CN219689623U - 多层光学透明胶层及柔性屏幕 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多层光学透明胶层及柔性屏幕，涉及柔性屏幕的技术领域。该多层光学透明胶层包括超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层；超弹性层夹设于第一粘弹性层和第二粘弹性层之间；超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层的储存模量设置为同一数量级。本实用新型提供的多层光学透明胶层解决了现有技术中存在的柔性屏幕设备在服役周期内因胶材脱粘导致的屏幕失效的技术问题。

Description

多层光学透明胶层及柔性屏幕

技术领域

本实用新型涉及柔性屏幕技术领域，尤其是涉及一种多层光学透明胶层及柔性屏幕。

背景技术

柔性OLED(Organic Light-Emitting Diode)屏被广泛应用于新一代智能手机和可穿戴式设备，具有低功耗、可弯曲的特性。其各个屏幕功能层通过OCA粘接在一起，OCA是一种压敏胶，作为聚合物，具有柔软、透明和模量低的特性。OCA的模量与屏幕功能层的模量相差六个数量级以上，基尔霍夫假设不再成立，各层件的变形将解耦，大大降低了屏幕功能层的应变，从而实现可弯折的目的。

但是，当前的柔性屏幕设备在服役周期内仍然会出现屏幕失效等故障，胶材脱粘是主要原因之一。OCA同时具有粘性和超弹性，粘性特性有助于在微观粗糙表面上形成更大的接触面积，提高粘接强度；超弹性有助于屏幕恢复变形，储存应变能。粘性过大，材料的物态更接近流体，加载过程中更容易产生空穴和纤维化，材料因内聚力不足而发生整体破坏。同时，在同一路径的加载和卸载过程中，粘弹性会产生残余应变。在反复弯折的过程中，残余应变所引起的损伤会被累积，最终导致屏幕脱粘失效；而弹性过大，不利于界面形成稳定的粘接，材料因粘接力不足而发生界面脱粘。同时，若弹性模量变大，OCA更接近屏幕功能层的力学响应，不利于实现多中性层。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多层光学透明胶层及屏幕，以缓解现有技术中存在的柔性屏幕设备在服役周期内因胶材脱粘导致的屏幕失效的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

第一方面，本实用新型提供的多层光学透明胶层包括超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层；

所述超弹性层夹设于所述第一粘弹性层和所述第二粘弹性层之间；

所述超弹性层、所述第一粘弹性层和所述第二粘弹性层的模量设置为同一数量级。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果分析如下：

本实用新型提供的多层光学透明胶层包括超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层；超弹性层夹设于第一粘弹性层和第二粘弹性层之间；超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层的储存模量设置为同一数量级。第一粘弹性层和第二粘弹性层设置在超弹性层的表面，用于提高粘结强度；超弹性件用于提高内聚强度；该多层光学透明胶层能够规避粘性和弹性的竞争机制，按需设置两种特性，能够降低屏幕在反复弯折过程中的残余应力，减少损伤，提高柔性屏幕的使用寿命。并且，防止多层光学透明胶层出现多中性层，超弹性层、第一粘弹性层和第二粘弹性层的储存模量设置为同一数量级，保证多层光学透明胶层的应变在厚度方向连续。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的柔性屏幕的结构示意图；

图2为图1中A-A处的截面图；

图3为OCA和本实用新型实施例提供的多层光学透明胶层的米塞斯应力变化趋势图；

图4为OCA和本实用新型实施例提供的多层光学透明胶层的层间残余应变趋势图；

图5为覆盖窗层的米塞斯应力变化趋势图；

图6为覆盖窗层的层间残余应变趋势图。

图标：

100-超弹性层；210-第一粘弹性层；220-第二粘弹性层；310-限制区域；320-自由区域。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

柔性OLED(Organic Light-Emitting Diode)屏被广泛应用于新一代智能手机和可穿戴式设备，具有低功耗、可弯曲的特性。其各个屏幕功能层通过OCA粘接在一起，OCA是一种压敏胶，作为聚合物，具有柔软、透明和模量低的特性。OCA的模量与屏幕功能层的模量相差六个数量级以上，基尔霍夫假设不再成立，各层件的变形将解耦，大大降低了屏幕功能层的应变，从而实现可弯折的目的。

但是，当前的柔性屏幕设备在服役周期内仍然会出现屏幕失效等故障，胶材脱粘是主要原因之一。OCA同时具有粘性和超弹性，粘性特性有助于在微观粗糙表面上形成更大的接触面积，提高粘接强度；超弹性有助于屏幕恢复变形，储存应变能。粘性过大，材料的物态更接近流体，加载过程中更容易产生空穴和纤维化，材料因内聚力不足而发生整体破坏。同时，在同一路径的加载和卸载过程中，粘弹性会产生残余应变。在反复弯折的过程中，残余应变所引起的损伤会被累积，最终导致屏幕脱粘失效；而弹性过大，不利于界面形成稳定的粘接，材料因粘接力不足而发生界面脱粘。同时，若弹性模量变大，OCA更接近屏幕功能层的力学响应，不利于实现多中性层。

有鉴于此，本实用新型实施例提供的多层光学透明胶层包括超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220；超弹性层100夹设于第一粘弹性层210和第二粘弹性层220之间；超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的储存模量设置为同一数量级。第一粘弹性层210和第二粘弹性层220设置在超弹性层100的表面，用于提高粘结强度；超弹性件用于提高内聚强度；该多层光学透明胶层能够规避粘性和弹性的竞争机制，按需设置两种特性，能够降低屏幕在反复弯折过程中的残余应力，减少损伤，提高柔性屏幕的使用寿命。并且，防止多层光学透明胶层出现多中性层，超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的储存模量设置为同一数量级，保证多层光学透明胶层的应变在厚度方向连续。其中，储存模量也称弹性模量。

本实用新型实施例的可选方案中，超弹性层100的两侧分别与第一粘弹性层210和第二粘弹性层220粘接，实现多层光学透明胶层自身的连接。

本实用新型实施例的可选方案中，第一粘弹性层210的厚度与第二粘弹性层220的厚度相同。

具体地，第一粘弹性层210的厚度和第二粘弹性层220的厚度均设置为20μm、15μm或10μm。当然，第一粘弹性层210的厚度和第二粘弹性层220的厚度设置为其他尺寸，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

本实用新型实施例的可选方案中，超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的储存模量设置为0.004-0.012MPa。

本实用新型实施例的可选方案中，超弹性层100的损耗模量接近为0，下表1为超弹性层100的特性要求：

表1超弹性层100的特性要求

本实用新型实施例的可选方案中，第一粘弹性层210和第二粘弹性层220在频率为0-1.Hz时，剪切模量设置为10-100kPa；这个条件保证胶材足够软，能够通过变形贴合到微观上不平整的基底表面，而不至于产生很大的弹性变形能。下表2为第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的特性要求：

表2第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的特性要求表

本实用新型实施例的可选方案中，超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220均设置为长方形。

具体地，超弹性层100的长度、第一粘弹性层210的长度和第二粘弹性层220的长度相等；且超弹性层100的宽度、第一粘弹性层210的宽度和第二粘弹性层220的宽度相等。

超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220均设置为长方形，且长度和宽度均一致，实现超弹性层100的两侧均被第一粘弹性层210和第二粘弹性层220覆盖。

更为具体地，本实施例中，超弹性层100的原料包括第一单体、交联剂和第一引发剂，且第一单体、第一交联剂和第一引发剂的质量比为90～100：1～10：1～5。第一单体、交联剂和第一引发剂可以发生聚合反应，聚合后可以得到良好弹性的超弹性层100。更进一步地，第一单体包括(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2乙基己酯、烷氧基丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酸六氟丁酯、有机硅改性(甲基)丙烯酸酯类中的至少一种。第一交联剂包括二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。第一引发剂包括Ⅰ类裂解型光引发剂或Ⅱ类夺氢型光引发剂。

更为具体地，本实施例中，第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的原料均包括第二单体、次单体、功能性单体、交联剂和第二引发剂，且第二单体、次单体、功能性单体、第二交联剂和第二引发剂的质量比为50～90：10～50：1～10：0.01～1：0.01～1。第二单体、次单体、功能性单体、交联剂和第二引发剂可以发生聚合反应，第二单体、次单体、功能性单体聚合可以得到第一粘弹性层210和第二粘弹性层220，且通过控制第二交联剂的用量，提高第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的内聚能，利于粘接。第二单体包括(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2乙基己酯、烷氧基丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酸六氟丁酯，有机硅改性(甲基)丙烯酸酯类中的至少一种。次单体包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸异冰片酯中的至少一种。功能性单体包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、N乙烯基己内酰胺、二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。第二交联剂包括二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。第二引发剂包括Ⅰ类裂解型光引发剂或Ⅱ类夺氢型光引发剂。

以下对仿真实验的结果进行详细说明：

请参见图1，图1为柔性屏幕的几何示意图，关于点划线对称，通过折叠机构实现弯折。部分屏幕与弯折机构粘接，被称为限制区域310，弯折后几何形状不变；剩余部分屏幕没有粘接，可以自由运动，被称为自由区域320，弯折后呈半圆弧形。请参见图2，图2为图1中A-A处的截面图，各个功能层通过多层光学透明胶层粘结在一起。各个功能层的材质、厚度和力学特性记录在图2的左侧，功能层被考虑为线弹性材料，其参数只有杨氏模量和泊松比。

仿真实验中，超弹性层100、第一粘弹性层210和第二粘弹性层220的材料属性的区别在于超弹性层100的粘弹性本构被屏蔽了，超弹性本构参数相同，保证多层光学透明胶层的应变在厚度方向连续。

对于图2中OCA1层，其厚度为50μm，厚度最大，该仿真实验以该层为例，且将多层光学透明胶层的超弹性层100的厚度设置为多个数值做对比试验。表3为自由区域320内，OCA和多层光学透明胶层的变形模式和应力分布的模拟结果，时间间隔为一秒。其中，a为OCA，且厚度为50μm；b为第一粘弹性层210的厚度和第二粘弹性层220的厚度均设置为20μm，超弹性层100的厚度设置为10μm；c为第一粘弹性层210的厚度和第二粘弹性层220的厚度均设置为15μm，超弹性层100的厚度设置为20μm；d为第一粘弹性层210的厚度和第二粘弹性层220的厚度均设置为10μm，超弹性层100的厚度设置为30μm。

表3OCA和多层光学透明胶层的变形模式和应力分布的模拟结果

由于第一粘弹性层210、第二粘弹性层220和超弹性层100的储存模量相同，多层光学透明胶层没有产生新的中性层，应变是连续的。从1s到2s和从3s到4s，构型没有发生改变，由于OCA具有粘性，其应力分布发生明显的改变。从1s到2s过程中，为了保持弯折状态，材料内部应变保持不变，OCA会呈现应力松弛特性，即应力随着时间下降。从3s到4s过程中，残余应力和残余应变同时存在，结构中应力松弛和蠕变同时进行，在表3上呈现出应力下降。

在保持3s到4s结束时OCA或多层光学透明胶层的米塞斯应力和层间残余应变见图3和图4，其值是影响屏幕折叠寿命的关键。可以发现，随着超弹性层100的引入，层间残余应力和应变大大降低，且与超弹性层100的引入量正相关。将20％的材料替换为超弹性材料，峰值残余应力从3.18kpa下降到0.96kpa，下降率为70％；峰值残余应变从15.65％下降到5.70％，下降率为66％。将60％的材料替换为超弹性材料，峰值残余应力从3.18kpa下降到0.39kpa，下降率为88％；峰值残余应变从15.65％下降到1.81％，下降率为88％。可以发现，只需要一点超弹性层100，就可以大大降低屏幕弯折后的残余应力和应变。

在保持3s到4s结束时覆盖窗层的米塞斯应力和层间残余应变见图5和图6，由于模量远大于OCA或多层光学透明胶层，其层间残余应变值很小，产生的应力却很大，达到了MPa级。硬材料本身不具备粘弹性，其加载和卸载的路径是相同的，但是由于OCA或多层光学透明胶层产生了残余应变，为了变形协调，硬材料层也会产生完全可恢复的残余应变。同样的，超弹性层100的引入，对于覆盖窗层这一硬材料也产生了积极的影响。随着超弹性层100的引入量的不同，米塞斯应力在对称轴处的下降率为52％到84％，在转换处的下降率为35％到67％；层间残余应变的下降率相同，这是因为在这一阶段硬材料处于单向应力状态，米塞斯应力与应变的绝对值成正比。

以下对多层光学透明胶层的优点进行详细说明：

多层光学透明胶层能够将粘弹性和超弹性的固有矛盾解耦，同时提高胶层的内聚强度和粘接强度，减少反复弯折过程中的残余应变，提高反复弯折强度。

实施例二

本实用新型提供的柔性屏幕包括了实施例一中的多层光学透明胶层，因此，也具备了实施例一中的一切有益效果，在此不再赘述。

本实用新型实施例的可选方案中，柔性屏幕包括多个功能层，多个功能层依次堆叠，且相邻的两个功能层之间通过多层光学透明胶层连接。

多层光学透明胶层实现了相邻的两个功能层之间的连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多层光学透明胶层，其特征在于，包括：超弹性层(100)、第一粘弹性层(210)和第二粘弹性层(220)；

所述超弹性层(100)夹设于所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)之间；

所述超弹性层(100)、所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)的储存模量设置为同一数量级。

2.根据权利要求1所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述超弹性层(100)的两侧分别与所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)粘接。

3.根据权利要求2所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述第一粘弹性层(210)的厚度与所述第二粘弹性层(220)的厚度相同。

4.根据权利要求3所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述超弹性层(100)、所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)的储存模量设置为0.004-0.012MPa。

5.根据权利要求3所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述超弹性层(100)的损耗模量设置为0。

6.根据权利要求3所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)在频率为0-1.Hz时，剪切模量设置为10-100kPa。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述超弹性层(100)、所述第一粘弹性层(210)和所述第二粘弹性层(220)均设置为长方形。

8.根据权利要求7所述的多层光学透明胶层，其特征在于，所述超弹性层(100)的长度、所述第一粘弹性层(210)的长度和所述第二粘弹性层(220)的长度相等；

且所述超弹性层(100)的宽度、所述第一粘弹性层(210)的宽度和所述第二粘弹性层(220)的宽度相等。

9.一种柔性屏幕，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的多层光学透明胶层。

10.根据权利要求9所述的柔性屏幕，其特征在于，所述柔性屏幕包括多个功能层，多个所述功能层依次堆叠，且相邻的两个所述功能层之间通过所述多层光学透明胶层连接。