可撓式顯示器及其表面硬質膜層之技術發展

 

刊登日期:2019/5/5
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可撓式顯示器及其表面硬質膜層之技術發展
可撓式顯示器可因應各需求做不同樣式的變形,如面板的外型可以是弧型或環狀,進一步帶給使用者不同體驗。UBI Research預測2019年折疊式OLED面板市場規模為4.8億美元,2023年市場規模將上看246億美元。
 
本文將從以下大綱,帶讀者了解可折疊手機柔性顯示器的最新信息,並介紹工研院開發的七英吋可折疊AMOLED顯示器集成塑料蓋鏡頭技術。
‧前言
 1. 市場發展趨勢
  (1) 三星電子(Samsung Electronics)
  (2) 樂金電子(LG Electronics)
  (3) 華為技術有限公司(HUAWEI)
  (4) 摩托羅拉(Motorola)
  (5) 小米(Xiaomi)
  (6) 蘋果(Apple)
 2. 可撓式顯示器之面板型式及其技術課題
‧可撓式顯示器可使用材料概況
‧工研院開發之七吋可折疊AMOLED顯示器之塑膠上蓋板技術介紹
 1. 塑膠上蓋板的技術說明
 2. 塑膠上蓋板之製作步驟
 3. 塑膠上蓋板觸控AMOLED面板整合驗證成果
‧結語
 
【內文精選】
前言
2019年初從CES展到MWC展,業界發表了一系列可捲曲電視和可折疊手機產品,主要是源於可撓式顯示器(Flexible Display)技術的進步,讓面板的展示方式有弧型、環狀或是捲曲的效果,進一步帶給使用者不同體驗。
1. 市場發展趨勢
在已展示的可撓式顯示器中,可撓式面板設計由第一階段可彎曲螢幕發展至第二階段可折疊螢幕,例如達成曲率半徑小於1.0R,且螢幕特定部位可朝特定方向重複變形,即可發揮大螢幕也兼具攜帶方便性等優勢。目前已對外發表之三星與摩托羅拉分別展示出雙螢幕及三螢幕智慧型手機,皆採用內折式螢幕,然後分別再搭載一片與兩片不可折疊的外側面板;而樂金電子目前所知採用內折式單螢幕;華為最近展示之可折疊螢幕則為外折式螢幕。
(1) 三星電子(Samsung Electronics)
三星電子在2019年初發表了蝴蝶翅膀般可折疊的手機Galaxy Fold。Galaxy Fold有2個螢幕,首先是外側如手機般的4.6吋螢幕,另一個是把手機打開後,展開至7.3吋螢幕;在手機模式下厚度為17公釐,平板模式則是6.9公釐;長度方面為21:9的狹長比例;在折疊轉軸部分,三星表示有20萬次的操作壽命。
 
可撓式顯示器可使用材料概況
現階段可撓式顯示器以最上方保護層開發技術難度較高,因為需符合足以折疊的曲率半徑、反覆彎曲折疊的可靠度、變形強度等要求。若需達到較小的曲率半徑,可撓式顯示器目前須將保護層改採塑膠基板,底層膜(Base Film)亦改採耐熱性與硬度皆優於PET的無色聚醯亞胺(CPI)。例如三星電子以透明CPI材料取代康寧大猩猩玻璃(Gorilla Glass)。表二為可撓式顯示器面板材料主要特性比較。
 
DIGITIMES Research觀察,雖然CPI膜於可撓式顯示器面板用保護層有其重要性,但為了提升CPI膜強度以應用於折疊式面板,需在表面進行數十微米厚的硬質膜層塗佈製程,故關鍵在於表面硬質膜層(Hard Coat Film)材料與連續製程技術。根據DIGITIMES報導,目前有日系大廠住友化學,搭配Dongwoo Fine-Chem負責硬質膜層處理;而可隆工業(Kolon Industries),則與Dongjin Semichem配合硬質膜層處理製程。另有SKC公司量產CPI膜,而硬質塗佈製程計劃交由子公司SKC hi-tech&marketing負責。而樂金化學,實際CPI膜產線動工與量產時間等還未有確定時程。表三為折疊式OLED面板用保護層主要材料與塗佈業者。
 
表三、折疊式OLED面板用保護層主要材料與塗佈業者
表三、折疊式OLED面板用保護層主要材料與塗佈業者
 
工研院開發之七吋可折疊AMOLED顯示器之塑膠上蓋板技術介紹
1. 塑膠上蓋板的技術說明
塑膠上蓋板之主要結構為無色聚醯亞胺(CPI)基材及其表面之硬質耐磨層。其製作方法是採用溼式塗佈法來製備此一複合式之結構,其塗佈設備為如圖四所示之狹縫式塗佈機。
 
2. 塑膠上蓋板之製作步驟
①首先在玻璃載體上塗佈一層剝膠層(DBL);②接下來在剝膠層上塗佈無色聚醯亞胺層;③接下來在無色聚醯亞胺層上塗佈硬質耐磨層;④最後在硬質耐磨層固化後,將此塑膠上蓋板從玻璃載體上剝離,如圖五所示。
 
在製作七吋可折疊的AMOLED顯示器時,是使用光學透明黏合劑將塑膠上蓋板與可折疊TP/AMOLED顯示器完全層壓結合,如圖六所示。在此研究中,為了提高塑膠上蓋板的硬度,我們不斷增加厚度,以達到高硬度要求,同時也確保其光學特性。
 
在此項研究中,要獲得最佳耐磨性之表面硬質膜層,需讓其材料的化學反應完全,即需要適當的紫外線光源波長與能量,例如表四僅使用UVA波長者,其抗磨損特性遠不如使用UVA~UVV波長者。此塑膠上蓋板之光學特性量測如圖七所示,其在可見光範圍內之透光度可保持在90%以上...…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖七、塑膠上蓋板在玻璃上的透明度
圖七、塑膠上蓋板在玻璃上的透明度
 
作者:王麗菁、陳世明/工研院材化所;李淑幸、張正岳、葉永輝、張凱銘、鄭莛薰、趙玉如/工研院電光系統所
★本文節錄自「工業材料雜誌」389期,更多資料請見下方附檔。

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