透明顯示器高防護材料—高阻尼透明吸能膜層：材料世界網

郭育如、林程壹、陳東森、陳世明、蘇俊瑋／工研院材化所

透明顯示器及可摺式顯示器在不同場域應用時（如：智慧育樂、零售等開放式空間或個人使用之可撓式手機、平板及筆電等）會面臨使用者手指觸碰或撞擊之情境。因此，顯示面板除需具備防刮、耐磨外，還需一定程度之耐衝擊特性。有鑑於增加顯示器耐衝擊特性之重要，工研院材料與化工研究所開發了高剛性透明支撐及高阻尼透明吸能之二種膜層材料技術，以作為顯示器在受衝擊時的保護之用。此兩項技術將分別於上下集文章中介紹，本篇將鎖定探討高分子阻尼材料，並說明工研院材化所研發之高剛性與高阻尼二種膜層材料整合後之耐撞擊驗證成果。

【內文精選】

阻尼材料簡介

阻尼材料是能將機械動能或聲能轉變成熱能而消散，並防止或減輕機械動能對部件破壞作用的材料。阻尼材料的種類多，大致上可以分為以下幾種：高分子阻尼材料、複合阻尼材料、陶瓷耐高溫阻尼材料、智能型阻尼材料等。不同阻尼材料的阻尼性能相差極大，可達幾個數量級。因大多數結構材料的能量損耗因子tan δ較小，而高分子材料的能量損耗因子較大，所以在阻尼材料上被廣泛運用。

一般來說，動態機械分析儀(DMA)是最方便得知高分子材料阻尼特性之量測設備。高分子材料存在一個由玻璃態轉為橡膠態轉變區，其儲存模數E’約下降三個數量級，同時損失模數E”上升，而損耗因數tan δ則出現峰值，在峰值出現的該區則是高分子用作阻尼材料的最佳使用溫度區（圖一）。另外，玻璃轉移溫度還與外力作用頻率有關，要根據當時之能量頻率和使用溫度的要求，選擇適當的高分子材料當作高阻尼(High Damping)材料。

高分子阻尼材料製備方式

一般來說，均勻高分子材料的玻璃化轉移區都比較窄，僅有10~20˚C範圍，所以利用高分子共混、接枝共聚、發展互穿網絡、加入合適填料等改性方法來改變或增寬玻璃轉移區域，從而拓寬阻尼值，擴大使用溫度和頻率的範圍。以下為幾種常見製備方式。

1. 共混

利用共混方式使得高分子材料具有微觀相分離的結構，從而擴展阻尼波峰的半峰寬，使兩個（或多個）玻璃轉移區的凹谷上升為平坦區。然而，共混的高分子成分必須是部分相容的，這時兩成分（或多成分）的玻璃轉移溫度才能產生相對位移和彼此靠近。如將聚丙烯酸酯和矽橡膠進行共混，可製備出使用溫度和頻率範圍均較寬的複合橡膠阻尼材料，阻尼溫域可擴大到140~150˚C。

工研院材化所開發之透明高剛性及高阻尼二膜層整合後之耐撞擊驗證成果

工研院材化所利用IPN互穿網絡結構製成之高阻尼透明吸能膜層材料（圖三）整合高剛性(High Rigidity)聚醯亞胺材料（如上集文章之介紹）於OLED面板之結構（圖四）中，藉由分散及吸收撞擊能量之機制，達到保護OLED發光體不受衝擊之破壞以避免不發光形成暗點。

圖四、軟性OLED面板結構圖

撞擊驗證之方法是經由135 g重鋼球從35 cm高落下撞擊於AMOLED之Test Key上，驗證材料是否有達到保護OLED發光元件之功效（圖五）。實驗結果顯示，若無加入透明耐撞膜層材料時，撞擊能量會損壞OLED發光元件而致使產生暗點（圖六(a)）；若有加入透明耐撞膜層材料時，撞擊能量會被分散及吸收，不會損壞OLED發光元件因此無暗點（圖六(b)）。

高剛性及高阻尼透明兩膜層結合形成之透明緩衝結構（圖七）整合於AMOLED面板中，經由135 g/35 cm實際落球測試結果（圖八）發現，面板遭受外力的衝擊後無任何暗點生成…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。