軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層材料

 

領域別:薄膜材料/技術日期:2021/1/29
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■ 技術說明
透明顯示器及可摺式顯示器在不同場域之應用(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)會面臨民眾手指觸碰或撞擊之情境。因此,顯示面板除了需具備防刮、耐磨外,還需一定程度之耐衝擊特性,有鑑於此,提昇顯示器的耐衝擊性可望成為未來開發面板的新主流。目前國內尚無發表高阻尼感壓膠材之撞擊吸能材料的相關商品,在國際市場上,如美國3M 公司為國際知名膠材企業,所研發的高阻尼感壓膠材商品,如其專利US20190249044 A1 所述,雖可表現出低溫性能和粘附性,且可用於製造減振複合材料,但非透明顯示器領域應用所需之撞擊吸能材料而開發。目前國際上其它產品,大多以壓克力(如:3M)或矽膠(如:General Silicone、Shin-Etsu Chemical、Dow Corning)之高分子為主,其構成之膜材透明度偏低,且無法當作高阻尼透明材料。
 
以創新突破的效益來說,工研院材化所開發之軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層材料,不論在耐熱性、光學特性及成本製作等皆較國內產業技術領先,而且可整合至透明顯示器上,並滿足高效能LTPS TFT 面板製程需求。
 
■ 技術特徵
本專利技術選用環氧樹脂、壓克力樹脂形成IPN 結構之抗衝擊高阻尼透明膜層材料。利用此二項樹脂間互穿網路,並經由低/ 高玻璃轉移溫度(Tg) 及高凝聚力等分子摻混,進行AB 高分子交聯互穿型反應,使得tan δ(阻尼波峰)值落於使用之溫度及頻率範圍內,以增加抗衝擊應用之有效性。此IPN 結構的最大特點是可以將熱力學不相容的聚合物相混,而形成至少在動力學上可以穩定的高分子合金性質的物質,構成IPN 結構的高分子合金狀態物質的各種高分子本身均為連續相,相區一般為 l0nm~l00nm,遠遠小於可見光的波長,故可呈現無色透明狀。
 
若以光學特性做一比較,工研院材化所開發之高阻尼透明膜層材料,遠比目前顯示器普遍使用之矽膠片來的更好,如下表;在動態機械分析量測損耗因子tan δ上,如圖一所示,高阻尼透明膜層材料也可藉由配方調控,使其溫度及頻率皆落於使用範圍且tan δ值皆大於1 以上,尤其tan δ 值遠優於矽膠片。
 
表一、矽膠片、玻璃板與高阻尼透明膜的玻璃基板的光學特性測試比較
表一、矽膠片、玻璃板與高阻尼透明膜的玻璃基板的光學特性測試比較
 
圖一、高阻尼透明膜層材料及矽膠片之 tan δ 值
圖一、高阻尼透明膜層材料及矽膠片之 tan δ 值
 
■ 技術規格
表二、軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層特性
表二、軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層特性
 
■ 應用範圍/領域
軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層材料除了有良好的光學特性外,在製程中可用來填補凹凸或平坦結構之LCD、OLED 及μ-LED 顯示器面板而滿足封裝製程性。此材料也可藉由配方調控及低/ 高玻璃轉移溫(Tg)等分子加以摻混,可增益其使用在低溫及常溫下之吸收衝擊能特性。故此材料將可廣泛應用於一般顯示器、透明顯示器、可撓顯示器、動態LED 顯示玻璃、電控液晶玻璃等產品上。另外,此抗衝擊高阻尼透明膜層材料也可以根據不同的製程需求,如濕式噴塗或貼膜,做一彈性調整,有利於應用及加工性。
 
■ 技術成果
以IPN 互穿網結構製成之抗衝擊高阻尼透明膜層材料(如圖二),可與高剛性聚醯亞胺材料整合於軟性OLED 面板結構中,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而不發光形成暗點。
 
圖二、抗衝擊高阻尼透明膜層材料
圖二、抗衝擊高阻尼透明膜層材料
 
經由135g 重鋼球從35cm 高落下撞擊於AMOLED面板之Test Key 上之撞擊驗證,如圖三所示,確認此透明耐撞膜層材料的確可達到保護OLED 發光元件之功效。無加入透明耐撞膜層材料時,經撞擊後OLED 發光元件因損害而產生暗點,有加入透明耐撞膜層材的OLED 發光元件,其撞擊能量會被分散及吸收,而不會損壞OLED 發光元件而無暗點。
 
圖三、經落球撞擊測試,有透明耐撞膜層(右上圖)的AMOLED面板,不受撞擊影響仍正常顯示
圖三、經落球撞擊測試,有透明耐撞膜層(右上圖)的AMOLED面板,不受撞擊影響仍正常顯示
 
利用高剛性透明支撐膜及抗衝擊高阻尼透明膜,以兩膜層結合所形成的透明緩衝結構,如圖四,可整合至AMOLED 面板中,同樣經由實際落球測試,AMOLED 面板不受外力衝擊後影響,無任何暗點產生。
 
圖四、透過兩膜層結合的透明緩衝結構有效保護 OLED 發光元件
圖四、透過兩膜層結合的透明緩衝結構有效保護 OLED 發光元件
 
■ 專利/技術資訊
專利組合名稱:軟性耐高溫、抗衝擊高阻尼透明膜層材料
專利標的:組合物/組成物
專利組合案件數:1案3件
專利/技術成熟度:試量產
技術發展潛力:80%
國別分布:TW、US、CN
合作方式:專利讓與/ 授權、技術授權、 合作開發
 
■ 洽詢窗口
工研院 材料與化工研究所  康靜怡   
Tel:03-5916928、Email:kang@itri.org.tw

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