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折疊屏的OCA膠膜有哪些潛力？

以下文章來源于膠我選?，作者王凱 李澤明

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顯示屏應(yīng)該算人類對于未來科學(xué)幻想的最佳載體了吧。遙想1968年，當(dāng)代科幻電影的開山鼻祖《2001太空漫游》橫空出世，那時人類的科學(xué)水平連月球還都上不去，因此劇中各種開腦洞的“黑科技”著實讓人們看得目瞪口呆。
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在眾多未來“黑科技”中，就有一臺出現(xiàn)在飛船餐桌上的超薄“電視”。當(dāng)然，50年后的今天我們都知道這個被幻想出來的高科技產(chǎn)品其實叫“iPad”。


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再后來劉慈欣在08年出版的《三體2》中寫道，羅輯冬眠185年后醒過來，發(fā)現(xiàn)人們穿的衣服竟然是用布料一樣柔軟的顯示屏做成的！
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只不過這次誰都沒想到，科幻小說中提到的柔性折疊屏技術(shù)，2019年就出現(xiàn)在了LV的手提包上。



《三體》中的柔性顯示屏已經(jīng)出現(xiàn)在現(xiàn)實生活中
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更在萬眾矚目中出現(xiàn)在了折疊屏手機(jī)上！


《三體》中的柔性顯示屏已經(jīng)出現(xiàn)在現(xiàn)實生活中
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唯一的遺憾是，這項充滿未來感的技術(shù)貌似還處在缺點和優(yōu)點一樣明顯的beta版本階段。比如去年三星的第一款折疊屏手機(jī)，剛上市就大面積爆發(fā)設(shè)計缺陷問題。急急忙忙召回打補(bǔ)丁又急急忙忙二次上市，可以說完全沒有了大廠做事情一板一眼的風(fēng)范。



三星Galaxy?Fold屏幕品質(zhì)問題
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雖然當(dāng)時一眾“友商”們都在幸災(zāi)樂禍，但是平心而論，這次的屏幕問題完全歸咎于工程設(shè)計實在有失公允。要怪也只能怪手機(jī)廠商的理想太過“豐滿”，但是材料技術(shù)的現(xiàn)實水平卻又相對“骨感”！
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別看“折疊屏”是個純牌的電子產(chǎn)品，可是真正使其成為“折疊的屏幕”的反而是幾項重要的材料技術(shù)！
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其中關(guān)鍵之一就是具有可彎折性能的光學(xué)膠膜(OCA)技術(shù)！

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要說這個光學(xué)膠膜(OCA)已經(jīng)伴隨iPhone和Android手機(jī)紅了十幾年。
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別看這貨名字中帶個“膠”字，其實和“粘接”功能相比，讓屏幕變得更“漂亮”才是它的主要任務(wù)。
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由于折射率與玻璃基本一樣(1.47–1.48)，因此在蓋板玻璃和顯示模組之間貼上這層OCA膠膜就可以顯著減少界面上的反射光線，進(jìn)而大幅提高亮度和對比度。


光學(xué)膠膜（OCA）的工作原理及效果
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正因如此，在手機(jī)屏幕還沒被“掰彎”的那些年，可以說OCA膠膜只需要躺在那里什么也不做就足以瞬間拉爆顯示屏的“顏值”了！
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但是無奈這世界變化快，誰都沒想到手機(jī)廠商突然就又需要屏幕“可彎可直”一秒切換。于是OCA膠膜“出工不出力”的舒服日子也隨之結(jié)束了！



Moto RAZR手機(jī)的AMOLED折疊屏模組
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別看“折疊屏”模組只是一層比紙張還薄的膜，但如果把橫截面放大1000倍，就會發(fā)現(xiàn)它其實就是一張由n多層功能膜復(fù)合而成的“千層餅”！
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其中的AMOLED膜負(fù)責(zé)發(fā)光，觸控膜負(fù)責(zé)收集按壓信號，偏光片讓亮度更高，薄膜蓋板負(fù)責(zé)抵御外界沖擊……而這些功能膜之間一定都有OCA膠膜。



折疊屏的構(gòu)造（簡化）
(Foldable OLED Displays Whitepaper_Joel T. Abrahamson)
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考慮到折疊屏需要承受一天幾百次的“掰彎掰直”，所以此時的OCA膠膜除了提升屏幕的顯示效果之外，更重要的任務(wù)就變成了為各個脆弱的功能層提供機(jī)械支撐。無論折疊屏遭遇何種“摧殘”都要保證各層功能膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定！
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但是從過去這一年初代折疊屏手機(jī)的表現(xiàn)來看，可折疊OCA膠膜出的問題還不少。重災(zāi)區(qū)就是所有折疊屏都擺脫不掉的“折痕”區(qū)域。


三款主流機(jī)型屏幕上的“折痕”（知乎@Dieci）
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究其原因，主要是折疊屏的彎折位置力學(xué)表現(xiàn)非常復(fù)雜，傳統(tǒng)OCA膠膜已經(jīng)完全不能勝任！而全新的可折疊OCA膠膜上崗時間又不長，注定會出現(xiàn)很多粘接失敗與應(yīng)力破壞問題！
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說到這里就有必要引入材料力學(xué)里面的一個概念——“中性層”

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其實“折疊屏”的力學(xué)結(jié)構(gòu)和雜志差不多是一樣的。如果我們把雜志彎折，在外力的擠壓下每一頁紙都會出現(xiàn)位移。其中越靠近內(nèi)側(cè)的紙張位移越多。



彎折對物體產(chǎn)生的應(yīng)力（公眾號@膠膜矩陣）
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這個現(xiàn)象告訴我們，外力在彎折位置會分解成兩個方向截然相反的作用力——
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  • 在彎折部位的外側(cè)分解為指向兩側(cè)的“拉伸應(yīng)力”，這一區(qū)域就叫“拉應(yīng)力層”；
  • 在彎折部位的內(nèi)側(cè)分解為指向中間位置的“擠壓應(yīng)力”，這個區(qū)域被稱為“壓應(yīng)力層”。
  • 拉應(yīng)力層vs壓應(yīng)力層
    （柔性AMOLED顯示器的模組力學(xué)研究_黨鵬樂）
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    當(dāng)“折疊屏”的各功能膜都被OCA膠膜粘牢成為一個整體，那么在中間某一層區(qū)域，“擠壓應(yīng)力”和“拉伸應(yīng)力”會互相抵消。這一帶就被稱為“中性層”！


中性層——應(yīng)力為0的安全區(qū)域
（柔性AMOLED顯示器的模組力學(xué)研究_黨鵬樂）
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“中性層”是一個安全區(qū)域，基本可以認(rèn)為沒有應(yīng)力作用在這里，因此出現(xiàn)故障的幾率也大大降低！
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但是“中性層”之外的那些功能膜就比較難搞了，如果OCA膠膜粘的太結(jié)實，處于“拉應(yīng)力層”的功能膜就容易因為拉伸應(yīng)力沒辦法釋放發(fā)生斷裂；但是如果OCA膠膜粘接力偏弱，處于“壓應(yīng)力層”的膜則會在擠壓應(yīng)力作用下脫膠分層。


拉應(yīng)力層vs壓應(yīng)力層
（柔性AMOLED顯示器的模組力學(xué)研究_黨鵬樂）
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作為OCA膠膜來說，想要同時滿足這兩個完全相反的訴求簡直就是mission impossible！也難怪折疊屏手機(jī)的折痕位置這么容易出問題！
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既然問題原因已經(jīng)分析出來，那么解決問題的思路也就很清晰了——創(chuàng)造多個中性層！

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要說這個思路還真是頗具道家“順勢而為”的智慧！
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因為如果把折疊屏整體的“中性層”分散到每個功能膜上，也就意味著各層的功能膜就都處在了“安全區(qū)域”。

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原本不可調(diào)和的矛盾被順勢化解于無形，再也沒有你被擠壓應(yīng)力摧殘，而我卻在被拉伸應(yīng)力撕裂的問題！