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有機(jī)硅材料是以硅氧鍵( -Si-O-Si-) 結(jié)構(gòu)為骨架組成的聚硅氧烷，具有耐候性好、憎水、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)味以及生理惰性等優(yōu)異特性 被廣泛應(yīng)用在觸摸顯示屏生產(chǎn)制造過(guò)程中。隨著觸摸顯示屏向柔性、曲面和大尺寸等方面發(fā)展，新型有機(jī)硅材料的開發(fā)與應(yīng)用也隨著增加。

 

傳統(tǒng)的觸摸顯示屏從結(jié)構(gòu)上看，可以把屏幕大致分成 3 個(gè)部分，從上到下分別是保護(hù)玻璃、觸摸屏和 LCD 顯示屏 。有機(jī)硅材料可以根據(jù)每一層使用要求的不同而進(jìn)行相應(yīng)的性能改進(jìn)，為觸摸顯示屏產(chǎn)品提供最佳的解決方案。

 

1屏幕保護(hù)有機(jī)硅材料

屏幕保護(hù)有機(jī)硅材料是一種具有活性硅烷基,團(tuán)和氟改性有機(jī)基團(tuán)組合而成的涂料 涂覆于屏幕后，形成 10nm ～ 20nm 厚度的透明膜層，既具有含氟聚合物疏油和低摩擦系數(shù)的特性，又具有硅氧烷的疏水和耐候特性，可以使得膜層的水接觸角大于115°，油酸接觸角大于 74°，讓屏幕保護(hù)膜層具有出色的防污、拒水和拒油性能，減少指紋及各種污漬附著，提高擦拭清潔的能力。通過(guò)摻雜納米二氧化硅于有機(jī)硅保護(hù)涂層中 還能提高材料成膜后的硬度和耐磨抗擦傷性能，目前市售產(chǎn)品可以在來(lái)回摩擦 3000 次( 條件為: 負(fù)重 1kg，0000 #鋼絲絨，接觸面積 20mm × 20mm) 后，表面水接觸角仍然大于108°。另外，使用物理共混的方式添加納米二氧化，鈦于有機(jī)硅涂料中 其中納米二氧化鈦光催化產(chǎn)生極強(qiáng)的自由基可制作成蓋板材料使用的防污染殺菌保護(hù)涂層。

 

2邊框粘接用有機(jī)硅材料

 

低溶劑單組份濕氣固化的有機(jī)硅熱熔膠主要應(yīng)用于觸摸屏的邊框粘接，可以幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)觸摸屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的防水和窄邊框理念及制造目標(biāo)。

有機(jī)硅熱熔膠是一種反應(yīng)性材料 在受熱施膠時(shí)，可以液體膠涂布的方式實(shí)現(xiàn)寬度不超過(guò)0. 5mm 的極薄膠線，瞬時(shí)獲得初始粘接強(qiáng)度，在室溫下快速冷卻固化，加速產(chǎn)品組裝效率。有機(jī)硅熱熔膠完全固化后具有極佳的粘接力，無(wú)需底涂即可 與常見塑料和金屬基材實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。

 

與反應(yīng)型聚氨酯類熱熔膠( PUＲ) 相比，有機(jī)硅熱熔膠不僅可以在膠體中添加含有紫外光標(biāo)記物，方便對(duì)成品進(jìn)行自動(dòng)紫外光檢驗(yàn)，還具有操作時(shí)間長(zhǎng)、24h 內(nèi)可返工重涂、耐高溫、無(wú)毒無(wú)味和揮發(fā)成分含量低等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硅熱熔膠完全固化后，即具有出色的耐化學(xué)、防水、防塵性能，提高了電子產(chǎn)品的可靠性。

 

在設(shè)計(jì)和組裝其它創(chuàng)新理念的智能設(shè)備時(shí)，有機(jī)硅熱熔膠與雙面膠帶( OCA) 相比，具有窄邊框貼合、初始粘接強(qiáng)度高和固化后粘結(jié)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，并且在對(duì) 1 億部 0. 8mm 窄邊框智能手機(jī)玻璃蓋板進(jìn)行邊框粘結(jié)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅熱熔膠能將總體成本降低至 20% 。

 

3屏幕貼合用有機(jī)硅材料

 

有機(jī)硅液體光學(xué)透明水膠能將面板與觸摸屏以無(wú)縫隙的全貼合方式完全粘貼在一起，避免了屏幕間的空氣，這有助于減少顯示面板和玻璃之間的反光、色散、散射引起的光線損失和干擾，從而達(dá)到低反射顯示的效果。

 

有機(jī)硅液體光學(xué)透明水膠生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的過(guò)程環(huán)保無(wú)毒，可以分為低溫?zé)峁绦院妥贤夤袒瘍煞N固化方式，其中低溫?zé)峁绦�，不僅無(wú)需使用特殊的分裝、運(yùn)輸和固化設(shè)備，還解決了黑邊區(qū)光照問(wèn)題，簡(jiǎn)化了裝配工藝，可以通過(guò)烘道的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的生產(chǎn)，有利于降低成本; 有機(jī)硅材料可以在極寬的范圍調(diào)整產(chǎn)品粘度，并根據(jù)粘度的不同選擇相應(yīng)的施工工藝，能很好地解決生產(chǎn)過(guò)程中的溢膠和氣泡問(wèn)題。

 

觸摸屏使用有機(jī)硅液體光學(xué)透明水膠全貼合之后，屏幕再也不會(huì)進(jìn)灰了; 觸控模塊與面板緊密結(jié)合還能有效降低顯示面板噪聲對(duì)觸控訊號(hào)所造成的干擾; 全貼合模塊與整機(jī)的裝配可以直接采取卡扣或者鎖螺絲的方式固定，減少了貼合偏差帶來(lái)的裝配問(wèn)題。固化之后的有機(jī)硅光學(xué)膠耐候性極，好 即使是長(zhǎng)期受光照射也不會(huì)發(fā)黃而且固化后體積收縮率低于 0. 2% ，解決了丙烯酸酯類光學(xué)透明膠水存在高溫易黃變和尺寸收縮率較大的問(wèn)題。經(jīng)測(cè)試，使用有機(jī)硅液體透明水膠貼合的屏幕在鋼珠跌落測(cè)試中沖擊強(qiáng)度為丙烯酸酯類的 3 倍，屏幕彎曲強(qiáng)度為丙烯酸酯類的 2 倍，有助于實(shí)現(xiàn)更薄和更加耐摔的機(jī)身。

 

預(yù)計(jì)隨著各廠商對(duì)全貼合設(shè)備技術(shù)的投入、材料成本的降低、各種技術(shù)路徑的發(fā)展和全貼合良率的提升，2017 年全貼合觸摸屏的占有率將達(dá)到57% ，未來(lái)市場(chǎng)空間很大。

 

4熱界面有機(jī)硅材料

 

隨著觸摸屏模組中電子元器件的集成程度和組裝密度的不斷提高，產(chǎn)品在能夠提供高功能高效率的同時(shí)，其中各個(gè)元件的工作功耗和工作溫度也急劇增大，溫度過(guò)高將對(duì)電子元器件的可靠性產(chǎn)生有害的影響，會(huì)縮短電子元件的使用壽命。為了保證電子元器件能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行，必須阻止工作溫度的不斷升高，因此及時(shí)有效地散熱就成為目前迫切需要解決的問(wèn)題。

 

有機(jī)硅材料是最早廣泛的熱界面材料之一，按照材料形態(tài)的差異，分為導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱粘接膠、導(dǎo)熱墊片和導(dǎo)熱彈性體四類。其中導(dǎo)熱硅脂主要應(yīng)用于大面積器件如中央處理器( CPU) 、圖形處理器 ( GPU) 和游戲控制芯片等發(fā)熱功率高的單一模塊的散熱; 導(dǎo)熱墊片主要用于非共面多模塊的散熱，一般需要使用外力進(jìn)行夾持以降低熱界面接觸熱阻。

導(dǎo)熱有機(jī)硅粘接膠主要用于解決小面積器件散熱問(wèn)題，可以有效固定于芯片等表面，簡(jiǎn)化裝配的過(guò)程。有機(jī)硅導(dǎo)熱彈性體是一款應(yīng)用面最廣熱界面材料，對(duì)于器件的適用面積幾乎沒有限制，能夠非常方便地按尺寸進(jìn)行切割，適合于在接觸壓力相對(duì)較低的情況下進(jìn)行表面接觸，可充分填滿電子組件表面與安裝件表面間的間隙，形成高效的熱交換通道，同時(shí)還能對(duì)電子設(shè)備起到阻尼減振等作用。

 

近年來(lái)，還出現(xiàn)了一種新型的有機(jī)硅熱界面材料——導(dǎo)熱泥，其物理形態(tài)是半固態(tài)，類似橡皮 泥，其特點(diǎn)主要有三方面: 一是突破了導(dǎo)熱硅脂涂覆厚度的限制，即使涂得很厚也不會(huì)發(fā)生流動(dòng)或者滲漏; 二是突破了導(dǎo)熱墊的壓縮率極限，其壓縮率幾乎可以接近 100% ; 三是可以輕易實(shí)現(xiàn)返工修復(fù)的要求。既可以在大面積高功率器件上用作導(dǎo)熱墊片的下一代材料，讓導(dǎo)熱墊片徹底告別壓縮率的瓶頸，也可以在中等面積器件上發(fā)揮平面散熱器的作用，是一款多才多藝的新型散熱材料。

 

5 藍(lán)光阻隔有機(jī)硅材料

 

觸摸顯示屏的白光效果一般是采用藍(lán)色 LED激發(fā)黃色熒光粉的模式，因此這種白光中的藍(lán)色光譜就擁有一個(gè)波峰，從而產(chǎn)生了藍(lán)光傷眼的問(wèn)題，即穿透力比較強(qiáng)的藍(lán)光會(huì)引起視網(wǎng)膜色素上皮的萎縮，從而導(dǎo)致光敏感細(xì)胞的死亡，給眼睛帶來(lái)極大的傷害。

 

軟件濾藍(lán)光是最初的護(hù)眼實(shí)現(xiàn)手段，需要用戶手動(dòng)開啟屏蔽藍(lán)光的功能并設(shè)定屏蔽藍(lán)光功能的級(jí)別，容易出現(xiàn)偏色的情況。2014 年開始有顯示器廠商推出了硬件濾藍(lán)光的功能，通過(guò)顯示玻璃鍍膜處理的方式將白光背光中的藍(lán)光波長(zhǎng)從 444nm 優(yōu)化為 460nm，移除了 90% 傷害眼睛的短波藍(lán)光。這一方法解決了傳統(tǒng)顯示器護(hù)眼功能開啟后色彩偏暖的問(wèn)題，但是鍍膜的過(guò)程復(fù)雜，成本較高，目前尚沒有得到廣泛的推廣使用。

 

通過(guò)對(duì)顯示屏背光源中的有機(jī)硅封裝材料或者全貼合中的有機(jī)硅液體透明水膠進(jìn)行改性，加入，特定結(jié)構(gòu)的功能助劑 可以制備出新型的具備藍(lán)光阻隔功能的有機(jī)硅 LED 封裝材料或者有機(jī)硅液體透明水膠。其中有機(jī)硅 LED 封裝材料直接在背光源的封裝工序就可以通過(guò)對(duì)芯片發(fā)出光譜進(jìn)行優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)藍(lán)光阻隔。有機(jī)硅液體透明水膠則是貼合于觸摸屏之后，通過(guò)吸收波長(zhǎng)為 380nm ～ 450nm 的藍(lán)光，并且將其進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，以熱能或無(wú)害的較長(zhǎng)波長(zhǎng)把能量放出，并迅速地使被藍(lán)光激發(fā)的自由基回到穩(wěn)定的基態(tài)，從而達(dá)到對(duì)背光源發(fā)出的藍(lán)光實(shí)現(xiàn)選擇性屏蔽的作用。這兩種方法均無(wú)需增加工序，簡(jiǎn)單易行，是目前最具性價(jià)比和發(fā)展?jié)摿Φ乃{(lán)光阻隔實(shí)現(xiàn)方式。

 

6 結(jié)語(yǔ)與展望

 

我國(guó)是全球觸摸屏顯示器的主要生產(chǎn)地，但是與觸摸屏顯示屏生產(chǎn)相配套的中高端關(guān)鍵材料卻主要依靠進(jìn)口，國(guó)內(nèi)觸摸屏企業(yè)在材料上付出高成本，卻難以得到國(guó)外巨頭企業(yè)的量身定制方案及技術(shù)保障服務(wù)，隨著國(guó)內(nèi)觸摸屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)也將從制造成本逐漸向設(shè)備和材料等基礎(chǔ)領(lǐng)域延伸，而這些都需要以材料的國(guó)產(chǎn)化來(lái)支撐。

 

中國(guó)已經(jīng)成為世界上有機(jī)硅單體生產(chǎn)中心，有機(jī)硅上游原材料的廣泛易得。有機(jī)硅材料以其獨(dú)特而優(yōu)異的性能和在觸摸屏行業(yè)的應(yīng)用前景引起人們的關(guān)注。具有不同功能性官能團(tuán)和新穎結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅基材的不斷涌現(xiàn)，成本的不斷降低和綜合性能的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展。隨著研究的深入，有機(jī)硅材料有望在柔性液晶面板、曲面液晶面板、OLED 和電子紙等新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。