Eftersom vikbara skärmar blir tunnare kan glas inte optimeras för tunnhet ensam
Ultra-tunt glas, eller UTG, har blivit ett viktigt underlag för vikbara skärmar. Efter att ha reducerats till en extremt liten tjocklek kan glaset böjas med bibehållen god transparens, ytplanhet och taktil kvalitet.
Ju tunnare glaset blir desto känsligare är det dock för repor, lokalt tryck och slagskador. Droppar, upprepad vikning och tryck från främmande partiklar kan göra att mikroskopiska defekter expanderar gradvis och så småningom utvecklas till sprickor.
Ultra-tunt glas kräver därför normalt ett extra skyddande lager. Konventionella polyetentereftalat- eller PET-filmer är mogna och relativt lätta att bearbeta, men vid frekvent vikning kan de stöta på problem som veck, delaminering och försämrad optisk-långtidsstabilitet. Nästa-generations skyddsmaterial måste göra mer än att bara täcka glasytan. De måste också tillhandahålla förstärkning, dämpning och skadekontroll.
Det är här polyuretanbeläggningar kan erbjuda nya möjligheter.
En nyligen genomförd studie publicerad iFramsteg inom organiska beläggningarintroducerade en trifunktionell polyeteramin-baserad polyuretanakrylat, eller PEUA, UV-härdbar beläggning utformad för direkt applicering på ultra-tunt glas.
Vid testning genomförde PEUA-belagt ultra-tunt glas 200 000 inåtgående-vikningscykler med en böjningsradie på 3 mm utan synliga veck eller beläggningsdelaminering. Under den kraftigare böjningsradien på 1,5 mm utvecklade beläggningen spänningsblekning, men dess transparens kunde återställas genom kort termisk behandling.
Hur kan hög modul och hög seghet uppnås samtidigt?
Skyddsmaterial för vikbara displayer står inför en grundläggande motsägelse. Om ett material är för styvt kan det spricka under vikning. Om det är för mjukt kan det misslyckas med att stödja glaset tillräckligt och kan bli känsligt för fördjupningar och permanenta veck.
PEUA-hartset som utvecklades i studien syntetiserades primärt från hydroxietylakrylat, isoforondiisocyanat och polyeteramin, följt av UV-härdning för att bilda ett tvärbundet nätverk.
De styva segmenten som bildas av IPDI ger strukturellt stöd, vilket hjälper till att förbättra modul och motståndskraft mot deformation. De flexibla polyeteraminkedjorna absorberar och avleder energi som genereras under böjning och slag, vilket minskar den lokala stresskoncentrationen. Tillsammans skapar dessa komponenter en balans mellan styvhet och seghet.
Beläggningen bibehöll en optisk transmittans på mer än 92 % vid en våglängd på 550 nm, nådde en lagringsmodul på cirka 2,18 GPa och registrerade en glasövergångstemperatur på cirka 140 grader. Ett beläggningsskikt med en tjocklek av cirka 40 μm ökade höjden för-pennas fallkollision på det ultra-tunna glaset med 16 cm.
Förändringen i felläge är särskilt anmärkningsvärd. När oskyddat ultra-glas utsätts för stötar kan det utveckla radiella sprickor som sprider sig snabbt över ytan. Efter att PEUA-beläggningen applicerats var det mer sannolikt att skada kvarstod som en lokal fördjupning utan fortsatt sprickutbredning.
Beläggningen gör därför mer än att lägga till ytterligare ett lager av tjocklek. Det förändrar hur slagenergin överförs till det underliggande glaset.
Figur 2. Schematisk bild som visar hur en polyuretanakrylatbeläggning kan fördela böjspänning över en ultra-tunn glasstruktur. AI-genererad bild; lagertjocklekarna är inte skalenliga.