显示屏应该算人类对于未来科学幻想的最佳载体了吧。遥想1968年，当代科幻电影的开山鼻祖《2001太空漫游》横空出世，那时人类的科学水平连月球还都上不去，因此剧中各种开脑洞的“黑科技”着实让人们看得目瞪口呆。 在众多未来“黑科技”中，就有一台出现在飞船餐桌上的超薄“电视”。当然，50年后的今天我们都知道这个被幻想出来的高科技产品其实叫“iPad”。 《2001 太空漫游》中的幻想显示器 再后来刘慈欣在08年出版的《三体2》中写道，罗辑冬眠185年后醒过来，发现人们穿的衣服竟然是用布料一样柔软的显示屏做成的！ 只不过这次谁都没想到，科幻小说中提到的柔性折叠屏技术，2019年就出现在了LV的手提包上。 《三体》中的柔性显示屏已经出现在现实生活中 更在万众瞩目中出现在了折叠屏手机上！ 《三体》中的柔性显示屏已经出现在现实生活中 唯一的遗憾是，这项充满未来感的技术貌似还处在缺点和优点一样明显的beta版本阶段。比如去年三星的第一款折叠屏手机，刚上市就大面积爆发设计缺陷问题。急急忙忙召回打补丁又急急忙忙二次上市，可以说完全没有了大厂做事情一板一眼的风范。 三星Galaxy Fold屏幕品质问题 虽然当时一众“友商”们都在幸灾乐祸，但是平心而论，这次的屏幕问题完全归咎于工程设计实在有失公允。要怪也只能怪手机厂商的理想太过“丰满”，但是材料技术的现实水平却又相对“骨感”！ 别看“折叠屏”是个纯牌的电子产品，可是真正使其成为“折叠的屏幕”的反而是几项重要的材料技术！ 其中关键之一就是具有可弯折性能的光学胶膜(OCA)技术！ 要说这个光学胶膜(OCA)已经伴随iPhone和Android手机红了十几年。 别看这货名字中带个“胶”字，其实和“粘接”功能相比，让屏幕变得更“漂亮”才是它的主要任务。 由于折射率与玻璃基本一样(1.47–1.48)，因此在盖板玻璃和显示模组之间贴上这层OCA胶膜就可以显著减少界面上的反射光线，进而大幅提高亮度和对比度。 光学胶膜（OCA）的工作原理及效果 正因如此，在手机屏幕还没被“掰弯”的那些年，可以说OCA胶膜只需要躺在那里什么也不做就足以瞬间拉爆显示屏的“颜值”了！ 但是无奈这世界变化快，谁都没想到手机厂商突然就又需要屏幕“可弯可直”一秒切换。于是OCA胶膜“出工不出力”的舒服日子也随之结束了！ Moto RAZR手机的AMOLED折叠屏模组 别看“折叠屏”模组只是一层比纸张还薄的膜，但如果把横截面放大1000倍，就会发现它其实就是一张由n多层功能膜复合而成的“千层饼”！ 其中的AMOLED膜负责发光，触控膜负责收集按压信号，偏光片让亮度更高，薄膜盖板负责抵御外界冲击……而这些功能膜之间一定都有OCA胶膜。 折叠屏的构造（简化） (Foldable OLED Displays Whitepaper_Joel T. Abrahamson) 考虑到折叠屏需要承受一天几百次的“掰弯掰直”，所以此时的OCA胶膜除了提升屏幕的显示效果之外，更重要的任务就变成了为各个脆弱的功能层提供机械支撑。无论折叠屏遭遇何种“摧残”都要保证各层功能膜的结构稳定！ 但是从过去这一年初代折叠屏手机的表现来看，可折叠OCA胶膜出的问题还不少。重灾区就是所有折叠屏都摆脱不掉的“折痕”区域。 三款主流机型屏幕上的“折痕”（知乎@Dieci） 究其原因，主要是折叠屏的弯折位置力学表现非常复杂，传统OCA胶膜已经完全不能胜任！而全新的可折叠OCA胶膜上岗时间又不长，注定会出现很多粘接失败与应力破坏问题！ 说到这里就有必要引入材料力学里面的一个概念——“中性层” 其实“折叠屏”的力学结构和杂志差不多是一样的。如果我们把杂志弯折，在外力的挤压下每一页纸都会出现位移。其中越靠近内侧的纸张位移越多。 弯折对物体产生的应力（公众号@胶膜矩阵） 这个现象告诉我们，外力在弯折位置会分解成两个方向截然相反的作用力—— 在弯折部位的外侧分解为指向两侧的“拉伸应力”，这一区域就叫“拉应力层”； 在弯折部位的内侧分解为指向中间位置的“挤压应力”，这个区域被称为“压应力层”。 拉应力层vs压应力层 （柔性AMOLED显示器的模组力学研究_党鹏乐） 当“折叠屏”的各功能膜都被OCA胶膜粘牢成为一个整体，那么在中间某一层区域，“挤压应力”和“拉伸应力”会互相抵消。这一带就被称为“中性层”！ 中性层——应力为0的安全区域 （柔性AMOLED显示器的模组力学研究_党鹏乐） “中性层”是一个安全区域，基本可以认为没有应力作用在这里，因此出现故障的几率也大大降低！ 但是“中性层”之外的那些功能膜就比较难搞了，如果OCA胶膜粘的太结实，处于“拉应力层”的功能膜就容易因为拉伸应力没办法释放发生断裂；但是如果OCA胶膜粘接力偏弱，处于“压应力层”的膜则会在挤压应力作用下脱胶分层。 拉应力层vs压应力层 （柔性AMOLED显示器的模组力学研究_党鹏乐） 作为OCA胶膜来说，想要同时满足这两个完全相反的诉求简直就是mission impossible！也难怪折叠屏手机的折痕位置这么容易出问题！ 既然问题原因已经分析出来，那么解决问题的思路也就很清晰了——创造多个中性层！ 要说这个思路还真是颇具道家“顺势而为”的智慧！ 因为如果把折叠屏整体的“中性层”分散到每个功能膜上，也就意味着各层的功能膜就都处在了“安全区域”。 原本不可调和的矛盾被顺势化解于无形，再也没有你被挤压应力摧残，而我却在被拉伸应力撕裂的问题！ 分散中性层，创造多个“安全区域” (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 而实现这个方案的命门就在于——要让OCA胶膜具备更高的剪切应变。意思大概就是折叠屏一弯折，OCA胶膜就要有比较大的剪切形变量。尽量让各个功能层不受相邻层的约束，都有空间实现相对独立的滑动。 OCA胶膜的剪切应变 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 这样的好处就是各功能层受到的应力大大降低！对于每一层功能膜来说，就各自拥有了一个独立的中性层！ 理论说了半天，还是要来点硬核数据联系一下实际！ OCA8211是3M™公司出品的经典款超薄光学胶膜，厚度仅为25微米，粘接强度高，非常适合玻璃盖板的贴合；而3M™CEF3501则是专门为折叠屏量身定做的光学胶膜产品，卖点就是储能模量非常低。 翻译过来就是这款胶膜特别柔软很容易就能有比较大的剪切应变。 两款OCA胶膜物性对比 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson; 3m.com) 运用FEA力学仿真软件可以看到，使用CEF3501和OCA8211两种光学胶膜的折叠屏都出现了功能层的相对位移。 CEF3501光学胶膜的剪切应变 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 但是由于CEF3501的储能模量超低，比OCA8211足足低了60%，因此CEF3501更大的剪切应变就使得折叠屏功能层出现了更大幅度的相对滑动。 而这个关键的性能直接就决定了折叠屏弯折过程中的力学表现！ 拉应力层，也就是弯折的最外层部分，这里是所有人关注的重点。从FEA仿真结果来看，使用OCA8211的屏幕弯折处承受了远大于CEF3501的应力！ CEF3501 vs OCA8211 拉应力层的力学表现 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 果然，使用OCA8211的屏幕被拉伸的量，竟然是CEF3501的200%！ 使用不同OCA胶膜后折叠屏幕的拉伸形变率 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 如此之大的拉伸形变会导致非常严重的材料疲劳，而屏幕的拉应力层在多次弯折后的下场也只有一个——断裂！ 拉应力层在反复弯折后因拉伸应力而断裂 （柔性AMOLED显示器的模组力学研究_党鹏乐） 压应力层的力学情况可就比较复杂了，总体来说会受到水平和垂直两个方向的应力作用： 从两侧指向中间的水平挤压应力； 挤压应力相遇后又合成了一个垂直方向的剥离力。 此处的应力不光想着把功能膜给挤压变形，更琢磨着把它从OCA胶膜上撕下来。 压应力层在反复弯折后因挤压应力而脱胶分层 （柔性AMOLED显示器的模组力学研究_党鹏乐） 从FEA仿真结果来看，弯折展开后，两组的内侧压应力层均有翘曲变形。 但是由于CEF3501的储能模量较低，应力应变更大，也就使得测试样件的翘曲程度远远低于OCA8211。 CEF3501 vs OCA8211 拉应力层的力学表现 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson) 同时从产品参数可以看到，CEF3501具有和OCA8211同样强度的粘接力。在模量大幅降低了60%的情况下保持同样的粘接强度，也就意味着CEF3501变相大幅提高了粘接性能。 两款OCA胶膜物性对比 (Optically Clear Adhesives for OLED_Joel T. Abrahamson; 3m.com) 到目前为止，通过3M公司CEF3501的测试数据，我们已经看到了使“折叠屏”更加“结实抗造”的技术方向。毕竟材料技术的进步是没有止境的，“折叠屏”性能的提高还需要其他种类膜材料的共同努力。 但只要我们的OCA胶膜继续向着更柔和、更韧、粘得更牢的方向发展，《三体》中折叠屏的幻想就会更早地成为现实的日常。 来源：胶我选
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