摸屏和显示屏之间分别加入OCA贴合，容易由于对位不准、粉尘、气泡等问题而出现产品报废。
使用 OCA 作为触摸显示屏的层压剂可以减少眩光，增加透光率并防止牛顿环的影响。根据单体类型进行分类，OCA 种类包括聚氨酯型 OCA、环氧树脂型 OCA、丙烯酸酯型 OCA 以及有机硅型 OCA，如图2所示。
1.1 聚氨酯型OCA
聚氨酯胶粘剂因为优异的性能和适应性被广泛用于各种行业[7] ，其结构中含有极性较强的氨酯基和异氰酸酯基，对于粘接极性基材有较好的效果。在电子应用中聚氨酯型OCA也有较大的市场份额[8] 。
田俊玲等[9] 以聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯等为主要原料制备了一种湿固化聚氨酯热熔胶，具有较好的耐高温、耐溶剂及耐水性，并对极性表面具有较强的粘接强度，可以适用于手机、平板电脑、智能穿戴设备等电子产品的粘接与组装。张丽颖等[10] 以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇和甲基丙烯酸羟乙酯为原料采用分步反应的方式合成了一种紫外光固化聚氨酯胶粘剂，该胶粘剂固化速度适中，粘接强度高，可用于玻璃、塑料等电子产品工业领域。
电子设备向轻便化发展，要求屏幕材料更薄，对剥离面板切割的合格率提出了挑战。李应林等[11]以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、改性聚醚多元醇、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）等原料合成了一种提高玻璃面板切割效率和良好率的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯胶粘剂，制备的胶粘剂对玻璃面板的粘接强度高，水解剥离时间短。
WANG 等[12] 制备了一种用于 TFT-LCD 全层合的高光学清晰度的紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯压敏胶，通过对预聚物 PUA 结构的控制，从而实现对压敏胶光学和粘接强度的精细调节。
1.2 环氧树脂型OCA
环氧树脂胶粘剂具有良好的机械性能和粘接强度，并且耐热性和耐化学性好[13] ，与大多数基材都有较好的相容性[14-15] 。例如经典的环氧树脂光学胶NOA61，具有低收缩、高透光和轻微的弹性，用于暴露于极端温度的光学系统，在光学行业使用多年[16] 。环氧树脂可以与含有胺基的固化剂反应固化，通过环氧环的开环形成网状结构[17] ，可以进一步提高它的力学强度。
手机、平板等电子显示屏幕向全面屏发展，屏幕周围塑料部件的边框越来越薄[18] ，需要 LCD 面板粘接材料具有更高的拉伸强度和耐湿性。HWANG等[19] 通过烷基化反应制备了一种基于商业环氧树脂的紫外/热双固化胶粘剂，用于窄边框的LCD面板粘接密封，合成的有机-无机杂化树脂中所含的硅烷偶联基团与基材发生反应，从而提高了胶粘剂的粘接强度并降低了透湿性。LEE[20] 使用二酰肼作为固化剂，制备了一种适用于LCD屏幕的高黏性的环氧基胶粘剂，具有较高的力学性能和较高的粘接性能 ，热 固 化 转 化 率 达 到 90.4%，粘 接 强 度 达 到54.3 kgf/cm2 。
1.3 丙烯酸酯型OCA
丙烯酸酯胶粘剂作为光学胶粘剂研究最多，因为其成本较低、粘接强度高、良好的耐候性、耐老化性、增塑性和优异的光学性能等特点而被广泛用作显示屏幕的粘接材料[21] 。
光学胶粘剂具有高对比度、良好的清晰度、高折射率和良好的可靠性[22] 。LEE等[21] 制备了一种用于光学薄膜的半互穿聚合物网络 OCA，通过向其中掺入 TiO2粒子提高了胶粘剂的透射率和折射率，当TiO2浓度为 0.5 份时达到平衡的最佳性能。屏幕长时间暴露在紫外线下时图像颜色会发生变化和褪色，干扰设备的正常操作[23] 。CHOI等[24] 制备了一种嵌入TiO2/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）杂化纳米颗粒的功能性丙烯酸酯 OCA，在不降低可见光透射率的情况下改进紫外线阻挡性能，保护显示器内部有机组件。武素盼等[25] 采用新的合成路线制备了一种聚丁二烯丙烯酸酯液态光学胶，具有良好的耐黄变性能，透光率达到98%以上。
BAEK 等[26] 制备了由丙烯酸薄荷醇和丙烯酸四氢香叶醇组成的半互穿聚合物网络（半IPN）紫外光固化 OCA，由生物质衍生的丙烯酸单体可以减少环境污染，该胶粘剂具有高透明度和稳定的耐候性，可以用于平板显示器应用。
浊点电阻是屏幕保持清晰度的属性之一，能够实现屏幕在特殊温度和湿度环境下也不会起雾或朦胧。PARK 等[27] 通过掺入丙烯酸羟乙酯（HEA）制备了一种具有耐浊点的丙烯酸酯型OCA，HEA中羟基的亲水性实现了耐浊点的性能，并增强了OCA的内聚力和耐腐蚀能力。
1.4 有机硅型OCA
有机硅胶粘剂通常由硅烷醇封端的有机硅聚合物和带有硅烷醇官能团的硅氧烷树脂在烃类溶剂中组成，具有耐候性、耐溶剂性好、使用寿命长、对人体无刺激、对低能表面粘接性好等优点[28] ，在胶粘剂特别是压敏胶中属于高端产品[29] ，在电子、医疗等领域得到广泛的发展[30] 。
有机硅压敏胶的性能可以通过固化剂改善。LEE 等[31] 将商品有机硅压敏胶 7657 与铂催化剂混合交联，制备了一种可用于柔性显示器的铂催化有机硅压敏胶。交联的有机硅压敏胶在铂催化剂添加量为 1 份时具有最佳的应变恢复率和粘接强度，在温度为23 ℃时应变恢复率达到最大，但使用铂催化剂存在成本较高的问题。
发光二极管（LED）是一种广泛使用在电子设备中的屏幕种类，具有高效率、环保性和长寿命等优点。KIM等[32] 制备了一种基于苯基硅氧烷杂化材料的高黏性有机硅压敏胶，通过过氧化物衍生的自由基聚合固化，具有高透明度、高折射率和出色的稳定性等优点，可以很好地用于LED屏幕封装。
1.5 发展与问题
作为电子显示屏幕用光学胶粘剂，聚氨酯胶粘剂的优势在于其成本较低，具有广泛应用的层压表面，但其防潮性不足，折射率和耐黄变性较差，在高端屏幕设备中应用较少。环氧型光学胶粘剂是紫外光固化胶粘剂的常用材料之一，具有较高的层压强度，耐受性较好，但阳离子固化可能会导致氧化铟锡（ITO）触摸传感器的蚀刻，这限制了其在相关方面的应用。丙烯酸酯型光学胶粘剂一般指丙烯酸酯光学压敏胶，先天具有良好的光学透明度，成本较低，粘接力强，粘接时间短，耐候性也表现不错，在屏幕粘接领域特别是目前前沿的柔性折叠屏幕中广泛研究和应用，但丙烯酸酯树脂也存在收缩率较差等相关问题。有机硅型光学胶粘剂在高端压敏胶领域应用较多，具有其他种类胶粘剂所没有的优点，但用作显示屏幕应用的相关研究论文目前较少，有待于科研工作者们的进一步研究。
2.柔性折叠屏幕用光学胶
随着材料技术的迅速发展和屏幕显示的应用创新，3C电子产品的柔性折叠已成为现实。柔性电子领域是当下研究的热点，作为关键的未来技术，实现了各种新型应用，包括柔性显示器、穿戴设备、医用植入式电子设备等[33] 。折叠屏幕代表了当前可折叠材料乃至显示领域材料的最高应用水平，对组成材料提出了更高的要求。目前，柔性显示屏主要指柔性主动矩阵有机发光二极体（AMOLED）显示屏，它的内部是由复合堆叠的盖板、偏光片、触控、显示、背膜、横膜支撑层以及柔性光学压敏胶组成，光学压敏胶是其中最重要的部分之一。除了起到传统的粘接作用外，还通过释放设备变形时产生的拉伸和压缩应力来防止屏幕的断裂或分层，折叠屏幕组成和弯折应变示意图如图3所示。
柔性 OCA 在折叠屏幕中集成设备并形成多中 性平面 （即无应力层），从而在折叠过程中保护设备的脆性薄膜。OCA 需要优异的蠕变回复和弛豫特性等来保持柔性。目前研究提高柔性的方式包括UV 固化、与大分子弹性体共混、控制交联密度等。BACK 等[34] 、KIM 等[35] 研究了 UV 光固化对丙烯酸酯光学压敏胶的蠕变回复和应力松弛等柔性参数的影响，证明了 UV 照射后压敏胶可以提高其回复性能，建议将紫外光固化作为优化压敏胶柔性的方法。KIM 等[36] 制备了由丙烯酸异辛酯（2-EHA）、丙烯酸异冰片酯（IBA）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸羟乙酯（2-HEA）单体组成的具有良好透光率的柔性丙烯酸酯压敏胶，通过 UV-LED装置在不同条件下进行紫外光固化，在385 mW/cm2紫外光强度和 8 s的照射时间下表现了最高的剪切应变（23 469%）和94%的蠕变回复率。
LEE 等[37]研 究 了 苯 乙 烯 - 异 戊 二 烯 - 苯 乙烯（SIS）弹性体对丙烯酸酯压敏胶粘接性能和回收率的影响。在交联体系中，SIS 弹性体能够在增加剪切应力和剪切应变的同时保持剥离强度和探针黏性，大大提高了回收率。但该压敏胶是不透明的，限制了在柔性显示器中的应用。在另一篇论文中[38] ，该课题组将丙烯酸酯压敏胶与丙烯酸弹性体（AE）进行共混，通过添加 AE 的含量来调节丙烯酸酯压敏胶的粘接性能和蠕变回复，证明了大分子量弹性体对调节光学压敏胶性能的可行性。
同时，LEE 等[39] 还探究了交联密度对丙烯酸酯压敏胶柔性的影响，随着固化剂含量的增大，压敏胶的剥离强度和黏性下降，但最大应力和相应应变增加，蠕变回复能力增强，证明了交联是控制其粘接强度和柔性性能的有效方法。但通过交联提高蠕变回复时，可能要牺牲一定的粘接强度。PARK等[40] 以 1,3-双（异氰甲基）环己烷为硬链段、聚乙二醇为软链段，合成了新型氨基甲酸酯基交联剂。与传统交联剂相比，该压敏胶能够显著提高蠕变回复性能，同时依旧可以保持较高的粘接强度。
互穿聚合物网络（IPN）在压敏胶中也得到了广泛应用。FANG 等[41] 制备了一种丙烯酸酯、聚氨酯IPN光学压敏胶，IPN中长链丙烯酸酯赋予良好的拉伸性、黏附性和应力松弛，而短链聚氨酯则提供增强的柔性及高弹性。该压敏胶蠕变回复表现高于单一丙烯酸酯压敏胶，具有低的玻璃化转变温度，室温下储能模量为20~30 kPa。BACK等[42] 开发了一种由线性丙烯酸聚合物链的交联网络结构组成的半 IPN 丙烯酸酯压敏胶，表现出比其他压敏胶更好的减震性能，在最大紫外线照射强度下，ΔF 达到31.2%。
为了研究不同单体对丙烯酸酯压敏胶性能的改变情况，LEE 等[1] 制备了由 AA、2-EHA 和添加了二氧化硅颗粒的柔性 OCA，在 AA 含量为 10% 时表现最好的蠕变回复、润湿和黏附性，并具有显著的耐金属腐蚀和高光学清晰度。在另一篇论文中[43] ，丙烯酸甲酯（MA）和HEA的掺入使压敏胶的蠕变回复得到增强，变得更有弹性，相关研究证明了合成的紫外线固化压敏胶用于折叠屏幕的可能性。
SEOK 等[44] 合成了由氨基甲酸酯和硅烷基团组成的新型硅烷丙烯酸酯，包括氨基甲酸酯-硅烷丙烯酸酯和氨基甲酸酯-硅烷线性丙烯酸酯，并评价了它们对丙烯酸酯压敏胶的表面性能、黏附性和流变行为的影响。另一篇研究中，SEOK等[45] 合成了含有乙二醇链的新型硅烷丙烯酸酯，合成的硅烷丙烯酸酯在添加质量分数为1%时就可以提高压敏胶的内聚力和粘接性能，同时由于乙二醇链诱导的自由体积增加也影响了丙烯酸压敏胶的玻璃化转变温度和柔韧性。
工作温度下的机械性能和可靠性是其实际应用的关键因素。JO 等[46] 通过化学气相沉积法合成了一种由 2-EHA 和 2-HEA 组成的柔性压敏胶，其储能模量在−35~85 ℃均低于 1 MPa，折叠试验表现良好，并在暴晒7天后剪切强度无明显下降，具有良好的稳定性和机械可靠性。
智能手机屏幕面板的技术进步诞生了无偏振层的屏幕设计工艺。对于折叠屏幕手机，去除偏振层可以提升屏幕亮度、大量减少功耗并降低屏幕弯折半径。无偏振层的屏幕需要具有紫外线阻隔能力的压敏胶来发挥偏光片的作用，通过吸收紫外线来防止反射和保护面板，这使得用于这种屏幕的压敏胶不能使用常规的UV固化方法来制备。常规面板和新型面板的结构组成如图4所示。
BACK 等[47] 制备了一种可以通过可见光照射固化的新型丙烯酸酯 OCA，主要聚合单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸羟丁酯，由光引发剂 4DP-IPN、4CzIPN、4-p，p-DCDP-IPN 等和胺类还原剂 DMAEA、DMBA、TEA等相互作用，发生光诱导电子转移的可见光驱动聚合并使得引发剂发生催化循环，延长引发寿命。同时表现出较高的耐氧性能和透光耐黄变性能，有效解决了紫外线阻隔OCA的可见光固化问题。该 OCA基本符合商业可折叠屏幕用光学胶的性能要求，具有广泛的应用前景。
3.发展趋势
用于柔性电子显示屏幕的光学压敏胶将向着无溶剂污染的 UV 光固化方向发展，优化固化工艺将带来产品性能的提升和生产成本的下降。压敏胶本身在保持胶粘剂基础的粘接强度和良好光学性能的同时，需要进一步增强蠕变回复、应力松弛等特性，要具有更优异的韧性和高低温下稳定的力学性能，满足更加极端的环境和更长时间使用的耐久性考验，并适应屏幕技术进步对于材料更多的功能性要求。
4. 展望
电子显示屏幕向柔性折叠、卷曲和可拉伸发展已成必然趋势，在未来有着更广阔的市场前景。其应用将不止于在手机、计算机、电视机等电子产品领域，更会与衣物、饰品、智能家居等和生活息息相关的领域相融合，从而改变人们的生活习惯，甚至提供新的社交模式。柔性显示已成为显示行业的战略竞争高地，而显示屏幕的竞争归根到底还是屏幕内部材料的竞争。美、日、韩等国家在柔性光学压敏胶研究方面起步早、研发投入大，长期处于垄断地位。国产材料虽然起步晚，但近年来在国家的大力支持、国内企业的不断创新与研究者们深耕不缀的努力下，呈现出越来越迅猛的发展态势。要想打破国外企业垄断，实现在我国光学胶领域的自给自足，还需要更多研究来继续探索更优的解决方案，以实现更多种类光学压敏胶在柔性电子领域的广泛应用。相信在不久之后，国产光学胶粘剂一定能摆脱桎梏，迎来更大的发展。
来源：中国胶粘剂2024 年3月第 33卷第 3期
为方便阅读，本文移除了脚注。如有需要，请参 阅《 中国胶粘剂》 2024 年3月第 33卷第 3期
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