2021年6月30日,中国(上海)显示及功能膜应用技术创新峰会在上海新国际博览中心顺利落下帷幕。合肥乐凯科技产业有限公司高性能膜材料研究所工程师程龙宝在峰会上发表了主题为《OCA离型基膜技术现状和发展趋势》演讲,详细介绍了OCA光学胶的特点、结构、作用、发展历程、产业链结构和生产制造技术难点;同时分析了OCA光学胶的市场前景,结合国内外发展现状,指明了OCA光学胶-离型膜基膜的发展趋势。
OCA光学胶概念
OCA光学胶结构示意图
随着显示行业的逐步发展,OCA光学胶在其中的运用也越来越广,OCA光学胶简单的理解为光学级的透明胶粘体,由于其具有优良的特性,成为了业界公认的无缺陷的材料,在光学亚克力胶上下底层、各贴合一层离型基膜,是一种无基体材料的双面贴合胶带,胶体更加透明,更加具有耐久性。
OCA光学胶最大的特点就是高洁净度、高透光率、低雾度,高黏着力,无晶点,无气泡等特点;光学胶体厚度非常均匀,平整度高,它与显示行业内常见的玻璃、PC、PMMA折射率接近,长期使用不易产生黄化、脱离和气泡等问题。
OCA光学胶在显示中的作用有五个方面:
一是减少眩光。显示行业,眩光一直是很头疼的干扰因素。OCA光学胶可以在显示器减少发光损失,提高透光率,增加显示亮度,减少能耗。
二是增加对比度,主要是增强强光照射条件下显示器的对比度,使显示器显示的更加清晰。
三是高粘结强度,可以使整个显示器粘接强度和牢度度更好,整体具有更好的牢度性能。
四是扩大可视区域。OCA光学胶在无边界扩大可视区域方面有很好的特性,对于显示器向全面屏方向发展来说,它的作用还是很明显的。
五是表观平整,无褶皱,无气泡,无杂质,经过光学胶的传导之后不会因为杂质或缺陷影响光线的路线变化。
OCA光学胶的结构
目前的OCA光学胶主要有以下四种形式。
一种是重离型,中间加一层OCA,它的技术需要换膜工艺,加工难度较大。
第二个是重离型+OCA+轻离型。
第三种是轻离型和重离型+OCA,不需要换膜,加工简单,容易管控,不良率少,价格便宜。
第四种是重离型+OCA胶+轻离型,不需要换膜,加工简单,容易管控,不良率少,价格便宜,但是因为OCA胶软硬度不同,易产生折痕,所以OCA胶在最终显示器的使用中很可能会产生边缘不良的现象。
OCA光学胶的应用领域
OCA光学胶主要应用领域,在触摸屏、智能手机、电子书、显示器和光学器件的粘合。
OCA光学胶的发展历程
OCA光学胶从它的发展历程来看,最初OCA胶包括配套的离型基膜,大多掌控在国外企业,如美国和日韩的企业。国内目前随着显示行业的大力发展,面板产能逐步提升,其配套的OCA胶的生产厂商和配套的离型基膜厂商也在近几年全力往自主化方向发展。从近两年的情况来看,包括OCA胶体和离型基膜,国内厂商已能够逐步的导入,相信随着显示行业的发展,国内厂商的规模也会越来越大。从胶体结构本身来说,从最初的小尺寸屏幕,经过这几年的发展,尤其是现在带有触碰功能的大尺寸面板的快速发展,对于OCA胶需求量也会逐步的提升。对于其配套的离型基膜也逐步会从薄型膜开始慢慢的扩展为薄型膜+厚膜。
OCA光学胶的产业链结构
OCA胶产业链的基本结构,上游是OCA胶,包括OCA胶环氧树脂原料,PET基材和有机硅原料。中游是离型基膜和保护膜。最终这两样东西再经过贴合,形成OCA胶成品,供下游的面板、偏光片、触摸屏、电子纸和光学镜头等行业使用。
OCA离型基膜的特点
对于OCA胶,其配套的离型基膜是也非常严格的。OCA光学胶的离型基膜是BOPET的一种,但是它有别于传统工业用的离型基膜,它的要求非常高。
第一个要求是晶点、杂质减少。因为在下游面板厂商使用过程中,是带着离型基膜一起检验的,不易判断杂质是OCA胶里的还是膜里的,所以为了避免检验事件,我们需要同步把胶和膜的表观晶点都做好管控。
第二是热收缩率比较低。OCA离型基膜涂布OCA贴合过程中,经过一道或者数道烘箱高温或者是UV光照化温度的考验,对膜体材料的热性能要求很高,收缩率要求非常低。
第三是膜面的平整度高,OCA胶为无定性软胶,平整度容易受膜影响,最终影响贴合使用的效果。
第四是耐温性能好。离型基膜涂布的过程中,高温容易导致膜面的变形,尤其随着整个产业产能的发展,离型基膜厂家包括下游对于产能逐步增大的要求也非常严格,通常使用更高车速,更高的温度和更高UV的能量,对于PET基材本身的耐温性能也提出了非常严苛的考验。
OCA离型基膜-BOPET制造
OCA离型基膜是基于BOPET基材然后涂布离型剂,整个产业加工的大部分时间是在BOPET的生产,包括BOPET的挤出、铸片、纵拉、在线涂布,横拉、输送,应该说这个过程比较长,尤其是对于设备、环境和工艺的要求都比较高。
高平整性
1、普通的BOPET薄膜平整性并不是很高,因为微观上膜面自身就是不平整的,BOPET制造过程中的铸片的横拉和纵拉整个环节都会产生波浪的挤出形态,最终导致产品在微观上的不平整。
2、表面粒子堆积导致膜面凸起问题。光学膜有一个非常简单的目标,就是希望不加任何东西,只用PET切片就能把膜做出来,但是从目前来看这不太可能。我们加工过程中会添加一定量的爽滑剂,这些材料在膜的表面是否能够分散均匀,它本身是否会发生团聚,本身的粒子形态、形状、尺寸、对平整度来说都有一定的影响,最终经过贴合之后反馈到OCA的胶体上。
3、收卷过程中粉尘等异物的影响。目前BOPET厂家,大多数的生产环境控制在万级或者千级水平。在收卷过程中,尤其是分切的过程中,切刀与PET材料切完之后的粉屑非常容易被卷入形成变形,这需要厂家投入一定的精力和资金逐步完善。
4、受热以后导致的膜面变形问题。这个问题也是目前涂布厂家对于PET基材管控最为严格的问题,因为这种形状的变形在OCA胶上是无法使用的。受制于产能的要求,现在大多数设备都追求的是高车速、高产能,温度相对比较高,所以比较容易导致膜变形。另外国内BOPET原料切片从最初的大规模应用细分到膜级应用,和国外先进厂商存在差距,尤其是光学级的膜级切片对产品性能影响非常大。目前使用的通用型切片对于高要求的光学级切片可能性能上存在一定的差距,比如切片内部的低聚物,分子量的排布等都会直接导致薄膜受热变形和表面是否会产生析出、污染等现象 。
5、牵引张力导致的膜面变形。国内的BOPET行业现在大多采用大宽幅的生产线,6米甚至是8米以及更高宽幅的生产线也逐步在投入使用中。大宽幅的生产线在生产过程中保持很高的车速,需要的牵引张力非常大,这种张力一定程度上会直接作用于刚刚经过热处理的膜面,使膜面产生微观上的形变和应力,如果得不到充分的释放,收卷后经过长时间的放置很容易产生纵向的条纹。
高洁净度
1、膜内的异物肯定会导致膜面的局部变形。虽然膜内的异物本身不会在表面形成凹凸感,但因为膜面异物大多数和PET材料不是一种材料,可能是碳化点或者是粉尘的聚集点,它的软硬程度和流动状态与PET是不一样,易在膜面形成一定的拱起,会造成膜面的局部变形。这种变形平常很难观察出来,也只有在OCA胶这种平整度高要求的行业中体现出来。
2、洁净工艺环境。BOPET生产过程中,包括纵拉、横拉、收卷过程中时时刻刻都会产生膜面的摩擦,切刀与膜体的摩擦等,这种环境中的污染物随时可能降落在膜面的表面,收卷到膜体中,对下游的涂布厂家带来很大的困扰。
3、BOPET原料的高品质化。国内BOPET原料切片脱胎于原始的化纤切片,逐步向膜级切片供应,它对原料本身特殊的性能是否适合于BOPET膜的生产,尤其是光学级膜的生产,也是对上游石化行业中的切片生产厂家提出了更严格的要求。
4、仓储和运输环境。成品的相对温湿度要求比较高这对于BOPET厂家在产品的包装、运输、储存方式上提出了更为严格的要求。
耐高温性
1、国内的BOPET厂家大多是在大宽幅条件下进行拉伸,如何保证大宽幅条件下各个点的应力一致,如何保证它们的热性能的均匀,对于我们企业来说是一个很大的挑战。
2、BOPET工艺提升膜体的耐温。通过双拉过程中工艺的调节,能够一定程度上改善BOPET膜的耐温性能。
3、BOPET原料的耐温提升。BOPET尤其是光学PET膜所需要的专用切片原料,高品质化的提供,对于整体薄膜的耐温性能也会起到非常好的作用。
低收缩
1、由于OCA离型基膜在下游的工序中将会与OCA胶,包括它之前涂布的离型硅油进行多层的复合,保证收缩也是一个很大的难点。BOPET本身材料的TD和MD方向的收缩,绝对值需要做到尽量低。
2、各个材料之间的TD和MD的收缩率尽可能保持一致,这需要上下游厂家多次沟通和协调,达成一致。
3、BOPET、离型涂层、OCA的匹配,包括收缩的匹配,包括它们使用离型硅油、OCA胶的附着性的匹配。
抗静电性
1、目前行业中采用OCA都是自己涂一层抗静电涂层,但是随着产能和市场需求的逐步旺盛,涂布厂家也会在涂离型膜上面受到限制。如果BOPET可以直接提供带有抗静电功能基材,对这个行业节省工时来说有非常大的好处。一个是在线涂布的生产效率很高,加工的工时和成本相比离型涂布低很多。
水性功能高分子分散体
2、碳纳米管是一个非常优秀的材料,近几年来在整个行业内的运用也越来越广,本身具有永久抗静电的性能,会形成带有抗静电功能的OCA基材,也会给下游的涂布厂家的加工带来一个很大的便利性。
OCA离型基膜的市场前景
随着中国消费电子市场的不断提升,消费电子产业向中国转移,我国已经成为出口额最大、产品种类最多、产业链显示最齐全的市场。OCA的国产化将带来成本优势和配合度、反应速度的优势。随着OCA胶体的国产化速度逐步加快,它必然对配套的OCA离型基膜用的基材国产化的要求越来越严格。
2020年中国品牌的OCA出货量大概为3000万平方米,预计之后持续增长,会带动离型膜和基膜的快速发展。
OCA离型基膜的发展现状
目前OCA光学胶主要的技术依然还是掌握在美国、日本、韩国等国家,核心的技术由他们来掌控。相对高端一点的可折叠设备的全贴合OCA光学膜,目前有供应能力的主要是国外的企业。
从2013年开始,国产的OCA胶,包括配套的厂家也一直在努力的进军OCA这个市场,从近年来看,国内OCA胶市场竞争焦点有从对外转向对内的趋势,做工方面的进步非常快,基本上可以供应国内的面板厂商。
伴随着国内OCA厂家的进步,国内的BOPET厂家也伴随着机遇。国内BOPET离型基膜已经由传统的工业级的基材转向OCA、MLCC离型基膜的生产。OCA光学膜离型基膜对产品的设计、设备状况、品质管理要求都非常高。乐凯把OCA的基膜区别于传统的离型基膜,定位为光学膜或者是光学膜的基材,终端应用和要求都是按照光学级别的膜材来要求。
五、合肥乐凯科技研发的OCA离型基膜
合肥乐凯专门为OCA这个行业开发的两款材料,FG6S和PF3SJ产品。FG6S具备的特点是热稳定性好,膜面的完整性好,透明性好。附着力优异。第二个产品是PF3SJ,特点是低表面电阻,永久性防静电,抗静电不会随着时间和环境而改变,耐候性能好,不影响铂金催化剂的效果。
合肥乐凯科技产业有限公司(简称合肥乐凯)隶属于中国航天科技集团下属的中国乐凯集团有限公司,是国内首家同时具备光学级聚酯薄膜及功能膜材料科研开发与生产的高新技术企业。合肥乐凯以合肥本部为主体,下设天津乐凯薄膜有限公司、昆山乐凯锦富光电科技有限公司、合肥乐凯江阴分公司等三家下属子公司,拥有5条聚酯薄膜生产线和15条精密涂布生产线,资产规模近20亿元,现已发展成国内具有重要影响力的光学膜生产及深加工产业集群。
合肥乐凯围绕国家战略性新兴产业的发展,研发和生产平板显示用光学聚酯薄膜和光学功能膜产品,填补了我国在平板显示产业链前端的光学级聚酯薄膜的空白,改变了我国TFT、IMD行业前端膜材料长期依赖进口的局面,成功打入国际光学薄膜领域,成为三星、LG、友达、京东方、海信、康佳、长虹、创维、小米、天马等国内外知名液晶平板显示企业的供应商。
合肥乐凯坚守“坚持产业报国志向,引领光学薄膜创新发展”的初心使命,以“发扬载人航天精神,引领高端薄膜产业发展,跻身世界一流膜材料供应商!”为企业愿景,继续为推动中国光学级聚酯薄膜产业发展做出更大贡献!