综述：显示形态因子演进驱动下的OLED层压技术发展

《Advanced Materials Technologies》：Evolution of OLED Lamination Technology With Development of Display Form Factors

　　

随着有机发光二极管（OLED）技术的快速发展，面向自由形态显示的自由曲面层压工艺重要性日益凸显。本综述系统分析了不同显示形态因子演进过程中对光学透明胶（OCA）与光学透明树脂（OCR）的核心性能需求。针对刚性显示，研究人员通过OCR流体动力学解析薄膜均匀性调控机制，结合狭缝涂布机仿真、机器学习代理模型及双层OCA的应变率依赖粘弹性本构模型开展工艺优化。针对弯曲显示，通过硅胶垫与液压系统的仿真驱动优化消除气泡缺陷。针对卷曲结构，引入融合超弹性与粘弹性OCA特性的非线性有限元方法（FEM）机制，配套紫外阻隔型可见光固化体系。最后，针对超薄架构，研究人员阐述了通过打印头温度控制保障喷墨印刷OCR工艺的厚度均匀性，并实现其与薄膜封装（TFE）层的溶剂正交性。本综述通过梳理当前技术挑战与未来研究方向，为显示模组工程提供了系统性见解。

1 Introduction

有机发光二极管（OLED）凭借高色纯度、优异柔性与高亮度等特性，成为实现折叠屏、可拉伸屏等自由形态显示的核心材料。其自发光特性支撑轻量化设计，推动显示形态从传统刚性显示向弯曲、折叠等多元架构演进，层压工艺随之持续迭代以适配不同盖板结构。层压工艺决定面板与盖板的键合质量，主流技术分为膜状光学透明胶（OCA）与液态光学透明树脂（OCR）两类。刚性显示中OCA与OCR均可应用，OCA具备卷对卷适用性高、工艺简洁的优势，但存在厚度与粘接可控性差、易产生微气泡等局限；OCR在厚度与粘接强度调控上更具优势，但其溶液加工特性导致材料消耗大、工艺复杂度高，且超薄膜制备受限。早期研究通过树脂流体流动理论分析构建Y-map优化OCR层，但沉积厚度仍局限于约150 μm。狭缝涂布技术的应用将OCR层厚度降至约100 μm，通过调节涂布速度保障优异的厚度均匀性，结合仿真软件优化狭缝涂布机内部结构，实现出料口压力分布均匀与挤出速度一致，显著缩短工艺开发周期并降低制造成本。针对弯曲显示，传统层压工艺因盖板转角曲率易在曲面区域产生微气泡，研究人员开发硅胶垫顺序贴合工艺，通过仿真优化硅胶垫结构与参数，适配盖板曲率实现无气泡键合。面向折叠与可拉伸显示，传统大面积覆盖工艺难以满足细像素间距需求，喷墨印刷OCR喷射技术因可实现微米级精准OCR层定点成型受到广泛关注，通过降低OCR粘度适配喷墨打印头精细喷嘴，固化后形成10~20 μm均匀薄膜，可贴合超薄玻璃（UTG）等薄型基板，尽管低粘度改性仍需性能优化，但该工艺的应用潜力已得到行业认可。本综述系统梳理了显示形态因子驱动下层压工艺的演进轨迹与技术趋势，聚焦OCR减薄需求，阐明传统层压工艺的基本原理与局限，全面回顾了从OCA/OCR力学性能增强到工艺技术创新的研究突破，为显示模组制造核心技术发展提供支撑。

2 OCR/OCA Requirement Characteristics

2.1 OCR/OCA Requirement

填充于显示面板与盖板玻璃之间的粘接材料除基础键合功能外，还需满足多项物理性能要求以保障成像质量、吸收外部冲击并支撑面板轻薄化。针对不同显示形态因子的粘接材料需求参数对比显示：光学透光率方面，刚性显示要求＞90%，折叠与UTG架构因多层堆叠与超薄粘接需求提升至＞91%~92%；雾度方面，刚性显示要求＜1.0%，高性能折叠产品需＜0.5%，可拉伸显示因弹性体结构光散射特性容忍度提升至＜2%~3%；折射率匹配方面，多数盖板/透明聚酰亚胺（CPI）/OCA/OCR体系要求控制在1.48~1.52区间，折叠显示因超薄多层结构对折射率匹配要求更高，折射率失配会提升菲涅尔反射导致的内部反射与光损耗。粘接强度方面，刚性显示需要较高粘接强度（180°剥离强度800~1500 gf/in），而折叠与可拉伸显示为避免限制中性面偏移、降低分层应力需降低粘接强度至500~1200 gf/in与200~800 gf/in。弹性模量方面，刚性显示需100~1000 MPa保障尺寸稳定性，弯曲显示需10~500 MPa实现保形接触，折叠与可拉伸显示则需分别降至0.01~10 MPa与＜1 MPa以适配弯折或拉伸操作。柔性与弯曲半径方面，刚性显示无弯曲要求，弯曲显示需适配5~10 mm弯曲半径，折叠显示需＜1~3 mm弯曲半径，可拉伸显示则以＞20%~50%拉伸应变能力为核心指标。厚度均匀性方面，刚性显示允许±10~20 μm公差，折叠与可拉伸显示需收紧至±1~5 μm以抑制应力集中、mura现象、褶皱可见性与分层。热稳定性方面，刚性显示验证条件为80°C~100°C，弯曲显示提升至85°C/85%相对湿度（RH），折叠显示需叠加重复弯折测试，可拉伸显示还需耐受循环应变与热循环。气泡抗性方面，刚性显示要求中等，弯曲边缘、折叠铰链与拉伸界面因局部应力集中，气泡抑制需求依次提升至极高等级。整体而言，层压需求随形态因子演进呈现系统性转移：刚性显示聚焦光学参数，弯曲显示侧重保形接触，折叠显示强调应力弛豫，可拉伸显示关注应变适配。

3 Rigid Type Lamination

3.1 Optical Clear Resin

OCR层压工艺通过理论分析树脂流体行为构建Y-map，基于动量方程推导树脂液滴在玻璃基板间的铺展动力学模型，定义上基板自重下压速度与树脂扩散速度的控制方程，通过迭代计算获得高度与扩散半径随时间的变化规律。研究人员采用ANSYS几何建模软件实施仿真，选用粘度4200 cps的OCR（SVR1150）与MUSASHI点胶机开展实验验证，结果显示理论预测与实验数据的误差率低于9.5%，验证了模型的准确性。该模型可有效支撑OCR量产层压工艺的参数调控，但受限于OCR加工特性，沉积厚度仍在150 μm以上，为此狭缝涂布技术得以开发以实现减薄目标。

3.2 Slit Coater Lamination

狭缝涂布技术是刚性显示中实现OCR薄膜化的核心工艺，其核心设备狭缝涂布机的内部结构直接决定涂布精度。涂布机内部包含三个功能腔室：扩散区承接注入的OCR并向两侧横向扩展；分配区均化OCR压力，抵消中心进料导致的压力峰值，保障全幅宽出料压力均匀；出口区通过窄缝结构实现OCR薄膜挤出。研究人员基于ANSYS Fluent开展流体动力学仿真，复现涂布机内部流体域结构，设置边界条件后分析流场特性：OCR注入速度为0.1 m/s时，分配区与扩散区内流体速度接近0 mm/s，主要起维持内部压力的作用，狭缝区内OCR速度呈现明显差异，最终实现全幅宽压力均匀分布与挤出速度一致性。为进一步解决辊对辊狭缝涂布工艺参数复杂、非线性耦合强、依赖经验调试的问题，研究人员引入径向基函数神经网络（RBFNN）代理模型与参考向量引导进化算法（RVEA），以基材速度、泵送速率、涂布间隙、垫片厚度与固含量作为输入变量，通过绿色平面提取与像素强度分析的影像分析方法量化涂层厚度偏差与均匀性。结果显示RBFNN模型对涂层厚度与均匀性的平均绝对误差（MAE）低于11.5%，明确垫片厚度与基材速度对涂布均匀性的影响最为显著，传统认知中关键的涂布间隙影响相对较小。采用AI模型推荐的最优参数组合开展实际辊对辊涂布，获得了实验运行中前5名的均匀涂层，超体积分数指标从0.68提升至0.84，实现了工艺优化效率的大幅提升，但该方法对非训练数据集范围内的新材料或超高粘度OCR的预测能力仍存在局限。

3.3 Optical Clear Adhesive

传统单层OCA面临表面平整性与抗冲击性的性能权衡困境：高模量OCA可抑制组件台阶导致的微尺度波纹，但抗冲击性差；低模量OCA抗冲击性优异，但易产生表面波纹。研究人员开发双层OCA架构，上层直接接触盖板玻璃，具备较高储能模量（G'）与刚性特征，抑制表面微波纹变形；下层接触显示面板，呈现柔性高粘特性，通过分子链运动耗散冲击能量。通过调控两层厚度比与分子量，双层OCA较软质单层OCA显著降低表面粗糙度与微褶皱，上层刚性层阻断下层台阶变形向上传递，保障高端显示的无失真色彩可视性。材料表征显示，聚氨酯丙烯酸酯树脂通过低分子量低玻璃化转变温度（T_g）单体设计，室温下具备0.1 MPa的低模量与高阻尼特性，低温下仍保持较低模量；紫外光固化丙烯酸树脂T_g为2°C，紫外固化后因高交联密度升至13°C，固化前呈近液态粘接特性，固化后通过内部交联网络提升内聚强度，保障上下基板稳定键合。落球冲击测试显示，双层OCA较刚性单层OCA冲击吸收率大幅提升，可见光透光率＞92%，雾度＜1%，高温高湿可靠性测试中无层间分层与气泡生成。但双层OCA较单层工艺需额外涂布/固化或层压步骤，存在成本上升与良率管控挑战，且在折叠显示重复弯曲工况下，两层界面易因疲劳发生分层，仍需进一步优化。

传统OCA力学研究多聚焦静态或低速拉伸测试，难以匹配智能手机跌落时毫秒级加载工况。研究人员通过开展宽应变率范围的高速拉伸试验，结合有限应变理论构建应变率依赖的本构模型，量化显示OCA的初始刚度（杨氏模量）与屈服应力随变形速率提升显著升高，高速加载下聚合物链段重排时间不足导致材料刚性上升，断裂伸长率大幅下降，呈现脆性失效特征。提出的本构模型与高速拉伸实验应力-应变曲线相关性优异，较传统线性弹性模型与超弹性模型，可精准捕捉变形速率与加载方向（面内/面外）相关的复杂应力衰减现象，显著提升显示设计阶段的失效预测能力。后续研究需结合时温叠加原理（TTSP）构建三维扩展模型，并验证单轴拉伸模型在多轴剪切、压缩载荷下的适用性。

4 Bended Type Lamination

弯曲显示层压的核心挑战为曲面区域微气泡抑制，传统Y-map设计与狭缝涂布工艺仅适用于刚性器件，需开发适配工艺。主流OCA基垫压层压技术通过仿真优化硅胶垫参数：硬度筛选显示，邵氏硬度5的硅胶弹性优异但拉伸易破损，邵氏硬度25的硅胶最大承载能力强但延展性差，邵氏硬度10的硅胶最大载荷达26.21 N，最大伸长率达92.64%，综合性能最优。仿真分析表明，硅胶垫曲率需与盖板曲率精准匹配，6R曲率配合180 N载荷可实现硅胶垫与弯曲盖板的连续顺序接触，无空气残留。进一步优化的液压硅胶垫技术通过仿真建立硅胶垫截面8项关键几何参数与盖板应力的关联，在3R曲率三曲面盖板层压中，1.5 kgf/cm²液压条件下实现无OCA褶皱、无微气泡的完美键合，为曲面OLED显示的硅胶垫设计提供了成熟方法论。

5 Flexible Type Lamination

卷曲显示的结构可靠性分析需考虑OCA的非线性力学特性，传统有限元分析（FEM）将OCA简化为线性弹性固体，忽略了其超弹性（大橡胶状变形）与粘弹性（应力随时间松弛）特征，导致应力预测偏差。研究人员构建二维平面应变模型，采用Yeoh应变能势函数描述OCA有限应变行为，耦合粘弹性应力松弛效应，模拟475 μm总厚度卷曲显示模组在10 mm辊径下的卷绕过程。结果显示，传统线性模型预测360°卷绕时盖板最大法向应变达3.2%，远超玻璃1.2%的屈服应变阈值，错误判定显示必然断裂；而非线性模型显示OCA通过层间剪切解耦效应缓冲冲击，实际盖板最大法向应变仅为0.98%，且OCA可建立独立“多重中性面”，软质OCA进一步降低功能层法向应变，提升结构稳定性，OCA最大承受约720%剪切应变，充分发挥缓冲作用。该非线性模型在保障仿真精度的同时，通过二维简化大幅降低计算成本，为卷曲显示设计提供了量化依据。

折叠显示的紫外阻隔需求与OCA紫外固化工艺存在固有矛盾：添加紫外阻隔剂可保护OLED有机发光材料，但会吸收固化所需紫外光导致固化不完全。研究人员开发可见光光引发体系，采用可产生长寿命最低三重激发态（T₁）的光催化剂，降低可见光光固化所需催化剂浓度，制备出可见光区高透光、兼具紫外阻隔功能的OCA。通过优化光引发体系，采用4DP-IPN替代传统光催化剂，搭配HNu 254与Borate V共引发剂加速电子转移与催化剂再生，在452 nm可见光照射下（剂量2400 mJ cm^-2），含紫外吸收剂的OCA固化转化率达98.1%，固化速度较初期体系提升约10倍，紫外屏蔽能力（T_345nm≈1.3%）与光学透明度（T_455nm≈100.0%）优异，粘弹性完全适配折叠显示架构需求。

6 OCR Lamination Process Utilizing Inkjet Printing Techniques

6.1 Chemical Interactions and Solvent Orthogonality With Thin Film Encapsulation

喷墨印刷OCR工艺中，树脂内的溶剂与单体组分需避免对下层薄膜封装（TFE）层造成损伤。TFE层由无机层（Al₂O₃、SiNx等）与有机层交替堆叠而成，若OCR中的有机溶剂或丙烯酸单体与TFE有机平坦层存在溶解性匹配，会导致界面溶胀或分层。因此需设计溶剂正交性配方，优选大分子量的低聚物组分，减少小分子单体向OLED发光材料层（EML）的扩散风险，同时精准匹配TFE顶层表面能与OCR表面张力，实现无化学相互作用的物理粘接，保障柔性显示长期可靠性。

6.2 OCR Lamination Process With Inkjet Printing

喷墨印刷OCR技术通过定点沉积实现10~20 μm超薄粘接层，适配柔性折叠显示的轻薄化需求，但需降低OCR粘度以适配精细喷嘴，且多打印头温度不一致易导致液滴热历史差异产生缺陷。研究人员合成丙烯酸基OCR，选用2-EHA（粘度~2 mPa·s，T_g=-7°C）、IBOA（粘度6~10 mPa·s，T_g=72°C）、LA（粘度4~10 mPa·s，T_g=-17°C）、4-HBA（粘度~5 mPa·s，T_g=-32°C）等单体，通过光引发剂引发紫外固化。针对大气环境下氧阻聚效应，提升预固化能量后发现高温测试中出现压印缺陷，机理分析表明预固化能量过高会降低OCR流动性，初始加压键合仅实现临时平整，高温下OCR软化后残余应力弛豫导致局部变形恢复。进一步研究发现，液滴铺展过程中，后喷射液滴与前沉积液滴的温度差会引发合并时的异常内部流动，导致膜厚不均。通过精准调控各打印头温度，实现液滴喷射后温度均匀性，最终获得10 μm均匀厚度的OCR薄膜。硅丙杂化OCR体系通过平衡打印适性、固化性、光学透明性与力学可靠性，在110°C高温与60°C/90% RH湿热条件下透光率表现优异，为喷墨OCR材料开发提供了新方向。当前技术仍需在材料配方优化、打印头温控、液滴合并稳定性、固化能量调控等方面持续改进，并开展重复弯折、热冲击、湿热环境下的长期可靠性验证，推进大面积量产兼容性研究。

7 Future Outlook and Open Challenges

7.1 OCR/OCA Advanced Reworkability and Eco-Friendly/Bio-Based Adhesives

显示制造良率提升与环保法规合规需求推动可返工胶粘剂技术发展，核心策略为调控基板与胶粘剂界面表面能：固化前通过低表面张力促进界面流动，移除时通过特定波长诱导或热刺激骤降界面内聚强度，实现无残留分层。生物基环保胶粘剂研究同步推进，采用植物油、环氧衣康酸等天然原料衍生的低聚物构建混杂OCR/OCA体系，在满足＞90%透光率与1.48~1.52折射率要求的同时，通过可逆交联网络实现按需脱粘特性，在特定环保溶剂或弱酸性条件下无面板损伤溶解剥离，为可持续显示层压提供新范式。

7.2 Inkjet-Printed OCR Lamination

喷墨印刷OCR层压技术将成为柔性、折叠与大面积显示的核心平台技术，其超薄膜、局部图案化与精准定位能力是传统OCA与 dispensing工艺难以实现的。未来需同步推进材料配方与工艺兼容性优化：开发硅基、丙烯酸基及杂化体系的定制化材料架构，通过交联网络调控、活性稀释剂选择、光引发体系优化与添加剂设计，平衡低粘度打印适性与力学可靠性。工艺层面需精准调控打印头温度、基板温度、液滴热均匀性、固化能量与后处理参数，建立打印设备与油墨材料的协同工艺窗口，尤其多打印头系统中温度偏差对液滴合并行为与最终膜质的直接影响需定量管控。同时需验证大面积量产 scalability 与实际应用环境下的长期可靠性，开展重复弯折、热冲击、湿热环境下的耐久性评估，完善层压后界面粘接稳定性、气泡抑制、残余应力弛豫与可返工性评价体系。该技术还可与传统层压工艺杂交，大面积区域采用常规OCR/OCA工艺，精细微图案区域并行实施喷墨印刷，适配折叠、卷曲、可拉伸显示的分区定制化粘接需求。

7.3 Expansion to Emerging Displays: QD-OLED and Micro-LED Lamination Paradigms

本综述聚焦的OLED层压技术正加速向QD-OLED与Micro-LED等下一代显示平台拓展。QD-OLED需将红绿量子点（QD）色滤层与蓝光OLED背光结合，要求1.50~1.53高精度折射率匹配，面板全域厚度均匀性直接决定色纯度，传统大面积狭缝涂布与OCR控制机制可直接迁移应用。Micro-LED显示需将数十微米级无机LED芯片巨量转移至驱动基板，对超精密贴装与键合精度要求严苛，芯片转移后的台阶高度需无气泡平坦化，同时严控光学损耗，本综述提出的10~20 μm级喷墨印刷OCR工艺成为关键解决方案，其定点精准分配与树脂粘度调控能力可最小化流动致芯片错位风险，加速Micro-LED商业化进程。

8 Conclusion

本综述系统梳理了显示形态因子快速演进驱动下的光学胶粘剂材料与层压工艺技术趋势。刚性显示领域，通过OCR流体动力学理论匹配构建高精度Y-map，预测误差率低于9.5%；通过狭缝涂布机内压/流速仿真与AI代理模型实现100 μm级薄膜均匀性调控；通过双层OCA架构与本构模型解决了硬度与柔性的固有矛盾。弯曲显示领域，通过1.5 kgf/cm²液压系统与邵氏硬度10、6R曲率硅胶垫优化，彻底消除了曲面区域微气泡缺陷。卷曲显示结构分析中，融合OCA超弹性与粘弹性特性的二维平面应变FEM模型阐明了多重中性面形成机制，提升了失效预测可靠性；紫外阻隔型可见光光引发体系同步实现了高速固化与优异紫外屏蔽性能。下一代喷墨印刷OCR技术通过保障与TFE层的溶剂正交性避免界面降解，依托打印头精准温控实现10~20 μm超薄层压。未来层压技术需有机整合不良面板返工能力与生物基环保材料应用，最终拓展至QD-OLED高精度折射率匹配与Micro-LED超细间距平坦化键合工艺，成为显示制造产业的核心平台技术。