Apple 摺疊 iPhone 採用雙層玻璃結構:外層是 30μm 的 UTG 超薄玻璃,內層是 PI 基板。這種設計兼顧了表面硬度和彎曲性能,但也帶來了新的材料挑戰。理解 PI 基板的特性,對維修端判斷螢幕損傷模式至關重要。
聚醯亞胺(PI)是一種高性能工程塑膠,分子鏈中含有醯亞胺環(-CO-N-CO-)結構。這種環狀結構賦予 PI 三個關鍵特性:
PI 的玻璃轉移溫度(Tg)約 360-410°C,遠高於一般塑膠(如 PET 的 70°C)。這意味著在 OLED 製程的高溫環境(約 300-400°C)中,PI 基板不會軟化變形。
PI 的拉伸強度約 100-200 MPa,斷裂伸長率約 30-80%。相比之下,玻璃的斷裂伸長率不到 1%。這使得 PI 能夠承受反覆彎曲而不斷裂。
PI 對大多數化學溶劑具有抗性,不會被 OLED 製程中的有機溶劑侵蝕。這確保了基板在多層製程中的穩定性。
市場上有多种柔性基板材料可選,但 PI 脫穎而出的原因在於它的綜合性能:
PET 的透光率更高(92%),但熱穩定性差(Tg 約 70°C)。OLED 製程需要在高溫下蒸鍍有機材料,PET 會軟化變形。PI 的 Tg 超過 360°C,能夠承受製程溫度。
PEN 的熱穩定性比 PET 好(Tg 約 120°C),但仍遠低於 PI。此外,PEN 的水氣透過率比 PI 高 10 倍,這對需要嚴格隔絕水氣的 OLED 來說是致命缺點。
CPI 是 PI 的改性版本,透過引入脂環族結構提高透光率(可達 90%)。但 CPI 的熱穩定性和機械強度比傳統 PI 低 20-30%。Samsung 早期摺疊機採用 CPI 作為 cover window,但現在已轉向 UTG 玻璃。
儘管 PI 是摺疊螢幕的理想基板,它也有兩個關鍵缺點:
傳統 PI 呈琥珀色,透光率只有 88%。這意味著 12% 的光線被基板吸收,降低了螢幕亮度和色彩飽和度。為解決這個問題,工程師開發了無色 PI(CPI),但犧牲了部分機械性能。
PI 的水氣透過率(WVTR)約 10⁻² g/m²/day,而 OLED 要求 WVTR < 10⁻⁶ g/m²/day。這意味著必須在 PI 基板上沉積多層阻障膜(barrier layer),通常是交替的無機層(如 SiOx)和有機層,總厚度約 1-2μm。
Apple 摺疊 iPhone 採用的雙層結構(UTG + PI)是一種工程妥協:
兩層之間透過光學透明膠(OCA)貼合。這種設計讓 UTG 承受表面應力,PI 承受彎曲應力,各司其職。
雙層結構對維修端帶來三個挑戰:
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