2.3.2 OCR材料技术
OCR/LOCA光学透明树脂又称液态光学透明胶，用于透明光学元件黏结的胶粘剂，无色透明、透光率极高。具有黏结强度良好、固化收缩率小、耐黄变、硬度偏软等化学特性。OCR可通过可见光、UV、中高温、潮气等方式固化。LOCA应用于盖板和触控屏之间的贴合以及触控屏与显示屏之间的贴合。OCR特别适用于中大尺寸玻璃基板或其他硬板的贴合及高可靠性的车载产品贴合，同时在具有曲面及复杂型面的设计中，胶带难以胜任，而胶水可以满足这种特殊的应用场合，如不规则、油墨厚度较高的不平整表面（如3D触控显示产品）和较大高度差表面（如带BL的显示模组）贴合，胶水比胶带有更好的填充性能和可靠性，不易出现气泡反弹。对于玻璃结构电容屏G-G的贴合，LOCA更易解决气泡问题。OCR和OCA涂胶适应性比较如图2-31所示。盖板与显示屏贴合，特别是带BL显示模组与盖板贴合，LOCA更易解决高度差填空问题。
图2-31 OCR和OCA涂胶适应性比较
1.施胶工艺
OCR以涂布的方式黏结各功能层和各模块，之后进行热固化或光固化，基于液体的流平性，其弥补段差的能力比OCA膜材强。用OCR填充触控屏与盖板及显示屏之间的空隙，可以提高整个显示模组的对比度，与传统采用空气间隙的方法相比，光学树脂可抑制外部光照与背光等导致的光散射情况。UV照射迅速反应成型的光学透明树脂具有与玻璃相近的折射率和透光率、耐黄变、柔软可承受多种不同基材的膨胀收缩率，可解决贴合时高低温变化产生的问题。
如图2-32所示，OCR有填充、防溢栏、涂布三种涂胶工艺。图案填充工艺有两种方案：自然固化和静电固化。自然固化方案先进行边固化，再进行本固化。静电固化通过正负电极的静电作用实现固化。Dam+Fill防溢栏工艺先在真空腔室内用ESC静电或ASC吸附进行OCR的预处理，然后依次进行本处理、脱泡和贴合。ESC静电预处理可以把胶水涂均匀，所以透光性强。ASC吸附预处理在吸附过程中会残留空气，透光性弱。在涂布工艺中，OCR从管道上的小孔流出喷洒到玻璃上，先进行边固化或全面固化的预处理，再用滚轮压平。图案填充工艺简单，可对应多种型号产品，但是涂布不够均匀，有气泡。Dam+Fill工艺较为复杂，适用于手机产品，同样存在涂布不均匀和气泡残留问题。涂布工艺特别复杂，OCR使用量最少，在喷洒OCR时更容易控制流量，涂布均匀，没有气泡。图案和防逸栏工艺涂布OCR时，不容易控制，涂布的量较多，也比较厚。为了控制溢胶，可使用边框胶围坝来限制LOCA的流动，一般需用高黏度LOCA，黏度可选10000～40000cps。
图2-32 OCR涂胶工艺
采用双Y形的图案填充是标准的点胶工艺。如图2-33所示，OCR贴合流程依次为点胶、下压贴合、流平、预固化、检验及擦胶、固化。如图2-33所示，点胶后把载有OCR的基板翻转，将另一块处在其下方的基板慢慢往上顶直至接触OCR，上下基板慢慢顶的过程就是OCR往四周流动的过程，也是上下基板之间空隙排气的过程，先到达基板边缘的OCR受到表面张力作用停止流动。点胶总量的计算公式如下：
点胶总量=贴合面积×胶水厚度÷（1-收缩率）
图2-33 OCR贴合流程
UV系列的LOCA成分包括预聚物、单体、光引发剂、助剂等。预聚物是UV胶的骨架，主要提供胶的关键性能，是具有反应活性的低分子聚合物。单体用于调节产品黏度等性能参数。光引发剂对UV固化速度起到决定作用。助剂由稳定剂、附着力增强剂、颜色色素、触变剂等组成。OCR根据其成分分为丙烯酸型OCR与有机硅型OCR，丙烯酸型OCR的主化学键是-C-C-，有机硅型OCR的主化学键是-Si-O-Si-，由于-Si-O-Si-的化学键能比-C-C-高，因此有机硅型OCR的耐高温、高湿、耐低温、耐紫外线性能优于丙烯酸OCR，更能满足严苛条件的场景应用要求。自由基固化体系（丙烯酸树脂）的固化方式为自由基断裂；阳离子固化体系（环氧树脂）的固化方式为阳离子断裂。
紫外线（UV）固化是利用波长250～400nm的紫外线照射OCR使其固化。固化原理如图2-34所示：在特殊配方的OCR中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光后，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使OCR在短时间内由液态转化为固态。光（包括UV光）是一种电磁辐射，波长越短，穿透力越差，因此在UV固化过程中，短波UV作用于表层，长波UV作用于深层。OCR的透光率大于98%，雾度极低，可应对多种UV固化设备。固化前后的L（明度）、a（红绿）、b（黄蓝）值变化极小。
图2-34 固化原理示意图
在贴合固化前，需要测试盖板玻璃或衬底玻璃的UV透过度。光线必须能透过基材，透过的光线能量必须能够引发光引发剂。OCR需要密封在上下基板之间，如果暴露在空气中，空气中的氧气会阻碍胶水的固化。如图2-35所示，PC（＜380nm）和PMMA（＜360nm）都对紫外光有比较强的吸收。玻璃的吸收最少，推荐光线从玻璃方向射进入来对OCR进行固化。
图2-35 不同基材不同波长光的吸收情况
LOCA/OCR胶水的返修分为固化和未固化两种情况。未固化OCR胶水的返修：利用无尘布擦拭未固化的胶水；用沾有乙酸乙酯的无尘布擦拭面板，直至完全干净；重新补胶，进行贴合；确认面板已经清洗干净，待溶剂挥发完后，再进行补胶。已固化LOCA胶水的返修方法如图2-36所示：TP分离采用钼丝切割法或液氮冷冻法；除胶是将两块沾有溶剂的无尘纸覆在面板上，保持30min后，开始除胶；使用软质的刮刀，按照同一个方向进行除胶，然后用沾有溶剂的无尘纸擦拭，再用干净的无尘纸擦拭，等溶剂挥发完后，可重新点胶。
图2-36 已固化LOCA胶水的返修方法
2.关键参数
影响OCR胶水特性的关键参数包括黏度、折射率、硬度、断裂伸长率、固化收缩率、介电常数、酸度、紫外线（UV）固化等。
黏度是物质流动时内摩擦力的量度，国际标准单位是pa·s（帕·秒），常用度量单位还有poise（泊）、cps（centipoise厘泊）。单位换算：1pa·s=1000mpa·s=1000cps。水的黏度为1cps。OCR的黏度在不同温度下变化很大，在TDS中通常指的是常温下的数值（如25℃）。OCR黏附强度高，但收缩率极低，硬度较低，不易发生缩胶、断层、变色等现象。
折射率是光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。空气的折射率≈1，玻璃的折射率≈1.5，而合格的OCR的折射率≈1.5。1.53～1.54的折射率值与盖板材料的折射率基本相同，带来了高可视性。使用OCR后使得显示部分的整体折射率基本一致，减少了色散、散射引起的光线损失和干扰，可减少显示图像的色彩失真。
硬度是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。OCR的硬度指数一般是指完全固化后的值，这个数值并非越高越好或越低越好，取得平衡并能在固化后提升产品整体的强度才是最关键的。
断裂伸长率是测试材料在拉断时的位移值与原长的比值，以百分比表示。OCR的断裂伸长率是表示完全固化后的韧性（弹性）的指标。百分比指数越高，说明OCR的韧性（弹性）越好。
固化收缩率是材料的体积在被处理后与被处理前的变化比值，以百分比表示（%）。OCR的固化（硬化）收缩率要求越小越好，收缩率越小越不容易发生缩胶、断层、变色等现象。OCR的固化速度快，预固化时间小于20s，节省了制造时间。
介电常数是指物质保持电荷的能力，又称电容率。其值越大导电性越好。空气在常温下的介电常数≈1，OCR的介电常数通常为1.5～3，因此使用OCR的电容式触控屏更灵敏。玻璃的介电常数为4～11，酸度用pH值表示，当pH=7时呈中性；pH＜7时呈酸性，pH值越小，酸性越大；当pH＞7时呈碱性，pH值越大，碱性越大。尽量选用中性材料。OCR的pH值为6.5～7.2，呈中性，对ITO及材料基本无腐蚀。
3.LOCA/OCR性能测试
LOCA胶水黏结强度测试过程如图2-37所示。操作步骤：将OCR胶水涂布在玻璃片上，胶水厚度控制在100μm，做成十字搭接测试样件；等胶水完全固化后，使用万能材料试验机或拉力计测试两片玻璃分离的力，记录数据，根据接触面积计算出胶水黏结强度。
图2-37 LOCA胶水黏结强度测试
LOCA胶水ITO相容性测试方法如图2-38所示：①在刻蚀有ITO线路的ITO玻璃上涂上100μmLOCA，固化后，测试ITO电阻值；②将样品放入60℃，90%RH或85℃，85%RH高温高湿箱中500h；③测试老化后电阻值；④电阻变化率=（老化前电阻值-老化后电阻值）/老化前电阻值。
图2-38 LOCA胶水ITO相容性测试
LOCA胶水黄化测试前，在两片1mm厚玻璃之间填充100μm厚度LOCA胶水，固化后测试光学性能。把制好的样品放到UV老化箱，在60℃、0.89w/cm2条件下老化500h。老化结束后，测试经UV老化测试后样品的光学性能。