À mesure que les écrans pliables deviennent plus fins, le verre ne peut pas être optimisé uniquement pour la minceur
Le verre ultra-fin, ou UTG, est devenu un substrat important pour les écrans pliables. Après avoir été réduit à une épaisseur extrêmement faible, le verre peut se plier tout en conservant une bonne transparence, une bonne planéité et une bonne qualité tactile.
Cependant, plus le verre devient fin, plus il est sensible aux rayures, aux pressions localisées et aux chocs. Les chutes, les plis répétés et la pression exercée par des particules étrangères peuvent provoquer une expansion progressive des défauts microscopiques et éventuellement se transformer en fissures.
Le verre ultra-fin nécessite donc normalement une couche de protection supplémentaire. Les films conventionnels en polyéthylène téréphtalate, ou PET, sont matures et relativement faciles à traiter, mais s'ils sont pliés fréquemment, ils peuvent rencontrer des problèmes tels que le froissement, le délaminage et la baisse de la stabilité optique à long terme. Les matériaux de protection de nouvelle-génération doivent faire plus que simplement recouvrir la surface du verre. Ils doivent également fournir un renforcement, un amorti et un contrôle des dommages.
C’est là que les revêtements polyuréthane peuvent offrir de nouvelles possibilités.
Une étude récente publiée dansProgrès dans les revêtements organiquesa introduit un revêtement trifonctionnel à base de polyétheramine-polyuréthane acrylate, ou PEUA, durcissable aux UV-conçu pour une application directe sur du verre ultra-mince.
Lors des tests, le verre ultra-fin-avec revêtement PEUA a effectué 200 000 cycles de pliage vers l'intérieur-à un rayon de courbure de 3 mm sans froissement visible ni délaminage du revêtement. Sous le rayon de courbure le plus sévère de 1,5 mm, le revêtement a développé un blanchiment sous contrainte, mais sa transparence a pu être restaurée grâce à un bref traitement thermique.
Comment obtenir simultanément un module élevé et une ténacité élevée ?
Les matériaux de protection pour écrans pliables sont confrontés à une contradiction fondamentale. Si un matériau est trop rigide, il risque de se fissurer lors du pliage. S'il est trop mou, il risque de ne pas soutenir correctement le verre et de devenir vulnérable à l'indentation et au froissement permanent.
La résine PEUA développée dans l'étude a été synthétisée principalement à partir d'acrylate d'hydroxyéthyle, de diisocyanate d'isophorone et de polyétheramine, suivie d'un durcissement aux UV pour former un réseau réticulé.
Les segments rigides formés à partir d'IPDI fournissent un support structurel, contribuant ainsi à améliorer le module et la résistance à la déformation. Les chaînes flexibles en polyétheramine absorbent et dissipent l'énergie générée lors de la flexion et de l'impact, réduisant ainsi la concentration de contraintes localisées. Ensemble, ces composants créent un équilibre entre rigidité et ténacité.
Le revêtement a maintenu une transmission optique de plus de 92 % à une longueur d'onde de 550 nm, a atteint un module de stockage d'environ 2,18 GPa et a enregistré une température de transition vitreuse d'environ 140 degrés. Une couche de revêtement d'environ 40 μm d'épaisseur a augmenté la hauteur de rupture par impact de chute du stylo du verre ultra-de 16 cm.
Le changement de mode de défaillance est particulièrement remarquable. Lorsque du verre ultra-mince non protégé est soumis à un impact, il peut développer des fissures radiales qui se propagent rapidement sur toute la surface. Après l'application du revêtement PEUA, les dommages étaient plus susceptibles de persister sous la forme d'une indentation localisée sans propagation continue des fissures.
Le revêtement fait donc plus qu’ajouter une autre couche d’épaisseur. Cela modifie la façon dont l'énergie d'impact est transférée dans le verre sous-jacent.
Figure 2. Schéma montrant comment un revêtement en polyuréthane acrylate peut répartir la contrainte de flexion sur une structure de verre ultra-mince. Image générée par l'IA- ; les épaisseurs de couche ne sont pas à l’échelle.