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• “高分子材料之王”PI為何在折疊屏手機市場大展身手！
• 發(fā)布時間：2019-01-09 瀏覽次數(shù)：46
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          經(jīng)過2018年手機行業(yè)的“全面屏、漸變色、三攝、升降攝像頭、挖孔屏”的熱潮后，2019我們將迎來未來智能手機形態(tài)和交互的全新變革期，比如可折疊手機的上市，以及首批5G產(chǎn)品的上市?？烧郫B手機最大的優(yōu)勢在于其柔性折疊，那么是什么賦予手機這種特性呢?
  
   
                                                      圖 可折疊柔性屏手機-Flex Pai“柔派”來自網(wǎng)絡(luò)
          所謂的折疊屏手機，可折疊即代表柔性，那屏幕肯定不能采用傳統(tǒng)的硬屏，不然一掰就碎屏了。這就需要引入新材料讓基板“軟下來”。
  
   
                                                          圖 屏幕折痕和平整度將會直接影響觀感 來自新浪科技
          基板材料面臨的挑戰(zhàn)是既要有材料的鋼性還要兼顧材質(zhì)的彎折性，以及回復(fù)性，長時間彎折能否回復(fù)到原始形態(tài)，這是折疊屏具有折疊屬性的特質(zhì)。滿足折疊屏生產(chǎn)的蓋板材料需要同時滿足柔韌性、透光率以及很強的表面防劃傷性能。
          目前的屏幕基底材料以玻璃為主，但是玻璃不能彎曲折疊，因此塑料的特性成為折疊屏眼下最適宜的基底材料。熒幕基底換成薄膜后不僅基底能夠折疊，還可提高屏幕的抗摔性，同時屏幕更加輕薄。以下為列舉的幾種主要基底材料性能對比;
  幾種材料的性能表
  
   
          從上表可看出形變量最大的為PET、CPI，PET的應(yīng)變值為20.37，但是PET在長期的彎折下可能會產(chǎn)生塑性變形，CPI的應(yīng)變值為29是目前較高的，而且CPI耐高溫可達(dá)250℃以上，性能最佳。布局的智能手機折疊屏柔性材料多采用CPI，選用PET的較少。那么透明聚酰亞胺薄膜是如何制造出來的呢?下面就來簡單回顧下其制備工藝流程;
          CPI透明聚酰亞胺薄膜制備方法
          制備透明聚酰亞胺薄膜的主要工藝流程為：
  
     
          聚合
          聚酰亞胺(PI)為主鏈含有酰亞胺結(jié)構(gòu)的一類聚合物，獨特的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)越的性能，被稱為“高分子材料之王”。聚酰亞胺單體是由二元酐和二元胺合成，合成方法主要有一步法、二步法、三步法和氣相沉積聚合法。
          由于傳統(tǒng)PI薄膜通常呈現(xiàn)棕黃色，對可見光的透過率低，因此通過在聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)中引入含氟基團、脂環(huán)結(jié)構(gòu)、含砜基基團、柔性基團、大側(cè)基和非共平面結(jié)構(gòu)可進(jìn)行優(yōu)化，降低分子內(nèi)和分子間作用力來減少電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物(CTC)的形成，從而使膜表面出現(xiàn)一定的取向結(jié)構(gòu)，從而制備出無色透明耐高溫聚酰亞胺薄膜CPI(Colorless Polymide)。
          聚合合成工藝對于透明聚酰亞胺薄膜的性能，厚度，使用領(lǐng)域等具有較大影響。
          流延成膜
          在合成聚酰胺酸溶液后，具有一定黏性的聚酰胺酸通過特定的成型方法成為均勻、特定厚度的薄膜。
          干燥
          加入一定的干燥脫溶劑將聚酰胺酸液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)。
          制膜成型
          其中成型工藝對于薄膜的性能和生產(chǎn)方式影響極大，較為常用的方法為流延法和拉伸法，高性能的聚酰亞胺薄膜制備一般采用拉伸法。
          亞胺化
          亞胺化處理的方法有熱亞胺化法和化學(xué)亞胺化法。熱亞胺化法是將聚酰胺酸加熱到一定溫度，使之脫水環(huán)化;化學(xué)亞胺法是向溫度保持在-5℃以下的聚酰胺酸溶液中加入一定量的脫水劑和觸媒，快速混合后加熱到一定溫度使其脫水環(huán)化。
          在應(yīng)用過程中，制備折疊屏手機屏幕的柔性材料還有一個特點就是不僅要具備柔性，還要有一定的耐刮性能。涂布硬化也是其較為重要的一步，同時是目前的一大難點。
          涂布硬化
          制備出的透明聚酰亞胺要想具備一定的耐刮性能，就需要在基材上進(jìn)行涂布加硬固化。但是硬度和繞折性兩者之間的平衡是柔性發(fā)展的瓶頸。因為基材經(jīng)過硬化處理后，在反復(fù)繞折下，硬化層可能會出現(xiàn)龜裂，造成屏幕硬度降低影響外觀效果。所以目前表面硬化和柔性的平衡是柔性屏發(fā)展突破的關(guān)鍵。據(jù)了解，目前三星的透明CPI膜涂布加硬合作企業(yè)為住友。
  
   
                                                      圖 透明CPI膜加硬后的結(jié)構(gòu)示意
          透明聚酰亞胺薄膜具有傳統(tǒng)PI的優(yōu)異性能，具有高耐熱、高可靠、耐撓曲、低密度、低介電常數(shù)、低 CTE、易于實現(xiàn)微細(xì)圖形電路加工等特性，還克服了傳統(tǒng)PI薄膜淺黃或深黃顏色的缺點，不僅應(yīng)用于折疊屏的柔性顯示技術(shù)，而且可用于薄膜太陽能電池、柔性電路板的柔性襯底。
  
   
                                                         圖 聚酰亞胺薄膜 來源長春高崎官網(wǎng)
          根據(jù)權(quán)威機構(gòu)IHS預(yù)測，到2022年，柔性顯示屏幕的市場規(guī)模將由2016年的37億美元增至155億美元，增長率將超過300%，并且到2020年，柔性屏幕的營收將占到顯示屏市場總營收的13%。與此同時，到2020年，柔性襯底的市場空間也將達(dá)到5億美元，其中超過95%的市場將由塑料襯底所占據(jù)。
  
           隨著光電材料的飛速進(jìn)步，基于有機發(fā)光半導(dǎo)體(OLED)的可撓曲的柔性電子電器得到了巨大的發(fā)展，透明聚酰亞胺薄膜(CPI)市場的需求也開始擴張，除了具備量產(chǎn)能力的韓國Kolon和SKC，國內(nèi)廠家逐步涉及高性能CPI材料的研發(fā)及生產(chǎn)。例如山東冠科光學(xué)科技、武漢柔顯科技股份有限公司、深圳瑞華泰薄膜科技有限公司、桂林電器科學(xué)研究院有限公司、時代新材、丹邦科技、長春高琦、臺灣永捷、奧克集團等。
          折疊屏將對現(xiàn)有部分手機供應(yīng)鏈產(chǎn)生重大的變化，涉及的企業(yè)類型有終端、顯示觸控企業(yè)、柔性薄膜、FPC、柔性膠材、轉(zhuǎn)軸，設(shè)備有激光、點膠、貼合、檢測等類。如：
          OPPO、三星、iPhone、華為、聯(lián)想、Moto、小米、中興、海信、柔宇;
          TPK、LG、京東方、維信諾、華星光電、深天馬、和輝光電、群顯光電;
          天材創(chuàng)新Cambrios、深圳市華科創(chuàng)智技術(shù)有限公司、C3Nano、蘇州諾菲納米科技有限公司、廣州宏武材料科技有限公司、昆明貴金屬研究所、合肥微晶、珠海納金、北京載誠科技有限公司;
          深圳瑞華泰薄膜、桂林電科院、時代新材、丹邦科技、今山電子、合肥玖源新材料、天津市眾泰化工科技、深圳市捷度科技、福磊化學(xué)、康得新、臺灣永捷;
          奇鋐科技股份AVC、韓國Diabell、深圳市匯能光電、廈門華爾達(dá)、勁豐電子、思捷精密、安費諾;
          德龍激光、盛雄激光、正和匯通、富強科技等;
  

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