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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！
• 發布時間：2019-01-09 瀏覽次數：47
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          經過2018年手機行業的“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產品的上市。可折疊手機最大的優勢在于其柔性折疊，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”來自網絡
          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是既要有材料的鋼性還要兼顧材質的彎折性，以及回復性，長時間彎折能否回復到原始形態，這是折疊屏具有折疊屬性的特質。滿足折疊屏生產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的應變值為20.37，但是PET在長期的彎折下可能會產生塑性變形，CPI的應變值為29是目前較高的，而且CPI耐高溫可達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構的一類聚合物，獨特的芳雜環結構賦予其優越的性能，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PI薄膜通常呈現棕黃色，對可見光的透過率低，因此通過在聚酰亞胺的分子結構中引入含氟基團、脂環結構、含砜基基團、柔性基團、大側基和非共平面結構可進行優化，降低分子內和分子間作用力來減少電荷轉移絡合物(CTC)的形成，從而使膜表面出現一定的取向結構，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轉為固態。
          制膜成型
          其中成型工藝對于薄膜的性能和生產方式影響極大，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，使之脫水環化;化學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化。
          在應用過程中，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展的瓶頸。因為基材經過硬化處理后，在反復繞折下，硬化層可能會出現龜裂，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展突破的關鍵。據了解，目前三星的透明CPI膜涂布加硬合作企業為住友。
  
   
                                                      圖 透明CPI膜加硬后的結構示意
          透明聚酰亞胺薄膜具有傳統PI的優異性能，具有高耐熱、高可靠、耐撓曲、低密度、低介電常數、低 CTE、易于實現微細圖形電路加工等特性，還克服了傳統PI薄膜淺黃或深黃顏色的缺點，不僅應用于折疊屏的柔性顯示技術，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
          根據權威機構IHS預測，到2022年，柔性顯示屏幕的市場規模將由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到5億美元，其中超過95%的市場將由塑料襯底所占據。
  
           隨著光電材料的飛速進步，基于有機發光半導體(OLED)的可撓曲的柔性電子電器得到了巨大的發展，透明聚酰亞胺薄膜(CPI)市場的需求也開始擴張，除了具備量產能力的韓國Kolon和SKC，國內廠家逐步涉及高性能CPI材料的研發及生產。例如山東冠科光學科技、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。
          折疊屏將對現有部分手機供應鏈產生重大的變化，涉及的企業類型有終端、顯示觸控企業、柔性薄膜、FPC、柔性膠材、轉軸，設備有激光、點膠、貼合、檢測等類。如：
          OPPO、三星、iPhone、華為、聯想、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;
          天材創新Cambrios、深圳市華科創智技術有限公司、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、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、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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