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一个膜材老兵关于柔性AMOLED用的PI技术剖析

编辑:songqiuxia2017-12-07 09:35 浏览评论 评论0 赞    来源: 互联网

  本文根据笔者自己切身行业经历写成,部分内容和目前客户端工艺是否完全一致,本文无法对应验证,如有错误敬请指正。客户需要保密部分,本文都未涉及。

  聚酰亚胺是指一类具有酰亚胺结构的高分子,可分为热固型、热塑型,可溶型和不可溶型等多种类型。

  一般常规的聚酰亚胺指的是使用均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(ODA)合成形成聚酰胺酸,之后酰亚胺化而成。聚酰亚胺可以制作成为塑料、薄膜、纤维、清漆(浆料)等,用于电机、电磁线、变压器、FPC、高温胶带、锂电池标签、高铁、液晶显示器、柔性OLED显示屏、高温除尘袋等多领域。本文重点介绍用于柔性AMOLED屏的聚酰亚胺。

  AMOLED显示屏在这两年成为行业热点,特别是柔性AMOLED显示屏。

  柔性AMOLED显示屏目前主要是用聚酰亚胺代替玻璃来做基板,从而使得屏幕变得可弯曲,变硬屏为软屏。本文主要介绍不同TFT背板的AMOLED显示屏用的聚酰亚胺情况,并介绍和柔性AMOLED显示屏相配套的触摸屏用聚酰亚胺。其他用于PMOLED、FPC、保护膜胶带等无色透明聚酰亚胺不在本文介绍范围内。

  用于柔性AMOLED基板的聚酰亚胺

  AMOLED分为:

  1、以玻璃为基板的硬屏

  2、以聚酰亚胺为基板的软屏,其他以超薄玻璃的软屏未见量产柔性AMOLED的工艺

  柔性AMOLED显示屏大体工艺介绍:

  在光学玻璃上通过狭缝式涂布头涂布光学高尺寸稳定性聚酰亚胺浆料,再通过氮气保护固化成膜,制作成软性光学背板。

  在固化好的聚酰亚胺膜上制作水氧阻隔层,一般是多层沉积SiOx。

  制作好水氧阻隔层之后,制作TFT层,工序复杂,涉及高温,TFT大概为低温多晶硅和氧化物TFT两类。

  蒸镀OLED发光层,多次蒸镀,蒸镀次数,每家显示屏厂都有不同,之后蒸镀好阴极Al。

  在阴极上制作水氧阻隔层,有一类工艺直接低温有机无机杂化,形成高水氧阻隔层,有些工艺水氧阻隔层效果不佳,需要再外贴水氧阻隔膜。

  AMOLED完成后,再通过激光等方法把载板光学玻璃脱离,制作成柔性AMOLED。

  柔性AMOLED的分类

  1.以LTPS(低温多晶硅)-TFT的顶发光工艺。

  以LTPS-TFT的AMOLED,是目前10寸以下的屏幕的主流,从三星双曲面型手机到苹果的iPhone X,一般产线多为4.5代线到6代线之间,最大为六代线。

  目前,用于手表、手机的柔性屏绝大部分为LTPS-TFT的AMOLED,此项技术以韩国三星为主,国内京东方、维信诺、国显、华星光电、天马和和辉的产线也都是LTPS-TFT。

  由于LTPS-TFT的背板制作工艺温度高,要求基板的CTE非常小,目前只有耐高温低CTE的黄色PI浆料能够满足其要求。使用耐高温低CTE的黄色PI浆料会造成,从阳极PI一侧发出的光线被黄色PI阻挡之后,只有黄光发出。为了现实原色显示,一般通过顶发光工艺,让光线从阴极发出。

  2.以氧化物(IGZO)TFT的底发光工艺

  以氧化物TFT的AMOLED,是大尺寸柔性显示屏的主流,一般以8代线及以上为主,技术主要掌握在LG手中。氧化物TFT的工艺温度在350℃以上,要求基板CTE在9ppm以下,目前有部分厂商的无色透明聚酰亚胺可以达到工艺要求。由于使用无色透明聚酰亚胺,所以光线可以从阳极PI一侧发出。

  用于LTPS-TFT的耐高温黄色聚酰亚胺浆料的要求

  首先需要说明的用作基板的PI为浆料(清漆),不是薄膜,目前还未见贴附薄膜型基板大规模量产。

  用于LTPS-TFT的耐高温黄色PI浆料主要要求如下:

  玻璃化转变温度为450℃以上

  线性膨胀系数为6PPm以下

  杂质要求在10PPm以下,具体每家显示屏厂不同

  溶剂使用NMP

  其他固含量和粘度等每家各有差异。

  用于氧化物TFT的无色透明聚酰亚胺浆料的要求

  1.玻璃化转变温度为350℃以上

  2.线性膨胀系数为9PPm以下

  3.成膜后,透光率87%以上

  4.杂质要求在10PPm以下,具体每家显示屏厂不同

  5.溶剂使用NMP

  6、其他固含量和粘度等每家各有差异

  与柔性AMOLE显示屏配套的触摸屏用无色透明聚酰亚胺

  柔性AMOLED显示屏配套的触摸屏分类

  1.以玻璃为触摸屏盖板的硬屏

  当前,柔性AMOLED制作的手表、手机主要配套的触摸屏都是以玻璃为盖板的硬屏。由于柔性AMOLED显示屏难以支持In Cell和On Cell触控工艺,当前都是采用Out Cell工艺。

  触摸屏分为盖板层和导电膜层(film Sensor ),导电膜层主要以聚酯硬化膜、COP膜为ITO膜基膜,也有极大可能用无色透明聚酰亚胺薄膜来制作。

  2.以无色透明PI硬化膜为盖板的软屏

  当折叠屏发展为可以批量化之后,触摸屏也随之变为软屏。软屏的触摸屏要求,盖板和导电层都要达到最少10万次弯折,目前只有无色透明聚酰亚胺可以达到这一要求,其他光学薄膜还暂时没有达到这一要求。

  硬屏可能用到的无色透明聚酰亚胺薄膜

  由于以聚酯硬化膜、COP膜来蒸镀ITO膜,由于薄膜耐温不高,造成蒸镀温度低,ITO膜的方阻偏大。使用光学级无色透明聚酰亚胺薄膜(包括卷材和在玻璃上制作的片材)来蒸镀ITO膜可以把方阻做到玻璃ITO导电膜的水平,可以显著提高触摸屏的触控灵敏度。

  用于ITO膜的无色透明聚酰亚胺,最好是卷对卷的光学膜,如果没有办法采购到卷对卷的光学膜,也可以使用无色透明聚酰亚胺浆料通过玻璃涂布方法,制作成片材。其主要要求如下:

  1.玻璃化转变温度在260℃以上

  2.透光率在90%以上

  3.b值在1以下

  软屏用到的无色透明聚酰亚胺

  软屏的导电膜和盖板硬化膜都要用到无色透明聚酰亚胺薄膜,主要原因上文已经说到,主要是因为耐弯折性其他透明光学膜达不到。软屏的导电膜层,当前似乎只有无色透明聚酰亚胺薄膜为基膜的纳米银线导电膜才可以实现,是否已经可以大批量生产,笔者不好下定论。这一路径是最接近可以规模化量产的路径。

  盖板用无色透明聚酰亚胺硬化膜,主要要求在6H以上的硬度,还要求耐十万次以上弯折,这是高难度硬化膜,和卷对卷光学级无色透明聚酰亚胺薄膜一样难以生产。

  触摸屏用无色透明聚酰亚胺薄膜卷对卷生产难题

  当前,可以实现光学级无色透明聚酰亚胺薄膜卷对卷生产,似乎为日本三菱瓦斯和韩国科隆。主要难题在于如下:

  在空气中温度超过240℃,无色透明聚酰亚胺薄膜会黄变。

  低温下,溶剂难以排除干净。

  当前钢带流延法,无法达到光学级效果。

  无色透明聚酰亚胺薄膜的单体太贵,中试试验费用以千万乃至上亿计。

  光学级无色透明聚酰亚胺薄膜卷对卷产线,为上述可生产企业自己组装改造,处于高度保密状态。

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