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2020 OLED大会精彩回顾 | 上海大学张建华教授:柔性显示用耐高温聚酰亚胺基板新材料研制与工程研

编辑:chinafpd 2020-11-19 09:26 浏览 评论 评论 0 赞    来源:  中华显示网

  在2020中国国际OLED产业大会产业链论坛上,上海大学张建华教授以“柔性显示用耐高温聚酰亚胺基板新材料研制与工程研究”为主题,分享了上海大学在柔性显示PI材料上的研究方法及最新研究进展。

上海大学张建华教授

  柔性显示超轻、超薄、耐用、设计形态自由、可收卷,是新一代显示的主流方向,将推动5G智能终端、超高清视频、智能医疗等战略发展。张建华表示,有源有机发光二极管显示(AMOLED)具有响应速度快、高画质等优势,是实现柔性高分辨率、可折叠手机、可拉伸显示屏等最佳媒介。

  张建华介绍,目前柔性显示基板主要有聚合物基板、超薄玻璃基板、金属基板,其中聚合物基板优势在于光学性能、机械性能及化学性能综合性能优异,但也存在阻水阻氧、高温稳定性较差等问题。她指出,聚酰亚胺PI具有优异的材料理化、机械性能及光学性能等综合优势,特别是具有相对较高的玻璃化转变温度,是当前最合适的柔性显示基板材料。她也介绍,柔性显示用的耐高温柔性PI材料是当前产业亟需的主流材料,而未来产业界重点布局的材料是透明柔性PI。

  目前,上海大学是柔性基板材料关键技术开发与应用示范的重点单位,主要通过分子设计耐高温PI单体,合成多种自主开发的PI新单体,自主开发的PI新浆料路线并形成专利。

  在新型单体用于高耐热PI和透明PI材料制备上,张建华介绍,上海大学利用单体的氢键及芳杂环结构增强聚合物分子间的作用力,显著提高了PI薄膜的耐热性;通过优化合成路线及配方,形成了单体及PI材料实验室最佳工艺路线;实现了单体的放大制备以及聚合物浆料的20kg级制备。同时,上海大学开发了新型含氟单体,含氟单元的引入提高了PI的透明性;PI薄膜在450nm波长处透光率达到93%,热稳定性良好,玻璃化转变温度达到306℃。另外,在新型刚性含氮杂环二胺的百公斤级规模化制备上,上海大学通过刚棒状氮杂环二胺、柔性二胺的选择和配比,实现对聚合物性能的综合调控,实现热膨胀系数在0-5 ppm/℃,玻璃化转变温度大于450℃,同时可实现薄膜具有很好柔韧性,断裂伸长率超过30%。

  在新材料研制上,张建华介绍,上海大学放大PI浆料百公斤级中试,通过分子结构调控及合成工艺优化,可实现PI浆料稳定存储,浆料存储粘度稳定性大于3个月,同时PI浆料及薄膜理化性能稳定,浆料稳定性高,浆料气泡、杂质可控。

  在PI薄膜功能验证上,她也介绍,上海大学建立中试及量产线PI浆料导入准入规则,提出PI功能化验证规范,使项目组自主开发的多批次PI浆料验证,解决了鼓泡、颗粒、应力开裂等关键技术难题,同时与产线工艺兼容,使验证工艺结果可与中试导入对接。

  在低水氧透过的薄膜封装工艺上,张建华表示,上海大学利用三元反应体系的多膜层柔性PI阻水氧结构,改善界面缺陷,同时加大有机/无机叠层结构对阻水氧性能的研究,使有机PDMS(聚二甲基硅氧烷)柔韧性更好,透明度更高,且具有良好的热稳定性和绝缘性,另外利用有机、无机叠层工艺,使水汽透过率达到 7.56×10-5g/m2/day。

  除了以上研究之外,张建华还介绍,上海大学针对柔性PI材料还进行了工程验证、器件关键工艺研发,包括大面积柔性PI基板均匀的LTPS器件制备技术、叠层式弯折压缩和滑移失效研究、可穿戴柔性AMOLED粘结层工艺技术、穿戴柔性AMOLED显示模组整合技术开发等。

  目前,在PI基板及器件等量产工艺上,上海大学建立可穿戴验证规范,与维信诺完成可穿戴柔性AMOLED显示技术开发,实现柔性AMOLED屏体上集成触控、偏光片和防划盖板,实现屏体弯折可靠性>20万次@R=8mm;建立柔性显示验证规范,与天马微电子开发出5.49 inch柔性折叠屏,亮度561nits,在弯曲半径为5mm的条件下,重复弯曲10000次后正常显示。

  张建华也介绍,上海大学还利用机器学习预测PI性能,通过神经网络和遗传算法构建PI分子结构与性能之间的定量构效关系,建立模型,实现对材料性能的预测,提高材料的研究效率。她也表示,“高分辨柔性AMOLED显示关键装备和材料是显示产业发展命脉,自主创新是关键,只有产学研用协同创新,才能推动柔性显示“卡脖子”核心材料创新研制!”

  备注:内容根据现场速记整理

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