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可穿戴设备柔性基板用耐高温透明性聚酰亚胺薄膜的合成与制备

  • 拟合作方式:技术许可、技术转让、产业化合作、联合开发
  • 地区: 上海
  • 行业:新材料
  • 技术阶段:小试阶段
  • 技术来源:高校/院所技术成果
项目特色:

本项目针对柔性 OLED 基板材料的实际需要,开发出一类低成本、高温热稳定性聚酰亚胺树脂材料,主要性能指标超过目前国外公司的指标。

项目概要

  • 技术产品介绍


    聚酰亚胺(PI )是耐热等级最高的聚合物之一,且综合性能优秀,被认为是柔性显示基板的首选材料。然而,在 AMOLED 制程中,低温多晶硅(LTPS )处理温度高达 400-500℃。目前的PI 无法承受如此高的温度(玻璃化转变温度低于400 ℃),且PI 较大的热膨胀系数(25-60ppm/℃)也会引起应力产生,造成器件层间剥离。因此,如何提高 PI 的玻璃化转变温度(Tg )和热分解温度(Td )、降低其热膨胀系数(CTE )等成为发展PI 柔性基板的技术关键。

    国际上电子级 PI 薄膜产能主要集中在美国(Dupont )、日本(HD-Microsystems, Ube ,Kaneka) 、 韩国(SKC KOLON PI)和台湾(达迈)。针对柔性显示产业快速发展带来的巨大商业利益,各公司加大了柔性基板用 PI 树脂的研发投入,甚至成立了 OLED 柔性基板专用 PI 公司。国内 PI 膜的生产也具一定规模,但基本集中在中低端产品(绝缘级) ,80% 电子级PI 依然靠进口,柔性 OLED 显示用聚酰亚胺基板更是空白。


  • 应用场景


    PI 膜的下游应用广泛,产品需求大。具体包括绝缘材料领域、半导体及微电子工业领域、电子标签领域、非晶硅太阳能电池领域、FCCL领域等。电工级PI膜因要求较低国内已能大规模生产且性能与国外产品没有明显差别;电子级PI膜是随着FCCL的发展而产生的,是PI膜最大的应用领域,其除了要保持电工类PI膜优良的物理力学性能外,对薄膜的热膨胀系数,面内各向同性(厚度均匀性)提出了更严格的要求。

    由于国产PI膜在性能上与进口PI膜存在一定的差距,不能满足FCCL中高端产品的要求,未来仍需进口大量的电子级PI膜。另一方面,未来高性能PI薄膜在柔性有机薄膜太阳能电池和新一代柔性LCD和OLED显示器产业以及锂离子等新型动力蓄电池技术产业上均有着广阔的市场前景。

  • 技术优势


    团队长期从事功能性聚酰亚胺研究,参与了国家重大研发计划《聚酰亚胺特种功能膜材料的结构调控及性能》,主持了上海基础重点项目《可穿戴设备柔性基板用耐高温透明性聚酰亚胺薄膜的合成与制备》的研究。

    近年来,团队针对柔性 OLED 基板材料的实际需要,开展了耐高温聚酰亚胺结构与性能的研究,在大量实验和结构筛选的基础上开发出一类低成本、高温热稳定性聚酰亚胺树脂材料,经过第三方测试聚酰亚胺的主要性能指标达到或超过目前国外公司的指标。

    技术指标都达到国家重大研究计划《战略性先进电子材料》专项中6.4项OLED 柔性基板材料开发与示范设定的技术指标。即:Tg≥450 ℃,CTE ≦5ppm/℃,1%的热失重温度≥500℃,拉伸强度≥100MPa,拉伸模量≥2GPa ,因此具备了进一步开发和产业化的价值。

  • 市场前景


    中国电子材料行业协会的报告指出,2011年世界电子级PI薄膜的销量为7,550吨。2015年,世界电子级PI薄膜在FCCL的市场需求量预测为1.005万吨,销售额达到约12亿美元,据保守估计,利润可达50%。世界电子级PI薄膜的销量年平均增长率达7.34%。其中我国国内FCCL企业(包括外资在大陆投资的企业)对电子级PI膜的需求量不断增长。2011年至2015年,我国FCCL用电子级PI膜需求量年平均增长率为12.5%,2015年我国对电子级PI膜的需求达到3,310吨,占世界总需求量的32.9%。

  • 加分项


    该课题组针对半导体器件和芯片领域应用的聚酰亚胺,实现了聚酰亚胺电子涂层产业化,成功应用于“风云”和“嫦娥”系列卫星,除了满足国内众多半导体上市公司的需求之外,还出口到台湾地区。《光电功能聚酰亚胺应用研究》获得上海科技进步二等奖。

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