柔性OLED显示器是基于聚合物柔性基板的。目前,曲面柔性OLED显示技术正朝着折叠和卷曲方向发展。在这个发展过程中,OLED显示器不仅需要显示单元的灵活性,还需要导电电极和包括触摸单元在内的其他功能层的灵活性。实现柔性的核心材料是聚酰亚胺PI薄膜。
在将来显示屏可以折叠或卷曲的时候,屏幕上的其他硬材料层也将连续被聚酰亚胺(PI)或透明聚酰亚胺PI薄膜代替。
聚酰亚胺pi具有6个主要特征:
耐高温性:耐高温400以上,长期使用温度范围-200 ~ 300,无明显熔点。
高绝缘性能:103Hz介电常数4.0,介电损失仅为0.004~0.007,属于F ~ H级绝缘材料。
优异的机械性能:未填充的塑料的拉伸强度均在100Mpa以上。
自熄性:聚酰亚胺是自熄性聚合物,烟雾率低。
无毒:聚酰亚胺无毒,能经受数千次实验。
稳定性:部分聚酰胺品种不溶于有机溶剂,稳定于稀酸,一般品种不十分耐水解。
在柔性显示方面,与几种常用的基本材料相比,PI材料具有明显的优势。PET的形状变量很大,不过在长期的折弯下会发生塑性变形。
CPI的形状变量很大,性能最好,是显示柔性电极、触摸基板、显示基板或盖板的光学透明薄膜,能够适应高温加工过程和10万次以上的耐弯曲性能,需要高透明度、低热膨胀系数。目前,透明聚酰亚胺PI薄膜是少数能够满足这种高性能要求的有机薄膜材料。因此,布局智能手机折叠屏幕的柔性材料常用CPI。在从刚性OLED向柔性OLED过渡的过程中,部分材料由于物理化学特性上的限制,不再适应柔性需求。玻璃、ITO等材料的固有脆性使其难以满足广泛的新兴应用方案,并可转换为性能更高的PI。
主要有以下变化:(1)将玻璃基板转换为PI基板;(2)触摸的ITO+PET基膜将转换为纳米银线+PI基膜。(3)玻璃或金属盖板转换为PI盖板。除了基板上可用的黄色PI外,触摸和盖板需要CPI,对光学属性的要求很高。
PI属于高科技壁垒行业,目前国内市场PI薄膜需求迅速增长,潜力巨大,不过国内生产厂家PI薄膜制造商的产品大部分用于电气绝缘,高级电子级PI依赖于进口,处于供不应求的情况。PI合成非常困难,下游产品加工更加困难。
2019年,全球范围内掀起5G建设热潮,带动全球各大厂商纷纷推出可折叠手机,5G和可折叠手机给PI膜行业带来更严苛的性能要求要求和巨大的市场增量。
可折叠屏手机主要采用OLED技术,OLED在生产制造过程中,由于需要在柔性基板上溅射电极或TFT材料,基材一般为耐高温聚合物,使用得最多的是耐高温聚酰亚胺(PI)膜,可折叠手机需要材料满足几万次弯曲要求,而传统玻璃难以胜任,其中透明PI是可折叠手机盖板较为理想得的解决方案,因此PI膜将迎来更多应用场景。和现有4G相比,5G通讯的传输速率提升10-100倍,在此高速传输之下,对于高频、高速天线模块需求大大增加,其中使用Modified PI(异质PI)的天线模块也迎来巨大的需求。
高工产研膜材料研究所(GGII)认为,PI膜行业将有以下趋势:
1)PI膜行业行业的进入门槛将不断提高。国内低端PI膜产能已经出现过剩,未来将更多企业采用化学法生产高端PI膜,现阶段化学法是生产高端聚酰亚胺的最成熟的方案。但是化学法门槛较高,主要体现在:1.前期设备投入大,GGII调研了解,一条完整的化学法生产设备需要6-8亿,国内化学法生产设备缺乏,产线大多采购日本厂商;2.产线和工艺的调试时间长,参考时代新材化学法产线建设周期(公司从2013年开始产线建设到2017年开始量产),化学法产线建设到量产需要花3-5年,3-5年的建设周期使得行业门槛大大提高;3. 技术门槛高,由于PI膜大量应用在国防领域,国外企业对PI膜生产工艺保密程度较高,同时PI膜需要有丰富的生产经验,以及持续对产线和工艺改进完善的能力。
2)行业洗牌速度加快。2019年将有不少PI膜产线建成投产,产线大多集中使用热胺法生产PI膜,而热胺法生产的PI膜和化学法生产的PI膜,在耐高温,耐电晕等性能上有较大差距,热胺法PI膜主要是面对传统应用市场,在传统PI膜需求疲软情况下,将加速行业洗牌,资金实力不够和产品竞争力不强的企业将遭到淘汰。
综合来看,高工产研膜材料研究所认为,现阶段,国内PI膜行业受制于生产经验、设备和工艺等原因,还需要更多时间沉淀发展。