PI是目前最适合柔性显示的材料 柔性显示为PI材料带来千亿市场

来源:华强电子网 作者:wang zhe 时间:2019-07-16 11:12

Pi 柔性显示 材料

  柔性OLED引领显示潮流,市场规模快速扩大。OLED凭借柔性可折叠的特性,有望成为未来主流显示技术。随着三星、华为陆续推出可折叠手机,柔性OLED产业呈现快速发展的态势。根据IHS数据,2018年全球OLED柔性屏出货量182百万片,预计到2019年OLED柔性屏出货量将达249百万片,同比增长36.81%。其中,可折叠OLED屏2019年预计出货量1.5百万片,未来5年复合增速在80%以上。

  柔性OLED显示是基于聚合物柔性基板制造,目前柔性OLED显示技术正由曲面向可折叠、可卷曲方向发展。在这一发展进程中,OLED显示屏中不仅显示单元需要实现柔性化,包括导电电极、触屏单元在内的其他功能层也需要柔性化,而实现柔性化的关键材料是聚酰亚胺薄膜。未来显示屏幕采用可折叠或者可卷曲形式时,屏幕中的其他硬质材料层也将陆续被聚酰亚胺(PI)或透明聚酰亚胺薄膜所取代。

  聚酰亚胺具有6大特点:(1)耐高温:耐高温达400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃,无明显熔点。(2)高绝缘性能:103Hz下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属于F至H级绝缘材料。(3)优良的机械性能:未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。(4)自熄性:聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。(5)无毒:聚酰亚胺无毒,并经得起数千次消毒。(6)稳定性:一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,一般的品种不大耐水解。

  柔性显示方面,对比几种常用的基底材料,PI材料具备明显的优势。PET的形变量较大,但在长期的弯折下会产生塑性变形。CPI的形变量大,性能最佳,作为柔性电极、触控基板、显示基板或盖板的光学透明薄膜,需要能够适应高温加工制程以及10万次以上的耐弯折性能,而且要求高透明、低热膨胀系数。目前透明聚酰亚胺薄膜是少有的能够满足这些高性能要求的有机薄膜材料。因此,布局智能手机折叠屏的柔性材料多采用CPI。

  在聚合物领域,PI同样展现出显著的优势。在AMOLED显示器件制造过程中,为了制得高品质的TFT背板,需要使用LTPS等制程,其工艺温度往往超过350℃,这就需要作为柔性基板的聚合物光学薄膜材料能够在该工艺温度下保持良好的性能。传统的聚合物光学薄膜,如PET(Tg~78℃)、PEN(Tg~122℃)等均无法满足应用需求。而PI可耐受高温,同时具备良好的力学性能和耐化学稳定性,是理想的柔性OLED材料。

  在刚性OLED向柔性OLED切换的过程中,部分材料由于其本身物理化学性质上的局限已不再适应柔性的需求。玻璃、ITO等材料固有的脆性使其难以满足广泛的新兴应用场景,而向性能更加优异的PI进行切换。主要有以下变化:(1)玻璃基板切换为PI基板;(2)触控的ITO+PET基膜切换为纳米银线+PI基膜;(3)玻璃或金属盖板切换为PI盖板。除基板可用黄色PI外,触控和盖板均需用CPI,对光学属性要求高。

  PI基板的制造包含几个步骤,首先在玻璃上涂布黄色PI浆料成膜,在400-450℃的高温固化后做TFT,再蒸镀OLED有机材料,封装后进行切割,最后从玻璃上剥离,则PI为OLED衬底膜。

  在刚性面板中,ITO薄膜与OCA是实现触控面板功能的核心材料。ITO薄膜通常是在PET膜或玻璃基板上溅射铟和锡。而在柔性面板中,对应的导电薄膜则通常是在CPI膜上涂布纳米银。

  根据IHS数据,2018年柔性基底用的PI的量达2687吨,预计2019年柔性基底所用的PI量将达3507吨,同比增长31%。长远来看,以京东方产能48k/月的6代线为例,考虑盖板、触控屏、基底三层材料均切换为PI材料,按每平米PI用量3公斤计算,仅京东方一条线的PI材料需求即达到4800吨。而全球柔性OLED产线的理论产能合计达3722万平,满产下对PI材料的需求量高达11.17万吨。PI薄膜的市场价格达到每吨60-300万元人民币,其中双轴向拉伸电子膜市场价格均在每吨100万人民币以上,而用于柔性显示的CPI薄膜的价值量则更高。我们按均价每吨180万元计算,PI材料的市场规模将在千亿元以上。



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