JP7174885B2 - Colorless and transparent polyimide composite film and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ポリイミドフィルムの技術分野に関し、特に無色透明ポリイミド複合膜及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of polyimide films, and more particularly to a colorless and transparent polyimide composite film and a method for producing the same.
ポリイミドフィルムは優れた光電特性、機械特性、水・ガスバリア性などの特性を有し、現在、電工絶縁材料、フレキシブル銅張積層板(FCCL)及びフレキシブルOLEDディスプレイ、窓フィルム、新エネルギーなどのハイテク産業分野に広く応用されており、無色透明ポリイミド(CPI)は主にフレキシブル携帯電話、タブレット、テレビ及び未来のその他のスマートディスプレイ設備に応用されており、未来のフレキシブル電子製品に欠かせない重要な材料である。フレキシブルOLEDディスプレイ分野の応用では、CPIフィルムの透明性と柔軟性は基本的に実用上の要件を満たすが、CPIフィルムの表面硬度と水・ガスバリア性は実用上の要件を満たすことができず、現在、硬度の欠陥を解決する方法は2つあり、1つは、CPIフィルムの上に有機硬質層を塗布することであり、この方法は、CPIフィルムに対する高水・ガスバリア性の要件を根本的に解決することができず、もう1つは、CPIフィルムの上に無機ガラス材料を塗布することで、高透光性、高遮水性、高硬度を実現することであり、ただし、ガラス層の脆性がCPI-ガラス複合膜の柔軟性に大きく影響するため、CPI-ガラス複合膜の折り畳み性や曲げ性は実用上の要件を満たすことができず、製造中にCPIとガラスの熱膨張係数の差が大きく、CPIとガラスの製造温度が少なくとも300℃の差を有するため、熱応力がある場合、CPI-ガラス複合膜では、層間剥離が生じ、このため、CPIフィルムの上にガラスを直接溶融塗布することは不可能である。 Polyimide film has excellent photoelectric properties, mechanical properties, water and gas barrier properties, etc. At present, it is widely used in electrical insulation materials, flexible copper clad laminates (FCCL) and flexible OLED displays, window films, new energy and other high-tech industries. Widely applied in various fields, colorless transparent polyimide (CPI) is mainly applied in flexible mobile phones, tablets, TVs and other smart display equipment in the future, and is an indispensable important material for future flexible electronic products. is. In the application of the flexible OLED display field, the transparency and flexibility of the CPI film basically meet the practical requirements, but the surface hardness and water and gas barrier properties of the CPI film cannot meet the practical requirements, Currently, there are two ways to solve the hardness defect, one is to apply an organic hard layer on top of the CPI film, which fundamentally reduces the high water and gas barrier requirements for the CPI film. The other is to apply an inorganic glass material on the CPI film to achieve high translucency, high water impermeability, and high hardness. Since the brittleness greatly affects the flexibility of CPI-glass composite membrane, the foldability and bendability of CPI-glass composite membrane cannot meet the practical requirements, and the thermal expansion coefficient of CPI and glass will be affected during manufacturing. The difference is large, and the manufacturing temperature of CPI and glass has a difference of at least 300°C, so when there is thermal stress, the CPI-glass composite film will experience delamination, so that the glass can be melted directly on the CPI film. It is impossible to apply.
上記の問題に基づいて、フレキシブルOLEDディスプレイ及びその他の分野への応用において、現在市販されているCPIフィルムの現状を改善することは非常に必要である。 Based on the above problems, it is highly necessary to improve the status quo of currently commercially available CPI films in flexible OLED displays and other field applications.
本発明は、ポリイミドフィルムのバリア性や硬度が実用上の要件を満たさない等、従来技術の欠陥に対して、新規な無色透明ポリイミド複合膜及びその製造方法を提供する。 The present invention provides a novel colorless and transparent polyimide composite film and a method for producing the same in order to address the deficiencies of the prior art, such as the barrier properties and hardness of polyimide films not meeting practical requirements.
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、以下の技術的解決手段によって達成される。
ポリイミド基材層と、ガラス表面層とを含み、前記ガラス表面層と前記ポリイミド基材層との間に中間構造が形成される無色透明ポリイミド複合膜である。
In order to solve the above technical problems, the present invention is achieved by the following technical solutions.
A colorless and transparent polyimide composite film comprising a polyimide base layer and a glass surface layer, wherein an intermediate structure is formed between the glass surface layer and the polyimide base layer.
上記無色透明ポリイミド複合膜において、中間構造は微細構造を有する緩衝層であり、3次元ポリイミド-ガラス複合構造を効果的に形成することができ、しかも中間構造はガラス材質の特性を保持し、無色透明ポリイミド複合膜全体に水バリア、酸素バリア、曲げ抵抗性や高硬度等の優れた特性を付与することができる。 In the colorless and transparent polyimide composite film, the intermediate structure is a buffer layer with a microstructure, which can effectively form a three-dimensional polyimide-glass composite structure, and the intermediate structure retains the characteristics of the glass material and is colorless. Excellent properties such as water barrier, oxygen barrier, bending resistance and high hardness can be imparted to the entire transparent polyimide composite film.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記ポリイミド基材層の厚さT1が、5μm≦T1≦200μmであり、前記ガラス表面層の厚さT2が、200nm≦T2≦60μmである。 Preferably, in the above colorless and transparent polyimide composite film, the thickness T1 of the polyimide base layer is 5 μm≦T1≦200 μm, and the thickness T2 of the glass surface layer is 200 nm≦T2≦60 μm.
ポリイミド基材層及びガラス表面層の厚さを広い範囲で制御することができ、表面層の硬度要件を満たすことに基づいて、無色透明ポリイミド複合膜に最適な柔軟性、折り畳み性や強度を付与できるとともに、ポリイミド基材層とガラス表面層の厚さを調整することによって無色透明ポリイミド複合膜の総合性能を調整することができ、それにより、様々な応用分野の膜厚要件を満たす。 The thickness of the polyimide substrate layer and the glass surface layer can be controlled in a wide range, and based on satisfying the hardness requirements of the surface layer, it provides optimal flexibility, foldability and strength to the colorless and transparent polyimide composite film. In addition, by adjusting the thickness of the polyimide substrate layer and the glass surface layer, the overall performance of the colorless and transparent polyimide composite film can be adjusted, so as to meet the film thickness requirements of various application fields.
好ましくは、前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記中間構造は前記ポリイミド基材層と前記ガラス表面層とが互いに浸透して形成された拡散構造であり、前記中間構造の厚さがt、100nm≦t≦50μmである。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the intermediate structure is a diffusion structure formed by the penetration of the polyimide base layer and the glass surface layer, and the thickness of the intermediate structure is t, 100 nm≦ t≦50 μm.
上記中間構造は拡散構造であり、無色透明ポリイミド複合膜に高い層間結合力を持たせることができ、且つ層間剥離を発生させにくく、拡散構造は無色透明ポリイミド複合膜の柔軟性を高めることができる。上記中間構造の厚さは、ポリイミド基材層とガラス表面層との間の間隔を測定することにより得られ、中間構造の厚さを広い範囲に制御し、膜層構造の最適化空間をより大きくする。 The above-mentioned intermediate structure is a diffusion structure, which can give the colorless and transparent polyimide composite film a high interlayer bonding strength and is less likely to cause delamination, and the diffusion structure can increase the flexibility of the colorless and transparent polyimide composite film. . The thickness of the intermediate structure is obtained by measuring the distance between the polyimide substrate layer and the glass surface layer, and the thickness of the intermediate structure can be controlled in a wide range, and the optimization space of the membrane layer structure can be more Enlarge.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記中間構造は前記ポリイミド基材層と前記ガラス表面層とが交絡して形成された交絡構造であり、前記中間構造の厚さがt、100nm≦t≦50μmである。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the intermediate structure is an entangled structure formed by entangling the polyimide base layer and the glass surface layer, and the thickness of the intermediate structure is t, 100 nm. ≦t≦50 μm.
上記中間構造は交絡構造であるため、無色透明ポリイミド複合膜が3次元ポリイミド-
ガラス複合構造を形成することができ、それにより、複合特性を高め、層間接触面積を増大し、無色透明ポリイミド複合膜の界面結合力、柔軟性及び曲げ抵抗性を向上させる。上記中間構造の厚さは、ポリイミド基材層とガラス表面層との間の間隔を測定することにより得られ、中間構造の厚さを広い範囲に制御し、膜層構造の最適化空間をより大きくする。
Since the intermediate structure is an entangled structure, the colorless and transparent polyimide composite film is a three-dimensional polyimide-
A glass composite structure can be formed, thereby enhancing the composite properties, increasing the interlayer contact area, and improving the interfacial bonding strength, flexibility and bending resistance of the colorless and transparent polyimide composite film. The thickness of the intermediate structure is obtained by measuring the distance between the polyimide substrate layer and the glass surface layer, and the thickness of the intermediate structure can be controlled in a wide range, and the optimization space of the membrane layer structure can be more Enlarge.
好ましくは、前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記中間構造は前記ポリイミド基材層と前記ガラス表面層とが互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、前記中間構造の厚さtが、100nm≦t≦50μmである。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the intermediate structure is a composite structure formed by mutually diffusing and entangling the polyimide base layer and the glass surface layer, and the thickness t of the intermediate structure is 100 nm≦t≦50 μm.
上記中間構造は、互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、無色透明ポリイミド複合膜に拡散構造と交絡構造の複合特性を持たせ、層間接触面積と層間結合力を効果的に増加させることができるとともに、複合構造は、無色透明ポリイミド複合膜の表面応力をより良く緩衝、吸収することができ、これにより、無色透明ポリイミド複合膜全体により良い水バリア、酸素バリア、曲げ抵抗性や高硬度などの優れた特性を持たせることができる。 The intermediate structure is a composite structure formed by diffusion and entanglement with each other, giving the colorless and transparent polyimide composite film the composite characteristics of a diffusion structure and an entanglement structure, effectively increasing the interlayer contact area and interlayer bonding strength. At the same time, the composite structure can better buffer and absorb the surface stress of the colorless and transparent polyimide composite film, which makes the whole colorless and transparent polyimide composite film have better water barrier, oxygen barrier, bending resistance and high bending resistance. Excellent properties such as hardness can be imparted.
上記中間構造の厚さは、ポリイミド基材層とガラス表面層との間の間隔を測定することにより得られ、中間構造の厚さを広い範囲に制御し、膜層構造の最適化空間をより大きくする。 The thickness of the intermediate structure is obtained by measuring the distance between the polyimide substrate layer and the glass surface layer, and the thickness of the intermediate structure can be controlled in a wide range, and the optimization space of the membrane layer structure can be more Enlarge.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記ポリイミド基材層にミクロパターンが設けられ、前記ガラス表面層の上面の形状が前記ミクロパターンの表面の形状と一致又は類似している。 Preferably, in the above colorless and transparent polyimide composite film, the polyimide base layer is provided with a micropattern, and the shape of the upper surface of the glass surface layer matches or resembles the shape of the surface of the micropattern.
上記ミクロパターンは、中間構造の輪郭を定義し、上記ガラス表面層の上面は、ミクロパターンと一致又は類似した形状を有しており、無色透明ポリイミド複合膜構造の内部応力分布をより均一にすることができ、これにより、無色透明ポリイミド複合膜の変形に耐える能力を向上させ、無色透明ポリイミド複合膜の柔軟性及び折り畳み性を効果的に向上させる。 The micropattern defines the outline of the intermediate structure, and the upper surface of the glass surface layer has a shape that matches or resembles the micropattern, making the internal stress distribution of the colorless and transparent polyimide composite film structure more uniform. This can improve the ability of the colorless and transparent polyimide composite film to withstand deformation, and effectively improve the flexibility and foldability of the colorless and transparent polyimide composite film.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記ポリイミド基材層の厚さに対する前記ミクロパターンの深さの比が0.1~0.9である。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the ratio of the depth of the micropattern to the thickness of the polyimide base layer is 0.1 to 0.9.
ポリイミド基材層の厚さに対するミクロパターンの深さの比は広い範囲で制御され、様々な応用要件を満たすことに基づいて、常に最適な構造及び性能を維持し、膜層構造の最適化空間をより大きくする。 The ratio of micro-pattern depth to polyimide substrate layer thickness is controlled in a wide range, based on meeting various application requirements, always maintaining the optimum structure and performance, and optimizing the space of the film layer structure to be larger.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記ミクロパターンは波状であり、前記波状ミクロパターンにおける隣接するピークとトラフの距離Lが20nm~100μmである。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the micropattern is wavy, and the distance L between adjacent peaks and troughs in the wavy micropattern is 20 nm to 100 μm.
上記波状ミクロパターンは、横型パターン及び縦型パターンの少なくとも一方を含み、ミクロパターンとして波状パターンを採用することにより、無色透明ポリイミド複合膜の横方向及び縦方向の曲げ抵抗性を向上させることができ、膜層の接触面積を増加させ、膜層の連続性を向上させるだけでなく、無色透明ポリイミド複合膜全体の厚さを減らすことができる。波状ミクロパターンにおける隣接するピークとトラフの距離を広い範囲で制御することにより、膜層構造の最適化空間をより大きくする。 The wavy micropattern includes at least one of a horizontal pattern and a vertical pattern, and by adopting the wavy pattern as the micropattern, the bending resistance in the horizontal direction and the vertical direction of the colorless transparent polyimide composite film can be improved. , which can not only increase the contact area of the membrane layers and improve the continuity of the membrane layers, but also reduce the overall thickness of the colorless and transparent polyimide composite membrane. By controlling the distance between adjacent peaks and troughs in a wavy micropattern over a wide range, the optimization space of the film layer structure is made larger.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜において、前記ポリイミド基材層、前記ガラス表面層、前記中間構造は外力の作用により曲がり変形する。 Preferably, in the colorless and transparent polyimide composite film, the polyimide base layer, the glass surface layer, and the intermediate structure are bent and deformed by the action of an external force.
ポリイミド基材層、ガラス表面層及び中間構造は共に3次元ポリイミド-ガラス複合構造を形成し、曲げ変形による内部応力を効果的に緩和することができ、無色透明ポリイミド複合膜が耐え得る最大変形強度を向上させ、これにより、無色透明ポリイミド複合膜の曲げ疲労による永久変形やクラック等の状況を効果的に回避することができる。 The polyimide base layer, the glass surface layer and the intermediate structure together form a three-dimensional polyimide-glass composite structure, which can effectively relieve the internal stress caused by bending deformation, and the maximum deformation strength that the colorless and transparent polyimide composite film can withstand. , thereby effectively avoiding situations such as permanent deformation and cracks due to bending fatigue of the colorless and transparent polyimide composite film.
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜の製造方法であって、
剛性基板上にポリアミド酸前駆体を堆積し、150~250℃の環境下で5s~5minの光硬化又は0.5~5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層を得るステップS1と、
半硬化ポリイミド基材層の表面上に、SiO2前駆体、Al2O3前駆体、Na2O前駆体、B2O3前駆体を含む多成分ガラス前駆体を堆積し、多成分ガラス前駆体と半硬化ポリイミド基材層との間に中間構造を形成するとともに、250~350℃の環境下で5s~5minの光硬化又は0.5~5hの熱硬化を行い、多成分ガラス前駆体を半硬化させて、半硬化ガラス表面層を得るステップS2と、
剛性基板を600~700℃に加熱し、5s~5minの光硬化又は0.5h~5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層及び半硬化ガラス表面層を完全に硬化させてポリイミド基材層及びガラス表面層を形成し、離型すると、無色透明ポリイミド複合膜を得るステップS3とを含む。
Preferably, the method for producing the colorless transparent polyimide composite film described above,
Step S1 of depositing a polyamic acid precursor on a rigid substrate and performing photocuring for 5s to 5min or thermal curing for 0.5 to 5h in an environment of 150 to 250°C to obtain a semi-cured polyimide base layer;
On the surface of the semi-cured polyimide substrate layer, depositing a multi-component glass precursor including a SiO2 precursor, an Al2O3 precursor, a Na2O precursor, and a B2O3 precursor, forming a multi - component glass precursor An intermediate structure is formed between the body and the semi-cured polyimide base layer, and photocuring for 5s to 5min or thermal curing for 0.5 to 5h is performed in an environment of 250 to 350°C to form a multicomponent glass precursor. A step S2 of semi-curing to obtain a semi-cured glass surface layer;
The rigid substrate is heated to 600 to 700° C. and photocured for 5 s to 5 min or thermally cured for 0.5 h to 5 h to completely cure the semi-cured polyimide base layer and the semi-cured glass surface layer to form a polyimide base. forming a layer and a glass surface layer and releasing from the mold to obtain a colorless and transparent polyimide composite film S3.
上記ステップS1において、ポリアミド酸前駆体を加熱して半硬化ポリイミド基材層を形成することにより、精密プレスやフォトリソグラフィー等の物理的加工をより良好に行うことができ、膜層自体の構造に影響を与えずに安定した加工形状の形成に有利であり、
上記ステップS2において、多成分ガラス前駆体を加熱して半硬化ガラス表面層を形成することにより、粒径が小さく分布が均一である膜層の形成に有利であり、ガラス表面層の緻密性及び均一性を向上させ、
上記ステップS1~S3において、勾配加熱硬化ステップにより、無色透明ポリイミド複合膜を十分に硬化させることができ、成膜均一性を向上させ、表面欠陥率を低減し、また3次元ポリイミド-ガラス複合構造の形成にもより有利である。
In the above step S1, by heating the polyamic acid precursor to form a semi-cured polyimide base material layer, physical processing such as precision pressing and photolithography can be performed better, and the structure of the film layer itself can be improved. It is advantageous for forming a stable processed shape without affecting
In step S2, the multi-component glass precursor is heated to form a semi-hardened glass surface layer, which is advantageous for forming a film layer with small particle diameters and a uniform distribution, and the denseness of the glass surface layer. improve uniformity,
In the above steps S1 to S3, the gradient heat curing step can sufficiently cure the colorless and transparent polyimide composite film, improve the film uniformity, reduce the surface defect rate, and increase the three-dimensional polyimide-glass composite structure. It is also more favorable for the formation of
上記ポリイミド基材層はポリアミック酸前駆体を硬化させたものであり、上記ガラス表面層は、多成分ガラス前駆体を硬化させたものであり、このようにして、粒径が小さく、分布が均一で、且つ成分が均一な膜層構造の製造に有利であり、膜層の緻密性及び均一性を向上させ、且つゾルゲル法による成形プロセスが簡便であり、製造プロセスのコストを効果的に削減する。 The polyimide substrate layer is a cured polyamic acid precursor, and the glass surface layer is a cured multi-component glass precursor. and is advantageous for the production of a membrane layer structure with uniform components, improving the denseness and uniformity of the membrane layer, and the sol-gel molding process is simple, effectively reducing the cost of the production process. .
ここで、ポリアミック酸前駆体は、多成分二無水物と多成分ジアミンとを極性有機溶媒にて重合することにより形成することができる。上記多成分二無水物は、ベンゾフェノン二無水物、ビフェニル二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、トリフェニルジエーテル二無水物、ヘキサフルオロ二無水物、ジフェニルエーテル二無水物、ジフェニレンスルフィド二無水物、ハイドロキノンジエーテル二無水物、レゾルシンジエーテル二無水物、ビスフェノールA型ジエーテル二無水物、及びピロメリット酸二無水物の1種以上を含み、上記多成分ジアミンは、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,2’-ジ(トリフルオロメチル)ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビストリフルオロメチルビフェニル、ジフェニルメタンジアミン、ハイドロキノンジエーテルジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、ビスフェノールA型ジエーテルジアミン、及び1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼンの1種以上を含み、上記極性有機溶媒は、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメタノールジメチルエーテル、及びN-メチルピロリドンの1種以上を含む。 Here, the polyamic acid precursor can be formed by polymerizing a multicomponent dianhydride and a multicomponent diamine in a polar organic solvent. The multicomponent dianhydrides include benzophenone dianhydride, biphenyl dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, triphenyl diether dianhydride, hexafluoro dianhydride, diphenyl ether dianhydride, anhydride, diphenylene sulfide dianhydride, hydroquinone diether dianhydride, resorcin diether dianhydride, bisphenol A-type diether dianhydride, and pyromellitic dianhydride; is p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,2'-di(trifluoromethyl)diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bistrifluoromethylbiphenyl, diphenylmethanediamine, hydroquinone dietherdiamine , 4,4′-diaminodiphenyl ether, bisphenol A-type diether diamine, and 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, and the polar organic solvent includes tetrahydrofuran, dimethylformamide, N,N - dimethylacetamide, dimethanol dimethyl ether, and N-methylpyrrolidone.
多成分ガラス前駆体はSi(OR)4、Al(OR)3、B(OR)3及びNaORの1種以上を含んでもよく、ここで、Rは、-CH3、-C2H5、-C3H7及びC4H9の1種以上を含む。 The multicomponent glass precursor may comprise one or more of Si(OR) 4 , Al(OR) 3 , B(OR) 3 and NaOR, where R is -CH 3 , -C 2 H 5 , - including one or more of C3H7 and C4H9 .
好ましくは、上記の前記無色透明ポリイミド複合膜の製造方法において、前記多成分ガラス前駆体は20%~80%のガラス又はタルクを含有する。 Preferably, in the above method for producing a colorless and transparent polyimide composite film, the multicomponent glass precursor contains 20% to 80% glass or talc.
多成分ガラス前駆体では、ガラス又はタルクを加えることにより、硬化中の膜層の収縮率の最適化に有利であり、ガラス又はタルクの含有量を調整することにより、硬化中の無色透明ポリイミド複合膜の層間剥離、クラックや反り等の状況の発生を回避する。 In multi-component glass precursors, the addition of glass or talc is advantageous for optimizing the shrinkage rate of the film layer during curing, and adjusting the content of glass or talc can be beneficial for colorless and transparent polyimide composites during curing. To avoid the occurrence of conditions such as film delamination, cracks and warping.
好ましくは、前記無色透明ポリイミド複合膜の製造方法において、前記ステップS2において、半硬化ポリイミド基材層の表面に精密プレス又はフォトリソグラフィー法を用いてミクロパターンを形成する。 Preferably, in the method for producing a colorless and transparent polyimide composite film, in step S2, a micropattern is formed on the surface of the semi-cured polyimide base material layer using a precision press or a photolithography method.
精密プレスやフォトリソグラフィー法を用いてミクロパターンを加工することにより、ミクロパターンの精度及び深さを確保することができ、大規模な生産や加工に有利である。 By processing the micropattern using a precision press or photolithography method, the precision and depth of the micropattern can be ensured, which is advantageous for large-scale production and processing.
従来技術と比べて、本発明は優れた有益な効果を有する。まず、本発明によって製造された無色透明ポリイミド複合膜はガラス材質に近い優れた表面硬度及び耐摩耗性を有し、外物による衝突や摩耗を受けた場合に損傷を効果的に低減することができ、次に、無色透明ポリイミド複合膜はガラス材質に近い優れた水・ガスバリア性能を有し、製品の耐用年数を延ばすことができ、最後に、無色透明ポリイミド複合膜はPIフィルムの優れた柔軟性、折り畳み性を保持し、より広く活用される将来性を有する。 Compared with the prior art, the present invention has excellent beneficial effects. First, the colorless and transparent polyimide composite film prepared according to the present invention has excellent surface hardness and wear resistance similar to those of glass material, and can effectively reduce damage when impacted or worn by an external object. secondly, the colorless and transparent polyimide composite film has excellent water and gas barrier performance similar to that of glass material, which can extend the service life of the product; It retains flexibility and foldability, and has the potential to be used more widely.
以下、図面1~5及び具体的な実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。 The invention will now be described in more detail with reference to Figures 1 to 5 and specific embodiments, which are not intended to limit the invention.
図1~図5に示すように、ポリイミド基材層1と、ガラス表面層3とを含み、前記ガラス表面層3と前記ポリイミド基材層1との間に中間構造2が形成される無色透明ポリイミド複合膜である。
As shown in FIGS. 1 to 5, a colorless and transparent polyimide substrate layer 1 and a
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さT1が200μmであり、前記ガラス表面層3の厚さT2が60μmである。
Preferably, the thickness T1 of the polyimide base layer 1 is 200 μm, and the thickness T2 of the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに浸透して形成された拡散構造であり、前記中間構造2の厚さtが、50μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに交絡して形成された交絡構造であり、前記中間構造2の厚さtが、50μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、前記中間構造2の厚さtが、50μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1にミクロパターンが設けられ、前記ガラス表面層3の上面の形状は前記ミクロパターンの表面の形状と一致又は類似している。
Preferably, the polyimide substrate layer 1 is provided with a micropattern, and the shape of the upper surface of the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さに対する前記ミクロパターンの深さの比が0.9である。 Preferably, the ratio of the depth of the micropattern to the thickness of the polyimide substrate layer 1 is 0.9.
好ましくは、前記ミクロパターンは波状であり、前記波状ミクロパターンにおける隣接するピークとトラフの距離Lが100μmである。 Preferably, said micropattern is wavy and the distance L between adjacent peaks and troughs in said wavy micropattern is 100 μm.
好ましくは、前記ポリイミド基材層1、前記ガラス表面層3、前記中間構造2は外力の作用により曲がり変形する。
Preferably, the polyimide base layer 1, the
好ましくは、
剛性基板上にポリアミド酸前駆体を堆積し、250℃の環境下で5minの光硬化又は5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1を得るステップS1と、
半硬化ポリイミド基材層1の表面上に、SiO2前駆体、Al2O3前駆体、Na2O前駆体、B2O3前駆体を含む多成分ガラス前駆体を堆積し、多成分ガラス前駆体と半硬化ポリイミド基材層1との間に中間構造2を形成するとともに、350℃の環境下で5minの光硬化又は5hの熱硬化を行い、多成分ガラス前駆体を半硬化させて、半硬化ガラス表面層3を得るステップS2と、
剛性基板を700℃に加熱し、5minの光硬化又は5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1及び半硬化ガラス表面層3を完全に硬化させてポリイミド基材層1及びガラス表面層3を形成し、離型すると、無色透明ポリイミド複合膜を得るステップS3とを含む。
Preferably,
A step S1 of depositing a polyamic acid precursor on a rigid substrate and subjecting it to photocuring for 5 minutes or heat curing for 5 hours in an environment of 250° C. to obtain a semi-cured polyimide base layer 1;
On the surface of the semi-cured polyimide substrate layer 1, a multi-component glass precursor containing a SiO2 precursor, an Al2O3 precursor , a Na2O precursor and a B2O3 precursor is deposited to form a multi-component glass An
The rigid substrate is heated to 700° C. and photocured for 5 minutes or thermally cured for 5 hours to completely cure the semi-cured polyimide base layer 1 and the semi-cured
好ましくは、前記多成分ガラス前駆体は、ガラス又はタルクを80%含有する。 Preferably, the multicomponent glass precursor contains 80% glass or talc.
好ましくは、前記ステップS2において、半硬化ポリイミド基板1の表面に精密プレス又はフォトリソグラフィー法を用いてミクロパターンを形成する。 Preferably, in step S2, a micropattern is formed on the surface of the semi-cured polyimide substrate 1 using precision press or photolithography.
図1~図5に示すように、ポリイミド基材層1と、ガラス表面層3とを含み、前記ガラス表面層3と前記ポリイミド基材層1との間に中間構造2が形成される無色透明ポリイミド複合膜である。
As shown in FIGS. 1 to 5, a colorless and transparent polyimide substrate layer 1 and a
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さT1が5μmであり、前記ガラス表面層3の厚さT2が200nmである。
Preferably, the thickness T1 of the polyimide base layer 1 is 5 μm, and the thickness T2 of the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに浸透して形成された拡散構造であり、前記中間構造2の厚さtが、100nmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに交絡して形成された交絡構造であり、前記中間構造2の厚さtが、100nmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、前記中間構造2の厚さtが、100nmである。
Preferably, the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1にミクロパターンが設けられ、前記ガラス表面層3の上面の形状がミクロパターンの表面の形状と一致又は類似している。
Preferably, the polyimide substrate layer 1 is provided with a micropattern, and the shape of the upper surface of the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さに対する前記ミクロパターンの深さの比が0.1である。 Preferably, the ratio of the depth of the micropattern to the thickness of the polyimide substrate layer 1 is 0.1.
好ましくは、前記ミクロパターンは波状であり、前記波状ミクロパターンにおける隣接するピークとトラフの距離Lが20nmである。 Preferably, said micropattern is wavy and the distance L between adjacent peaks and troughs in said wavy micropattern is 20 nm.
好ましくは、前記ポリイミド基材層1、前記ガラス表面層3、前記中間構造2は外力の作用により曲がり変形する。
Preferably, the polyimide base layer 1, the
好ましくは、
剛性基板上にポリアミド酸前駆体を堆積し、150℃の環境下で5sの光硬化又は0.5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1を得るステップS1と、
半硬化ポリイミド基材層1の表面上に、SiO2前駆体、Al2O3前駆体、Na2O前駆体、B2O3前駆体を含む多成分ガラス前駆体を堆積し、多成分ガラス前駆体と半硬化ポリイミド基材層1との間に中間構造2を形成するとともに、250℃の環境下で5sの光硬化又は0.5hの熱硬化を行い、多成分ガラス前駆体を半硬化させて、半硬化ガラス表面層3を得るステップS2と、
剛性基板を600℃に加熱し、5sの光硬化又は0.5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1及び半硬化ガラス表面層3を完全に硬化させてポリイミド基材層1及びガラス表面層3を形成し、離型すると、無色透明ポリイミド複合膜を得るステップS3とを含む。
Preferably,
Step S1 of depositing a polyamic acid precursor on a rigid substrate and subjecting it to photocuring for 5 s or heat curing for 0.5 h in an environment of 150° C. to obtain a semi-cured polyimide base layer 1;
On the surface of the semi-cured polyimide substrate layer 1, a multi-component glass precursor containing a SiO2 precursor, an Al2O3 precursor , a Na2O precursor and a B2O3 precursor is deposited to form a multi-component glass An
The rigid substrate is heated to 600° C. and photocured for 5 s or thermally cured for 0.5 h to completely cure the semi-cured polyimide base layer 1 and the semi-cured
好ましくは、前記多成分ガラス前駆体はガラス又はタルクを20%含有する。 Preferably, said multicomponent glass precursor contains 20% glass or talc.
好ましくは、前記ステップS2において、半硬化ポリイミド基板1の表面に精密プレス又はフォトリソグラフィー法を用いてミクロパターンを形成する。 Preferably, in step S2, a micropattern is formed on the surface of the semi-cured polyimide substrate 1 using precision press or photolithography.
図1~図5に示すように、ポリイミド基材層1と、ガラス表面層3とを含み、前記ガラス表面層3と前記ポリイミド基材層1との間に中間構造2が形成される無色透明ポリイミド複合膜である。
As shown in FIGS. 1 to 5, a colorless and transparent polyimide substrate layer 1 and a
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さT1が50μmであり、前記ガラス表面層3の厚さT2が2μmである。
Preferably, the thickness T1 of the polyimide base layer 1 is 50 μm, and the thickness T2 of the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに浸透して形成された拡散構造であり、前記中間構造2の厚さtが、5μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに交絡して形成された交絡構造であり、前記中間構造2の厚さtが、20μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記中間構造2は、前記ポリイミド基材層1と前記ガラス表面層3とが互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、前記中間構造2の厚さtが、20μmである。
Preferably, the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1にミクロパターンが設けられ、前記ガラス表面層3の上面の形状が前記ミクロパターンの表面の形状と一致又は類似している。
Preferably, the polyimide substrate layer 1 is provided with a micropattern, and the shape of the upper surface of the
好ましくは、前記ポリイミド基材層1の厚さに対する前記ミクロパターンの深さの比が0.5である。 Preferably, the ratio of the depth of the micropatterns to the thickness of the polyimide substrate layer 1 is 0.5.
好ましくは、前記ミクロパターンは波状であり、前記波状ミクロパターンにおける隣接するピークとトラフの距離Lが50μmである。 Preferably, said micropattern is wavy and the distance L between adjacent peaks and troughs in said wavy micropattern is 50 μm.
好ましくは、前記ポリイミド基材層1、前記ガラス表面層3、前記中間構造2は外力の作用により曲がり変形する。
Preferably, the polyimide base layer 1, the
好ましくは、
剛性基板上にポリアミド酸前駆体を堆積し、200℃の環境下で2minの光硬化又は3hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1を得るステップS1と、
半硬化ポリイミド基材層1の表面上に、SiO2前駆体、Al2O3前駆体、Na2O前駆体、B2O3前駆体を含む多成分ガラス前駆体を堆積し、多成分ガラス前駆体と半硬化ポリイミド基材層1との間に中間構造2を形成するとともに、300℃の環境下で2minの光硬化又は3hの熱硬化を行い、多成分ガラス前駆体を半硬化させて、半硬化ガラス表面層3を得るステップS2と、
剛性基板を650℃に加熱し、2minの光硬化又は3hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層1及び半硬化ガラス表面層3を完全に硬化させてポリイミド基材層1及びガラス表面層3を形成し、離型すると、無色透明ポリイミド複合膜を得るステップS3とを含む。
Preferably,
Step S1 of depositing a polyamic acid precursor on a rigid substrate and performing photocuring for 2 minutes or heat curing for 3h in an environment of 200° C. to obtain a semi-cured polyimide base layer 1;
On the surface of the semi-cured polyimide substrate layer 1, a multi-component glass precursor containing a SiO2 precursor, an Al2O3 precursor , a Na2O precursor and a B2O3 precursor is deposited to form a multi-component glass An
The rigid substrate is heated to 650° C. and photocured for 2 minutes or thermally cured for 3 hours to completely cure the semi-cured polyimide base layer 1 and the semi-cured
好ましくは、前記多成分ガラス前駆体はガラス又はタルクを50%含有する。 Preferably, the multicomponent glass precursor contains 50% glass or talc.
好ましくは、前記ステップS2において、半硬化ポリイミド基材層1の表面に精密プレス又はフォトリソグラフィー法を用いてミクロパターンを形成する。 Preferably, in step S2, a micropattern is formed on the surface of the semi-cured polyimide base material layer 1 using a precision press or a photolithography method.
上記実施例3で得られた無色透明ポリイミド複合膜を用いて、既存の台湾永捷創新科技有限公司製ポリイミド複合膜、KOLON工業株式会社製PIフィルム、米国コーニング株式会社製フレキシブルガラスを比較例として、鉛筆硬度、曲げ抵抗性の両性能を以下のようにテストした。
一、鉛筆硬度のテスト:鉛筆硬度計を用いてGB/T 6739『ペイント及びワニスの鉛筆法による塗膜硬度測定』の方法で鉛筆硬度をテストした。
二、曲げ抵抗性のテスト:ヒンジ曲げ試験機を用いて、5mmの曲げ半径、0~180°の角度及び20rpm/minの速度で繰り返して曲げた。
Using the colorless and transparent polyimide composite film obtained in Example 3, an existing polyimide composite film manufactured by Yongjie Innovation Technology Co., Ltd. in Taiwan, a PI film manufactured by KOLON Industries Co., Ltd., and a flexible glass manufactured by Corning Inc. in the United States were used as comparative examples. , pencil hardness and bend resistance performance were tested as follows.
1. Pencil hardness test: Pencil hardness was tested according to GB/T 6739 "Measurement of coating film hardness by pencil method for paints and varnishes" using a pencil hardness tester.
2. Bending resistance test: Using a hinge bending tester, bend repeatedly at a bending radius of 5 mm, an angle of 0-180° and a speed of 20 rpm/min.
本発明の各実施例で得られる無色透明ポリイミド複合膜及び比較例の性能パラメータは、表1及び表2に示される。
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の特許出願の範囲に基づいて行われる均等な変更及び修飾は全て本発明の範囲内に含まれるべきである。 The above are only preferred embodiments of the present invention, and all equivalent changes and modifications made based on the scope of the patent application of the present invention should be included within the scope of the present invention.
Claims (11)
前記中間構造(2)は、前記ポリイミド基材層(1)と前記ガラス表面層(3)とが互いに浸透して形成された拡散構造であり、前記中間構造(2)の厚さtが、100nm≦t≦50μmである、ことを特徴とする無色透明ポリイミド複合膜。 comprising a polyimide substrate layer (1) and a glass surface layer (3), with an intermediate structure (2) between said glass surface layer (3) and said polyimide substrate layer (1);
The intermediate structure (2) is a diffusion structure formed by permeating the polyimide base layer (1) and the glass surface layer (3), and the thickness t of the intermediate structure (2) is A colorless and transparent polyimide composite film, characterized in that 100 nm≦t≦50 μm.
前記中間構造(2)は、前記ポリイミド基材層(1)と前記ガラス表面層(3)とが互いに交絡して形成された交絡構造であり、前記中間構造(2)の厚さtが、100nm≦t≦50μmである、ことを特徴とする無色透明ポリイミド複合膜。 comprising a polyimide substrate layer (1) and a glass surface layer (3), with an intermediate structure (2) between said glass surface layer (3) and said polyimide substrate layer (1);
The intermediate structure (2) is an entangled structure formed by entangling the polyimide base layer (1) and the glass surface layer (3), and the thickness t of the intermediate structure (2) is A colorless and transparent polyimide composite film, characterized in that 100 nm≦t≦50 μm.
前記中間構造(2)は、前記ポリイミド基材層(1)と前記ガラス表面層(3)とが互いに拡散、交絡して形成された複合構造であり、前記中間構造(2)の厚さtが、100nm≦t≦50μmである、ことを特徴とする無色透明ポリイミド複合膜。 comprising a polyimide substrate layer (1) and a glass surface layer (3), with an intermediate structure (2) between said glass surface layer (3) and said polyimide substrate layer (1);
The intermediate structure (2) is a composite structure formed by mutually diffusing and intertwining the polyimide base layer (1) and the glass surface layer (3), and the thickness of the intermediate structure (2) is t is 100 nm≦t≦50 μm.
剛性基板上にポリアミド酸前駆体を堆積し、150~250℃の環境下で5s~5minの光硬化又は0.5~5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層(1)を得るステップS1と、
半硬化ポリイミド基材層(1)の表面上に、SiO2前駆体、Al2O3前駆体、Na2O前駆体、B2O3前駆体を含む多成分ガラス前駆体を堆積し、多成分ガラス前駆体と半硬化ポリイミド基材層(1)との間に中間構造(2)を形成するとともに、250~350℃の環境下で5s~5minの光硬化又は0.5~5hの熱硬化を行い、多成分ガラス前駆体を半硬化させて、半硬化ガラス表面層(3)を得るステップS2と、
剛性基板を600~700℃に加熱し、5s~5minの光硬化又は0.5h~5hの熱硬化を行い、半硬化ポリイミド基材層(1)及び半硬化ガラス表面層(3)を完全に硬化させてポリイミド基材層(1)及びガラス表面層(3)を形成し、離型すると、無色透明ポリイミド複合膜を得るステップS3とを含む、ことを特徴とする製造方法。 A method for producing a colorless transparent polyimide composite film according to any one of claims 1 to 3 ,
A step of depositing a polyamic acid precursor on a rigid substrate and performing photocuring for 5 s to 5 min or heat curing for 0.5 to 5 h in an environment of 150 to 250° C. to obtain a semi-cured polyimide base layer (1). S1 and
On the surface of the semi-cured polyimide substrate layer (1), a multi-component glass precursor including SiO2 precursor , Al2O3 precursor, Na2O precursor, B2O3 precursor is deposited, and multiple Forming an intermediate structure (2) between the component glass precursor and the semi-cured polyimide base layer (1), and photocuring for 5 s to 5 min in an environment of 250 to 350 ° C. or heat for 0.5 to 5 h a step S2 of curing and semi-curing the multi-component glass precursor to obtain a semi-cured glass surface layer (3);
The rigid substrate is heated to 600-700° C. and photo-cured for 5 s-5 min or heat-cured for 0.5 h-5 h to completely remove the semi-cured polyimide base layer (1) and the semi-cured glass surface layer (3). curing to form a polyimide substrate layer (1) and a glass surface layer (3) and releasing from the mold to obtain a colorless and transparent polyimide composite film (S3).
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