TW202222933A - 聚合物薄膜及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
實施例係關於摺疊特徵及透明度極佳且即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性之聚合物薄膜,其製備製程,及包含該聚合物薄膜之前面板及顯示裝置。該聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂,且具有2%或更低的等式A之MOR
0/9。
Description
發明領域
實施例係關於摺疊特徵及透明度極佳且即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性之聚合物薄膜,當某一位準之負載持續施加時幾乎不變形且摺疊特徵及透明度極佳之聚合物薄膜,及其製備製程。
發明背景
以聚醯亞胺為主之樹脂對摩擦、熱及化學品之抗性極佳。因此,其用於諸如此類應用:一次電絕緣、塗層、黏著劑、擠出用樹脂、耐熱漆、耐熱板、耐熱黏著劑、耐熱纖維及耐熱薄膜。
聚醯亞胺在各種領域中使用。舉例而言,聚醯亞胺製成粉末形式且用作金屬或磁線之塗料。聚醯亞胺與其他添加劑混合,視其應用而定。另外,聚醯亞胺與含氟聚合物一起用作用於裝飾及防腐蝕之漆。其亦起到將含氟聚合物鍵結至金屬基板之作用。另外,聚醯亞胺用於塗佈廚具,藉助於其耐熱性及耐化學性用作用於氣體分離之膜,且用於天然氣井以便過濾諸如二氧化碳、硫化氫之污染物及雜質。
近年來,已開發出呈薄膜形式之聚醯亞胺,其較便宜且具有極佳光學、機械及熱特徵。此類以聚醯亞胺為主之薄膜可應用於用於有機發光二極體(OLED)或液晶顯示器(LCD)及其類似物之顯示器材料,且應用於抗反射薄膜、補償薄膜,且若實現相位差特性,則可應用於相位差薄膜。
當此類以聚醯亞胺為主之薄膜應用於可摺疊顯示器、可撓性顯示器及其類似物時,產生機械特性劣化之問題,此係由於薄膜之摺疊或伸長/收縮反覆進行。為了解決此問題,引入添加劑,在此情況下光學特性或相容性可能受損。
另外,當某一位準之負載持續施加至此類以聚醯亞胺為主之薄膜時,薄膜變形。因此,產生當將薄膜應用於顯示裝置或其類似物時,顯示裝置或其類似物無法展示均一螢幕狀態之問題。特定而言,當薄膜呈摺疊狀態時,拉伸負載可持續施加至薄膜。當薄膜應用於可摺疊顯示器時,其可加重螢幕失真之問題。
因此,持續需要關於開發即使在反覆摺疊或伸長/收縮後亦將機械特性維持在至少某一位準下之薄膜,及當負載持續施加時幾乎不變形且將機械特性及光學特性固定在至少某一位準下之薄膜的研究。
發明概要
待解決之問題
實施例旨在提供摺疊特徵及透明度極佳且即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性之聚合物薄膜,當某一位準之負載持續施加時幾乎不變形且摺疊特徵及透明度極佳之聚合物薄膜,及其製備製程。
問題之解決方案
根據一實施例之用於顯示器之聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂,且以下等式A之MOR
0/9為2%或更低。
[等式A] MOR
0/9(%) =
× 100
在等式A中,MO0係指初始模數,且MO9係指伸長及收縮重複9次後量測之模數,其中各伸長率係2%。
根據另一實施例之用於顯示器之聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂,且以下等式(1)之S
1為40%或更低、以下等式(2)之S
2為55%或更低且以下等式(3)之S
3為80%或更低。
[等式(1)]
S
1(%) = (L
1% - 1%) × 100
[等式(2)]
S
2(%) = {(L
2% - 2%)/2} × 100
[等式(3)]
S
3(%) = {(L
3% - 3%)/3} × 100
在等式(1)至(3)中,
當該薄膜伸長,且當長度相對於初始長度增加1%時之負載係W
1,長度增加2%時之負載係W
2,且長度增加3%時之負載係W
3時,
當在該薄膜縱向方向上施加該負載W
1歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L
1%,
當在該薄膜縱向方向上施加該負載W
2歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L
2%,且
當在該薄膜縱向方向上施加該負載W
3歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L
3%。
根據一實施例用於製備聚合物薄膜之製程包含在有機溶劑中製備包含選自由以下組成之群之聚合物樹脂的溶液:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂;將包含聚合物樹脂之溶液裝入槽中;擠出且澆鑄槽中之聚合物溶液且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片;以及對凝膠薄片進行熱處理,其中凝膠薄片之熱處理中的最高溫度為300℃或更高。
根據另一實施例用於製備聚合物薄膜之製程包含在有機溶劑中製備包含選自由以下組成之群之聚合物樹脂的溶液:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂;將包含聚合物樹脂之溶液裝入槽中;將槽中之聚合物溶液澆鑄至傳動帶上且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片;在移動凝膠薄片的同時對其進行熱處理以製備固化薄膜;在移動固化薄膜的同時使其冷卻;以及使用捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜。
本發明之有利效果
藉由全面地調整殘餘溶劑含量、熱處理條件、乾燥條件及其類似者,根據一實施例之聚合物薄膜不僅具有極佳機械特性及光學特性,而且即使在反覆伸長及收縮數次後亦可維持極佳機械特性。
根據另一實施例之聚合物薄膜在長時間段內持續施加某一位準負載時幾乎不變形,使得有可能防止由外部衝擊導致的變形。因此,當應用於顯示裝置時,該聚合物薄膜可提供均一螢幕狀態。
此外,根據一實施例之聚合物薄膜實現極佳摺疊特徵,使得其可有利地應用於用於顯示裝置之覆蓋窗及可摺疊顯示裝置或可撓性移動裝置。
此外,聚合物薄膜諸如模數、抗拉強度及伸長率之機械特性以及諸如黃色指數及透射率之光學特性極佳。
較佳實施例之詳細說明
在下文中,將參考附圖詳細描述實施例,使得本發明所涉及之領域內熟習此項技術者可易於實踐該等實施例。不過,實施例可以許多不同方式實施且不限於本文所描述之彼等。
在本說明書通篇,在提及各薄膜、窗、面板、層或其類似物在另一薄膜、窗、面板、層或其類似物「上」或「下」形成之情況下,其不僅意謂一個元件直接在另一元件上或下形成,而且意謂一個元件間接在另一元件上或下形成,該等元件之間插入有(多個)其他元件。另外,就各元件而言之術語上或下可針對圖式提及。為了描述,附圖中個別元件之大小可誇張地描繪,且不指示實際大小。另外,在本說明書通篇,相同圖示元件符號指代相同元件。
在本說明書通篇,當一部分被稱為「包含」一元件時,應理解,除非另外具體說明,否則可包含其他元件,而非排除其他元件。
在本說明書中,除非另外規定,否則單數表述解釋為涵蓋在上下文中解釋的單數或複數數目。
另外,除非另外指示,否則本文所用之與組分之量、反應條件及其類似者相關的所有數字及表述應理解為經術語「約」修飾。
術語第一、第二及其類似者在本文中用以描述各種元件,且元件不應受該等術語限制。僅出於將一個元件與另一元件區分開來的目的使用該等術語。
另外,如本文所用之術語「經取代」意謂經至少一個選自由以下組成之群的取代基取代:氘、-F、-Cl、-Br、-I、羥基、氰基、硝基、胺基、甲脒基、肼基、腙基、酯基、酮基、羧基經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之炔基、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之脂環族有機基、經取代或未經取代之雜環基、經取代或未經取代之芳基及經取代或未經取代之雜芳基。以上列舉之取代基可彼此連接以形成環。
聚合物薄膜
實施例提供一種聚合物薄膜,其摺疊特徵及透明度極佳且即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性。
根據一實施例之聚合物薄膜包含聚合物樹脂。
在等式A中,MO0係指初始模數,且MO9係指伸長及收縮重複9次後量測之模數,其中各伸長率係2%。
具體而言,MOR
0/9可為1.8%或更低、1.6%或更低、1.5%或更低、1.3%或更低、1.2%或更低、1.1%或更低或1.05%或更低且0.1%或更高或0.2%或更高,但其不限於此。
根據一實施例之聚合物薄膜根據以上等式A之MOR
0/9滿足以上範圍,使得即使在反覆伸長及收縮後模數之變化亦很小。由於薄膜具有極佳耐久性且機械特性幾乎不變形,因此其可有利地應用於覆蓋窗及顯示裝置。
特定而言,由於即使在反覆伸長及收縮後模數之變化亦很小,因此其適合應用於可摺疊顯示器或可撓性顯示器,該顯示器最近受到關注。
另一方面,若根據以上等式A之MOR
0/9值在以上範圍外,則當薄膜應用於用於顯示裝置之覆蓋窗時,其不與其他薄膜或層平衡,導致間層分離或開裂。因此,薄膜之外觀可能劣化,此使其不適合應用於顯示裝置,在顯示裝置中,薄膜經反覆變形。
在重複伸長及收縮過程中,伸長率為2%之區域係指薄膜之彈性區域。彈性區域之範圍增加,此係由於材料可在薄膜塑化之前儲存更多能量。亦即,彈性區域範圍愈大,對塑化及衝擊破裂之抗性愈大,其指示材料在變形後良好恢復。
伸長及收縮範圍可適當地調整,視薄膜之彈性區域的範圍而定。舉例而言,可反覆伸長及收縮直至各伸長率為3%。可反覆伸長及收縮直至各伸長率為2.5%。可反覆伸長及收縮直至各伸長率為2%。
在根據一實施例之薄膜中,在反覆伸長及收縮直至各伸長率為2%時量測模數。此處,伸長率2%處之區域係指彈性區域,亦即,能夠再次收縮而不使薄膜破裂之區域。
以在MD方向上至少10 cm且在TD方向上至少10 cm切斷樣品,其藉由以10 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以12.5毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得應力應變曲線,直至伸長率為2%。由相對於初始應變之負載的斜率量測模數。
在等式B中,MO0係指初始模數,且MO9係指伸長及收縮重複9次後量測之模數,其中各伸長率係2%。
具體而言,聚合物薄膜之dMO
0/9可為0.16 GPa或更小、0.15 GPa或更小、0.13 GPa或更小、0.12 GPa或更小、0.10 GPa或更小或0.08 GPa或更小且0.01 GPa或更大,但其不限於此。
根據一實施例之聚合物薄膜根據以上等式B之dMO
0/9滿足以上範圍,使得即使在反覆伸長及收縮後耐久性亦極佳。因此,其可有利地應用於覆蓋窗及顯示裝置,尤其應用於可摺疊顯示裝置或可撓性顯示裝置。
在聚合物薄膜中,當初始模數為MO0,且伸長及收縮重複n次後量測之模數為Mon,其中各伸長率係2%時,基於總共10個值MO0至MO9計算之模數的標準差為0.06 GPa或更小。
具體而言,聚合物薄膜之模數的標準差可為0.05 GPa或更小、0.04 GPa或更小或0.03 GPa或更小且0.01 GPa或更大或0.02 GPa或更大,但其不限於此。
關於模數之標準差的量測,具體而言,初始模數為MO0,伸長/收縮一次後量測之模數為MO1,伸長/收縮二次後量測之模數為MO2,伸長/收縮三次後量測之模數為MO3,伸長/收縮四次後量測之模數為MO4,伸長/收縮五次後量測之模數為MO5,伸長/收縮六次後量測之模數為MO6,伸長/收縮七次後量測之模數為MO7,伸長/收縮八次後量測之模數為MO8,且伸長/收縮九次後量測之模數為MO9。模數之標準差基於總共10個值,MO0、MO1、MO2、MO3、MO4、MO5、MO6、MO7、MO8及MO9計算。
若聚合物薄膜之模數的標準差滿足以上範圍,則即使反覆伸長/收縮後模數之變化亦很小,表明模數值均一且模數幾乎不快速減小。因此,其適合應用於顯示裝置,在顯示裝置中,即使薄膜持續經變形,機械特性亦必須維持在至少某一位準下。
聚合物薄膜之初始模數(MO0)為5.0 GPa或更大。
具體而言,聚合物薄膜之初始模數(MO0)可為5.5 GPa或更大、5.8 GPa或更大、6.0 GPa或更大或6.5 GPa或更大且20 GPa或更小或15 GPa或更小,但其不限於此。
當伸長及收縮重複9次(其中各伸長率係2%)後量測時,聚合物薄膜之模數(MO9)為5 GPa或更大。
具體而言,伸長及收縮重複9次(其中各伸長率係2%)後量測之聚合物薄膜的模數(MO9)可為5.5 GPa或更大、5.8 GPa或更大、6.0 GPa或更大或6.5 GPa或更大且20 GPa或更小或15 GPa或更小,但其不限於此。
聚合物薄膜中之殘餘溶劑含量為2,000 ppm或更小。舉例而言,殘餘溶劑含量為可為1,800 ppm或更小、1,500 ppm或更小、1,400 ppm或更小、1,300 ppm或更小、1,200 ppm或更小、1,000 ppm或更小、800 ppm或更小或500 ppm或更小且100 ppm或更大、200 ppm或更大、300 ppm或更大或500 ppm或更大,但其不限於此。
殘餘溶劑係指未在薄膜產生期間揮發的溶劑之量且在最終產生之薄膜中繼續存在。
若聚合物薄膜中之殘餘溶劑含量超過以上範圍,則在彈性區域中反覆伸長及收縮後模數顯著劣化,其損害薄膜之耐久性,且尤其可能對薄膜之後續加工產生影響。具體而言,若殘餘溶劑含量超過以上範圍,則薄膜水解加快,導致機械特性或光學特性劣化。
在等式C中,IM表示當該薄膜中以醯亞胺為主之重複單元及以醯胺為主之重複單元之總莫耳數係100時,該以醯亞胺為主之重複單元的莫耳數;且RS表示該薄膜中之殘餘溶劑含量(ppm)。
具體而言,聚合物薄膜之IRS值可為10至100、20至100、10至95、10至92、20至95、30至100、30至95、40至100、40至95,但其不限於此。
若聚合物薄膜之IRS值滿足以上範圍,則有可能獲得一種薄膜,其藉助於其即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦極佳之耐久性而具有極佳摺疊特徵。
特定而言,若由於醯亞胺含量(IM)高或殘餘溶劑含量(RS)高而超過以上範圍,則薄膜之長期耐久性快速劣化。具體而言,若醯亞胺含量過高且醯胺含量由此相對降低,或若殘餘溶劑含量高,則薄膜之吸濕性降低,其隨著反覆伸長及收縮使模數快速減小。
聚合物薄膜由以下等式D表示之MPA為2%或更低。
[等式D] MPA (%) = MOR
0/9/ AM
在等式D中,AM表示當薄膜中以醯亞胺為主之重複單元及以醯胺為主之重複單元之總莫耳數為1時,以醯胺為主之重複單元的莫耳數。
具體而言,MPA可為1.8%或更低、1.6%或更低、1.5%或更低、1.3%或更低、1.2%或更低、1.1%或更低或1.05%或更低且0.1%或更高或0.2%或更高,但其不限於此。
根據一實施例之聚合物薄膜根據以上等式D之MPA滿足以上範圍,使得儘管聚合物中以醯胺為主之重複單元的含量高,即使反覆伸長及收縮後模數之變化亦很小。由於薄膜具有極佳耐久性且機械特性幾乎不變形,因此其可有利地應用於覆蓋窗及顯示裝置。
特定而言,由於即使在反覆伸長及收縮後相對於醯胺含量之模數的變化亦很小,因此其適合應用於可摺疊顯示器或可撓性顯示器,該顯示器最近受到關注。
根據一實施例之聚合物薄膜提高以醯胺為主之重複單元的含量,藉此增強機械特性。在此類情況下,有可能藉由全面且適當地調整組成、添加劑、殘餘溶劑及製備製程,防止反覆伸長及收縮後機械特性之偏差。亦即,由於聚合物薄膜根據以上等式D之值滿足以上範圍,因此有可能防止在摺疊聚合物薄膜之過程中機械特性的劣化,同時該聚合物薄膜具有極佳機械特性。
當基於50 μm厚度的根據一實施例之聚合物薄膜經摺疊以具有2 mm曲率半徑時,斷裂之前的摺疊數為100,000次或更多、150,000次或更多或200,000次或更多。
當薄膜經摺疊以具有2 mm曲率半徑且隨後展開時,摺疊數計數為一。
此外,滿足以上摺疊數之根據一實施例之聚合物薄膜在應用於顯示裝置時具有極佳摺疊特徵,使得其可有利地應用於可摺疊顯示裝置或可撓性移動裝置。
另一實施例提供當某一位準之負載持續施加時幾乎不變形且摺疊特徵及透明度極佳之聚合物薄膜。
聚合物薄膜的以下等式(1)之S
1為40%或更低。
[等式(1)]
S
1(%) = (L
1% - 1%) × 100
在等式(1)中,當薄膜伸長,且當長度相對於初始長度增加1%時之負載為W
1時,在薄膜縱向方向上施加負載W
1歷時1小時所增加的長度與初始長度之比率為L
1%。
具體而言,聚合物薄膜之S
1可為0%至40%、5%至40%、5%至35%、10%至40%、10%至35%、12%至35%或12%至32%,但其不限於此。
若S
1為5%或更高,則聚合物薄膜可具有某一程度之可撓性且可實現適當摺疊特徵。
聚合物薄膜的以下等式(2)之S
2為55%或更低。
[等式(2)]
S
2(%) = {(L
2% - 2%)/2} × 100
在等式(2)中,當薄膜伸長,且當長度相對於初始長度增加2%時之負載為W
2時,在薄膜縱向方向上施加負載W
2歷時1小時所增加的長度與初始長度之比率為L
2%。
具體而言,聚合物薄膜之S
2可為0%至55%、5%至55%、5%至40%、7%至50%、7%至40%、10%至55%、10%至50%、10%至45%、10%至42%、10%至40%、15%至45%、15.5%至45%、15%至42%或15.5%至41%,但其不限於此。
若S
2為5%或更高,則聚合物薄膜可具有某一程度之可撓性且可實現適當摺疊特徵。
聚合物薄膜的以下等式(3)之S
3為80%或更低。
[等式(3)]
S
3(%) = {(L
3% - 3%)/3} × 100
在等式(3)中,當薄膜伸長,且當長度相對於初始長度增加3%時之負載為W
3時,在薄膜縱向方向上施加負載W
3歷時1小時所增加的長度與初始長度之比率為L
3%。
具體而言,聚合物薄膜之S
3可為0%至80%、10%至80%、20%至80%、30%至80%、40%至80%、45%至80%、50%至80%、55%至80%、60%至80%、60%至78%或62%至78%,但其不限於此。
若S
3為10%或更高,則聚合物薄膜可具有某一程度之可撓性且可實現適當摺疊特徵。
可針對寬度為15 mm且長度為50 mm之薄膜獲得S
1、S
2及S
3。替代地,可針對寬度為10 mm且長度為50 mm之薄膜獲得S
1、S
2及S
3。可在以上大小之薄膜在縱向方向上以50毫米/分鐘之拉伸速度拉伸時量測W
1、W
2、W
3、L
1、L
2及L
3。W
1、W
2、W
3、L
1、L
2及L
3可使用通用測試機(UTM)來量測。
另外,可針對厚度為約20 µm至約120 µm中之任一者的薄膜獲得S
1、S
2及S
3。可在以上大小之薄膜在縱向方向上以50毫米/分鐘之拉伸速度拉伸時量測W
1、W
2、W
3、L
1、L
2及L
3。W
1、W
2、W
3、L
1、L
2及L
3可使用通用測試機(UTM)來量測。舉例而言,可針對厚度為50 µm之薄膜獲得S
1、S
2及S
3,但其不限於此。
習知薄膜易受外部按壓損壞,且由外部衝擊導致變形。因此,當應用於顯示裝置時,其不展示均一螢幕狀態,導致螢幕失真之問題。
根據一實施例之聚合物薄膜的S
1、S
2及S
3滿足以上範圍,藉此有可能解決習知薄膜之問題,且當應用於顯示裝置時,藉助於長期物理衝擊(諸如在其結構中之摺疊及彎曲)後幾乎不變形而維持均一螢幕狀態。
當量測聚合物薄膜之S
1、S
2及S
3時,樣品薄膜(例如,寬度為15 mm、長度為50 mm且厚度為50 μm之薄膜,或寬度為10 mm、長度為50 mm且厚度為50 μm之薄膜)之縱向方向可為薄膜之MD方向(或加工方向)或TD方向(拉幅方向)。具體而言,「MD方向」係指在薄膜製備期間傳動帶移動之方向,且「TD方向」係指垂直於MD方向之方向。
具體而言,樣品薄膜之縱向方向可為MD方向,但其不限於此。
聚合物薄膜在MD方向上以1.01至1.1倍之拉伸比拉伸。聚合物薄膜可在MD方向上拉伸1.01至1.05倍。
若根據一實施例之聚合物薄膜在MD方向上之拉伸比滿足以上範圍,則有可能獲得一種薄膜,其在某一位準負載持續施加時幾乎不變形,針對物理衝擊之耐久性極佳且摺疊特徵極佳。具體而言,拉伸經由定向造成薄膜中結晶,藉此有可能獲得變形特徵極佳之薄膜。另一方面,若根據一實施例之聚合物薄膜在MD方向上之拉伸比在以上範圍外,則薄膜之撓曲抗性尤其劣化,且難以實現所需物理特性。
聚合物薄膜在TD方向上以1.01至1.1倍之拉伸比拉伸。聚合物薄膜可在TD方向上拉伸1.01至1.05倍。
若根據一實施例之聚合物薄膜在TD方向上之拉伸比滿足以上範圍,則有可能獲得一種薄膜,其在某一位準負載持續施加時幾乎不變形,針對物理衝擊之耐久性極佳且摺疊特徵極佳。具體而言,拉伸經由定向造成薄膜中結晶,藉此有可能獲得變形特徵極佳之薄膜。另一方面,若根據一實施例之聚合物薄膜在TD方向上之拉伸比在以上範圍外,則薄膜之撓曲抗性尤其劣化,且難以實現所需物理特性。
聚合物樹脂可選自由以下組成之群:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂。
以聚醯胺為主之樹脂為含有以醯胺為主之重複單元的樹脂。以聚醯亞胺為主之樹脂為含有以醯亞胺為主之重複單元的樹脂。另外,包含以醯亞胺為主之重複單元及以醯胺為主之重複單元的樹脂可被稱作以聚醯胺為主之樹脂且可被稱作以聚醯亞胺為主之樹脂。
舉例而言,聚合物樹脂可為包含以聚醯胺為主之樹脂的樹脂、包含以聚醯亞胺為主之樹脂的樹脂或包含以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂二者的樹脂。
同時,聚合物樹脂可藉由使包含二胺化合物及二酐化合物之反應物同時或依序反應而製備。具體而言,聚合物樹脂可藉由使二胺化合物與二酐化合物聚合而製備。
替代地,聚合物樹脂可藉由使二胺化合物、二酐化合物及二羰基化合物聚合而製備。此處,聚合物樹脂可包含衍生自二胺化合物與二酐化合物聚合之醯亞胺重複單元,及衍生自二胺化合物與二羰基化合物聚合之醯胺重複單元。
根據一實施例之聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂,其中聚合物樹脂藉由使一二胺化合物(a diamine compound)、一二酐化合物(a dianhydride compound)及任擇地一二羰基化合物(a dicarbonyl compound)聚合而製備。
具有部分A之化合物係指其中部分A含有一或多個取代基之化合物。在部分A含有二個或更多個取代基之情況下,二個或更多個取代基可彼此組合以形成環。
類似地,具有部分B之化合物係指其中部分B含有一或多個取代基之化合物。在部分B含有二個或更多個取代基之情況下,二個或更多個取代基可彼此組合以形成環。
具體而言,聚合物薄膜包含藉由使二胺化合物、二酐化合物及任擇地二羰基化合物聚合而製備的聚合物樹脂,其中基於二胺化合物、二酐化合物及二羰基化合物之總莫耳數計,具有以上部分A之化合物及具有以下以上部分B之化合物的總和可為30莫耳%至80莫耳%、30莫耳%至70莫耳%或35莫耳%至70莫耳%,但其不限於此。
若具有部分A之化合物及具有部分B之化合物的含量低於以上範圍,則由此製備之薄膜將在負載下至少在某一位準下變形,其不適合應用於後續製程。若薄膜在負載下至少在某一位準下變形,則當薄膜應用於顯示裝置時,薄膜表面可能出現痕跡,使得無法顯示均一螢幕且螢幕可能失真。
另外,若具有部分A之化合物及具有部分B之化合物的含量超過以上範圍,則薄膜就摺疊特徵而言之物理特性劣化。因此,其不適合應用於可摺疊顯示器、可撓性顯示器、可捲曲顯示器及其類似物。
根據一實施例之聚合物薄膜包含聚合物樹脂,其中聚合物樹脂藉由使二胺化合物、二酐化合物及任擇地二羰基化合物聚合而製備,且二酐化合物與二羰基化合物之莫耳比為15:85至100:0或0:100至50:50。
在另一實施例中,二酐化合物與二羰基化合物之莫耳比可為15:85至85:15、15:85至80:20、15:85至75:25、15:85至70:30、15:85至60:40、0:100至40:60或0:100至35:65,但其不限於此。
若二酐化合物與二羰基化合物之莫耳比在以上範圍內,則有可能獲得在長時間段內持續施加某一位準負載時幾乎不變形且摺疊特徵極佳之透明薄膜。另外,有可能實現極佳光學特性、機械特性及不管薄膜反覆摺疊及伸長/收縮次數如何的耐久性。舉例而言,若二羰基化合物之莫耳比相對大,則諸如模數之機械強度可能劣化。
具體而言,當具有部分A之化合物及具有部分B之化合物的含量及二酐化合物與二羰基化合物之莫耳比二者皆滿足時,有可能實現用於獲得具有極佳撓曲抗性且將負載下之變形減至最小之薄膜的技術。
作為另一實施例,二酐化合物可由一種、二種或更多種類型構成,且二羰基化合物可由零種、一種、二種或更多種類型構成。
二胺化合物為與二酐化合物形成醯亞胺鍵且與二羰基化合物形成醯胺鍵以藉此形成共聚物之化合物。
在式1中,
E可選自經取代或未經取代之二價C
6-C
30脂族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜脂族環基、經取代或未經取代之二價C
6-C
30芳族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜芳族環基、經取代或未經取代之C
1-C
30伸烷基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸烯基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-C(CH
3)
2-及-C(CF
3)
2-。
e選自1至5之整數。當e為2或更大時,E可彼此相同或不同。
更具體而言,式1中之(E)
e可為由以上式1-6b表示之基團或由以上式1-9b表示之基團。
在一實施例中,二胺化合物可包含具有含氟取代基之化合物或具有醚基(-O-)之化合物。在此類情況下,含氟取代基可為氟化烴基且具體而言可為三氟甲基。但其不限於此。
在另一實施例中,一或二種類別之二胺化合物可用作二胺化合物。
替代地,二胺化合物可包含TFMB及4,4'-氧基二苯胺(ODA),但其不限於此。
二酐化合物之雙折射率值低,使得其可有助於增強包含聚合物樹脂之薄膜的光學特性,諸如透射率。以聚醯亞胺為主之樹脂係指含有以醯亞胺為主之重複單元的樹脂。
二酐化合物不受特別限制,但其可為例如含有芳族結構之芳族二酐化合物或含有脂環族結構之脂環族二酐化合物。
在式2中,G可由選自以下之鍵結基團鍵結:經取代或未經取代之四價C
6-C
30脂族環基、經取代或未經取代之四價C
4-C
30雜脂族環基、經取代或未經取代之四價C
6-C
30芳族環基、經取代或未經取代之四價C
4-C
30雜芳族環基,其中脂族環基、雜脂族環基、芳族環基或雜芳族環基可單獨存在或可彼此鍵結以形成稠環,經取代或未經取代之C
1-C
30伸烷基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸烯基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-C(CH
3)
2-及-C(CF
3)
2-。
舉例而言,式2中之G可為由以上式2-2a表示之基團、由以上式2-8a表示之基團或由以上式2-9a表示之基團。
另外,脂環族二酐化合物可包含具有環丁烷結構之化合物。具體而言,脂環族二酐化合物可為環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(CBDA),但其不限於此。
在另一實施例中,二酐化合物可包含具有含氟取代基之化合物、具有聯苯基之化合物或具有環丁烷基之化合物。在此類情況下,含氟取代基可為氟化烴基且具體而言可為三氟甲基。但其不限於此。
在另一實施例中,二酐化合物可由單一組分或二種或更多種組分之混合物構成。
二胺化合物及二酐化合物可聚合以形成聚醯胺酸。
隨後,聚醯胺酸可經由脫水反應轉化為聚醯亞胺,且聚醯亞胺包含醯亞胺重複單元。
在式A中,E、G及e如上文所描述。
在式A-1中,n為1至400之整數。
在式3中,
J可選自經取代或未經取代之二價C
6-C
30脂族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜脂族環基、經取代或未經取代之二價C
6-C
30芳族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜芳族環基、經取代或未經取代之C
1-C
30伸烷基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸烯基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-C(CH
3)
2-及-C(CF
3)
2-。
j選自1至5之整數。當j為2或更大時,J可彼此相同或不同。
X為鹵素原子。具體而言,X可為F、Cl、Br、I或其類似物。更具體而言,X可為Cl,但其不限於此。
更具體而言,式3中之(J)
j可為由以上式3-1b表示之基團、由以上式3-2b表示之基團、由以上式3-3b表示之基團或由以上式3-8b表示之基團。
在另一實施例中,二羰基化合物可為含有芳族結構之芳族二羰基化合物。
在式B中,E、J、e及j如上文所描述。
舉例而言,二胺化合物及二羰基化合物可聚合以形成由以下式B-1及B-2表示之醯胺重複單元。
在式B-3中,y為1至400之整數。
根據一實施例,聚合物樹脂可以0:100至50:50、0:100至40:60或0:100至35:65之莫耳比包含以醯亞胺為主之重複單元及以醯胺為主之重複單元,但其不限於此。
若以醯亞胺為主之重複單元與以醯胺為主之重複單元的莫耳比在以上範圍內,則有可能獲得不僅具有極佳光學特性及機械特性而且即使在反覆伸長及收縮數次後亦可維持極佳機械特性的薄膜。另一方面,若醯胺重複單元之莫耳比超過以上範圍,則諸如模數之機械特性可能劣化。
在式A及B中,
E及J各自獨立地選自經取代或未經取代之二價C
6-C
30脂族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜脂族環基、經取代或未經取代之二價C
6-C
30芳族環基、經取代或未經取代之二價C
4-C
30雜芳族環基、經取代或未經取代之C
1-C
30伸烷基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸烯基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-C(CH
3)
2-及C(CF
3)
2-,
e及j各自獨立地選自1至5之整數,
當e為2或更大時,則二個或更多個E彼此相同或不同,
當j為2或更大時,則二個或更多個J彼此相同或不同,
G可由選自以下之鍵結基團鍵結:經取代或未經取代之四價C
6-C
30脂族環基、經取代或未經取代之四價C
4-C
30雜脂族環基、經取代或未經取代之四價C
6-C
30芳族環基、經取代或未經取代之四價C
4-C
30雜芳族環基,其中脂族環基、雜脂族環基、芳族環基或雜芳族環基可單獨存在或可彼此鍵結以形成稠環,經取代或未經取代之C
1-C
30伸烷基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸烯基、經取代或未經取代之C
2-C
30伸炔基、-O-、-S-、-C(=O)-、-CH(OH)-、-S(=O)
2-、-Si(CH
3)
2-、-C(CH
3)
2-及-C(CF
3)
2-。
在聚合物樹脂中,由以上式A表示之重複單元與由以上式B表示之重複單元的莫耳比可為0:100至50:50、0:100至40:60或0:100至35:65,但其不限於此。
替代地,聚合物樹脂可以15:85至100:0、15:85至85:15、15:85至80:20、15:85至75:25、15:85至70:30或15:85至60:40之莫耳比包含由以下式A表示之重複單元及由以下式B表示之重複單元,但其不限於此。
根據一實施例,聚合物薄膜可進一步包含填充劑。
填充劑可為選自由以下組成之群之至少一者:硫酸鋇、二氧化矽及碳酸鈣。由於聚合物薄膜包含填充劑,因此有可能不僅增強粗糙度及可捲繞性,而且增強改良由薄膜製備中之滑動引起之刮痕的效果。
另外,填充劑之粒徑可為0.01 μm至小於1.0 μm。舉例而言,填充劑之粒徑可為0.05 μm至0.9 μm或0.1 μm至0.8 μm,但其不限於此。
基於聚合物薄膜之總重量計,聚合物薄膜可包含呈0.01至3重量%之量的填充劑。
聚合物薄膜之透射率為80%或更高。舉例而言,透射率可為85%或更高、87%或更高、88%或更高或89%或更高且99%或更低、98%或更低或97%或更低,但其不限於此。
聚合物薄膜之霧度為1.8%或更低、1.5%或更低或1%或更低。舉例而言,聚合物薄膜之霧度可為0.8%或更低、0.6%或更低、0.5%或更低或0.4%或更低,但其不限於此。
若聚合物薄膜之霧度超過以上範圍,則透明度劣化,使得其不適合應用於前面板或顯示裝置。另外,由於螢幕呈現淺藍色及黑暗,因此產生消耗較多電力來維持較亮螢幕以對此進行補償的問題。
聚合物薄膜之黃色指數為3或更小。舉例而言,聚合物薄膜之黃色指數可為2.9或更小,但其不限於此。
聚合物薄膜之模數為5.0 GPa或更大。具體而言,模數可為5.5 GPa或更大、6.0 GPa或更大或6.0 GPa至8.0 GPa,但其不限於此。
聚合物薄膜之抗壓強度為0.3公斤力/微米或更大。具體而言,抗壓強度可為0.4公斤力/微米或更大、0.45公斤力/微米或更大或0.48公斤力/微米或更大,但其不限於此。
當以UTM壓縮模式使用2.5 mm球形尖端以10毫米/分鐘之速率對聚合物薄膜進行穿孔時,包括裂痕之穿孔的最大直徑(mm)為65 mm或更小。具體而言,穿孔之最大直徑可為5至60 mm、10至60 mm、15至60 mm、20至60 mm、25至60 mm或25至58 mm,但其不限於此。
聚合物薄膜之表面硬度為HB或更高。具體而言,表面硬度可為H或更高,或2H或更高,但其不限於此。
聚合物薄膜之抗拉強度為14公斤力/平方毫米或更大。具體而言,抗拉強度可為16公斤力/平方毫米或更大、18公斤力/平方毫米或更大、20公斤力/平方毫米或更大、21公斤力/平方毫米或更大或22公斤力/平方毫米或更大,但其不限於此。
聚合物薄膜之伸長率為13%或更高。具體而言,伸長率可為15%或更高、16%或更高、17%或更高或17.5%或更高,但其不限於此。
根據一實施例之聚合物薄膜摺疊特徵極佳,即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性,且藉助於高透射率、低霧度及低黃色指數而具有清潔外觀及透明度。因此,其可有利地應用於可摺疊顯示裝置或可撓性移動裝置。
根據一實施例之聚合物薄膜可確保就低霧度及低黃色指數(YI)而言之極佳光學特性,以及在高溫及高濕下之極佳摺疊特徵及極佳機械特性。因此,有可能將長期穩定之機械特性賦予需要就模數、伸長率、拉伸特徵及彈性恢復力而言之可撓性的基板。
如上文所描述之聚合物薄膜的物理特性係基於40 µm至60 µm之厚度或70 µm至90 µm之厚度。舉例而言,聚合物薄膜之物理特性係基於50 µm之厚度或80 µm之厚度。
如上文所描述之聚合物薄膜之組分及特性的特徵可彼此組合。
另外,如上文所描述之聚合物薄膜的特性係藉由將構成聚合物薄膜之組分的化學及物理特性與如下文所描述之用於製備聚合物薄膜之製程各步驟中之條件組合而實現的結果。
舉例而言,根據一實施例之聚合物薄膜的極佳物理特性藉由將以下組合而實現:構成根據一實施例之聚合物薄膜之組分的類型及含量,殘餘溶劑含量,以及各種製程條件,諸如如下文所描述之用於製備聚合物薄膜之製程中的乾燥條件及熱處理條件。
前面板
根據一實施例之前面板包含聚合物薄膜及功能層。
前面板可為用於顯示器之前面板。
聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂。
根據一實施例之聚合物薄膜根據以上等式A之MOR
0/9為2%或更低。
根據另一實施例之聚合物薄膜的以上式(1)之S
1為40%或更低、以上式(2)之S
2為55%或更低且以上式(3)之S
3為80%或更低。
關於聚合物薄膜之細節如上文所描述。
前面板可有利地應用於顯示裝置。
聚合物薄膜之摺疊特徵及透明度極佳且即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦維持極佳機械特性。功能層,更不必說聚合物薄膜,摺疊特徵極佳。因此,前面板可有利地應用於可摺疊顯示裝置或可撓性移動裝置。
顯示裝置
根據一實施例之顯示裝置包含顯示單元;及安置於該顯示單元上之前面板,其中該前面板包含聚合物薄膜。
另外,聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂。
根據一實施例之聚合物薄膜根據以上等式A之MOR
0/9為2%或更低。
根據另一實施例之聚合物薄膜的以上式(1)之S
1為40%或更低、以上式(2)之S
2為55%或更低且以上式(3)之S
3為80%或更低。
關於聚合物薄膜及前面板之細節如上文所描述。
圖1為根據一實施例之顯示裝置的剖面圖。
具體而言,圖1示出顯示裝置,其包含顯示單元(400)及安置於顯示單元(400)上之前面板(300),其中前面板包含具有第一側(101)及第二側(102)之聚合物薄膜(100)及功能層(200),及插入於顯示單元(400)與前面板(300)之間的黏著層(500)。
顯示單元(400)係用於顯示影像,且其可具有可撓性特徵。
顯示單元(400)可為用於顯示影像之顯示面板。舉例而言,其可為液晶顯示面板或有機電致發光顯示器面板。有機電致發光顯示器面板可包含前偏光片及有機EL面板。
前偏光片可安置於有機EL面板之前側上。具體而言,前偏光片可附接至有機EL面板中在上面顯示影像之側。
有機EL面板藉由像素單元之自發射顯示影像。有機EL面板可包含有機EL基板及驅動基板。有機EL基板可包含多個有機電致發光單元,其各自對應於一個像素。具體而言,其可包含陰極、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層及陽極。驅動基板可操作地耦接至有機EL基板。亦即,驅動基板可耦接至有機EL基板以便施加驅動信號(諸如驅動電流),使得驅動基板可藉由將電流施加至各別有機電致發光單元驅動有機EL基板。
另外,黏著層(500)可插入於顯示單元(400)與前面板(300)之間。黏著層可為光學透明黏著層,但其不受特別限制。
前面板(300)安置於顯示單元(400)上。前面板位於顯示裝置之最外位置處以藉此保護顯示單元。
前面板(300)可包含聚合物薄膜及功能層。功能層可為選自由以下組成之群之至少一者:硬塗層、降低反射率之層、抗污層及防眩光層。功能層可塗佈於聚合物薄膜之至少一側上。
用於製備聚合物薄膜之製程
一實施例提供一種用於製備聚合物薄膜之製程。
根據一實施例用於製備聚合物薄膜之製程包含在有機溶劑中製備包含選自由以下組成之群之聚合物樹脂的溶液:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂;將包含聚合物樹脂之溶液裝入槽中;擠出且澆鑄槽中之聚合物溶液且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片;以及對凝膠薄片進行熱處理,其中凝膠薄片之熱處理步驟中的最高溫度為300℃或更高。具體而言,可進行熱處理,直至薄膜中所含有之殘餘溶劑含量為2,000 ppm或更小。
根據另一實施例用於製備聚合物薄膜之製程包含在有機溶劑中製備以聚醯亞胺為主之聚合物溶液;將聚合物溶液轉移至槽中;將槽中之聚合物溶液澆鑄至傳動帶上且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片;在移動凝膠薄片的同時對其進行熱處理以製備固化薄膜;在移動固化薄膜的同時使其冷卻;以及使用捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜。具體而言,在乾燥時凝膠薄片在傳動帶上之移動速度與在捲繞時固化薄膜之移動速度的比可為1:1.01至1:1.10。
參考圖2,根據一實施例用於製備聚合物薄膜之製程包含在聚合儀器中將二胺化合物、二酐化合物及任擇地二羰基化合物在有機溶劑中同時或依序混合,且使混合物反應以製備聚合物溶液(S100);將聚合物溶液轉移至槽中(S200);用惰性氣體吹掃(S300);將槽中之聚合物溶液澆鑄至傳動帶上且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片(S400);在移動凝膠薄片的同時對其進行熱處理以製備固化薄膜(S500);在移動固化薄膜的同時使其冷卻(S600);以及使用捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜(S700)。
聚合物薄膜包含選自由以下組成之群的聚合物樹脂作為主要組分:以聚醯胺為主之樹脂及以聚醯亞胺為主之樹脂。
在用於製備聚合物薄膜之製程中,用於製備聚合物樹脂之聚合物溶液藉由在聚合儀器中將二胺化合物及二羰基化合物,或二胺化合物、二酐化合物及二羰基化合物在有機溶劑中同時或依序混合,且使混合物反應而製備(S100)。
在一實施例中,聚合物溶液可藉由將二胺化合物、二酐化合物及任擇地二羰基化合物在有機溶劑中同時混合且使其反應而製備。
在另一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可包含將二胺化合物及二酐化合物在溶劑中混合且使其反應以產生聚醯胺酸溶液;及使聚醯胺酸溶液經歷脫水以產生聚醯亞胺(PI)溶液。
在再一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可包含第一,將二胺化合物及二酐化合物在溶劑中混合且使其反應以產生聚醯胺酸(PAA)溶液;及第二,將聚醯胺酸(PAA)溶液及二羰基化合物混合且使其反應以形成醯胺鍵及醯亞胺鍵。聚醯胺酸溶液為包含聚醯胺酸之溶液。
替代地,製備聚合物溶液之步驟可包含第一,將二胺化合物及二酐化合物在溶劑中混合且使其反應以產生聚醯胺酸溶液;使聚醯胺酸溶液經歷脫水以產生聚醯亞胺(PI)溶液;及第二,將聚醯亞胺(PI)溶液及二羰基化合物混合且使其反應以進一步形成醯胺鍵。聚醯亞胺溶液為包含具有以醯亞胺為主之重複單元之聚合物的溶液。
在再一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可包含第一,將二胺化合物及二羰基化合物在溶劑中混合且使其反應以產生聚醯胺(PA)溶液;及第二,將聚醯胺(PA)溶液及二酐化合物混合且使其反應以進一步形成醯亞胺鍵。聚醯胺溶液為包含具有以醯胺為主之重複單元之聚合物的溶液。
由此製備之聚合物溶液可為包含含有選自由以下組成之群之至少一者之聚合物的溶液:聚醯胺酸(PAA)重複單元、聚醯胺(PA)重複單元及聚醯亞胺(PI)重複單元。
舉例而言,聚合物溶液中所含有之聚合物可包含衍生自二胺化合物與二酐化合物聚合之醯亞胺重複單元。
替代地,聚合物溶液中所含有之聚合物可包含衍生自二胺化合物與二酐化合物聚合之醯亞胺重複單元,及衍生自二胺化合物與二羰基化合物聚合之醯胺重複單元。
聚合物溶液中所含有之固體含量可為10重量%至30重量%。替代地,聚合物溶液中所含有之固體含量可為15重量%至25重量%,但其不限於此。
若聚合物溶液中所含有之固體含量在以上範圍內,則聚醯胺-醯亞胺薄膜可在擠出及澆鑄步驟中有效地產生。另外,由此製備之聚合物薄膜即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後亦可維持極佳模數,且具有清潔外觀及透明度。此外,由此製備之聚合物薄膜在長時間段內持續施加某一位準負載時幾乎不變形,且摺疊特徵及就低黃色指數及其類似者而言之光學特性極佳。
在一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可進一步包含引入催化劑。
此處,催化劑可包含選自由以下組成之群之至少一者:β甲吡啶(picoline)、乙酸酐、異喹啉(IQ)及以吡啶為主之化合物,但其不限於此。
催化劑可以基於1莫耳聚醯胺酸計0.01至0.5莫耳當量,或0.01至0.4莫耳當量之量添加,但其不限於此。
進一步添加催化劑可加快反應速率且增強重複單元結構之間或重複單元結構內之化學鍵結力。
在另一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可進一步包含調整聚合物溶液之黏度。
具體而言,製備聚合物溶液之步驟可包含(a)將二胺化合物、二酐化合物及任擇地二羰基化合物在有機溶劑中同時或依序混合且使其反應以製備第一聚合物溶液;(b)量測第一聚合物溶液之黏度且評估是否已達到目標黏度;以及(c)若第一聚合物溶液之黏度未達到目標黏度,則進一步添加二酐化合物或二羰基化合物以製備具有目標黏度之第二聚合物溶液。
目標黏度可為在室溫下100,000 cps至500,000 cps。具體而言,目標黏度可為100,000 cps至400,000 cps、100,000 cps至350,000 cps、100,000 cps至300,000 cps、150,000 cps至300,000 cps或150,000 cps至250,000 cps,但其不限於此。
在製備第一聚合物溶液及第二聚合物溶液之步驟中,聚合物溶液之黏度彼此不同。舉例而言,第二聚合物溶液之黏度高於第一聚合物溶液之黏度。
在製備第一聚合物溶液及第二聚合物溶液之步驟中,攪拌速度彼此不同。舉例而言,製備第一聚合物溶液時之攪拌速度比製備第二聚合物溶液時之攪拌速度快。
在再一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可進一步包含調整聚合物溶液之pH。在此步驟中,聚合物溶液之pH可調整為4至7,例如4.5至7,但其不限於此。
聚合物溶液之pH可藉由添加pH調整劑來調整。pH調整劑不受特別限制,且可包括例如以胺為主之化合物,諸如烷氧基胺、烷基胺及烷醇胺。
若將聚合物溶液之pH調整為以上範圍,則有可能防止後續製程中對設備造成損害,防止由聚合物溶液產生之薄膜中出現缺陷,且實現就黃色指數及模數而言之所需光學特性及機械特性。
基於聚合物溶液中單體之總莫耳數計,pH調整劑可以0.1莫耳%至10莫耳%之量採用。
在另一實施例中,製備聚合物溶液之步驟可進一步包含用惰性氣體吹掃。用惰性氣體吹掃之步驟可移除水分、減少雜質、提高反應產率且將極佳表面外觀及機械特性賦予最終產生之薄膜。
惰性氣體可為選自由以下組成之群之至少一者:氮氣、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)及氡氣(Rn),但其不限於此。具體而言,惰性氣體可為氮氣。
用於製備聚合物溶液之二酐化合物與二羰基化合物的莫耳比可為0:100至50:50、0:100至40:60或0:100至35:65,但其不限於此。
替代地,用於製備聚合物溶液之二酐化合物與二羰基化合物的莫耳比可為15:85至100:0、15:85至85:15、15:85至80:20、15:85至75:25、15:85至70:30或15:85至60:40,但其不限於此。
若以以上莫耳比採用二酐化合物及二羰基化合物,則有利於實現由聚合物溶液製備之聚醯胺-醯亞胺薄膜的所需機械及光學特性。
另外,若按以上莫耳比採用二酐化合物及二羰基化合物,則有利於實現由聚合物溶液製備之聚合物薄膜所需位準之機械特性,諸如負載下變形特徵、撓曲抗性及模數,及光學特性,諸如霧度及透射率。
關於二胺化合物、二酐化合物及二羰基化合物之細節如上文所描述。
在一實施例中,有機溶劑可為選自由以下組成之群之至少一者:二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、間甲酚、四氫呋喃(THF)及氯仿。聚合物溶液中所採用之有機溶劑可為二甲基乙醯胺(DMAc),但其不限於此。
接下來,在製備聚合物溶液之步驟後,將聚合物溶液轉移至槽中(S200)。
具體而言,聚合物溶液包含聚合物樹脂,且聚合物溶液裝入槽中。
圖3示意性示出用於製備根據一實施例之聚合物薄膜的製程設備。參考圖3,在聚合儀器(10)中製備如上文所描述之聚合物溶液,且將由此產生之聚合物溶液轉移至且儲存於槽(20)中。
此處,一旦已製備聚合物溶液,則進行將聚合物溶液轉移至槽中之步驟,而不進行任何額外步驟。具體而言,將在聚合儀器中製備之聚合物溶液轉移至且儲存於槽中,而不進行用於移除雜質之任何獨立沈澱及再溶解步驟。在習知製程中,為了移除在聚合物溶液製備期間產生之雜質,諸如鹽酸(HCl),經由獨立步驟純化由此製備之聚合物溶液以移除雜質,且隨後將純化聚合物溶液再溶解於溶劑中。然而,在此情況下已存在移除雜質之步驟中活性成分之損失增加,導致產率降低的問題。
因此,根據一實施例之製備製程最終使製備聚合物溶液之步驟中產生的雜質之量減至最小,或適當地控制後續步驟中之雜質(即使存在某一量之雜質),以免使最終薄膜之物理特性劣化。因此,製程具有優點,此係因為在無獨立沈澱或再溶解步驟之情況下產生薄膜。
槽(20)為用於在將聚合物溶液成型為薄膜之前儲存聚合物溶液的場所,且其內部溫度可為-20℃至20℃。
具體而言,內部溫度可為-20℃至10℃、-20℃至5℃、-20℃至0℃或0℃至10℃,但其不限於此。
若槽(20)之內部溫度控制在以上範圍內,則有可能防止聚合物溶液在儲存期間劣化,且有可能降低水分含量以藉此防止由其產生之薄膜的缺陷。
用於製備聚合物薄膜之製程可進一步包含對轉移至槽(20)之聚合物溶液進行真空脫氣。
可在將槽之內部壓力減壓至0.1巴至0.7巴後進行真空脫氣,持續30分鐘至3小時。此等條件下之真空脫氣可減少聚合物溶液中之氣泡。因此,有可能防止由其產生之薄膜的表面缺陷且實現極佳光學特性,諸如霧度。
另外,用於製備聚合物薄膜之製程可進一步包含用惰性氣體吹掃轉移至槽(20)之聚合物溶液(S300)。
具體而言,吹掃係藉由在1 atm至2 atm之內部壓力下用惰性氣體吹掃槽進行。此等條件下之氮氣吹掃可移除聚合物溶液中之水分,減少雜質以藉此提高反應產率,且實現極佳光學特性(諸如霧度)及機械特性。
惰性氣體可為選自由以下組成之群之至少一者:氮氣、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)及氡氣(Rn),但其不限於此。具體而言,惰性氣體可為氮氣。
真空脫氣之步驟及用惰性氣體吹掃槽之步驟分別在獨立步驟中進行。
舉例而言,可進行真空脫氣之步驟,後接用惰性氣體吹掃槽之步驟,但其不限於此。
真空脫氣之步驟及/或用惰性氣體吹掃槽之步驟可改良由此產生之聚合物薄膜表面的物理特性。
其後,製程可進一步包含將聚合物溶液在槽(20)中儲存1小時至360小時。此處,槽內部之溫度可保持在-20℃至20℃下。
用於製備聚合物薄膜之製程可進一步包含將槽中之聚合物溶液擠出且澆鑄,且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片(S400)。
聚合物溶液可澆鑄至鑄造體,諸如鑄軋輥或鑄造傳動帶上。
參考圖3,根據一實施例,可將聚合物溶液施加至作為鑄造體之鑄造傳動帶(30)上,且在將其移動的同時對其進行乾燥,以將其製成呈凝膠形式之薄片。
當將聚合物溶液注入至傳動帶(30)上時,注入速率可為300公克/分鐘至700公克/分鐘。若聚合物溶液之注入速率滿足以上範圍,則可將凝膠薄片均一地成型至適當厚度。
另外,聚合物溶液之澆鑄厚度可為200 µm至700 µm。若將聚合物溶液澆鑄至以上範圍內之厚度,則乾燥及熱處理後產生之最終薄膜可具有適當且均一厚度。
如上文所描述,聚合物溶液在室溫下之黏度可為100,000 cps至500,000 cps,例如100,000 cps至400,000 cps、100,000 cps至350,000 cps、150,000 cps至350,000 cps或150,000 cps至250,000 cps。若黏度滿足以上範圍,則可將聚合物溶液澆以均一厚度鑄至傳動帶上而不產生缺陷。
聚合物溶液經澆鑄,且隨後在60℃至150℃之溫度下乾燥5分鐘至60分鐘以製備凝膠薄片。具體而言,乾燥可用熱空氣在60℃至120℃下進行10分鐘至50分鐘。更具體而言,乾燥可用熱空氣在60℃至100℃下進行20分鐘至40分鐘。舉例而言,乾燥可用熱空氣在80℃下進行30分鐘。
聚合物溶液之溶劑在乾燥期間部分或完全揮發以製備凝膠薄片。
在乾燥時,凝膠薄片在鑄造體上之移動速度可為0.1公尺/分鐘至15公尺/分鐘,例如0.5公尺/分鐘至10公尺/分鐘,但其不限於此。
用於製備聚合物薄膜之製程包含在移動凝膠薄片的同時對其進行熱處理以製備固化薄膜(S500)。
參考圖3,凝膠薄片之熱處理可藉由使其通過熱固裝置(40)進行。
凝膠薄片之熱處理在80℃至500℃範圍內之溫度下進行5分鐘至180分鐘。具體而言,凝膠薄片之熱處理可以2℃/分鐘至80℃/分鐘之溫度升高速率在80℃至500℃範圍內之溫度下進行5分鐘至150分鐘。更具體而言,凝膠薄片之熱處理可以2℃/分鐘至80℃/分鐘之溫度升高速率在80℃至400℃範圍內之溫度下進行。舉例而言,凝膠薄片之熱處理可以2℃/分鐘至80℃/分鐘之溫度升高速率在80℃至380℃範圍內之溫度下進行。更具體而言,凝膠薄片之熱處理可以2℃/分鐘至80℃/分鐘之溫度升高速率在80℃至300℃範圍內之溫度下進行。
另外,凝膠薄片之熱處理中的最高溫度為300℃或更高。具體而言,最高溫度可為320℃或更高或350℃或更高,但其不限於此。
若凝膠薄片之熱處理中的最高溫度低於以上範圍,則由此製備之薄膜的模數隨著反覆伸長及收縮快速減小,從而其不適合應用於可摺疊顯示器或可撓性顯示器。
根據一實施例,凝膠薄片可經熱空氣處理。
若用熱空氣進行熱處理,則可均一地供應熱量。若未均一地供應熱量,則無法實現令人滿意之機械特性。特定而言,無法實現令人滿意之表面粗糙度,其可能使表面張力升高或降低過多。
此等條件下之熱處理可將凝膠薄片固化以具有適當表面硬度及模數,且由此製備之固化薄膜可具有極佳摺疊特徵、光學特性及就即使處於某一位準負載下亦幾乎不變形而言之機械特性。
根據一實施例,凝膠薄片之熱處理可以一或多個步驟進行。
具體而言,可進行熱處理,直至薄膜中所含有之殘餘溶劑含量為2,000 ppm或更小。
舉例而言,若在以上條件下對凝膠薄片進行熱處理後殘餘溶劑含量超過2,000 ppm,則熱處理可進行一或多次。
另外,在熱處理步驟中,凝膠薄片可在MD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。在第一熱處理步驟與第二熱處理步驟之間,凝膠薄片可在MD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。
在熱處理步驟中,凝膠薄片可在TD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。在第二熱處理步驟中,凝膠薄片可在TD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。
凝膠薄片可同時在MD方向及TD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。凝膠薄片可依序地在MD方向上拉伸1.01倍至1.05倍,且隨後在TD方向上拉伸1.01倍至1.05倍。
此等條件下之熱處理可固化凝膠薄片以具有適當表面硬度及模數,且由此製備之固化薄膜可具有極佳摺疊特徵、光學特性,且即使反覆伸長及收縮數次後亦具有極佳機械特性。
用於製備聚合物薄膜之製程包含在移動固化薄膜的同時使其冷卻(S600)。
參考圖3,固化薄膜之冷卻在已使其通過熱固裝置(40)後進行。其可藉由使用獨立冷卻腔室(未圖示)或藉由在無獨立冷卻腔室之情況下形成適當溫度氛圍進行。
在移動固化薄膜的同時使其冷卻之步驟可包含使溫度以100℃/分鐘至1,000℃/分鐘之速率降低的第一降溫步驟,及使溫度以40℃/分鐘至400℃/分鐘之速率降低的第二降溫步驟。
在此類情況下,具體而言,第二降溫步驟在第一降溫步驟後進行。第一降溫步驟之降溫速率可比第二降溫步驟之降溫速率快。
舉例而言,第一降溫步驟之最大速率比第二降溫步驟之最大速率快。替代地,第一降溫步驟之最小速率比第二降溫步驟之最小速率快。
若使固化薄膜冷卻之步驟以此類多階方式進行,則有可能使固化薄膜之物理特性進一步穩定,且更穩定地長時期維持在固化步驟期間實現之薄膜的光學特性及機械特性。
凝膠薄片之移動速度與固化薄膜之移動速度相同。
用於製備聚合物薄膜之製程包含使用捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜(S700)。
參考圖3,經冷卻之固化薄膜可使用輥形捲繞機(50)捲繞。
在此類情況下,在乾燥時凝膠薄片在傳動帶上之移動速度與在捲繞時固化薄膜之移動速度的比可為1:0.95至1:1.40。具體而言,移動速度之比可為1:0.99至1:1.20、1:0.99至1:1.10或1:1.10至1:1.05,但其不限於此。
若移動速度之比滿足以上範圍,則薄膜在MD方向上經拉伸。舉例而言,當移動速度之比為1:1.01時,薄膜可在MD方向上拉伸1.01倍,但其不限於此。若移動速度之比滿足以上範圍,則薄膜在MD方向上經拉伸,其經由定向造成薄膜中結晶以實現所需物理特性。
若移動速度之比在以上範圍外,則固化薄膜之機械特性可能受損,且可撓性及彈性特性可能劣化。具體而言,若移動速度之比超過以上範圍,則薄膜可能破裂或其撓曲特徵可能劣化。在根據一實施例之聚合物薄膜中,移動速度之比尤其重要,以便滿足上述摺疊特徵及負載下之變形特徵。
在用於製備聚合物薄膜之製程中,根據以下等式1之厚度差異(%)可為3%至30%。具體而言,厚度差異(%)可為5%至20%,但其不限於此。
[等式1]厚度差異(%)= {(M1 - M2)/M2} × 100
在以上等式1中,M1為凝膠薄片之厚度(µm),且M2為在捲繞時經冷卻之固化薄膜的厚度(µm)。
藉由如上文所描述之製備製程製備的聚合物薄膜防黏特徵、光學特性及機械特性極佳。聚合物薄膜可適用於需要耐久性及透明度之各種用途。舉例而言,聚合物薄膜可應用於太陽能電池、半導體裝置、感測器及其類似物,以及顯示裝置。
關於藉由用於製備聚合物薄膜之製程製備的聚合物薄膜之細節如上文所描述。
下文中,將藉由參考實例詳細描述以上描述。然而,闡述此等實例以說明本發明,且本發明之範疇不限於此。
實例及評估實例實例1a
在20℃下在氮氣氛圍下,向配備有溫度可控雙夾套之1,000公升玻璃反應器中裝入250 kg作為有機溶劑之二甲基乙醯胺(DMAc)。隨後,向其中緩慢添加40 kg作為芳族二胺之2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯(TFMB),且使TFMB溶解。
隨後,在向其中緩慢添加作為芳族二酐之2,2'-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)的同時,將混合物攪拌1小時。隨後,添加作為第一二羰基化合物之異酞醯氯(IPC),接著將混合物攪拌1小時。且基於引入之莫耳量計,以94%之量添加作為第二二羰基化合物之對酞醯氯(TPC),接著將混合物攪拌1小時,藉此製備第一聚合物溶液。
量測由此製備之第一聚合物溶液的黏度。若所量測之黏度未達到目標黏度,則製備濃度為10重量%的於DMAc有機溶劑中之TPC溶液,且將1 ml TPC溶液添加至第一聚合物溶液中,接著攪拌30分鐘。重複此程序,直至黏度變為200,000 cps,藉此製備第二聚合物溶液。
隨後,將第二聚合物溶液澆鑄至不鏽鋼傳動帶上且隨後用熱空氣在80℃下乾燥30分鐘,藉此產生凝膠薄片。隨後,在移動凝膠薄片的同時,將其以2℃/分鐘至80℃/分鐘之升溫速率在80℃至380℃範圍內之溫度下加熱,接著在最高溫度下熱處理25分鐘。其後,藉由以約800℃/分鐘之速率降低溫度進行第一降低步驟,接著藉由以約100℃/分鐘之速率降低溫度進行第二降低步驟,藉此獲得基底薄膜,其使用捲繞機捲繞。
關於二胺化合物(TFMB)、二酐化合物(6FDA、IPC及TPC)及二羰基化合物(IPC及TPC)之含量,基於100莫耳二胺化合物計的二酐化合物及二羰基化合物之莫耳數展示於表1中。
實例2a至6a及比較實例1a及2a
以與實例1a中相同之方式製備薄膜,其例外之處在於如以下表1中所展示改變各別反應物之類型及含量、熱處理中之最高溫度及其類似者。
實例1a至6a及比較實例1a及2a中製備之薄膜各自針對以下特性經量測及評估。結果展示於以下表1中。
評估實例1a:薄膜厚度之量測
使用由Mitutoyo Corporation製造之數位測微計547-401在橫向方向上5個點處量測厚度。採用其平均值作為厚度。
評估實例2a:薄膜中殘餘溶劑之量測
取出0.02 g樣品且其使用Purge&Trap-GC/MSD裝置在30℃下吹掃1小時。在300℃下收集除氣10分鐘,其經定量及定性分析以量測殘餘溶劑之量。
評估實例3a:模數之量測
以在MD方向上至少10 cm且在TD方向上至少10 cm切斷樣品,其藉由以10 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以12.5毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得應力應變曲線,直至伸長率為2%。應力應變曲線上相對於初始應變之負載的斜率視為模數(GPa)。
重複如上文所描述之模數的量測。具體而言,初始模數為MO0,伸長/收縮一次後量測之模數為MO1,伸長/收縮二次後量測之模數為MO2,伸長/收縮三次後量測之模數為MO3,伸長/收縮四次後量測之模數為MO4,伸長/收縮五次後量測之模數為MO5,伸長/收縮六次後量測之模數為MO6,伸長/收縮七次後量測之模數為MO7,伸長/收縮八次後量測之模數為MO8,且伸長/收縮九次後量測之模數為MO9。MO0至MO9之值展示於表1中。
相對於反覆伸長/收縮之模數的標準差基於MO0至MO9之總共10個值計算,其展示於表1中。
評估實例4a:透射率及霧度之量測
550 nm下之透射率使用由Nippon Denshoku Kogyo製造之霧度計NDH-5000W量測。
評估實例5a:黃色指數之量測
黃色指數(YI)用分光光度計(UltraScan PRO,Hunter Associates Laboratory)使用CIE色度系統量測。
[表1]
實例1a | 實例2a | 實例3a | 實例4a | 實例5a | 實例6a | 比較實例1a | 比較實例2a | ||
組成 | 二胺 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 |
二酐 | 6FDA 5 | 6FDA 25 | 6FDA 25 BPDA 10 | 6FDA 25 CBDA 10 | 6FDA 5 | 6FDA 5 | 6FDA 25 BPDA 10 | ||
二羰基化合物 | IPC 30 TPC 65 | IPC 30 TPC 70 | IPC 15 TPC 60 | TPC 65 | TPC 65 | IPC 30 TPC 65 | IPC 30 TPC 65 | TPC 65 | |
醯亞胺:醯胺 | 5:95 | 0:100 | 25:75 | 35:65 | 35:65 | 5:95 | 5:95 | 35:65 | |
薄膜中之殘餘溶劑(ppm) | 1221 | 1186 | 1253 | 1120 | 1109 | 813 | 2209 | 2119 | |
IRS值 | 66.05 | 59.3 | 87.65 | 91 | 90.45 | 45.65 | 115.45 | 140.95 | |
MO0 (GPa) | 7.52 | 7.78 | 6.97 | 6.85 | 7.47 | 7.66 | 7.61 | 6.88 | |
MO9 (GPa) | 7.49 | 7.7 | 6.98 | 6.91 | 7.52 | 7.61 | 7.42 | 6.64 | |
模數之標準差(GPa) | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.07 | 0.08 | |
dMO 0/9(GPa) | 0.03 | 0.08 | 0.01 | 0.06 | 0.05 | 0.05 | 0.19 | 0.24 | |
MOR 0/9(%) | 0.40 | 1.03 | 0.14 | 0.88 | 0.67 | 0.65 | 2.50 | 3.49 | |
MPA (%) | 0.42 | 1.03 | 0.19 | 1.35 | 1.03 | 0.68 | 2.63 | 5.37 | |
熱處理中之最高溫度(℃) | 350 | 350 | 350 | 350 | 350 | 380 | 250 | 250 | |
厚度(µm) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
透射率(%) | 89 | 89.1 | 89 | 89 | 89 | 89 | 89 | 89 | |
霧度(%) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
黃色指數 | 2.4 | 2.9 | 2.4 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.4 | 2.7 |
如自以上表1可見,實例1a至6a之聚合物薄膜的模數標準差為0.06或更小,表明即使在反覆伸長及收縮後模數之變化亦很小。
此外,實例1a至6a之聚合物薄膜的MOR
0/9為2%或更低,表明即使在彈性區域中反覆伸長及收縮後模數之變化亦很小。因此,其適合應用於可摺疊顯示器或可撓性顯示器,該顯示器最近受到關注。
相比之下,由於比較實例1a及2a之薄膜具有2.5%或更高之高MOR
0/9,因此當薄膜應用於用於顯示裝置之覆蓋窗時,該薄膜不與其他層平衡,導致開裂,其就外觀穩定性而言具有缺陷。特定而言,比較實例1a及2a之薄膜不適合應用於可摺疊顯示裝置或可撓性顯示裝置,在該顯示裝置中,薄膜變形反覆進行。
實例1b
在20℃下在氮氣氛圍下,向配備有溫度可控雙夾套之1公升玻璃反應器中裝入563.3 g作為有機溶劑之二甲基乙醯胺(DMAc)。隨後,向其中緩慢添加2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯(TFMB)及4,4'-氧基二苯胺(ODA)以便其溶解。隨後,向其中緩慢添加2,2'-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA),且將混合物攪拌2小時。隨後,添加異酞醯氯(IPC),接著攪拌2小時。且添加對酞醯氯(TPC),接著攪拌3小時,藉此製備聚合物溶液。
將由此獲得之聚合物溶液塗佈於玻璃板上且隨後用熱空氣在80℃下乾燥30分鐘。其後,在將乾燥凝膠薄片在第一方向上拉伸1.01倍且在垂直於第一方向之第二方向上拉伸1.03倍的同時將其固定於針腳框。其後,在將乾燥凝膠薄片固定於針腳框的同時,將其在以2℃/分鐘之速率在80℃至300℃範圍內之溫度下加熱的氛圍中固化。其後,使其冷卻以獲得厚度為50 μm之固化薄膜。隨後,經冷卻之固化薄膜由捲繞機捲起。
關於TFMB、ODA、6-FDA、IPC及TPC之含量,基於100莫耳二胺化合物(TFMB及ODA)計的二酐化合物及二羰基化合物之莫耳數展示於表2中。
實例2b至4b及比較實例1b至4b
以與實例1b中相同之方式製備薄膜,其例外之處在於如以下表2中所展示改變各別反應物之類型及含量、拉伸比及其類似者。
實例1b至4b及比較實例1b至4b中製備之薄膜各自針對以下特性經量測及評估。結果展示於以下表2中。
評估實例1b:L
1至L
3之量測
步驟1:以在垂直於薄膜主要收縮方向之方向上至少5 cm且在主要收縮方向上10 cm切斷樣品。其藉由以5 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以50毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得抗拉強度,直至樣品斷裂。根據以上計算樣品施加至各應變(拉伸率)之負載(或拉伸負載)。具體而言,長度相對於初始長度增加1%時之負載為W
1,長度增加2%時之負載為W
2,且長度增加3%時之負載為W
3。
步驟2:當在薄膜縱向方向上施加步驟1中量測之負載W
1歷時1小時,所增加的長度與初始長度之比率為L
1%;當在薄膜縱向方向上施加負載W
2歷時1小時,所增加的長度與初始長度之比率為L
2%;且當在薄膜縱向方向上施加負載W
3歷時1小時,所增加的長度與初始長度之比率為L
3%。
評估實例2b:撓曲抗性之量測
使厚度為50 μm之薄膜經歷反覆摺疊以具有2 mm曲率半徑,且隨後展開(在摺疊及展開後,摺疊數計數為一)。若其在重複摺疊200,000次後未斷裂,則其指示為O。若在重複摺疊200,000次之前斷裂,則其指示為×。摺疊次數之數目使用YUASA U形摺疊設備計數。
評估實例3b:模數之量測
以在垂直於薄膜主要收縮方向之方向上至少5 cm且在主要收縮方向上10 cm切斷樣品。其藉由以5 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以5毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得應力應變曲線,直至樣品斷裂。應力應變曲線上相對於初始應變之負載的斜率視為模數(GPa)。
評估實例4b:抗拉強度之量測
以在垂直於薄膜主要收縮方向之方向上至少5 cm且在主要收縮方向上10 cm切斷樣品。其藉由以5 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以5毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得應力應變曲線,直至樣品斷裂。應力應變曲線中在斷裂時施加的最大力量被定義為抗拉強度(公斤力/平方毫米)。
評估實例5b:伸長率之量測
以在垂直於薄膜主要收縮方向之方向上至少5 cm且在主要收縮方向上10 cm切斷樣品。其藉由以5 cm間隔安置之夾固定於通用測試機Instron UTM 5566A中。在將樣品在室溫下以5毫米/分鐘之速率拉伸的同時獲得應力應變曲線,直至樣品斷裂。應力應變曲線中在斷裂時的最大伸長比率被定義為伸長率(%)。
評估實例6b:黃色指數之量測
黃色指數(YI)用分光光度計(UltraScan PRO,Hunter Associates Laboratory)使用CIE色度系統量測。
評估實例7b:透射率之量測
550 nm下之透射率使用由Nippon Denshoku Kogyo製造之霧度計NDH-5000W量測。
[表2]
實例1b | 實例2b | 實例3b | 實例4b | 比較實例1b | 比較實例2b | 比較實例3b | 比較實例4b | ||
組成 | 二胺 | TFMB 55 ODA 45 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 100 | TFMB 40 ODA 60 | TFMB 100 | TFMB 40 ODA 60 | TFMB 40 ODA 60 |
二酐 | 6FDA 15 | 6FDA 10 BPDA 5 | 6FDA 35 CBDA 25 | 6FDA 100 | 6FDA 10 | 6FDA 40 BPDA 50 | 6FDA 10 | CBDA 50 | |
二羰基化合物 | IPC 25 TPC 60 | TPC 85 | TPC 40 | - | IPC 25 TPC 65 | TPC 10 | IPC 25 TPC 65 | TPC 50 | |
醯亞胺:醯胺之莫耳比 | 15:85 | 15:85 | 60:40 | 100:0 | 10:90 | 90:10 | 10:90 | 50:50 | |
部分A + 部分B (莫耳%) | 35 | 57.5 | 67.5 | 100 | 25 | 95 | 25 | 20 | |
L 1(%) | 1.18 | 1.32 | 1.12 | 1.12 | 1.44 | 1.27 | 1.46 | 1.41 | |
S 1(%) | 18 | 32 | 12 | 12 | 44 | 27 | 46 | 41 | |
L 2(%) | 2.31 | 2.82 | 2.76 | 2.3 | 5.96 | 2.67 | 2.71 | 4.52 | |
S 2(%) | 15.5 | 41 | 38 | 15 | 198 | 33.5 | 35.5 | 126 | |
L 3(%) | 5.15 | 4.87 | 5.34 | 5.3 | 9.25 | 5.41 | 5.91 | 8.21 | |
S 3(%) | 71.67 | 62.33 | 78 | 76.67 | 208.33 | 80.33 | 97 | 173.67 | |
拉伸比 (MD方向;倍) | 1.01 | 1.05 | 1.1 | 1.05 | 1.02 | 1.15 | 1.2 | 1.1 | |
撓曲抗性 | O | O | O | × | O | × | × | × | |
模數 | 5.5 | 5.7 | 5.9 | 3.1 | 6.1 | 5.1 | 5.9 | 5.5 | |
抗拉強度 | 21 | 21.5 | 24 | 23 | 25 | 19.5 | 25 | 22 | |
伸長率 | 19 | 18 | 20 | 13 | 23 | 25 | 27 | 21 | |
黃色指數 | 2.9 | 2.3 | 2.1 | 2.5 | 3.7 | 3.3 | 3.5 | 3.2 | |
透射率 | 88.9 | 89.3 | 89.5 | 89.1 | 88.7 | 88.5 | 88.2 | 88.9 |
如自以上表2可見,實例1b至4b之聚合物薄膜在持續施加某一位準負載時幾乎不變形,使得有可能在將薄膜應用於顯示裝置時提供均一螢幕狀態。
另外,當實例1b至3b之聚合物薄膜經歷反覆摺疊,達到2 mm曲率半徑時,斷裂之前的摺疊數為200,000次或更多。因此,其適合應用於可摺疊顯示器、可撓性顯示器、可捲曲顯示器及其類似物。
此外,實例1b至4b之聚合物薄膜具有高機械特性,諸如模數、抗拉強度及伸長率,且維持極佳光學特性,諸如黃色指數及透射率。
10:聚合儀器
20:槽
30:傳動帶
40:熱固裝置
50:捲繞機
100:聚合物薄膜
101:第一側
102:第二側
200:功能層
300:前面板
400:顯示單元
500:黏著層
S100:製備聚合物溶液
S200:將聚合物溶液轉移至槽中
S300:用惰性氣體吹掃槽
S400:澆鑄聚合物溶液且隨後對其進行乾燥以製備凝膠薄片
S500:對凝膠薄片進行熱處理以製備固化薄膜
S600:使固化薄膜冷卻
S700:使用捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜
圖1為根據一實施例之顯示裝置的剖面圖。
圖2為根據一實施例用於製備聚合物薄膜之製程的示意性流程圖。
圖3示意性示出用於製備根據一實施例之聚合物薄膜的製程設備。
100:聚合物薄膜
101:第一側
102:第二側
200:功能層
300:前面板
400:顯示單元
500:黏著層
Claims (4)
- 一種聚合物薄膜,其包含選自由以下組成之群的一聚合物樹脂:一以聚醯胺為主之樹脂以及一以聚醯亞胺為主之樹脂,且其具有40%或更低的以下等式(1)之一S 1、55%或更低的以下等式(2)之一S 2以及80%或更低的以下等式(3)之一S 3,其中S 1、S 2及S 3係針對厚度為約20 µm至約120 µm中之任一者的薄膜所獲得: [等式(1)] S 1(%) = (L 1% - 1%) × 100 [等式(2)] S 2(%) = {(L 2% - 2%)/2} × 100 [等式(3)] S 3(%) = {(L 3% - 3%)/3} × 100 在等式(1)至(3)中, 當該薄膜伸長,且當長度相對於初始長度增加1%時之負載係W 1,長度增加2%時之負載係W 2,且長度增加3%時之負載係W 3時, 當在該薄膜縱向方向上施加該負載W 1歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L 1%, 當在該薄膜縱向方向上施加該負載W 2歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L 2%,且 當在該薄膜縱向方向上施加該負載W 3歷時1小時,所增加的長度與該初始長度之比率係L 3%。
- 如請求項1之聚合物薄膜,其中在MD方向上之拉伸比係1.01至1.1倍。
- 一種用於製備如請求項1之聚合物薄膜之方法,其包含: 在一有機溶劑中製備包含選自由以下組成之群之一聚合物樹脂的一溶液:一以聚醯胺為主之樹脂以及一以聚醯亞胺為主之樹脂; 將包含該聚合物樹脂之該溶液裝入一槽中; 將該槽中之聚合物溶液澆鑄至一傳動帶上且隨後對其進行乾燥以製備一凝膠薄片; 在移動該凝膠薄片的同時對其進行熱處理以製備一固化薄膜; 在移動該固化薄膜的同時使其冷卻;以及 使用一捲繞機捲繞經冷卻之固化薄膜。
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