[发明专利]用于抗溶剂柔性基材的芳香族聚酰胺薄膜

说明书

技术领域

本申请要求2011年7月5日提出申请的临时专利申请第61/504,607号题为“用于抗溶剂柔性基材的芳香族聚酰胺薄膜”的优先权，该申请内容并入本文作为参考。本发明涉及热稳定与尺寸稳定的透明聚合物薄膜的制造方法。更具体地说，本发明是涉及芳香族聚酰胺的制造与使用；所述的芳香族聚酰胺的刚性骨架具有高于300℃的玻璃化转变温度(Tg)，却不需要借助无机盐即可溶解于常用有机溶剂中。通过溶液流延制备而成的此种聚合物薄膜在400至750nm的范围内具有高光学透射率(透光率>80％)及低热膨胀系数(CTE<20ppm/℃)。当其与多官能环氧化物一同于约280℃或较低的温度下加热30分钟以内，可具有抗溶剂性。沿着聚酰胺骨架并入数个侧基羧基基团可将固化温度降低至约250℃或以下。交联过程发生而不会对薄膜的光学性质以及热性质造成显著的改变。该薄膜可用作电子装置以及光伏装置的柔性基材。

背景技术

有机发光二极管(OLED)显示器的市场价值于2010年高达12.5亿美元，预计每年以25％的幅度增长。OLED显示器的高效率与高对比率使其在手机显示器、数码相机和全球定位系统(GPS)等细分市场逐渐取代液晶显示器(LCD)。这些应用要求电气效率高、结构紧凑以及耐用。因此增加对于有源矩阵OLED(AMOLED)的需求，AMOLED耗电量低，响应速度较快，且解析度较高。AMOLED改善这些性质上的创新将更加速便携设备对于AMOLED的采用，并可扩展使用AMOLED的装置的范围。这些性能因数主要受电子材料加工温度所驱动。AMOLED具有设置于透明基材上的薄膜晶体管(TFT)阵列结构。较高的TFT沉积温度可大幅改善显示器的电效率。目前是将玻璃板用作AMOLED基材。玻璃板具有较高的加工温度(>500℃)以及良好隔离性，但相对厚、重、僵硬且容易破损，因而使产品设计自由度受限，也会影响显示器的耐用性。因此，便携装置制造商需要更轻、更薄且更为坚固耐用的替代品。柔性基材材料也为产品设计开启了新的可能性，同时也能够适用于低成本的卷对卷(roll-to-roll)制造。

许多聚合物薄膜具有高柔软度和透明度，质轻且价格低廉。聚合物薄膜为各种柔软电子装置的很好的适用基材，包括目前正在开发中的柔性显示器以及柔性太阳能电池板。相比于如玻璃等硬质基材，柔性基材可以为电子装置带来一些潜在的重大优点，包括：

(A)较轻的重量(玻璃基材占薄膜太阳能电池总重量的约98％)。

(B)柔软(易于处理、低运输成本，和/或在原料和产品上的更大应用空间)。

(C)适用于卷对卷制造，因此可大幅度降低制造成本。

为了发挥聚合物基材用于柔性显示器应用的固有优点，必须解决以下问题：

(A)提高热稳定性；

(B)降低热膨胀系数(CTE)；

(C)在高温加工过程中维持高透射率；

(D)增加抗溶剂性；以及

(E)提升氧气和湿气阻隔性能。目前并无候选基材薄膜能够提供充分的阻隔性能。但是，可通过增设阻隔层排除此限制因素。

目前已经有数种聚合物薄膜被考虑用作透明柔性基材，包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、环烯烃聚合物(COP)、聚芳基化物(PAR)、聚酰亚胺(PI)等。然而，没有任何一种薄膜可以满足所有需求。此应用的目前产业标准为PEN薄膜，其虽可符合部分要求(在400nm至750nm之间的透光率>80％，CTE<20ppm/℃)，但使用温度受限(<200℃)。因此需要一种热稳定性更高(Tg>300℃)且CTE较低(<20ppm/℃)的透明聚合物薄膜。