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圖1：已開始供貨卷成卷狀的厚5μm、寬600mm的聚酰胺薄膜。

　　東麗開發(fā)出了無鹵且阻燃性高的無色透明聚酰胺薄膜（圖1）。具有315℃的耐熱性，與普通樹脂薄膜相比可更容易實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)成膜，能夠輕松用于FPD及太陽(yáng)能電池等電子器件的制造工序。該公司設(shè)想的用途領(lǐng)域包括柔性顯示器、太陽(yáng)能電池底板、電路底板及光路底板等。該公司曾于2007年發(fā)表過類似的聚酰胺薄膜，但因?yàn)楹u所以無法在電子器件上使用。

　　此次的聚酰胺薄膜在用于柔性顯示器底板時(shí)，主要有四項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。第一，由于可用于200℃以上的高溫工序，因此可使透明電極材料經(jīng)高溫硬化實(shí)現(xiàn)低電阻。第二，可支持含有回流焊工序的驅(qū)動(dòng)IC自動(dòng)封裝處理。第三，由于熱膨脹系數(shù)與ITO （氧化銦錫）、阻氣膜、玻璃底板接近，因此制造后的曲翹少。第四，不易破裂。

　　此次聚酰胺薄膜的厚度可在5～20μm的范圍內(nèi)進(jìn)行控制。而只用此次的薄膜來構(gòu)成柔性顯示器底板的話，這一厚度就會(huì)過薄。因此，為了實(shí)現(xiàn)該薄膜在柔性顯示器底板的應(yīng)用，東麗設(shè)想的是與超薄型玻璃底板或者與PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）等薄膜底板層疊的方法。這兩種方法均可加強(qiáng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。與PET等薄膜底板層疊時(shí)，通過使聚酰胺薄膜具備與玻璃相當(dāng)?shù)乃魵馔高^抑制水平，便有望形成有機(jī)EL等器件。

　　而對(duì)于與超薄型玻璃底板層疊的方法，則預(yù)定將此次的聚酰胺薄膜與與日本電氣硝子30μm和50μm厚的玻璃底板進(jìn)行層疊，在“nano tech 2010（國(guó)際納米科技綜合展，2月17～19日）”上展出。

　　另外，將此次的薄膜單獨(dú)用于底板時(shí)，有望實(shí)現(xiàn)在電子設(shè)備的機(jī)殼上進(jìn)行粘貼的用途。

　　在分子設(shè)計(jì)和薄膜成形上下工夫

　　此次的聚酰胺薄膜除了無鹵外，還具備用于FPD柔性底板時(shí)所必需的諸多要素（圖2）。首先是聚酰胺獨(dú)有的（1）玻璃轉(zhuǎn)移溫度達(dá)到315℃的高耐熱性、（2）楊氏模量達(dá)到10GPa的高剛性、（3）熱膨脹率達(dá)到－3～5ppm/℃的出色尺寸穩(wěn)定性。

 圖2：此次的聚酰胺薄膜的特性。數(shù)據(jù)由東麗提供。  

　　其次還實(shí)現(xiàn)了以往聚酰胺所不具備的（4）無色高透明性，以及（5）在超薄薄膜底板上的易成形性。以往聚酰胺難以實(shí)現(xiàn)這些要素的主要原因在于分子間力較高。由于這一緣故，此次很難在FPD光學(xué)薄膜上使用。因此，該公司通過在分子設(shè)計(jì)上下工夫，解決了分子間力問題（圖3）。  

 圖3：對(duì)分子設(shè)計(jì)和薄膜成形所下的工夫。數(shù)據(jù)由東麗提供。

　　在保持出色剛性及尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)易于成形

　　分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)思路是在保持聚酰胺獨(dú)有的出色剛性及尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)易成形性（圖4）。聚酰胺的剛性及尺寸穩(wěn)定性高是因?yàn)榉肿泳哂兄本€性較高的棒狀結(jié)構(gòu)，而且分子間力也很高。不過，較高的分子間力會(huì)使凝聚在一起的多個(gè)分子像一個(gè)巨大的分子一樣運(yùn)動(dòng)，在溶于溶劑中時(shí)容易出現(xiàn)溶解性下降問題。因此難以形成厚度較薄的薄膜。

　　圖4：在保持聚酰胺獨(dú)有的出色剛性及尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了易成形性。

　　此次，該公司在保持直線性分子結(jié)構(gòu)的同時(shí)，降低了聚酰胺的分子間力。對(duì)于實(shí)現(xiàn)的原因，該公司提到了對(duì)分子間的有序性進(jìn)行控制以及對(duì)置換基的種類及配置位置進(jìn)行控制的手段。另外，還對(duì)這些分子進(jìn)行了無鹵設(shè)計(jì)（圖5）。

圖5：降低了聚酰胺的分子間力。

　　在各拉伸工序中高精密控制張力條件

　　此外，該公司還對(duì)薄膜成形下了一番工夫，解決了成形后聚酰胺薄膜容易出現(xiàn)卷曲的問題（圖3）。這一問題是由聚酰胺分子為直線性高的棒狀，物性上容易生產(chǎn)各向異性所引起的。該公司表示，此次通過根據(jù)成形中逐漸變化的聚酰胺薄膜的強(qiáng)度，在溶劑澆鑄、縱向拉伸、橫向拉伸各工序中對(duì)張力條件進(jìn)行精密控制，優(yōu)化了薄膜面內(nèi)方向的特性。

　　溶劑澆鑄工序的目標(biāo)是（a）通過控制溶劑干燥速度使面內(nèi)厚度方向的物性實(shí)現(xiàn)各向同性，（b）對(duì)薄膜在含有溶劑的狀態(tài)下的強(qiáng)度以及從鑄涂缸上剝離的強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。在縱向拉伸工序中，對(duì)（c）拉伸中逐漸變化的薄膜強(qiáng)度，以及滿足溶劑殘留量的拉伸條件進(jìn)行了精密控制。而橫向拉伸工序的目標(biāo)是（d）對(duì)滿足薄膜強(qiáng)度隨著加熱而變化的橫向拉伸條件進(jìn)行控制，以及對(duì)（e）為減緩薄膜殘留應(yīng)力對(duì)橫向拉伸條件進(jìn)行控制。

　　另外，像此次聚酰胺薄膜這樣的高耐熱透明薄膜材料還有經(jīng)過透明處理后的聚酰亞胺。該公司表示，對(duì)原本發(fā)黃的聚酰亞胺進(jìn)行透明處理的分子設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)變大的問題（圖6）。

圖6：與其他底板材料的比較。