2.3.3 透明聚酰亚胺
透明PI薄膜非常柔软，具有热稳定性强、机械柔性好、耐高温、耐辐射、无毒等优点，可以代替可折叠手机的玻璃材料。但是，透明PI薄膜的生产成本比PET、COP高，透光率比PET、COP、玻璃低。
1.聚酰亚胺材料的特点
聚酰亚胺（PI）是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物，一般由二元酸酐和二元胺经过缩合聚合制成。PI 按其化学结构的组成，可以分为脂肪族PI、半芳香族PI、芳香族PI三种。目前常用的PI是芳香族PI。
传统PI之所以呈现特征黄色并在可见光区的透光率较差，是因为其主链上存在共轭的芳香环结构，分子内和分子间容易生成电荷转移络合物。为了增加PI透明度，减少分子内或分子间的电荷作用，通常会避免或减少共轭单元，主要方法有引入含氟基团；引入体积较大的取代基；引入酯环结构单元；采用能使主链弯曲的单体；导入不对称结构；减少共轭双键结构等。在提高PI材料的玻璃化转变温度的同时，保持其较好的透明度，并降低其热膨胀系数。
透明聚酰亚胺（CPI）可采用一步法制成PI，然后配成溶液涂布，干燥成膜，也可以先制成PAA，涂布成膜后热亚胺化，形成最终的PI薄膜。为兼顾透明度和耐热性需求，一般CPI薄膜采用两步法制造工艺，如图2-19所示。PI 是由芳二酐与二元胺缩聚而成的，第一步先缩聚合成预聚体聚酰胺酸（PAA）溶液，第二步用PAA溶液涂膜，进行脱水闭环亚胺化，形成PI。是否采用两步法主要和二元胺（N2H-R-N2H）中的R有关，R可以是脂肪族、芳香环和杂环。如果R是脂肪族，那么最终缩聚物可溶可熔，可以一步就形成PI。如果 R 是芳香环，则最终产物不溶不熔，将从溶液中沉析出来，无法加工成膜，因此要分成预缩聚和中缩聚两步来完成。PI树脂溶液流延-双向拉伸，可以产生透明薄膜。因此，在CPI薄膜的结构设计上，除透明度、耐热性等性能需求外，溶解性也是需要考虑的因素。
图2-19 PI薄膜两步法的制造过程
2.透明聚酰亚胺在柔性显示中的应用
刚性显示中原有的玻璃衬底因其固有脆性而不适于柔性弯折、折叠等操作，因此柔性显示需要特殊材料替代玻璃衬底。作为柔性触控屏、柔性显示屏衬底或柔性显示盖板的光学透明薄膜，需要能够适应高温加工工艺及10万次以上的耐弯折性能，而且要求高透明度、低热膨胀系数。对比几种常用的塑料衬底材料，PI材料具备明显的优势。在柔性OLED中，PI常用作柔性显示屏衬底、柔性显示盖板及柔性触控屏导电材料的基膜，如图2-20所示。
图2-20 PI在柔性显示中的应用
作为柔性显示屏衬底的 CPI 衬底，具备良好的热稳定性，能承受氧化物TFT、有机TFT的工艺温度，同时具备良好的透明度，适用于OLED显示器件和双面显示器件。
作为柔性触控屏导电材料的基材，要有良好的耐弯折性能，能耐受以1mm半径弯折20万次；具备良好的尺寸稳定性，工艺前后薄膜尺寸无明显变化；同时要有利于触控屏与盖板的集成。PI在作为盖板和触控屏导电材料基膜时，需要做到无色透明，以降低对显示器透光率的影响。图2-21所示为PI在柔性OLED叠构中的作用。
图2-21 PI在柔性OLED叠构中的作用
采用超薄柔性玻璃作为盖板主体，具有耐划伤、对屏幕支撑性好、弯折时不易产生折痕、耐高温等优点，但其相较于采用CPI作为盖板主体，生产成本较高、柔韧性较差、生产良率较低。作为柔性显示CPI盖板，需要具备良好的耐折叠性能，能适应超过20万次内折、外折的需求，通过表面硬化处理可以达到5H以上硬度，防止表面划伤，保护器件。
可折叠OLED显示要求PI盖板具有透光率高、雾度低、耐摩擦、稳定性高、耐弯折、机械性能好等优点，相对应地，需要对PI材料进行一定的改性或表面处理从而优化其性能。相应的解决方案有：①使用含氟基团修饰PI材料增强其透明度，在CPI表面涂覆功能膜（防指纹膜层、硬减反膜层等）使其硬度或其他功能增强，添加有机硅膜弹性体膜提高机械灵活性、机械柔性等。②将玻璃和CPI两种材料同时运用于柔性盖板的设计中。例如，在CPI盖板下分别放置两张玻璃且两者之间间隔正对可折叠部分，CPI盖板与玻璃之间、玻璃与玻璃之间皆使用胶黏剂黏合，可以同时满足可折叠显示的弯折区域弯折性能好、非弯折区域刚性佳的要求。