光學級PET薄膜市場與技術應用趨勢

 

刊登日期:2017/2/5
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PET成本低廉且有高結晶熔點,經雙軸延伸加工可製成高強度、透明、耐熱、耐化學與尺寸安定的高性價比精密薄膜,從包裝到各種工業膜都有廣泛的應用。近年因為光電產業的發展,薄型大面積化的應用趨勢下,塑膠光電薄膜有著廣泛的應用潛力與市場空間,如電腦用鍵盤之軟式印刷電路板、太陽電池之背板及液晶顯示器等多種產品。

液晶顯示器主要應用在背光模組中,例如增亮膜(稜鏡)、擴散膜、複合膜(Micro-lens)、反射膜、導光膜等,另液晶顯示器偏光板製程中使用的保護膜、離型膜,觸控螢幕的透明導電膜,立體顯示用的3D膜、反光膜、勻光膜皆為光學基材重要元件,進一步推動了PET光學膜(Optical Film)之應用發展。
 
PET光學膜市場應用趨勢
液晶顯示器是目前主流的平板顯示技術,廣泛應用於液晶電視、筆記型電腦、電腦監視器、平板電腦和手機等領域。尤其受惠於液晶電視的大尺寸化與攜帶式裝置的輕薄化,光學膜使用大幅增加,而成兵家必爭之地。未來雖有OLED來勢洶洶,但由於價格難以下降與大型化之良率不易提升,在短期內仍無法大幅撼動LCD面板的市場。依DisplaySearch推估,全球液晶模組市場於2020年將達到34.38億片,較2011年增加8.28億片,成長率為32%(圖一)。


圖一、全球液晶模組市場
圖一、全球液晶模組市場

 
PET薄膜為目前最被廣泛應用的光電基膜,基於高性價比優勢,在即將蓬勃發展的軟性電子市場中,推測有相當重要的市場地位。預估在2018年相關產品逐漸成熟後,PET基板市場將逐步成長擴大,2030年出貨量將近兩千萬米平方(圖四),成為另一重要市場應用。
 
PET光學膜雙軸延伸製程技術與發展
PET會產生部分結晶,熔點可高達約250˚C,是PET的耐熱基礎,不過一般結晶高分子之球晶過大,產品多呈現不透明之白霧狀。如要同時達成透明特性,則必須控制結晶尺度小於光散射極限。PET經由押出雙軸延伸製程(Biaxial  Orientation Process),可提升分子規則排列程度以降低分子自由體積,使薄膜能承受高溫,維持尺寸之穩定,又同時控制結晶尺寸以維持透明性,成就出PET膜透明耐熱之特出優勢。
 
一般PET延伸膜的加工製程如圖五所示,主要製程階段與控制重點分述如下。
①原料預處理段:將PET酯粒進行預結晶和充分乾燥(Drying),以避免後續高溫加工時產生水解裂解,影響黏度與流動、結晶速率及物性變化。
③縱向拉伸(MD Stretching):滾輪預熱至玻璃轉移點(Tg)以上再進行差速拉伸,一般需達3倍以上,同時仍儘量抑制結晶增加程度。
⑤熱定型(Heat Setting):以略低於熔點之高溫進行短時間的回火,儘量增加結晶完整程度。


圖五、聚酯薄膜產線示意圖
圖五、聚酯薄膜產線示意圖

 
PET光學膜之光學特性與尺寸安定性調控
雙軸延伸過程中薄膜的三軸之折射率變化也會改變其穿透性,如圖十所示。單軸延伸時(1×1→3.5×1),縱向折射率Nmd漸增,橫向Ntd略增而厚度方向折射率Nn d 漸減。再隨著橫向延伸比例增加(3.5×1→3.5×3.5),Nmd漸減,Ntd漸增而Nnd繼續呈現下降的趨勢。即延伸加工使分子結構排列趨於整齊緻密,故折射率隨之上升,光線偏折更強。熱定型是PET膜尺寸穩定控制的重要階段,圖十一(a)顯示隨熱定型時間增加而…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:蕭柏齡、賴美君、劉弘仁、蔡旻霏 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」362期,更多資料請見下方附檔。


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