高透、可調控之PVDF光學薄膜

 

領域別:薄膜材料/技術日期:2020/12/18
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■ 技術說明
聚偏氟乙烯(PVDF) 是氟樹脂中機械強度最優異的材料,在高溫及高壓下仍能保持良好的強度,且韌性佳、硬度大、耐磨性好、具有突出的抗紫外線及耐候的特性,以及具有良好的化學穩定性及熱穩定性。同時,聚偏氟乙烯易於加工,因而具有極佳的應用性。一般而言,PVDF 為結晶型高分子,晶粒大小會影響光穿透與散射。
 
工研院材化所開發一奈米結晶控制技術(Nano Crystallization Control Technology),有別一般利用添加有機高分子來抑制PVDF 結晶方式,導入片狀奈米粒子在保有氟系高分子耐候特性外,大幅提升光學特性與機械特性,PVDF 光學薄膜具有高全穿透率(Total Transmittance) ≧ 92%、低色偏b* ≦ 1 光學特性。此外,工研院材化所進一步開發可調控之PVDF 光學薄膜,包含調控高接觸疏水角的表面特性,及導入光軸調控技術及奈米結晶排列調控技術,開發低相位差光學薄膜及1/4λ 相位差光學薄膜。PVDF 光學薄膜具有以下幾個優點:①優良的機械性質、②低吸水率、③低透氣率、④可R2R 製程、⑤耐撓曲性。
 
本專利組合提供一種無機奈米片材之有機分散液、有機/ 無機混成薄膜以及製造方法。以直接離子交換法取代無機奈米片材中的金屬陽離子為一去離子無機奈米分散液,可均勻分散無沉降或聚集。無機奈米片材分散液與聚偏氟乙烯混合為一有機/ 無機混成複合材料。此複合塗料之薄膜的全穿透率≧ 92%、低色偏b* ≦ 1,為一高透明光學薄膜。除此之外,此高透明複合材料可調控多種特性因應不同產業應用需求,表面特性疏水角度調控:80~110 度、相位差Retardation(R0) 調控:R0 = 0nm 低相位差光學薄膜應用、1/4λ 相位差光學薄膜。
 
■ 技術特徵
依據不同之應用需求,開發出「高光學透明薄膜」、「塗佈型高介電塗層」、「鋰Li 傳導功能之安全塗料」、「可耐撓曲低相位差薄膜」、「高穿透1/4λ 相位差光學薄膜」。由於塗料穩定性高,不論以S2S 或R2R 生產方式,皆可適用。產業應用範圍廣大,涵蓋軟性電子顯示器、透明基材應用、觸控薄膜、鋰電池相關應用,亦可與導電膜製程整合製作高透明導電膜。
 
■ 應用範圍/領域
依據不同之應用需求,開發出「高光學透明薄膜」、「塗佈型高介電塗層」、「鋰Li 傳導功能之安全塗料」、「可耐撓曲低相位差薄膜」、「高穿透1/4λ 相位差光學薄膜」。由於塗料穩定性高,不論以S2S 或R2R 生產方式,皆可適用。產業應用範圍廣大,涵蓋軟性電子顯示器、透明基材應用、觸控薄膜、鋰電池相關應用,亦可與導電膜製程整合製作高透明導電膜。
 
■ 技術成果
材化所開發的高透PVDF 光學薄膜通過UV 老化實驗(UV Accelerating Test),12,000 小時後能維持優異的光學特性與色度表現Δ E ≦ 1,可比擬於通過20 年以上戶外實地耐候測試。PVDF 光學薄膜在機械、光學特性上也有大幅的提升,並具有耐撓曲性,通過撓曲半徑2mm ≧ 20 萬次的撓曲測試。
 
圖一、材化所之 PVDF 光學薄膜利用捲對捲塗佈設備生產之高透明薄膜及 R2R導電捲材,可應用於軟性電子
圖一、材化所之PVDF光學薄膜利用捲對捲塗佈設備生產之高透明薄膜及 R2R導電捲材,可應用於軟性電子
 
PVDF 光學薄膜優異的特性可作為軟性基板材料,適用於導電薄膜製程,更可進一步整合至ITO 觸控模組,做為高透明觸控模組。此外,PVDF 高透耐撓曲的特性也可應用於軟性照明方面作為基板材料。PVDF 相位差調控技術,開發R0 = 0nm 低相位差光學薄膜、1/4λ 相位差光學薄膜,可作為高穿透可耐撓曲相位差光學薄膜。此材料可利用不同的塗佈技術包括片對片(Sheetto-Sheet)、捲對捲(Roll-to-Roll) 等方式大量生產製作,已符合未來不同應用產業之需求,為未來透明光學膜、軟性電子照明、透明耐候材料、車載應用、太陽能模組材料等最佳候選者之一。
 
■ 技術規格
圖二、材化所高透、可調控之PVDF 複合材料薄膜特性比較
圖二、材化所高透、可調控之PVDF 複合材料薄膜特性比較
 
表一、可調控PVDF 之低相位差光學薄膜及1/4λ 相位差光學薄膜
表一、可調控PVDF 之低相位差光學薄膜及1/4λ 相位差光學薄膜
 
■ 專利/技術資訊
專 利 組 合 名 稱 :高透、可調控之PVDF光學薄膜
專利標的:方法、材料、組合物/組成物、製法、薄膜
專利組合案件數:3案10件
專利/技術成熟度:試量產
技術發展潛力:80%
國別分布:TW、US、CN
合作方式:專利讓與/授權、技術授權、 合作開發
 
■ 洽詢窗口
工研院 材料與化工研究所  康靜怡   
Tel:03-5916928、Email:kang@itri.org.tw

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