[发明专利]芳香族聚酰亚胺膜、其制备方法、及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺(polyimide)薄膜及其制造方法，尤其涉及一种由芳香族单体所构成的聚酰亚胺薄膜。

背景技术

硒化铜铟镓(Copper Indium Gallium(di)Selenide，CIGS)半导体由于其稳定性和转换效率均足以媲美单晶硅太阳能电池，被认为是最有发展潜力的薄膜太阳能电池的材料。在已知的CIGS太阳能电池中，多以玻璃(尤其是钠钙玻璃)作为基板，并以钼金属作为电极。而且，已知CIGS太阳能电池可沉积于可挠式基板(例如聚酰亚胺)上，与单晶硅太阳能电池相比较，这也是CIGS太阳能电池在制造成本及应用范围上的优势。

欲达到高效率的CIGS太阳能电池，必须提供低缺陷的半导体层，而欲获得具有低缺陷密度的高质量CIGS半导体层，必须以高于450℃的温度处理该半导体层。

虽然CIGS可沉积于可挠式基板上，且通过卷对卷技术(roll to roll)能快速且大量制造可挠式基板，使得CIGS太阳能电池备量产潜力。然而，在可挠式基板的材料选择上，必须考虑热膨胀系数、耐热性、尺寸变化率、表面粗糙度等问题，以聚酰亚胺为例，已知的聚酰亚胺基材的耐热性虽可达约500℃，但其膨胀系数(CTE)却无法与CIGS半导体层或金属电极层匹配。

已知包含聚酰亚胺成分的可挠性基板经适当的制程条件处理后，在温度低于200℃时，其膨胀系数接近10ppm/℃，与CIGS半导体层(CTE：9ppm/℃)及钼金属层(CTE：5ppm/℃)尚可匹配。然而，当温度高于450℃时，聚酰亚胺基材的膨胀系数通常会迅速窜升至大于20ppm/℃，极容易造成钼金属层与半导体层之间分层、钼金属层龟裂及/或可挠性基板翘曲、甚至钼金属层剥落等问题。

除了太阳能电池领域以外，可挠性基板亦可应用于其它电子产品，而前述可挠性材料的耐热性、热膨胀系数等问题以及可挠性基板与整体装置在制程中的匹配程度亦同样受到关注，因此，业界仍持续开发可挠性基板。

发明内容

本发明提供一种芳香族聚酰亚胺膜，于50℃至500℃下的线性热膨胀系数为约5ppm/℃以下，其由下列单体所构成：

芳香族二酐；

第一芳香族二胺，其选自式(I)或式(II)：

其中，式(I)或式(II)的X及Y分别选自氧原子(O)、氮原子(N)或硫原子(S)，及

R及R’分别选自NH₂、以及

选用的第二芳香族二胺，选自由对苯二胺(p-phenylenediamine，PDA)、4，4’-氧二苯胺(4，4’-oxydianiline，4，4’-ODA)、3，4-二胺基苯基醚(diaminodiphenyl ether，3，4-DAPE)、二胺基二苯砜(diaminodiphenyl sulfone，DDS)、和4，4’-二氨基三苯基胺(4，4’-diamino-triphenyamine)所组成的组中的一种或多种。

本发明还提供前述芳香族聚酰亚胺膜所制备的迭层体、挠性太阳能电池、及显示装置。

本发明还提供一种制备前述芳香族聚酰亚胺膜的方法，包括：于40℃以上的温度将第一及第二芳香族二胺溶解于一溶剂中；将该芳香族二胺与芳香族二酐进行缩合聚合反应，以获得一聚酰胺酸溶液；将该聚酰胺酸溶液于基板上涂布成层；以及烘烤该涂布的层以形成芳香族聚酰亚胺膜。

附图说明

图1是显示本发明的芳香族聚酰亚胺膜应用于显示装置的示意图。

图2是显示聚酰亚胺膜的线性热膨胀系数值与温度变化的关系图。

图3是显示本发明一实施例所制成的迭层体的示意图。

图4A是显示实施例2-11经高温处理后，金属表面特征的示意图。

图4B是显示比较例2-9经高温处理后，金属表面特征的示意图。

附图标记说明

100显示装置

102面板

104驱动单元

106挠性薄膜

110芳香族聚酰亚胺膜

112金属层

200迭层体

202聚酰亚胺膜

204金属层

210裂纹

具体实施方式

本发明的芳香族聚酰亚胺膜，具有优异的耐热性及相对低的热膨胀系数的变化，且在50-500℃的温度下，本发明的芳香族聚酰亚胺膜的热膨胀系数值几乎无温度依存性，亦即，其热膨胀系数值的稳定性极佳。