柔性显示器屏幕用聚乙烯复合材料制造技术

本申请提供了一种复合材料、包含该复合材料的柔性屏幕和透明基板以及用于制造可折叠材料的复合材料的方法。复合材料包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和硬质涂层材料，硬质涂层材料的一部分渗透进入UHMWPE中。UHMWPE具有聚乙烯的高度多孔结构，并且硬质涂层材料为液体形式。UHMWPE可以形成为层，硬质涂层材料的另一部分沉积在该层上。UHMWPE层的厚度小于2μm，拉伸强度大于500MPa，并且复合材料的厚度小于5μm，拉伸强度大于100MPa。并且，整个复合材料在大于200,000次的折叠后无折痕。在大于200,000次的折叠后无折痕。在大于200,000次的折叠后无折痕。

【技术实现步骤摘要】
柔性显示器屏幕用聚乙烯复合材料
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2022年3月21日提交的美国申请序列No.
[0003]63/322,213的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文，包括任何表格、图或附图。


[0004]本申请涉及显示器屏幕及光学器件用复合材料。更具体而言，本申请涉及可用于柔性显示器屏幕/光学器件的包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和硬质涂层材料的复合材料、该复合材料的制造方法、以及由该复合材料制造的可折叠或可卷曲显示器的柔性屏幕。

技术介绍

[0005]近年来，作为新一代显示器技术的可折叠屏幕由于解决了便携性和显示器面积在需求上存在冲突的问题，因而受到了广泛关注。阻碍可折叠显示器广泛应用的关键问题之一在于可折叠基板和保护屏的开发。在所有材料中，据认为，柔性透明塑料膜是替代当前可折叠显示器常用的钢化玻璃的最有希望的替代品。
[0006]由于钢化玻璃优异的耐刮擦性和整体屏幕保护能力，因此钢化玻璃是覆盖刚性显示器的窗口的首选。理论上，使玻璃具有柔性的可能方法是减少其厚度，然而，当玻璃变薄时，可能会引发对超脆性的巨大担忧。事实上，厚钢化玻璃的替代品有可能是塑料膜和柔性硬质涂层的组合，以提供具有耐刮擦性的类似玻璃的硬度、优异的透明度和类似聚合物的柔性以能够高度变形而不损坏。
[0007]遗憾的是，为了生产可折叠保护屏/基板而开发的最先进的技术不能完全满足高透明度、优异的耐刮擦性、无折痕和良好的机械稳定性的需求。
[0008]对于保护显示器屏幕的智能手机屏幕覆盖物，需要屏幕覆盖物具有回弹性和柔性这两者。无色聚酰亚胺(CPI)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜是柔性显示器工业中使用的两种主要材料。然而，CPI或PET膜的一个重大问题是当膜折叠多次时会出现折痕。

技术实现思路

[0009]本领域仍然需要复合材料的改进设计和技术以及制造柔性显示器屏幕的方法。
[0010]根据本申请的实施方案，提供了一种用于制造可折叠材料的复合材料，该复合材料包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和硬质涂层材料，硬质涂层材料的第一部分渗透进入UHMWPE中。UHMWPE具有聚乙烯的高度多孔结构。硬质涂层材料为液体形式。此外，UHMWPE形成为层，硬质涂层材料的第二部分沉积在该层上。UHMWPE的层的厚度小于2μm。UHMWPE的层的拉伸强度大于500MPa。
[0011]在本申请的某些实施方案中，提供了一种用于制造可折叠或可卷曲显示器的柔性屏幕，其包含：上述复合材料，该复合材料被配置为使得当硬物刮擦柔性屏幕时，该柔性屏幕表现出大于5H的耐刮擦硬度。
[0012]在本申请的某些实施方案中，提供了一种用于制造可折叠或可卷曲显示器的柔性屏幕，其包含：上述复合材料，该复合材料被配置为使得当光传播通过柔性屏幕时，获得的可见光的光透射率大于90％
[0013]在本申请的一些实施方案中，提供了一种用于光学器件的透明基板，其包含上述复合材料，该复合材料被配置为使得当硬物刮擦透明基板时，该透明基板表现出大于5H的耐刮擦硬度。
[0014]在本申请的一些实施方案中，提供了一种用于光学器件的透明基板，其包含上述复合材料，该复合材料被配置为使得当光传播通过透明基板时，获得的可见光的光透射率大于90％。
[0015]在本申请的另一实施方案中，提供了一种用于制造复合材料的方法，该复合材料用于制造可折叠或可卷曲显示器，所述方法包括准备纳米多孔超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基板；以及在UHMWPE基板的上表面沉积硬质涂层材料，以使得硬质涂层材料的一部分渗透进UHMWPE基板的内部结构。UHMWPE基板具有聚乙烯的高度多孔结构。硬质涂层材料为液体形式。硬质涂层由丙烯酸酯低聚物和无定形二氧化硅组成。此外，涂层的溶剂可以为广泛的有机溶剂，包括但不限于丙酮、乙腈、甲基乙基酮或丙二醇甲醚。硬质涂层液体可以通过旋涂、浸涂、刮涂和棒涂渗透进入UHMWPE中。此外，UHMWPE基板形成为层，硬质涂层材料沉积在该层上。UHMWPE的层的厚度小于2μm。UHMWPE的层的拉伸强度大于500MPa。复合材料的整个层的厚度小于5μm。复合材料的拉伸强度大于100MPa。复合材料的整个层在N次折叠后无折痕，其中N为大于200,000的整数。
附图说明
[0016]图1示出了根据本申请的实施方案的高度多孔结构由直径为10nm至40nm的UHMWPE纳米纤维互相穿插而成，其中各纤维包含高度有序排列的延伸链纤维晶体，该延伸链纤维晶体包括折叠链薄片晶体。
[0017]图2为示出了根据本申请的实施方案的包括UHMWPE膜和硬质涂层的复合材料的结构的示意图。
[0018]图3示出了对根据本申请的实施方案的包括透明UHMWPE膜和硬质涂层的复合材料进行的光透射率试验的结果。
[0019]图4示出了对根据本申请的实施方案的包括透明UHMWPE膜和硬质涂层的复合材料进行的拉伸应力
‑
应变试验的结果。
[0020]图5示出了根据本申请的实施方案的包括透明UHMWPE膜和硬质涂层的复合材料的截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
[0021]本申请的实施方案涉及一种包括超高分子量聚乙烯的层和硬质涂层材料的层的超薄聚合物固体复合材料，以及一种用于生产具有优异的耐刮擦性、高透明度和良好机械强度的超薄聚合物固体复合材料的方法，以用于制造无折痕的可折叠显示器屏幕。
[0022]本文使用的术语仅用于描述特定实施方案，而不旨在限制本申请。如本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和全部组合。除非上下文另有明确规定，
否则如本文使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”旨在包括复数形式和单数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、步骤、操作、元件和/或成分，但并不预示存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、成分和/或它们的组。
[0023]除非另有定义，否则本文使用的全部术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还将理解的是，应当将诸如在常用辞典中定义的术语理解为具有与其在相关技术和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确定义，否则将不会以理想化或过于形式的意义来理解。
[0024]当在本文中使用术语“约”时，结合数值理解为，该值可以在该值的90％至该值的110％的范围内，即，该值可为所述值的+/
‑
10％。例如，“约1kg”是指0.90kg至1.1kg。
[0025]在描述本申请时将理解的是公开了许多技术和步骤。这些技术和步骤各自具有单独的益处，并且各自也可以与一个或多个其他公开技术、或者在一些情况下与全部的其他公开技术结合使用。因此，为了清楚起见，本描述将避免以不必要的方式重复各个步骤的每个可能的组合。然而，阅读说明书和权利要求书时应当理解这样的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造可折叠材料的复合材料，所述复合材料包含：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)；以及硬质涂层材料；其中所述硬质涂层材料的第一部分渗透进入所述UHMWPE中。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述UHMWPE具有聚乙烯的高度多孔结构。3.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述硬质涂层材料以液体形式沉积。4.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述UHMWPE形成为层，所述硬质涂层材料的第二部分沉积在所述层上。5.根据权利要求4所述的复合材料，其中所述UHMWPE的层的厚度小于2μm。6.根据权利要求4所述的复合材料，其中所述UHMWPE的层的拉伸强度大于500MPa。7.根据权利要求4所述的复合材料，其中所述复合材料的整个层在N次折叠后无折痕，其中N为大于200,000的整数。8.一种用于制造可折叠或可卷曲显示器的柔性屏幕，所述柔性屏幕包含：根据权利要求1所述的复合材料；其中所述复合材料被配置为使得当光传播通过所述柔性屏幕时，获得的可见光的光透射率大于90％。9.一种用于光学器件的透明基板，所述透明基...

【专利技术属性】
技术研发人员：高平，顾其傲，戴子超，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：