CN103443169A - 复合片和使用它的用于显示装置的基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的复合片包括基质和浸渍在所述基质内的增强材料，其中，所述基质在25℃时的弹性模量E1与所述增强材料在25℃时的弹性模量E2的比为10-2或更小（E1/E2≤10-2）。

Description

复合片和使用它的用于显示装置的基板
技术领域
本发明涉及复合片和使用它的用于显示装置的基板。更具体地，本发明涉及复合片和使用它的用于显示装置的基板，所述复合片由具有一定的弹性模量的材料组成，以呈现优异的柔性和耐热性并具有低的热膨胀系数，以适合于用于显示装置的基板。
背景技术
具有优异的耐热性、透明度和低的线性膨胀系数的玻璃被广泛用在用于液晶显示器（LCD）或有机电致发光（EL）显示器的基板、滤色片基板、太阳能电池基板等中。最近，由于用于显示器的基板材料需要具有小尺寸、细长、重量轻、抗冲击性和柔性，所以塑料材料作为玻璃基板的替代引起关注。
近年来，使用了塑料基板，例如，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）的聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜(PES)、环状烯烃树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂。但是，这些塑料材料具有相当高的热膨胀系数，从而造成产品弯曲或导线断裂。虽然聚酰亚胺树脂具有相对低的热膨胀系数，但是它由于非常低的透明度、高的双折射率和吸湿性能而不适用于基板材料。
为解决这样的问题，日本专利公开第2004-51960号公开了一种用含酯基的脂环族环氧树脂、双酚A环氧树脂、酸酐固化剂、催化剂和玻璃纤维布制备的透明复合光学片。日本专利公开第2005-146258号公开了一种由含酯基的脂环族环氧树脂、具有二环戊二烯结构的环氧树脂、酸酐固化剂和玻璃纤维布形成的透明复合光学片。日本专利公开第2004-233851号公开了一种由双酚A环氧树脂、双酚A酚醛环氧树脂、酸酐固化剂和玻璃纤维布形成的透明基板。然而，这些复合片具有在纤维和树脂基质之间大的热膨胀系数的差异，这会产生引起缺陷的应力和降低显示性能的高的光学各向异性。
发明内容
发明目的
本发明的一个方面是提供一种复合片，所述复合片具有优异的柔性、透明度和耐热性，并呈现高的抗冲击性、抗拉伸性、耐弯曲性等。
本发明的另一个方面是提供一种具有低的热膨胀系数和低的光学各向异性的复合片。
本发明的又一个方面是提供一种使用所述复合片的用于显示装置的基板，所述基板具有小的尺寸，细长且重量轻，并能降低制造成本。
技术方案
本发明的一个方面涉及一种复合片。所述复合片包括基质和浸渍在所述基质内的增强材料，其中，所述基质在25℃时的弹性模量E1与所述增强材料在25℃时的弹性模量E2的比为10-2或更小（E1/E2≤10-2）。
在一个实施方式中，所述基质在25℃时的弹性模量与所述增强材料在25℃时的弹性模量的比(E1/E2)可在1×10-7至1×10-2的范围内。在一个实施方式中，所述基质具有﹣150至30℃的玻璃化转变温度。此外，在一个实施方式中，所述基质在25℃时具有1×105至1×109达因/cm2的弹性模量E1。
所述基质可包括选自由硅橡胶、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氢化的丁腈橡胶(HNBR)、氟化的橡胶、塑化的聚氯乙烯(PVC)等组成的组中的至少一种。可单独或以它们中的两种或更多种的组合使用这些材料。
所述增强材料可选自由玻璃纤维、玻璃纤维布、玻璃织物、无纺玻璃布、玻璃网、玻璃珠、玻璃粉、玻璃薄片、二氧化硅颗粒、胶体二氧化硅等组成的组中。在一个实施方式中，所述增强材料在所述复合片中含量可为5至95vol%。
在另一个实施方式中，所述复合片可包括在所述基质的至少一个表面上的涂层，所述基质内浸渍有所述增强材料。这里，所述涂层包括选自由氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铟锡（ITO）和氧化铟锌（IZO）组成的组中的至少一种。
本发明的另一个方面涉及一种包括所述复合片的用于显示装置的基板。所述基板可具有小于或等于20ppm/℃的热膨胀系数。
有益效果
根据实施方式，复合片具有优异的柔性、透明度和耐热性，并呈现高的抗冲击性、抗拉伸性、耐弯曲性等。此外，复合片具有低的热膨胀系数、低的光学各向异性和低的水蒸汽透过性，同时呈现优异的平坦性和显示质量。包括上述复合片的用于显示装置的基板具有小的尺寸、细长且重量轻，并能降低制造成本。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的复合片的截面图；和
图2为根据本发明的另一个实施方式的复合片的截面图。
具体实施方式
现将参照附图更详细地说明本发明的实施方式。应注意的是附图不是精确的比例，只为了说明的方便和清楚，线的厚度或部件的尺寸可被放大。
本发明的一个方面提供了复合片，该复合片包括基质和浸渍在基质内的增强材料。这里，基质在25℃时的弹性模量E1与增强材料在25℃时的弹性模量E2的比为10-2或更小（E1/E2≤10-2）。优选地，基质在25℃时的弹性模量与增强材料在25℃时的弹性模量的比在1×10-7至1×10-2的范围内，并且更优选在1×10-6至5×10-4的范围内。在这个范围内，复合片呈现优异的柔性和刚性，并具有非常小的热膨胀系数。
基质在25℃时可具有1×105至1×109达因/cm2的弹性模量E1。优选地，基质在25℃时可具有5×105至5×108达因/cm2，更优选5×105至5×107达因/cm2的弹性模量E1。在这个范围内，复合片呈现优异的柔性和刚性，并具有非常小的热膨胀系数。
在一个实施方式，基质可具有-150℃至30℃的玻璃化转变温度。优选地，基质具有-130℃至20℃、更优选-130℃至10℃的玻璃化转变温度。在这个范围内，复合片呈现优异的柔性和刚性，并具有非常小的热膨胀系数。
基质可由橡胶材料，例如硅橡胶、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氢化的丁腈橡胶(HNBR)、氟化的橡胶等组成。可选地，基质可由具有小于或等于室温的玻璃化转变温度的硅树脂、或加入增塑剂以确保柔性的诸如塑化的聚氯乙烯(PVC)的树脂组分组成。可单独或以它们中的两种或更多种的组合使用这些材料。具体地，硅橡胶可用作复合片的基质。
硅橡胶可为具有5至2000的平均聚合度的有机聚硅氧烷。有机聚硅氧烷的实例包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚烷基芳基硅氧烷、聚烷基烷基硅氧烷等。这些材料中的每种在分子级处具有三维网状结构。优选地，硅橡胶的网状结构包括5至500个R2SiO单位的单交联点。优选地，具有5至500,000Cst粘度的有机聚硅氧烷可用作硅橡胶。在这个范围内，复合片呈现优异的柔性和刚性，并具有非常小的热膨胀系数。硅橡胶优选具有50至120,000Cst、更优选100至100,000Cst、最优选1000至80,000Cst的粘度。
增强材料浸渍在基质内。在这个情况下，增强材料可选自玻璃纤维、玻璃纤维布、玻璃织物、无纺玻璃布、玻璃网、玻璃珠、玻璃粉、玻璃薄片、二氧化硅颗粒、胶体二氧化硅等。可通过在增强材料内浸渍构成基质的组分，然后交联而制备复合片。
图1为根据一个实施方式的复合片10的截面图。参照图1，当增强材料2a为片型，例如玻璃纤维布、玻璃织物、无纺玻璃布、玻璃网等时，上述片型增强材料2a可浸渍到基质1内。虽然图1中说明的是在基质1内构成单层的片型增强材料2a，但是其中可形成两层或更多层的片型增强材料2a。例如，增强材料可具有两种或更多种玻璃纤维布的堆叠结构或玻璃纤维布与无纺玻璃布的堆叠结构。这里，在“堆叠”结构中，两个或更多个片型增强材料可以接触状态彼此堆叠或可通过其中插入的基质以分开的状态彼此堆叠。
此外，当增强材料2a为纤维型或粉末型，例如玻璃纤维、玻璃珠、玻璃粉末、玻璃薄片、二氧化硅颗粒或胶体二氧化硅基质时，增强材料2a可分散在基质内。这里，术语“分散”包括均匀分散和非均匀分散。
在另一个实施方式中，可同时使用片形增强材料片和粉末型增强材料。
增强材料2a在复合片中的含量为5至95vol%、优选为35至75vol%。在这个范围内，复合片呈现优异的柔性和刚性，并具有非常小的热膨胀系数。
图2为根据另一个实施方式的复合片10的截面图。参照图2，复合片10可包括形成在基质1的至少一个表面上的至少一个涂层2b。涂层2b可形成在基质的一个或两个表面上。涂层2b可通过物理气相沉积、化学气相沉积、涂布、溅射、蒸发、离子镀、湿涂、有机-无机多层涂布等形成在基质的表面上。可单独或以它们中的两种或更多种的组合应用这些方法。
可由氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝、ITO、IZO、金属等形成涂层2b。可单独或以它们中的两种或更多种的组合使用这些材料。在另一个实施方式中，涂层2b可形成为单层或包括彼此堆叠的两层或更多层的多层。
相对于基质的厚度，可以1×10-3至5×10-1、优选1×10-3至5×10-2的厚度比形成涂层2b。在这个范围内，可以控制表面异物的去除或有效的水蒸汽透过性。
涂层2b可优化阻透性、耐水蒸汽透过性、机械性质、平坦性以及基质与涂层之间的粘附性。
在一个实施方式中，基质具有50至200μm，优选70至150μm的厚度T1，且涂层具有1至300nm，优选10至150nm的厚度T2。在这个范围内，可以在抑制上涂层的分离的同时使耐水蒸汽透过性最大化。此外，包括涂层的复合片10具有10至500μm，优选50至150μm的总厚度。在这个范围内，可以使在TFT工艺中的问题最小化。
根据上述实施方式的复合片可应用于显示器和光学装置，例如，用于液晶显示器的基板、用于滤色片的基板、用于有机电致发光(EL)显示器的基板、太阳能电池基板等。
当复合片应用于用于显示装置的基板时，基板具有20ppm/℃或更小、优选10ppm/℃或更小的热膨胀系数。
接下来，将参照下面的实施例更详细地说明本发明的构造和功能。提供这些实施例仅用于说明的目的，且不能以任何方式解释为限制本发明。
将省略对本领域普通技术人员来说显而易见的细节的说明。
发明方式
实施例
用在实施例和对比例中的组分的细节如下。
(A)基质：Sylgard184（Dow Corning有限公司），具有4000Cst的粘度，及在25℃时的2×107达因/cm2的弹性模量。
(B1)增强材料：玻璃布3313（Nittobo有限公司）
(B2)涂层：交替使用氧化硅和氮化硅。
实施例1
将增强材料（玻璃布3313，Nittobo有限公司）放在玻璃基板（玻璃载体)上。将基质树脂（Sylgard184，Dow Corning有限公司）施加至上述增强材料。然后，将盖玻片放到上述基质上，且玻璃布通过层压浸渍至基质内。在加热固化后去除玻璃载体。
实施例2
除了上述复合片的表面通过溅射受到氧化硅和氮化硅的交替沉积以外，实施例2与实施例1相同。
实施例3
在具有迪安-斯塔克分水器（Dean-Stark trap）和温度计的三颈圆底烧瓶内混合三甲基氧基苯基硅烷(200g)、四甲基二乙烯基二硅氧烷(38.7g)、去离子水(65.5g)、甲苯(256g)和三氟甲磺酸酯(1.7g)。在60至65℃加热上述混合物2小时。回流上述混合物，并通过迪安-斯塔克分水器去除水和甲醇。当反应温度达到80℃且完全去除水和甲醇时，将上述混合物冷却至50℃以下。将碳化钙（3.3g）和水（约1g）加入到上述混合物中。在室温下搅拌上述混合物2小时并将氢氧化钾(0.17g)加入到上述混合物中。然后，回流上述混合物，并通过迪安-斯塔克分水器去除水。当反应温度达到120℃且完全去除水时，将上述混合物冷却到40℃以下，将二甲基乙烯基氯硅烷(0.37g)加入到上述混合物中，然后在室温下混合1时。通过过滤上述混合物，获得具有化学式(PhSiO3/2)0.75(ViMe2SiO1/2)0.25的硅树脂在甲苯中的溶液。获得的硅树脂具有约1700g/mol的重均分子量、约1440g/mol的数均分子量和150,000Cst的粘度，并包括约1mol%的连接硅的羟基。
将上述树脂溶液与1,4-双(二甲基硅烷基)苯混合，使得连接硅的氢元素与连接硅的乙烯基的摩尔比(SiH/SiVi)变成1.1:1。通过在5mmHg(667Pa)的压力下于80℃加热上述混合物而从该混合物中去除甲苯。然后，将少量的1,4-双(二甲基硅烷基)苯加入到上述混合物中，以恢复SiH/SiVi的摩尔比至1.1:1。按照上述树脂的重量，以0.5%w/w的量将包含1000ppm的铂的铂催化剂加入到上述混合物中。在有大摩尔的过量的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的情况下，通过用三苯基膦处理1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的铂(0)络合物以达到约4:1的三苯基膦与铂的摩尔比，从而制备所述催化剂。
使用这个混合物作为所述基质树脂，以与实施例1相同的方法制备浸渍的样品。
对比例1
除了丙烯酸树脂（CK1002，Noru Paint有限公司）用作基质，且使用引发剂(Igacure184)进行UV固化以外，对比例1与实施例1相同。
表1
弹性模量的比(E1/E2) 热膨胀系数(ppm/℃) 水蒸汽透过率g/m2-天
实施例1 3×10-5 5 20
实施例2 3×10-5 5 0.05
实施例3 1×10-4 10 10
对比例1 4×10-2 21 15
机械性质的测量
(1)弹性模量：在室温用装配有100N的测力传感器的MTS Alliance RT/5测试机架测量弹性模量。将试样装入两个间隔25mm的气动夹具上，并以1毫米/分钟的十字头速度拉该试样。连续采集负载和位移数据。负载-位移曲线的最初部分中的最大斜率视为杨氏模量。对于基质和增强材料中的每一个，测量在25℃时的弹性模量。弹性模量的比示于表1中。
(2)热膨胀系数：根据ASTM E831使用TMA仪器（Texas Instruments,Q40）测量热膨胀系数。
(3)水蒸汽透过率：根据ASTM F1249用MOCON仪器测量水蒸汽透过率。制备的样品切成30mm×40mm的尺寸，并放进中心刺穿的夹具上用于测量。室温时的蒸汽压力被视为是100%的相对湿度。
尽管本文已经公开了一些实施方式，但应理解这些实施方式仅以说明的方式提供，且在不背离本发明精神和范围下可进行各种修改、变化和更改。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书和其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种复合片，所述复合片包括基质和浸渍在所述基质内的增强材料，
其中，所述基质在25℃时的弹性模量E1与所述增强材料在25℃时的弹性模量E2的比为10-2或更小（E1/E2≤10-2）。
2.根据权利要求1所述的复合片，其中，所述基质在25℃时的弹性模量与所述增强材料在25℃时的弹性模量的比(E1/E2)在1×10-7至1×10-2的范围内。
3.根据权利要求1所述的复合片，其中，所述基质在25℃时具有1×105至1×109达因/cm2的弹性模量(E1)。
4.根据权利要求1所述的复合片，其中，所述基质包括选自由硅橡胶、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氢化的丁腈橡胶(HNBR)、氟化的橡胶、塑化的聚氯乙烯(PVC)和它们的组合组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合片，其中，所述增强材料浸渍在所述基质内，并包括选自由玻璃纤维、玻璃纤维布、玻璃织物、无纺玻璃布、玻璃网、玻璃珠、玻璃粉、玻璃薄片、二氧化硅颗粒、胶体二氧化硅和它们的组合组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的复合片，其中，所述增强材料包括玻璃纤维布、玻璃织物、无纺玻璃布或它们的组合。
7.根据权利要求5所述的复合片，其中，所述增强材料在所述复合片中含量为5至95vol%。
8.根据权利要求1所述的复合片，进一步包括：在所述基质的至少一个表面上的涂层，所述涂层包括选自由氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮化铝、ITO和IZO组成的组中的至少一种。
9.一种用于显示装置的基板，所述基板包括权利要求1至8任一项所述的复合片。
10.根据权利要求9所述的基板，其中，所述基板具有小于或等于20ppm/℃的热膨胀系数。
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