TWI420194B - 塑膠基板以及包含此塑膠基板之裝置 - Google Patents

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Description

塑膠基板以及包含此塑膠基板之裝置
本發明涉及一種塑膠基板以及一種包含此塑膠基板的裝置，尤其涉及一種塑膠基板或一透明電極薄膜，使用於電子紙顯示裝置或顯示裝置中。
傳統上，在幾乎所有的液晶顯示器裝置中，其類型中包括一個電子紙顯示裝置和液晶顯示裝置，玻璃基板已被用來作為上下基板，以實現顯示裝置的輕重量，上下玻璃基板已做得更薄。目前，雖然基板的厚度盡可能地變薄，卻很難獲得令人滿意的輕重量，因此，正進行用於基板之材料的徹底研究。在這方面，為代替玻璃基板，正提議使用較玻璃輕的塑膠基板。
然而，在形成陣列圖案、形成彩色濾光片等的過程中，塑膠基板可能受到熱、化學和機械損害，液晶顯示裝置的影像品質特性惡化。
圖1a中所示為包括塑膠基板的液晶顯示裝置的典型示例。具體來說，液晶顯示裝置可包括上下基板1，由塑膠製成、上下電極11，形成在上下基板上以施加驅動電壓至裝置且用作透明電極、阻障140，具有二層結構且致能上下基板置於一預定距離、以及帶電粒子層150或注入液晶至由阻障所界定的晶胞之內。同時，偏光鏡可形成在用作上基板的塑膠絕緣基板的外表面上，和一可形成在下基板外表面上的反射板或透射基板。此外，上塑膠絕緣基板可包括黑色矩陣，用於界定單位像素、以及彩色濾光片，可設置在黑色矩陣所封閉的空間中。另一方面，下基板可包括一開關元件和每單位像素的一像素電極。
平面顯示裝置的另一個示例，有機電激發光(electroluminescent,EL)裝置在圖1b和1c中說明其截面圖，其包括一基板1和一透明電極110或一反射電極113，形成在基板1上。
雖然裝置的厚度和重量減少是由於使用塑膠基板，但仍很難阻止最終產物的影像品質特性惡化，並整合各種功能性以便減少裝置的厚度和重量。
同時，反射的液晶顯示裝置反射外部光線從而達到照明，因此包括用於擴散和反射外部光線的反射鏡。就其本身而論，反射鏡係作為一種向外反射型，其中反射鏡形成在與具有液晶層相反之表面的基板表面上，或作為一種向內反射型，其中反射鏡形成在具有液晶層的基板表面上。
依照向外反射型，因為反射鏡形成在與具有液晶層相反之表面的基板表面上，由外部入射的光由反射鏡所擴散和反射，並且反射的光依次穿過基板和液晶層，然後射向顯示幕。就其本身而論，所反射的光可引起歸因於基板厚度影響的視差，導致如雙像或顏色混合的失焦影像。
另一方向，依照向內反射型，因為反射鏡形成在具有液晶層的基板的表面上，由外部入射的光被反射鏡擴所散射和反射，並且所反射的光線穿過液晶層而不經過基板，然後發散至顯示幕。在這種情況下，因為反射鏡和液晶層彼此相鄰配置，且反射的光不被基板的厚度所影響，所以不會發生視差，從而消除了失焦影像。
在基板為塑膠基板，即薄膜的情況下，其厚度可較玻璃更薄，因此視差可降低到一定程度。然而，在設置彩色濾光片的情況下，一個像素分成三個各自具有三分之一像素大小的顏色點。在這種情況下，反射的光相較於在單色的液晶顯示裝置中，更容易穿過無目標的點，因此，薄膜厚度的影響並非可忽略的。
甚至在薄膜用作基板，尤其是用於彩色液晶顯示裝置的情況下，應採用向內反射型。
然而，向內反射型的液晶顯示裝置具有複雜的配置，從而製造困難。特別是，在薄膜用作基板的情況下，在高溫或潮濕的影響下，薄膜很容易膨脹和收縮，因此限制了其材料或製程條件。因此，正在尋找使用薄膜作為基板的向內反射型的液晶顯示裝置的製造方法，其為高產量，且依設計要求而定而減少製造成本。
此外，在製造反射或傳輸反射型液晶顯示裝置中，形成反射鏡的方法包括粗糙化樹脂的表面，如透過使用光罩的光微影蝕刻，和形成便於在粗糙表面上反射光的金屬層。
粗糙化樹脂表面的方法的其他示例包括使用具有小顆粒分散在其中的樹脂形成粗糙表面的方法(日本未經審查專利公開號No.Hei.4-267220)、透過二種不同類型的樹脂相分離硬化後形成粗糙的表面的方法(日本未經審查專利公開號No.Hei.12-193807)，以及熱光可硬化樹脂材料透過控制內部壓力硬化後形成粗糙表面的方法(日本未經審查專利公開號No.Hei.12-171792)。
然而，透過在薄膜上直接形成反射鏡所製造之使用薄膜作為基板的向內反射型液晶顯示裝置之電極基板的情況下，具有以下問題。具體來說，因為反射鏡需要散射並反射外部光線的功能，它具有一個粗糙表面。此粗糙係藉由粗糙化液晶層的表面而獲得，從而可能不利地影響液晶的驅動。所以，需要先進的平坦化技術，其可能會增加製造成本且減少產量。同時，以金屬層所形成的反射鏡可能在形成透明電極等之後續化學處理過程中受損壞。此外，作為基板的薄膜在高溫或潮濕的影響下往往擴張或收縮，限制了用於反射鏡和透明電極的材料和製造條件，並因此使之難以製造取決於設計需求的液晶顯示裝置。此外，在製造設計使用背光和所反射外部光線二者作為光源，透過直接在薄膜上形成反射鏡等的傳輸反射型液晶顯示裝置的電極基板中，上述問題可能變得更加嚴重。
在反射鏡形成為向內反射型的情況下，由金屬層所組成的反射鏡首先形成於塑膠薄膜的整個上表面上。然後，對應於在隨後的製程中所形成的透明電極像素部分的部分金屬層，需要使用高度精確度來去除，以便允許所傳送的背光通過。就其本身而論，所去除的部分具有小於透明電極的像素部分的面積。
此後，ITO作為透明電極，係以透明電極的像素部分重疊去除由金屬層所構成的反射鏡區域的方式所形成。光阻層形成在ITO上，同時以良好精確度對準光阻層和ITO，然後曝光和顯影光阻層從而去除ITO，因而形成透明電極的圖案。此過程需要高度的對準精確度。
然而，塑膠製的薄膜很容易例如只是水洗即膨脹，以及相反地，當乾燥時薄膜收縮。此外，這種膨脹或收縮沒有立即地穩定下來，且需要很長一段時間來穩定。例如，一旦薄膜收縮，形成在薄膜上的圖案尺寸過一段長時間後表現了膨脹，因此很難獲得上述對準的可再現性。
因此，很難透過直接在薄膜上形成反射鏡或透明電極而製造傳輸反射型液晶顯示裝置。
此外，製造反射型(傳輸反射型)液晶顯示裝置的反射鏡之傳統方法具有以下問題。
使用光微影蝕刻在例如光阻層的樹脂表面上產生粗糙度的方法中，簡單重複反射鏡上的平面圖案可能會導致反射鏡作為一個繞射光柵的功能。因此，當觀看液晶顯示幕時，由於相對於佈線、黑色矩陣等的其他重複圖案定位中的微小誤差，如暈彩或所謂疊紋等缺陷可能會出現。由於這個原因，如像素圖案的簡單重複圖案，不能用於設計形成粗糙圖案的光罩，且需要極度令人困擾和複雜的設計。因此，不容易透過典型光微影蝕刻而形成具有適當散射能力的反射鏡。
同時，日本未經審查專利公開號No.Hei.4-267220所揭露的方法係在樹脂中分散不同樹脂材料的粒子，日本未經審查專利公開號No.Hei.12-193807所揭露的方法係利用二種不同類型樹脂硬化後的相分離。同樣，日本未經審查專利公開號No.Hei.12-171792所揭露的方法為透過硬化樹脂的部分表面並執行曝光或燃燒同時分離其未硬化的內部而形成粗糙度。在使用上述方法在50-200 μm厚的塑膠薄膜上直接形成反射鏡的情況下，由於樹脂硬化後的應力而容易出現塑膠薄膜的撓曲。
另外，依照上述任何製造方法所製造反射鏡具有一種組成材料，在邊界的相對側如樹脂和顆粒的介面或分離相的介面上，具有實際上不同的折射率。當反射鏡的粗糙表面形成在具有液晶層的相反表面之電極基板的表面上，由偏光鏡所偏極化的入射光經由液晶層傳送穿過具有不同折射率的反射鏡的材料介面，然後由金屬層所反射。
在這種情況下，偏極化的入射光和金屬層所散布的光可能會出現去極化，由於不同的折射率材料之介面上的折射，藉以減少光偏極化的程度。因此，在如上所配置之反射鏡應用於液晶顯示裝置的情況下，很可能液晶顯示幕的對比度將減少。
因此，本發明一個目的是提供一種塑膠基板，其增加導電率且就其本身而言用作一種輔助電極。
本發明另一個目的是提供一種塑膠基板，其增加導電率且就其本身而言用作一種輔助電極，而且不會妨礙由其背面入射之光的傳送。
本發明另一個目的是提供一種塑膠基板，其包括一個金屬層，但彎曲時不會破裂。
本發明另一個目的是提供一種透明電極薄膜，其具有進一步提高的導電率同時保護電極與外界隔絕。
本發明另一個目的是提供一種塑膠基板，其中以塗佈和硬化包含導電材料的有機鈍化層的方式，在金屬層上形成一鈍化層或一電極層，從而防止傳統上用作透明電極的ITO沉積後在高溫下所發生的薄膜尺寸的變化。
本發明另一個目的是提供一種電子紙顯示裝置或一種液晶顯示裝置，其根據使用上述塑膠基板的高度光穿透率而具有高對比度的清晰影像。
本發明另一個目的是提供一種電子紙顯示裝置、一種液晶顯示裝置或一種有機EL裝置，其包括上述塑膠基板作為下基板從而減少其重量。
在本發明的一個特點中，提供了一種塑膠基板，包括塑膠薄膜、反射及/或導電金屬層、和樹脂層，具有導電材料分散於其中。
在此特點中，金屬層可能是單層或多層的反射金屬層，選自鋁、鈦、銀、鉑、鎂、鉭、鈀、其合金、銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)和銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)所組成的群組。反射金屬層可選自鋁、鎂及其合金所組成的群組。或者，反射金屬層可包括選自鋁、鎂及其合金所組成之群組的下部金屬層，以及選自ITO或IZO的上部金屬層。
在此特點中，反射金屬層可能具有10-1000 nm的厚度，較佳係50-300 nm。
在此特點中，金屬層可為導電金屬層，選自鎂、鋇、金、鋁、鈦、銀、鉑、鉭、鈀、其合金和其氧化物、ITO和IZO所組成的群組。
在此特點中，導電金屬層可為ITO或IZO。
在此特點中，具體而言，導電金屬層可選自鎂、鋇、金和其氧化物所組成的群組。另外，導電金屬層可包括IZO。
在此特點中，導電金屬層可具有1-300 nm的厚度。
導電金屬層可具有1-100 nm的厚度，較佳係1-50 nm。
在此特點中，金屬層可為氣體阻障層或水汽阻障層。
在此特點中，塑膠薄膜可為聚醯亞胺基薄膜。
在此特點中，塑膠薄膜可為具有平均線性熱膨脹係數(coefficient of linear thermal expansion,CTE)50.0 ppm/℃或以下的聚醯亞胺薄膜，當在溫度範圍從50℃至250℃中，使用熱機械分析儀對於50-100 μm薄膜厚度測量時，具有15或以下的黃色指數。
在此特點中，當使用紫外線(ultra violet,UV)分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，塑膠薄膜可為具有顏色座標的聚醯亞胺薄膜，其中L係90或以上、a係5或以下和b係5或以下。
在此特點中，塑膠基板可進一步包括一鈍化層，形成在金屬層上。鈍化層為聚醯亞胺薄層，具有平均CTE 50.0 ppm/℃或以下，當溫度範圍從50℃至250℃，使用熱機械分析儀對於50-100 μm的薄膜厚度測量時，具有黃色指數15或以下。同時，鈍化層可為當使用UV分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，在380-780 nm上平均穿透率為85%或以上的聚醯亞胺薄層。同時，鈍化層可為當使用UV分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，在550 nm具有88%或以上的穿透率，且在420 nm具有70%或以上的穿透率之聚醯亞胺薄層。
在此特點中，導電材料可為碳奈米管或ITO粉末。
在此特點中，具有導電材料分散於其中的樹脂層可由具有導電材料分散其中的聚醯亞胺清漆所形成。
在此特點中，具體而言，具有導電材料分散其中的樹脂層可由根據100重量份的聚醯亞胺樹脂固體成分包含0.001-1重量份的碳奈米管的聚醯亞胺清漆所形成。
在此特點中，具體而言，具有導電材料分散其中的樹脂層可由根據100重量份的聚醯亞胺樹脂固體成分包含2-100重量份的ITO粉末的聚醯亞胺清漆所形成。
就其本身而言，ITO粉末可包含80-95 wt%的氧化銦和5-20 wt%的氧化錫。
在此特點中，具有導電材料分散其中的樹脂層可具有從10 nm至25 μm範圍的厚度。
塑膠基板可進一步包括形成在塑膠薄膜至少一表面上的耐化學性薄層。耐化學性薄層可包括選自丙烯酸樹脂、環氧基樹脂、聚矽氮烷和聚醯亞胺樹脂所組成的群組中的至少其中之一。
此外，塑膠基板可進一步包括形成在塑膠薄膜下表面上或金屬層下表面上的無機層。
就其本身而言，無機層以單層或多層結構的形式來設置，使用選自SiNx 、Alx Oy 和SiOx 所組成的群組中至少其中之一種無機材料。
同時，塑膠基板可進一步包括一個金屬氧化物層，形成在具有導電材料分散其中的樹脂層之上表面上或下表面上。
就其本身而言，金屬氧化物層可包括氧化銀(AgO)。
在此特點中，塑膠基板可具有在500 nm波長的50%或以上的光穿透率，並且表面電阻率為2.5 x 106 Ω/sq.或以下。
在本發明的另一個特點中，提供了一個透明電極薄膜，包括塑膠薄膜、形成在塑膠薄膜上的薄ITO或IZO薄層並具有預定的圖案、以及樹脂層，形成在具有導電材料分散其中的薄ITO或IZO薄層上。
透明電極薄膜可具有在500 nm波長的50%或以上之光穿透率。
透明電極薄膜可具有700 Ω/sq.或以下的表面電阻率。
在本發明的另一個特點中，提供了一種透射式電子紙顯示裝置，包括上述塑膠基板作為一個下基板。
在本發明的另一個特點中，提供了一種顯示裝置，包括上述塑膠基板作為一個下基板。
在本發明的另一個特點中，提供了一種有機EL裝置，包括上述塑膠基板作為一個下基板。
依據本發明的一個實施例，一種塑膠基板具有增進的導電率，不妨礙光的穿透，且不會由於金屬層而使薄膜開裂。
依據本發明的另一實施例，塑膠基板包括一個向內反射型的反射金屬層。若是如此，因為從液晶顯示裝置外部入射的光，在形成在塑膠薄膜上的金屬層散射和反射，且所反射的光不是透過塑膠薄膜而穿透，所以不會發生視差，從而獲得清晰的影像而不致失焦。同時，金屬層不僅可阻擋外界而來的外部空氣或水汽，並且可阻擋薄膜本身當中所包含的空氣或水汽，且因此沒有必要在具有液晶層的塑膠薄膜表面上形成氣體阻障層，從而進一步降低生產成本和增加產量。
依據本發明實施例的塑膠基板可用作電子紙顯示裝置或液晶顯示裝置的下基板，從而致能減少顯示裝置的重量。
以下，將詳細說明本發明。
本發明涉及一種塑膠基板，用於電子紙顯示裝置或顯示裝置中。依據本發明的一實施例，塑膠基板負責透射功能和透射式電子紙顯示裝置或顯示裝置的電極功能。
依據本發明實施例的塑膠基板如圖2所示。如圖2中所示，塑膠基板包括塑膠薄膜100、金屬層110，配置在塑膠薄膜上並具有導電功能、樹脂層120，形成在金屬層表面上且具有分散其中的導電材料。此外，在稍後描述的依據本發明另一實施例的塑膠基板的情況中，具有導電功能的金屬層110可為反射金屬層或導電反射金屬層。
在隨後的過程中，如直接在塑膠薄膜100上沉積金屬層或在薄膜上排列薄膜電晶體，在熱或潮濕的影響下薄膜可膨脹或收縮。因此，隨後過程的條件可能會受到限制，則可能會發生與其後薄層或元件的錯對準，或可能無法維持薄膜的平坦化，從而產生撓曲現象。所以，塑膠基板的塑膠薄膜100可具有250℃或以上的玻璃轉移溫度，以及盡可能低的CTE。具體而言，塑膠薄膜可為高耐熱薄膜，當溫度範圍50-250℃之內使用熱機械分析儀對於50-100 μm薄膜厚度測量時，具有50.0 ppm/℃或以下的平均CTE，且較佳係35.0 ppm/℃或以下。一個示例可包括但不限於聚醯亞胺薄膜。
依據穿透率，一種無色透明的塑膠薄膜，特別是可使用50-100 μm薄膜厚度具有黃色指數15或以下的聚醯亞胺薄膜。同時，當使用UV分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，在380-780 nm上具有85%或以上平均穿透率的聚醯亞胺薄層可用作塑膠薄膜。在塑膠薄膜的穿透率滿足以上的情況下，可用來作為透射式電子紙或液晶顯示裝置的塑膠基板。此外，塑膠薄膜可為當使用UV分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，在550 nm具有88%或以上穿透率，且在420 nm具有70%或以上穿透率的聚醯亞胺薄膜。
另外，依據增加透明度以提高穿透率方面，聚醯亞胺薄膜可為當使用UV分光光度計對於50-100 μm薄膜厚度測量時，具有顏色座標的聚醯亞胺薄膜，其中L係90或以上、a係5或以下、b係5或以下。
聚醯亞胺薄膜，藉由聚合芳香二酐和二胺所獲得，因此獲得亞醯胺化的聚醯胺酸。一個芳香二酐的示例可包括但不限於選自2,2-雙(3,4-二羧苯)六氟丙烷二酐(2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride,6-FDA)、4-(2,5-二氧四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二酸酐(4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-y1)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxy lic anhydride,TDA)、4,4' -(4,4' -異丙亞苯氧基雙鄰苯二甲酸酐(4,4' -(4,4' -isopropylidenediphenoxy)bis(phthalic anhydride),HBDA)、雙酐單體(pyromellitic dianhydride,PMDA)、聯苯四羧酸二酐(biphenyltetracarboxylic dianhydride,BPDA)和氧基二酞酸二酐(oxydiphthalic dianhydride,ODPA)所組成的群組中之一個或多個。
一個芳香二胺的示例可包括但不限於選自2,2'-雙[4-(4-氨基苯氧苯基)]丙烷(2,2'-bis[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]propane,6-HMDA)、2,2'-雙(三氟甲基)二氨基聯苯(2,2' -bis(trifluoromethyl)-4,4' -diaminobiphenyl,2,2' -TFDB)、3,3' -雙(三氟甲基)-4,4' -二氨基聯苯(3,3' -bis(trifluoromethyl)-4,4' -diaminobiphenyl,3,3' -TFDB)、4,4'-雙(3-氨基苯氧基)二苯碸(4,4' -bis(3-aminophenoxy)diphenylsulfone,DBSDA)、雙(3-氨基苯)碸(bis(3-aminophenyl)sulfone,3-DDS)、雙(4-氨基苯)碸(bis(4-aminophenyl)sulfone,4-DDS)、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯(1,3-bis(3-aminophenoxy)beazene,APB-133)、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯(1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene,APB-134)、2,2’-雙[3-(3-氨基苯氧基)苯基]-六氟丙烷(2,2’-bis[3(3-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane,3-BDAF)、2,2’-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-六氟丙烷(2,2’-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane,4-BDAF)、2,2’-雙[3-氨基苯氧基]-六氟丙烷(2,2’-bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane,3,3' -6F)、2,2-雙[4-氨基苯氧基]-六氟丙烷(2,2’-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane,4,4' -6F)和氧基二苯胺(oxydianiline,ODA)所組成的群組中之一個或多個。
使用單體如上製造聚醯亞胺薄膜的方法沒有特別限制，例如第一溶劑存在下包括聚合芳香族二胺和芳香二酐從而獲得聚醯胺酸溶液，亞醯胺化聚醯胺酸溶液，加入已亞醯胺化的溶液至第二溶劑，執行過濾和乾燥，從而獲得固體聚醯亞胺樹脂，在第一溶劑中溶解固體聚醯亞胺樹脂從而製備聚醯亞胺溶液，然後經過薄膜形成過程，從而獲得聚醯亞胺薄膜。就其本身而言，第二溶劑可具有低於第一溶劑的極性。具體而言，第一溶劑可選自間甲酚、N-甲基砒咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、二甲基酸醯胺(dimethylformamide,DMF)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide,DMAc)、二甲基亞碸(dimethylsulfoxide,DMSO)、丙酮和二乙酸乙酯所組成的群組中之一個或多個，而第二溶劑可選自水、醇、醚和酮所組成的群組中之一個或多個。
在塑膠薄膜上形成金屬層，以形成具有均勻厚度的金屬層，塑膠薄膜可具有2 μm或以下的表面粗糙度，且較佳係0.001-0.04 μm。
在這樣的塑膠薄膜上，金屬層110具有導電性(以下稱為「導電金屬層」)，考慮到穿透率，可形成1-300 nm的厚度。在這種情況下，可抑制包括穿透率的光學特性之惡化。特別是，當導電金屬層的厚度是1-100 nm，塑膠薄膜基板的CTE可大大地減少，而沒有由於金屬層而惡化包括穿透率的光學特性。如果導電金屬層的厚度超過上述的上限，導電率可能會增加，但塑膠薄膜可能在彎曲時開裂。
用於導電金屬層所使用的材料示例包括但不限於鎂、鋇、金、鋁、鈦、銀、鉑、鉭、鈀、其合金或其氧化物、ITO和IZO。當使用金屬或金屬合金時，金屬層厚度對於穿透率的效果可能大於使用金屬氧化物時的效果。因此，在使用金屬或金屬合金的情況下，金屬層的厚度可設定為1-50 nm。
在這種包括導電金屬層的情況下，其可能會增加導電率而不妨礙光的傳送，並可進一步用作電極。從這一觀點來看，導電金屬層可為薄ITO或IZO薄層。
這種導電金屬層在導電率方面有利，而且，可能會表現出氣體及/或水汽的阻障特性，從而抑制由於氣體或水汽所導致的塑膠薄膜變形。
在塑膠薄膜上形成導電金屬層方法的示例可包括但不限於濺鍍、離子鍍、電鍍和化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)。
依據本發明的實施例，塑膠薄膜是高耐熱薄膜，而因此與傳統的塑膠基板相較，形成導電金屬層的製程條件幾乎沒有限制。
依據本發明實施例的塑膠基板可包括樹脂層120，形成在導電金屬層110上並具有導電物質例如碳奈米管(carbon nanotubes,CNT)或ITO粉末分散於其中。具有CNT或ITO粉末分散其中的樹脂層可進一步增加導電性，且還可用作額外的電極層。具有CNT或ITO粉末分散其中的樹脂層，可藉由塗敷含CNT或ITO粉末的透明清漆，或藉由分散CNT或ITO粉末在透明的聚醯亞胺清漆中，然後塗敷清漆而獲得。
就其本身而言，從顯示器的電極薄膜的表面電阻率和光穿透率方面來看，根據清漆樹脂的固體含量100重量份，可使用聚醯亞胺清漆的CNT0.001-1重量份。
CNT的種類不限，但可包括單壁CNT、雙壁CNT、多壁CNT，以及透過化學或物理處理修飾CNT表面的修飾CNT。
分散CNT在清漆中的方法並不特別限制，但包括例如使用超音波、三滾筒粉碎機、均質機、捏合機、研磨攪拌器或球磨機的物理分散，或透過化學處理使用清漆和單體之間化學鍵結的化學分散。就其本身而言，添加CNT可在清漆聚合後原位執行，或可在清漆聚合後透過混合來實行。為適當分散CNT，可使用如分散劑或乳化劑的添加劑。
形成具有CNT分散其中的樹脂層方法的示例可包括但不限於旋塗法、使用刮刀成型等。
特別是，因為CNT可增加導電率，且由於其特定的結構而不妨礙光穿透過薄金屬層，所以具有CNT分散其中的樹脂層可形成在金屬層上。
在ITO粉末與CNT一起使用或代替CNT來使用的情況下，其用量可根據清漆中樹脂的固體含量為100重量份，設定為2-100重量份。
在添加ITO粉末的情況下，電氣特性係取決於ITO含量而控制，且還可藉由調整在ITO本身中氧化銦和氧化錫的含量而控制。就其本身而言，ITO可含有80-95 wt%的氧化銦(In2 O3 )和5-20 wt%的氧化錫(SnO2 )。同時，ITO可以粉末的形式來提供，且其尺寸可視所使用的材料種類和反應條件而定而變化。ITO粉末可具有平均最小直徑30-70 nm，而平均最大直徑60-120 nm。
製備含有ITO的清漆的方法並不特別限制，但可包括在聚醯胺酸溶液中分散ITO，從而根據聚醯胺酸的固體含量為100重量份，ITO含量為2-100重量份，以展示導電率或維持薄膜的可撓性。
將ITO添加至聚醯胺酸溶液的方法並不特別限制，但可包括例如聚合之前或聚合期間將ITO添加至聚醯胺酸溶液、完成聚醯胺酸聚合後捏合ITO、或混合分散含有ITO的溶液與聚醯胺酸溶液。就其本身而言，因為ITO的分散受分散溶液的黏性和酸鹼度影響，並已對導電性和可見光穿透率的均勻性有影響，應執行充分的分散過程。為此目的，可使用三滾筒粉碎機、超音波震盪器、均質機或球磨機來執行分散過程。
以此方式形成具有CNT或ITO粉末分散於其中的樹脂層的情況下，其厚度依據壓制包括穿透率的顯示器光學特性的惡化，可設定的範圍從10 nm到25 μm。
當基板由上述塑膠所形成時，其可用作透射基板和透明電極基板，因此液晶顯示裝置的重量可變得更輕。
依據本發明的另一實施例，塑膠基板可包括金屬氧化物層，形成於樹脂層120的上表面或下表面上，且具有導電材料分散於其中。氧化層可增加穿透率，並可作為阻擋氣體和水汽的阻障層。氧化層特別由氧化銀(AgO)薄層，如圖3和圖4所示例。圖3表示塑膠基板中的氧化層111，形成在具有導電材料分散於其中的樹脂層120的上表面上，而圖4表示塑膠基板中的氧化層111，形成在具有導電材料分散於其中的樹脂層120的下表面上。
在形成氧化層111的情況下，其厚度並不特別限制，但可依據對樹脂層的黏性、氧化層的厚度均勻性，設定為大約10-300 nm，並防止彎曲後基板開裂。
依據本發明的進一步實施例，塑膠基板可進一步包括防止溶劑滲透到基板和電極的薄層。在本發明中，此薄層被稱為「耐化學性薄層」。
具有耐化學性薄層的塑膠基板的示例如圖5至圖8中所示。圖5和圖8表示耐化學性薄層102形成在塑膠薄膜100的下表面上，圖6表示耐化學性薄層102形成在塑膠薄膜100的上表面和下表面上，而圖7表示耐化學性薄層102僅形成在塑膠薄膜100的上表面上。
耐化學性薄層102的組成並不特別限制，只要其不減少透明度，不溶於有機溶劑和在顯示器製造過程中用於清洗的溶劑，並對基板薄膜表現良好的黏附性。具體來說，耐化學性薄層102可為含有選自丙烯酸樹脂、環氧基樹脂、聚矽氮烷和聚醯亞胺基樹脂所組成的群組其中之一樹脂的薄層。
當耐化學性薄層102形成在塑膠薄膜100的下表面上時，可預防溶劑從外界滲透到塑膠薄膜之內。當耐化學性薄層102形成在塑膠薄膜100的上表面上時，除了防止溶劑滲透外，可輔助在塑膠薄膜100上形成導電金屬層110。
形成耐化學性薄層102的方法並不特別限制，但可包括例如旋塗法、鑄造、捲軸塗佈、浸漬等方法。
耐化學性薄層102的厚度不限，但可依據達到厚度均勻性和抑制包括穿透率的光學特性的惡化，設定為大約10-500 nm，。
依據本發明的進一步實施例，塑膠基板可進一步包括鈍化層(平坦化薄層)，形成在金屬層上，如圖8中所示。鈍化層103用以保護反射金屬層和平坦化反射金屬層的表面，且有利於促進隨後形成具有導電材料分散於其中的樹脂層120，並防止塑膠基板翹曲。從這些觀點看來，鈍化層可具有絕緣特性且不妨礙由反射金屬層所反射的光的穿透。
因此，鈍化層可由與作為塑膠薄膜的聚醯亞胺薄膜相同的聚醯亞胺樹脂所形成。例如，鈍化層可為一種具有可見光穿透率85%或以上的無色透明樹脂層。
由於反射金屬層110，鈍化層103的厚度設定為適於平坦化不平整的表面。鈍化層103的厚度不限，但可為大約10-500 nm，考慮到與金屬層的黏附力和有機發光薄層沉積的容易程度。
依據本發明另一個實施例，塑膠基板可進一步包括一無機層。塑膠基板可由塑膠薄膜100所組成。因為薄膜本身包含空氣或水汽，並具有高空氣或水汽滲透性，由外部或薄膜本身而來的空氣或水汽可能滲入液晶層或有機發光薄層，從而產生泡沫，或者液晶層或有機發光薄層可被水汽和氧氣所氧化，因而減少顯示裝置的使用壽命和其特性惡化。因此，無機層可以單層或多層結構設置在塑膠基板的內表面或外表面上，因此可用作阻擋氣體和水汽的阻障層。這種薄層不僅可阻擋從外界而來的外部空氣或水汽，而且可阻擋包含在薄膜本身當中的空氣或水汽。
此無機層如圖9和圖10所表示。
圖9表示為形成在塑膠薄膜100下表面的無機層101，而圖10表示無機層101，形成在塑膠薄膜100下表面上和具有導電材料分散其中的樹脂層120的下表面上。
雖然使用導電金屬層110或氧化層111可實現阻擋水汽和氣體的阻障層，即使在沒有無機層的情況下，為給予更足夠的水汽和氣體阻障特性，可額外地設置無機層101。
無機層101可使用如SiOx 、SiNx 、Alx Oy 等氧化物所形成，其形成方式不限於但可包括本領域中通常所知的無機沉積技術，如低溫薄膜成形、高溫薄膜成形或電漿輔助CVD。無機層101的厚度不限，但可考慮到減少氣體和水汽的傳輸速率以防止有機層或液晶層和金屬層的氧化，且有利於有機發光薄層的沉積，設定為約10-300 nm。或者，無機層可設置為帶有平坦化薄層的二至四層的多層結構。
依據本發明實施例的塑膠基板用作電子紙顯示裝置或顯示裝置的基板。在上述塑膠基板用作顯示裝置下基板的情況下，其可增加導電率且不妨礙由其後表面所入射之光的穿透，從而幫助實現明亮的影像。
在具有導電金屬層的塑膠基板情況下，為使用導電金屬層作為電極，導電金屬層係厚厚地沉積在塑膠薄膜上。從而，一旦彎曲塑膠基板，金屬層可被剝離，並由於塑膠基板和金屬層之間的可撓性差別而裂開，並可能因此失去用作電極的能力。然而，依據本發明實施例的塑膠基板，除了導電金屬層之外，也可形成具有導電材料分散於其中的樹脂層，且因此導電金屬層可形成為更薄。此外，根據彎曲塑膠基板後所發生的尺寸穩定性的差異，有關導電金屬層剝離和開裂的問題可以減輕，由於樹脂層和塑膠薄膜的樹脂形成在導電金屬層的上表面和下表面上，因而與傳統導電金屬層的單層電極結構相較，增加了彎曲顯示器和基板後的抗剝離和抗開裂。
依據本發明實施例的塑膠基板可具有表面電阻為2.5×106 Ω/sq.或以下，而在波長500 nm處的光透過率為50%或以上，以便適應於顯示裝置。
使用依據本發明實施例的塑膠基板的平面顯示裝置的示例可包括但不限於使用上述塑膠基板作為如圖11所示下基板的液晶顯示裝置和使用上述塑膠基板作為基板的有機EL裝置，如圖12和圖13所表示。尤其圖13描述透射式有機EL裝置。
此外，依據本發明的塑膠基板可用作透明電極薄膜。在這種情況下，導電金屬層可為薄ITO或IZO薄層。
在製造有機EL裝置中，電極層可由含有Ag、Mg、Ba或Ca的導電金屬層所形成，因此含有Ag的透明電極可用作陽極，而含有Ca或Mg的透明電極可用作陰極。
透明電極彼此具有類似截面，除了圖2塑膠基板的導電金屬層110為透過光微影蝕刻和蝕刻的條紋狀，而具有導電材料分散於其中的樹脂層120形成在條紋狀的導電金屬層110上，從而透明電極的示例並未特別表示出來。
透明電極薄膜的製造需要在塑膠薄膜上形成導電金屬層110，然後透過光微影蝕刻和蝕刻而圖案化導電金屬層110，從而形成條紋狀的金屬層。因而所形成的條紋狀金屬層可用作透明電極。透過上述方法，具有導電材料分散於其中的樹脂層形成在金屬電極上。此後，執行加熱和硬化，從而獲得透明電極薄膜。
所獲得的透明電極薄膜可增加導電率且不妨礙入射光穿透，從而允許實現明亮的影像。特別是，與CNT專門組成的電極薄膜相較，透明電極薄膜可展現更高的光穿透率，從而實現更明亮的影像。
依據本發明實施例的透明電極薄膜可具有700 Ω/sq.或以下的表面電阻率，在波長500 nm處的光透過率為50%或以上，以適應電極。
依據本發明另一實施例的塑膠基板可如圖2配置，除了導電金屬層以反射金屬層110來代替。
考慮到反射性，金屬層可形成為厚厚的一層，且其厚度可設定為10-1000 nm。
在與反射率相較穿透率增加的情況下，例如金屬層應用到透射式電子紙或液晶顯示裝置的情況下，金屬層可形成為薄層，且其厚度可設定為大約50-300 nm，以便防止包括穿透率的光學特性由於金屬層而惡化，並減少由於金屬層沉積在塑膠薄膜基板的表面上而減少CTE。
如果金屬層太厚，反射性或導電性可增加，但塑膠薄膜的彎曲可導致開裂。
金屬層可選自鋁、鈦、銀、鉑、鎂、鉭、鈀及其合金所組成的群組，或可由ITO或IZO所製成。
在這種包括反射金屬層的情況下，此反射金屬層可增加導電率而不妨礙光線的穿透，並可進一步用作電極。特別是，要實現這些效果，可配置反射金屬層，這樣薄ITO或IZO薄層可形成在鋁或其合金、或鎂或其合金的反射金屬層上。
這種反射金屬層在導電率方面有利，而且也可表現氣體及/或水汽的阻障特性，從而抑制塑膠薄膜由於氣體或水汽的變形。
在塑膠薄膜上形成反射金屬層方法的示例可包括但不限於濺射、離子鍍、電鍍和CVD。
依據本發明的實施例，高耐熱性薄膜可用為塑膠薄膜，且因此與傳統的塑膠基板相較，形成反射金屬層的製程條件幾乎沒有限制。
在反射金屬層以此方式形成在塑膠薄膜上的情況下，當其用作向內反射型，由液晶顯示裝置外部入射的光由於形成在塑膠薄膜上的金屬層的散射和反射，所反射的光不經過塑膠薄膜，因而不會發生視差，因此產生清晰影像而不失焦。
在塑膠薄膜上形成金屬層方法的示例可包括但不限於上述的濺射、離子鍍、電鍍和CVD。
理所當然的，依據本發明實施例的塑膠基板包括反射金屬層，可進一步包括金屬氧化物層、耐化學性薄層或如上所述的無機層。
依據本發明實施例的塑膠基板包括反射金屬層，用作電子紙顯示裝置或平面顯示裝置的基板。對於透射式顯示裝置，在沒有反射金屬層的塑膠基板用作下基板的情況下，其可增加導電率且不妨礙由其後表面入射之光的穿透，從而產生明亮的影像。
由於塑膠製的基板可用作反射板或透明電極基板，液晶顯示裝置可變得重量更輕。
依據本發明實施例的塑膠基板包括反射金屬層，其可用作反射式電子紙或液晶顯示裝置的下基板，用於不具內部光源而反射外部光線，從而產生影像。
如果金屬層是圖案化的，其可適用於傳輸反射型電子紙或液晶顯示裝置的下基板。例如，形成作為反射鏡的金屬層，以保持圍繞透明電極的像素部分周圍，以對準的方式去除像素部分中心的金屬，從而移除金屬的區域面積小於像素部分的面積，例如大約10-20%的像素部分面積。
可利用塑膠基板在傳輸反射型液晶顯示裝置中，加上這樣圖案化的過程。具體來說，當背光作為光源時，光線是透過已去除金屬層的反射鏡的區域(視窗)，對應於像素部分，從而可顯示影像。此外，當外部光線作為光源時，外部光線由存在金屬層的反射鏡的區域所反射，對應於像素部分，從而可顯示影像。
在具有反射金屬層的塑膠基板中，為使用反射金屬層作為電極，反射金屬層厚厚地沉積在塑膠薄膜上。從而，彎曲塑膠基板後，金屬層可被剝離，並由於塑膠基板和金屬層之間的可撓性差別而裂開，因此失去用作電極的能力。然而，對於依據本發明實施例的塑膠基板的情況下，除了反射金屬層，具有導電材料分散於其中的樹脂層也可形成，因此反射金屬層可形成為更薄。此外，有關根據彎曲塑膠基板後所發生的尺寸穩定性的差異的反射金屬層剝離和開裂的問題可以減輕，由於樹脂層和塑膠薄膜的樹脂形成於反射金屬層的上表面和下表面上，因而與傳統反射金屬層的單層電極結構相較，增加了彎曲顯示器和基板後的抗剝離和抗開裂。
製造包括塑膠薄膜、金屬層、鈍化層和透明電極層的塑膠基板的方法並不特別限制，但可包括例如製備用於塑膠薄膜的聚醯亞胺前驅體溶液；使前驅體溶液的前驅體部分經歷環閉合、縮合並交聯或聚合以因此製備含有部分硬化中間物的溶液；根據含有部分硬化中間物的溶液而製備塗佈溶液；在目標上塗敷塗佈溶液；加熱塗佈溶液以完全地硬化它，從而獲得塑膠薄膜；形成鈍化層(平坦化薄層)以使用上述樹脂來平坦化金屬層的表面；並在金屬層表面上形成含有導電材料的樹脂層，從而用作透明電極層。
【實施例】
透過以下示例中的具體描述可更佳地瞭解本發明，但不被理解為限制本發明。
<製備塑膠薄膜>
製備示例1
2,2' -TFDB、BPDA、6-FDA在二甲基乙醯胺中透過已知過程縮合，從而獲得聚醯亞胺前驅體溶液(固體含量20%)。反應過程由以下反應式1來表示。
此後，依據上述已知的過程，300克的聚醯亞胺前驅體溶液以2~4當量加入每個醋酸酐(醋酸酐，可從SamChun購得)和吡啶(可從SamChun購得)，作為化學硬化劑，從而製備聚醯胺酸溶液，然後在溫度範圍20-180℃之內以加熱速率1-10 ℃/min加熱2-10小時，因此部分地亞醯胺化聚醯胺酸溶液以硬化它，從而製備含有部分亞醯胺化(部分硬化)之中間物的溶液。
以下反應式2代表藉由加熱聚醯亞胺前驅體而製備聚醯亞胺薄膜。在本發明一實施例中，聚醯亞胺不是透過亞醯胺化整個前驅體溶液，而是透過亞醯胺化前驅體的預定部分而獲得。
反應式2
具體而言，聚醯亞胺前驅體溶液在預定條件下加熱和攪拌，從而產生脫水和聚醯亞胺前驅體的醯胺基氫原子和羧基之間的環閉合。如以下化學式1所表示，中間物的構形B和亞醯胺的構形C如反應式2所示而產生。同時，在分子鏈中，構形A(聚醯亞胺前驅體)中脫水並非完全發生存在。
在聚醯亞胺前驅體部分亞醯胺化的分子鏈中，如化學式1所示，構形A(聚醯亞胺前驅體)、構形B(中間物)和構形C(亞醯胺)混合。
30克具有上述混合結構的亞醯胺化溶液加入300克水以沉澱它，過濾和碾磨所沉澱的固體從而獲得粉末，然後在真空烘箱中於80-100℃溫度下乾燥2-6小時，從而獲得約8克固體樹脂粉末。透過上述程序，構形A的聚醯亞胺前驅體轉換成為構形B或構形C。固體樹脂在32克的聚合溶劑如DMAc或DMF中溶解，從而獲得了20 wt%的聚醯亞胺溶液。聚醯亞胺溶液以加熱速率1-10 ℃/分鐘，在溫度範圍40-400 ℃之內加熱2-8小時，導致具有厚度50 μm和100 μm的聚醯亞胺薄膜。
聚醯亞胺前驅體部分亞醯胺化的狀態由以下反應式3來表示。
例如，根據上述條件，亞醯胺化並硬化大約45-50%的前驅體。亞醯胺化的前驅體部分的亞醯胺化速率視加熱溫度或時間的改變而定，可很容易地控制，並可設定為大約30-90%。
在亞醯胺化部分聚醯亞胺前驅體的過程中，當透過脫水和環閉合而亞醯胺化聚醯亞胺前驅體時，產生了水。這會導致聚醯亞胺前驅體的醯胺水解或分子鏈斷裂，而減少了穩定性。加熱聚醯亞胺前驅體溶液後，透過增加使用甲苯或二甲苯的共沸蒸餾反應或透過脫水劑的揮發而可去除水。
此後，製備塗佈溶液的過程描述如下。部分硬化的中間物添加到用於製備聚醯亞胺前驅體的溶劑中，以溶液100重量份，聚醯亞胺前驅體20-30重量份的比率，從而製備均勻的塗佈溶液。
此後，上述樹脂溶液塗敷於基板如玻璃或SUS不銹鋼上，透過旋塗法或使用刮刀成型來形成薄膜，然後如上所述在高溫下乾燥，因而形成50 μm厚的薄膜。所形成的薄膜沒有受到拉伸程序，薄膜的任何一個表面根據垂直/水平軸的分離，而因此對於其整個表面具有相同的折射率係數。
製備示例2
氮透過一個配備有攪拌器、氮氣入口、滴液漏斗、溫度控制器和冷凝器的100 mL三頸圓底燒瓶反應器，置入34.1904克的DMAc至反應器中，反應器的溫度下降至0℃，4.1051克(0.01 mol)的6-HMDA溶解其中，然後此溶液維持在0℃。此外，添加4.4425克(0.01 mol)的6-FDA於其中，並攪拌1小時，因此完全地溶解在6-FDA中。固體含量因此為20 wt%。該溶液然後在室溫下攪拌8小時，從而獲得在23 ℃時具有黏度2400 cps的聚醯胺酸溶液。
完成反應後所獲得的聚醯胺酸溶液用刮刀塗在厚度為500-1000 μm的玻璃基板上，並在真空烘箱裡於40 ℃下乾燥1小時，然後在60 ℃下乾燥2小時，因此獲得自立薄膜，然後在高溫爐裡80℃溫度下加熱3小時、100℃溫度下加熱1小時、200℃溫度下加熱1小時、以及300℃溫度下加熱30分鐘，加熱速率為5 ℃/分鐘，從而製造具厚度50 μm的聚醯亞胺薄膜。
製備示例3
如同製備示例2，2.87357克(0.007 mol)的6-HMDA溶解在32.2438克的DMAc，此後添加0.7449克(0.003 mol)的4-DDS且完全地溶解，添加4.4425克(0.01 mol)的6-FDA並攪拌1小時，從而完全地溶解6-FDA。固體含量因此為20 wt%。該溶液然後在室溫下攪拌8小時，從而獲得具有在23℃時黏度2300 cps的聚醯胺酸溶液。
此後，以與製備示例2相同的方式來製造聚醯亞胺薄膜。
製備示例4
如同製備示例2，4.1051克(0.01 mol)的6-HMDA溶解於32.4623克的DMAc，此後添加3.1097克(0.007 mol)的6-FDA和0.90078克(0.003 mol)的TDA並攪拌1小時，從而完全地溶解6-FDA和TDA。固體含量因此為20 wt%。該溶液然後在室溫下攪拌8小時，從而獲得具有在23℃時黏度2200 cps的聚醯胺酸溶液。
此後，以與製備示例2相同的方式來製造聚醯亞胺薄膜。
製備示例5
如同製備示例2，2.9233克(0.01 mol)的APB-133溶解於29.4632克的DMAc，此後添加4.4425克(0.01 mol)的6-FDA並攪拌1小時，從而完全地溶解6-FDA。固體含量因此為20 wt%。該溶液然後在室溫下攪拌8小時，從而獲得具有在23℃時黏度1200 cps的聚醯胺酸溶液。
此後，以與製備示例2相同的方式來製造聚醯亞胺薄膜。
製備示例1-5所製造的聚醯亞胺薄膜的特性測量如下。結果列於下表1中。
(1)穿透率和顏色座標
聚醯亞胺薄膜的可見光穿透率使用紫外線(ultra violet,UV)分光光度計來測量(Cary100，可由Varian購得)。
聚醯亞胺薄膜的顏色座標使用UV分光光度計(Cary100，可由Varian購得)依據ASTM E 1347-06來測量。就其本身而言，標準光源是CIE D65。
(2)黃度指數
聚醯亞胺薄膜的黃度指數係依據ASTM E313來測量。
(3)CTE
聚醯亞胺薄膜的平均CTE係依據使用TMA(Q400，可從TA儀器購得)的TMA方法在50-250℃下測定。
示例1-10&比較示例1-7(製造塑膠基板)
在每個製備示例1-5的塑膠薄膜(厚度為50 μm)上，導電金屬沉積從而形成了導電金屬層，此後包括根據100重量份透明聚醯亞胺樹脂的固體含量0.001-1重量份的CNT(單壁CNT，可由CNI購得)分散於其中的聚醯亞胺清漆(製備示例1-5的聚醯胺酸組成用作聚醯亞胺組成)，透過鑄造或噴塗以薄膜的形式塗敷，從而形成了具有CNT分散在其中的樹脂層。在本發明的另一實施例中，形成具有CNT分散在其中的樹脂層，係根據100重量份聚醯亞胺樹脂固體含量的5-25重量份ITO粉末進一步添加並分散，從而形成樹脂層(示例9和10)。
金屬層和種類和厚度、具有CNT或ITO粉末分散於其中的樹脂層之CNT或ITO粉末的量及其厚度，如下表2所示。
實驗示例1
示例1-10和比較示例1-7的塑膠基板的特性評價如下。結果列於下表3中。
(1)光學特性
塑膠基板的可見光穿透率係使用UV分光光度計測量(Cary100，可由Varian購得)。
如以下表3的結果明顯所示，在相對於比較示例的CNT數量增加以減少表面電阻率的情況下，穿透率大大地下降。因此，在只使用CNT的電極情況下，顯示器所需的表面電阻率是不可能實現的。
依據本發明的實施例，在CNT透明電極形成於導電金屬層上的情況下，CNT數量相較於CNT所製的傳統電極減少了，從而導致低表面電阻率和70%或以上的高度光穿透率。因此，依據本發明的CNT透明電極可作為用於顯示器的透明電極。
同時，對於只使用CNT的透明電極的情況下，電極的表面電阻率的顯著差異由CNT的分散程度而大大地受影響，在包括分散的製造過程中造成困難。然而，對於依據本發明實施例所製造的透明電極，金屬層基本上是負責預定電極功能，從而降低由於喪失製造顯示裝置的電極功能而未能產生影像的概率。
(2)表面電阻率
使用高歐姆計(Hiresta-UP MCT-HT450，可由Mitsubishi化學公司購得，量測範圍：10×105 -10×1015 )和低歐姆計(CMT-SR 2000N，可由先進儀器技術購得，四點探針系統，量測範圍：10×10-3 -10×105 )，測量10次表面電阻率，然後取平均。
如以下表3的結果明顯所示，對於依據本發明實施例的透明電極，當使用相同數量的CNT時，與僅具有CNT層的透明電極相較(比較示例5-7)，表面電阻率可能會低得多。因此，與完全由CNT所組成的透明電極相較，依據本發明的透明電極可實現較高的穿透率。
(3)塑膠基板的開裂
在具有導電金屬層的塑膠基板中，為使用導電金屬層作為電極，導電金屬層厚厚地沉積在塑膠薄膜上。從而，彎曲塑膠基板後，金屬層可被剝離，並由於塑膠基板和金屬層之間的可撓性差別而裂開，並可因此失去用作電極的能力。然而，依據本發明實施例的塑膠基板，除了導電金屬層，具有導電材料分散於其中的樹脂層也可形成，因此，導電金屬層可形成得更薄。此外，有關根據彎曲塑膠基板所發生的尺寸穩定性的差異的導電金屬層剝離和開裂的問題可得以減輕，由於樹脂層的樹脂和塑膠薄膜形成於導電金屬層的上表面和下表面上，因而與傳統導電金屬層的單層電極結構相較，增加了彎曲顯示器和基板後的抗剝離和抗開裂。
關於此項的具體評價結果不列於表3中。
(4)氣體及水汽的阻障特性
氧氣穿透率(Oxygen Transmission Rate,OTR)
使用Mocon Oxytran 1000依據ASTM D-3985,OTR在23℃、0%RH條件下測量10次，然後取平均。
水汽穿透率(Water Vapor Transmission Rate,WVTR)
使用Mocon Aquatran Model 1依據ASTM F-1249,WVTR在38℃、90%RH條件下測量10次，然後取平均。
因為薄膜本身含有空氣或水汽，並具有較高空氣或水汽滲透性，關係到產生泡沫係由於空氣或水汽從外部或薄膜的滲透進入液晶層或有機發光層、或水汽和氧氣氧化液晶層和有機發光層，而減少顯示裝置的使用壽命和特性。為了解決上述問題，用於阻擋氣體和水汽的阻障層可為在作為基板的薄膜內表面及/或外表面上單層結構的無機層或多層結構的有機層和無機層。即，阻障層不僅可阻擋從外部而來的空氣或水汽，而且可阻擋包含於薄膜本身的空氣或水汽。
然而，依據本發明塑膠基板的導電金屬層形成於用作基板的塑膠薄膜上，從而用作電極並用作氣體阻障層，從而降低了顯示裝置的製造成本和延長其使用壽命，由表3的OTR和WVTR的結果可以證實。
示例11-23&比較示例8-14(製造透明電極薄膜)
在每個比較示例1-5的塑膠薄膜上沉積ITO或IZO，然後透過光微影蝕刻和蝕刻來圖案化所沉積的ITO或IZO薄膜，因而形成條紋狀的透明電極。
在ITO或IZO透明電極上，包括CNT(單壁CNT，可由CNI購得)分散於其中的聚醯亞胺清漆(製備示例1-5的聚醯胺酸的組成用作聚醯亞胺組成)，透過鑄造或噴塗以薄膜的形式塗敷，根據透明聚醯亞胺樹脂的固體含量重，CNT佔0.001-1 wt%，從而形成了CNT分散在其中的樹脂層。依據本發明的另一實施例，在形成具有CNT分散在其中的樹脂層，係根據100重量份聚醯亞胺樹脂固體含量的5-25重量份之ITO粉末進一步添加且分散，從而形成樹脂層(示例20和21)。
所沉積的ITO或IZO薄層的厚度，以及CNT和ITO粉末的用量，以及具有分散的CNT之樹脂層的厚度如以下表4所示。
實驗示例2
示例11-23和比較示例8-14的透明電極薄膜的特性評估如下。結果列於以下表5中。
(1)光學特性
透明電極薄膜的可見光穿透率係使用UV分光光度計來測量(Cary100，可由Varian購得)。
如以下表5的結果明顯所示，隨著所沉積的ITO或IZO薄層厚度增加，表面電阻率下降而穿透率增加。然而，在ITO薄層(或IZO薄層)厚度增加至200-300 nm或以上水準的情況下，在彎曲電極薄膜後，導致ITO薄層(或IZO薄層)由塑膠薄膜剝離和ITO薄層(或IZO薄層)開裂，從而使電極的性能惡化。對於具有厚ITO電極的情況下，就其本身而言難以彎曲或基板係非撓性，從而減少本發明中所需的可撓性。
依據本發明的實施例，具有導電材料分散於其中的樹脂層形成於ITO薄層(或IZO薄層)上，與只有ITO薄層(或IZO薄層)的透明電極薄膜相較，可能必須減少ITO薄層(或IZO薄層)的厚度，以達到相同的表面電阻率。即使具有分散之導電材料的樹脂層的導電材料的用量很小，由於存在ITO薄層(或IZO薄層)，所以可達到所需表面電阻率。因此，當形成具有導電材料分散於其中的樹脂層時，幾乎沒有妨礙光的穿透。同時，由於具有導電材料分散於其中的樹脂層情況也是一種具有高穿透率的無色樹脂，因此可表現類似於完全ITO薄層(或IZO薄層)的厚膜穿透率。正如以下所提及的，依據本發明實施例的透明電極薄膜包括具有導電材料分散於其中的樹脂層，可展現出ITO薄層(或IZO薄層)剝離和開裂的改善功能。
(2)表面電阻率
使用高歐姆表(Hiresta-UP MCT-HT450，可從Mitsubishi化學公司購得，測量範圍：10×105 -10×1015 )和低歐姆表(CMT-SR 2000N，可由先進儀器技術購得，四點探針系統，測量範圍：10×10-3 -10×105 )，測量10次表面電阻率，然後取平均。
如以下表5的結果明顯所示，依據本發明實施例的透明電極情況下，當使用相同數量的CNT時，與完全由CNT所組成的透明電極相較，表面電阻率可能低得多。因此，與完全由CNT所組成的透明電極相較，依據本發明的透明電極可實現較高的穿透率。
(3)ITO彎曲
如以下表5的結果明顯所示，隨著所沉積的ITO薄層厚度增加，表面電阻率下降而穿透率增加。在彎曲具有ITO薄層且厚度增加的情況下，可能會發生ITO薄層開裂，電極特性降低。對於具有厚ITO電極的情況下，就其本身而言難以彎曲或基材變得非撓性，從而減少了可撓性。然而依據本發明實施例，在具有分散有導電材料的樹脂層形成在ITO薄層(或IZO薄層)上的情況下，達到所想要表面電阻率和光穿透率所需的ITO薄層的厚度可相對減少，並且因此與傳統的電極薄膜結構相較，透明電極的可撓性增加。同時，借助於具有導電材料分散其中的樹脂層的樹脂，以可撓性聚合物樹脂在其上表面和下表面保護ITO薄層(或IZO薄層)，相較於傳統的ITO電極，因此彎曲後開裂的產生會降低。
如以上所述，依據本發明實施例，具有高導電性和高穿透率的透明電極，即使當其具有較低厚度時，相較於傳統由CNT或ITO所製的單層透明電極，也設置使用廉價材料的薄膜形式並達到良好的穿透率。
經使用如銀、鎂或鋇等金屬來製造主動矩陣面板，歐姆接觸可輕易形成在與裝置如薄膜電晶體的連接部之處。形成有機EL裝置後，包括具有高功函數的銀的透明電極可作為陽極，而包括鈣或鎂的透明電極可作為陰極。
參考示例1-6&對比示例
在每個製備示例1-5的塑膠薄膜(厚度為50 μm)上，如以下表6所示的反射金屬沉積，因此形成反射金屬層，此後測量金屬層的反射率。
用於評估反射特性的反射鏡結構如以下所述。
在塑膠基板的表面上，金屬層透過上述方法形成，且使用透明塑膠樹脂的透明塑膠鈍化層或電極層形成於金屬層上，從而製造包括塑膠基板和形成於其上的金屬層的塑膠基板，然後用來作為評估樣本。
因此，評估反射特性的方式為，塑膠基板的金屬層形成在反射液晶顯示裝置的透明鈍化層或透明電極層下，從而經由液晶顯示裝置的前表面，透過透明鈍化層或透明電極層的聚醯亞胺薄膜的外部光線而通過，然後由金屬層擴散和反射。
使用於測量反射鏡亮度的測量系統描述如下。
此測量系統如圖14所示。亮度計放置於具有反射板的塑膠基板之上的預定位置處，光源設置在反射板的一側。從光源發送的入射光和所反射的光所形成的角度界定為入射角θ，而此光源可移動至預定的位置，以使入射角θ變化。作為光源，在測量系統中使用白光，而不使用偏光薄膜。接著，當入射角θ在範圍7.4-35.6°中變化，白光由光源發射，使用亮度計測量由金屬層所反射的光的亮度，從而評估依入射角θ而定的亮度。
同時，製備陶瓷型標準白色擴散板，由標準白色擴散板所反射的光的亮度依入射角θ而定，如上述測量，並以所反射的光的亮度作為基值而測定。
然後，從塑膠基板所獲得的亮度值除以標準白色擴散板的亮度值，然後乘以100。即，當標準白色擴散板的亮度為100時，可確定塑膠基板的相對亮度值。
結果列於以下表6中。
由表6中結果明顯可知，具有金屬層的塑膠基板的反射特性中，當入射角θ為7.4°、17.7°和22.3°時，反射光的亮度幾乎與比較示例相同，但與標準白色擴散板相較增加了約2.2-4.4倍。
如此，透過依據本發明實施例製造反射鏡的方法所製造的塑膠基板，與標準白色擴散板相較，在幾乎所有入射角都具有更高的亮度，而同時在具有大入射角θ的入射光，即在金屬層之側所反射的入射光，與比較示例相較具有更高的亮度。
雖然上述評估是在透明電極層形成在塑膠基板的金屬層上，而使入射光傳送透過聚醯亞胺薄膜然後擴散和反射的狀態所執行，但所獲得反射光的亮度高於標準白色擴散板的亮度。因此，可確定聚醯亞胺薄膜是非常透明的，因此沒有造成上述配置中的任何問題。
即使光線由金屬層側擴散，反射特性等於或優於可獲得的本評估結果。
由於依據本發明的塑膠基板具有整個聚醯亞胺薄膜均勻的折射率，即使入射光穿透過聚醯亞胺薄膜然後擴散和反射，它還可被用作不去極化光的反射鏡。
雖然沒有具體說明，當在上述測量系統中配置具有偏光軸平行光源側和亮度計側的極化薄膜的亮度La，以及當配置具有偏光軸垂直光源側和亮度計側的極化薄膜的亮度Lb，計算La/Lb(對比度)，從而獲得La/Lb值大於具有與傳統樹脂不同折射率的材料組成的反射鏡的La/Lb。這代表依據本發明的塑膠基板是一種不產生任何極化效應的反射鏡。
1．．．上下基板
11．．．上下電極
100．．．塑膠薄膜
101．．．無機層
102．．．耐化學性薄層
103．．．鈍化層
110．．．透明電極(圖1)
110．．．金屬層
111．．．氧化層
113．．．反射電極
120．．．樹脂層
140．．．阻障
150．．．帶電粒子層
圖1a係表示作為平面顯示裝置的液晶顯示裝置的橫截面視圖，而圖1b和1c係表示作為平面顯示裝置的有機EL裝置的橫截面視圖；圖2係表示依據本發明一實施例的塑膠基板之橫截面視圖；圖3至10係表示依據本發明各實施例塑膠基板的橫截面視圖；圖11是依據本發明實施例包括塑膠基板的液晶顯示裝置的橫截面視圖；圖12是依據本發明實施例包括塑膠基板的有機EL裝置的橫截面視圖；圖13是依據本發明實施例包括塑膠基板的透射式有機EL裝置的橫截面視圖；以及圖14是表示依據本發明實施例用於測定塑膠基板反射率的測量亮度過程的視圖。
100．．．塑膠薄膜
110．．．金屬層
120．．．樹脂層

Claims (38)

  1. 一種塑膠基板，包括：一塑膠薄膜；一導電金屬層或具導電性之一反射金屬層；以及一樹脂層，具有一導電材料分散於其中，其中，該塑膠薄膜基於50-100μ m薄膜厚度具有15或以下之黃色指數，且使用UV分光光度計對具有50-100μ m薄膜厚度之該塑膠薄膜所測得之顏色座標的L係90或以上，a係5或以下，以及b係5。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層或具導電性之該反射金屬層係選自鋁、鈦、銀、鉑、鎂、鉭、鈀、鋇、金、其合金、銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)和銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)所組成的群組的一金屬層。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中具導電性之該反射金屬層係選自鋁、鎂及其合金所組成的群組。
  4. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中具導電性之該反射金屬層包括一下部金屬層，係選自鋁、鎂及其合金所組成的群組；以及一上部金屬層，係由銦錫氧化物或銦鋅氧化物所製成。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中具導電性之該反射金屬層具有一10-1000nm的厚度。
  6. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層包括銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
  7. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層包括銦錫氧化物。
  8. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層具有一1-300nm的厚度。
  9. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層具有一1-100nm的厚度。
  10. 依據申請專利範圍第2項所述的塑膠基板，其中該導電金屬層具有一1-50nm的厚度。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中該金屬層係一氣體阻障 層或一水汽阻障層。
  12. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中該塑膠薄膜係一聚醯亞胺基的薄膜。
  13. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中該塑膠薄膜係一聚醯亞胺薄膜，該聚醯亞胺薄膜具有50.0ppm/℃或以下的平均線性熱膨脹係數和15或以下的黃度指數，而該平均線性熱膨脹係數係基於50-100μ m的薄膜厚度在從50℃至250℃的溫度範圍中，使用一熱機械分析儀所測得的。
  14. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，進一步包括一鈍化層，形成在該金屬層上。
  15. 依據申請專利範圍第14項所述的塑膠基板，其中該鈍化層係一聚醯亞胺薄膜，具有一50.0ppm/℃或以下的平均線性熱膨脹係數，當在從50℃至250℃的溫度範圍中，使用一熱機械分析儀對於一50-100μm的薄膜厚度測量時，具有一15或以下的黃度指數。
  16. 依據申請專利範圍第14項所述的塑膠基板，其中該鈍化層係一聚醯亞胺薄層，當使用一UV分光光度計對於一50-100μm的薄膜厚度測量時，具有在380-780nm上為85%或以上的一平均穿透率。
  17. 依據申請專利範圍第14項所述的塑膠基板，其中該鈍化層係一聚醯亞胺薄層，當使用一UV分光光度計用於一50-100μm的薄膜厚度測量時，具有在550nm為88%或以上的一穿透率且在420nm為70%或以上的一穿透率。
  18. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中該導電材料包括碳奈米管或ITO粉末。
  19. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中具有該導電材料分散於其中的該樹脂層，係由具有一導電材料分散其中的一聚醯亞胺清漆所形成。
  20. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中具有該導電材料分散於其中的該樹脂層，係由根據100重量份的聚醯亞胺樹脂固體成分包含0.001-1重量份的碳奈米管的聚醯亞胺清漆所形成。
  21. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中具有該導電材料分散於其中的該樹脂層，係由根據100重量份的聚醯亞胺樹脂固體成分包含2-100重量份的ITO粉末的聚醯亞胺清漆所形成。
  22. 依據申請專利範圍第18項或第21項所述的塑膠基板，其中該ITO粉末包含80-95wt%的氧化銦和5-20wt%的氧化錫。
  23. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，其中具有該導電材料分散於其中的該樹脂層具有從10nm到25μm的一厚度。
  24. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，進一步包括一耐化學性薄層，形成在該塑膠薄膜的至少一表面上。
  25. 依據申請專利範圍第24項所述的塑膠基板，其中該耐化學性薄層包括選自丙烯酸樹脂、環氧基樹脂、聚矽氮烷和聚醯亞胺基樹脂所組成的群組中至少其中之一樹脂。
  26. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，進一步包括一無機層，形成在該塑膠薄膜的一下表面上或該金屬層的一下表面上。
  27. 依據申請專利範圍第26項所述的塑膠基板，其中該無機層以一單層或一多層結構的形式來設置，使用選自SiNx 、Alx Oy 和SiOx 所組成的群組中至少其中之一種無機材料。
  28. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，進一步包括一金屬氧化物層，形成在具有該導電材料分散於其中的該樹脂層的一上表面上或一下表面上。
  29. 依據申請專利範圍第28項所述的塑膠基板，其中該金屬氧化物層包括氧化銀(AgO)。
  30. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，在波長為500nm時具有50%或以上的光穿透率。
  31. 依據申請專利範圍第1項所述的塑膠基板，具有2.5 x 106 Ω/sq.或以下的一表面電阻率。
  32. 一種透明電極薄膜，包括：一塑膠薄膜；一銦錫氧化物或銦鋅氧化物薄層，形成在該塑膠薄膜上，並具有一預定圖案；以及一樹脂層，形成在該銦錫氧化物或該銦鋅氧化物薄層上，並具有一導電材料分散於其中，其中，該塑膠薄膜基於50-100μ m薄膜厚度具有15或以下之黃色指 數，且使用UV分光光度計對具有50-100μ m薄膜厚度之該塑膠薄膜所測得之顏色座標的L係90或以上，a係5或以下，以及b係5。
  33. 依據申請專利範圍第32項所述的透明電極薄膜，其中該導電材料包括碳奈米管或ITO粉末。
  34. 依據申請專利範圍第32項所述的透明電極薄膜，在波長為500nm時具有50%或以上的光穿透率。
  35. 依據申請專利範圍第33項所述的透明電極薄膜，具有700Ω/sq.或以下的表面電阻率。
  36. 一種透射式電子紙顯示裝置，包括如申請專利範圍第1項所述的塑膠基板作為一下基板，其中該塑膠基板，包括：一塑膠薄膜；一導電金屬層或具導電性之一反射金屬層；以及一樹脂層，具有一導電材料分散於其中，其中，該塑膠薄膜基於50-100μ m薄膜厚度具有15或以下之黃色指數，且使用UV分光光度計對具有50-100μ m薄膜厚度之該塑膠薄膜所測得之顏色座標的L係90或以上，a係5或以下，以及b係5。
  37. 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第1項所述的塑膠基板作為一下基板，其中該塑膠基板，包括：一塑膠薄膜；一導電金屬層或具導電性之一反射金屬層；以及一樹脂層，具有一導電材料分散於其中，其中，該塑膠薄膜基於50-100μ m薄膜厚度具有15或以下之黃色指數，且使用UV分光光度計對具有50-100μ m薄膜厚度之該塑膠薄膜所測得之顏色座標的L係90或以上，a係5或以下，以及b係5。
  38. 一種有機電激發光裝置，包括如申請專利範圍第1項所述的塑膠基板作為一下基板，其中該塑膠基板，包括：一塑膠薄膜；一導電金屬層或具導電性之一反射金屬層；以及一樹脂層，具有一導電材料分散於其中，其中，該塑膠薄膜基於50-100μ m薄膜厚度具有15或以下之黃色指 數，且使用UV分光光度計對具有50-100μ m薄膜厚度之該塑膠薄膜所測得之顏色座標的L係90或以上，a係5或以下，以及b係5。
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