塑料基板和包括该塑料基板的装置的制作方法

专利名称：塑料基板和包括该塑料基板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料基板和一种包括该塑料基板的装置，更具体而言，涉及一种 用于电子纸显示装置或显示装置中的塑料基板或透明电极膜。
背景技术：
按常规，在几乎所有的液晶显示器装置中，其类型包括电子纸显示装置和液晶显 示装置，玻璃基板已被用作上基板和下基板，且为了实现显示装置的重量轻，上和下玻璃基 板已制成较薄。目前，虽然基板的厚度最大限度地变薄，但仍难以获得令人满意的重量轻， 因此，对要用于基板的材料正进行全面的研究。在这方面，为代替玻璃基板，正提议使用比 玻璃轻的塑料基板。然而，在形成阵列图案、形成彩色滤光片等的过程中，塑料基板可能受到热、化学 和机械损伤，使液晶显示装置的图像质量特性不希望地变差。在图Ia中示意性地说明了一种包括塑料基板的液晶显示装置的代表性实例。具 体而言，该液晶显示装置可包括由塑料制成的上和下基板1 ；上和下电极11，其在上和 下基板上形成以向所述装置施加驱动电压，且被设置成透明电极；具有二层结构的阻挡层 (barrier) 140，该阻挡层140使上和下基板以预定距离布置；和注入到由该阻挡层所限定 的腔室内的带电粒子或液晶层150。另外，偏光镜可在用作上基板的塑料绝缘基板的外表面 上形成，以及反射板或透射基板可在下基板的外表面上形成。此外，上塑料绝缘基板可包括 用于限定单位像素的黑色矩阵，以及彩色滤光片可设置在由黑色矩阵所封闭的空间中。另 一方面，下基板可包括开关元件和每单位像素的像素电极。作为平板显示装置的另一实例，有机电致发光(electroluminescent，EL)装置在 图Ib和Ic中图示其横截面，该有机电致发光装置包括基板1和在基板1上形成的透明电 极110或反射电极113。虽然由于使用塑料基板所述装置的厚度和重量减小了，但仍很难阻止最终产品的 图像质量特性变差，且很难整合多种功能性以使该装置的厚度和重量减小。同时，反射型液晶显示装置反射外部光从而实现发光，因此其包括用于散射和反 射外部光的反射镜。就这点而言，反射镜被设置成向外反射型，其中反射镜在与具有液晶层 的表面相对的基板表面上形成；或者反射镜被设置成向内反射型，其中反射镜在具有液晶 层的基板表面上形成。根据向外反射型，因为反射镜在与具有液晶层的表面相对的基板表面上形成，所 以由外部入射的光通过反射镜散射和反射，该反射光顺序透过基板和液晶层，然后在显示 屏发射。就这点而言，该反射光可能导致归因于基板厚度影响的视差，从而引起失焦图像， 比如重像或颜色混合。另一方面，根据向内反射型，因为反射镜在具有液晶层的基板表面上形成，由外部 入射的光通过反射镜散射和反射，该反射光透过液晶层而不经过基板，然后在显示屏发射。 在这种情况下，因为反射镜和液晶层彼此相邻设置，且该反射光不受基板的厚度所影响，所以不会发生视差，从而消除了失焦图像。在基板是塑料基板(即薄膜)的情况下，其厚度可变得比玻璃更薄，因此视差可降 低到一定程度。然而，在设置彩色滤光片的情况下，一个像素被分成三个各自具有三分之一 像素大小的色点。在这种情况下，反射光可以比在单色液晶显示装置中更容易透过非目标 色点，因此，薄膜厚度的影响不可忽略。即使在薄膜用作基板，特别是用作彩色液晶显示装置的基板的情况下，也应该采 用向内反射型。然而，向内反射型的液晶显示装置具有复杂的配置，从而制造困难。特别是，在薄 膜用作基板的情况下，在热或湿度的影响下，薄膜可能易于膨胀和收缩，从而其材料或工艺 条件受到限制。因此，正在探索使用薄膜作为基板制造向内反射型的液晶显示装置的方法， 取决于设计要求，该方法产量高，且降低制造成本。此外，在制造反射或透反射型液晶显示装置中，形成反射镜的方法包括使树脂表 面粗糙化(比如通过使用光掩模的光刻法的抗蚀剂层)和在该粗糙表面上形成促进光反射
的金属层。使树脂表面粗糙化的方法的其它实例包括使用具有小粒子分散在其内的树脂 形成粗糙表面的方法(日本未审专利公开No. Hei. 4-267220)，通过在固化时二种不同类 型的树脂相分离而形成粗糙表面的方法(日本未审专利公开No. Hei. 12-193807)，以及在 热-光可固化树脂材料固化时通过控制内部压力而形成粗糙表面的方法(日本未审专利公 开 No. Hei. 12-171792)。然而，通过在薄膜上直接形成反射镜来制造使用薄膜作为基板的向内反射型液晶 显示装置的电极基板的情况，具有以下问题。具体而言，因为反射镜需要散射并反射外部光 的功能，所以它具有粗糙的表面。此粗糙度通过使液晶层的表面粗糙化而获得，从而可能不 利地影响对液晶的驱动。所以，需要复杂的平面化技术，这可能会增加制造成本且降低产 量。另外，由金属层形成的反射镜可能在形成透明电极等时执行的后续化学处理过程中受 到损坏。此外，用作基板的薄膜在高温或湿度的影响下趋于膨胀或收缩，从而限制了用于反 射镜和透明电极的材料和制造条件，因此使得根据设计要求难以制造液晶显示装置。此外， 在通过在薄膜上直接形成反射镜等来制造用于透反射型液晶显示装置的电极基板中，所述 透反射型液晶显示装置被设计成使用背光和反射外部光二者作为光源，上述问题可能变得 更加严重。在反射镜形成为向内反射型的情况中，由金属层组成的反射镜首先在塑料膜的整 个上表面上形成。然后，对应于在后续工序中要形成的透明电极的像素部分的那部分金属 层，需要使用高精确度来去除，从而使得背光从那里透过。就这点而言，要去除的那部分的 面积比透明电极的像素部分的面积小。此后，用作透明电极的ΙΤ0，以透明电极的像素部分覆盖在由金属层构成的反射镜 被去除的区域上的方式而形成。抗蚀剂层在ITO上形成，同时以良好的准确度使抗蚀剂层 和ITO对准，然后使抗蚀剂层曝光和显影，从而去除ΙΤ0，由此形成透明电极的图案。此过程 要求高度的对准精度。然而，由塑料制成的薄膜例如仅仅水洗就易于膨胀，且相反，当干燥时该薄膜收 缩。此外，这种膨胀或收缩不会立即稳定下来，且需要很长一段时间来稳定。例如，一旦薄膜收缩，在薄膜上形成的图案的尺寸在很长一段时间内表现出膨胀，使得难以实现上述对 准的可再现性。因此，难以通过在薄膜上直接形成反射镜或透明电极而制造透反射型液晶显示装置。此外，制造反射型(透反射型)液晶显示装置的反射镜的常规方法具有以下问题。在使用光刻法在树脂(例如抗蚀剂层)的表面上产生粗糙度的方法中，在反射镜 上平面图案的简单重复可能会导致反射镜起到衍射光栅的作用。因此，当观看液晶显示屏 时，由于有关布线或黑色矩阵等的其它重复图案定位中的微小误差，可能会出现比如晕色 或所谓的莫尔条纹的缺陷。由于这个原因，简单的重复图案(比如像素图案)不能在设计 用于形成粗面图案的光掩模中使用，且需要极其麻烦和复杂的设计。因此，采用常规的光刻 法不易于形成具有适当散射能力的反射镜。此外，日本未审专利公开No. Hei. 4-267220中所披露的方法，将不同树脂材料的 粒子分散在树脂中；日本未审专利公开No. Hei. 12-193807中所披露的方法，在固化时采用 对二种不同类型的树脂进行相分离。同样地，日本未审专利公开No. Hei. 12-171792中所披 露的方法，通过使树脂表面的一部分固化并进行曝光或烧结，同时留下其内部未固化的，而 形成粗糙度。在使用上述方法在50 200 μ m厚的塑料膜上直接形成反射镜的情况下，在 树脂固化时由于应力而容易出现塑料膜的翘曲。另外，根据上述制造方法中任何一种所制造的反射镜，具有在边界的相对面(比 如树脂和粒子的界面或分相的界面)上折射率实际上不同的材料的组成。当反射镜的粗糙 表面在与具有液晶层的表面相对的电极基板的表面上形成时，由偏光镜偏振化的入射光通 过液晶层透过具有不同折射率的反射镜材料的界面，然后通过金属层反射。在这种情况下，偏振化的入射光和由金属层分散的光，由于不同折射率材料的界 面处的折射，可能表现出消偏，从而光的偏振度降低。因此，在如上所述设置的反射镜应用 于液晶显示装置的情况下，很可能液晶显示屏的对比度将减小。

发明内容
技术问题因此，本发明的目的在于提供一种塑料基板，该塑料基板提高了导电率，且本质上 用作一种辅助电极。本发明的另一目的在于提供一种塑料基板，该塑料基板提高了导电率，且本质上 用作一种辅助电极，以及该塑料基板还不妨碍由其背面入射的光的透射。本发明的另一目的在于提供一种塑料基板，该塑料基板包括金属层，但在弯曲时 不会破裂。本发明的又一目的在于提供一种透明电极膜，该透明电极膜具有进一步提高的导 电率，同时保护电极不受外界影响。本发明的另一目的在于提供一种塑料基板，其中通过涂布和固化包含导电材料的 有机钝化层而在金属层上形成钝化层或电极层，从而在沉积通常用作透明电极的ITO时， 防止发生高温下薄膜尺寸的变化。本发明另一目的在于提供一种电子纸显示装置或一种液晶显示装置，其基于使用上述塑料基板的高透光率而具有高对比度的清晰图像。本发明另一目的在于提供一种电子纸显示装置、一种液晶显示装置或一种有机EL 装置，其包括上述塑料基板作为下基板，从而减轻其重量。技术方案在本发明的一个方面中，提供一种塑料基板，包括塑料膜；反射和/或导电金属 层；和具有分散于其内部的导电材料的树脂层。在上述方面中，所述金属层可以是选自由铝、钛、银、钼、镁、钽、钯、上述金属的合 金、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)组成的组中的单层或多层反射金属层。所述反射金 属层可选自由铝、镁及其合金组成的组中。或者，所述反射金属层可包括下金属层和上金属 层，所述下金属层选自由铝、镁及其合金组成的组中，所述上金属层由氧化铟锡或氧化铟锌 制成。在上述方面中，所述反射金属层可具有10 IOOOnm的厚度，并优选为50 300nmo在上述方面中，所述金属层可以是选自由镁、钡、金、铝、钛、银、钼、钽、钯、上述金 属的合金和氧化物、氧化铟锡和氧化铟锌组成的组中的导电金属层。在上述方面中，所述导电金属层可以为氧化铟锡或氧化铟锌。在上述方面中，具体而言，所述导电金属层可以选自由镁、钡、金及其氧化物组成 的组中。或者，所述导电金属层可包括氧化铟锡。在上述方面中，所述导电金属层可具有1 300nm的厚度。所述导电金属层可具有1 IOOnm的厚度，并且优选为1 50nm。在上述方面中，所述金属层可以为气体阻挡层或水汽阻挡层。在上述方面中，所述塑料膜可以是基于聚酰亚胺的膜。在上述方面中，所述塑料膜可以是平均线性热膨胀系数(CTE)为50. 0ppm/°C或小 于50. 0ppm/°C和黄度指数为15或小于15的聚酰亚胺膜，所述平均线性热膨胀系数是对于 50 100 μ m的膜厚度在50°C 250°C的温度范围内使用热机械分析仪测定的。在上述方面中，所述塑料膜可以是聚酰亚胺膜，当对于50 100 μ m的膜厚度使用 UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺膜具有L是90或大于90、a是5或小于5以及b是5或 小于5的色坐标。在上述方面中，所述塑料基板可以进一步包括在金属层上形成的钝化层。所述钝 化层可以是平均线性热膨胀系数(CTE)为50. 0ppm/°C或小于50. 0ppm/°C和黄度指数为15 或小于15的聚酰亚胺层，所述平均线性热膨胀系数是对于50 100 μ m的膜厚度在50°C 250°C的温度范围内使用热机械分析仪测定的。而且，所述钝化层可以是聚酰亚胺层，当对 于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺层在380 780nm的平均 透射率为85%或大于85%。此外，所述钝化层可以是聚酰亚胺层，当对于50 100 μ m的 膜厚度使用UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺层在550nm的透射率为88%或大于88%，且 在420nm的透射率为70 %或大于70 %。在上述方面中，所述导电材料可以为碳纳米管或氧化铟锡粉末。在上述方面中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂层可以是由具有分散于 其内部的导电材料的聚酰亚胺清漆形成的。
在上述方面中，具体而言，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂层可以是 由聚酰亚胺清漆形成的，该聚酰亚胺清漆基于100重量份的聚酰亚胺树脂固体含量包含 0. 001 1重量份的碳纳米管。在上述方面中，具体而言，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂层可以是由 聚酰亚胺清漆形成的，该聚酰亚胺清漆基于100重量份的聚酰亚胺树脂固体含量包含2 100重量份的氧化铟锡粉末。而且，所述氧化铟锡粉末可包含80_95wt%的氧化铟和5_20wt%的氧化锡。在上述方面中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂层的厚度可以为 IOnm 25 μ m0所述塑料基板可进一步包括在塑料膜的至少一表面上形成的耐化学性层。所述耐 化学性层可包含选自由丙烯酸类树脂、基于环氧的树脂、聚硅氮烷和基于聚酰亚胺的树脂 组成的组中的至少一种树脂。此外，所述塑料基板可进一步包括在塑料膜的下表面或金属层的下表面上形成的 无机层。而且，所述无机层可使用选自由SiNx、AlxOy和SiOJi成的组中的至少一种无机材 料以单层或多层结构的形式形成。此外，所述塑料基板可进一步包括在所述具有分散于其内部的导电材料的树脂层 的上表面或下表面上形成的金属氧化物层。而且，所述金属氧化物层可包括氧化银(AgO)。在上述方面中，所述塑料基板在500nm波长下可具有50 %或更高的透光率，且表 面电阻率为2. 5 X IO6 Ω/sq.或更小。在本发明的另一方面中，提供一种透明电极膜，包括塑料膜；在所述塑料膜上形 成并具有预定图案的氧化铟锡或氧化铟锌薄层；和在所述氧化铟锡或氧化铟锌薄层上形成 并具有分散于其内部的导电材料的树脂层。所述透明电极膜在500nm的波长下可具有50%或更高的透光率。所述透明电极膜可具有700 Ω /sq.或更小的表面电阻率。在本发明又一方面中，提供一种透射型电子纸显示装置，包括上述塑料基板作为 下基板。在本发明还一方面中，提供一种显示装置，包括上述塑料基板作为下基板。在本发明又一方面中，提供一种有机EL装置，包括上述塑料基板作为下基板。有益效果依据本发明的一个实施例，一种塑料基板具有增进的导电率，不妨碍光的透射，且 不会由于金属层而使薄膜破裂。依据本发明的另一实施例，塑料基板包括一个向内反射型的反射金属层。若是如 此，因为从液晶显示装置外部入射的光，在形成在塑料薄膜上的金属层散射和反射，且所反 射的光不是透过塑料薄膜，所以不会发生视差，从而获得清晰的影像而不致失焦。同时，金 属层不仅可阻挡来自外界的外部空气或水汽，并且可阻挡薄膜本身当中所包含的空气或水 汽，且因此没有必要在具有液晶层的塑料薄膜表面上形成气体阻挡层，从而进一步降低生 产成本和增加产量。
依据本发明实施例的塑料基板可用作电子纸显示装置或液晶显示装置的下基板， 从而能够减少显示装置的重量。


图IA是示出作为平板显示装置的液晶显示装置的截面图，而图IB和IC是示出作 为平板显示装置的有机EL装置的截面图；图2是示出根据本发明一实施例的塑料基板的截面图；图3至10是示出根据本发明各实施例的塑料基板的截面图；图11是包括根据本发明实施例的塑料基板的液晶显示装置的截面图；图12是包括根据本发明实施例的塑料基板的有机EL装置的截面图；图13是包括根据本发明实施例的塑料基板的透射型有机EL装置的截面图；以及图14是示出用于测定根据本发明实施例的塑料基板反射率的亮度测量过程的视 图。
具体实施例方式以下，将详细描述本发明。本发明涉及一种用于电子纸显示装置或显示装置中的塑料基板。根据本发明的实 施方案，塑料基板在透射型电子纸显示装置或显示装置中负责透射功能和电极功能。根据本发明实施方案的塑料基板如图2所示。如图2中所示，该塑料基板包括塑 料膜100 ；金属层110，该金属层110设置在所述塑料膜上并具有导电功能；和树脂层120， 该树脂层120在所述金属层的表面上形成并具有分散在其内部的导电材料。此外，在根据 本发明另一实施方案的塑料基板的情况中(稍后描述)，具有导电功能的金属层110可以为 反射金属层或导电反射金属层。在后续过程中，比如在塑料膜100上直接沉积金属层或在薄膜上排列薄膜晶体 管，在热或潮湿的影响下薄膜可能膨胀或收缩。因此，后续过程的条件可能会受到限制，可 能会发生与后续层或元件没有对准，或薄膜的平面化可能不能保持，从而产生翘曲现象。所 以，所述塑料基板的塑料膜100可具有250°C或更高的玻璃化转变温度，以及尽可能低的 线性热膨胀系数(CTE)。具体而言，该塑料膜可以为高耐热膜，当对于50 IOOym的膜 厚度在50°C 250°C的温度范围内使用热机械分析仪测定时，该高耐热膜的平均CTE为 50. 0ppm/°C或更小，优选35. 0ppm/°C或更小。该高耐热膜的实例可包括但不限于聚酰亚胺 膜。在透射率方面，可以使用无色透明塑料膜，特别是对于50 100 μ m的膜厚度黄度 指数为15或小于15的聚酰亚胺膜。而且，当对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度 计测量时，在380 780nm的平均透射率为85%或大于85%的聚酰亚胺膜可用作塑料膜。 在所述塑料膜满足上述透射率的情况下，其可用作透射型电子纸或液晶显示装置的塑料基 板。此外，该塑料膜可以为对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测量时，在550nm 的透射率为88%或大于88%且在420nm的透射率为70%或大于70%的聚酰亚胺膜。另外，根据提高透明度以提高透射率，所述聚酰亚胺膜可以为，当对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测量时，具有L是90或大于90、a是5或小于5、b是5或小于5的色坐标的聚酰亚胺膜。所述聚酰亚胺膜可以按照如下方法制得使芳族二酐和芳族二胺聚合，从而得到 聚酰胺酸，该聚酰胺酸然后酰亚胺化。所述芳族二酐的实例可包括但不限于选自由2，2-双 (3,4- 二幾基苯基)ΑΜΜ^υ —Sf (2, 2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexaf luoropropane dianhydride (6-FDA))、4_ (2，5- 二 氧代四氢呋喃-3-基)-1，2，3，4-四氢萘-1，2- 二 酸 Hf (4-(2, 5-dioxotetrahydrofuran-3-y1)-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-l, 2-dicarboxylicanhydride(TDA))、4,4' -(4,4'-异亚丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)(4,4' -(4,4' -isopropylidenediphenoxy)bis(phthalic anhydride) (HBDA))> 均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)和氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)组成的组中 的一种或多种。所述芳族二胺的实例可包括但不限于选自由2，2-双氨基苯氧基)苯基] 丙烷(6HMDA)、2，2'-双(三氟甲基)_4，4' -二氨基联苯0，2' _TFDB)、3，3'-双(三 氟甲基)-4，4' -二氨基联苯(3，3' -TFDB)、4，4'-双(3-氨基苯氧基)二苯砜(DBSDA)、 双(3-氨基苯基)砜(bis (3-aminophenyl) sulfone (3DDS))、双(4-氨基苯基)砜(4DDS), 1,3- (3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯(APB—134)、2，2，-双 [3-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(3-BDAF)、2，2’_双氨基苯氧基)苯基]六氟 丙烷(4-BDAF)、2，2，-双(3-氨基苯基)六氟丙烷(3,3' _6F)、2，2，-双(4-氨基苯基) 六氟丙烷G，4' -6F)和氧基二苯胺(Oxydianiline(ODA))组成的组中的一种或多种。使用上述单体制备聚酰亚胺膜的方法不特别限制，例如，该方法包括在第一溶剂 存在下使芳族二胺和芳族二酐聚合，从而得到聚酰胺酸溶液，使该聚酰胺酸溶液酰亚胺化， 将该酰亚胺化的溶液加入第二溶剂中，进行过滤和干燥，从而得到固体聚酰亚胺树脂，将该 固体聚酰亚胺树脂溶解在第一溶剂中，从而制得聚酰亚胺溶液，然后该聚酰亚胺溶液经过 膜形成工艺，从而得到聚酰亚胺膜。如此，所述第二溶剂可具有低于第一溶剂的极性。具 体而言，所述第一溶剂可以是选自由间甲酚、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺 (DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮和二乙基乙酸酯(diethylacetate) 组成的组中的一种或多种，所述第二溶剂可以是选自由水、醇、醚和酮组成的组中的一种或 多种。在所述塑料膜上形成金属层的过程中，为了形成具有均勻厚度的金属层，该塑料 膜可具有2 μ m或更小的表面粗糙度，且优选0. 001 0. 04 μ m的表面粗糙度。在这样的塑料膜上，考虑到透射率，所述具有导电性的金属层110(下文称作导电 金属层)可形成到1 300nm的厚度。在这种情况下，可以抑制光学性能(包括透射率) 劣化。特别是，当导电金属层的厚度是1 IOOnm时，所述塑料膜基板的CTE可以有利地降 低，而不会由于金属层引起光学性能(包括透射率)劣化。如果导电金属层的厚度超过上 述上限，导电率可能会增大，但塑料膜在弯曲时可能破裂。用于导电金属层的材料的实例包括但不限于镁、钡、金、铝、钛、银、钼、钽、钯、上述 金属的合金或氧化物、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)。当使用金属或金属合金时，金属 层厚度对于透射率的影响可能比使用金属氧化物时影响大。因此，在使用金属或金属合金 的情况下，金属层的厚度可设定为1 50nm。
在包括这种导电金属层的情况下，其可增大导电率而不妨碍光的透射，并可进一 步用作电极。从这一观点来看，该导电金属层可以为ITO或IZO薄层。这种导电金属层在导电率方面是有利的，而且，可表现出气体和/或水汽阻挡性 能，从而抑制由于气体或水汽所导致的塑料膜变形。在塑料膜上形成导电金属层方法的实例可包括但不限于溅射法、离子电镀法、电 镀法和化学气相沉积法(CVD)。根据本发明的实施方案，所述塑料膜是以高耐热膜为例，从而与常规的塑料基板 相比，形成导电金属层的工艺条件几乎不受限制。根据本发明实施方案的塑料基板可包括树脂层120，该树脂层120在导电金属层 110上形成，并具有分散于其内部的导电材料，例如碳纳米管(CNT)或ITO粉末。具有分散 于其内部的CNT或ITO粉末的树脂层可进一步增大导电率，且还可用作辅助电极层。具有 分散于其内部的CNT或ITO粉末的树脂层，可通过涂布含有CNT或ITO粉末的透明清漆制 得，或通过将CNT或ITO粉末分散在透明聚酰亚胺清漆中，然后涂布该清漆而制得。就这一方面而言，根据用于显示器的电极膜的表面电阻率和光透射率，基于100 重量份的清漆树脂的固体含量，聚酰亚胺清漆的CNT可以以0. 001 1重量份的量使用。CNT的种类不受到限制，但可包括单壁CNT、双壁CNT、多壁CNT以及通过化学或物 理处理改性CNT表面的改性CNT。将CNT分散在清漆中的方法不特别限制，但包括例如，使用超声波、三辊研磨机、 均质机、捏合机、研磨搅拌器或球磨机的物理分散，或通过化学处理使用清漆和单体之间化 学键合的化学分散。而且，加入CNT可在清漆聚合时在原地进行，或者可在清漆聚合后通过 混合来实行。为适当分散CNT，可使用如分散剂或乳化剂的添加剂。形成具有分散于其内部的CNT的树脂层的方法的实例可包括但不限于旋涂法、使 用刮刀的流延法(casting)等。特别是，因为CNT可增大导电率，且由于其特定的结构而不妨碍光透过薄金属层， 所以具有分散于其内部的CNT的树脂层可在金属层上形成。在ITO粉末与CNT —起使用或代替CNT使用的情况下，基于100重量份的清漆树 脂的固体含量，ITO粉末的量可以设定为2 100重量份。在加入ITO粉末的情况下，电性能可取决于ITO的量而控制，且还可通过调整在 ITO本身中氧化铟和氧化锡的量而控制。像这样，ITO可含有80 95wt%的氧化铟(In2O3) 和5 20wt%的氧化锡(Sn02)。而且，ITO可以以粉末的形式来提供，且其尺寸可随所使 用材料的种类和反应条件而变化。ITO粉末可具有平均最小直径30 70nm，平均最大直径 60 120nm。制备含有ITO的清漆的方法不特别限制，但可包括将ITO分散在聚酰胺酸溶液中， 以使基于100重量份的聚酰胺酸的固体含量，所述ITO的量为2 100重量份，从而表现出 导电性或保持薄膜的挠性。将所述ITO加入至聚酰胺酸溶液中的方法不特别限制，但可包括例如，在聚合之 前或聚合期间将ITO加入至聚酰胺酸溶液中，在聚酰胺酸聚合完成后捏合ΙΤ0，或者使包含 ITO的分散液与聚酰胺酸溶液混合。就这点而言，因为ITO的分散性受分散液的粘度和酸碱 度影响，并对导电性和可见光透射率的均勻性有影响，所以该分散过程应该进行得充分。为此，可使用三辊研磨机、超音波震碎机(sonicator)、均质机或球磨机来进行分散工艺。在以上述方式形成具有分散于其内部的CNT或ITO粉末的树脂层的过程中，就抑 制显示器的光学性能(包括透射率)退化而言，该树脂层的厚度可设定在IOnm 25 μ m的 范围内。当所述基板由上述塑料形成时，其可起到作为透射型基板和透明电极基板的作 用，因此液晶显示装置在重量上可变得更轻。根据本发明另一实施方案，塑料基板可包括金属氧化物层，该金属氧化物层在具 有分散于其内部的导电材料的树脂层120的上表面或下表面上形成。该氧化物层可增大透 射率，并可用作阻挡气体和水汽的阻挡层。该氧化物层特别是以氧化银(AgO)层作为例子， 如图3和图4所示。图3说明在塑料基板中在具有分散于其内部的导电材料的树脂层120 的上表面上形成的氧化层111，图4说明在塑料基板中在具有分散于其内部的导电材料的 树脂层120的下表面上形成的氧化层111。在形成氧化物层111的情况下，其厚度不特别限制，但根据与树脂层的粘着性、氧 化物层的厚度均勻性以及在弯曲时防止基板破裂，氧化物层111的厚度可设定为约10 300nmo根据本发明又一实施方案，塑料基板可进一步包括用于防止溶剂渗入基板和电极 的层。在本发明中，该层被称为耐化学性层。具有耐化学性层的塑料基板的实例如图5至图8中所示。图5和图8显示在塑料 膜100的下表面上形成的耐化学性层102，图6显示在塑料膜100的上表面和下表面上形成 的耐化学性层102，以及图7显示仅在塑料膜100的上表面上形成的耐化学性层102。所述耐化学性层102的组成不特别限制，只要其不降低透明度，不溶于有机溶剂 和在显示器制造过程中用于清洗的溶剂中，并表现出与基板薄膜良好的粘着性。具体而言， 所述耐化学性层102可为包含选自由基于丙烯酸酯的树脂、基于环氧的树脂、聚硅氮烷和 基于聚酰亚胺的树脂组成的组中的之少一种树脂的层。当耐化学性层102在塑料膜100的下表面上形成时，可以防止溶剂从外界渗入塑 料膜内。当耐化学性层102在塑料膜100的上表面上形成时，除了防止溶剂渗入外，其还可 以有助于在塑料膜100上形成导电金属层110。形成耐化学性层102的方法不特别限制，但可以包括例如旋涂法、流延法、卷对卷 涂布法(roll-to-roll coating)、浸渍法等。所述耐化学性层102的厚度不受限制，但就达到厚度均勻性和抑制光学性能(包 括透射率)退化而言，耐化学性层102的厚度可以设定为约10 500nm。根据本发明又一实施方案，塑料基板可进一步包括在所述金属层上形成的钝化层 (平面化层)，如图8中所示。钝化层103用来保护反射金属层并使反射金属层的表面平坦 化，且在促进后续形成具有分散于其内部的导电材料的树脂层120和防止塑料基板翘曲方 面是有利的。从这些观点看，该钝化层可具有绝缘性且不妨碍由反射金属层所反射的光的 透射。因此，所述钝化层可以用与用作塑料膜的聚酰亚胺膜中相同的聚酰亚胺树脂来形 成。例如，该钝化层可以为一种可见光透射率为85%或大于85%的无色透明树脂层。所述钝化层103的厚度设定为适于使由于反射金属层110导致的不平坦表面平坦化。该钝化层103的厚度不受限制，但考虑到与金属层的粘合力和有机发光层沉积的容易 程度，可以为约10 500nm。根据本发明另一实施方案，塑料基板可进一步包括无机层。所述塑料基板可包括 塑料膜100。因为该薄膜本身包含空气或水汽，并具有高空气或水汽渗透性，所以由外部或 薄膜本身带来的空气或水汽可能渗入液晶层或有机发光层，从而产生泡沫，或者液晶层或 有机发光层可被水汽和氧气所氧化，不希望地降低显示装置的使用寿命并使其性能恶化。 因此，所述无机层可以以单层或多层结构的形式设置在塑料基板的内表面或外表面上，从 而可用作阻挡气体和水汽的阻挡层。该层不仅可阻挡外界空气和来自外界的水汽，而且可 阻挡薄膜本身包含的空气或水汽。这种无机层如图9和图10所示。图9显示在塑料膜100的下表面上形成的无机层101，图10显示在塑料膜100的 下表面上和具有分散于其内部的导电材料的树脂层120的下表面上形成的无机层101。虽然即使在没有无机层的情况下，使用导电金属层110或氧化物层111可实现阻 挡水汽和气体的阻挡层，但是为了赋予更充分的水汽和气体阻挡性能，可另外设置无机层 101。所述无机层101可使用如SiOx、SiNx或AlxOy的氧化物来形成，其形成方法不受限 制，但可包括本领域中通常已知的无机沉积技术，比如低温薄膜形成、高温薄膜形成或等离 子体增强CVD。该无机层101的厚度不受限制，但就减小气体和水汽的传递速率以防止有机 层或液晶层和金属层的氧化，以及促进有机发光层的沉积而言，该无机层101的厚度可以 设定为约10 300nm。或者，该无机层可以以二至四层的多层结构形式与平面化层一起设 置。根据本发明实施方案的塑料基板用作电子纸显示装置或显示装置的基板。在上述 塑料基板用作显示装置的下基板的情况下，其可提高导电性而不妨碍从其背面入射的光的 透射，从而有助于实现明亮的图像。对于具有导电金属层的塑料基板，为了使用该导电金属层作为电极，导电金属层 沉积在塑料膜上要厚。从而，当塑料基板弯曲时，由于塑料基板和金属层之间的挠性不同， 该金属层可能剥离并可能破裂，可能因此失去用作电极的性能。然而，对于根据本发明实施 方案的塑料基板，除了导电金属层之外，还形成具有分散于其内部的导电材料的树脂层，因 此该导电金属层可形成为更薄。此外，由于在导电金属层的上表面和下表面上形成的树脂 层和塑料膜的树脂，在塑料基板弯曲时发生的基于尺寸稳定性的不同，有关导电金属层剥 离和破裂的问题可以缓和，因而与常规导电金属层的单层电极结构相比较，提高了在显示 器和基板弯曲时的耐剥离性和耐破裂性。根据本发明实施方案的塑料基板的表面电阻可以为2.5X106Q/Sq.或更小，在 500nm波长下的透光率可以为50 %或大于50 %，从而适于显示装置。使用根据本发明实施方案的塑料基板的平板显示装置的实例可包括但不限于如 图11所示的使用上述塑料基板作为下基板的液晶显示装置，以及如图12和图13所示的使 用上述塑料基板作为基板的有机EL装置。特别是，图13图示了透射型有机EL装置。此外，根据本发明的塑料基板可用作透明电极膜。在这种情况下，所述导电金属层 可以为ITO或IZO薄层。
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在制造有机EL装置中，电极层可用包含Ag、Mg、Ba或Ca的导电金属层形成，从而 包含Ag的透明电极可用作阳极，而包含Ca或Mg的透明电极可用作阴极。所述透明电极彼此具有类似的横截面，除了图2的塑料基板的导电金属层110为 通过光刻法和蚀刻的条状和具有分散于其内部的导电材料的树脂层120在条状导电金属 层110上形成，从而透明电极的例子没有特别示出。制造所述透明电极膜需要在塑料膜上形成导电金属层110，然后通过光刻法和蚀 刻使导电金属层110图案化，从而形成条状金属层。因而所形成的条状金属层可用作透明 电极。通过上述方法，具有分散于其内部的导电材料的树脂层在该金属电极上形成。其后， 进行加热和固化，从而得到透明电极膜。这样得到的透明电极膜可提高导电性而不妨碍入射光的透射，从而允许实现明亮 的图像。特别是，与仅由CNT组成的电极膜相比，该透明电极膜可表现出更高的透光率，从 而实现更明亮的图像。根据本发明实施方案的透明电极膜可具有700Q/Sq.或更小的表面电阻率，在 500nm波长下的透光率为50%或更高，从而适合于用作电极。除了所述导电金属层被反射金属层110替代之外，根据本发明另一实施方案的塑 料基板可如图2设置。考虑到反射率，该金属层可形成为厚的，且其厚度可设定为约10 lOOOnm。在与反射率相比透射率要提高的情况下，例如，在所述金属层应用于透射型电子 纸或液晶显示装置的情况下，该金属层可形成为薄的，且其厚度可设定为约50 300nm，以 防止光学性能(包括透射率)由该金属层引起的退化，并由于在塑料膜基板的表面上沉积 的金属层而降低CTE。如果所述金属层太厚，则反射率或导电率可提高，但当塑料膜弯曲时，可导致破 m农。所述金属层可选自由铝、钛、银、钼、镁、钽、钯及其合金组成的组中，或可由ITO或 IZO制成。在包括这种反射金属层的情况下，该反射金属层可提高导电性而不妨碍光的透 射，并可以进一步用作电极。特别是，要实现这些效果，该反射金属层可设置成ITO或IZO 薄层在由铝或其合金或者镁或其合金制成的反射金属层上形成。这种反射金属层在导电性方面是有利的，且也可表现出气体和/或水汽的阻挡性 能，从而抑制由于气体或水汽弓I起的塑料膜变形。在塑料膜上形成反射金属层的方法的实例可包括但不限于溅射法、离子电镀法、 电镀法和CVD。根据本发明的实施方案，高耐热性膜可用作塑料膜，因此与常规塑料基板相比较， 用于形成反射金属层的工艺条件几乎不受限制。在反射金属层以这种方式在塑料膜上形成的情况下，当其用作向内反射型时，由 液晶显示装置外部入射的光通过在塑料膜上形成的金属层散射和反射，这样反射的光不经 过塑料膜，因而不会发生视差，从而产生清晰的图像，该图像不是失焦的。在塑料膜上形成金属层的方法的实例可包括但不限于如上所述的溅射法、离子电 镀法、电镀法和CVD。
不言而喻，根据本发明实施方案的塑料基板包括反射金属层，如上所述，可进一步 包括金属氧化物层、耐化学性层或无机层。根据本发明实施方案的塑料基板包括反射金属层，可用作电子纸显示装置或平板 显示装置的基板。对于透射型显示装置，在没有反射金属层的塑料基板用作下基板时，其可 提高导电性而不妨碍由其背面入射的光的透射，从而产生明亮的图像。因为由塑料制成的基板可用作反射板或透明电极基板，所以液晶显示装置在重量 上可变得更轻。根据本发明实施方案的塑料基板包括反射金属层，其用作在没有内部光源的情况 下反射外界光并因此产生图像的反射型电子纸或液晶显示装置的下基板。如果所述金属层是图案化的，其可用于透反射型电子纸或液晶显示装置的下基 板。例如，该金属层用作反射镜，被形成以保留在透明电极的像素部分的周边，以对准的方 式去除像素部分中心的金属，从而金属被除去的区域比像素部分区域小，例如，大约10 20%的像素部分区域。在加入这种图案化工艺的情况下，所述塑料基板可用于透反射型液晶显示装置 中。具体而言，当背光用作光源时，光透过反射镜中金属层已被去除的区域(窗口)(该区 域对应于像素部分)，从而可显示出图像。此外，当外界光用作光源时，该外界光通过反射镜 中金属层存在的区域反射(该区域对应于像素部分)，从而可显示出图像。对于具有反射金属层的塑料基板，为了使用该反射金属层作为电极，反射金属层 沉积在塑料膜上要厚。从而，当塑料基板弯曲时，由于塑料基板和金属层之间的挠性不同， 该金属层可能剥离并可能破裂，因此失去用作电极的性能。然而，对于根据本发明实施方案 的塑料基板，除了反射金属层，还形成具有分散于其内部的导电材料的树脂层，因此该反射 金属层可形成为更薄。此外，由于在反射金属层的上表面和下表面上形成的树脂层和塑料 膜的树脂，在塑料基板弯曲时发生的基于尺寸稳定性的不同，有关反射金属层剥离和破裂 的问题可以缓和，因而与常规反射金属层的单层电极结构相比较，提高了在显示器和基板 弯曲时的耐剥离性和耐破裂性。制造包括塑料膜、金属层、钝化层和透明电极层的塑料基板的方法不特别限制，但 可包括例如，制备用于塑料膜的聚酰亚胺前体溶液；上述前体溶液的前体部分进行环闭 合、缩合和交联或者聚合，从而制备含有部分固化中间物的溶液；基于上述含有部分固化 中间物的溶液而制备涂布液；将上述涂布液涂敷在目标物上；加热该涂布液以使其完全固 化，从而得到塑料膜；使用上述树脂形成钝化层(平面化层)以使金属层的表面平坦化；和 在金属层的表面上形成包含导电材料的树脂层，从而用作透明电极层。实例通过以下举例说明的实例，可以更好地理解本发明，但不应理解为限制本发明。〈制备塑料膜〉制备实例12,2'-双(三氟甲基)_4，4' -二氨基联苯0，2' -TFDB)、联苯四甲酸二酐 (BPDA)和2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6-FDA)在二甲基乙酰胺存在下通过 已知方法缩合，从而得到聚酰亚胺前体溶液(固体含量20% )。该反应过程由下面反应式 1表不。0156]反应式权利要求
1.一种塑料基板，包括塑料膜；反射和/或导电金属层；和树脂层，所述树脂层具有分散于该树脂层内部的导电材料。
2.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述金属层是选自由铝、钛、银、钼、镁、钽、 钯、上述金属的合金、氧化铟锡和氧化铟锌组成的组中的单层或多层反射金属层。
3.根据权利要求2所述的塑料基板，其中，所述反射金属层选自由铝、镁及其合金组成 的组中。
4.根据权利要求2所述的塑料基板，其中，所述反射金属层包括下金属层和上金属层， 所述下金属层选自由铝、镁及其合金组成的组中，所述上金属层由氧化铟锡或氧化铟锌制 成。
5.根据权利要求2所述的塑料基板，其中，所述反射金属层的厚度为10 lOOOnm。
6.根据权利要求2所述的塑料基板，其中，所述反射金属层的厚度为50 300nm。
7.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述金属层是选自由镁、钡、金、铝、钛、银、 钼、钽、钯、上述金属的合金和氧化物、氧化铟锡和氧化铟锌组成的组中的导电金属层。
8.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层包括氧化铟锡或氧化铟锌。
9.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层选自由镁、钡、金及其氧化 物组成的组中。
10.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层包括氧化铟锡。
11.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层的厚度为1 300nm。
12.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层的厚度为1 lOOnm。
13.根据权利要求7所述的塑料基板，其中，所述导电金属层的厚度为1 50nm。
14.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述金属层是气体阻挡层或水汽阻挡层。
15.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述塑料膜是基于聚酰亚胺的膜。
16.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述塑料膜是平均线性热膨胀系数为 50. 0ppm/°C或小于50. 0ppm/°C和黄度指数为15或小于15的聚酰亚胺膜，所述平均线性热 膨胀系数是对于50 100 μ m的膜厚度在50°C 250°C的温度范围内使用热机械分析仪测 定的。
17.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述塑料膜是聚酰亚胺膜，当对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺膜具有L是90或大于90、a是5或 小于5以及b是5或小于5的色坐标。
18.根据权利要求1所述的塑料基板，进一步包括在所述金属层上形成的钝化层。
19.根据权利要求18所述的塑料基板，其中，所述钝化层是平均线性热膨胀系数为 50. 0ppm/°C或小于50. 0ppm/°C和黄度指数为15或小于15的聚酰亚胺层，所述平均线性热 膨胀系数是对于50 100 μ m的膜厚度在50°C 250°C的温度范围内使用热机械分析仪测 定的。
20.根据权利要求18所述的塑料基板，其中，所述钝化层是聚酰亚胺层，当对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺层在380 780nm的平均透射率为 85%或大于85%。
21.根据权利要求18所述的塑料基板，其中，所述钝化层是聚酰亚胺层，当对于50 100 μ m的膜厚度使用UV分光光度计测定时，该聚酰亚胺层在550nm的透射率为88%或大 于88 %，且在420nm的透射率为70 %或大于70 %。
22.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述导电材料包括碳纳米管或氧化铟锡粉末。
23.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂 层是由具有分散于其内部的导电材料的聚酰亚胺清漆形成的。
24.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂 层是由聚酰亚胺清漆形成的，该聚酰亚胺清漆基于100重量份的聚酰亚胺树脂固体含量包 含0. 001 1重量份的碳纳米管。
25.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂 层是由聚酰亚胺清漆形成的，该聚酰亚胺清漆基于100重量份的聚酰亚胺树脂固体含量包 含2 100重量份的氧化铟锡粉末。
26.根据权利要求22或25所述的塑料基板，其中，所述氧化铟锡粉末包含80 95wt% 的氧化铟和5 20wt%的氧化锡。
27.根据权利要求1所述的塑料基板，其中，所述具有分散于其内部的导电材料的树脂 层的厚度为IOnm 25 μ m。
28.根据权利要求1所述的塑料基板，进一步包括在所述塑料膜的至少一表面上形成 的耐化学性层。
29.根据权利要求观所述的塑料基板，其中，所述耐化学性层包含选自由丙烯酸类树 脂、基于环氧的树脂、聚硅氮烷和基于聚酰亚胺的树脂组成的组中的至少一种树脂。
30.根据权利要求1所述的塑料基板，进一步包括在所述塑料膜的下表面上或所述金 属层的下表面上形成的无机层。
31.根据权利要求30所述的塑料基板，其中，所述无机层使用选自由SiNx、Alx0y和SiOx 组成的组中的至少一种无机材料以单层或多层结构的形式形成。
32.根据权利要求1所述的塑料基板，进一步包括在所述具有分散于其内部的导电材 料的树脂层的上表面或下表面上形成的金属氧化物层。
33.根据权利要求32所述的塑料基板，其中，所述金属氧化物层包含氧化银(AgO)。
34.根据权利要求1所述的塑料基板，该塑料基板在500nm的波长下具有50%或更高 的透光率。
35.根据权利要求1所述的塑料基板，该塑料基板具有2.5 X IO6 Ω/Sq.或更小的表面 电阻率。
36.一种透明电极膜，包括塑料膜；在所述塑料膜上形成并具有预定图案的氧化铟锡或氧化铟锌薄层；和在所述氧化铟锡或氧化铟锌薄层上形成并具有分散于其内部的导电材料的树脂层。
37.根据权利要求36所述的透明电极膜，其中，所述导电材料包括碳纳米管或氧化铟 锡粉末。
38.根据权利要求36所述的透明电极膜，该透明电极膜在500nm的波长下具有50%或更高的透光率。
39.根据权利要求37所述的透明电极膜，该透明电极膜具有700Ω/Sq.或更小的表面 电阻率。
40.一种透射型电子纸显示装置，包括如权利要求1所述的塑料基板作为下基板。
41.一种显示装置，包括如权利要求1所述的塑料基板作为下基板。
42.一种有机电致发光装置，包括如权利要求1所述的塑料基板作为下基板。
全文摘要
本发明公开了一种塑料基板，该塑料基板包括塑料膜、反射和/或导电金属层和树脂层，所述树脂层包含分散于该树脂层中的导电材料，且所述塑料基板用作透射型电子纸显示装置或显示装置的下基板。
文档编号G02F1/1335GK102137884SQ200980133696
公开日2011年7月27日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者朴晓準, 郑鹤基, 金贞翰 申请人:可隆工业株式会社