[发明专利]用于塑料基材的智能复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种基本为塑料的复合材料，其包含不同组分的多个层，这是为了在该复合材料上提供特别的性能以便使得它满足各种各样的制造工艺和预期应用所需的各种性能要求。

更具体而言，但非排它性的并且不失之一般性，本发明涉及用于显示器件的基本为塑料的复合材料。

背景技术

对于具有在给定应用中保证性能的特别性质的先进聚合材料存在越来越多的需求。而且，在结合高成本和低成本的聚合物的多层膜结构中需要新的发展。

例如，在制造基于液晶介质的平板显示器中，目前的工业实践使用玻璃作为结构材料并且在该材料上进行许多工艺处理步骤。参见图1，用于底部玻璃基材109的工艺处理步骤可由以下步骤组成：按照矩阵格式制造有源元件例如薄膜晶体管(TFT)113，接着沉积导电层108例如铟锡氧化物(ITO)和薄的校准层(alignment layer)105到所谓的有源显示器的底部。(在无源寻址显示器中，透明导体被图案化为一系列相互垂直的线路，即行和列电极。该行和列电极定义多个单元。)用于顶部玻璃基材102的工艺处理步骤可以由以下步骤组成：制造滤色器矩阵103，沉积导电层104例如铟锡氧化物(ITO)，接着沉积薄的校准层107。然后，玻璃基材102和109都在周边附近使用密封(seal)进行组装，间隔物(spacer)112和液晶材料106通过真空注射到在玻璃板102和109之间的空腔内。最终的组件包括附着的偏光膜101和110，以及穿过背光111的光源114。

因为玻璃是通用材料，其提供显示制造业所需要的许多性能，所以玻璃广泛地应用于基材。这些性能包括：耐高温性、尺寸稳定性、对湿气的阻隔性能、耐溶剂性、结构强度、硬度以及透明度。与偏光膜结合的液晶材料在TFT的控制之下调节光线。液晶材料占据一些体积，该体积通过在两个玻璃基材102和109之间的空隙(已知为单元间隙)来确定。间隔物用来精确地限定单元间隙的厚度。进行对TFT的开发，以便有源元件可以在此单元间隙尺寸之内进行制造。当前显示器的构造基于由三原色子像素组成的像素元件。

偏光膜101和110的作用可以按照液晶介质的如何运作来理解。液晶材料利用光的偏振态。在一种取向中，偏振光通过具有在偏振态中没有变化(黑色或″关闭″状态)的液晶介质来进行透射。当顶部偏光器(例如塑料膜)对于入射光偏振是正交时，没有光被透射。在通过TFT所施加的电场之下，在液晶材料取向中的变化(例如扭转)改变了偏振并且又调整了透射光的偏振。取决于偏振变动的程度，变换量的光被透射。从而调整了光强度的水平。

典型的平板显示器包括像素矩阵，其依次包括三个子像素，每个子像素代表通常为红、绿和蓝的原色。每个子像素按照如上所述来运作。通过同时变化这三种颜色的强度，肉眼察觉像素为给定的颜色。通过将这样的变化带入到整个矩阵上，人们可建立彩色图像。

平板显示器的这一制造方法表现出几个缺点。玻璃是易碎和脆性材料，这使得玻璃不适合于危险的震动和振动环境，除非采取昂贵和复杂的步骤来保护玻璃。玻璃是既致密又重的，这增加了较大显示器的重量。液晶材料作为液体来处理，这需要间隔物和密封以及真空注射技术。所有这些要求增加了制造工艺的成本和复杂度。

在常规液晶显示器(LCD)的制造方法中，两块玻璃板的每块都分别进行处理。各板的处理包括各种层的沉积、器件图案化和其他技术。在各板进行处理之后，各板与它们的补体(complement)紧密配合，并且液晶材料被注射到两块板之间的间隙中。在最近的进展中，有些制造商将玻璃板用塑料来替代。在所有情况下，制造者采取了“单片(monolithic)”方法，该方法是指：选择单一聚合物膜作为基材材料以便试图满足如上所述的相互矛盾的处理要求。从制造业角度来说，这些方法不是成功的，因为没有单一聚合物(单片(monolith))能够同时满足所有工艺标准。因此，对于″智能″结构存在需要，该″智能″结构由复合材料或许多聚合物层组成，当其明智地结合时，可调整自己而无需对于工艺条件的外部干预，从而在最终的产品上赋予所需要的性能特性。不失之一般性，这样的智能(适应性)复合层压制品的典型的应用是在液晶显示器工业中。