[发明专利]聚合物膜和包括所述膜的光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有优异光学、热和机械性能的聚合物膜、以及包括所述膜的光学装置。

具体地，所述聚合物膜包括透明聚合物。

背景技术

当今，市场上需要高性能的聚合物膜作为柔软薄基板，以用于诸如薄膜太阳能电池、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、电子纸(e-纸)和其它电子装置、柔性印刷电路板以及高温电容器等电子和光学应用。这些基板通常具有此技术领域通常所需的性质，例如柔性、高耐热性以及刚性物质(如玻璃)所特有的诸多其它特征，如透明度、低热膨胀系数(CTE)、低不可逆收缩、低吸湿膨胀、低表面粗糙度、低氧和水渗透、高耐化学品和溶剂性。

含纳米或微米填料的复合物为本领域所周知，其它许多聚合物膜可商购。

美国专利第7,132,154号描述了包含环氧树脂和玻璃填料颗粒的透明复合物，其中术语树脂是指在固化后折射率分别小于和大于玻璃填料折射率的两种环氧树脂的混合物。为了将此透明的复合物用在光学装置领域中，必须使树脂和玻璃填料之间的折射率差最小化。本领域已知玻璃填料的折射率显示出批间偏差(参见如美国专利第6,979,704号)。因此，对于任一批次的玻璃填料应仔细评价两种树脂之间的平衡。因此，美国专利第7,132,154号中记载的方法对成比例扩大是非常昂贵且困难的。

美国专利第6,979,704号描述了由树脂和具有规定折射率和规定热膨胀系数的多种玻璃微米和纳米颗粒所组成的材料。为了达到低CTE值，需要对树脂加入大量微粒(约30体积％)。这导致所述材料的高生产成本，以及因加入大直径的填料颗粒而导致的脆性增加。

美国专利第6,767,951号描述了由聚对苯二甲酸酯衍生的纳米复合材料，无机填料为粘土。此材料不透明，因此不能用在光学应用中。

美国专利第5,667,934号描述了特征为CTE在28和40ppm/℃之间且耐热性为360℃的透明复合材料。在此专利中，描述了由环氧树脂和氧化硅类填料组成的复合材料，所述氧化硅类填料相对于环氧树脂的量为50～70w/w％，且特征在于平均粒径为约3.5微米。此复合物可获得对紫外线透明的材料，但其在可见光范围内(400～700nm)透明度不能满足要求。

美国专利申请第US 2005/0163968号描述了适用于制备具有低CTE、收缩降低和耐化学侵蚀性良好的薄聚合物膜的方法。此聚合物膜透过将聚酰亚胺类塑料材料与平均直径小于20微米的微填料混合来获得。然而，如发明人所证实，由于存在此类微填料，膜在其上表面显示出需要附加处理以消除此缺陷的纹理。而且，此专利中描述的复合材料因存在聚酰亚胺而显示出强琥珀色。

欧洲专利申请EP 1,580,223描述了使用平均粒径为2～100nm的勃姆石形式的水合氧化铝来改进特别是材料的弹性模量。然而，用这种颗粒获得的膜不透明，因此它们无法用在高质量光学装置的领域中。

现有技术中描述的填充有微粒或纳米颗粒的聚合物材料通常显示出低CTE以及物理和机械特性改进的优点。

然而，本发明的申请人已注意到此类聚合物材料显示出之前描述的缺点，因此它们无法用在如构成电子显示器市场中主流技术的背光液晶显示器的应用中。

因此，仍需要获得具有改进特性的聚合物膜。

具体地，本发明的申请人已面临提供具有良好的电学、机械和热性能以及诸如高透明度等光学性质和低热膨胀系数(CTE)的聚合物膜的问题。

发明内容

本申请人业已发现，此问题可通过所附权利要求1限定的聚合物膜来解决。

在本发明的第一方面中，已经发现包括a)透明聚合物和b)氢氧化铝类无机填料的聚合物膜可显示出高柔性、低热膨胀系数，且保持高透明度和低脆性倾向。因此，本发明的聚合物膜可具体用作要求上述性能的高质量光学装置的基板，所述高质量光学装置例如薄膜太阳能电池、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、电子纸(e-纸)等。

而且，本发明的聚合物膜特别有利于降低显示器和其它电子装置的制造成本，这是因为它们与称作卷对卷的连续工艺以及与允许使用与柔性基板相适应的经济有利方法的诸如光刻法等操作的常规印刷技术的相容性。

为了以下说明书和权利要求书的目的，术语透明聚合物是指用Lambda5分光计测得的在550nm波长下的透光率不低于80％的聚合物。

优选地，透明聚合物例如为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、环状烯烃共聚物(COC)、聚醚砜(PES)和芴聚酯(FPE)、或者它们的衍生物和/或混合物。