[发明专利]多层塑料基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层塑料基板和制备该塑料基板的方法，以及更具体而言，涉及一种能够实现优异的气体屏蔽性能、高表面硬度和良好的湿气屏蔽性能的多层塑料基板，及制备该塑料基板的方法。

背景技术

在显示装置、相框、工艺品或容器中使用的玻璃基板具有如下优点：低的线性膨胀系数、优异的气体屏蔽性能、高透光度、高表面糙度、优异的耐热性和优异的耐化学性，但是由于低的耐震强度，所述玻璃容易破碎，并且由于高密度，所述玻璃较重。

近年来，对液晶、有机发光装置和电子纸（electronic paper）的关注的增长已经导致将用于这种显示装置的基板由玻璃转变为塑料的积极研究。当玻璃基板被塑料基板替换时，显示装置的总重量可能会下降，可以确保显示装置设计的灵活性。此外，所述塑料基板具有高耐震性，并且当其以连续工艺制造时，可以具有比玻璃基板的更高的经济可行性。

同时，为了在显示装置中使用，所述塑料基板需要如下性能：晶体二极管的处理温度、能够耐受透明电极沉积温度的高玻璃化转变温度、氧气和湿气屏蔽性能以防止液晶和发光材料的老化、低的线性膨胀系数和尺寸稳定性以防止基板根据加工温度的变化而变形、与用于常规的玻璃基板的加工设备相容的高机械强度、能够耐受蚀刻工艺的耐化学性、高透光度和低双折射和表面抗划伤性。

然而，由于不存在符合这些要求的高功能性的基于聚合物的膜(包括聚合物膜和聚合物无机材料复合膜)，已经尝试通过在基于聚合物的膜上形成多层功能涂层而提供上述物理性能。作为代表性的涂层的实例，可以使用降低聚合物表面缺陷并且赋予平坦特征的有机平坦层、由无机材料组成的以阻挡气体(例如氧气和湿气)的气体屏蔽层或赋予聚合物表面抗划伤性的有机或有机-无机硬涂层。通常地，使许多多层塑料基板经历在聚合物基体材料上涂布无机气体屏蔽层，然后在气体屏蔽层上涂布硬涂层。在这种多层结构的制备中，可能发生如下情形：根据聚合物基体材料和气体屏蔽层之间的线性膨胀系数的大的差异，聚合物基体材料的变形，和无机薄膜的裂开或分层。因此，非常重要的是设计合适的多层结构，其能够使层之间界面的应力最小化并且确保涂层之间的合适的粘附性能。

美国的Vitex System通过反复实施一种工艺制备多层有机-无机层和具有优异的气体屏蔽性能的柔性基板，所述工艺包括在聚合物基膜上形成单体薄膜，用紫外线辐照所述单体薄膜以诱导聚合(形成固化的有机层)和通过溅射在所述固化的有机层上形成无机薄膜。尽管根据这种方法可以得到具有优异的气体屏蔽性能的产品，但是所述产品不适合于要求低线性膨胀系数的显示装置，并且也没有提供针对该问题的解决方案。

此外，美国专利第6,465,953号公开了当塑料基板用于对氧气和湿气敏感的有机发光器件中时将能够与进入的氧气和湿气反应的吸气剂粒子分散在塑料基板上的方法。所述吸气剂粒子应该具有比发射光的特征波长足够地更小的尺寸，并且应该均匀地分散以穿透基板而不会散射发射光。此外，所述方法尝试通过在所述塑料基板上涂布由无机材料组成的气体屏蔽膜使氧气和湿气的进入量最小化。然而，根据所述方法，因为难以通过均匀地分散100至200nm尺寸的纳米粒子制备基板，所述塑料基板应该具有厚的厚度以包含大量的能够与氧气和湿气反应的吸气剂粒子，并且所述无机气体屏蔽膜直接地涂布在所述塑料基板上，因此气体屏蔽膜根据温度变化而裂开或脱层的几率高。

根据美国专利第6,322,860号，用于显示装置的塑料基板通过如下方式制备：在聚戊二酰亚胺片的一个表面或两个表面上涂布任选包含二氧化硅粒子等的可交联的组合物(基于多官能团丙烯酸酯的单体或低聚物、烷氧基硅烷或其混合物)、光固化或热固化所述组合物以制备交联的涂层膜，在其上涂布气体屏蔽膜，以及任选地在所述屏蔽膜上再次涂布交联的涂膜，所述聚戊二酰亚胺片具有1mm以内的厚度，并且是通过反应性挤出而制备的。然而，根据所述方法，所述塑料基板具有仅在某些特定的情形下的用于液晶显示装置的足够低的氧气渗透性和湿气渗透性，但是仍然没有任何改善，例如对于用作替代玻璃的基板所必需的低的线性膨胀系数和优异的尺寸稳定性。

美国专利第6,503,634号公开了通过在一种聚合物基材上或两种聚合物基材之间涂布有机-无机杂化物、ORMOCER和二氧化硅层的多层膜，所述多层膜具有小于在涂布之前的聚合物基材的氧气透过性的1/30的程度的氧气透过性和小于在涂布之前的聚合物基材的湿气透过性的1/40的程度的湿气透过性。根据所述方法，与涂布之前的聚合物基材相比，所述氧气和湿气透过性大大下降，而因此所述膜容易可能被用作包装材料，但是并未提及在线性膨胀系数和尺寸稳定性方面的改进。

发明内容