专利名称：包括聚合物材料膜的光学介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括高质量聚合物材料膜的光学介质。更尤其，本发明涉及包括具有耐老化性和耐紫外线辐射性能的聚合物材料膜的光学介质。
本发明的背景平板显示器(FPD)在今天的商用电子设备中逐渐普及。FPD在它们的大多数应用中希望是重量轻的，便携式的，坚固的，低功率和高分辨率的。具有所有这些属性的显示器在未来有着各种各样的工业应用前景。
大部分的市场上可买到的产品使用玻璃作为在显示器制造工艺中的起始原材料。玻璃已经广泛地用于几个光学应用领域中，这归因于它的优异的特性，如透明度，光学清晰度，在可见光范围中的高透明性，对温度的高耐受性以及与在标准半导体制造工艺中所用的化学品之间的相容性。
尽管如此，但由于它的高重量和高脆性，玻璃在光学应用中作为载体的使用会对最终产品实现带来诸多问题。另外，因为玻璃不是柔性的，它不能用于连续加工，这些导致较低的最终生产能力。
考虑到这些原因，希望用透明塑料薄膜替代玻璃。如果塑料用作显示器制造的起始原料，则能够获得不仅重量轻的而且坚固和柔性的显示器。此类技术的实现将对于用连续的卷装进出制造方法替换目前板材制造工艺的显示器工业具有重要的影响。
在显示器制造中涉及到的实际工艺被设计针对玻璃载体来操作，后者具有优异的热机械和光学性质而且能够经受住高温过程，溶剂处理和UV-可见光曝光，但在它的性能上没有重大变化。
典型的显示器制造工艺，如制造具有有源矩阵(AM)或无源矩阵(PM)的液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)的那些工艺，目前使用玻璃作为载体。玻璃是包括不同的功能层(它们根据所需显示器类型来变化)的涂覆的制造工艺的起始点。金属或金属氧化物如硅或铟锡氧化物(ITO)通过例如溅射或真空沉积法被涂覆在玻璃上，然后由热、激光或化学处理法进行处理，形成显示器的驱动电路。对于高性能的驱动电路(例如TFT)，这些工艺是在约600℃温度的玻璃上进行的。最新的发展已通过激光技术将这一温度降低到约250-350℃。
在市场上获得的大部分的塑料，尽管具有与用作显示器的载体的要求相匹配的光学性质，具有低于240℃的玻璃化转变温度，这使得它们无法用于以上所提到的工艺中。US 5,817,550和US 5,856,858描述了在低温塑料基片上形成薄膜晶体管的方法。这些方法包括作为在制造工艺中的第一个步骤，基材在两面上被涂覆0.1-5.0微米的SiO2。这要求膜能够承受住TFT组装所需要的高温。N.D.Young等人，LowTemperature Poly-Si on Glass and Polymer Substrates，ASIADISPLAY Workshop 1998描述了在聚合物载体上多晶硅TFT的制造。高达250-350℃的热稳定性是聚合物基材所需要的，以便获得具有良好性能如高的机械性能和低的热收缩速率从而确保在构造过程中良好稳定性和自支持性能的TFT电路。此外，还需要保护层来提高在显示器制造步骤中对于化学品和溶剂的耐受性。
高的机械性能是在设备组装和它的使用中获得自支持膜所需要的。最后，对于UV-可见光辐照的良好耐受性但没有显著的降解(载体脆裂和颜色变化)是承受住使用UV源的工艺步骤以及防止在太阳光环境应用中的降解作用所需要的。
其它问题涉及到在显示器的使用过程中的稳定性。用于显示器中的活性材料对于氧化是高度敏感的而且对于在显示器的内侧中氧和水分的存在是高度敏感的。对于所述氧和水分的高阻隔性能。玻璃因此为这一类型的应用提供合适的不渗透性，而相反地，该塑料一般具有太高的渗透性。这一问题，连同对于化学品的耐受性和耐划性，通过为塑料膜的表面增加合适功能层来解决。最普通的抗划痕层和阻隔层是以UV-光致固化的材料为基础的，这使得基材UV耐受性成为了光学设备的潜在塑料载体的主要所需性能当中的一个。US6,358,570，US6,268,695和US6,413,645公开了涂覆在塑料膜上的阻隔层。主要用途是作为需要对水分和氧有高阻隔性能的显示器塑料载体。阻隔结构是可固化树脂和无机化合物的多层组成。树脂能够通过UV辐射来固化。
几篇专利和专利申请描述了用于电学应用的芴聚酯材料。
几篇专利和专利申请描述了用于电学应用的芴聚酯材料。
US专利3,546,165描述了各种偕-双酚类和二羧酸的热稳定聚酯。包括在内的是9，9-双(4-羟苯基)芴与100％间苯二甲酸和9，9-双(4-羟苯基)芴与80wt％间苯二甲酸和20wt％对苯二甲酸的聚酯类。报道了这两种聚合物的360℃的软化温度。没有评价UV稳定性和机械性能。
US专利4,387,209描述了通过9，9-双-(4-羟苯基)-芴与间苯二甲酸或对苯二甲酸中的至少一种进行反应并使用界面聚合方法所制造的聚酯。聚酯特性粘度主要取决于单体纯度，在二酚单体的纯度上的较小变化会在特性粘度值上引起大的偏差。该聚酯薄膜被描述可用于电绝缘领域，但没有报道有关光学性质的数据也没有报道可能的应用。
US 4,967,306公开了9，9-双-(4-羟苯基)-芴/间苯二甲酸和对苯二甲酸聚酯，它含有极低水平的低分子量低聚物并且所具有的拉伸强度、伸长率、耐化学性、温度稳定性、耐紫外线性和真空稳定性高于在含有低分子量低聚物质的现有共聚物技术的领域中已知的性能。在其中已公开，含有少量低聚物的膜在有限地暴露于紫外线辐射之后会泛黄或降解。
在Journal of Applied Polymer Science，29卷，35-43页(1984)中报道的从由9，9-双-(3-甲基-4-羟苯基)-芴和间苯二甲酸组成的聚芳酯获得的树脂导致表现为太脆并具有不够的耐磨性和低的膜质量。
日本专利申请No.09-071,640公开了由(a)芳族二羧酸，(b)特定量的取代9，9-双-(4-羟苯基)-芴和(c)脂族二醇组成的树脂；该树脂因为它的良好透明度和耐热性而可用于光学材料中。
US 4,810,771公开了由单-邻取代的双酚，以及间苯二甲酸和对苯二甲酸的掺混物制造的聚酯。
EP专利申请943,640描述用聚芳酯制备的膜，该聚芳酯通过使用在邻位被烷基(C1-C4)基团单和双取代的双酚芴来合成的。该聚芳酯具有更好的对紫外线辐射的稳定性。
9，9-双(3，5-二溴-4-羟苯基)-芴双酚单体衍生的聚芳酯已经在PCT专利申请No.WO00-33,949中被公开作为气体分离膜。
在US 5,007,945中，描述了从二羧酰氯和在酚基团的全部邻位上具有卤素取代基的cardo双酚类(cardo bisphenols)所获得的聚芳酯类，它可用于分离气体混合物的一种或多种组分。这些专利描述了气体分离膜，但没有提到由此类聚合物组成的光学薄膜。
本发明描述了适合于光学应用和更优选作为显示器载体的塑料膜，它能够承受住当今制造工艺和在其使用过程中的环境条件。同样，柔性塑料载体的使用将允许在显示器的制造中引入卷装进出技术。
本发明概述包括聚合物材料膜的光学介质，特征在于所述聚合物材料是从9，9-双(4-羟苯基)芴衍生物以及对苯二甲酸和间苯二甲酸衍生物的混合物获得的聚酯，该聚合物材料具有低于0.80dl/g的特性粘度和低于0.0050的泛黄系数Yc。
本发明的详细说明包括聚合物材料膜的光学介质，特征在于所述聚合物材料是从9，9-双(4-羟苯基)芴衍生物以及对苯二甲酸和间苯二甲酸衍生物的混合物获得的聚酯，该聚合物材料具有低于0.80dl/g的特性粘度和低于0.0050的泛黄系数Yc。
用于本发明中的聚酯能够由以下结构表示 其中A表示具有通式(I)的一种或多种不同的9，9-双(4-羟苯基)芴基团 式(I)B表示具有以下通式的一种或多种不同的二羧基基团
式(II)和n是构成聚合物的重复单元的数并且是大于20的正整数。
优选，本发明涉及包括由以下结构表示的一种或多种聚酯的光学薄膜 其中n是高于20的正整数。再更优选，本发明涉及包括聚酯的光学薄膜，该聚酯是从由通式(I)的9，9-双-(4-羟苯基)-芴基团表示的至少两种不同的可聚合单元及间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物获得的。间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物优选包括10-90wt％的间苯二甲酸基团和90-10wt％的对苯二甲酸基团；更优选，间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物包括20-80wt％的间苯二甲酸基团和80-20wt％的对苯二甲酸基团；最优选，间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物包括30-70wt％的间苯二甲酸基团和70-30wt％的对苯二甲酸基团。
当在本发明中该术语“基团”用于描述化合物或取代基时，所述的化学材料包括基团，环和基础残基和具有普通取代基的基团、环或残基。当相反地使用术语“单元”时，未取代的化学品材料被认为包括在内。例如，该术语”烷基”不仅包括这些烷基单元，如甲基，乙基，丁基，辛基等，而且包括携带取代基如卤素，腈，羟基，硝基，氨基，羧基，等等的那些单元。相反地该术语“烷基单元”仅仅包括甲基，乙基，环己基，等等。
用于本发明中的聚合物材料具有优异的耐老化性和耐紫外线辐射性能并且在暴露于UV-可见光源时不易泛黄。更尤其，该聚合物材料显示低于0.80dl/g，优选低于0.70dl/g，和更优选在0.65至0.30dl/g之间的特性粘度。
本发明的聚合物材料能够在现有技术中已知的许多光学介质如液晶显示器、电致发光显示器、有机发光二极管显示器等的制造中替代玻璃载体。这允许获得比通常使用玻璃载体制造的那些显示器更加柔性和更具耐受性的显示器。同时，本发明的聚合物材料的使用允许在显示器的制造中使用卷装进出技术。
实施例通过取得化合物A并使用对苯二甲酸(TPA)和间苯二甲酸(IPA)的混合物，用在EP专利396,418中描述的界面缩聚技术聚合它们并获得在下面表1中列出的不同的特性粘度值，来获得样品膜。所获得的聚合物使用聚合物的10wt％二氯甲烷溶液用溶剂涂布技术来涂覆。所获得的具有100μm厚度的膜然后在25℃温度下干燥3小时，逐渐地让该温度升高至最高160℃。用装有浴热控制HAAKE D8和毛细管-粘度计SCHOTT Ubbelohde 53113 Ic的粘度计SCHOTT GERATEAVS400测量各样品的特性浓度。对于0.1000g干燥聚合物在苯酚/1，1，2，2-四氯乙烷60％/40％(wt)的50ml混合物中的溶液测量粘度。与各样品的特性粘度有关的数据报道在下表1中。
表1
膜样品然后使用由Fusion UV Systems Inc.生产的装有D灯泡的Fusion F300 Lamp System来进行UV老化试验。
通过对比在确定为最重要的所选择的400nm波长(蓝光吸收)下，在曝光前后它们的吸光率来测量样品膜泛黄。用在320-500nm范围内工作的Perkin-Elmer Lambda 2分光光度计测量光学吸收率。泛黄系数(Yc)被定义为暴露于紫外线辐射源和有效曝光能量的聚合物膜的吸光率的平均偏差的比率。所使用的最高曝光能量是至多5.0J/cm2。该值越低，效果越好。
结果总结在下表2中。
表2
表2的数据表明，用具有低于0.80dl/g的特性粘度的本发明膜样品能够获得良好或最优值(即低于0.0050)的泛黄系数。
尽管已经给出了具体的实施方案来举例说明和解释本发明的原理，但这不认为是限制性的。一些改进和变化对于本领域中的那些技术人员来说是显而易见的，而且认为本发明仅仅由所附权利要求的范围来限制。
权利要求
1.包括聚合物材料膜的光学介质，特征在于所述聚合物材料是从9，9-双(4-羟苯基)芴衍生物以及对苯二甲酸和间苯二甲酸衍生物的混合物获得的聚酯，该聚合物材料具有低于0.80dl/g的特性粘度和低于0.0050的泛黄系数Yc。
2.根据权利要求1的光学介质，特征在于该聚合物材料具有低于0.70dl/g的特性粘度。
3.根据权利要求1的光学介质，特征在于该聚酯由以下通式表示 其中A表示具有通式(I)的一种或多种不同的9，9-双(4-羟苯基)芴基团 式(I)B表示具有以下通式的一种或多种不同的二羧基基团 式(II)和n是构成聚合物的重复单元的数并且是大于20的正整数。
4.根据权利要求1的光学介质，特征在于该聚酯由以下结构表示 其中n是高于20的正整数。
5.根据权利要求1的光学介质，特征在于该聚酯是从9，9-双(4-羟苯基)芴以及对苯二甲酸和间苯二甲酸的混合物获得的。
6.根据权利要求5的光学介质，特征在于所述间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物包括20-80wt％的间苯二甲酸基团和80-20wt％的对苯二甲酸基团。
7.根据权利要求5的光学介质，特征在于所述间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物包括30-70wt％的间苯二甲酸基团和70-30wt％的对苯二甲酸基团。
全文摘要
包括聚合物材料膜的光学介质，其中聚合物材料是从9，9－双(4－羟苯基)芴衍生物以及对苯二甲酸和间苯二甲酸衍生物的混合物获得的聚酯，该聚合物材料具有低于0.80dl/g的特性粘度和低于0.0050的泛黄系数Yc。
文档编号G02B1/04GK1771276SQ200480009713
公开日2006年5月10日 申请日期2004年4月5日 优先权日2003年4月11日
发明者S·安吉奥利尼, M·阿维达诺 申请人:富兰尼科技股份有限公司