[发明专利]具有低的热膨胀系数的透明复合薄膜

说明书

本发明涉及具有优异的光学透明性、非常低的热膨胀系数、良好的柔韧性、高的热稳定性和良好的耐化学品性的透明复合组合物与薄膜，以及制造其的方法。该复合组合物在固化和制造成薄膜或片材时可用于代替玻璃板用作液晶显示器、滤色器、触摸屏、电场致发光装置、有机发光二极管显示器、电泳显示器、电子装置中的透镜和太阳能电池等中的基材。

玻璃板已经在显示器中广泛用作薄膜晶体管（TFT）沉积的基材。沉积TFT的玻璃板是用于液晶显示器、电泳显示器和有机发光二极管显示器的底板。此外，玻璃板还用于制造滤色器、触摸屏和太阳能电池基材。

近年来，在使用聚合物基材替代玻璃板用于平板显示器方面存在相当大的兴趣，因为它们具有薄、轻、坚实和柔性的优点。此外，聚合物基材由于与卷对卷工艺的相容性而提供了降低生产成本的可能性。存在几种市售的聚合物基材，如聚碳酸酯和共聚碳酸酯（PC）、聚醚砜（PES）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚酰亚胺（PI）等。

但是，要取代玻璃板作为基材，聚合物薄膜必须满足用于显示器应用的几个性能要求，其包括高透射率、低雾度和双折射率、良好的热性能和耐化学品性以及低的热膨胀系数（CTE）。在这些性能中，低CTE要求是最具挑战性的，因为大多数非晶形聚合物材料表现出高CTE。在底板制造中，TFT层——通常为具有低CTE的无机材料——在高温下直接沉积到基材上。

无机TFT层与基材之间的CTE失配将导致严重的应力，并甚至导致TFT层的开裂。已经采用几种方法来降低聚合物材料的CTE，其包括添加纳米粒子和纳米纤维、使用玻璃纤维增强的复合材料方法以及合成聚酰亚胺。在这些方法中，复合材料方法因其低成本和成熟的制造技术似乎更有前途。

为了制造低CTE的玻璃纤维增强的透明复合薄膜，已经报道了一些研究以开发用于该复合薄膜的特定基质树脂。用于制造具有低CTE的透明复合薄膜的典型基质包括如WO2010/104191、WO2011/062290、US2010/0216912、US2010/0009149、US7132154B2等中公开的环脂族环氧树脂，如US2007/0219309、US7250209等中描述的丙烯酸酯、如US2010/0178478A1和US2011/0052890A1等中体现的溶胶-凝胶，以及如TW201041945A1中所要求保护的倍半硅氧烷。

但是，环氧树脂和丙烯酸酯基质通常表现出着色，而基于溶胶-凝胶基质的复合薄膜容易因室温下的后固化而开裂并表现出低透射率（US2011/0052890A1）。因此，由玻璃纤维与上述基质的组合制造的透明复合薄膜仍需要在透明度、无色和抗裂性方面加以改进。

本发明的目的在于克服本领域中的至少某些缺点。特别地，本发明的目的在于提供用于光电子应用的改善的复合薄膜。

通过包含基质和至少部分嵌在该基质中的玻璃填料的复合薄膜来实现该目的，其中该基质包含交联的聚氨酯聚合物，其中该复合薄膜具有超过80%的透光率、小于40ppm/K的热膨胀系数，并且该薄膜具有小于500微米的厚度。

本发明的复合薄膜具有高的透明性、良好的抗裂性和柔韧性以及低的着色。制造的透明复合薄膜因此将满足作为用于TFT沉积的基材的要求。该TFT沉积底板可用于液晶显示器、滤色器、触摸屏、电场致发光装置、有机发光二极管显示器、电泳显示器、电子装置中的透镜和太阳能电池。

该复合薄膜可以为包含交联聚氨酯基质和玻璃填料的单层的形式。或者如果需要的话，该复合薄膜可以包含若干个包含玻璃填料的交联聚氨酯基质的层。

以其最广义形式，本发明的复合薄膜由交联聚氨酯聚合物基质和玻璃填料构成。

“交联聚氨酯聚合物”指的是理解为包含构成三维网络的聚氨酯聚合物链的聚合物。这例如可以通过使用具有大于2的平均官能度的原材料（-NCO化合物和/或-NCO-反应性化合物）或通过使用用于具有大于2的（平均）官能度的预聚物链的扩链剂来实现。另一实例是在聚合物链中使用反应性的交联基团，如(甲基)丙烯酸酯基团。随后将使用术语“聚氨酯(甲基)丙烯酸酯”。

在异氰酸酯一方面，脂族多异氰酸酯因其光稳定性是优选的。此外，还有可能使用具有脲二酮、异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的按比例改性的二异氰酸酯和每分子含有超过2个-NCO基团的未改性多异氰酸酯，例如4-异氰酸根合甲基辛烷1,8-二异氰酸酯（壬烷三异氰酸酯）或三苯基甲烷4,4',4''-三异氰酸酯。