專利名稱：：具有光學補償功能的透明基板及其液晶顯示器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明是關于一種具有光學補償功能的透明基板及其液晶顯示器，特別是關于一種具有可調控型負型c-plate位相差補償功能的透明基板及其液晶顯示器。
背景技術：
：可撓式顯示器因具有輕、薄、耐沖擊、不易破碎、攜帶方便、可曲面顯示、巻繞性與穿戴性等優(yōu)異的特性，且可連續(xù)巻對巻(roll-to-roll)方式生產(chǎn)，故可大大降低生產(chǎn)成本，因此已成為新世代顯示器發(fā)展的新趨勢。為了能符合主動式薄膜晶體管(thinfilmtransistor,TFT)的嚴苛制程條件，具高耐熱、低熱膨脹系數(shù)與高耐化學藥品性的可撓性基板材料開發(fā)，將是影響新世代可撓式顯示器發(fā)展的重要關鍵因素。目前現(xiàn)有的光學級塑料基板材料包括聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、m-COC(Arton或Zeonor)雖然已是商品化的產(chǎn)品，但因其玻璃轉移溫度(Tg)小于20(TC，因此操作溫度受限，無法適用于主動式薄膜晶體管嚴苛的制程條件。聚醚砜(PES)的玻璃轉移溫度雖然可達225'C，但其耐溶劑性差，且經(jīng)高溫(20CTC)操作一段時間后有脆裂的現(xiàn)象發(fā)生。現(xiàn)有的耐高溫與耐溶劑的聚亞酰胺塑料基板雖然可符合現(xiàn)有制程條件，但因其基板材料為深褐色，故僅適合于反射式液晶顯示器面板使用，并不適合使用于穿透式液晶顯示器面板。此外，液晶顯示器是利用液晶分子對光線具有旋光性，配合上下兩片偏光板來達到明暗的顯示效果，但因液晶分子本身也具有雙折射率的性質，故運用于顯示面板時常會有漏光的問題產(chǎn)生，導致視角受限與對比差等問題。另外，達到廣視角與提升顯示對比度的最簡單方法是外貼光學補償膜。然而，外貼光學補償膜不但增加制造成本，也使得可撓式液晶顯示器的制程復雜化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種具有可調控型負型c-plate位相差補償功能的透明基板，其可應用于可撓式液晶平面顯示器而降低外貼廣視角膜的制作成本。本發(fā)明的具有光學補償功能的透明基板，包含具有下列化學式的聚亞酰胺其中A和A'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，且其n,-n一riz，也就是具有可調控型負型c-plate位相差補償功能，其中n,表示所述透明基板的橫向折射率，ny表示所述透明基板的縱向折射率，iiz表示所述透明基板的厚度方向折射率，m和n是介于10至10，000之間。本發(fā)明的液晶顯示器包含一具有光學補償功能的透明基板、一設置于所述透明基板的第一表面的偏光板以及設置于所述透明基板的第二表面的液晶材料。所述透明基板包含聚亞酰胺，其具有下列化學式其中A和A'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，且其^-n戶i^，1^表示所述透明基板的橫向折射率，Hy表示所述透明基板的縱向折射率，&表示所述透明基板的厚度方向折射率，m和n是介于10至10,000之間。本發(fā)明是利用具有環(huán)狀脂肪族結構的雙胺或雙酸酐單體配合芳香族雙酸酐或雙胺經(jīng)縮合反應形成無色透明的聚亞酰胺組成物。由于導入環(huán)狀脂肪族結構，使得本發(fā)明的聚亞酰胺有別于一般傳統(tǒng)聚亞酰胺，具有高透明和無色的特性。具體說來，本發(fā)明的無色透明聚亞酰胺具有調控其光學補償值的效果，因此適合作為可撓式塑料顯示器的基板材料。附困說明圖1和圖2例示聚亞酰胺的合成方法；圖3和圖4例示本發(fā)明比較例的聚亞酰胺薄膜材料的分子結構；圖5至圖10例示本發(fā)明實施例的聚亞酰胺薄膜材料的分子結構；以及圖11例示本發(fā)明的液晶顯示器。具體實施例方式聚亞酰胺的合成是一典型的聚縮合反應(polycondensatkm)，其合成方法有二種第一種方法是分成兩個階段進行，首先將雙胺(diamine)和雙酸酐(dianhydride)單體在極性溶劑中反應，形成聚亞酰胺的前驅物(precursor)聚酰胺酸(poly(amicacid)，PAA)，再經(jīng)高溫烘烤(300至40(TC)進行亞酰胺化(imidization)反應，使其脫水死循環(huán)轉化成為聚亞酰胺，如圖1所示。雙胺單體可使用4,4'-氧基二苯胺(4,4'-oxydianiline，ODA)，雙酸酑單體可使用二環(huán)[2.2.2]辛-7-烯-2，3，5，6-四羧雙酐(bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2，3，5,6-tetracarboxylicdianhydride,B1317),極性溶劑可使用N-甲基咯垸酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)或二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide，DMAc)。第二種方式為化學法，使雙胺和雙酸酐單體在苯酚類溶劑中進行反應，并升溫至回流溫度進行聚酰胺酸反應，同時進行亞酰胺化反應，使其脫水死循環(huán)轉化成為聚亞酰胺，如圖2所示。雙胺單體可使用4,4'-氧基二苯胺，雙酸酐單體可使用4,4'-氧基二苯胺，苯酚類溶劑可使用間甲酚(m-cresol)或酚(phenol)。本發(fā)明的透明基板，包含聚亞酰胺，其具有下列化學式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>A和A'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，m和n優(yōu)選介于10至10,000之間，其中聚亞酰胺的分子量優(yōu)選介于3，000~500，000克/摩爾之間。具體說來，A可相同或不同于A'，B可相同或不同于B'。B和B'可為芳香族化合物，例如<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>B和B'也可為環(huán)狀脂肪族化合物，例如:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>A和A'可為環(huán)狀脂肪族化合物，例如:A和A'可為芳香族化合物，例如:三氟甲基、羥基Cw8烷基氣氯或碘，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中Ar為苯環(huán)。比較例一6FDA-TFMB(PI-FT)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將4.5克(g)的2,2'-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺(2，2'-bis(trifluoromethyl)benzidine,TFMB)雙苯胺溶入28g的DMAc中，待TFMB完全溶解后再將3.18g的2，2'-雙-(3,4-二羧基苯基)六氟丙垸二酐(2，2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropanedianhydride,6FDA)加入，直至6FDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100'C、200'C和30(TC各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖3所示。比較例二B1317-BAPB-co-B1317-BAPPm(PI-BAB)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將3.05g的4，4-雙(4-胺基苯氧基)聯(lián)苯(4,4-Bis(4-aminophenoxy)biphenyl，BAPB)和1.46g的4,4-雙(4-胺基苯氧基)丙烷(4,4-Bis(4-aminophenoxy)propane，BAPPm)雙胺溶入30g的DMAc中，待BAPB和BAPPm完全溶解后，然后將3g的B1317雙酸酐加入，直至B1317完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100'C、200'C和300'C各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構式如圖4所示。實施例一6FDA-m-TB-HG-co-6FDA-DACH(PI-FTD)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將1.64g的2.2'-二甲基-4-4'-二胺聯(lián)苯(2,2'-Dimethyl-4，4'-diaminobiphenyl，m-TB-HG)和0.70g的4，4-二亞甲基-雙-環(huán)己胺(4，4-methylenebis(cyclohexylamine)，DACH)溶入30g的DMAc中，待m-TB-HG和DACH完全溶解后再將5g的6FDA雙酸酐加入，直至6FDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100。C、20(TC和300'C各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖5所示。實施例二6FDA-ODA-co-6FDA-DACH(PI-FOD)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將1.10g的ODA和1.16g的DACH雙苯胺溶入30g的DMAc中，待ODA和DACH完全溶解后再將5g的6FDA雙酸酐加入，直至6FDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100'C、20(TC和300'C各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖6所示。實施例三6FDA-DACH-co-DSDA-DACH(PI-FSD-I)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將2.49g的DACH雙苯胺溶入30g的DMAc中，待DACH完全溶解后再將3.5g的6FDA和1.5g的3,3'，4，4'-二苯基砜四羧基二酸酑(4，4-disulfonyldiphthalicanhydride,DSDA)加入，直至6FDA和DSDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至IOO'C、200'C和30(TC各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖7所示。實施例四6FDA-DACH-co-DSDA-DACH(PI-FSD-II)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將2.60g的DACH雙苯胺溶入30g的DMAc中，待DACH完全溶解后再將2.5g的6FDA和2.5g的DSDA雙酸酑加入，直至6FDA和DSDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100'C、20CrC和300'C各l小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成髙透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖8所示。實施例五6FDA-DACH-co-DSDA-DACH(PI-FSD-llI)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將2.71g的DACH雙苯胺溶入30g的DMAc中，待DACH完全溶解后再將1.5g的6FDA和3.5g的DSDA雙酸酐加入，直至6FDA和DSDA完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至100'C、200'C和30(TC各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖9所示。實施例六B1317-BAPPm-co-B1317-DACH(PI-BBD)在室溫下，使用三頸瓶并通以氮氣，將1.4g的DACH雙胺溶入31g的DMAc中，待DACH完全溶解后，然后將2.84g的BAPPm雙胺加入，待BAPPm完全溶解后，再將3.5g的B1317雙酸酐加入，直至B1317完全溶解后，繼續(xù)攪拌3小時，而形成粘稠狀的聚酰胺酸溶液。然后以刮刀成膜于玻璃基板上，再經(jīng)加熱至10(TC、200'C和30(TC各1小時烘烤進行亞酰胺化反應后，形成高透明無色的聚亞酰胺薄膜材料，其分子結構如圖10所示。表一透明聚亞酰胺的特性<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>Tg代表玻璃轉移溫度；CTE代表熱膨脹系數(shù)；Rth代表光遲滯。Rth={(nx+ny)/2-nz}xd，d表示透明基板的厚度。rix表示所述透明基板的橫向折射率，ny表示所述透明基板的縱向折射率，nz表示所述透明基板的厚度方向折射率。本發(fā)明的透明基板具有=%>112的光學特性，也就是具有負型c-plate位相差補償功能。本發(fā)明的透明基板的厚度可介于30至200微米之間，優(yōu)選介于50至150微米之間。具體說來，本發(fā)明實施例所合成的透明基板(PI-FTD、PI-FOD、PI-FSD-I、PI-FSD-II、PI-FSD-IU及PI-BBD)的Rth值是介于50至400納米之間，優(yōu)選介于100至250納米之間。相對地，實施例及其他常規(guī)高分子(Kapton和Ube)的Rth值都相當大，無法作為可撓式塑料顯示器的基板材料。另外，常規(guī)PES材料雖然具有不錯的霧度、穿透度和黃化指數(shù)，但其不具光學補償功能且其玻璃轉移溫度(僅有225i:)太低且耐蝕刻性差，因此無法應用于液晶顯示器的高溫制程，不適合作為液晶顯示器的基板材料。本發(fā)明的透明基板的組成配方可為下列組合1.芳香族雙酸酑和芳香族雙胺與環(huán)狀脂肪族雙胺依不同比例形成的共聚合物；2.芳香族雙酸酐和環(huán)狀脂肪族雙酸酐與環(huán)狀脂肪族雙胺依不同比例形成的共聚合物；3.環(huán)狀脂肪族雙酸軒和芳香族雙胺依不同比例形成的共聚合物；4.環(huán)狀脂肪族雙酸酐和芳香族雙胺與環(huán)狀脂肪族雙胺依不同比例形成的共聚合物。圖11例示本發(fā)明的液晶顯示器10，其包含二基板12、多個間隙子13以及液晶材料14，其中所述基板12包含一透明基板11以及一偏光板20。所述偏光板20是設置于所述透明基板U的第一表面11A，所述多個間隙子13是設置于所述透明基板11的第二表面11B，而所述液晶材料14是設置于所述多個間隙子13之間。所述偏光板20包含包含二支層22A和22B以及一夾于所述二支層22A與22B間的偏光層24。所述支層22A和22B可由三醋酸纖維(Triacetylcellulose,TAC)構成，而所述偏光層24是由聚乙烯醇(Polyvinylalcohol,PVA)構成。本發(fā)明的透明基板ll本身即具有光學補償功能，因而可省去外貼光學補償膜的制造成本。另外，本發(fā)明的透明基板ll具有高透明、高耐熱性與高耐化學性，滿足液晶顯示器的光學和制程條件的要求。具體說來，本發(fā)明的透明基板ll可直接成膜于現(xiàn)有的玻璃基板上，不須如常規(guī)須透過樹酯粘膠予以固定，其經(jīng)薄膜晶體管液晶顯示器的多道黃光、蝕刻制程(或經(jīng)特定水浴處理)后即可輕易取下，沒有殘留黏膠的問題，明顯簡化薄膜晶體管液晶顯示器的制程。此外，本發(fā)明的聚亞酰胺基板材料也可應用于包括軟性LCD、PDP、FED、SED、E-ink或E-Paper等軟性顯示器和OLED中。本發(fā)明是利用具有環(huán)狀脂肪族結構的雙胺或雙酸酐單體配合芳香族雙酸酐或雙胺經(jīng)縮合反應形成無色透明的聚亞酰胺組成物。由于導入環(huán)狀脂肪族結構，使得合成的聚亞酰胺有別于一般傳統(tǒng)聚亞酰胺，具有高透明和無色的特性。具體說來，本發(fā)明合成的無色透明聚亞酰胺具有調控其光學補償值的效果，因此適用于可撓式塑料顯示器的基板材料。本發(fā)明的技術內(nèi)容和技術特點己揭示如上，然而所屬領域技術人員仍可能基于本發(fā)明的教示和揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換和修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應不限于實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換和修飾，并為以下的權利要求所涵蓋。權利要求1.一種具有光學補償功能的透明基板，其特征在于包含具有下列化學式的聚亞酰胺id="icf0001"file="A2006101452480002C1.gif"wi="80"he="25"top="43"left="63"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/>其中A和A′是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B′是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，且其nx＝ny＞nz，nx表示所述透明基板的橫向折射率，ny表示所述透明基板的縱向折射率，nz表示所述透明基板的厚度方向折射率，m和n是介于10至10,000之間。2.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基阮其特征在于所述透明基板的厚度介于30至200微米之間。3.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基阮其特征在于所述透明基板的厚度介于50至150微米之間。4.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于所述透明基板的Rth^(iVHiy)/2-rUxd是介于50至400納米之間，d表示所述透明基板的厚度。5.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于所述透明基板的Rth={(nx+ny)/2-nz}xd是介于100至250納米之間，d表示所述透明基板的厚度。6.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于A和A'是選自-7.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于A和A'是選自:甲基、三氟甲基、羥基、Cl-18垸基、溴、氯或碘，Z為-O-、-CH2-、-S-、-S02-、-C(CH3)2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-0-Ar-C(CH3)2-Ar-0-、-O-Ar-Ar-O-、-0-八1"-(:(€3)2-八1"-0-或-八1"-(:((:￡13)2-八1"-，其中Ar為苯環(huán)。8.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于B和B'是選自9.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基板，其特征在于B和B'是選自:10.根據(jù)權利要求l所述的具有光學補償功能的透明基fc其特征在于聚亞酰胺的分子量是介于3，000~500,000克/摩爾之間。11.一種液晶顯示器，其特征在于包含一具有光學補償功能的透明基板，包含具有下列化學式的聚亞酰胺其中A和A'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B'是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，且其nx-npiiz，nx表示所述透明基板的橫向折射率，ny表示所述透明基板的縱向折射率，nz表示所述透明基板的厚度方向折射率，m和n是介于10至10,000之間一偏光板，設置于所述透明基板的第一表面；以及液晶材料，設置于所述透明基板的第二表面。12.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于所述透明基板的厚度介于30至200微米之間。13.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于所述透明基板的厚度介于50至150微米之間。14.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于所述透明基板的Rth={(nx+ny)/2-nz}xd是介于50至400納米之間，d表示所述透明基板的厚度。15.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于所述透明基板的Rth—(nx+ny)/2-nz)xd是介于100至250納米之間，d表示所述透明基板的厚度。16.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于A和A'是選自17.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于A和A'是選自-甲基三氟甲基羥基Cms焼基蘇氯或碘，Z為-O、-CH2、-S、-S02、-C(CH3)2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-0-Ar-C(CH3)2-Ar-0-、-O-Ar-Ar-O-、-0-Ar-C(CF3)2-Ar-0-或-Ar-C(CH3)2-Ar-，其中Ar為苯環(huán)。18.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于B和B'是選自19.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于B和B'是選自:20.根據(jù)權利要求ll所述的液晶顯示器，其特征在于所述偏光板包含二支撐層以及一夾于所述二支撐層間的偏光層。21.根據(jù)權利要求20所述的液晶顯示器，其特征在于所述支撐層是由三醋酸纖維構成，而所述偏光層是由聚乙烯醇構成。22.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示器，其特征在于聚亞酰胺的分子量是介于3,000-500,000克/摩爾之間。全文摘要本發(fā)明的具有光學補償功能的透明基板，包含聚亞酰胺，其具有右述化學式，其中A和A′是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，B和B′是環(huán)狀脂肪族化合物或芳香族化合物，且其n_x＝n_y＞n_z，也就是具有可調控型負型c-plate位相差補償功能，其中n_x表示所述透明基板的橫向折射率，n_y表示所述透明基板的縱向折射率，n_z表示所述透明基板的厚度方向折射率，m和n是介于10至10,000之間。文檔編號G02B5/30GK101191859SQ200610145248公開日2008年6月4日申請日期2006年11月24日優(yōu)先權日2006年11月24日發(fā)明者呂奇明,張含章,田宏隆申請人:財團法人工業(yè)技術研究院