CN1231795C - 显示器件基片及由其形成的显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及同时满足重量减轻、厚度减少、高可靠性、良好的耐热性和良好的抗冲性的所有要求的显示器件基片。该显示器件基片由一对彼此面对的玻璃片材和***该对玻璃片材之间的塑料层组成，以使得所述玻璃片材具有归因于塑料片材的内压缩应变的这样一种方式。因此，非常薄的玻璃片材很难被破裂。这使得重量减轻和厚度减少与可靠性一致成为可能。

Description

显示器件基片及由其形成的显示器件
本发明的背景
本发明涉及用于生产显示器件，尤其液晶显示器件和有机EL器件的面板的显示器件基片。更具体地说，本发明涉及比普通基片重量更轻和不易破碎的显示器件基片。
计算机网络和数字通讯的最新快速发展甚至已经牵涉到了在具有信息网络作为其基础之一的先进信息社会中的大量个人使用者，并对它们的多样化和尖端化产生了需求。
结果，要求普通桌面个人电脑不仅具有改进的信息处理能力(包括数据显示性能)，而且具有通过移动电话或便携式信息终端自由和容易地访问网络的新能力。这种便携式信息设备预期可用作除了其原始功能以外提供包括图象信息在内的各种应用的平台。
便携式信息设备(或终端)在其基础性能上的所需改进包括用于网络的更快传输速度，更大的数据处理能力，更好的显示能见度，更轻的重量，和更容易的处理能力和可运输性。
这些要求也适用于平板显示器(如液晶显示器件和有机EL器件)，它是便携式信息设备的主要器件。探寻的改进是重量和厚度减少及高密度显示(或高清晰度显示)。
人们已经试图来满足这些尖端化和多样化的要求。例如，在液晶显示器(LCD)的情况下，满足重量和厚度减少的要求的一种方式是从比以前更薄的基片生产LCD面板。
玻璃基片通常在LCD技术中使用。因此，上述要求通过从薄玻璃基片生产LCD面板得到一定程度满足。
遗憾的是，玻璃具有容易被坠落或外部压力产生的冲击所破裂的缺点。因此，从LCD的抗冲性或防破碎来看，很难实现厚度的进一步减少。
根据“Liquid Crystal Device Handbook”(1989年由NikkanKogyo Shimbunsha发行，Japan Society for the Promotion ofScience编纂，4章，部分4.2，218页)，目前，可供LCD面板利用的玻璃片材具有1.1mm，0.7mm，0.5mm，或0.4mm(其中0.7mm是普通的)的厚度。厚度0.4mm的玻璃片材在液晶生产方法中很难处理，因为它倾向于剥裂和破碎，导致产量降低。目前，减少到大约0.3mm被认为是显示器件玻璃基片所能达到的最高极限。
在LCD技术领域中，如在日本专利公开特许公报No.6-175143中公开的那样，在研究的另一改进方法是用塑料片材代替玻璃片材。
塑料片材因为它们的柔性(因此良好的抗开裂性)和高度耐坠落冲击和外部压力性而能够做得比玻璃片材更薄。塑料片材具有1.2-1.4的比重，而玻璃片材具有2.3的比重。因此，用塑料片材作基片的LCD比用玻璃片材作基片的LCD更轻和更薄。
遗憾的是，塑料片材通常比玻璃片材具有较低的可见光透射性和更高速的气体透过性。后一性能造成了在面板内部的液晶中产生气泡的问题。
具有良好气体阻隔性能的塑料片材应该必需是厚的，这使得塑料片材的透光性变差，产生了暗显示。因此，以塑料片材为基础的所得LCD在能见度上比以玻璃片材为基础的普通LCD差。
另外，塑料片材的耐热性次于玻璃片材。在高温下，它们会变色(透光率降低)和变形(如弯曲和翘曲)。
因此，具有塑料片材的LCD的生产应该在低温下进行。这使得必需开发在低温下可使用的新型材料，如将在其间***液晶的成对基片粘结在一起的密封剂，以及排列液晶的定向薄膜。
而且，塑料片材具有的另一缺点是在高温下从低阻ITO(氧化锡铟)形成电极薄膜中出现了困难。ITO的电阻和导电率根据其成膜温度变化。
因此，以塑料片材为基础的LCD的缺点是精细图案的ITO电极具有高电阻，它对高清晰度显示是不利的。
任何普通塑料片材都不能耐受在生产有源矩阵驱动类的高质量LCD所必需的TFT(薄膜晶体管)的方法中遇到的热。如此，很难在塑料片材上形成TFT和因此很难通过有源矩阵驱动来实现高质量显示，只要LCD由塑料片材形成。
因此，由塑料片材形成的LCD在高清晰度显示上不能与由玻璃片材形成的LCD相比。因此，它不能够显示活动图象。
如在日本专利公开特许公报Nos.7-43696，7-49486和7-287218中公开的那样，在LCD技术领域中的第三改进是从由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的层压基片来形成显示器件。
用于LCD面板的普通三层层压基片的断面如图1所示。它由一对玻璃片材101和102以及夹在它们之间的软塑料片材103组成。
层压基片的优点是塑料片材由于外部的玻璃片材而具有改进的耐热性。另一方面，如在日本专利公开特许公报No.7-43696中公开的那样，塑料片材通常由聚乙烯醇缩丁醛(它是比较软的)制备，使得塑料片材在层压到其两面的玻璃片材中没有产生应力。
如果使用极薄的塑料片材(大约100μm)来减少基片的总厚度，当基片被破裂时，它产生了防止玻璃片材碎裂的作用，但它不会产生改进抗冲性或防止玻璃片材被破裂的效果。
从以上叙述可以了解，普通技术在应用于目前的平板显示器(LCD和有机EL器件)之前依然具有需要解决的问题和具有改进的空间。
为了实现具有在未来活动图象所必需的改进性能(包括重量轻，厚度小，和高清晰度显示)的平板显示器(LCD和有机EL器件)，必需开发充分利用玻璃片材和塑料片材的特征而消除它们的缺点的新技术。
具体地说，根据新技术的平板显示器应该具有高耐热性(归因于玻璃)以及轻重量和薄厚度(归因于塑料)和比玻璃更佳的抗冲性。
本发明的概述
本发明的目的是提供满足重量和厚度降低以及气体阻隔性能、耐热性和抗冲性改进的新型显示器件基片。
本发明的另一个目的是提供由玻璃片材和塑料片材组成的层状结构的新型显示器件基片，使得玻璃片材的抗破裂性比以前更高或抗冲性相当于0.3mm厚的玻璃。
本发明的又一个目的是提供重量轻和厚度薄以及抗冲性和显示质量优异的显示器件如LCD和有机EL器件。
本发明涉及改进的显示器件基片，它由一对彼此面对的玻璃片材和***该对玻璃片材之间的塑料层组成，其中改进包括玻璃片材具有内压缩应变。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有归属于***其间的塑料层的内压缩应变。
根据本发明的实施方案，塑料层是聚氨酯除外的热固性树脂。
根据本发明的实施方案，塑料层是环氧树脂层。
根据本发明的实施方案，塑料层是无机-有机杂化材料层。
根据本发明的实施方案，塑料层是环氧-硅氧烷型无机-有机杂化材料层。
根据本发明的实施方案，塑料层是从环氧树脂和有机硅化合物合成的环氧-硅氧烷型无机-有机杂化材料层。
根据本发明的实施方案，塑料层是由以下化学式(1)表示的环氧型有机硅烃氧基化物合成的无机-有机杂化材料层：
Figure C0212240700071
(其中R和R’各自表示有机基团)。
根据本发明的实施方案，塑料层是从主要由酚类化合物如双酚-A，双酚-F，四溴双酚-A，四羟苯基乙烷，线型酚醛，和邻甲酚-线型酚醛组成的缩水甘油醚类环氧树脂；主要由醇类化合物如聚丙二醇和氢化双酚A组成的缩水甘油醚类环氧树脂；主要由六氢邻苯二甲酸酐或二聚体酸组成的缩水甘油酯类环氧树脂；主要由二氨基苯基甲烷，异氰脲酸或乙内酰脲组成的缩水甘油胺类环氧树脂；主要由对氨基苯酚或对羟苯甲酸组成的混合型环氧树脂；和主要由以下化学式(2)表示的酯组成的环氧树脂中的任何一种合成的无机-有机杂化材料层。
Figure C0212240700081
根据本发明的实施方案，塑料层以多于0wt％和少于30wt％的量含有硅组分(按SiO2计)。
根据本发明的实施方案，塑料层以多于4wt％和少于15wt％的量含有硅组分(按SiO2计)。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不低于1.9×10-4的内压缩应变。
根据本发明的实施方案，显示器件基片具有不大于0.3mm的厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由以下数学表达式(1)表示的关系。
|{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}|≥1.9×10-4  …(1)
(其中ΔT表示显示器件基片的操作温度和塑料的玻璃化转变温度(Tg)或塑料在其固化或模塑过程中达到的最高温度(如果后者低于前者的话)之间的差。)
αg＝所用玻璃的线膨胀的系数
αr＝塑料线膨胀的系数
Eg＝玻璃的弹性模量
Er＝塑料的弹性模量
hg＝玻璃片材的总厚度
hr＝塑料的厚度
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由以下数学表达式(2)表示的关系：
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥1.9×10-4  …(2)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(2)和玻璃片材具有不小于60μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(2)和玻璃片材具有不小于100μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(2)和玻璃片材具有不小于140μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(3)。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥2800Pa·m(帕斯卡·米)  …(3)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(4)。
(αr×ΔT×hr)≥1.4×10-6m  …(4)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(5)和玻璃片材具有不低于150μm的总厚度。
{αr×ΔT×(ErΔhr)}≥2100Pa·m  …(5)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(6)和玻璃片材具有不小于100μm的总厚度。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥1400Pa·m  …(6)
根据本发明的实施方案，塑料在其固化或模塑过程中所能达到的最高温度低于其玻璃化转变温度(Tg)和ΔT是在显示器件基片的操作温度和塑料在其固化或模塑过程中所能达到的最高温度之间的差。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于3.4×10-4的内压缩应变。
根据本发明的实施方案，显示器件基片具有不大于0.3mm的厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足用数学表达式(7)表示的关系。
|{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}|≥3.4×10-4  …(7)
(其中ΔT表示显示器件基片的操作温度与塑料的玻璃化转变温度(Tg)或塑料在其固化或模塑过程中达到的最高温度(如果后者低于前者的话)之间的差。)
αg＝所用玻璃的线膨胀的系数
αr＝塑料线膨胀的系数
Eg＝玻璃的弹性模量
Er＝塑料的弹性模量
hg＝玻璃片材的总厚度
hr＝塑料的厚度
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(8)表示的关系。
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥3.4×10-4  …(8)
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于100μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于140μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(9)表示的关系和玻璃片材具有不大于140μm的总厚度。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥3500Pa·m  …(9)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(10)表示的关系和玻璃片材具有不大于140μm的总厚度。
(αr×ΔT×hr)≥1.7×10-6m  …(10)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(11)表示的关系和玻璃片材具有不大于100μm的总厚度。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥2500Pa·m  …(11)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(12)表示的关系和玻璃片材具有不大于100μm的总厚度。
(αr×ΔT×hr)≥1.2×10-6m  …(12)
根据本发明的实施方案，塑料在其固化或模塑过程中所达到的最高温度低于其玻璃化转变温度(Tg)和ΔT是在显示器件基片的操作温度和塑料在其固化或模塑过程中所能达到的最高温度之间的差。
根据本发明的实施方案，显示器件基片具有不大于0.2mm的厚度和玻璃片材具有不小于3.4×10-4的内压缩应变。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(13)表示的关系。
|{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}|≥3.4×10-4  …(13)
(其中ΔT表示显示器件基片的操作温度和塑料的玻璃化转变温度(Tg)或塑料在其固化或模塑过程中达到的最高温度(如果后者低于前者的话)之间的差。)
αg＝所用玻璃的线膨胀的系数
αr＝塑料线膨胀的系数
Eg＝玻璃的弹性模量
Er＝塑料的弹性模量
hg＝玻璃片材的总厚度
hr＝塑料的厚度
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(14)表示的关系。
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥3.4×10-4  …(14)
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于100μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(15)表示的关系和玻璃片材具有不大于100μm的总厚度。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥2500Pa·m  …(15)
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足数学表达式(16)表示的关系和玻璃片材具有不大于100μm的总厚度。
(αr×ΔT×hr)≥1.2×10-6m  …(16)
根据本发明的实施方案，塑料在其固化或模塑过程中所达到的最高温度低于其玻璃化转变温度(Tg)和ΔT是在显示器件基片的操作温度和塑料在其固化或模塑过程中所能达到的最高温度之间的差。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于5.0×10-4的内压缩应变。
根据本发明的实施方案，显示器件基片具有不大于0.3mm的厚度。
根据本发明的实施方案，显示器件基片满足由数学表达式(17)表示的关系。
|{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}|≥5.0×10-4  …(17)
(其中ΔT表示显示器件基片的操作温度和塑料的玻璃化转变温度(Tg)或塑料在其固化或模塑过程中达到的最高温度(如果后者低于前者的话)之间的差。)
αg＝所用玻璃的线膨胀的系数
αr＝塑料线膨胀的系数
Eg＝玻璃的弹性模量
Er＝塑料的弹性模量
hg＝玻璃片材的总厚度
hr＝塑料的厚度
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于100μm的总厚度。
根据本发明的实施方案，玻璃片材具有不小于140μm的总厚度。
本发明还涉及用以上定义的至少一件显示器件基片形成的显示器件。
附图简述
图1是显示两件玻璃片材和一件塑料片材组成的普通三层层压件的结构的截面视图，它被推荐用于LCD面板的生产；
图2是显示本发明第一个实施方案中的显示器件基片的结构的截面视图；
图3是说明玻璃片材和塑料片材随温度变化而经历自由膨胀和收缩的图；
图4是说明粘结在一起的玻璃片材和塑料片材经历随温度变化Δ而发生的应变的图；
图5是说明由于相对于整个层压件的中轴的弯曲变形而如何发生应变的图；
图6是说明应用于本发明实施方案中的显示器件基片的落球试验方法的图；
图7是显示应用于本发明实施方案中的显示器件基片的落球试验的结果的表格；
图8是显示(用于本发明的实施方案中的显示器件基片)的无机-有机杂化材料和用于对比的环氧树脂的粘弹性能的图；
图9是说明在本发明的第一个实施方案中用于将显示器件基片压缩成型的方法的图。
优选实施方案的叙述
将参照附图来叙述本发明的实施方案。
图2是显示在本发明的第一个实施方案中的显示器件基片的结构的截面视图。
根据本发明的实施方案，图2中所示的显示器件基片1由彼此面对的一对玻璃片材2和3以及夹在玻璃片材2和3之间的塑料层4组成。以使得玻璃片材2和3具有内压缩应变来设计它。
在玻璃片材2和3中的内压缩应变通过夹在玻璃片材2和3之间的塑料层4来赋予。
玻璃片材被产生大得足以引起开裂的内部应变的冲击所破坏。拉伸应变产生的应力比压缩应变产生的应力更容易导致玻璃破碎。换句话说，冲击产生的破碎主要归因于拉伸应变。
以上表明，如果玻璃片材预先具有可减轻由冲击产生的任何拉伸应变的内压缩应变，那么玻璃片材将不容易破碎。
将参照图3来叙述改进玻璃片材抗冲性的机理，该图说明了玻璃片材如何随温度变化经历自由膨胀和收缩。
在图3中，显示了一对玻璃片材11和12以及夹在它们中间的塑料片材13。在各层之间没有相互作用的情况下，各层按照温度变化自由膨胀或收缩。通常，塑料片材比玻璃片材收缩更多，因为前者比后者具有更大的线膨胀系数。归因于温度从高到低变化(ΔT)的收缩引起了应变(Δε)，它用数学表达式(18)来表示。
Δε＝(αg-αr)×ΔT   …(18)
(其中αg表示玻璃的线膨胀的系数，和αr表示塑料的线膨胀的系数。)
在普通塑料的情况下，温度变化(ΔT)发生在玻璃化转变温度(Tg)和产物使用或评价的温度之间的范围内。这是因为，超过玻璃化转变温度，线膨胀的系数为常温的3-4倍，而弹性的纵向模量降低在1/100以下。换句话说，归因于Tg以上的温度变化导致的应变的应力是太小的，不足以引起任何问题。
在其中温度变化的上限低于Tg的情况下，ΔT是在该上限(塑料在其固化或模塑过程中所达到最高温度或基片在其生产过程中所达到的最高温度)和产品温度之间的差。
如果玻璃片材和塑料片材粘结在一起，事情的状况不同于前述。在这种情况下，应变根据从高到低的温度变化在如图4中所示的各元件中发生。
在图4中，显示了由粘结在一起的玻璃片材16和17以及塑料片材18组成的整体层压件15。随着温度降低，塑料片材18比玻璃片材16和17收缩更多。结果，由塑料片材18诱发的压缩应变发生在玻璃片材16和17中，以及由玻璃片材16和17诱发的拉伸应变发生在塑料片材18中。
在玻璃片材16和17中的应变(εg)以及在塑料片材18中的应变(εr)与由数学表达式(19)表示的各材料的拉伸刚度相关。
εg/εr＝(Er×hr)/(Eg×hg)  …(19)
(其中Eg表示玻璃的纵向弹性模量，Er表示塑料的纵向弹性模量，hg表示两件玻璃片材的总厚度，和hr表示塑料的厚度。)
因此，在其中所有层粘结在一起的情况下发生的应变(εg，εr)用以下数学表达式(20)和(21)表示。
εg＝{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}  …(20)
εr＝-{(αg-αr)×ΔT×(Eg×hg)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}  …(21)
因此，在其中所有层粘结在一起的情况下，玻璃片材16和17以及塑料片材18分别经历了应变(σg)和应力(σr)，它们用以下数学表达式(22)和(23)表示：
σg＝εg×Eg  …(22)
σr＝εr×Eg  …(23)
在相对于中轴的翘曲下的层压件如图5所示经受了应变。假设，层压件15以R的曲率半径弯曲。弯曲力矩用箭头20表示。用以下数学表达式表示的应力σH在远离层压件15的中轴19的位置(H)上发生。
σH＝E×H/R  …(24)
(其中E表示层压件组成元件在远离中轴19的位置(H)的纵向弹性模量。)
倘若如以下数学表达式表示的那样，应力εH等于或大于破裂玻璃所必需的应力σb，那么没有层压的玻璃破碎。
σb≤σH  …(25)
层压件15中的玻璃在由数学表达式(26)定义的条件下破碎，如果它具有由粘结到其上的塑料诱发的内压缩应力σg。
σb≤σH+σg  …(26)
换句话说，在层压件15中的玻璃片材17的破碎变得不倾向于与存在于其中的内压缩应力σg成正比。
顺便提一下，σb是所有玻璃通用的值，并与玻璃材料的形状(尤其厚度)无关。薄玻璃片材具有高耐挠曲性，但易于破碎。这是因为玻璃的柔性与它的厚度的三次幂成反比增加，但薄玻璃片材可被冲击破裂，因为冲击产生了超过柔性的大的局部变形。
从减轻重量来看，用作显示器件基片的玻璃片材(通常0.7mm厚)要求尽可能薄。厚度减少对于减少视差也是必不可少的，该视差在由一对基片和夹在它们之间的液晶或有机EL材料和置于一个基片之后的反射器组成的反射类型的显示器件中是不可避免的。
如果反射类型的显示器件用薄于0.3mm的玻璃片材制成，而非普通0.7mm厚的玻璃片材，有可能将视差显著减少到容许水平。
如果显示器件基片薄于0.2mm，基本解决了与视差有关的问题。
因此，通过使用薄于0.3mm(优选薄于0.2mm)的显示器件基片，将有可能提供反射类型的新显示器件，这要远远优于普通型的显示质量。
满足上述要求的显示器件基片需要有与0.3mm厚玻璃片材一样的轻重量和强度。0.3mm被认为是迄今能够达到的最小厚度。为实现该目的，必需以使得塑料层赋予玻璃片材以足够的压缩应变(εg)的方式来形成由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料层组成的层压件。
压缩应变的效果大于通过用低模量塑料替换高模量玻璃产生的易于弯曲的效果。
以上论述表明，由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的显示器件基片的抗冲性得到改进，倘若选择组成材料使得将大的压缩应变提供给将塑料片材夹在其间的该对玻璃片材。
单纯通过使用极薄的玻璃片材和赋予玻璃片材以最佳的内压缩应变，将同时实现显示器件基片的所需的轻重量和薄厚度。极薄的玻璃片材对于减少厚度是希望的，但易于破碎。玻璃片材必需具有内压缩应变以具有充分的抗冲性。
为了获得前述目的，必需综合考虑显示器件基片的总厚度，玻璃片材的厚度，塑料片材的厚度，和塑料的特性(如Tg，线膨胀系数，和弹性模量)。
为说明本发明的实施方案，制备了三层结构的各种显示器件基片。各显示器件基片由一对彼此面对的玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成。样品在基片的总厚度，玻璃片材的厚度和塑料片材的厚度上有变化。
样品的评价揭示了满足轻重量和薄厚度以及比普通0.3mm厚或0.5mm厚玻璃片材更好的抗冲性的显示器件基片所必需的条件(如总厚度，玻璃片材的厚度，和塑料片材的厚度)。
样品也用于检测在玻璃片材中的内压缩应变(应力)有多大，如果层压件型的显示器件基片满足轻重量和薄厚度以及良好的抗冲性的要求。
夹在该对玻璃片材之间的塑料片材从以环氧树脂为基础的无机-有机杂化材料形成。它的生产方法和条件的细节在后面叙述的实施例部分中给出。
以环氧树脂为基础的无机-有机杂化材料是如以下所解释的硬热固性材料。在其未固化状态，将杂化材料模塑和然后固定在一对玻璃片材之间。在冷却时，它给玻璃片材提供了以高模量和大的线膨胀系数为基础的高应力。
因为是热固性的，所以杂化材料持续提供了内应力，即使它在固化后再次加热。因为，该显示器件基片保持了它的高抗冲性。
换句话说，夹在成对玻璃片材之间的塑料片材应优选由热固性材料形成。虽然聚氨酯是热固性的，然而，它应该被排除，因为它是太软的以致不能提供压缩应力。
另外，制备了玻璃片材厚度、塑料片材厚度和基片总厚度不同的各种显示器件基片。将它们进行检测，以阐明玻璃片材中的内部应力(应变)和抗冲性之间的关系。
显示器件基片的样品通过如图6所示的落球试验来检测抗冲性。
落球试验包括将金属球22坠落到保持静止的样品基片21上和观测在样品中是否发生破裂。试验的细节(包括制备基片的方法)将在以下的实施例部分中给出。
本发明实施方案中的显示器件基片的落球试验的结果在图7中列表给出。
在表中，也显示了单独从玻璃片材形成的参考样品的试验的结果。基片的总厚度是玻璃片材厚度的2倍+塑料片材的厚度。换句话说，塑料片材的厚度通过从基片的总厚度减去玻璃片材的总厚度来获得的。
从图7中的表格可以注意到，厚度为0.2mm厚或更薄的玻璃片材的抗冲性是低劣的，或者由它们形成的基片被从10cm高度落下的金属球破裂。0.3mm厚的玻璃片材耐受从10cm高度落下的金属球，但被从15cm高度落下的金属球破裂。0.5mm厚的玻璃片材没有被从20cm高度落下的金属球破裂，而是被擦伤，但它被从25cm高度落下的金属球所破裂。
根据本发明的实施方案，显示器件基片1(如图2所示)由两件玻璃片材2和3(各100μm厚)和一层杂化材料4(100μm厚)组成，其中总厚度是300μm。该结构以下由玻璃/HB/玻璃＝100/100/100来表示，其中HB代表杂化材料。该显示器件基片证实了在抗冲性上可与从0.3mm厚单一玻璃片材形成的基片相比。
换句话说，由于热固性杂化材料(100μm厚)赋予了两层玻璃片材(200μm厚)以内应力，因此，由根据本发明的薄玻璃片材组成的显示器件基片在抗冲性上可与从更厚的玻璃片材形成的基片相比。
如图7中的表格所示，显示器件基片(玻璃/HB/玻璃＝50/90/50，其中总厚度是190μm)表现了显著改进的抗冲性，在30cm高度的落球试验中没有出现明显的裂纹。
该结果表明，根据本发明的显示器件基片的抗冲性受由杂化材料赋予玻璃片材的应力的影响要比受高模量玻璃片材厚度减少的影响大。
因此，建议使用薄于100μm的玻璃片材来将约100μm厚的热固性杂化材料夹持它们在中间。所得显示器件基片在抗冲性上可比得上或优于从0.3mm厚单一玻璃片材形成的基片。
如果将根据本发明的显示器件基片设计成玻璃片材总厚度为200μm或200μm以下，杂化材料层的厚度为100μm或100μm以上，以及基片的总厚度为0.3mm或0.3mm以上，那么在抗冲性上它优于从0.3mm厚单一玻璃片材形成的基片。
由热固性杂化材料(100μm厚)赋予玻璃片材(200μm厚)的内应力的大小可以从数学表达式(20)和(22)来计算。
数学表达式20使得可以计算由于热固性杂化材料(100μm厚)而在玻璃片材(200μm厚)中发生的应变εg。
计算需要以下参数。
ΔT＝(杂化材料的固化温度＝160℃)-(抗冲性评价的温度＝20℃)＝140℃(＝140K)
αg＝(所用玻璃的线膨胀的系数)＝5.1×10-6K-1
αr＝(杂化材料的线膨胀的系数)＝88×10-6K-1
Eg(玻璃的弹性模量)＝72.5GPa(千兆帕)
Er(杂化材料的弹性模量)＝2.4GPa
玻璃片材的总厚度＝200μm(100μm×2)
杂化材料的厚度＝100μm
因此，εg的值如下计算。
|εg|＝|{(5.1×10-6K-88×10-6K)×140K×2.4GPa×100μm}/{(2.4GPa×100μm)+(72.5GPa×200μm)}|＝1.9×10-4  …(27)
已知的是，1.9×10-4的压缩应变发生在构成显示器件基片的玻璃片材中，该基片具有玻璃/HB/玻璃＝100/100/100的结构。
以上表明，如果通过选择适当的材料和适当的厚度，以使得将不小于1.9×10-4的压缩应变赋予不厚于200μm的玻璃片材来形成的话，根据本发明的显示器件基片具有与从0.3mm厚单一玻璃片材形成的基片一样好的抗冲性。
在这种情况下，玻璃片材经受了从如下所示的数学表达式(22)计算的压缩应力(σg)。
σg＝1.9×10-4×72.5GPa＝13.8MPa  …(28)
这意味着将13.8MPa的压缩应力施加于总厚度为200μm的玻璃片材。
内压缩应变(应力)产生了部分减轻由变形带来的拉伸应变的效果，该变形是在玻璃片材接受冲击的时候诱发。因此，具有内压缩应变的基片比没有内压缩应变的基片更能够耐受变形和冲击。
玻璃的线膨胀的系数比塑料要小得多(1/10或1/10以下)(αg＜＜αr)。另一方面，塑料的弹性模量是玻璃的1/30-1/40。这一事实限制了能够没有任何困难进行处理(handle)的玻璃片材的最小厚度。在总厚度为300μm的基片的情况下，各玻璃片材应不薄于25μm。玻璃片材的厚度在最高时是塑料片材厚度的5倍。(hr/hg＜5)
鉴于前面所述，当应用于根据本发明的层压件类的显示器件基片时，数学表达式(20)可以如数学表达式(29)所示那样简化。
|εg|＝|{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}|  …(29)
***上述参数，从数学表达式(29)计算的εg的值是εg＝1.9×10-4。发现该值基本等于从数学表达式(20)计算的值。
以上表明，应该满足数学表达式(2)，使得如果显示器件基片具有不大于0.3mm的总厚度和玻璃片材的总厚度不大于200μm，它在抗冲性上可比得上或优于由0.3mm厚单一玻璃片材形成的基片。
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥1.9×10-4  …(2)
鉴于显示器件基片由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的事实，玻璃片材应该具有足够的刚度和抗开裂性，以便它们在生产方法中容易处理。满足这些要求的玻璃片材应优选具有30μm或30μm以上的厚度，玻璃片材的总厚度是60μm或60μm以上。
从显示器件基片实际生产中的经验可以得知，容易处理的玻璃片材应优选具有50μm或50μm以上的厚度，玻璃片材的总厚度是100μm或100μm以上。
为了获得更好的可处理性，玻璃片材应优选具有70μm或70μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是140μm或140μm以上。
对数学表达式(2)的考察表明，应该满足数学表达式(3)，使得玻璃片材的厚度是200μm或200μm以下和玻璃片材中的压缩应变为1.9×10-4或1.9×10-4以上。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥1.9×10-4200μm×72.5GPa≥2800Pa.m  …(3)
在实际生产方法中，在塑料于高于Tg的温度下加热的情况下，ΔT不是生产中的加热温度，而是塑料的Tg和评价或使用显示器件基片时的温度之间的差。因此，塑料的重要参数是Tg和20℃(它是平均操作温度)之间的差，以(Tg-20)℃来表示。以及应该满足数学表达式(3)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥2800Pa.m  …(30)
数学表达式(3)和(30)可以分别被改写为数学表达式(4)和(31)。如果假定塑料具有高于1GPa，事实上高于2GPa的弹性模量。
{αr×ΔT×hr}≥2800Pa.m/2GPa≥1.4×10-6m  …(4)
{αr×(Tg-20)×hr}≥2800Pa.m/2GPa≥1.4×10-6m  …(31)
对数学表达式(2)的考察指示应该满足数学表达式(5)，使得玻璃片材的厚度是150μm或150μm以下，以便充分减轻重量，以及玻璃片材中的压缩应变是1.9×10-4或1.9×10-4以上，以便具有充分的抗冲性。
减少玻璃片材厚度的试图在显示器件基片生产中出现了玻璃片材处理的困难。这些困难能够通过从各种候选物中选择比较软的塑料来排除。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥1.9×10-4×150μm×72.5GPa≥2100Pa.m  …(5)
如上述那样，必需满足数学表达式(32)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥2100Pa.m  …(32)
对数学表达式(2)的考察指示应该满足数学表达式(6)，使得玻璃片材的厚度是100μm或100μm以下(以便充分减轻重量)和玻璃片材中的压缩应变是1.9×10-4或1.9×10-4以上。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥1.9×10-4×100μm×72.5GPa≥1400Pa.m  …(6)
如前面所述，必需满足数学表达式(33)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥1400Pa.m  …(33)
以下是关于显示器件基片的结构的论述，在其中基片的总厚度是0.3mm或0.3mm以下的情况下，该基片在抗冲性上比得上或优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片。
如图7中的表格所示，如果显示器件基片由总厚度为100μm的一对玻璃片材和夹在它们之间的厚度为90μm的热固性杂化材料的塑料片材组成，它在抗冲性上可与从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片相比。
如果设计显示器件基片使得玻璃片材的总厚度为140μm和热固性杂化材料层的厚度是140μm，它在抗冲性上优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片，以及它在抗冲性上也优于由一对玻璃片材(各50μm厚)和夹在它们之间的热固性杂化材料层(90μm厚)组成的基片。
如果显示器件基片具有100μm的总厚度和热固性杂化材料层具有90μm的厚度，从数学表达式(20)和(22)计算玻璃片材中的应力。
如下所示从数学表达式(20)计算在玻璃片材中诱发的应变(εg)。
|εg|＝3.4×10-4
在玻璃片材中的应力(σg)按σg＝3.4×10-4×72.5GPa＝240MPa来计算。因此，如果满足数学表达式(7)和(8)，总厚度不大于0.3mm的显示器件基片在抗冲性上优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片。
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}≥3.4×10-4  …(7)
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥3.4×10-4  …(8)
鉴于显示器件基片由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的事实，玻璃片材应该具有充分的刚度和抗开裂性，以便它们在生产方法中易于处理。满足这些要求的玻璃片材优选具有30μm或30μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是60μm或60μm以上。
从显示器件基片的实际生产中的经验可以得知，易于处理的玻璃片材优选具有50μm或50μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是100μm或100μm以上。
为了获得更好的可处理性，玻璃片材优选具有70μm或70μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是140μm或140μm以上。
对数学表达式(8)的考察指示应该满足数学表达式(9)，使得玻璃片材的厚度是140μm或140μm以下，以便充分减轻重量，以及玻璃片材中的压缩应变是3.4×10-4或3.4×10-4以上，以便获得充分的抗冲性。
减少玻璃片材厚度的尝试在显示器件基片的生产中存在玻璃片材处理的困难。这些困难能够通过从各种候选物中选择比较柔软的塑料来消除。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥3.4×10-4×140μm×72.5GPa≥3500Pa.m  …(9)
根据数学表达式(9)和实际生产方法，ΔT是塑料的Tg和评价或使用显示器件基片时的温度之间的差。因此，塑料的重要参数是用(Tg-20)℃表示的值。并且应该满足数学表达式(34)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥3500Pa.m…(34)
如果假设塑料具有高于1GPa，尤其高于2GPa的弹性模量，那么数学表达式(9)和(34)可以分别改写为数学表达式(10)和(35)。
(αr×ΔT×hr)≥1.7×10-6m  …(10)
(αr×(Tg-20)×hr)≥1.7×10-6m  …(35)
对数学表达式(8)的考察指示应该满足数学表达式(11)，使得玻璃片材的厚度是100μm或100μm以下，以便充分减轻重量，以及玻璃片材中的压缩应变是3.7×10-4或3.7×10-4以上。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥3.4×10-4×100μm×72.5GPa≥2500Pa.m…(11)
根据数学表达式(11)和实际生产方法，ΔT是塑料的Tg和评价或使用显示器件基片时的温度之间的差。因此，塑料的重要参数是用(Tg-20)℃表示的值。并且应该满足数学表达式(45)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥2500Pa.m  …(36)
如果假设塑料具有高于1GPa，尤其高于2GPa的弹性模量，那么数学表达式(11)和(36)可以分别改写为数学表达式(12)和(37)。
(αr×ΔT×hr)≥1.2×10-6m  …(12)
(αr×(Tg-20)×hr)≥1.2×10-6m  …(37)
以上论述表明，应该满足数学表达式(13)或(14)，致使本发明的显示器件基片在抗冲性和能见度上可比得上或优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片，如果它具有0.2mm或0.2mm以下的总厚度。
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}≥3.4×10-4  …(13)
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥3.4×10-4  …(14)
鉴于显示器件基片由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的事实，玻璃片材应该具有充分的刚度和抗开裂性，以便它们在生产方法中易于处理。满足这些要求的玻璃片材优选具有30μm或30μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是60μm或60μm以上。
从显示器件基片的实际生产中可以得知，易于处理的玻璃片材优选具有50μm或50μm以上的厚度，以及玻璃片材的总厚度是100μm或100μm以上。
为获得更好的可处理性，玻璃片材优选具有70μm或70μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是140μm或140μm以上。
对数学表达式(14)的考察指示应满足数学表达式(15)，使得玻璃片材的厚度是100μm或100μm以下，以便充分减轻重量，以及玻璃片材中的压缩应变是3.4×10-4或3.4×10-4以上，以便获得足够的抗冲性。
减少玻璃片材厚度的企图在显示器件基片的生产中出现了玻璃片材处理中的困难。这些困难能够通过从各种候选物中选择比较柔软的塑料来排除。
{αr×ΔT×(Er×hr)}≥3.4×10-4×100μm×72.5GPa≥2500Pa.m  …(15)
根据数学表达式(15)和实际生产方法，ΔT是塑料的Tg和评价或使用显示器件基片时的温度之间的差。因此，塑料的重要参数是用(Tg-20)℃表示的值。并且应该满足数学表达式(38)。
{αr×(Tg-20)×(Er×hr)}≥2500Pa.m  …(38)
如果假设塑料具有高于1GPa，尤其高于2GPa的弹性模量，那么数学表达式(15)和(38)可以分别被改写为数学表达式(16)和(39)。
(αr×ΔT×hr)≥1.2×10-6m  …(16)
(αr×(Tg-20)×hr)≥1.2×10-6m  …(39)
以下是关于显示器件基片的结构的论述，在其中基片的总厚度是0.3μm或0.3mm以下的情况下，该基片在抗冲性上比得上或优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片。
如图7中的表格所示，如果显示器件基片由总厚度为140μm的一对玻璃片材和夹在它们之间的厚度为140μm的热固性杂化材料的塑料片材组成，它在抗冲性上可与从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片相比。
如果显示器件基片具有140μm的总厚度和热固性杂化材料层具有140μm的厚度，从数学表达式(20)和(22)计算玻璃片材中的应力。
如下所示从数学表达式(20)计算在玻璃片材中诱发的压缩应变(εg)。
|εg|＝5.0×10-4
在玻璃片材中的应力(σg)按σg＝5.0×10-4×72.5GPa＝363MPa来计算。因此，如果满足数学表达式(17)和(8)，总厚度不大于0.3mm的显示器件基片在抗冲性上优于从0.5mm厚单一玻璃片材形成的基片。
{(αg-αr)×ΔT×(Er×hr)}/{(Er×hr)+(Eg×hg)}≥5.0×10-4  …(17)
{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}≥5.0×10-4  …(40)
鉴于显示器件基片由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料片材组成的事实，玻璃片材应该具有充分的刚度和抗开裂性，以便它们在生产方法中易于处理。满足这些要求的玻璃片材优选具有50μm或50μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是100μm或100μm以上。
从显示器件基片的实际生产中的经验可以得知，易于处理的玻璃片材优选具有50μm或50μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是100μm或100μm以上。
为了获得更好的可处理性，玻璃片材应优选具有70μm或70μm以上的厚度，其中玻璃片材的总厚度是140μm或140μm以上。
根据本发明的显示器件基片具有夹在一对玻璃片材之间的塑料片材。该塑料片材在以下解释。
在根据本发明的显示器件基片中，夹在一对玻璃片材之间的塑料片材应该由能够给予玻璃片材以充分的压缩应变以便使基片具有抗冲性的材料形成。能够使用任何塑料材料，只要它满足上述要求。
夹在该对玻璃片材之间的塑料片材优选由热固性材料形成，使得显示器件基片具有良好的抗冲性。
然而，聚氨酯应被排除在外，虽然它是热固性的，但因为它是太柔软的以致不能赋予压缩应力。硬塑料如环氧树脂是理想的。
未着色的环氧树脂是所希望的，因为它使显示器件基片具有高的透光性。
理想的塑料是具有高玻璃化转变温度(Tg)的那种，以致它赋予玻璃片材以大的压缩应力。如由数学表达式(20)所示那样，Tg越高，ΔT(温度差)越大。
增加塑料Tg的有效方法是通过引入无机材料。希望使用无机-有机杂化材料，它同时具有有机材料的优点和无机材料的优点(在高温下的良好的机械性能和良好的耐热性)。
温度变化范围的上限通常通过Tg来决定。能够使用的无机-有机杂化材料的实例是热固性树脂和有机硅化合物合成的那种，前者通过公开在日本专利公开特许公报No.2000-109709中公开的加聚的新方法来生产。
以硬环氧树脂为基础，杂化材料是硬的和具有高Tg。它的其它优点是：当在基片生产中应用超过Tg的温度时，温度变化(ΔT)范围的上限不是Tg，而是所施加的温度。
图8是显示无机-有机杂化材料(用于本发明的实施方案中的显示器件基片)和用于对比的环氧树脂的粘弹性能的图。
以下将详细描述无机-有机杂化材料的结构和生产方法。如图8所示，它在弹性模量上比环氧树脂和其它塑料降低更少，即使在Tg以上的温度下。
因此，温度变化(ΔT)的范围可以被定义为ΔT＝(树脂固化温度)-(产物操作温度)。
以上意味着，赋予玻璃片材的压缩应力与在生产方法过程中施加于杂化材料的温度成正比。因此，根据需要，有可能产生非常大的压缩应力。
用于本发明的显示器件基片的无机-有机杂化材料应优选是从加聚类型的热固性树脂和有机硅化合物合成的那种。以环氧树脂和硅氧烷为基础的那种希望的，因为它具有高透射性和良好的成膜能力。
能够用于本发明的显示器件基片的无机-有机杂化材料具有如在以下解释的分子结构。
无机-有机杂化材料应该优选由用化学式(3)或(4)表示的化合物和加聚类型的热固性树脂来形成。在使用前，它作为热固性树脂的硬化剂引入。在其固化之前它具有低粘度，因此，它能够便于以所需形状模塑加工，从而有利于显示器件基片的生产。
Figure C0212240700272
(其中R表示具有能够与用于热固性树脂的硬化剂反应的官能团的有机基团，和R1-R6各自表示具有用(SiOR3/2)表示的0-3个重复单元的含硅基团。)
生产无机-有机杂化材料的一种方法是通过溶胶-凝胶法。该方法使得金属氧化物或有机金属氧化物的微米或微米以下级精细粉末在足以使有机化合物保持完整的温度(据说，100-150℃)下在高聚物的基质中形成。
因此，杂化能够通过使用溶胶-凝胶法来实现，这使得环氧树脂可用作无机聚合物的基质。
用于与环氧树脂和环氧类有机硅烃氧基化物杂化的溶胶-凝胶法涉及用化学反应式(5)和(6)表示的反应：
Figure C0212240700281
Figure C0212240700282
(其中R和R‘各自表示有机基团。)化学反应式(5)表示有醇释放的有机硅烃氧基化物的水解，以及化学反应式(6)表示具有羟基有机硅化合物脱水的缩合反应。
用化学反应式(5)和(6)表示的反应在环氧树脂中进行。在反应的适当阶段，加入环氧树脂的硬化剂。硬化剂的实例包括胺化合物，季铵盐，双氰胺，羧酸酐，三氟化硼-胺配合物，有机酸的酰肼，咪唑化合物，酚，甲酚，二甲苯酚和酚醛树脂。加成反应在有机硅化合物中的环氧基团，环氧树脂中的环氧基团和硬化剂的氨基之间发生。
反应最终产生了环氧-硅型的无机-有机杂化材料，它含有与硬化剂形成共价键接的均匀分散的有机硅化合物。该杂化材料能够用于生产显示器件基片。
在环氧树脂中进行的用化学反应式(5)和(6)表示的反应可以使用开放体系。
反应可以通过使用装有蒸馏装置的反应容器在氮气流下进行，该蒸馏装置从体系中除去析出醇和水的至少一部分。
用蒸馏除去醇和水促进了溶胶-凝胶法，从而节约了反应时间和基片生产时间。蒸馏比抽空更理想，因为它使得反应平稳进行和防止了引起反应产物变色的急剧反应。变色反应产物对显示器件基片的透射是有害的。
另外，在氮气流下的反应与氧隔离，使得反应产物或无机-有机杂化材料不会变色。不会变色的反应产物有助于显示器件基片具有高透射性。
在进行反应的同时除去作为反应副产物的醇和水的优点是属于有机硅烃氧基化物的水解产物的反应产物是热稳定的。
结果是环氧树脂和有机硅烃氧基化物的水解产物的混合具有长的贮存期。这意味着，能够进行反应而得到大量的产物，它可以在以后一点点地用于显示器件基片的生产。
这进而有助于显示器件基片生产的简化和成本降低。
反应还可以通过使用装有回流冷凝器的反应容器在氮气流下以使得循环的醇和水在反应过程中返回到反应容器中的这样一种方式来进行。
具有回流的反应促进了溶胶凝胶法，从而减少了反应时间和基片生产时间。在氮气流下的反应防止了反应产物或有机-无机杂化材料变色。无变色的反应产物有助于显示器件基片具有高透射性。
用化学反应式(5)和(6)表示的反应还可以按以下方式进行。首先，它们预先独立进行反应，以获得有机硅烃氧基化物的低聚物。然后，所得低聚物与环氧树脂混合。混合物引入硬化剂进行反应，获得了环氧-硅型的无机-有机杂化材料。
在与环氧树脂反应之前的低聚反应防止了另外在溶胶-凝胶法中发生的副反应。这防止了环氧树脂的变色和因此获得了透明杂化材料。
适于杂化材料的环氧树脂包括主要由酚类化合物如双酚-A，双酚-F，四溴双酚-A，四羟苯基乙烷，苯酚型酚醛清漆，和邻甲酚型酚醛清漆组成的缩水甘油醚类环氧树脂；主要由醇类化合物如聚丙二醇和氢化双酚A组成的缩水甘油醚类环氧树脂；主要由六氢邻苯二甲酸酐或二聚体酸组成的缩水甘油酯类环氧树脂；主要由二氨基苯基甲烷，异氰脲酸或乙内酰脲组成的缩水甘油胺类环氧树脂；主要由对氨基苯酚或对羟苯甲酸组成的混合型环氧树脂；和主要由以下化学式(2)表示的酯组成的环氧树脂；以及它们的混合物。
用于生产显示器件基片的杂化材料应该含有规定量的硅。硅含量以SiO2表示。它通过用环氧树脂、硬化剂和水解有机硅烃氧基化物的总量除以有机硅化合物中的按SiO2计的硅量来计算。
在杂化材料中的硅含量(按SiO2计)应该高于0wt％和低于30wt％，使得杂化材料具有无机材料的良好耐热特性。
在硅含量(按SiO2计)多于30wt％的情况下，杂化材料在用化学式(3)或(4)表示的化合物的均匀分散上存在困难。它导致了显示器件基片的抗冲性低劣。
硅含量(按SiO2计)应优选不少于4wt％和不多于15wt％。
在硅含量(按SiO2计)不低于4wt％的情况下，杂化材料优由于无机-有机杂化而产生了其显著的效果和有助于显示器件基片的优异耐热性。在硅含量(按SiO2计)不多于15wt％的情况下，杂化材料使得用化学式(3)或(4)表示的化合物均匀分散和有助于显示器件基片的优异抗冲性。
如上所述，根据本发明的显示器件基片由一对玻璃片材和夹在它们之间的塑料材料层组成，使得它重量减轻和厚度变薄，而且因有良好的抗冲性而高度可靠。
实施例
将参照以下实施例来更详细地叙述本发明，这些实施例示范了显示器件基片和由其形成的显示器件。
实施例1
本实施例说明了根据本发明的显示器件基片。第一步是制备作为起始原料的清漆用于由环氧树脂和有机硅化合物组成的无机-有机杂化材料层。
将以下反应剂投入反应容器，使得其中的硅含量(按SiO2计)是8wt％。
·13.2g的用化学式(7)表示的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(下文缩写为GTMS)。
·1.3g的净化水。
·0.13g的二月桂酸二正丁基锡。
将反应剂混合，并在室温下放置一整夜。
在反应容器中给入30g的用化学式(8)表示的环氧树脂。反应剂在室温下搅拌达30分钟。
反应容器提供了蒸馏装置。反应剂在搅拌下在150℃下加热4小时。反应在氮气流下进行，再通过蒸馏从反应液体中除去甲醇和水。
在冷却至室温后，在反应液体中给入16.5g的作为用化学式(10)表示的环氧树脂的硬化剂的酚醛树脂和0.3g的作为固化促进剂的三苯基膦。反应剂在80℃下加热2分钟。
图9是说明在本发明的第一个实施方案中将显示器件基片压制成型的方法的图。
在本实施例中的显示器件基片通过如图9所示那样加压模塑来成型。
将已如上所述制备的清漆31流延到有30mm宽、70mm长和70μm厚的玻璃片材3上。该玻璃片材预先在120℃下加热和放置在聚酰亚胺片材32上。
在清漆31上放置有30mm宽、70mm长和70μm厚的另一件玻璃片材2和另一聚酰亚胺片材34(50μm厚)，在它们之间***隔片33，使得所得显示器件基片是大约0.3mm厚，它比普通玻璃基片薄得多。
如此获得的层压件夹持在一对不锈钢镜面板35和36(2mm厚)之间。整个组件夹在酰胺纤维37和38(3.8mm厚)的层间。最后，进行加压模塑以获得模压组件30。
Figure C0212240700323
模压组件在120℃下压缩15分钟，然后在160℃下压缩120分钟。
作为模压的结果，获得了如图2所示的显示器件基片，它由一对玻璃片材2和3及夹在玻璃片材之间的环氧-硅型的无机-有机杂化材料层4(140μm厚)组成。该基片测得为30mm宽、70mm长和0.28mm厚(具有玻璃/HB/玻璃＝70/140/70的结构)。
如此获得的显示器件基片1在玻璃片材2和3中具有内压缩应变。
在玻璃片材2和3中的内压缩应变通过夹在玻璃片材之间的环氧-硅型无机-有机杂化材料层4来提供。
在本实施例中使用的上述环氧-硅氧烷型无机-有机杂化材料具有以下物理性能：
Tg＝145℃
ΔT＝(杂化材料的固化温度＝160℃)-(抗冲性评价的温度＝20℃)＝140℃(＝140K)
αr(杂化材料的线膨胀的系数)＝88×10-6K-1
Er(弹性材料的弹性模量)＝2.4GPa
杂化材料的厚度＝140μm
在本实施例中使用的玻璃片材具有以下物理性能。
αg＝(玻璃的线膨胀的系数)＝5.1×10-6K-1
Eg(玻璃的弹性模量)＝72.5GPa
玻璃片材的总厚度＝140μm(70μm×2)
从上述物理性能和数学表达式(20)可以发现，玻璃片材2和3中的内压缩应变是4×10-4。
同样，根据数学表达式(26)的{αr×ΔT×(Er×hr)}/{Eg×hg}是4×10-4。类似地，{αr×ΔT×(Er×hr)}的值是4100Pa·m和{αr×ΔT×hr}的值是3.0×10-6。因此，满足了由数学表达式3和4规定的关系。
将在本实施例中获得的显示器件基片1测量透光率。发现，波长为400nm和540nm的光的透射率分别为93％和97％。
上述结果表明，本发明能够提供具有非常高透射率的显示器件基片。
测量在本实施例中获得的显示器件基片1的重量。样品测得为10mm×10mm大小。该重量与0.3mm厚玻璃片材的重量比较。
发现在本实施例中的显示器件基片1轻达0.0455g，而用于对比的玻璃片材的重量为0.0713g。换句话说，前者比后者轻大约40％，尽管它们具有相同的厚度。
以上表明，本发明能够提供轻的显示器件基片。
实施例1中所获显示器件基片进行耐热性测试。
将样品在150℃的烘箱中放置达1小时，然后目测变色。没有发现变色。
将另一样品放置在200℃的烘箱中达1小时，然后通过测量它的透射率来检测变色。波长为400nm和540nm的透射率分别是91％和98％。已经发现，即使在加热后，样品仍然保持了高透射率。
以上表明，本实施例中的显示器件基片1具有良好的耐热性。本发明能够提供具有良好耐热性的轻显示器件基片。
环氧-硅氧烷型无机-有机杂化材料层按以下方式检测粘弹性能。将杂化材料夹在两件聚酰亚胺片材之间，不使用玻璃片材，再将该组件压缩以便固化。
从用化学式(8)表示的环氧树脂，作为环氧树脂的硬化剂的用化学式(10)表示的酚醛树脂，以及作为固化促进剂的三苯基膦制备用于对比的样品，其中不使用GTMS，净化水和二月桂酸二正丁基锡。样品在如上所述的相同条件下压制成型。如此获得了环氧树脂的非杂化样品。
这些样品检测粘弹性能。结果表示在表8中。
从图8中可以注意到，用于对比的环氧树脂的样品在145℃或玻璃化转变温度(Tg)附近的粘弹性能急剧下降，而杂化材料的样品的粘弹性能在145℃的附近仅轻度下降。换句话说，与对比样品相比，本实施例中的样品在Tg和Tg以上的粘弹性能高一个数量级。
实施例2
本实施例目的是发现抗冲性与显示器件基片的总厚度、玻璃片材的厚度和塑料层的厚度相关的程度。本实施例还用来发现使虽然重量轻和厚度薄的显示器件基片具有优于0.3mm或0.5mm厚玻璃片材的基片的抗冲性的最佳条件，。在本实施例中，制备显示器件基片总厚度、玻璃片材厚度和塑料层厚度不同的的几类显示器件基片。
用与实施例1中的具有玻璃/HB/玻璃＝70/140/70的结构的显示器件基片所用相同清漆制备玻璃片材厚度不同(50，100，和200μm)的样品。在与实施例1相同的条件下制备用于压缩的隔片的厚度不同和因此杂化材料的厚度不同的其它样品。
因此获得了具有以下结构的三类样品。
玻璃/HB/玻璃＝50/90/50
玻璃/HB/玻璃＝100/100/100
玻璃/HB/玻璃＝200/420/200
发现这三类样品对400nm的波长分别具有98％、94％和85％的透射率。它们没有翘曲和变形以及具有高透射率。
实施例3
对在实施例1和2中制备的以下结构的四件样品检测抗冲性。玻璃/HB/玻璃＝70/140/70，50/90/50，100/100/100，和200/420/200。
用于评价的试验方法用图表示在图6中。它包括将钢承球22(直径12.7mm和重量8.343g)坠落到放置在木架上的样品21的中心(测得为30mm×70mm)。样品的抗冲性通过在样品中是否出现开裂来评定。
为了对比，在厚度不同的玻璃样品(50、100、200、300和500μm)的样品上进行如以上相同的落球试验。
在图7中的表格显示了根据本发明的显示器件基片和对比玻璃基片的试验结果。
发现具有玻璃/HB/玻璃＝100/100/100的结构的显示器件基片具有与0.3mm厚玻璃片材相同的抗冲性。
发现具有玻璃/HB/玻璃＝50/90/50的结构的显示器件基片具有与0.5mm厚玻璃片材相同的抗冲性。
另外，具有玻璃/HB/玻璃＝70/140/70的结构的显示器件基片具有比0.5mm厚玻璃片材更佳的抗冲性。
从以上可以看出，根据本发明的显示器件基片在抗冲性上是优异的。本发明能够提供具有良好抗冲性的显示器件基片。
实施例4
本实施例说明了TN(扭曲向列型)模式的液晶显示器件，它是用以上在实施例1中获得具有结构(玻璃/HB/玻璃＝70/140/70)的显示器件基片形成的。
在实施例1中获得的显示器件基片在200℃下进行已知的溅射法，以在它的一个面上形成100nm厚的ITO层(氧化铟锡)作为透明导电材料。
具有ITO电极的所得基片是平的和高度透明的。
将ITO层进行蚀刻，从而以条纹图案形成电极。各电极是6mm宽，与相邻的电极间隔0.5mm。
形成电极的基片的那一面通过用作为聚酰胺前体的聚酰胺酸的清漆(2％固体)进行旋转涂敷来涂层。涂敷的基片在80℃下干燥以除去溶剂，然后在200℃下烘烤15分钟。这样，形成了在电极上形成了聚酰亚胺定向膜(100nm厚)。
聚酰亚胺定向膜通过用装有缠绕人造纤维布的摩擦辊(100mm直径)的摩擦机进行摩擦。在以下条件下进行摩擦。
摩擦辊速度：1000rpm
基片进给速度：30mm/sec
推压深度：0.4mm
(推压深度是纤维被聚酰亚胺定向膜的表面向下推压的长度。)摩擦方向与条纹电极的长轴平行。
在摩擦后，将密封材料施涂于在具有电极的一个基片上的显示区域周围的定向膜，再将隔片散布到具有电极的另一基片的定向膜上。
以使得在定向膜上的摩擦方向(或液晶排列方向)彼此垂直和两件基片彼此稍微错位几毫米以有利于接线于从外部施加电压的电极上的方式，将两件基片以定向膜彼此面对来粘结在一起。两件基片在150℃下压制2小时，使得它们坚固地粘结在一起。这样获得了LCD面板。在两件基片之间的间隙是5μm。
这样获得的LCD面板通过密封装置中的开口填充液晶。开口用UV可固化的树脂封闭。
将LCD面板的两面按正交尼科尔排列(cross-Nicol arrangement)连接于起偏振器。起偏振器之一以使得其偏振轴与在基片上(前者放置在基片上)形成的定向膜的摩擦方向(液晶排列方向)一致来安置。
这样，获得了TN模式的液晶显示器件，它具有正常断开特性(其中当施加电压低时出现白色显示和当施加电压高时出现黑色显示)。
通过两件基片的暴露电极将电压(4V)施加于LCD面板。电压施加引起了液晶取向的改变。没有施加电压的白色显示区域变成黑色。
本实施例证实，在实施例1中获得的显示器件基片能够由LCD面板制造方法制成液晶显示器件。
换句话说，发现在实施例1中获得的显示器件基片适用于以在其上形成ITO电极为基础的普通LCD制造方法，而且它能够用于形成液晶显示器件。
根据本发明的显示器件基片同时满足了重量减轻，厚度减少，高可靠性(良好的气体阻隔性能)，良好的耐热性和良好的抗冲性的要求。
本发明提供了由玻璃片材和塑料片材组成的层压件结构的显示器件基片，它在抗冲性上比得上或优于单独用0.3mm厚玻璃片材形成的基片，因为塑料片材保护了玻璃片材以免开裂。
本发明通过利用普通材料和生产方法提供了液晶显示器件或有机EL器件，该器件的重量轻，厚度薄以及抗冲性和显示质量优异。
本发明提供了重量轻、厚度薄和抗冲性优异的显示器件基片。

Claims (15)

1、显示器件基片，它由一对彼此面对的玻璃片材和***该玻璃片材之间的塑料层组成，其中所述玻璃片材具有归因于所述塑料层的不低于1.9×10-4的内压缩应变。
2、如权利要求1的显示器件基片，其中所述塑料层由加成聚合型的热固性树脂和有机硅化合物合成的无机-有机杂化材料构成。
3、如权利要求1的显示器件基片，它具有不大于0.3mm的厚度。
4、如权利要求1的显示器件基片，其中所述一对玻璃片材具有不小于60μm的总厚度。
5、显示器件，它具有至少一片显示器件基片，所述显示器件基片由一对彼此面对的玻璃片材和***该玻璃片材之间的塑料层组成，其中所述玻璃片材具有归因于所述塑料层的不低于1.9×10-4的内压缩应变。
6、显示器件基片，它由一对彼此面对的玻璃片材和***该玻璃片材之间的塑料层组成，其中所述塑料层由排除聚氨酯的热固性树脂构成。
7、如权利要求6的显示器件基片，其中所述塑料层由环氧树脂构成。
8、如权利要求6的显示器件基片，它具有不大于0.3mm的厚度。
9、如权利要求6的显示器件基片，其中所述玻璃片材具有归因于所述塑料层的不低于1.9×10-4的内压缩应变。
10、如权利要求6的显示器件基片，其中所述一对玻璃片材具有不小于60μm的总厚度。
11、显示器件，它具有至少一片显示器件基片，所述显示器件基片由一对彼此面对的玻璃片材和***该玻璃片材之间的塑料层组成，其中所述塑料层由排除聚氨酯的热固性树脂构成。
12、如权利要求2的显示器件基片，其中所述无机-有机杂化材料的加成聚合型的热固性树脂为环氧树脂。
13、如权利要求12的显示器件基片，其中所述环氧树脂以选自双酚-A、双酚-F、四溴双酚-A、四羟苯基乙烷、线型酚醛、邻甲酚-线型酚醛、聚丙二醇、氢化双酚A、六氢邻苯二甲酸酐、二聚体酸、二氨基苯基甲烷、异氰脲酸、乙内酰脲、对氨基苯酚、对羟苯甲酸和以下化学式(2)表示的酯的一种以上的材料为原料：
14、如权利要求2的显示器件基片，其中所述塑料层的有机硅化合物为环氧型有机硅烃氧基化物。
15、如权利要求2的显示器件基片，其中所述玻璃片材具有归因于所述塑料层的不低于1.9×10-4的内压缩应变。
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