一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜。该薄膜以聚酯类柔性衬底为基底层，在基底层上沉积有若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层；所述若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层为交错层叠；所述丙烯酸酯层是通过闪蒸技术制备而成；所述金属纳米层是通过磁控溅射制备而成；所述陶瓷阻隔层也是通过磁控溅射制备而成。该薄膜与传统的阻隔薄膜相比，制备过程完全的绿色化，操作简易，使得薄膜原料能迅速气化，制备出的薄膜均匀且细密，具有良好的防水、防氧气效果(WVTR<2*10-6g/m2.d，OTR<2*10-4CC/m2.d)，且该薄膜的厚度为纳米级，具有良好的透光性和韧性，具有优异的再加工性能，适用于OLED等对水汽和氧气敏感的电子元件的封装。
【专利说明】一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对水汽扩散、氧扩散具有较高阻隔能力的柔性衬底薄膜，该薄膜适用于对环境敏感的0LED、相关电子元器件的封装。
【背景技术】
[0002]以有机发光二极管(OLED)为代表，相关行业及零配件，对封装薄膜提出了对水汽和氧要具有高阻隔能力的要求。如0LED，它的核心部件对空气中的氧和水汽非常敏感，一旦氧或水汽突破保护薄膜，到达内部，将导致OLED寿命的终结。
[0003]传统的OLED器件是在刚性基板(如玻璃、金属)上制作电极和各有机功能层，对这类器件进行的封装一般是给器件加一个盖板，并将基板和盖板用环氧树脂粘接。这样就在基板和盖板之间形成了一个罩子，把器件和空气隔开，空气中的水、氧等成分只能通过基板和盖板之间的环氧树脂向器件内部进行渗透。但这样的设计仍然存在氧气和水汽渗漏的风险，如树脂粘结出现微孔等情况。
[0004]研究者们又发明了在柔性衬底上沉积无机薄膜，一般采用氧化铝或氧化硅，然后再沉积聚合物层。柔性衬底封装薄膜具有一定的柔软度，可以一定程度变形且不易损坏，比起传统的封装更具研究价值。这种薄膜具有一定的保护性能，但由于单一的无机陶瓷薄膜，极易在制备的过程中产生针孔等缺陷，且在应用过程中由于薄膜的较脆，韧性相对较低，容易导致产品的防氧和水汽渗透能力的下降。
[0005]也有相关的研究者采用多种高分子材料，通过共挤的方式制备多层薄膜的阻隔薄膜，但这种薄膜只能在一定程度上应用于短期包装，在长期使用时，渗氧率和水汽透过率还是较高，不适合于OLED、太阳能电池等产品的封装。
[0006]本发明通过金属纳米层和陶瓷纳米层的错位层叠布置设计、优化各层的厚度，使得阻隔薄膜在具有优异的隔水隔气能力的前提下，较单纯的氧化物或氮化物阻隔薄膜具有更加优异的韧性和可再加工性能。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，该薄膜以聚酯类柔性衬底为基底层，在基底层上沉积有若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层；所述若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层为交错层叠；所述丙烯酸酯层是通过闪蒸技术制备而成；所述金属纳米层是通过磁控溅射制备而成；所述陶瓷阻隔层也是通过磁控溅射制备而成。
[0008]较佳地，所述薄膜为从基地层向上依次为第一丙烯酸酯层、第一金属纳米层，第一陶瓷阻隔层、第二金属纳米层、第二陶瓷阻隔层、第三金属纳米层、第二丙烯酸酯层。
[0009]具体地，所述的基底层为PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)中的一种。
[0010]具体地，所述的丙烯酸酯层的厚度为200-1000nm。
[0011]具体地,所述的金属纳米层的金属材料选自Ag、Cu、Cr、T1、NiCr合金中的一种,厚度为2_6nm。
[0012]具体地，所述的陶瓷阻隔层的材料选自氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化硅、氮氧硅中的一种，厚度为15-60nm。
[0013]本发明的薄膜具有以下优势:该薄膜为多层复合薄膜，且通过先进的技术制备而成，与传统的阻隔薄膜相比，制备过程完全的绿色化，操作简易，使得薄膜原料能迅速气化，制备出的薄膜均匀且细密，具有良好的防水、防氧气效果(WVTR〈2*10_6g/m2.d，0TR〈2*10_4CC/m2.d)，且该薄膜的厚度为纳米级，具有良好的透光性和韧性，具有优异的再加工性能，适用于OLED等对水汽和氧气敏感的电子元件的封装。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为实施例1中以PET为衬底的阻隔薄膜的结构示意图:
[0015]其中1-PET衬底:；2-第一丙烯酸酯层；3-第一 NiCr纳米层；4~第一 Al2O3层；5-第二 NiCr纳米层；6_第二 Al2O3层；7_第三NiCr纳米层；8_第二丙烯酸酯层。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]以50微米厚度的PET作为衬底，先在大气环境中经过等离子体表面活化处理，然后进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层500nm，经过快速固化后，进入真空镀膜室。以磁控溅射分别依次制备 NiCr 层 2nm, Al2O3 层 20nm, NiCr 层 2nm, Al2O3 层 30nm, NiCr 层 3nm,制备完毕后出真空镀膜室。最后再次进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层200nm，固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔薄膜制备完毕，其 WVTR〈1.5*10_6g/m2.d，0TR〈2*10_4CC/m2.d。
[0018]实施例2
[0019]以60微米厚度的PC作为衬底，先在大气环境中经过等离子体表面活化处理，然后进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层900nm，经过快速固化后，进入真空镀膜室。以磁控溅射分别依次制备Ti层5nm, Al2O3层60nm, Ti层3nm, S12层40nm, Ti层2nm,制备完毕后出真空镀膜室。最后再次进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层300nm，固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔薄膜制备完毕，其 WVTR〈8*l(T7g/m2.d，0TR〈9*l(T5CC/m2.d。
[0020]实施例3
[0021]以30微米厚度的PEN作为衬底，先在大气环境中经过等离子体表面活化处理，然后进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层700nm，经过快速固化后，进入真空镀膜室。以磁控溅射分别依次制备Ag层2nm, SiN层20nm, Ag层3nm, S1N层20nm, Ag层2nm,制备完毕后出真空镀膜室。最后再次进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层250nm，固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔薄膜制备完毕，其 WVTR〈2*10_6g/m2.d，0TR〈2*10_4CC/m2.d。
[0022]实施例4
[0023]以100微米厚度的PMMA作为衬底，先在大气环境中经过等离子体表面活化处理，然后进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层lOOOnm，经过快速固化后，进入真空镀膜室。以磁控溅射分别依次制备Cr层6nm,AlN层30nm,Cr层4nm,AlN层60nm,Cr层3nm,制备完毕后出真空镀膜室。最后再次进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层400nm，固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔薄膜制备完毕，其 WVTR〈9*l(T7g/m2.d，OTR〈l*l(T4CC/m2.d。
[0024]实施例5
[0025]以100微米厚度的PET作为衬底，先在大气环境中经过等离子体表面活化处理，然后进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层600nm，经过快速固化后，进入真空镀膜室。以磁控溅射分别依次制备Cu层6nm,SiN层15nm,Cu层4nm,SiN层30nm,Cu层2nm,制备完毕后出真空镀膜室。最后再次进入闪蒸室，制备丙烯酸酯层500nm，固化后收卷包装，至此，性能优异的阻隔薄膜制备完毕，其 WVTR〈9.5*l(T7g/m2.d，0TR<8.5*l(T5CC/m2.d。
【权利要求】
1.一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，该薄膜以聚酯类柔性衬底为基底层，在基底层上沉积有若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层；所述若干层丙烯酸酯层、若干层金属纳米层和若干层陶瓷阻隔层为交错层叠；所述丙烯酸酯层是通过闪蒸技术制备而成；所述金属纳米层是通过磁控溅射制备而成；所述陶瓷阻隔层也是通过磁控溅射制备而成。
2.如权利要求1所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，从基底层向上依次为第一丙烯酸酯层、第一金属纳米层，第一陶瓷阻隔层、第二金属纳米层、第二陶瓷阻隔层、第三金属纳米层、第二丙烯酸酯层。
3.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的基底层选自PET、PC、PMMA、PEN中的一种。
4.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的丙烯酸酯层的厚度为200-1000nm。
5.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的金属纳米层的金属材料选自Ag、Cu、Cr、T1、NiCr中的一种。
6.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的金属纳米层的厚度为2-6nm。
7.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的陶瓷阻隔层的材料选自氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化硅、氮氧硅中的一种。
8.如权利要求1或2所述的一种阻隔水汽和防氧渗透的薄膜，其特征在于，所述的陶瓷阻隔层的厚度为15-60nm。
【文档编号】B32B27/06GK104070742SQ201410270586
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】徐刚, 熊斌, 孙耀明, 史继富, 黄华凛 申请人:中国科学院广州能源研究所