其上層疊有包含無(wú)機(jī)顆粒的保護(hù)涂層的氣體阻隔膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣體阻隔膜、制備該氣體阻隔膜的方法以及該氣體阻隔膜的用 途。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體阻隔膜因?qū)盈B有幾十納米至IOOnm厚度的無(wú)機(jī)薄層而具有氣體阻隔性。形成 該無(wú)機(jī)薄層的方法的實(shí)例可包括原子層沉積。如上述所形成的薄層因具有優(yōu)秀的厚度均勻 性、膜密度及正形性而被用作半導(dǎo)體器件中的金屬阻隔層、耐磨損膜或耐腐蝕膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 【技術(shù)問(wèn)題】
[0004] 本發(fā)明涉及一種氣體阻隔膜，其能夠保護(hù)可能因水而被破壞的產(chǎn)品（例如，顯示 設(shè)備或光伏元件），具體而言，涉及一種氣體阻隔膜、制備該氣體阻隔膜的方法以及該方法 的用途，在所述氣體阻隔膜中，使用無(wú)機(jī)顆粒作為氣體阻隔層的保護(hù)層以使得氣體阻隔效 果最大化。
[0005] 【技術(shù)方案】
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種氣體阻隔膜，包括：基板層；阻隔層，其形成 于所述基板層上；和保護(hù)層，其形成于所述阻隔層上以與所述阻隔層接觸，其中，所述保護(hù) 層包含納米顆粒和粘合劑，并且基于所述納米顆粒和粘合劑的總重量，所述納米顆粒的量 為 40wt % 至 70wt %。
[0007] 在下文中，將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0008] 本發(fā)明的氣體阻隔膜包括：薄氣體阻隔層，即，通過(guò)原子層沉積在基板層上形成的 無(wú)機(jī)薄膜；和保護(hù)層，其形成于所述阻隔層上以保護(hù)所述阻隔層，在所述氣體阻隔膜中，所 述保護(hù)層包含納米顆粒和所述粘合劑，從而可使氣體阻隔效果最大化。
[0009] 本發(fā)明的氣體阻隔膜的阻隔層可形成于所述基板層的上方或下方，并可通過(guò)粘附 兩片復(fù)合膜而使用。
[0010] 所述基板層的實(shí)例可包括金屬氧化物基板、半導(dǎo)體基板、玻璃基板、塑料基板等。 [0011] 所述基板層可為單層或者兩個(gè)以上相同或不同種類的層的多層。
[0012] 此外，可以對(duì)所述基板層的表面進(jìn)行電暈處理、常壓等離子體處理或粘合劑底漆 處理以確保粘合。
[0013] 此外，可以進(jìn)一步在所述基板層上形成中間層。
[0014] 所述中間層使具有使幾十至數(shù)百納米的表面粗糙度的基板層的表面變平，并均勻 地分布容易與基板層表面上的有機(jī)金屬起反應(yīng)以使將要用于原子層沉積的有機(jī)金屬可被 均勾地吸附到基板層表面的官能團(tuán)。因此，所述中間層可以具有，例如，0.1 nm至IOnm的厚 度或0. 3μηι至2μηι的厚度。當(dāng)所述中間層具有上述厚度范圍時(shí)，市售的基板膜的粗糙表 面由中間層覆蓋并變平，由此防止局部集中的應(yīng)力。因此，可以在彎曲或熱收縮和膨脹中最 低限度地出現(xiàn)破裂，以改善復(fù)合膜的耐用性。
[0015] 所述中間層可以任選地設(shè)置在底漆處理基板的一面或兩面上。用于形成中間層的 方法或材料沒(méi)有特別限制，并且其實(shí)例包括形成平坦（flattened)層（例如，有機(jī)涂層，有 機(jī)/無(wú)機(jī)混合涂層，或無(wú)機(jī)涂層）的常規(guī)材料。
[0016] 所述中間層通常由涂料組合物形成，所述涂料組合物包含：（i)光引發(fā)劑；（ii)低 分子活性稀釋劑（例如，丙烯酸酯單體）不飽和低聚物（例如，丙烯酸酯，聚氨酯丙 烯酸酯，聚醚丙烯酸酯，環(huán)氧丙烯酸酯，或聚酯丙烯酸酯）；和（iv)溶劑。這種有機(jī)涂料組合 物可以通過(guò)根據(jù)可光降解路線引發(fā)的自由基反應(yīng)來(lái)固化?？梢愿鶕?jù)所需的最終特征來(lái)改變 具體混合。在一個(gè)實(shí)施方式中，中間層的有機(jī)涂料組合物包含單體與低聚物丙烯酸酯（優(yōu) 選包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯）在溶劑（例如，甲基乙基酮）中的UV可固化混合物， 其中，基于所述組合物的總重量，所述涂料組合物通常包含固體含量為20至30wt%的丙烯 酸酯，并且進(jìn)一步包含少量（例如，約lwt%的固體含量）的光引發(fā)劑（例如，由Ciba制造 的 Irgacure?2959)。
[0017] 本文中所述的術(shù)語(yǔ)"低分子量"指的是可聚合單體種類。術(shù)語(yǔ)"反應(yīng)性"指的是單 體種類的可聚合性。
[0018] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，中間層的有機(jī)涂料組合物包含在溶劑（常規(guī)水性溶劑）中 的可交聯(lián)有機(jī)聚合物（例如，聚乙烯亞胺（PEI)，聚酯，聚乙烯醇（PVOH)，聚酰胺，聚硫醇，或 聚丙烯酸）和交聯(lián)劑（例如，Cymel? 385或在本文中所描述的交聯(lián)劑）。在該實(shí)施方式中， 所述涂料組合物優(yōu)選包含PEI (優(yōu)選地，具有600, 000至900, 000范圍的分子量（Mw))。
[0019] 中間層的有機(jī)/無(wú)機(jī)混合涂料組合物包含在有機(jī)聚合物基質(zhì)中分散的無(wú)機(jī)顆粒。 因此，所述有機(jī)成分通常包含具有低分子量的反應(yīng)性成分（例如，單體丙烯酸酯）；和/或 不飽和低聚物成分（例如，丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯，聚醚丙烯酸酯，環(huán)氧丙烯酸酯，和聚 酯丙烯酸酯）。此種涂料組合物被熱固化，或者通過(guò)根據(jù)可光降解路線引發(fā)的自由基反應(yīng)來(lái) 固化。因此，所述光引發(fā)劑被選擇性地包含在所述涂料組合物中。
[0020] 溶劑通常被包含在所述涂料組合物中。無(wú)機(jī)顆粒通?？蔀樵诳删酆系挠袡C(jī)基質(zhì)中 分散的二氧化硅或金屬氧化物（更典型地為二氧化硅）。所述無(wú)機(jī)顆粒優(yōu)選具有0. 005至 3 μL?的平均粒徑；在一個(gè)實(shí)施方式中，為0. 01 μL?以上；在一個(gè)實(shí)施方式中，為1 μL?以下。 通?？梢赃x擇基本上不影響基板或復(fù)合膜的光學(xué)性質(zhì)的無(wú)機(jī)顆粒。在一個(gè)實(shí)施方式中，所 述無(wú)機(jī)顆粒的量為在所述涂料組合物中的固體含量的大約5wt %至大約60wt %，并且優(yōu)選 地，為固化涂層的大約5wt%至大約60wt%的量。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)/無(wú)機(jī)混 合涂料組合物包含具有低分子量的反應(yīng)性成分（例如，單體丙烯酸酯）；和/或不飽和低 聚物成分（例如，丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯，聚醚丙烯酸酯，環(huán)氧丙烯酸酯，和聚酯丙烯酸 酯），優(yōu)選選自二氧化硅和金屬氧化物中的無(wú)機(jī)顆粒，溶劑，和任選地，光引發(fā)劑。在另一個(gè) 實(shí)施方式中，熱固性有機(jī)/無(wú)機(jī)混合涂料組合物優(yōu)選地包含：具有在涂料組合物（優(yōu)選包含 5至20被％的總固體含量的醇溶液）中以約10被％以上（優(yōu)選約20被％以上且約75被％ 以下）的固體含量的濃度的無(wú)機(jī)顆粒（優(yōu)選地二氧化硅）的環(huán)氧樹(shù)脂。在又一個(gè)實(shí)施方式 中，UV可固化有機(jī)/無(wú)機(jī)混合涂料組合物包含在溶劑（例如，甲基乙基酮）中的單體丙烯酸 酯（一般為多官能丙烯酸酯）和無(wú)機(jī)顆粒（優(yōu)選為二氧化硅），其中，基于所述涂料組合物 的總重量，所述涂料組合物通常包含約5至50wt %的固體含量的丙烯酸酯和二氧化硅，并 且進(jìn)一步包含少量（例如，約lwt%的固體含量）的光引發(fā)劑。所述多官能單體丙烯酸酯已 是本領(lǐng)域中已知的，并且其實(shí)例包括二季戊四醇四丙烯酸酯和三（2-丙烯酰氧基乙基）異 氰尿酸酯。
[0021] 此外，中間層的無(wú)機(jī)涂料組合物主要包含可聚合的無(wú)機(jī)基質(zhì)，例如，在聚硅氧烷中 包含的無(wú)機(jī)顆粒，并且此涂料組合物通常被熱固化。在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)涂層是由涂料 組合物得到的，所述涂料組合物包含：（a)約5至約50wt %的固體含量，其包含由約10至約 70wt % (優(yōu)選為約20至60wt % )二氧化硅和約90至約30wt % RSi (OH) 3 (其中，R選自約 40wt%以下的由選自乙烯基、苯基、γ -縮水甘油氧基丙基和γ -甲基丙烯酰氧基丙基以及 甲基的基團(tuán)取代的基團(tuán)）部分聚合的有機(jī)硅烷醇；和（b)約95至50wt%的溶劑，其包含約 10至約90wt %的水和約90至約IOwt %的脂肪族低級(jí)醇。具體地，所述涂料組合物具有約 3. 0至約8. 0,優(yōu)選約3. 0至約6. 5,且優(yōu)選為4. 0以上的pH值。所述無(wú)機(jī)涂料組合物的二 氧化硅成分可以通過(guò)水解原硅酸四乙酯以形成聚硅酸（polysilie acid)而得到。水解可 以通過(guò)常規(guī)的方法進(jìn)行，例如，加入脂肪醇或酸?；蛘?，將要用于涂料組合物的二氧化硅可 以是膠體二氧化娃。膠體二氧化娃的粒徑通常具有約5至25nm，優(yōu)選約7至15nm的粒徑。 將要使用的常規(guī)膠體二氧化硅包括市售的產(chǎn)品，如"Ludox SM"、"Ludox-HS-30"和"Ludox LS"分散體（Grace Davison)。有機(jī)硅烷醇成分可由以下通式表示：RSi (OH) 3。約60%以上， 優(yōu)選約80%至100%的R基團(tuán)為甲基。至多約40%的R基團(tuán)為選自乙烯基、苯基、γ-縮水 甘油氧基丙基和γ-甲基丙烯酰氧基丙基中的高級(jí)烷基或芳基。溶劑成分通常包含水與一 種或多種脂肪族低級(jí)醇的混合物。所述水通常占所述溶劑的約10至90wt %，而所述脂肪族 低級(jí)醇另外占約90至IOwt %。所述脂肪族醇通常為具有1至4個(gè)碳原的脂肪族醇，例如， 甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，正丁醇，仲丁醇，和叔丁醇。
[0022] 在 US4198465、US3708225、US4177315、US4309319、US4436851、US4455205、 US0142362、W02003/08