一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构及其制造方法，膜层结构包括CPI薄膜和抗水汽涂层，抗水汽涂层由SiO2或Si3N4构成，抗水汽涂层沉积在CPI薄膜的一表面上，CPI薄膜与抗水汽涂层之间设有氧化物过渡层，氧化物过渡层由强离子性氧化物构成；其制造方法包括如下步骤：（1）在玻璃基板上以涂布方式形成一层CPI薄膜；（2）对CPI薄膜的表面进行活化处理，使CPI薄膜的表面出现悬键，该悬键包含活化的氟离子和氧离子；（3）在活化处理后的CPI薄膜表面溅射沉积氧化物过渡层；（4）在氧化物过渡层的表面上溅射沉积抗水汽涂层。本发明专利技术能够有效增加抗水汽涂层与CPI薄膜的结合力，具有良好的抗水汽能力。抗水汽能力。抗水汽能力。

【技术实现步骤摘要】
一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]CPI（colorless polyimide），又称透明聚酰亚胺，具有高透过率和耐高温等优点，在柔性显示器、柔性触摸屏等领域有着巨大的应用潜力。
[0003]目前，通过将金属或者陶瓷薄膜沉积于CPI薄膜（又叫透明聚酰亚胺薄膜）上，能够形成一些功能性柔性器件，但由于CPI的抗水汽能力较差，使得这些柔性器件难以适用于高温湿环境，大大限制了其应用范围。而提升CPI薄膜抗水汽能力的典型方法是在CPI薄膜上沉积一层抗水汽涂层，抗水汽涂层可以由氧化硅（SiO2）或者氮化硅（Si3N4）构成，抗水汽涂层能够有效阻挡水汽的进入。但是，由于SiO2、Si3N4这类陶瓷材料与CPI高分子材料的化学键差异巨大，导致抗水汽涂层与CPI薄膜的结合力差，难以充分发挥抗水汽涂层的抗水汽特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构及其制造方法，这种膜层结构能够有效增加抗水汽涂层与CPI薄膜的结合力，具有良好的抗水汽能力。采用的技术方案如下：一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，包括CPI薄膜和抗水汽涂层，抗水汽涂层由SiO2或Si3N4构成，抗水汽涂层沉积在CPI薄膜的一表面上，其特征在于：所述CPI薄膜与抗水汽涂层之间设有氧化物过渡层，氧化物过渡层由强离子性氧化物构成。
[0005]上述膜层结构中，在CPI薄膜与抗水汽涂层之间设置由强离子性氧化物构成的氧化物过渡层，强离子性氧化物中的金属离子，能够与CPI薄膜中的氧离子、氟离子等高电负性离子键形成高键能的离子键，提高氧化物过渡层和CPI薄膜的附着力；同时，强离子性氧化物中的金属离子又能与抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键合，可有效增加CPI薄膜与抗水汽涂层的结合力，这样可充分发挥抗水汽涂层的抗水汽特性，使膜层结构具有良好的抗水汽能力。
[0006]通常，上述抗水汽涂层的厚度需要50nm以上，才能具有较好的抗水汽特性，优选方案中，所述抗水汽涂层的厚度为50~200 nm。
[0007]优选方案中，所述CPI薄膜的厚度为8~20。
[0008]优选方案中，所述氧化物过渡层的厚度为10~50 nm。
[0009]所述强离子性氧化物可以为氧化铌、氧化钛、氧化铝、氧化铬或者其他等离子性很强的氧化物。优选方案中，所述氧化物过渡层中强离子性氧化物呈亚化学计量比状态。以氧化铌（Nb2O
x
）为例，亚化学计量比状态时x<5；以氧化钛（TiO
x
）为例，亚化学计量比状态时x<2；以氧化铝（Al2O
x
）或氧化铬（Cr2O
x
）为例，亚化学计量比状态时x<3。亚化学计量比状态下，
强离子性氧化物中存在游离的金属离子，能够与CPI薄膜中的氧离子和氟离子等高电负性离子键合，提高氧化物过渡层和CPI薄膜的附着力；同时，金属离子又能与抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键合，提高氧化物过渡层与抗水汽涂层的结合力。
[0010]更优选方案中，呈亚化学计量比状态下的所述强离子性氧化物的含氧量为其在化学计量比状态时的含氧量的95%~98%。所述氧化物过渡层中，亚化学计量比的程度不宜过低，否则游离的金属离子过多，降低氧化物过渡层的透光性，从而影响以柔性器件整体的透光率。
[0011]优选方案中，所述氧化物过渡层的截面形貌呈疏松的柱状晶结构或致密的无特征结构。
[0012]优选方案中，所述抗水汽涂层的截面形貌呈致密的无特征结构。采用这种结构，可使抗水汽涂层不存在晶界、柱界、孔洞等水汽快速进入通道，能够提高其抗水汽能力。
[0013]本专利技术还提供了上述膜层结构的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）在玻璃基板上以涂布方式形成一层CPI薄膜；（2）对CPI薄膜的表面进行活化处理，使CPI薄膜的表面出现悬键，该悬键包含活化的氟离子和氧离子；（3）在活化处理后的CPI薄膜表面溅射沉积由强离子性氧化物构成的氧化物过渡层，强离子性氧化物中的金属离子与CPI薄膜表面的氟离子和氧离子形成高键能的离子键；（4）在氧化物过渡层的表面上溅射沉积由SiO2或Si3N4构成的抗水汽涂层，抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键与金属离子键合。
[0014] 上述膜层结构的制造方法中，CPI薄膜的厚度一般为8~20 ；在步骤（3）溅射沉积氧化物过渡层时，强离子性氧化物中的金属离子与CPI薄膜表面的氟离子和氧离子形成高键能的离子键，提高氧化物过渡层和CPI薄膜的附着力；在步骤（4）溅射沉积抗水汽涂层时，强离子性氧化物中的金属离子与抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键键合，可有效增加CPI薄膜与抗水汽涂层的结合力。
[0015]优选方案中，所述步骤（2）中，在真空环境下采用氧等离子体清洗所述CPI薄膜，对CPI薄膜的表面进行活化处理。
[0016]优选方案中，所述步骤（3）中，采用金属靶进行反应溅射，或者采用氧化物靶进行非反应溅射。
[0017]更优选方案中，所述步骤（3）中，溅射沉积得到的氧化物过渡层中强离子性氧化物呈亚化学计量比状态。亚化学计量比状态下，强离子性氧化物中存在游离的金属离子，能够与CPI薄膜中的氧离子和氟离子等高电负性离子键合，提高氧化物过渡层和CPI薄膜的附着力；同时，金属离子又能与抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键合，提高氧化物过渡层与抗水汽涂层的结合力。
[0018]进一步更优选方案中，呈亚化学计量比状态下的所述强离子性氧化物的含氧量为其在化学计量比状态时的含氧量的95%~98%。所述氧化物过渡层中，亚化学计量比的程度不宜过低，否则游离的金属离子过多，降低氧化物过渡层的透光性，从而影响以柔性器件整体的透光率。
[0019]优选方案中，所述步骤（4）中，采用Si靶进行反应溅射，或者，采用SiO2或Si3N4进行非反应溅射。
[0020]进一步的优选方案中，所述步骤（4）中，在靶电压的阈值范围内，通过增大靶电压或者引入偏压的方式，增强离子轰击，使抗水汽涂层的截面形貌呈致密的无特征结构。抗水汽涂层的截面形貌呈致密的无特征结构，可使抗水汽涂层不存在晶界、柱界、孔洞等水汽快速进入通道，能够提高其抗水汽能力。
[0021]本专利技术的膜层结构中，通过在CPI薄膜与抗水汽涂层之间设置由强离子性氧化物构成的氧化物过渡层，强离子性氧化物中的金属离子，能够与CPI薄膜中的氧离子、氟离子等高电负性离子键形成高键能的离子键，提高氧化物过渡层和CPI薄膜的附着力；同时，强离子性氧化物中的金属离子又能与抗水汽涂层中的氧离子或者氮离子键合，可有效增加CPI薄膜与抗水汽涂层的结合力，这样可充分发挥抗水汽涂层的抗水汽特性，使膜层结构具有良好的抗水汽能力。
附图说明
[0022]图1是本专利技术优选实施例的膜层结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，包括CPI薄膜和抗水汽涂层，抗水汽涂层由SiO2或Si3N4构成，抗水汽涂层沉积在CPI薄膜的一表面上，其特征在于：所述CPI薄膜与抗水汽涂层之间设有氧化物过渡层，氧化物过渡层由强离子性氧化物构成。2.根据权利要求1所述的一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，其特征在于：所述抗水汽涂层的厚度为50~200 nm；所述CPI薄膜的厚度为8~20；所述氧化物过渡层的厚度为10~50 nm。3.根据权利要求1所述的一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，其特征在于：所述氧化物过渡层中强离子性氧化物呈亚化学计量比状态。4.根据权利要求3所述的一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，其特征在于：呈亚化学计量比状态下的所述强离子性氧化物的含氧量为其在化学计量比状态时的含氧量的95%~98%。5.根据权利要求1所述的一种能够提高CPI抗水汽能力的膜层结构，其特征在于：所述氧化物过渡层的截面形貌呈疏松的柱状晶结构或致密的无特征结构；所述抗水汽涂层的截面形貌呈致密的无特征结构。6.一种膜层结构的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）在玻璃基板上以涂布方式形成一层CPI薄膜；（2）对CPI薄膜的表面进行活化处理，使CPI薄膜的表面出现悬键，该悬键包含活化的氟离子和氧离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉云，沈奕，张汉焱，
申请(专利权)人：汕头超声显示器二厂有限公司汕头超声显示器有限公司，
类型：发明
国别省市：