通过原子层沉积形成的塑料基材阻挡层膜制造技术

气体渗透阻挡层可通过原子层沉积法（ＡＬＤ）沉积在塑料或玻璃基材上。ＡＬＤ涂层的使用可在低浓度的涂层缺陷下，以数十纳米厚度降低许多量级的渗透率。这些薄涂层保护了塑料基材的柔韧性和透明性。这种制品可用于容器、电力和电子应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含塑料或玻璃基材以及通过原子层沉积形成的环境气体渗透阻挡层的制品。该制品可以是诸如有机发光二极管的电力或电子器件的部件。该制品也可用于气体渗透很重要的应用中的容器。背景技本Featherby和Dehaven(WO 2001067504)公开了一种密封涂层器件。这种器件的形成包括提供集成半导体电路型板、施加包封该电路型板的含有无机材料的第一层，以及施加包封该电路型板的第二层步骤。Aintila(WO 9715070A2)公开了在基材表面的金属接触盘区域上形成接触隆起块，包括用原子层外延生长在基材上形成氧化物层，该层在后续加工步骤中要求的点处有开口。Aftergut和Ackerman(US 5641984)公开了包含水分阻挡层的密封辐照成像器。在原子层外延生长技术中沉积了介电材料层作为该密封结构的一部分。Aftergut和Ackerman(US 5707880)公开了包含水分阻挡层的密封辐照成像器，该阻挡层包含通过原子层外延生长沉积的介电材料层。以上文献都没有公开包含聚合物或玻璃基材的渗透阻挡层。专利技术概述本专利技术描述了一种制品，该制品包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，和b)通过原子层沉积法沉积在所述基材上的膜。本专利技术还是一种制品，该制品包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材；b)涂覆的粘合层；和c)通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。本专利技术的另一种实施方案是一种制品，该制品包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材；b)有机半导体，和c)通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。本专利技术的又一种实施方案是一种制品，该制品包含a)选自塑料和玻璃的材料制成的基材；b)液晶聚合物，和c)通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。本专利技术还描述了作为封闭容器的实施方案。本专利技术的另一个实施方案是电力或电子器件。本专利技术的又一个实施方案是发光聚合物器件。本专利技术的又一个实施方案是液晶聚合物器件。本专利技术还描述了有机发光二极管。本专利技术的另一个实施方案是晶体管。本专利技术又一个实施方案是包含发光聚合物器件的电路。又一种器件是有机光电池。本专利技术提出的第二种器件包含许多层，每层都包含一个上述制品，其中这些制品互相接触。在这样的一种实施方案中，这种上述制品的第二种制品通过层叠手段相互接触。附图简述附图说明图1表示具有阻挡层基材和阻挡层外涂层的发光聚合物器件。图2表示具有阻挡层基材和阻挡层封口层的发光聚合物器件。图3表示具有阻挡层基材和阻挡层封口层的有机晶体管。图4表示具有阻挡层基材和阻挡层封口层的有机晶体管。图5表示通过涂有25nm的Al2O3阻挡层膜的0.002英寸厚聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)测量的光透射。详细描述O2和H2O蒸汽很容易透过聚合物膜。为了降低封装应用中的渗透率，往往在聚合物上涂覆薄层无机膜。常用铝涂层聚酯。通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)形成的光学透明阻挡层，主要是SiOx或AlOy，也可用于封装。后一种膜可商购，在工业上称为“玻璃涂层”阻挡层膜。它们使环境气体渗透改善了约10倍，使通过聚酯膜的透过率降低到约1.0cc O2/m2/天和1.0ml H2O/m2/天(M.Izu，B.Dotter，和S.R.Ovshinsky，J.Photopolymer Science and Technology，Vol.8，1995，pp195-204)。尽管这种适度改进是许多大体积封装应用中性能与造价之间合理的折中，但该性能远远不能满足电子领域的封装要求。电子封装通常要求其期望寿命比例如饮料封装要长至少一个数量级。作为实例，在柔性聚酯基材上构建的基于有机发光聚合物(OLED)的柔性显示器对于隔离环境气体所需要的阻挡层改善估计要达到105-106倍，因为气体既会使发光聚合物，也会使通常为Ca或Ba的水敏感性金属阴极严重降解。由于聚合物的固有自由体积分数，其内在渗透率通常高104-106倍，不能实现诸如柔性OLED显示器的电子应用中所需的保护水平。只有基本上为零渗透率的无机材料才能提供适当的阻挡层保护。理论上，无缺陷的连续薄膜无机涂层对环境气体应该是不渗透的。然而，实际情况是不管从涂覆方法，还是从损害阻挡层性能的基材缺陷看，薄膜都存在诸如针孔的缺陷。甚至膜中的颗粒边界都会存在容易渗透的路径。为了实现最好的阻挡层性能，膜应该在洁净环境中沉积在清洁、无缺陷的基材上。膜的结构应该是非结晶的。沉积方法应该是非定向的(即CVD优于PVD)，且实现没有特征的微结构的生长机理理想的是一层接一层的，以避免具有粒状微观结构的柱状生长。原子层沉积(ALD)是一种满足低渗透的许多准则的膜生长方法。原子层沉积方法的描述可在“Atomic Layer Epitaxy”，Tuomo Suntola，Thin Solid Films，Vol.216(1992)，pp.84-89中找到。正如其名称所暗示的，通过ALD的膜生长通过一层接一层的方法形成。通常情况下，膜前体蒸汽在真空室中被吸收在基材上。然后从真空室抽出该蒸汽，在基材上留下通常主要是单层的被吸收前体的薄层。然后在加热条件下将反应剂引入真空室中，以促进与所吸收前体的反应，形成期望的材料层。从真空室中抽出反应产物。通过再次将基材暴露在前体蒸汽下，并重复该沉积方法，可形成后续的材料层。ALD在生长方面与常规CVD和PVD方法相反的是，CVD和PVD的生长是在基材表面上有限数量的成核位置处开始和进行。后一种技术会导致形成其中圆柱体之间具有边界的圆柱形微结构，气体很容易沿这些边界渗透。ALD能制备非常薄的膜，这种膜具有极其低的透气率，使得这种膜作为阻挡层用于封装布置在塑料基材上的敏感性电子器件和元件极具吸引力。本专利技术描述了通过ALD在塑料基材上形成的阻挡层，该阻挡层可用于避免环境气体穿越。本专利技术的基材包括常用类型的聚合物材料，例如Christopher Hall的Polymer Materials，(Wiley，纽约，1989)或J.Comyn的Polymer Permeability，(Elsevier，伦敦，1985)中所描述的聚合物，但并不限于这些。常用实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，它们可以成卷购买用作膜基。通过ALD形成的适合用作阻挡层的材料包括元素周期表中IVB、VB、VIB、IIIA和IVA族的氧化物和氮化物以及它们的结合。其中特别感兴趣的是SiO2、Al2O3和Si3N4。这些族元素的氧化物的一个优点是其透光性，这一点对于可见光必须离开或进入器件的电子显示器和光电池特别有吸引力。Si和Al的氮化物在可见光谱范围也是透明的。在ALD方法中用于形成这些阻挡层材料的前体可选自本领域普通技术人员公知的，在诸如M.Leskela和M.Ritala的“ALD precursorchemistryEvolution and future challenges”，Journal de Physique IV，Vol.9，pp837-852(1999)以及该文引用的参考文献的公开出版物中列举的前体。通过ALD合成这些阻挡层涂层的基材温度范围优选50-250℃。温度太高(＞250℃)就与温度敏感性塑料基材的加工不相容，这或者是因为塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，包含：ａ）由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，和ｂ）在所述基材上通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-5-16 60/471,0201.一种制品，包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，和b)在所述基材上通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。2.一种制品，包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，b)涂覆的粘合层，和c)在所述基材上通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。3.一种制品，包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，b)有机半导体，和c)通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。4.一种制品，包含a)由选自塑料和玻璃的材料制成的基材，b)液晶聚合物，和c)通过原子层沉积法沉积的气体渗透阻挡层。5.权利要求1、2、3或4中任何一项的制品，其中该制品是封闭容器。6.权利要求1、2、3或4中任何一项的制品，其中该制品是电力或电子器件。7.权利要求1、2、3或4中任何一项的制品，其中该制品是发...

【专利技术属性】
技术研发人员：PF卡西亚，RS麦克莱恩，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]