[发明专利]气体阻隔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种气体阻隔膜及其制备方法。

背景技术

用于显示装置、图像框、手工艺品、包装材料和容器的玻璃基板具有许多优点，包括低线性膨胀系数、优异的气体阻隔性、高透光率、表面平坦度、优异的耐热性和耐化学性，但其对撞击敏感，容易破裂，而且具有高密度因此沉重。

近来，由于对液晶或有机发光显示装置以及电子纸的兴趣的增加，人们积极地进行将玻璃替换为塑料以作为用于显示装置的基板的研究。即，当使用塑料基板代替玻璃基板时，会降低显示装置的总重量，并可以提供设计上的灵活性。此外，塑料基板比玻璃基板更耐冲击，且在连续工艺中制造时更具经济效益。

同时，用作显示装置的基板的塑料薄膜需要高玻璃化转变温度以承受晶体管二极管的加工温度或透明电极的沉积温度，还需要氧气和水蒸气阻隔性能以防止液晶和有机发光材料的老化，还需要小的线性膨胀系数以及低的尺寸稳定性以防止基板随着加工温度的变化的变形，还需要与用于传统玻璃基板的加工设备相容的高机械强度，还需要耐化学性以承受蚀刻工艺，还需要高透光率，低双折射率，以及其表面耐刮性。

然而，由于没有高性能的聚合物基材膜(包括聚合物膜和聚合物-无机材料复合膜)可满足所有的这些条件，因此目前正尝试通过在聚合物基材膜上涂布若干功能层以提供上述物理性质。代表性的功能层的例子包括：有机-无机混合层，以减少在聚合物表面上产生的缺陷且使其平坦；由无机材料组成的气体阻隔层以防止如氧气以及水蒸气的气体流过；以及保护涂层以赋予其表面耐刮性。

在许多传统的多层塑料基板中，无机材料气体阻隔层形成于聚合物基材上。在此，该多层塑料基板的问题可能在于该聚合物基材的变形(transformation)，以及无机薄膜中发生的裂纹和剥离，这是由于聚合物基材与气体阻隔层之间的线性膨胀系数的大的差异。据此，设计能够使层之间的界面处的应力最小化，并在涂层之间具有粘合性能的适当的多层结构是非常重要的。

特别地，如在日本专利申请公开第2007-533860号中所公开的，通常进行等离子体处理以增加层间界面的粘合强度。利用此种技术，无机层和保护涂层之间的粘合强度在室温下是足够的，但在恶劣条件下，该粘合强度由于无机层的变形而降低。

发明内容

本申请致力于提供一种在恶劣条件下在无机层和保护涂层之间具有优异的粘合性能的气体阻隔膜。

本申请的一个方面提供了一种气体阻隔膜，其通过在基材的一个或两个表面上依次堆叠有机-无机混合涂层、无机层和包含由为增强粘合强度的有机硅烷表面改性的无机纳米颗粒的保护涂层而形成，且满足以下公式1。

[公式1]

X≥48

在此，X为通过进行网格切割测试(cross hatch cut test)而证实的，在85℃和85％相对湿度下，在无机层和保护涂层之间的粘合强度保持在90％以上时的时间(h)。

本申请的另一方面提供了一种制造气体阻隔膜的方法，其包括：在基材的一个或两个表面上用溶胶型涂布组合物形成有机-无机混合涂层；在所述有机-无机混合涂层上形成无机层；以及在该无机层上用一溶液形成保护涂层，所述溶液是通过混合溶胶型水解溶液和包含由有机硅烷表面改性的无机纳米颗粒的溶液而制备的。

以下，将参考附图进一步详细描述本申请的实施方式。出于清晰和简洁的考虑，在说明书和附图中省略了常规或通用的功能或配置。图中所示的层和区域的厚度、尺寸、比例和形状可被放大以提供清楚的描述，因此其并不限定本申请的范围。

本申请涉及一种气体阻隔膜，其通过在基材的一个或两个表面上依次堆叠有机-无机混合涂层、无机层和包含由有机硅烷表面改性的无机纳米颗粒的保护涂层而形成，且满足以下公式1。

[公式1]

X≥48

在此，X表示通过进行网格切割测试而证实的，在85℃和85％相对湿度下，在无机层和保护涂层之间的粘合强度保持在90％以上时的时间(h)。

图1是根据本申请的一个实施方式的气体阻隔膜的截面图。如图1中所示，本申请的气体阻隔膜l依次包括基材14、在所述基材14上形成的有机-无机混合涂层11、无机层12和包含无机纳米颗粒的保护涂层13。

该有机-无机混合涂层11的用于降低所述基材14和所述无机层12之间的线性膨胀系数的大的差异，并通过适当地控制有机材料与无机材料的组成比例而提高基材14和无机层12之间的粘合强度。此外，有机-无机混合涂层11可以使基材的表面平坦化，从而使在该无机层形成期间所产生的缺陷最小化。