[发明专利]一种防水氧阻隔层及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及柔性电子与显示器件领域，特别是涉及一种防水氧阻隔层及其制备方法和应用。

背景技术

柔性电子是将电子与显示器件制造在柔性基板上，实现器件可挠曲弯折性能的新兴技术。柔性基板具有相对于一般非柔性基板更为便宜的价格、更低廉的生产成本，并且柔性电子合适使用Roll-to-Roll制程工艺，使得柔性电子具有相当巨大的前景，可以广泛用于通信、医学、OLED、印刷电子等领域。

但是与非柔性基板相比，柔性基板，如有机塑料基板，其缺点也非常的明显，如玻璃化温度低、阻隔水氧的能力差、容易被化学腐蚀以及膨胀系数大等。以阻隔水氧的能力为例，一般的柔性基板的水气渗透能力(WVTR，water vapor transmission rate)为100～10-1g/m2/day(25℃，40％RH)，并不能阻隔水气的通过，导致电子与显示器件中部分很容易发生氧化反应而出现老化，从而影响器件的寿命。因此，为了阻隔水氧对器件的影响，我们需要在器件与基板之间加入一个防水氧的阻隔结构。

作为柔性电子与显示器件的非常重要的一个领域，柔性OLED器件，其对水气渗透性能的要求更是相当苛刻。对于OLED器件，为了获得有效电子的注入，其阴极层材料一般采用低功函数金属(如Ca，Li)。这类型的金属材料性质相当活泼，很容易被空气中的水气以及氧气腐蚀。当空气中的水气和氧气使阴极金属层氧化，会对金属层和氧化层的界面造成影响，使得电子无法有效发射，导致像素收缩，严重缩短OLED的寿命。假如OLED器件在制作出来后没有得到妥善的封装，往往会在几个小时内失去其性能，导致无法工作。研究表明，要使OLED设备达到足够的使用寿命，需要其WVTR<10-6g/m2/day(25℃40％RH)，这对于防水氧阻隔层是一个很大的挑战。在不同领域下的防水氧性能的要求如下表一。

表一

目前应用于柔性电子与显示器件的防水氧阻隔层的主流技术有两种，一种是多层封装结构技术(Ultra-barriers结构)，另一种是柔性玻璃技术。

多层封装结构是使用包括有机物层、无机物层、金属材料层以及纳米颗粒交替堆叠，形成多层交替的结构。这种多层封装结构的问题在于其透明性、弯折性不够理想，工艺复杂。多层封装结构的层数越多，其封装性能越好，但是其透明性也会越差，对柔性显示器件造成影响，另一方面，在其进行弯折操作的时候，也越容易出现裂痕。另外，无机层的致密性是封装结构性能的关键之一，无机层的质量越好，缺陷越少，其封装性能也会越好，但是这样会导致成本的增加，以及难以实现大规模成产。

柔性玻璃技术采用低于0.1mm厚度的玻璃作为基板，可以实现一定的弯曲操作。这个技术的缺点在于工艺的不成熟，形成的玻璃基板很脆弱，并且柔性玻璃的表面容易与空气中的水分反应形成羟基，除此以外还容易受到粉尘或其他细微颗粒污染，这些表面污染会影响到印刷电子的性能。

目前世界上，如3M，Tera Barrier等公司已经可以实现WVTR<10-6g/m2/day(25℃40％RH)的柔性封装技术，但是这样的技术还没有能够正式进入市场，实现大规模应用。因此，实现工艺简单且成本低廉的高效柔性防水氧的阻隔层的封装技术，是相当的重要的。

本发明提出了一种应用于柔性电子与显示器件的防水氧阻隔层及制造方法。为确保生成的防水氧阻隔层在防水氧性能以及弯曲氧性能，一方面，测量该柔性阻隔层的水氧穿透能力，并根据表一确定其能防水氧性能所能达到的级别；另一方面定义该柔性阻隔层弯曲时能达到的最小曲率半径在5mm以下，并且在弯曲10000次后性能不会发生明显的性能变化，则弯曲性能合格。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种防水氧阻隔层，利用无机物颗粒散布于聚合物层上，所述聚合物结构为有机聚合物层或无机有机复合材料层，所述无机有机复合材料层为无机物材料的表面经过含可反应基团的改性剂改性，分散于有机材料中；所述无机物颗粒通过化学反应生成或接枝在所述聚合物层表面。

所述的有机聚合物层或无机有机复合材料层中的有机材料的聚合物前驱体为具有碳碳双键的聚合物单体或具有可发生聚合反应的基团的单体组成的聚合物单体组合；所述具有碳碳双键的聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯或苯乙烯，所述具有可发生聚合反应的基团的单体为二酐与二胺单体、二酸与二胺单体或二酸与二醇单体。

所述无机物颗粒的粒径为10^-5m～10^-9m，所述无机物颗粒具有多种不同粒径。