CN102387921A - 成形物、成形物的制备方法、电子装置元件和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成形体，其特征在于具有通过将烃化合物的离子注入到含聚有机硅氧烷化合物的层得到的层。本发明也公开了：所述成形物的制备方法，所述方法包括将烃化合物的离子注入成形体的含聚有机硅氧烷化合物的层的表面部分的步骤，所述成形体在表面具有含聚有机硅氧烷化合物的层；一种由所述成形物组成的电子装置元件；和一种提供有所述电子装置元件的电子装置。因此，本发明提供：具有优良的阻气性质、透明度、弯曲性质、抗静电性质和表面平滑性的成形体；所述成形物的制备方法；由所述成形体组成的电子装置元件和提供有所述电子装置元件的电子装置。

Description

成形物、成形物的制备方法、电子装置元件和电子装置

技术领域

本发明涉及呈现优良的阻气能力、透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性的成形物、该成形物的制备方法、包括所述成形物的电子装置元件以及包括所述电子装置元件的电子装置。

背景技术

一种廉价并呈现优良可加工性的聚合物形成物(例如塑料膜)已提供有所期望的功能并用于各种领域。

近年来，已经提出使用透明的塑料膜作为衬底替代玻璃板用于显示器(例如液晶显示器和电致发光(EL)显示器)以实现厚度减小、重量减轻和柔性增大等。

例如，专利文件1公开了其中在透明塑料膜上形成由无机化合物形成的阻气层的阻气膜。然而，当采用在专利文件1中公开的阻气膜时，可在无机化合物薄膜中形成针孔，使得在针孔周围区域阻气能力显著减小。此外，当膜被卷绕或折叠时，在阻气层可产生破裂，使得阻气能力减小。在专利文件1中公开的阻气膜也有在阻气层上形成的附加层由于表面平整性不够而容易形成针孔的问题。因此，该阻气膜不能可靠地用于电子装置元件。

专利文件2公开了其中在塑料基底上形成无定形钻石样碳膜的阻气膜。然而，在专利文件2中公开的阻气膜由于透明度低而可能不适合于显示器等。

专利文件3公开了成形物，其包括致电离辐射硬化性树脂组合物的硬化层和钻石样碳膜。专利文件3公开了通过等离子体离子注入方法在硬化层上形成钻石样碳膜。

通过在专利文件3中公开的方法得到的成形物呈现优良的水蒸汽抗性，但是呈现不足的阻气能力。

相关技术文件

专利文件

专利文件1：JP-A-2006-297737

专利文件2：JP-A-6-344495

专利文件3：JP-A-2007-283726

发明概述

通过本发明解决的问题

本发明鉴于以上情况而被构想。本发明的一个目的是提供呈现优良的阻气能力、透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性的成形物、该成形物的制备方法、包括所述成形物的电子装置元件以及包括所述电子装置元件的电子装置。

解决所述问题的方法

本发明的发明人进行了广泛研究以实现以上目的。结果，发明人发现，通过将烃化合物的离子注入到成形体的含聚有机硅氧烷化合物的层的表面，所述成形体在其表面包括含聚有机硅氧烷化合物的层，可便利和有效地制备目标成形物。该发现导致了本发明的完成。

本发明的第一个方面提供以下成形物(参见(1)-(3))。

(1)一种成形物，所述成形物包括通过将烃化合物的离子注入到含聚有机硅氧烷化合物的层得到的层。

(2)(1)的成形物，其中通过等离子体离子注入方法，通过将烃化合物的离子注入到含聚有机硅氧烷化合物的层得到所述层。

(3)(1)或(2)的成形物，所述成形物在40℃的温度和90％的相对湿度下具有1.5g/m²/天或更小的水蒸气传输速率。

本发明的第二个方面提供以下成形物的制备方法(参见(4)和(5))。

(4)(1)的成形物的制备方法，所述方法包括将烃化合物的离子注入到成形体的含聚有机硅氧烷化合物的层的表面，所述成形体在其表面包括含聚有机硅氧烷化合物的层。

(5)(4)的方法，所述方法包括在给定方向上运送长成形体时将烃化合物的离子注入到含聚有机硅氧烷化合物的层，所述长成形体在其表面包括含聚有机硅氧烷化合物的层。

本发明的第三个方面提供以下电子装置元件(参见(6))。

(6)一种电子装置元件，其包括(1)-(3)中任何一项的成形物。

本发明的第四个方面提供以下电子装置(参见(7))。

(7)一种电子装置，其包括(6)的电子装置元件。

本发明的效果

以上成形物呈现优良的阻气能力、透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性。因此，该成形物可被合适地用作柔性显示器、太阳能电池等的电子装置元件。

以上成形物可通过以上方法简单且有效地制备。

由于以上电子装置元件呈现优良的阻气能力、优良的透明度等，所述电子装置元件可合适地用于电子装置例如显示器和太阳能电池。

附图简述

图1为显示等离子体离子注入设备示意性结构的视图。

图2为显示等离子体离子注入设备示意性结构的视图。

示例性实施方案的描述

下面详细描述本发明实施方案的成形物、成形物的制备方法、电子装置元件以及电子装置。

1)成形物

本发明一个实施方案的成形物包括通过将烃化合物的离子注入到含聚有机硅氧烷化合物的层(下文可称为“聚有机硅氧烷化合物层”)得到的层(下文称为“离子注入层”)。

注意术语“聚有机硅氧烷化合物”指包括含硅氧烷键(-(O-Si)-O-)的重复单位的含硅聚合物化合物。

聚有机硅氧烷化合物的主链结构不受到特别限制。聚有机硅氧烷化合物的主链结构可为线性、梯样或多面体。

聚有机硅氧烷化合物的线性主链结构的实例包括通过以下式(a)显示的结构。聚有机硅氧烷化合物的梯样主链结构的实例包括通过以下式(b)显示的结构。聚有机硅氧烷化合物的多面体主链结构的实例包括通过以下式(c)显示的结构。

其中Rx、Ry和Rz各自表示氢原子、不可水解的基团例如取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基或者取代或未取代的芳基，条件是不包括其中式(a)中的两个Rx表示氢原子的情况。注意式(a)中的多个Rx、式(b)中的多个Ry和式(c)中的多个Rz可分别相同或不同。

取代或未取代的烷基的实例包括具有1-10个碳原子的烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基和正辛基)。

烯基的实例包括具有2-10个碳原子的烯基(例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基和3-丁烯基)。

用于烷基和烯基的取代基的实例包括卤素原子例如氟原子、氯原子、溴原子和碘原子；羟基；硫醇基；环氧基；缩水甘油醚氧基；(甲基)丙烯酰氧基；取代或未取代的苯基例如苯基、4-甲基苯基和4-氯苯基等。

芳基的实例包括具有6-10个碳原子的芳基(例如苯基、1-萘基和2-萘基)。

用于芳基的取代基的实例包括卤素原子例如氟原子、氯原子、溴原子和碘原子；具有1-6个碳原子的烷基例如甲基和乙基；具有1-6个碳原子的烷氧基例如甲氧基和乙氧基；硝基；氰基；羟基；硫醇基；环氧基；缩水甘油醚氧基；(甲基)丙烯酰氧基；取代或未取代的芳基例如苯基、4-甲基苯基和4-氯苯基等。

在这些取代基中，优选氢原子、具有1-6个碳原子的烷基或苯基作为Rx、Ry和Rz。特别优选具有1-6个碳原子的烷基作为Rx、Ry和Rz。

从可用性和形成呈现优良阻气能力的离子注入层的角度来看，聚有机硅氧烷化合物优选为通过式(a)显示的线性化合物或通过式(b)显示的梯样化合物，更优选为通过式(a)显示的线性化合物，并且特别优选为通过式(a)显示的其中两个Rx表示甲基的聚二甲基硅氧烷。

聚有机硅氧烷化合物可通过缩聚包括可水解官能团的硅烷化合物的已知方法制备。

包括可水解官能团的硅烷化合物可根据目标聚有机硅氧烷化合物的结构适当选择。优选的包括可水解官能团的硅烷化合物的具体实例包括双官能硅烷化合物比如二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷和二乙基二乙氧基硅烷；三官能硅烷化合物比如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基二乙氧基甲氧基硅烷；四官能硅烷化合物比如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷、甲氧基三乙氧基硅烷、二甲氧基二乙氧基硅烷和三甲氧基乙氧基硅烷等。

作为脱模剂、粘合剂、密封剂、油漆等市售可得的产品可用作聚有机硅氧烷化合物。

在不损害本发明目的的范围内，聚有机硅氧烷化合物层可包括除聚有机硅氧烷化合物以外的组分。除聚硅氮烷化合物以外的组分的实例包括固化剂、另一种聚合物、防老化剂、光稳定剂、阻燃剂等。

从得到呈现优良阻气能力的离子注入层的角度来看，在聚有机硅氧烷化合物层中聚有机硅氧烷化合物的含量优选为50重量％或者更多，并且更优选为70重量％或者更多。

聚有机硅氧烷化合物层可通过任意方法形成。例如，通过将包括至少一种聚有机硅氧烷化合物、任选组分、溶剂等的形成聚有机硅氧烷化合物层的组合物涂敷到适当的基底，干燥得到的膜并任选加热经干燥的膜，可形成聚有机硅氧烷化合物层。基底可以是由形成后述附加层的材料形成的膜。

聚有机硅氧烷化合物层的厚度不受特别限制，但通常为30nm-100μm。

通过将烃化合物的离子(在下文可称为“离子”)注入到聚有机硅氧烷化合物层，得到离子注入层。

产生烃化合物离子的原料气体的实例包括烷烃气体例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和己烷；烯烃气体例如乙烯、丙烯、丁烯和戊烯；二烯烃气体例如戊二烯和丁二烯；炔烃气体例如乙炔和甲基乙炔；芳烃气体例如苯、甲苯、二甲苯、茚、萘和菲；环烷烃气体例如环丙烷和环己烷；环烯烃气体例如环戊烯和环己烯等。

这些气体可单独或组合使用。

在这些气体当中，优选具有1-3个碳原子的烃化合物气体，并且特别优选甲烷气体、乙烯气体和乙炔气体，因为目标成形物可较容易得到。

剂量可根据得到的成形物的用途(例如阻气能力和透明度)等适当确定。

离子注入方法不受特别限制。可采用已知的方法。例如，离子可通过施加由电场加速的离子(离子束)，注入存在于等离子体中的离子等而注入。优选注入存在于等离子体中的离子(在下文称为“等离子体离子注入方法”)，因为可容易地得到阻气成形物。

等离子体离子注入方法包括通过向成形体施加负高压脉冲将存在于等离子体中的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面，所述成形体曝露于等离子体并在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层。

离子注入区域的厚度可通过调节注入条件而控制，并且可根据得到的成形物的应用而适当确定。离子注入区域的厚度通常为0.1-1000nm。

通过X-射线光电子光谱(XPS)在距离表面约10nm深度的区域进行元素分析可确定是否已经形成离子注入层。

本发明一个实施方案的成形物的形状不受特别限制。例如，成形物可以是膜、片、长方体、多棱柱、管等形状。当将成形物用作电子装置元件(以后描述)时，成形物优选为膜或片的形状。当成形物为膜的形状时，膜的厚度不受特别限制，并且可根据得到的电子装置的应用适当确定。

本发明一个实施方案的成形物可仅包括离子注入层，或者除离子注入层以外也可包括附加层。附加层可为单层，或者可包括多个相同或不同的层。附加层的实例包括由除了聚有机硅氧烷化合物以外的材料形成的基底。

在不妨碍成形物的应用的范围内，形成附加层的材料不受特别限制。用于附加层的材料的实例包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚烯丙基化物、丙烯酸树脂、环烯烃聚合物和芳香族聚合物等。

在这些材料中，由于优良的透明度和多功能性而优选聚酯、聚酰胺或环烯烃聚合物。更优选使用聚酯或环烯烃聚合物。

聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚烯丙基化物等。

聚酰胺的实例包括全芳香族聚酰胺、尼龙6、尼龙66、尼龙共聚物等。

环烯烃聚合物的实例包括降冰片烯聚合物、单环烯烃聚合物、环状共轭二烯聚合物、乙烯基脂环烃聚合物及其氢化产物。环烯烃聚合物的具体实例包括Apel(由Mitsui Chemicals Inc.制造的乙烯-环烯烃共聚物)、Arton(由JSR Corporation制造的降冰片烯聚合物)、Zeonor(由Zeon Corporation制造的降冰片烯聚合物)等。

当本发明一个实施方案的成形物为包括附加层的层叠物时，离子注入层可位于任意位置，但是从生产效率等的角度来看优选形成成形物的表面层。当离子注入层形成成形物的表面层时，离子注入层可在附加层的一侧形成，或者可在附加层的每一侧形成。

本发明一个实施方案的成形物呈现优良的阻气能力、透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性。

本发明一个实施方案的成形物呈现优良的阻气能力，因为和不将离子注入成形体的情况相比，该成形物具有显著低的气体(例如水蒸气)传输速率。例如，在40℃的温度和90％的相对湿度下该成形体的水蒸气传输速率(即在湿度受控的室内于40℃的温度和90％的相对湿度下通过成形物(膜)的水蒸气含量的量)优选为1.5g/m²/天或更小。

成形物的气体(例如水蒸气)传输速率可采用已知的气体传输速率测量设备测量。

本发明一个实施方案的成形物由于高可见光透过率而呈现优良的透明度。本发明一个实施方案的成形物的可见光透过率(波长：550nm)优选为80％或更大，并且更优选为85％或更大。成形物的可见光透过率可采用已知的紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计测量。

本发明一个实施方案的成形物呈现优良的弯曲性。本发明一个实施方案的成形物呈现优良的弯曲性，因为在离子注入侧例如位于外侧的状态下，当成形物围绕不锈钢棒卷绕并以圆周方向旋转(往复运动)10次时成形物不变差(例如不产生破裂)。

本发明一个实施方案的成形物呈现优良的抗静电性能。例如当本发明一个实施方案的成形物采用电荷衰减测量设备充电时，成形物呈现短的半衰期(即初始静电压降低50％需要的时间)。

当采用高阻抗仪测量成形物的表面电阻率时，成形物具有低的表面电阻率。本发明一个实施方案的成形物的表面电阻率通常为1.1×10¹⁴Ω/平方或更小，并且优选为1.0×10¹⁰-1.05×10¹⁴Ω/平方。

本发明一个实施方案的成形物也呈现优良的表面平整性。本发明一个实施方案的成形物的表面粗糙度Ra(nm)(测量面积：1×1μm或25×25μm)可采用原子力显微镜(AFM)测量。当测量面积为1×1μm时成形物的表面粗糙度Ra优选为0.35nm或更小，并且更优选为0.3nm或更小，并且当测量面积为25×25μm时成形物的表面粗糙度Ra优选为3nm或更小，并且更优选为2.3nm或更小。

2)成形物的制备方法

本发明一个实施方案的成形物制备方法包括将烃化合物的离子注入到成形体的聚有机硅氧烷化合物层，所述成形体在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层。

烃化合物的离子的实例包括以上提及的与成形物有关的那些。

在本发明一个实施方案的成形物的制备方法中，优选在给定方向上运送长成形体时将烃化合物的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层，所述长成形体在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层。根据该结构，可在给定方向上运送长成形体时，将离子注入到围绕进料辊卷绕的该成形体中，然后可将其围绕例如收卷辊(wind-up roll)卷绕。因此，可连续制备离子注入的成形物。

长成形体为膜的形状。成形物可仅包括聚有机硅氧烷化合物层，或者除了聚有机硅氧烷化合物层以外也可包括附加层。附加层的实例包括由除了聚有机硅氧烷化合物以外的材料形成的基底。可采用以上提及的附加层。

从卷绕/解绕(unwinding)和进料的可操作性的角度来看，成形体的厚度优选为1-500μm，并且更优选为5-300μm。

离子可通过任意方法注入到聚有机硅氧烷化合物层。优选通过等离子体离子注入方法在聚有机硅氧烷化合物层的表面形成离子注入层。

等离子体离子注入可通过在含有烃化合物气体的气氛中产生等离子体，并将通过向聚有机硅氧烷化合物层施加负高压脉冲产生的烃化合物的离子注入到例如聚有机硅氧烷化合物层的表面而实现。

作为等离子体离子注入方法，优选采用(A)一种将通过采用外电场产生的等离子体中存在的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面的方法，或(B)一种将通过向聚有机硅氧烷化合物层施加负高压脉冲产生的电场所产生的等离子体中存在的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面的方法。

当采用方法(A)时，优选将离子注入压力(等离子体离子注入压力)设定在0.01-1Pa。如果等离子体离子注入压力在以上范围内，可便利和有效地形成均匀的离子注入层。这使得能够有效地形成呈现透明度和阻气能力的离子注入层。

方法(B)不需要增大减压程度，使得容易操作，并显著减少处理时间。此外，整个聚有机硅氧烷化合物层可被均匀地处理，并且当施加负高压脉冲时，可将存在于等离子体中的离子以高能量连续注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面。方法(B)也具有仅通过向聚有机硅氧烷化合物层施加负高压脉冲而不需要特殊手段例如高频电源(例如射频(RF)电源或微波电源)即可在聚有机硅氧烷化合物层的表面均匀地形成离子注入层的优势。

当采用方法(A)或(B)时，施加负高压脉冲时(即离子注入期间)的脉冲宽度优选为1-15μs。如果脉冲宽度在以上范围内，可以较便利和有效地形成透明和均匀的离子注入层。

产生等离子体时施加的电压优选为-1至-50kV，更优选为-1至-30kV，并且特别优选为-5至-20kV。如果所施加的电压高于-1kV，剂量可能不够，使得可能不能得到期望的性能。如果所施加的电压低于-50kV，成形物可能在离子注入期间被充电，或者成形物可能被着色。

当将存在于等离子体中的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面时，采用等离子体离子注入设备。

等离子体离子注入设备的具体实例包括(α)通过在馈通(feed-through)上叠加高频电功率，其向聚有机硅氧烷化合物层(在下文可称为“离子注入靶层”)施加负高压脉冲，引起离子注入靶层被等离子体均匀包围，使得存在于等离子体中的离子被吸引，注入，撞击并沉积的设备(JP-A-2001-26887)，(β)一种设备，其在腔室内包括天线，在腔室中，施加高频电功率以产生等离子体，在等离子体到达离子注入靶层周围的区域后，向离子注入靶层交替施加正和负脉冲，通过引起等离子体中存在的电子因正脉冲被吸引和撞击而加热离子注入靶层，使得等离子体中存在的离子被吸引和注入，并施加负脉冲同时通过控制脉冲系数控制温度(JP-A-2001-156013)，(γ)一种等离子体离子注入设备，其采用外电场(例如微波高频电源)产生等离子体并通过施加高压脉冲引起存在于等离子体中的离子被吸引和注入，(δ)一种注入等离子体中存在的离子的等离子体离子注入设备，所述等离子体由通过施加高压脉冲产生的电场所产生，而不使用外电场等。

优选采用等离子体离子注入设备(γ)或(δ)，因为等离子体离子注入设备(γ)或(δ)使得能够便利地操作，显著减少处理时间并可连续使用。

下面参考附图详细描述采用等离子体离子注入设备(γ)或(δ)的方法。

图1为示意性地显示包括等离子体离子注入设备(γ)的连续等离子体离子注入设备的视图。

在图1(a)中，参考符号1a表示在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层的长膜状成形体(在下文称为“膜”)，参考符号11a表示腔室，参考符号20a表示涡轮分子泵，参考符号3a表示出料辊，在离子注入之前膜1a围绕其卷绕，参考符号5a表示收卷辊，离子注入膜(成形物)1b围绕其卷绕，参考符号2a表示高压旋转罐，参考符号6a表示驱动辊，参考符号10a表示进气口，参考符号7a表示高压脉冲电源，且参考符号4表示等离子体放电电极(外电场)。图1(b)为显示高压旋转罐2a的透视图，其中参考数字15表示高压涂敷终端(馈通)。

在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层的长膜1a为其中在基底(或附加层)上形成聚有机硅氧烷化合物层的膜。

在图1显示的连续等离子体离子注入设备中，在腔室11a中膜1a自出料辊3a以箭头方向X运送，通过高压旋转罐2a，并围绕收卷辊5a卷绕。膜1a可通过任意方法卷绕和运送。在一个实施方案中，膜1a通过以恒定速度旋转高压旋转罐2a运送。高压旋转罐2a通过采用电动机旋转高压涂敷终端15的中心轴13而旋转。

高压涂敷终端15、与膜1a接触的驱动辊6a等由绝缘体形成。例如，通过用树脂(例如聚四氟乙烯)涂布氧化铝表面形成高压涂敷终端15、驱动辊6a等。高压旋转罐2a由导体(例如不锈钢)形成。

膜1a的运送速度可被适当设定。在将离子注入到膜1a的表面(聚有机硅氧烷化合物层)使得当膜1a自出料辊3a运送并围绕收卷辊5a卷绕时形成期望的离子注入层的范围内，膜1a的运送速度不受特别限制。膜卷绕速度(线速度)根据施加的电压、设备尺寸等确定，但通常为0.1-3m/分钟，并且优选为0.2-2.5m/分钟。

通过采用连接于旋转泵的涡轮分子泵20a从腔室11a中排出空气而降低腔室11a中的压力。减压程度通常为1×10^-4-1Pa，并且优选为1×10^-3-1×10^-2Pa。

然后将离子注入气体(例如甲烷气体)通过进气口10a引入到腔室11a中使得腔室11a设置在减压下的离子注入气体的气氛。

然后采用等离子体放电电极4(外电场)产生等离子体。等离子体可通过已知方法采用高频电源(例如RF电源或微波电源)产生。

从通过高压涂敷终端15连接于高压旋转罐2a的高压脉冲电源7a施加负高压脉冲9a。当将负高压脉冲施加到高压旋转罐2a时，存在于等离子体中的离子被吸引并注入到围绕高压旋转罐2a的膜的表面(图1(a)中的箭头Y)。

在离子注入期间的压力(即腔室11a中等离子体气体的压力)优选为0.01-1Pa。在离子注入期间的脉冲宽度优选为1-15μs。当向高压旋转罐2a施加负高压时所施加的电压优选为-1至-50kV。

下面描述采用图2显示的连续等离子体离子注入设备将离子注入膜的聚有机硅氧烷化合物层的方法，所述膜在其表面包括聚有机硅氧烷化合物层。

图2显示的设备包括(δ)中描述的等离子体离子注入设备。该等离子体离子注入设备通过施加由于高压脉冲产生的电场而产生等离子体，不采用外电场(即图1显示的等离子体放电电极4)。

在图2显示的连续等离子体离子注入设备中，膜1c(膜状成形体)以图2显示的箭头方向X通过旋转高压旋转罐2b运送，并围绕收卷辊5b卷绕。注意参考符号6b表示驱动辊。

图2显示的连续等离子体离子注入设备如下所述将离子注入到膜中包括的聚有机硅氧烷化合物层的表面。

按照和图1显示的等离子体离子注入设备相同的方式将膜1c置于腔室11b中。通过采用连接于旋转泵的涡轮分子泵20b从腔室11b中排出空气而降低腔室11b中的压力。将离子注入气体(例如甲烷气体)通过进气口10b引入到腔室11b中使得腔室11b充满减压下的离子注入气体。

在离子注入期间的压力(即腔室11b中等离子体气体的压力)为10Pa或更小，优选为0.01-5Pa，并且更优选为0.01-1Pa。

从通过高压涂敷终端连接于高压旋转罐2b的高压脉冲电源7b施加高压脉冲9b，同时以图2显示的方向X运送膜1c。

当向高压旋转罐2b施加负高压脉冲时，等离子体沿着位于高压旋转罐2b周围的膜1c产生，并且存在于等离子体中的离子注入气体的离子被吸引且注入到围绕高压旋转罐2b的膜1c的表面(图2的箭头Y)。当已将离子注入膜1c中包括的聚有机硅氧烷化合物层的表面时，在膜的表面形成离子注入层。由此得到膜状层叠物1d。

当向高压旋转罐2b施加负高压脉冲时所施加的电压和所采用的脉冲宽度以及在离子注入期间所采用的压力与采用图1显示的连续等离子体离子注入设备时所采用的那些相同。

在图2显示的等离子体离子注入设备中，由于高压脉冲电源也用作等离子体产生装置，因此不需要特殊装置例如高频电源(例如RF电源或微波电源)。通过仅施加负高压脉冲将存在于等离子体中的离子注入到聚有机硅氧烷化合物层的表面，可连续形成离子注入层。因此，可大量生产其中在膜表面形成了离子注入层的成形物。

3)电子装置元件和电子装置

本发明一个实施方案的电子装置元件包括本发明一个实施方案的成形物。因此，由于本发明一个实施方案的电子装置元件呈现优良的阻气能力，从而可防止元件(元件)由于气体(例如水蒸气)造成的变坏。此外，由于该电子装置元件呈现优良的透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性，该电子装置元件可合适地用作液晶显示器和EL显示器的显示器元件；太阳能电池的元件等。作为太阳能电池的元件，该电子装置元件也可用作期望阻气能力的太阳能电池背片。

本发明一个实施方案的电子装置包括本发明一个实施方案的电子装置元件。所述电子装置的具体实例包括液晶显示器、有机EL显示器、无机EL显示器、电子纸、太阳能电池等。

由于本发明一个实施方案的电子装置包括包含本发明一个实施方案的成形物的电子装置元件，所述电子装置呈现优良的阻气能力、透明度、弯曲性、抗静电性能和表面平整性。

实施例

以下通过实施例进一步描述本发明。注意本发明不限于以下实施例。

实施例中使用的等离子体离子注入设备、水蒸气传输速率测量装置、水蒸气传输速率测量条件、可见光透过率测量设备、弯曲性试验方法、静电压测量设备、表面电阻率测量设备和表面平整性评价方法如下。

等离子体离子注入设备

RF电源：由JEOL Ltd.制造的“RF56000”

高压脉冲电源：由Kurita Seisakusho Co.，Ltd.制造的“PV-3-HSHV-0835”

(水蒸气传输速率测量设备)

传输速率测试仪：由LYSSY制造的“L89-500”

测量条件：温度：40℃，相对湿度：90％

可见光透过率测量设备

采用紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计(由ShimadzuCorporation制造的“UV-3600”)测量透过率(波长：550nm)。

弯曲性试验

将成形物围绕具有3mm直径的不锈钢棒卷绕，使得离子注入层的一侧(比较实施例1和2中的硅酮脱模剂层，比较实施例3中的聚苯基硅倍半氧烷层和比较实施例4中的氮化硅膜)面向棒的外部，并以圆周方向旋转(往复运动)10次。然后采用光学显微镜(由Keyence Corporation制造)(放大倍率：2000)测定存在或不存在破裂。没有观察到破裂的情况用“无”表示，而观察到破裂的情况用“产生”表示。

静电压测量设备

将成形物置于电荷衰减测量设备(由Shishido Electrostatic，Ltd.制造的“STATIC HONESTMETER Type S-5109”)的转盘上使得离子注入层的一侧(比较实施例1和2中的硅酮脱模剂层，比较实施例3中的聚苯基硅倍半氧烷层和比较实施例4中的氮化硅膜)朝上，并以10kV的输出电压充电，同时以1300rpm旋转成形物。测量初始静电压(mV)、半衰期(即初始静电压减少50％需要的时间)和已经过去60秒时的静电压。其中半衰期为60秒或更多的情况用“60秒或更多”表示。

表面电阻率测量设备

采用高电阻率计(由Mitsubishi Chemical Corporation制造的“Hiresta UP MCP-HT450”)测量成形物的离子注入层(侧)(比较实施例1和2中的硅酮脱模剂层，比较实施例3中的聚苯基硅倍半氧烷层、和比较实施例4中的氮化硅膜)的表面电阻率。表面电阻率为1.0×10¹⁵Ω/平方或更大的情况用“1.0×10¹⁵Ω/平方”表示。

表面平整性的评价

采用原子力显微镜(AFM)(由SII NanoTechnology Inc.制造的“SPA300HV”)测量成形物的离子注入层(侧)的表面粗糙度Ra(nm)(测量面积：1×1μm(1平方μm)和25×25μm(25平方μm))。

实施例1

将含有聚二甲基硅氧烷作为主要组分(聚有机硅氧烷化合物)的硅酮脱模剂(由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的“KS847”)涂敷于聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)(由Mitsubishi Plastics，Inc.制造的“PET38T-300”，厚度：38μm)(基底)上。于120℃下加热硅酮脱模剂2分钟以在PET膜上形成含聚二甲基硅氧烷层(厚度：100nm)。由此得到成形体。采用图1显示的等离子体离子注入设备将甲烷(CH₄)注入到含聚二甲基硅氧烷层的表面以得到成形物1。

采用以下等离子体离子注入条件。

负载率：0.5％

重复频率：1000Hz

施加电压：-10kV

RF电源：频率：13.56MHz，施加的电功率：1000W

腔室内压：0.2Pa

脉冲宽度：5μs

处理时间(离子注入时间)：5分钟

气体流速：100ccm

实施例2

除了采用苯基三甲氧基硅烷(由Tokyo ChemicalIndustry Co.，Ltd.制造，在下文称为“硅酮脱模剂2”)作为聚有机硅氧烷化合物替代硅酮脱模剂1以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物2。

实施例3

除了采用聚苯基硅倍半氧烷(由Konishi ChemicalInc Co.，Ltd.制造的“SR-23”)作为聚有机硅氧烷化合物替代硅酮脱模剂1以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物3。

实施例4

除了采用乙炔作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物4。

实施例5

除了采用乙炔作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例2中相同的方式得到成形物5。

实施例6

除了采用乙炔作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例3中相同的方式得到成形物6。

实施例7

除了采用甲苯作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物7。

实施例8

除了采用甲苯作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例2中相同的方式得到成形物8。

实施例9

除了采用甲苯作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例3中相同的方式得到成形物9。

实施例10

除了采用乙烯作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物10。

参考实施例1

除了采用氩气作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物1r。

参考实施例2

除了采用氩气作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例2中相同的方式得到成形物2r。

参考实施例3

除了采用氩气作为离子注入气体替代甲烷以外，按照和实施例3中相同的方式得到成形物3r。

比较实施例1

除了不进行离子注入以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物。具体地讲，在PET膜上形成硅酮脱模剂层1，以得到成形物1c。

比较实施例2

除了不进行离子注入以外，按照和实施例2中相同的方式得到成形物。具体地讲，在PET膜上形成硅酮脱模剂层2，以得到成形物2c。

比较实施例3

除了不进行离子注入以外，按照和实施例3中相同的方式得到成形物。具体地讲，在PET膜上形成聚苯基硅倍半氧烷层，以得到成形物3c。

比较实施例4

通过溅射在PET膜上形成氮化硅(Si₃N₄)膜(厚度：50nm)，以得到成形物4c。

比较实施例5

除了不向PET膜涂敷聚有机硅氧烷化合物以外，按照和实施例1中相同的方式得到成形物。具体地讲，通过等离子体离子注入将甲烷离子注入到PET膜的表面，以得到成形物5c。

比较实施例6

除了不向PET膜涂敷聚有机硅氧烷化合物以外，按照和实施例4中相同的方式得到成形物。具体地讲，通过等离子体离子注入将乙炔离子注入到PET膜的表面，以得到成形物6c。

比较实施例7

除了不向PET膜涂敷聚有机硅氧烷化合物以外，按照和实施例7中相同的方式得到成形物。具体地讲，将甲苯离子注入到PET膜的表面，以得到成形物7c。

在实施例1-10、参考实施例1-3和比较实施例5-7中，通过采用XPS测量设备(由ULVAC-PHI，Incorporated制造)在距离表面约10nm深度的区域进行元素分析确定是否形成了离子注入层。

测量在实施例1-10、参考实施例1-3和比较实施例15-7中得到的成形物1-10、1r-3r和1c-7c的水蒸气传输速率、弯曲性、可见光透过率、静电压和表面电阻率。结果示于表1。

在实施例1-10、参考实施例1-3和比较实施例1-7中得到的成形物1-10、1r-3r和1c-7c也进行表面平整性评价试验。结果示于表2。

表2

如表1所示，和在比较实施例1-3和5-7中得到的成形物1c-3c和5c-7c相比，在实施例1-10中得到的成形物1-10具有低的水蒸气传输速率(即优良的阻气能力)。和在比较实施例1-5中得到的成形物1c-5c相比，在实施例4-10中得到的成形物4-10具有低的静电压和表面电阻率(即优良的抗静电性能)。

在实施例1-10中得到的成形物在弯曲性试验期间不产生破裂，并且和在比较实施例4中得到的其中形成了无机膜的成形物4c相比，呈现优良的弯曲性。

如表2所示，和在比较实施例1-7中得到的成形物1c-7c相比，在实施例1-10中得到的成形物1-10呈现优良的表面平整性。

因此证实，通过在适当条件下注入烃化合物的离子可得到呈现优良的阻气能力、透明度、抗静电性能、弯曲性和表面平整性的成形物。

参考符号列表

1a，1c：膜状成形体，1b，1d：膜状成形物，2a，2b：旋转罐，3a，3b：出料辊，4：等离子体放电电极，5a，5b：收卷辊，6a，6b：驱动辊，7a，7b：脉冲电源，9a，9b：高压脉冲，10a，10b：进气口，11a，11b：腔室。

Claims (7)

1.一种成形物，所述成形物包含通过将烃化合物的离子注入含聚有机硅氧烷化合物的层得到的层。

2.权利要求1的成形物，其中通过等离子体离子注入方法将烃化合物的离子注入含聚有机硅氧烷化合物的层得到所述层。

3.权利要求1的成形物，所述成形物在40℃的温度和90％的相对湿度下具有1.5g/m²/天或更小的水蒸气传输速率。

4.权利要求1的成形物的制备方法，所述方法包括将烃化合物的离子注入成形体的含聚有机硅氧烷化合物的层的表面，所述成形体在其表面包括含聚有机硅氧烷化合物的层。

5.权利要求4的方法，所述方法包括在给定方向上运送长成形物时将烃化合物的离子注入含聚有机硅氧烷化合物的层，所述长成形体在其表面包括含聚有机硅氧烷化合物的层。

6.一种电子装置元件，所述电子装置元件包含权利要求1-3中任何一项的成形物。

7.一种电子装置，所述电子装置包含权利要求6的电子装置元件。

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