專利名稱：：浸漬的無機紙及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種浸漬無機材料及其生產(chǎn)方法。在一個實施方式中，所述浸漬無機材料(撓性的基材、浸漬無機紙)用于制造撓性顯示器或撓性電子器件。
背景技術(shù)：
：在此定義以下縮寫詞，它們中的至少一部分會在以下的說明書中引用。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>顯示器、LCD顯示器)和撓性電子器件(比如光生伏打器件、太陽能電池、RFID、傳感器)相關(guān)的領(lǐng)域，人們需要一種耐用性、重量和彎曲半徑改善的成本低廉的撓性基材。比如，人們正在尋找具有適合于有源矩陣顯示器制造的尺寸穩(wěn)定性、所需CTE、硬度、透明度、熱容量和抗?jié)B性/密封性的撓性基材。目前，這些應(yīng)用中正在使用非填充的熱塑性(PEN,PES,PC,...)基材、金屬(不銹鋼)基材和薄玻璃基材。然而，塑性基材本身具有以下缺陷較差的氧氣和水蒸氣抗?jié)B性、較高的CTE、較差的尺寸穩(wěn)定性、熱極限和化學(xué)耐受性。另一方面，金屬基材的缺陷在于表面粗糙、不透明和導(dǎo)電性，而薄玻璃基材的缺陷則是太脆且容易產(chǎn)生瑕疵，所以彎曲和切割都有問題。本發(fā)明的一個主要目的是提供一種撓性的基材，與塑性基材、金屬基材和連續(xù)薄玻璃基材相比，所述撓性基材具有改善的物理性質(zhì)。該撓性基材和本發(fā)明的方法能滿足這一需要和其它需要。
發(fā)明內(nèi)容本文所述的撓性基材由具有孔/空隙的自立式無機材料(比如，云母紙)制成，所述孔/空隙中浸漬了特定的浸漬材料(比如，硅倍半氧烷(silsesquioxane)、Si(VX20(其中X是堿金屬Na、K等)的重量比為1.6至3.5的堿金屬硅酸鹽玻璃))。在一個實施方式中，所述撓性基材通過以下步驟來制造(l)提供一種自立式無機材料；(2)提供一種浸漬材料；(3)在所述自立式無機材料的孔/空隙內(nèi)浸漬入所述浸漬材料；和(4)使具有被浸漬的孔/空隙的自立式無機材料固化以形成所述撓性基材。所述撓性基材通常用于制造撓性顯示器或撓性電子器件。結(jié)合參考以下的具體說明和附圖可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1是用于制造撓性顯示器或撓性電子器件的本發(fā)明的撓性基材(浸漬無機材料)的截面?zhèn)纫晥D。圖2A-2T顯示多幅說明各種實驗的結(jié)果的圖片和圖表，實施這些實驗是為了評價根據(jù)本發(fā)明制造的數(shù)種示例性撓性基材。圖3是用作玻璃基板上的保護層的本發(fā)明的撓性基材(浸漬無機材料)的截面?zhèn)纫晥D。圖4是說明實驗結(jié)果的圖表，實施所述實驗是為了評價示例性的本發(fā)明的撓性基材用作玻璃基板上的保護層的效果。具體實施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的撓性基材100(浸漬無機材料100)的截面?zhèn)纫晥D。該撓性基材100包括具有浸漬了特定的浸漬材料106的空隙/孔104的自立式無機材料102(自立式無機紙102)。如果需要，該撓性基材100的一個或兩個表面上可以具有阻擋涂層以幫助改善阻擋性。比如，所述阻擋涂層108可以是沉積的無機層(比如，二氧化硅、氮化硅，...)、多層無機/有機層的堆疊(比如，來自威特克斯系統(tǒng)(VitexSystems)公司的拜瑞克斯(Barix)TM涂層，...)或連續(xù)有機薄板(比如康寧(Coming)公司的Microsheet，…)。自立式無機材料102是由晶狀的或無定形的無機材料組成的顆粒(或纖維)的集合物。比如，自立式無機材料102可以是云母紙102、石墨紙102、碳納米管紙102或玻璃纖維紙102。通常，選擇用于特定應(yīng)用的自立式無機材料102的種類取決于某些物理性質(zhì)，包括比如材料組成、機械性質(zhì)、孔體積、粒徑、長寬比和光吸收。而且，選擇自立式無機材料102也要依據(jù)其將輔助制造的器件的類型，像撓性顯示器(比如，電泳顯示器、膽甾型液晶顯示器、OLED顯示器、LCD顯示器、其它有源或無源矩陣顯示器和驅(qū)動電路)或撓性電子器件(比如光生伏打器件、太陽能電池、RFID、傳感器)。浸漬材料106的選擇依據(jù)其浸漬入自立式無機材料102的孔/空隙104的效果。比如，本文中公開的己經(jīng)被用于浸漬自立式無機材料102的孔/空隙104的兩種浸漬材料106包括溶膠-凝膠硅倍半氧垸材料106和鉀硅酸鹽玻璃106(其中，鉀硅酸鹽玻璃的Si02/K20重量比是2.5)。但是，也可以使用其它種類的浸漬材料106，只要那種材料能有效地浸漬入自立式無機材料102的孔/空隙中即可。而且，浸漬材料106的選擇部分依據(jù)被選擇的材料能否制造具有所需物理性質(zhì)的撓性基材100，以便人們可以使用它制造撓性顯示器和/或撓性電子器件。表1顯示了一種示例性的撓性基材100所表現(xiàn)出的使其可以被用于制造撓性顯示器或撓性器件所需的一系列物理性質(zhì)。8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>*高于30(TC的基材最低使用溫度，傳統(tǒng)的可從市場上購買的浸漬了聚合物或硅酮的無機紙(比如美國沙麥克(Samica)公司的4791-4硅酮結(jié)合云母紙)無法獲得這種性質(zhì)。**低于IOO(TC的基材制造溫度，通過諸如玻璃熔融法或常規(guī)的熱解法制造的傳統(tǒng)無機復(fù)合材料無法獲得該性質(zhì)。***當(dāng)彎曲不是永久性的彎曲而是偏離平面狀態(tài)的臨時彎曲時的填充基材。在一個實施方式中，撓性基材100由自立式云母紙102和溶膠-凝膠硅倍半氧烷浸漬材料106制成。選擇使用硅倍半氧烷浸漬材料106基于幾點的理由，包括(比如)1.硅倍半氧烷浸漬材料106能有效地滲入預(yù)成形的云母紙102的孔/空隙104中，所以，可以制造孔隙率低/撓度高的無機復(fù)合基材100。2.硅倍半氧烷浸漬材料106可以用于制造撓性基材100，該撓性基材的基質(zhì)密度比使用較低溫度的硅酮或聚合物浸漬材料制造的基材更高。3.硅倍半氧烷浸漬材料106制造的撓性基材100的熱容量比使用有機浸漬材料制造的基材更高。4.硅倍半氧垸浸漬材料106可加工處理，因為，人們能夠制造硅倍半氧垸的水解樹脂，該水解樹脂可以通過溫和熱處理來熱固化，其收縮和質(zhì)量損失都很小，使得加工時收縮開裂或開孔孔隙率都減少到最小。5.硅倍半氧烷浸漬材料106的折射率在可見光光譜內(nèi)的變化范圍是1.40<n<1.60，所以人們可以優(yōu)化其與自立式無機材料(比如，玻璃纖維紙)102的光學(xué)匹配。6.硅倍半氧烷浸漬材料106容易加工，與全無機浸漬材料(像玻璃)相比，具有更低的模量和更高的應(yīng)變公差。7.硅倍半氧烷浸漬材料106與大多數(shù)無機聚合物浸漬材料相比，具有更優(yōu)良的耐熱持久性和更小的濕熱易損性。8.硅倍半氧烷浸漬材料106與云母紙102的組合具有所需形式和所需的物理性質(zhì)，像撓性、耐熱持久性、抗?jié)B性，和低CTE(見表1)。9.硅倍半氧烷浸漬材料106需要的加工溫度比其它材料，諸如(由烙融法制得的)玻璃、熱解碳或陶瓷浸漬材料更低。關(guān)于最初用于制造平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的硅倍半氧垸106的組成的詳細(xì)說明見于以下共同轉(zhuǎn)讓的專利美國專利第5,991,493號，題為"OpticallyTransmissiveBondingMaterial"。美國專利第6,144,795號，題為"HybridOrganic-InorganicPlanarOpticalWaveguideDevice"。美國專利第6,488,414Bl號'題為"OpticalFiberComponentwithShapedOpticalElementandMethodofMakingSame"。美國專利第6，511，615Bl號，題為"HybridOrganic-InorganicPlanarOpticalWaveguideDevice"。這些專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。發(fā)明人測試了組合的云母紙102/硅倍半氧垸浸漬材料106，并評價所得的撓性基材100以確定其是否能被用作撓性顯示器。以下參考圖2A-20提供了關(guān)于這些測試及其結(jié)果的說明。1.實驗1A.云母紙?zhí)匦允褂脙煞N可從市場上購買的云母紙102(和硅倍半氧垸浸漬材料106)來制造浸漬云母顯示器材料100。兩種云母紙102是由美國沙麥克有限公司(USSamicaInc.)和考吉貝有限公司(CogebiInc.)提供的天然云母原料制成，過去它們一般都被用作電子工業(yè)(比如，電容器領(lǐng)域)中的介電層。比如，考吉貝公司的Cogecap云母紙是由煅燒白云母天然白云母形成。這兩種云母紙102的原始特征如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>這兩種云母紙102的云母顆粒大小和厚度不同，導(dǎo)致易碎性也不同。但是，這兩種云母紙102在接觸水時都能迅速分解為云母片組分。1B.溶膠-凝膠法和材料硅倍半氧烷材料106用于浸漬兩種從市場上購買的云母紙102的空隙104。硅倍半氧烷材料106的特征是，其通式為RSi03/2，其中R是有機改性劑，其范圍從簡單的甲基、乙基和苯基至復(fù)雜的反應(yīng)性有機基團，諸如甲基丙烯酸酯、環(huán)氧化物和橋聯(lián)化合物。選擇反應(yīng)性有機基團允許改變折射率，優(yōu)化浸漬無機紙100的耐熱持久性和耐化學(xué)持久性。硅倍半氧烷材料106在化學(xué)性質(zhì)上介于二氧化硅(Si02)和硅酮(R2SiO)之間。因為硅氧垸網(wǎng)絡(luò)以三種空間Si-O-Si鍵形成改性的四面體，所以硅倍半氧烷材料106的密度較高，這使得其滲透性比硅酮浸漬材料更好。通常，根據(jù)組成測定的硅倍半氧垸材料106的密度為1.3至1.4g/厘米s。而且，硅倍半氧烷材料106在固化時收縮率和質(zhì)量損失都很小，這意味著其適合于浸漬云母紙102中的小尺寸孔104。從一開始起，云母紙102/硅倍半氧烷106的耐熱持久性匹配度和折射率匹配度就是評價所得撓性基材100的重要的參數(shù)，其中，前者從根本上將硅倍半氧烷材料與聚合物浸漬材料區(qū)分開，后者則實現(xiàn)所得撓性基材100的透明度。當(dāng)選擇甲基和苯基硅倍半氧烷前體的組合時，兩種材料的耐熱持久性都超過350°C，增加通過取代進入組合物中的苯基的比率可使硅倍半氧烷106的折射率從1.4變化至1.6。在一個實驗中，聚二甲基硅氧烷(平均分子量約450原子質(zhì)量單位(AMU))、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基三氟硅垸/HF被用作前體。加工程序包括有機金屬醇鹽和水的反應(yīng)，以便在干燥后形成完全水解的、部分縮合的粘性樹脂。然后，所述樹脂再溶解于異丙醇中，所得硅倍半氧烷106溶液用于浸漬云母紙102。浸漬云母紙102隨后干燥以除去異丙醇，然后熱固化。具體地，硅倍半氧垸106的合成按如下操作進行約0.035摩爾總烷氧基硅烷與0.039摩爾水和0.012摩爾HF(作為48%的溶液)混合。如果需要，HF和部分苯基三乙氧基硅烷可以用0.022摩爾苯基三氟硅烷來代替。然后，調(diào)整苯基與甲基官能化的硅氧垸的比率，以便根據(jù)以下方程賦予硅倍半氧烷材料106以目標(biāo)折射率n=1.41+0.19*(摩爾％苯基)(具體配方列于表3中)。在7(TC下震蕩烷氧化物、水和HF的混合物，直到該混合物變得均勻和澄清，然后在70至80。C下老化共5個小時。該過程啟動前體的水解，產(chǎn)生澄清的流體溶液或溶膠。然后將所述澄清的溶膠的樣品放置在開放的燒杯中，使其干燥過夜。該步驟提高了濃縮的程度，得到不含溶劑的無色的澄清至模糊的糖漿狀產(chǎn)品。干燥后，所得樹脂的一般質(zhì)量損失為30%至50%。為了噴霧，隨后將樹脂重新溶解在異丙醇中，使其具有己知的重量分?jǐn)?shù)，一般為50%。所得硅倍半氧烷106溶液是流體而且是澄清的。12表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>所有的量都以克計。PDMS二聚二甲基硅氧垸、MTES^甲基三乙氧基硅垸、PTES^苯基三乙氧基硅垸、PTFS-苯基三氟硅垸、HF-48X的HF溶液2.結(jié)果和討論2A.方法開發(fā)用硅倍半氧烷106浸漬商品云母紙102的方法包括兩個步驟(l)用溶膠硅倍半氧烷106浸漬/填充多孔性云母紙102;和(2)使溶膠硅倍半氧垸106固化以形成致密的撓性基材100。目的是為了避免在浸漬云母紙102時挾帶空氣囊以及獲得高質(zhì)量的表面質(zhì)地。使用2"x2"的云母紙102樣品實施各種實驗。云母紙的浸漬為了使溶膠硅倍半氧烷106均勻地分配于云母紙102中，我們使用一種小的噴霧器，它產(chǎn)生的細(xì)小薄霧滲透到云母紙102的兩側(cè)。為了產(chǎn)生準(zhǔn)確計量的噴霧，設(shè)置質(zhì)量流量系統(tǒng)和為噴霧器供料的注射器泵，以便在約30秒的時間內(nèi)傳輸約0.2克硅倍半氧烷溶膠106。這實現(xiàn)方便地處理2"x2"云母紙102。這些實驗中使用的第一種噴霧器是伯格勒有限公司(BurgenerInc.)生產(chǎn)的"MiramistPEEK"。之后，我們使用德克薩斯科學(xué)產(chǎn)品公司(TexasScientificProducts)生產(chǎn)的偏心石英噴霧器，因為它比"MiramistPEEK"噴霧器更堅固耐用。我們試驗了各種氮氣與異丙醇的流速，以便在紙上產(chǎn)生噴霧圖案。確定2slpm的流量產(chǎn)生均勻的/可控的噴霧。由浸漬良好的云母紙102與非浸漬云母紙102的密度比計算浸漬云母紙102所需的硅倍半氧烷樹脂106的劑量。我們發(fā)現(xiàn)，浸漬美國沙麥克公司和考吉貝有限公司的云母紙102的孔104都需要約30重量％至35重量%的硅倍半氧垸106。如果加工樣品云母紙102的硅倍半氧烷溶膠106太少，那么所得撓性基材100的透明度、撓度和硬度都會降低。依據(jù)具體的加工方法，硅倍半氧垸溶膠106太多造成表面飽和或反射。在噴霧處理之后，使浸漬/填充云母紙102空氣干燥以產(chǎn)生粘性表面。或者，通過另一種方法浸漬云母紙102，其中，硅氧垸/醇溶液在使用前先預(yù)水解。之后，采用以下過程使云母紙飽和，但不造成任何損壞1.用硅氧烷/醇溶液的液體薄膜(約150微米至250微米)預(yù)先覆蓋玻璃基板上的區(qū)域，該區(qū)域近似為預(yù)切割的云母紙膜的平面面積。2.使硅氧烷/醇溶液"池"與云母紙樣品"浮動接觸"，注意，當(dāng)硅氧烷/醇溶液進入和滲透云母紙102時，云母紙沉淀。3.在室溫下給予合適的時間(約2至4分鐘)使云母膜102通過毛細(xì)管滲透充分吸收硅氧垸/醇溶液。4.在60至10(TC下使膜/基材預(yù)烘培IO分鐘以便除去過量的醇。5.將該預(yù)烘培的膜/基材轉(zhuǎn)移至更高溫度的排氣爐中，然后在15(TC下使樣品烘烤20至30分鐘以便驅(qū)動硅氧垸固化反應(yīng)完成一部分。此時，從基板上取下填充膜/基材，因為該部分固化的硅氧烷材料薄層用作潤滑層。6.使該填充膜/基材固化(見下一節(jié))。注意l:可以使用連續(xù)處理技術(shù)來浸漬和固化云母紙或無機纖維紙102。比如，這可以包括巻繞式(roll-to-roll)方法，其中，先用浸漬材料106使云母紙或其它無機紙102飽和，然后擠壓，最后進行熱處理(如果需要)。注意2:可以用所述浸漬材料106或多種浸漬材料106多次浸漬云母紙或無機紙102以確保填充全部孔104。而且，該過程可以包括在浸漬操作之間進行干燥，然后，進行最后的固化或多次固化。注意3:可以使用其它填充云母紙或無機紙102的孔104的方法。比如，可以對云母紙102抽真空以除去氣體，然后，仍然在真空中，將其浸漬在浸漬材料106中。隨后，通氣至大氣壓力會進一步將浸漬材料106推入孔104中。浸漬云母紙的固化處理在用合適量的硅倍半氧垸溶膠106浸漬起始云母紙102后，立即實施熱處理步驟以使硅倍半氧烷溶膠106固化為彈性形式。此時的主要目的是使硅倍半氧焼基質(zhì)106完全固化，同時使浸漬云母紙102的密度達(dá)到最大。另外一個主要目的是產(chǎn)生具有高質(zhì)量表面的浸漬云母紙102。本文將討論三種不同的固化方法，每一種都可以被用于固化所述的浸漬云母紙102。這些固化方法包括(l)在兩塊熱板之間擠壓浸漬云母紙102;(2)將浸漬云母紙102支承在真空中的單塊平板上；和(3)在真空中使懸浮(懸掛)的浸漬云母紙102固化。這些固化方法操作時使用相同的示例性固化進程，其中，在10至30分鐘的時間內(nèi)溫度被升高至140°C，然后升高至25(TC并保持10至60分鐘。壓帶法在該方法中，樹脂飽和的云母紙102被放置在兩塊平板之間，以500至2700磅的壓力擠壓云母紙。施加壓力具有兩方面的作用，首先，可以控制云母紙102中的硅倍半氧垸溶膠106的致密度，其次，表面質(zhì)量最優(yōu)可達(dá)到所述板的表面粗糙度。該方法使用硬的擠壓表面和軟的擠壓表面。軟擠壓表面，諸如PDMS(比如，Sylgard184)可以從樹脂飽和云母紙102剝離。然而，軟擠壓表面可能會撕碎，有時確實撕碎了較薄的固化云母紙102b。相反，硬擠壓表面需要具有本身良好的釋放表面(比如非粘性的鋁箔)，使得固化的云母紙102可以從所述的板之間取出?；蛘?，可以通過使用圖2A中所示的熱模壓機(雕刻機)200來擠壓浸漬云母紙102。熱模壓機200具有一對壓板202a和202b，它們被用于在其之間擠壓浸漬云母紙102。在該例子中，每一個壓板202a和202b都是由疊層康普頓(kapton)薄膜204a和204b、鋁箔206a和206b以及鋁塊208a和208b(圖中顯示a和b相互分離)制成。在研究不同的時間、溫度和壓力條件的組合時，我們使用熱模壓機200擠壓浸漬云母紙樣品102。比如，在擠壓樣品浸漬云母紙102時，我們研究了兩種溫度(20(TC和235。C)和最長至420秒的時間。支承薄帶法在關(guān)于樹脂飽和云母紙102的兩板熱壓的方法開發(fā)進行的同時，我們也尋求平行的無壓力的固化途徑。在該方法中，固化方法被修改，通過將樹脂飽和云母紙102置于硅酮板上，然后根據(jù)上述熱處理進程使其固化以消除施加在樹脂飽和云母紙102上的壓力。該方法有效地避免撕碎樹脂飽和云母紙102。懸掛薄帶法在該方法中，我們開發(fā)了一種在浸漬和固化步驟中懸浮和支承云母紙102的模板。通過將云母紙102的輪廓描繪至折疊的載重鋁箔上來產(chǎn)生一個示例性模板。然后，除去留下印跡的區(qū)域并用膠帶將云母紙102安置在該模板內(nèi)。然后，沿上部將模板密封并用長尾夾(binderclip)將模板懸掛于一個環(huán)形架上。之后，用硅倍半氧垸溶膠106噴涂云母帶102并根據(jù)上述熱處理進程使其固化。如果需要，可以在真空烤箱內(nèi)于真空下進行熱處理，以便更好地提高孔104的浸漬質(zhì)量。該方法產(chǎn)生透明度最高、最均勻的浸漬云母紙102，但是，經(jīng)常需要除去它們的邊緣，因為模板覆蓋了小部分的云母紙102，所以這些區(qū)域沒有進行處理。這種特定的方法比較容易操作而且效果出色。2B.浸漬云母紙的結(jié)果和性質(zhì)視覺特征和微觀特征較厚的USSamica云母紙102產(chǎn)生的浸漬云母紙100能容易地繞5厘米半徑的管子巻繞且十分透明，但是通過紙102的光散射使物體的圖像變形。較薄的Cogebi云母紙102產(chǎn)生更透明、更柔軟的產(chǎn)品，其擾度足以使云母紙繞5mm的曲率半徑巻繞。而且，Cogebi云母紙102與USSamica云母紙102相比，其由于光散射引起的變形要小很多。圖2B比較了用硅倍半氧烷106浸漬/填充之前和之后的這兩種云母紙102。左邊照片中的厚聚體表面(bookcover)頂部顯示了未浸漬的USSamica云母紙102a和浸漬的USSamica云母紙102a，。右邊照片中的相同厚聚體表面的頂部顯示了未浸16漬的Cogebi云母紙102b和浸漬的Cogebi云母紙102b，。截面的電子顯微鏡檢查在圖2C(浸漬的USSamica云母紙102a，)和圖2D(浸漬的Cogebi云母紙102b')中顯示了兩種浸漬的云母紙102的拋光截面的SEM顯微照片?？傮w上，SEM顯微照片顯示，浸漬的云母紙102a'和102b，由基本上處于平行的平面(顯示出的不一致極微小)內(nèi)的薄片狀云母的厚聚體組成。這些照片也表明，溶膠-凝膠硅倍半氧垸106占據(jù)幾種類型的孔結(jié)構(gòu)，大的薄層間空隙空間以及更小的薄層間空間。可看出，浸漬的USSamica云母紙102a'相較于更薄的Cogebi云母紙102b'，前者似乎具有更粗糙的結(jié)構(gòu)，更大的云母片狀體和更大的薄層間空隙。最重要地，SEM顯微照片顯示，用于浸漬孔104的固化方法正巧十分有效，而且，復(fù)合結(jié)構(gòu)102'和102b'十分致密。實際上，在SEM顯微照片中沒有出現(xiàn)可能由于揮發(fā)、脫氣或收縮而產(chǎn)生的空隙。表面SEM在圖2E的250X的SEM顯微照片中顯示了未浸漬的USSamica云母紙102a(左邊的照片)和浸漬的USSamica云母紙102a'(右邊的照片)的表面。在圖2F的250X的SEM顯微照片中顯示了未浸漬的Cogebi云母紙102b(左邊的照片)和浸漬的Cogebi云母紙102b'(右邊的照片)的表面。如可看到的，未浸漬的USSamica云母紙102a的表面以大云母厚聚體的重疊片為特征。實際上，可看到深度似乎為幾十微米的裂縫，而浸漬的USSamica云母紙102a，的表面組成基本上與未浸漬的云母紙102a和固化的硅倍半氧烷106相同。硅倍半氧烷106看起來浸漬了許多云母紙102a中的最深的空隙，但是，該表面仍然是不均勻的，而且顯然很粗糙。相反，Cogebi云母紙102b一開始就較細(xì)致，所以具有較小的重疊顆粒。浸漬的Cogebi云母紙102b'更加纖細(xì)，可看到硅倍半氧垸106將顆粒粘結(jié)在一起并且位于云母紙102b的上表面的島狀物中。本試驗中使用的簡單的擠壓和固化方法在浸漬云母片的大的間隙方面顯然比在提供精細(xì)平坦化的表面方面更有效。表面質(zhì)量-干涉測量法任何顯示器基材100的表面質(zhì)地都需要能夠支持在表面頂上后處理沉積電子器件。比如，硅沉積法需要將電子器件沉積在粗糙度小于10nm的表面上。在本實驗中，通過WYCO干涉測量法測定浸漬云母紙102a，和102b，的表面粗糙度。圖2G和2H顯示了浸透和固化前后的USSamica云母紙102a和102a'的表面圖像，其中，通過在兩塊硅酮板間進行擠壓來實現(xiàn)固化。如可看到的，在浸漬前，表面質(zhì)地主要為峰-谷高度為15微米的云母片，而浸漬后，表面質(zhì)地主要為峰-谷高度為8微米的云母片。然而，圖2E的SEM照片顯示，硅倍半氧烷106使較高頻率的粗糙度降低。圖2I和2J分別比較了非粘性鋁箔和浸漬USSamica云母紙102a，的表面粗糙度，其中，該云母紙102a'在使用非粘性鋁箔作為釋放表面的兩塊鋼板間被固化。浸漬USSamica云母紙102a'的表面質(zhì)地幾乎與鋁箔相同，這表明，硬的擠壓表面能使云母顆粒和樹脂轉(zhuǎn)移至結(jié)構(gòu)表面內(nèi)。實際上，模壓加工非常徹底以致鋁箔中用于表示商標(biāo)的15微米的標(biāo)記點陣列被復(fù)制到浸漬USSamica云母紙102a'的表面。浸漬的USSamica云母紙102a'的平均粗糙度約是300nm，或比a-硅沉積所需的粗糙度勝出30倍。這種高精度的模壓性能暗示，解決表面質(zhì)量問題可使用另一種方法，該方法在固化過程中使用平滑模壓加工法。這種平滑過程可以包括附加的硅倍半氧烷施加步驟以及隨后的連續(xù)輥壓法、靜態(tài)平壓法或其它模壓/平滑法。而且，可以在填充的云母紙102上施加另外的硅倍半氧烷106平面化層，以便達(dá)到特定的應(yīng)用所需的表面粗糙度。固化的機械評價過去，人們加熱填充云母紙102的樣品并在壓力下使其固化，人們需要一種能監(jiān)控固化進度的非破壞性的方法以便確定包裝破裂。一種不破壞樣品而測定浸漬云母紙102的復(fù)合樣品的固化量的方法己經(jīng)被測試，我們使用類似圖2K中所示的懸臂梁幾何結(jié)構(gòu)210來說明這種方法。如可看到的，浸漬云母紙102樣品的一端與支承件/壁210相連，另一端與重物212連接。該試驗測定彈性形變fB，它是浸漬云母紙102在一定負(fù)荷下彎曲程度的度量。彈性形變fB的定義如下fB=(F*L3)/3*(1/(EI))其中，F(xiàn)—乍用于浸漬云母紙102的一端的力。1>=浸漬云母紙102的長度E^單性模量。1=慣性的面積矩。(E")是浸漬云母紙102的硬度。如可看到的，浸漬云母紙102的變形與浸漬云母紙102的硬度成反比。這種關(guān)系可以用下式表示fBa1/硬度。當(dāng)浸漬云母紙102固化時，硬度增加，所以變形也與固化程度成反比。這種關(guān)系可以用下式表示fBa1/"固化程度"。然后，通過測定施加的質(zhì)量負(fù)荷產(chǎn)生的形變，構(gòu)成浸漬云母紙102的四個樣品在不同溫度下的fB對固化時間曲線，如圖2L中所示。該研究中的樣品的大小是5厘米x5厘米，質(zhì)量等于6.452g。形變十分均勻，樣品中沒有或只有很少的扭曲。在該曲線中，注意，在200。C下固化的浸漬云母紙102的兩個樣品起初表現(xiàn)出原料變形增加，然后在以后的時間內(nèi)，形變微微減小。因此，在此較低的溫度下固化的這兩個樣品的總的撓曲變化(從一開始至最后的時間t)約為零。然而，從在235。C下固化的另兩個浸漬云母紙1()2的樣品可看到，隨著固化時間的增加，形變穩(wěn)定地下降。此處，在200至400秒的固化期后，撓曲的總變化很可觀，在程度上為6至10mm。為了使分析更容易，我們構(gòu)建了兩種溫度下硬度變化百分?jǐn)?shù)(。/。AEI)對時間的疊合曲線，如下式所示(也可參見圖2M中所示的曲線圖)%AEI=((EIt-EI。)/EI。)*100%=((ffi。/ffit)—1)*100%其中EIt=時間t時硬度的變化。EIt=時間0時的初始硬度。ffi。=時間O時的初始形變。19ffit=時間t時的形變。從圖2M中所示的圖表可觀察到，對于20(TC的較低的固化溫度，至420秒的固化時間內(nèi)云母紙基本上沒有變化(或變化非常小)。另一方面，對于235'C的較高的固化溫度，顯然，樣品浸漬云母紙102的硬度隨著固化時間的增加而增加。簡單比較這兩條曲線的斜率顯示，在235。C下反應(yīng)的(硬度增加)速度基本上是在20(TC下反應(yīng)速度的七倍。光吸收光譜使用惠普(HewlettPackard)公司的8453分光計評價浸漬云母紙102a，和102b'在300-1100微米波譜范圍內(nèi)的光吸收?；萜?453分光計通過在分子吸收電磁光譜的紫外和可見區(qū)內(nèi)的光時探測分子的電子躍遷來運作。實施該試驗是因為對于透射顯示器元件，人們希望最大程度地減少可見范圍內(nèi)的特定吸收峰帶來的任何顏色，并且使總的透射達(dá)到最大。然而，基材內(nèi)一定程度的光散射可能有利于OLED光提取或其它目。為了實施該試驗，將浸漬的USSamica云母紙102a，(80微米厚)和浸漬Cogebi云母紙102b，(15微米厚)安裝在離分光計約5厘米的樣品支架上。用于本試驗的硅倍半氧烷106的組成#1如表3中所示。圖2N中顯示了光譜。如可看到的，光譜顯示，從紫外至藍(lán)色電磁光譜區(qū)有拖尾，接近600和800nm處有小的吸收。更重要地，總衰減很高，對于較薄的Cogebi云母紙102b，，透射率低于15%，對于USSamica云母紙102a，，透射率低于3%。當(dāng)與厚度歸一化時，兩種浸漬云母紙102a'和102b，樣品的衰減幾乎相等。圖20顯示除去光散射的構(gòu)造化樣品102a'和102b，的效果，其通過使用裝備有積分球檢測器的日立UV/VIS光度計對浸漬Cogebi云母紙102b'進行重復(fù)吸收實驗來測定。在該試驗中，曲線的頂部測量值通過積分球檢測器獲得，底部測量值通過標(biāo)準(zhǔn)透射率檢測器裝置獲得。本試驗被設(shè)計成在浸漬Cogebi云母紙102b，的背后獲取散射光，所以，衰減是由吸收、前散射和反射損失所造成。如可從圖20中看到的，紫外拖尾的強吸收影響藍(lán)光區(qū)的透射率，但是總的透射率仍然接近80%。我們認(rèn)為散射是由光路中的多種折射率的差異引起的。不幸的是，復(fù)合云母紙102b'樣品調(diào)諧得不20是很好，致使硅倍半氧垸106和云母紙102具有相同的折射率，結(jié)果產(chǎn)生許多反射界面，這是造成大多數(shù)光散射的原因。熱膨脹圖2P顯示浸漬USSamica云母紙102a，的膨脹行為，由動態(tài)力學(xué)分析儀測定。在本試驗中，我們測量了20至30(TC的溫度范圍內(nèi)2x2厘米的浸漬USSamica云母紙102a，的尺寸變化。在加熱曲線214和冷卻曲線216中都觀察到了線性響應(yīng)，沒有觀察到滯后現(xiàn)象。這說明，在測量過程中，浸漬USSamica云母紙102'沒有收縮，這表明尺寸很穩(wěn)定。由曲線202和204的斜率可計算出膨脹系數(shù)為7ppm/°C。無機硅倍半氧烷106的膨脹控制該具體的浸漬USSamica云母紙102a'的CTE，使得相對于硅層的膨脹補償(penalty)為適度的3卯m/。C(硅的膨脹率約為4卯mrC)。相反，大多數(shù)的聚合物基材以20ppm/"C范圍內(nèi)的高膨脹率為特征。因此，在200。C下沉積到常規(guī)的聚合物基材上的無定形硅產(chǎn)品產(chǎn)生應(yīng)力與在300。C下沉積到浸漬USSamica云母紙102a，上的過程相比的方案表明，聚合物基板中的應(yīng)力多3.5倍。(估計中忽略了模數(shù)差異，并計算成比例的聚合物膜和浸漬云母紙102a，的ACTE+AT值，分別為聚合物基材，[200-40]*180和對于浸漬云母紙102a，，[70-40]*280)。氦氣滲透性通過將復(fù)合/浸漬云母紙102a，和102b'的薄片放置于固定物中，并在一側(cè)施加氦氣壓，在另一側(cè)抽真空來測定氦氣滲透性。然后用殘余氣體分析儀測量通過樣品復(fù)合云母紙102a，和102b'的氦氣。在所述測量之前，對樣品復(fù)合云母紙102a'和102b，抽真空約14個小時以幫助確認(rèn)該體系完全凈化。通過測量氦氣通過前的時間來估計相對滲透性質(zhì)。該過程是有效地替代氧氣和水滲透性的測量，考慮到測量氦氣速度較快，因為其擴散系數(shù)高得多。圖2Q顯示了我們所測量的幾類可用于撓性顯示器的相關(guān)材料對應(yīng)的氦氣流出量。常規(guī)的黃玉聚合物基材是一種高溫聚合物，與其它聚合物體系相比，人們發(fā)現(xiàn)其擴散系數(shù)很小。我們將USSamica云母紙102a，和Cogebi云母紙102b，的共四個樣品的氦氣流出測量值，以及用厚度為75微米的常規(guī)康寧(Coming)02UMicrosheet玻璃基材測量的結(jié)果繪成圖。在這類擴散性測量中，應(yīng)該理解，流出量與擴散系數(shù)成正比，與厚度成反比。在測量的樣品中，兩種Cogebi云母紙102b'最薄的為15微米，另外兩種樣品的厚度為80微米(USSamica云母紙102a')至最厚為500微米(黃玉聚合物基材)。測量的兩個方面特別重要，即氦氣擴散通過薄的樣品的速度(由單位時間內(nèi)氦氣信號的初始斜率表示)和穩(wěn)定狀態(tài)的流出量。對于類似的樣品，這些值相互關(guān)聯(lián)，但是對于不相類似的樣品，每一個值都需要定性地檢測。結(jié)果顯示，浸漬云母紙102a'和102b，處于低擴散性的Microsheet玻璃基材和可滲透性的聚合物基材之間的中間段。在一種情況下，樣品USSamica云母紙102a'(復(fù)合材料A)顯示出極小的氦氣流出量，該值十分接近Microsheet玻璃基材。在另一種情況下，樣品USSamica云母紙102a，(復(fù)合材料B)和兩種Cogebi云母紙102b'都具有相當(dāng)大的氦氣流出量，但是，不大于黃玉聚合物流出量的十分之一，盡管樣品云母紙102a，和102b，只有黃玉聚合物基材厚度6至33分之一。圖2R是幾種浸漬云母紙102a'和102b，的相對氦氣滲透性作為時間的函數(shù)的曲線圖。可看出，壓縮的云母紙102a，和102b，(其厚度要小五倍)的性質(zhì)與高滲透性的USSamica云母紙102b，(圖2Q中顯示的復(fù)合材料B)相類似。而且，可看到，一個Cogebi浸漬云母紙102b'的樣品在30(TC下老化10小時后，流出量增加約6倍。注意如果將本試驗中使用的較低折射率的硅倍半氧垸106換成折射率較高的硅倍半氧垸106,那么相信流出量將進一步減小2倍。在滲透性試驗過程中觀察到的被測復(fù)合浸漬云母紙102a'和102b'的表現(xiàn)說明，它們的滲透速度比黃玉聚合物基材(我們發(fā)現(xiàn)該基材比聚丙烯基材好一個數(shù)量級)小很多。但是，最終的性能似乎取決于復(fù)合浸漬云母紙102a'和102b，的具體加工過程。比如，滲透性易受缺陷的影響，我們認(rèn)為，在被測云母紙102a，和102b'中觀察到的許多差異都是由加工過程不完善所造成。確實，進一步的實驗顯示，氦氣在浸漬云母紙102中的滲透速度受到22基材的表面粗糙度的影響，這造成在樣品浸漬云母紙102的周圍通過基材與測試裝置中的氟橡膠墊圈之間的縫隙發(fā)生滲透。關(guān)于USSamica云母紙102a'復(fù)合材料A和類似的復(fù)合基材的性能，我們演示了幾次重復(fù)實驗。雖然，各種硅倍半氧垸106的滲透速度未知(因為與硅氧垸和聚合物相比，它們是高度網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu))，但是，發(fā)現(xiàn)它們具有極好的抗?jié)B透性并不奇怪。通過熱重分析法測試耐熱持久性在本試驗中，我們對部分固化的Cogebi浸漬云母紙102b'進行熱重分析。用硅倍半氧烷106噴霧浸漬Cogebi云母紙102b的幾個樣品，然后在測試前預(yù)固化至130°C，保持1小時。圖2S是顯示在20至IOO(TC范圍內(nèi)的熱重分析結(jié)果的圖表，其中，質(zhì)量損失的發(fā)生集中在26(TC、537'C和高于60(TC。如可看到的，部分固化的云母紙102b'在整個操作過程中的重量損失為10%。由于硅倍半氧垸106最高占總樣品重量的約30%，根據(jù)所有損失的重量都源于有機基團的燃燒的假設(shè)，約30%的質(zhì)量損失與浸漬材料106有關(guān)。圖中圖形的差異表明，質(zhì)量損失發(fā)生在三個區(qū)域1.在20(TC至300。C之間的約2%的損失對應(yīng)于樣品完全固化時除去的水分。由于一開始除去了水分，所以我們預(yù)計樣品在這些溫度下是熱穩(wěn)定的。2.在40CTC至700°C之間的約6至7%的損失是由來自硅倍半氧烷106的基質(zhì)相的甲基和苯基的分解所造成。3.700。C以上的約0.5%至1%的損失可能對應(yīng)于硅倍半氧垸106的繼續(xù)氧化或云母紙102的脫水。這些結(jié)果強調(diào)一個概念，即復(fù)合浸漬云母紙102a，和102b'應(yīng)該在接近250。C下處理至使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完全壓縮，它們有可能能夠在接近40(TC的溫度下加工。通過熱老化測定耐熱SEM持久性通過首先在13(TC下固化16分鐘然后在18(TC下固化IO分鐘，對浸漬的USSamica云母紙102a，和浸漬Cogebi云母紙102b，實施耐熱持久性測試。然后，在不同的溫度下于不同的時間內(nèi)使預(yù)固化的浸漬云母紙102a，和102b'在箱式爐內(nèi)老化。在熱處理之前和之后監(jiān)測浸漬云母紙102a，和102b，的質(zhì)量。而且，如果有的話，在熱處理之前和之后監(jiān)測變色或質(zhì)地變化。本試驗的結(jié)果顯示在表4和表5中。表4(USSamica云母紙102a，)*測試初始重量最終重量%損失/增加注釋85/8524小時2317.2316-.04%無顏色變化。無起泡。質(zhì)地更硬，脆度如未處理的樣品，沒有變化。85/851周2198.2182-0.7%無顏色變化。無起泡。質(zhì)地比85/8524小時的更硬。脆度不變。200°C10小時2522,2499-0.9%無顏色變化。無起泡。質(zhì)地更硬。脆度略微變小。250°C10小時.2101.2085-0.8%無顏色變化。中間起小泡。質(zhì)地比200/10小時的稍硬。脆度與200/10小時的相同。300。C1小時.2484.2450-1.4%無顏色變化。^樣品中有數(shù)個小泡硬度與200/10小時的相同。脆度比250/10小時的稍高。300°C10小時.2500.2467-1.3%無顏色變化。'/2樣品中有數(shù)個小的/中等的氣泡。硬度比300/1小時的更高，脆度比300/1小時的低。室溫H20浸泡24小時.2067.2075+0.4%與未處理的樣品相同。100。H20浸泡4小時.2581.2602+0.8%無顏色變化。質(zhì)地柔軟。最小的撓曲度-彎曲時很難不產(chǎn)生裂紋。在6(TC下加熱2小時后，樣品重量為0.2582克。*使用的具體硅倍半氧垸106具有表3中的組成弁1。24表5(Cogebi云母紙102b，)*<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>*使用的具體硅倍半氧垸106具有表3中的組成弁1?？紤]到浸漬云母紙102a，和102b，的樣品沒有完全固化，所以在較溫和的條件下一水浸泡，85/85，以及在最高300。C下保持最多IO小時一的表現(xiàn)是非常好的。化學(xué)耐久性對兩種浸漬云母紙102a'和102b'的化學(xué)耐久性試驗通過如下步驟進行，首先在15(TC下使樣品固化45分鐘，在18(TC下固化30分鐘，然后使固化的浸漬云母紙102a'和102b'接受一系列化學(xué)作用。被選擇的各種化學(xué)作用用于模擬樣品在半導(dǎo)體應(yīng)用中可能經(jīng)歷的各種加工環(huán)境。耐化學(xué)性的研究使薄的浸漬Cogebi云母紙102b'的幾個樣品(其中，硅倍半氧垸106具有表3中的組成#1)接觸化學(xué)處理的基質(zhì)，保持1小時。然后在6(TC的烤爐中使樣品干燥1小時，再次稱重，觀察外觀和質(zhì)地的變化。而且，兩個薄的浸漬Cogebi云母紙102b'的樣品不用這種方法處理，而是用丙酮和異丙醇處理并空氣干燥l小時，然后再次稱重。本試驗的結(jié)果顯示在表6中表6<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>注意ITO=(v/v)18.5%HC1、4.5%HN03、77%H20Al=(v/v)64%H3P04、8%HN03、10%CH3COOH光刻膠剝離液^希普利(Shipley)Microposit去除劑1165光刻膠顯影劑二希普利(Shipley)Microposit顯影劑如可看到的，在堿性化學(xué)作用下，樣品Cogebi云母紙102b，產(chǎn)生質(zhì)量損失和退化。這可能是由于薄的Cogebi云母紙102b的主要云母相耐受性很差的緣故。相反，酸性和有機接觸較溫和，但是濃磷酸會在一定程度上使基質(zhì)軟化。硅倍半氧垸基復(fù)合材料的原材料可以使用其它多孔形式。以下的實施例說明，上述形成撓性材料100的方法可廣泛地包括在無機組成和孔隙的量和形式方面不同的多種多孔無機形式。比如，通過將硅倍半氧烷106浸漬在可購買的日本板銷子公司(NipponSheetGlass)的紙(TGP-010)中來制備撓性帶100。實施該實驗是為了說明加工性能的普遍性，從(上述的)十分致密的云母紙102至(接下來討論的)孔隙率很高的玻璃纖維紙102。該實驗也說明，諸如無機填充量和填充形式之類的參數(shù)是如何影響填充的多孔玻璃纖維紙100的性質(zhì)。在該實驗中，所用的TPG010紙102是孔隙率大于90%的擠出短纖維。切割紙102的樣品并稱重以確定硅倍半氧垸樹脂106的目標(biāo)浸漬體積。最終固化的復(fù)合材料100的目標(biāo)重量是初始纖維紙重量的8.2倍，這說明需要多少硅倍半氧垸樹脂106來填充紙102中的孔104。接著，按表3中的配方2制備所需量的硅倍半氧烷樹脂106。使硅倍半氧烷樹脂106干燥過夜，稱重。然后，將硅倍半氧烷樹脂106稀釋成已制備的配方質(zhì)量的0.914倍。每克紙102的纖維墊配給19.4g稀釋的硅倍半氧垸樹脂以達(dá)到合適的樹脂對玻璃纖維比。由于紙非常易碎，所以，在將溶膠106浸泡入紙102中時，用安置器支撐紙102。需要兩種配制程序，每一種都使用約一半規(guī)定體積的稀釋樹脂106，然后在室溫下干燥12小時。然后在20(TC下于真空烤箱中使填充紙102預(yù)固化，這樣就得到粘性的撓性膠帶。使用熱壓法進行最終固化和表面成形，其中，填充帶102被放置在脫離組件的兩個層之間，每一個層包括一層鋁箔帶和一層聚酰亞胺膜。然后將該安裝的組件放置在康泰(Carver)壓片機的平行的熱板之間并使其在25(TC下平衡1-2分鐘。然后，對所述熱板施加約100至1000磅、或通常約100至200psi的壓力，組件在該壓力下于25(TC保持30分鐘。然后釋放壓力并使脫離組件冷卻。將玻璃纖維填充樹脂IOO(這是一種無色的略半透明的帶材lOO)與鋁箔和康普頓(Kapton)膜相剝離。由于使用了該組件，鋁箔表面較光滑，康普頓表面幫助防止在壓縮過程中產(chǎn)生粗糙?？晒┻x擇的熱壓組件包括(l)使用兩個在兩個面上都具有許多殘余紙紋理的康普頓層，或(2)使用兩層箔，這使帶102的一些局部不承受全部的壓力，由此不完全與該光滑的表面一致，這是由鋁箔的局部厚度不同所造成的。圖2T說明所得填充帶100的截面SEM，它顯示良好分散的低含量的玻璃纖維。玻璃纖維顯示為較暗的硅倍半氧烷106基質(zhì)中的白色特征。該復(fù)合帶IOO是撓性的，能經(jīng)得起在7mm的圓柱上纏繞多次。光吸收測試顯示所述帶是光譜中和色，由于硅倍半氧垸106和玻璃纖維102的折射率失配而具有散射損失。CTE被測定為25至30ppm/r，該值反映了硅倍半氧烷106的膨脹，受短纖維引起的復(fù)合影響很少。在一個替代的實施方式中，使用碳納米管紙102以說明另一種形式的撓性填充復(fù)合材料IOO。在該實驗中，按表3的配方2制備硅倍半氧烷106組合物。干燥過夜后，將硅倍半氧垸樹脂106與所述碳紙加熱至14(TC，保持10分鐘。然后，在真空下使碳納米管紙盤102浮在溶膠106上五分鐘，隨后，在使體系通氣后，將紙102翻個個并重復(fù)真空處理。使體系通氣后，使紙102豎直固定在真空爐中，同時將其加熱至250°C，在真空下保持1小時以便完成硅倍半氧烷106的固化。在溫度上升過程中，一些硅倍半氧烷樹脂106流出碳紙102外。固化后，所得黑色帶材IOO呈皮革質(zhì)，有撓性(注意，紙102最初重0.035克，在該過程之后，現(xiàn)在重0.498克)。在另一個實施方式中，使用鉀硅酸鹽作為浸漬材料106來浸漬填充的云母紙102。在一個測試中，用鉀硅酸鹽(其中Si02/K02重量比為2.5)的固體含量29%的溶液浸漬USSamica紙102(注PQ公司的卡塞爾(Kasil)⑧產(chǎn)品系列提供各種鉀硅酸鹽)。在樣品USSamica云母紙102a'的表面施加該溶液并允許樣品吸收。然后，使樣品USSamica云母紙102a'在室溫下干燥過夜，然后于15(TC下在烤爐中干燥。為了使云母紙102與成形的玻璃表面結(jié)合，將鉀硅酸鹽溶液106作為薄膜刷涂到玻璃上，然后隨后使云母紙102與玻璃在被施加鉀硅酸鹽溶液106的一側(cè)粘合。然后，使樣品USSamica云母紙102a，干燥并固化。這用作能夠浸漬含有空隙或小孔的無機材料的另一種方法和材料系統(tǒng)的例子。制造這類復(fù)合材料所需的加工步驟是在低于100(TC的溫度和提供能夠承受高于30(TC的溫度和具有小于5厘米的彎曲半徑的復(fù)合材料。如果需要，可以進行幾個另外的步驟以便通過化學(xué)方法來固定、改變浸漬材料的機械性質(zhì)、改變化學(xué)耐久性或改變其局部組成。另一個商品浸漬材料的例子是來自吉利斯特(Gelest)公司的商標(biāo)為哈特壽(HardSil)TMAP的產(chǎn)品。該浸漬材料是一種最高熱容量為36(TC的可固化的聚倍半硅氧烷T-樹脂。結(jié)論顯示器技術(shù)的趨勢表明，成本下降和新形式因素將在未來將變得越來越重要。比如，巻盤到巻盤的顯示器加工技術(shù)被認(rèn)為是一種降低成本的重要方法，其中，撓性基材102巻能按連續(xù)的順序通過一系列加工點，由此提高生產(chǎn)效率。當(dāng)施加拉長應(yīng)力時，撓性基材102能夠經(jīng)得起繞30厘米直徑的輥彎曲的性能將對達(dá)到最終制品的性能所需的其它材料性質(zhì)帶來附加要求。而且，重要的是能容易地將最終顯示器切割成一定尺寸同時保持合適的韌性。而且，人們想象新形式的撓性顯示器可能以巻軸的形式儲存顯示器，其中，顯示器的非活動狀態(tài)是直徑小于2厘米的巻筒。同樣地，這種極度的撓性對圖像處理功能所需的其它性質(zhì)也有附加的要求(見表1)。為了支持這些未來的技術(shù)，在透射和反射體系設(shè)計中正在開發(fā)越來越多的顯示器技術(shù)，包括OLED、電泳技術(shù)、膽甾型液晶技術(shù)和硅技術(shù)，并使用無源和有源矩陣電子器件。結(jié)果，相信以下性質(zhì)的某種組合對獲得撓性基材IOO將十分重要(1)允許重復(fù)彎曲至<30、<5、<1或<0.5厘米半徑的撓性；(2)允許硅處理或其它電子處理的〉30(TC、"50。C或〉40(TC的耐熱持久性；(3)透明；(4)低的水和氣體滲透性；(5)<20、<10或〈7ppm/。C的低膨脹率；(6)對半導(dǎo)體處理流體的化學(xué)耐久性；(7)在苛刻的使用條件下(諸如85°C/85%相對濕度)的穩(wěn)定性；(8)表面粗糙度(Ra)值〈0.5、<0.3m或<0.1微米；(9)復(fù)合材料的制造溫度<1000°C、<600°C或<300°C;(10)密度M.3g/厘米29200780028735.3"g/厘米3;(11)拉伸強度大于200Mpa;(12)氧氣傳輸速度(最大)<1cc/米2/天、<0.05cc/米2/天、<0.001cc/米2/天；和(12)水蒸氣通過速度(最大)<1克/米2/天、<0.05克/米2/天、<0.001克/米2/天。如可看到的，本文所述的示例性的撓性基材IOO具有一些令人注目的所需的性質(zhì)CTE=7ppm/°C，與硅的匹配性比聚合物基材好很多。氦氣滲透性低于聚合物基材(2-3個數(shù)量級)，但是比康寧Microsheet玻璃基材高很多。較厚的USSamica云母紙102a'的彎曲半徑能力約為5厘米，較薄的Cogebi云母紙102b'為5厘米。最高至35(TC的熱穩(wěn)定性，無質(zhì)量損失或收縮。在85匸/85%相對濕度條件下老化一周，沒有明顯的影響。在溶劑中具有良好的化學(xué)耐久性。復(fù)合材料的制造溫度低于50(TC。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，用作玻璃基板300上的保護涂層的撓性基材IOO(浸漬無機材料IOO)的截面?zhèn)纫晥D。比如，玻璃基板300的厚度可以是50-100微米，并可以在未保護的表面上具有電子器件(比如，OLED、半導(dǎo)體、RFID)。在該應(yīng)用中，玻璃基板300提供全部阻擋性能，撓性基材IOO提供抗刮擦性。具體地，撓性基材100中的無機顆粒抑制缺陷蔓延到玻璃基板300的表面。撓性基材100中的無機顆粒通過分散穿刺物體的力來保護玻璃基板300。為了說明這個概念，通過分別使用兩種不同的材料一鉀硅酸鹽玻璃106(比如，Si02/K20的重量比為2.5的鉀硅酸鹽)和溶膠-凝膠硅倍半氧垸106使兩種非浸漬云母紙102附著于伊格(Eagle)⑧玻璃基板(由康寧有限公司生產(chǎn))。在這兩種情況下，用每一種粘合劑106浸漬云母紙102，然后，在固化步驟之后使云母顆粒與玻璃基板300的表面粘結(jié)。在另一個測試中，使用鉀硅酸鹽玻璃106將非浸漬的商品云母紙102與75微米的康寧0211Microsheet玻璃板疊加。然后，測試云母紙疊加microsheet玻璃板100/300的環(huán)上環(huán)強度。而且，還有另外兩組樣品，是用砂紙打磨的相同結(jié)構(gòu)的300和100/300。對樣品的打磨在具有疊加云母紙30(如果存在)的一側(cè)進行。然后，拉伸打磨的一側(cè)(如果存在)以測試所有三套樣品300和100/300的強度。圖4的曲線比較了破壞每一套樣品300和100/300所需的平均負(fù)載(力)。打磨的和未打磨的疊加樣品100/300的測試產(chǎn)生相同的破壞載荷。然而，裸露的打磨玻璃300的測試產(chǎn)生的破壞載荷小得多。以下是本發(fā)明的一些優(yōu)點、特征和用途1.撓性基材100相比現(xiàn)在正在使用的常規(guī)聚合物基材，具有改善的CTE、熱容量、抗02和水滲透性、機械穩(wěn)定性。所有這些性質(zhì)為最終應(yīng)用和生產(chǎn)過程都提供益處。而且，這些設(shè)計中的基材材料與其它聚合物基材相比具有更低的02和水滲透值，這有可能允許使用性能更低/成本更低的抗?jié)B透層108。2.撓性基材100具有提高的尺寸穩(wěn)定性，這有效地提高了該基材的耐久性、壽命、抗?jié)B層的抗微裂性能和工藝加工性(通過光刻法加工)。3.將撓性基材100與薄的玻璃基板300疊加，與未保護的薄玻璃基板相比，提高耐久性和抗刮擦性。4.撓性基材100具有改進的機械耐久性，特別能預(yù)防由于可能存在的任何表面和邊緣缺陷的傳播而造成的裂口。其結(jié)果之一是有可能可以使用低成本的切割方法，而不會顯著地降低機械耐久性或可達(dá)到的彎曲半徑。盡管本發(fā)明在附圖中和以上的具體說明中舉例說明了本發(fā)明的兩個實施方式，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明不僅限于己公開的實施方式，而是在不脫離以下的權(quán)利要求中敘述的和定義的本發(fā)明的精神的情況下，能夠包括多種重新配置形式、修改形式和代替形式。權(quán)利要求1.一種浸漬的無機材料，其包含空隙中浸有浸漬材料的自立式無機材料，其中，所述浸漬的自立式無機材料/浸漬材料在低于1000℃的溫度下固化/制造后的溫度容量高于300℃。2.如權(quán)利要求1所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述自立式無機材料選自云母紙；石墨紙；碳納米管紙；和玻璃纖維紙。3.如權(quán)利要求1所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述浸漬材料是硅倍半氧垸。4.如權(quán)利要求3所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述硅倍半氧烷是RSiO^，其中，R是有機改性劑。5.如權(quán)利要求1所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述浸漬材料是堿金屬硅酸鹽玻璃，其Si02/X20重量比是1.6至3.5，其中X是堿金屬。6.如權(quán)利要求1所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述浸漬的自立式無機材料/浸漬材料在固化/制造后具有以下一種或多種性質(zhì)--最大厚度為500微米；最大CTE為20ppm廠C;可達(dá)到的最大彎曲半徑為5厘米；和/或最大表面粗糙度為0.5微米。7.如權(quán)利要求6所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述浸漬的自立式無機材料/浸漬材料在固化/制造后具有以下一種或多種性質(zhì)最小密度大于1.3克/厘米3;和/或最小抗拉強度為200Mpa。8.如權(quán)利要求6所述的浸漬的無機材料，其特征在于，所述浸漬的自立式無機材料/浸漬材料在固化/制造后具有一種或多種以下性質(zhì)最大氧氣傳遞速度小于1CC/米"天；和/或最大水蒸氣傳遞速度小于1克/米2/天。9.一種制造浸漬的無機材料的方法，所述方法包括以下步驟提供自立式無機材料；提供浸漬材料；使所述浸漬材料浸漬入所述自立式無機材料的多個孔中；和使所述浸漬的自立式無機材料固化以形成所述浸漬的無機材料，其中，在浸漬和固化步驟中，最高溫度低于IOO(TC，固化的浸漬的無機材料的熱容量高于30(TC。10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述浸漬步驟還包括將所述浸漬材料噴涂到所述自立式無機材料上。11.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述固化步驟還包括在兩塊熱板之間、輥之間、或板與輥的組合之間對所述浸漬的自立式無機材料進行擠壓。12.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述固化步驟還包括將所述浸漬的自立式無機材料放置在單塊熱板或輥上。13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述固化步驟還包括。將所述浸漬的自立式無機材料懸掛起來；和對所述懸掛的浸漬的自立式無機材料進行加熱。14.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述自立式無機材料選自云母紙；石墨紙；碳納米管紙；和玻璃纖維紙。15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述浸漬材料是硅倍半氧垸，其通式是RSi0^,其中，R是有機改性劑。16.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述浸漬材料是堿金屬硅酸鹽，其Si02/X20重量比是〗.6至3.5，其中X是堿金屬。17.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述已固化的浸漬的無機材料具有一種或多種以下性質(zhì)最大厚度為500微米；最大CTE為20ppm/。C;可達(dá)到的最大彎曲半徑為5厘米；和/或最大表面粗糙度為0.5微米。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述已固化的浸漬的無機材料具有一種或多種以下性質(zhì)-最小密度大于1.3克/厘米3;和/或最小抗拉強度為200Mpa。19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述己固化的浸漬的無機材料具有一種或多種以下性質(zhì)最大氧氣傳遞速度小于1cc/米2/天；和/或最大水蒸氣傳遞速度小于1克/米2/天。20.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述浸漬的無機材料被用于制造撓性顯示器。21.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述浸漬的無機材料被用于制造撓性電子器件。22.—種撓性基材，其包括空隙中浸有浸漬材料的自立式無機材料，其中，所述浸漬的自立式無機材料在固化后具有以下性質(zhì)最大厚度為500微米；最大CTE為20ppm廠C;最大可達(dá)到的彎曲半徑為5厘米；和/或最大表面粗糙度為0.5微米。23.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，所述浸漬的自立式無機材料在固化后具有以下性質(zhì)最小密度大于1.3克/厘米3;和/或最小抗拉強度為200Mpa。24.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，所述浸漬的自立式無機材料在固化后具有以下性質(zhì)最大氧氣傳輸速度小于1cc/米V天；和/或最大水蒸氣傳遞速度小于1克/米2/天。25.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，它還包含位于所述浸漬的自立式無機材料的表面上的阻擋涂層/疊層。26.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，所述自立式無機材料選自云母紙；石墨紙；碳納米管紙；和玻璃纖維紙。27.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，所述浸漬材料是硅倍半氧烷，其通式是RSiOw，其中，R是有機改性劑。28.如權(quán)利要求22所述的撓性基材，其特征在于，所述浸漬材料是堿金屬硅酸鹽，其Si02/X20重量比是1.6至3.5，其中X是堿金屬。全文摘要本文所述的撓性基材由具有孔/空隙的自立式無機材料(比如，云母紙、碳紙、玻璃纖維紙)制成，所述孔/空隙中浸有特定的浸漬材料(比如，硅倍半氧烷、SiO₂/X₂O(其中X是堿金屬Na、K等)的重量比為1.6至3.5的堿金屬硅酸鹽玻璃)。在一個實施方式中，所述撓性基材通過以下步驟來制造(1)提供一種自立式無機材料；(2)提供一種浸漬材料；(3)使所述自立式無機材料的孔/空隙中浸漬所述浸漬材料；和(4)使具有浸漬的孔/空隙的自立式無機材料固化以形成所述撓性基材。所述撓性基材通常用于制造撓性顯示器或撓性電子器件。文檔編號B32B5/02GK101495301SQ200780028735公開日2009年7月29日申請日期2007年7月18日優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日發(fā)明者F·P·費利納,K·P·加德卡爾,M·A·凱斯達(dá),R·L·布什,S·B·道斯,S·M·加納申請人:康寧股份有限公司