CN105887014B - 常温多层ito柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，所述常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统包括薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统；所述薄膜真空沉积系统包括两个分隔开的相互独立的低真空度腔体和高真空度腔体，所述低真空度腔体与高真空度腔体之间设置有隔板；所述薄膜真空沉积系统与所述自控卷绕系统之间设置有卷绕机隔板；所述自控卷绕系统包括卷绕机底座和自动控制机构，本发明结构简单，使用方便，工作稳定性好，能够在常温下制备，生产效率高。薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统不固定连接，完全分离，极大地减少了真空腔体的开孔和结构复杂性，使得卷绕机构约束少。

Description

常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统

技术领域

本发明涉及信息及信息应用领域，具体涉及一种常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统。

背景技术

ITO透明导电薄膜是一类既透明又导电的特殊功能性薄膜，具有禁带宽、可见光谱区内光的透射率高和电阻率低等共同的光学和电性能，目前广泛用于显示器、各种光电电子器件、触摸屏、防辐射、建筑的节能保温、交通工具上的防雾除霜和太阳能等众多领域。ITO透明导电薄膜的工业化生产通常采用物理气相沉积法。

ITO透明导电薄膜的工业化生产通常采用物理气相沉积法或者化学气相沉积法制备。ITO透明导电薄膜为了满足薄膜高的光学透过率和低的表面电阻的光电指标，在薄膜沉积时就必须使得所沉积的薄膜微观结构达到一定的要求，这就决定了ITO透明导电薄膜的沉积过程必须在较高的温度下进行。

目前物理气相沉积法制备ITO透明导电薄膜多在真空条件下，加温到200℃—350℃左右。使得ITO透明导电薄膜目前多只能沉积在玻璃等可以耐一定温度的基体上，而不能沉积在不耐高温的透明塑料薄膜。过多的加热不仅消耗大量的能源，增加成本，对生产设备也提出许多的苛刻的要求。同时，由于在薄膜制备时始终处于高温的状况下，也就极大的限制了ITO透明导电薄膜沉积所用基体材料的选用范围，使得很多价格合理的高透明材料不能作为ITO透明导电薄膜的基体应用，也就相应的提高了ITO透明导电薄膜产品的成本和价格，而且更加限制了ITO透明导电薄膜产品的应用范围。

而且，在薄膜制备时始终处于高温的状况下，也会促使ITO透明导电薄膜沉积所用基体材料的变形，改变了ITO透明导电薄膜沉积所用基体材料的某些物理和化学性能，降低了ITO透明导电薄膜产品的成品率。高温设备的操作也给生产安全带来问题，会留下对生产一线人员生命保护和生产设备维护的不可预知的隐患。

目前，缺乏一种生产效率高的常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种工作稳定性好的常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统。

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案的如下：本发明提供了一种常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，所述常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统包括薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统；

所述薄膜真空沉积系统包括两个分隔开的相互独立的低真空度腔体和高真空度腔体，所述低真空度腔体与高真空度腔体之间设置有隔板；

所述薄膜真空沉积系统与所述自控卷绕系统之间设置有卷绕机隔板；

所述自控卷绕系统包括卷绕机底座和自动控制机构，所述卷绕机底座上设置有多层分开的放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构和收料机构；

所述放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构、收料机构均与自动控制机构相连接。

进一步地，所述放料机构为放料辊和放料及分开系统，所述收料机构为收料复合机构和收料辊；所述低真空度腔体和低真空度腔体内均设置有各自独立的相互分开的真空抽气系统；所述放料及分开系统、立式单鼓机构、同步卷绕机构、收料复合机构上均设置有各自独立的同步驱动系统。

进一步地，所述低真空度腔体设置有可沿着水平轨道开合的第一移动门,所述高真空度腔体装设有第二移动门,所述低真空腔体内设置有可视实时监控系统。

更进一步地，所述立式单鼓机构上设置有立式单鼓，所述高真空度腔体内围绕着立式单鼓周围均布了多对立式中频平面的非平衡阴极，每对非平衡阴极均设置有自隔气的整体式的封闭屏蔽罩和各自独立的供气机构。

进一步地，所述自控卷绕系统内部设置有表面处理机构。

进一步地，所述自控卷绕系统内部设置有对分开后各层ITO柔性基材的卷绕进程有实时同步的自动纠偏机构。

更进一步地，所述自控卷绕系统的立式单鼓内还设置有薄膜沉积时的鼓表面的温度控制机构。

进一步地，所述第二移动门通过铰链与高真空度腔体铰接连接。

有益效果：本发明结构简单，使用方便，工作稳定性好，能够在常温下制备，生产效率高。薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统不固定连接，完全分离，极大地减少了真空腔体的开孔和结构复杂性，使得卷绕机构约束少；各个组成部分协调一致，同步运行，工作稳定性好，能够做到独立张紧系统和独立纠偏系统同步控制。实现了多层复合ITO柔性基材安装和拆卸的自动化，减少了对膜层的损伤，提高了生产效率。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)非平衡阴极布置形式和自隔气的整体式封闭屏蔽罩和各自独立的供气机构，主要是通过低气压等离子体的非均匀放电性形式，是在电磁场与等离子体之间通过欧姆加热、随机加热和二次电子发射加热等诸多电子加热的机制，间接的微小范围内局部暂时提高基体表面的瞬时温度，来达到不对基体进行剧烈加热而保证形成导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。

(2)等离子体能在不对基体加热的条件下，通过改善物理气相沉积的工艺参数和采用更加合理的设备结构以及经过优化的磁场布置形式等多种技术和理论的综合，促使形成导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。为薄膜在基体表面的生长提供必要而且足够的活化能。实现了温超大面积多层ITO柔性基材的工业化生产。

(3)采用物理气相沉积技术将透明导电氧化物导电玻璃薄膜在室温的条件下沉积在PET、PEN、PC等多层复合的柔性透明塑料基体上，并作为柔性光电子基础材料而广泛用于柔性显示器、各种柔性光电电子器件、柔性共形触摸屏等领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

1放料辊； 2自控张紧系统； 3表面处理机构； 4立式单鼓机构及温控系统；5自动纠偏机构； 6收料复合机构； 7收料辊； 8卷绕机底座； 9卷绕机隔板；10低真空度腔体； 11隔板； 12高真空度腔体； 13非平衡阴极； 14放料及分开系统； 15第二移动门； 16第一移动门。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明。应该理解的是，这些实施例是本发明的阐释和举例，并不以任何形式限制本发明的范围。

实施例1

本发明提供了一种常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，所述常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统包括薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统；

所述薄膜真空沉积系统包括两个分隔开的相互独立的低真空度腔体和高真空度腔体，所述低真空度腔体与高真空度腔体之间设置有隔板；

所述薄膜真空沉积系统与所述自控卷绕系统之间设置有卷绕机隔板；

所述自控卷绕系统包括卷绕机底座和自动控制机构，所述卷绕机底座上设置有多层分开的放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构和收料机构；

所述放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构、收料机构均与自动控制机构相连接。

所述放料机构为放料辊和放料及分开系统，所述收料机构为收料复合机构和收料辊；所述低真空度腔体和低真空度腔体内均设置有各自独立的相互分开的真空抽气系统；所述放料及分开系统、立式单鼓机构、同步卷绕机构、收料复合机构上均设置有各自独立的同步驱动系统。

所述低真空度腔体设置有可沿着水平轨道开合的第一移动门；所述高真空度腔体装设有第二移动门,所述低真空腔体内设置有可视实时监控系统。以便于动态跟踪记录整个生产过程中ITO柔性基材的卷绕运行状况。

所述立式单鼓机构上设置有立式单鼓，所述高真空度腔体内围绕着立式单鼓周围均布了多对立式中频平面的非平衡阴极，每对非平衡阴极均设置有自隔气的整体式的封闭屏蔽罩和各自独立的供气机构。

所述自控卷绕系统内部设置有对需沉积的ITO柔性基材前后表面进行等离子处理的表面处理机构。

所述自控卷绕系统内部设置有对分开后各层ITO柔性基材的卷绕进程有实时同步的自动纠偏机构。

所述自控卷绕系统的立式单鼓内还设置有薄膜沉积时的鼓表面的温度控制机构。

所述第二移动门通过铰链与高真空度腔体铰接连接。

本发明结构简单，使用方便，能够在常温下制备，生产效率高。薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统不固定连接，完全分离，极大地减少了真空腔体的开孔和结构复杂性，使得卷绕机构约束少；各个组成部分协调一致，同步运行，工作稳定性好，能够做到独立张紧系统和独立纠偏系统同步控制。实现了多层复合ITO柔性基材安装和拆卸的自动化，减少了对膜层的损伤，提高了生产效率。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)非平衡阴极布置形式和自隔气的整体式封闭屏蔽罩和各自独立的供气机构，主要是通过低气压等离子体的非均匀放电性形式，是在电磁场与等离子体之间通过欧姆加热、随机加热和二次电子发射加热等诸多电子加热的机制，间接的微小范围内局部暂时提高基体表面的瞬时温度，来达到不对基体进行剧烈加热而保证形成导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。

(2)等离子体能在不对基体加热的条件下，通过改善物理气相沉积的工艺参数和采用更加合理的设备结构以及经过优化的磁场布置形式等多种技术和理论的综合，促使形成导电薄膜的材料可以最大可能的按要求沉积在基体的表面。为薄膜在基体表面的生长提供必要而且足够的活化能。实现了温超大面积多层复合卷绕ITO柔性基材全电阻值系列ITO柔性基材的工业化生产。

(3)采用物理气相沉积技术将透明导电氧化物导电玻璃薄膜在室温的条件下沉积在PET、PEN、PC等多层复合的柔性透明塑料基体上，并作为柔性光电子基础材料而广泛用于柔性显示器、各种柔性光电电子器件、柔性共形触摸屏等领域。

试验1

将柔性卷绕基材固定在放料辊上，并通过各轴连接到收料辊。调节各层膜材的张力同步协调一致，设定好纠偏同步一致性，选择薄膜沉积鼓的设定温度，设定基材的运行速度为3米/分钟。将设定好的多层复合ITO柔性基材自控卷绕系统整体水平移进到低真空度的真空腔体内，抽真空到额定值，通入工艺气体，进行气相沉积，其结果为：复合卷绕ITO柔性基材全电阻值系列ITO膜表面电阻为100Ω，透光率为91％，均匀性为±5％。

试验2

将柔性卷绕基材固定在放料辊上，并通过各轴连接到收料辊。调节各层膜材的张力同步协调一致，设定好纠偏同步一致性，选择薄膜沉积鼓的设定温度，设定基材的运行速度为1米/分钟。将设定好的多层复合ITO柔性基材自控卷绕系统整体水平移进到低真空度的真空腔体内，抽真空到额定值，通入工艺气体，进行气相沉积，其结果为：复合卷绕ITO柔性基材全电阻值系列ITO膜表面电阻为40Ω，透光率为88％，均匀性为±3％。

由试验1和试验2可以看出，本发明透光率高，均匀性较好，复合卷绕ITO柔性基材全电阻值系列ITO膜表面电阻均匀稳定，一致性能好；透光率高，均一，色差小。

尽管本文较多地使用了放料辊1、张紧系统2、表面处理机构3、鼓及温控系统4、纠偏系统5、收料复合机构6、收料辊7、卷绕机底座8、卷绕机隔板9、低真空度腔体10、隔板11、高真空度腔体12、阴极及隔气系统13、放料及分开系统14、第二移动门15、第一移动门16等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，其特征在于:所述常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统包括薄膜真空沉积系统和自控卷绕系统；

所述薄膜真空沉积系统包括两个分隔开的相互独立的低真空度腔体和高真空度腔体，所述低真空度腔体与高真空度腔体之间设置有隔板；

所述薄膜真空沉积系统与所述自控卷绕系统之间设置有卷绕机隔板；

所述自控卷绕系统包括卷绕机底座和自动控制机构，所述卷绕机底座上设置有多层分开的放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构和收料机构；

所述放料机构、自控张紧机构、同步卷绕机构、立式单鼓机构、收料机构均与自动控制机构相连接；

所述放料机构为放料辊和放料及分开系统，所述收料机构为收料复合机构和收料辊；所述低真空度腔体和高真空度腔体内均设置有各自独立的相互分开的真空抽气系统；所述放料及分开系统、立式单鼓机构、同步卷绕机构、收料复合机构上均设置有各自独立的同步驱动系统；所述立式单鼓机构上设置有立式单鼓，所述高真空度腔体内围绕着立式单鼓周围均布了多对立式中频平面的非平衡阴极，每对非平衡阴极均设置有自隔气的整体式的封闭屏蔽罩和各自独立的供气机构；所述低真空度腔体设置有可沿着水平轨道开合的第一移动门，所述高真空度腔体装设有第二移动门，所述低真空腔体内设置有可视实时监控系统；所述自控卷绕系统内部设置有表面处理机构。

2.根据权利要求1所述的常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，其特征在于:所述自控卷绕系统内部设置有对分开后各层ITO柔性基材的卷绕进程有实时同步的自动纠偏机构。

3.根据权利要求1所述的常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，其特征在于:所述自控卷绕系统的立式单鼓内还设置有薄膜沉积时的鼓表面的温度控制机构。

4.根据权利要求2所述的常温多层ITO柔性基材单鼓立式连续气相沉积设备系统，其特征在于:所述第二移动门通过铰链与高真空度腔体铰接连接。