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無機多層堆疊件及其相關(guān)的制造方法以及組成成分與流程

文檔序號:11996215閱讀:299來源:國知局
無機多層堆疊件及其相關(guān)的制造方法以及組成成分與流程
無機多層堆疊件及其相關(guān)的制造方法以及組成成分相關(guān)申請本申請要求于2011年1月27日提交的美國臨時申請61/436,726,61/436,732和61/436,744的優(yōu)先權(quán),這些文獻的內(nèi)容在此并入作為參考。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明主要涉及多層堆疊件及其相關(guān)的制造方法和組成物。尤其是,本發(fā)明涉及柔性的多層堆疊件,該多層堆疊件作為封裝用在太陽能電池、電解池、半導(dǎo)體照明和發(fā)光二極管(LED)顯示器等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù):
現(xiàn)有的許多產(chǎn)品,如電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和藥品,對水蒸氣或是周圍環(huán)境的氣體比較敏感。當接觸到水蒸氣或是周圍環(huán)境的氣體時,這些產(chǎn)品可能會變質(zhì)和/或性能退化。鑒于此,設(shè)置隔離涂層通常被用來作為防范這種不利暴露的保護措施。塑料涂層或塑料層通常被用作隔離涂層。但是這種隔離涂層因其抵抗氣體和液體滲透性差的特性而受到損害,這種抗?jié)B透性的值通常低于產(chǎn)品所必需的抗?jié)B透性要求幾個數(shù)量級。通過舉例的方式來進一步說明,某些LED顯示器和太陽能電池在封裝應(yīng)用工藝過程中需要水汽透過率大約低于10-4克/平方米/天,相反的,針對一種常用的塑料基板聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)來講,其對水氣通過率大約是在1至10克/平方米/天。本技術(shù)領(lǐng)域人員可知,水蒸氣通過率可以被認為是與水抗?jié)B透性成反比例關(guān)系。一些其他的方法通過在如PET的塑料膜上涂覆隔離涂層來降低水蒸氣滲透性的方式來防止暴露于不希望的元素。這種隔離覆蓋涂層是典型的單一的無機覆蓋材料涂層,如鋁、氧化硅單層、AIOx和S13N4,這些無機材料通過熟知的真空沉積工藝沉積在塑料基板上。這種單一的無機覆蓋材料涂層通常能將PET對水氣的滲透性值從1.0克/平方米/天降低至0.1克/平方米/天。盡管如此,單一的塑料基板上的涂層仍然不能滿足必要的抗?jié)B透要求標準。圖1為一成對層10的示意圖,如圖1所示的一種結(jié)構(gòu),無機阻隔層或無機隔離涂層12形成在有機膜14(例如,丙烯酸)的上方。成對層10可以作為一種保護膜沉積在聚合物基體上。無機阻隔層12由密集的氧化物顆粒組成,該無機阻隔層12作為一種常規(guī)的防滲透屏障,阻礙氣體或是水分滲透進去。不管怎樣,這種常規(guī)的阻隔層普遍存在缺陷,這種阻隔層能允許水氣或氣體通過這些氧化物顆粒,最終使位于該阻隔層下面的電子器件的性能降低,如太陽能電池和有機發(fā)光二極管。為了克服這些缺陷,在阻隔層12上設(shè)置有機層14用于消除上述的這種缺陷,同時該有機層14也作為聚合物基體的下墊面。其他特定的向聚合物基體沉積多個成對層的方法,提供了一種可預(yù)料的效果,多個成對層之間呈現(xiàn)的不對齊的缺陷更進一步降低了氣體和水汽的滲透性。然而,沉積多個成對層導(dǎo)致了屏障的成本更昂貴,同時降低了最終屏障的柔性。無論是用單層阻隔涂層、單組成對層或是多組成對層作為一種保護方法,以上所述的傳統(tǒng)減緩擴散的方式不能達到在某些特定應(yīng)用中保護其下面的聚合物層的要求(例如,太陽能電池應(yīng)用,LED顯示器應(yīng)用)。具體而言,無機層的缺陷在于其本身不能很有效地被填充,并且它本身提供了讓水分和環(huán)境氣體從阻隔層擴散運動到聚合物基材表面的通道。常規(guī)的聚合物基體不能夠充分保護其封裝下面的產(chǎn)品免于被暴露在濕氣和不利的氣體環(huán)境中。因此,這些高分子基體下面的產(chǎn)品的性能隨著時間的推移降低,最終導(dǎo)致其使用壽命大大降低。因此,一種新的保護層及設(shè)計是急切需求的,這種保護層不僅能有效保護那些位于保護層下并對水分和氣體比較敏感的產(chǎn)品免受水分和周圍環(huán)境不利氣體的破壞,而且能夠克服傳統(tǒng)的阻隔層和成對層結(jié)構(gòu)所存在的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
綜上所述,在一方面,本發(fā)明提供一種多層堆疊件。所述多層堆疊件包括:(i)一層或多層用于降低氣體分子或水蒸氣分子通過率的無機阻隔層;(ii)與一層或多層無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或蒸汽分子發(fā)生反應(yīng);(iii)其中,在所述多層堆疊件工作過程中,由所述無機阻隔層滲透出的氣體分子或蒸汽分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),使氣體分子或是蒸汽基本上不能從所述多層堆疊件通過。所述蒸氣或氣體分子包括至少一個選自下述組的組成部分,所述組包括:水分、氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳、氬氣和硫化氫。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案,所述無機阻隔層包括至少一個選自下述組的組成部分,所述組包括:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬碳氮化物、金屬碳氧化物。無機阻隔層中的金屬復(fù)合物優(yōu)選包括至少一個選自下述組的組成部分,所述組包括:鋁、銀、硅、鋅、錫、鈦、鉭、鈮、釕、鎵、鉑、釩、銦和碳。所述無機反應(yīng)層優(yōu)選包括至少一個選自下述組的組成部分,所述組包括:堿金屬氧化物、氧化鋅、二氧化鈦、金屬摻雜氧化鋅和氧化硅。在某些特定實施例中,本發(fā)明的無機層摻雜有一個或多個非氧化物的化學(xué)成分。所述無機阻隔層和所述無機反應(yīng)層的厚度約10nm至1微米的范圍。在本發(fā)明的某些實施例中,一個或多個阻隔層包括兩個阻隔層,所述反應(yīng)層夾持于兩個阻隔層之間。所述反應(yīng)層優(yōu)選包括柱狀結(jié)構(gòu)。每一個或多個阻隔層可以由一個或多個非晶材料組成。應(yīng)用在光傳送領(lǐng)域的無機阻隔層,其最好大體上是透明的。另一方面,本發(fā)明提供了一種太陽能電池組件。所述太陽能電池組件包括:(i)太陽能電池以及至少部分封裝太陽能電池的太陽能電池封裝,所述太陽能電池封裝包括:a)一層或多層用于降低氣體分子或蒸汽分子通過率的無機阻隔層;b)與所述一層或多層的無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或水蒸氣分子發(fā)生反應(yīng);c)在所述太陽能電池封裝處于工作狀態(tài)時,由所述一層或多層無機阻隔層滲透出的氣體分子或蒸氣分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),使所述太陽能電池封裝保護太陽能電池免受氣體或蒸氣分子的損害。在一個實施例中,本發(fā)明的太陽能電池選自硅基太陽能、薄膜太陽能電池、有機光伏太陽能電池和染料敏化太陽能電池中的一種。所述薄膜太陽能電池優(yōu)選包括銅、銦、鎵、砷、鎘、碲、硒和硫中的至少一種。在另一方面,本發(fā)明提供一種光產(chǎn)生模塊。所述光產(chǎn)生模塊包括:(i)光源;和(ii)用于至少部分封裝所述光源的光源封裝;所述光源封裝包括:a)一層或多層用于降低氣體分子或水蒸氣分子通過率的無機阻隔層;b)與所述一層或多層的無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或水蒸氣分子發(fā)生反應(yīng);c)在所述光源封裝處于工作狀態(tài)時,由所述一層或多層無機阻隔層滲透出的氣體分子或蒸氣分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),使所述光源封裝保護光源免受氣體或蒸氣分子的損害。在某些實施例中,本發(fā)明的光源包括有機或無機發(fā)光二極管。在另一方面,本發(fā)明包括一個發(fā)光二極管(LED)顯示屏。所述LED顯示屏,包括:(i)發(fā)光二極管;以及(ii)用于至少部分封裝所述發(fā)光二極管的發(fā)光二極管封裝;所述發(fā)光二極管封裝包括:a)一層或多層用于降低氣體分子或水蒸氣分子通過率的無機阻隔層;b)與所述一層或多層的無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或水蒸汽分子發(fā)生反應(yīng);c)在所述發(fā)光二極管封裝處于工作狀態(tài)時,由所述一層或多層無機阻隔層滲透出的氣體分子或水蒸氣分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),使所述發(fā)光二極管封裝保護發(fā)光二極管免受氣體或水蒸氣分子的損害。在某些實施例中,本發(fā)明的LED包括有機發(fā)光二極管,也被稱為OLED。在另一方面,本發(fā)明提供了一種電解池。所述電解池包括:(i)陰極;(ii)陽極;(iii)電解質(zhì);和(iv)至少封裝部分陰極、部分陽極和部分電解質(zhì)的電解池封裝;所述電解池封裝包括:a)一層或多層用于降低氣體分子或水蒸氣分子通過率的無機阻隔層;b)與所述一層或多層的無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或水蒸汽分子發(fā)生反應(yīng);c)在所述電解池封裝處于工作狀態(tài)時,由所述一層或多層無機阻隔層滲透出的氣體分子或水蒸氣分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),從而使所述電解池封裝保護電解池免受氣體或水蒸氣分子的損害。在某些實施例中,本發(fā)明的電解池是柔性的。另一方面,本發(fā)明提供了一種反射式顯示模塊。所述反射顯示模塊包括:(i)反射顯示器;和(ii)封裝至少一部分反射顯示器的反射顯示器封裝;所述反射顯示器封裝包括:a)一層或多層用于降低氣體分子或水蒸氣分子通過率的無機阻隔層;b)與所述一層或多層的無機阻隔層相鄰設(shè)置的無機反應(yīng)層,該無機反應(yīng)層能夠與氣體分子或水蒸汽分子發(fā)生反應(yīng);c)在所述反射顯示器封裝處于工作狀態(tài)時,由所述一層或多層無機阻隔層滲透出的氣體分子或水蒸氣分子與所述無機反應(yīng)層發(fā)生反應(yīng),從而使所述反射顯示器封裝保護反射顯示器免受氣體或水蒸氣分子的損害。所述反射顯示器包括電泳顯示器或多層液晶顯示器。在另一方面,本發(fā)明提供了一種制造多層堆疊件的方法。該方法包括:(i)將一個柔性基片裝載在涂層機上;(ii)移動所述柔性基片或涂層機的部分機構(gòu),使柔性基片置于涂層機內(nèi)部的第一位置處;(iii)柔性基片位于第一位置處時,在所述柔性基片上制作一個或多個無機阻隔層,該無機阻隔層能夠降低蒸汽或氣體分子的通過率;(iv)移動柔性基片或涂布機的部分機構(gòu),使柔性基片至于涂層機內(nèi)部的第二位置處,第二位置與第一位置不同;和(v)形成與所述一個或多個無機阻隔層相鄰的反應(yīng)層,該反應(yīng)層能與經(jīng)所述無機阻隔層滲透過來的蒸氣或氣體分子發(fā)生反應(yīng),在所述柔性基片上的所述一個或多個阻隔層和對應(yīng)的反應(yīng)層結(jié)合后形成多層堆疊件。以上所述的方法中,優(yōu)選地包括,將所述多層堆疊件應(yīng)用在選自下述組的至少一個組成部分上,所述組包括:太陽能電池、光源、發(fā)光二極管顯示屏和電解池。所述制作步驟包括至少一項選自下述組的技術(shù),所述組包括:濺射、反應(yīng)濺射、蒸發(fā)、反應(yīng)蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、溶液涂覆工藝和等離子體增強化學(xué)氣相沉積。同樣的道理,所述形成所述反應(yīng)層優(yōu)選包括至少一項選自下述組的技術(shù),所述組包括:濺射、反應(yīng)濺射、蒸發(fā)、反應(yīng)蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、溶液涂覆工藝和等離子體增強化學(xué)氣相沉積。所述制作步驟可以在約-20℃至約200℃之間的溫度范圍內(nèi)進行。所述形成所述反應(yīng)層的步驟可以在約-20℃至約200℃之間的溫度范圍內(nèi)進行。所述制作步驟和所述形成步驟可以均是以輥對輥的形式進行的。以上所述的裝載步驟優(yōu)選包括:(a)定位所述涂層機上的柔性基片使所述柔性基片繞在一卷軸上,(b)沿著卷軸對柔性基片進行延伸并固定,保證柔性基片至少一部分暴露,便于進行所述的無機阻隔層步驟。以上所述過程中的制作步驟和所述形成步驟期間,所述柔性基片可接觸一滾筒,該滾筒的溫度設(shè)置在約-20℃至約200℃的范圍內(nèi)。在另一方面,本發(fā)明提供了一種多層堆疊件的組成成分。該組成成分包括:(i)減小氣體或蒸氣分子滲透通過量的無機阻隔層,和該無機阻隔層包括由金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬碳氧化物氮化物組成的組中的至少一種物質(zhì);及(ii)無機反應(yīng)層包括適量的反應(yīng)材料,這種反應(yīng)材料能與經(jīng)無機阻隔層滲透過的氣體或蒸汽分子發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)材料包括由堿金屬氧化物、氧化鋅、二氧化鈦基、金屬鋅摻雜氧化物和氧化硅組成的組中的至少一種物質(zhì)。所述無機阻隔層中的至少一種成分的重量百分比約介于1%至100%之間,同理,所述至少一種反應(yīng)材料的重量百分比約介于1%至100%之間。然而,當結(jié)合附圖閱讀時,可以由以下的具體實施方式的描述中得到對本發(fā)明的構(gòu)建和操作方法以及附加的目標和優(yōu)點的最好的理解。附圖說明圖1為常規(guī)的用于封裝太陽能電池的阻隔層的剖視圖;圖2為本發(fā)明所描述的用于防止水分和其他不利環(huán)境氣體破壞的多層堆疊件的一實施例的示意圖;圖3為本發(fā)明所描述的用于防止水分和其他不利環(huán)境氣體破壞的多層堆疊件另一實施例的側(cè)截面視圖;圖4是可用于如圖2和/或圖3所示的多層堆疊件實施例中的柱狀型反應(yīng)層結(jié)構(gòu)透視圖;圖5是促進本發(fā)明所描述的能以輥對輥的形式方式進行多層堆疊件加工的涂層機的實施例的俯視圖。具體實施方式為了能對本發(fā)明的作一個透徹的了解,在下面的描述中,許多與本發(fā)明相關(guān)的具體細節(jié)將被闡明。然而,在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下,可以實施本發(fā)明對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講是顯而易見的。另外,公知的過程步驟不加以詳細描述以免產(chǎn)生不必要的混淆。圖2顯示了一多層堆疊件200,其中包括一阻隔層202和一反應(yīng)層204,反應(yīng)層204與阻隔層202相鄰設(shè)置。多層堆疊件200結(jié)合在基底上,基底優(yōu)選是柔性塑料基底。作為一種優(yōu)選實施方式,本發(fā)明所描述的多層堆疊件可作為一種封裝應(yīng)用于多個技術(shù)領(lǐng)域。例如,一種其上設(shè)置有多層堆疊件200的塑料基底用于封裝太陽能電池、電解池、光產(chǎn)生模塊、發(fā)光二極管(LED)顯示器和反射顯示器等,防止其封裝的部分暴露在水分、不利氣體或周圍的環(huán)境氣體中。在多層堆疊件200中,阻隔層202作為一個隔離水分和不利氣體的屏障,不利氣體如氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳、氬氣和硫化氫。阻隔層202包括選自金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬碳氧化物組成的組中的至少一種材料。此外,阻隔層102優(yōu)選地包括碳元素和氧元素,這兩個元素可以以他們的原子形式或是以化合物的組成部分的形式存在。例如,一種阻隔層202包括二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉭、氧化鈮、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅和碳氮化硅。阻隔層202可以由單層或多層的無機材料制成。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中,阻隔層202包括一種非晶材料。當一個以上的層使用時,作為一種優(yōu)選實施方式,不同層之間相鄰堆疊。每一層的無機材料的類型沒有必要是一樣的,且在本發(fā)明的一些特定實施例中每一層的材料的類型是不相同的。雖然阻隔層202可以由任何無機材料制成作為前面所提及到的不利氣體的屏障,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,阻隔層202包括一個金屬組合物,其可以以其單質(zhì)形式或是作為一個化合物(如前面所述的化合物)的形式存在于阻隔層202里,其包含的金屬選自鋁、銀、硅、鋅、錫、鈦、鉭、鈮、釕、鎵、鉑、釩和銦組成的組中的至少一種。舉例來說,一個金屬氧化物包括AlxOy或SiOx。阻隔層202上存在的具有的一定量的金屬或金屬氧化物降低了不利氣體或蒸氣分子通過阻隔層的通過量。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,在阻隔層202中,金屬或金屬氧化物所占的重量百分比約在1%至100%之間,優(yōu)選在1%至50%之間。阻隔層202的厚度約為在10nm至1微米之間,優(yōu)選厚度在20納米至300納米范圍內(nèi)。阻隔層202目的是降低氣體或蒸氣分子的通過量,但并不是完全能夠防止水分子和特定的不利氣體。針對這個情況,本發(fā)明增設(shè)一反應(yīng)層204,其作用是與那些穿過阻隔層202的水分和不利氣體反應(yīng),不利氣體如氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳、氬氣和硫化氫。根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)知識可知,因其自身的反應(yīng)特性,反應(yīng)層204并不適合應(yīng)用在太陽能電池和其他應(yīng)用領(lǐng)域中,因為它吸收了水分和周圍環(huán)境中的不利的氣體,使產(chǎn)品性能下降,并最終導(dǎo)致產(chǎn)品失效。然而,本發(fā)明以一種利于隔離膜應(yīng)用的方式,創(chuàng)新地利用了反應(yīng)層204這種能夠吸收水分和周圍環(huán)境氣體的這種特性。具體而言,透過阻隔層202的水分、環(huán)境氣體或不利氣體,進一步與反應(yīng)層204反應(yīng),使水分、環(huán)境氣體或不利氣體基本不會滲透并通過多層堆疊件200。反應(yīng)層204可由任何無機材料制成,優(yōu)選地選用化學(xué)性質(zhì)同質(zhì)的。然而,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,反應(yīng)層204至少包括下述組中的至少一種反應(yīng)材料,所述組包括堿金屬氧化物,氧化鋅,二氧化鈦,金屬摻雜氧化鋅和氧化硅。在本發(fā)明的某些實施例中,反應(yīng)層204中摻雜一種或多種非氧化物的化學(xué)成分。作為代表性的實例,這種非氧化物摻雜劑材料包括堿金屬,如鈣、鈉和鋰等。一個或多個反應(yīng)層可由相同的材料或不同材料制成。如阻隔層202一樣,反應(yīng)層204也可以包括一個或多個反應(yīng)層,且反應(yīng)層之間彼此相鄰設(shè)置。反應(yīng)層204包括有效劑量反應(yīng)性材料,這些材料能夠與水分、不利氣體或周圍環(huán)境氣體發(fā)生反應(yīng),這些水分、不利氣體或周圍環(huán)境氣體是由與該反應(yīng)層204相鄰的阻隔層滲透過來的。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,在反應(yīng)層204中,反應(yīng)材料所占的重量百分比約在1%至100%的范圍內(nèi)。然而,作為一種更優(yōu)選的實施例,本發(fā)明中反應(yīng)層204的反應(yīng)材料的重量百分比約在90%至100%范圍之內(nèi)。反應(yīng)層204總厚度值可以是約在10納米至1微米之間,優(yōu)選值約在20nm至500nm的范圍內(nèi)。在某些應(yīng)用場合中,多層堆疊件200被設(shè)置在塑料基板產(chǎn)品上當作一種密封材料,此時會面臨一個風(fēng)險,即在該產(chǎn)品運輸,搬運及貯藏的過程中,水分、不利氣體或環(huán)境氣體透過塑料基板與反應(yīng)層204發(fā)生反應(yīng)。結(jié)果是,反應(yīng)層204的反應(yīng)特性被提前耗盡而消失,進而導(dǎo)致多層堆疊件200的隔離作用失效。針對這種情況,本發(fā)明特定的優(yōu)選實施例,在塑料基板和反應(yīng)層之間增設(shè)一阻隔層。如果反應(yīng)層204與阻隔層202的組成成分相似,那么反應(yīng)層204最好盡量與阻隔層202在結(jié)構(gòu),成分摻雜比例,結(jié)晶程度(包括其中一種是非結(jié)晶的,同時另一種是結(jié)晶的),對水分、不利氣體或環(huán)境氣體結(jié)合的反應(yīng)性等幾個方面保持充分的不同。圖3顯示了本發(fā)明的另一實施例多層堆疊件300。多層堆疊件300包括阻隔層302、阻隔層306和位于兩阻隔層之間的反應(yīng)層304。圖3所示的反應(yīng)層304與圖2所示的反應(yīng)層204基本相同,圖3所示的阻隔層302和阻隔層306與圖2所示的阻隔層202也基本相同。與前面所述的多層堆疊件200一樣,多層堆疊件300通常也可被設(shè)置在任意的基板上。作為一種優(yōu)選實施例,多層堆疊件300設(shè)置在柔性的塑料基板上。鑒于圖3所示的多層堆疊件的構(gòu)造特性,那些通過塑料基板上的水分,不利氣體或周圍環(huán)境的氣體在他們到達反應(yīng)層304之前已經(jīng)被阻隔層302所隔開。因此,阻隔層302能夠保護反應(yīng)層304免受由高分子聚合物基板上透過的水分,不利氣體或周圍環(huán)境的氣體的破壞。無論是圖2所示多層堆疊件200中應(yīng)用的反應(yīng)層204,還是圖3所示多層堆疊件300中應(yīng)用的反應(yīng)層304,一個組分的反應(yīng)層優(yōu)選具有柱狀結(jié)構(gòu)組織404,如圖4所示,該柱狀結(jié)構(gòu)組織配置成反應(yīng)層(例如,圖2所示的反應(yīng)層204或圖3所示的反應(yīng)層304)。具有柱狀結(jié)構(gòu)組織的反應(yīng)層代表了本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案,因為這種柱狀型結(jié)構(gòu)能夠增大反應(yīng)層的能與擴散化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的表面積。雖然圖2和圖3所示的本發(fā)明的阻隔層和反應(yīng)層之間是相互接觸的,但是在實施本發(fā)明的過程中,并不一定必須以這種方式進行。在本發(fā)明的某些實施例中,具有一種或多種不同功能的中間層可以被設(shè)置在阻隔層和反應(yīng)層之間。舉例來說,當需要對阻隔層的表面進行平整時,或反應(yīng)層的表面進行平整時,或同時對阻隔層和反應(yīng)層的表面進行平整時,在反應(yīng)層和阻隔層之間可以插入設(shè)置中間層實現(xiàn)這個目的。本說明書描述阻隔層與反應(yīng)層相鄰連接時用的是“鄰接”二字,然而,在這種使用場合下,“鄰接”的含義不僅僅局限于阻隔層與反應(yīng)層兩者之間為接觸連接這個含義,且涵蓋了當一個或多個中間層插入設(shè)置在阻隔層與反應(yīng)層之間時,阻隔層與反應(yīng)層之間仍為“鄰接”關(guān)系的這種意思。此外,根據(jù)以上所述的優(yōu)選實施例中,發(fā)明所涉及到的阻隔層和反應(yīng)層均是由一種或多種不同類型的無機材料制成。然而,在本發(fā)明的其他實施例中,本發(fā)明所涉及到的阻隔層和反應(yīng)層的制成材料并不局限于此。本發(fā)明的某些實施例中,本發(fā)明所涉及到的阻隔層和反應(yīng)層由一種或多種不同類型的有機材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,圖2中的多層堆疊件200,和圖3中的多層堆疊件300被用來作為一種封裝。作為一種實施例,在太陽電池應(yīng)用領(lǐng)域,本發(fā)明的多層堆疊件用來封裝太陽能電池。作為另一種實施例,在具有光產(chǎn)生模塊的照明應(yīng)用領(lǐng)域,本發(fā)明的多層堆疊件用于封裝光源。作為又一實施例,在電解池應(yīng)用領(lǐng)域,本發(fā)明的多層堆疊件用來封裝陰極,陽極和電解質(zhì)。作為又一實施例,在顯示器應(yīng)用領(lǐng)域,本發(fā)明的多層堆疊件用于封裝顯示器,如LED顯示屏或反射式顯示器。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講,本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認識到,利用現(xiàn)有的技術(shù)可以完成對太陽能電池、光產(chǎn)生模塊、電解池、LED顯示器和反射式顯示器的封裝。根據(jù)傳統(tǒng)觀點,當一層膜與相鄰的另一層膜堆積形成多層堆疊件時,其中一層膜所帶有的缺陷會傳給與其到相鄰的那層膜。當多層堆疊件的層數(shù)越多時,這種缺陷傳播的現(xiàn)象會進一步加劇。作為一種與上述情況形成鮮明對比的是,本發(fā)明意外地發(fā)現(xiàn),由無機材料構(gòu)成的層不僅能夠覆蓋與其相鄰的層所帶有的缺陷,而且還可以使相鄰層的面平整。因此,本發(fā)明多層堆疊件對水和氣的隔離應(yīng)用領(lǐng)域是非常有利地,因為本發(fā)明阻止或大大減少了缺陷或存在弊端的結(jié)構(gòu)從一層傳播到另一層這種現(xiàn)象的發(fā)生。雖然本發(fā)明多層堆疊件可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何技術(shù)加工制造而成,作為一種優(yōu)選實施方式,選用輥對輥形式的制造生產(chǎn)技術(shù),這種加工模式可以獲得相對較高的產(chǎn)量。圖5為作為本發(fā)明的一個實施例涂層機500的俯視圖。涂層機也被稱為“輥式涂層機”,其外套有一卷柔性薄膜。所述涂層機500包括一個退繞輥502、導(dǎo)輥504、卷取輥506、溫度控制沉積滾筒508、一個或多個沉積區(qū)510和沉積室512。一個或多個沉積區(qū)510均包括靶材料、電源和百葉窗,該靶材料最終將會被用于沉積在柔性基片上,下面將詳細說明。作為本發(fā)明的一個實施例,涂層工藝開始時,首先,將柔性基片514裝載在退繞輥502上。柔性基片514優(yōu)選纏繞設(shè)置在裝載在退繞輥502的一轉(zhuǎn)軸上。通常將纏繞設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的部分柔性基片514順勢拉出,并將拉出的柔性基片514沿著導(dǎo)輥504及滾筒508的外壁方向,依次將柔性基片514貼繞設(shè)置在托輥504及滾筒508的外表面上,其中該滾筒508可以轉(zhuǎn)動,最終將柔性基片514的一端連接設(shè)置在卷繞輥506上。在涂層機500工作過程中,退繞輥502、卷繞輥506和沉積鼓508均轉(zhuǎn)動,使柔性基片514能夠從多個位置對沉積鼓508進行降溫。當柔性基片514被裝在涂層機500內(nèi),接著,涂層工藝包括通過撞擊的方式將等離子體打入沉積區(qū)510內(nèi)。在涂層區(qū),百葉窗指引等離子場的帶電粒子相互碰撞并噴射靶材料,最終將靶材料沉積在柔性基片上。在涂層過程中,柔性基片514的溫度優(yōu)選用沉積鼓508控制,這樣基片才不會遭受破壞。本發(fā)明的實施例中,柔性基片514包含有聚合物材料,沉積滾筒508被降溫冷卻,進而保證沉積鼓508的溫度是接近或低于聚合物材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。這種冷卻作用防止聚合物基板在沉積過程中發(fā)生熔融,從而避免了那些還沒有達到沉積鼓508上的聚合物基板可能會自身發(fā)生降解這種現(xiàn)象的發(fā)生。從圖5中可以看出,設(shè)置有多個沉積區(qū),每個沉積區(qū)僅對應(yīng)影響一種特定材料在聚合物基片上的沉積。例如,在一個沉積區(qū),靶材料包括金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、金屬碳氮化物和金屬氧碳化合物中的至少一種成分,這些材料均能夠促進阻隔層(例如,包括圖2中阻隔層202或至少一個圖3中的阻隔層302和306)的沉積。再如,在另一個沉積區(qū)的靶材料包括堿金屬氧化物、氧化鋅、二氧化鈦、金屬摻雜氧化鋅和氧化硅中的至少一種材料,這種材料用于制造反應(yīng)層(例如,圖2中的反應(yīng)層204或圖3中的反應(yīng)層304)。通過移動柔性基片514從一個位置到另一個位置,不同類型、不同厚度以及不同的沉積區(qū)的靶材料均可以在基片上被沉積。涂層機500可用于實現(xiàn)包括至少一個選自下述組的技術(shù),所述組包括濺射、反應(yīng)離子濺射、蒸發(fā)、反應(yīng)蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積和等離子體增強化學(xué)氣相沉積。應(yīng)注意的是,本發(fā)明的創(chuàng)造性特征在于可以通過保持基片固定不動的同時移動涂層機的至少一個部分的方式或者通過同時移動基片和涂層機的方式實現(xiàn)促進多個層的沉積,而不是通過把基片從一個位置移動到另一個位置來促進多個層的沉積。不管實現(xiàn)沉積的具體過程如何,都將意識到,本發(fā)明中的輥對輥技術(shù)能夠允許不同類型和不同厚度的涂層快速沉積在基板上,最終沉積形成本發(fā)明多層堆疊件。本發(fā)明中創(chuàng)造性的輥對輥制造工藝能實現(xiàn)高生產(chǎn)量,以此增加收入。在當前形勢下,太陽能電池產(chǎn)業(yè)正在面臨一個新的挑戰(zhàn),太陽能電池行業(yè)可能會成為一種在商業(yè)方面可行的新的技術(shù)方案,并替代傳統(tǒng)能源行業(yè),本發(fā)明的多層堆疊件和加工方法與傳統(tǒng)的技術(shù)和加工方法相比取得了很大程度上的改善。如上所述,圖3中的多層堆疊件300的阻隔層和反應(yīng)層可以由合適的無機氧化物材料制成,進而使得到的多層堆疊件同時具有柔性和抗水性的特點。由本發(fā)明可知,如果因吸附作用而通過阻隔層的水蒸氣量是受限制的,那么位于多層堆疊件內(nèi)部的反應(yīng)層會具有一個較長的使用壽命。此外,由本發(fā)明仍可知,可以通過將到達阻隔層和反應(yīng)層交界面的水蒸氣量降低至最低值,來實現(xiàn)以上所述的阻隔層對于水蒸氣具有有限吸附量的效果。上述僅為本發(fā)明的一部分實施例,其它修改、變化及同等替換也都在本發(fā)明的公開范圍內(nèi)。通過實施例的方式,本發(fā)明公開了一種阻隔氣體和水的阻隔層;另外本發(fā)明也公開了通過該阻隔層降低有機物通過率的使用方法,該阻隔層的加工方法,及本發(fā)明阻隔層的組合成分。因此,廣泛地解釋所附的權(quán)利要求,并且與如下權(quán)利要求所述本發(fā)明的范圍一致的解釋方式是合理的。
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