新型阻擋層堆體及其方法、組合物的制作方法
【專利說明】新型阻擋層堆體及其方法、組合物
[0001 ] 本發(fā)明是申請(qǐng)日為:2013年8月30日，專利申請(qǐng)?zhí)枮?201380044869.x，發(fā)明名稱為新型阻擋層堆體及其方法、組合物的中國發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及其新型阻擋層堆體(barrier layer stacks)及其方法和組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及包括密封層的阻擋層堆體，以及該阻擋層堆體的制造方法和組合物。
【背景技術(shù)】
[0003]許多產(chǎn)品(例如電子器件、醫(yī)療器件和藥品)對(duì)水蒸氣和環(huán)境氣體具有敏感性，并且接觸水蒸氣和環(huán)境氣體會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)和/或產(chǎn)品性能下降。因此，為了避免此類不想要的接觸，通常會(huì)使用阻隔涂層或阻隔材料作為保護(hù)措施。
[0004]塑料涂層或塑料薄膜經(jīng)常被用作阻隔材料。不幸的是，它們對(duì)氣體和液體的耐滲透性較弱，與合格產(chǎn)品性能的所需耐滲透值相比，數(shù)值要低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。舉例來說，某些LED顯示器和太陽能電池封裝應(yīng)用需要水蒸氣透過率大約低于10—4克/平方米/天；與此相反，PET (Po lye thy Iene Terephthalate，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)作為一種常用的塑料薄膜，其水蒸氣透過率約介于大約I克/平方米/天和大約10克/平方米/天的范圍之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，水蒸氣透過率可以被認(rèn)為與抗水滲透能力成反比。
[0005]其他方法通過在PET之類的塑料薄膜上涂布阻隔涂層以減少水蒸氣滲透性，防止接觸不想要的元素。這些涂層通常采用單層的無機(jī)材料，比如41、31(^，)1(^和31辦4，使用熟知的真空沉積方法將這些材料沉積在塑料基層上。這些無機(jī)材料的單層涂層一般會(huì)將PET的水蒸氣透過率由1.0降至0.1克/平方米/天。因此，在塑料基層上的單層阻隔涂層也無法達(dá)到所需耐滲透值。
[0006]無論將單個(gè)塑料薄膜還是將使用阻隔涂層或阻隔材料的塑料基層作為保護(hù)措施，上述傳統(tǒng)的擴(kuò)散阻擋方案都無法為下層器件或底層產(chǎn)品提供特定應(yīng)用(比如太陽能電池應(yīng)用和LED顯示器應(yīng)用)所需程度的保護(hù)。具體而言，無機(jī)層中存在的缺陷無法有效得到填補(bǔ)，為水分和不想要的環(huán)境氣體提供了從阻隔層表面進(jìn)入聚合物基層的擴(kuò)散途經(jīng)。因此，傳統(tǒng)的聚合物薄膜不能充分保護(hù)所封裝的底層產(chǎn)品，避免其接觸水分和不想要的環(huán)境氣體。所以，底層產(chǎn)品會(huì)隨時(shí)間而退化，最終報(bào)廢，導(dǎo)致生命周期相對(duì)縮短。
[0007]因此，需要采用新型的阻擋層設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)能有效保護(hù)對(duì)水分和氣體敏感的底層產(chǎn)品，使其免受水分和不想要的環(huán)境氣體的影響，并且不會(huì)產(chǎn)生單獨(dú)使用薄膜或采用阻隔涂層等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所擁有的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]按照上述內(nèi)容，本發(fā)明一方面提供了一種阻擋層堆體。該阻擋層堆體包括:(i)包括缺陷的阻擋材料；(ii)遮蓋阻擋材料缺陷的密封層；(iii)其中在阻擋層堆體處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，密封層的存在可減少或防止蒸汽和/或氣體分子通過阻擋材料的缺陷進(jìn)行擴(kuò)散。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，缺陷包括位于阻擋材料內(nèi)的凹口，密封層并不突進(jìn)所述凹口內(nèi)。
[0009]舉例來說，所述密封層的厚度介于大約0.1微米和大約10微米之間，所述阻擋材料的厚度介于大約10納米至大約I微米之間。所述密封層包括聚合物和/或無機(jī)材料。較佳的，所述密封層可包括丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯中的至少一種。所述阻擋材料可以是一個(gè)無機(jī)層，其包括金屬、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碳氧化物中的至少一種。按照本裝置的一個(gè)方面，所述無機(jī)阻擋層包括鋁、銀、硅、鋅、錫、鈦、鉭、鈮、釕、鎵、鉑、釩和銦中的至少一種。所述阻擋材料可以是透明材料。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述阻擋材料包括兩個(gè)阻擋層以及夾在兩個(gè)阻擋層之間的反應(yīng)層。在本實(shí)施例中，每個(gè)阻擋層均可采用一種或多種無定形材料制成。
[0011]另一方面，本發(fā)明提供了一種組合裝置。該組合裝置包括:(i)下層器件；(ii)至少能夠部分封裝該下層器件的封裝體(encapsulant);且該封裝體包括(a)包括缺陷的阻擋材料；(b)遮蓋阻擋材料缺陷的密封層;其中在阻擋層堆體處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，密封層的存在可減少或防止蒸汽和/或氣體分子通過阻擋材料的缺陷進(jìn)行擴(kuò)散。在此方面，該組合裝置可包括太陽能電池組件、發(fā)光模塊、發(fā)光二極管顯示器、電解槽以及反射顯示模塊中的一個(gè)。
[0012]在另一方面，本發(fā)明提供了一種防腐包裝。該防腐包裝包括:(i)對(duì)蒸汽和/或氣體分子具有敏感性的物體；以及(ii)至少能夠部分封裝該物體的封裝體;且該封裝體包括(a)包括缺陷的阻擋材料；(b)遮蓋阻擋材料缺陷的密封層;其中，在阻擋層堆體處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，密封層的存在可減少或防止蒸汽和/或氣體分子通過阻擋材料的缺陷進(jìn)行擴(kuò)散。較佳的，該物體包括食品、醫(yī)療用品和生物活性物質(zhì)中的一種。
[0013]在另一方面，本發(fā)明提供了一種制造阻擋層堆體的方法。該方法包括:(i)獲取阻擋材料；(ii)鄰近所述阻擋材料涂布保護(hù)膜；以及(iii)固化該保護(hù)膜以形成阻擋層堆體。較佳的，所述涂布該保護(hù)膜包括涂布丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯中的至少一種。保護(hù)膜的固化可以在介于大約10°C和大約100°C間的溫度范圍內(nèi)處理所述保護(hù)膜和/或使用紫外線輻射處理所述保護(hù)膜。
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，獲取阻擋材料的過程包括:(i)將柔性基層裝入一臺(tái)涂布機(jī)上；(ii)放置柔性基層或涂層機(jī)的一部分，使得柔性基層處于涂布機(jī)內(nèi)部的第一位置；以及(i i i)當(dāng)柔性基層處在第一個(gè)位置時(shí)，在柔性基層上制造一個(gè)或多個(gè)阻擋層，阻擋層包括允許蒸汽和/或氣體分子傳送的缺陷。
[0015]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種阻擋層堆體的組合物。該組合物包括:(i)具有允許氣體和/或蒸汽穿過的缺陷的阻擋材料，該阻擋材料包括金屬、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氮化物中的至少一個(gè)；以及(ii)包括聚合物材料的密封層，該聚合材料為丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯中的至少一種。
[0016]該阻擋材料的濃度可介于大約I% (以重量計(jì))和大約99% (以重量計(jì))之間，該密封層的濃度可介于大約I % (以重量計(jì))和大約99% (以重量計(jì))之間。
[0017]然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可以由以下的具體實(shí)施例的描述中得到對(duì)本發(fā)明的構(gòu)建和操作方法以及附加目的和優(yōu)點(diǎn)的最好理解。
【附圖說明】
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于阻擋水分和其他不想要?dú)怏w的阻擋層堆體的側(cè)面截面圖。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于阻擋水分和其他不想要?dú)怏w的另一個(gè)阻擋層堆體的側(cè)面截面圖。
[0020]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的涂布機(jī)的俯視圖，該涂布機(jī)用于輥對(duì)輥(roll-to-roll)制造創(chuàng)新的阻擋層堆體(如圖1和圖2的阻擋層堆體)。