[0021]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的創(chuàng)新的阻擋層堆體(如圖1和圖2的阻擋層堆體)制造方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解，在以下描述中闡述了許多具體細(xì)節(jié)。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該很清楚，本發(fā)明可在不受制于這些具體細(xì)節(jié)中的部分或全部?jī)?nèi)容的情況下被實(shí)踐。為了不給發(fā)明帶來(lái)不必要的理解困難，在其他實(shí)例中，尚未對(duì)熟知的方法步驟加以詳細(xì)描述。
[0023]圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的阻擋層堆體100。所述阻擋層堆體100包括夾在密封層(seal)102和基層106(比如塑料基層)之間的阻擋材料104。阻擋材料104經(jīng)設(shè)計(jì)可為下層器件(如太陽(yáng)能電池、光源、發(fā)光二極管、電解質(zhì)、陽(yáng)極、陰極和反射顯示器)提供阻隔性能。所述下層器件最好鄰近基層106或密封層102放置。
[0024]阻擋材料104主要為阻擋層堆體100提供阻隔性能。此類阻隔性能包括減少或防止異物和/或氣體傳入下層器件。然而，根據(jù)本發(fā)明可知，阻擋材料104通常包括缺陷108，所述缺陷具有凹口，為氣體和/或蒸汽傳送到下層器件提供了途徑。因此，本發(fā)明的一方面提供了一個(gè)頂部密封層(比如密封層102)，它可遮蓋阻擋材料104的缺陷108。在這方面，頂部密封層102與阻擋材料104并不共形。換句話說，頂部密封層102的某些部分不會(huì)突伸到阻擋材料104的缺陷108內(nèi)并阻塞這些缺陷。此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，不需要頂部密封層102突伸到阻擋材料104內(nèi)與該阻擋材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或進(jìn)行共價(jià)結(jié)合。本發(fā)明提供了頂部密封層102作為遮蓋(或封閉)缺陷108的密封層，從而防止氣體和/或蒸汽分子傳送到缺陷108 中。
[0025]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的阻擋層堆體200。阻擋層堆體200包括密封層202、阻擋材料204和基層206，與圖1中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)(即阻擋材料104，密封層102和基層106)基本相似。然而，在圖2中，密封層202被夾在阻擋材料204和基層206之間。無(wú)論密封層安置在阻擋材料的哪一側(cè)，密封層都會(huì)封閉住缺陷，防止氣體和/或蒸汽分子進(jìn)入缺陷凹口，使該阻擋層堆體不受這些氣體和/或蒸汽分子的影響。因此，阻擋層堆體100和200都能在各種應(yīng)用(例如太陽(yáng)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)中作為有效的密封材料。
[0026]基層(例如基層106和206)可以是任何能夠支持阻擋材料或密封層的材料。然而，它最好是由塑料制成的柔性材料。阻擋材料(例如阻擋材料104和204)可包括任何能夠阻擋水分和不想要?dú)怏w(例如氧、氮、氫、二氧化碳、氬和硫化氫)的材料。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述阻擋材料包括金屬、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碳氧化物中的至少一種。此外，所述阻擋材料最好包括采用元素形式或作為化合物組成部分的碳或氧。本發(fā)明的代表性的阻擋材料包括氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、鋁氧氮化物、氧化鉭、氧化鈮、氮化硅、氮氧化硅、硅氧碳化物和硅碳氮化物。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，阻擋材料由一層或多層無(wú)機(jī)材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，阻擋材料包括無(wú)定形材料。當(dāng)一個(gè)以上的無(wú)機(jī)層用來(lái)制作阻擋材料，不同的層最好互相鄰近地堆疊在一起。每層中使用的無(wú)機(jī)材料(用于形成阻擋材料)類型不必相同，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中可能有所不同。盡管阻擋材料可采用作為上述氣體屏障的無(wú)機(jī)材料制作，在本裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，阻擋材料包括采用元素形式或作為化合物的金屬組合物(如上所述)。該金屬組合物可包括鋁、銀、硅、鋅、錫、鈦、鉭、鈮、釕、鎵、鉑、釩和銦中的至少一種。舉例來(lái)說，金屬氧化物包括Alx0y和/或Si0x。在本發(fā)明的阻擋材料中，據(jù)認(rèn)為，存在有效分量的金屬或金屬氧化物可減少不想要的氣體和/或蒸汽分子傳送至阻擋材料。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，阻擋材料中的金屬或金屬氧化物的濃度介于大約1% (以重量計(jì))和大約100% (以重量計(jì))之間，最好有介于大約1% ((以重量計(jì))和大約50% (以重量計(jì))之間。
[0028]一般認(rèn)為，增加阻擋材料的厚度可加強(qiáng)其阻隔性能。然而，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，如果阻擋材料制作得太厚，也就是說，厚度超過了一定的數(shù)值，所得到的阻擋材料可能會(huì)硬脆易碎和/或容易開裂。產(chǎn)生的裂紋會(huì)為氣體和/或蒸汽分子提供傳送至阻擋材料的途經(jīng)。為此，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，阻擋材料的厚度最好應(yīng)該實(shí)現(xiàn)平衡，既能達(dá)到足夠厚度以加強(qiáng)阻隔性能，又不至于因?yàn)樘穸兊萌菀组_裂。因此，阻擋材料(例如阻擋材料104和204)可能是實(shí)現(xiàn)這種平衡的任何厚度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，阻擋材料的厚度介于大約10納米和大約I微米之間間，最好介于大約20納米和大約300納米之間。
[0029]雖然本發(fā)明中的阻擋材料經(jīng)過設(shè)計(jì)可減少氣體和/或蒸汽分子的傳送，但無(wú)法完全不受水分和特定氣體的影響。因此，在本裝置的一個(gè)實(shí)施例中，阻擋材料(例如阻擋材料104和204)包括一個(gè)反應(yīng)成分或反應(yīng)層(以下稱為“反應(yīng)成分”)。經(jīng)設(shè)計(jì)，該反應(yīng)成分可與擴(kuò)散至阻擋材料中的水分和不想要?dú)怏w的分子(例如氧、氮、氫、二氧化碳、氬氣和硫化氫)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)傳統(tǒng)看法，太陽(yáng)能電池和其他應(yīng)用中不需要反應(yīng)成分的反應(yīng)性質(zhì)，因?yàn)樗鼤?huì)吸收水分和不想要的氣體，從而導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。然而，本發(fā)明創(chuàng)新性地利用了反應(yīng)成分的反應(yīng)性質(zhì)，使其對(duì)阻擋層堆體應(yīng)用發(fā)揮作用。具體而言，擴(kuò)散到阻擋層202的水分和/或不想要的氣體與反應(yīng)成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使阻擋層堆體100或200大體上不受擴(kuò)散的氣體和/或蒸汽分子的影響。
[0030]反應(yīng)成分可采用任何無(wú)機(jī)材料制成，最好在化學(xué)上具有同質(zhì)性。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，反應(yīng)成分包括堿金屬氧化物、氧化鋅、氧化鈦、摻金屬氧化鋅和氧化硅中的至少一種。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，反應(yīng)層204摻雜有一種或多種非氧化化學(xué)成分。代表性的非氧化性摻雜材料包括堿金屬，比如鈣、鈉和鋰。
[0031]像阻擋材料(例如阻擋材料104和204)—樣，反應(yīng)成分204可包括一個(gè)或多個(gè)互相鄰近放置的反應(yīng)層。在此裝置中，每個(gè)反應(yīng)層均可由相同材料或不同材料制成。無(wú)論使用多少層，反應(yīng)成分包括有效分量的反應(yīng)材料，該反應(yīng)材料可與擴(kuò)散至阻擋材料的水分和不想要的氣體或環(huán)境氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，反應(yīng)成分中的反應(yīng)材料的濃度介于大約1% (以重量計(jì))和大約100%之間。然而，在本發(fā)明的更優(yōu)選實(shí)施例中，反應(yīng)成分中的反應(yīng)材料的濃度介于大約90% (以重量計(jì))和大約100% (以重量計(jì))之間。
[0032]如果反應(yīng)成分采用層的形式，可能有介于大約10納米和大約I微米間的總厚度，最好有介于大約20納米和大約500納米間的總厚度。在某些應(yīng)用中，本發(fā)明的阻擋層堆體被制造在塑料基層上，并用作封裝體(encapsulant )，這樣會(huì)在運(yùn)輸、搬運(yùn)和儲(chǔ)藏封裝產(chǎn)品的過程中，出現(xiàn)水分和/或不想要的環(huán)境氣體通過塑料基層進(jìn)行擴(kuò)散并與反應(yīng)層204發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，反應(yīng)成分所需的反應(yīng)屬性可能會(huì)耗盡，導(dǎo)致所述阻擋層堆體失效。為