阻隔膜構造及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本發明是在政府支持下根據能源部授予的批號3053、合同號DE-EE0004739完成 的。政府在本發明中享有一定的權利。
[0002] 相關專利申請
[0003] 本申請要求2012年8月8日提交的美國臨時申請61/680,963和2013年3月13 日提交的美國臨時申請61/779455在35U.S.C. § 119(e)下的權益。
技術領域
[0004] 本公開整體涉及阻隔膜和制造阻隔膜的方法。
【背景技術】
[0005] 聚合物和氧化物諸如氧化鋁或氧化硅的多層堆疊在一次涂覆工藝中沉積在柔性 聚合物膜上，以使得阻隔膜能夠抵抗水分滲透。這些阻隔膜可通過多種生產方法來制備， 包括液體涂覆技術，諸如溶液涂覆、輥涂、浸涂、噴涂、旋涂；以及干法涂覆技術，諸如用于固 體材料熱蒸發的化學氣相沉積（CVD)、等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)、濺射和真空工 藝。此類阻隔膜和方法的實例可在以下文獻中找到：例如，美國專利5, 440, 446 (Shaw等 人）；5,877, 895 (Shaw 等人）；6, 010, 75I (Shaw 等人）；7, 018, 7I3 (Padiyath 等人）；以及 6, 413, 645(Graff等人），這些專利均以引用方式并入本文，如同全文示出一樣。這些阻隔 膜作為玻璃封裝材料的柔性替代物在顯示器、照明和太陽能市場中具有多種應用。
【發明內容】
[0006] 本申請的發明者試圖開發出具有改善的耐候性和抗層間分層能力的阻隔膜。
[0007] 一種阻隔膜的一些實施例包括基底、與基底相鄰的基礎聚合物層、與基礎聚合物 層相鄰的氧化物層、與氧化物層相鄰的粘附調整層；以及與粘附調整層相鄰的頂部涂層聚 合物層。在一些實施例中，頂部涂層聚合物包括丙烯酸酯。任選地，無機層可位于頂部涂層 聚合物層上。在一些實施例中，粘附調整層為粘附促進層。在其它實施例中，粘附調整層為 剝離層。
[0008] 一些用于制備阻隔膜的方法的實施例包括以下步驟：提供基底、將基礎聚合物層 施加到基底、將氧化物層施加到基礎聚合物層、將粘附調整層施加到氧化物層；以及將頂部 涂層聚合物層施加于粘附調整層上。
[0009] 單獨的粘附促進層提供了增強的抗濕性、以及頂部涂層對下面的阻隔堆疊層的改 善的剝離強度粘附性。
[0010] 單獨的剝離層將臨時性保護層施加到氧化物層和聚合物層中的一者并且隨后去 除，從而形成了改善的阻隔組件。在一些實施例中，將保護層施加到氧化物層以在處理期間 保護氧化物層。在處理期間包含保護層減少了氧化物層中的缺陷形成。在一些實施例中， 隨后在下游處理期間將保護層從氧化物層去除。在一些實施例中，立即通過施加粘合劑層 和/或頂部片材或保護襯片來保護所暴露的氧化物層。
[0011] 本申請的其它特征和優點在以下連同兩幅附圖一起考慮的詳細說明書中進行描 述或提及。
【附圖說明】
[0012] 附圖包含在本說明書中并構成本說明書的一部分，并且它們結合【具體實施方式】闡 明本發明的優點和原理。在這些附圖中，
[0013] 圖1為示出具有粘附調整層的阻隔膜的示意性橫截面；以及
[0014] 圖2為示出用于制備阻隔膜的方法的示意圖。
[0015] 附圖未必按比例繪制。應當理解，在給定附圖中用于指示部件的數字的使用并不 旨在限制另一附圖中標記有相同數字的部件。
【具體實施方式】
[0016] 在以下詳細說明中，可參考形成本說明一部分的一組附圖，并且在附圖中通過例 證的方式示出若干具體實施例。應當理解，在不脫離本發明的范圍或實質的情況下，設想并 可做出其它實施例。
[0017] 若干方法可用于制備多層阻隔膜中的氧化物層，如上所述。這些方法中的每一種 均提供了獨特的挑戰。在一些情況下，多層阻隔膜中的各層之間的粘附性對于所期望的應 用是不足的。例如，聚合物層（例如，聚酯層、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯層）可能不具有對 相鄰的聚合物層的良好的粘附性。另選地，聚合物層可能不具有對相鄰的氧化物層的良好 的粘附性。例如，當使用濺射工藝來形成氧化物層時，可能會發生粘附性問題。在濺射工藝 中，可用于形成阻隔氧化物層的沉積能量一般是較高的。相比之下，沉積聚合物層中所涉及 的能量一般較低，并且這種沉積能量差異可導致粘附性問題。為增加各層之間的粘附性，具 體地講是初始粘附性，硅低價氧化物的薄型濺射層（例如，無機"接合"層）已被證明為可用 的。這個無機接合層元件隨后可與基底層（一種氧化物）和聚合物封堵層兩者形成化學鍵。 用于制備無機接合層的濺射工藝必須在具有精確的功率和氣體流設置的情況下來進行，以 改善粘附性能。這種沉積工藝歷史上易受噪聲影響，這導致聚合物層的粘附性多變且較低。 甚至當阻隔堆疊的初始粘附性合格時，低價氧化物和聚合物層之間或相鄰的聚合物層之間 的粘附性在暴露于85°C和85%相對濕度的加速老化條件時已顯示出缺點。此外，氧化物層 的缺陷可能會在處理期間發生。氧化物層的缺陷可能會降低聚合物層和氧化物層之間的粘 附性，從而導致對水進入、降解和/或阻隔膜從其意圖保護的設備分層的增大的易感性。一 種用于制備阻隔膜的更穩健的解決方案是所需的。
[0018] 本申請的發明者試圖開發出具有改善的耐候性和抗層間分層能力的阻隔膜。在一 個方面，發明者認識到需要增加阻隔膜的各層之間的粘附性。在另一方面，發明者認識到需 要在處理期間臨時性地保護氧化物層以減少缺陷形成。
[0019] 圖1為阻隔膜10的示意性橫截面。膜10包括按以下順序布置的層：基底12 ;基 礎聚合物層14 ;無機層（例如，氧化物層）16 ;單獨的粘附調整層18 ;頂部涂層聚合物層20 ; 以及任選的無機層21。盡管僅示出兩個聚合物層（14、20)和兩個無機層（16、21)，但膜10 可包括位于基底10和頂部涂層聚合物層20或無機層21之間的聚合物和氧化物的另外的 交替的層。盡管圖1中粘附調整層18定位在無機層16和頂部涂層聚合物層20之間，但應 當理解粘附調整層可存在于任何聚合物-聚合物或聚合物-氧化物交界處。具體地，粘附 調整層可設置在基底和基礎聚合物層之間、基礎聚合物層和氧化物層之間、氧化物層和頂 部涂層聚合物層之間、和/或頂部涂層聚合物層上。
[0020] 在一些實施例中，粘附調整層18為粘附促進層，該粘附促進層改善了膜10的抗濕 性和阻隔膜10的剝離強度粘附性。在其它實施例中，粘附調整層為剝離層，該剝離層可為 氧化物層提供臨時性保護。用于阻隔膜10的各層的示例性材料在下文和實例部分中確定。
[0021] 圖2為系統22的圖解，該圖示出了用于制備阻隔膜10的示例性方法。系統22處 于真空下，并且包括用于接收和移動基底12的冷凍轉筒24 (如由膜26表示），從而提供移 動的幅材。蒸發器28施加基礎聚合物，該基礎聚合物由固化單元30進行固化，以在轉筒24 沿著箭頭25所示的方向推進膜時形成基礎聚合物層14。氧化物濺射單元32施加氧化物， 以在轉筒24推進膜26時形成無機層16。對于基礎聚合物和氧化物的另外的交替的層，轉 筒24可沿著與箭頭25相反的方向反向旋轉，并且隨后再次推進膜26,以施加另外的交替的 基礎聚合物層和氧化物層，并且可根據要求或需要對交替的層重復該子過程多次。一旦基 礎聚合物和氧化物的交替的層完成，則轉筒24進一步推進膜，并且蒸發器34沉積粘附調整 層。轉筒24進一步推進膜，并且蒸發器36沉積頂部涂層聚合物層20。粘附