TWI447030B - 氣阻膜及其製造方法 - Google Patents

Description

氣阻膜及其製造方法

本發明係有關於一種氣阻膜，尤其是一種具有一層液體的氣阻膜及其製造方法。

隨著科技日新月異，當今市面上林林總總的消費性電子產品，已擺脫過去給人方方正正的舊有印象，更多的產品設計者希望能以多變而新穎的造型來吸引消費者，而這也增加各類電子產品的設計自由度。另外，為符合現行消費者對於消費性電子產品可攜性的重視，此類電子產品是否輕薄短小，同樣受到業界的關注。因此，眾多廠商積極投入微電子元件製作，在軟性可撓式塑膠或薄金屬基板上的軟性電子(Flexible Electronics)技術研究與開發。再加上近年來由於光電產品的蓬勃發展，使得有機發光元件(OLED)、有機太陽能電池(OPV)、薄膜太陽能電池(thin film photovoltaic)、可撓式液晶螢幕(flexible LCD)、電子紙(electric paper)等，儼然已經在現在及未來的市場扮演舉足輕重的地位。

然而，以顯示器來說，為符合上述現代科技對於電子產品的要求，以塑膠基材取代傳統的玻璃基材來作為顯示器基板已經成為技術發展的趨勢。塑膠基材不但可以提供更輕薄的特性，其可撓性佳，更進一步改善了傳統玻璃基材不耐撞擊易碎的缺失。但是，塑膠基材相較於玻璃基材最大的缺點在於其對於外界環境的水氣與氧性的阻絕性不佳。此時，這些電子產品內的元件只要接觸到空氣中的水氣及氧氣就會造成元件損壞。

為了解決上述缺點，氣阻膜封裝技術為近期常見且廣為業所採納的改善方法，用以保護電子產品內的元件不受空氣中之水氧及氧氣的干擾，進而維持它們的功能性與延長使用壽命。但是，目前在氣阻膜封裝技術的研發過程中，往往因為氣阻膜材料上的選擇或是製程種類的不同，導致製程中不同兩相間無法取得平衡，或是基材表面品質不均，而造成膜表面粗糙度不佳以及各種尺寸上的缺陷。再者，由於某些常用的氣阻膜材料較不具可撓曲的特性，例如：無機材料，若是進一步應用前述現在所盛行之具可撓性的軟性電子產品上時，在折曲的過程中也很容易發生膜面破裂等問題。不難想見，上述缺陷均會降低氣阻膜的阻氣能力，讓分子級大小的水氣及氧氣通過這些缺陷進入電子產品中，傳統上元件遭水氣及氧氣侵襲而損壞的問題仍難以根除。

有鑑於此，本發明提供一種具有液體層的氣阻膜，利用液體的連續性，來達到阻水阻氣的效果，也可以改善習知技術中固體材料在乾燥製程中容易產生缺陷的問題。

本發明提供一種氣阻膜，用以阻絕氣體或水氣進入一產品。其中，氣阻膜至少包含一氣阻層與複數個包覆層，氣阻層為液體，液體中亦可包含奈米粒子，而複數個包覆層係分別設置於氣阻層之相對兩側。

在本發明之一實施例中，氣阻層為一非揮發性液體或含有奈米粒子之液體層，非揮發性液體可選擇自由潤滑油、矽油、甘油、非食用大豆油、離子液體與非揮發性有機醇類所組成之群組，奈米粒子可選擇奈米氧化矽、奈米氧化鈦、奈米鎳、奈米銀、奈米碳管或奈米黏土所組成之群組。

在本發明之一實施例中，氣阻層可流動之一膠體。

在本發明之一實施例中，氣阻層的黏度介於1 mPa.s至1000 mPa.s。

在本發明之一實施例中，氣阻層之厚度介於20~100 μm之間。

在本發明之一實施例中，氣阻層為一揮發性液體。

在本發明之一實施例中，該些包覆層之至少一者為一基材，基材可為一聚对苯二甲酸乙二酯材料、一聚乙烯萘材料、一聚醚碸材料、一聚醯亞胺材料、一聚碳酸酯材料、一環烯烴聚合物、一金屬薄片或一彈性玻璃。

在本發明之一實施例中，該些包覆層之其中一者包含一黏著材料，且黏著材料為一熱固化型樹脂或一紫外線固化型樹脂。

在本發明之一實施例中，其中黏著材料為紫外線固化型樹脂，且可選自由壓克力膠、環氧樹脂、聚亞醯胺、聚酯、聚氨酯與矽膠所組成之群組。

在本發明之一實施例中，更包含一分散層覆蓋於氣阻層之其中一側上之該些包覆層，其中一分散層為一奈米材料且可為一奈米氧化矽分散液、一奈米氧化鈦分散液、一奈米鎳分散液、一奈米銀分散液、一奈米碳管分散液或一奈米黏土分散液。

在本發明之一實施例中，氣阻膜之透光率大於85%。

本發明進一步提供一種氣阻膜的製造方法，該製造方法至少包含下列步驟：首先，以濕式塗佈製程於複數個包覆層之其中一者上塗佈一氣阻層。接著，將複數個包覆層之其中另一者覆蓋於氣阻層上。

在本發明之一實施例中，其中該將複數個包覆層之其中另一者覆蓋於氣阻層上的步驟係經由貼合方式完成。

在本發明之一實施例中，濕式塗佈製程可為一繞線棒式塗佈製程、一刮刀式塗佈製程、一滾輪式塗佈製程、一浸沾式塗佈製程、一旋轉式塗佈製程、一精密狹縫式塗佈製程、一淋幕式塗佈製程或一斜板式塗佈。

在本發明之一實施例中，上述製造方法更包含下列步驟：密封該些包覆層之其中一者與其中另一者間的空隙。

在本發明之一實施例中，其中密封該些包覆層之其中一者與其中另一者間的空隙的步驟係透過一紫外線固化型樹脂或一固體材料來完成，且固體材料可為一金屬材料、一有機材料或一無機材料。

由下文的說明，可更進一步瞭解本創作的特徵及其優點，閱讀時請參考第一圖至第三B圖。

承上，本發明提供一種氣阻膜，應用於一產品中，用以阻絕氣體或水氣進入一產品。此氣阻膜可應用在電子產品、食品、藥品等領域。在一較佳實施例中，電子產品為一有機發光元件、一有機太陽能電池、一薄膜太陽能電池、一可撓式液晶螢幕或一電子紙。後續茲就本案的結構組成，及其所能產生的功效與優點，配合圖式詳細說明如下。

首先，請先參考第一圖，第一圖為本發明之第一實施例之氣阻膜10的橫截面示意圖。如第一圖所示，本發明提供一種氣阻膜，氣阻膜至少包含一氣阻層12與複數個包覆層11、13。其中，氣阻層12為液體，而複數個包覆層11、13係分別設置於氣阻層12之相對兩側。根據本發明之第一實施例，包覆層11、13均為基材，也就是說在包覆層11(亦即基材11)上塗佈氣阻層12後，再將另一包覆層13(亦即基材13)設置於氣阻層12上方。其中，氣阻層12的塗佈方式將於後文說明，在此暫不贅述。

於一較佳實施例中，兩包覆層11、13(亦即基材11、13)的材質選擇可為相同材質或不同材質，且可為一聚对苯二甲酸乙二酯材料、一聚乙烯萘材料、一聚醚碸材料、一聚醯亞胺材料、一聚碳酸酯材料、一環烯烴聚合物、一金屬鉑片或一彈性玻璃。其中，聚对苯二甲酸乙二酯材料與聚乙烯萘材料較常被使用，且由於聚对苯二甲酸乙二酯材料較便宜，具有一定的成本優勢，因此更常為軟性電子產品所利用。此外，進一步說明的是，當本發明所提供之氣阻膜欲應用於光電類之電子產品時，此處基材的材質選擇上透光度需大於85%。

另外，兩包覆層11、13間的空隙可進一步藉由紫外線固化型樹脂或固體材料14密封，而將氣阻層12完全密封於兩包覆層11、13之間。在較佳實施例中，用以密封兩包覆層11、13的空隙的固體材料14可為一金屬材料、一有機材料或一無機材料。

承上所述，氣阻層12為液體，本發明主要便是利用液體的連續性來達到阻水阻氣的效果。至於氣阻層12所選用的液體則可為一揮發性液體、一非揮發性液體或一可流動之膠體。在較佳實施例中，氣阻層的黏度介於1 mPa.s至1000 mPa，且其厚度介於20至100 μm之間。另外，氣阻層12採用非揮發性液體為較佳的選擇，且非揮發性液體可選擇自由潤滑油、矽油、甘油、離子液體、非食用大豆油與非揮發性有機醇類所組成之群組。然而，如前文提及，本發明之氣阻層12也可為揮發性液體或可流動之膠體，基本上氣阻層12所採用的材料只要能與包覆層所採用的材料具有良好的相容性即可，本發明並不以上述任一實施例為限。

接著，請參考第二圖，第二圖為本發明之第二實施例之氣阻膜20的橫截面示意圖。本發明之第二實施例之氣阻膜20的結構大致上與第一實施例之氣阻膜10相同，唯一的不同在於第二實施例中包覆層23並非基材，而是一黏著材料。

進一步來說，第二實施例中的包覆層23可為一熱固化型樹脂或一紫外線固化型樹脂。在較佳實施例中，由於紫外線固化型樹脂在固化過程中可交聯較完全，與熱固化型樹脂相較之下，可避免乾燥過程溶劑揮發所造成的缺陷以致在封裝過程中造成漏液現象並且造成環保問題，故以紫外線固化型樹脂進行氣阻層封裝製程上之為較佳選擇。然而本發明並不欲以此為限，合先敘明。請繼續參考第二圖，第二實施例中係先於包覆層21(亦即基材)上塗佈為一層液體(即氣阻層22)，然後在氣阻層22上再塗佈一層紫外線固化型樹脂。待紫外線固化型樹脂硬化後，便將氣阻層22封裝在其中。此一作法的目的是利用紫外線固化型樹脂當作黏著層，讓液體(即氣阻層22)以物理吸附及黏著的方式固定，也就是利用黏著力將氣阻層22黏在包覆層23內。在較佳實施例中，黏著材料為紫外線固化型樹脂，且可選自由壓克力膠、環氧樹脂、聚亞醯胺、聚酯、聚氨酯與矽膠所組成之群組。

請參考第三A圖至第三B圖，第三A圖為本發明之第三實施例之氣阻膜30的橫截面示意圖，而第三B圖為本發明之第四實施例之氣阻膜40的橫截面示意圖。本發明第三實施例之氣阻膜30與第四實施例之氣阻膜40與前述第二實施例之氣阻膜20在結構上最大的差異點在於，氣阻膜30與氣阻膜40均在包覆層31、41上先塗佈一層黏著材料(即包覆層32、42)，黏著材料較佳地為前述之紫外線固化型樹脂。然後，再於上述黏著材料(即包覆層32、42)上再塗佈氣阻層33、43。也就是說，在第三實施例與第四實施例的氣阻膜30、40與第二實施例的氣阻膜20其差異點，即在於氣阻層33、43與基材(即包覆層31、41)之間更包含有另一包覆層32、42，且此另一包覆層32、42同樣為黏著材料。

至於第三A圖所示之第三實施例的氣阻膜30與第三B圖所示之第四實施例的氣阻膜40間最大的差異點在於，第四實施例中於包覆層44上更塗佈覆蓋有另一氣阻層45。如第三B圖所示，於基材(即包覆層41)上先塗佈包覆層42後，再將氣阻層43塗佈於包覆層42上。隨後，將包覆層44塗佈覆蓋於氣阻層43上。最後，將另一氣阻層45塗佈於覆蓋前述之包覆層44上。也就是說，氣阻層43與包覆層42、44整個被覆蓋在另一氣阻層45內，亦即另一氣阻層45係用以增加氣阻層43的封閉性，使液體更不容易滲出。

在較佳實施例中，另一氣阻層45為一無機奈米分散液，且可為一奈米氧化矽分散液、一奈米氧化鈦分散液、一奈米鎳分散液、一奈米銀分散液、一奈米碳管分散液或一奈米黏土分散液。其中奈米氧化矽分散液的熱性質良好，熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion,CTE)約在3 x 10-8m/℃，且其同時具備良好的阻氣性，故為較佳選擇，然而本發明並不欲以之為限，合先敘明。

本發明所提供之氣阻膜的結構以詳述如前文，後續本發明將進一步提供上述氣阻膜的製造方法。本發明之另一重點乃在於利用濕式塗佈製程來完成氣阻膜的結構，但由於本發明之要旨是利用液體來阻水阻氣，其氣阻膜結構並不前述第一實施例至第四實施例。因此製程上並不限定於利用全濕式塗佈製程，或利用全濕式塗佈製程搭配貼合製程。也就是說，本發明主要是在氣阻膜的結構中必須以濕式塗佈一薄層液體。因此，本發明所提供之製造方法首先先以濕式塗佈製程於複數個包覆層之其中一者(亦即基材)上塗佈一層液體(亦即氣阻層)。接著，將複數個包覆層之其中另一者覆蓋於氣阻層上。

其中，本發明所提供之製造方法更包含一利用黏著材料或固體材料密封分別設置於氣阻層之相對兩側的包覆層間空隙的步驟。換言之，當複數個包覆層之其中另一者為另一基材時，便可以利用此密封步驟來密封兩基材間所有可能的空隙。而當此複數個包覆層之其中另一者可以為一黏著材料時，例如紫外線固化型樹脂，則當黏著材料硬化時便能將氣阻層封裝於該些黏著材料內，詳細的過程前文均已述及，在此不再贅述。

根據較佳實施例，前述將複數個包覆層之其中另一者覆蓋於氣阻層上的步驟可經由貼合方式完成。另外，濕式塗佈製程可為一繞線棒式塗佈製程、一刮刀式塗佈製程、一滾輪式塗佈製程、一浸沾式塗佈製程、一旋轉式塗佈製程、一精密狹縫式塗佈製程、一淋幕式塗佈製程或一斜板式塗佈等任何塗佈方式，發展成熟後亦可直接導入量產線，以片對片(patch by patch)或捲對捲(roll to roll)的方式生產高品質之氣阻膜。

另外，氣阻膜上方可再另加其他功能性塗層，舉凡耐刮層、耐熱層、防眩光層、抗反射層、偏光層、導電層等，市面上均有成熟的技術與材料，將液體阻氣膜的功效與之結合，可使氣阻膜成為一完整可利用於任何產業的產品。

綜上所述，本發明中以濕式塗佈製程塗佈一層液體於基材上，濕式塗佈製程因成本低，適合大量生產，已是未來製備生產氣阻膜的趨勢。同時，由於本發明的製造方法係利用黏著材料將液體封裝於其中，無須再經過一道乾燥程序，可進一步避免習知的氣阻膜封裝技術中因乾燥程序容易產生氣阻膜本身缺陷的問題。另外，本發明之氣阻膜包含液體層更可進一步利用液體的連續性來達到良好的阻水組氣效果，在最佳狀態下僅需一層氣阻膜即可達到良好的阻氣性，大幅地降低了製造成本，增加其應用的廣泛度，提供未來電子產品上可使用之高品質低價格的氣阻膜。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。

10、20、30、40．．．氣阻膜

11、13、21、23、31、32、34、41、42、44．．．包覆層

12、22、33、43．．．氣阻層

45．．．另一氣阻層

14．．．固體材料

第一圖顯示本發明之第一實施例之氣阻膜橫截面的示意圖；

第二圖顯示本發明之第二實施例之氣阻膜橫截面的示意圖；

第三A圖顯示本發明之第三實施例之氣阻膜橫截面的示意圖；以及

第三B圖顯示本發明之第四實施例之氣阻膜橫截面的示意圖。

20．．．氣阻膜

21、23．．．包覆層

22．．．氣阻層

Claims (18)

1. 一種氣阻膜，用以阻絕氣體或水氣進入一產品，該氣阻膜至少包含：一氣阻層；以及複數個包覆層，分別設置於該氣阻層之相對兩側，其中該氣阻層為液體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻層為一非揮發性液體，該非揮發性液體可選擇自由潤滑油、矽油、甘油、離子液體、非食用大豆油與非揮發性有機醇類所組成之群組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣阻膜，其中該非揮發性液體更包含奈米粒子。
4. 如申請專利範圍第3項所述之氣阻膜，其中奈米粒子可為奈米氧化矽、奈米氧化鈦、奈米鎳、奈米銀、奈米碳管或奈米黏土所組成之群組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻層為可流動之一膠體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻層的黏度介於1 mPa.s至1000 mPa.s。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻層之厚度20-100μm之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻層為一非揮發性液體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該些包覆層之至少一者為一基材，該基材可為一聚对苯二甲酸乙二酯材料、一聚乙烯萘材料、一聚醚碸材料、一聚醯亞胺材料、一聚碳酸酯材料、一環烯烴聚合物、一金屬鉑片或一彈性玻璃。
10. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該些包覆層之其中一者包含一黏著材料，且該黏著材料為一熱固化型樹脂或一紫外線固化型樹脂。
11. 如申請專利範圍第10項所述之氣阻膜，其中該黏著材料為該紫外線固化型樹脂，且可選自由壓克力膠、環氧樹脂、聚亞醯胺、聚酯、聚氨酯或矽膠所組成之群組。
12. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，更包含一分散層覆蓋於該氣阻層之該其中一側上之該些包覆層，其中該另一分散層為一奈米材料且可為一奈米氧化矽分散液、一奈米氧化鈦分散液、一奈米鎳分散液、一奈米銀分散液、一奈米碳管分散液或一奈米黏土分散液。
13. 如申請專利範圍第1項所述之氣阻膜，其中該氣阻膜之透光率大於85%。
14. 一種製造申請專利範圍第1項所述之氣阻膜的方法，至少包含下列步驟：以濕式塗佈製程於該些包覆層之其中一者上塗佈該氣阻層；以及將該些包覆層之其中另一者覆蓋於該氣阻層上。
15. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其中該將該些包覆層之該其中另一者覆蓋於該氣阻層上的步驟係經由貼合方式完成。
16. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其中該濕式塗佈製程可為一繞線棒式塗佈製程、一刮刀式塗佈製程、一滾輪式塗佈製程、一浸沾式塗佈製程、一旋轉式塗佈製程、一精密狹縫式塗佈製程、一淋幕式塗佈製程或一斜板式塗佈。
17. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，更包含下列步驟：密封該些包覆層之該其中一者與該其中另一者間的空隙。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製造方法，其中該密封該些包覆層之該其中一者與該其中另一者間的該空隙的步驟係透過一紫外線固化型樹脂或一固體材料來完成，且該固體材料可為一金屬材料、一有機材料或一無機材料。