【技術領域】本發明是有關於一種積層體及發光裝置，特別是指一種水氣阻隔積層體及包含該水氣阻隔積層體的發光裝置。
【先前技術】有機電激發光裝置包含兩上下相間隔地設置的可撓性基板、一位於該等可撓性基板間並連接該等可撓性基板且與該等可撓性基板相配合界定出一容置空間的水氣阻隔圍壁，以及一容置在該容置空間內的有機電激發光元件。該有機電激發光裝置雖透過該水氣阻隔圍壁可避免該有機電激發光元件接觸到水氣而縮短使用期限的問題，然而，該水氣阻隔圍壁僅能針對四周進入的水氣進行阻隔，但無法阻隔由該可撓性基板進入的水氣，再者，該可撓性基板阻隔水氣的效果不佳，因此，該有機電激發元件仍會接觸到水氣，使得該有機電激發光裝置的使用期限仍不符合業界需求。
參閱圖1，台灣專利公開第200829070號揭示一種有機電激發光裝置。該有機電激發光裝置包含一可撓性基板4、一設置於該可撓性基板4上的一下阻隔膜單元5、兩相間隔地設置於該下阻隔膜單元5上的有機電激發光元件6、一設置在該有機電激發光元件6上的吸收層7，以及一包覆該有機電激發光元件6及該吸收層7的上阻隔膜單元8。該下阻隔膜單元5包括一第一阻隔膜51及一設置於該第一阻隔膜51上的第二阻隔膜52。該上阻隔膜單元8包括一第三阻隔膜81及一設置於該第三阻隔膜81上的第四阻隔膜82。該第一阻隔膜51包括一有機層511及一設置在該有機層511上的無機層512。該第二阻隔膜52包括一有機層521及一設置在該有機層521上的無機層522。該第三阻隔膜81包括一有機層811及一設置在該有機層811上的無機層812。該第四阻隔膜82包括一有機層821及一設置在該有機層821上的無機層822。該有機層例如紫外光硬化型、熱固型或聚對二甲苯系(parylene)高分子。該無機層例如二氧化矽(SiO2)、四氮化三矽(Si3N4)、三氧化二鋁(Al2O3)、氮化鋁(A1N)、二氧化鈦(TiO2)、氮化鈦(TiN)、三氧化二鉻(Cr2O3)、碳化矽(SiC)，或類鑽碳(diamond-like carbon，簡稱DLC)。
該有機電激發光裝置雖透過該等阻隔膜可輔助該基板阻隔水氣，但該有機電激發光裝置僅考量到水氣阻隔效果，然而，作為一有機電激發光裝置仍需考量在這樣設計下是否會影響發光強度，因此，仍有必要尋找出可兼具水氣阻隔性及光穿透性的有機電激發光裝置。
【發明內容】因此，本發明之第一目的，即在提供一種具有光穿透性及水氣阻隔性的水氣阻隔積層體。
於是，本發明水氣阻隔積層體，包含一聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層及一連接該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層的無機層，其中，該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯的有機組分所形成，且該無機層的成份包括由三氧化二鋁及氮化矽組成的材料群中選擇的至少一種材料。
本發明之第二目的，即在提供一種具有光穿透性及水氣阻隔性的水氣阻隔結構體。
本發明水氣阻隔結構體，包含一基板單元及一連接該基板單元的水氣阻隔積層體。該水氣阻隔積層體包含一聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層及一連接該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層的無機層，其中，該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯的有機組分所形成，且該無機層的成份包括由三氧化二鋁及氮化矽組成的材料群中選擇的至少一種材料。
本發明之第三目的，即在提供一種具有長使用壽命且高發光強度的發光裝置。
本發明發光裝置，包含兩相間隔設置的水氣阻隔結構體、一水氣阻隔圍壁以及一發光元件。每一水氣阻隔結構體包含一基板單元，及一連接該基板單元的水氣阻隔積層體。該水氣阻隔積層體包含一聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層，及一連接該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層的無機層，其中，該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯的有機組分所形成，且該無機層的成份包括由三氧化二鋁及氮化矽組成的材料群中選擇的至少一種材料。該水氣阻隔圍壁位於該等水氣阻隔結構體間，且與其中一水氣阻隔結構體的水氣阻隔積層體的無機層及另一水氣阻隔結構體的基板單元連接，並與該無機層及該基板單元相配合界定出一容置空間。該發光元件容置於該容置空間內。
本發明之功效在於：透過使用1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯形成聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層並搭配使用三氧化二鋁或氮化矽的無機層來形成該水氣阻隔積層體，使得利用該水氣阻隔積層體的水氣阻隔結構體具有高光穿透性及高水氣阻隔性，也就是說，該水氣阻隔積層體提升了該基板單元的光穿透性及水氣阻隔性。
【實施方式】本發明將就以下該等實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明該等實施之限制。
參閱圖2，本發明發光裝置之一第一實施例，包含兩上下相間隔地設置的水氣阻隔結構體1、一水氣阻隔圍壁2，以及一發光元件3。箭頭表示光的行徑方向。
每一水氣阻隔結構體1包含一基板單元11及一連接該基板單元11的水氣阻隔積層體12。該基板單元11包括一可撓性基板111及一設置在該可撓性基板111的導電層112。該可撓性基板111例如但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，簡稱PET)基板、聚醚碸(poylether sulfone，簡稱PES)基板，或聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)基板等。該導電層112例如電極層或透明導電層等。該透明導電層例如但不限於氧化銦錫(indium tin oxide，簡稱ITO)層或氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，簡稱IZO)層。該電極層例如但不限於鋁電極層、鋁鎂合金電極層、鋁鋰合金電極層，或鋁鈣合金電極層等。在本發明的第一實施例中，該等水氣阻隔結構體1的基板單元11的可撓性基板111為聚對苯二甲酸乙二酯基板、其中一水氣阻隔結構體1的基板單元11的導電層112為氧化銦錫層，且另一水氣阻隔結構體1的基板單元11的導電層112為鋁電極層。
該其中一水氣阻隔結構體1的水氣阻隔積層體12包含一連接該基板單元11的導電層112的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121，及一連接該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121的無機層122。該另一水氣阻隔結構體1的水氣阻隔積層體12包含一連接該基板單元11的可撓性基板111的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121，及一連接該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121的無機層122。
該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)(亦稱parylene HT或parylene AF4)層121是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯(1,1,2,2,9,9,10,10-octafluoro[2.2]paracyclophane)的有機組分所形成。該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121形成步驟包含對該1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯加熱至90℃～160℃進行氣化，再加熱至650℃～750℃進行裂解，接著，於沉積壓力範圍在1mTorr～100mTorr間進行化學氣相沉積(chemical vapor deposition，簡稱CVD)處理，並聚合形成該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121。在本發明的第一實施例中，該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121形成步驟的氣化溫度為150℃、該裂解溫度為720℃，且該聚合溫度為32℃且沉積壓力為25mTorr。
該無機層122的成份包括三氧化二鋁及氮化矽組成的材料群中選擇的至少一種材料。該無機層122形成步驟包含對一無機靶材進行射頻磁控濺鍍(RF Magnetron Sputtering)處理而沉積並形成該無機層122。該無機靶材為三氧化二鋁靶材或矽靶材。該無機層122為氮化矽時，是於一包含有以氮氣作為反應氣體的環境下進行該射頻磁控濺鍍處理而形成。該射頻磁控濺鍍處理的操作壓力範圍為0.1mTorr至20mTorr。該射頻磁控濺鍍處理的操作溫度範圍為10℃至110℃。在本發明的第一實施例中，該無機層122形成步驟的射頻功率為100W，且該操作溫度為24℃。在本發明的第一實施例中，該水氣阻隔積層體12的無機層122的成份為氮化矽。
該水氣阻隔圍壁2位於該等水氣阻隔結構體1間。該水氣阻隔圍壁2的底緣及頂緣分別連接該其中一水氣阻隔結構體1的水氣阻隔積層體12的無機層122及該另一水氣阻隔結構體1的基板單元11的導電層112。該水氣阻隔圍壁2與該無機層122及該導電層112可相配合界定出一容置空間20。該水氣阻隔圍壁2包含分別連接該其中一水氣阻隔結構體1的水氣阻隔積層體12的無機層122及該另一水氣阻隔結構體1的基板單元11的導電層112的兩聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21及一連接並位於該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21間的無機層22。該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯的有機組分所形成，且該無機層22的成份包括由三氧化二鋁及氮化矽組成的材料群中選擇的至少一種材料。該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21除可有助於水氣阻隔效果外，因該等水氣阻隔結構體1的無機層122及該導電層112及該水氣阻隔圍壁2的無機層22屬於硬質材質，當彼此相直接相疊合時會產生應力，導致龜裂或生長缺陷的問題產生，故可透過該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21作為緩衝層，以避免應力的產生。該水氣阻隔圍壁2的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21及該無機層22的形成方式如形成該水氣阻隔積層體12的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及該無機層122，故不再贅述。在本發明的第一實施例中，該水氣阻隔圍壁2的無機層22的成份為氮化矽。
該發光元件3容置於該水氣阻隔圍壁2的容置空間20內。該發光元件3例如但不限於有機發光二極體。
參閱表1，本發明發光裝置之一第二實施例至一第八實施例與該第一實施例不同在於改變該等水氣阻隔積層體12的無機層122的膜厚及形成該無機層122的操作壓力。參閱表1，為能突顯本發明該等實施例中的技術效果，設計出比較例1至3作為比較對象。該比較例1與該第一實施例不同在於該水氣阻隔結構體1沒有聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121。該比較例2與該第一實施例不同在於該水氣阻隔結構體1沒有無機層122。該比較例3與該第一實施例不同在於沒有該水氣阻隔積層體12。
參閱圖3，本發明發光裝置之一個第九實施例與該第一實施例不同在於每一個水氣阻隔結構體1還包含一位於該基板單元11與該水氣阻隔積層體12的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121間，並將該基板單元11與該水氣阻隔積層體12連接固定一起的銜接層13。每一個水氣阻隔積層體12還包括一位於該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及該無機層122間，並將該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及該無機層122連接固定一起的連接層123。該水氣阻隔圍壁2還包括四層連結層23。其中兩層連結層23分別位於該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21及該無機層22間，並將該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21及該無機層22連接固定一起。其餘兩層連結層23分別連接該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21，以將該水氣阻隔圍壁2與該等水氣阻隔結構體1連接固定一起。
該銜接層13、該連接層123，及該等連結層23的材質為芳香基羥基矽烷化合物。該芳香基羥基矽烷化合物是由一包括芳香基烷氧基矽烷化合物的組分經水解所形成。該芳香基烷氧基矽烷化合物例如但不限於苯基三甲氧基矽烷(phenyltrimethoxysilane)、苯基三乙氧基矽烷(phenyltriethoxysilane)，或N-[2-N-(乙烯基苄基胺基)乙基]-3-胺基丙基三甲氧基矽烷{N-[2-(N-vinylbenzylamino)ethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilane}。透過該芳香基羥基矽烷化合物中的芳香基與該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層中的苯基間的相容性，可使得該銜接層13、該連接層123，及該等連結層23穩定地吸附於該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層上，以及，透過該芳香基羥基矽烷化合物中的羥基與該無機層或導電層形成鍵結，使得該銜接層13、該連接層123，及該等連結層23穩定地與該無機層或導電層結合，繼而使該水氣阻隔積層體12的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及無機層122連接固定一起、使該水氣阻隔圍壁2的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層21及無機層22連接固定一起以及使該基板單元11與該水氣阻隔積層體12連接固定一起。該銜接層13、該連接層123，及該等連結層23的形成方式，可採用浸置成膜方式。以該銜接層13來說，將該基板單元11進行清洗並乾燥，接著，將該乾燥後的基板單元11浸泡於一包含芳香基羥基矽烷化合物的溶液中，其中，該芳香基羥基矽烷化合物的溶液是由將芳香基烷氧基矽烷化合物置於醋酸水溶液中進行水解反應所形成。然後，取出該基板單元11並乾燥，即可在該基板單元11上形成該銜接層13。該清洗使用的試劑依序為丙酮、甲醇及去離子水。該連接層123及該連結層23形成方式如同該銜接層13的形成方式，故不再贅述。
參閱表1及表2，本發明發光裝置之一第十實施例與該第一實施例不同在於該水氣阻隔積層體12的無機層122及該水氣阻隔圍壁2的無機層22的成分皆為三氧化二鋁。參閱表2，本發明發光裝置之一第十一實施例至一第十七實施例與該第十實施例不同在於改變該水氣阻隔積層體12的無機層122的膜厚及形成該無機層122的操作壓力。參閱表1及表2，本發明發光裝置之一第十八實施例與該第九實施例不同在於該水氣阻隔積層體12的無機層122及該水氣阻隔圍壁2的無機層22的成分為三氧化二鋁。參閱表2，為能突顯本發明該等實施例中的技術效果，設計出比較例4作為比較對象。該比較例4與該第十實施例不同在於該水氣阻隔結構體1沒有聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121。
評價項目
水氣阻隔性量測：使用鈣測試法對該等實施例的水氣阻隔結構體1、比較例1、2及4的水氣阻隔結構體1，及比較例3的基板單元11進行水氣滲透率(單位：g/m2/day)的量測。
平均光穿透率(單位：%)：使用紫外光-可見光光譜儀(Ultraviolet -Visible Spectroscopy；廠牌：PerkinElmer；型號：Lambda 25)對該等實施例的水氣阻隔結構體1、比較例1、2及4的水氣阻隔結構體1，及比較例3的基板單元11進行量測，且偵測波長為400nm至800nm。
附著性測試(單位：%，剝落百分比)：使用百格刀分別在該第一實施例、第九實施例、第十實施例及第十八實施例的水氣阻隔結構體1的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及無機層122上分別刻畫網狀格線，形成100個格子點。將一膠帶黏貼在該等格子點上，接著，將該膠帶撕開，觀察該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121及該無機層122剝落情況。
表1
| 厚度 | 實施例 | 比較例 |
| 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 | 九 | 1 | 2 | 3 |
| 基板單元11 | 可撓性基板111(μm) | 175 | 175 | 175 | 175 |
| 透明導電層(nm) | 12 | 12 | 12 | 12 |
| 銜接層13 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | -- | -- | -- |
| 聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121(nm) | 75 | -- | 75 | -- |
| 連接層123 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | -- | -- | -- |
| 無機層 122 | 氮化矽 | 膜厚(nm) | 100 | 50 | 150 | 200 | 300 | 400 | 100 | 100 | 100 | 100 | -- | -- |
| 壓力(mTorr) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | 9 | 1 | 1 | -- | -- |
| 三氧化二鋁 | 膜厚(nm) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 壓力(mTorr) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 水氣滲透率 (×10-3，g/m2/day) | 5.7 | 7.7 | 6.9 | 7.6 | 8.7 | 13 | 8.2 | 10 | 5.2 | 9.6 | 13 | 17 |
| 平均光穿透率 (%) | 95.9 | － | 94.06 | 93.54 | 92.63 | － | － | － | 95.6 | 94.5 | 83.7 | 79.4 |
| 附著性(%) (剝落百分比) | 30 | － | － | － | － | － | － | － | 0 | － | 60 | － |
| | | | | | | | | | | | | | | |
由表1的第一實施例及比較例1至3實驗數據可知，在相同膜厚下，本發明透過使用1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯形成聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121並搭配使用氮化矽的無機層122來形成該水氣阻隔積層體12，使得利用該水氣阻隔積層體12的水氣阻隔結構體1，相較於比較例1至3，具有高光穿透性及高水氣阻隔性。
再者，由該第一實施例及該第九實施例可知，本發明透過該銜接層13及該等連接層123，確實可更提升該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121與該基板單元11及該無機層122間的附著性。
表2
| 厚度 | 實施例 | 比較例 |
| 十 | 十一 | 十二 | 十三 | 十四 | 十五 | 十六 | 十七 | 十八 | 4 |
| 基板單元11 | 可撓性基板111(μm) | 175 | 175 |
| 透明導電層(nm) | 12 | 12 |
| 銜接層13 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | -- |
| 聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121(nm) | 75 | -- |
| 連接層123 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 | -- |
| 無機層122 | 氮化矽 | 膜厚(nm) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 壓力(mTorr) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 三氧化二鋁 | 膜厚(nm) | 25 | 8 | 16 | 50 | 100 | 200 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 壓力(mTorr) | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 11 | 13 | 9 | 9 |
| WVTR (×10-3，g/m2/day) | 2.6 | 5.3 | 3.5 | 3 | 5 | 4.9 | 3.7 | 4.2 | 2.1 | 5.9 |
| 平均光穿透率 (%) | 92.6 | 93.3 | － | － | － | 92.3 | 92.8 | 95.1 | 92.4 | 84.7 |
| 附著性(%)(剝落百分比) | 40 | － | － | － | － | － | － | － | 0 | |
| | | | | | | | | | | | | |
由表1及表2的第十實施例及比較例2至4實驗數據可知，在相同膜厚下，本發明透過使用1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯形成聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121並搭配使用三氧化二鋁的無機層122來形成該水氣阻隔積層體12，使得利用該水氣阻隔積層體12的水氣阻隔結構體1，相較於比較例2至4，具有高光穿透性及高水氣阻隔性。
再者，由該第九實施例及該第十八實施例可知，本發明透過該銜接層13及該等連接層123，確實可更提升該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121與該基板單元11及該無機層122間的附著性。
綜上所述，本發明透過使用1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯形成聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)層121並搭配使用三氧化二鋁或氮化矽的無機層122來形成該水氣阻隔積層體12，使得利用該水氣阻隔積層體12的水氣阻隔結構體1具有高光穿透性及高水氣阻隔性，也就是說，該水氣阻隔積層體12提升了該基板單元11的光穿透性及水氣阻隔性，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
【圖式簡單說明】本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是台灣專利公開第200829070號的有機電激發裝置的一示意圖； 圖2是本發明發光裝置之一第一實施例的一立體分解示意圖；及， 圖3是本發明發光裝置之一第九實施例的一立體分解示意圖。