TW201435136A - 具有交替層之疏水與疏油包裝材料 - Google Patents
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Abstract
本發明描述一種可防止水分或油性物質滲透進入受保護區域或裝置之包裝材料。該包裝材料包括第一疏水及疏油層及第二親水層之交替層。該第二親水層捕集水分子，以防止其遷移。藉由使疏水/疏油層與親水層交替(包括厚度近似於水分子或氫氧根離子之疏水層)，該包裝材料在該等親水層上形成多重有限能量阱。此等勢阱限制水分子、氧分子及氫氧根離子，從而防止其遷移穿過該包裝材料。
Description
本申請案主張2012年11月20日申請之美國臨時申請案第61/728,648號之優先權並根據35 U.S.C.§ 119(e)之規定主張其權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明一般係關於包裝材料。特定言之，本發明係關於具有交替層之疏水與疏油包裝材料。
各種產品受益於保護或包裝，以防止(例如)水分或油性物質之污染。受益於包裝之實例產品尤其包括電子裝置(例如，用於顯示器裝置或太陽能電池之組件)及食品或其他易腐性產品。
藉由以產品本身形成包裝材料或使用包裝材料作為用於產品之包裝元素，便可防止水分及/或油性物質接觸該等產品，如若不然，該等產品很可能在曝露至污染物時受到損壞或變質。例如，藉由將包裝材料附至基板(例如，觸控螢幕玻璃、塑膠包裝或積體電路)，以充當保護層，包裝材料便可用以保護產品。或者，包裝材料可與置於該包裝材料上之較耐用材料一起使用。
全氟聚合物可用作疏水包裝材料，因為全氟聚合物具備化學穩定性，耐化學性及耐候性，具有斥油性及斥水性、低表面張力、低折
射率、低摩擦係數及對表面之黏著力減小。然而，全氟聚合物不具有良好黏著特性。因此，當使用全氟聚合物作為塗層材料時，其傾向於自產品之基板或其他元件或者全氟聚合物所附接的包裝層離。
實施例係關於一種製造包裝材料之方法，其包括：提供無機材料之底層；形成至少一種金屬或至少一種半金屬及氧及氟之第一無機化合物疏水層，該第一疏水層係配置於該底層上；及藉由在該第一層上形成第二無機親水層形成第一交替層堆疊物，該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
在一實施例中，藉由使用原子層沉積法將金屬-有機前驅物層吸附於基板上，並將該金屬-有機前驅物層曝露至來自電漿之自由基物種來提供該底層，該電漿將該金屬-有機前驅物層之表面部分轉化為第一無機化合物層。
在一實施例中，另外藉由將底層之無機材料曝露至含氟電漿，以形成含無機材料之元素及氟之無機層作為第一層來提供該底層。
在一實施例中，另外藉由將底層之無機材料曝露至含氟及矽烷的電漿，以形成含無機材料之元素、矽、碳及氟之無機層作為第一層來提供該底層。
在一實施例中，另外藉由將底層之無機材料曝露至具有含鈦前驅物之含氟電漿，以形成含無機材料及鈦、碳及氯之元素之無機層作為第一層來提供該底層。
在一實施例中，藉由將聚合物、電漿聚合物(亦即，使用電漿聚合而成的聚合物)或鋁、氧、碳及氟之聚合物沉積於該底層上提供該第一疏水層。
在一實施例中，該第一疏水層之厚度為1埃至100埃。
在一實施例中，製造該包裝材料包括提供第一疏水層，其係藉
由將該底層曝露至十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷，並使該沉積的十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷與該底層中之三甲基鋁反應，以在該底層上形成Al-Si-O-C-F聚合物作為該第一層。
在一實施例中，藉由將該第一層曝露至金屬-有機前驅物(其分子係吸附於該第一層上)，並將吸附的金屬-有機分子曝露至電漿自由基，以使該等吸附的金屬-有機分子轉化為無機層來提供該第二無機親水層。
在一實施例中，在該第一交替層堆疊物上形成至少另一交替層堆疊物。
在一實施例中，藉由以下方法提供該底層：將基板曝露至金屬-有機前驅物，藉由將惰性氣體注射於該基板上來清洗該基板之經物理吸附的金屬-有機前驅物，將清洗後留在該基板上之金屬-有機分子曝露至電漿所生成之自由基，及將有機前驅物提供至該等留在該基板上之金屬-有機分子並曝露至自由基。
在一實施例中，該第二無機親水層之厚度為1埃至5埃。
其他實施例係關於一種包裝材料，其包括無機材料之底層及第一交替層堆疊物。該第一交替層堆疊物包括第一疏水層及配置於該第一層上之第二無機親水層。第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
在一實施例中，該底層為Al2O3、ZrO2、HfO2、SiO2、TiO2中之一者及其組合。
在一實施例中，該第一疏水層為聚合物。
在一實施例中，該第二層具有實質上等於水分子之分子直徑之厚度。
在一實施例中，該第一疏水層為有機鋁-氧-碳-氟化合物。
在一實施例中，該第一疏水層為無機鋁-氧-氟化合物。
在一實施例中，該第一疏水層係藉由將該底層曝露至含氟電漿以將該底層之表面轉化為該第一疏水層之無機鋁-氧-氟化合物而製得。
在一實施例中，該第一疏水層為聚合物。
在一實施例中，該第一層係藉由將基板曝露至甲基丙烯酸縮水甘油酯，以沉積甲基丙烯酸縮水甘油酯層，及將該沉積的甲基丙烯酸縮水甘油酯層曝露至N2O電漿，以使該沉積層轉化為聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯)而形成。
在一實施例中，該包裝材料在第一交替層堆疊物上包括至少另一交替層堆疊物。
其他實施例係關於一種裝置，其包括至少一活性層及保護該至少一活性層免受污染之包覆層。該包覆層可包括無機材料及第一交替層堆疊物。該第一交替層堆疊物包括配置於該底層上之第一疏水層化合物及配置於該第一疏水層上之第二無機親水層。該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
其他實施例係關於一種裝置，其包括至少一活性層、保護該至少一活性層免受污染之包覆層。該包覆層包括無機材料之底層及第一交替層堆疊物。該第一交替層堆疊物包括配置於該底層上之第一疏水層、配置於該第一疏水層上之第二無機親水層。該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱，且在該第一交替層堆疊物上提供至少另一交替層堆疊物。
100‧‧‧線性沉積裝置
104‧‧‧支撐柱
108‧‧‧處理腔室
114‧‧‧馬達
120‧‧‧基板
124‧‧‧支撐板
128‧‧‧基座
136‧‧‧反應器
136A‧‧‧反應器
136B‧‧‧反應器
136C‧‧‧反應器
136D‧‧‧反應器
138‧‧‧延伸桿
210‧‧‧托架
300‧‧‧旋轉沉積裝置
314‧‧‧基板
318‧‧‧基座
320‧‧‧反應器
324‧‧‧容器
330‧‧‧出口
334‧‧‧反應器
338‧‧‧出口
364‧‧‧反應器
368‧‧‧反應器
412A‧‧‧導管
412B‧‧‧導管
416‧‧‧導管
420‧‧‧導管
422‧‧‧電極
428‧‧‧導管
432‧‧‧導線
440‧‧‧排放部分
442‧‧‧排放部分
448‧‧‧排放部分
500‧‧‧包裝材料
510‧‧‧第二層
514‧‧‧第一層
518‧‧‧底層
522‧‧‧基板
700‧‧‧顯示器裝置
704‧‧‧處理器
708‧‧‧OLED
712‧‧‧顯示器界面
716‧‧‧包裝材料
圖1為根據一實施例之線性沉積裝置之橫截面圖。
圖2為根據一實施例之線性沉積裝置之透視圖。
圖3為根據一實施例之旋轉沉積裝置之透視圖。
圖4為根據一實施例之沉積裝置中之反應器之透視圖。
圖5為根據一實施例之包裝材料之橫截面圖。
圖6為說明根據一實施例之形成包裝材料之方法的流程圖。
圖7為根據一實施例之顯示器裝置之方塊圖，該裝置包括藉由包裝材料免受污染之有機發光二極體。
本文參考附圖描述實施例。然而，本文所揭示的原理可以許多不同形式具體化，且不應視為受到本文所述實施例之限制。在說明中，可省略眾所周知的特徵及技術之細節，以避免不必要地模糊實施例之特徵。
在該等圖式中，類似參照數字表示類似元件。為清楚起見，圖式之形狀、尺寸及區域等可能有所擴大。
實施例係關於形成一種防止水分或油性物質滲透進入受保護區域或裝置之包裝材料。本發明包裝材料包括第一疏水及疏油層及第二親水層之交替層，該第二親水層捕集任何水分子以防止水分子擴散進入圍繞該第二層之第一層。藉由使該第一層(例如，厚度近似於水分子或氫氧根離子厚度之疏水層)與第二層相交替，該包裝材料在該第一層上形成多重有限勢阱。此等勢阱可限制水分子及氧分子，從而防止或減少水及/或氧遷移穿過該包裝材料。
在一或多個實施例中，第一及第二層係由相同材料形成。在一些實例中，該第一層係藉由將相同材料之部分曝露至氟電漿而形成。其餘未曝露至該氟電漿之材料成為第二層。
在其他實施例中，可使用單獨的化學氣相沉積(CVD)，原子層沉積(ALD)或分子層沉積(MLD)方法將該第二層沉積於該第一層上。例如，可先後使用作為源前驅物之三甲基鋁(TMA)及作為反應物前驅物之N2O來沉積氧化鋁作為第二層。
沉積裝置實例
圖1為根據一實施例之線性沉積裝置100之橫截面圖。圖2為根據一實施例之線性沉積裝置100(沒有腔室壁以便於解釋)之透視圖。線性沉積裝置100除其它組件外可包括支撐柱104、處理腔室108及一或多個反應器136。反應器136可包括一或多個用於進行MLD、ALD及/或CVD之注射器及自由基反應器。該等注射器將源前驅物、反應物前驅物、清洗氣體或其組合注射至基板120上。注射器與基板120間之間隙可為0.5mm至1.5mm。
處理腔室108被壁所封閉，且可維持在真空狀態，以藉由提供進行沉積製程之惰性環境而防止污染物影響沉積製程。處理腔室108包含承接基板120之基座128。將基座128置於支撐板124上以供滑動。支撐板124可包括溫度控制器(例如，加熱器或冷卻器)，以控制基板120之溫度。通常，將基板120加熱至超過250℃，有時超過500℃之溫度，端看所使用的前驅物及沉積於基板120上之材料而定。然而，實施例可藉由加熱前驅物而非基板120將基板120之溫度維持在較低溫度下。
線性沉積裝置100亦可包括起模頂桿(未顯示)，其有助於將基板120負載至基座128上或自基座128卸下基板120。
圖2為線性沉積裝置100(沒有腔室壁以便於解釋)之透視圖，其係如上在圖1之內容中所描述之實施例。在一實施例中，將基座128固定至托架210，該等托架可在延伸桿138上移動，該延伸桿上形成有螺釘。托架210在接受延伸桿138的孔中形成對應螺釘。將延伸桿138固定至馬達114之心軸，且因此，延伸桿138隨著馬達114之心軸旋轉而旋轉。延伸桿138之旋轉導致托架210(及因而基座128)在支撐板124上作線性運動。藉由控制馬達114之速度及旋轉方向，可控制基座128之線性運動之速度及方向。使用馬達114及延伸桿138僅係使基座128移
動之機制實例。有各種使基座128移動之其他方式(例如，在基座128之底部、頂部或側面使用齒輪及小齒輪或線性馬達)。此外，基座128可保持靜止並移動反應器136，以代替移動基座128。
圖3為根據一實施例之旋轉沉積裝置300之透視圖。可使用旋轉沉積裝置300進行根據另一實施例之沉積製程，而非使用圖1之線性沉積裝置100。旋轉沉積裝置300尤其可包括以下組件：反應器320、334、364、368、基座318及封閉此等組件之容器324。旋轉沉積裝置300之反應器(例如，320)對應如上文參考圖1所述的線性沉積裝置100之反應器136。基座318將基板314固定住。可將反應器320、334、364、368放置成與基板314及基座318具有0.5mm至1.5mm之間隙。基座318或反應器320、334、364、368旋轉以使基板314接受不同處理。
將反應器320、334、364、368之一或多者連接至氣管(未顯示)，以提供源前驅物、反應物前驅物、清洗氣體及/或其他材料。藉由氣管提供之材料可(i)直接藉由反應器320、334、364、368注射至基板314上，(ii)在反應器320、334、364、368內之腔室中進行混合後注射至基板314上，或(iii)藉由反應器320、334、364、368內所生成之電漿轉化為自由基後注射至基板314上。將該等材料注射至基板314上後，多餘材料可透過出口330、338排出。旋轉沉積裝置300之內部亦可維持在真空狀態。
旋轉沉積裝置300亦可配備一或多個加熱器，以提升基板314之溫度。
雖然以下實例實施例主要係參考線性沉積裝置100中之反應器136進行描述，但相同原理及操作可應用至旋轉沉積裝置300或其他類型的沉積裝置。
圖4為根據一實施例之圖1沉積裝置100中之反應器136A至136D(統稱為「反應器136」)之透視圖。反應器136A至136D係以串聯方式
彼此相鄰而置。在其他實施例中，反應器136A至136D可放置成彼此具有一定距離。當安裝有基板120之基座128自左邊移動到右邊或自右邊移動至左邊時，反應器136A至136D向基板120注射材料或自由基，以在基板120上形成沉積層。除移動基板120以外，反應器136A至136D可自右邊移動至左邊，同時將源前驅物材料或自由基注射於基板120上。
在一或多個實施例中，反應器136A、136B、136C為將前驅物材料、清洗氣體或其組合注射至基板120上之氣體注射器。反應器136A、136B、136C各自連接至導管412A、412B、416、420，以接受來自一或多個來源之前驅物、清洗氣體或其組合。可在導管412A、412B、416、420與來源之間安裝閥門及其他導管，以控制提供至氣體注射器136A、136B、136C之氣體及其用量。過量前驅物及清洗氣體分子係經由排放部分440、442、448排出。
反應器136D可為自由基反應器，其可生成接受自一或多個來源之氣體或氣體混合物之自由基。氣體或氣體混合物之自由基可在基板120上充當清洗氣體、反應物前驅物、表面處理劑或其組合。氣體或氣體混合物係經由導管428注射至反應器136D中，並在反應器136D中藉由施加跨越電極(例如，電極422及反應器136C之主體)之電壓及在電漿室中生成電漿而轉化為自由基。電極422係經由導線432連接至電壓供應源，且反應器136主體(其形成共軸電容式電漿反應器)係經由導線(未顯示)接地，或連接至電壓供應源。以不超過50mm之移動距離將所生成的自由基注射至基板120上，且經由排放部分448將自自由基恢復至非活性狀態之其餘自由基及/或氣體排出反應器136D。藉由將基板120曝露至該等自由基，該基板表面保持反應性，直至將下一前驅物注射至該基板表面。
在前述製程之一實例中，使用含氧氣體或氣體混合物生成氧自
由基(O*)、氫自由基(H*)及/或羥基自由基((OH)*)，此係藉由將輸入氣體曝露至高壓電源，由此形成電漿。在氧電漿之實例中，氧自由基在1托壓力下之壽命約在1毫秒至10毫秒之範圍內(與之相比，羥基自由基為約200微秒)。氧自由基在此等條件下之速度為約10米/秒，從而在反應形成更穩定物種之前得到約10cm範圍之氧自由基。據此，為用氧電漿有效處理基板，該基板應配置在該範圍內(根據電漿壓力或自由基物種之速度及/或壽命作適當調整)。
包裝材料之實例結構
圖5為根據一實施例之包裝材料500之橫截面圖。包裝材料500包括基板522及上部可沉積或形成其他層之底層518。基板522可係可撓性。底層518係沉積於基板522上。第一層514(在該實例中為疏水層)係藉由將底層518曝露至前驅物或轉化底層518之一部分而形成於底層518上。
在一實施例中，底層518為氧化鋁，其係藉由ALD使用三甲基鋁(TMA)作為源前驅物及N2O電漿作為反應物前驅物而形成。底層518之厚度為1埃至500埃。雖然並不受理論約束，但據信TMA與N2O電漿所生成的氧自由基間之反應包括方程式1中所示之反應：2(CH3)3Al+O*→Al2O3+CH4+CO2+H2O 方程式1
在該實例中，注射器136A經由導管412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。氧自由基(O*)可藉由N2O電漿生成並藉由反應器136D注射。在其他實例中，氧自由基亦可使用O2電漿、O3電漿、(O2+H2)混合電漿及(O3+H2)混合電漿生成。在沉積氧化鋁期間沒有使用注射器136B及136C。可重複注射TMA、清洗氣體及氧自由基之製程，直至在基板522上沉積所需厚度的底層518。
第一層514可藉由將氧化鋁轉化為Al-O-F化合物層而形成，例如，藉由將氧化鋁(亦即，底層518)曝露至C2F6電漿或(C2F6+H2)電
漿。該電漿生成用以使第一層514氟化之氟自由基(F*)。為此，反應器136D可提供有C2F6氣體或C2F6氣體及H2氣體之混合物。將反應器136D中所生成的自由基注射至基板522上。
或者，第一層514可為聚合物層，諸如電漿聚合物、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(PGMA)、含環氧基聚合物層、Al-O-F化合物或Al-O-C-F聚合物。在一些實施例中，第一層514之此等組合物係使用原子層沉積法沉積於氧化鋁上。在使用PGMA之實例中，使用甲基丙烯酸縮水甘油酯作為反應物前驅物，該實例用N2O遠程電漿進行原子層沉積。在使用Al-O-C-F聚合物(或Al-O-F化合物)之實例中，使用TMA作為源前驅物，並使用九氟己基三甲氧基矽烷(C9H13F9O3)作為反應物前驅物。為此，注射器136A經由導管412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。注射器136B注射經由導管416提供的九氟己基三甲氧基矽烷。第一層514係疏油且疏水。在一些實例中，第一層514之厚度可為1埃至100埃，而在其他實例中可為2埃至10埃，以保持第一層514之可撓性，同時防止在沉積期間於第一層514中形成缺陷。
無機材料(諸如氧化鋁(Al2O3))之第二親水層510係沉積於第一層514上。第二層510不包含氟或包含低濃度氟，且可藉由ALD，使用三甲基鋁(TMA)作為源前驅物，並使用N2O電漿作為反應物前驅物而形成。為此，注射器136A經由導管412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。氧自由基可藉由反應器136D生成並注射。在沉積氧化鋁期間不使用反應器136B及136C。
氧化鋁層係親水，且因此，捕集或限制滲透進入第二層510中之任何水分子及羥基自由基。較佳地，氧化鋁層具有1至5埃之厚度，該厚度大約為一個水分子(或更具體言之，二聚體之一個水分子)之尺寸。為了防止缺陷(諸如尺寸大於水分子之針孔)之形成及生長，氧化
鋁層之厚度不超過5埃。為防止其他氣體分子遷移透過包覆層，用以形成第一層514之氧化鋁具有大約介於1埃至8埃之間之厚度。使膜之厚度最小化係有利，原因之一係因為缺陷(諸如針孔)之尺寸會隨著膜厚度增加而增加，從而提供水或氣體分子之遷移路徑。氧化鋁層可包括低濃度氟，原因係在沉積第一層514後存在殘留氟自由基。
在第二層510上形成聚合物或含氟材料(例如，Al-O-F化合物或Al-O-C-F聚合物)之另一第一層514。如圖5中所示，第一層514及第二層510係以交替方式堆疊於底層518上。第一及第二層514、510之總數量可為5至10層，但底層518上可沉積更多層。藉由將第一及第二層514、510各者保持在低於一定厚度，包裝材料500可保留可撓性。沉積第一及第二層514、510後，可沉積另一底層518，接著沉積另一組交替的第一及第二層514、510。底層518、第一層514及第二層510之總厚度可為10至500埃。在一實例中，藉由沉積極薄氧化鋁或其他親水性無機材料作為第一底層518及第二層514，該等極薄層與第一聚合物層510之堆疊物可允許基板及/或產品之彎曲半徑彎曲2mm至5mm。該彎曲半徑係可行，因為在極薄層(亦即，1埃至5埃)下，氧化鋁及其他無機材料可在不產生通常見於塊狀材料變形時之微裂紋或錯位下變形。
在另一實施例中，底層518為氧化鋁，其係藉由ALD，使用三甲基鋁(TMA)作為源前驅物，並使用N2O電漿作為反應物前驅物形成於基板522上。為此，注射器136A經由導管412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。N2O自由基可藉由反應器136D生成及注射。在沉積氧化鋁期間不使用反應器136A及136B。底層518之厚度為10至50埃。藉由將底層518曝露至(C2F6+SiH4)電漿在底層518上形成Al-Si-O-C-F聚合物層或Al-Si-O-F化合物層(其中Si可經另一半導體或半金屬元素置換)作為第一層514。為此，注射器136A經由導管
412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。將C2F6氣體及SiH4氣體之混合物提供至反應器136D，以生成自由基，將該等自由基注射至先前注射有TMA之底層上。
或者，Al-Si-O-C-F聚合物層或Al-Si-O-F化合物層可藉由進行ALD，使用TMA作為源前驅物，並使用十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷(FOMB(DMA)S、C8F13H4(CH3)Si(N(CH3)2)2作為反應物前驅物而沉積於底層518上作為第一層514。為此，注射器136A經由導管412A注射TMA，並經由導管412B注射清洗氣體(例如，氬氣)。注射器136B將十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷注射至先前注射有TMA之底層518上。第一層514之厚度為2至10埃。
如先前實施例中一般，氧化鋁層係藉由ALD使用三甲基鋁(TMA)作為源前驅物，並使用N2O電漿作為反應物前驅物沉積於第一層514上作為第二層510。該氧化鋁層係親水。較佳地，該氧化鋁層具有1至5埃之厚度，該厚度近似於水分子之尺寸。第二層510可捕集水分子，並防止羥基自由基及/或水分子滲透隨後的第一層。
在第二層510上形成Al-Si-O-C-F聚合物或Al-Si-O-F化合物之另一第一層514。第一層514及第二層510係以交替方式堆疊於底層518上。第一及第二層514、510之總數量可為5至10層，但底層518上可沉積更多層。沉積第一及第二層514、510後，可先後沉積另一底層518及另一組交替的第一及第二層514、510。
除使用(C2F6+SiH4)電漿以外，可使用包含鈦之(C2F6+TiCl4)電漿將Al-Ti-O-C-F聚合物沉積為第一層514。另外，可使用TiCl4或四(二甲基胺基)鈦(TDMAT)替代TMA作為源前驅物，以形成TiO2層作為底層522或第二層510，及形成Ti-O-C-F層作為第一層514。藉由使TiCl4與F2反應在TiO2層上形成TiF4。TiOF2可藉由使TiCl4、O2及F2反
應形成。藉由組合並控制TiO2層、TiO2F層及TiF4層之厚度，可得到防反射層。
在又一實施例中，進行分子層沉積(MLD)以形成Alucone(Al-O-(C-H)x)層作為底層518。具體言之，可藉由以下步驟形成Alucone：注射TMA，藉由氬氣清洗物理吸附於基板522上之TMA分子，將基板522曝露至氬自由基，注射丁二醇或縮水甘油，用氬氣進行清洗，及重複此等製程，直至得到所需厚度的Alucone。或者，Alucone可以如下方式形成：注射TMA，藉由氬氣清洗物理吸附於基板522上之TMA分子，注射丁二醇或縮水甘油，用氬氣清洗，曝露至氬自由基，及重複此等製程，直至得到所需厚度的Alucone。用作底層518之Alucone層之厚度可為10至500埃。
第一層514可藉由將氧化鋁轉化為Al-O-F化合物層或Al-O-C-F聚合物層而形成，例如，藉由將氧化鋁曝露至C2F6電漿或(C2F6+H2)電漿。或者，第一層514可為藉由進行原子層沉積沉積於氧化鋁上之Al-O-F化合物層或Al-O-C-F聚合物層，其中使用TMA作為源前驅物，並使用九氟己基三甲氧基矽烷(C9H13F9O3)作為反應物前驅物。第一層514係疏油且疏水。第一層514可為2至10埃，以保持第一層514之可撓性，同時防止在第一層514中形成缺陷。
使用與沉積Alucone底層518相同的方法將第二Alucone層510沉積於第一層514上。較佳地，第二層510具有1至5埃之厚度，該厚度近似於水分子之尺寸。Alucone與F-摻雜氧化物相比相對親水，且因此，第二層510可捕集水分子，並防止水分子滲透至隨後的第一層。為防止缺陷(諸如針孔)之形成或生長，Alucone之厚度小於5埃。
在第二層510上形成Al-O-F化合物或Al-O-C-F聚合物之另一第一層514。如圖5中所示，第一層514及第二層510係以交替方式堆疊於底層518上。第一及第二層510、514之總數量可為5至10層，但底層518
上可沉積更多層。沉積第一及第二層514、510後，可先後沉積另一底層518，及另一組交替的第一及第二層514、510。
雖然上文出於簡便考慮將第一及第二層514、510描述為明顯具有可辨識的界限，但此等層可相重疊或自一種層逐漸變化為另一種層而沒有明顯界限。當沉積層時，沉積製程或轉化製程可逐漸提升或降低包裝材料500中之氟濃度。結果，包裝材料500中之氟濃度可隨著包裝材料500之深度之增加而波動。在ALD、CVD或MLD製程期間，可逐漸增加含氟化合物以形成第一層514，或慢慢減少含氟化合物以形成第二層510。包裝材料500之具有相對高氟含量的區域或層對應第一層514，而包裝材料500之與第一層514相比具有相對低氟含量的區域或層對應第二層510。定期層疊含氟層或反復堆疊的親水層(各具有近似於水分子尺寸之厚度)可形成多重有限勢阱，從而限制水分子。根據交替層結構，有限勢阱亦可呈現疏油性質。
圖6為說明根據一實施例之形成包裝材料之方法之流程圖。首先，藉由ALD、CVD或MLD將底層518沉積602於基板522上。底層518為(例如)氧化鋁、Alucone或二氧化鈦。將基板522曝露(606)至材料及/或自由基，以形成或沉積第一疏水及疏油層514。第一層514係具有疏水性質之材料，諸如含金屬原子的有機化合物及/或無機物質(諸如Al-O-C-H化合物或Si-O-C-H化合物)或者可提高疏水性之含氟化物的化合物或聚合物(諸如Al-O-F化合物、Al-Si-O-C-F聚合物、Al-Si-O-F化合物、Al-O-C-F聚合物、Al-O-C-F化合物、Al-Ti-O-C-F化合物及Ti-O-C-F化合物)。
將第二親水層510形成或沉積(610)於第一層514上。第二層510可為氧化鋁、氧化矽、氮化矽、氧化鋯、二氧化鈦或其氮氧化物。然後確定(618)是否已在基板522上沉積或形成預定的材料層數或材料厚度。若未達到材料層數或材料厚度，則該製程返回至將基板522曝露
(606)至材料或自由基，以形成或沉積第一層。若達到材料層數或材料厚度，則該製程結束。
在一實施例中，該製程會在沉積預定數量的第一及第二層514、510後返回至沉積底層518。亦即，在確定(618)沉積預定層數後，該製程可返回至沉積(602)底層及重複後續製程，直至得到具有所需組態及厚度的包裝材料。
包裝材料之實例應用
圖7顯示根據一實施例之上述包裝材料之一應用。圖7描繪顯示器裝置700之概視圖，該裝置包括處理器704、有機發光二極體(「OLED」)裝置708、顯示器界面712及包裝材料716。處理器704生成訊號並經由用於顯示OLED 708上圖像之顯示器界面712傳輸至OLED 708。包裝材料500可形成於OLED 708及顯示器界面712上，以防止水分或其他污染物損害OLED 708或顯示器界面712之組件。
在另一實例中，包裝材料500係形成於水分敏感的可撓性光伏打太陽能材料(例如，銅銦鎵二(硒)或「CIGS」)或染料敏化太陽能電池(「DSSC」)上。在該應用中，包裝材料500藉由阻止水(呈大氣水分之形式)或羥基自由基與電活性材料相互作用而防止太陽能材料中之電活性材料氧化。
雖然上文已針對若干實施例描述本發明，但在本發明範圍內可作出各種修飾。因此，本發明之揭示內容旨在說明而非限制。
100‧‧‧線性沉積裝置
104‧‧‧支撐柱
108‧‧‧處理腔室
114‧‧‧馬達
120‧‧‧基板
124‧‧‧支撐板
128‧‧‧基座
136‧‧‧反應器
138‧‧‧延伸桿
Claims (23)
- 一種製造包裝材料之方法，該方法包括：提供無機材料之底層；形成至少一種金屬或至少一種半金屬及氧及氟之第一無機化合物疏水層，該第一疏水層係配置於該底層上；及藉由在該第一層上形成第二無機親水層而形成第一交替層堆疊物，該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
- 如請求項1之方法，其中提供該底層包括：使用原子層沉積法將金屬-有機前驅物層吸附於基板上；及將該金屬-有機前驅物層曝露至來自電漿之自由基物種，該電漿將該金屬-有機前驅物層之表面部分轉化為第一無機化合物層。
- 如請求項2之方法，其另外包括將該底層之無機材料曝露至含氟電漿，以形成含該無機材料之元素及氟之無機層作為該第一層。
- 如請求項2之方法，其另外包括將該底層之無機材料曝露至含氟及矽烷的電漿，以形成含該無機材料之元素、矽、碳及氟之無機層作為該第一層。
- 如請求項2之方法，其另外包括將該底層之無機材料曝露至具有含鈦前驅物之含氟電漿，以形成含該無機材料之元素、鈦、碳及氟之無機層作為該第一層。
- 如請求項1之方法，其中形成該第一疏水層包括將聚合物、電漿聚合物或鋁、氧、碳及氟之聚合物沉積於該底層上。
- 如請求項1之方法，其中該第一疏水層之厚度為1埃至100埃。
- 如請求項1之方法，其中形成該第一疏水層包括： 將該底層曝露至十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷；及使該沉積的十三氟-1,1,2,2-四氫辛基甲基雙(二甲基胺基)矽烷與該底層中之三甲基鋁反應，以在該底層上形成Al-Si-O-C-F聚合物作為第一層。
- 如請求項1之方法，其中形成該第二無機親水層包括：將該第一層曝露至金屬-有機前驅物，其分子係吸附於該第一層上；及將該等吸附的金屬-有機分子曝露至電漿自由基，以使該等吸附的金屬-有機分子轉化為無機層。
- 如請求項1之方法，其另外包括在該第一交替層堆疊物上形成至少一第二交替層堆疊物，該第二交替層堆疊物包括另一第一疏水層及另一第二無機親水層。
- 如請求項1之方法，其中提供該底層包括：將基板曝露至金屬-有機前驅物；藉由將惰性氣體注射於該基板上來清洗該基板之經物理吸附的金屬-有機前驅物；將清洗後留在該基板上之金屬-有機分子曝露至電漿所生成之自由基；及將有機前驅物提供至該等留在該基板上之金屬-有機分子並曝露至該等自由基。
- 如請求項1之方法，其中該第二無機親水層之厚度為1埃至5埃。
- 一種包裝材料，其包括：無機材料之底層；第一交替層堆疊物，其包括：第一疏水層；及 配置於該第一層上之第二無機親水層，該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
- 如請求項13之包裝材料，其中該底層係選自由下列組成之群：Al2O3、ZrO2、HfO2、SiO2、TiO2及其組合。
- 如請求項13之包裝材料，其中該第一疏水層為聚合物。
- 如請求項13之包裝材料，其中該第二層具有等於水分子之分子直徑之厚度。
- 如請求項13之包裝材料，其中該第一疏水層為有機鋁-氧-碳-氟化合物。
- 如請求項13之包裝材料，其中該第一疏水層為無機鋁-氧-氟化合物。
- 如請求項18之包裝材料，其中該第一疏水層係根據如下方法製造，該方法包括：將該底層曝露至含氟電漿，以將該底層之表面轉化為該第一疏水層之無機鋁-氧-氟化合物。
- 如請求項13之包裝材料，其中該第一疏水層為聚合物。
- 如請求項13之包裝材料，其在該第一交替層堆疊物上另外包括至少一第二交替層堆疊物。
- 一種裝置，其包括：至少一活性層；保護該至少一活性層免受污染之包覆層，該包覆層包括：無機材料之底層；第一交替層堆疊物，其包括：配置於該底層上之第一疏水層；及配置於該第一疏水層上之第二無機親水層，該第二層提供捕集水分子及氫氧根離子之能量阱。
- 如請求項22之裝置，其另外包括配置於該第一交替層堆疊物上之第二交替層堆疊物，該第二交替層堆疊物包括另一第一疏水層及另一第二無機親水層。
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