TWI627064B - 複合板及其應用 - Google Patents

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Po-Kuei Wu
吳博貴
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Abstract

一種複合板，包含一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜。透過該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜，使得該複合板具有熱穩定性、紫外光穩定性及抗氧化性。本發明亦提供一種包含該複合板的太陽能電池模組，及一種包含該複合板的發光裝置。

Description

複合板及其應用
本發明是有關於一種複合板，特別是指一種包含聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜的複合板。
中華民國專利公開第201422444號揭露一種層疊結構及一種包含該層疊結構的發光裝置。該層疊結構包括一個具有一個表面的基板、一層設置在該基板的表面上的中介層，以及一層設置在該中介層上的聚對二甲苯膜。該基板例如金屬基板、半導體基板、玻璃基板或塑膠基板等。該塑膠基板的材質例如聚亞醯胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二酯基、聚醚碸，或聚碳酸酯等。該中介層利用矽烷偶合劑提供Si-C及Si-X而共價鍵結於該基板及該聚對二甲苯膜，其中，該X為氧或氮。該矽烷偶合劑例如六甲基二矽氧烷(hexamethyldisiloxane)或六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane)。該聚對二甲苯膜例如Parylene-C、Parylene-D、Parylene-N，或Parylene-F。
雖透過中介層能夠使該層疊結構中的該聚對二甲苯膜與該基板間有較佳的接著性，然而，使用六甲基二矽氧烷或六甲基二矽氮烷作為中介層，存在有熱穩定性不佳的問題，使得該層疊結構在高溫下使用，該聚對二甲苯膜與該基板間會有氣泡等的缺陷產生。在發光裝置及太陽能電池模組中需裝置背板，以防護發光元件及太陽能電池受環境之傷害，其中紫外光的照射會造成高分子材料的黃變及氧化，而致高分子材料碎裂分解，造成發光元件失效及太陽能電池功率損失，故具有抗紫外光及抗氧化的背板對發光裝置及太陽能電池模組的效能及使用壽命具有重大貢獻。
因此，本發明的一目的，即在提供一種具有熱穩定性、紫外光穩定性及抗氧化性的複合板。
於是，本發明複合板，包含一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜。
本發明的另一目的，即在提供一種太陽能電池模組。
於是，本發明太陽能電池模組，包含一個複合板及一個太陽能電池。該複合板包括一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜。該太陽能電池連接該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者。
本發明的另一目的，即在提供一種發光裝置。
本發明發光裝置，包含：至少一個複合板及一個發光元件。該至少一個複合板包括一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜。該發光元件連接該至少一個複合板的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者。
本發明的功效在於：透過該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜，能夠避免該聚苯二甲酸烷二酯膜經紫外光照射後產生變形(例如捲曲)、黃變或氧化等問題，使得該複合板具有紫外光穩定性及抗氧化性，且該複合板經紫外光照射後，仍具有不錯的熱穩定性的特性。
以下將就本發明內容進行詳細說明。
該聚苯二甲酸烷二酯膜是由一混合組分經聚合反應所形成，且該混合組分包含反應原料及烷二醇，其中，該反應原料選自於苯二甲酸、苯二甲酸二甲酯，或上述的組合。該苯二甲酸例如但不限於對苯二甲酸或間苯二甲酸等。該苯二甲酸二甲酯例如但不限於對苯二甲酸二甲酯或間苯二甲酸二甲酯。該烷二醇例如但不限於乙二醇。在本發明中，該聚苯二甲酸烷二酯膜為聚對苯二甲酸乙二酯膜(polyethylene terephthalate film)。
該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯) (亦稱parylene HT或parylene AF4)膜是由一包括1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯的有機物所形成。該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜形成步驟包含對該1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯加熱至90℃至160℃進行氣化，再加熱至650℃至750℃進行裂解，接著，於沉積壓力範圍在1mTorr至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)膜。
＜太陽能電池模組＞
在本發明中，該複合板可作為太陽能電池模組中的背板。該太陽能電池並無特殊的限制，且採以往所使用的即可。由於太陽能電池模組是長期在戶外使用，而需要具有耐候性、抗紫外光、抗氧化或耐水氣侵蝕等特性，以避免因環境因素造成損壞。在本發明中，該複合板具有紫外光穩定性、抗氧化性及熱穩定性，因而可應用至太陽能電池模組中，以延長太陽能電池模組的使用期限。
＜發光裝置＞
在本發明中，該複合板可作為該發光裝置中的背板。當該發光裝置所處的環境中存在有紫外光或該發光裝置中的發光元件產生紫外光時，透過該複合板中的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜可避免該聚對苯二甲酸乙二酯膜產生黃變或氧化而致碎裂分解，造成該發光元件失效的問題，故該複合板應用至該發光裝置中，能夠延長該發光裝置的使用壽命。該發光元件並無特殊的限制，且採以往所使用的即可，例如有機發光二極體。該至少一複合板的數目不以一個為限，視需求進行調整。該發光裝置包含兩個複合板，且該發光元件位於該等複合板間，且每一個複合板的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者連接該發光元件。
本發明將就以下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實施之限制。
參閱圖1，本發明複合板的一實施例，包含一層聚對苯二甲酸乙二酯膜1，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸乙二酯膜1的兩相反表面11的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜2。
本發明的實施例的複合板的製備方法，包含以下步驟：將厚度為100μm且具有兩個相反表面11的聚對苯二甲酸乙二酯膜1(廠牌：南亞塑膠工業股份有限公司；型號：光學及電子級聚酯膜；光澤度為166%、霧度為3.7%，光透過率為88.7%)置入沉積系統艙體中，並將14.5克的1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯置於汽化器中，且設定汽化溫度為140℃，熱裂解溫度為720℃，壓力為40mtorr。當溫度及壓力達設定值時，1,1,2,2,9,9,10,10-八氟[2.2]二聚對二甲苯開始進行氣化、裂解並沉積於該聚對苯二甲酸乙二酯膜1的兩相反表面11上並進行聚合，沉積120min後停止，而分別於該聚對苯二甲酸乙二酯膜1的兩相反表面11上沉積有兩層厚度各為1277nm的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜2，繼而形成一個複合板。
本發明依序提供第一比較例、第二比較例及第三比較例做為比較對象。
該第一比較例是厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯膜(廠牌：南亞塑膠工業股份有限公司；型號：光學及電子級聚酯膜；光澤度為166%、霧度為3.7%，光透過率為88.7%)。
該第二比較例的複合板包含一層聚對苯二甲酸乙二酯膜及兩層分別連接該聚對苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面的聚一氯對二甲苯[poly(monochloro-p-xylene)，簡稱parylene C]膜。
該第二比較例的複合板的製備方法，包含以下步驟：將厚度為100μm且具有兩個相反表面的聚對苯二甲酸乙二酯膜(廠牌：南亞塑膠工業股份有限公司；型號：光學及電子級聚酯膜；光澤度為166%、霧度為3.7%，光透過率為88.7%)置入沉積系統艙體中，並將3.5克的一氯對二甲苯二聚體(monochloro-[2,2]paracyclophane)置於汽化器中，且設定汽化溫度為170℃，熱裂解溫度為690℃，壓力為5mtorr。當溫度及壓力達設定值時，該一氯對二甲苯二聚體開始進行氣化、裂解並沉積於該聚苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面上並進行聚合，沉積80min後停止，而分別於該聚對苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面上沉積有兩層厚度各為1314nm的聚一氯對二甲苯膜，繼而形成一個複合板。
該第三比較例的複合板包含一層聚對苯二甲酸乙二酯膜及兩層分別連接該聚對苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面的聚對二甲苯[poly(p-xylene)，簡稱parylene N]膜。
該第三比較例的複合板的製備方法，包含以下步驟：將厚度為100μm且具有兩個相反表面的聚對苯二甲酸乙二酯膜(廠牌：南亞塑膠工業股份有限公司；型號：光學及電子級聚酯膜；光澤度為166%、霧度為3.7%，光透過率為88.7%)置入沉積系統艙體中，並將7.09克的對二甲苯二聚體([2.2]paracyclophane)置於汽化器中，且設定汽化溫度為160℃，熱裂解溫度為650℃，壓力為55 mtorr。當溫度及壓力達設定值時，對二甲苯二聚體開始進行氣化、裂解並沉積於該聚對苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面上並進行聚合，沉積150 min後停止，而分別於該聚對苯二甲酸乙二酯膜的兩相反表面上沉積有兩層厚度為1264nm的聚對二甲苯膜，繼而形成一個複合板。
評價項目
紫外光穩定性：將該實施例的複合板、第一比較例的聚對苯二甲酸乙二酯膜、第二比較例的複合板，以及第三比較例的複合板裁剪成4cm×4cm，形成四個待測樣品。將該等待測樣品置入裝設有2000W且波長範圍為300nm至500nm的紫外光燈的燈箱中。該紫外光燈距離該等待測樣品的照射高度為5cm，並照射10小時。以肉眼觀察外觀及顏色是否有變化。
紫外光穩定性：利用彩色色差儀(廠牌：安邦儀器有限公司；型號：NH310TW)量測上述紫外光穩定性的該等待測樣品在紫外光照射10小時前後的色彩，並計算色差(△E)值。該色差值為[(△L) 2+(△a) 2+(△b) 2] 1/2，其中，△L為L2-L1，△a為a2-a1，△b為b2-b1，△b越小，代表越不易黃變。L1及L2為顏色的明暗程度。a1及b1或a2及b2為CIE 1976色彩空間的座標且用來表示該等待測樣品在紫外光照射前後的顏色。
抗氧化性：利用紅外光光譜儀(廠牌：PerkinElmer；型號：Spectrum one 58567)量測上述紫外光穩定性的該等待測樣品在紫外光照射10小時前後於1725cm -1的C=O吸收峰的面積比例(%)，其中，該面積比例為(於1725cm -1的C=O吸收峰的積分面積除以各吸收峰的積分面積總和)×100%。該紫外光照射10小時前後於1725cm -1的C=O吸收峰的面積比例的變異愈大，表示該聚對苯二甲酸乙二酯膜的氧化程度越高。該面積比例的變異(%)為[(紫外光照射10小時後的C=O吸收峰的面積比例-紫外光照射前的C=O吸收峰的面積比例)/ 紫外光照射前的C=O吸收峰的面積比例]×100%。
熱穩定性：利用熱重熱示差同步熱分析儀(Simultaneous Thermal Analyzer；廠牌：STA,Perkin Elmer；型號：STA6000)量測上述紫外光穩定性的該等待測樣品在紫外光照射10小時前後的熱重損失起始溫度。參數條件為50℃升溫至650℃，且升溫速度為15℃/分鐘。
表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實施例 </td><td> 第一 比較例 </td><td> 第二 比較例 </td><td> 第三 比較例 </td></tr><tr><td> 複合板 </td><td> 聚對苯二甲酸乙二酯膜 </td><td> 複合板 </td><td> 複合板 </td></tr><tr><td> 熱重損失起始的溫度(℃) </td><td> 紫外光照射前 </td><td> 413.85 </td><td> 414.78 </td><td> 414.19 </td><td> 417.47 </td></tr><tr><td> 經紫外光照射10小時後 </td><td> 417.88 </td><td> 410.85 </td><td> 412.19 </td><td> 415.10 </td></tr><tr><td> 經紫外光照射10小時後外觀變化 </td><td> 無捲曲且無變色 </td><td> 捲曲變形且變黃色 </td><td> 無捲曲但變黃色 </td><td> 無捲曲但變黃色 </td></tr><tr><td> 紫外光照射前的色彩 </td><td> L1值 </td><td> 91.97 </td><td> 93.61 </td><td> 93.21 </td><td> 93.25 </td></tr><tr><td> a1值 </td><td> 0.94 </td><td> 0.70 </td><td> 0.67 </td><td> 1.07 </td></tr><tr><td> b1值 </td><td> 2.97 </td><td> 2.21 </td><td> 2.38 </td><td> 2.23 </td></tr><tr><td> 經紫外光照射10小時後的色彩 </td><td> L2值 </td><td> 91.89 </td><td> 91.39 </td><td> 91.56 </td><td> 91.83 </td></tr><tr><td> a2值 </td><td> 0.67 </td><td> 0.76 </td><td> 1.00 </td><td> 0.82 </td></tr><tr><td> b2值 </td><td> 5.63 </td><td> 6.08 </td><td> 7.69 </td><td> 7.19 </td></tr><tr><td> 紫外光照射前後的色彩差異及色差 </td><td> △L值 </td><td> -0.08 </td><td> -2.22 </td><td> -1.65 </td><td> -1.42 </td></tr><tr><td> △a值 </td><td> -0.27 </td><td> 0.06 </td><td> 0.33 </td><td> -0.25 </td></tr><tr><td> △b值 </td><td> 2.66 </td><td> 3.87 </td><td> 5.31 </td><td> 4.96 </td></tr><tr><td> △E值 </td><td> 2.68 </td><td> 4.46 </td><td> 5.57 </td><td> 5.17 </td></tr><tr><td> 紫外光照射前的C=O吸收峰的面積比例(%) </td><td> 3.67 </td><td> 7.06 </td><td> 3.94 </td><td> 6.27 </td></tr><tr><td> 經紫外光照射10小時後的C=O吸收峰的面積比例(%) </td><td> 3.76 </td><td> 8.67 </td><td> 4.82 </td><td> 6.83 </td></tr><tr><td> 紫外光照射前後的C=O吸收峰的面積比例的變異(%) </td><td> 2.45 </td><td> 22.8 </td><td> 22.3 </td><td> 8.93 </td></tr><tr height="0"><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></TBODY></TABLE>
由表1的實驗數據可知，相較於該第一比較例的聚苯二甲酸烷二酯膜及第二比較例與該第三比較例的複合板，本發明複合板經紫外光照射後仍具有較高的熱重損失起始溫度，以及經紫外光照射後不易變形，目視及△b值最小均顯示不易黃變，且該經紫外光照射前後的C=O吸收峰的面積比例的變異小，而具有不易氧化的特性，因此，本發明的複合板具有較佳的熱穩定性、紫外光穩定性及抗氧化性。
綜上所述，透過該聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜，能夠避免該聚苯二甲酸烷二酯膜經紫外光照射後產生變形(例如捲曲)、黃變或氧化等問題，使得該複合板具有紫外光穩定性及抗氧化性，且該複合板經紫外光照射後，仍具有不錯的熱穩定性的特性，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1‧‧‧聚對苯二甲酸乙二酯膜
11‧‧‧表面
2‧‧‧聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 　圖1是本發明複合板的一實施例的一立體示意圖。

Claims (5)

  1. 一種太陽能電池模組，包含：一個複合板，包括一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜；及一個太陽能電池，連接該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者。
  2. 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中，該聚苯二甲酸烷二酯膜為聚對苯二甲酸乙二酯膜。
  3. 一種發光裝置，包含：至少一個複合板，包括一層聚苯二甲酸烷二酯膜，以及兩層分別連接該聚苯二甲酸烷二酯膜的兩相反表面的聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜；及一個發光元件，連接該至少一個複合板的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者。
  4. 如請求項3所述的發光裝置，其中，該聚苯二甲酸烷二酯膜為聚對苯二甲酸乙二酯膜。
  5. 如請求項3所述的發光裝置，包含兩個複合板，且該發光元件位於該等複合板間且連接該等複合板的該等聚(α,α,α’,α’-四氟對二甲苯)膜中的其中一者。
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