有机发光显示器(OLED)被普遍看作将会替代现有显示技术的下一 代显示技术。在OLED的发展中所需应对的各种挑战之中，有效的封装仍 是最重要的一个。
OLED装置和其它氧气和/或湿气敏感电致发光器件的一个众所周知 的问题是其在大气条件下迅速恶化。为了避免使它们恶化，人们使用了 各种类型的封装以将电致发光器件与环境隔离。据估计，要使OLED达到 寿命超过10000小时的可靠性能，则在39℃和95％RH时反应性电致发光材 料周围的封装的氧气透过率(OTR)应当小于约5～10cc/m2/天，且水汽透过 率(WVTR)应当小于约10-5g/m2/天。多年来，由这些严格要求所带来的技 术挑战带动封装技术不断发展。
传统封装结构包括其上形成有电致发光器件的基板和用于紧靠基板 密封电致发光器件的遮盖结构。在诸如硬盘驱动器的一些类型的电子应 用中，提高封装的阻障性能的方法之一是使用厚且不透气的封装结构。 然而，该方法并不适用于诸如OLED或太阳能电池的应用，这些应用中对 不透明度有要求且必须保持透过封装的光的质量。
从OLED技术的最近进展可看到柔性OLED的兴起，柔性OLED需要 封装结构为柔性，这使封装技术与OLED技术的发展不保持同步的问题变 得更明显。理想的柔性OLED的基板应当将玻璃的阻气性、耐化学性和表 面性质与传统塑料的柔性、韧性和加工性能结合起来。由于透明聚合物 廉价且易于加工，从而被用于形成封装结构的各种部件。然而，由于湿 气和氧气对透明聚合物的渗透性，人们现在认为由聚合物单独形成的封 装结构不足以达到低渗透速率，这是因为对氧气和水汽的不透过性的要 求标准比使用工业聚合物技术中的现有技术的最好的聚合物基板所达到 的标准要低几个数量级。
最近，人们发现由某些类型的无机材料得到的阻障叠层的阻障属性 优于聚合物阻障叠层的阻障属性。诸如铝等金属(例如铝箔)现在被用作包 装食品或药物的阻障材料。尽管阻障性能有所改进，然而人们发现无机 阻障叠层的性能仍因固有的结构缺陷而受到限制。最近的研究表明，诸 如针孔、裂缝、晶界等结构缺陷使得氧气和湿气能够随着时间渗透，导 致比所期望的阻障性能差。由于所述缺陷是随机形成的，与制造方法无 关，故很难控制制造使之达到完全消除缺陷的程度。
用来克服聚合物阻障叠层的阻障性能差以及形成无缺陷无机阻障层 的问题的一个方法是将多个聚合物/金属氧化物层叠到一起以形成阻障 叠层。人们发现将聚合物层与金属氧化物层结合可以使一个聚合物/阻障 氧化物叠层的缺陷与下一聚合物/阻障氧化物叠层分离，从而阻碍氧气/ 湿气从一个无机层到下一个无机层的传播。
Vitex Inc.在6,866,901号美国专利中公开了一种多层阻障叠层，其 包括被包含有机聚合物的多层聚合物(PML)隔开的多个溅射沉积的氧化 铝无机层。该多层阻障叠层的设计是基于在多层阻障叠层中将两个连续 阻障氧化物层的缺陷进行分离的原理。最近的建模研究表明，缺陷分离 是由于有机/无机多层使得湿气和氧气的扩散路径弯曲，从而使渗透率降 低了几个数量级。
尽管有这些改进，然而需要大量厚的阻障氧化物和聚合物中间层以 便达到优于10-5g/m2/天甚至优于10-6g/m2/天的超高阻障性能。由于一层中 的针孔是否与其它层的缺陷连接等因素，仍会出现整体阻障性能的变化。 多层叠层方法的其它局限是，因溅射沉积和PML形成过程的自然性质而 造成的脆弱结合结构，使得无机和有机层具有明显的界面，从而出现粘 合不好和剥离频繁的问题，尤其是在OLED制造过程的热循环期间如此。 这还导致厚板具有差的透射质量且易开裂。
HELICON Research Inc.在2005/0051763号美国专利申请中公开了由 有机材料对多孔无机层进行渗透所形成的有机/无机纳米复合结构。所述 复合结构通过真空沉积技术制备。与前述技术相反，该文献教导了在塑 料基板上制造多孔无机阻障层并随后在该阻障层中沉积有机材料从而使 有机材料渗入多孔无机材料以形成连续层。
通用电气有限公司(General Electric Inc.)在EP1164644中公开了一种 阻障系统，其利用透明LexanTM膜的耐高温和高透明性质使得125微米厚 的基板能够承受制造OLED时的热量并能从器件中透射出最佳的光。阻障 涂层包括使用等离子体增强化学气相沉积被涂敷于基板上的氧化硅化合 物。阻障涂层避免器件因氧气、湿气、化学药品以及电子器件导电性而 出现恶化，同时促进光的透射。而且，对湿气呈反应性的纳米粒子被并 入底基板中。
一种包括分布于聚合物粘合剂中的矿物粘土纳米粒子的纳米复合物 阻障材料已被开发用于食物包装材料。例如，5,916,685号美国专利公 开了一种多层阻障叠层，其包括外部聚合物层，所述外部聚合物层含有 重量为聚合物层的0.1～10％的非反应性粘土纳米粒子，所述非反应性粘土 纳米粒子分布于所述聚合物层中。聚合物层设于内部金属氧化物阻障层 之上。在超过24小时的时间段之后，该阻障叠层的水汽透过率约为 0.61g/m2/天，并且明显不适合做OLED封装。
因此，现有封装结构的阻障性能依然存在着局限性。本发明的目的 是提供一种阻障性能有所提高且造价低廉的替代性阻障叠层。

根据本发明的第一方面，提供了一种能够封装湿气和/或氧气敏感物 品的封装阻障叠层，其包括：
多层膜，其设有湿气和/或氧气渗透性低的至少一个阻障层以及被布 置为与所述至少一个阻障层的表面相接触从而覆盖阻障层中所存在的缺 陷的至少一个密封层，其中，所述至少一个密封层包括能够与湿气和/或 氧气相互作用以阻碍湿气和/或氧气通过阻障层中存在的缺陷进行渗透 的反应性纳米粒子。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括对湿气和/或氧气敏感的反 应性元件的电子器件，其中所述反应性元件布置于根据本发明的第一方 面的封装阻障叠层中。
本发明还旨在提供根据本发明的第一方面的封装阻障叠层的一种制 造方法，该方法包括：
以交替的次序形成至少一个阻障层和至少一个密封层，其中，形成 至少一个密封层包括将可聚合化合物与纳米粒子分散系相混合以形成密 封混合物，并在真空下将密封混合物聚合于所述至少一个阻障层上。
本发明基于以下发现，即将包括反应性纳米粒子的密封层与无机阻 障层相结合可以有效降低湿气或氧气渗透阻障层的速率。本发明不是试 图改善现有的阻障层制造方法，而是利用可吸收或可与湿气和/或氧气起 化学反应的反应性纳米粒子堵塞阻障层中所存在的缺陷。假设所述的解 决金属氧化物阻障层中通常存在的缺陷问题的方法可与现有工艺结合， 则可以廉价地实施该方法。除了改进了阻障性能，本发明人还发现，由 于纳米粒子提供了高表面粗糙度，包含纳米粒子的密封层的使用改进了 阻障层之间的叠层结构。对于严格的应用场合，可使用设有包含反应性 纳米粒子的中间聚合物夹层的多个阻障膜以实现高度的不透气性。针对 无机阻障膜中的缺陷问题的所述解决方法由二维有限元模型支持，该模 型表明达到超高阻障性能的关键要求是有机缺陷分离层的厚度小于阻障 层中的缺陷之间的通常的偏移距离。
根据上述发现，本发明的封装阻障叠层包括多层膜，该多层膜设有 具有低透气性的至少一个阻障层以及设置为与阻障层的表面接触的至少 一个密封层。密封层包括可与湿气和/或氧气相互作用的反应性纳米粒 子，从而阻碍湿气和/或氧气经由阻障层中存在的缺陷而通过阻障叠层的 渗透。
阻障层中的“缺陷”指诸如坑、针孔、微裂缝以及晶界的结构缺陷。 已知的是，这些缺陷存在于由沉积法制备的所有类型的阻障层中，阻障 层通常由例如化学气相沉积以及卷绕式处理而制造。气体会渗透这些缺 陷，从而导致阻障性能差(见Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.763，2003， B6.10.1-B6.10.6)。
“反应性”纳米粒子指的是能够与湿气和/或氧气通过化学反应(例如 水解或氧化)或通过物理或物理-化学相互作用(例如毛细管作用、吸附、 亲水吸引或纳米粒子与水/氧气之间的任何其它非共价相互作用)而相互 作用的纳米粒子。反应性纳米粒子可包括或由对水/或氧气呈反应性的金 属组成，即由在反应性序列中位于氢前面的金属组成，这些金属包括从2 到14族(IUPAC)的金属。一些优选的金属包括2、4、10、12、13和14族中 的金属。例如，所述金属可选自于Al、Mg、Ba以及Ca。还可使用反应性 过渡金属，例如包括Ti、Zn、Sn、Ni以及Fe。
除了金属，反应性纳米粒子还可包括或由一些能够与水/或氧气相互 作用的金属氧化物构成，所述金属氧化物包括TiO2、Al2O3、ZrO2、ZnO、 BaO、SrO、Cao与MgO、VO2、CrO2、MoO2以及LiMn2O4。在一些实施 例中，金属氧化物可包括选自于包括锡酸镉(Cd2SnO4)、铟酸镉(CdIn2O4)、 锌锡酸盐(Zn2SnO4和ZnSnO3)以及铟酸锌(Zn2In2O5)的组的透明导电金属 氧化物。
本领域的技术人员明显知道，在所述结合中，反应性可取决于所用 的材料的尺寸(见J.Phys.Chem.Solid 66(2005)546-550)。例如，对于湿气， Al2O3与TiO2在纳米粒子的形式下是反应性的，而在(连续)体相中是非反 应性的(或仅有非常小的反应性程度)，所述体相例如是微观级或毫米级的 阻障层，其处于与纳米粒子通常相关的几个纳米到几百纳米的纳米级之 外。因此，使用Al2O3与TiO2作为说明性示例，将Al2O3与TiO2纳米粒子看 作对湿气是反应性的，然而Al2O3与TiO2体层是对湿气具有低反应性的钝 化阻障层。通常，反应性金属或金属氧化物纳米粒子，例如Al2O3、TiO2 以及ZnO纳米粒子可以存在于合适的胶体分散系中以便于反应性的保 存，并可经由任何传统的或诸如来自于Nanophase Technologies Corporation的NanoArc方法的专用方法合成。
除了金属与金属氧化物，密封层中的反应性纳米粒子还可包括或由 碳纳米粒子构成，所述碳纳米粒子例如碳纳米管、纳米带、纳米纤维或 纳米级尺寸的任何常规或非常规形状的碳粒子。对于碳纳米管，可使用 单壁或多壁碳纳米管。在由本发明的发明人所做的研究中，发现碳纳米 管(CNT)可以作为干燥剂。碳纳米管可由表面张力低的液体、特别是表面 张力不超过大约200Nm-1的液体(Nature，page 801，Vol.412，2001)经毛 细管作用而弄湿。原理上，这意味着水分子可被毛细管吸力吸入末端开 口的碳纳米管中。这表明在碳纳米管中水分子可形成准一维的结构，从 而帮助吸收并保持少量的氧气和水分子。尽管可以使碳纳米管的量最大 化以最大程度地吸收湿气和/或氧气，然而本发明人发现实际中稍低的量 也是合适的。例如，可以使用重量为现有的纳米粒子的大约0.01％到10％ 的少量碳纳米管。也可使用高浓度的碳纳米管，但是封装阻障叠层的透 明性会相应地降低。
在一个实施例中，惰性纳米粒子包括于密封层中并结合反应性纳米 粒子使用。在此所用的“惰性纳米粒子”指完全不与湿气和/或氧气相互 作用的纳米粒子，或与反应性纳米粒子相比反应程度小的纳米粒子。所 述纳米粒子可包含于密封层中以阻止氧气和/或湿气通过密封层的渗透。 惰性粒子的示例包括如5,916,685号美国专利所述的纳米粘土。该纳米 粒子用于堵塞阻障层中所存在的缺陷，从而阻塞渗透所穿过的路径，或 至少减少缺陷的横截面积，于是致使水汽或氧气通过缺陷扩散的渗透路 径更加弯曲，从而导致阻障层被突破之前的渗透时间更长从而提高阻障 性能。
用于惰性纳米粒子的其它合适材料也可包括：诸如铜、铂、金和银 的非反应性金属；诸如硅石、钙硅石、多铝红柱石、蒙脱石的矿物或粘 土；稀土元素、硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、氟硼硅酸盐玻璃、硅酸铝 玻璃、硅酸钙玻璃、硅酸铝钙玻璃、氟硅酸钙铝玻璃、碳化钛、一碳化 锆、氮化锆、碳化硅或氮化硅、金属硫化物以及其混合物或化合物。包 括仅含有例如纳米粘土粒子的惰性纳米粒子的密封层的封装阻障叠层不 属于本发明。
不期望受理论的束缚，本发明人相信通过使用不同类型的纳米粒子 的组合可以得到强大的阻障性能。通过研究不同类型的纳米粒子的吸收/ 反应特性，可以选择彼此互补的纳米粒子的组合以实现比单个类型的材 料更强的阻障效果。例如，密封层中可以使用不同类型的反应性纳米粒 子或使用反应性或惰性纳米粒子的组合。
根据以上所述，密封层可包括碳纳米管与金属和/或金属氧化物纳米 粒子的组合。一个示例性实施例是TiO2/Al2O3纳米粒子与碳纳米管的组 合。可使用任何范围的数量比并根据常规实验进行优化。在示例性实施 例中，现有的金属氧化物纳米粒子的量介于碳纳米管的量的500到15000 倍(重量)之间。对于原子量低的金属氧化物，可使用较低的比例。例如， TiO2纳米粒子可与碳纳米管形成组合使用，碳纳米管对TiO2的重量比介 于约1∶10到约1∶15之间，但不限于所述情形。
本发明的封装阻障叠层可用于封装任何类型的湿气和/或氧气敏感 物品，例如用于封装电子器件、药品、仪器以及反应性材料。对于封装 电致发光器件，通过封装阻障叠层透射的光的量尤其重要。于是，当将 封装阻障叠层用作顶出射型OLED上方的覆盖基板时，或当封装层设计用 于TOLED或透视显示器时，封装阻障叠层不应导致由电致发光器件发射 的光的质量产生实质性的下降。
基于上述要求，可以通过选择粒子的尺寸以便保持光学透明性。在 一个实施例中，密封层包括平均尺寸小于由电致发光电子元件产生的光 的特征波长的1/2或更优选地小于特征波长的1/5的纳米粒子。在此，特征 波长定义为由电致发光电子元件产生的光谱的峰值强度处的波长。对于 发出可见光的电致发光器件，该设计要求转化为要求纳米粒子的尺寸小 于约350nm或更优选地小于200nm。
由于阻障层的缺陷中的纳米粒子的随机填充密度由纳米粒子的形状 与尺寸分布决定，故使用不同形状与尺寸的纳米粒子有利于精确地控制 对阻障氧化物层的缺陷的密封。纳米粒子可以以一种统一的形状存在， 也可形成为两种或更多形状。纳米粒子可设定的可能形状包括球形、杆 形、椭圆形或任何非规则形状。在杆形纳米粒子的情况中，其直径可以 为10nm到50nm，长度可以为50nm到400nm，且纵横比可以大于5，但不 限于所述情形。
为了提供反应性纳米粒子与渗透阻障层的水汽/氧气之间的有效相 互作用，可使占据缺陷的纳米粒子具有合适的形状，以使得与水汽和氧 气接触的表面积最大化。这意味着纳米粒子可设计为具有大的表面积对 体积比或表面积对重量比。在一个实施例中，纳米粒子的表面积对重量 比介于约1m2/g到约200m2/g之间。该要求可通过使用具有不同形状的纳 米粒子实现，例如可使用如上所述的两种、三种甚至更多种形状。
在密封层中可使用其中分布有纳米粒子的粘合剂。适用于作粘合剂 的材料包括聚合物，例如包括从具有至少一个可聚合基并易于聚合的单 体得到的聚合物。适用于此目的的聚合材料的例子包括聚丙烯酸酯、聚 丙烯酰胺、聚环氧化物、聚对二甲苯、聚硅氧烷以及聚氨基甲酸酯或任 何其它聚合物。为了使两个连续阻障层之间具有强的粘合力，或将多层 膜粘合于基板上，可选择粘合质量好的聚合物。包含纳米粒子的密封层 通常通过以包含纳米粒子例如与具有至少一个可聚合基的不饱和有机化 合物的单体溶液混合而成的分散系对阻障层进行涂敷而形成。包括其中 分布有纳米粒子的粘合剂的密封层的厚度可在大约2nm到大约几个微米 的范围之间。
在一些实施例中，密封层设置为与阻障层的整个表面紧邻接触。例 如，密封层可在阻障层上方形成为与阻障层的表面上存在的缺陷相一致 的形状，即完全地占据或填充存在于至少一个阻障层中的坑，或使阻障 层的表面上的粗糙凸起变平。这样，导致侵蚀性气体通过封装阻障叠层 进行渗透的缺陷被“堵塞”，同时使另外导致阻障层之间的界面接触变 差的凸起变平。可使用任何保形涂敷或沉积方法，例如化学气相沉积或 旋转涂敷。也可使用原子层沉积和脉冲激光沉积以形成密封层。
用于形成多层膜的阻障层的阻障材料可包括任何通常的在体相中对 水汽和/或氧气具有低渗透率的阻障材料。例如阻障材料可包括金属、金 属氧化物、陶瓷、无机聚合物、有机聚合物及其组合。在一个实施例中， 阻障材料选自铟锡氧化物(ITO)、TiAlN、SiO2、SiC、Si3N4、TiO2、HfO2、 Y2O3、Ta2O5以及Al2O3。阻障层的厚度可在20nm到80nm之间。就此而言， 由于这些材料的反应性取决于其尺寸，故用于反应性纳米粒子的材料可 用作阻障层。例如，尽管纳米粒子Al2O3对水是反应性的，然而尺寸大于 纳米级的Al2O3体层对水的反应性不会呈现相同的水平，并因此可被用作 阻障层。
对于要求封装阻障叠层具有好的机械强度的特定应用场合，可设有 基板以支撑多层膜。基板可以是柔性的或刚性的。基板可包括任何合适 的材料，这里列举一些描述性示例，例如包括聚乙酸酯、聚丙烯、聚酰 亚胺、赛璐酚、聚(1-三甲基硅烷基-1-丙炔)、聚(4-甲基-2-戊炔)、聚酰 亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚石风、环氧树脂、聚对苯二酸乙二酯、 聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚二甲基苯基醚、 苯乙烯-二乙烯基苯、聚偏氟乙稀(PVDF)、尼龙、硝化纤维、纤维素、玻 璃、铟锡氧化物、纳米粘土、硅有机树脂、聚二甲硅氧烷、二茂铁或聚 磷腈。底基板可设置为面向外部环境，也可面向被封装的环境。在食品 包装中，基板可面向与食品接触的内表面，同时封装阻障叠层形成与大 气条件接触的外表面。
尽管可在基板上直接形成多层膜，然而不希望具有粗糙表面的基板 与多层膜的阻障层直接接触。可以在多层膜与基板之前设置中间层以改 善它们之间的接触。在一个实施例中，基板与多层膜之间夹有平坦化层 从而使基板与多层膜之间的界面得到改善。平坦化层可包括诸如环氧树 脂的任何合适类型的聚合粘合材料。在优选实施例中，由于已知聚丙烯 酸酯具有强吸水性，故平坦化层包括聚丙烯酸酯(丙烯酸脂聚合物)。当不 存在平坦化层时，例如可使多层膜被定向为使密封层与基板的表面接触。
单对阻障层与密封层结合、即单对“配对层”的阻障效果是可叠加 的，意味着结合到一起的阻障/密封层对的数目与多层膜的整体阻障性能 成比例。因此，对于要求高阻障性的应用场合，可使用多对配对层。在 一个实施例中，每个阻障层交替地叠层叠于每个密封层顶上。换言之， 每个密封层用作两个阻障层之间的中间层。在一些实施例中，多层膜中 存在一、二、三、四或五对配对层。对于其中对水汽和氧气渗透速率的 要求不太严格(例如少于10-3g/m2/天)的一般应用场合，多层膜可仅包括一 个或两个阻障层(相应地存在一个、两个或三个密封层)，然而对于较严格 的应用场合，多层膜中可包括三、四、五个或更多阻障层从而实现水汽 渗透速率小于10-5g/m2/天或优选地小于10-6g/m2/天。当使用多于两对的配 对层时，每个配对层可形成于基板的相对侧以提供双面层叠的基板，也 可形成于基板的相同侧。
为了保护多层膜免于机械损坏，多层膜可笼罩或覆盖有末端保护层。 末端保护层可包括机械强度好且耐划伤的任何材料。在一个实施例中， 末端层包括其中分布有LiF和/或MgF2粒子的丙烯酸膜。
根据本发明的封装阻障叠层可用于任何合适的阻障应用场合，例如 用于包装或壳体的结构中，或用于气泡包装的阻障箔，或可用作电子元 件上的封装层。封装阻障叠层还可层叠于任何现有阻障材料上，例如层 叠在食品和饮料的包装材料上面，以改善其现有的阻障性能。在优选的 实施例中，封装阻障叠层用来形成用于保护包括湿气和/或氧气敏感反应 性层的电致发光电子元件的封装，其中所述电致发光元件封装于所述封 装内。所述器件的示例包括但不限于是有机发光器件(OLED)、电荷耦合 器件(CCD)以及微机电传感器(MEMS)中包含的反应性元件。
在OLED应用场合中，封装阻障叠层可用来形成用于隔离OLED器件 的反应性元件的封装的任何部分。在一个实施例中，封装阻障叠层用来 形成用于支撑电致发光元件的反应性层的底基板。在边缘密封结构中， 可使用封装阻障叠层形成设置于电致发光元件的反应性层的上方的刚性 盖。刚性盖可通过粘合剂层粘于底基板上，粘合剂层至少充分地沿基板 的边缘设置以形成围绕反应性元件的围栏。为了使侧面扩散到容纳反应 性元件的围栏中的氧气/湿气减至最少，可使覆盖层或粘合剂层的宽度大 于封装阻障叠层的厚度。
在另一实施例中，封装阻障叠层用于形成紧靠基板密封电致发光元 件的柔性封装层。这里，所述封装层可包裹电致发光元件的表面以形成 “邻近封装”。于是封装层的形状与反应性元件的形状相一致，在待封 装的电致发光元件与封装层之间不留空隙。
本发明还旨在提供一种用于形成根据本发明的封装阻障叠层的方 法。所述方法包括形成至少一个阻障层和至少一个密封层。由于密封层 包括反应性纳米粒子，故优选地在真空下实施涉及密封层的制备和使用 的步骤，以保持纳米粒子对湿气和/或氧气的反应性。形成密封层的步骤 包括将可聚合化合物与纳米粒子分散系混合以形成密封混合物，并将密 封混合物在真空下聚合以形成密封层。纳米粒子分散系可包括分散于至 少一种有机溶剂中的纳米粒子。所述至少一种有机溶剂可包括诸如醚类、 酮类、醛类以及二醇类的任何合适的溶剂。
纳米粒子可采用本领域中已知的任何传统方法合成，例如可采用气 相合成(Swihart，Current Opinion in Colloid and Interface Science 8(2003)127-133)、溶胶-凝胶法、声化学处理、空化处理、微乳化处理以 及高能球磨等。纳米粒子既可以以纳米粒子粉沫在市场上出售，也可以 是例如由Nanophase Technologies Corporation出品的成品分散系。也可使 用诸如NanoArc合成的专有方法通过商业合成而得到的纳米粒子。
在一个实施例中，进行纳米粒子的表面活化以便从纳米粒子的表面 去除可能妨碍纳米粒子与湿气和/或氧气进行反应的能力的污染物。表面 活化可包括以包括诸如盐酸或硫酸的无机酸来处理纳米粒子。用于所述 处理的酸优选地是稀酸。所述处理包括将纳米粒子浸入酸中大约一个小 时。需要注意，诸如碳纳米管和碳纳米纤维等容易受污染的纳米粒子需 要表面活化。另一方面，由于诸如氧化铝和氧化钛等纳米粒子具有高表 面能量，故其不需要表面活化。
可聚合化合物可以是任何可易于聚合的单体。合适的单体优选地容 易通过UV固化或热固化或任何其它方便的固化方法加以聚合。
在一个实施例中，以聚丙烯酰胺用作粘合纳米粒子的单体。丙烯酸 单体粉沫可溶于诸如2-甲氧乙醇(2MOE)与乙二醇(EG)的极性有机溶剂 中。为了使纳米粒子在密封混合物中均匀分布，可另外进行密封混合物 的声波处理。例如，在聚合反应之前可以进行至少大约30分钟的声波处 理。
基板可以是待封装器件的一部分，例如是电路板的一部分，或者其 可以是作为封装的一部分而包含的附加结构，例如柔性基板。基板还可 以是封装阻障叠层的一部分，所述基板构成其上还依次沉积有密封层与 阻障层的厚阻障层。此外，基板可以是用于制造多层膜的操作面的表面 且其本身不形成封装阻障叠层的一部分。
当提供了基板之后，可以以阻障层和密封溶液涂敷基板。阻障层的 形成可借助于物理气相沉积(例如磁控溅射、热蒸发或电子束蒸发)、等离 子体聚合、CVD、印刷、旋转或包括尖端或浸渍涂敷处理的任何传统涂 敷处理。
将密封溶液形成于阻障层上可借助于任何溶胶-凝胶方法，例如旋转 涂敷、丝网印刷、WebFlight方法、尖端涂敷、CVD方法或任何其它传统 涂敷方法。金属氧化物与金属纳米粒子以及碳纳米管可连同基于聚对二 甲苯单体或二聚物的聚合物膜一起蒸发。包括C或D或任何其它等级的聚 对二甲苯的任何类型的聚对二甲苯二聚物可连同纳米粒子一起蒸发。
如果要形成多个阻障/密封层(即配对层)，可以以阻障材料和密封溶 液重复地涂敷基板。为了建立包括连续的阻障与密封层的交替布置，可 连续地对基板首先涂敷阻障材料并随后涂敷密封溶液，重复多次直到形 成想要的层数为止。每次涂敷密封溶液后，在该密封溶液上方形成下一 阻障层之前优选地对其进行UV固化。
当形成密封与阻障层之后，可有选择地采取形成玻璃盖、ITO线与 ITO涂层等步骤完成封装阻障叠层的构造。例如，无源矩阵显示器可能要 求在封装阻障叠层上形成ITO线。在形成盖之后，盖的暴露表面可以采用 通过沉积覆盖层(MgF/LiF涂层)形成的保护涂层进一步加以保护。
下面的描述、附图以及非限制性示例将使本发明的这些方面被理解 地更全面。

以下将仅通过非限制性示例并参照附图描述说明性实施例，在附图 中：
图1A图示了根据本发明的一个实施例的封装阻障叠层。图1B图示了 传统阻障叠层。图1C与图1D图示了包括底基板的封装阻障叠层的其它实 施例。
图2A、图2B以及图2C图示了封装OLED器件的封装阻障叠层的各种 实施方式。
图3表示制造封装阻障叠层的工艺流程图。
图4与图5表示使用钙传感器对制备好的封装阻障叠层的阻障特性进 行研究的装置。
图6表示暴露于湿气之后不同的封装阻障叠层、即叠层A、B、C和D 的光学图像。
图7表示根据本发明制造的三个封装阻障叠层A到C的70倍放大率的 SEM图像。
图8表示根据本发明制造的三个封装阻障叠层A到C的形态。
图9表示包括覆盖丙烯酸膜的本发明的封装阻障叠层的实施例。封装 阻障叠层用于定量分析。
图10表示图9所示的封装阻障叠层的电导率与时间的曲线图。
图11表示图9所示的封装阻障叠层的透光率与波长的曲线图。
图12表示阻障叠层D、E与F的扫描电子显微镜(SEM)的图像。
图13表示封装阻障叠层A、C、D、E与F的透明度与波长的曲线图。
图14表示封装阻障叠层D、E与F的电导率与时间的曲线图。
图15表示阻障叠层D、G与H的负荷张力性能曲线。

图1A表示根据本发明的封装阻障叠层100的一个实施例。封装阻障叠 层100包括多层膜102，多层膜102包括阻障层103与密封层105。阻障层103 对氧气和/或湿气具有低渗透率。需要注意，阻障层103包含贯穿阻障层 103的厚度延伸的针孔缺陷107。由于氧气和水汽可经由针孔缺陷以及其 它类型的结构缺陷渗透到阻障层中，并最终穿过封装阻障叠层与氧气/湿 气敏感器件发生接触，故这些缺陷限制了阻障层的阻障性能。为了说明， 图1A仅图示了针孔缺陷。实际中，还可能存在诸如坑和裂缝的其它类型 的结构缺陷。
密封层105包括能够与水汽和/或氧气相互作用的反应性纳米粒子， 从而阻碍氧气/湿气穿过封装阻障叠层的渗透。根据本发明，这些缺陷被 密封层105中的纳米粒子至少部分地覆盖，或在一些实施例中被完全地填 充。
图1B图示了包括设于基板121上的阻障层123和平坦化粘合剂层125 的传统阻障叠层120。尽管无机金属氧化物阻障层具有相对较高的不透气 性，然而存在于阻障层中的针孔缺陷使湿气和氧气能够渗透穿过阻障层。 在图中，阻障层123中的针孔缺陷127暴露于环境中，从而湿气和氧气能 够渗透穿过阻障层。例如，氧气和湿气可经由针孔缺陷渗透穿过阻障层 1231，并随后逐渐渗透穿过粘合剂层1251，并之后渗透穿过阻障层1232 和粘合剂层1252到达通常设有氧气/湿气敏感器件的基板121。
图1C图示了根据本发明的阻障叠层140的另一实施例，其中多层膜 142包括一个阻障层143以及在该阻障层143上布置的唯一密封层145。阻 障叠层140还包括用于支撑多层膜的底基板141。平坦化层144夹于底基板 141与包含平坦化层144的多层膜142之间以改善多层膜与基板之间的接 触。根据本实施例的单配对层可用于对阻障要求不太严格的应用场合。
前述实施例表示仅在基板的一侧层叠有多层膜的封装阻障叠层。图 1D表示底基板的两侧都层叠有多层膜的双面层叠基板。封装阻障叠层160 包括夹于两个多层膜1621和1622之间的基板161。多层膜1621包括三个阻 障层163和三个纳米粒子密封层165。多层膜1622包括一个阻障层163和两 个密封层165。各层都以交替次序排列，从而密封层形成两个阻障层之间 的中间层。在本实施例中，密封层165与基板161直接接触以作为平坦化 层。通过在基板上形成五对配对层，本实施例提供了气体阻障性能高的 封装阻障叠层。
可以以多种方式使用本发明的封装阻障叠层以封装诸如OLED的湿 气和氧气敏感器件。例如，可将所述封装阻障叠层层叠于用于支撑OLED 的传统聚合物基板上。图2A表示边缘密封封装中的包括电极214和反应性 层216的封装OLED。在该实施例中，封装阻障叠层包括底基板201和多层 膜212。底基板201层叠有包括阻障层203和两个夹着阻障层203的密封层 205的多层膜212。阻障层203中的针孔缺陷207被密封层的纳米粒子材料 密封。OLED直接设于多层膜212上且封装于玻璃盖210下。边缘粘合剂209 用于将玻璃盖210粘合于封装阻障叠层，从而形成围绕OLED的封装。
图2B表示将本发明的封装阻障叠层用作覆盖基板的另一实施例。基 板201并未被封装阻障叠层层叠(尽管如果需要的话可以被层叠)。替代玻 璃盖的是包括刚性多层膜222(没有基板)的封装阻障叠层。多层膜类似地 包括夹于密封层205之间的阻障层203，且阻障层203的缺陷207由纳米粒 子材料填充。OLED封装于多层膜下方，这意味着为了使由OLED发出的 光清晰可见，多层膜222应当足够透明。多层膜222借助于边缘粘合剂209 附着于底基板。当如图2A和图2B所示进行边缘密封时，边缘粘合剂的宽 度通常为毫米或厘米级，这充分地大于底基板或封装阻障叠层的厚度。 因此，水汽和氧气通过边缘粘合剂的侧向扩散的耗时将充分地长于通过 封装阻障叠层的横向扩散。
除了如图2A和图2B所示的边缘密封，在接下来的附图中还有一种在 OLED上方包括封装阻障叠层的附件的薄膜封装，后面称之为“邻近封 装”。邻近封装具体适用于柔性OLED器件。图2C的实施例中的包括电极 214和反应性层216的OLED被封装于柔性底基板201与柔性封装阻障叠层 之间，所述柔性封装阻障叠层邻近布置于OLED上方并包括多层膜232。 需要注意，多层膜232与OLED器件的外部形状相一致。
尽管图2A、图2B与图2C图示了OLED的封装，然而本发明的封装阻 障叠层绝不限于所述应用场合。本领域的技术人员应当明白，可以封装 替换OLED的任何物品，这些物品例如包括药物、首饰、反应性金属、电 子元件以及食品。
图3图示了根据本发明的封装阻障叠层的制造过程的一般方案。聚碳 酸酯或PET基板设置用于形成封装阻障叠层。对基板进行等离子处理并 通过磁控溅射以铝阻障材料涂敷，从而形成阻障层。同时，包括氧化铝 和TiO2纳米粒子的密封溶液与丙烯酸单体溶液混合，从而形成密封溶液。 密封溶液例如经由卷绕式处理以WebFlight方法涂敷于阻障层上。对阻障 层与密封层以预定的次数重复进行涂敷，从而得到具有期望的阻障性能 的多层膜。例如，包括五对配对层的多层膜要求将磁控溅射与WebFlight 涂敷重复进行五次以形成五对配对层。需要注意，在其它实施例中还可 以在基板上形成密封层的初始涂层。密封层用作使基板表面平滑的平坦 化材料，从而覆盖基板上的为湿气/氧气的渗透提供路径的缺陷。
在形成多层膜之后，ITO被磁控溅射到多层膜上以形成ITO涂层。如 果封装阻障叠层是用于无源矩阵显示器，则不需要完全的ITO涂层而只需 要ITO线。随后在ITO涂层上形成保护衬垫。根据想要的目的，例如可以 使用诸如MgF/LiF膜等耐划伤膜或炫光衰减膜的任何合适材料。在形成保 护膜之后，将封装阻障叠层包装于铝箔包装中或切成预定尺寸以与其它 元件组装。
下面将描述具体示例以说明上述的制造过程以及所制出的封装阻障 叠层的阻障性能。
示例1：设有包含金属氧化物纳米粒子的密封层的封装阻障叠层的制造与 特征描述
a)封装阻障叠层A、B和C的合成
作为说明性示例，制备了各自在密封层中包含不同纳米粒子的三个 不同的封装阻障叠层。每个封装阻障叠层根据下面的说明制备：
叠层A
1.底基板-聚碳酸酯膜(厚188μm)
2.平坦化层-平坦丙烯酸脂聚合物
3.第一阻障层-ITO(铟锡氧化物)
4.密封层-氧化铝纳米粒子
5.第二阻障层-ITO
叠层B
1.底基板-聚碳酸酯膜(厚188μm)
2.平坦化层-平坦丙烯酸脂聚合物
3.第一阻障层-ITO(铟锡氧化物)
4.密封层-氧化钛纳米粒子
5.第二阻障层-ITO
叠层C
1.底基板-聚碳酸酯膜(厚188μm)
2.平坦化层-平坦丙烯酸脂聚合物
3.第一阻障层-ITO(铟锡氧化物)
4.密封层-氧化铝与氧化钛纳米粒子
5.第二阻障层-ITO
为了比较，制备了包括传统多层叠层结构的传统阻障叠层，即叠层D。 叠层D包括以下叠层结构：
叠层D
1.底基板-聚碳酸酯膜(厚188μm)
2.平坦化层-平坦丙烯酸脂聚合物
3.第一阻障层-ITO
4.第二平坦化层-平坦丙烯酸脂聚合物
5.第二阻障层-ITO
步骤(i)：基板的表面处理
聚碳酸酯基板是透明的并可切割成优选的尺寸。可使用气动操作的 空心冲模切割设备或任何传统切割机械将聚碳酸酯基板切割成特定的或 需要的尺寸。
基板通过异丙醇(IPA)漂洗并以氮气吹干以去除表面上吸收的大尺寸 的粒子。在氮气吹干之后，将基板置于压强为10-1mbar的真空炉中以除去 所吸收的湿气或氧气。
去气处理之后，紧接着将基板转移到等离子体处理室(例如ULVAC SOLCIET组合设备工具)。RF氩等离子体被用于以低能离子轰击阻障膜的 表面以便去除表面污染物。处理室中的基本压强维持在低于4×10-6mbar。 氩气流量为70sccm。RF功率设置为200W，且根据表面状况通常使用五到 八分钟的最佳处理时间。
在对底基板进行了清洁之后，将平坦丙烯酸脂聚合物旋转涂敷于聚 碳酸酯基板上以形成界面平坦化层。
步骤(ii)：涂敷金属氧化物阻障层
通过如下的非平衡磁控溅射技术制备铟锡氧化物阻障层。使用溅射 以将金属氧化物阻障层沉积于平坦化层上。非平衡磁控溅射技术用于形 成高密度氧化物阻障膜。在该溅射技术中，通常为少数单层的金属层将 从非平衡磁控管被沉积，并随后将氧气引入到系统中以生成氧等离子体， 并直接对准基板为高密度氧化物膜提供氩和氧离子轰击。等离子体有助 于增加被引导到生长膜表面上的氧气的反应性并提供更加期望的流变能 力。为了沉积致密膜而不引入过多的本征应力，使用低能量(～25eV)的高 通量(大于2mA/cm2)的氧和氩离子轰击正在生长的阻障氧化物膜。
连续反馈控制单元被用来控制反应性溅射处理。由磁控管轨道的强 等离子体中的溅射金属所发出的光是金属溅射速率与氧气分压的指示。 该指示可用于控制处理并由此实现精确的氧化物膜化学计量。通过使用 来自于等离子体发射监视器的连续反馈控制单元，可以得到可再生膜和 期望的阻障性能。
步骤(iii)：涂敷密封层
采用等离子体对市售的纳米粒子(例如来自Nanophase Technologies 公司的#44931NanoDur99.5％氧化铝粒子)进行预处理并将其添加到有 机溶剂中，例如添加到2-甲氧乙醇(2MOE)与乙二醇(EG)中，2MOE对EG 按1∶1的比例进行分散。也可使用丙二醇单甲醚或乙酸乙酯或甲基异丁 基酮、甲基乙基、2MOE或任何溶剂或加湿添加剂的混合物。或者，可使 用市售的纳米粒子分散系，例如分散于己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸异冰 片酯、三丙二醇二丙烯酸酯中的氧化铝、氧化锌、或氧化钛(例如45nmAPS 氧化铝干粉的胶体分散系，NanoDurX1130PMA，50％分散于来自 Nanophase Technologies Corporation的1，2-丙二醇单甲基醚醋酸酯中)。
如市售的可UV固化的丙烯酸酯单体(Addision Clear Wave-HC-5607) 的可聚合基化合物被添加到纳米粒子混合物中以形成密封溶液。聚合物 涂层的重量可介于总重量的30％到50％之间。例如，纳米粒子在聚合物中 的总浓度可以是密封溶液的重量的66％，而聚合物涂层重量为密封溶液 重量的大约34％。
所述合成在惰性气体环境下进行。对处于丙烯酸脂聚合物溶液中并 被旋转涂敷于平坦聚合物基板上(图5上)的纳米粒子的不同混合物进行一 系列的实验。
使用下述的不同成分根据一般的步骤(i)、(ii)和(iii)制作每个样品A、 B与C。
对于样品封装阻障叠层A，将涂布重量约为密封溶液的50％的30ml 的UV固化丙烯酸酯单体添加到在三丙二醇二丙烯酸酯(35％重量)中的 15ml的氧化铝分散系中，所述分散系得自于Nanophase Technologies公司 的Nanodur。将5ml的2-MOE与EG(比例为1∶1)的有机溶剂添加到混合物 中。随后在沉积到阻障层上之前，对混合物进行大约一小时的声波处理。
对于样品封装阻障叠层B，将涂布重量约为密封溶液的50％的30ml 的UV固化丙烯酸酯单体添加到按40％重量分散于异丙醇中的10ml氧化 钛(IV)中，其得自于Nanophase Technologies公司的Nanodur。将10ml的 2-MOE与EG(比例为1∶1)的有机溶剂添加到混合物中。随后在沉积到阻 障层上之前，对混合物进行大约一小时的声波处理。
对于样品封装阻障叠层C，将涂布重量约为密封溶液的重量的50％的 30ml的UV固化丙烯酸酯单体添加到(a)得自于Nanophase Technologies公 司的Nanodur的分散于三丙二醇二丙烯酸酯(35％重量)的7.5ml氧化铝中， 以及(b)分布于混有40％重量的2-MOE与乙二醇(比例为1∶1)的异丙醇中的 5ml氧化钛(IV)中。随后在沉积到阻障层上之前，对混合物进行大约一小 时的声波处理。
在手套箱中的氮气气氛下通过旋转涂敷形成密封层。在手套箱中， 氧气与水汽的含量降到小于1ppm的水平。
b)封装阻障叠层A、B与C的特征描述
在等离子体处理过程之后，在真空下将封装阻障叠层转移到真空蒸 发室(热蒸发)。随后使用WO2005/095924中所述的钙传感器估计阻障叠层 的阻障性。定性估计和定量估计都要进行。
在定性估计中，使用制备好的封装阻障叠层形成图4所示的测试单 元。简言之，制造了尺寸为2cm×2cm的两个金属轨道。两个电极之间形 成有1cm长、2cm宽以及150nm厚的传感元件。传感元件的测得电阻率为 0.37Ωcm。在沉积处理之后，在干燥氮气和大气压下使用负载上锁系统 将样品转移到手套箱中。在钙沉积之后，沉积100nm的银保护层用于定 性分析。
在定量电阻测量的情况中，使用制备好的封装阻障叠层形成图5所示 的测试单元。以300nm的银作为导电轨道，150nm的钙作为传感器并以 150nm的氟化锂作为保护层。在沉积处理之后，在基板的边缘涂敷可UV 固化的环氧树脂，并随后以35mm×35mm的载玻片将整个基板密封。将 干燥剂贴到35mm×35mm的载玻片上以用于吸收任何由于通过环氧树脂 密封层排气或渗透而出现的水汽。整个处理使用负载上锁系统并在干燥 氮气和大气压下将测试单元封装于手套箱中。为了加快渗透测试，将样 品置于温度和湿度分别为80℃和90％RH的恒温且恒湿的潮湿箱中。以一 定的间隔观察样品以用于定性的恶化测试和分析缺陷，并为了恶化的定 量分析进行电气测量。钙测试单元的导电轨道端子连接于与计算机连接 的恒电流源(Keithey源表)。由计算机使用Labview软件每隔一秒监测钙传 感器/银轨道的电阻并自动画出曲线。使用带有FFT分析的动态信号分析 仪以一秒的周期间隔自动进行噪声频谱测量。
钙恶化测试提供关于诸如针孔裂缝和纳米孔的缺陷的定性的可视信 息，因为渗透的水汽通过基板的缺陷及其阻障层扩散并与钙传感器反应， 从而在钙传感器元件上形成可辨别的斑块。即使通过精密的表面显微技 术(例如SEM)，仍难以辨别或研究透明涂层中的诸如针孔和裂缝的微孔与 亚微米尺寸的孔。在本实验中，氧化与未氧化的钙之间的颜色对比被用 于进行定性分析。使用光学显微镜监测恶化。以通常为几个小时的间隔 拍摄图像。从图像中可以将被腐蚀的钙与阻障膜的缺陷直接联系起来。 而且，钙腐蚀的生长动态可提供阻障性的定性信息。
图6中的图像重点显示了所测试的A、B、C膜上呈现的缺陷的性质。 图6中的恶化图像表明阻障叠层A和C的阻障性明显好于由阻障叠层D所 示例的传统阻障叠层。阻障叠层A中的钙传感器恶化开始于80小时，且全 部的钙在270小时恶化。阻障叠层C中的钙传感器恶化直到470小时前都未 表现出任何显著的恶化。
图7表示刚制造出来的阻障叠层A、B与C的扫描电子显微镜(SEM)图 像。这三个阻障叠层的表面平滑且未观察到纳米粒子的积聚。这些图像 证明密封层中的纳米粒子的分布是均匀的，因此阻障叠层也是透明的。 借助于渗透测量系统对水汽传输性能进行进一步的研究，并在下面的部 分里进行讨论。
图8表示借助于SEM与AFM所研究的密封层的表面的图像。将该表面 性质与平坦丙烯酸脂聚合物涂层进行比较。AFM图像表明，溶液A、B与 C中的纳米粒子实现了均匀的分布。在1μm到10μm扫描时，所测量的阻 障叠层A与B膜的表面粗糙度正好处于0.75nm之内并且堪比平坦丙烯酸 脂聚合物膜。然而，对于阻障叠层C，其表面相对粗糙(6.5nm)。粗糙度 可能有助于改善阻障层与基板之间的粘合。
制造了具有如图9所示的结构的测试封装阻障叠层，以对根据上述方 法制造的封装阻障叠层样品进行定量分析。制造的封装阻障叠层具有通 过磁控溅射方法制造的两层ITO阻障层和用于密封ITO缺陷的一个密封 层(包括氧化铝纳米粒子)。最外终止层是通常用于WVTR测量的平坦丙烯 酸脂层。原则上，仅密封一个ITO阻障层的缺陷。在本实施例中，密封层 包括尺寸为20nm到40nm的Al2O3纳米粒子。
图10图示了封装阻障叠层的钙电导率对时间的曲线图。从曲线图中 可推出钙(mol)中的相应变化。在80℃与90％相对湿度时，包括一个阻障 层和一个密封层的封装阻障叠层的水汽透过速率测定为1×10-3g/m2/天。 相比之下，设有两个阻障SiN层和平坦丙烯酸脂中间层的传统多层叠层在 70℃与90％相对湿度条件下，仅表现出大约10-1g/m2/天的性能。
因此，这些结果说明通过使用纳米粒子密封层将一个阻障层的缺陷 密封起来，可使该阻障叠层的阻障性能相对于基于多层基板的平坦丙烯 酸脂膜可以提高两个数量级。如果使用两个或更多包含反应性纳米粒子 的密封层将三个或更多阻障层中的缺陷密封，则水汽阻障性能会低于 10-5g/m2/天或甚至低于10-6g/m2/天。
制造了包括“聚碳酸酯(188μm)/ITO/具有铝或钛纳米粒子的纳米结 构密封层”的单层封装阻障叠层以及具有“PC/ITO/密封层/ITO/密封层” 的双层封装阻障叠层。通过使用UV-Vis分光仪测量光谱中的UV和可见光 区域中的光谱透射而测量光学性能。实验表明双叠层的透光率为82％而 单叠层为约85％。透光率的降低是由ITO膜的性能和性质引起的。
示例2：设有包含碳纳米管的密封层的封装阻障叠层的制造与特征描述
下面制备密封层中具有不同碳纳米管混合物的封装阻障叠层：
叠层E
1.聚碳酸酯(188μm)作为底基板
2.ITO作为阻障层
3.将具有浓度为0.006％的MCNT的纳米结构密封层作为密封层
叠层F
1.聚碳酸酯(188μm)作为基板
2.ITO作为阻障层
3.将具有浓度为0.05％的MCNT的纳米结构密封层作为密封层
首先将已经预处理的直径为10nm的多壁纳米管(下面称为“MCNT”) 添加到2-甲氧乙醇(2MOE)与乙二醇(EG)的混合溶液中以进行分散。 2MOE与EG的比例为1∶1。纳米管通过声波处理均匀地分布于丙烯酸脂 聚合物中。在惰性气体环境下进行所述合成。
叠层E包含重量为0.006％的MCNT，而溶液F包含重量为0.05％的 MCNT。密封层为2μm厚。密封层的薄膜的合成与制造在具有氮气分压 的手套箱中进行。手套箱中氧气与水汽的含量控制在低于1ppm的水平。
根据示例1制造的叠层D用于与阻障叠层E及F的特征作对比。
将密封层中包括MCNT的叠层与叠层D进行比较。图12表示叠层D、 E与F膜的扫描电子显微镜(SEM)图像。E与F密封膜的表面平滑且未发现 MCNT的积聚。这些结果表明MCNT在密封层中的分布是均匀的且膜是透 明的。对于水汽传输性能以及光学性能的进一步的研究借助于渗透测量 系统与分光仪进行并在下面加以讨论。
采用UV-Vis分光仪通过在光谱的UV与可见光区域中借助于光谱透 射对每个阻障叠层的光学性能进行测量。
如图13所示，以传统丙烯酸膜涂敷的基板(D)具有达99％的非常高的 透光率。然而，其不阻挡UV光。实验表明双叠层的透光率为82％而单叠 层的大约为85％。包含CNT的封装阻障叠层E与F表现出大约85％的透光 率。双叠层的透射性能下降是由ITO膜的性能与性质引起的。该图还表明 膜A、C、E与F的纳米粒子分布是均匀的，没有积聚，因此透光率在82％ 到89％的范围内。
图14的定量的钙恶化结果表明，阻障叠层E与阻障叠层F表现出明显 好于传统阻障叠层D的总体阻障性能。最初的钙传感器恶化/水汽解吸附 速率在15小时时对所有的叠层E、F与D都相似，且所测得的WVTR为 0.03g/m2/天。然而，在达到20小时后，D的稳态水汽透过率为0.1g/m2/天， 且全部钙在达到30小时之前就会恶化。包含CNT的封装阻障叠层E与F分 别表现出0.01g/m2/天和0.009g/m2/天的速率。在达到100小时之后，阻障 叠层E与F的阻障性能的改善明显且WVRT速率为0.003g/m2/天。
不期望受理论的束缚，设想在阻障叠层E和F中，在30小时的暴露之 后，水汽通过毛细管吸力被吸入末端开口的纳米管中。假设水分子扩散 到碳纳米管中所用的时间比正常模式的扩散所用的时间长，则最初的水 汽解吸附速率非常高。本发明的最初解吸附/渗透结果说明了阻障层的缺 陷被CNT密封的可能性相对较低。这是因为与纳米粒子浓度(30％-60％) 相比而言的中间层中所用的CNT的浓度(0.05％)所导致的。
为了对根据本发明的封装阻障叠层的粘合性能进行定量分析，使用 拉伸强度试验系统(Instron)进行标准剥离试验。对下述封装叠层进行 测试：
叠层G
1.聚碳酸酯作为底基板
2.ITO作为阻障层
3.包括分散于丙烯酸膜中的氧化铝粒子(Al2O3(重量为20％))的密封 层
叠层H
1.聚碳酸酯作为底基板
2.ITO作为阻障层
3.包括分散于丙烯酸膜中的氧化铝粒子(Al2O3(重量为15％))的密封 层
再次使用如示例1所制造的传统阻障叠层D作比较。将2μm厚的密封 层沉积于涂敷有ITO的聚碳酸酯测试基板上。类似于ASTM要求，将所述 基板切割成10cm长、1cm宽的片，并在样品的一端将可UV固化的环氧树 脂(三键)涂敷于3cm长、1cm宽的面积上。表面处理需要在涂敷环氧树脂 之前以氩等离子体清洁上述基板。
对样品阻障叠层D、G与H的负载/张力曲线进行绘图且从图15中可看 到测试的结果。对于ITO表面上有平坦传统丙烯酸膜的阻障叠层D，丙烯 酸膜与ITO之间的界面处在18N/m时发生最初的界面破坏，且稳态剥离强 度稳定为大约12N/m。因此，传统聚丙烯酸酯对阻障氧化物层的粘合强 度仅为18N/m。当测试阻障叠层G和H时，纳米结构的有机密封层与ITO 之间的界面处在阻障叠层H为45N/m时而阻障叠层G为48N/m时发生最初 的界面破坏，且对于阻障叠层H和G稳态剥离强度稳定为大约14-15N/m。 因此纳米结构的密封阻障叠层(G和H)对阻障氧化物层的粘合强度是 12-15N/m。该结果清楚地说明，由于密封了阻障层的针孔和缺陷，阻障 氧化物层与纳米结构的密封层之间的粘合明显地得到改善。
尽管以说明性实施例的形式描述了本发明，然而需要明白，在不脱 离如所述权利要求所陈述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出许 多变化与改变。