CN112334596B - 用于导引柔性基板的滚轴装置、用于传送柔性基板的滚轴装置的用途、真空处理设备及处理柔性基板的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于导引柔性基板(10)的滚轴装置(100)。滚轴装置(100)包括支撑表面(110)，支撑表面(110)用于接触柔性基板(10)，支撑表面(110)具有涂层(120)，涂层(120)包括负电性聚合物。此外，描述了一种包括滚轴装置(100)的用于处理柔性基板的真空处理设备，及一种在真空处理设备中处理柔性基板的方法。

Description

用于导引柔性基板的滚轴装置、用于传送柔性基板的滚轴装 置的用途、真空处理设备及处理柔性基板的方法
技术领域
本公开内容的实施方式涉及用于导引柔性基板的滚轴。此外，本公开内容的实施方式涉及用于利用卷对卷工艺(roll-to-roll process)进行柔性基板处理，特别是对柔性基板涂布薄层的设备及方法。特别是，本公开内容的实施方式涉及用于在设备中传送柔性基板的滚轴，及用于对柔性基板涂布层堆叠的方法，以例如用于薄膜太阳能电池制造、薄膜电池制造及柔性显示器制造。
背景技术
在封装产业、半导体产业及其他产业中对柔性基板的处理有高度的需求，柔性基板例如是塑料膜或箔。特别是，柔性基板的卷对卷(R2R)处理因在低成本的情况下有高产量而受到高度的关注。特别是，在制造薄膜电池、显示器产业及光伏(photovoltaic，PV)产业中对卷对卷沉积系统有高度的关注。举例来说，对柔性触控面板元件、柔性显示器及柔性PV模块的增加的需求致使对在R2R涂布机中沉积适合的层的需求增加。
处理可由对柔性基板涂布材料、蚀刻及针对各个应用在基板上执行的其他处理动作组成，所述材料例如是金属、半导体及介电材料。举例来说，涂布工艺可用来沉积薄层于柔性基板上，涂布工艺例如是CVD工艺或PVD工艺，PVD工艺特别是溅镀工艺。执行此工作的系统一般包括涂布鼓，涂布鼓耦接于具有用于传送柔性基板的滚轴组件的处理系统，涂布鼓举例为圆柱滚轴。
为了在柔性基板上完成高质量的涂层，必须掌握有关于柔性基板传送的数种挑战。举例来说，在真空条件下处理移动的柔性基板期间提供适当的基板张力以及良好的基板与滚轴接触仍具有挑战性。
因此，对改进卷对卷处理系统中的柔性基板传送，以特别用于对柔性基板涂布具有改善的均匀性、改善的产品寿命、及每表面积较少量缺陷的高质量层或层堆叠有持续的需求。
发明内容
有鉴于上述，提供一种根据独立权利要求的用于导引柔性基板的滚轴装置、用于传送柔性基板的滚轴装置的用途、一种用于处理柔性基板的真空处理设备及一种在真空处理设备中处理柔性基板的方法。其他方面、优点及特征由从属权利要求、说明书及附图而显而易见。
根据本公开内容的一方面，提供一种用于导引柔性基板的滚轴装置。所述滚轴装置包括支撑表面，所述支撑表面用于接触柔性基板。支撑表面具有涂层，所述涂层包括负电性聚合物。
根据本公开内容的另一方面，提供用于在真空处理设备中传送柔性基板的滚轴装置的用途。滚轴装置包括支撑表面，所述支撑表面用于接触柔性基板。支撑表面具有涂层，所述涂层包括负电性聚合物。
根据本公开内容的另一方面，提供一种用于处理柔性基板的真空处理设备。所述真空处理设备包括第一卷轴腔室，所述第一卷轴腔室容纳用于提供柔性基板的储存卷轴。此外，所述真空处理设备包括布置于第一卷轴腔室的下游的处理腔室。处理腔室包括多个处理单元，所述多个处理单元包括至少一个沉积单元。此外，处理腔室包括滚轴装置，所述滚轴装置用于导引柔性基板通过多个处理单元。滚轴装置包括支撑表面，所述支撑表面用于接触柔性基板。支撑表面具有涂层，所述涂层包括负电性聚合物。此外，真空处理设备包括布置于处理腔室的下游的第二卷轴腔室。第二卷轴腔室容纳卷绕卷轴，所述卷绕卷轴用于在处理之后将柔性基板卷绕于其上。
根据本公开内容的另一方面，提供一种在真空处理设备中处理柔性基板的方法。所述方法包括从提供于第一卷轴腔室中的储存卷轴退绕柔性基板。此外，所述方法包括在由提供于处理腔室中的滚轴装置导引柔性基板时处理柔性基板。滚轴装置包括支撑表面，所述支撑表面用于接触柔性基板。支撑表面具有涂层，所述涂层包括负电性聚合物。此外，所述方法包括在处理之后，将柔性基板卷绕于提供于第二卷轴腔室中的卷绕卷轴上。
实施方式还有关于用于执行所揭露的方法的设备，且包括用于执行每个所述方法方面的设备部件。这些方法方面可通过硬件部件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式亦有关于用于操作所描述的设备的方法。用于操作所描述的设备的这些方法包括用于执行设备的各功能的方法方面。
附图说明
为了使本公开内容的上述特征能被详细地了解，可通过参照实施方式获得以上简要概述的本公开内容的更特定描述。附图涉及本公开内容的实施方式且说明于下文中：
图1绘示根据本文所述实施方式的滚轴装置的示意图；
图2绘示根据本文所述另一实施方式的滚轴装置的示意透视图；
图3绘示根据本文所述实施方式的真空处理设备的示意图；
图4绘示根据本文所述另一实施方式的真空处理设备的示意图；
图5A绘示具有一组蒸发坩锅的真空处理设备的示意侧视图；
图5B绘示图5A的真空处理设备的底视图；及
图6A及6B绘示示出根据本文所述实施方式的处理柔性基板的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本公开内容的各种实施方式，本公开内容的各种实施方式的一或多个示例绘示于图中。在附图的下方说明中，相同参考编号意指相同的元件。只描述有关于个别实施方式的相异之处。每个示例通过说明本公开内容的方式提供且不意为本公开内容的限制。此外，被绘示或描述为一实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得再另外的实施方式。旨在使本说明包括这些修改及变化。
示例性参照图1，描述根据本公开内容的用于导引柔性基板10的滚轴装置100。根据可与本文所述任何其他实施方式结合的实施方式，滚轴装置100包括支撑表面110，支撑表面110用于接触柔性基板10。支撑表面110具有涂层120，涂层120包括负电性聚合物。
提供具有包括负电性聚合物的涂层的滚轴装置有利地在柔性基板传送期间提供柔性基板与滚轴装置的改良接触。因此，相较于用于导引柔性基板的传统的滚轴，特别是在卷对卷真空处理设备中导引柔性基板的传统的滚轴，本文所述的滚轴装置的实施方式有所改善。更特别是，在使用本文所述的滚轴装置的情况下，可达成柔性基板与滚轴装置之间的实质上恒定且均匀的接触力，使得可改良柔性基板到滚轴装置的夹持或黏附。接触力亦可称为夹持力。此外，相较于现有技术，通过应用具有本文所述的涂层的滚轴装置，可改善从柔性基板至滚轴装置的热传递，其可有利于处理热敏感的柔性基板，特别是具有0.3m≤W≤8m的基板宽度W的薄聚合物柔性基板。改善的热传递源自于在利用本公开内容的滚轴装置导引柔性基板期间，可关于实质上整个接触表面提供基板与被涂布的支撑表面的直接接触，也就是说，可减少或实质上消除在柔性基板与被涂布的支撑表面之间具有间隙的面积(降至微观尺度)。
此外，应注意的是，在现有技术中，通常增加基板张力，以改善基板与基板传送滚轴之间的接触，这可能在使用薄的柔性基板时产生一些问题，所述薄的柔性基板举例为具有20μm≤ST≤1mm的基板厚度ST的柔性基板。就此方面来说，应注意的是，柔性基板与滚轴之间的有效接触力或夹持力需随着基板宽度增大而增大，以补偿较薄基板的减小的有效基板刚性。
因此，本文所述的滚轴装置的实施方式有利地非常适于导引聚合物柔性基板，所述聚合物柔性基板具有0.3m≤W≤8m的基板宽度W及20μm≤ST≤1mm的基板厚度ST。
另外，可减少或甚至是省略用于改善柔性基板与传送滚轴或导引滚轴之间的接触的其他传统措施，例如提供静电荷至基板及/或提供静电荷至传送滚轴/导引滚轴。就此点而言，应注意的是，(例如通过使用可缩放线性电子束源(scalable linear electron beamsource))提供静电荷至基板，及/或(例如通过提供DC电压至传送滚轴/导引滚轴)提供静电荷至传送滚轴/导引滚轴可能对柔性基板及/或对滚轴表面产生损害，例如因在操作期间的电弧而产生损害。因此，在有利地利用本公开内容的滚轴装置的情况下，可实质上减少或甚至消除与用于改善柔性基板与传送滚轴之间的接触的传统措施有关的问题。
在更详细地描述本公开内容的各种另外实施方式之前，对关于本文所使用的一些术语的一些方面进行解释。
于本公开内容中，“滚轴装置”可理解为鼓或滚轴，其具有用于接触柔性基板的基板支撑表面。特别是，滚轴装置可绕着旋转轴为可旋转的，且可包括基板导引区域。一般而言，基板导引区域是滚轴装置的弯曲基板支撑表面，举例为圆柱对称表面。滚轴装置的弯曲基板支撑表面可适用于在导引柔性基板期间(至少部分地)接触柔性基板。基板导引区域可定义为滚轴装置的角度范围，在导引基板期间，基板在滚轴装置的该角度范围中接触弯曲基板表面，且基板导引区域可对应于滚轴装置的缠绕角度(enlacement angle)。在一些实施方式中，滚轴装置的缠绕角度可为120°或更大，特别是180°或更大，或甚至是270°或更大。
于本公开内容中，“柔性基板”可理解为可弯曲的基板。举例来说，“柔性基板”可为“箔”或“卷材”。于本公开内容中，术语“柔性基板”和术语“基板”可同义地使用。举例来说，本文所述的柔性基板可包括如PET、HC-PET、PE、PI、PU、TaC、OPP、BOOP、CPP、一或多种金属、纸、上述物质的组合的材料及已经涂布的基板，已经涂布的基板如硬涂布的PET(例如HC-PET、HC-TaC)及类似者。在一些实施方式中，柔性基板是在其两侧提供有折射率匹配(indexmatched，IM)层的COP基板。举例来说，基板厚度可为1μm或更大及200μm或更小。更特别是，基板厚度可选自具有8μm的下限及25μm的上限的范围，举例为用于食品封装应用。
于本公开内容中，表达“用于接触柔性基板的支撑表面”可理解为滚轴装置的外表面，所述外表面被配置为用于在导引或传送柔性基板期间接触柔性基板。一般来说，支撑表面是滚轴装置的弯曲外表面，特别是圆柱外表面。
于本公开内容中，表达“具有涂层的支撑表面”可理解为滚轴装置的支撑表面包括涂层，也就是支撑表面被涂布。特别是，涂层包括负电性聚合物。“负电性聚合物”可理解为具有负电性性质的聚合物。一般来说，涂层提供于整个支撑表面上。特别是，涂层具有恒定厚度，举例为选自2.5μm≤T≤15μm的范围的厚度T。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，涂层120具有摩擦起电性质(triboelectric property)。也就是说，负电性聚合物可被配置为通过与柔性基板的摩擦接触来产生静电荷。特别是，负电性聚合物(举例为含氟聚合物(fluoropolymer))可被配置为在导引期间通过摩擦起电效应在柔性基板表面上产生镜像电荷(mirror charge)。摩擦起电效应(亦称为摩擦充电(triboelectric charging))是一种形式的接触起电(contact electrification)，在特定材料与不同材料摩擦接触之后，特定材料变成带电。也就是说，摩擦起电效应可描述成跟随摩擦或滑动接触而从一个材料至另一个材料的电荷(电子)转移。两个材料之间的总电荷转移由两个接触材料表面之间的电荷亲和力(chargeaffinity)的差异定义。
举例来说，本文所述的基板材料具有-90nC/J≤CA≤-40nC/J的电荷亲和力CA。举例来说，PET具有CA≈-40nC/J的电荷亲和力CA，BOOP具有CA≈-85nC/J的电荷亲和力CA，LDEP、HDPE及PP具有CA≈-90nC/J的电荷亲和力CA。包括本文所述的负电性聚合物的涂层，特别是包括含氟聚合物或由含氟聚合物组成的涂层，特别是包括PTFE及/或PFA或由PTFE及/或PFA组成的涂层具有CA≈-190nC/J的电荷亲和力CA。
因此，甚至在没有外部施加的电场的情况下，本文所述的提供于滚轴装置的支撑表面上的涂层也有利地确保已涂布的滚轴装置与基板相比带负电。因此，应理解的是，根据可与本文的其他实施方式结合的实施方式，滚轴装置的支撑表面上的涂层可被配置为相对于将由滚轴装置导引的柔性基板提供电荷亲和力差值ΔCA。特别是，涂层与基板之间的电荷亲和力差值ΔCA可为50nC/J≤ΔCA≤200nC/J，特别是100nC/J≤ΔCA≤150nC/J。
如上所述，在本文所述的滚轴装置的实施方式中，提供于滚轴装置的支撑表面上的负电性聚合物的涂层可被配置为用于在导引柔性基板期间提供与柔性基板的接触起电。一般来说，通过绕着滚轴装置的旋转轴111旋转滚轴装置100来导引柔性基板，如图1中的箭头所示例性绘示。举例来说，滚轴装置可被主动地驱动。也就是说，可提供驱动器以用于旋转滚轴装置。
因此，在滚轴装置的支撑表面上提供涂层有利地允许改善柔性基板对滚轴装置的黏附，所述涂层包括负电性聚合物，被配置为用于在基板导引期间在接触滚轴装置的柔性基板表面上产生镜像电荷。也就是说，在滚轴装置的支撑表面上提供具有摩擦起电性质的涂层有利地提供涂层与柔性基板之间的电荷转移，使得可确保柔性基板与滚轴装置之间的恒定及均匀的接触力(亦称为钉扎力(pinning force)或夹持力)。此外，利用摩擦起电效应有利地允许减少柔性基板与提供于滚轴装置的支撑表面上的涂层之间的滑动。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，负电性聚合物可为电介质。特别是，负电性聚合物可为可极化的电绝缘材料。举例来说，负电性聚合物可为含氟聚合物，特别是弹性含氟聚合物，例如包括全氟烷氧基聚合物(perfluoralkoxy-polymere，PFA)及/或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylen，PTFE)。特别是，含氟聚合物可由PFA或PTFE组成。包括含氟聚合物或由含氟聚合物组成的涂层有利地提供具有非常高的介电击穿强度(dielectric breakdown strength)的涂层，含氟聚合物例如是PFA或PTFE。此外，包括含氟聚合物或由含氟聚合物组成的涂层有利地提供低摩擦系数，特别是超低摩擦系数，含氟聚合物例如是PFA或PTFE。因此，可有利地提供涂层的低磨耗率，例如比得上钢的磨耗率，来确保涂层寿命。也就是说，提供氟化聚合物涂层表面的含氟聚合物涂层有利地提供优越的低摩擦性能水平，从而减少有效涂层磨损。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，涂层120可具有μ≤0.1的摩擦系数μ，特别是μ≤0.05的摩擦系数。更特别是，未润滑的含氟聚合物摩擦系数μ可为μ≤0.1，特别是μ≤0.05。应注意的是，因涂层粗糙(asperity)而产生的部分磨损可提供高度疏水的流体动力边界润滑(hydrodynamic boundary lubrication)，从而更有利地将摩擦系数减小大约F＝10的因子F。因此，可有利地达成接近钢的固有磨耗率水平的有效涂层材料磨耗率。
例如，根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，涂层120可具有0.4×10-7MPa-1≤ka≤2.0×10-6MPa-1的磨耗率常数(wear-rate constant)ka。也就是说，涂层可被配置为具有选自0.4×10-7MPa-1≤ka≤2.0×10-6MPa-1的范围的磨耗率常数ka。磨耗率常数ka是无量纲的磨耗率常数k除以硬度[MPa]，也就是ka[MPa-1]＝k/硬度[MPa]。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，涂层120可具有2.5μm≤T≤15μm的厚度T。提供具有选自2.5μm≤T≤15μm的范围的厚度T的涂层可有利于确保足够的电容来确保柔性基板与滚轴装置的已涂布的支撑表面之间的足够的钉扎力。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，涂层120具有2.0MV/cm≤BFS≤30MV/cm的击穿场强度(breakdown field strength)BFS。举例来说，当施加300V的电场时，具有T＝5μm的厚度T的PFA的涂层具有2.0MV/cm的BFS。当施加300V的电场时，具有T＝10μm的厚度T的PTFE的涂层具有24MV/cm的BFS。
示例性参照图2，根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，滚轴装置100为圆柱形，且具有0.5m≤L≤8.5m的长度L。此外，滚轴装置100可具有1.0m≤D≤3.0m的直径D。因此，滚轴装置有利地被配置为用于导引及传送具有大宽度的柔性基板。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，滚轴装置可具有一或多个静电吸座(E-chuck)装置(未明确绘示)。静电吸座装置可理解为被配置为用于提供静电荷来通过静电力固持基板的装置。特别是，一或多个静电吸座装置可固持柔性基板，且/或提供吸引力来将卷材固持为与滚轴装置的弯曲表面接触。因此，可进一步改善柔性基板与滚轴装置之间的恒定且均匀的接触力。
有鉴于上述，应理解的是，根据本公开内容的另一方面，提供根据本文所述任何实施方式的用于在真空处理设备中传送柔性基板的滚轴装置的用途，所述真空处理设备特别是根据参照图3及4描述的实施方式的真空处理设备。
示例性参照图3，描述根据本公开内容的真空处理设备200。根据可与本文所述任何其他实施方式结合的实施方式，真空处理设备200包括第一卷轴腔室210，第一卷轴腔室210容纳用于提供柔性基板10的储存卷轴212。此外，真空处理设备200包括布置于第一卷轴腔室210的下游的处理腔室220。处理腔室220包括多个处理单元221。多个处理单元221包括至少一个沉积单元。举例来说，多个处理单元可沿圆周方向围绕滚轴装置100布置，如图3及4中示意性所示。当滚轴装置100旋转时，柔性基板被导引通过面向滚轴装置的弯曲基板支撑表面的处理单元，使得柔性基板的表面可在以预定速度移动通过处理单元时进行处理。举例来说，多个处理单元可包括选自由以下项组成的群组的一或多个单元：沉积单元、蚀刻单元及加热单元。本文所述的真空处理设备的沉积单元可为溅射沉积单元，举例为AC(交流)溅射源或DC(直流)溅射源、CVD沉积单元、PECVD沉积单元或PVD沉积单元。
此外，处理腔室220包括滚轴装置100，用于导引柔性基板通过多个处理单元221。滚轴装置100包括用于接触柔性基板10的支撑表面110。支撑表面110具有涂层120，涂层120包括负电性聚合物。特别是，滚轴装置是根据本文所述任何实施方式的滚轴装置。此外，真空处理设备200包括第二卷轴腔室250，第二卷轴腔室250布置于处理腔室220的下游。第二卷轴腔室250容置卷绕卷轴252，卷绕卷轴252用于在处理之后将柔性基板10卷绕于其上。
因此，相较于传统的真空处理设备，本文所述的真空处理设备的实施方式被改进。特别是，通过提供本文所述的具有滚轴装置的真空处理设备而有利地提供改进的柔性基板导引及传送。更特别是，柔性基板的导引及传送可被改进，因为本文所述的滚轴装置在柔性基板与滚轴装置之间提供实质上恒定且均匀的接触力，使得能够改进柔性基板至滚轴装置的夹持或黏附。因此，可有利地确保实质上没有褶皱的柔性基板传送，从而产生更高质量的处理结果，例如在柔性基板上的更高质量的涂布。
在本公开内容中，“真空处理设备”可理解为被配置为用于处理基板的设备，特别是用于处理本文所述的柔性基板的设备。特别是，真空处理设备可为卷对卷(R2R)处理设备，其被配置为用于对柔性基板涂布层堆叠。一般来说，真空处理设备具有至少一个真空腔室，特别是真空处理腔室。此外，处理设备可被配置为用于500m或更大、1000m或更大、或数千米的基板长度。基板宽度可为300mm或更大、特别是500mm或更大、更特别是1m或更大。此外，基板宽度可为8m或更小、特别是6m或更小。
在本公开内容中，“处理腔室”可理解为具有至少一个沉积单元来沉积材料于基板上的腔室。因此，处理腔室亦可称为沉积腔室。本文所使用的术语“真空”可理解为具有小于例如10mbar的真空压力的技术真空的含义。一般来说，本文所述的真空腔室中的压力可在10-5mbar与约10-8mbar之间，更典型地在10-5mbar与10-7mbar之间，且甚至更典型地在约10- 6mbar与约10-7mbar之间。
本文所使用的术语“上游”及“下游”可意指个别腔室或个别部件沿着基板传送路径相对于另一腔室或部件的位置。举例来说，在操作期间，沿着基板传送路径经由滚轴组件将基板从第一卷轴腔室210导引通过处理腔室220，并然后导引至第二卷轴腔室250。因此，处理腔室220布置于第一卷轴腔室210的下游，且第一卷轴腔室210布置于处理腔室220的上游。在操作期间，当基板首先由第一滚轴或第一部件导引或传送通过第一滚轴或第一部件，接着由第二滚轴或第二部件导引或传送通过第二滚轴或第二部件时，第二滚轴或第二部件布置于第一滚轴或第一部件的下游。
如图3及4中示例性所示，第一卷轴腔室210一般被配置为容纳储存卷轴212，其中储存卷轴212可提供有卷绕于其上的柔性基板10。在操作期间，柔性基板10可从储存卷轴212退绕，并从第一卷轴腔室210沿着基板传送路径(由图3及4中的箭头所示)朝向处理腔室220传送。本文所使用的术语“储存卷轴”可理解为一辊，待涂布的柔性基板被储存于此辊上。因此，本文所使用的术语“卷绕卷轴”可理解为一辊，该辊适用于接收已涂布的柔性基板。术语“储存卷轴”亦可称为“供应辊”，且术语“卷绕卷轴”亦可称为“卷取(take-up)辊”。
在本公开内容中，“处理单元”可理解为被配置为用于处理如本文所述的柔性基板的单元或装置。举例来说，处理单元可为沉积单元。特别是，沉积单元可为溅射沉积单元，举例为AC溅射源或DC溅射源。然而，本文所述的处理设备不限于溅射沉积，可额外地或替代地使用其他沉积单元。举例来说，在一些应用中，可利用CVD沉积单元、蒸发沉积单元、PECVD沉积单元或其他沉积单元。因此，应理解的是，沉积单元，例如等离子体沉积源，可适用于沉积薄膜于柔性基板上，以例如形成柔性显示装置、触控屏装置部件、或其他电子或光学装置。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，真空处理设备的滚轴装置100为处理鼓。在本公开内容中，“处理鼓”可理解为鼓或滚轴，其具有用于在处理期间接触柔性基板的基板支撑表面。特别是，处理鼓可绕着旋转轴111为可旋转的，且可包括基板导引区域。一般来说，基板导引区域是处理鼓的弯曲基板支撑表面，例如圆柱对称表面。在本文所述的处理设备的操作期间，处理鼓的弯曲基板支撑表面可适用于(至少部分地)接触柔性基板。
特别是，示例性参照图4，滚轴装置100可连接于装置240，装置240用于施加电位至处理鼓。处理鼓是根据本文所述的任何实施方式的滚轴装置100。
在本公开内容中，“用于施加电位至处理鼓的装置”可理解为一装置，其被配置为施加电位至处理鼓，特别是施加电位至处理鼓的基板支撑表面。特别是，用于施加电位的装置可被配置为提供中频(middle frequency，MF)电位。举例来说，中频(MF)电位可为从1kHz至100kHz。在本公开内容中，“用于施加电位的装置”亦可称为“电位施加装置”。施加MF电位至处理鼓具有的优点在于可实质上避免或甚至消除基板的充电，特别是沉积于基板上的层的充电。因此，可在基板上沉积具有较高质量(例如较高均匀性、较少缺陷等)的层。因此，提供电位施加装置可有利于进一步改进柔性基板与滚轴装置之间的恒定且均匀的接触力，从而在基板处理期间产生改进的实质上没有褶皱的柔性基板传送。
示例性参照图3及4，应理解的是，真空处理设备200一般被配置为使得柔性基板10可从第一卷轴腔室210沿着基板传送路径导引至第二卷轴腔室250，其中基板传送路径可引导通过处理腔室220。举例来说，柔性基板可在沉积腔室中被涂布层堆叠。此外，如图3及4中所示例性所示，可提供包括多个辊或滚轴的滚轴组件以用于沿着基板传送路径传送基板。在图3及4中，绘示出包括四个滚轴的滚轴组件。应理解的是，根据不同的配置，滚轴组件可包括布置于储存卷轴与卷绕卷轴之间的五个或更多个滚轴，特别是十个或更多个滚轴。
示例性参照图3及4，根据可与本文所述任何其他实施方式结合的本文的一些实施方式，滚轴组件可被配置为从第一卷轴腔室沿着部分凸及部分凹的基板传送路径传送柔性基板至第二卷轴腔室。也就是说，基板传送路径可部分地向右弯曲且部分地向左弯曲，使得一些导引滚轴接触柔性基板的第一主表面，且一些导引滚轴接触柔性基板的第二主表面，第二主表面与第一主表面相对。
举例来说，图4中的第一导引滚轴207接触柔性基板的第二主表面，且柔性基板在由第一导引滚轴207导引时向左弯曲(基板传送路径的“凸”区段)。图4中的第二导引滚轴208接触柔性基板的第一主表面，且柔性基板在由第二导引滚轴208导引时向右弯曲(基板传送路径的“凹”区段)。
在一些实施方式中，滚轴组件的一或多个滚轴，例如导引滚轴，可布置于储存卷轴212与处理鼓之间，及/或布置于处理鼓的下游，处理鼓也就是滚轴装置100。举例来说，在图3中所示的实施方式中，两个导引滚轴设置于储存卷轴212与处理鼓之间，其中至少一个导引滚轴可布置于第一卷轴腔室中且至少一个导引滚轴可布置于处理鼓的上游的处理腔室中。在一些实施方式中，三个、四个、五个或更多个，特别是八个或更多个导引滚轴设置于储存卷轴与处理鼓之间。导引滚轴可为主动或被动滚轴。
本文使用的“主动”滚轴或辊可理解为一滚轴，其设有驱动器或马达，以用于主动地移动或旋转相应滚轴。举例来说，主动滚轴可被调整，以提供预定扭矩或预定旋转速度。一般来说，储存卷轴212及卷绕卷轴252可提供成主动滚轴。此外，主动滚轴可被配置成基板张力滚轴，其被配置为用于在操作期间以预定张力张紧基板。“被动”滚轴可理解为一滚轴或辊，其未设置有用于主动地移动或旋转此被动滚轴的驱动器。被动滚轴可通过柔性基板的摩擦力旋转，所述柔性基板可在操作期间直接接触外滚轴表面。
如图4中所示例性绘示，一或多个导引滚轴213可布置于处理鼓的下游，并布置于第二卷轴腔室250的上游，处理鼓也就是滚轴装置100。举例来说，至少一个导引滚轴可在处理腔室220中布置于处理鼓的下游，以用于朝向布置于处理腔室220的下游的第二卷轴腔室250导引柔性基板10，或者至少一个导引滚轴可在第二卷轴腔室250中布置于处理鼓的上游，以用于沿一方向导引柔性基板，以便将柔性基板平滑地导引于卷绕卷轴252上，所述方向实质与处理鼓的基板支撑表面相切。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，滚轴组件的一或多个导引滚轴可包括涂层，所述涂层包括负电性聚合物，如根据本文所述任何实施方式针对滚轴装置所示例性说明的。
根据一些实施方式，真空处理设备200的一些腔室或全部腔室可配置成可排气的真空腔室。举例来说，真空处理设备可包括允许在第一卷轴腔室210及/或处理腔室220及/或第二卷轴腔室250中产生或维持真空的部件和设备。特别是，真空处理设备可包括真空泵、排气管道(evacuation duct)、真空密封件及类似者，以用于在第一卷轴腔室210及/或处理腔室220及/或第二卷轴腔室250中产生或维持真空。
示例性参照图4，根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，密封装置205可设置于相邻的腔室之间，例如在第一卷轴腔室210与处理腔室220之间及/或处理腔室220与第二卷轴腔室250之间。因此，卷绕腔室(也就是第一卷轴腔室210及第二卷轴腔室250)可有利地独立通气或排气，特别是独立于处理腔室通气或排气。密封装置205可包括充气密封件，被配置为将基板压抵于平密封表面。
如图4中所示例性绘示，处理鼓，即本文所述的滚轴装置，一般被配置为用于导引柔性基板10通过多个沉积单元，例如通过第一沉积单元221A、第二沉积单元221B及第三沉积单元221C。如图4中所示，各个沉积单元可设置于分隔的隔室中，这提供数个不同的连续的沉积工艺(例如CVD、PECVD及/或PVD)的模块化组合，并确保在不同的连续的沉积工艺之间非常良好的气体分隔。因此，根据选定的沉积单元的顺序，可在柔性基板上沉积多种不同堆叠层。
图5A绘示根据一替代配置的处理设备的示意侧视图，且图5B绘示图5A中所示的处理设备的示意底视图。特别是，示例性参照图5A及5B，多个处理单元可包括或配置成沿着线222排列的一组蒸发坩锅230，此线222平行于滚轴装置100的旋转轴111延伸。因此，真空处理设备可为蒸发设备，用于沉积已蒸发材料于柔性基板10上。举例来说，图5A中所示的一组蒸发坩锅230包括坩锅211至217。如图5B中示例性所示，蒸发坩锅一般被配置为用于产生将沉积于柔性基板10上的已蒸发材料的云状物255。如图5B中所示，多个处理单元可沿跨越基板宽度W的方向布置。
“蒸发坩锅”可理解为用于将通过加热蒸发坩锅而蒸发的材料的容器。更特别是，蒸发坩锅可设有材料源，以用于输送待蒸发的材料至坩锅。举例来说，待蒸发的材料可以线的形式提供至蒸发坩锅，此线可由蒸发坩锅融化。根据一些实施方式，蒸发坩锅可被配置成蒸发皿(evaporator boat)，特别是在以线的形式提供待蒸发的材料时。因此，本文所述的一组蒸发坩锅可为一组蒸发皿。待蒸发的材料可为金属，举例为铝、铜或任何其他金属。参照图5A及5B示例性描述的处理设备特别是非常适用于涂布在封装工业中使用的基板，特别是食品包装工业。
示例性参照图6A中所示的流程图，描述根据本公开内容的在真空处理设备200中处理柔性基板10的方法300。根据可与本文所述任何其他实施方式结合的实施方式，所述方法包括从提供于第一卷轴腔室210中的储存卷轴212退绕(由图6A中的方块310所表示)柔性基板10。此外，所述方法包括当通过提供于处理腔室220中的滚轴装置100导引柔性基板时，处理(由图6A中的方块320所表示)柔性基板10。滚轴装置100包括支撑表面110，用于接触柔性基板10。支撑表面110具有涂层120，涂层120包括负电性聚合物。特别是，滚轴装置100可为根据本文所述的任何实施方式的滚轴装置。此外，所述方法包括在处理之后，将柔性基板卷绕(由图6A中的方块330所表示)于提供于第二卷轴腔室250中的卷绕卷轴252上。
示例性参照图6B，根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，所述方法进一步包括施加(由图6B中的方块340所表示)电位至滚轴装置100。举例来说，施加(方块340)电位至滚轴装置可包括施加具有1kHz至100kHz的频率的中频电位。特别是，施加电位至滚轴装置100一般包括利用装置240来施加电位，例如如参照图4所描述的。
此外，应了解的是，可通过利用根据本文所述(例如参照图3及4所述)任何实施方式的真空处理设备200执行在真空处理设备中处理柔性基板的方法。
有鉴于上述，应了解的是，相较于现有技术，本文所述的实施方式提供在卷对卷处理设备中的改进的柔性基板传送，使得可有利地处理较薄及较宽的柔性基板且可改善处理结果。
虽然前述内容针对实施方式，但在不脱离基本范围的情况下可设计其他及另外的实施方式，所述范围由随附权利要求书确定。

Claims (24)

1.一种滚轴装置(100)，用于导引柔性基板(10)，所述滚轴装置包括支撑表面(110)，所述支撑表面(110)用于接触所述柔性基板(10)，所述支撑表面(110)具有涂层(120)，所述涂层(120)包括负电性聚合物，所述涂层和所述柔性基板被配置为提供50 nC/J ≤ ΔCA ≤200 nC/J的电荷亲和力差值ΔCA。
2.如权利要求1所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有摩擦起电性质。
3.如权利要求1所述的滚轴装置(100)，所述负电性聚合物是电介质。
4.如权利要求2所述的滚轴装置(100)，所述负电性聚合物是电介质。
5. 如权利要求1所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有µ ≤ 0.1的摩擦系数µ。
6. 如权利要求2所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有µ ≤ 0.1的摩擦系数µ。
7. 如权利要求3所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有µ ≤ 0.1的摩擦系数µ。
8. 如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有0.4 × 10-7 MPa-1 ≤ ka ≤ 2.0 × 10-6 MPa-1的磨耗率常数ka。
9. 如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有2.5 µm ≤ T≤ 15 µm的厚度T。
10. 如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述涂层(120)具有2.0 MV/cm≤ BFS ≤ 30 MV/cm的击穿场强度BFS。
11.如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述负电性聚合物为含氟聚合物。
12.如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述负电性聚合物是全氟烷氧基聚合物(PFA)。
13.如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述负电性聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。
14. 如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述滚轴装置为圆柱形，具有0.5 m ≤ L ≤ 5.0 m的长度L。
15. 如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述滚轴装置具有1.0 m ≤ D≤ 3.0 m的直径D。
16.如权利要求1至7的任一项所述的滚轴装置(100)，所述滚轴装置是处理鼓。
17. 一种用于在真空处理设备(200)中传送柔性基板(10)的滚轴装置(100)的用途，所述滚轴装置包括支撑表面(110)，所述支撑表面(110)用于接触所述柔性基板(10)，所述支撑表面(110)具有涂层(120)，所述涂层(120)包括负电性聚合物，并且所述涂层和所述柔性基板被配置为提供50 nC/J ≤ ΔCA ≤ 200 nC/J的电荷亲和力差值ΔCA。
18.如权利要求17所述的滚轴装置(100)的用途，所述滚轴装置是处理鼓。
19.一种用于处理柔性基板(10)的真空处理设备(200)，包括：
-第一卷轴腔室(210)，容纳储存卷轴(212)，所述储存卷轴(212)用于提供所述柔性基板(10)；
-处理腔室(220)，布置于所述第一卷轴腔室(210)的下游，所述处理腔室(220)包括多个处理单元(221)及滚轴装置(100)，所述多个处理单元包括至少一个沉积单元，所述滚轴装置(100)用于导引所述柔性基板通过所述多个处理单元(221)，所述滚轴装置包括支撑表面(110)，所述支撑表面(110)用于接触所述柔性基板(10)，所述支撑表面(110)具有涂层(120)，所述涂层(120)包括负电性聚合物，所述涂层和所述柔性基板被配置为提供50 nC/J≤ ΔCA ≤ 200 nC/J的电荷亲和力差值ΔCA；以及
-第二卷轴腔室(250)，布置于所述处理腔室(220)的下游且容纳卷绕卷轴(252)，所述卷绕卷轴(252)用于在处理之后将所述柔性基板(10)卷绕于其上。
20.如权利要求19所述的真空处理设备(200)，所述滚轴装置(100)是处理鼓。
21.如权利要求19所述的真空处理设备(200)，其中所述滚轴装置(100)是处理鼓，所述处理鼓连接至用于施加电位至所述处理鼓的装置(240)。
22.一种在真空处理设备(200)中处理柔性基板(10)的方法(300)，所述方法包括：
-从提供于第一卷轴腔室(210)中的储存卷轴(212)退绕所述柔性基板(10)；
-在通过提供于处理腔室(220)中的滚轴装置(100)导引所述柔性基板时处理所述柔性基板(10)，所述滚轴装置(100)包括支撑表面(110)，所述支撑表面(110)用于接触所述柔性基板(10)，所述支撑表面(110)具有涂层(120)，所述涂层(120)包括负电性聚合物，所述涂层和所述柔性基板被配置为提供50 nC/J ≤ ΔCA ≤ 200 nC/J的电荷亲和力差值ΔCA；以及
-在处理之后，将所述柔性基板卷绕于提供在第二卷轴腔室(250)中的卷绕卷轴(252)上。
23.如权利要求22所述的方法，所述滚轴装置(100)是处理鼓。
24.如权利要求22所述的方法，进一步包括施加(340)电位至所述滚轴装置(100)。
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