TW201441030A

TW201441030A - 可撓透光基板及其製造方法

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Publication number: TW201441030A
Application number: TW102114391A
Authority: TW
Inventors: Jian-Zhi Huang; hong-sheng Li; Gu-Wei Jian; you-wei Huang; qing-yi Wu
Original assignee: Bay Zu Prec Co Ltd
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-11-01

Abstract

一種可撓透光基板及其製造方法，該可撓透光基板包含：一個由可撓性材料製成且包括一個設置面的透光基材、一個配置於該透光基材的設置面上且其材料為氮化矽或矽碳氮化合物的緩衝膜，以及一個配置於該緩衝膜上且其材料為碳氫化合物的類鑽碳膜。透過該緩衝膜能穩固地結合該透光基材與該類鑽碳膜，並且透過該類鑽碳膜優異的疏水效果，進而使得該可撓透光基板的表面容易清潔而不易累積汙垢。此外，該類鑽碳膜具有優異的抗刮性，不易因碰撞而產生磨損或傷痕，因此將該可撓透光基板封裝成顯示器模組時，所述顯示器模組可維持良好的影像品質。

Description

可撓透光基板及其製造方法

本發明是有關於一種基板及其製造方法，特別是指一種適合配合一個背板及一個發光單元等構件進行封裝，進而構成一個顯示器模組的可撓透光基板及其製造方法。

一般顯示器模組通常包含一個透光基板、一個與該透光基板間隔的背板，以及設置於該透光基板與該背板之間的一個發光單元、一個觸控感應單元或一個液晶單元等。其中，該透光基板能將該發光單元投射而來的光線向外導出，然而由於該透光基板的材料通常為玻璃，因此韌性不佳而容易因碰撞而破裂、損壞。

另一方面，隨著科技的進步，以有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，簡稱OLED)做為發光單元的可觸控式顯示器模組是目前科技研發的重點，這是因為OLED具有高亮度、高對比、廣視角與厚度薄等優點，還能符合顯示器模組的輕薄化要求。此外，OLED還可配合可撓的透光基板與背板進行封裝，進而製成可收折的顯示器模組，並具有方便攜帶等人性化的優點。

所述可撓的透光基板的材料可以是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，其可彎撓的性質可克服以往使用玻璃透光基板容易因碰撞而損壞的問題，然而所述可撓性的透光基板的硬度較低，其表面容易產生刮痕也容易累積汙垢，進而影響該發光單元投射光線的透光效果，使得所述顯示器模組的影像品質不佳。

因此，本發明之目的，即在提供一種層體之間的結合性佳且兼具優異的抗汙效果與抗刮效果的可撓透光基板及其製造方法。

於是，本發明可撓透光基板，包含：一個透光基材、一個緩衝膜，以及一個類鑽碳膜。

該透光基材由可撓性材料製成，並包括一個設置面。該緩衝膜配置於該透光基材的設置面上，其材料為氮化矽或矽碳氮化合物。該類鑽碳膜配置於該緩衝膜上，其材料為碳氫化合物，並具有疏水性。

本發明可撓透光基板的製造方法，包含：(A)將一個可撓的透光基材放入一個表面處理裝置的一個反應室內，並位於該表面處理裝置的兩片電極板之間；(B)透過輝光放電方式，在該透光基材的一個設置面上形成一個緩衝膜，且該緩衝膜的材料為氮化矽或矽碳氮化合物；及(C)透過輝光放電方式，在該緩衝膜上形成一個類鑽碳膜，且該類鑽碳膜的材料為碳氫化合物並具有疏水性，就能製得該可撓透光基板。

本發明之功效在於：透過該緩衝膜能穩固地結合該透光基材與該類鑽碳膜，因此該可撓透光基板的層體之間的結合性優異，同時透過該類鑽碳膜疏水性佳而具有優異的阻水效果，進而使得該可撓透光基板的表面容易清潔而不易累積汙垢。此外，該類鑽碳膜也具有優異的抗刮性，不易因碰撞而產生磨損或傷痕。因此，該可撓透光基板能維持良好的透光品質，並且將該可撓透光基板封裝成顯示器模組時，所述顯示器模組可維持良好的影像品質。

1‧‧‧可撓透光基板

11‧‧‧透光基材

111‧‧‧設置面

12‧‧‧緩衝膜

13‧‧‧類鑽碳膜

9‧‧‧表面處裡裝置

91‧‧‧反應室

92‧‧‧電極板

93‧‧‧電源供應單元

94‧‧‧抽氣單元

95‧‧‧送氣單元

S01~S04‧‧‧步驟

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是本發明可撓透光基板的一個較佳實施例的一個局部側視示意圖；圖2是一個側視剖視示意圖，顯示本發明可撓透光基板的製造方法的一個較佳實施例所使用的一個表面處理裝置；圖3是該製造方法的一個步驟流程方塊圖；及圖4是該製造方法的一個步驟流程示意圖。

參閱圖1，本發明可撓透光基板1的一個較佳實施例，適合配合一個背板及一個發光單元等構件進行封裝，進而構成一個顯示器模組。其中，所述發光單元可以是薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，簡稱TFT)、發光二極體 (Light-Emitting Diode，簡稱LED)、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，簡稱OLED)等，當然實施上不限於前述舉例。而所述顯示器模組可為觸控或非觸控的形式，由於所述顯示器模組非本發明的重點，不再說明。

而該可撓透光基板1可供所述顯示器模組的發光單元投射光線並將光線向外導出。該可撓透光基板1包含一個透光基材11，以及由鄰近而遠離該透光基材11而設置的一個緩衝膜12與一個類鑽碳膜13。

本實施例的透光基材11由可撓性材料製成，具體材料可為聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚醯胺纖維(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚苯乙烯(PS)或雙軸延伸聚苯乙烯(OPS)等，但不限於前述舉例。而該透光基材11包括一個朝外的設置面111。

本實施例的緩衝膜12配置於該透光基材11的設置面111上，其材料為氮化矽(SiN_x，x為0.5~1.5)或矽碳氮化合物(SiN_xC_y，x為0.1~1且y為0.5~1)，且其厚度為10~700nm。其中，當該緩衝膜12的厚度小於10nm時，該緩衝膜12的厚度不足，進而影響後續設置該類鑽碳膜13時的結合性，因而無法穩固地結合該透光基材11與該類鑽碳膜13，使該類鑽碳膜13容易壞損、剝落而失去阻水與抗刮的保護效果。當該緩衝膜12的厚度大於700nm時，無功效上的助益，僅是徒增材料的消耗而增加生產成本。

本實施例的類鑽碳膜13配置於該緩衝膜12上，其材料為碳氫化合物，具體可為C₁至C₃的烷類，其中，由於該類鑽碳膜13具有與鑽石相近的性質，所以該類鑽碳膜13的硬度高且抗磨耗性佳。此外，本實施例的類鑽碳膜13具有烷基(例如甲基或乙基)而可增加該類鑽碳膜13的疏水性。該類鑽碳膜13的厚度為5~100nm，當該類鑽碳膜13的厚度小於5nm時，該類鑽碳膜13過薄而容易磨耗，其阻水與抗刮效果不佳。隨著厚度增加，該類鑽碳膜13的疏水性也會增強，進而使該類鑽碳膜13的表面與水滴的接觸角趨近於90度。又當該類鑽碳膜13的厚度大於100nm時，無功效上的助益，僅是徒增材料的消耗而增加生產成本。

參閱圖2、3、4，本發明可撓透光基板1的製造方法是使用一個表面處理裝置9在該透光基材11上依序鍍覆該緩衝膜12與該類鑽碳膜13。在本實施例中，所述表面處理裝置9為輝光放電表面處理設備，並包含一個中空的反應室91、數個彼此間隔地設置於該反應室91內的電極板92、一個電連接所述電極板92以提供脈衝式或連續式交流電源的電源供應單元93、一個連通該反應室91而可將氣體抽離該反應室91的抽氣單元94，以及一個連通該反應室91而可將氣體送入該反應室91的送氣單元95。由於該表面處理裝置9的結構與作用原理皆非本發明的重點，不再詳述，於圖2中也僅為簡單示意。

需要說明的是，在圖2中，該等電極板92的數量為三個，並且兩兩間隔的電極板92之間分別可製造兩個可撓透光基板1，當然在實施上，該表面處理裝置9只要包含兩片電極板92就可以進行製造，因此該等電極板92的數量不限於本實施例的舉例。此外，每一次的製程中所製造的可撓透光基板1的數量也不限於本實施例的舉例。以下為了方便說明，以製造其中一個可撓透光基板1為例進行描述。而該製造方法包含以下步驟：

步驟S01：將可撓的該透光基材11放入該表面處理裝置9的反應室91內，並位於該表面處理裝置9的兩片電極板92之間。

步驟S02：透過輝光放電方式，在該透光基材11的設置面111上形成該緩衝膜12，且該緩衝膜12的材料為矽碳氮化合物或氮化矽。

以下先針對該緩衝膜12的材料為矽碳氮化合物時的製法進行說明。

首先啟動該抽氣單元94而將該反應室91抽真空，待該反應室91內的氣壓值降為10^-3~10^-5Torr時，便可停止該抽氣單元94抽真空。接著啟動該送氣單元95將矽源氣體、碳源氣體與氮源氣體分別通入該反應室91內，同時啟動該電源供應單元93，透過該電源供應單元93提供頻率為13.56MHz或60MHz的交流電源，使所述電極板92產生輝光放電以電離所述矽源氣體、所述碳源氣體與所述氮源氣體以產生第一電漿粒子，進而在該透光基材11的設置面111上鍍覆形成材料為矽碳氮化合物的該緩衝膜12。

其中，在步驟S02中，該反應室91內的溫度為20~100℃。當溫度低於20℃時，因為該反應室91內的溫度過低而降低所述第一電漿粒子的反應效果，進而無法在該透光基材11的設置面111上形成理想材質的該緩衝膜12。當溫度高於100℃時，又會因為溫度高於該透光基材11的耐熱溫度，使該透光基材11產生脆化或龜裂，進而無法使用。更重要的是，本實施例在100℃內就可使所述第一電漿粒子有足夠的動能而反應形成理想材質的該緩衝膜12。而本實施例透過輝光放電以電離反應氣體的鍍膜過程中，實際使用的溫度為60℃。

此外，所述矽源氣體可以是矽烷(SiH₄)。所述氮源氣體可以是氨(NH₃)、氧化氮(N₂O)，或此等之一組合。所述碳源氣體可以是例如甲烷(CH₄)等的烷類、例如丙烯(C₃H₆)等的烯類，或此等之一組合。所述矽源氣體、所述碳源氣體與所述氮源氣體的體積比例為A：B：C，A為1，B為0.1~10，C為0.1~20。

另一方面，該緩衝膜12的材料為氮化矽時的製造方法與前述大致相同，兩者之間的差別在於：將該反應室91抽真空之後，僅將所述矽源氣體與所述氮源氣體分別通入該反應室91內反應，就可製得材料為氮化矽的該緩衝膜12。此時，所述矽源氣體與所述氮源氣體的體積比例為D：E，D為1且E為0.1~20。

步驟S03：透過輝光放電方式，在該緩衝膜12上形成該類鑽碳膜13，且該類鑽碳膜13的材料為碳氫化合物並具有疏水性，就能製得該可撓透光基板1。

具體來說，首先關閉該送氣單元95，並啟動該抽氣單元94將該反應室91抽真空，藉以將用於製造該緩衝膜12的反應氣體抽出該反應室91之外，待該反應室91內的氣壓值為10^-3~10^-5 Torr時，便可停止抽真空。接著啟動該送氣單元95將碳源氣體與保護氣體分別通入該反應室91內，並且透過該電源供應單元93提供頻率為13.56MHz或60MHz的交流電源，使所述電極板92產生輝光放電以電離所述碳源氣體以產生第二電漿粒子，進而在該緩衝膜12上形成材料為碳氫化合物的該類鑽碳膜13，使該類鑽碳膜13具有烷基而可增加該類鑽碳膜13的疏水性。

其中，在步驟S03中，該反應室91內的溫度為20~100℃。當溫度低於20℃時，因為該反應室91內的溫度過低而降低所述第二電漿粒子的反應效果，進而無法在該緩衝膜12上形成理想材質的該類鑽碳膜13。當溫度高於100℃時，又會因為溫度高於該透光基材11的耐熱溫度，使該透光基材11產生脆化或龜裂，進而無法使用。更重要的是，本實施例在100℃內就可使所述第二電漿粒子有足夠的動能而反應形成理想材質的該類鑽碳膜13。而本實施例透過輝光放電以電離所述碳源氣體的鍍膜過程中，實際使用的溫度為60℃。

另外，前述輝光放電以電離所述碳源氣體的鍍膜過程的反應時間為1~30分鐘，當反應時間少於1分鐘時，該類鑽碳膜13的厚度不足而容易壞損並失去阻水與抗刮的保護效果，同時該類鑽碳膜13所具有的烷基的數量也不足而導致疏水性不佳。當反應時間多於30分鐘時，又會使該緩衝膜12的厚度過厚，不僅無功效上的助益，還會增加生產成本。

此外，所述碳源氣體與前述相同，可以是例如甲烷(CH₄)等的烷類、例如丙烯(C₃H₆)等的烯類，或此等之一組合。所述保護氣體則用於提高碳源氣體被撞擊的機率，並提高該類鑽碳膜13的烷基的數量。所述保護氣體具體可以是氫氣(H₂)、氦氣(He)、氬氣(Ar)，或此等之一組合。所述碳源氣體與所述保護氣體的體積比例為F：G，F為1且G為0.1~1000。

步驟S04：將該可撓透光基板1取出該表面處理裝置9的反應室91。

具體來說，首先關閉該送氣單元95，並啟動該抽氣單元94將該反應室91抽真空，藉以將用於製造該類鑽碳膜13的反應氣體抽出該反應室91之外，待該反應室91內的氣壓值為10^-3~10^-4 Torr時，便可停止該抽氣單元94抽真空。接著啟動該送氣單元95將氮氣送入該反應室91，待該反應室91內的氣壓值回到大氣壓時，便可停止該送氣單元95並打開該反應室91而取出該可撓透光基板1。

以下透過本發明的數個實驗例與數個比較例來證實本發明的功效。

首先測量各實驗例及各比較例的初始的表面與水的接觸角。具體來說，先將水滴噴灑在各實驗例與各比較例的表面上，並使用接觸角量測儀器分別測量各實驗例及各比較例的表面與水滴的接觸角，並將實驗結果分別紀錄於表一、表二中。

接著測量經研磨擦拭後各實驗例及各比較例的表面與水的接觸角。具體來說，先在一個磨盤上承載一個10公斤(kg)的重物，之後透過前述磨盤研磨擦拭各實驗例及各比較例的表面，並在前述研磨擦拭過程中不斷添加異丙醇作為溶劑以清除汙染物，之後再分別測量各實驗例及各比較例的表面與水滴的接觸角，並將實驗結果分別紀錄於表一、表二中。

進一步說明的是，使用接觸角量測儀器所測得的表面與水滴的接觸角越大，代表前述表面的疏水性越高而不親水。相反地，表面與水滴的接觸角越小，代表前述表面的疏水性越低而較親水。

參閱表一，比較例1為透光基材11，並未設置有任何膜層。比較例1的初始的表面與水的接觸角為45度，並在研磨擦拭後接觸角更下降到小於10度。由此可知，該透光基材11確實疏水性差而較親水，因此水滴容易附著於其表面，所以比較例1的阻水效果不良而容易累積汙垢，不易清潔。

比較例2為在該透光基材11上設置該緩衝膜12，但未設置有該類鑽碳膜13。雖然比較例2在研磨擦拭前後的表面與水的接觸角都有提升，但光靠該緩衝膜12的阻水效果仍不足。

比較例3為在該透光基材11上直接設置該類鑽碳膜13，但未設置有該緩衝膜12。比較例3的初始的表面與水的接觸角為90度，顯示該類鑽碳膜13確實疏水性佳而具有優異的阻水效果，這是因為電離所述碳源氣體所產生第二電漿粒子不斷地在該緩衝膜12的表面進行反應，進而使該類鑽碳膜13具有烷基。

另一方面，在研磨擦拭後，比較例3的表面與水的接觸角卻小於10度，這是因為該類鑽碳膜13與該透光基材11之間的結合力不佳，再加上該透光基材11具有韌性的特點，於是在研磨擦試的過程中，該類鑽碳膜13容易被刮除、剝落而無法提供疏水保護，進而使該透光基材11露出，導致接觸角下降。

反觀，實驗例1、2為本發明的製造方法所製得的可撓透光基板1。兩者之間的差別在於實驗例1的類鑽碳膜13的鍍膜時間為3分鐘，實驗例2的類鑽碳膜13的鍍膜時間為10分鐘。雖然實驗例1與實驗例2的鍍膜時間不同，但由於在一定的鍍膜時間內，鍍膜時間對該類鑽碳膜13的厚度的影響較小，所以實驗例1與實驗例2的類鑽碳膜13的厚度皆為30nm。其中，因為實驗例2的類鑽碳膜13的鍍膜時間較長，因此實驗例2的類鑽碳膜13所具有的烷基的數量較多。

由實驗例1、2可知，本發明的可撓透光基板1的初始的表面與水的接觸角皆為90度，顯示出該類鑽碳膜13優異的疏水性。

在研磨擦拭後，實驗例1的表面與水的接觸角為80度，雖然疏水性略為下降但仍優於比較例1~3。這是因為該緩衝膜12可以穩固地將該類鑽碳膜13與該透光基材11結合在一起，於是在研磨擦試的過程中，該類鑽碳膜13不易被刮除因而可提供疏水保護。

另一方面，實驗例2在研磨擦拭後，其表面與水的接觸仍可維持90度而保有優異的阻水效果。這是因為隨著該類鑽碳膜13的鍍膜時間的增加，該類鑽碳膜13所具有的烷基的數量也隨著增加，進而可增加該類鑽碳膜13的疏水性，因此鍍膜時間較久的實驗例2的疏水性優於實驗例1。

參閱表二，由比較例4、5及實驗例3~7可知，不論該緩衝膜12的厚度為何，比較例4、5及實驗例3~7的初始的表面與水的接觸角皆為90度，顯示該類鑽碳膜13的疏水性佳而具有優異的阻水效果。

而在研磨擦拭比較例4、5及實驗例3~7之後，比較例4的表面與水的接觸角卻小於10度，這是因為當該緩衝膜12的厚度為7nm時，無法穩固地結合該類鑽碳膜13與該透光基材11，於是在研磨擦試的過程中，該類鑽碳膜13容易被刮除而無法提供阻水與抗刮的保護，並導致接觸角下降。

反觀，實驗例3的表面與水的接觸角為40度，顯示當該緩衝膜12的厚度為10nm時，該緩衝膜12確實增加了該類鑽碳膜13與該透光基材11之間的結合性。實驗例4的表面與水的接觸角為67度，顯示當該緩衝膜12的厚度增加為30nm時，層體之間的結合性也隨著提升，於是該類鑽碳膜13較不易被刮除而可提供阻水與抗刮的保護，因此接觸角增加。

由實驗例5~7可知，當該緩衝膜12的厚度增加為80~700nm時，其表面與水的接觸角皆為90度，證實該緩衝膜12能穩固地結合該類鑽碳膜13與該透光基材11，因此該類鑽碳膜13不易被刮除而能提供阻水與抗刮的保護。又由比較例5可知，當該緩衝膜12的厚度為1000nm時，在功效上並未進一步地再次提升，僅是徒增材料的消耗而增加生產成本。

由以上說明可知，本發明在該透光基材11上使用輝光放電方式鍍覆形成該緩衝膜12與該類鑽碳膜13，前述作法可生成連續且均勻的膜層，提高膜層品質與生產效率。除此之外，前述鍍覆形成該緩衝膜12與該類鑽碳膜13的過程中，該反應室91內的溫度為20~100℃的低溫，除了可保護該透光基材11不會因過熱而脆化或龜裂，還可節省能源消耗而降低生產成本。

就該可撓透光基板1而言，透過該緩衝膜12確實能穩固地結合該透光基材11與該類鑽碳膜13，因此該可撓透光基板1的層體之間的結合性優異。同時透過疏水性佳的該類鑽碳膜13可使其表面上的水滴聚集成水珠狀，因此只要稍微撥動就能使水滴脫離該可撓透光基板1的表面，進而達到優異的阻水效果，於是該可撓透光基板1的表面容易清潔而不易累積汙垢。此外，該類鑽碳膜13也具有優異的抗刮性，不易因碰撞而產生磨損或傷痕。因此，透過該類鑽碳膜13抗刮與抗污的性質，在封裝成顯示器模組時，該可撓透光基板1不會影響發光單元投射光線的透光效果而能維持良好的透光品質，因此所述顯示器模組可維持良好的影像品質，所以確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡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。

1‧‧‧可撓透光基板

11‧‧‧透光基材

111‧‧‧設置面

12‧‧‧緩衝膜

13‧‧‧類鑽碳膜

Claims

一種可撓透光基板，包含：一透光基材，由可撓性材料製成，並包括一個設置面；一緩衝膜，配置於該透光基材的設置面上，其材料為氮化矽或矽碳氮化合物；及一個類鑽碳膜，配置於該緩衝膜上，其材料為碳氫化合物，並具有疏水性。
如請求項1所述的可撓透光基板，其中，該緩衝膜的厚度為10~700nm。
如請求項1所述的可撓透光基板，其中，該類鑽碳膜的厚度為5~100nm。
如請求項1所述的可撓透光基板，其中，該透光基材的材料為聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚醯胺纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙烯或雙軸延伸聚苯乙烯。
一種可撓透光基板的製造方法，包含：(A)將一個可撓的透光基材放入一個表面處理裝置的一個反應室內，並位於該表面處理裝置的兩片電極板之間；(B)透過輝光放電方式，在該透光基材的一個設置面上形成一個緩衝膜，且該緩衝膜的材料為氮化矽或矽碳氮化合物；及(C)透過輝光放電方式，在該緩衝膜上形成一個類鑽碳膜，且該類鑽碳膜的材料為碳氫化合物並具有疏水性，就能製得該可撓透光基板。
如請求項5所述的可撓透光基板的製造方法，其中，在步驟(B)中，先將該反應室抽真空後，再將矽源氣體與氮源氣體分別通入該反應室內反應而製得材料為氮化矽的該緩衝膜，所述矽源氣體與所述氮源氣體的體積比例為D：E，D為1且E為0.1~20。
如請求項5所述的可撓透光基板的製造方法，其中，在步驟(B)中，先將該反應室抽真空後，再將矽源氣體、碳源氣體與氮源氣體分別通入該反應室內反應而製得材料為矽碳氮化合物的該緩衝膜，所述矽源氣體、所述碳源氣體與所述氮源氣體的體積比例為A：B：C，A為1，B為0.1~10，C為0.1~20。
如請求項5所述的可撓透光基板的製造方法，其中，在步驟(C)中，先將該反應室抽真空後，再將碳源氣體與保護氣體分別通入該反應室內反應而製得材料為碳氫化合物的該類鑽碳膜，所述碳源氣體與所述保護氣體的體積比例為F：G，F為1且G為0.1~1000。
如請求項5所述的可撓透光基板的製造方法，其中，在步驟(B)中，該反應室內的溫度為20~100℃。
如請求項5所述的可撓透光基板的製造方法，其中，在步驟(C)中，該反應室內的溫度為20~100℃。