TWI564264B - 機械可彎曲及耐久性基板及製造方法 - Google Patents

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Description

機械可彎曲及耐久性基板及製造方法
本發明係關於可撓性基板以及製造可撓性基板中所使用之方法。
可撓性基板可使用在各種應用上，包括譬如發光顯示器的電子裝備。這種應用在製造、處理和運作期間，可撓性基板可能會受限於拉伸、壓縮和剪應力，導致裝備失效或裝備的使用壽命減少。機械性需求，因而是適當基板材料的選擇及/或製造可能視所需的應用而有所不同。在評估基板材料時通常會考量數種因素，包括機械持久性、處理相容性、重量、彎曲半徑、熱能力、表面粗糙度、透明度、電子特性和成本。
各種材料已被使用在可撓性基板的製造上。例如，像是不鏽鋼的金屬基板通常顯示出表面粗糙度、不透明度和導電性，這在至少一些發光顯示器裝備是不相容的。同樣地，譬如聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)、聚醚碸、聚碳 酸酯和聚醯亞胺的熱塑基板可顯示氧和水隔離特性、熱膨脹係數、熱機械穩定性、熱限制和化學持久性質，這在至少一些發光顯示器裝備是不相容的。雖說可使用無機薄膜來改變熱塑基板的隔離特性，但這些薄膜通常是脆性的、容易破裂，因而導致滲透及/或裝備失效。
包含玻璃材料的基板傳統上是根據可用材料和譬如厚度的外在特性。所選的玻璃材料通常顯示了不佳的機械穩定性，這是由於脆性及/或不佳的機械持久性，不足以承受裝備製造處理過程及/或成品的使用。
電子設備對於尺寸和持久性的需求持續地增加。因此我們需要有尺寸穩定性、熱膨脹係數、韌性、透明度、熱能力、隔離和密封特性，以及其他和電子設備使用有關的可撓性基板特性。這些需求和其他需求都可藉由本發明的組成分和方法而得到滿足。
本發明和可撓性基板有關，尤其是和機械性持久的、包含非晶質無機組成分可用在譬如發光顯示器電子裝備的可撓性基板有關。藉著使用新的組成分、選擇準則及/或製造方法，本發明說明了上述的至少一部分問題。
在第一項特性中，本發明提供包含非晶質無機組成分的基板，其中的基板厚度小於約250μm，而且至少符合下列一種：a)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或b)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2。
在第二項特性中，本發明提供包含非晶質無機組成分可撓性基板的電子裝備，其中的基板厚度小於約250μm，而且至少符合下列一種：a)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或b)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2。
在第三項特性中，本發明提供製造可撓性基板的方法包含：a)選擇一種非晶質無機材料，可以形成厚度小於約250μm的基板，而且至少符合下列一種：i)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或ii)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2；和b)從a)選擇的無機材料形成基板。
在第四項特性，本發明提供其中所說明製造方法的彈性基板。
本發明其他優點部分揭示於下列說明，部分可由說明清楚了解，或藉由實施下列說明而明瞭。下列所說明優點可藉由申請專利範圍所說明之元件及組合實現及達成。人們了解先前一般說明及下列詳細說明只作為範例性及說明性以及並非作為限制性。
所包含附圖在於提供更進一步了解本發明，以及在此加入作為發明說明書之一部分。附圖顯示出本發明不同的實施例及隨同詳細說明以解釋本發明之原理及操作。
圖1顯示的是依據本發明各項不同材料研磨強度為破裂韌性之函數。
圖2顯示的是依據本發明各項不同材料研磨強度為脆性比值之函數。
本發明藉由下列詳細說明、附圖、範例以及申請專利範圍以及先前以及下列說明能夠立即地了解。不過，在目前組成分、物體、裝置、及方法被揭示出及加以說明之前，人們了解本發明並不受限於所揭示特定組成分、物體、裝置及方法，除非另有說明，當然這些能夠加以變化。人們亦了解在此所使用名詞只作為說明特定項目及並不預期作為限制。
提供本發明下列詳細說明作為以能夠以目前已知實施例揭示出本發明。關於此方面，熟知此技術者了解以及明瞭本發明在此所說明各項能夠作各種變化，同時仍然能夠得到本發明優點。人們本發明部分所需要優點能夠藉由選擇部分本發明特性而 並不使用其他特性而達成。因而，業界熟知此技術者了解本發明可作許多變化及改變以及在特定情況中為需要的以及為本發明部分。因而，提供下列說明作為說明本發明原理以及並不作為限制用。
所揭示材料、化合物、組成分、以及方法為能夠使用、能夠共同使用、能夠配製使用之化合物、組成分、以及所揭示方法以及組成分之產物。這些及其他材料在此揭示出，以及人們了解當這些材料組成分，子集合，相互作用，群組等被揭示出，同時每一各種各別不同的及共同的組合以及這些化合物之排列組合並不被排除地揭示出，其每一情況為特定地加以考慮以及在此說明。因而，假如成份A、B、及C種類以及成份D、E、及F種類以及組合A-D被揭示出，則每一各別及共同情況將被考慮到。即在該範例中每一組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E、以及C-F被明確地考慮到以及應該考慮由A、B與C；D、E與F，以及範例組合A-D揭示出。同樣地，該觀念亦適用於本發明各項，包含非限制性製造及使用所揭示組成分方法中之各步驟。因而，假如存在可實施不同的額外步驟，人們了解每一這些額外的步驟能夠實施於所揭示方法任何特定實施例或實施例之組合，以及使得每一這些組合特定地被考慮到以及視為已揭示出。
在本說明書及申請專利範圍中，所使用一些名詞定義如下：
必需說明說明書及申請專利範圍中，單數形式之冠詞"a"，"an"以及"the"亦包含複數之含意，除非另有清楚地表示。例如"成份"包含該兩種或多種該成份等。
"選擇性"或"選擇性地"係指所說明事件或情況會發生或不會發生，以及事件或情況會發生或不會發生之實例。例如，所謂"選擇性替代成份"係指成份可或不可加以替代以及說明包含本發明未替代及替代情況。
範圍能夠以"大約"為一個特定數值及/或至"大約"另一特定值表示。當以該範圍表示時，另一項包含由一個特定數值及/或至另一特定數值。同樣地，當數值藉由前面加上"大約"表示為近似值，人們了解該特定值形成另外一項。人們更進一步了解每一範圍之每一端點值表示與另一端點關係以及不受另一端點支配兩種意義。
以下文獻為揭示出材料以及係關於硬度，破裂韌性，及脆性比值的測試方法，以及在此加入作為參考之用：Anstis,G.R.等人之"A Critical Evaluation of Indentation Techniques for Measuring Fracture Toughness：I,Direct Crack Measurements",J.Am.Ceram.Soc.64(9)533-538(1981)；Lawn,B.R.等人之"Hardness,Toughness,and Brittleness：An Indentation Analysis",J.Am.Ceram.Soc.62(7-8)347-350(1979)；Sehgal,Jeetendra等人之"A New Low-Brittleness Glass in the Soda-Lime-Silica Glass Family",J.Am.Ceram.Soc.81(9)2485-2488(1998)；Sehgal,Jeetendra等人之"Brittleness of glass",J.Non-Crystalline Solids 253(1999)126-132；以及Oliver,W.C.等人之"An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments",J.Mater.Res.7(6)1564-1583(1992)。
如同以上簡短介紹的，本發明提供可撓性基板的組成分明確地說包含非晶質無機組成分，機械性持久的基板，可用在電子裝備上，譬如發光顯示器，包括LCD、OLED、電泳、和膽固醇液晶為主的顯示器裝備，以及矽和有機半導體裝備，譬如光伏打、RFID、太陽能電池、和感測器技術裝備。本發 明提供選擇適用在這種電子裝備基板材料的部分準則。其中所描述的準則可個別使用或以可提供合適基板的任何組合使用。
譬如可撓性發光顯示器裝備的電子應用，需要在製造及/或使用期間可被彎曲或包容張應力的基板。基板的失敗一般是根據基板缺陷的大小和集中度，應力施加在基板上的量，基板材料阻抗裂隙的能力。可嘗試各種方式來減少或避免基板的失敗。這種方式包括在基板增加塗層以避免在基板表面形成缺陷，並減小基板承受的應力值，例如減少基板材料的模數，減少基板厚度，及/或減少基板表面和無應力的中央軸之間的距離。本發明提供基板材料的選擇準則，譬如破裂韌性、脆性比值、模數、疲乏強度、和彎曲半徑。這種選擇準則可說明基板材料阻抗破裂的能力或限制損害的強度，以及其他內在的材料特性。
本發明的基板可以是適用在電子裝備的任何厚度。基板可以是小於約250μm厚度，例如250、220、180、150、110、80、75、60、40、或30μm；優先地小於約為150μm，例如140、120、100、80、75、60、或40μm；或更優先地小於約為75μm，例如70、60、50、40、或30μm。在一項中，基板厚度約為1μm至小於約250μm。在另一項中，基板約為250μm。在另一項中， 基板厚度約為150μm。在另一項中，基板厚度約為75μm。在其他各項中，基板能夠約為250μm或更大。
本發明基板材料主要的選擇準則包括破裂韌性及/或脆性比值。本發明基板的破裂韌性、脆性比值、或破裂韌性和脆性比值兩者可有依據其中說明和敘述的值。
破裂韌性：其中使用的破裂韌性是指含有裂隙和其他缺陷的材料，阻抗破裂的能力。破裂韌性，以KIc來表示，一般的表示單位為MPa．(m)1/2。當出現裂隙時，破裂韌性是材料阻抗脆性破裂量化的表示法。本發明基板的破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2，例如約為0.75、0.77、0.8、0.83、0.85、0.87、0.9、0.95、0.99、1.0、1.5、或1.1MPa．(m)1/2；優先地至少約為0.85MPa．(m)1/2，例如約為0.85、0.87、0.9、0.95、0.99、1.0、1.5、或1.1MPa．(m)1/2；更優先地至少約為1.0MPa．(m)1/2，例如約為1.0、1.05、1.1、1.15、或2MPa．(m)1/2；或最優先地至少約為1.1MPa．(m)1/2，例如約為1.1、1.12、1.14、1.16、1.18、1.2、或1.3MPa．(m)1/2。在一項中，基板具有破裂韌性由至少約為0.75MPa．(m)1/2至約為10MPa．(m)1/2。在另一項中，本發明基板具有破裂韌性約為0.86MPa． (m)1/2。在另一項中，本發明基板具有破裂韌性約為0.95MPa．(m)1/2。
脆性比值：其中使用的脆性比值是指某特定材料之硬度和破裂韌性的比值。脆性比值一般以H/KIc來表示，單位為(μm)-1/2。機械性持久的可撓性基板，其顯示出低硬度和高破裂韌性，因而造成較低的脆性比值。本發明基板的脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，例如小於約9.5、9.3、9.1、8.8、8.5、8.3、8.1、7.9、7.75、7.5、7.25、7.0、6.75、6.5、6.25、6、或5.5(μm)-1/2；優先地小於約為8.0(μm)-1/2，例如小於約為8.0、7.9、7.75、7.5、7.25、7.0、6.75、6.5、6.25、6、或5.5(μm)-1/2；更優先地小於約6.5(μm)-1/2，例如小於約6.5、6.25、6、5.5、5.0或4.5(μm)-1/2；或最優先地小於約5.5(μm)-1/2，例如小於約5.5、5.25、5、4.75、或4.5(μm)-1/2。在一項中，基板具有脆性比率由約0.1(μm)-1/2至約9.5(μm)-1/2。在另一項中，基板具有脆性比率約6.46(μm)-1/2。在另一項中，基板具有脆性比率約5.5(μm)-1/2。
本發明基板可以有如上所述的破裂韌性及/或脆性比率。但基板不需要兼具例如至少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性，以及例如小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值。在一項中，基板具有至 少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性。在另一項中，基板具有小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值。在另一項中，基板兼具至少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性以及小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值。
模數x基板厚度：在彎曲期間，基板材料承受的應力值可能和基板材料的模數(E)，以及和無應力的中性軸之間的距離成比例。某特定基板無應力中性軸的位置可能隨基板組成分而有所不同。無應力中性軸的位置可能也隨單層和多層基板而改變，譬如製造裝備的基板或包含塗層材料的基板。在某範例的特性，透過一個滾輪處理系統拖拉可撓性基板，其中的拉伸應力(σt)是和橫截面面積，也因而是和基板厚度成反比。在這個範例的特性，基板上的總應力是通過滾輪系統時所受的彎曲應力，以及上述張應力的總和。
為了達到所需的持久力和可撓性，模數(E)和基板厚度(t)的乘積應該小於約2GPa．cm，例如小於約2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、或0.5GPa．cm；優先地小於約1.0GPa．cm，例如小於約1.0、0.9、0.7、或0.5GPa．cm；或優先地小於約0.5GPa．cm，例如小於約0.5、0.4、0.3、或0.2。對於本發明並不需要模數和基板厚度的乘積應該小於約2GPa．cm，但是能夠對基板提供改良之耐久性及可撓性。在一項中，基板之模 數和基板厚度的乘積應該由0.001GPa至小於約1.8GPa．cm。在另一項中，基板之模數和基板厚度的乘積約1.8GPa．cm。在另一項中，基板之模數和基板厚度的乘積約1.GPa．cm。在另一項中，基板之模數和基板厚度的乘積約0.5GPa．cm。模數與厚度乘積的準則可以和破裂韌性值，脆性比值，或破裂韌性值和脆性比值一起使用。在一項中，基板的模數與厚度的乘積約1.8GPa．cm，而破裂韌性值約1.0MPa．(m)1/2。在另一項中，基板的模數與厚度的乘積約2.5GPa．cm，而脆性比值約6.5(μm)-1/2。在另一項中，基板的模數與厚度的乘積約1.8GPa．cm，破裂韌性約0.9MPa．(m)1/2，而脆性比值約7.0(μm)-1/2。傳統上被用來作為可撓性基板的玻璃材料，例如AF45(Schott)，D263(Shott)，和0211(Corning)，可能有較低模數與厚度的乘積，但一般沒有所需要的破裂韌性及/或脆性比值。
破裂強度：在可撓性基板中，通常在基板材料呈現的缺陷上施加破裂機械力。尤其，應力強度因子KI是和表面張應力σa以及缺陷深度a根據下列公式相關：K I =Yσ a (πΩ)1/2其中的Y是基板材料內呈現缺陷的幾何因子。當KI達到材料的破裂韌性值(KI=KIC)，就會出現破裂。此 外，破裂速度和應力強度之間的關係可以下列公式來表示：V=AKI n其中的A和n是裂隙增長參數。裂隙增長參數n可提供基板材料易受次臨界裂隙增長影響的指標。對玻璃，陶瓷，和玻璃陶瓷材料而言，n通常是使用動態疲乏強度測量，其中測得的材料強度σ f當做應力率σ r的函數，例如為公式(σf1/σf2)n+1=(σr1/σr2)其中的註標1和2代表不同應力速率測得的強度。n值可藉由強度對數和應力率對數的簡單迴歸來決定，其中的斜率是1/(n+1)。範例的玻璃材料疲乏強度值可藉由動態疲乏測量法取得，詳細請見以下的表1。
傳統玻璃片形成過程中使用的玻璃材料通常n值小於約30。相對地，具有很少像是矽土的網狀結構改良劑的玻璃材料n值通常在30或以上。除了上述的破裂韌性及/或脆性比值之外，本發明的基板也可以有疲乏值n，大於一般使用在顯示器應用的玻璃疲乏值，或至少約29的疲乏值，例如為約29、30、 31、33、35、38、39、40、42、46、或50；優先地至少約為38，例如約為38、39、40、42、46、或50。疲乏值並不需要至少約29，但是能夠對基板提供改良之物理特性及性能。在一項中，本發明基板疲乏值n為30。在另一項中，本發明疲乏值n為39。
彎曲半徑：可撓性基板的彎曲半徑是基板可以彎曲但不會破裂的最小半徑。可撓性基板可允許的彎曲半徑通常和可允許施加的彎曲應力成反比。因此，較高n值的材料可允許可撓性基板彎曲成更小的半徑。本發明基板的彎曲半徑可以小於約30cm，例如為小於約30、28、26、24、22、20、18、16、14、12、10、8、6、4、2、1、或0.5cm；優先地小於10cm，例如小於10、8、6、4、2、或1cm；或更優先地小於約2cm，例如小於2、1.6、1.2、1、0.8、0.6、0.4、或0.3cm。對本發明的基板而言，小於約30cm的彎曲半徑並不一定需要，但可提供改善的可撓性和效能。在一項中，基板之彎曲半徑約為26cm。在另一項中，基板之彎曲半徑約為8cm。在另一項中，基板之彎曲半徑約為1.2cm。
基板組成分：本發明的基板包含至少一種非晶質無機組成分。其中使用的非晶質是指沒有長的範圍次序之非晶體材料。非晶形無機組成分可以是任何使用在所需應用(譬如電子裝置)上的無機組成分，只要基板具有上述破裂韌性或脆性比值的至少一 者。非晶質無機組成分可以包含玻璃，玻璃陶瓷，或其組合。範例的玻璃材料可以包含硼矽酸玻璃、鈉鈣玻璃、磷酸鹽玻璃、鋁硼矽酸玻璃、鋅硼矽酸玻璃、矽土玻璃、鋇硼矽酸玻璃、鋁矽土玻璃、鹼土鋁矽土玻璃、稀土鋁矽土玻璃、或其組合。在一項中，基板包含一種玻璃。在特定項中，基板包含鋁硼矽酸玻璃。
基板也可以選擇性包含其他組成分。不一定整個基板都是非晶質無機組成分，如果有呈現，任何選擇性組成分也不一定要包含非晶質無機組成分。如果有的話，這種選擇性組成分可包含晶體材料。在一項中，基板包含破璃和晶體成分。基板材料和組成分譬如用在準備基板的玻璃材料，是可從業界取得的，熟悉此項技術的人也可根據其中提及的準則以選擇適合的材料及/或組成分。
基板塗層：本發明的基板也可選擇性包含至少一片基板至少部分表面上的塗層。塗層可以保護基板表面，給基板機械式支撐，及/或提供基板其他的特性。如果有的話，塗層可以包含任何材料，並呈現適合用在電子裝備的任何厚度。塗層可以單層呈現，或者多層呈現，譬如2、3、4、5或更多層。如果是多層的話可以包含相同或不同的組成分。不一定所有層都要是同樣的組成分。在一項中，基板在基板表面包含單一塗層。在另一項中，基板在相對的兩片基板表面包含單一塗層。在各種範例方面，塗層材料 包含聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚芳酯、聚烯烴、環烯烴共聚物、聚芳基胺、聚醯胺、聚醯亞胺、或其組合。在一項中，基板包含聚芳酯塗層。在另一方面，基板包含聚醚碸塗層。如果有的話，塗層可以是適合所需應用的任何厚度。選擇性塗層可以是從小於約1μm到約200μm，或以上的厚度，例如0.3、1、2、4、7、10、14、20、30、50、70、100、120、140、160、190、200、或220μm。在一項中，基板包含厚度為1μm之塗層。在另一項中，基板包含厚度為30μm之塗層。在另一項中，基板包含厚度為150μm之塗層。在另一項中，基板包含兩層塗層於基板兩個相對表面上。在更進一步項目中，基板在相對的兩片基板表面包含兩層塗層。塗層和塗層材料可從業界取得，而且熟悉此項技術的人也可根據裝置製造的方法及/或所需應用選擇基板適合的塗層。
電子裝置：本發明的基板可使用在各式電子裝置上，譬如發光顯示器裝置。裝置的設計也可視所需應用和需求而有所不同。裝置可以是可撓性的，或至少一部分的基板是可撓性的。在一項中，電子裝置是發光顯示器裝置譬如有機發光顯示器裝置。在另一項中，裝置有彎曲半徑小於約30cm的可撓性基板。
裝置需要機械持久性，而可撓性基板可以包括有尺寸及/或重量限制的應用，譬如手機和可攜式電腦。在這些應用上，在裝置製造過程和成品使用期間，基板可維持扁平。這種設計需要基板可抵抗彎曲應力，但這種需求不一定在所有應用上都需要。當本發明的基板的彎曲半徑是小於約30cm，機械持久的特性就可提供額外的益處和價值，因為基板可能比傳統的基板材料更薄也更輕。
機械持久性基板的其他應用包括在裝置製造期間和成品使用期間，基板可承受彎曲半徑的裝置。這種裝置的範例包括電子和顯示器應用，譬如太陽能電池、光伏打設備、有機發光二極體顯示器裝置、電泳顯示器、LCD顯示器、膽固醇液晶顯示器、SiTFT電子設備、有機TFT電子設備、氧化物為主的電子設備、和其他設備技術。在這些裝置中，基板可承受裝置製造期間的彎曲半徑，譬如在載體基板的鏈結/解鏈結步驟，使用滾輪製造過程，使用送入玻璃片連續製造過程，安裝需要不滾動的滾輪基板的大面積顯示器或電子裝備。使用纏繞和去纏繞處理，或其他有關彎曲半徑的處理。需要彎曲半徑的範例裝置包括在裝置使用期間可承受變化彎曲狀態的可捲式、可摺式、絞接式、或其他裝置。其它範例裝置包括順應式顯示器或電子設備，譬如自動儀表板、飛機座艙、發光、建築裝置、感測器的顯示器或電子設備、 和其他在裝置使用期間可承受彎曲成永久或半永久狀態的裝備。
製造可撓性基板的方法：本發明更進一步包括製造可撓性基板的方法，包含：選擇一種無機材料，可以形成厚度小於約250μm的基板，而且至少符合下列一種：a)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或b)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2；然後從至少選定的非晶形無機材料形成基板。形成處理過程包括燒結處理、固化處理、抽拉處理、有關於無機融體的處理、槽孔抽拉處理、融合抽拉處理、向上抽拉處理、溢流處理、向下抽拉處理、再抽拉處理、吹氣處理、浮式處理、晶化處理、退火處理、粉塵沈積處理、滾動形成處理，其他可形成厚度小於約250μm的處理，其他可影響已形成無機玻璃片或製品內在特性(譬如破裂韌性、模數、脆性比值、疲乏阻力)的處理，或其組合。在一項中，形成處理包括融合處理。在另一項中，形成處理包括燒結處理。而在另一項中，形成處理包括向下抽拉處理。已知有各種形成處理，而且熟悉此項技術的人也可依據本發明選擇適合的形成處理用在基板組成分的製造上。
其中所描述的各種方式可個別或以任何組合方式使用以形成可撓性基板或包含可撓性基板的電子裝置。在各項中，基板的脆性比值小於約 9.5(μm)-1/2，破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2，模數和厚度的乘積小於約2GPa．cm，或其組合可達到小於約30cm的彎曲半徑而不會破裂。
雖然本發明數項已顯示於附圖中以及說明於詳細說明中，人們了解本發明並不受限於所揭示各項，但是能夠作許多再排列，變化及替代而不會脫離下列申請專利範圍界定出及所揭示之本發明精神。
範例：為了顯示出本發明原理，揭示出下列範例以提供業界熟知此技術者完全揭示以及說明玻璃組成分，物體，裝置，以及方法如何達成以及加以評估。這些範例預期單純地作為本發明之範例以及並不預期限制本發明之範圍。已作嘗試以確保數目精確性(例如數量，溫度等)，不過其會產生一些誤差以及偏差。除非另有說明，溫度以℃為單位或在室溫下，以及壓力為或接近大氣溫度。處理條件存在許多變化及組合，其能夠使產品品質及性能最佳化。只需要合理的以及例行的試驗使該處理過程條件最佳化。
範例1-基板特性之測定
在第一個範例中，決定了各種材料的模數、硬度、破裂韌性、和脆性比值，包括陶瓷、玻璃陶瓷、矽土玻璃、磷酸鹽玻璃、和其他組成分，詳列於以下的表2中。雖然並不是所有表2列出的材料都可拿來形成玻璃，但包括的各種材料都顯示了依據本發明適合用在基板的物理特性。模數值表示奈米壓痕測 量。硬度值表示奈米壓痕，Knoop，及/或Vickers測量，其中基板內的壓痕是藉由金字塔型的鑽石。破裂韌性值表示壓痕及/或Chevron凹口測量。脆性比值是表示上述的硬度和破裂韌性測量。奈米壓痕、Knoop硬度、Vickers硬度、和Chevron凹口測量都是為人所知的，而且熟悉此項技術的人也可選擇適合的測試方法，以決定特定材料的模數，硬度，破裂韌性，及/或脆性比值。
表2的值包括文獻上取得的數值和實驗上取得的數值。在一些情況，大致的材料特性值是取自公開的文獻，並沒有標示明確的測量技術。在這種情況，這些值都假定是近似值。
如表2所示，很多種傳統的玻璃材料並不具本發明選擇準則所需的破裂韌性及/或脆性比值。更且如上所述，表2列出的一些具有所需破裂韌性及/ 或脆性比值的材料，可能無法用來形成玻璃，也因而不適合用在很多應用上。依據本項發明的選擇準則，顯示的一些材料，譬如Corning Macor，Corning 7740，Schott BK-7，Corning 1737和Corning HPFS都具有至少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性及/或小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值。這些材料因而適合作為本發明薄可撓性基板的組成分。
範例2：研磨強度
在第二個範例中，測定範例1所說明一些材料的研磨強度值。實驗材料選自大不相同的組成分，以說明此物理特性之間的關係。選定材料切割並磨光成約1吋乘1吋，約1mm厚的樣本。接著以150J砂紙研磨樣本的一邊，之後在張力下測試研磨樣本邊的環上環雙軸強度。這個強度測試的負載環直徑通常是0.25吋，而支撐環直徑通常是0.50吋。測試速度通常每分鐘0.05吋。
圖1-2顯示出研磨強度值結果，分別為破裂韌性及/或脆性比值的函數。圖1顯示隨著破裂韌性的增加，研磨強度也增加的趨勢。同樣地，圖2顯示隨著脆性比值的減小，研磨強度卻漸增的趨勢。因此，要達到具有增加研磨強度的基板，可以增加破裂韌性，減小脆性比值，或兩者。
能夠對在此所說明組成分，物體，裝置，以及方法作各種改變及變化。在此所說明組成分，物體，裝置，及方法之其他項目經由閱讀說明書以及實施在此所揭示組成分，物體，以及方法變為清楚。預期說明及範例視為範例性。

Claims (20)

  1. 一種包括一不具有Li、Na、K、Rb、Cs與Fr的非晶質無機組成分之基板，其中該基板的厚度自約1μm至小於約250μm，且該基板具有至少一項下列特性：a)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或b)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2其中該基板之一彎曲半徑小於約30cm；且其中該基板更包括至少一塗層，該至少一塗層位於該基板之至少一表面的至少一部分上，其中該塗層係選自下列所構成之群組：聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚芳酯、聚烯烴、環烯烴共聚物、聚芳基胺、聚醯胺、聚醯亞胺或上述之組合。
  2. 如請求項1所述之基板，其中該塗層的厚度自小於約1μm至約200μm。
  3. 如請求項2所述之基板，其中該塗層的厚度約1μm。
  4. 如請求項1所述之基板，其中該基板包括位在該基板的兩個相反表面上之二層塗層。
  5. 如請求項1所述之基板，其中該基板具有一模數及一厚度，以及其中該基板模數及該基板厚度之乘積小於約2.0GPa．cm。
  6. 如請求項5所述之基板，其中該基板模數及該基板厚度之乘積小於約1.0GPa．cm。
  7. 如請求項1所述之基板，其中該基板具有小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值以及至少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性兩者。
  8. 如請求項1所述之基板，其中該基板具有小於約9.5(μm)-1/2的脆性比值以及至少約0.75MPa．(m)1/2的破裂韌性兩者；其中該基板具有一模數及一厚度，以及其中該基板模數及該基板厚度之乘積小於約2.0GPa．cm。
  9. 如請求項1所述之基板，其中基板具有小於約8.0(μm)-1/2的脆性比值以及至少約0.9MPa．(m)1/2的破裂韌性兩者；其中該基板具有一模數及一厚度，以及其中該基板模數及該基板厚度之乘積小於約2.0GPa．cm。
  10. 如請求項1所述之基板，其中該基板之 一疲乏值n大於約29。
  11. 如請求項1所述之基板，其中該基板之一疲乏值n大於約38。
  12. 如請求項1所述之基板，其中該組成分包含一玻璃、一玻璃陶瓷或上述之組合。
  13. 如請求項1所述之基板，其中該基板之一彎曲半徑小於約2cm。
  14. 如請求項1所述之基板，其中該基板是融合抽拉的。
  15. 如請求項1所述之基板，其中該基板是硼矽酸玻璃。
  16. 如請求項15所述之基板，其中該硼矽酸玻璃是鋁硼矽酸玻璃。
  17. 一種包括一可撓曲基板之電子裝置，該可撓曲基板包含一不具有Li、Na、K、Rb、Cs與Fr的非晶質無機組成分，其中該基板的厚度自約1μm至小於約250μm，以及該基板具有至少一項下列特性： a)脆性比值小於約9.5(μm)-1/2，或b)破裂韌性至少約0.75MPa．(m)1/2其中該基板之一彎曲半徑小於約30cm；且其中該基板更包括至少一塗層，該至少一塗層位於該基板之至少一表面的至少一部分上，其中該塗層係選自下列所構成之群組：聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚芳酯、聚烯烴、環烯烴共聚物、聚芳基胺、聚醯胺、聚醯亞胺或上述之組合。
  18. 如請求項17所述之電子裝置，其中該基板具有一模數及一厚度，以及其中該基板模數及該基板厚度之乘積小於約2.0GPa．cm。
  19. 如請求項17所述之電子裝置，其中該電子裝置包含一發光顯示器。
  20. 如請求項17所述之電子裝置，其中該電子裝置包含一有機發光顯示器裝置。
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