TWI649443B - 用於沉積材料於軟質基材上的蒸發設備及其方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種用於使材料沉積於一由處理鼓(170)所支撐的軟質基材(160)上的蒸發設備(100)。此蒸發設備包括一第一組蒸發坩鍋(110)及一氣體供應管(130)。第一組蒸發坩鍋(110)沿第一方向排列在第一接線(120)上，以產生將被沉積於軟質基材(160)上的被蒸發材料之一雲狀物(151)。氣體供應管(130)沿第一方向延伸且被排列於第一組蒸發坩鍋(110)的蒸發坩鍋和處理鼓(170)之間。其中氣體供應管(130)包括複數個出口(133)，以提供被導引至被蒸發材料之雲狀物之氣體供應，其中出口的位置是可調整的，以改變被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置。

Description

用於沉積材料於軟質基材上的蒸發設備及其方 法
本揭露是有關於一種蒸發設備，且特別是有關於一種將材料沉積於軟質基材之蒸發設備。詳細來說，本文所述的實施例是有關於包括用於將材料蒸發沉積於軟質基材上之一蒸發坩鍋的蒸發設備沉積。更詳細來說，本文所述的實施例是有關於一蒸發設備，此坩鍋蒸發設備包括一蒸發坩鍋以及氣體供應。
在一軟質基材上沉積薄膜為許多應用上的製程。軟質基材在軟質基材塗佈儀器的一或多個腔體內被塗佈。軟質基材，例如是由塑膠製成的箔(foil)或預先被塗佈紙，被導引至滾輪或鼓上再沿此路徑經過沉積材料源。被塗佈的基板之可能應用範圍是從提供封裝業被塗佈的箔，至為可彎曲的電子產品以及先進科技之應用(例如智慧型手機、平板電視及太陽能板)，提供沉積薄膜。
不同的沉積製程可能被用以獲致具有所需特性的層。例如，在熱蒸發製程中，鋁製薄膜被金屬化於軟質基材上。以此種方式塗佈的基板可被用作例如是保護性包裝或裝飾性材料。在進一步過程 中(例如反應塗佈製程)，除了來自材料源之被蒸發的材料之外，另外提供氣體至基板，以激發影響沉積在基板上的層的化學反應。藉由利用此種製程，基板的一些特徵可被控制，例如屏障水蒸氣或氧氣的特徵，以及最終產品的透明度特徵。
對於最終的產品，希望得到具有可靠的以及光學上可接受的基板上的層，以獲得高品質的產品。同時，目前沉積製程的生產力必須被列入考量，由於成本會隨著生產時間增加，產出高品質產品的緩慢製程可能不會被消費者接受。在已知的系統中，材料來源的數量可能被修改以提升生產力，用於基板的引導鼓可能被修改(例如冷卻或被置於適當的位置)以獲致所希望得到的層的特徵，以及控制單元可監視及最佳化製程以避免製程操作中的不規律性。
然而，不論所採用的量測方法，不規律性仍可能出現在被塗佈的基板之光學外觀上或塗佈的完整性，這些情況在封裝工業或裝飾箔的例子中，是不被允許的。綜觀上述，本揭露的實施例致力於提供一種蒸發設備以及其方法，以克服至少此領域中的一些問題。
綜觀上述，提出一種用以沉積材料於軟質基材的蒸發設備以及根據所提出之獨立項製造一種梯度層的方法。進一步的優點、特徵、面向以及細節可由依附項、描述以及圖式輕易得知。
根據本揭露之第一方面，提出一種用以沉積材料於一種由處理鼓所支撐的軟質基材的蒸發設備。此蒸發設備包括：一沿第一方向排列在第一接線上的第一組蒸發坩鍋，以產生將被沉積於軟質基材上的被蒸發材料之一雲狀物；以及一沿第一方向延伸且被排列於第一組蒸發坩鍋的蒸發坩鍋和處理鼓之間的氣體供應管，其中氣體供應管包括複數個出口，以提供被導入被蒸發材料之雲狀物之氣體供應，其中複數個出口的位置是可調整的，以改變被導入被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置。
根據本揭露的另一實施例，提出一種製造一種具有第一組成與的二組成梯度層的方法。此方法包括從沿第一方向排列在第一接線上的第一組蒸發坩鍋蒸發具有第一組成的材料，以產生被蒸發材料之雲狀物並使其沉積於由處理鼓所支撐的軟質基材上；提供經由複數個氣體供應器的出口而被導入被蒸發材料之雲狀物的氣體供應管，以產生第二組成；以及藉由調整被導入被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置，以調整梯度層的第二組成的梯度。
根據本揭露的又一面向，提供一種具有第一組成以及第二組成的梯度層，根據任何本揭露所提供的實施例之方法，特別是其中第一組成是鋁(Al)且第二組成是氧化鋁(AlOx)。
100‧‧‧蒸發設備
101‧‧‧油印模組
110‧‧‧第一組蒸發坩鍋
111-117‧‧‧坩鍋
120‧‧‧第一接線
130‧‧‧氣體供應管
133‧‧‧出口
135‧‧‧定位裝置
151~152‧‧‧雲狀物
160‧‧‧軟質基材
161‧‧‧供應鼓
162‧‧‧收取鼓
170‧‧‧處理鼓
171‧‧‧旋轉軸
180‧‧‧第二組蒸發坩鍋
181~183‧‧‧坩鍋
190‧‧‧第二接線
200‧‧‧方法
201‧‧‧列印
202、210、220、230、240‧‧‧步驟
300‧‧‧梯度層
400‧‧‧蒸發系統
D1~D2‧‧‧側向位置
為了使本揭露之上述的特徵可以進一步被理解，有關本揭露(已簡短摘要如上)更加具體的敘述可參考實施例。關於本揭露實施例的相關之所附圖式係描述如下。
第1圖繪示根據本文所述實施例的一種蒸發設備俯視示意圖。
第2圖繪示第1圖中的蒸發設備的前視示意圖。
第3圖繪示第1圖中的蒸發設備的側視示意圖。
第4A圖繪示其中氣體供應被導入於介於處理鼓與第一組蒸發坩鍋的蒸發坩鍋之間的側向邊緣區域中之被蒸發材料的雲狀物中之根據本文所述實施例的蒸發設備的前視示意圖。
第4B圖繪示在梯度層的生產過程中之如第4A圖所示例性繪示之當氣體供應被導入於側向邊緣區域中之被蒸發材料的雲狀物中時之根據藉由本文所述實施例的蒸發設備所製造的梯度層的截面示意圖。
第5A圖繪示其中氣體供應被導入於介於處理鼓的旋轉軸與第一組蒸發坩鍋的蒸發坩鍋之間的中央區域中被蒸發材料的雲狀物中之根據本文所述實施例的蒸發設備的前視示意圖。
第5B圖繪示在梯度層的生產過程中如第5A圖所示之當氣體供應被導入於中央區域中之被蒸發材料的雲狀物時之根據本文所述實施例，之蒸發設備所製造的梯度層的截面示意圖。
第6圖繪示根據本文所述之又一實施例的蒸發設備的俯視示意圖。
第7圖繪示第6圖中的蒸發設備的前視示意圖。
第8圖繪示根據本文所述之又一實施例之蒸發設備的前視示意圖。
第9圖繪示根據本文所述之又一實施例之蒸發設備示意圖。
第10圖繪示根據本文所述之實施例之可藉由生產梯度層之方法得到的圖案化的梯度層的截面示意圖。
第11A至11C圖繪示根據本文所述實施例之說明用以製造具有第一組成以及第二組成梯度層方法之實施例的方塊圖。
根據本揭露的不同的實施例之相關內容將詳細地被提出，實施例的一或多個範例以圖式說明之。以下關於圖式的敘述之中，相同的參考標號意指同一元件。以下，僅根據單獨實施例的不同處加以描述。被提出的各範例是用以解釋本揭露之實施例而非對其加以限制。又，以圖式說明或被描述為一種實施例的一些特徵可與其他實施例結合，以獲致更進一步的實施例。敘述係欲用以包括此類的更動及潤飾。
在本揭露實施例於下文被更進一步詳細敘述之前，說明本文被用到的一些專有名詞以及表示方式。
在此實施例中，「軟質基材」可被理解為一可被折彎的基材。特別是，軟質基材在這裡可被理解為適於在蒸發設備中被塗佈的基材，特別是在反應蒸發設備之中。舉例來說，軟質基材可以是薄片或網狀物，例如是由塑膠或聚合物(例如是聚丙烯(polypropylene)、聚對苯二甲酸基板(PET substrates)、由鄰苯基苯酚(OPP)、雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、流延聚乙烯(CPP)、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、鄰苯二甲醛(OPA)、聚對苯二甲酸(PET)所製成或包含此些材料之基材)所製成或包含此些材料的薄片或網狀物、預先塗佈被塗佈紙或生物可分解之薄膜(例如聚乳酸(PLA))。
在此實施例中，「處理鼓」之用語應被理解為在軟質基材的處理過程中所用的滾軸。特別是，「處理鼓」應被理解為在處理過程中用以支撐軟質基材的一種滾軸。尤其是，於此所述的處理鼓可被排列以及設置使得軟質基材(例如是箔或網狀物)包覆在處理鼓的至少一部份之周圍。舉例來說，在處理過程中，一般軟質基材至少與處理鼓的下半部接觸。換句話說，在處理過程中，軟質基材包覆在處理鼓周圍使得軟質基材與處理鼓的下半部接觸且軟質基材被提供在處理鼓下方。
在此實施例中，「蒸發坩鍋」之用語應被理解為材料的儲藏庫，材料可藉由加熱蒸發坩鍋而被蒸發。更確切來說，於此所述的蒸發坩鍋可裝有材料供應，以將將會被蒸發的材料傳遞至坩鍋。舉例來說，以可被蒸發坩鍋融化的電線的形式，將會被蒸發的材料可被 供應至蒸發坩鍋，尤其是於此所述的一蒸發器船形容器。因此，於此所述的坩鍋可用以加熱被傳遞至坩鍋的材料，使其熔化以及進一步達到各材料被蒸發的蒸發溫度。
在本揭露中，「氣體供應管」可被理解為一種被排列且用以提供氣體供應至一個介於蒸發坩鍋以及處理鼓之間的空間的管子，上述蒸發坩鍋特別是指一組蒸發坩鍋。舉例來說，氣體供應管可被設置和/或被塑形以導引氣體至介於第一組蒸發坩鍋與處理鼓之間的被蒸發的材料之雲狀物之中。一般來說，氣體供應管包括開口或出口，這些開口或出口被排列以及被設置為使得氣體供應可由氣體供應管被導引至被蒸發的材料之雲狀物之中。舉例來說，開口或出口可選自於至少一由圓形、長方形、橄欖形、圓環狀之形狀、三角狀之形狀、多邊狀之形狀或任何適於使氣體進入被蒸發材料之雲狀物之中的形狀所組成之群體的形狀。
第1至3圖繪示根據本文所述之用以沉積材料於由處理鼓170所支撐的軟質基材160上之實施例的蒸發設備100。
特別是，如同第1至2圖示例性地繪示，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發設備100包括沿第一方向，例如是沿第1圖所示的x軸方向，排列在第一接線120上的第一組蒸發坩鍋110，以產生將會沉積於軟質基材160上之被蒸發材料之雲狀物151。參考第1圖，一般軟質基材160在沉積製程中沿y軸移動。第1圖所示的第一組蒸發坩鍋110示例性的包括坩鍋111至117。又，如第3圖示例性地繪示，蒸發設備100包括沿第一方向延 伸且被排列在介於第一組蒸發坩鍋110與處理鼓170之間的氣體供應管130。如第3圖示例性地繪示，一般氣體供應管130包括複數個出口133，以提供被導引至被蒸發材料之雲狀物151之中的氣體供應。進一步而言，如第2圖的雙箭頭所指出，蒸發設備用以使複數個出口的位置可被調整，以改變被導引至被蒸發材料之雲狀物之中的氣體供應的位置。
舉例來說，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的其他實施例，蒸發設備100可被用以使被導引至被蒸發材料之雲狀物151之氣體供應的位置可在z-y平面上被改變，如第2圖中所示例性地繪示。或者，被導引至被蒸發材料之雲狀物151之氣體供應的位置亦可藉由使氣體供應以第一方向(例如第2圖所示之x方向)為軸心旋轉而改變，如此可改變用於提供氣體供應之出口的徑向位置(radial position)。
在此實施例中，「複數個出口的位置可被調整以改變氣體供應的位置」之用語可被理解為，蒸發設備是用以使經由出口所提供的氣體供應的至少兩個不同位置可被實現。舉例來說，蒸發設備可包括一種固定排列方式，用以固定氣體供應管的第一位置以及用以固定相異於氣體供應管第一位置的氣體供應管的第二位置。特別是，上述至少兩種不同位置被設置在處理鼓與蒸發坩鍋之間，參考第4A、5A、7圖以及第8圖所示例性地繪示。舉例來說，固定排列方式可包括兩種或兩種以上可解除固定的連接方式，例如被用在兩個或兩個以上預先選定的不同位置上的螺栓連接。因此，藉由將氣體供應管由第一位置 重新安裝至兩個或多個不同於第一位置的預先選定的位置，被導引至被蒸發材料之雲狀物之氣體供應的位置可被改變是可以被理解的。此外或二擇一地，藉由使氣體供應管以氣體供應管的縱軸為軸心，並由第一徑向位置旋轉至第二徑向位置，使得當氣體供應管位於第二徑向位置時，所提供的出口位置不同於當氣體供應管位於第一徑向位置時所提供的出口位置，因此被導引至被蒸發材料之雲狀物151之氣體供應的位置可被調整。
此外或二擇一地，固定排列方式可包括一或多種延伸的孔洞，氣體供應管的固定元件在上述孔洞中，可被導引及固定，以改變和調整氣體供應管的多種位置。因此，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發設備可包括一種固定排列方式，上述的固定排列方式用以提供至少兩種不同固定氣體供應管的位置，使得被導引至被蒸發材料之雲狀物中之氣體供應可被改變，例如藉由使氣體供應管以氣體供應管的縱軸為軸心旋轉或使氣體供應管在z-y平面上移動，如第2、4A及5A圖所示例性地繪示。
因此，本文所述的蒸發設備可能對具有第一組成物以及第二組成物之梯度層的生產有助益。特別是，藉由提供一種蒸發設備，上述蒸發設備用以使被導引至被蒸發材料之雲狀物之氣體供應之位置可被改變(例如藉由改變在被蒸發材料之中的複數個氣體供應管的出口位置)，藉由將所供應之氣體與第一組成物的被蒸發材料反應所產生的梯度層之第二組成物的數量及位置可被調整。
因此，可提供物理特性(例如梯度層的屏障特性或光學 特性)可被控制及調整的一種蒸發設備。舉例來說，本文所述的蒸發設備可有助益地被用於軟質基材上的鋁/氧化鋁(Al/AlOx)梯度層的製程中。特別是，本文所述的蒸發設備可被用以使鋁沉積為梯度層的第一組成物，例如用以提供屏障特性，以及氧化鋁作為梯度層之第二組成物，例如提供梯度層之表面硬度。又，藉由本文所述的蒸發設備，鋁/氧化鋁的梯度可被調整。因此，本文所述的蒸發設備提供了用以控制或調整梯度層之第一組成物(例如鋁)的厚度、梯度層之第二組成物(例如氧化鋁)的厚度以及由第一組成物至第二組成物的過渡區域之厚度。
又，梯度層看起來具有不同顏色是可被理解的。特別是，梯度層的顏色可能是由層的厚度、梯度層的折射率以及梯度層的化學劑量而定。因此，藉由例如是控制及調整梯度層的第一組成物(例如鋁)的厚度、梯度層的第二組成物(例如氧化鋁)的厚度以及由第一組成物至第二組成物的過渡區域之厚度，梯度層的光學外觀可被控制。舉例來說，鋁較氧化鋁之含量為高的梯度層可能具有金屬的外觀。
因此，本文所述的蒸發設備可以用以進行活性的蒸發製程，是可被理解的。根據一些實施例，可調整本揭露的坩鍋以提供被蒸發材料於欲被塗佈之基板上塗佈。舉例來說，坩鍋可提供一種將會被沉積為基板上的一層的元件。特別的是，本文所述的坩鍋可包括金屬(例如是鋁)，在坩鍋中被蒸發。又，在坩鍋中被蒸發的材料可在本文所述的用以形成梯度層於軟質基材上的蒸發設備中與其他成分反應(例如是活性的氣體，例如氧氣)。因此，根據本文所述的實施例，來自 坩鍋中的鋁)和由本文所述的氣體供應管的出口所提供氧氣，可在蒸發設備中形成一氧化鋁層，和/或一鋁/氧化鋁的混合層在軟質基材上。
有鑑於本文所述的實施例，本領域具有通常知識者了解到任何材料，特別是任何金屬，可被用做坩鍋中的材料，只要材料的蒸氣壓可藉由熱蒸發而達到。舉例來說，藉由坩鍋所提供的材料，可以是銅，以及氣體供應管所提供的氣體，可以是氧氣，以形成氧化銅(CuOx)層或銅/氧化銅(Cu/CuOx)混合層於基板上。
再者，一組坩鍋應被理解為一組至少兩個坩鍋。特別的是，一組坩鍋可被敘述為至少兩個坩鍋排列在接線中。舉例來說，被坩鍋組的坩鍋所沿著排列的接線可能通過坩鍋的中心。特別的是，坩鍋的中心可被定義為坩鍋在x方向以及y方向的幾何中心，例如坩鍋的長和寬方向的中心，如第1圖示例性地繪示。根據進一步的實施例，坩鍋的中心可以被定義為坩鍋的重心。
在一實施例中，坩鍋組中的坩鍋可為同一種類或具有實質上相同的尺寸。雖未繪示於圖式的示意圖中，本文所述的坩鍋可被裝配有補充材料，以藉由坩鍋傳遞將被蒸發的材料給坩鍋。又，本文所述的坩鍋可被用以加熱被傳遞至坩鍋的材料至熔化，並進一步到達蒸發溫度。
根據一些實施例，本文所述的坩鍋亦可包括蒸發器船型容器。舉例來說，蒸發器船型容器可包括一位於框架中的一排坩鍋。在本文所述的實施例中，一組坩鍋可例如也是一組蒸發器船型容器。在一個範例中，一組蒸發器船型容器可包括兩個沿一接線排列的蒸發 器船型容器。然而，為了使整體更佳，如此的蒸發器船型容器也被稱為坩鍋。根據一些實施例，「坩鍋」與「蒸發坩鍋」之用語為同義詞。
請示例性參照第1至3圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，第一組蒸發坩鍋110的第一接線120被定義為穿過至少兩個第一組蒸發坩鍋110的坩鍋的中心，以及氣體供應的位置是可藉由第二方向與第一方向的不同而被調整的。舉例來說，第二方向可為z-y平面上的任何方向，如第2圖所示例性地繪示。根據一特別的可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，第二方向可垂直於第一接線120。更確切地說，第二方向可以為水平方向，例如是第2圖中所示的y方向。第2圖中所示的y方向通常相當於基材運送的方向。因此，根據本文所述的實施例，氣體供應的位置相對第一接線120為可調整的是可以被理解的，其中第一組蒸發坩鍋110沿上述第一接線120被排列。在第2圖的前視圖中，被第一組蒸發坩鍋110所沿著排列的第一接線120以十字被指出。
在製程中，軟質基材160與被第一組蒸發坩鍋110蒸發的材料接觸，上述被第一組蒸發坩鍋110蒸發的材料以被蒸發材料的雲狀物151表示，如第2圖示例性地繪示。又，在製程中，氣體供應經由複數個氣體供應管130的出口133被導引進入被蒸發材料的雲狀物151中，使得被蒸發材料的一部份可與補充氣體反應。因此，軟質基材160進一步與被蒸發材料接觸，其中被蒸發材料已與補充氣體反應，使得在製程中，軟質基材160被塗佈上包括被坩鍋所蒸發的材料以及由氣體供應管所供應的氣體的一層，例如是由坩鍋與氣體供應管 所提供的成分之反應產物。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發設備可更包括定位裝置135，如第3圖示例性地繪示。特別的是，定位裝置135可被用以調整氣體供應管130之位置，以調整被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置。舉例來說，定位裝置135可被用以使氣體供應管在任何y-z平面上的方向移動，如第2圖示例性地繪示。此外或二擇一地，定位裝置135可被用以使氣體供應管可以氣體供應管之縱軸(例如在x方向延伸)為軸心旋轉，使得供應管中的出口之徑向位置可被調整，使得經由出口被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置可被調整。因此，藉由提供本揭露之具有定位裝置135的蒸發設備，被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應之位置可被調整，上述情形對控制及調整揭露於此之梯度層之特性有益。特別的是，定位裝置135可包括一種揭露於此的固定排列。
根據一些可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，定位裝置可包括一種定位機構，定位機構可在與供應管之縱向延伸垂直的平面上定位供應管。此外或二擇一地，定位機構可被用以使供應管以供應管之縱軸為軸心轉動。定位機構可為手動機構或電動機構，例如是一種由電力驅動的機構，例如使用電致動器。
特別是，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，氣體供應之位置在與第一方向垂直的平面上為可調整的。一般來說，氣體供應之位置在相對於氣體供應管之初始位置距離±80毫米之間為可調整的，尤其是在±60毫米之間，更尤其是在±40毫米之間。 因此，在外徑介於0毫米至80毫米之間時，氣體供應的位置相對於初始位置為可調整的，是可以被理解的，尤其是外徑介於0毫米至60毫米之間，更尤其是外徑介於0毫米至40毫米之間。舉例來說，初始位置可以是本文所述的第一位置。特別的是，參照第2圖，定位範圍可以是一個在與x軸垂直的z-y平面(亦即是供應管縱軸之延伸)上的定位面積。因此，定位範圍可以是一個在y方向和/或在z方向上的範圍，如第2圖示例性地繪示。
第4A圖繪示一根據本文所述的實施例之蒸發設備100之前視示意圖，其中氣體供應由介於處理鼓170與第一組蒸發坩鍋110的側向邊緣區域被導引至被蒸發材料之雲狀物之中。尤其是，如第4A圖示例性地繪示，在第一方向延伸的氣體供應管130可被置於介於處理鼓170與第一組蒸發坩鍋110的側向邊緣區域，使得氣體供應被導入被蒸發材料之雲狀物151的側向邊緣區域。因此，藉由提供一用以提供氣體供應至被蒸發材料之雲狀物151的側向邊緣區域之蒸發設備，由被供應氣體與第一組成的被蒸發材料反應所產生的梯度層之第二組成物的數量可以被減少。可被生產的梯度層之示例性的截面示意圖繪示於第4B圖，其中暗的區域表示梯度層之第一組成，例如鋁，以及亮的區域表示梯度層之第二組成，例如氧化鋁。
因此，本文所述之蒸發設備的實施例適用以沉積漸變層(graded layer)是可以被理解的，其中漸變層是從第一組成物(尤其是金屬組成物，例如是鋁)開始，以及結束於第二組成物(尤其是氧化金屬組成物，例如是氧化鋁)。又，根據可與其他任何本文所述的實施例結合 的實施例，氧化金屬組成物(例如氧化鋁)之劑量可藉由被導引至被蒸發材料之雲狀物之氧氣的量而被調整。此外，如將第4A及4B圖與第5A及5B圖比較可知，氣體供應被導引至相對於第一接線120之不同橫向位置(分別是D1及D2)之被蒸發材料之雲狀物中，梯度層之被氧化金屬組成物之厚度可藉由氣體供應被導引至被蒸發材料之雲狀物中之位置而被調整。尤其是，當蒸發設備被設置為氣體供應由介於處理鼓170的旋轉軸171以及第一組蒸發坩鍋110之間的中央區域被導引至被蒸發材料之雲狀物151中，如第5A圖示例性地繪示，具有第二組成物之厚度增加的梯度層，例如是氧化金屬組成物(例如是氧化鋁)，可被沉積在軟質基材160上，如第5B圖示例性地繪示。
舉例來說，一種具有第一組成物與第二組成物之梯度的梯度層，例如鋁/氧化鋁梯度層，具有第一組成物(例如鋁)之厚度為40奈米，隨後，第二組成物(例如氧化鋁)之厚度為10奈米-20奈米，可藉由引導氣體供應至介於處理鼓170與第一組蒸發坩鍋110之側向邊緣區域的被蒸發材料之雲狀物之中所生產，如第4圖示例性地繪示。因此，一種有益地具有屏障特性之梯度層可被提供，例如藉由被覆蓋一保護性的第二組成物(例如氧化鋁)之鋁組成物。又，一種梯度層可以有利地被生產為具有改良的耐久性以及屏障特性，其中光學外觀就像純鋁。
換言之，一種本文所述的蒸發設備被用以使梯度層之各組成物的厚度可藉由控制或調整被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應的位置而被控制或調整，如第4A、4B、5A以及5B圖所示。舉 例來說，藉由將被導引至被蒸發材料之雲狀物151中的氣體供應相對於第一接線120從第一位置D1至第二位置D2減少橫向位置，梯度層之氧化金屬組成物(例如是氧化鋁)之厚度可增加，如藉由將第4A、4B圖與第5A、5B圖比較可知。因此，蒸發設備之實施例尤其適合用來控制以及調整沉積於軟質基材上之梯度層的物理特性(例如屏障特性和/或光學特性)，尤其是被用於封裝應用上。
舉例來說，如第5B圖示例性地繪示，可藉由引導氣體供應至介於處理鼓170的旋轉軸171與第一組蒸發坩鍋110之間之中央區域之被蒸發材料之雲狀物中，形成第一組成物(例如鋁)之厚度為40奈米且隨後第二組成物(例如氧化鋁)之厚度為100奈米-200奈米之具有第一組成物與第二組成物之梯度之梯度層(例如鋁/氧化鋁梯度層)。因此，一種有益地具有屏障特性之梯度層可被提供，例如藉由被覆蓋一保護性的第二組成物(例如氧化鋁)之鋁組成物。又，一種梯度層可以有利地被生產為具有改良的耐久性以及屏障特性，其中光學外觀可藉由厚度以及梯度層所提供的第二組成物(例如氧化鋁)之折射率而被調整。
參照第6至8圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發設備可更包括沿第一方向排列在第二接線190中之第二組蒸發坩鍋180，以進一步地產生將會沉積於軟質基板160上的被蒸發材料之又一雲狀物152。第二組蒸發坩鍋180之第二接線190被定義為穿過至少兩個第二組蒸發坩鍋180的坩鍋的中心，第二組蒸發坩鍋180如第6圖示例性地繪示，包括坩鍋181至183，坩鍋181 至183之中心以十字指出。第二接線190穿過坩鍋181、182、183之中心。
參照第6圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，第一接線120以及第二接線190被相對於彼此地配置，尤其在實質上與第一方向垂直的水平方向上相對於彼此地配置。舉例來說，第一接線120以及第二接線190以介於20毫米至90毫米之間的距離相對於彼此地配置，尤其是介於40毫米至大約80毫米之間，更尤其是介於大約60毫米至大約80毫米之間。根據一些實施例，第一接線120以及第二接線190以相等於或大於40毫米之距離相對於彼此地配置，尤其是以相等於或大於60毫米之距離相對於彼此地配置。如第6-8圖示例性地繪示，氣體供應管130在介於第一組蒸發坩鍋110(例如坩鍋111-114)以及用以支撐軟質基材160之處理鼓170之間被提供。儘管第6-8圖未明確地繪示，於此參照第6-8圖所揭露的示例性的實施例亦可包括複數個由氣體供應管130所提供之出口133以及參照第1-3圖所述的定位裝置是可被理解的。
在第6圖的示例性實施例中，第一組蒸發坩鍋110包括四個坩鍋，以及第二組蒸發坩鍋180包括三個坩鍋。然而，本文所述的圖中的坩鍋數量僅是為了更佳的概觀之範例。舉例來說，在一實施例中，第一組坩鍋以及第二組坩鍋之坩鍋數量可以是相同的。在第一組蒸發坩鍋或第二組蒸發坩鍋之坩鍋、或兩者之數量通常可介於2至70之間，更通常是介於2至40之間，以及更通常是介於4至20之間。在一實施例中，第一組蒸發坩鍋包括2個坩鍋以及第二組蒸發坩鍋包 括2個坩鍋。在又一實施例中，第一組蒸發坩鍋與第一組蒸發坩鍋可各自包括7個坩鍋。
在第6圖中，被第一組110坩鍋沿著排列的第一接線120以及被第二組180坩鍋沿著排列的第二接線190在位移方向(例如第6圖所示的y方向)上相對於彼此配置。舉例來說，位移方向可實質上垂直於第一接線與第二接線所沿著延伸的第一方向。舉例來說，第一接線至第二接線的距離可介於20毫米至130毫米之間，尤其是介於大約40毫米至80毫米之間，更尤其是介於大約60毫米至大約80毫米之間。
在第6圖所示的實施例中，相較於第一組蒸發坩鍋110之坩鍋111、112、113、114，第二組蒸發坩鍋180之坩鍋181、182、183亦被配置於第一方向上。根據一些實施例，第一組蒸發坩鍋相較於第二組蒸發坩鍋在第一方向上之坩鍋位移可介於0毫米至大約80毫米之間，尤其是介於0毫米至大約60毫米之間，更尤其是介於0毫米至大約40毫米之間。因此，介於第一組坩鍋至第二組坩鍋之坩鍋的距離為0毫米而造成第一組蒸發坩鍋及第二組蒸發坩鍋之坩鍋互相接觸的情況是可被理解的。
參照第8圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，被第一組蒸發坩鍋110沿著排列的第一接線120以及被第二組蒸發坩鍋180沿著排列的第二接線190可在實質上垂直的方向上相對於彼此配置，例如第8圖示例性所繪示之z方向上相對彼此配置。舉例來說，第一接線120以及第二接線190可以以由0毫米至大約80 毫米之間所選定之距離垂直地相對彼此配置，尤其是介於0毫米至大約60毫米之間，更尤其是介於0毫米至大約40毫米之間。
在第6至8圖所示的實施例中，由於第一接線與第二接線在位移方向上(例如y方向)之位移，尤其是由於第一組蒸發坩鍋與第二組蒸發坩鍋在第一方向上(例如x方向)之額外位移，坩鍋可以交錯的方式排列。以交錯方式排列的坩鍋被發現有益於高品質的梯度層之生產，尤其是在光學外觀之均勻度以及屏障特性之控制的方面。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，氣體供應管被改良以確保通過在第一方向上的氣體供應管之第一出口至最後一個出口的氣體供應幾乎為定值。舉例來說，出口的尺寸可隨著氣體供應管之直徑有所改變。舉例來說，出口的尺寸可隨管徑增加而增加。根據一些實施例，氣體供應管以及出口可被用在真空環境中。尤其是，氣體供應管以及出口可用以傳遞恆定的氣體供應給在真空條件下、第一方向上欲被塗佈的軟質基材的寬邊上。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，本文所述的氣體供應管之直徑可介於10毫米至30毫米，尤其是介於12毫米至20毫米，更尤其是介於12毫米至18毫米。在一些可與其他本文所述的實施例結合的實施例中，氣體供應管中的出口之直徑可介於0.5毫米至1.5毫米，尤其是介於0.6毫米至1.2毫米，更尤其是介於0.6毫米至1.0毫米。在一個範例中，蒸發設備適於塗佈寬邊最大為2450毫米的基材塗佈，以及包括直徑為12毫米的氣體供應管和複數個直徑為0.6毫米的出口。
參照第9圖，描述一種蒸發系統400。特別的是，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發系統400可包括一種根據任何本文所述的實施例之蒸發以及用以印刷一圖案化的油層於軟質基材的油印模組101。再者，如第9圖所示，蒸發系統400一般包括用以提供將被塗佈的軟質基材之供應鼓161，以及用以在塗佈後儲存基材的收取鼓162。尤其是，為了生產一種如第10圖所示例性地繪示的圖案化之梯度層，蒸發系統400被用以使將被塗佈的軟質基材先被導引通過油印模組101，再接著被導引通過蒸發設備100。舉例來說，油印模組101可被用以使得被印刷在軟質基材上的油墨在軟質基材接著被導引經過蒸發設備100時被蒸發。
因此，在被蒸發材料於蒸發設備內沉積在軟質基材上的過程中，油墨從軟質基材上蒸發之區域相較於未進行油印的區域可使用較少的材料進行塗佈。因此，藉由採用與油印模組101結合的本揭露的蒸發設備，一種圖案化的梯度層可被生產，如第10圖示例性地繪示。尤其，在第一組成物(例如鋁)的沉積的過程中，蒸發設備100可用以僅使軟質基材上的無油區域被塗佈有第一組成物，而油印區域上的油墨蒸發使得在接下來第二組成物(例如氧化鋁)的沉積過程中，一種圖案化的梯度層可以被製造。舉例來說，參照第10圖，圖案化的梯度層可包括具有第一組成物與第二組成物(例如鋁/氧化鋁)的梯度層之區域，以及僅有第二組成物(例如氧化鋁)之面積。根據一個範例，氣體供應的位置(例如氧氣供應的位置)以及第一組成物(例如鋁)的被蒸發材料的 速率可被調整，以產生一厚度40奈米的鋁屏障塗佈，緊連著厚度10奈米至20奈米之第二組成物(例如氧化鋁)之塗佈。
因此，參照第9及10圖，藉由一種與本文所述的油印模組101結合的具有蒸發設備100的蒸發系統400，一種如第10圖所示的圖案化梯度層可被生產，其中基材上的未印刷的區域(例如無油區域)可塗佈有鋁屏障層，接著可施加有益於改善塗佈之耐用度的保護性氧化鋁頂層，是可被理解的。因此，一種具有氧化鋁之區域以及鋁/氧化鋁梯度之區域的圖案化梯度層可被生產，如第10圖所示。舉例來說，氧化鋁的區域可以是透明的，以提供一個軟質基材上的窗口區域。再者，應理解的是，本揭露的蒸發系統400是用以在無需額外積層(lamination)的單一連續的製程中，沉積一圖案化的屏障層，尤其是一具有屏障特性的圖案化的梯度層(例如用以提供保護性的頂部塗層)。因此，具有屏障特性的圖案化梯度層可以符合成本效益的方式生產。
有鑑於揭露於此的實施例，於此所述的蒸發設備可被用在一包括用以供應將被塗佈的基材的供應鼓以及一用以在塗佈後儲存基材的收取鼓的蒸發系統中，是可以被理解的。根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發系統可包括其他構件，例如其他的鼓或捲狀物，以導引和/或拉伸將被塗佈的基材，用以在沉積製程中冷卻基材的冷卻裝置，一用以監視以及控制蒸發系統之運作的控制單元，閉迴路自動層控制，無範圍的自身偵測控制，高速率的蒸發源等等。在一實施例中，可用於根據本文所述實施例之蒸發設備的蒸發系統可被改良以避免基材被塗佈的一側與系統的構件(例如導引或拉伸 捲狀物)接觸。一般來說，本文所述的蒸發設備可以是適於被用在真空沉積製程中的蒸發設備。蒸發設備可包括用以在操作期間保持製程中真空的構件(例如高性能的泵系統、真空泵、封條等等。再者，蒸發設備以及油印模組可被用在一將具有寬邊為大約650毫米至大約4500毫米的軟質基材塗佈的蒸發系統中。一般來說，蒸發設備以及油印模組可被改良以最高每秒17公尺的速度導引基材。
參照第11A至11C圖的方塊圖，敘述了用以生產一種梯度層的方法200之實施例。尤其，用以製造一種根據本文所述的實施例的梯度層之方法200可被用以製造一種具有第一組成物以及第二組成物的梯度層。根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，用以製造梯度層的方法200包括從沿第一方向排列在第一接線120中的第一組蒸發坩鍋110中蒸發210具有第一組成物之材料，使得被蒸發材料之雲狀物151被產生，以沉積材料在由處理鼓170所支撐的軟質基材160上。又，如第11A圖的方塊圖所示，方法200更包括經由複數個氣體供應管130之出口133提供220被導引至被蒸發材料之雲狀物151之氣體供應，以產生第二組成物，以及藉由調整被導引至被蒸發材料之雲狀物151之氣體供應的位置而調整230梯度層之第二組成物的梯度。
根據一些實施例，在真空氣壓(例如在數10-4百帕至數10-3百帕(hPa))下進行蒸發過程(亦即是蒸發210具有第一組成物之材料)。本領域具備通常知識者可理解，由於氣體會與所形成的沉積層的材料結合，因此從氣體供應管所提供的氣體供應不會實質上改變蒸發 製程中的壓力。又，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，提供220被導引至被蒸發材料之雲狀物151中之氣體供應包括提供於氣體供應管中的氣流。一般來說，氣體供應管中被提供的氣流取決於蒸發設備的尺寸以及被塗佈的基材的尺寸。舉例來說，蒸發設備可被用以將一具有在第一方向上塗層寬度介於1200毫米至大約4500毫米之基材塗佈，尤其是介於1250毫米至大約4450毫米(例如2450毫米)。氣體供應管可被用以提供介於5000單位時間標準毫升數(sccm)至50000sccm之氣流，尤其是介於7000sccm至35000sccm，更尤其是介於7000sccm至20000sccm。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，蒸發210具有第一組成物之材料包括蒸發鋁(Al)以產生被蒸發的鋁之雲狀物，以沉積鋁在基材上。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，提供220被導引至被蒸發材料之雲狀物中之氣體供應包括提供氧氣(O2)以產生梯度層之第二組成物，尤其是藉由氧化第一組成物。
參照第11B圖的方塊圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，方法200更包括從沿第一方向排列在第二接線190中的第二組蒸發坩鍋180中蒸發240具有第一組成物之材料，以進一步產生將會被沉積在基材上的被蒸發材料之又一雲狀物152。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，調整230梯度層之第二組成物的梯度包括藉由將被導引至被蒸發材料之 雲狀物的氣體供應配置在介於處理鼓的旋轉軸與第一組蒸發坩鍋之間之蒸發坩鍋的中間區域，以增加第二組成物的含量。
根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，調整230梯度層之第二組成物的梯度包括藉由將被導引至被蒸發材料之雲狀物的氣體供應配置在介於處理鼓與第一組蒸發坩鍋之間之蒸發坩鍋的側向邊緣區域，以減少第二組成物的含量。
參照第11C圖，根據可與其他任何本文所述的實施例結合的實施例，製造一種梯度層的方法可更包括另一印刷201一油墨層於基材上，尤其是一圖案化的油墨層，以及在具有第一組成物的材料被蒸發時，蒸發202油墨層。
有鑑於本揭露所描述的實施例，本領域具有通常知識者理解蒸發系統之蒸發設備以及用以製造一種本文所述的梯度層之方法的實施例尤其適於控制以及調整沉積於軟質基材的梯度層的物理特性(例如是屏障特性及/或光學特性)，尤其被用在封裝應用上。尤其是，根據揭露於此的實施例，由於具有所欲得到的特性之梯度層可在一連續製程步驟中被生產，而無需如同先前技術所做的額外積層，具有改良的耐用度的高品質層狀物可以低成本被沉積於軟質基材上。
又，本文所述的實施例提供了藉由調整沉積於此所述的基材上的梯度層之梯度，以控制被塗佈之基材的光學外觀。尤其是，具有第一組成物以及第二組成物之梯度層之梯度可藉由控制梯度層中第一組成物相對於第二組成物之數量來調整。因此，在各被採用的組成物的材料特性的限度內，亦即第一組成物為鋁以及第二組成物為氧 化鋁，梯度層的整體特性可以被設計，是可被理解的。尤其，蒸發設備、蒸發系統以及製造於此所述的梯度層之方法的實施例可有益地被採用，以製造具有改良的耐用度以及屏障特性的梯度層，其中光學色彩外觀以及或金屬光學外觀可藉由厚度以及梯度層所提供的第二組成物(例如氧化鋁)之折射率而被調整。再者，本文所述的實施例提供製造梯度層於具有透明區域的軟質基材上的可能性，對於封裝應用可以是有益的，在封裝應用上，被封裝在被塗佈的基材之中的產品從外部應是可被看見的。

Claims (19)

  1. 一種蒸發設備(100)，該蒸發設備(100)用以沉積材料於一軟質基材(160)之上，該軟質基材(160)由一處理鼓(170)所支撐，該蒸發設備包括：一第一組蒸發坩鍋(110)，該第一組蒸發坩鍋沿一第一方向被排列在一第一接線(120)上，以產生將被沉積於該軟質基材(160)上的被蒸發材料之一雲狀物(151)；以及一氣體供應管(130)，該氣體供應管沿該第一方向延伸，且被排列在該第一組蒸發坩鍋(110)之一蒸發坩鍋與該處理鼓(170)之間，其中，該氣體供應管(130)包括一複數個出口(133)，該複數個出口用以提供被導引至被蒸發材料之該雲狀物中之一氣體供應，以及其中，該複數個出口之位置是可調整的，以改變被導引至被蒸發材料之該雲狀物中之該氣體供應之位置，其中該氣體供應之位置在一垂直於該第一方向的平面上於相對於該氣體供應管之初始位置的±80毫米的設置範圍內，是可被調整的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發設備(100)，其中該第一組蒸發坩鍋(110)的該第一接線(120)被定義為通過至少兩個該第一組蒸發坩鍋(110)之蒸發坩鍋之中心，其中該氣體供應之位置在一第二方向上是可調整的，其中該第二方向相異於該第一方向且垂直於該第一接線(120)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之蒸發設備(100)，其中該第二方向為一水平方向。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之蒸發設備(100)，該蒸發設備更包括一定位裝置(135)，該定位裝置用以調整該氣體供應管(130)之位置，以調整被導引至被蒸發材料之該雲狀物中之該氣體供應之位置。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之蒸發設備(100)，其中該氣體供應之位置在一垂直於該第一方向的平面上於±60毫米的設置範圍內，是可被調整的。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之蒸發設備(100)，該蒸發設備更包括一第二組蒸發坩鍋(180)，該第二組蒸發坩鍋沿該第一方向被排列在一第二接線(120)上，以進一步產生將被沉積於該軟質基材(160)上的被蒸發材料之又一雲狀物(152)，且該第二組蒸發坩鍋(180)的該第二接線(190)被定義為通過至少兩個該第二組蒸發坩鍋(180)之蒸發坩鍋之中心，其中該第一接線(120)及該第二接線(190)在一實質上垂直於該第一方向之方向上相對彼此配置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之蒸發設備(100)，其中該第一接線(120)及該第二接線(190)在介於20毫米至90毫米之間相對彼此配置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之蒸發設備(100)，其中該第一接線(120)及該第二接線(190)在介於40毫米至約80毫米之間相對彼此配置。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之蒸發設備(100)，其中該第一組蒸發坩鍋(110)以及該第二組蒸發坩鍋(180)以交錯的方式排列。
  10. 一種蒸發系統(400)，該蒸發系統包括一如申請專利範圍第1項至第10項之任一項所述之蒸發設備(100)以及一油印模組(101)，該油印模組用以印刷一圖案化之油層於該軟質基材之上。
  11. 一種用以製造一梯度層之方法(200)，該梯度層具有一第一組成物及一第二組成物，該方法包括：由沿一第一方向排列在一第一接線(120)上之一第一組蒸發坩鍋(110)蒸發(210)具有該第一組成物之材料，使得被蒸發之材料之一雲狀物(151)被產生，以沉積該材料於由一處理鼓(170)所支撐的一軟質基材(160)上。經由一氣體供應管(130)之複數個出口(133)，提供(220)被導引至被蒸發材料之該雲狀物(151)之一氣體供應，以產生該第二組成物；以及藉由調整被導引至被蒸發材料之該雲狀物(151)之該氣體供應之位置，調整(230)該梯度層之該第二組成物之一梯度，其中該氣體供應之位置在一垂直於該第一方向的平面上於相對於該氣體供應管之初始位置的±80毫米的設置範圍內，是可被調整的。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法(200)，其中蒸發(210)具有該第一組成物之材料包括蒸發鋁(Al)，使得被蒸發的鋁之一雲狀物被產生，以沉積鋁於該軟質基材上。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法(200)，其中提供(220)被導引至被蒸發材料之該雲狀物之該氣體供應包括提供氧氣，以產生該梯度層之該第二組成物。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之方法(200)，其中提供(220)被導引至被蒸發材料之該雲狀物之該氣體供應包括提供氧氣，以藉由該第一組成物之氧化產生該梯度層之該第二組成物。
  15. 如申請專利範圍第11項至第14項之任一項所述之方法(200)，更包括從沿該第一方向排列在一第二接線(190)上之一第二組蒸發坩鍋(180)蒸發(240)具有該第一組成物之材料，以進一步產生將被沉積於該軟質基材上之被蒸發材料之又一雲狀物(152)。
  16. 如申請專利範圍第11項至第14項之任一項所述之方法(200)，其中調整(230)該梯度層之該第二組成物之該梯度包括藉由配置被導引至被蒸發材料之該雲狀物之該氣體供應於介於該處理鼓之一旋轉軸與該第一組蒸發坩鍋之一蒸發坩鍋之間之一中央區域，以增加該第二組成物之含量，或其中調整(230)該梯度層之該第二組成物之該梯度包括，藉由配置被導引至被蒸發材料之該雲狀物之該氣體供應於介於該處理鼓與該第一組蒸發坩鍋之一蒸發坩鍋之間之一側向邊緣區域，以減少該第二組成物之含量。
  17. 如申請專利範圍第11項至第14項之任一項所述之方法(200)，更包括印刷(201)一油層在該軟質基材之上，以及當該第一組成物之材料被蒸發時，蒸發(202)該油層。
  18. 一種藉由如申請專利範圍第11項至第17項之任一項所述之方法所生產之具有一第一組成物及一第二組成物之梯度層(300)。
  19. 一種藉由如申請專利範圍第11項至第17項之任一項所述之方法所生產之具有一第一組成物及一第二組成物之梯度層(300)，其中該第一組成物為鋁且該第二組成物為氧化鋁(AlOX)。
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