專利名稱：：機(jī)械撓性耐久性基片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及撓性基片以及用來制造所述撓性基片的方法。
背景技術(shù)：
：撓性基片可以用于各種用途，包括電子器件，如發(fā)光顯示器。在這些應(yīng)用中，撓性基片會(huì)在制造、處理和操作過程中受到拉伸、壓縮以及剪切應(yīng)力作用，會(huì)導(dǎo)致器件故障或者器件壽命縮短。合適的基片材料的機(jī)械要求以及隨之帶來的對(duì)其選擇和/或制造會(huì)根據(jù)預(yù)期的用途而變化。評(píng)價(jià)基片材料的時(shí)候通常需要考慮的一些因素包括:機(jī)械耐久性，工藝適應(yīng)性，重量，彎曲半徑，熱容量，表面粗糙度，透明性，電性能和成本。人們已經(jīng)將各種材料用于制造撓性基片和器件。不銹鋼之類的金屬基片通常具有一些至少與某些發(fā)光顯示器器件不相容的性質(zhì)，例如表面粗糙度，不透明，以及導(dǎo)電性。類似地，熱塑性塑料基片，例如聚萘二甲酸乙二醇酯，聚醚砜，聚碳酸酯和聚酰亞胺也可能表現(xiàn)出與至少某些發(fā)光顯示器器件不相容的以下性質(zhì)阻隔氧和水的性質(zhì)，熱膨脹系數(shù)，熱機(jī)械穩(wěn)定性，熱的限制，以及化學(xué)耐久性。盡管可以用無機(jī)薄膜涂層改變熱塑性基片的阻隔性質(zhì)，但是這些薄膜通常很脆，容易開裂，因此會(huì)造成滲透性以及/或者器件故障。傳統(tǒng)上基于可用的材料和外部性質(zhì)(例如厚度)選擇由玻璃材料構(gòu)成的基片。通常所選的玻璃材料會(huì)由于脆性和/或較差的機(jī)械耐久性而顯示較差的機(jī)械穩(wěn)定性，不足以使器件承受制造過程以及/或者用于最終應(yīng)用。人們對(duì)電子器件的尺寸和耐久性的要求一直在增加。因此，人們需要給出與用于電子器件有關(guān)的撓性基片的尺寸穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)、韌性、透明性、熱容量、阻隔性和氣密性、以及其他的性質(zhì)。通過本發(fā)明的組合物和方法可以滿足這些需要和其他的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及撓性基片，具體涉及包含無定形無機(jī)組合物的機(jī)械耐久性撓性基片，其可以用于例如電子器件，例如發(fā)光顯示器。本發(fā)明通過使用新穎的組合物、選擇標(biāo)準(zhǔn)和/或制造方法至少解決一部分的上述問題。在第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種包含無定形無機(jī)組合物的基片，所述基片的厚度約小于250微米，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種:a)脆性比(brittlenessratio)約小于9.5(pm)，或者斷裂韌度至少約為0.75MPa'(m"。在第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電子器件，該器件包括包含無定形無機(jī)組合物的撓性基片，所述基片的厚度約小于250微米，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種:a)脆性比約小于9.5(jum)，或者斷裂韌度至少約為0.75MPa,(m"。在第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制造撓性基片的方法，該方法包括:a)選擇無定形無機(jī)材料，所述無機(jī)材料能夠形成厚度約小于250微米的基片，該基片具有以下性質(zhì)中的至少一種:a)脆性比約小于9.50im)，或者ii)斷裂韌度至少約為0.75MPa，(mf2，以及b)用a)選擇的無機(jī)材料形成基片。在第四個(gè)方面，本發(fā)明提供采用上述方法制造的撓性基片。在以下詳細(xì)描述、附圖和任一權(quán)利要求中部分地提出了本發(fā)明的另外一些方面和優(yōu)點(diǎn)，它們部分由詳細(xì)描述得到，或可以通過實(shí)施本發(fā)明來了解。通過所附權(quán)利要求中特別指出的要素和組合將會(huì)認(rèn)識(shí)和獲得下述優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都只是示例和說明性的，不構(gòu)成對(duì)所揭示的本發(fā)明的限制。附圖被結(jié)合在本說明書中，并構(gòu)成說明書的一部分，了本發(fā)明的一些方面，并與描述部分一起用來說明本發(fā)明的原理，但不構(gòu)成限制。在所有的附圖中相同的編號(hào)表示相同的元件。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面，各種材料的磨損強(qiáng)度(abradedstrength)隨斷裂韌度的變化關(guān)系。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明各個(gè)方面，各種材料的磨損強(qiáng)度(abraded5strength)隨脆性比的變化關(guān)系。具體實(shí)施例方式參考以下詳細(xì)描述、附圖、實(shí)施例、權(quán)利要求以及之前和以下的描述，可以更容易地理解本發(fā)明。但是，在揭示和描述本發(fā)明的組合物、制品、器件和方法之前，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于揭示的具體組合物、制品、器件和方法，除非另有規(guī)定，因此以上這些當(dāng)然可以改變。應(yīng)當(dāng)理解本文所使用的術(shù)語僅為了描述特定的方面而不是限制性的。提供以下對(duì)本發(fā)明的描述，作為按其目前已知方面來揭示本
發(fā)明內(nèi)容。因此，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)并理解，可以對(duì)本文所述的本發(fā)明的各方面作出許多變化，同時(shí)仍能獲得本發(fā)明的有益結(jié)果。還顯而易見的是，本發(fā)明所需的有益結(jié)果中的一部分可以通過選擇本發(fā)明的一些特征而不利用其他的特征來獲得。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)本發(fā)明的許多更改和修改都是可能的，在某些情況下甚至是希望的，并且是本發(fā)明的一部分。因此，提供的以下描述作為對(duì)本發(fā)明原理的說明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。揭示了可用于所揭示的方法和組合物、可結(jié)合所揭示的方法和組合物而使用、可用于所揭示的方法和組合物的制備、或者是所揭示的方法和組合物的產(chǎn)物的材料、化合物、組合物、以及組分。在本文中揭示了這些和其它的材料，應(yīng)當(dāng)理解，揭示了這些材料的組合、子集、相互作用、組，等等而未明確地揭示每個(gè)不同的單獨(dú)的和集合的組合的具體參考以及這些化合物的置換時(shí)，在本文中具體設(shè)想和描述了它們中的每一個(gè)。因此，如果揭示了一類取代基A、B、和C且揭示了一類取代基D、E、和F和組合方面即A-D的實(shí)例，則可單獨(dú)地和集合地設(shè)想每一個(gè)。因此，在本例中，具體設(shè)想了以下組合A-E,A-F，B-D,B-E,B-F,C-D，C-E和C-F中的每一個(gè)，應(yīng)認(rèn)為以上這些都是從A，B和C;D,E和F;以及實(shí)例組合A-D的內(nèi)容揭示的。同樣，也具體設(shè)想并揭示了上述的任何子集或組合。因此，例如，具體設(shè)想了A-E，B-F和C-E的亞組，并應(yīng)認(rèn)為它們是從A，B和C;D,E和F;以及實(shí)例組合A-D的內(nèi)容揭示的。這種概念適用于本
發(fā)明內(nèi)容的所有方面，包括但不限于組合物的任何組分以及所揭示組合物的制備方法和使用方法中的各步驟。因此，如果存在可執(zhí)行的多個(gè)附加步驟，應(yīng)當(dāng)理解，可通過所揭示方法的任一特定方面或各方面的組合來執(zhí)行這些附加步驟中的每一個(gè)，而且可具體設(shè)想每一個(gè)這樣的組合且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為其是揭示的。在本說明書和下面的權(quán)利要求書中，會(huì)提到許多術(shù)語，這些術(shù)語具有以下含義如本文中所用，單數(shù)形式的"一個(gè)"，"一種"和"該"包括復(fù)數(shù)的被談到的事物，除非文本中有另外的明確表示。因此，例如，提到"組分"包括具有兩種或更多種這類組分的方面，除非文本中有另外的明確表示。"任選的"或"任選地"表示隨后描述的事件或情形會(huì)或不會(huì)發(fā)生，而且該描述包括事件或情形發(fā)生的實(shí)例和事件或情形不發(fā)生的實(shí)例。例如，詞語"任選的組分"表示該組分可以存在或者不存在，并且該描述包括本發(fā)明包括所述組分和排除所述組分的兩個(gè)方面。在本文中，范圍可以表示為從"約"一個(gè)具體值和/或到"約"另一個(gè)具體值。當(dāng)表示這樣一個(gè)范圍的時(shí)候，另一個(gè)方面包括從一個(gè)特定值和/或到另一特定值。類似地，當(dāng)使用先行詞"約"表示數(shù)值為近似值時(shí)，應(yīng)理解，具體數(shù)值形成另一個(gè)方面。還應(yīng)理解，每個(gè)范圍的端點(diǎn)無論是與另一個(gè)端值有關(guān)還是與另一個(gè)端點(diǎn)無關(guān)，都是有意義的。以下文獻(xiàn)描述了各種組合物以及用來測(cè)試這些組合物的物理性質(zhì)的方法，它們?nèi)膮⒖冀Y(jié)合入本文中，用來具體說明材料以及關(guān)于硬度、斷裂韌度和脆性比的測(cè)試方法:Anstis,G.R.等的"測(cè)量斷裂韌度的壓痕技術(shù)的關(guān)鍵性測(cè)定I，直接裂紋測(cè)量法(ACriticalEvaluationofIndentationTechniquesforMeasuringFractureToughness:I,DirectCrackMeasurements)",J.Am.Ceram.Soc.64(9)533-538(1981);Lawn，B.R.等的"硬度、韌度和脆性壓痕分析(Hardness,Toughness,andBrittleness:AnIndentationAnalysis)",J.Am.Ceram.Soc.62(7-8)347-350(1979);Sehgal，Jeetendra等的"鈉鈣玻璃類中的新的低脆性玻璃(ANewLow-BrittlenessGlassintheSoda-Lime-SilicaGlassFamily)",J.Am.Ceram.Soc.81(9)2485-2488(1998);Sehgal,Jeetendra等的"玻璃的脆性(Brittlenessofglass)",J.Non-CrystallineSolids253(1999)126-132;以及Oliver,W.C.等的"使用負(fù)荷和位移傳感壓痕實(shí)驗(yàn)測(cè)定硬度和彈性模量的改進(jìn)的技術(shù)(Animprovedtechniquefordetermininghardnessandelasticmodulususingloadanddisplacementsensingindentationexperiments)",J.Mater.Res.7(6)1564-1583(1992)。7如上文簡(jiǎn)單介紹，本發(fā)明提供了一種用于撓性基片，具體來說是用于機(jī)械耐久性的撓性基片的組合物，其包含無定形無機(jī)組合物，可以用于電子器件，例如發(fā)光顯示器，包括LCD，OLED,電泳和膽甾相液晶顯示器器件，還可以用于硅和有機(jī)半導(dǎo)體器件，例如光生伏打器件，RFID,太陽能電池以及傳感器技術(shù)器件。本發(fā)明部分地提供了用來選擇可適用于所述電子器件的基片材料的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明所述的選擇標(biāo)準(zhǔn)和性質(zhì)可以單獨(dú)使用或者以任一方式組合使用，可提供合適的基片。電子應(yīng)用，例如撓性發(fā)光顯示器器件可能需要基片能夠在例如制造和/或使用過程中彎曲或者耐受拉伸應(yīng)力。基片的破壞通常取決于基片缺陷的尺寸和濃度，施加在基片上的應(yīng)力大小，以及基片材料抵抗斷裂的能力。人們嘗試采用各種方法來減少或防止基片的破壞。這些方法包括在基片上添加涂層以阻止在基片表面上形成缺陷，例如通過以下方法將基片所受的應(yīng)力水平減至最小將基片材料的模量減至最小，將基片的厚度減至最小,以及/或者將基片表面和無應(yīng)力中性軸之間的距離減至最小。本發(fā)明提供了用來選擇基片材料的標(biāo)準(zhǔn)，例如斷裂韌度、脆性比、模量、疲勞強(qiáng)度(fatiguestrength)以及彎曲半徑。這些選擇標(biāo)準(zhǔn)可能給出基片材料耐受破裂或者強(qiáng)度極限破壞的能力，以及其它固有的材料性質(zhì)。本發(fā)明的基片可以是適合用于電子器件的任意厚度。基片的厚度可以約小于250例如為250,220,180，150,110，80，75,60，40或30優(yōu)選約小于150例如140,120,100，80，75，60或40或者更優(yōu)選約小于75pm，例如70,60，50,40或30nm。在一個(gè)方面，所述基片的厚度約為1微米至約小于250微米。在另一個(gè)方面，所述基片厚度約為250微米。在另一個(gè)方面，所述基片厚度約為150微米。在又一個(gè)方面，所述基片厚度約為75微米。在各個(gè)其他的方面，所述基片的厚度可以約等于或大于250微米。本發(fā)明的基片材料的主要選擇標(biāo)準(zhǔn)包括斷裂韌度和/或脆性比。本發(fā)明的基片可以具有根據(jù)本發(fā)明描述和本文所述數(shù)值的斷裂韌度、脆性比，或者同時(shí)具有所述斷裂韌度和脆性比。斷裂韌性在本發(fā)明中，斷裂韌性表示包含裂紋或其它缺陷的材料抵抗斷裂的能8力。斷裂韌度表示為Kk，單位通常為MPa，(mf。斷裂韌度是材料包含裂紋時(shí)抗脆性斷裂性的定量表示。本發(fā)明的基片的斷裂韌度可以至少約為0.75MPa'(mf2，例如約為0.75,0.77，0.80，0.83，0.85,0.87，0.9,0.95，0.99,1.0，1.5，或1.1MPa'(m)'優(yōu)選至少約為0.85MPa'(m"，例如約0.85,0.87，0.9,0.95，0.99,1.0,1.5或1.1MPa.(m)'力;更優(yōu)選至少約1.0MPa.(m)'力，例如約1.0，1.05,1.1,U5或2MPa.(m";最優(yōu)選至少約1.1MPa.(m)'力，例如約1.1,1.12，1.14,1.16,1.18,1.2或1.3MPa.(m"。在一個(gè)方面，所述基片的斷裂韌度至少約為0.75-10MPa《mf。在另一個(gè)方面，本發(fā)明的基片的斷裂韌度約為0.86MPa《m"。在另一個(gè)方面，本發(fā)明的基片的斷裂韌度約為0.95MPa乂mf。脆性比在本發(fā)明中，脆性比表示特定材料的硬度與斷裂韌度之比。脆性比通常可表示為H/KIe，單位為(nm)—'力。機(jī)械耐久性撓性基片具有低硬度和高斷裂韌度，因此具有低脆性比。本發(fā)明的基片的脆性比可以約小于9.50mi)，例如約小于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(|iim)-'/2;優(yōu)選約小于8.0(—'/2,例如約小于8.0,7.9，7.75,7.5，7.25,7.0,6.75，6.5，6.25,6或5.5(ium)，更優(yōu)選約小于6.5Oim)，例如約小于6.5,6.25，6,5.5，5或4.5(nm)，或者最優(yōu)選約小于5.5(nm",例如約小于5.5，5.25，5,4.75或4.50im)氣在一個(gè)方面，所述基片的脆性比約為0.1Oim"至小于9.5Oim)氣在另一個(gè)方面，所述基片的脆性比約為6.46Oim"。在另一個(gè)方面，所述基片的脆性比約為5.50im)氣本發(fā)明的基片可以具有如上所述的斷裂韌度和/或脆性比?；灰欢ㄍ瑫r(shí)具有例如至少約0.75MPa，(mf的斷裂韌度和例如約小于9.50im)—"的脆性比。在一個(gè)方面，基片的斷裂韌度至少約為0.75MPa，(mf。在另一個(gè)方面，所述基片的脆性比約為9.50mi)A。在又一個(gè)方面，基片同時(shí)具有例如至少約0.75MPa乂mf的斷裂韌度和例如約小于9.5Omi)"的脆性比。模量X基片厚度基片材料在彎曲過程中經(jīng)受的應(yīng)力水平可以與基片材料的模量(E)成正比并與離無應(yīng)力中性軸的距離成正比。特定基片的無應(yīng)力中性軸的位置可以隨基片的組成而變化。無應(yīng)力中性軸的位置也可以在單層或多層基片9之間變化，例如制造的器件的基片或者包括涂層材料的基片的無應(yīng)力中性軸的位置會(huì)發(fā)生變化。在一個(gè)示例性的方面，牽拉撓性基片通過輥到輥(roll-to-roll)加工系統(tǒng)，其中拉伸應(yīng)力(ot)與基片的截面積成反比，因此與基片厚度成反比。在此示例性的方面，基片上的總應(yīng)力是基片輸送通過輥系統(tǒng)的時(shí)候所受的彎曲應(yīng)力與以上所述拉伸應(yīng)力的總和。為了達(dá)到所需的耐久性和撓性，模量(E)和基片厚度(t)的乘積應(yīng)當(dāng)約小于2GPa.cm,例如約小于2.0，1.8，1.6,1.4，1.2，1.0,0.8,0.6或0.5GPa.cm;優(yōu)選約小于1.0GPa'cm，例如約小于1.0，0.9，0.7或0.5GPa'cm;或者更優(yōu)選約小于0.5GPa.cm,例如約小于0.5,0.4,0.3或0.2。本發(fā)明的模量，厚度乘積不一定約小于2GP&cm,但是小于2GPa，cm的乘積可以使得基片具有改進(jìn)的耐久性和撓性。在一個(gè)方面，基片的模量和厚度的乘積約為0.001GPa，cm至約小于2GPa，cm。在另一個(gè)方面，基片的模量和厚度的乘積約為1.8GPa'cm。在另一個(gè)方面，基片的模量和厚度的乘積約為1.4GPa'cm。在又一個(gè)方面，基片的模量和厚度的乘積約為0.5GPa，cm?？梢詫㈥P(guān)于模量-厚度乘積的標(biāo)準(zhǔn)與斷裂韌度值、脆性比結(jié)合，或者同時(shí)與斷裂韌度值和脆性比結(jié)合。在一個(gè)方面，基片的模量*厚度乘積約為1.8GPa'cm，斷裂韌度約為1.0MPa'(mf。在另一個(gè)方面，基片的模量'厚度乘積約為2.5GPa'cm，脆性比約小于6.5MPa'Orni)^。在又一個(gè)方面，基片的模量，厚度乘積約為1.8GPa.cm，斷裂韌度約為0.9MPa.(mf，脆性比約小于7.0(^m)氣傳統(tǒng)上用于撓性基片的玻璃材料，例如AF45(Schott),D263(Shott),和0211(Corning)可以具有低模量.厚度乘積，但是通常不具有必需的斷裂韌度和/或脆性比。疲勞強(qiáng)度在撓性基片中，斷裂力學(xué)通常適用于基片材料中包含的缺陷。具體來說，應(yīng)力強(qiáng)度因子&與表面拉伸應(yīng)力以及缺陷深度的關(guān)系如下式所示其中Y是基片材料中所含的缺陷的幾何因子。當(dāng)K,達(dá)到材料的斷裂韌度的時(shí)候(K產(chǎn)KK:),發(fā)生斷裂。另外，開裂速度和應(yīng)力強(qiáng)度之間的關(guān)系用下式表示V=AK,其中A和n都是裂紋增生參數(shù)。裂紋增生參數(shù)n可以提供基片材料對(duì)10亞臨界裂紋增生的敏感性的指示。對(duì)于玻璃，陶瓷和玻璃-陶瓷材料，n通常用動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度度量，如下式所示，材料強(qiáng)度Of作為應(yīng)力速率(stressrate)的函數(shù)測(cè)量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中下標(biāo)1和2表示不同的應(yīng)力速率測(cè)量的強(qiáng)度。可以簡(jiǎn)單地對(duì)強(qiáng)度的log值與應(yīng)力速率的log值的關(guān)系進(jìn)行回歸而確定n的值，其中斜率=l/(n+l)。下表1詳細(xì)列出了通過動(dòng)態(tài)疲勞法得到的玻璃材料示例性的疲勞強(qiáng)度值。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>用于常規(guī)片材成形法的玻璃材料的n值通常約小于30?？墒?，包含極少網(wǎng)絡(luò)改性劑的玻璃材料，例如二氧化硅的n值通常等于或大于30。除了以上所述的斷裂韌度和/或脆性比以外，本發(fā)明的基片可以任選具有大于通常用于顯示器應(yīng)用的玻璃的疲勞強(qiáng)度值的疲勞強(qiáng)度n,或者本發(fā)明基片的疲勞強(qiáng)度值至少約為29，例如約為29，30，31,33，35,38,39，40,42，46或50;優(yōu)選至少約為38,例如約為38,39，40,42,46或50。疲勞強(qiáng)度值不一定至少約為29，但是如果至少約為29，則可以為基片提供改進(jìn)的物理性質(zhì)和性能。在一個(gè)方面，本發(fā)明的基片的疲勞強(qiáng)度值n為30。在一個(gè)方面，本發(fā)明的基片的疲勞強(qiáng)度值n為39。彎曲半徑撓性基片的彎曲半徑是基片在不發(fā)生斷裂的情況下可彎曲達(dá)到的最小半徑。撓性基片可以允許的彎曲半徑通常與可允許施加的彎曲應(yīng)力成反比。因此，具有較高n值的材料可以允許撓性基片彎曲達(dá)到較小的半徑。本發(fā)明基片的彎曲半徑可以約小于30cm，例如約小于30，28,26,24,22，20,18，16,14,12，10，8，6,4，2，1或0.5cm;優(yōu)選約小于10cm,例如約小于10，8,6，4，2或1cm;或者更優(yōu)選約小于2cm，例如約小于2，1.6,1.2,1,0.8，0.6,0.4或0.3cm。本發(fā)明的基片的彎曲半徑不一定小于約30厘米，但是如果小于約30厘米，可以提供改進(jìn)的撓性和性能。在一個(gè)方面，基片的彎曲半徑約為26cm。在另一個(gè)方面，基片的彎曲半徑約為8cm。在又一個(gè)方面，基片的彎曲半徑約為1.2cm。基片組合物本發(fā)明的基片包含至少一種無定形無機(jī)組合物。在本發(fā)明中，"無定形"表示非長程有序的非晶體材料。無定形無機(jī)組合物可以是適合用于預(yù)期用途(例如電子器件)的任何無機(jī)組合物，只要基片具有上述脆性比或斷裂韌度中的至少一種性質(zhì)即可。所述無定形無機(jī)組合物可以包含玻璃、玻璃陶瓷、或者其組合。示例性的玻璃材料可以包括硼-硅酸鹽玻璃，鈉鈣玻璃，磷酸鹽玻璃，鋁-硼硅酸鹽玻璃,硼硅酸鋅玻璃，二氧化硅玻璃，硼硅酸鋇玻璃,鋁硅酸鹽玻璃，堿土金屬鋁硅酸鹽玻璃，稀土金屬鋁硅酸鹽玻璃，或者它們的組合。在一個(gè)方面，所述基片包含玻璃。在一個(gè)特殊的方面，所述基片包含鋁-硼硅酸鹽玻璃。所述基片可以任選地包含其他的組合物。不一定整個(gè)基片都是無定形無機(jī)組合物，或者如果存在任意任選的組合物，其可以包括無定形無機(jī)組合物。如果存在任選的組合物的話，其可以包括晶體材料。在一個(gè)方面，所述基片包含玻璃和晶體組分。用于制備基片的基片材料和組合物，例如玻璃材料可以在市場(chǎng)上購得，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地根據(jù)本文所述的標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的材料和/或組合物。基片涂層本發(fā)明的基片可以任選包括在至少一個(gè)基片表面的至少一部分上的涂層。涂層可以保護(hù)基片的表面，為基片提供機(jī)械支承，以及/或者為基片提供其它的性質(zhì)。如果存在涂層的話，涂層可以包含適合用于電子器件的任意厚度的任意材料。涂層可以作為單層或者多層存在，例如具有2，3，4，512或更多的層。如果存在多層，多層可以包含相同或不同的組成。不一定所有的層都包含相同的組成。在一個(gè)方面，基片在一個(gè)基片表面上包括單層涂層。在另一個(gè)方面，基片在兩個(gè)相對(duì)的基片表面上包括單層涂層。在各個(gè)示例性的方面，涂層材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯，聚醚砜，聚碳酸酯，聚酯，聚乙烯，聚丙烯酸酯，聚烯烴，環(huán)烯烴共聚物，聚芳基胺，聚酰胺，聚酰亞胺，或者其組合。在一個(gè)方面，所述基片包含聚丙烯酸酯涂層。在一個(gè)方面，所述基片包含聚醚砜涂層。如果存在涂層，則涂層可以具有適于預(yù)期用途的任意厚度。任選的涂層的厚度可以約為是小于1pm至200^im，或者更大，例如約0.3，1，2，4,7，10,14，20，30，50,70,100,120，140,160,190,200或220^m。在一個(gè)方面，所述基片包括厚度為1微米的涂層。在另一個(gè)方面，所述基片包括厚度為30微米的涂層。在又一個(gè)方面，所述基片包括厚度為150微米的涂層。在再一個(gè)方面，基片在兩個(gè)相對(duì)的基片表面上包括雙層涂層。涂層和涂料是可以在市場(chǎng)上購得的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)制造器件的方法以及/或者預(yù)期的用途很容易地選擇和施涂合適的涂層。電子器件本發(fā)明的基片可以用于各種電子器件，例如發(fā)光顯示器器件。器件的設(shè)計(jì)可以根據(jù)預(yù)期的用途和要求變化。器件可以是撓性的，或者可以需要至少一部分基片為撓性。在一個(gè)方面，所述電子器件是發(fā)光器件，例如有機(jī)發(fā)光顯示器器件。在另一個(gè)方面，所述器件具有能夠使得彎曲半徑約小于30厘米的撓性基片。需要機(jī)械耐久性和撓性基片的器件可以包括具有尺寸和/或重量限制的應(yīng)用，例如手機(jī)和膝上型計(jì)算機(jī)。在這些應(yīng)用中，基片可以在器件制造過程中以及最終應(yīng)用中都保持平坦。這些設(shè)計(jì)可能要求基片能夠耐受彎曲應(yīng)力，但是并不是所有的應(yīng)用都存在上述要求。只要本發(fā)明的基片能夠以約小于30厘米的彎曲半徑彎曲，機(jī)械耐久性就會(huì)提供另外的益處和價(jià)值，這是因?yàn)榛梢员瘸Ｒ?guī)基片材料更薄，更輕。機(jī)械耐久性基片的其它應(yīng)用包括基片會(huì)在器件制造或最終應(yīng)用過程中經(jīng)受彎曲半徑的器件。這些器件的例子包括電子應(yīng)用和顯示器應(yīng)用，例如太陽能電池，光生伏打器件，有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，電泳顯示器，LCD顯13示器，膽甾相液晶顯示器，SiTFT電子器件，有機(jī)TFT電子器件，基于氧化物的電子器件，以及其他器件技術(shù)。在這些器件中，基片會(huì)在器件制造過程中經(jīng)受彎曲半徑，例如在粘合于載體基片和從載體基片上剝離的步驟中，使用輥到輥制造工藝，使用片加入連續(xù)制造工藝，安裝大面積顯示器或者需要將成巻的基片退巻的電子器件，使用巻繞或退繞工藝，或者其它工藝的過程中都涉及彎曲半徑。示例性的要求彎曲半徑的器件包括可巻、可折疊、鉸接的器件或者在器件壽命期間會(huì)經(jīng)歷變化的彎曲狀態(tài)的其它器件。另外的示例性器件包括可仿形的顯示器或電子器件，例如用于汽車儀表板、飛機(jī)座艙、照明、建筑器件、傳感器和其它可能在器件壽命期間一次彎曲到永久狀態(tài)或半永久狀態(tài)的器件。制造撓性基片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明還包括一種制造撓性基片的方法，該方法包括:選擇無機(jī)材料，所述無機(jī)材料能夠形成厚度約小于250微米的基片，該基片具有以下性質(zhì)中的至少一種:a)脆性比(brittlenessratio)約小于9.5(>m)''/2，或者b)斷裂韌度至少約為0.75MPa，(mf2，然后至少用選擇的無定形無機(jī)材料形成基片。成形工藝可以包括燒結(jié)工藝，凝固工藝，拉制工藝，包括無機(jī)物熔融、狹縫拉制工藝的方法，熔融拉制法，上拉法，溢流法，下拉法，再拉制法，吹制法，浮法，結(jié)晶法，退火工藝，煙灰沉積法，輥成形法，其它能夠形成厚度約小于250微米的材料的方法，其它能夠影響已經(jīng)成形的無機(jī)片材或制品的固有性質(zhì)(例如斷裂韌度、模量、脆性比、耐疲勞性)的方法，或者這些方法的組合。在一個(gè)方面，所述成形工藝包括熔融工藝。在另一個(gè)方面，所述成形工藝包括燒結(jié)工藝。在又一個(gè)方面，所述成形工藝包括下拉法。各種成形工藝是人們已知的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地選擇用于制造本發(fā)明的基片組合物的合適的成形工藝。本發(fā)明所述的各種方法可以獨(dú)立地使用，或者任意組合起來使用，成形制得撓性基片，或者包括撓性基片的電子器件。在各種方面，基片的脆性比約小于9.50im)，斷裂韌度至少約為0.75MPa《mf,模量和厚度的乘積約小于2GPa，cm，能夠在不斷裂的情況下達(dá)到約小于30厘米的彎曲半徑，或者這些性質(zhì)的組合。雖然附圖中圖示并在詳細(xì)描述中說明了本發(fā)明的幾個(gè)方面，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于揭示的各方面，在不偏離由以下權(quán)利要求書陳述和限定的本發(fā)明的精神的情況下能夠進(jìn)行多種重新配置、修改和替換。實(shí)施例為進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理，提供以下實(shí)施例，以向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供對(duì)構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求的制品、器件和方法的制作以及評(píng)價(jià)的完整揭示和描述。這些實(shí)施例規(guī)定為僅是本發(fā)明的示例，不是用來限制本發(fā)明人認(rèn)為是他們的發(fā)明的范圍。已經(jīng)努力保證數(shù)字(如，量，溫度等)的準(zhǔn)確性，但是應(yīng)說明存在一些誤差和偏差。根據(jù)例如具體的批料和供應(yīng)來源，材料性質(zhì)可能會(huì)變化。因此預(yù)期在任何測(cè)量方法中都會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)分布。除非另有說明，否則，溫度按'C表示或是環(huán)境溫度，壓力為大氣壓或接近大氣壓?？梢圆捎玫墓に嚄l件有許多變化和組合，以達(dá)到最佳的產(chǎn)品質(zhì)量和性能。僅需要合理的和常規(guī)的實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化這樣的工藝條件。實(shí)施例1-基片性質(zhì)的測(cè)定在第一實(shí)施例中，測(cè)定了各種材料，包括陶瓷、玻璃陶瓷、二氧化硅玻璃、磷酸鹽玻璃、以及其它組合物的模量、硬度、斷裂韌度和脆性比并將它們?cè)敿?xì)列于下表2。包括各種材料來具體說明適合用于本發(fā)明基片的物理性質(zhì)，但是并非表2所列的所有材料都可以容易形成玻璃。模量值表示納米壓痕測(cè)量結(jié)果。硬度值表示納米壓痕，Knoop，以及/或者Vickers測(cè)量結(jié)果，其中壓痕是使用例如角錐形金剛石在基片上形成的。斷裂韌度值表示壓痕和/或Chevron缺口測(cè)量結(jié)果。脆性比數(shù)值表示如上所述硬度和斷裂韌度的測(cè)量值。納米壓痕，Knoop硬度，Vickers硬度和Chevron缺口測(cè)量是已知的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地選擇合適的測(cè)量方法來測(cè)定特定材料的模量、硬度、斷裂韌度和/或脆性比。表2的數(shù)值，同時(shí)包括文獻(xiàn)值(在可得到的時(shí)候)以及實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)值。在一些情況下，一般材料性質(zhì)數(shù)值得自公開文獻(xiàn)，沒有說明具體測(cè)量技術(shù)。在這些情況下，這些數(shù)值應(yīng)當(dāng)假定為近似值。表2-材料的性質(zhì)材料^*「p硬度斷裂韌度脆性比模量GPaGPaMPv(m"(pm"磨損強(qiáng)度MPa碳化鴿680.016.978.91.91氧化鋁300.024.096.543.68222藍(lán)寶石468.022.543.456.53403氮化鋁323.011.613.273.55111氮化硅312.014.603.124.68二氧化鈦270.011.002.803.93CorningMacor66.92.451.531.60102Corning774061.76.200.966.4655SchottBK陽782.05.660.866.58Corning173770.45.590.787.1655CorningHPFS72.74.880.756.5143Corning021174.47.700.7110.85SchottD263T72.37.400.6711.04Corning707049.26.500.6410.0938Corning177987.74.590.647.1744SchottAF4565.26.390.649.98Corning021570.05.680.639.0242Saint-Gobain81.96.610.5611.7643CS77堿金屬氟磷酸鹽70.06.200.4314.4222玻璃''例如焦磷酸鹽類的堿金屬鋅氟磷酸鹽如表2所示，許多常規(guī)玻璃材料不具有本發(fā)明選擇標(biāo)準(zhǔn)所需的斷裂韌度或脆性比。另外，如上文所述，表2詳細(xì)列出的一部分具有所需斷裂韌度和/或脆性比的材料不能很容易地形成玻璃，因此不適于許多的用途。所述的一些材料，例如CorningMacor,Corning7740,SchottBK-7,Corning1737和CorningHPFS同時(shí)具有本發(fā)明選擇標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的至少約0.75MPa乂m)'力的斷裂韌度以及域者約小于9.5(Mm"的脆性比。因此這些材料適合用作本發(fā)明薄撓性基片中的組合物。實(shí)施例2-磨損強(qiáng)度在第二實(shí)施例中，測(cè)定了實(shí)施例1所述的一部分材料的磨損強(qiáng)度值。實(shí)驗(yàn)材料選自明顯不同的組合物種類，以說明物理性質(zhì)之間的關(guān)系。將選擇的材料的樣品切割并拋光至大約1X1英寸的片，厚度約為1毫米。然后用150J砂紙?jiān)谶@些樣品的一個(gè)面上進(jìn)行打磨，然后在樣品的打磨面處于拉伸狀態(tài)下，測(cè)定環(huán)上環(huán)(ring-on-ring)雙軸強(qiáng)度。對(duì)于該強(qiáng)度測(cè)試，負(fù)荷環(huán)直徑通常為0.25英寸，支承環(huán)直徑通常為0.50英寸。測(cè)試速度通常為0.05英寸/分鐘。圖l-2分別顯示了所得的磨損強(qiáng)度值隨斷裂韌度和脆性比的變化關(guān)系。圖1顯示了磨損強(qiáng)度隨著斷裂韌度增大而增大的趨勢(shì)。類似地，圖2顯示磨損強(qiáng)度隨著脆性比減小而增大的趨勢(shì)。因此，可以通過增大斷裂韌度，減小脆性比，或者同時(shí)進(jìn)行這兩種方式而得到具有增加的磨損強(qiáng)度的基片。對(duì)本文描述的組合物、制品、器件和方法可作出各種修改和變化。考慮到本文揭示的組合物、制品、器件和方法的詳細(xì)說明和實(shí)施，本文描述的組合物、制品、器件和方法的其它方面將是顯而易見的。本發(fā)明人的意圖是，本說明書和實(shí)施例被認(rèn)為是示例性的。權(quán)利要求1.一種包含無定形無機(jī)組合物的基片，其中，所述基片的厚度約小于250μm，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種a)脆性比約小于9.5(μm)-1/2，或者b)斷裂韌度至少約為0.75MPa·(m)1/2。2.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片的脆性比約小于8(—-'力。3.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片的斷裂韌度至少約為0.9MPa*(m)'/2。4.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種a)脆性比約為0.1Oim)"至約小于9.5Oim)，或者b)斷裂韌度約為0.75-10MPa*(m)'/2。5.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述基片具有模量和厚度，基片模量和基片厚度的乘積約小于2.0GPa，cm。6.如權(quán)利要求5所述的基片，其特征在于，所述基片的模量和基片厚度的乘積約小于1.0GPa'cm。7.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片同時(shí)具有以下性質(zhì)脆性比約小于9.50im",斷裂韌度至少約為0.75MPa*(m)'/2。8.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片同時(shí)具有以下性質(zhì)脆性比約小于9.50im"，斷裂韌度至少約為0.75MPa*(m)'/2;所述基片具有模量和厚度，基片的模量和厚度的乘積約小于2GPa，cm。9.如權(quán)利要求l所述的基片，其特征在于，所述基片同時(shí)具有以下性質(zhì)脆性比約小于8.00im)A，斷裂韌度至少約為0.9MPa(m)'/2;所述基片具有模量和厚度，基片的模量和厚度的乘積約小于2GPa，cm。10.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述基片的疲勞強(qiáng)度值n約大于29。11.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述基片的疲勞強(qiáng)度值n約大于38。12.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述組合物包含玻璃、玻璃-陶瓷、或者其組合。13.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述基片的彎曲半徑約小于30厘米。14.如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述基片的彎曲半徑約小于2厘米。15.如權(quán)利要求1所述的基片，所述基片還包括位于基片的至少一個(gè)表面的至少一部分上的涂層。16.—種包括撓性基片的電子器件，所述撓性基片包含無定形無機(jī)組合物，所述基片的厚度約小于250)im，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種:a)脆性比約小于9.5Qim)，或者b)斷裂韌度至少約為0.75MPa*(m)'/2。17.如權(quán)利要求16所述的電子器件，其特征在于，所述基片具有模量和厚度，基片的模量和厚度的乘積約小于2.0GPa，cm。18.如權(quán)利要求16所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件包括發(fā)光顯示器。19.如權(quán)利要求16所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件包括有機(jī)發(fā)光顯示器器件。20.如權(quán)利要求16所述的電子器件，其特征在于，所述基片的彎曲半徑約小于30厘米。全文摘要本發(fā)明揭示了一種包含無定形無機(jī)組合物的撓性基片，所述基片的厚度至少約為250μm，所述基片具有以下性質(zhì)中的至少一種a)脆性比約小于9.5(μm)^-1/2，或者b)斷裂韌度至少約為0.75MPa·(m)^1/2。本發(fā)明還揭示了包含所述撓性基片的電子器件。本發(fā)明還揭示了一種制造撓性基片的方法，該方法包括選擇無定形無機(jī)材料，所述無機(jī)材料能夠形成厚度約小于250微米的基片該基片具有以下性質(zhì)中的至少一種a)脆性比約小于9.5(μm)^-1/2，或者b)斷裂韌度至少約為0.75MPa·(m)^1/2；然后用選擇的無定形無機(jī)材料形成基片。文檔編號(hào)C03C17/34GK101687694SQ200880023240公開日2010年3月31日申請(qǐng)日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日發(fā)明者G·S·格萊澤曼,J·J·普賴斯,S·M·加納申請(qǐng)人:康寧股份有限公司