｜軟性玻璃基板在卷對卷製程上的應用

摘要：由於輕、薄及可撓曲等特性使大家對一些高性能軟性電子例如顯示器、觸控及太陽能電池的興趣日漸提高。影響軟性電子性能及製程最佳化最重要的因素即是基板。相對其他材料，玻璃擁有多項優點，包括高穿透度、表面平整、密封性及絕佳的熱穩定性。另外，利用卷對卷連續製程的優點可以高通量（high throughput）的製作電子元件。針對這些機會，康寧正在發展可以利用卷對卷連續製程製作高效能電子的軟性玻璃基板。

Abstract: Interest in high-performance flexible electronics such as displays, touch sensors, and photovoltaics is gaining momentum with a premium on light weight, ultra-thin, and conformable devices. Central to the flexible device performance and overall optimization is the substrate. Glass provides inherent benefits compared to alternative substrates including transparency, surface quality, hermeticity, and high thermal stability. At the same time, the capabilities and advantages of web continuous processing offer the ability to fabricate high quality devices with high throughput manufacturing methods. To address these opportunities, Corning is developing a flexible glass substrate compatible with continuous processes that enables high-performance electronics.

關鍵詞：軟性玻璃、卷到卷、軟性電子

Keywords：flexible glass, roll-to-roll (R2R), flexible electronics

軟性玻璃的優勢
超薄軟性玻璃對電子元件的效能及壽命的延長擁有多項優勢，除了厚度減薄及重量減輕的特性外，玻璃本來所擁有的特性可以幫助提昇元件的品質及壽命。舉例來說，玻璃在550 nm波長下的穿透度是93%。相對而言，PEN （polyethylene naphthalate）及PI （polyimide）的穿透度則分別是87%及24%。

玻璃相對塑膠基板也具有較優異的表面特性。根據原子力顯微鏡（AFM）測量的表面粗糙度，軟性玻璃基板正面的Ra及Rpv值分別小於0.5 nm及小於20 nm，皆優於PEN （Ra=1.3 nm and Rpv=87 nm）及PI （Ra=1.3 nm and Rpv=60 nm）這兩種塑膠基板。 這些差異在基板的背面更加顯著，玻璃背面的粗糙度通常跟正面類似，但是塑膠基板由於表面修飾的原因而導致背面粗糙度顯著增加。 優異的表面平整度可製作出高性能的薄膜元件，降低表面粗糙度可以減少短路缺陷發生的機率並提高元件的產出的良率，另外低表面粗糙度也可提升薄膜元件在電性上面的表現。軟性玻璃本來所有的這些特性，再加上阻隔氧氣和水分的功能可以製作出高效能的元件。最近發表的一些結果，例如超薄彩色液晶顯示器[1]，電泳顯示器[2]，和膽固醇液晶顯示器[3]都展現出軟性玻璃被應用在這些元件的可行性。

除了提高元件的設計及效能，軟性玻璃固有的熱穩定性及尺寸穩定性可以促成製程的最佳化及提高產率。例如，在超過300 °C的真空鍍膜環境可以達到較佳的光學和電學性能，以及提高薄膜在玻璃上的附著力。玻璃因熱膨脹而造成在尺寸上的變化是可以預測的，而機械特性也相對穩定。圖1是在25 °C和150 °C下應力－應變測量的結果，從PEN及PI顯著的變化可以看出玻璃的穩定性。此數據是利用動態機械熱分析（DMTA）的方法在一個10 mm樣品所測得的結果。