[发明专利]蓝宝石薄膜涂覆之基板

说明书

本发明涉及一种将较硬薄膜基板层转移至较软可挠基板上的方法。详言之，本发明提供一种将蓝宝石薄膜层沉积于较软可挠基板（例如石英、熔融硅石、硅、玻璃、钢化玻璃、PET、聚合物、塑料、纸及织物）上的方法。此组合向较软可挠基板提供蓝宝石薄膜的硬度。

相关申请的交互引用

本申请要求于2016年5月19日提交的美国临时专利申请No.62/339,074，2016年8月15日提交的美国临时专利申请No.62/375,433，2016年10月6日提交的美国临时专利申请No.62/405,215以及2017年5月17日提交的美国非临时专利申请No.15/597,170的优先权；其公开的内容以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种将较硬薄膜基板层转移至较软基板(尤其较软可挠基板)上的方法。详言之，本发明提供一种经由覆晶制程将蓝宝石薄膜层转移至较软可挠基板(例如石英、熔融硅石、硅、玻璃、钢化玻璃、PET、聚合物、塑料、纸及织物)上的方法。较硬薄膜蓝宝石基板层于较软基板上的组合与纯蓝宝石基板相比较佳。实际上，材料愈硬，其愈脆，因此，蓝宝石基板很难擦伤，但其容易碎裂且反过来亦常常如此，其中石英基板与蓝宝石基板相比较易于擦伤，但其脆性较小。因此，将较硬薄膜基板沉积于较软可挠基板上两全其美。较软可挠基板脆性较小，具有良好机械效能且通常成本较低。藉由使用较硬薄膜基板将实现防擦伤功能。

背景技术

蓝宝石目前积极考虑作为智能型手机及平板计算机的屏幕。其为钻石之后第二硬的材料，因此使用其作为屏幕将意味着智能型手机/平板计算机具有优异的耐擦伤及抗开裂性屏幕。蓝宝石屏幕已用于苹果iPhone 5S TouchID扫描仪及手机背面的相机镜头上。奢侈智能型手机制造商Vertu亦研发蓝宝石屏幕。然而，由于蓝宝石为第二硬的材料，故其亦难以被切割及被抛光。外加大尺寸单晶蓝宝石的生长耗时，此导致制造时间长且制造成本高。蓝宝石屏幕的制造成本高及制造时间长限制Apple公司将此类蓝宝石屏幕仅用于AppleWatch。

目前流行的“钢化”屏幕材料使用来自Corning的Gorilla玻璃，其用于超过15亿装置。蓝宝石实际上比Gorilla玻璃更难以擦伤且此经数个第三方研究院验证，诸如在阿尔弗雷德大学稻盛和夫工程学院的先进陶瓷技术中心(Center for Advanced CeramicTechnology at Alfred University's Kazuo Inamori School of Engineering)。在莫氏硬度表上，最新Gorilla玻璃仅评分6.5Mohs，低于矿物石英的莫氏值，使得Gorilla玻璃易于被砂及金属擦伤。蓝宝石为行星上天然存在的钻石之后第二硬的材料，其在莫氏矿物硬度表上评分10。

莫氏硬度测试经由较硬材料擦伤较软材料的能力来表征矿物的耐擦伤性。其比较一种物质擦伤另一种物质的能力，且因此为比抗碎裂性更好的耐擦伤性的指标。此展示于图1中。

以下为来自“Display Review”对于蓝宝石屏幕的引语：

“化学强化玻璃可为极好的，但蓝宝石在硬度、强度及韧性方面更好”Hall解释道，加上“蓝宝石的破裂韧性度应比Gorilla玻璃高约四倍，分别为约3MPa-m0.5对比0.7MPa-m0.5。”

然而，此伴随一些相当大的缺点。蓝宝石较重，每立方公分3.98g(相比于Gorilla玻璃的2.54g)，折射光相对较多。

除了较重之外，作为第二硬材料的蓝宝石亦为难以切割及抛光的材料。单晶蓝宝石生长为耗时的，尤其当直径尺寸较大(6吋)时，此在技术上极具挑战性。因此，蓝宝石屏幕的制造成本高且制造时间长。本发明的目标为提供快速制造且成本低同时具有以下优势的蓝宝石屏幕材料的制造方式：

·比任何硬化玻璃更硬；

·比纯蓝宝石屏幕断裂的可能性更小；

·重量比纯蓝宝石屏幕更轻；