JP2005119307A - 基板用の加工接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板、特に０.３ｍｍ未満の厚さを有する超薄型基板と、保持基板とを含み、前記基板が少なくとも間接的に前記保持基板に引き離し可能に接合されている接合体を提供する。
【解決手段】 本発明による接合体は、基板と保持基板との間に空所を有する間隔層が入れ込まれて、前記空所は少なくとも基板に向いている間隔層の表面に設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板、特に超薄型基板、および保持基板を囲う接合体に関する。これにより、安定した自立形構造を作り出すために基板と保持基板とは互いに接合される。超薄型基板とは、特に次のような基板、例えばガラスまたはガラスを含む材料からなる厚さ０.３ｍｍ未満の基板を意味する。

ディスプレイ産業では現在、厚さ０.３〜２ｍｍのガラスが標準としてディスプレイの製造に適用されている。特に携帯電話やＰＤＡ用のディスプレイのためには、０.７ｍｍ〜０.５ｍｍ（０.４ｍｍ）のガラス厚が採用されている。これらのガラスは堅くて自立形であり、ディスプレイ製造用の設備はこの厚さに最適化されている。

しかし、例えば曲げることができるという利点を有するガラスフォイルまたはポリマーフォイルなど厚さ０.３ｍｍ未満の超薄型基板を、ディジタルまたはアナログ表示器のために適用しようとすると、この種の超薄型基板は従来のプロセスではもう加工することができない。そのわけは、基板の表面がその自重でひどく曲がるからであり、これはサギング（sagging）と称される。さらに、これらの超薄型基板は過度に強い機械的負荷に対して非常に敏感である。この結果、ガラス基板はさまざまなプロセスステップの際、例えば洗浄プロセスまたは液相による被覆の際に損傷する可能性がある。損傷の別の原因として機械的な傾倒または衝突がある。また、例えばさまざまな製造ステップ間の自動基板搬送の際に、従来のプロセスでは超薄型基板が吊られたままであるという危険性もある。超薄型基板を曲げてだめにしてしまうことにより、プロセスの許容差要件、例えば結像特性の悪化を招く可能性のある露光プロセスの一様性の要件も損なわれる。露出プロセスは、例えばリソグラフィプロセスまたはマスク露光プロセスとすることができる。さらに薄い可撓性の基板は、周囲からの空間音響および固体を導通する音響の吸収もしくは共振によってかなり自励振動する傾向がある。

一方では、より薄くて、より軽く、曲がっているかもしくは曲げることができるディスプレイを使用できることが望ましい。これは、＜０.３ｍｍの厚さを有する超薄型基板を適用することによって達成される。

確かに、ディスプレイ製造のために従来の設備で超薄型基板を取り扱うことは、結果として先に述べた原因から問題が生じる。

対応する基板を保持基板と共に互いに固定して１つの接合体とし、こうして自立形構造とすることは知られている。しかしそれでも、加工された超薄型基板を個別化するために、超薄型基板を損傷することなく、再び保持基板から離さなければならないという問題が残る。

本発明は、現況技術の欠点を克服し、基板、特に超薄型基板の取り扱い、加工、および搬送を容易にし、特に超薄型基板を損傷することなく個別化を可能にすべき接合体を提供するという課題が根底となっている。さらに、このための作業費用はできるだけ安価なものでなければならない。

この課題は、請求項１に記載の接合体によって解決される。従属請求項は、本発明の特に有利な別の態様を説明している。

請求項１によれば、本発明による接合体は、基板、特に超薄型基板と保持基板とを含む。基板は保持基板と接合されている。これによって基板と保持基板との間で直接結合を実施することができるが、それでもなお間接的な結合も考慮に値する。結合は有利には引き離し可能に実施される。

本発明によれば、超薄型基板と保持基板との間に、空所を設けるための間隔層が入れ込まれる。これによって、少なくとも間隔層の上面に空所が設けられ、これは基板、特に厚さが０.３ｍｍ未満の超薄型基板に与えられる。

本発明によって超薄型基板と保持基板との間に間隔層を挿入することによって、一方で基板のたわみまたは損傷が効果的に回避される。他方で、所定の厚さを有する間隔層の適切な選択によって、接合体の所望の全厚を調整することが可能になる。特に、さまざまな厚さの基板にもかかわらず、間隔層の対応する適合によって一定の全厚を保つことができる。これは特に、ＬＣＤ製造、特にフロントエンドＬＣＤ加工において本発明の接合体を有利に適用する場合に好都合である。そのわけは、ここでは基板厚がさまざまであるにもかかわらず、標準の厚さを要求する従来の設備において基板を処理加工することができるからである。もちろん、また非常に薄く製作される間隔層を選ぶ場合に、接合体の全厚を、代わりにまたは追加として、保持基板の厚さを変えることによって調整することも可能である。

本発明により空所をあけた間隔層を形成することにより、少なくとも基板に向いた間隔層の表面の上で、基板を加工後、保持基板から特に容易に離すことができる。そのわけは、超薄型基板と保持基板との接着性引力、例えばファンデルワールス力が空所を有する間隔層の適用の下で減少するからである。これに対して、超薄型基板および保持基板からなる接合体では、空所のない間隔層が形成されて、基板、特に超薄型基板を取り外す際に、割れるかまたは許容できない変形を引き起こす傾向がある。そのわけは、基板と間隔層との間の接着力が非常に大きいからである。

しかし、本発明による接合体の適用はＬＣＤの製造に限られるものではない。本発明による接合体を、例えば下記の領域に適用することができる。
−ディスプレイ製造工業、
−光電子構成部品の製造、
−光電子工学、
−高分子電子工学、
−光起電力、
−センサ技術、
−バイオテクノロジー、
−医学（医療適用）。

接合体の特に容易な製造用の実施形態は、間隔層の中に空所をあけることを含み、これは貫通開口部として仕上げられ、すなわち空所は間隔層の第１表面から間隔層の第２表面まで延在している。間隔層の第１表面は、基板に向いている表面であり、したがって第２表面は保持基板に向いている表面である。空所を貫通開口部として仕上げる場合、加工または搬送の後に基板を保持基板から取り外す際に、特に容易に接着力に打ち勝つ。

貫通開口部を有する間隔層を、例えば間隔層を互いに間隔を置いて配置された多数のスペーサによって形成することによって完成させることができる。この際に互いの間隔が問題になる場合には、これと共に、基板平面と同一面の平面内における間隔が考えられる。

間隔層を例えば格子構造として形成するか、または多数の貫通孔を有する平坦な層として形成することもできる。もちろん任意の混合形状も考えることができる。

特に好都合なものとして、互いに平行に間隔を置いて配置された多数のロッドも間隔層として示されている。これらのロッドは円形、楕円形、矩形、または正方形の断面を有することができる。間隔層は例えば、互いに間隔を置いて配置され特に間隔ロッドによって連結された多数の球から形成することもできる。

基板を間隔層から取り外す際に打ち勝つべき接着力は、間隔層の超薄型基板に向く表面の全面積に対する空所の全面積の比によって設定することができる。

ある実施形態では、間隔層の貫通開口部は、基板に向く表面から出発して保持基板に向く表面に至り、同じ形の断面を呈する。しかし、対応する断面を円錐形にすることもできる。例えば断面を上記の方向に、すなわち基板に向く間隔層の表面から出発して円錐状に広げることも考えることができる。これによって、たわみを回避するために一方では基板、特に超薄型基板の受け面を比較的大きく形成することが可能で、これによって同時に、相応の空気が円錐状に広がった断面で流入することができるので、調達すべき接着力は基板を取り外す場合に小さくなる。

間隔層を、合成物質もしくは重合体、または合成物質または重合体を含む材料から製造することができるのは有利である。

保持基板がガラスまたはガラスを含む材料から製造されることは特に有利である。

接合体は例えば０.４ｍｍ〜１.１ｍｍの全厚を示す。接合体が０.５ｍｍの全厚を示す場合は、従来のＬＣＤ生産ラインの前述の標準厚さに対応するので特に有利である。

本発明による接合体の間隔層は、さまざまな基板厚さの場合に間隔層を相応に選択することによって接合体の全厚を変えないままにしておくほど、交換部品として有利である。

本発明による接合体の個別層を接合する１つの可能性は、基板、特に超薄型基板を間隔層に引き離し可能に接合すること、および間隔層を保持基板に引き離し可能に接合することにある。しかし代わりに間隔層を引き離し不可能に保持基板に接合することもでき、これによって特に間隔層は、保持基板と共に接合体の不変の全厚を設定するための対応する交換部品となる。

さらに別の実施形態では、または追加として、基板、特に超薄型基板を保持基板に引き離し可能に接合することが可能である。

本発明による接合体の形成によって、基板を保持基板に間接的にまたは直接的に接合することが可能であり、この際に間隔層が挿入される。引き続いて基板、特に超薄型基板を加工、および/または取り扱う、および/または搬送することができる。加工/取り扱いもしくは搬送を終了した後に、基板を再び保持基板から引き離すことができ、この際に、先に示したように空所を有する間隔層の本発明による形成は、接着力が少なくなるように配慮している。

接合するためには、粘着法または熱接着法を適用することができる。例えば、基板を保持基板の上に溶着することができる。１つの可能性は、基板（もしくは超薄型基板）の縁部に薄い堅い接着剤を配量し、間隔層を備え、最終的に超薄型基板（もしくは保持基板）を、周縁部の粘着が超薄型基板と保持基板との間の接着作用を行うように接触させることにある。代わりに、周辺粘着層を液浸法によって保持基板の縁部または超薄型基板の縁部の上に作ることもできる。接着剤としては、この場合には例えば簡単な室温で硬化する接着剤、またはさらに高い温度（一般的には２００℃〜６００℃）で適用可能な熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化性接着剤、または例えばガラスはんだが問題になる。

さらに別の接着方式は、超薄型基板を保持基板と共に例えばレーザ放射によって局部的に溶着し、得られた溶解物を通じて互いに接合することにある。ここで局部的に行われる溶解過程が対応する制御可能な光学機器または機械装置によって補足されると、ここで取り囲む接合継ぎ目も作ることができ、これは超薄型基板と保持基板との間の対応する接合になる。

加工後の分離のために、従来のＬＣＤ分離技術を適用することができる。特に、保持基板がガラスからなる場合には、保持基板は、まずこれにかき傷をつけ、続いて曲げることによってかき傷に沿って折ることによって、超薄型基板から分離することができる。

本発明による接合体によって、さまざまな厚さを有する基板を従来の設備において、特にＬＣＤ製造のために加工することが可能である。間隔層および/または保持基板の厚さを相応に選択することによって、接合体の必要な標準厚さを容易に達成することができる。生産ラインを新しい厚さに置換する必要はない。接合体は実際に、（特にパッシブマトリックス（ＰＭ）およびアクティブマトリックス（ＡＭ）ＬＣＤ生産設備における）例えばディスプレイ製造のすべての製造設備において適用することができ、これらの製造設備は接合体の寸法（標準型番および厚さ）で決められる。

間隔層の特に有利な実施形態は、望みの間隔に対応する直径、例えば６μｍの直径を有する特にＬＣＤ産業において適用される間隔小球に対応する小さな球を、間隔保持物として保持基板または（超薄）基板の上に散布することによって実現される。これらの球は、基板の光学的性質およびその他の性質にマイナスの影響を及ぼさない限り、任意の材料から構成することができる。特に適しているものは、例えばガラスまたは重合体、もしくはガラスを含む材料または重合体を含む材料からなる小球である。引き続いて、（超薄）基板と保持基板とを互いに接合することができる。散布された小球からなる間隔層のために、接合体の全厚の調整は、保持基板の厚さを調整することによって行われるのが有利である。

次にいくつかの実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。

図１に、超薄型基板２が接合されている保持基板１が示されている。超薄型基板は保持基板の厚さよりも著しく小さな厚さを示している。超薄型基板は例えば、ＬＣＤディスプレイ生産のための可撓性基板にすることができる。本発明によれば、超薄型基板と保持基板との間には間隔層３が設けられる。間隔層３は個別のスペーサ３.１からなり、これらのスペーサは、個別のスペーサ３.１の間に間隙５が残り、これらの間隙が超薄型基板２を保持基板１から取り外す際に接着力を低下させるように、互いに間隔を置いて配置されている。

同時に全厚d_Gは、個別のスペーサ３.１もしくは保持基板またはさらに間隔層の厚さd_Aを選択することによって一定の寸法に画定される。数マイクロメートル（μｍ）程度の非常に小さな厚さを有する間隔層が実現される限り、全厚は、保持基板の厚さを相応に調整することによって調整することが有利である。

超薄型基板２と保持基板１とは、その外周辺の範囲において、密閉要素４によって互いに密閉されている。図２には、間隔層３のさまざまな実施形態が平面図として示されている。

図２ａ）には、互いに平行に間隔を置いて配置された多数のロッド状の要素からなる間隔層３が示されている。これらのロッド状要素は追加的に横断枝束または間隔要素によって互いに連結されている。個別の要素を連結するための外部枠も考えることができる。しかし両処置とも図示されていない。図２ｂ）に示すスペーサは格子状網の形として形成されている。

図２ｃ）は、球状で距離条片（距離ロッド）３.２によって互いに連結されたスペーサ３.１を示す。

図２ｄ）では、図示された間隔層は多数のスペーサ３.１によって形成されており、これらのスペーサ３.１は、空所がスペーサの中間領域では周辺領域におけるよりも大きくなるように、断続的な模様で配置されている。

図３ａ）は、円筒形の空所３.３を有する間隔層３の断面を示す。図３ｂ）は、超薄型基板の側から始まって保持基板の側へ円錐状に広がっている空所３.３を有する間隔層３を示す。図３ｃ）は、超薄型基板に向いている側にのみ空所３.３を設けた、間隔層を通る断面図を示す。

図４は、超薄型基板２を有する接合体を示し、この超薄型基板の厚さは０.３ｍｍ未満であり、枠状の保持基板１の上に載せられている。長方形の枠または特に正方形の枠として形成された保持物形状の枠形基板と超薄型基板２との間に、間隔層３が備えられている。同じく間隔層３も枠状で、すなわち間隔層のない空間を超薄型基板２の下で囲んでいる。

同時に間隔層３は密封手段機能を果たすことができる。すなわち間隔層３は、超薄型基板２を保持基板１に対して外周辺に沿って密封する。間隔層３を枠状の密封要素としても示すことができよう。

超薄型基板２を枠状の保持基板１の上に特に良好に保持するために、超薄型基板は保持基板の上に特に点状に固定する。この点状固定部は例えば鋲、はんだ、または点溶接によって作り上げることができる。もちろん、はんだ付け可能な結合技術も適用可能である。

上述の実施例では、間隔層３は基板と保持基板との間に本質的に全面的に設けられて、基板の全支承領域にわたって分布配置されている多数の開口部を有しているが、これらの実施例とは異なって、図４による間隔層３はただ１つの単一直角開口部を有する。周辺領域には同様に超薄型基板２の平面支承部が間隔層３の上に備えられているが、もちろんこれは、他の実施例において代替案として備えられているように基板の下側全体にわたって延在してはいない。

図４による実施形態では、上述の説明とは異なって、もっぱら間隔層３を枠状に、また保持基板１を全平面的に、すなわち例えば直角断面を有して実現することが可能である。こうして、枠状の間隔層３によって全平面超薄型基板２と全平面保持基板１との間に空間が閉じ込められる。

最後に、本発明による接合体のいくつかの利点を再度要約する必要がある。すなわち、
−標準ＬＣＤ製造方法および製造装置を、基板、特に超薄型基板の製造もしくは加工に適用することができ、この際、比較的厚い保持基板を有する接合体の適用によって、ＬＣＤ製作において通常適用されるガラス厚に匹敵する全厚が達成される。これによって、例えば接合体の全厚に合わせるために、保持基板、超薄型基板、およびさまざまな厚さを有する間隔層も適用することができ、
−サギングが、超薄ガラスの通常の適用と比較して明らかに低下し、
−例えば超薄型基板の縁が保持基板の縁に対していくらか、例えば１ｍｍの充填量だけ後退している場合には、同様に破壊の危険性が明らかに減少し、
−標準ＬＣＤ分離方法を、基板の保持基板からの分離のために適用することができ、
−基板と保持基板との分離の場合に、接着力に打ち勝つことができる。

２枚の（ガラス）表面の間の接合を分離する際、場合によっては、ファンデルワールス力に基づかない力にも打ち勝つことができるか、もしくは打ち勝たなければならない。例えば、多くのプロセスステップの場合、特に真空プロセスの場合（水膜が除去される）および/またはさらに高い温度の場合に、表面の間に化学的結合が（水素架橋結合の他に例えばSi-O-Siも）発生する可能性があり、これを解決しなればならない。このような解決もやはり、本発明による接合体の形成によって容易になる。

本発明によって構成された接合体の断面図である。 本発明による接合体の間隔層のさまざまな実施形態を示す平面図である。 本発明による接合体の間隔層を通る断面のさまざまな実施形態を示す図である。 枠として形成された間隔層を有する接合体を示す図である。

符号の説明

１ 保持基板
２ 超薄型基板
３ 間隔層
３.１ スペーサ
３.２ 距離ロッド
３.３ 空所
４ 密閉要素
５ 間隙

Claims (26)

1. （１.１）基板、特に０.３ｍｍ未満の厚さを有する超薄型基板（２）と、
   （１.２）保持基板（１）と、を含み、
   （１.３）前記基板が少なくとも間接的に前記保持基板（１）に接合されている、接合体であって、
   （１.４）基板と保持基板（１）との間に空所（３.３）を有する間隔層（３）が入れ込まれて、前記空所（３.３）が少なくとも基板に向いている間隔層（３）の表面に設けられている、
   ことを特徴とする接合体。
2. 前記空所（３.３）が貫通開口部として、間隔層（３）を、基板に向いているその表面から保持基板（１）に向いているその表面まで貫通していることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
3. 間隔層（３）が、互いに規則的または不規則な間隔を置いて配列された多数のスペーサ（３.１）から形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合体。
4. 間隔層（３）が格子網構造によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合体。
5. 間隔層（３）が、互いに平行に間隔を置いて配列された多数のロッド（３.１）から形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合体。
6. ロッド（３.１）が円形、楕円形、矩形、または正方形の断面を示すことを特徴とする請求項５に記載の接合体。
7. スペーサ（３.１）が個別の球であり、これらの球が特に距離ロッド（３.２）によって互いに結合されていることを特徴とする請求項３に記載の接合体。
8. 間隔層（３）の超薄型基板に向く表面の全面積に対する空所になった面積の比が０.１〜０.９９９９、特に０.９９であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の接合体。
9. 空所（３.３）が、間隔層（３）の基板に向く表面から間隔層（３）の保持基板（１）に向く表面まで、同じ形状の断面を示すことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の接合体。
10. 空所（３.３）が、間隔層（３）の基板に向く表面から間隔層（３）の保持基板（１）に向く表面まで、円錐形状の断面を示すことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の接合体。
11. 空所（３.３）の断面が、間隔層（３）の基板に向く表面から始まって間隔層（３）の保持基板（１）に向く表面まで、円錐状に広がっていることを特徴とする請求項１０に記載の接合体。
12. 間隔層（３）が合成物質、または重合体、またはガラス、または重合体を含むかガラスを含む材料からなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の接合体。
13. ０.４ｍｍ〜１.１ｍｍの全厚、特に０.５ｍｍの全厚を示すことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の接合体。
14. 間隔層および/または保持基板がさまざまな厚さを有する交換部品として形成され、前記交換部品は、さまざまな厚さの間隔層および/または保持基板（１）を、接合体の全厚が常に所定の一定値を示すように均一化することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の接合体。
15. 基板が間隔層（３）に、間隔層（３）が保持基板（１）に引き離し可能に接合されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の接合体。
16. 基板が間隔層（３）に引き離し可能に、間隔層（３）が保持基板（１）に引き離し不能にまたは一体的に接合され、特に間隔層（３）と保持基板（１）とは共に請求項１４に記載の交換部品を形成することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の接合体。
17. 基板が直接に保持基板（１）に引き離し可能に接合されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の接合体。
18. 保持基板（１）がガラスまたはガラスを含む材料から製造されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の接合体。
19. 基板と保持基板（１）とがこれらの外部周囲領域において互いに接合されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の接合体。
20. 間隔層（３）および特に保持基板（１）が枠状に形成され、空所を包囲していることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の接合体。
21. 間隔層（３）が基板と保持基板（１）との間に密封要素を形成することを特徴とする請求項２０に記載の接合体。
22. 基板と保持基板（１）とが、特に鋲、はんだ、および/または点溶接によって互いに点状に固定されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の接合体。
23. 基板、特に厚さが０.３ｍｍ未満の超薄型基板を取り扱う、および/または加工する、および/または搬送するための方法であって、
    （２３.１）基板を少なくとも間接的に保持基板（１）に引き離し可能に接合するステップと、
    （２３.２）基板と保持基板（１）との間に、請求項１から２２のいずれか一項に記載の接合体が結果として生じるように、間隔層（３）を挿入するステップと、
    （２３.３）接合体を取り扱う、および/または加工する、および/または搬送するステップと、
    （２３.４）取り扱い、および/または加工、および/または搬送が終了した後に、基板を保持基板（１）から引き離すステップと、
    を含む方法。
24. 接合が粘着および/または熱接着、特に溶着によって行われることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 引き離しが保持基板（１）の折断によって、特に保持基板（１）の表面のかき傷付けとそれに続く曲げによって行われ、この際、保持基板（１）は特にガラスで形成されていることを特徴とする請求項２３または２４に記載の方法。
26. 引き離しが超薄型基板のかき傷付けと折断によって行われることを特徴とする請求項２３から２５のいずれか一項に記載の方法。

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