JP2014194541A - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱を伴う電子デバイス製造関連処理後であっても、支持ガラスからガラスフィルムを容易かつ安価に剥離可能とすることができる電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】相互に接触する側の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であるガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを積層してガラスフィルム積層体１を作製する第１の工程、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行うことでガラスフィルム積層体１のガラスフィルム１１上に素子５１を形成し、カバーガラス２で素子５１を封止して支持ガラス付電子デバイス３を作製する第２の工程、支持ガラス付電子デバイス３のガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面に水を含有する液体４を付与して電子デバイス５を支持ガラス１２から剥離する第３の工程を経ることで、電子デバイス５を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや、有機ＥＬ照明、太陽電池、リチウムイオン電池、デジタルサイネージ、タッチパネル、電子ペーパー、携帯電話やスマートフォン等の電子デバイスの製造方法に関する。

省スペース化の観点から、従来普及していたＣＲＴ型ディスプレイに替わり、近年は液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが普及している。これらのフラットパネルディスプレイにおいては、さらなる薄型化が要請される。特に有機ＥＬディスプレイには、折りたたみや巻き取ることによって持ち運びを容易にすると共に、平面だけでなく曲面にも使用可能とすることが求められている。また、平面だけでなく曲面にも使用可能とすることが求められているのはディスプレイには限られず、例えば、自動車の車体表面や建築物の屋根、あるいは柱や外壁等のような曲面を有する物体の表面に、太陽電池を形成したり、有機ＥＬ照明を形成したりすることができれば、その用途が広がることとなる。従って、これらデバイスに使用される基板やカバーガラスには、更なる薄板化と高い可撓性が要求される。

有機ＥＬディスプレイに使用される発光体は、酸素や水蒸気等の気体が接触することにより劣化する。従って有機ＥＬディスプレイに使用される基板には高いガスバリア性が求められるため、ガラス基板を使用することが期待されている。しかしながら、このような用途に使用されるガラス基板は、樹脂フィルムと比較して引っ張り応力に弱いため可撓性が低く、ガラス基板を曲げることによりガラス基板表面に引っ張り応力がかけられると破損に至る。ガラス基板に可撓性を付与するためにはガラス基板の超薄板化を行う必要があり、下記特許文献１に記載されているような厚み２００μｍ以下のガラスフィルムが提案されている。

フラットパネルディスプレイや太陽電池等の電子デバイスに使用されるガラス基板には、加工処理や洗浄処理等、様々な電子デバイス製造関連の処理がなされる。ところが、これら電子デバイスに使用されるガラス基板を薄肉にしてフィルム状にすると、ガラスは脆性材料であるため多少の応力変化により破損に至り、上述した各種電子デバイス製造関連処理を行う際に、取り扱いが大変困難であるという問題がある。加えて、厚み２００μｍ以下のガラスフィルムは可撓性に富むため、処理を行う際に位置決めを行い難く、パターンニング時にずれ等が生じるという問題もある。

ガラスフィルムの取り扱い性を向上させるために、下記特許文献２では、支持ガラスの上にガラスフィルムを積層させたガラスフィルム積層体が提案されている。これによれば、単体では強度や剛性が低いガラスフィルムを用いても、支持ガラスの剛性が高いため、処理の際にガラスフィルム積層体全体として位置決めが容易となる。また、所望の処理の終了後は、ガラスフィルムを破損することなくすみやかに支持ガラスから剥離することが可能となっている。ガラスフィルム積層体の厚みを従来のガラス基板の厚みと同一とすれば、従来のガラス基板用液晶表示素子製造ラインを共用して、液晶表示素子を製造することも可能となる。

一方、前記した様々な製造関連処理には、透明導電膜の成膜処理や封止処理等、加熱を伴うものが存在する。加熱を伴う処理を行った場合、前記ガラスフィルム積層体では直接積層させている支持ガラスとガラスフィルムとが接着してしまい、支持ガラスからガラスフィルムを剥離することが困難になるという問題が生じる。

この問題を解決するために、下記特許文献３では、支持ガラス上に無機薄膜を形成し、その後にガラスフィルムを積層させたガラスフィルム積層体が提案されている。これにより、ガラスフィルム積層体に対して加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行ったとしても、支持ガラスとガラスフィルムとが接着せず、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理後に支持ガラスからガラスフィルムを剥離することが可能となっている。

特開２０１０−１３２５３１号公報 ＷＯ２０１１／０４８９７９号公報 特開２０１１−１８４２８４号公報

しかしながら、特許文献３では、支持ガラスの表面上に極めて均一に無機薄膜を形成する必要がある。加えて、支持ガラス上への無機薄膜の形成は、多大な時間と費用を必要とするという問題もある。従って、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理後に、ガラスフィルム積層体から支持ガラスとガラスフィルムとを簡便かつ安価な方法で剥離することが、望まれている。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理後であっても、支持ガラスからガラスフィルムを容易かつ安価に剥離可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラスフィルムと支持ガラスとの相互に接触する側の面の表面粗さＲａを夫々２．０ｎｍ以下にして、その両面を接触させて、前記ガラスフィルムと支持ガラスとを積層させたガラスフィルム積層体を作製する第１の工程と、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行うことで前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルム上に素子を形成し、カバーガラスで前記素子を封止して支持ガラス付電子デバイスを作製する第２の工程と、前記支持ガラス付電子デバイスの前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとの界面に水を含有する液体を付与して前記電子デバイスを前記支持ガラスから剥離する第３の工程とを有することに特徴づけられる。

このような構成によれば、支持ガラスとガラスフィルムとの相互に接触する側の面の夫々の表面粗さが２．０ｎｍ以下であるので、ガラスフィルムと支持ガラスとの密着性が良く、粘着剤を使用しなくてもガラスフィルムと支持ガラスとを直接固定して積層することが可能となる。また、電子デバイス製造関連処理後に素子をカバーガラスで封止することで、ガラスフィルム上に形成された素子を封止することができる。支持ガラスとガラスフィルムとの界面に水を含有する液体を付与することで、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行ったとしても、支持ガラスとガラスフィルムとを良好に剥離させることができる。剥離の際に当該液体を使用したとしても、カバーガラスで素子の周囲を密閉空間とするための封止を行っているため、電子デバイス内の素子に当該液体が付着することがなく、電子デバイス内の素子が劣化することがない。

上記の方法において、前記第３の工程は、水を含有する液体中に前記支持ガラス付電子デバイスを浸漬することが好ましい。

このようにすれば、水を含有する液体中に支持ガラス付電子デバイスを浸漬することから、剥離の際に、支持ガラスとガラスフィルムとの界面に対して、確実に水を含有する液体を付与することができる。

上記の方法において、前記水を含有する液体は、アルカリ性であることが好ましい。

このようにすれば、水を含有する液体は、アルカリ性であることから、より効率的に支持ガラス付電子デバイスから支持ガラスを剥離することができる。

上記の方法において、前記第３の工程は、前記支持ガラス付電子デバイスに超音波を印加するようにしてもよい。

このようにすれば、第３の工程で、前記支持ガラス付電子デバイスに超音波を印加することから、支持ガラスとガラスフィルムとの界面に効率的に水を含有する液体が侵入していくことで、支持ガラスとガラスフィルムとをより良好に剥離することが可能となる。

上記の方法において、前記第３の工程は、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとの界面に剥離部材を挿入してもよい。

このようにすれば、第３の工程で、ガラスフィルムと支持ガラスとの界面に剥離部材を挿入することから、支持ガラスとガラスフィルムとの界面に効率的に水を含有する液体を侵入させることができ支持ガラスとガラスフィルムとをより良好に剥離することが可能となる。

以上の方法において、前記剥離部材は、疎水性の樹脂シートとすることができる。

このようにすれば、剥離部材は、疎水性の樹脂シートであることから、水を含有する液体中での樹脂シートの取り扱いに優れ、ガラスフィルムと支持ガラスとの界面に効率良く水を含有する液体を侵入させることができる。

上記の方法において、前記支持ガラスの前記ガラスフィルムと接触する側の表面上に、無機薄膜を形成することができる。

このようにすれば、支持ガラスの前記ガラスフィルムと接触する側の表面上に、無機薄膜が形成されることから、支持ガラスとガラスフィルムとをより効率的に剥離することができる。

以上の方法において、前記カバーガラスはキャリアガラスに積層されており、前記第３の工程で前記カバーガラスと前記キャリアガラスとを剥離するようにしてもよい。

このようにすれば、カバーガラスは、キャリアガラスに支持されることから、カバーガラス側にも電子デバイス製造関連処理を行うことができ、カバーガラスが可撓性を有していたとしても良好に素子を封止することができ、第３の工程で支持ガラスとガラスフィルムとを剥離すると同時に、カバーガラスとキャリアガラスとを剥離することができる。

以上の方法において、前記第３の工程は、前記カバーガラスと前記キャリアガラスとの界面に前記剥離部材を挿入するようにしてもよい。

このようにすれば、第３の工程は、カバーガラスとキャリアガラスとの界面に剥離部材を挿入することから、カバーガラスとキャリアガラスとの界面にも、効率的に水を含有する液体を侵入させることができ、カバーガラスとキャリアガラスとを良好に剥離することが可能となる。

以上のように本発明によれば、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理後であっても、支持ガラスからガラスフィルムを容易かつ安価に剥離することが可能になると共に、カバーガラスによる封止によって、電子デバイス内の素子が好適に保護される。

本発明に係る電子デバイスの製造方法を示す概略図である。 ガラスフィルム、及び、支持ガラスの製造装置の主要部を示す縦断正面図である。 ガラスフィルムの積層体の製造方法の一例を示す概略斜視図である。 支持ガラス付電子デバイスの一例を示す要部縦断正面図である。 ガラスフィルム積層体に生じていると推察される現象を説明する概略図である。 ガラスフィルム積層体に生じていると推察される現象を説明する概略図である。 ガラスフィルムと支持ガラスとが接着すると推察される現象を説明する概略図である。 支持ガラス付電子デバイスから支持ガラスが剥離する過程を説明する概略図である。 第３の工程において、カバーガラスとキャリアガラスとが剥離する過程を説明する概略図である。 剥離表面エネルギーの測定試験を説明する概略図である。

以下、本発明に係る電子デバイスの製造方法の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、以下の実施形態は、単なる一例であり、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。

本発明に係る電子デバイスの製造方法は、図１に示すように、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との相互に接触する側の面の表面粗さＲａを夫々２．０ｎｍ以下にし且つその両面を面接触させることでガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを積層してガラスフィルム積層体１を作製する第１の工程と、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行うことでガラスフィルム積層体１のガラスフィルム１１上に素子５１を形成し、カバーガラス２で素子５１を封止することで支持ガラス付電子デバイス３を作製する第２の工程と、支持ガラス付電子デバイス３のガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に水を含有する液体を付与することで電子デバイス５を支持ガラス１２から剥離する第３の工程とを備えている。

ガラスフィルム１１は、ケイ酸塩ガラス、シリカガラスが用いられ、好ましくはホウ珪酸ガラスが用いられ、最も好ましくは無アルカリガラスが用いられる。ガラスフィルム１１にアルカリ成分が含有されていると、表面において陽イオンの脱落が発生し、いわゆるソーダ吹きの現象が生じ、構造的に粗となる。この場合、ガラスフィルム１１を湾曲させて使用していると、経年劣化により粗となった部分から破損する可能性がある。尚、ここで無アルカリガラスとは、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ成分が３０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。本発明でのアルカリ成分の含有量は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは３００ｐｐｍ以下である。

ガラスフィルム１１の厚みは、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは５μｍ〜２００μｍ、最も好ましくは５μｍ〜１００μｍである。これによりガラスフィルム１１の厚みをより薄くして、適切な可撓性を付与することができるとともに、ハンドリング性が困難で、かつ、位置決めミスやパターニング時の撓み等の問題が生じやすいガラスフィルム１１に対して、後述する支持ガラス１２を使用することで電子デバイス製造関連処理等を容易に行うことができる。ガラスフィルム１１の厚みが５μｍ未満であると、ガラスフィルム１１の強度が不足がちになり、支持ガラス１２からガラスフィルム１１を剥離しにくくなるおそれがある。

支持ガラス１２は、ガラスフィルム１１と同様、ケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等が用いられる。支持ガラス１２については、ガラスフィルム１１との３０〜３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０^−７／℃以内のガラスを使用することが好ましい。これにより、電子デバイス製造関連処理の際に熱処理を伴ったとしても、膨張率の差による熱反りやガラスフィルム１１の割れ等が生じ難く、安定した積層状態を維持できるガラスフィルム積層体１とすることが可能となる。支持ガラス１２とガラスフィルム１１とは、同一の組成を有するガラスを使用することが最も好ましい。

支持ガラス１２の厚みは、４００μｍ以上であることが好ましい。支持ガラス１２の厚みが４００μｍ未満であると、支持ガラス１２を単体で取り扱う場合に、強度の面で問題が生じるおそれがある。支持ガラス１２の厚みは、４００μｍ〜７００μｍであることが好ましく、５００μｍ〜７００μｍであることが最も好ましい。これによりガラスフィルム１１を確実に支持することが可能となるとともに、支持ガラス１２からガラスフィルム１１を剥離する際に生じ得るガラスフィルム１１の破損を効果的に抑制することが可能となる。尚、電子デバイス製造関連処理時に、図示しないセッター上に、ガラスフィルム積層体１を載置する場合は、支持ガラス１２の厚みは４００μｍ未満（例えば３００μｍ等、ガラスフィルム１１と同一の厚み）でも良い。

本発明に使用されるガラスフィルム１１及び支持ガラス１２は、ダウンドロー法によって成形されていることが好ましく、オーバーフローダウンドロー法によって成形されていることがより好ましい。特に、図２に示すオーバーフローダウンドロー法は、成形時にガラス板の両面が、成形部材と接触しない成形法であり、得られたガラス板の両面（透光面）には傷が生じ難く、研磨しなくても高い表面品位を得ることができる。無論、フロート法やスロットダウンドロー法、ロールアウト法、アップドロー法、リドロー法等によって、ガラスフィルム１１及び／または支持ガラス１２が成形されていてもよい。

図２に示すオーバーフローダウンドロー法において、断面が楔型の成形体８の下端部８１から流下した直後のガラスリボンＧは、冷却ローラ８２によって幅方向の収縮が規制されながら下方へ引き伸ばされて所定の厚みまで薄くなる。次に、前記所定厚みに達したガラスリボンＧを徐冷炉（アニーラ）で徐々に冷却し、ガラスリボン（Ｇ）の熱歪を除き、ガラスリボン（Ｇ）を所定寸法に切断することにより、ガラスフィルム１１及び支持ガラス１２が夫々成形される。

図１及び図３に示す通り、本発明に係る第１の工程は、相互に接触する側の表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下であるガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを積層してガラスフィルム積層体１を作製する工程である。

本発明では、ガラスフィルム１１の支持ガラス１２との接触面１１ａと、支持ガラス１２のガラスフィルム１１との接触面１２ａの表面粗さＲａが夫々２．０ｎｍ以下である。表面粗さＲａが２．０ｎｍを超えると、密着性が低下し、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを接着剤無しでは強固に積層することができなくなる。ガラスフィルム１１及び支持ガラス１２の夫々の接触面１１ａ、１２ａの表面粗さＲａは、夫々１．０ｎｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以下であることがより好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。一方、図１及び図３に示すガラスフィルム１１の有効面１１ｂの表面粗さは特には限定されないが、後述する第２の工程において、成膜等の電子デバイス製造関連処理を行うことから、表面粗さＲａが２．０ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以下がさらに好ましく、０．２ｎｍ以下が最も好ましい。支持ガラス１２の搬送面１２ｂの表面粗さは、特には限定されない。

図３では、支持ガラス１２上に略同一面積のガラスフィルム１１が積層されているが、支持ガラス１２からのガラスフィルム１１の剥離をさらに容易なものとするために、ガラスフィルム１１が支持ガラス１２から食み出すように積層されていてもよい。この場合、ガラスフィルム１１の支持ガラス１２からの食み出し量は、１〜２０ｍｍであることが好ましく、１〜１０ｍｍであることがより好ましく、１〜５ｍｍであることが最も好ましい。ガラスフィルム１１の食み出し量が１ｍｍ程度であったとしても、ガラスフィルム１１の端部を剥離の起点とすることができる一方、ガラスフィルム１１の食み出し量が２０ｍｍを超えるとガラスフィルム１１の破損や垂れ下がりの原因となるおそれがある。ガラスフィルム１１が支持ガラス１２から食み出している部分は、ガラスフィルム積層体１の４辺全てでも良く、対向する２辺のみや１辺のみでも良い。

一方、ガラスフィルム１１の端部を保護する観点から、支持ガラス１２がガラスフィルム１１から食み出すように積層されていてもよい。この場合、支持ガラス１２のガラスフィルム１１からの食み出し量は、０．５〜１０ｍｍであることが好ましく、０．５〜１ｍｍであることがより好ましい。支持ガラス１２の食み出し量を少なくすることで、ガラスフィルム１１の有効面１１ｂの面積をより広く確保することができる。ガラスフィルム積層体１において、４辺全てにおいて、支持ガラス１２がガラスフィルム１１から食み出していることが好ましい。また、ガラスフィルム積層体１において、１辺のみガラスフィルム１１が支持ガラス１２から食み出しており、残りの３辺においては支持ガラス１２がガラスフィルム１１から食み出している形態がより好ましい。また、支持ガラス１２上にガラスフィルム１１を積層する工程は、減圧下で行っても良い。これにより、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを積層させた際に生じる気泡を低減することができる。

本発明に係る第２の工程は、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行うことで、図４に示す通り、第１の工程で作製されたガラスフィルム積層体１のガラスフィルム１１の有効面１１ｂ上に素子５１を形成し、カバーガラス２でガラスフィルム１１の有効面１１ｂ上に形成された素子５１を封止することで支持ガラス付電子デバイス３を作製する工程である。

第２の工程における加熱を伴う電子デバイス製造関連処理としては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法等による成膜処理等が挙げられる。ガラスフィルム１１の有効面１１ｂ上に形成される素子としては、液晶素子、有機ＥＬ素子、タッチパネル素子、太陽電池素子、圧電素子、受光素子、リチウムイオン２次電池等の電池素子、ＭＥＭＳ素子、半導体素子等が挙げられる。

カバーガラス２は、前述のガラスフィルム１１と同様、ケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等が用いられる。カバーガラス２については、ガラスフィルム１１との３０〜３８０℃における熱膨張係数の差が、５×１０^−７／℃以内のガラスを使用することが好ましい。これにより、作製された電子デバイス５の周辺環境の温度が変化したとしても、膨張率の差による熱反りやガラスフィルム１１及びカバーガラス２の割れ等が生じ難く、破損し難い電子デバイス５とすることが可能となる。カバーガラス２とガラスフィルム１１とは、同一の組成を有するガラスを使用することが最も好ましい。

カバーガラス２の厚みは、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは５μｍ〜２００μｍ、最も好ましくは５μｍ〜１００μｍである。これによりカバーガラスの厚みをより薄くして、適切な可撓性を付与することができる。カバーガラス２の厚みが５μｍ未満であると、カバーガラス２の強度が不足がちになるおそれがある。

第２の工程で作製される支持ガラス付電子デバイス３の一例として、図４に有機ＥＬパネルを示す。ガラスフィルム１１の有効面１１ｂ上にＣＶＤ法やスパッタリング法等の公知の成膜方法により、陽極層５２ａ、正孔輸送層５２ｂ、発光層５２ｃ、電子輸送層５２ｄ、陰極層５２ｅの順に積層して有機ＥＬ素子５２の形成を行う。その後に、公知のレーザー封止等を使用してカバーガラス２とガラスフィルム１１とを接着することにより、有機ＥＬ素子５２を封止し、支持ガラス付電子デバイス３（今回は支持ガラス付有機ＥＬパネル）を作製する。図４の形態では、カバーガラス２とガラスフィルム１１とを直接接着しているが、適宜公知のガラスフリットやスペーサ等を使用してカバーガラス２とガラスフィルム１１とを接着しても良い。

本発明に係る第３の工程は、図１に示す通り、支持ガラス付電子デバイス３のガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に水を含有する液体４を付与しながら、電子デバイス５を支持ガラス１２から剥離する工程である。

水を含有する液体４は、少なくとも水を含有していればその他の成分を含有していてもよく、純水はもちろんのこと、溶質が水に溶解した水溶液やミセル状態でも良く、有機溶媒と水との混合物でも良く、油分等のように水に溶解しない成分を含有していても良い。液体の状態としては、液柱状、粒状、霧状、湯気状等その形状は問わない。

図１では、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３にノズル４１から水を含有する液体４を噴霧することで、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に水を含有する液体４を付与し、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との剥離を行っている。これにより、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行ったとしても、円滑にガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを剥離することが可能となっている。ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とが水を含有する液体４を付与することで良好に剥離できるのは、詳細には解明されていないが、以下の理由によると推察されている。

ガラスフィルム１１と支持ガラス１２の両接触面１１ａ，１２ａの表面粗さＲａが２．０ｎｍ以下となるように平滑化すると、これらの２つのガラス基板の平滑な接触面１１ａ，１２ａ同士を密着させた場合にガラス基板同士が接着剤なしに固着してガラスフィルム積層体１となる。この現象は次のメカニズムによると推察される。図５に示すように、ガラスフィルム１１の接触面１１ａと支持ガラス１２の接触面１２ａに形成された水酸基同士の水素結合により引き付けあうと考えられる。あるいは、図６に示すようにガラスフィルム１１と支持ガラス１２の界面１３に存在する水分子を介在して水素結合が形成されることよりガラスフィルム１１と支持ガラス１２とが互いに接着することもあると考えられている。

このような状態下で、ガラスフィルム積層体１が加熱されると、図７に示す通り、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２の界面１３において、
Ｓｉ−ＯＨ ＋ ＨＯ−Ｓｉ → Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ ＋ Ｈ_２Ｏ
の脱水反応が起こり、共有結合が増えることでガラスフィルム１１と支持ガラス１２の接着力が強くなると考えられる。上述の電子デバイスの作製工程では、成膜処理等の加熱を伴う製造関連処理工程を有するため、少なくとも１００℃以上の加熱工程を伴って製造される。例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイのＴＦＴ作製工程では、アモルファスシリコンＴＦＴの場合３００℃以上に加熱され、低温ポリシリコンＴＦＴの場合、少なくとも４００℃以上に加熱される。インジウム・ガリウム・亜鉛・酸素から構成されるＴＦＴの場合、少なくとも３００℃以上に加熱される。タッチセンサー基板の製造プロセスでは少なくとも１５０℃以上に加熱される。ここで、発明者らが鋭意努力して研究を重ねた結果、加熱温度が高くなるに連れて、また加熱の保持時間が長くなるにつれて、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との接着力がより強固なものとなり、支持ガラス１２からのガラスフィルム１１の剥離工程でガラスフィルム１１が破損してしまい、ガラスフィルム１１の剥離の成功確率が低下することが判明した。

本発明者らは、鋭意努力して研究を重ねた結果、加熱を伴った電子デバイス製造関連処理を経たガラスフィルム積層体１に、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に少なくとも水を含む液体を付与した状態で剥離を行うと、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを容易に剥離することができることを見出して本発明に至った。ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に水を含有する液体４を付与すると、
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｓｉ−ＯＨ ＋ ＨＯ−Ｓｉ
の加水分解反応を促進し、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを剥離し易くすることができると考えられている。

上述したガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３におけるＳｉ−ＯＨ基の脱水反応及び加水分解反応は、Ｓｉだけに限られず、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａ等に存在するＯＨ基でも同様に生じていると考えられる。従って、支持ガラス１２上に、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｐｒ_６Ｏ_１１、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＷＯ_３、ＨｆＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＩＴＯ、ＺｒＯ_２、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＣｅＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_３Ｏ_５、ＮｉＯ、ＺｎＯ等の無機薄膜を形成した場合であったとしても、同様の効果が期待できる。支持ガラス１２上に無機薄膜を形成することで、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行ったとしても、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを容易に剥離し易くすることができる。特にガラスフィルム１１のＳｉとは異なる原子を有する無機薄膜を支持ガラス１２上に形成すると、より効率的にガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを剥離し易くすることができる。

第３の工程は、図８に示す通り、支持ガラス付電子デバイス３を、水を含有する液体４中に浸漬することが好ましい。これにより、剥離の際に、支持ガラス１２とガラスフィルム１１との界面１３に対して、より効率的に水を含有する液体４を付与することができる。具体的には、第３の工程において、水槽４２内に水を含有する液体４を貯留し、水槽４２内に支持ガラス付電子デバイス３を浸漬することで、支持ガラス１２とガラスフィルム１１の剥離を行う。

水を含有する液体４は、アルカリ性であることが好ましい。これにより、上述の
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ ＋ Ｈ_２Ｏ → Ｓｉ−ＯＨ ＋ ＨＯ−Ｓｉ
の加水分解反応を促進させることができ、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との剥離が容易となる。水を含有する液体４をアルカリ性とするためには、１価の塩基、２価の塩基等を使用することができ、強アルカリ、弱アルカリ等の両方とも使用することができる。水等にＫＯＨやＮａＯＨ、界面活性剤を添加することで、水を含有する液体４のｐＨを調整しても良い。水を含有する液体４のｐＨは、ｐＨ７超が好ましく、ｐＨ１０以上がより好ましい。

本発明に使用される界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤等を使用することができ、単独で使用してもよく、２種以上を混合してもよく、炭酸ナトリウムなどのアルカリ性を保つｐＨ調整剤を混ぜたものを使用することができる。本発明に使用される水を含有する液体４中の界面活性剤の濃度については、０．００１〜２．０質量％の濃度のものを使用することが好ましい。アニオン系界面活性剤としてはカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩などを使用することができる。例えば、陰イオン系脂肪酸塩、アルファスルホ脂肪酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキル硫酸トリエタノールアミン等が使用できる。カチオン系界面活性剤としては、アミン塩型と第４級アンモニウム塩型などを使用することができる。例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩やジアルキルジメチルアンモニウムクロリド、アルキルピリジニウムクロリド等を使用することができる。ノニオン系界面活性剤としては、多価アルコールと脂肪酸がエステル結合したエステル型、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのエーテル型、分子中にエステル結合とエーテル結合の両方を有したエステル・エーテル型などを使用することができる。例えば、脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどを使用することができる。両性イオン界面活性剤としてはカルボン酸塩型やアミノ酸型、ベタイン型などを使用することができる。

本発明に係る第３の工程は、水を含有する液体４中に支持ガラス付電子デバイス３を浸漬しつつ、支持ガラス付電子デバイス３に超音波を印加することが好ましい。これにより、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３にさらに効率良く水を含む液体４を付与することができ、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との剥離を更に容易にすることができる。超音波の印加波長は、２５ｋＨｚ〜９５０ｋＨｚであることが好ましく、振動エネルギーが大きい２５ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚであることが、より好ましい。水を含有する液体４中に浸漬された支持ガラス付電子デバイス３に超音波を印加する時間は、支持ガラス１２から電子デバイス５が完全に剥離するまで行うことが好ましく、電子デバイス５の大きさや加熱を伴う製造関連処理の上昇温度、処理時間等にも依存するが、目安として１０秒〜１０００秒であることが好ましい。また、超音波の印加を、電子デバイス５の剥離開始にのみ使用してもよく、この場合については、１〜５秒間支持ガラス付電子デバイス３に超音波を印加すれば良い。また超音波は、支持ガラス付電子デバイス３に超音波発信子を直接接触させて印加してもよいし、水を含有する液体４を介して支持ガラス付電子デバイス３に超音波を印加してもよい。

本発明に係る第３の工程は、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを剥離させる際に、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に剥離部材６を挿入することが好ましい。これにより、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とを物理的に剥離させることができるため、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に、順次、水を含有する液体４を侵入させることができ、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との剥離を更に容易にすることができる。

剥離部材６の形状は、シート状、帯状、板状、短冊状、楔状等、厚みが少なく剥離進行方向に支持ガラス付電子デバイス３よりも幅広な部材を使用することが好ましい。具体的には、剥離部材の厚みが０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることがより好ましい。これにより、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に生じた僅かな隙間に剥離部材６を挿入することができる。剥離部材６の長さは、剥離の対象となる支持ガラス付電子デバイス３の面積にも依存するが、少なくとも支持ガラス付き電子デバイス３よりも剥離進行方向において長尺であることが好ましい。このようにすることで一度剥離したガラスフィルム１１と支持ガラス１２とが剥離部材６の通過後に再び接触し、部分的にもしくは全体的に支持ガラス付電子デバイス３になることを可及的に防ぐことができる。

剥離部材６の材質は、剛性を有するアルミニウム、ステンレス等の金属を使用することが可能であるが、可撓性を有するポリエチレンやアクリル等の樹脂フィルムを使用することが好ましく、フッ素フィルム等の疎水性の樹脂シートであることがより好ましい。剥離部材６として疎水性の樹脂シートを使用することで、ガラスフィルム１１や支持ガラス１３の端面を加傷するおそれが少なく、疎水性であるため水中に浸漬したとしても、水を含有する液体４内において、剥離部材６の取り扱いが容易となる。疎水性の樹脂シートは、樹脂シート自体が疎水性であることは勿論、種々のシート（樹脂シートや金属シート等）に疎水性の物質をコーティングすることも含む。一方、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理の加熱温度、加熱時間によっては、支持ガラス１２とガラスフィルム１１とが強固に接着している場合については、剥離部材６の材質は、剛性を有する樹脂板を使用することが好ましく、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２との界面１３に円滑に剥離部材６を挿入することができると共に、ガラスフィルム１１や支持ガラス１２を加傷するおそれも少ない。

第３の工程により、支持ガラス付電子デバイス３から支持ガラス１２を剥離することで、最終的に所望の電子デバイス５を製造することができる。

図９は、本発明に係る他の実施形態を示した図である。図９に示す実施形態が、上述の実施形態と異なる点は、カバーガラス２がキャリアガラス２１上に積層されている点である。これにより、カバーガラス２上にも電子デバイス製造関連処理を行うことができる。具体的には、電子デバイス５として液晶パネルを製造する場合は、ガラスフィルム１２側にＴＦＴ処理を行い、カバーガラス２側にカラーフィルターを形成した後に、スペーサ５３ａを介して、キャリアガラス２１に積層されたカバーガラス２で液晶素子５３を封止することができる。この場合、支持ガラス付電子デバイス３は、キャリアガラス２１も備えていることとなる。

キャリアガラス２１は、前述したガラスフィルム１１、カバーガラス２や支持ガラス１２と同様の材質、支持ガラス１２と同様の厚みのガラスを使用することが好ましい。キャリアガラス２１とカバーガラス２とは、同一のガラス材質のものを使用することが、好ましい。

第３の工程において、水を含有する液体４が貯留された水槽４２内で、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２とが剥離するのと同一の工程内で、カバーガラス２とキャリアガラス２１も、剥離する。従って、キャリアガラス２１の剥離のために、特別な工程を設ける必要がない。カバーガラス２とキャリアガラス２１との剥離の際にも、上述の通り超音波を印加することが好ましく、上述の剥離部材６を使用することが好ましい。

本実施形態において、第３の工程により、支持ガラス付電子デバイス３から支持ガラス１２とキャリアガラス２１を剥離することで、最終的に所望の電子デバイス５を製造することができる。

本発明に係る電子デバイスの製造方法は、図１に模式的に示すように、第１の工程、第２の工程、及び第３の工程を連続して行うことができる。また、第１の工程から第３の工程まで連続して行う構成には限定されず、例えば、第１の工程後に製造されたガラスフィルム積層体１を梱包、出荷し、別途電子デバイス製造関連処理施設において、第２の工程及び第３の工程を行う構成であっても良い。勿論、第２の工程後に製造された支持ガラス付電子デバイス３を梱包、出荷して、別途の施設で第３の工程を行うことにより、支持ガラス１２やキャリアガラス２１を剥離して、電子デバイス５を製造しても良い。

以下、本発明の電子デバイスの製造方法を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（剥離表面エネルギーの測定試験）
縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚み５００μｍの矩形状の透明なガラス板を支持ガラスとして使用した。支持ガラスの上に積層するガラスフィルムとして、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚み１００μｍのガラスフィルムを使用した。支持ガラスとガラスフィルムは、日本電気硝子株式会社製の無アルカリガラス（製品名：ＯＡ−１０Ｇ、３０〜３８０℃における熱膨張係数：３８×１０^−７／℃、ヤング率７３ＧＰａ）を使用した。表面粗さＲａを、Ｖｅｅｃｏ社製ＡＦＭ（ＮａｎｏＳｃｏｐｅｌｌａ）を用い、スキャンサイズ１０μｍ、スキャンレイト１Ｈｚ、サンプルライン５１２の条件で測定した。測定範囲１０μｍ四方の測定値から算出したところ、表面粗さＲａは０．２５ｎｍであった。このガラスフィルムと支持ガラスを２５℃の温度で積層し、ガラスフィルム積層体を作製した。得られたガラスフィルム積層体を夫々１００℃、１５０℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃に加熱した電気炉に入れ３０分間加熱した後、電気炉から取り出した未加熱のガラスフィルム積層体、及び、上述の温度で加熱後のガラスフィルム積層体を、クラックオープニング法により剥離表面エネルギーγ（Ｊ／ｍ^２）を算出することで、支持ガラスとガラスフィルムとの剥離性について、評価した。クラックオープニング法は、図１０に示す通り、ガラスフィルム積層体１の界面に既知の厚みを有する剥離部材６を挿入し、ガラスフィルム１１と支持ガラス１２の間に生じた剥離の距離ｃから剥離表面エネルギーを算出する方法である。ここで、剥離表面エネルギーγは、次の式で算出される。
γ（Ｊ／ｍ^２）＝（３ｈ^２ＥａＴａ^３ＥｂＴｂ^３）／{１６ｃ（ＥａＴａ^３＋ＥｂＴｂ^３）}
ここで、ｈは剥離部材６の厚み（ｍ）、Ｔａはガラスフィルム１１の厚み（ｍ）Ｅａはガラスフィルム１１のヤング率（Ｐａ）、Ｔｂは支持ガラス１２の厚み（ｍ）、Ｅｂは支持ガラス１２のヤング率（Ｐａ）、ｃは剥離部材６の挿入によって剥離した距離（ｍ）、である。実施例１としてガラスフィルム積層体を水中に浸漬した状態で、剥離表面エネルギーγを測定した。実施例２として、ＫＯＨ濃度が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ（ｐＨ１０）のアルカリ性水溶液中にガラスフィルム積層体を浸漬した状態で、剥離表面エネルギーγを測定した。実施例３として、ガラスフィルム積層体を水中に浸漬した状態で、４０ｋＨｚの超音波を印加しつつ剥離表面エネルギーγを測定した。比較例１として、大気中で剥離表面エネルギーγを測定した。測定に使用した剥離部材として、厚み４０μｍのステンレス製カッター刃を使用した。結果を表１に示す。

表１に示される通り、実施例１では水を加えたことにより剥離の表面エネルギーが低下しており、より容易に剥離できることが明らかである。実施例２から、水をアルカリ性とすることでさらに剥離しやすくなることがわかる。また、水を付与した状態で超音波を印加することでも剥離の際の表面エネルギーを下げることができ、剥離性が向上する。

（加熱後剥離試験）
縦３７０ｍｍ、横４７０ｍｍ、厚み５００μｍの矩形状の透明なガラス板を支持ガラスとして使用した。支持ガラス上に積層するガラスフィルムとして、縦３７０ｍｍ、横４７０ｍｍ、厚み１００μｍのガラスフィルムを使用した。支持ガラスとガラスフィルムは、日本電気硝子株式会社製の無アルカリガラス（製品名：ＯＡ−１０Ｇ、３０〜３８０℃における熱膨張係数：３８×１０^−７／℃、ヤング率７３ＧＰａ）を使用した。表面粗さＲａを、Ｖｅｅｃｏ社製ＡＦＭ（ＮａｎｏＳｃｏｐｅｌｌａ）を用い、スキャンサイズ１０μｍ、スキャンレイト１Ｈｚ、サンプルライン５１２の条件で測定した。測定範囲１０μｍ四方の測定値から算出したところ、表面粗さＲａは０．２５ｎｍであった。このガラスフィルムと支持ガラスを２０℃の温度で積層し、ガラスフィルム積層体を作製した。得られたガラスフィルム積層体を夫々１００℃、１５０℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃に加熱した電気炉に入れ、２時間加熱した後、電気炉から取り出した。夫々の加熱条件でのガラスフィルム積層体を夫々１００枚作製し、ガラスフィルムと支持ガラスとの界面に厚み１００μｍのフッ素樹脂シート（淀川ヒューテック製、製品名ヨドフロン）を挿入することで、ガラスフィルムと支持ガラスとの剥離試験を行った。実施例４としてガラスフィルム積層体を水中に浸漬した状態で、剥離試験を行った。実施例５として、ＫＯＨ濃度が０．０１ｍｏｌ／ｋｇ（ｐＨ１０）のアルカリ性水溶液中にガラスフィルム積層体を浸漬した状態で、剥離試験を行った。実施例６として、ガラスフィルム積層体を水中に浸漬した状態で、４０ｋＨｚの超音波を印加しつつ剥離試験を行った。比較例２として、大気中で剥離試験を行った。剥離試験の結果、剥離成功確率が９５％〜１００％を◎、８０%〜９５％を〇、６０％〜８０％を△、６０％以下を×とした。結果を表２に示す。

表２に示される通り、１００℃以下の加熱ではいずれの条件でも剥離は可能であったが、実施例４〜６は、水の付与により熱処理温度が高温になったとしても、剥離が容易になることがわかる。アルカリ性水溶液とすることや超音波の印加により、高温の熱処理温度を有していたとしても、さらに剥離が容易になることが明らかになった。

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや、有機ＥＬ照明、太陽電池、リチウムイオン電池、デジタルサイネージ、タッチパネル、電子ペーパー、携帯電話やスマートフォン等の電子デバイスを製造するに際して、好適に使用することができる。

１ ガラスフィルム積層体
１１ ガラスフィルム
１２ 支持ガラス
１３ 界面
２ カバーガラス
２１ キャリアガラス
３ 支持ガラス付電子デバイス
４ 水を含有する液体
５ 電子デバイス
５１ 素子
６ 剥離部材

Claims (9)

1. ガラスフィルムと支持ガラスとの相互に接触する側の面の表面粗さＲａを夫々２．０ｎｍ以下にして、その両面を接触させて、前記ガラスフィルムと支持ガラスとを積層させたガラスフィルム積層体を作製する第１の工程と、加熱を伴う電子デバイス製造関連処理を行うことで前記ガラスフィルム積層体の前記ガラスフィルム上に素子を形成し、カバーガラスで前記素子を封止して支持ガラス付電子デバイスを作製する第２の工程と、前記支持ガラス付電子デバイスの前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとの界面に水を含有する液体を付与して前記電子デバイスを前記支持ガラスから剥離する第３の工程とを有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
2. 前記第３の工程は、水を含有する液体中に前記支持ガラス付電子デバイスを浸漬することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
3. 前記水を含有する液体は、アルカリ性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子デバイスの製造方法。
4. 前記第３の工程は、前記支持ガラス付電子デバイスに超音波を印加することを特徴とする請求項２又は３に記載の電子デバイスの製造方法。
5. 前記第３の工程は、前記ガラスフィルムと前記支持ガラスとの界面に剥離部材を挿入することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
6. 前記剥離部材は、疎水性の樹脂シートであることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
7. 前記支持ガラスの前記ガラスフィルムと接触する側の表面上には、無機薄膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
8. 前記カバーガラスはキャリアガラスに積層されており、前記第３の工程で前記カバーガラスと前記キャリアガラスとを剥離することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
9. 前記第３の工程は、前記カバーガラスと前記キャリアガラスとの界面に前記剥離部材を挿入することを特徴とする請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。