JP2016155741A - 薄板ガラスを分離する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄板ガラスを小さい薄板ガラスプレートに分離する方法を提供する。
【解決手段】平坦な表面を有するシート、プレート、リボン、又はフィルムの形状である薄板ガラス１を用意する工程、機械的なスコアリング工具２０を用いて、薄板ガラス１の平坦な表面にスコアリングし、薄板ガラスプレート４を相互に画定するか、又はガラスフィルム、ガラスリボン、ガラスプレート、又はガラスシートである薄板ガラス１の端部をトリミングする工程、ブラスト液を適用して、薄板ガラス１に湿潤膜を形成する工程、前記湿潤膜が少なくとも部分的に蒸発するまで加熱する工程、これによってスコアー３が割断され、薄板ガラスプレート４に新たな切断端部が形成され、分離される工程を有する、薄板ガラスプレート分離方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄板ガラスを小さな薄板ガラスプレートに分離する方法、又はガラスフィルム、ガラスリボン、ガラスプレート、若しくはガラスシートの縁部若しくは端部をトリミングする方法に関する。本発明はまた、このような方法により製造された構造を備えた薄板ガラスプレートに関する。

「構造」という用語は、比較的小さな、個々の薄板ガラスプレートにおいて採用される任意の構造を表す。これには、堆積、エッチング、被覆、ラフニング、及びマイクロテクノロジーにおいて公知のその他の加工法が含まれ、またチップを備えるために部材を設置することも含まれる。

本発明の文脈において薄板ガラスとは、プレート状、若しくはリボン状、若しくはフィルム状のガラスであって、その厚さが１．２ｍｍ未満、若しくは１．０ｍｍ未満、若しくは０．８ｍｍ未満、若しくは０．６ｍｍ未満、又は３５０μｍ未満、若しくは２５０μｍ未満、若しくは１００μｍ未満、若しくは５０μｍ未満のものを言うが、しかしながら最小の厚さとしては３μｍ、若しくは１０μｍ、若しくは１５μｍのものが確認されている。超薄板ガラス（ＵＴＧ）は、厚さが３５０μｍ未満である。

薄板ガラスは多くの技術分野（例えばディスプレイ、電子光学部材のための窓、部材のカプセル化、及び電気的な絶縁層）において使用されている。小さな薄板ガラスプレートはまた、ディスプレイデバイス、タッチパネル、太陽電池、半導体モジュール、又はＬＥＤ光源のためのカバーガラスとして適しており、さらにキャパシタの一部、薄膜電池（例えば薄膜蓄電池）、可撓性回路基板、可撓性のＯＬＥＤ、可撓性の光起電モジュール、又は電子ペーパーとして使用できる。

しかしながら薄板ガラスは主に、表面寸法が、小さな薄板ガラスプレートのものより大きいガラスリボン又はガラスフィルムとして製造される。このため、面積の大きいガラスは、より小さな薄板ガラスプレートへと分割、又は分離する必要がある。

従って本発明の課題は、薄板ガラスを小さい薄板ガラスプレートに分離する方法を提供することである。

本発明によれば薄板ガラスは、平坦な表面を有するリボン又はフィルムの形状で用意される。薄板ガラスの平坦な表面は、機械的なスコアリング工具を用いてスコアーを入れ、薄板ガラスプレートを相互に画定する。ブラスト液を湿潤膜として薄板ガラスに適用し、製造されたスコアーに湿分を与える。次いで、その後の加工のために個々の薄板ガラスプレートが必要である場合、湿潤膜が少なくとも部分的に蒸発するまで該膜を加熱し、これによってスコアーが割断され、このようにして分離された薄板ガラスプレートに、新たな切断端部が形成される。

薄板ガラスをスコアーに沿って割断する場合に重要となるのは、スコアーの深さだけではなく、「スコアーの品質」である。「スコアーの品質」とは、相応するエッジ強度が得られる端部の品質であり、これは、機械的なスコアーの場合には、その他の加工（例えばエッチング又はレーザー照射による加工）に比べて優れている。本発明による方法によれば、ダイヤモンド製の切断エッジを機械的なスコアリング工具として用いる場合に、最良の結果が得られる。

スコアーを割断するためには、単に湿潤膜を溝内で加熱するのみでよい。従って、作製されたスコアーに沿って湿潤膜を局所的にのみ加熱することが有利である。これは、ガラスが転移温度Ｔ_gを下回る状態を維持することにより、材料のストレスが回避されるように行う。

スコアーを加熱するために、微細な火炎を使用することができるが、しかしながらまた、作製されたスコアーに電磁照射を適用することもできる。

ブラスト液はスコアー内でのみ必要なため、スコアリング工具の内部に伸びる通路を通じて、又はスコアーを作製したスコアリング工具側の後方で直接、各スコアーへと供給することができる。

小さな薄板ガラスプレートの適用の中には、作製された後に、切断端部が保持されるべきものがある。本発明の方法により、薄板ガラスプレートの新たな切断端部を、サイジング混合物の保護膜で被覆する可能性がもたらされる。このようなサイジング混合物は、アルコール系の物質およびワックス系の物質を含んでいてよい。

火炎熱分解によりある種の被覆を作製し、サイジングを用いる場合と同様に新たな切断端部を保護することもできる。

ブラスト液としては、純水が使用できる。非常に好適なブラスト液は、有機イオン化合物を含有する水性液体である。この化合物は、正に帯電した窒素原子を有するカチオンと、アニオンとしての水酸イオンとから成っていてよい。適切なブラスト液は例えば、欧州特許第１７２６６３５号明細書（Ｂ１）に開示されている。

しかしながら、島状の構造体のような、意図された、小さな薄板ガラスプレート上に設けられ、かつ水から保護しなければならない構造体のための基板として、薄板ガラスを用いる適用も存在する。その例として挙げられるのは、電池におけるリチウムポリマー層であり、これは水に曝露されてはならない。従って、薄板ガラスをリチウム層で被覆し、この薄板ガラスを小さな薄板ガラスプレートに分割したい場合、薄板ガラスを湿潤する特性を有し、かつ加熱時には蒸発し、これによって薄板ガラスプレートから除去される、非反応性のブラスト液を選択しなければならない。この場合には例えば、純粋なアルコール（エタノール）が好適であることが判明した。

本発明のさらなる態様によれば、薄板ガラスは火炎研磨された表面を有し、さらに好ましくは、厚さの変動が２４μｍ未満〜５μｍ未満の範囲にある。

以下で概略図を参照しながら、本発明を説明する。

スコアリングが作製された薄板ガラスのシートを示す。 スコアリングが作製された薄板ガラス上への湿潤膜の適用を示す。 薄板ガラスに適用された液膜の加熱と、小さな薄板ガラスプレートへの分離を示す。 スコアーが割断される際の、製造された小さな薄板ガラスプレート上にある構造体を有する、薄板ガラスシートの一部による断面図を示す。 スコアリング工具を備えたスコアリングヘッドと、ブラスト液の供給を示す。

図１には、薄板ガラスシート１が概略的に示されており、スコアー３を作製するスコアリング工具２０を備えたスコアリングヘッド２も一緒に示されている。もちろん実際には、スコアリング工具２０を備えたスコアリングヘッド２は、薄板ガラスシート１に対して垂直に配置される。スコアー３は、薄板ガラスシート１を個々の薄板ガラスプレート４に分割するための目印を規定する溝を形成するためのものである。一旦スコアーが作製されれば、薄板ガラス１を小さな薄板ガラスプレート４へと分離する準備ができたことになる。

図２は、湿潤膜を形成するためのブラスト液６の適用を示す。このためにスプレーヘッド５が備えられており、これはスコアー３に沿って位置を変えることができ、スコアーにブラスト液６を供給する。ブラスト液６は、ガラスを湿潤させる特性を有するため、毛細管現象の結果としてスコアー３に引き込まれる。

図３は、小さな薄板ガラスプレート４を分離する工程を示す。バーナーヘッド７は、微細な火炎８を放射し、この火炎の先端がスコアー３に沿って薄板ガラス１に向けられて該ガラスが局所的に加熱され、ブラスト液６が蒸発する。この加熱は常に、加熱された領域でガラスの温度がガラス転移温度Ｔ_gを越えないように行われる。さらに、熱膨張によって局所的な内部応力と、スコアー３の領域で変形が生じる。スコアー３で生じる破壊力により、薄板ガラスシート１が個々の小さな薄板ガラスプレート４へと分割され、これは図の下半分に概略的に描かれている。

この方法は、ガラスフィルム、ガラスリボン、ガラスプレート、又はガラスシートの縁部を切断するため、又はこれらの端部をトリミングするためにも適用できる。

図４は、個々の薄板ガラスプレート４の上に繊細な構造体４０がある場合において、薄板ガラス１を分離する態様を示す。薄板ガラス１は、少なくともスコアー３の領域においてブラスト液６で湿らされるが、このブラスト液は構造体４０とは反応しない。そこで、火炎８から熱があたることによってブラスト液６がスコアー３の内部で蒸発すると、破壊作用が生じ、亀裂９が薄板ガラス１内で生じ、各スコアー３に沿って広がり、亀裂９は薄板ガラス１を通じて進行し、個々の薄板ガラスプレート４に分離される。こうして、新たな切断端部４１が薄板ガラスに生じる。

図５は、薄板ガラス１においてスコアー３を作製する方法を示す。スコアリングヘッド２は、切断用ダイヤモンドの形状である機械的なスコアリング工具２０を有し、これはフロントバウ切断エッジ２１、底部切断エッジ２２、及びリアサイド２３を有する。通路２５は、リアサイド２３に伸びており、ブラスト液をスコアー３に供給し、これによりブラスト液でスコアーが湿潤される。

図面では単一のスコアリングヘッド、および単一のバーナーヘッドが示されているが、実務上は、複数のスコアーを同時に作製して割断するために、複数のアセンブリが備えられている。

図３に示したように薄板ガラス１が分離されると、新たな切断端部４１を境界とする個々の薄板ガラスプレート４が作製される。本発明との関連で、これらの新たな切断端部４１を保持する、つまり、サイジング混合物の保護膜で切断端部を被覆することが可能である。適切なサイジング混合物は公知であり、これには例えばアルコールやワックスが含まれる。

アルコール系の物質とワックス系の物質に用いるとさらに、ブラスト液としても使用可能なサイジング混合物を製造することができる。従って図２のように、サイジング混合物がブラスト液６としてスプレーで堆積された場合、アルコール系の物質は湿潤剤として作用し、図３又は４に記載されているように、加熱によって破壊力をもたらす薬剤として作用する。加熱により、ワックス系の物質は溶融し、薄板ガラスプレート４の新たな切断端部４１を、保護ワックス層で被覆する。

湿潤膜を微細な火炎で加熱する代わりに、溝のパターンを規定するスコアー３に電磁波を照射して、準備した薄板ガラスプレートを分離することができる。

構造体４０が水と反応せず、耐水性である場合、上記有機イオン化合物を有する水又は水性溶液もまた、ブラスト液として使用できる。特に水性溶液は、薄板ガラス１にあるスコアー３に特に容易に浸透し、大きな破壊作用をもたらすためである。

１ 薄板ガラスシート、 ２ スコアリングヘッド、 ３ スコアー、 ４ 個々の薄板ガラスプレート、 ５ スプレーヘッド、 ６ ブラスト液、 ７ バーナーヘッド、 ８ 微細な火炎、 ９ 亀裂、 ２０ スコアリング工具、 ２１ フロントバウ切断エッジ、 ２２ 底部切断エッジ、 ２３ リアサイド、 ４０ 構造体、 ４１ 切断端部

Claims (12)

1. 薄板ガラスを小さな薄板ガラスプレートに分離するか、又はガラスシート、ガラスプレート、ガラスリボン、若しくはガラスフィルムの端部をトリミングする方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｄ）：
   （ａ）平坦な表面を有するシート、プレート、リボン、又はフィルムの形状である薄板ガラス（１）を用意する工程、
   （ｂ）機械的なスコアリング工具（２０）を用いて、薄板ガラス（１）の平坦な表面にスコアリングし、薄板ガラスプレート（４）を相互に画定する、又はガラスフィルム、ガラスリボン、ガラスプレート、又はガラスシートの端部をトリミングする工程、
   （ｃ）ブラスト液（６）を適用して、薄板ガラス（１）に湿潤膜を形成する工程、これによって前記工程（ｂ）で作製された前記スコアー（３）が湿潤される、
   （ｄ）前記湿潤膜が少なくとも部分的に蒸発するまで該膜を加熱する工程、これによって前記スコアーが割断され、薄板ガラスプレート（４）に新たな切断端部（４１）が形成され、分離される
   を有する、前記方法。
2. 前記機械的なスコアリング工具（２０）が、ダイヤモンド製切断エッジ（２１、２２）を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記工程（ｄ）が、前記工程（ｂ）で作製されたスコアー（３）に沿って前記湿潤膜を局所的にのみ加熱する工程を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記工程（ｄ）が、前記工程（ｂ）で作製された前記スコアーに微細な火炎（８）を適用する工程を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記工程（ｄ）が、前記工程（ｂ）で作製された前記スコアー（３）に電磁線を照射する工程を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ブラスト液（６）を前記スコアー（３）に供給する通路（２５）を通じて前記ブラスト液（６）が供給される間に前記工程（ｃ）を行う、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記薄板ガラスプレート（４）における新たな切断端部（４１）を、サイジング混合物の保護フィルムで被覆する工程を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記サイジング混合物が、アルコール系の物質、及び／又は任意でワックス系の物質を含有する、請求項７に記載の方法。
9. 使用する前記ブラスト液（６）が、薄板ガラスを湿潤し、かつ蒸発させることができ、前記薄板ガラス（１）に設けられた構造体（４０）とは反応しない物質である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 有機イオン化合物を含有する水性液体を、前記ブラスト液（６）として用いる、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
11. 薄膜貯蔵要素を有する構造体（４０）を備えた、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法によって製造された薄板ガラスプレート。
12. 火炎研磨された表面を有する薄板ガラスを備え、かつ厚さの変動が２４μｍ未満〜５μｍ未満の範囲である、請求項１１に記載の薄板ガラスプレート。

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