JP2016521247A - ガラス構造体ならびにガラス構造体の製造および加工方法 - Google Patents

ガラス構造体ならびにガラス構造体の製造および加工方法 Download PDF

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Abstract

ガラス構造体およびガラス構造体の製造方法は、ガラスキャリア層およびフレキシブルガラス基板を含む。ガラス構造体は、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層に少なくとも一時的に結合する中間層を含む。中間層は、接着剤層に付着された第一の剥離層を含む。第一の剥離層は、約500℃以上の温度でのガラス構造体の高温加工に対して少なくとも部分的に耐性を有する。第一の剥離層は、ガラス構造体の高温加工後にフレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離できるように構成される。ガラス構造体の加工方法は、高温加工後にフレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離するステップを含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2013年5月15日に出願された米国特許出願第13/894999号明細書の米国特許法第120条に基づく優先権の利益を主張するものであり、同出願の内容に依拠し、その全体を参照によって本願に援用する。
本開示は一般に、ガラス構造体ならびにガラス構造体の製造および加工方法に関し、より詳しくは、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層に、高温ガラス加工に対応可能であり、その一方で高温ガラス加工後にフレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離する能力を保つ中間層を使用して、一時的に結合するステップを含むガラス構造体および方法に関する。
比較的薄い表示体応用に対する需要の高まりによって、ガラス表示体メーカは、より薄いガラス基板を加工するようになった。しかしながら、これらのより薄いガラス基板では剛性が低下し、これは一般に、比較的厚いガラス基板を加工するように設計されている既存のガラス基板加工機械でこれらのフレキシブルガラス基板を加工しようとすると問題を生じさせる。その結果、多くのガラス基板は比較的厚いガラス基板として製作され、その後、エッチングおよび/または研磨加工によって、より薄くされる。これは廃棄材の増加、生産コストの増大、およびガラス基板の不良率悪化につながる。代替的な例においては、キャリア層をガラス基板に結合して、ガラス基板に剛性を付与し、フレキシブルガラス基板および表示体応用品を標準的な加工機械で製造できるようにすることができる。しかしながら、このようなキャリア層は一般に、高温加工技術に対応可能ではない場合がある結合剤を使用する。実際に、既存の結合剤は一般的な加工温度で破壊され、それが関連する電子部品に損傷を与え、ガラスキャリアの剛性の利点を損ない、および/または有害ガスの放出を促進する。
第一の態様において、ガラス構造体は、ガラスキャリア層と、フレキシブルガラス基板と、を含む。このガラス構造体は、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層に少なくとも一時的に結合する中間層をさらに含む。中間層は接着剤層に付着された第一の剥離層を含む。第一の剥離層は少なくとも部分的に、約300℃以上、約400℃以上、およびさらには約500℃以上の温度でのガラス構造体の高温加工に対する耐性を有する。第一の剥離層は、高温加工後にフレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離できるように構成される。
第一の態様の1つの例において、第一の剥離層はポリイミドを含む。
第一の態様の他の例において、中間層の平均厚さは約20マイクロメートル未満である。
第一の態様のさらに他の例において、ガラスキャリア層は第一の剥離層に付着され、フレキシブルガラス基板が接着剤層に付着される。
第一の態様のまたさらに他の例において、フレキシブルガラス基板は第一の剥離層に付着され、接着剤層はガラスキャリア層と第一の剥離層との間に位置付けられる。
第一の態様の他の例において、ガラス構造体は、接着剤層とガラスキャリア層との間に位置付けられた第二の剥離層をさらに含む。
第一の態様のさらに別の例において、フレキシブルガラス基板の平均厚さは約300マイクロメートル未満である。
第一の態様のまたさらに他の例において、ガラスキャリア層の平均厚さは、約300マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲内である。
第一の態様は単独で、または上述の第一の態様の例の1つまたは何れかの組合せと共に実行されてよい。
第二の態様において、ガラス構造体の製造方法は、ガラスキャリア層を提供するステップ(I)を含む。この方法は、フレキシブルガラス基板を提供するステップ(II)をさらに含む。この方法は、ガラスキャリア層をフレキシブルガラス基板に、第一の剥離層および接着剤層を含む中間層で一時的に結合するステップ(III)をさらにまた含む。第一の剥離鋼は少なくとも部分的に、約500℃以上の温度でのガラス構造体の高温加工に対して耐性を有する。第一の剥離層は、ガラス構造体の高温加工後にガラスキャリア層をフレキシブルガラス基板から剥離できるようにする。
第二の態様の1つの例において、ステップ(III)は、第一の剥離鵜をガラスキャリア層およびフレキシブルガラス基板の少なくとも一方の表面上に堆積させるステップをさらに含む。
第二の態様の他の例において、ステップ(III)は、第一の剥離層を少なくとも部分的硬化させるステップをさらに含む。
第二の態様のまた他の例において、第一の剥離層を少なくとも部分的に硬化させた後に、ステップ(III)は接着剤層を第一の剥離層の表面に堆積させるステップをさらに含む。
第二の態様のまたさらに他の例において、ステップ(III)は、第二の剥離層をガラスキャリアおよびフレキシブルガラス基板のもう一方に堆積させるステップをさらに含む。
第二の態様の他の例において、ステップ(III)は、第二の剥離層をガラスキャリア層およびフレキシブルガラス基板のもう一方に堆積させるステップの前に、第一の剥離層の表面に接着剤層を堆積させるステップを含む。
第二の態様のさらに他の例において、この方法は、第一の剥離層をポリイミド層まで硬化させるステップをさらに含む。
第二の態様のまたさらに他の例において、ステップ(III)は、ガラスキャリア層を第一の剥離層で一時的に結合する。
第二の態様の他の例において、ステップ(III)は、フレキシブルガラス基板を第一の剥離層で一時的に結合する。
第二の態様は単独で、または上述の第一の態様の例の1つまたは何れかの組合せと共に実行されてよい。
第三の態様において、ガラス構造体の加工方法は、ガラス構造体を提供するステップ(I)を含む。ガラス構造体は、ガラスキャリア層と、フレキシブルガラス基板と、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層に付着させる中間層と、を含む。中間層は、接着剤層に付着された第一の剥離層を含む。この方法は、ガラス構造体を、約500℃以上の温度での高温加工を通じて加工するステップ(II)をさらに含む。その後、この方法は、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離するステップ(III)をさらにまた含む。
第三の態様の1つの例において、ガラス構造体を加工するステップ(II)は、少なくとも1つの電気部品をガラス構造体に付着させるステップを含む。
第三の態様の1つの例において、フレキシブルガラス基板をガラスキャリア層から剥離するステップ(III)の後に、中間層の一部はフレキシブルガラス基板に付着したままである。
第三の態様は単独で、または上述の第一の態様の例の1つまたは何れかの組合せと共に実行されてよい。
本発明の上記およびその他の特徴、態様、および利点は、本発明の以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら読めば、よりよくわかる。
ガラスキャリア層に結合された第一の剥離層を示す例示的なガラス構造体の概略的斜視図である。 図1と同様の、他の例示的なガラス構造体であるが、フレキシブルガラス基板に結合された第一の剥離層を示す。 図2と同様の、さらに他の例示的なガラス構造体であるが、ガラスキャリア層に結合された第二の剥離層も示す。 ガラス構造体を製造し、ガラス構造体を加工する例示的な方法の概略図である。 図1の例示的なガラス構造体の透明ガラスキャリア層からフレキシブルガラス基板を、ガラスキャリア層を通過するレーザビームを使って剥離する方法ステップを示す概略側面図である。 図5の、剥離後のガラス構造体の概略側面図である。 図1の例示的なガラス構造体を含むガラスキャリア層から透明なフレキシブルガラス基板を、透明なフレキシブルガラス基板および透明な接着剤層を透過するレーザビームを使って剥離する方法ステップを示す概略側面図である。 図7の、剥離後のガラス構造体の概略側面図である。 図2の例示的なガラス構造体を含む透明ガラスキャリア層から透明なガラスキャリア層を、透明なガラスキャリア層および透明な接着剤層を透過するレーザビームを使って剥離する方法ステップを示す概略側面図である。 図9の、剥離後のガラス構造体の概略側面図である。 図2の例示的なガラス構造体を含むガラスキャリア層から透明なフレキシブルガラス基板を、透明なフレキシブルガラス基板を透過するレーザビームを使って剥離する方法ステップを示す概略側面図である。 図11の、剥離後のガラス構造体の概略側面図である。
ここで、特許請求対象の発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、以下に本発明をより詳しく説明する。可能なかぎり、図面全体を通じて同じまたは類似の部品を指すために同じ参照番号が使用されている。しかしながら、特許請求対象の発明は様々な形態で実施されてよく、本明細書中に記載の実施形態には限定されないと解釈されるべきである。これらの例示的な実施形態は、本開示が完全かつ完璧なものとなるように提供されており、特許請求対象の発明の範囲を当業者に詳しく伝える。
ダウンドロー式、アップドロー式、フロート式、フュージョン式、プレスローリング式、またはスロットドロー式ガラス形成プロセスやその他の技術等の各種の方法で製造できる、ますます薄型のガラス電子表示体に対する需要。ガラス基板から切り出されるガラスシートは、例えば、液晶表示体(LCD)、電気泳動式表示体(EPD)、有機発光ダイオード表示体(OLED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、またはその他をはじめとする表示体応用において一般的に使用されている。いくつかの用途では、ガラス基板は、ガラス電子表示体を製造するために、加工され、電気部品が追加される。1つの特定の例において、フレキシブルガラス基板がタッチセンサ、カラーフィルタ、薄膜トランジスタ(TFT)、および光起電(PV)ガラス応用等、多数の用途に利用される。本明細書において論じられるフレキシブルガラス基板は、不確定な長さのガラスリボン、またはガラスリボンの一部(例えば、ガラスシートを含む分離された部分)であってもよい。これらの用途のためのフレキシブルガラス基板は、厚さ約0.3ミリメートル(mm)以下のフレキシブル基板を含むことができる。このフレキシブルガラスは、シート状ガラス基板のシートとして、またはリボン状ガラスとして加工できる。フレキシブルガラス基板はロール・トゥ・ロール方式で加工できるが、別の例は、図1に示されるようなガラス基板の薄いシートを提供するステップを含む。図面中の残りの図と同様に、図1は概略的な形態で描かれており、図中に示されている特徴は必ずしも正しい比率であるとはかぎらない。
図1に示されるように、ガラス構造体20aはガラスキャリア層24を含み、これは、ガラス構造体20aの加工中にフレキシブルガラス基板26のための支持手段を提供するように構成される。ガラスキャリア層24は、第一の主要面28と、第一の主要面28と反対に面する第二の主要面30との間に画定される平均厚さ「t1」を含んでいてもよい。1つの例において、ガラスキャリア層24の平均厚さt1は、約300マイクロメートル〜約1000マイクロメートル、例えば約300マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲内であるが、別の例ではその他の厚さが提供されてもよい。
ガラスキャリア層24は、長さ寸法34および幅寸法36を含むことができる。ガラスキャリアの寸法34、36の何れの適当な組合せも提供できるものの、そのフレキシブルガラス基板26を組み込む最終製品にとって適当な寸法34、36を有するガラスキャリア層24を提供することが有利である場合がある。1つの例において、ガラスキャリア層24は、ガラス基板表示体の製造で一般的に使用されるサイズに対応する寸法34、36を有することができる。例えば、ガラスキャリア層24は、任意選択により、約370mm×470mm(約14.6インチ×18.5インチ)から約2,880mm×3,130mm(約113.4インチ×123.2インチ)の寸法34、36を有することができる。
ガラスキャリア層24は、任意選択により、機械加工および/または洗浄してから、ガラス構造体20aの他の部品と組み立てることができる。1つの例において、ガラスキャリア層24は、端面仕上げ加工される端面38を含むことができる。端面の機械加工および/または洗浄は、ガラス構造体20aのためのガラス取扱特性を改善できる。これに加えて、ガラスキャリア層24が、ガラス構造体20aを使って所望の表示体応用品を製造する加工ステップに対応可能な組成を含むことが有利でありうる。1つの例において、ガラスキャリア層24は、例えばシリコンTFT加工ステップを用いて所望の表示体応用品を製造する場合、無アルカリ組成物を含むことができる。
ガラス構造体20aはまた、表示体または電子デバイス応用品の一部を形成するフレキシブルガラス基板26も含む。フレキシブルガラス基板26は、第一の主要面40と、第一の主要面40と反対に面する第二の主要面44との間に画定される平均厚さ「t2」を含むことができる。いくつかの例において、フレキシブルガラス基板26の平均厚さt2は約300マイクロメートル以下とすることができる。別の例において、フレキシブルガラス基板26の平均厚さt2は、約200マイクロメートル以下、例えば約100マイクロメートル以下、約50マイクロメートル以下とすることができる。一般に、ガラス基板26の平均厚さt2は10マイクロメートル以上であろう。したがって、平均厚さの適当な範囲は、10μm≦t2≦300μm、10μm≦t2≦200μm、10μm≦t2≦100μm、10μm≦t2≦500μmを含む。フレキシブルガラス基板26の平均厚さt2は一般に、所望の表示体用途により決定される。
上述のようなガラスキャリア層24の組成と同様に、フレキシブルガラス基板26の組成物が、ガラス構造体20aを使って所望の表示体または電子デバイス応用品を製作する加工ステップに対応可能であることが有利でありうる。1つの例において、フレキシブルガラス基板26は、シリコンTFT加工ステップを用いて所望の表示体応用品を製造する場合、無アルカリ組成物を含むべきである。フレキシブルガラス基板26の組成がガラスキャリア層24の組成と同様であり、2つのガラス部品が同じまたは実質的に同様の熱膨張率(CTE)を有することも有利でありうる。実質的に同様のCTEは、CTE間の差が20×10−7cm/cm/℃以下、例えば10×10−7cm/cm/℃以下、例えば5×10−7cm/cm/℃以下、例えば約1×10−7cm/cm/℃以下で提供できる。CETが実質的に同様または同じフレキシブルガラス基板およびガラスキャリア層を提供することにより、ガラス構造体20aが熱循環(例えば、比較的高温での電子部品堆積プロセス中)に曝された時に、フレキシブルガラス基板26およびガラスキャリア層24内の膨張および収縮率の差から生じる不要な熱応力および熱ひずみを軽減および/または排除できる。
ガラスキャリア層24と同様に、フレキシブルガラス基板26は長さ寸法46および幅寸法48を含むことができる。寸法46、48は、ガラスキャリア層24の長さ寸法34および寸法36と同等またはそれ未満とすることができる。ガラス基板26の寸法46、48を説明のようにより小さくすることは、ガラス構造体20aの通常の取扱中に発生する可能性のあるフレキシブルガラス基板26への端面衝撃破損を軽減および/または排除するのに役立ちうる。端面衝撃破損の軽減および/または排除は、フレキシブルガラス基板26および、ひいてはフレキシブルガラス基板26を使って製造される表示体または電子デバイス応用品の構造的統合性および耐久性を維持するのに役立つ。欠陥の軽減は、例えば、寸法46、48が寸法34、36以下であるフレキシブルガラス基板26を提供することによって実現可能である。そのため、フレキシブルガラス基板26の比較的繊細な端面を、ガラス構造体が受ける場合がある各種の端面衝撃による破損から保護することができる。このような端面衝撃は、フレキシブルガラス基板26の端面27よりむしろ、おそらくガラスキャリア層24の端面38によって吸収され、これは、より大きいガラスキャリア層のこれらの端面がフレキシブルガラス基板の対応する端面より外へと突出する場合があるため、より大きいガラスキャリア層の端面がより衝撃を受けやすいからである。
ガラス構造体20aはまた、中間層50を含む。中間層50は、ガラスキャリア層24とフレキシブルガラス基板26との間に位置付けられ、フレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24に少なくとも一時的に結合する。中間層50は第一の剥離層54を含み、これはガラスキャリア層24およびフレキシブルガラス基板26の少なくとも一方に付着される。1つの例において、第一の剥離層54と、ガラス部品24、26の少なくとも一方との間の付着は一時的な取付けであり、後述のように除去できる。図1の例示的なガラス構造体20aにおいて示されるように、第一の剥離層54は、ガラスキャリア層24に付着させることができる。
第一の剥離層54の組成は、ガラス構造体20が加工される際の製造条件に対応可能とすることができる。これに関して、「加工」という用語および加工という用語のその他の派生形は、フレキシブルガラス基板26の形成後のあらゆるステップを含むことができ、これにはフレキシブルガラス基板26上への追加の層および/または部品(例えば、電気/電子部品またはその一部)の堆積が含まれるが、これに限定されない。例えば、加工された、という用語は、図4に概略的に示されている高温プロセス56を含むことができる。例えば、フレキシブルガラス基板26に電気部品を付着させ、および/または薄膜デバイス(例えば、トランジスタ、エレクトロルミネセント層等)を形成するには、高温プロセス56を必要とする場合がある。第一の剥離層54は、約500℃以上、例えば約500℃〜約600℃の温度でのガラス構造体20aの高温加工56に対して少なくとも部分的に耐性を有する。第一の剥離層54はまた、400℃以下、例えば300℃以下の、より低い温度に対して少なくとも部分的に耐性を有しうる。1つの例において、上述の高温プロセス56に対する第一の剥離層54の部分的な耐性とは、第一の剥離層54が高温プロセス56に曝された後に維持できる結合強度が実質的に低下しない等の特性を含むことができる。
他の例において、第一の剥離層54の特性は、比較的高温への曝露時の、フレキシブルガラス基板26上への電子部品の堆積プロセスに不利な影響を与えかねないガス放出につながる第一の剥離層54の劣化を軽減および/または排除する。これに加えて、第一の剥離層54は、ガラス構造体20aの高温加工56後にガラスキャリア層24からフレキシブルガラス基板26を剥離できるように構成される。1つの例において、第一の剥離層54は、以下でさらに説明するような、レーザ剥離法を使って剥離可能である。
1つの例において、第一の剥離層54はポリイミドを含む。一部のポリイミドは、ガラス構造体20aが加工される際の製造条件に対応可能な特徴を含み、比較的高温でのガス放出が最小であり、上述のように高温処理後に剥離できる。1つの例において、ポリイミドは、比較的薄い層に塗布可能な液体材料とすることができる。上述のガラス構造体20aに適したポリイミドの1つの特定の例は、HD Microsystemsが販売するPI−2574と呼ばれるポリイミド材料を含む。上記のガラス構造体20aに適したポリイミドのその他の例には、KAPTON(KAPTONはE.I.DuPont de Nemours and Company Corporationの登録商標である)の商標で販売されている材料、MATRIMID 5218(MATRIMIDはCiba−Geigy Corporationの登録商標である)の商標で販売されている材料、および各々HD Microsystemsが販売するPI−2611、PI−2525、およびHD−3007が含まれる。
他の例において、第一の剥離層はすべての芳香族ポリエーテルケトンまたは全ての芳香族ポリエステルを含むことができる。
図1に戻ると、中間層50は接着剤層58に付着された第一の剥離層54を含む。第一の剥離層54は、接着剤層58と共に中間層50を形成し、これはフレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24に少なくとも一時的に結合させる。接着剤層58は、接着剤層58を接着剤層の両側の材料層を一体に結合できる接着特性を含む。第一の剥離層54と同様に、接着剤層58の組成は、ガラス構造体20aの加工中の製造条件に対応可能とすることができる。1つの例において、接着剤層58は約500℃以上、例えば約500℃〜約600℃の温度でのガラス構造体20aの高温加工56に耐え、接着特性を維持できる。
他の例において、接着剤層58の特性は、比較的高温に曝された時に有機生成物のガス放出につながる接着剤層58の劣化を最小化および/または排除する。環状体低分子シロキサン等のガス放出生成物は、フレキシブルガラス基板26上への電子部品堆積のプロセスに不利な影響を与えかねず、したがって、接着剤層58からのガス放出を制限することによって、電気部品堆積プロセスへの不利な影響を最小化および/または排除することが有利でありうる。
接着剤層58が上述の第一の剥離層54と同様の特性を含むことが有利となりうる。すなわち、接着剤層58は、ガラス構造体20aの加工中の製造条件に対応可能であるという特徴を含み、高温プロセス56への曝露後もあるレベルの接着力を維持し、比較的高温で最小限のガス放出を示すことができる。1つの例において、接着剤層の材料は、比較的薄い層に塗布可能な液体材料とすることができる。接着剤層58としての使用に適した材料の多くの例には、これらに限定されないが、DOW CORNING 805、DOW CORNING 806A、DOW CORNING 840(DOW CORNINGはDow Corning Corporationの登録商標である)の商標で販売されている材料、シリコン樹脂、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(GAPS)、およびアミノプロピルシルキセスオキサン(APS)、メタまたはパラアミノフェリルトリメトキシシルカンまたはアミノフェリルシルセサナキサンが含まれる。他の例において、第一の剥離層54に適した上記の材料の多数は、接着剤層58での使用にも適当でありうる。
第一の剥離層54および接着剤層58の、ガラス構造体20aの後の加工中のガス放出量を限定するという特性に加えて、中間層50の平均厚さt3を制限することによっても、同じ目標を達成できる。当然のことながら、第一の剥離層54および接着剤層58での使用に適したものとして先に挙げたような有機材料もまた、高温曝露を含む可能性のあるプロセス、およびTFT真空加工中のガス放出量を制限する。1つの例において、中間層50は、約0.05μm〜約20μmの範囲、例えば約20μm以下、例えば約10μm以下、例えば約5μm以下、例えば約1μm以下、例えば約0.1μm以下の平均厚さt3を含むことができる。いくつかの要素が中間層50の最低平均厚さを決定でき、これには、ガラスキャリア層24の平坦さ、フレキシブルガラス基板26の平坦さ、および特定の用途に必要な接着品質が含まれるが、これらに限定されない。
中間層50は、第一の剥離層54および接着剤層58の配向および/または配置を含むことができる。図1の例示的なガラス構造体20aに示されるように、ガラスキャリア層24は第一の剥離層54に付着させることができ、フレキシブルガラス基板26は接着剤層58に付着させることができる。前述のように、第一の剥離層54は接着剤層58と共に中間層50を形成し、これはフレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24に少なくとも一時的に結合する。
図2の例示的なガラス構造体20bに示されるように、フレキシブルガラス基板26は第一の剥離層54に付着され、接着剤層58はガラスキャリア層24と第一の剥離層54との間に位置付けられる。図3に示される例において、ガラス構造体20cは図2に示される例と同様とすることができるが、その一方で、接着剤層58とガラスキャリア層24との間にある第二の剥離層60をさらに含む。そのため、この例のガラス構造体20cは、(図3の下から上へ)ガラスキャリア層24と、第二の剥離層60と、接着剤層58と、第一の剥離層54と、フレキシブルガラス基板26と、を含む。
図1〜3は各々、ガラス構造体20(参照番号20は、図示されているガラス構造体20a、20b、および/または20cの何れか1つを指すことが意図される)の各層間に、明瞭にするためにのみ、ギャップ、すなわち分離距離を示していると理解されたい。各層の各表面は隣接する層の対応する面と実質的に全面にわたり接触している。少なくとも一時的に図1〜3に示される順番で結合された時に、ガラスキャリア層24は、フレキシブルガラス基板26のための支持手段を提供して、取扱および加工作業中のフレキシブルガラス基板26の弛みおよびその他の物理的歪みを減少させ、および/または排除する。そのため、ガラス構造体20a〜cに含まれる比較的薄いフレキシブルガラス基板26は、それが比較的厚いガラス基板(例えば、厚さ0.5mm以上)であるかのように取り扱い、加工することができる。これによって、既存のガラス取扱および加工機械をフレキシブルガラス基板に使用し、それと同時に、ガラス基板の破損による作業ダウン時間を短縮および/または排除できる。ガラスキャリア層24自体は、比較的厚いガラス基板としてフレキシブルガラス基板26を取り扱うために必要な、より高い剛性を含む必要がない。その代わりに、ガラス構造体20として一体に結合されたガラスキャリア層24、中間層50、およびフレキシブルガラス基板26の組合せが、比較的厚いガラス基板として取り扱い、加工できるようにするのに求められる必要な剛性を提供する。
図4は、図1のガラス構造体20aの製作方法を示しており、同様の、または同じ方法が図2および3のガラス構造体20b〜cの製造にも適用されてよい。この方法は、ガラスキャリア層24を提供するステップ70を含む。前述のように、ガラスキャリア層24はガラス基板に、これら2つがガラス構造体20a〜cの中で一体に結合された時に剛性を付与するように構成される。1つの例において、ガラスキャリア層24は、約300マイクロメートル〜約700マイクロメートルの範囲内の平均厚さを有することができる。1つの例において、ガラスキャリア層24は、ガラス基板表示体製造において一般的に使用される大きさに対応する寸法を有することができる。
方法は、フレキシブルガラス基板26を提供するステップ74をさらに含む。前述のように、フレキシブルガラス基板26は、約300マイクロメートル未満の比較的薄い平均厚さを含むことができる。フレキシブルガラス基板26の平均厚さは一般に、所望の表示体応用により決定される。これに加えて、フレキシブルガラス基板26の組成がガラス構造体20を使用して所望の表示体応用品を製造する加工ステップに対応可能であることが有利でありうる。また、フレキシブルガラス基板26の組成がガラスキャリア層24の組成と同様であって、これら2つのガラス部品が同じまたは実質的に同様の熱膨張率を有することも有利でありうる。他の例において、フレキシブルガラス基板26は、ガラスキャリア層24の寸法以下の寸法を含むことができる。
この方法は、ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に、第一の剥離層54および接着剤層58を含む中間層50で一時的に結合するステップ76をさらに含む。ステップ76は、第一の剥離層54をガラスキャリア層24およびフレキシブルガラス基板26のうちの少なくとも一方の表面に堆積させるステップ78をさらに含むことができる。図4に示される例において、第一の剥離層54がガラスキャリア層24の上に堆積され、ガラスキャリア層24を第一の剥離層54と一時的に結合する。他の例においては、図示されていないが、第一の剥離層54はフレキシブルガラス基板26上に堆積され、フレキシブルガラス基板26を第一の剥離層54と一時的に結合する。1つの特定の例において、第一の剥離層54は溶液ベースの調合物として塗布され、比較的薄い第一の剥離層54を得ることができる。第一の剥離層54を堆積させる何れの適当な方法も使用でき、これにはスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、およびスロットコーティングが含まれるが、これらに限定されない。
第一の剥離層54の特性によって、それはガラス構造体20の高温処理に少なくとも部分的に耐えることができる。1つの例において、高温加工は、約500℃以上の温度で行われる。さらに、第一の剥離層54によって、ガラス基板26の高温加工の後にガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26から剥離でき、これについて以下に説明する。
ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するステップ76は、少なくとも部分的に第一の剥離層54を硬化させるステップ80をさらに含むことができる。第一の剥離層54を硬化させることにより、ガラス構造体20のその後の加工に不利な影響を与える可能性のある量の有機化合物を取り除くことができる。いくつかの例において、第一の剥離層54の部分的硬化により、第一の剥離層54にある量の表面粘着性が残り、これがガラス構造体20を構成する部品を結合するのに役立つ。何れの適当なプロセスも、第一の剥離層54を少なくとも部分的に硬化させるために使用でき、これには、第一の剥離層54を真空に曝すこと、第一の剥離層54を高温に曝すこと、これら2つのプロセスの組合せ、その他が含まれるが、これらに限定されない。別の例において、第一の剥離層54をガラスキャリア層24とフレキシブルガラス基板26の少なくとも一方の表面に堆積させるステップ78は、化学前駆体をポリイミドに適用することを含む。この例において、この方法は、第一の剥離層54をポリイミド層まで硬化させるステップをさらに含むことができ、これは図4の中でステップ80により概略的に表すこともできる。
第一の剥離層54を少なくとも部分的に硬化させるステップ80の後に、ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するステップ76は、接着剤層58を第一の剥離層54の表面に堆積させるステップ84をさらに含むことができる。第一の剥離層54と同様に、接着剤層58は溶液ベースの調合物として塗布でき、これによって比較的薄い接着剤層58の塗布が可能となる。接着剤層58を塗布するための何れの適当な方法も使用でき、これにはスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、およびスロットコーティングが含まれるが、これらに限定されない。
詳述し、図3に示すように、ガラス構造体20の少なくとも1つの例は、ガラスキャリア層24とフレキシブルガラス基板26との間に位置付けられた、第一の剥離層54と、接着剤層58と、第二の剥離層60と、を含むことができる。この例において、ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するステップ76は、第二の剥離層60をガラスキャリア層24およびフレキシブルガラス基板26に堆積させるステップをさらに含むことができる。また別の例において、ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するステップ76は、接着剤層58を第一の剥離層54の表面に堆積させるステップと、それに続く第二の剥離層60をガラスキャリア層24およびフレキシブルガラス基板26のもう一方に取り付けるステップをさらに含むことができる。
図3の例示的なガラス構造体は、ガラスキャリア層24とフレキシブルガラス基板26との間の結合の強度を増大させることができる。この強度の増大は、特に特定の必要な加工条件にとって望ましい可能性がある。剥離層54、60をガラスキャリア層24とフレキシブルガラス基板26に直接堆積させることにより、圧力を介して接触させることによる場合より、結合強度を高めることができる。これに加えて、この例における接着剤層58の柔軟性は、フレキシブルガラス基板26の欠点により寛容に対応できる。
図4を参照すると、第一の剥離層54および接着剤層58を含む中間層50が適当に位置付けられた後に、フレキシブルガラス基板26を提供するステップ74を実行できる。ステップ74は、フレキシブルガラス基板26およびフレキシブルガラス基板26に結合された中間層50の何れかの部分を、ガラスキャリア層24およびガラスキャリア層24に結合された中間層50の何れかの部分に堆積させて、ガラス構造体20を形成するステップを含むことができる。フレキシブルガラス基板26は、ローラ積層プロセスを含む何れの適当なプロセスによっても、ガラスキャリア層24に堆積できる。
1つの特定の例において、ガラス構造体20のための組立プロセスは以下のステップを含むことができる。PI−2574等のポリイミドまたはポリイミド前駆体がガラスキャリア層24にスピンコーティングされて、第一の剥離層54が形成される。ガラスキャリア層24および第一の剥離層54にはその後、ポリイミドを含む第一の剥離層54の少なくとも部分的硬化が行われる。接着剤層58は、例えばDOW CORNING 805によって提供され、接着剤材料はその後、第一の剥離層54の露出面上にスピンコーティングされる。ガラスキャリア層24、第一の剥離層54、および接着剤層58はその後、室温の真空下で30分間乾燥することができる。この乾燥ステップは部分的硬化とすることができ、あるいは高温を含むことができる。次に、フレキシブルガラス基板26が堆積されてガラス構造体20が形成されてもよく、その後、希望に応じて、任意選択による端面シーリングステップが行われる。その後、ガラス構造体20に完全硬化ステップが行われる。
別の例において、ガラス構造体は、層を堆積させて最後に一体に結合され、最終的な所望の構成にすることにより、様々な順番で形成できる。例えば、図1を参照すると、ガラス構造体20aは、接着剤層58をフレキシブルガラス基板26に堆積させ、第一の剥離層54をガラスキャリア層24に堆積させることによって提供できる。次に、第一の剥離層54を接着剤層58に付着させることができ、それによってフレキシブルガラス基板26がガラスキャリア層24に結合されて、ガラス構造体20aが形成される。同様に、図2を参照すると、ガラス構造体20bは、接着剤層58をガラスキャリア層24に堆積させ、第一の剥離層54をフレキシブルガラス基板26に堆積させることによって提供できる。次に、第一の剥離層54を接着剤層58に付着させることができ、それによってフレキシブルガラス基板26がガラスキャリア層24に結合されて、ガラス構造体20bが形成される。さらに、図3を参照すると、ガラス構造体20cは、第一の剥離層54をフレキシブルガラス基板26に堆積させ、第二の剥離層60をガラスキャリア層24に堆積させることによって提供できる。次に、接着剤層58を使用でき(例えば、第一および第二の剥離層54、60の一方または両方に堆積させることによる)、それによってフレキシブルガラス基板26がガラスキャリア層24に結合されて、ガラス構造体20cが形成される。
ガラス構造体20の加工方法は、ガラス構造体20を約500℃以上、例えば約500℃〜約600℃の範囲内の温度での高温プロセスを通じて加工するステップ56を含む。1つの例において、高温プロセスは少なくとも1つの電気部品90をガラス構造体20に付着させるステップを含む。少なくとも1つの電気部品90の例には、aSi部品、TFT部品、透明導体部品、およびpSi TFT部品が含まれるが、これらに限定されない。1つの特定の例において、少なくとも1つの電気部品90をフレキシブルガラス基板26に堆積させることにより、この組合せを多くの用途、例えばタッチセンサ、カラーフィルタ、薄膜トランジスタ(TFT)、光起電(PV)ガラス応用に利用することが可能となる。
少なくとも1つの電気部品90をフレキシブルガラス基板26に付着した後に、フレキシブルガラス基板26をガラス構造体20から取り除くことができ、それによってフレキシブルガラス基板26をガラス表示体または電子デバイスとして使用できる。そのため、ガラス構造体20の加工方法は、フレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24から剥離するステップを含む。前述のように、剥離層54、60は、ガラス構造体20の高温加工56の後にフレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24から剥離できるように構成される。そのため、剥離層54、60は、高温加工56に曝すことができる一方で、その結合強度を残し、一時的結合を選択的に剥離できる。
フレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24から剥離するステップが図5〜12に示されている。1つの例において、剥離するステップは、Philips Researchにより開発されたElectronics on Plastic by Laser Release(EPLaR)プロセスにより実行できる。このステップにおいて、レーザビーム94は、ガラス構造体20a〜cの一部を通るように案内され、剥離層54、60の一方の表面にエネルギーを印加する。レーザビーム94は、適当な、所定の周波数の光を含むことができ、これによって剥離層54、60がレーザ光を吸収し、剥離層54、60の表面が除去または加熱され、それが結合されていたガラス部品24、26から剥離される。レーザビーム94は、レーザビームに対して透明な(実質的に透明な)ガラス構造体20の部分を透過するため、レーザビーム94は透明な構造に対して影響を与えず(例えば、実質的に影響を与えず)、レーザビームはガラス構造体の透明部分を、透明部分の透過によって実質的な量の熱を構造体中に失うことなく透過できる。単純化のために、図5〜12は、フレキシブルガラス基板26の上面に電気部品90を一切示していない。しかしながら、これらの表面は、付着された電気部品90および/またはそこに形成された電気デバイスも含むことができる。別の例において、他の高強度光源を使って剥離してもよく、これは例えば、層の所望の剥離を達成するために結合特性を攻撃するように設計できる高強度紫外線、可視光またはIR線、またはその他である。
レーザビーム94は、それが剥離層54、60のうちの一方の表面と交差する際に特定の領域を含むように合焦させることができる。レーザビーム94の焦点は、剥離層54、60のうちの一方の表面の、除去または加熱される領域、その領域が除去または加熱される時間等を最適化するように調整できる。レーザビーム94はその後、剥離層54、60の表面に沿って地点間で系統的に移動させることができ、それによって、ある時間後に、剥離層54、60の表面全体が除去または加熱されて、それが結合されていたガラス成分24、26から剥離される。このプロセスにより、フレキシブルガラス基板26がガラスキャリア層24から剥離される。
図5は、図1のガラス構造体20aの透明ガラスキャリア層24からフレキシブルガラス基板26を剥離するステップの一例を示す。この例において、中間層50は、透明ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するための第一の剥離層54および接着剤層58を含む。第一の剥離層54は、透明ガラスキャリア層24に結合される。図のように、レーザビーム94は透明ガラスキャリア層24を透過し、透明ガラスキャリア層24と第一の剥離層54との間の界面において第一の剥離層54の一部を除去または加熱する。レーザが第一の剥離層54の表面の全部または実質的に全部を体系的に除去または加熱すると、図6に示されるように、フレキシブルガラス基板26が透明ガラスキャリア層24から剥離され、ガラス構造体20aから取り外される。
図6の例のようないくつかの例においては、フレキシブルガラス基板26をガラスキャリア層24から剥離するステップが完了した後に、中間層50の一部はフレキシブルガラス基板26に付着したままである。この特定の例において、第一の剥離層54および接着剤層58の両方がフレキシブルガラス基板26に付着したままである。
図7は、図1のガラス構造体20aのガラスキャリア層24から透明フレキシブルガラス基板26を剥離するステップの別の例を示す。この例において、中間層50はガラスキャリア層24を透明フレキシブルガラス基板26に一時的に結合するための第一の剥離層54および透明接着剤層58を含む。第一の剥離層54は、ガラスキャリア層24に結合される。図のように、レーザビーム94は、透明フレキシブルガラス基板26および透明接着剤層58を通過して、透明接着剤層58と第一の剥離層54との間の界面において第一の剥離層54の一部を除去する。レーザが第一の剥離層54の表面の全部または実質的に全部を体系的に除去すると、図8に示されるように、フレキシブルガラス基板26はガラスキャリア層24から剥離され、ガラス構造体20から取り外される。図8は、フレキシブルガラス基板26に付着したままの接着剤層58およびガラスキャリア層24に付着したままの第一の剥離層54を示す。
図9は、図2のガラス構造体20bの透明ガラスキャリア層24からフレキシブルガラス基板26を剥離するステップの例を示す。この例において、中間層50は、ガラスキャリア層24をフレキシブルガラス基板26に一時的に結合するための第一の剥離層54および透明接着剤層58を含む。第一の透明剥離層54はフレキシブルガラス基板26に結合される。図のように、レーザビーム94は、透明ガラスキャリア層24および透明接着剤層58を通過して、透明接着剤層58と第一の剥離層54との間の界面において、第一の剥離層54の一部を除去する。レーザが第一の剥離層54の表面の全部または実質的に全部を体系的に除去すると、図10に示されるように、フレキシブルガラス基板26はガラスキャリア層24から剥離され、ガラス構造体20から取り外される。図10は、フレキシブルガラス基板26に付着したままの第一の剥離層54およびガラスキャリア層24に付着したままの接着剤層58を示している。
図6、8および10に示されるように、中間層の一部はフレキシブルガラス基板に付着したままであってもよい。実際に、上述のように、接着剤層58の一部は、図8に示されるように、フレキシブルガラス基板26に付着したままであってもよい。別の例において、第一の剥離層54の一部は、図10に示されるように、フレキシブルガラス基板26に付着したままであってもよい。さらにまた、図6に示されるように、接着剤層58および第一の剥離層54の両方の一部がフレキシブルガラス基板26に付着したままであってもよい。中間層の少なくとも一部がフレキシブルガラス基板26に付着したままとされることは、フレキシブルガラス基板26にとって有利でありうる。1つの例において、中間層50の一部は、フレキシブルガラス基板26のための物理的な保護を提供できる。他の例において、中間層50の一部がフレキシブルガラス基板26に付着したままにすることにより、中間層50をフレキシブルガラス基板26から完全に除去するためのその後のステップを含むプロセスと比較して、製造コストを削減できる。いくつかの例において、中間層50の残留部分は、まったく除去する必要がない場合がある。例えば、フレキシブルガラス基板26は、最終製品の設計において、光学的透明性を有する必要がないかもしれず、中間層50の残留部分は、フレキシブルガラス基板26が組み込まれた製品の機能に損傷を与えない。
図11は、透明フレキシブルガラス基板26を図2のガラス構造体20bのガラスキャリア層24から剥離するステップの例を示す。この例において、中間層50は、ガラスキャリア層24を透明フレキシブルガラス基板26に一時的に結合するための第一の剥離層54および接着剤層58を含む。第一の剥離層54は、透明フレキシブルガラス基板26に結合される。図のように、レーザビーム94は透明フレキシブルガラス基板26を通過して透明フレキシブルガラス基板26と第一の剥離層54との間の界面において第一の剥離層54の一部を除去する。この例において、レーザビームは、フレキシブルガラス基板26の上面に形成された電気部品90および/または電気デバイスとの交差を回避するようにプログラムできる。レーザが第一の剥離層54の表面の全部または実質的に全部を除去すると、図12に示されるように、フレキシブルガラス基板26はガラスキャリア層24から剥離され、ガラス構造体20から取り外される。
図12は、ガラスキャリア層24に付着したままの第一の剥離層54および接着剤層58を示している。この例において、フレキシブルガラス基板26を中間層50から、ほとんど、またはまったく残留部分を残さずに剥離し、取り除くことができる。フレキシブルガラス基板26を中間層50から、ほとんど、またはまったく残留部分を残さずに取り除くことは、フレキシブルガラス基板26の光学性能上の特性が重要な用途において有利でありうる。
図5〜12の説明の中で、ガラス構造体の一部(例えば、ガラスキャリア層24、フレキシブルガラス基板26および/または接着剤層58)を「透明」と記載したことは、ガラス構造体の「透明」部分が、レーザビーム94が透過し、レーザビームの実質的な量のエネルギーが、「透明」部分を通過する動作によって失われないように構成されていることを意味する。そのため、ガラス構造体の一部が光学的に半透明である、および/またはガラス構造体のその部分を通じて見られる物体を視覚的に不鮮明にし、その一方で、レーザビームが、実質的な量のエネルギーを損なわずに「透明」部分を透過できるという点で、透明である、ということが可能である。
本開示の態様は、電子表示体製造プロセス中の高温プロセスに対して耐性を有する結合材料を使用してフレキシブルガラス基板をキャリア層に一時的に結合することを可能にするプロセスと装置を提供し、高温加工後にフレキシブルガラス基板をキャリア層から剥離できる。このような技術は、加工された比較的厚いガラス基板を後でエッチングまたは研磨することによって所望のガラス厚を実現する方法の欠点を回避できる。実際に、本開示の技術は、エッチングまたは研磨に関わる材料の浪費と、比較的時間がかかるコスト高のプロセスとを回避できる。さらに、本開示の技術によれば、本来はもろく、比較的柔軟なガラスシートおよび/またはガラスリボンの構造的統合性を高めることができ、それによって、比較的厚いガラスシート/ガラスリボンに限定されることの多い加工技術および装置を、比較的柔軟なガラスリボン/ガラスシートに損傷を与えずに使用できる。それゆえ、製造プロセス中のフレキシブルガラス基板の取扱、例えば、アモルファスシリコン(aSi)およびポリシリコン薄膜トランジスタ(pSi TFT)デバイスまたはその他の電子デバイスのフレキシブルガラス基板上への堆積が、本開示の態様によって安価なコストで管理可能となる。
当業者にとっては明らかであるように、本発明には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、各種の改善および変更を加えることができる。それゆえ、本発明の改善および変更も、これらが付属の特許請求の範囲およびその均等物の範囲に含まれるかぎり、包含されるものとする。

Claims (10)

  1. ガラスキャリア層と、
    フレキシブルガラス基板と、
    前記フレキシブルガラス基板を前記ガラスキャリア層に少なくとも一時的に結合する、接着剤層に付着された第一の剥離層を含む中間層と、
    を含むガラス構造体において、
    前記第一の剥離層は、約500℃以上の温度での前記ガラス構造体の高温加工に対して少なくとも部分的に耐性を有し、前記第一の剥離層は、前記ガラス構造体の前記高温加工後に前記フレキシブルガラス基板を前記ガラスキャリア層から剥離できるように構成されることを特徴とするガラス構造体。
  2. 前記第一の剥離層がポリイミドを含むことを特徴とする、請求項1に記載のガラス構造体。
  3. 前記ガラスキャリア層が前記第一の剥離層に付着され、前記フレキシブルガラス基板が前記接着剤層に付着されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のガラス構造体。
  4. 前記フレキシブルガラス基板が前記第一の剥離層に付着され、前記接着剤層が前記ガラスキャリア層と前記第一の剥離層との間に位置付けられることを特徴とする、請求項1または2に記載のガラス構造体。
  5. 前記接着剤層と前記ガラスキャリア層との間に位置付けられた第二の剥離層をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載のガラス構造体。
  6. (I)ガラスキャリア層を提供するステップと、
    (II)フレキシブルガラス基板を提供するステップと、
    (III)前記ガラスキャリア層を前記フレキシブルガラス基板に、第一の剥離層および接着剤層を含む中間層で一時的に結合するステップと、
    を有してなる、ガラス構造の製造方法において、
    前記第一の剥離層は、約500℃以上の温度での前記ガラス構造体の高温加工に対して少なくとも部分的に耐性を有し、前記第一の剥離層により、前記ガラス構造体の前記高温加工後に前記ガラスキャリア層を前記フレキシブルガラス基板から剥離できることを特徴とする製造方法。
  7. ステップ(III)が、前記第一の剥離層を前記ガラスキャリア層および前記フレキシブルガラス基板のうちの少なくとも一方の表面に堆積させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. ステップ(III)が、前記第一の剥離層を少なくとも部分的に硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第一の剥離層を少なくとも部分的に硬化させた後に、ステップ(III)は、前記接着剤層を前記第一の剥離層の表面に堆積させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. ガラス構造体を加工する方法において、
    (I)ガラスキャリア層と、フレキシブルガラス基板と、前記フレキシブルガラス基板を前記ガラスキャリア層に付着させる中間層であって、接着剤層に付着された第一の剥離層を含む中間層と、を含むガラス構造体を提供するステップと、
    (II)前記ガラス構造体を約500℃以上の温度での高温プロセスを通じて加工するステップと、
    (III)前記フレキシブルガラス基板を前記ガラスキャリア層から剥離するステップと、
    を有してなることを特徴とする方法。
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