JP4384356B2 - 可撓性基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、ガラスシートを具え、その主面に構成樹脂層を設けた基板に関するものである。本発明はまた、こうした基板を設けた光放射素子および、こうした基板を製造する方法に関するものでもある。
【０００２】
特開平4-235527号の英文抄録に、比較的薄い合成樹脂層とガラスシートの積層体が記載されている。この特開平4-235527号には、液晶ディスプレイに用いる光放出素子への基板の適用が記載されている。公知の基板は可撓性が低く、応用範囲が限定されると言う問題点を有する。
【０００３】
本発明の目的は、可撓性の基板を提供することにある。これを達成するため、本発明による基板は、ガラスシートの厚さｄが0.1mmに等しいか、それよりも薄く（ｄ≦0.1mm）、前記シートの主面上の合成樹脂層の厚さｄ’が、前記ガラスシートの厚さと等しいか、それよりも薄い（ｄ’≦ｄ）ことを特徴とする。こうしたシートは可撓性を有し、実際に、３〜４cmの範囲の曲率半径に曲げることが可能であることが理解されよう。
【０００４】
基板の切断や分割と言った加工性も改善される。なぜならば、工程時に、縁部での材料の割れが生じにくいからである。この効果は、主面の中央部に合成樹脂層を設けていなければ、容易に得られる。
【０００５】
本発明による光放射素子は、例えばポリLEDである。こうした素子は、Physics World 1992年11月号の42ページ〜46ページの、R. Friendによる記事「LED」に記載されている。通常、ポリLEDディスプレイは合成樹脂製の基板を具え、この基板は可撓性と言う好ましい特性を有する。しかしながら、こうした合成樹脂製基板は、通常、酸素および水分が透過し易いものである。このことは、ディスプレイの使用期間および保管寿命を制限する。本発明による可撓性基板は、酸素および水分の不透過性を有するガラス基板により、この問題点を未然に防いでいる。
【０００６】
本発明による光放射素子のもう一つの例は、プラズマアドレス方式の液晶ディスプレイ(PALC)である。こうした素子は米国特許第5,596,431号に記載されている。
【０００７】
公知のディスプレイは二枚のガラスシートのサンドイッチ構造を具える。第一のガラスシートには、平行で透明なコラム電極が形成され、通常、この電極はITOコラムと呼ばれるものである。なぜならば、酸化インジウム−錫がコラム電極の材料として通常使用され、その上にカラーフィルターの材料が形成されるからである。
【０００８】
第二のガラスシートは、平行で閉鎖したプラズマチャンネルを具え、このチャンネルはディスプレイの列に対応し、かつ全てのITOコラムと交差し、各チャンネルは、低圧のイオン化可能なガス、例えばヘリウム、ネオン、アルゴンなどで満たされ、陽極および陰極構造を含む。これら電極構造は、ガスをイオン化してプラズマを発生させるために、チャンネルの長手方向に延在する。液晶(LC)材料のような電気光学材料が、第一および第二のガラスシートの間に配置される。
【０００９】
こうしたディスプレイにおいて、ガラスシートは非常に薄く（厚さ30〜80μｍ）、割れやすい。それゆえ製造時に不良品が発生する。割れは、通常縁部から開始する。割れの成長は、本発明による基板を用いることにより減少させることが可能であることがわかる。他の加工性も改善される。
【００１０】
本発明による基板はまた、エレクトロクロミック素子にも使用可能である。
【００１１】
本発明による光放射素子の非常に望ましい応用例は光源であり、二枚の基板の間を適切なガスおよびスペーサで満たしたサンドイッチ構造とする実施形態により特徴付けられる。
【００１２】
従属請求項は、本発明の有利な実施形態を規定する。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の特徴は、非限定的な例を構成する、後述する実施形態を参照して、明確になり、かつ説明されよう。
【００１４】
図１は、ガラス層１および合成樹脂層を具える積層型基板の側面図である。こうした積層体は、合成樹脂層を設けた種々のガラス層を交互に含むこととしても良い。図２に示す基板の平面図においては、縁部のみに合成樹脂層２が設けられている。
【００１５】
図１および図２に示す基板は積層体をなし、この積層体は、例えば、スピンコーティングによる適切な樹脂、例えばポリウレタン樹脂の層を有する、厚さが例えば60〜80μｍガラスシート１により得られる。ポリウレタン樹脂の例としては、オランダ国WaalwijkのZeneca Resins社製のNeoRez R-970，R-972，R-980がある。オランダ国OssのPhilips社により知られている2p-resin（注文番号132200040034）を使用することによっても、良好な結果が得られる。
【００１６】
ガラス基板にシランを用いて前処理を行うことにより、接着性を改善することができる。シランはX３Si-RYの化学式からなる化合物であり、Ｘはいわゆる、ガラスに接着する加水分解性物質の組であり、Ｙは合成樹脂を化合させた有機材料の組であり、またＲは残余の組（通常はアルキルの組）である。
【００１７】
シランの一例は、CH２=CHSi(OCH２CH２OCH３)３である。このシランはDow Corning社により製造されている、商品名Z-6082で知られているものである。
【００１８】
シランは溶媒（例えば酸を添加した水）に溶かすことができる。ガラス表面をこの溶液に浸すことができる（スピンコートまたは噴霧することもまた可能である）。溶媒を蒸発させ、必要に応じて熱処理した後、この工程は完了する。
【００１９】
本例においては、基板は以下のようにして得られる。2p-resin２は、５〜８μｍの範囲の厚さを有し、２分間空気中で、同時に紫外線に曝すことにより硬化する。硬化させる工程はＮ２雰囲気で連続的に繰り返される。厚さ30μｍのガラスシート１にはまた、この方法で合成樹脂を設けることができる。2p-resinの代わりに、例えばポリウレタン樹脂を使用することもできる。
【００２０】
厚さ30μｍで大きさが64×60mmのガラス基板上には、上述した方法による厚さ５μｍのポリウレタン樹脂層が設けられている。ガラス基板のコーティングがされていない側の表面には、高い電気伝導性を有するポリエチレンジオキシチオフェン（Bayer社より供給されている）の陽極層が、水性の懸濁液のスピンコーティングにより設けられ、この陽極層の表面抵抗は300Ω/squareである。この層は100℃で１分間乾燥され、続いて200℃で２分間焼成される。次いで、ポリ［２−メトキシ−５−（２−メチルヘキシルオキシ）−ｐ−フェニレン］(MEH-PPV)の層を厚さ150nmにスピンコートにより形成する。厚さ150nmの陽極層YbをMEH-PPV層にスパッタリングにより形成する。続いて、厚さ300nmの銅の層および、厚さ50nmの銀の層をボンディング層としてスパッタリングにより形成する。さらに、In/Sbの共晶合金（比率52:48，融点118℃）の厚さ30μｍの層を製造温度125℃で形成する。この層により、ポリLEDを湿気および酸素の作用に対する充分な防護が得られる。得られたポリLEDは、ガラスを破損させること無く曲率半径１cmまで曲げることができる。陽極と陰極との間に９Ｖの電圧を印加するとき、輝度50Cd/m２の光の放射が達成される。
【００２１】
図３は、可撓性の平板型光源の側面図cfである。二つのガラス面１，１’に合成樹脂層２，２’がそれぞれ設けられ、これらガラス面は縁部で相互に接している。二つの合成樹脂層２，２’を設けた面は、素子の外面と対面している。ガラス面１，１’の少なくとも一方には蛍光体の被覆が形成されている。
【００２２】
素子の中央部において、基板はスペーサ４によって相互に分離し、それによってこれら基板は空間５を仕切ることとなる。この空間５は、例えば不活性ガスと、例えば水銀蒸気との混合物で満たされる。基板の前記空間５に面する側には、紫外線を可視光に変換する蛍光体（図示せず）を設けても良い。
【００２３】
電極３は素子の側面に配置される。素子が動作中の場合には、電流は一方の電極から他方の電極へと空間５を通して流れる。
【００２４】
手短に要約すると、本発明は可撓性基板に関するものであり、この基板は厚さが0.1mmに等しいか、それよりも薄いガラスシート１を具え、ガラスシート１には合成樹脂層２が設けられており、この合成樹脂層の厚さはガラスシートの厚さと等しいか、それよりも薄い。
【００２５】
この基板が可撓性を有することが理解されよう。さらに、この基板を壊すことは容易では無く、そのため、より容易に製造することができる。
【００２６】
本基板は、特に、ポリLEDまたはPALCのような光放射素子に使用可能である。
【００２７】
室温を超える温度、好ましくは100〜400℃の範囲においてガラスシート１上の合成樹脂層にプレテンションを与えた場合、特に小さな曲率半径が得られる。その後室温まで冷却すると、ガラスシート１は張力により応力が加わる。ガラスシート１を曲面の内側に向けるように、また合成樹脂層２を曲面の外側に向けるように、形成された積層体を曲げたとき、合成樹脂層２は、曲面の外側のガラスシート１の割れの形成に対する、非常に良好な防護を提供することが示される。ガラスシートの割れに対する、この非常に良好な防護により、積層体はさらなる曲げにさらされ、それによって、発生し得るものよりも小さい曲率半径を得ることができる。
【００２８】
上述した実施形態は本発明を説明するために提示されたものであるが、本発明はこれに限定されないものであることに注意されたい。当業者であれば、添付の請求項における発明の保護範囲を超えること無く多くの他の実施形態を設計することが可能であることは疑い無い。請求項の中で括弧で括られている符号は、請求項の範囲を限定するものであると解釈してはならない。また、「〜を具える」という文言は、請求項で説明している工程または手段以外のものを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は積層基板の側面図を示す。
【図２】 図２はガラス基板の平面図を示す。
【図３】 図３は可撓性の平板型光源を示す。
本発明は、ガラスシートを具え、その主面に構成樹脂層を設けた基板に関するものである。本発明はまた、こうした基板を設けた光放射素子および、こうした基板を製造する方法に関するものでもある。
【０００２】
特開平4-235527号の英文抄録に、比較的薄い合成樹脂層とガラスシートの積層体が記載されている。この特開平4-235527号には、液晶ディスプレイに用いる光放出素子への基板の適用が記載されている。公知の基板は可撓性が低く、応用範囲が限定されると言う問題点を有する。
【０００３】
本発明の目的は、可撓性の基板を提供することにある。これを達成するため、本発明による基板は、ガラスシートの厚さｄが0.1mmに等しいか、それよりも薄く（ｄ≦0.1mm）、前記シートの主面上の合成樹脂層の厚さｄ’が、前記ガラスシートの厚さと等しいか、それよりも薄い（ｄ’≦ｄ）ことを特徴とする。こうしたシートは可撓性を有し、実際に、３〜４cmの範囲の曲率半径に曲げることが可能であることが理解されよう。
【０００４】
基板の切断や分割と言った加工性も改善される。なぜならば、工程時に、縁部での材料の割れが生じにくいからである。この効果は、主面の中央部に合成樹脂層を設けていなければ、容易に得られる。
【０００５】
本発明による光放射素子は、例えばポリLEDである。こうした素子は、Physics World 1992年11月号の42ページ〜46ページの、R. Friendによる記事「LED」に記載されている。通常、ポリLEDディスプレイは合成樹脂製の基板を具え、この基板は可撓性と言う好ましい特性を有する。しかしながら、こうした合成樹脂製基板は、通常、酸素および水分が透過し易いものである。このことは、ディスプレイの使用期間および保管寿命を制限する。本発明による可撓性基板は、酸素および水分の不透過性を有するガラス基板により、この問題点を未然に防いでいる。
【０００６】
本発明による光放射素子のもう一つの例は、プラズマアドレス方式の液晶ディスプレイ(PALC)である。こうした素子は米国特許第5,596,431号に記載されている。
【０００７】
公知のディスプレイは二枚のガラスシートのサンドイッチ構造を具える。第一のガラスシートには、平行で透明なコラム電極が形成され、通常、この電極はITOコラムと呼ばれるものである。なぜならば、酸化インジウム−錫がコラム電極の材料として通常使用され、その上にカラーフィルターの材料が形成されるからである。
【０００８】
第二のガラスシートは、平行で閉鎖したプラズマチャンネルを具え、このチャンネルはディスプレイの列に対応し、かつ全てのITOコラムと交差し、各チャンネルは、低圧のイオン化可能なガス、例えばヘリウム、ネオン、アルゴンなどで満たされ、陽極および陰極構造を含む。これら電極構造は、ガスをイオン化してプラズマを発生させるために、チャンネルの長手方向に延在する。液晶(LC)材料のような電気光学材料が、第一および第二のガラスシートの間に配置される。
【０００９】
こうしたディスプレイにおいて、ガラスシートは非常に薄く（厚さ30〜80μｍ）、割れやすい。それゆえ製造時に不良品が発生する。割れは、通常縁部から開始する。割れの成長は、本発明による基板を用いることにより減少させることが可能であることがわかる。他の加工性も改善される。
【００１０】
本発明による基板はまた、エレクトロクロミック素子にも使用可能である。
【００１１】
本発明による光放射素子の非常に望ましい応用例は光源であり、二枚の基板の間を適切なガスおよびスペーサで満たしたサンドイッチ構造とする実施形態により特徴付けられる。
【００１２】
従属請求項は、本発明の有利な実施形態を規定する。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の特徴は、非限定的な例を構成する、後述する実施形態を参照して、明確になり、かつ説明されよう。
【００１４】
図１は、ガラス層１および合成樹脂層を具える積層型基板の側面図である。こうした積層体は、合成樹脂層を設けた種々のガラス層を交互に含むこととしても良い。図２に示す基板の平面図においては、縁部のみに合成樹脂層２が設けられている。
【００１５】
図１および図２に示す基板は積層体をなし、この積層体は、例えば、スピンコーティングによる適切な樹脂、例えばポリウレタン樹脂の層を有する、厚さが例えば60〜80μｍガラスシート１により得られる。ポリウレタン樹脂の例としては、オランダ国WaalwijkのZeneca Resins社製のNeoRez R-970，R-972，R-980がある。オランダ国OssのPhilips社により知られている2p-resin（注文番号132200040034）を使用することによっても、良好な結果が得られる。
【００１６】
ガラス基板にシランを用いて前処理を行うことにより、接着性を改善することができる。シランはX３Si-RYの化学式からなる化合物であり、Ｘはいわゆる、ガラスに接着する加水分解性物質の組であり、Ｙは合成樹脂を化合させた有機材料の組であり、またＲは残余の組（通常はアルキルの組）である。
【００１７】
シランの一例は、CH２=CHSi(OCH２CH２OCH３)３である。このシランはDow Corning社により製造されている、商品名Z-6082で知られているものである。
【００１８】
シランは溶媒（例えば酸を添加した水）に溶かすことができる。ガラス表面をこの溶液に浸すことができる（スピンコートまたは噴霧することもまた可能である）。溶媒を蒸発させ、必要に応じて熱処理した後、この工程は完了する。
【００１９】
本例においては、基板は以下のようにして得られる。2p-resin２は、５〜８μｍの範囲の厚さを有し、２分間空気中で、同時に紫外線に曝すことにより硬化する。硬化させる工程はＮ２雰囲気で連続的に繰り返される。厚さ30μｍのガラスシート１にはまた、この方法で合成樹脂を設けることができる。2p-resinの代わりに、例えばポリウレタン樹脂を使用することもできる。
【００２０】
厚さ30μｍで大きさが64×60mmのガラス基板上には、上述した方法による厚さ５μｍのポリウレタン樹脂層が設けられている。ガラス基板のコーティングがされていない側の表面には、高い電気伝導性を有するポリエチレンジオキシチオフェン（Bayer社より供給されている）の陽極層が、水性の懸濁液のスピンコーティングにより設けられ、この陽極層の表面抵抗は300Ω/squareである。この層は100℃で１分間乾燥され、続いて200℃で２分間焼成される。次いで、ポリ［２−メトキシ−５−（２−メチルヘキシルオキシ）−ｐ−フェニレン］(MEH-PPV)の層を厚さ150nmにスピンコートにより形成する。厚さ150nmの陽極層YbをMEH-PPV層にスパッタリングにより形成する。続いて、厚さ300nmの銅の層および、厚さ50nmの銀の層をボンディング層としてスパッタリングにより形成する。さらに、In/Sbの共晶合金（比率52:48，融点118℃）の厚さ30μｍの層を製造温度125℃で形成する。この層により、ポリLEDを湿気および酸素の作用に対する充分な防護が得られる。得られたポリLEDは、ガラスを破損させること無く曲率半径１cmまで曲げることができる。陽極と陰極との間に９Ｖの電圧を印加するとき、輝度50Cd/m２の光の放射が達成される。
【００２１】
図３は、可撓性の平板型光源の側面図cfである。二つのガラス面１，１’に合成樹脂層２，２’がそれぞれ設けられ、これらガラス面は縁部で相互に接している。二つの合成樹脂層２，２’を設けた面は、素子の外面と対面している。ガラス面１，１’の少なくとも一方には蛍光体の被覆が形成されている。
【００２２】
素子の中央部において、基板はスペーサ４によって相互に分離し、それによってこれら基板は空間５を仕切ることとなる。この空間５は、例えば不活性ガスと、例えば水銀蒸気との混合物で満たされる。基板の前記空間５に面する側には、紫外線を可視光に変換する蛍光体（図示せず）を設けても良い。
【００２３】
電極３は素子の側面に配置される。素子が動作中の場合には、電流は一方の電極から他方の電極へと空間５を通して流れる。
【００２４】
手短に要約すると、本発明は可撓性基板に関するものであり、この基板は厚さが0.1mmに等しいか、それよりも薄いガラスシート１を具え、ガラスシート１には合成樹脂層２が設けられており、この合成樹脂層の厚さはガラスシートの厚さと等しいか、それよりも薄い。
【００２５】
この基板が可撓性を有することが理解されよう。さらに、この基板を壊すことは容易では無く、そのため、より容易に製造することができる。
【００２６】
本基板は、特に、ポリLEDまたはPALCのような光放射素子に使用可能である。
【００２７】
室温を超える温度、好ましくは100〜400℃の範囲においてガラスシート１上の合成樹脂層にプレテンションを与えた場合、特に小さな曲率半径が得られる。その後室温まで冷却すると、ガラスシート１は張力により応力が加わる。ガラスシート１を曲面の内側に向けるように、また合成樹脂層２を曲面の外側に向けるように、形成された積層体を曲げたとき、合成樹脂層２は、曲面の外側のガラスシート１の割れの形成に対する、非常に良好な防護を提供することが示される。ガラスシートの割れに対する、この非常に良好な防護により、積層体はさらなる曲げにさらされ、それによって、発生し得るものよりも小さい曲率半径を得ることができる。
【００２８】
上述した実施形態は本発明を説明するために提示されたものであるが、本発明はこれに限定されないものであることに注意されたい。当業者であれば、添付の請求項における発明の保護範囲を超えること無く多くの他の実施形態を設計することが可能であることは疑い無い。請求項の中で括弧で括られている符号は、請求項の範囲を限定するものであると解釈してはならない。また、「〜を具える」という文言は、請求項で説明している工程または手段以外のものを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は積層基板の側面図を示す。
【図２】 図２はガラス基板の平面図を示す。
【図３】 図３は可撓性の平板型光源を示す。
Claims (7)
- ガラスシートを具え、このガラスシートの主面に合成樹脂層が設けられた基板であって、前記ガラスシートの厚さｄが０．１ｍｍに等しいか、それよりも薄く（ｄ≦0.1mm）、前記シートの主面上の合成樹脂層の厚さｄ’が、前記ガラスシートの厚さｄと等しいか、それよりも薄い（ｄ’≦ｄ）基板を備えている、
ことを特徴とする光放射素子。 - 前記シートの主面の中央部に前記合成樹脂層が設けられていない、
請求項１に記載の光放射素子。 - 前記合成樹脂層が前記主面の縁部全体に亘って延在する、
請求項２に記載の光放射素子。 - 二枚の基板の積層体およびこれら積層体の間の空間に設けたスペーサを具え、この空間を気体の混合物で満たしたことを特徴とする、
請求項１に記載の光放射素子。 - ポリLED素子であることを特徴とする、
請求項１に記載の光放射素子。 - ガラスシートと、このガラスシートに設けられた合成樹脂層とを有する積層体を備えた光放射素子の製造方法であって、
前記ガラスシートの厚さｄが０．１ｍｍに等しいか、それよりも薄く（ｄ≦0.1mm）、前記シートの主面上の合成樹脂層の厚さｄ’が、前記ガラスシートの厚さｄと等しいか、それよりも薄い（ｄ’≦ｄ）、
ことを特徴とする光放射素子の製造方法。 - 前記合成樹脂層の前記ガラスシート上への形成が、１００℃乃至４００℃の範囲の温度で行われる、
請求項６記載の光放射素子の製造方法。
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