JP5192488B2 - 電子デバイス及び製造方法 - Google Patents

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関連出願

本出願は、米国仮特許出願第６０／８４９，２９８号（出願日２００６年１０月４日）の合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を主張する。

本発明は電子デバイス製品に関し、特に、１または複数の無機材料の柔軟で薄いシートを使用して形成された電子デバイスに関する。

２、３例を挙げると、プラズマ、液晶または有機発光ダイオードディスプレイ素子（element）を使用するディスプレイデバイスは、商業生産において陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイを急速に圧倒し、携帯電話からテレビまで多種多様な用途において利用されている。しかし、非常に薄く、軽量または柔軟なディスプレイの導入は、ほんの初期段階である。これは、少なからず、このようなディスプレイデバイスにおける多大な構造要求の故である。それらは、デバイスまたはデバイスが配される基板を害することなく、繰り返しの曲げもしくは屈曲または他の応力に耐えることが可能でなければならず、薄く、軽量または柔軟なディスプレイのポータブルデバイスにおける使用目的故に、それらは、やはりデバイスまたは基板を過度に害することなく、粗い取扱いに耐えることを期待され、かつ、それらは、衝撃または２ｃｍ未満及びいくつかの場合においては１ｃｍ未満の曲げ半径に耐えることが可能でなければならない。

薄く、軽量もしくは柔軟なディスプレイまたは電子デバイスにおける使用を検討される１つの材料は、ガラスである。ガラスは通常、化学的に耐性があり、透明で、密封バリアまたはシールを形成可能で、標準的な電子製造温度に耐えられかつ非常に薄いシートに形成され得る。１ｍｍ未満及びさらに０．７ｍｍ未満の薄さを持つ１０ｍ²を上回るシートが製造されて日常的に使用され、ガラスシートは、すぐに少なくとも約１００ｍ²の寸法に到達することが期待されている。典型的なディスプレイ製造プロセスにおいて、複数のディスプレイが、１または複数の大きなガラスシートまたは基板を使用して形成される。その後、ディスプレイは、スコアリング及びブレーキング（scoring and breaking）または他の切断法によって個別のディスプレイユニットに分割される。従って、非常に大きいガラスシートは、可能な限り多くのディスプレイまたは電子ユニットを製造することによって効率的に使用される。

ガラス、この場合にはガラスシート、の切断は、一般的に、ガラスシートのエッジにおいて欠陥（例えばクラック）を形成する。これらの欠陥は、クラック開始場所の役割を果たし得、それによってシートの強度を減少させ得、特に、欠陥が引っ張り応力を受けるようにガラスが曲げられた場合にそうである。一般的に、標準的なディスプレイデバイスは、著しい曲げは受けないので、これらの欠陥の存在は重大な問題ではない。すなわち、標準的な切断方法は、標準デバイスプロセス条件及び現在の用途の最終利用のどちらもを乗り切るために十分な強度のエッジを実現する。

図１に示されているのは、７５ミクロンの厚さのガラスシートの、標準４点曲げ試験（例えばＡＳＴＭ）に従った４点曲げにおける欠陥確率を表したワイブルプロットである。この場合のサンプルは、幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ７５ミクロンであった。このサンプルは、エッジに立てられた４点曲げ装置において試験され、引張応力は７５μｍの表面厚さ全体に亘って加えられた。曲線１０及び１２によって表されたガラスシートはレーザ切断され、曲線１４で表わされたガラスシートは、機械的にスコアリングされてシートを折るべく曲げることによって分離された。示されているように、これらの曲線によって表されたサンプルは、約３００ＭＰａを上回る応力に耐える高い確率を示さなかった。最も広まっているガラス分割方法である機械的なスコアリングに関連するサンプルは、１００ＭＰａを上回る応力に耐える高い確率を示さなかった。０．４ｍｍより大きい厚さのガラス基板の標準の切断方法は、現在のデバイスの製造プロセスまたは用途の最終利用の要求を解決するが、柔軟なディスプレイの様な新しいプロセス及び用途において使用され得る場合には、より高いエッジ強度が０．４ｍｍ未満の厚さの基板に対して要求される。

柔軟なディスプレイまたは柔軟な電子デバイスは、それらの柔軟性という本質によって、その製造プロセスの間または使用において、そのディスプレイまたは電子基板（群）内に著しい応力を生成し得る。従って、ガラス内に存在するだろう欠陥は、ガラスに亀裂が入り破損するであろう十分に大きな応力を受け得る。典型的なディスプレイ製造が、個々のディスプレイを形成するためのガラス切断を伴いかつ切断が切断エッジに沿ってガラス内に複数の欠陥を形成すると知られている故に、このことは、ガラス基板ベースの柔軟なディスプレイデバイスにとって悪い予兆である。

ガラスシートのエッジにおける欠陥を軽減する試みには、レーザ切断、グラインディング（grinding）、ポリッシング（polishing）等、ガラスシートがある大きさに切断される際に形成される欠陥を除去または最小化する試み全てを含む。しかし、これらのアプローチの多くは、その技術が、予想される応力に対して必要なサイズ以下まで欠陥を除去することが不可能であるか、または、その技術が、製造可能なプロセスまたはスケールにおいて、この様な薄いガラスシート（約０．４ｍｍ厚未満）に適用するのが困難であるが故に、柔軟な電子製品用途に対して不十分である。ガラスエッジのアシッドエッチング（acid etching）が使用され得るが、アシッドエッチングも、基板上に配されたディスプレイまたは電子デバイスを劣化させ得る。

本発明の１つの実施例において、ディスプレイまたは電子デバイスの製造方法が開示され、その方法は、リボンの長手方向に沿って対向する形成されたまま（as-fomed）のエッジを有する無機材料のリボンを提供するステップと、当該リボン上に電子素子を形成するステップと、当該無機材料のリボンを分割して無機材料のシートを形成するステップとを含み、そのシートは、対向した形成されたままのエッジ及びそのシートに設けられた電子素子を有する。

他の実施例において、電子デバイスが説明され、それは、約０．４ｍｍ未満の厚さを有し、少なくとも２つの形成されたままのエッジ及びガラスシート上に配された少なくとも１つのエレクトロルミネッセント、半導体または導体の層を含む無機材料のシートを含む。

さらに他の実施例において、電子デバイスが開示され、それは、ダウンドロー（downdraw）プロセスによって形成されたガラスシートを含み、当該ガラスシートは、約０．４ｍｍ未満の厚さを有しかつ対向した関係にある少なくとも２つの形成されたままエッジを有し、当該電子デバイスは、当該ガラスシート上に配された電気的にアクティブな部材を含む。

上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は、単に本発明の例示であり、クレームされている本発明の性質及び特徴の理解のための概略または枠組みを提供することを意図されていることが理解されるべきである。

添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に包含されかつそれを構成する。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、様々な要素のサイズは、明確さのために歪まされ得る。図面は、本発明の１または複数の実施例を示し、説明と共に本発明の原理及び動作を明らかにする。

機械的スコアリング及びレーザ切断によって分割（切断）されたガラスサンプルに関する破損応力確率のプロットである。 ダウンドローガラスシート製造プロセスの一部の正面図であって、ドローされたガラスのリボンから通常どのように個別のガラスシートがカットされるのかを示している。 中間のディスプレイ製造の上面図であって、個別のデバイスが親シートから分割される前のガラスシートまたは基板に設けられたディスプレイ素子を示している。 ダウンドローガラスシート製造プロセスの一部の正面図であって、本発明の実施例に従って、ドローされたガラスのリボンから通常どのように個別のガラスシートが切断されるかを示している。 本発明の実施例に従って形成されたディスプレイまたは電子デバイスの斜視図である。 本発明の実施例に従って形成されたディスプレイまたは電子デバイスの曲げモードの斜視図である。 本発明の実施例に従って形成されたディスプレイまたは電子デバイスの他の曲げモードの斜視図である。 本発明の実施例に従ってガラスリボンのエッジにおいてどのようにリッジ（ridge）が形成されるかを示した断面図である。 「Ｕ」形状に曲げられたガラスシートの断面図であって、引張、中立及び圧縮応力領域の位置を示している。 本発明の実施例に従ったディスプレイまたは電子デバイスの断面図であって、ドローされたエッジの中立平面内のリッジを示している。 ２つの異なったタイプのガラスシートの複数のサンプルに関する破損の際の最小曲げ半径のプロットであって、ドローされたエッジを有するサンプルの良好なパフォーマンスを示している。

ガラスシートを形成するための従来のダウンドロープロセスは、例えば、スロットドロー（slot draw）プロセス、オーバーフロープロセス、フュージョン（fusion）プロセスまたはリドロー（redraw）プロセスであり得る。スロットドロープロセスにおいて、融解された原料は、融解した原料を含む容器の底部内のスロットからドローされる。その結果もたらされたガラスシートの寸法は、スロットの形状、融解された原料の温度／粘性及びドロー速度によってある程度決定される。

片側オーバーフロープロセスにおいて、融解された原料は、細長い容器またはパイプの上側エッジからオーバーフローさせられる。完成したガラスシートは、容器に接している一つの側面を有し、他の側面は、オーバーフロー中に容器側面に接しないので比較的汚染が無い。

オーバーフロープロセスの変形例において、融解させられた原料は、容器の底部に沿って収束する傾斜した側面を有する容器またはパイプの両側からオーバーフローさせられる。この２つの別個の流れは、側面の間の収束線に沿って再結合して、冷えてガラスリボンになる単一のシートを形成する。このリボンは、その後、さらに小さいシートに切断され得る。

オーバーフローする原料の流れ及び収束形成表面と接触している原料の流れの両方からの原料は、各々の流れの汚染されていない表面がガラスの外表面にされつつガラスシートの中央において有利に結合させられ、非常に良好な品質及び透明度のガラスシートを提供し、「フュージョン」プロセスと称されるこのプロセスをディスプレイガラスの理想的な供給源とする。

単純さのために、限定ではないが、以下の説明は、厚さ０．４ｍｍ未満のガラスシートの他の形成方法に本発明が適用可能であることの理解を伴って、リドロープロセスに関して行われる。

従来のリドロープロセスにおいて、事前に形成されたガラス（すなわちプリフォーム）は、ガラスの軟化点を上回って再加熱され、長手方向（縦方向）及び／または横方向（幅方向）に引き伸ばされてガラスリボンを形成する。リボンの厚さ及びリボンの幅は、とりわけ、プリフォームの形状、そのリボンに加えられる引張力及びガラスの粘性に依存する。このプリフォームは、例えば、上述のプロセス、またはフロートプロセスもしくはスートコンソリデーション（soot consolidation）プロセスの様な、適切なサイズ及び形状のガラスプリフォームを製造可能な任意の他のプロセスによって製造される事前に形成されたガラスシートであり得る。通常は、ガラスリボンは鉛直下方にドローされ、その間にガラスは厚さ及び幅の両方において小さくなる。すなわち、リボンは薄くかつ細くなる。リボンのエッジは、ガイドすなわち適切なローラで引かれ得るが、引張力すなわちガラスシートの下部から発生するドロー力だけを伴い、非接触にもされ得る。ドローされたまま（as-drawn）、すなわち形成されたままのエッジは、粘性を有し続けているエッジにおける表面張力の故に通常は丸みを帯び得るが、プロセスタイプ及びプロセスパラメータに依存してテーパ形状または矩形状の様な他の形状を取り得る。例えば、スロットドロープロセスにおいて、そのスロットの形状及びガラスの粘性が変更されて、全体的にテーパしているエッジまたは更に矩形のエッジが形成される。

ガラスの強度は、ガラス内の欠陥の存在によって決定される。欠陥を有するガラスに引張応力が加えられると、その応力は欠陥に集中する。欠陥は、例えば微視的なクラックであり得、その場合、応力はクラックの先端に集中する。応力が特定の大きさを上回った場合、元々の欠陥すなわちクラックは成長し得る。十分な応力が加わった場合、クラック成長は実質的に瞬間的であり得、ガラスの壊損に至り、壊れる。

最も脆弱なリンクに基づくチェーンの強度と同様に、ガラスの強度は、もっとも大きなすなわち最も脆弱な欠陥の強度として特徴づけられ得る。例えば、１０ｋｐｓｉ（７０ＭＰａ）の引張応力がガラスファイバに加えられ、そのファイバが形体を保持する場合、そのファイバは、少なくとも１０ｋｐｓｉの強度を有するとされている。すなわち、そのガラスファイバに存在し得る全ての欠陥は、１０ｋｐｓｉの応力が破損させるであろう欠陥よりも小さいのである。従って、ガラス内の欠陥の「サイズ」は、その欠陥から発生する損壊を生起させるのに必要な最小の引張応力を示すことによってしばしば表わされる。よって、１０ｋｐｓｉまで破壊されずに応力をかけられたガラスファイバは、強度において１０ｋｐｓｉより「大きい」欠陥を有さないと言えるだろう。この力単位の応力による物理サイズの表現が少々誤っている一方で、応力の観点からの欠陥サイズの特徴づけは、ガラス強度技術において一般的である。これは、欠陥の深さを直接測定するのは不可能に近く、欠陥の間接的な「強度」が代わりとして使用されるという単純な事実の故である。

上述の議論から理解されるように、ガラスの強度は、ガラスの履歴の結果である。従って、新たに形成された新品ガラスは、本質的に特に強固である。形成されたままのガラスシートは、通常は７００ＭＰａを上回る新たに形成されたガラスファイバの強度に匹敵し得る。しかし、その後のハンドリングまたは環境要因への暴露が欠陥を形成するかまたは存在する欠陥を大きくし得、それによってガラスが脆弱になる。従って、新たにドローされた光ファイバは、ガラスの表面を保護すべく、例えば、ポリマコーティングの様なコーティングで即座にコーティングされ、強度の低下が防がれるかまたは少なくとも最小化される。本明細書で使用される、用語「ドローされたままの」または「形成されたままの」は、以下において、エッジが形成された後に、スコアリング、切断、研磨またはその他処理が行われていないガラスエッジを言う（すなわち、ガラスが自身の歪み点未満まで冷却されて弾性状態に入った後は、加えられた負荷がそのガラスを弾性的に変形させる）。プロセス中にガラスシートまたはリボンの温度が歪み点を上回る温度である間に生起するいくつかのエッジプロセス（成形、切断等）は、局地的なエッジ加熱及びＣＯ₂レーザの様なものによってエッジが処理される際に生起し得るリフローを除いて「形成されたまま」と考えられる。このプロセスが、運搬中のガラスへの接触、空気、湿気への暴露等の様なガラスに接触するルーチンを除外することが理解されるべきである。

ダウンドロープロセスの流れにおいて、ガラスのエッジは、粘性のある状態すなわち粘弾性材から弾性材への温度勾配及び遷移を通って降下した場合に、形成されたままとして考えられる。従来のガラスシート形成プロセスにおいて、形成されたままのエッジは、そのガラスが歪み点温度未満に冷却された後に、通常はドロープロセスの後に除去される。

図２に示されているのは、供給源（図示せず）から降下しているガラスリボン１６である。ガラスリボン１６は、リボンの下端に力Ｆを加えることによってドローされ得る。代替例として、リボン１６にエッジの各々にある反対方向に回転する一組の引張ローラが使用されてガラスがドローされても良い。供給源は、リドロープロセス、片側オーバフローダウンドロープロセス、２側面フュージョンダウンドロープロセスまたは粘性のある融解物がガラスリボンにドローされる任意の他のプロセスであり得る。従来のガラスシート形成工程において、ガラスシート２０は、分割ライン２１及び２２に沿ってリボン１６から切断される。ドローされたままのエッジ部分２４及び２６は、通常はドロープロセスの後に除去され、分割エッジ２８及び３０が形成される。ガラスシート２０は、後のディスプレイまたは電子デバイス製造プロセスにおいて使用され得る。

規模の利益は、電子デバイス製造プロセスにおいて、通常は、実際に形成して収めることができるだけの多くのデバイスを基板シート上に形成することによって実現される。従って、図３に示されているように、収まり得るだけの多くの電子デバイス素子３２（例えばディスプレイ素子３２）が、ガラスシート２０に形成され得る。デバイス素子３２は、例えば、電気的にアクティブもしくは非アクティブな材または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）材の様なエレクトロルミネッセント材の１または複数の層であり得る。デバイス素子は、例えば、より大きなディスプレイデバイスの１または複数のピクセル、エレクトロルミネッセント材等であり得る。複数の電子デバイス素子３２を含むガラスシート２０は、例えば分割ライン３４に沿っての様にさらに切断され、個別の電子デバイスが製造される。例えば、ガラスシート２０は、デバイス素子３２の複数のセットを含み得る。ガラスシート２０は、その後、デバイス素子３２のセットの各々がコンピュータモニタ、テレビ、携帯電話等の様なさらに複雑なアセンブリに含まれ得る個別のディスプレイユニットを含むように分割されまたは再分割される。以下の説明は、主にこのようなディスプレイデバイスに対して行われる。しかし、以下の開示が他の電子デバイスに適用することが可能であることが認識されるべきである。本明細書内の使用において、電子デバイスは、広いカテゴリの任意のデバイス及びアセンブリを意味すると意図されていて、それには、限定するわけではないが、ディスプレイデバイス、光起電性デバイス、無線識別（ＲＦＩＤ）デバイス、シリコン半導体デバイス、有機半導体デバイス及び他の一般的な電子デバイスを含む。その一方で、電子デバイス素子は、任意の１つの上述のデバイスまたはアセンブリの単一のコンポーネントまたはコンポーネントのセットを示すことが意図されている。

上述の説明から容易に明らかなように、上述のプロセスから生じた個別の電子デバイスは、ディスプレイの各々の側部に分割エッジを含む。一般的に、ディスプレイデバイスは、長方形形状であり、従って、上述のプロセスから生じたディスプレイは、ドロープロセスの後に形成された４つの分割エッジを含むであろう。すなわち、ディスプレイデバイスの周囲全体が分割エッジから成っており、様々なサイズ及び引張強度の欠陥を含むであろう。重大な曲げ応力に耐えるために必要とされ得る柔軟な電子デバイスの場合、そのデバイスの割れ目による欠陥の可能性は分割エッジの存在によって高められる。なぜならば、曲げの方向がどうであっても、分割エッジは曲げられるかまたは応力がかかるだろうからである。本発明は、リボンの形成されたままのエッジ及びそのリボンから切断されるシートから得られる高強度を利用する。

本明細書内で使用される、一般的な用語「ガラス」は、基板材に言及すべく使用されるが、基板材は、粘性状態から形成され得るガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスを含む幅広いクラスの任意の脆弱な無機材を含むと意図されている。例えば、ガラスセラミック基板は、結晶化ステップを経る前に、粘性状態からドローされる際に形成された高強度の形成されたままのエッジを有し得る。同様に、基板は、１または複数の無機層からなり得、その少なくとも１つは形成されたままのエッジを有している。基板は、追加的に、形成されたままのエッジを有する少なくとも１つの無機層と共に保護ポリマまたは他の層を含み得る。

本発明のいくつかの実施例において、ガラスの形成されたままのエッジは、ガラスを下方にドローするが、それらが接しているガラスエッジをガラス歪み温度を上回る温度において変形させる引張ロールに触れている。実際、いくつかの実施例において、ロールは引張るためよりも、リボンエッジに、例えばテーパまたはシートエッジからリボンの長さに沿って、好ましくはエッジ厚さの中心（リボンの中立平面）に伸長するガラスウェブの様な形状を与えるために使用される。ドローされたままのガラスエッジの、レーザ、圧力ガスまたは他の方法を用いる様な他の成形法も可能である。

１つの実施例において、引張ロールは使用されず、ドローされたリボンのドローされたままのエッジは除去されない。図４に示されているのは、ドローされたままのエッジが除去されないことを除いて、図１に関連して説明されたリボンと同じだけ形成され得るリボンである。ガラスリボン３８は、例えば、圧延されて後の使用のために保管され得る。いずれにしても、ガラスリボン３８は、通常はドローされたエッジ４０及び４２と平行な長手寸法Ｌ（長さＬ）並びに長さと垂直な幅Ｗを含む。長さＬは、特定のプロセスによって変化し得る。リボン３８の幅Ｗは、電子デバイス素子３２がそのリボンの幅に亘って形成され得るように寸法決めされる。従って、電子デバイス素子は、写真フィルムのストリップに連続して形成された画像の態様に類似した態様でガラスリボン３８に形成され得、リボン３８は、例えばディスプレイデバイスの様な、個別の電子デバイスを形成するために１方向に沿って分割されることだけが必要である。電子デバイス素子または素子群は、通常は、エレクトロルミネッセント、半導体または導体材の層の少なくとも１つを含む。例えば、デバイス素子は、有機発光素子であり得る。ガラスリボン３８への１または複数のディスプレイもしくは電子デバイス素子３２の形成の前またはその後に個別のディスプレイもしくは電子デバイス基板４４が分割ライン４６に沿ってそのリボンから切断される。例えば、個別のデバイス基板４４は、デバイス素子３２が形成される前に形成されたままのエッジ４０及び４２を保持する態様においてガラスリボン３８から分割され得る。同様に、残余のガラスリボン３８に基板４４が設けられたまま、最初に基板４４にデバイス素子３２を形成することも可能である。第１のアプローチは、デバイスのバッチプロセスに適しており、第２のアプローチは、デバイスの継続的すなわちロール・ツー・ロール（roll-to-roll）プロセスに適している。両方の場合において、デバイス基板４４の形成されたままのエッジ４０及び４２が保持される。

本明細書に記載された特定の例は、ディスプレイデバイスに対し、特に柔軟なディスプレイデバイスに対している。さらに、形成されたままのエッジを有する高強度基板は、有機発光、電気泳動、液晶及びエレクトロウエッティング（electro-wetting）デバイスの様な様々なタイプのディスプレイデバイスに対して使用され得る。しかし、一般的に、高強度の形成されたままのエッジを有する薄いガラス基板は、ディスプレイの分野外の他の電子デバイス用途に対して使用され得る。このようなデバイスは、形成されたままのエッジを有する単一の基板または形成されたままのエッジを有する複数の基板（トップ＆ボトム（top & bottom）、バックプレーン（backplane）及びカラーフィルタ、バックプレーン及びカプセル化カバー等）からなり得る。

同様に、用語「柔軟な」は、通常はガラス基板を説明するために使用されるが、基板は最終的な利用の間にもデバイス製造プロセスの間にも柔軟である必要はない。用語「柔軟な」は、その基板が、約３０ｃｍ未満、約１０ｃｍ未満、約５ｃｍ未満、約２ｃｍ未満または約１ｃｍ未満の曲げ半径十分に耐えるために十分に薄くかつ十分に高い強度を有することを指摘するために使用される。例えば、形成されたままのエッジを有する高強度基板に形成された電子デバイスに対する最終的用途は、薄くかつ軽量という性質を要求し得る。この用途は、機械的に耐久性がある基板を要求するであろうが、曲げは、その最終用途及び製造プロセスのどちらにおいても起きないであろう。代替例として、連続的または準連続的な製造プロセスが使用されて、電子デバイスが形成され得、従って、曲げ半径を経ることが基板に潜在的に要求される。この場合において、最終用途は、基板の柔軟性は不必要であり得るが、コスト効率の高い製造プロセスが可能である。最後の例は、基板に短時間または長時間の曲げ半径を経ることを要求する最終用途を含む。デバイスは、連続的なまたはフラットバッチ（flat batch）プロセスにおいて柔軟または適合する用途に対して製造され得る。

個々のディスプレイまたは他の電子デバイスが、リボンから切断される際、下にあるガラスシートまたは基板は、通常は長方形形状であり、２組の対向する２つのエッジを有する。すなわち、第１の切断または分離エッジの組及び第２の非切断のドローされたままのエッジの組である。ガラスシートは、０．４ｍｍ以下の厚さを有するのが好ましく、１００μｍ以下であるのが好ましい。形成されたままのエッジは、約５００ＭＰａよりも大きい引張強さを有し得る。その一方で、分離エッジは分離工程の間に損傷を受けており（例えばスコアリング及びブレーキング）、分離エッジの引張強さは非常に弱く、ある場合においては約２００ＭＰａ未満である。従って、シート全体の強度はエッジの低い強度によって損なわれ、すなわち当該エッジの強度はシート全体の最大強度を定める。結果として生じたこの様な電子デバイス４４の１つは、図５において示されている。電子デバイス４４は、２つの形成されたままのエッジ４０及び４２並びにリボン３８からの分離から生じた２つの分離エッジ４８、５０を含む。電子デバイス４４は、ディスプレイデバイスまたは本明細書に開示された任意の他のデバイスであり得る。

ガラス５２シート上の分離エッジ４８、５０及び対向するドローされたままのエッジ４０、４２を有するガラスシート５２を含むガラス基板ベースのディスプレイまたは電子デバイス４４を示す図６を考慮する（ディスプレイまたは電子デバイス素子３２は明瞭さのために図から省略されている）。直交する軸６０及び６２は、軸６０が形成されたままのエッジ４０及び４２と垂直でありかつそれと交差するように、軸６２が分離エッジ４８及び５０と垂直になるようにガラスシート上に重ねられて示されている。軸６０または６２が、それら各々のエッジと交差する必要が無いことは明らかであり、それら自身またはそれらの各々のエッジと垂直である必要がないことも明らかである。すなわち、曲げは必ずしも任意の１つのエッジと垂直でなくとも良い。しかし、ここで表わされている表現は、例示的である。

ガラスシート５２が、全体としてＵ型を形成する態様でまげられ、軸６０がＵ型曲線の頂部に沿って走っている場合、分離エッジ４８、５０は曲げられずかつ外部から加わる引張応力を受けない。その一方で、形成されたままのエッジ４０、４２は曲げられる。なぜならば、エッジ４０及び４２は、形成されたままのエッジであって高い強度を有し、そのシートが折れにくいからである。しかし、そうではなくて、シート５２が、図７に示されているように、軸６２がＵ型曲線の頂部に沿って走るように軸６０と垂直に曲げられる場合、分割エッジ４８、５０が応力すなわち表面６４において圧縮応力を受けかつ表面６６において引張応力を受ける。その曲げが十分にきつく（小さい曲げ半径を有する）かつ分離／切断プロセスによってエッジ４８、５０において生成された欠陥が、加えられる引張応力よりも低い強度の場合、そのシートは折れ得る。

この様な曲げを受けるであろう柔軟なディスプレイまたは電子デバイスを意図した多くの用途が存在する。例えば、柔軟なディスプレイまたは電子デバイスは、見るために広げられ、その後、収納のために巻かれるロールまたはコイルの形状であり得る。デバイスの欠陥が発生しやすい分離エッジがコイルの軸と平行である場合、その分離エッジは、最小の応力を受けるであろう。曲げによって発生した応力は、むしろ高強度な形成されたままのエッジによって支えられる。加えて、デバイスは、設置の間に一度曲げられ得、その寿命を通してその曲げ半径で継続的に保持され得る。このことは、周知のガラス疲労現象の故に、エッジの継続的な曲げに対する高強度も必要とする。連続的、準連続的またはバッチ製造プロセスは、形成されたままのエッジの大きな引張または他の強度要件を必要とする。

図８に示されているのは、本発明の他の実施例であって、ガラスリボンの形成されたままのエッジにテーパ形状が、一組のロール６８の様なものによって与えられている。図示されているように、ガラスリボン７０の端部エッジは、リボンの残りの部分よりも実質的に薄い。例えば、そのエッジは、リボンの本体の前表面及び後表面７４、７６の各々の中央から伸長し、そのリボンの長さに沿って伸長するガラスの薄いエッジ７２を含み得る。

ガラス製品の場合、ガラスシート５２が曲げられるような場合、２つの応力領域すなわち圧縮領域Ｃ及び引張領域Ｔが形成される。図９に示されているように、引張領域は、曲げの外側に形成されるのに対して圧縮領域は曲げの内側に形成される。その外側から内側へ移動するにつれて、引張応力領域内の引張応力は、だんだん減少して０となり、圧縮応力となる。すなわち、ガラスシートの厚さを貫いて移動するにつれて、応力は引張から圧縮へまたは圧縮から引張へ遷移するのである。２つの表面の真ん中の応力は０であり、中立面Ｎとして参照され得る。ガラスは応力（引張）下で破損し、上述したリッジ領域がシートの中立面に沿って形成された場合、この位置において応力が最小故に、そのリッジに存在する欠陥は破損の原因とはならないであろう。

図１０に示されているのは、例示の電子デバイス８０、例えばディスプレイデバイス、の断面図であって、リボン７０から分離されたガラスシート８２を含む本発明の実施例に従っている。形成されたままのエッジが、図１０の右手及び左手側に示されているのに対して、分割エッジは紙面垂直である。エレクトロルミネッセント、半導体または導体材（例えば有機発光材、シリコン（Ｓｉ）または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）コーティング）の様な電子デバイス素子３２が、ガラスシート８２上に設けられている。デバイス８０は、ガラスシート８２と共に密封シールを提供し、デバイス素子３２のための密封シールを提供する１または複数のバリア層７４を含む。バリア層は、電子デバイス素子３２の上もしくはデバイス素子３２の直下（ガラスシート８２とデバイス素子の間）に形成され得るかまたはデバイス素子３２と反対側のガラスシート８２に設けられる。バリア層８４は、例えば、ガラス層、ポリマ層または密封性を提供可能な任意の他の材であり得る。ガラスシート８２は、ガラスシート８２の中立面にそって設けられるエッジリッジ７２を含んで示される。リッジ７２は、図８に示されるように、例えば、上述したダウンドロープロセスのいずれかの間にローラによって形成され得る。上述の例（すなわち図９）から明らかなように、リッジ７２が非平面になるように、例えば、図９に示されているようなＵ型曲げでディスプレイ８０（例えばガラスシート８０）を曲げると、そのリッジは、ガラスシートの中立面に沿って位置し、小さな応力を受ける。従って、損傷を受けたとしても、リッジ７２を含む形成されたままのエッジは、折れを引き起こさないであろう。

本発明の実施例を説明するために、コーニング社のコードで１７３７Ｇのガラスシートが、リドロープロセスにおけるプリフォームとして適切な寸法にカットされた。このプリフォームはリドローされ、結果として出来たガラスリボンは、ドローされたままのエッジを維持したまま４０ｍｍの長さに切断される。この４０ｍｍの長さのサンプルは、２つの移動平行プレートの間で「Ｕ」型に曲げられ、形成されたままのエッジの２点折り曲げ強度がテストされた。２点曲げテストは、ガラスファイバを含むガラス製品の強度テストの一般的な方法である。サンプルは、２つの固定具の間で「Ｕ」型に固定され、１つまたは両方の固定具が共に移動する。ガラス製品のサイズ及び固定具間の距離（例えば、製品の曲げ半径）が使用されて、破損時にその製品が受けていた引張応力が判定される。例えば、米国電気通信工業会（Telecommunications Industry Association）公報第ＴＳＢ６２−１３を参照せよ。このプレートは、接近レート０．１ｍｍ／ｓでサンプルが破損（破壊）されるまで一緒に移動する。このテストの結果は、図１１に示されている。図１１は、サンプルの各々に対して達成された最小曲げ半径のデータ点を、サンプルの厚さに応じて示す。この１７３７Ｇサンプル（８６）は、多くの場合において３０ｍｍ未満、場合によっては２０ｍｍ未満、他の場合では１０ｍｍ未満の最小曲げ半径を達成可能であった。このいくつかのテストは、レーザ切断によって所定のサイズにされたコーニング０２１１マイクロシートガラスにおいても行われ、それは図１１にプロットされている（８８）。図１１は、 ０２１１マイクロシートがリドローされた１７３７Ｇサンプルよりも薄くても、多くの１７１７Ｇサンプルが、０２１１マイクロシートサンプルよりも非常に小さい曲げ半径を破損前に達成可能であることを表している。０２１１マイクロシートサンプルの破損前に達成可能な最小曲げ半径は３０ｍｍである。

他の実験において、Corning Eagle2000F（商標）ガラスシートが所定のサイズに切断され、幅約０．４ｍｍ×厚さ４０μｍ×長さ５０ｃｍの寸法を有するガラスシートにリドローされる。このリドローされたサンプルは、その後、大気中で約１８０ＭＰａ／ｓのレートで破損までの引張における強度テストを受ける。記録された強度の中央値は、約１０００ＭＰａであった。

本発明が、その特定の実施例と共に説明されてきたが、多くの代替例、変形例及び変更例が、上述の説明に照らして当業者に明らかであろうことは明白である。従って、本発明は、これらの代替例、変形例及び変更例の全てが添付のクレームの趣旨及び広い範囲内にあるとして包含することが意図されている。

Claims (10)

1. 電子デバイスの製造方法であって、
   リボンの長手方向に沿って対向する形成されたままのエッジを有する無機材料のリボンを提供するステップと、
   前記リボン上に電子素子（element）を形成するステップと、
   前記リボンを分離して、対向する形成されたままのエッジを有しかつ電子素子を設けられた無機材料のシートを形成するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記無機材料のリボンが、ガラス、ガラスセラミックまたはセラミックを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記無機材料のシートの前記形成されたままのエッジが、前記シートの中立面に隣接して設けられたリッジを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１記載の方法であって、前記電子素子が、エレクトロルミネッセント材料、半導体材料または導体材料の層の少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
5. 電子デバイスであって、
   ０．４ｍｍ未満の厚さでありかつ少なくとも２つの形成されたままのエッジを含む無機材料のシートと、
   前記無機材料のシート上に設けられたエレクトロルミネッセント材料、半導体材料または導体材料の層の少なくとも１つと、を含み、
   前記無機材料のシートの前記形成されたままのエッジは、前記シートの中立面に沿っているリッジを含んでいることを特徴とするデバイス。
6. 請求項５記載の電子デバイスであって、前記無機材料のシートが、ガラス、ガラスセラミックまたはセラミックを含むことを特徴とするデバイス。
7. 請求項５記載の電子デバイスであって、前記無機材料のシートの最小引張強さが少なくとも５００ＭＰａであることを特徴とするデバイス。
8. 電子デバイスであって、
   ダウンドロープロセスによって形成され、０．４ｍｍ未満の厚さを有し、かつ対向した関係にある少なくとも２つの形成されたままのエッジを有するガラスシートを含む基板と、
   前記ガラスシート上に設けられる電気的にアクティブな部材と、を含み、
   前記ガラスシートの前記形成されたままのエッジは、前記シートの中立面に沿っているリッジを含んでいることを特徴とするデバイス。
9. 請求項８記載の電子デバイスであって、前記電子デバイスが、エレクトロルミネッセントディスプレイデバイス、液晶ディスプレイデバイス、電気泳動ディスプレイデバイスまたはエレクトロウエッティングディスプレイデバイスであることを特徴とするデバイス。
10. 請求項８記載の電子デバイスであって、前記電子デバイスが、光起電性デバイス、無線識別デバイスまたは照明デバイスであることを特徴とするデバイス。

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