JP6365087B2 - ガラスフィルムの剥離方法および電子デバイスの製造方法 - Google Patents
ガラスフィルムの剥離方法および電子デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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フラットパネルディスプレイの薄型化を推進するためには、それに使用するガラス基板の薄型化を図る必要がある。薄板化されたガラス基板としては、以下の特許文献1に記載された厚み200μm以下のガラスフィルムが提案されている。
このため、以下の特許文献2に記載されているように、ガラスフィルムを支持ガラス上に積層してガラスフィルム積層体を形成し、ガラスフィルム積層体の状態でガラスフィルムに対してデバイス製造関連処理を行うことが提案されている。
そして、ガラスフィルム積層体の状態でガラスフィルムに対するデバイス製造関連処理を行った場合には、当該処理後において、支持ガラスからガラスフィルムを剥離する必要がある。
特許文献3に記載されている剥離装置は、ガラスフィルムの幅方向と長さ方向にそれぞれ列置された複数の吸着パッドでガラスフィルムを吸着し、当該吸着パッドでガラスフィルムを引き剥がすことで、支持ガラスからガラスフィルムを順次離反させる構成としている。
そして、各吸着パッド間で剥離のタイミングに差が生じると、ガラスフィルムの曲率が幅方向において変化することとなり、剥離時にガラスフィルムがねじれることでより破損する可能性が高まることとなっていた。
ここではまず、本発明の一実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法の適用対象たるガラスフィルム積層体について、説明をする。
本発明の一実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法は、ガラスフィルム積層体からガラスフィルムを剥離するための方法である。
ガラスフィルム積層体とは、ガラスフィルムのハンドリング性向上を目的として、支持体の上にガラスフィルムを積層して製造される板状の部材である。そして、ガラスフィルム積層体の状態で、ガラスフィルムに対してデバイス製造関連処理を行い、その後、支持体とガラスフィルムを分離することによって、ガラスフィルムのハンドリング性向上を図りつつ、ガラスフィルムに対する処理を精度良く行うことが実現される。
尚、ガラスフィルム積層体を構成する支持体は、薄板ガラスのみで構成されるものに限定されず、ガラスフィルムが積層される側の面に、樹脂層や無機薄膜を備えていてもよい。樹脂層を構成する素材としては、例えば、アクリル樹脂やシリコーン樹脂等を採用することができ、無機薄膜の素材としては、例えば、ITO、ZrO2、カーボン等を採用することができる。
支持体が薄板ガラスと樹脂層で構成される場合には、ガラスフィルムと支持ガラスは樹脂層を介して接着され、支持体が薄板ガラスと無機薄膜で構成される場合には、ガラスフィルムと支持ガラスは無機薄膜を介して接着される。
Si−OH + HO−Si → Si−O−Si + H2O
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1と支持ガラス2の固着力が強くなると考えられる。
本実施形態では、図1に示したガラスフィルム積層体3から、ガラスフィルム1を剥離する場合の剥離方法を例示して説明をする。尚、ガラスフィルム1を剥離するときには、ガラスフィルム積層体3は、図示しない剥離装置の基台上に配置されており、当該基台により支持ガラス2を吸着することによって固定されている。
本発明の第一の実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法では、図3(a)に示すように、ガラスフィルム1と支持ガラス2の界面4に剥離手段10を割り込ませて、矢印Xの方向に向けて剥離を進行させる(以下、剥離方向Xと呼ぶ)ことにより行う。
そして、剥離後のガラスフィルム1を、吸着パッド20で吸着し、剥離高さを所定の高さHに保持することで、剥離後のガラスフィルム1において略S字状の湾曲部Wを形成する構成としている。
尚、本実施形態で用いる剥離手段10は、図3(a)(b)に示す略剃刀状の剥離治具であり、図示はしていないが、刃先の先端から空気等の流体が噴出される。
そして、湾曲部Wのうち、剥離始点SからS字状に湾曲するガラスフィルム1の当該湾曲形状の変曲点Cまでの範囲を第一の湾曲部W1(以下、第一湾曲部W1と呼ぶ)と規定し、残りの部分を第二の湾曲部W2(以下、第二湾曲部W2と呼ぶ)と規定する。
また、所定の高さHは、各湾曲部W1・W2に適切な曲率を付与することができる高さを選択する。
尚以下では、第一曲率保持部材30が周側面において有する曲率を第一の湾曲部の曲率(1/R1)と呼ぶ。第一の湾曲部の曲率(1/R1)は、ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率を選択する。
ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率は、ガラスフィルム1の厚みやガラスフィルム1の端面の状況(傷の有無等)に応じて変化するため、これらを考慮して第一の湾曲部の曲率を選択する。具体的には、厚み5〜200μmのガラスフィルム1を使用する場合においては、第一の湾曲部の曲率(1/R1)は、1/500〜1/15であることが好ましく、1/350〜1/150であることがより好ましく、1/350〜1/250であることがさらに好ましい。これにより剥離時にガラスフィルム1が破損することを効果的に防止することができる。尚、第一の湾曲部の曲率(1/R1)が大きいと、剥離の為の設備も大きくなるため、設備をコンパクトにするという観点からも、第一の湾曲部の曲率(1/R1)を小さくすることが好ましい。
尚、第一曲率保持部材30は、回転軸32の軸心位置が剥離始点Sの直上となるように、配置している。
尚以下では、第二湾曲部W2に付与される曲率を第二の湾曲部の曲率(1/R2)と呼ぶ。第二の湾曲部の曲率(1/R2)は、ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率を選択する。
第二の湾曲部の曲率についても、第一の湾曲部の曲率と同様に、ガラスフィルム1の厚みやガラスフィルム1の端面の状況(傷の有無等)等を考慮して、ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率を選択する。具体的には、厚み5〜200μmのガラスフィルム1を使用する場合においては、第二の湾曲部の曲率(1/R2)は、1/500〜1/15であることが好ましく、1/350〜1/150であることがより好ましく、1/350〜1/250であることがさらに好ましい。これにより剥離時にガラスフィルム1が破損することを効果的に防止することができる。尚、設備をコンパクトにするという観点からも、第二の湾曲部の曲率(1/R2)を小さくすることが好ましい。
このような構成により、ガラスフィルム1の剥離時に、ガラスフィルム1が破損することが防止できる。
本発明の第二の実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法では、第一の実施形態と同様に、図1に示したガラスフィルム積層体3から、ガラスフィルム1を剥離する場合の剥離方法を例示して説明をする。
このような構成により、支持ガラス2から剥離した直後のガラスフィルム1が、第一湾曲部W1において吸着体11に吸着されて剥離され、かつ、ガラスフィルム1が該吸着体11に沿うように変形し、第一の湾曲部の曲率(1/R1)で湾曲される。
吸着体11の第一の湾曲部の曲率(1/R1)は、ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率を選択する。
ガラスフィルム1に破損が生じることがない曲率は、ガラスフィルム1の厚みやガラスフィルム1の端面の状況(傷の有無等)に応じて変化するため、これらを考慮して第一の湾曲部の曲率を選択する。具体的には、厚み5〜200μmのガラスフィルム1を使用する場合においては、吸着体11による第一の湾曲部の曲率(1/R1)は、1/500〜1/50であることが好ましく、1/350〜1/150であることがより好ましく、1/350〜1/250であることがさらに好ましい。これにより剥離時にガラスフィルム1が破損することを効果的に防止することができる。尚、第一の湾曲部の曲率(1/R1)が大きいと、剥離の為の設備も大きくなるため、設備をコンパクトにするという観点からも、第一の湾曲部の曲率(1/R1)を小さくすることが好ましい。
ガラスフィルム1は、第一湾曲部W1を吸着体11で吸着することで、吸着体11が第一湾曲部W1に対して沿うように構成され、これにより、第一湾曲部W1の曲率(1/R1)が一定に保持される。
尚、図5(a)には図示していないが、本発明の第二の実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法においては、剃刀状の剥離手段10を別途用いて、吸着体11と併用して、ガラスフィルム1を剥離する構成としてもよい。
尚、本発明の第二の実施形態に係るガラスフィルムの剥離方法における第二曲率保持部材40の態様は、図5(b)に示す態様に限定されず、例えば、図4(b)に示す態様であってもよく、種々の態様の第二曲率保持部材40を採用し得る。
また、本発明の一実施形態に係るガラスフィルム1の剥離方法は、第一湾曲部W1において、剥離した後のガラスフィルム1を第一曲率保持部材30に沿わせることで、第一湾曲部W1の曲率(1/R1)を、一定に保持するものである。
電子デバイス50は、図6に示すように、ガラスフィルム1上に素子51を形成することによって製造されるものである。
ガラスフィルム1は、極めて薄い部材であり、可撓性に富むものであるため、ガラスフィルム1を単体で搬送し、ガラスフィルム1上に精度良く素子51を配置することは困難である。
このため、電子デバイス50は、ガラスフィルム1と支持体たる支持ガラス2を積層し、ガラスフィルム積層体3を形成した後、ガラスフィルム積層体3の状態でガラスフィルム1を搬送するとともに、ガラスフィルム1に対して素子51を形成して電子デバイス50を作成し、その後、電子デバイス50を支持ガラス2から剥離することで、電子デバイス50を製造する構成としている。
また、本発明の一実施形態に係る電子デバイスの製造方法では、ガラスフィルム積層体3を構成するガラスフィルム1と支持ガラス2の相互に接触する側の表面粗さRaを夫々2.0nm以下としている。
特に、図7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、本発明に使用されるガラスフィルム1および支持ガラス2は、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成形されたものであってもよい。
図7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60の下端部61から流下した直後のガラスリボンGは、冷却ローラ62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を図示しない徐冷炉(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1および支持ガラス2が夫々成形される。
尚、ここでいう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。
本発明の一実施形態に係る電子デバイスの製造方法で用いる無アルカリガラス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、さらに好ましくは300ppm以下である。
このようにガラスフィルム1の厚みをより薄くすることで、適切な可撓性を付与することができる。
厚みをより薄くしたガラスフィルム1は、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が、支持ガラス2を使用することで、第二の工程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。
尚、ガラスフィルム1の厚みが5μm未満であると、ガラスフィルム1の強度が不足がちになり、支持ガラス2からガラスフィルム1を剥離し難くなるおそれがある。
支持ガラス2については、ガラスフィルム1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1の割れ等を生じ難くすることができ、ガラスフィルム積層体3の安定した積層状態を維持することが可能になる。
そして、膨張率の差を抑える観点から、支持ガラス2とガラスフィルム1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2の厚みは、400μm以上であることが好ましい。支持ガラス2の厚みが400μm未満であると、支持ガラス2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2の厚みは、400〜700μmであることが好ましく、500〜700μmであることが最も好ましい。
これにより、支持ガラス2でガラスフィルム1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2からガラスフィルム1を剥離する際に生じ得るガラスフィルム1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3を載置する場合は、支持ガラス2の厚みは400μm未満(例えば300μm等、ガラスフィルム1と同一の厚み)でも良い。
ガラスフィルム1の支持ガラス2との接触面1aと、支持ガラス2のガラスフィルム1との接触面2aの表面粗さRaが2.0nm以下であることが好ましく、これにより、ガラスフィルム1と支持ガラス2とを接着剤無しで強固に積層し易くなる。
ガラスフィルム1と支持ガラス2とを接着剤無しで強固に積層し易くするためには、本発明において使用するガラスフィルム1および支持ガラス2の夫々の接触面1a、2a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。
第二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法やスパッタリング等による成膜処理等が挙げられる。
ガラスフィルム1の有効面1b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。
これにより、作製された電子デバイス50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1およびカバーガラス52の割れ等が生じ難く、破損し難い電子デバイス50とすることが可能となる。
そして、膨張率の差を抑える観点から、カバーガラス52とガラスフィルム1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。
ガラスフィルム1の有効面1b上にCVD法やスパッタリング等の公知の成膜方法により、陽極層51a、正孔輸送層51b、発光層51c、電子輸送層51d、陰極層51eの順に積層して素子51の一例である有機EL素子の形成を行う。
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52とガラスフィルム1とを接着することにより、素子51を封止し、支持ガラス付電子デバイス53(ここでは支持ガラス付有機ELパネル)を作製する。
尚、図8に示す形態では、カバーガラス52とガラスフィルム1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52とガラスフィルム1とを接着しても良い。
また、界面4に剥離手段10を挿入する場合は、剥離手段10の先端部から流体を噴出させながら行うようにしてもよい。
即ち、ガラスフィルム積層体3の一実施態様が支持ガラス付電子デバイス53であり、また、ガラスフィルム1の一実施態様が電子デバイス50であり、以下の説明におけるガラスフィルム積層体3と支持ガラス付電子デバイス53、および、以下の説明におけるガラスフィルム1と電子デバイス50は、それぞれ相互に読み替えることが可能である。
尚、支持ガラス2とガラスフィルム1との界面4に、剥離手段10や図示しない樹脂シート等を挿入することで、ガラスフィルム1の1辺を支持ガラス2から浮かして、剥離の起点としても良い。
本発明の一実施形態に係る電子デバイス50の製造方法では、第三の工程において、図9に示す如く、剥離した電子デバイス50を回転ローラたる第一曲率保持部材30に沿わせることで、剥離後の電子デバイス50の第一湾曲部W1を、第一の湾曲部の曲率(1/R1)で一定に保持する構成としている。このような構成によって、剥離時における電子デバイス50の破損を防止することができる。
2 支持ガラス
3 ガラスフィルム積層体
10 剥離手段
30 第一曲率保持部材
40 第二曲率保持部材
50 電子デバイス
W1 第一湾曲部
W2 第二湾曲部
Claims (7)
- ガラスフィルムと支持体を有するガラスフィルム積層体から前記ガラスフィルムを剥離するガラスフィルムの剥離方法であって、
前記ガラスフィルムと前記支持体の界面に剥離手段を進行させながら、
前記支持体から剥離した後の前記ガラスフィルムを、前記支持体から離反する方向に向けて湾曲させることで第一の湾曲部を形成し、
前記第一の湾曲部の曲率を、第一の曲率保持部材に沿わせることで一定に保持しながら前記支持体から前記ガラスフィルムを剥離する、
ことを特徴とするガラスフィルムの剥離方法。 - 前記第一の曲率保持部材を、
回転可能なローラ部材で構成する、
ことを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルムの剥離方法。 - 前記第一の曲率保持部材を、
回転可能なローラ状の吸着体で構成し、
前記吸着体によって、
前記ガラスフィルムを吸着することで、前記第一の湾曲部における前記ガラスフィルムを前記吸着体に沿わせる、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガラスフィルムの剥離方法。 - 前記第一の湾曲部によって湾曲した前記ガラスフィルムを、前記支持体から離間した位置で前記支持体と平行姿勢となるように前記支持体に近接する方向に向けて湾曲させることで第二の湾曲部を形成し、
前記第二の湾曲部の曲率を、一定に保持しながらガラスフィルムを剥離する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載のガラスフィルムの剥離方法。 - 前記第一の湾曲部の曲率と前記第二の湾曲部の曲率を、
略同一の曲率とする、
ことを特徴とする請求項4に記載のガラスフィルムの剥離方法。 - 前記第二の湾曲部における前記ガラスフィルムに第二の曲率保持部材を当接させて、
前記第一の湾曲部と前記第二の湾曲部の境界位置を決定する、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載のガラスフィルムの剥離方法。 - ガラスフィルムと支持体とを積層してガラスフィルム積層体を作製する第一の工程と、
前記ガラスフィルム積層体における前記ガラスフィルムに電子デバイス製造関連処理を行う第二の工程と、
前記電子デバイス製造関連処理後の前記ガラスフィルム積層体から、前記ガラスフィルムに電子デバイス製造関連処理を施して得た電子デバイスを剥離する第三の工程と、
を有する電子デバイスの製造方法であって、
前記第三の工程において、
前記ガラスフィルムと前記支持体の界面に剥離手段を進行させながら、
第一の曲率保持部材に沿わせることで前記支持体から剥離した前記電子デバイスが一定の曲率に保持されるように、支持体から電子デバイスを剥離する、
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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