JP6387958B2 - 曲げ試験方法、シート物の製造方法および曲げ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、曲げ試験方法、シート物の製造方法、曲げ試験装置、脆性シート、素子付き脆性シート、および電子デバイスに関する。

画像表示パネル、太陽電池、薄膜２次電池などの電子デバイスの基板として、ガラス基板が用いられる。近年では、ガラス基板として、フレキシブル性を有するガラスシートが開発されている。

ガラスシートの耐久性を調べる試験方法として、ガラスシートをローラで搬送しながらローラの外周に沿って湾曲させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ガラスシートの試験方法として、湾曲させたガラスシートを挟む平行な２つの板の間隔を徐々に狭める方法も知られている（例えば非特許文献１参照）。

特表２０１０−５０６１６８号公報

S. T. Gulati（他4名）、「Two Point Bending of Thin Glass Substrate」、SID Symposium Digest of Technical Papers、2011年6月、第42巻、p.652-654

ガラスなどの脆性材料を含むシート物をローラに沿って湾曲させる場合、シート物がローラに抱き付くように、シート物に張力が加えられる。また、ローラ上に異物などがあると、シート物の一部に応力が集中する。よって、想定外の力がシート物に加わることがあり、信頼性が低かった。

また、シート物を挟む平行な２つの板の間隔を徐々に狭める場合、シート物の引張応力の発生位置は変わらない。そのため、引張応力の発生位置にクラックの起点となる欠陥（傷、付着物、内包物など）がなければ、破壊強度が高めに検出され、信頼性が低かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、信頼性の高い、曲げ試験方法などの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
第１の支持盤と第２の支持盤とにそれぞれ脆性材料を含むシート物を支持させ、
互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を所定方向および反対方向に１回往復させるか、前記所定方向に１回移動させることにより、
前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記シート物にクラックが形成されるか否かを調べる、曲げ試験方法が提供される。

本発明の一態様によれば、信頼性の高い、曲げ試験方法が提供される。

本発明の一実施形態による曲げ試験装置の試験の様子を示す図である。 図１の曲げ試験装置の上面図である。 図１の曲げ試験装置のシート物のセット時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による複合シートを示す図である。 本発明の一実施形態による液晶パネルを示す図である。 本発明の一実施形態による有機ＥＬパネルを示す図である。 本発明の一実施形態による太陽電池を示す図である。 本発明の一実施形態による薄膜２次電池を示す図である。 本発明の一実施形態による電子ペーパを示す図である。 変形例による曲げ試験装置のシート物のセット時の状態を示す図である。 図１０の下側支持盤を上から見た図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して、説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による曲げ試験装置の試験の様子を示す図である。図１において、実線で示す状態で、ベースに対して下側支持盤が図中左方向に移動されると、一点鎖線で示す状態になる。図２は、図１の曲げ試験装置の上面図である。図３は、図１の曲げ試験装置のシート物のセット時の状態を示す図である。図１および図３において、移動部の一部を破断して示す。

曲げ試験装置１０は、脆性材料を含むシート物を湾曲させる装置である。シート物としては、例えばガラスシート２が用いられる。湾曲させるガラスシート２にクラックが形成されるか否かを調べることで、ガラスシート２の耐久性がわかる。

ガラスシート２は、画像表示パネルや太陽電池、薄膜２次電池などの電子デバイスの基板として用いられるものであってよく、ガラスシート２上に各種の素子が形成されてよい。

ガラスシート２のガラスの種類は、多種多様であってよく、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどでよい。

ガラスシート２の厚さは、例えば２００μｍ以下である。ガラスシート２の厚さが２００μｍ以下の場合、ガラスシート２を渦巻き状に巻回してガラスロールを作製することが可能である。ガラスシート２の厚さは、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下である。また、ガラスシート２の厚さは、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは５μｍ以上である。

ガラスシート２が矩形状の場合、長辺の長さは１５０ｍｍ〜３０５０ｍｍ、短辺の長さは１００ｍｍ〜２８５０ｍｍであってよい。

曲げ試験装置１０は、例えば図１〜図３に示すように、ベース１２、第１の支持盤としての上側支持盤１４、第２の支持盤としての下側支持盤１６、移動部２０、調整部３０、検出部４０、支持部５０、および載置部６０を備える。

上側支持盤１４は、ガラスシート２を支持する。上側支持盤１４の支持面１４ａは、下向きの平坦な面であってよく、例えばテープなどでガラスシート２の一端部を固定する面であってよい。上側支持盤１４における支持面１４ａとは反対側の面は、平坦であっても平坦でなくてもよい。

上側支持盤１４は、ガラスシート２の損傷を防止するため、ガラスシート２と接触する樹脂層と、金属製の本体とで構成されてよい。樹脂層は、金属製の本体に分離自在に取り付けられてよい。ガラスシート２の破片などが樹脂層に刺さった場合に、樹脂層が交換できる。

下側支持盤１６は、上側支持盤１４と同様に、ガラスシート２を支持する。下側支持盤１６の支持面１６ａは、上向きの平坦な面であってよく、例えばガラスシート２の他端部を載せる載置面であってよい。ガラスシート２の他端部は重力で下側支持盤１６の支持面１６ａに押し付けられ、摩擦力で固定される。下側支持盤１６の支持面１６ａには、ガラスシート２の位置ずれを防止するため、ガラスシート２の他端部と当接するストッパ１７が設けられてよい。下側支持盤１６における支持面１６ａとは反対側の面は、平坦であっても平坦でなくてもよい。

下側支持盤１６は、ガラスシート２の損傷を防止するため、ガラスシート２と接触する樹脂層と、金属製の本体とで構成されてよい。樹脂層は、金属製の本体に分離自在に取り付けられてよい。ガラスシート２の破片などが樹脂層に刺さった場合に、樹脂層が交換できる。

移動部２０は、互いに平行な上側支持盤１４の支持面１４ａと下側支持盤１６の支持面１６ａとの間隔Ｄを維持した状態で、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置を移動させる。移動部２０は、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置を移動させるため、ベース１２に対して下側支持盤１６を平行に移動させる。

尚、本実施形態の移動部２０は、ベース１２に対して下側支持盤１６を平行に移動させるが、ベース１２に対して上側支持盤１４を平行に移動させてもよいし、上側支持盤１４および下側支持盤１６の両方を平行に移動させてもよい。いずれの場合でも、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置が移動する。

移動部２０は、例えば、昇降フレーム２１、モータ２２、ボールねじ機構２３、スライダブロック２４などで構成される。昇降フレーム２１は、ベース１２に対して移動自在とされる。モータ２２は、例えば電動サーボモータであってよく、昇降フレーム２１に取り付けられる。ボールねじ機構２３は、モータ２２の回転運動を直線運動に変換してスライダブロック２４に伝える。スライダブロック２４は、下側支持盤１６と連結され、下側支持盤１６と共にベース１２に対して平行に移動する。モータ２２は、マイクロコンピュータなどで構成されるコントローラによる制御下で、ボールねじ軸２３ａを回転させ、ボールねじナット２３ｂを移動させる。ボールねじナット２３ｂの移動に伴って、スライダブロック２４および下側支持盤１６がベース１２に対して平行に移動する。

尚、本実施形態のモータ２２は回転モータであるが、リニアモータであってもよい。リニアモータは、固定子と可動子とで構成され、可動子に下側支持盤１６が取り付けられる。固定子と可動子との間に作用する磁力によって、可動子が直線運動し、下側支持盤１６が移動する。

調整部３０は、互いに平行な上側支持盤１４の支持面１４ａと下側支持盤１６の支持面１６ａとの間隔Ｄを調整する。調整部３０は、間隔Ｄを調整するため、ベース１２に対して下側支持盤１６を昇降させてよい。

尚、本実施形態の調整部３０は、ベース１２に対して下側支持盤１６を昇降させるが、ベース１２に対して上側支持盤１４を昇降させてもよいし、下側支持盤１６および上側支持盤１４の両方を昇降させてもよい。いずれの場合でも、上側支持盤１４と下側支持盤１６との間隔Ｄが調整できる。

調整部３０は、例えばパンタグラフ式のジャッキで構成される。調整部３０は、移動部２０（詳細には昇降フレーム２１）とベース１２との間に配設され、ベース１２に対して移動部２０を昇降させる。移動部２０の昇降に伴って、下側支持盤１６が昇降し、下側支持盤１６と上側支持盤１４との間隔が調整できる。

尚、本実施形態の調整部３０は、パンタグラフ式のジャッキで構成され、手動で作動させられるが、移動部２０と同様に構成されてよく、モータなどで構成されてよい。調整部のモータは、コントローラによる制御下で作動する。

検出部４０は、ガラスシート２にクラックが形成されるときに生じる弾性波（例えばＡＥ（Acoustic Emission）波）を検出するセンサ（例えばＡＥセンサ）で構成される。上側支持盤１４および下側支持盤１６で支持されたままの状態でガラスシート２にクラックが形成されるか否かがわかる。ガラスシート２のクラックは、ガラスシート２に存在する欠陥（傷、付着物、内包物など）を起点として形成される。検出部４０は、ガラスシート２を支持する下側支持盤１６に取り付けられるが、上側支持盤１４に取り付けられてもよい。

尚、本実施形態の検出部４０は、ガラスシート２で生じるクラックの弾性波を検出するセンサで構成されるが、ガラスシート２に光を照射する光源と、ガラスシート２からの反射光を受光する受光素子とで構成されてもよい。受光素子の受光量に基づいて、ガラスシート２でクラックが発生しているか否かが分かる。また、目視や顕微鏡などでクラックの有無を調べてもよい。

支持部５０は、ベース１２に対して固定され、蝶番などの連結部５２を介して、上側支持盤１４を回動自在に支持する。上側支持盤１４は、上側支持盤１４の支持面１４ａが下側支持盤１６の支持面１６ａに対して平行となる試験位置（第１の位置）と、上側支持盤１４の支持面１４ａが下側支持盤１６の支持面１６ａに対して斜めになるセット位置（第２の位置）との間で回動自在とされる。上側支持盤１４が試験位置からセット位置に回動する間、上側支持盤１４および下側支持盤１６で支持されたガラスシート２の湾曲部の曲率半径が徐々に大きくなる。上側支持盤１４をセット位置で停止させる回動ストッパが支持部５０に取り付けられてもよい。尚、支持部５０は、昇降フレーム２１を上下に案内するガイドとして機能してもよい。

載置部６０は、ベース１２に対して固定され、下側支持盤１６よりも上方に配設される上側支持盤１４を載せる。上側支持盤１４は、試験位置（図１の位置）にあるとき、載置部６０の上端面に載せられる。上側支持盤１４の姿勢が安定化するように、上側支持盤１４は図２に示すように複数の載置部６０に載せられてよい。各載置部６０にはボルト６２の軸部６２ｂを螺合するボルト孔が形成される。また、上側支持盤１４にはボルト６２の軸部６２ｂを貫通させる貫通孔が形成される。ボルト６２の頭部６２ａと各載置部６０とで上側支持盤１４が挟まれ、上側支持盤１４の姿勢が安定化できる。

次に、上記構成の曲げ試験装置１０の動作（曲げ試験方法）について説明する。

先ず、作業者は、ボルト６２を外し、上側支持盤１４を試験位置（図１に示す位置）からセット位置（図３に示す位置）に回動させ、セット位置で停止させる。次いで、作業者は、上側支持盤１４と下側支持盤１６とにそれぞれガラスシート２を支持させる。セット時のガラスシート２の湾曲部の曲率半径は、試験時のガラスシート２の湾曲部の曲率半径よりも大きい。ガラスシート２の湾曲部で生じる引張応力がセット時に最小となり、試験時に最大となるため、設定値以上の過度な引張応力がガラスシート２で生じることがない。セット時に、ガラスシート２の湾曲部で生じる引張応力は十分小さく、湾曲部にクラックが形成されることはほとんどない。

次いで、作業者は、上側支持盤１４をセット位置から試験位置に回動させ、載置部６０に載せる。上側支持盤１４をセット位置から試験位置に回動させる間、クラックが形成されるときに生じる弾性波の有無を検出部４０が監視してよい。続いて、作業者は、載置部６０とボルト６２の頭部６２ａとで上側支持盤１４を挟む。上側支持盤１４の姿勢が安定化でき、上側支持盤１４の支持面１４ａと、下側支持盤１６の支持面１６ａとが平行に維持できる。

次いで、作業者は、手動で調整部３０を作動させて、互いに平行な上側支持盤１４の支持面１４ａと下側支持盤１６の支持面１６ａとの間の間隔Ｄを調整し、上側支持盤１４と下側支持盤１６との間で湾曲させるガラスシート２に設定値の引張応力を発生させる。

ガラスシート２の湾曲部の頂端（図１においてガラスシート２の右端）に発生する引張応力σは、下記の式（１）に基づいて算出可能である。
σ＝Ａ×Ｅ×ｔ／（Ｄ−ｔ）・・・（１）
上記式（１）中、Ａは本試験に固有の定数（１．１９８）、Ｅはガラスシート２のヤング率、ｔはガラスシート２の厚さである。式（１）から明らかなように、間隔Ｄ（Ｄ＞２×ｔ）が狭くなるほど、引張応力σが大きくなる。

本実施形態では、間隔Ｄを調整するため、ベース１２に対して下側支持盤１６を昇降させる。下側支持盤１６は、上側支持盤１４よりもベース１２に近く、ベース１２に対して平行な姿勢に維持しやすい。よって、上側支持盤１４の支持面１４ａと、下側支持盤１６の支持面１６ａとの平行度が良好に維持できる。

次いで、作業者は、コントローラによる制御下で移動部２０を作動させ、間隔Ｄを維持した状態で、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置を移動させる。具体的には、ベース１２に対して下側支持盤１６を図中左右方向に移動させる。下側支持盤１６は、所定の回数だけ往復移動される。尚、下側支持盤１６は、１回だけ往復されてもよいし、１回だけ左方向に移動されてもよいし、１回だけ右方向に移動されてもよい。いずれの場合でも、ガラスシート２の引張応力σの発生位置が移動できる。

ところで、ガラスシート２のクラックの起点となる欠陥（傷、付着物、内包物など）は、ガラスシート２に点在している。

本実施形態では、ガラスシート２の引張応力σの発生位置が移動でき、大面積の試験が可能であるため、ガラスシート２の耐久性が精度良く求められる。

上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置の所定方向への１回の移動量は、好ましくは１００ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上、さらに好ましくは３００ｍｍ以上である。

ガラスシート２の評価面積は、好ましくは１００ｃｍ^２以上、より好ましくは３００ｃｍ^２以上、さらに好ましくは９００ｃｍ^２以上である。「評価面積」は、ガラスシート２における湾曲部の頂端（図１においてガラスシート２の右端）の所定方向への１回の移動面積のことである。例えば、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の相対移動方向が矩形状のガラスシート２の短辺に対して垂直な場合、「評価面積」は、ガラスシート２の短辺の長さと、上記移動量との積である。

上側支持盤１４と下側支持盤１６との間で湾曲させるガラスシート２にクラックが形成されるか否かは、クラックが形成されるときに生じる弾性波の有無を検出部４０で検出することで調べられる。上側支持盤１４および下側支持盤１６で支持されたままの状態でガラスシート２にクラックが形成されるか否かが確認できる。

ガラスシート２にクラックが生じない場合、作業者は、手動で調整部３０を作動させて、互いに平行な上側支持盤１４の支持面１４ａと下側支持盤１６の支持面１６ａとの間の間隔Ｄを狭める。これにより、上側支持盤１４と下側支持盤１６との間で湾曲させるガラスシート２に前回よりも高い引張応力が発生する。

次いで、作業者は、コントローラによる制御下で移動部２０を作動させ、間隔Ｄを維持した状態で、上側支持盤１４に対する下側支持盤１６の位置を移動させ、上側支持盤１４と下側支持盤１６との間で湾曲させるガラスシート２にクラックが形成されるか否か調べる。ガラスシート２にクラックが形成されるまで、間隔Ｄを段階的に狭め、ガラスシート２にかける引張応力σを段階的に強めることで、ガラスシート２の破壊強度がわかる。ガラスシート２が割れたときの引張応力σが破壊強度として用いられる。

ガラスシート２の曲げ試験前に、ガラスシート２の評価面（曲げ試験で引張応力が生じる面）とは反対側の面の少なくとも一部に飛散防止フィルムを貼り合わせておいてもよい。曲げ試験で割れた破片が飛び散らないので、次の測定への移行がはかどり、また割れ発生起点の解析も可能である。

尚、本実施形態では、ガラスシート２の破壊強度を調べる目的で、間隔Ｄを段階的に狭めるが、ガラスシート２の破壊強度が閾値（例えば５０ＭＰａ）よりも大きいことを確認する場合、閾値に対応する間隔Ｄで試験を行ってクラックが形成されたか否かを調べればよい。クラックが形成されない場合、さらに間隔Ｄを狭めなくてよい。クラックが形成されない場合、ガラスシート２の破壊強度は閾値値よりも大きいとみなすことができる。

尚、本実施形態では、脆性材料を含むシート物として、ガラスシート２を用いたが、シート物の種類は特に限定されない。脆性材料としては、ガラスの他に、セラミックスなどが挙げられる。例えばシート物は、セラミックスシートでもよい。ガラスシートおよびセラミックスシートを脆性シートと総称する。

また、シート物は、図４に示すように、複合シート６でもよい。複合シート６は、ガラスシート２と、ガラスシート２上に樹脂を含む材料で形成される補強層４とを含む。尚、図４の複合シート６は、ガラスシート２の片側にガラスシート２と結合する補強層４を有するが、ガラスシート２を挟んだ両側にそれぞれガラスシート２と結合する補強層を有してもよい。ガラスシート２を挟んで配設される２つの補強層は、同じ厚さを有しても異なる厚さを有してもよく、同じ物性（ヤング率、熱膨張係数など）を有しても異なる物性を有してもよい。また、図４の複合シートは、脆性シートとして、ガラスシートを含むが、セラミックスシートを含んでもよい。

ガラスシート２は、ガラスシート２と補強層４との結合力を高めるため、ガラスシート２における補強層４と結合する主面２ａがシランカップリング剤などの表面処理剤で表面処理されたものでもよい。表面処理によるガラスシート２の厚みの変化は、表面処理前のガラスシート２の厚みに比べて十分に小さい（例えば１０ｎｍ以下）。

補強層４は、巻芯などのロールに沿って複合シート６を曲げ変形したときに、ガラスシート２と剥離しない程度の結合力を有し、ガラスシート２の傷が開くのを制限する。補強層４は、電子デバイスの製造工程の途中でガラスシート２から剥離されてもよく、電子デバイスの一部とならなくてもよい。

補強層４は、ガラスシート２の平均破壊強度を高めたい部分を覆えばよく、ガラスシート２の一方の主面２ａの少なくとも一部を覆う。補強層４は、好ましくは、ガラスシート２の一方の主面２ａ全体を覆う。尚、補強層４はガラスシート２の一方の主面２ａからはみ出してもよい。

補強層４は、ガラスシート２上に液状の樹脂組成物を塗布し固化させて形成されてもよいし、ガラスシート２に樹脂フィルムを貼り付けて形成されてもよい。後者の場合、補強層４は、樹脂フィルムおよび樹脂フィルムとガラスシートとを接着する接着層で構成されてもよい。尚、後者の場合、接着剤を用いずに、ガラスシートの表面処理（例えばシランカップリング処理）した面と、樹脂フィルムの表面処理（例えばコロナ処理）した面とを貼り合わせてもよい。表面処理による樹脂フィルムの厚みの変化は、表面処理前の樹脂フィルムの厚みに比べて十分に小さい（例えば１０ｎｍ以下）。

補強層４は、図４では１つの層で構成されるが、材料の異なる複数の層で構成されてもよい。補強層４におけるガラスシート２と結合する主面とは反対側の面は、露出面であってよい。

補強層４は、例えば樹脂のみで形成されてよい。尚、補強層４は、樹脂を含む材料で形成されていればよく、例えば樹脂およびフィラーで形成されてもよい。フィラーとしては、繊維状もしくは、板状、鱗片状、粒状、不定形状、破砕品など非繊維状の充填剤が挙げられ、具体的には例えば、ガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、ほう酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、マイカ、タルク、カオリン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、ワラステナイト、酸化チタン、酸化亜鉛、ポリリン酸カルシウム、グラファイト、金属粉、金属フレーク、金属リボン、金属酸化物、カーボン粉末、黒鉛、カーボンフレーク、鱗片状カーボン、カーボンナノチューブなどが挙げられる。金属粉、金属フレーク、金属リボンの金属種の具体例としては銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、鉄、黄銅、クロム、錫などが例示できる。ガラス繊維あるいは炭素繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものなら特に限定はなく、例えば長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバーなどから選択して用いることができる。また、補強層４は、樹脂を含浸した織布、不織布などで構成されてもよい。

補強層４の樹脂は、多種多様であってよく、例えば例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、エポキシ（ＥＰ）等が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、ウレタン（ＰＵ）等が用いられる。尚、樹脂膜は、光硬化性樹脂で形成されてもよく、共重合体、または混合物であってもよい。ロールツーロール法による電子デバイスの製造工程は加熱処理を伴う工程を含むことがあり、樹脂の耐熱温度（連続使用可能温度）は好ましくは１００℃以上である。耐熱温度が１００℃以上の樹脂としては、例えばポリイミド（ＰＩ）、エポキシ（ＥＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、ウレタン（ＰＵ）などが挙げられる。

補強層４の平均厚みは、例えば１００μｍ未満である。補強層４の平均厚みが１００μｍ未満であれば、複合シート６のフレキシブル性が十分確保できる。また、補強層４の平均厚みが１００μｍ未満であれば、樹脂とガラスとの熱膨張係数差による反りが抑制できる。補強層４の平均厚みは、好ましくは９０μｍ以下、より好ましくは７５μｍ以下である。

また、補強層４の平均厚みは、例えば０．５μｍ以上である。補強層４の平均厚みが０．５μｍ以上であれば、補強層４の存在によってガラスシート２の傷が開くのを制限できる。補強層４の平均厚みは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上である。

さらに、シート物は、素子付きの脆性シート、最終製品である電子デバイスなどでもよい。素子付きの脆性シート、電子デバイスは、少なくとも脆性シートを含み、図４に示す補強層４をさらに含んでもよい。

電子デバイスとしては、画像表示パネル、太陽電池、薄膜二次電池、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）、圧力センサ、加速度センサ、生体センサなどが挙げられる。画像表示パネルとしては、液晶パネル（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機ＥＬパネル（ＯＬＥＤ）、電子ペーパなどが挙げられる。

図５は、本発明の一実施形態による液晶パネルを示す図である。液晶パネル７０は、ＴＦＴ基板７２、ＣＦ基板７４、および液晶層７６などで構成される。ＴＦＴ基板７２は、ガラスシート２上にＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ）７３などをパターン形成してなる。ＣＦ基板７４は、ガラスシート２上にカラーフィルター素子７５をパターン形成してなる。ＴＦＴ基板７２およびＣＦ基板７４が特許請求の範囲に記載の素子付き脆性シートに相当する。

図６は、本発明の一実施形態による有機ＥＬパネル（ＯＬＥＤ）を示す図である。有機ＥＬパネル８０は、例えばガラスシート２、透明電極８２、有機層８４、反射電極８６、および封止板８８などで構成される。有機層８４は、少なくとも発光層を含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含む。例えば、有機層８４は、陽極側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層をこの順で含む。透明電極８２、有機層８４、および反射電極８６などで、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子８１が構成される。尚、有機ＥＬ素子は、トップエミッション型でもよい。

図７は、本発明の一実施形態による太陽電池を示す図である。太陽電池９０は、例えばガラスシート２、透明電極９２、シリコン層９４、反射電極９６、および封止板９８などで構成される。シリコン層は、例えば、陽極側から、ｐ層（ｐ型にドーピングされた層）、ｉ層（光吸収層）、ｎ層（ｎ型にドーピングされた層）などで構成される。透明電極９２、シリコン層９４、および反射電極９６などで、シリコン型の太陽電池素子９１が構成される。尚、太陽電池素子は、化合物型、色素増感型、量子ドット型などでもよい。

図８は、本発明の一実施形態による薄膜２次電池を示す図である。薄膜２次電池１００は、例えばガラスシート２、透明電極１０２、電解質層１０４、集電層１０６、封止層１０８、および封止板１０９などで構成される。透明電極１０２、電解質層１０４、集電層１０６、および封止層１０８などで、薄膜２次電池素子１０１が構成される。尚、本実施形態の薄膜２次電池素子１０１は、リチウムイオン型であるが、ニッケル水素型、ポリマー型、セラミックス電解質型などでもよい。

図９は、本発明の一実施形態による電子ペーパを示す図である。電子ペーパ１１０は、例えばガラスシート２、ＴＦＴ層１１２、電気工学媒体（例えばマイクロカプセル）を含む層１１４、透明電極１１６、および前面板１１８で構成される。ＴＦＴ層１１２、電気工学媒体の層１１４、および透明電極１１６などで、電子ペーパ素子１１１が構成される。電子ペーパ素子は、マイクロカプセル型、インプレーン型、ツイストボール型、粒子移動型、電子噴流型、ポリマーネットワーク型のいずれでもよい。

ところで、複合シートや素子付き脆性シート、電子デバイスでは、ガラスシート２の少なくとも片側に薄膜が形成される。曲げ試験時に、ガラスシート２の薄膜形成面の湾曲部の頂端に発生する引張応力σは、下記の式（２）に基づいて算出可能である。
σ＝Ａ×Ｅ×ｔ／（Ｄ´−ｔ）・・・（２）
上記式（２）中、Ａは本試験に固有の定数（１．１９８）、Ｅはガラスシート２のヤング率、ｔはガラスシート２の厚さ、Ｄ´は「Ｄ´＝Ｄ−２×ｕ」の式から算出される値である。ｕは薄膜の厚さを表す。薄膜の存在によって、ガラスシートの上端と下端の間隔が間隔Ｄよりも２×ｕだけ短くなる。尚、薄膜の存在によるガラスシート２の中立面の変位量は、ガラスシート２の厚さｔの５％以下であり、引張応力σの計算結果にほとんど影響を与えないので、無視する。中立面とは、引張応力も圧縮応力も生じない面であって、薄膜が存在しない場合、ガラスシート２の板厚方向中心面である。中立面の変位量は、材料力学の一般的な式を用いて算出できる。ガラスシート２が割れたときの引張応力σが破壊強度として用いられる。

次に、シート物の製造方法について説明する。シート物の製造方法は、シート物を製造するシート物製造工程と、シート物製造工程で製造したシート物を湾曲させる試験工程とを有する。

シート物製造工程は、一般的な工程であってよい。例えばシート物がガラスシートの場合、シート物製造工程はフロート法、フュージョン法、リドロー法のいずれでもよい。フロート法では、浴槽内の溶融スズ上で溶融ガラスを流動させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断する。フュージョン法では、樋状部材から左右両側に溢れ出た溶融ガラスを、樋状部材の下端で合流させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断する。リドロー法では、ガラスシートを熱で軟化させたうえで所望の厚さに引き伸ばし、引き伸ばしたガラスシートを固化させる。

試験工程は、上記曲げ試験装置１０を用いて行われてよい。試験方法については既に説明した通りである。破壊強度が所定値を超えるシート物は良品と判定され、破壊強度が所定値以下のシート物は不良品と判定される。

次に、ガラスシート２について説明する。
ガラスシート２は、好ましくは、図１の曲げ試験装置１０を用いて下記式（３）の条件で曲げ試験を行う場合にクラックが形成されないものである。下記式（３）は上記式（１）を変形したものである。
Ｄ＝（Ａ×Ｅ×ｔ／σ）＋ｔ・・・（３）
Ｄ；上側支持盤１４の支持面１４ａと下側支持盤１６の支持面１６ａとの間隔（単位［ｍｍ］）
Ａ＝１．１９８
Ｅ；ガラスシート２のヤング率（単位［ＭＰａ］）
ｔ；ガラスシート２の厚さ（単位［ｍｍ］）
σ＝５０（単位［ＭＰａ］）
つまり、ガラスシート２は、図１の曲げ試験装置１０を用いて曲げ試験を行う場合の破壊強度が５０ＭＰａよりも大きいものであってよい。破壊強度が５０ＭＰａよりも大きいガラスシート２は、巻芯に対して渦巻き状に巻き付けて保管した場合に、ほとんど割れない。

尚、セラミックスシートも、図１の曲げ試験装置１０を用いて曲げ試験を行う場合の破壊強度が５０ＭＰａよりも大きいものであってよい。

例１〜例４では、脆性シートとして矩形状のガラスシート（長辺３００ｍｍ、短辺２００ｍｍ）を用意した。ガラスシートは、フロート法で作製した。具体的には、溶融スズ上で溶融ガラスを流動させて帯板状に成形し、成形したガラスを徐冷した後、徐冷したガラスを所望のサイズに切断した。徐冷工程および切断工程において、ガラスを圧縮空気の空気圧で支持し、ガラスが固体物と触れないようにした。切断工程では、非接触切断法であるレーザ切断法を用いた。用意したガラスシートを図１の曲げ試験装置で曲げ試験した。

例５および例６では、脆性シートとして、例１〜例４と同様に作成したガラスシートを用意し、ガラスシートの評価面に予めサンドペーパで深さ１０μｍ程度の傷を付けた。その後、用意したガラスシートを図１の曲げ試験装置で曲げ試験した。曲げ試験では、ガラスシートの傷を付けた面に引張応力が生じるように複合シートを曲げた。

例１〜例６の試験条件および試験結果を表１に示す。表１のｔ、Ｅ、Ｄ、σは、式（１）のｔ、Ｅ、Ｄ、σと同じ意味である。

表１から明らかなように、例１〜例４では、徐冷工程および切断工程において、ガラスを圧縮空気の空気圧で支持し、ガラスが固体物と触れないようにしたので、曲げ試験でクラックが形成されず、破壊強度が５０ＭＰａよりも大きいことを確認できた。また、例１〜例２のガラスシートと同様に作成した帯状のガラスシート（長辺３０ｍ、短辺３００ｍｍ、厚さ５０μｍ）を直径３インチ（直径７６．２ｍｍ）の巻芯に渦巻き状に巻き付けて３０日間保管したところ、クラックが発生しなかった。また、例３〜例４のガラスシートと同様に作成した帯状のガラスシート（長辺３０ｍ、短辺３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）を直径６インチ（直径１５２．４ｍｍ）の巻芯に渦巻き状に巻き付けて３０日間保管したところ、クラックが発生しなかった。

また、表１から明らかなように、例５〜例６では、ガラスシートに傷がついているので、曲げ試験でクラックが形成され、破壊強度が５０ＭＰａ以下であることを確認できた。また、例５のガラスシートと同様の帯状のガラスシート（長辺３０ｍ、短辺３００ｍｍ、厚さ５０μｍ）を直径３インチ（直径７６．２ｍｍ）の巻芯に渦巻き状に巻き付けて３０日間保管したところ、クラックが発生した。ガラスシートは、ガラスシートの傷を付けた面に引張応力が生じるように巻芯に巻き付けた。また、例６のガラスシートと同様の帯状のガラスシート（長辺３０ｍ、短辺３００ｍｍ、厚さ１００μｍ）を直径６インチ（直径１５２．４ｍｍ）の巻芯に渦巻き状に巻き付けて３０日間保管したところ、クラックが発生した。ガラスシートは、ガラスシートの傷を付けた面に引張応力が生じるように巻芯に巻き付けた。

以上、曲げ試験装置などの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載された趣旨の範囲で変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、第１の支持盤としての上側支持盤１４と、第２の支持盤としての下側支持盤１６とが上下方向に間隔をおいて配設されるが、第１の支持盤と第２の支持盤とは水平方向に間隔をおいて配設されてもよい。

また、上記実施形態では、図１に示すように、ガラスシート２の一端部を上側支持盤１４にテープで固定し、ガラスシート２の他端部を下側支持盤１６に載置するが、ガラスシート２のセット方法は多種多様であってよい。

図１０は、変形例による曲げ試験装置のシート物のセット時の状態を示す図である。図１１において、曲げ試験装置の要部のみ図示する。図１１は、図１０の下側支持盤を上方から見た図である。例えば図１０に示すように、帯板状の上側固定板１２２と上側支持盤１４との間にガラスシート２の一端部を挟み、上側固定板１２２と上側支持盤１４とを上側固定ボルト１２４で締めて固定してよい。また、帯板状の下側固定板１２６と下側支持盤１６との間にガラスシート２の他端部を挟み、下側固定板１２６と下側支持盤１６とを下側固定ボルト１２８で締めて固定してよい。

下側支持盤１６には、図１１に示すように下側固定ボルト１２８の軸部１２８ｂを挿通させる長孔１６ｂが形成されてよい。下側固定ボルト１２８を緩め、下側固定ボルト１２８を長孔１６ｂの長手方向に移動させることで、下側支持盤１６に対する下側固定板１２６の位置が調節可能である。種々のサイズのガラスシート２に対応することができる。

下側固定ボルト１２８が下側固定板１２６から上方に突出しないように、下側固定ボルト１２８の頭部１２８ａは下側支持盤１６と接触し、下側固定ボルト１２８の軸部１２８ｂは下側支持盤１６に形成されるボルト孔に螺合される。下側固定板１２６は、ガラスシート２の損傷を防止するため、ガラスシート２と接触する樹脂層と、金属製の本体とで構成されてよい。

尚、下側支持盤１６と同様に、上側支持盤１４にも長孔が形成されてよい。また、下側固定ボルト１２８と同様に、上側固定ボルト１２４は上側固定板１２２から下方に突出しないように構成されてよい。

本出願は、２０１３年４月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０８５２２０号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−０８５２２０号の全内容を本出願に援用する。

２ 脆性シート
１０ 曲げ試験装置
１２ ベース
１４ 上側支持盤（第１の支持盤）
１４ａ 支持面
１６ 下側支持盤（第２の支持盤）
１６ａ 支持面
２０ 移動部
２１ 昇降フレーム
２２ モータ
２３ ボールねじ機構
２４ スライダブロック
３０ 調整部
４０ 検出部
５０ 支持部
５２ 連結部
６０ 載置部

Claims (15)

1. 第１の支持盤と第２の支持盤とにそれぞれ脆性材料を含むシート物を支持させ、
   互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を所定方向および反対方向に１回往復させるか、前記所定方向に１回移動させることにより、
   前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記シート物にクラックが形成されるか否かを調べる、曲げ試験方法。
2. 前記シート物にクラックが形成されなかった場合、前記間隔を狭めた後、
   前記間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を前記所定方向および前記反対方向に１回往復させるか、前記所定方向に１回移動させることにより、
   前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記シート物にクラックが形成されるか否かを調べる、請求項１に記載の曲げ試験方法。
3. 前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置の前記所定方向への１回の移動量が１００ｍｍ以上であり、
   前記シート物の評価面積が１００ｃｍ^２以上である、請求項１または２に記載の曲げ試験方法。
4. 前記シート物にクラックが形成されるときに発生する弾性波の有無を検出し、前記シート物にクラックが形成されるか否かを調べる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の曲げ試験方法。
5. 前記第１の支持盤は、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが平行となる第１の位置と、前記第１の支持盤の支持面および前記第２の支持盤の支持面とが斜めになる第２の位置との間で回動自在とされる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の曲げ試験方法。
6. 脆性材料を含むシート物を製造するシート物製造工程と、
   該シート物製造工程で製造した前記シート物を湾曲させる試験工程とを有し、
   該試験工程では、
   第１の支持盤と第２の支持盤とにそれぞれ前記シート物を支持させ、
   互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を所定方向および反対方向に１回往復させるか、前記所定方向に１回移動させることにより、
   前記第１の支持盤と前記第２の支持盤との間で湾曲させる前記シート物にクラックが形成されるか否かを調べる、シート物の製造方法。
7. 前記シート物は、ガラスまたはセラミックスで形成される脆性シートである、請求項６に記載のシート物の製造方法。
8. 前記シート物は、ガラスまたはセラミックスで形成される脆性シートと、該脆性シート上に樹脂を含む材料で形成される補強層とを有する複合シートである、請求項６に記載のシート物の製造方法。
9. 前記シート物は、ガラスまたはセラミックスで形成される脆性シートと、該脆性シート上に形成される素子とを含む素子付き脆性シートである、請求項６に記載のシート物の製造方法。
10. 前記シート物は、ガラスまたはセラミックスで形成される脆性シートを含む電子デバイスである、請求項６に記載のシート物の製造方法。
11. 脆性材料を含むシート物を支持する第１の支持盤と、
    前記シート物を支持する第２の支持盤と、
    互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を移動させる移動部と、
    互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間で前記シート物を湾曲させると共に前記間隔を維持した状態で、前記第１の支持盤に対する前記第２の支持盤の位置を所定方向および反対方向に１回往復させるか、前記所定方向に１回移動させるコントローラとを備える、曲げ試験装置。
12. 互いに平行な前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面との間隔を調整する調整部を備える、請求項１１に記載の曲げ試験装置。
13. 前記シート物にクラックが生じるときに発生する弾性波の有無を検出する検出部を備える、請求項１１または１２に記載の曲げ試験装置。
14. 連結部を介して前記第１の支持盤を、前記第１の支持盤の支持面と前記第２の支持盤の支持面とが平行となる第１の位置と、前記第１の支持盤の支持面および前記第２の支持盤の支持面とが斜めになる第２の位置との間で回動自在に支持する支持部を備える、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の曲げ試験装置。
15. 前記第２の支持盤よりも上方に配設される前記第１の支持盤を載せる載置部を備える、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の曲げ試験装置。

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