JP6515925B2 - 複合体、積層体および電子デバイス、ならびに、それらの製造方法 - Google Patents
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Description
また、薄板のガラス基板(ガラスシート)を用いることにより、フレキシブル性を有する電子デバイスの実用化も期待される。
これに対して、例えば特許文献1には、ガラスシートに樹脂層を接着してなる複合体が提案されている。このような複合体であれば、複合体が曲げ変形されて、樹脂層と接着されるガラスシートの表面に引張応力が生じても、引張応力が樹脂層によって軽減され、ガラスシートの割れを抑制できる。
しかも、ガラスシートが薄い場合には、面取りを行うこと自体、困難である。
<1>ガラスシートと、前記ガラスシートの一方の面に接着された樹脂層とを備えた複合体であって、
前記樹脂層は、厚さが1〜100μmであり、前記ガラスシートとの界面からその法線方向に0〜0.5μmの領域におけるヤング率が100MPa以上であり、かつ、前記ガラスシートに対する180°ピール剥離強度が1N/25mm以上であり、さらに、
前記ガラスシートは、少なくとも前記樹脂層との接着面に、前記ガラスシートの端部に沿って延在する犠牲溝を有することを特徴とする複合体。
さらに、前記有効領域の内側の第2有効領域、および、前記有効領域の内側かつ前記第2有効領域の外側の、前記第2有効領域の端部に沿って延在する第2犠牲溝を有する前記<1>に記載の複合体。
<3>前記犠牲溝として、前記ガラスシートを貫通しない溝を有する前記<1>または<2>に記載の複合体。
<4>前記犠牲溝として、前記ガラスシートを貫通する貫通溝を有する前記<1>〜<3>のいずれか1に記載の複合体。
前記ガラスシートの犠牲溝を形成した面に、前記ガラスシートとの界面からその法線方向の距離が0〜0.5μmの領域のヤング率が100MPa以上で、厚さが1〜100μmの樹脂層を、180°ピール剥離強度で1N/25mm以上の接着力で形成することを特徴とする複合体の製造方法。
従って、本発明によれば、ガラスシートの割れという欠陥を有さない、適正な複合体および積層体、ならびに、この複合体あるいは積層体に素子を形成する電子デバイスを得ることができる。
図1(A)及び(B)に示すように、複合体10は、ガラスシート12と、ガラスシート12の一面(一方の主面(表面))に形成される樹脂層14とを有する。また、ガラスシート12の樹脂層14と対面する面には、ガラスシート12の端部に沿って延在する4本の犠牲溝16が形成される。
ここで、本発明の複合体10は、一例として、太陽電池(PV)、液晶パネル(LCD)、有機ELパネル(OLED)等の電子デバイスの製造に利用される。これらの電子デバイスには、薄型化や軽量化を図ることが要求されている。電子デバイスの薄型化や軽量化を図るためには、ガラスシート12は、薄い方が有利である。
また、後述するが、本発明の複合体10は、ガラスシート12が薄い場合であっても、曲げ変形された場合等に端部やその近傍に生じた割れが、面内の有効領域に伝播することを抑制できる。すなわち、本発明の複合体10は、フレキシブル性を要求されるOLEDの基板など、フレキシブル性を要求される用途に、好適に利用される。
以上の点を考慮すると、ガラスシート12の厚さは、100μm以下が好ましく、75μm以下がより好ましく、50μm以下が特に好ましい。
具体的には、ガラスシート12の厚さは、1μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。
表面処理としては、プライマー処理、オゾン処理、プラズマエッチング処理等が例示される。プライマーとしては、シランカップリング剤が例示される。シランカップリング剤としては、アミノシラン類、エポキシシラン類、アルコキシシラン類、シラザン類等が例示される。
犠牲溝16は、複合体10の用途に応じて適宜設定されたガラスシート12の有効領域の外側に形成される溝である。すなわち、図1(B)において、ガラスシート12の4本の犠牲溝16の外側は、非有効領域で、4本の犠牲溝16で囲まれた領域の内側に、有効領域が設定されている。
有効領域とは、例えば、複合体10をマザーボードとして用いる電子デバイスの製造における、素子(デバイス)の形成領域である。従って、有効領域の中には、1個の電子デバイスに対応する素子が、複数個、互いに独立して形成される。
本発明の複合体10は、犠牲溝16と、このような樹脂層14とを有することにより、曲げ変形された場合や、切断された場合などに、ガラスシート12の端部やその近傍に割れ(クラック)が生じても、この割れの伝播(進展)を犠牲溝16で抑制できる。そのため、複合体10は、端部やその近傍に割れが生じても、ガラスシート12の有効領域に割れが伝播して、欠陥となることを抑制できる。
しかしながら、樹脂層14は、ガラスシート12主面上の端部近傍には形成されない場合があり、また、ガラスシート12は面内に比して、端部やその近傍の強度が低い。
そのため、複合体が曲げ変形されたり、端部の切断が行われると、端部やその近傍で割れが発生し易い。端部やその近傍で割れが発生すると、掛けられた応力に応じて割れがガラスシートの内部に伝播する。この割れが、ガラスシート面内の有効領域まで伝播すると、欠陥となってしまう。
そのため、樹脂層14側が凸になるように複合体10が曲げ変形された場合等に、端部やその近傍に割れが生じて、この割れが内面側に伝播しても、犠牲溝16による割れの伝播の抑制作用、および、樹脂層14による割れの広がりの抑制作用によって、割れの伝播を犠牲溝16の位置で抑制できる(犠牲溝16によって割れの伝播を縁切りできる)。従って、本発明の複合体10は、端部やその近傍の割れがガラスシート12の有効領域にまで伝播して、欠陥となることを抑制できる。
なお、図1(A)及び(B)に示す複合体10は、ガラスシート12の4辺に対応する全ての犠牲溝16が、ガラスシート12の全域に延在して形成(格子状に形成)されるが、これ以外にも、各種の構成が利用可能である。例えば、有効領域を囲む矩形状に犠牲溝を形成してもよい。あるいは、ガラスシート12の全域に延在する犠牲溝と、他の犠牲溝と交差した位置が端部となる犠牲溝とが、混在してもよい。
また、有効領域をより広く設定できる等の点で、犠牲溝16の形成位置は、ガラスシート12の端部に近い方が好ましい。
本発明者らの検討によれば、犠牲溝16の幅は、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。また、犠牲溝16は、原子レベル以上の幅(開口)を有すれば、十分な効果が得られる。具体的には、犠牲溝16の幅は、1nm以上であればよい。
犠牲溝16の幅を、上記範囲にすることにより、ガラスシート12の割れの伝播を好適に抑制できる、犠牲溝16を起点とするガラスシート12の割れを好適に防止できる等の点で好ましい。
本発明者らの検討によれば、犠牲溝16の深さは、5μm以上が好ましく、10μm以上が、より好ましい。
犠牲溝16の深さを5μm以上とすることにより、ガラスシート12の割れの伝播を好適に抑制できる等の点で好ましい。
一般的に、電子デバイスを構成する素子は、ガラスシート12の表面に形成される。そのため、図1(A)に示す犠牲溝16のように、ガラスシート12を貫通しない犠牲溝16によれば、電子デバイスを構成する素子に対して、ガラスシート12によるガスバリア効果を得ることができる。
他方、図2(A)に示す犠牲溝20のように、ガラスシート12を貫通して形成される犠牲溝は、樹脂層14側が凸になるように複合体10aが曲げ変形された場合のみならず、樹脂層14側が凹になるように複合体10aが曲げ変形されて、端部やその近傍に割れが生じて、この割れが内面側に伝播しても、割れの伝播を犠牲溝20の位置で抑制できる。
図2(B)及び(C)に示す形態は、何れもガラスシート12の両面に、ガラスシート12を貫通しない深さの犠牲溝を形成した形態である。
図2(B)は、犠牲溝24aをガラスシート12の一方の面に形成し、犠牲溝24bをガラスシート12の他方の面に形成するとともに、深さ方向に伸びた犠牲溝が互いにつながらないように、犠牲溝の位置を少しずらした形態を示す。
図2(C)は、犠牲溝26aをガラスシート12の一方の面に形成し、犠牲溝26bをガラスシート12の他方の面に形成するとともに、ガラスシート12を平面視した際に、犠牲溝26aと犠牲溝26bとが同じ位置となるようにした形態を示す。ただし、犠牲溝26aと犠牲溝26bがつながらないように、各溝の深さは浅いものにしている。
さらに、犠牲溝として、ガラスシート12を貫通しない溝と、貫通溝とが混在してもよい。
なお、犠牲溝を有しても、犠牲溝を有さなくても、樹脂層14をガラスシート12の一方の面のみに形成する場合、ガラスシート12の樹脂層14が形成されない側の面は、本発明の電子デバイスにおける素子の形成面であり、電子デバイスとなった状態では、通常、層間絶縁膜や保護膜等で覆われる。
しかしながら、本発明の複合体においては、犠牲溝は、少なくともガラスシート12の1辺に対応して、該辺(端部)に沿って、該辺と同方向に延在して形成されればよい。すなわち、本発明の複合体(積層体)は、ガラスシートの端部に沿って延在する、1本以上の犠牲溝を有すればよい。ガラスシートの端部に沿って延在する犠牲溝が1本以上有れば、端部やその近傍から生じた割れが、この犠牲溝よりも内側(割れが生じた端部と逆側)に伝播することを防止できる。
また、犠牲溝は、必ずしも、ガラスシートの端部(辺)と平行である必要はない。
本発明の複合体において、犠牲溝は、好ましくは、少なくともガラスシート12の対向する2辺(対向する一対の辺)に対応して、該辺と同方向に延在して形成される。
例えば、複合体10が、長手方向(図1(B)の上下方向)のみに湾曲(短手方向に頂点を延在して湾曲)される用途に利用される場合には、図1(B)中の上下方向(図1(A)では、紙面と直交方向)に延在する2本の犠牲溝16のみを有するものでもよい。逆に、複合体10が、短手方向(図1の横方向)のみに湾曲される用途に利用される場合には、図1(B)中の横方向に延在する2本の犠牲溝16のみを有するものでもよい。
RtoRとは、長尺な被処理基材をロール状に巻回して、このロールから被処理基材を送り出して、長手方向に搬送しつつ、所定の処理を行ない、処理済の基材をロール状に巻回する製造方法である。例えば、図3(A)に概念的に示すように、長尺な被処理基材30をロール状に巻回してなる被処理基材ロール30Rから被処理基材30を送り出して、長手方向(図3(A)中矢印の方向)に搬送しつつ、レジスト層形成装置32によって、レジスト液の塗布および乾燥(あるいはさらに熱処理)を連続的に行ってレジスト層を形成し、レジスト層を形成した処理済基材34をロール状に巻回して、処理済基材ロール34Rとする。
RtoRでは、巻回された複合体には、長手方向に引っ張る応力が掛かっている。しかしながら、有効領域の幅方向の両外側に、長手方向に延在する犠牲溝38を有することにより、この応力によってガラスシートの端部やその近傍に割れが生じて、内面方向に伝播しても、犠牲溝38において伝播を抑制できるので、犠牲溝38の内側に存在する有効領域に割れが至ることを抑制できる。
犠牲溝の形成方法としては、一例として、ホイールカッタなどのガラスカッタを用いるスクライブ線の形成方法、レーザビームによるスクライブ線の形成方法など、ガラスを切断するためのスクライブ線の形成方法が、各種、利用可能である。
従って、犠牲溝は、チッピングやマイクロクラック等が少ない、強度が高い犠牲溝が得られる方法で形成するのが好ましい。
一例として、国際公開第2003/013816号に記載される方法が例示される。この犠牲溝の形成方法は、形成する犠牲溝に沿ってガラスシート12の軟化点以下のレーザビームスポットを形成するようにレーザビームを連続的に照射しつつ、レーザビームスポットに追従して形成する犠牲溝に沿って冷却すると共に、レーザビームスポットの冷却位置に近い側を最大エネルギ強度にして、犠牲溝を形成する。
他の方法として、パルス幅が短い超短パスルのレーザビームで犠牲溝を形成する方法、レーザビームによってガラスシートを溶融するように犠牲溝を形成する方法等が例示される。
前述のように、犠牲溝は、少なくとも、ガラスシート12の樹脂層14との対向面に形成される。言い換えれば、少なくとも、ガラスシート12の犠牲溝の形成面に、樹脂層14が形成される。
なお、図1(A)および(B)等に示す複合体は、樹脂層14をガラスシート12の片面のみに設けているが、本発明の複合体では、樹脂層14をガラスシート12の両面に設けてもよい。この場合には、ガラスシート12の両面に、犠牲溝を形成する。
なお、図1(A)及び(B)等に示される複合体は、ガラスシート12の表面全面に樹脂層14を形成しているが、製造する複合体のサイズや形状に対応する十分な面積を有するものであれば、樹脂層14は、ガラスシート12の表面全面に形成されなくてもよい。
しかしながら、本発明の複合体においては、樹脂層14がガラスシート12の表面全面を覆わない場合でも、樹脂層14は必ず犠牲溝を覆うように形成され、有効領域に割れが伝播して欠陥となることを抑制できる。
前述のように、本発明の複合体10は、ガラスシート12に犠牲溝を形成し、かつ、このような樹脂層14を有することにより、複合体10を樹脂層14側を凸にして曲げ変形した際などに、ガラスシート12の端部やその近傍に割れが生じて、この割れが内面側に伝播しても、樹脂層14が割れの広がりを抑制するので、さらに、犠牲溝16を有することによって割れの伝播を抑制できる。
また、樹脂層14の厚さが100μmを超えると、良好なフレキシブル性を有する複合体10を得ることができなかったり、薄膜化や軽量化に対応することが困難になる等の不都合を生じる。
樹脂層14のヤング率が100MPa未満では、ガラスシート12の端部やその近傍に生じた割れが犠牲溝を超えて内面まで伝播したり、端部やその近傍からの割れの進行と同時に樹脂層14も裂けて分離してしまう等の不都合が生じる。
また、樹脂層14(そのガラスシート12側の厚さ0.5μm以下の領域)が複数(n個)の層で構成される場合、樹脂層14のヤング率E(ヤング率E)は、下記式(1)で計算すればよい。
E=Σ(Ek×Ik)/I・・・(1)
Ek; k番目の層の材料のヤング率
Ik; k番目の層の断面2次モーメント
k; 1〜nの整数
I; 樹脂層14におけるガラスシート12側の厚さ0〜0.5μmの領域の断面2次モーメント
式(1)から明らかなように、樹脂層14を接着剤によってガラスシート12に接着する場合で、かつ、接着剤が樹脂層14よりも柔らかい場合でも、接着剤層の厚さみが十分に薄ければ(例えば100nm以下であれば)、樹脂層14のヤング率は100MPa以上となる。
樹脂層14の接着力が1N/25mm未満では、ガラスシート12の端部やその近傍に生じた割れが犠牲溝を超えて内面まで伝播したり、犠牲溝の周辺で樹脂層14の剥離が生じてしまう等の不都合が生じる。
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド(PI)、エポキシ(EP)等が例示される。
熱可塑性樹脂としては、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)等が例示される。
また、樹脂層14は、光硬化性樹脂で形成されてもよく、共重合体や混合物であってもよい。
耐熱温度が100℃以上の樹脂としては、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)等が例示される。
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例示される。
具体的には、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、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等が例示される。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、樹脂層14は、樹脂を含浸した織布、不織布などで構成されてもよい。
例えば、樹脂層14は、ガラスシート12の犠牲溝を形成した面に、樹脂層14となる成分を含む液状の組成物(塗料)を塗布して、硬化させて、形成すればよい。
あるいは、樹脂層14は、ガラスシート12の犠牲溝を形成した面に、樹脂層14となる樹脂フィルム(樹脂シート)を貼り付けて形成してもよい。ガラスシート12への樹脂層14となる樹脂フィルムの接着は、圧着、加熱圧着、減圧加熱圧着等、樹脂層14の形成材料に応じた公知の方法で行えばよい。
なお、ガラスシート12に樹脂フィルムを貼り付けて樹脂層14を形成する場合には、必要に応じて、接着剤を用いて、ガラスシート12に樹脂フィルムを接着してもよい。なお、この場合は、接着剤層も樹脂層14の一部と見なし、接着剤層も含めた複数層からなる樹脂層14として、ヤング率等の条件を満たす必要が有る。
また、樹脂層14は、ガラスシート12の表面に、樹脂層14となる樹脂材料の前駆体からなる層(膜)を形成し、この前駆体からなる層に、熱処理、電子線照射、紫外線照射等の処理を施すことで、目的とする樹脂材料からなる樹脂層14としたものでもよい。なお、この樹脂層14の形成方法において、前駆体からなる層は、ガラスシート12の表面に液状の組成物の塗布、乾燥(あるいはさらに硬化)して形成してもよく、あるいは、ガラスシート12の表面に、フィルム状物を貼り付けて形成してもよい(必要に応じて接着剤を用いてもよい)。
図4に示す本発明の積層体50は、前述のガラスシート12と樹脂層14とからなる複合体10の樹脂層14に、第2ガラスシート52を積層して、接着したものである。すなわち、積層体50は、複合体10の積層体である。
なお、製造した積層体50が、熱処理等の加熱を伴う工程を行う用途に利用される場合には、第2ガラスシート52は、ガラスシート12と線膨張係数の差の小さい材料で形成されることが好ましく、ガラスシート12と同一材料で形成されることがより好ましい。
一例として、積層体50は、複合体10(ガラスシート12)を基板(素子が形成される基板(素子基板))とするPV、LCD、OLED等の電子デバイスの製造に、利用される。この際には、第2ガラスシート52は、ガラスシート12に素子を形成される複合体10を支持し、適正なハンドリングを可能にする支持基材(キャリア基板)として作用する。従って、この際には、第2ガラスシート52の厚さは、0.2〜1mmが好ましく、0.4〜0.7mmがより好ましい。
一例として、接着剤を用いる方法、圧着による方法、加熱圧着による方法、減圧加熱圧着による方法等が例示される。
なお、第2ガラスシート52は、接着力の向上等を目的として、樹脂層14への積層に先立ち、表面に表面処理が施されたものでもよい。第2ガラスシート52の表面処理としては、先にガラスシート12の説明で例示した各種の表面処理が例示される。
従って、この場合には、樹脂層14と第2ガラスシート52とは、十分な接着力を確保しつつも、必要に応じて、樹脂層14と第2ガラスシート52とが剥離できるように、接着してもよい。
本発明の複合体は、ガラスシート12の内面に設定される有効領域の中に、さらに、個々の電子デバイス(その素子)の形成領域に対応する、複数又は単数の第2有効領域を設定して、この第2有効領域の少なくとも1つに対応して、犠牲溝16を形成した面に第2犠牲溝を形成してもよい。
図5に、その一例の平面図を示す。
複合体40においては、犠牲溝16に囲まれた有効領域の中に、一点鎖線で示すa〜fの6つの第2有効領域が設定されている。
第2有効領域は、1個の電子デバイスに対応する領域である。すなわち、電子デバイスの製造では、この第2有効領域に、1個の電子デバイスとなる素子が形成される。従って、複合体40は、第2有効領域a〜fに素子が形成された後に、例えば二点鎖線で示す切断線で切断される。
第2犠牲溝42a〜42fは、有効領域の中に設定された第2有効領域に対応する以外は、基本的に、犠牲溝16と同様である。
すなわち、本発明における複合体は、同方向に延在する2本の犠牲溝、および、前記2本の犠牲溝の間の有効領域を有し、さらに、前記有効領域の内側の第2有効領域、および、前記有効領域の内側かつ前記第2有効領域の外側の、前記第2有効領域の端部に沿って延在する第2犠牲溝を有することが好ましい。
従って、切断線(二点鎖線)において複合体40が切断されて、個々の電子デバイスとされた状態でも、この電子デバイスの基板(素子基板)となる、切断されたガラスシート12と樹脂層14とからなる複合体は、有効領域の外側に、犠牲溝を形成してなる、本発明の複合体となる。
そのため、切断時、切断以降の工程、電子デバイスの使用における樹脂層14を凸にしての曲げ変形等に起因して、ガラスシート12の端部やその近傍に割れが生じて、割れが内面方向に伝播しても、犠牲溝(元の第2犠牲溝)において、割れの伝播が抑制され、有効領域(元の第2有効領域)に割れが至ることを抑制できる。
しかしながら、本発明の複合体においては、第2有効領域に対応する第2犠牲溝も、少なくとも第2有効領域の1辺に対応して、該辺(端部)に沿って、該辺と同方向に延在して形成されればよい。すなわち、第2犠牲溝は、第2有効領域の端部に沿って延在して、1本以上、有ればよい。第2有効領域の端部に沿って延在する第2犠牲溝が1本以上有れば、切断された複合体の端部やその近傍から生じた割れが、この第2犠牲溝よりも内側に伝播することを防止できる。
また、第2犠牲溝は、必ずしも、第2有効領域の端部(辺)と平行である必要はない。
本発明の複合体においては、第2有効領域に対応する第2犠牲溝も、好ましくは、少なくとも第2有効領域の対向する2辺(対向する一対の辺)に対応して形成する。
例えば、第2有効領域aに形成される素子が、図5中上下方向にのみ曲げ変形される用途に利用される場合には、第2有効領域aに対応して形成される第2犠牲溝42aは、図5中上下方向に延在する、図5中横方向に第2有効領域aを挟んで形成される2本のみとしてもよい。
また、第2有効領域cに形成される素子が、図5中横方向にのみ曲げ変形される用途に利用される場合には、第2有効領域cに対応して形成される第2犠牲溝42cは、図5中横方向に延在する、図5中上下方向に第2有効領域cを挟んで形成される2本のみとしてもよい。
しかしながら、本発明の複合体は、第2有効領域が設定された場合でも、全く第2犠牲溝を形成しなくてもよく、あるいは、第2犠牲溝が形成された第2有効領域と、第2犠牲溝が形成されない第2有効領域とが、混在してもよい。
すなわち、第2犠牲溝も、犠牲溝16と同様に格子状に形成してもよい。この際には、1本の第2犠牲溝が、複数の第2有効領域に対応する。
この際には、通常、積層体の状態でガラスシート12の表面に素子を形成する。その後、複合体40(樹脂層14)から第2ガラスシートを剥離する。この剥離の際に、複合体40は、樹脂層14を凸に曲げ変形される。しかしながら、複合体40は、樹脂層14が、所定の剛性および厚さを有し、かつ、所定の接着力でガラスシート12に接着されており、かつ、有効領域の外側に犠牲溝16が形成されるので、ガラスシート12の端部やその近傍に割れが生じて、内面方向に伝播しても、犠牲溝16で割れの伝播が抑制され、有効領域に割れが至ることを抑制できる。なお、この作用効果に関しては、図4に示す積層体50も同様である。
複合体40から第2ガラスシート52を剥離した後、切断線(二点鎖線)で切断され、個々の電子デバイスとされる。ここで、個々の電子デバイスとなった状態でも、前述のように、この電子デバイスの基板は本発明の複合体である。従って、電子デバイスの使用時等に、樹脂層14を凸にして曲げ変形されて、ガラスシート12の端部やその近傍に割れが生じて、割れが内面方向に伝播しても、犠牲溝において、割れの伝播が抑制され、有効領域に割れが至ることを抑制できる。
本発明の電子デバイスとしては、LCD、OLED、PV、薄膜二次電池、電子ペーパ等が例示される。
なお、複合体40では、各第2有効領域a〜fに、以下に示す素子が形成される。また、前述のように、複合体10および積層体50でも、通常、これをマザーボードとして、電子デバイスとなる素子が、有効領域内に、複数又は単数、互いに独立して形成される。
TFT基板は、複合体10のガラスシート12に、TFT素子(薄膜トランジスタ素子)等をパターン形成したものである。CF基板は、別の複合体10のガラスシート12に、カラーフィルター素子をパターン形成したものである。液晶層は、TFT基板とCF基板との間に形成される。
複合体10のガラスシート12に透明電極が形成され、その上に有機層が形成され、その上に反射電極が形成され、その上に、反射電極が形成されて、ボトムエミッション型の有機EL素子が構成される。有機層は、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。なお、有機EL素子は、トップエミッション型でもよい。
複合体10のガラスシート12に透明電極が形成され、その上にシリコン層が形成され、その上に反射電極が形成されて、シリコン型の太陽電池素子が構成され、反射電極の上に封止板が配置される。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。
なお、PVは、化合物型、色素増感型、量子ドット型などでもよい。
複合体10のガラスシート12に透明電極が形成され、その上に電解質層が形成され、その上に集電層が形成され、その上に封止層が形成されて、薄膜2次電池素子が構成され、封止層の上に封止板が配置される。
なお、この薄膜二次電池素子は、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。
複合体10のガラスシート12にTFT層が形成され、その上に電気工学媒体を含む層が形成され、その上に、透明電極が形成されて電子ペーパ素子が構成され、透明電極の上に前面板が配置される。
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。
ガラスシートとして、厚さ100μm、150×100mmの無アルカリガラス板(旭硝子社製 AN100)を用意した。
まず、前処理として、ガラスシートを純水洗浄およびUV洗浄で清浄化した後、接着力を向上させるため、イソプロピルアルコールを溶媒とするアミノプロピルトリメトキシシラン(KBM903)0.1重量%溶液をスピンコート(2000rpmで10秒)により塗布し、80℃で10分間乾燥させて、ガラスシートのシランカップリング処理を行った。
前処理を行ったガラスシートの一面の、長辺の内側5mmの位置に、幅1μm、深さ10μmの長辺に平行な犠牲溝を形成した。なお、犠牲溝は、CO2レーザによって形成した。
パラフェニレンジアミン(10.8g、0.1mol)をN,N−ジメチルアセトアミド(198.6g)に溶解させ、室温下で攪拌した。これに3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)(29.4g、0.1mol)を1分間で加え、室温下で2時間攪拌し、下記式(2−1)および/または式(2−2)で表される繰り返し単位を有するポリアミック酸を含む固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液を得た。
さらに、350℃で1時間、大気中で加熱することにより、ポリアミック酸をイミド化して、犠牲溝を形成したガラスシートの表面に、ポリイミドからなる厚さ25μmの樹脂層を有する、複合体を作製した。
また、JIS K 7127(1999)に準拠して樹脂層のヤング率(ガラスシートとの界面からその法線方向の距離が0〜0.5μmの領域のヤング率)を測定した。その結果、樹脂層14のヤング率は5GPaであった。なお、ヤング率は、作製した複合体から樹脂層を引き剥がして測定した。複合体から樹脂層を引き剥がせない場合には、フッ酸によってガラスシートを溶かして、測定用の樹脂層を得た。
割れが生じた後、犠牲溝よりも内側に5mm以上伝播した割れを確認した。その結果、犠牲溝よりも内面側に5mm以上伝播した割れは、認められなかった(破損無し)。
樹脂層を、PES(ポリエーテルスルホン酸)からなる厚さ20μmのものに変えた以外は、実施例1と同様にして、複合体を製造した。
PESからなる樹脂層の形成は、以下のように行った。まず、PES(住友化学社製、5003P)を20質量%でN−メチルピロリドンに溶解させて、PES溶液を作製した。このPES溶液をスピンコート法(2000rpm)によって、ガラスシートに塗布して、塗膜を形成した。その後、130℃で1時間、大気中で加熱することで、塗膜を乾燥して、PESの膜を形成した。なお、本例では、ガラスシートのシランカップリング処理は行わなかった。
複合体を作製した時点で、実施例1と同様に樹脂層の接着力およびヤング率を測定した。その結果、接着力は5.4N/25mm、ヤング率は2.4GPaであった。
実施例1と同様に複合体を2点曲げして、割れを確認したところ、犠牲溝から5mm以上伝播した割れは、認められなかった(破損無し)。
ポリアミック酸溶液の固形分濃度を10質量%として、樹脂層の厚さを0.5μmとした以外は、実施例1と同様にして、複合体を製造した。
複合体を作製した時点で、実施例1と同様に樹脂層の接着力およびヤング率を測定した。その結果、接着力は10N/25mm以上を示したが、樹脂層が裂けてしまったため、正確な値は測定できなかった。また、ヤング率は5GPaであった。
実施例1と同様に複合体を2点曲げして、割れを確認したところ、犠牲溝から5mm以上伝播した割れが認められた(破損有り)。
樹脂層を、シリコーン樹脂からなる厚さ16μmのものに変えた以外は、実施例1と同様にして、複合体を製造した。
シリコーン樹脂からなる樹脂層の形成は、以下のように行った。無溶剤付加反応型剥離紙用シリコーン(信越シリコーン社製、KNS−320A。オルガノアルケニルポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとの混合物)100質量部と白金系触媒(信越シリコーン株式会社製 CAT−PL−56)2質量部との混合物を、スピンコート法(2000rpm)によって、ガラスシートに塗布して、塗膜を形成した。その後、180℃で30分、大気中で加熱することで、塗膜を乾燥して、シリコーン樹脂の膜を形成した。なお、本例では、ガラスシートのシランカップリング処理は行わなかった。
複合体を作製した時点で、実施例1と同様に樹脂層の接着力およびヤング率を測定した。その結果、接着力は2.7N/25mm、ヤング率は0.003GPaであった。
実施例1と同様に複合体を2点曲げして、割れを確認したところ、犠牲溝から5mm以上伝播した割れが認められた(破損有り)。また、樹脂層の伸びも生じた。
ガラスシートのシランカップリング処理は行わなかった以外は、実施例1と同様にして、複合体を製造した。
複合体を作製した時点で、実施例1と同様に樹脂層の接着力およびヤング率を測定した。その結果、接着力は0.1N/25mm、ヤング率は5GPaであった。
実施例1と同様に複合体を2点曲げして、割れを確認したところ、犠牲溝から5mm以上伝播した割れが認められた(破損有り)。また、樹脂層の浮きも生じた。
樹脂層を形成しないガラスシートを実施例1と同様に2点曲げして、割れを確認した。
その結果、犠牲溝から5mm以上伝播した割れが認められた(破損有り)。また、ガラス破片の飛散も生じた。
ガラスシートに犠牲溝を形成しない以外は、実施例1と同様にして、複合体を製造した。従って、樹脂層の接着力は12N/25mm、ヤング率は5GPaである。
実施例1と同様に複合体を2点曲げして、割れを確認したところ、ガラスシートの端部から発生し、もう一方の端部まで伝播した割れが認められた。
以上の結果を、下記の表にまとめて示す。
これに対して、樹脂層が薄い比較例1、樹脂層のヤング率が低い比較例2、樹脂層の接着力が低い比較例3、および、樹脂層を有さない比較例4では、2点曲げによって生じた割れが伝播して、犠牲溝の内側に5mm以上の割れが生じた。また、犠牲溝を有さない比較例5では、割れが生じると、割れの進展が止まることは無く、ガラスシートの一方の端部から他方の端部まで伝播する割れが生じた。さらに、樹脂層が薄い比較例1では、樹脂層が裂け、樹脂層のヤング率が低い比較例2では、樹脂層が伸び、樹脂層の接着力が低い比較例3では、樹脂層が浮き、樹脂層を有さない比較例4では、ガラスの破片が飛散した。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
本出願は2014年5月14日出願の日本特許出願(特願2014−100711)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
12,35 ガラスシート
14,36 樹脂層
16,20,24a,24b,26a,26b,38 犠牲溝
30 被処理基材
30R 被処理基材ロール
32 レジスト層形成装置
34 処理済基材
34R 処理済基材ロール
50 積層体
52 第2ガラスシート
42a,42b,42c,42d,42e,42f 第2犠牲溝
A 端部
Claims (8)
- ガラスシートと、前記ガラスシートの一方の面に接着された樹脂層とを備えた複合体であって、
前記樹脂層は、厚さが1〜100μmであり、前記ガラスシートとの界面からその法線方向に0〜0.5μmの領域におけるヤング率が100MPa以上であり、かつ、前記ガラスシートに対する180°ピール剥離強度が1N/25mm以上であり、さらに、
前記ガラスシートは、少なくとも前記樹脂層との接着面に、前記ガラスシートの端部に沿って延在する犠牲溝を有することを特徴とする複合体。 - 前記ガラスシートは、同方向に延在する2本の前記犠牲溝、および、前記2本の犠牲溝の間の有効領域を有し、
さらに、前記有効領域の内側の第2有効領域、および、前記有効領域の内側かつ前記第2有効領域の外側の、前記第2有効領域の端部に沿って延在する第2犠牲溝を有する請求項1に記載の複合体。 - 前記犠牲溝として、前記ガラスシートを貫通しない溝を有する請求項1または2に記載の複合体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合体の樹脂層に、第2ガラスシートを接着した積層体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合体のガラスシート、または、請求項4に記載の積層体のガラスシートの表面に、素子を有する電子デバイス。
- ガラスシートの端部に沿って延在する犠牲溝を形成し、
前記ガラスシートの犠牲溝を形成した面に、前記ガラスシートとの界面からその法線方向の距離が0〜0.5μmの領域のヤング率が100MPa以上で、厚さが1〜100μmの樹脂層を、180°ピール剥離強度で1N/25mm以上の接着力で形成することを特徴とする複合体の製造方法。 - 請求項6に記載の製造方法で得られた複合体の樹脂層に、第2ガラスシートを積層して接着する積層体の製造方法。
- 請求項6に記載の製造方法で得られた複合体のガラスシート、または、請求項7に記載の製造方法で得られた積層体のガラスシートに、素子を形成する電子デバイスの製造方法。
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