KR20140047692A - 유리 물품을 강화하기 위한 표면 흠 변형 - Google Patents

유리 물품을 강화하기 위한 표면 흠 변형 Download PDF

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Abstract

얇은 유리 기판 및 그로부터 생성된 유리 기판 어셈블리, 및 특히, Na2O, K2O 및 Li2O 같은 알칼리 금속 산화물이 본질적으로 없는 능동 매트릭스 디스플레이 제조에 적당한 유리 기판에서 표면 흠의 기하학적 구조를 변형하는 데 이용되는 조절된 화학적 식각 방법이 게재된다.

Description

유리 물품을 강화하기 위한 표면 흠 변형{SURFACE FLAW MODIFICATION FOR STRENGTHENING OF GLASS ARTICLES}
관련 출원 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에서의 2011년 7월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/505,288호(SP11-158P)(발명의 명칭: "Surface Flaw Modification for Strengthening of Glass Articles") 및 2012년 3월 9일에 출원된 미국 가출원 제61/608,982호(발명의 명칭: "Surface Flaw Modification For Strengthening of Glass Articles")의 우선권을 주장하고, 이들 가출원의 전체 내용이 본원에 참고로 포함된다.
배경
본 발명은 정보 디스플레이 기술 분야이고, 더 특히, 능동 매트릭스 정보 디스플레이, 광기전 기기, 터치 센서, 조명 및 다른 유연성 전자부품의 투명 기판 물질로 이용하기에 적당한 유리 기판 및 유리 기판 어셈블리, 및 이러한 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
얇은 유리 기판이 이동 전자기기, 예컨대 휴대폰, 랩톱 및 패드 컴퓨터의 디스플레이 패널 및 터치 센서 제조에 이용된다. 또한, 그것은 TV, 비디오 모니터, 및 다른 정적 디스플레이 기기, 뿐만 아니라 광기전 기기(예를 들어, 태양전지) 및 조명 기기에도 이용된다. 지난 수십 년 동안, 디스플레이 유리 패널(LCD 등)은 강화된 유리 커버 시트, 튼튼한 하우징 및/또는 다른 패널 보호 기기 디자인에 의해 기계적 응력으로부터 잘 보호되었다. 그 이유 때문에, 유리 기판을 거친 스크라이빙 기술로 크기에 맞춰 절단할 수 있었고, 표면들이 패널 제조 동안 접촉에 의해 유발되는 손상에 노출될 수 있었고, 이것이 거의 중요하지 않았다. 그러나, 이동 전자 기기의 디자인의 최근의 발전은 디스플레이용으로 극히 얇은 유리 패널 뿐만 아니라 더 얇고 더 가벼운 하우징의 개발 및 배치를 요구하였다. 그 결과로 얻은 하우징 및 패널은 덜 강직성이고, 유리 기판에서 더 높은 응력 수준이 관찰되었다. 경량 디스플레이 기기, 예컨대 전자책에서는 일부 사용 조건 하에서 200 MPa의 높은 응력이 관찰되었다. 이리하여, 첨단 정보 디스플레이 기기에서 유리 패널 파단 위험이 증가하고 있다.
능동 매트릭스 디스플레이, 예컨대 TFT-LCD 디스플레이는 대표적으로 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유형의 유리의 사용을 요구한다. 능동 매트릭스 디스플레이는 박막 트랜지스터 및/또는 다른 전자 반도체 기기의 침착 및 활성화와 상용성이 있는 유리 기판 표면을 요구하기 때문에, 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유형의 유리에는 일반적으로 알칼리 금속 산화물 Na2O, K2O 및 Li2O이 본질적으로 없는 유리이다. 그러나, 알칼리 금속 산화물이 없는 유리는 디스플레이 성분, 예컨대 정보 디스플레이의 보호 유리 커버 시트를 강화하는 데 이용되는 이온 교환 방법에 의해 화학적으로 강화될 수 없다. 따라서, 통상적인 화학적 템퍼링 방법을 통해서는 유리 패널 파단의 문제를 다룰 수 없다.
높은 광학 및 표면 품질의 디스플레이 유리를 제조하는 경제적인 방법은 드로잉 방법, 예컨대 퓨전 드로잉(오버플로우 다운드로잉) 및 슬롯 드로잉을 포함한다. 이들 방법은 드로잉된 표면 흠이 본질적으로 없고 초기 표면을 갖는 유리 기판을 제조한다. 불행하게도, 현재 입수가능한 기판 취급 방법을 이용하는 경우에는, 드로잉된 유리 기판을 패널 제작업체에 전달하기 위해 절단하고 포장하기 때문에 표면 흠이 항상 도입된다. 이들 흠의 수, 크기 및 모양에 의존해서, 시트의 상당한 약화가 발생할 수 있다. 이러한 약화는 가공을 위해 제작업체에 전달되는 유리 기판 상의 이러한 흠으로부터 기계적 파괴가 일어날 개연성을 초래한다.
이용되는 유리 기판이 유연성이도록 하기 위해서 얇아야 하는 것이 요구될 때, 표면 흠의 문제가 악화된다. 플라스틱 또는 금속 기판의 성능이 기기 제조 또는 기기 성능 요건을 충족시키지 않는 경량 전자 기기 또는 다른 기기를 위해서 유연성 유리 기판이 점점 더 관심을 받는다. 이러한 기기를 위한 유연성 디스플레이 전자부품에 대한 관심의 증가로, 새로운 제품 디자인 및 제조 방법과 상용성이 있는 고품질 유연성 기판의 필요도 상응해서 증가한다. 유연성 유리 기판은 그의 기밀성, 광학 투명성, 표면 평활성, 및 열 및 치수 안정성의 이점 때문에 이러한 방법 및 디자인에 더 광범위하게 통합되고 있다.
상업적으로 바람직한 형태의 유연성 유리 기판은 스풀에 감긴 또는 소위 "롤-투-롤" 유리 리본을 포함한다. 그러나, 유연성 전자부품 기판 물질로서 실용적이기 위해서는, 스풀에 감긴 유연성 유리 리본이 소비자 가공 및 최종 사용 응용 둘 모두의 화학적 및 기계적 내구성 요건을 충족시키도록 개선되어야 한다. 또한, 요구되는 수준의 유리 기계적 신뢰성을 유지하는 것은 결함을 최소화하는 것 뿐만 아니라 유리 리본을 제조하고 롤로 말거나 또는 스풀에 감는 동안에 응력을 조절하는 것을 요구한다.
유리 강화의 필요성은 단일의 유리 기판 또는 유기 리본의 길이로부터 흠을 제거하는 것 너머까지 미친다. 이러한 흠을 제거할 수 있는 경우조차도, 디스플레이 기기, 예를 들어 디스플레이 패널 제조에 이용되는 기판 어셈블리를 제조하기 위한 조립 관행이 그야말로 유리에 흠을 재도입할 수 있다. 따라서, 기기 생성에 이용되는 출발 기판 또는 리본의 고강도 초기 성질과 상관없이, 제조 공정이 유리 강도를 열화시킨다.
요약
본 게재물에 따르면, 산성 수용액을 이용한 유리 표면의 조절된 처리를 이용해서 표면 흠의 기하학적 구조를 변형한다. 흠을 제거하는 것이 아니라, 그의 균열 전파 특성을 변형하도록 처리한다. 이 방법의 성공은 취급에 의해 유발된 표면 손상이 높은 전파 성향을 갖는 예리한 균열 선단을 갖는 흠을 야기하는 압도적으로 예리한 접촉 손상이라는 인식에 기초한다. 본원에 게재된 방법을 이용함으로써, 흠의 크기를 크게 감소시키지 않거나 또는 유리 표면의 화학적 및 광학적 특성을 실질적으로 변화시키지 않으면서 이러한 흠의 기하학적 구조를 산성 수용액에 의해 변형하여 예리한 표면 흠이 전파하는 성향을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 그 결과는 상당한 물질 제거 또는 유리 두께의 변화 없이 유리 강도의 상당한 증가이다.
게재된 방법의 이점은 몇 가지이다. 유리 기판 강도의 증가가 일반적이고, 처리된 표면에 영향을 주고, 기판의 가장자리 및 쓰루홀(through-hole) 또는 다른 특징을 포함할 수 있다. 따라서, 강화 방법은 처리되는 유리의 모양과 본질적으로 무관하고, 일부 실시양태에서는, 다수의 유리 기판을 포함하는 유리 기판 어셈블리가 처리될 수 있다. 게다가, 유리 기판 두께 변화가 최소한(수 마이크로미터 이하)이기 때문에, 심지어 초박형 또는 유연성 유리 기판도 성공적으로 강화될 수 있다. 그리고, 최소 물질 제거는 산성 수용액의 사용량을 최소화하고 산성 수용액을 새로이 공급해야 하는 필요성을 최소화함으로써 및 상대적으로 짧은 기간(분 단위, 또는 심지어 초 단위) 내에 강화를 가능하게 함으로써, 부품당 가공 비용을 낮추는 데 도움을 준다.
처리의 온화한 특성 때문에, 덜 공격적인 산성 수용액이 이용될 수 있고, 민감한 전자 기기의 미리 적용된 성분의 기능을 보존하는 데 도움을 주는 요인이다. 따라서, 대표적으로 허용되는 것보다 더 많은 기기 유형이 기기 제작 후 처리될 수 있다. 게다가, 이러한 온화한 산성 수용액 처리는 정확한 절단 또는 성형 후 전체 기판 치수를 바꾸지 않기 때문에, 기판 및/또는 기기(예를 들어, 어셈블리)의 치수 정확성이 유지될 수 있고; 길이, 폭, 두께, 및 쓰루홀 또는 다른 특징 치수가 그다지 바뀌지 않는다.
따라서, 본 게재물의 방법은 둘 이상의 접합된 유리 기판을 포함하는 기판 어셈블리에 적용될 수 있다. 이러한 기판 어셈블리는 예를 들어 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이 제조에 이용되는 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 본 게재물의 방법은 롤-투-롤 디스플레이 기기 제작에 이용되는 유연성 유리 기판의 강화에 이용하도록 구성될 수 있다. 요구되는 산성 수용액 처리 단계가 충분히 짧은 기간이고, 산성 수용액이 충분히 온화하여서 긴 길이의 유연성 유리의 연속 가공이 실용적이고 경제적으로 유리하다. 폭넓고 다양한 롤-투-롤 가공 선택을 구현할 수 있다. 예는 하나의 넓은 유리 웹(즉, 리본)을 2 개의 더 좁은 리본으로 연속으로 전환하는 긴 방향에서 긴 유리 리본 길이의 연속 쓰루-컷팅(through-cutting) 뿐만 아니라 절단된 유리 기판 가장자리의 선택적 식각에 의해 유발되는 강화를 가능하게 하는 연속 마스킹 접근법을 포함한다.
따라서, 한 측면에서, 제1 유리 기판 상에 박막 트랜지스터를 침착시키고, 제1 유리 기판을 제2 유리 기판에 접합하여 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 유리 기판 어셈블리를 생성하고, 10 분을 초과하지 않는 시간 동안 유리 기판 어셈블리를 산성 수용액과 접촉시키고, 액정 물질을 틈에 주입하는 것을 포함하고, 접촉이 접합 단계 후, 주입 단계 전에 수행되는 전자 기기 제조 방법이 게재된다. 접촉은 예를 들어 5 분을 초과하지 않는 시간 동안 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 접촉은 약 4 분을 초과하지 않고, 반면, 다른 실시양태에서는 접촉 단계가 약 3 분을 초과하지 않는다.
일부 실시양태에서, 접촉은 10 초의 짧은 기간 동안 수행될 수 있다. 따라서, 본 게재물의 실시양태에 따르는 적당한 접촉 시간은 약 10 초 내지 약 10 분의 범위, 일부 예에서는 약 10 초 내지 약 5 분의 범위, 일부 예에서는 약 10 초 내지 약 4 분의 범위, 및 일부 예에서는 약 10 초 내지 약 3 분의 범위 내이다. 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 20 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있고, 예를 들어, 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 15 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있고, 다른 예에서 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 10 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있고, 또 다른 예에서 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 5 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있다. 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나는 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 예를 들어, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나는 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있고, 여기서 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판에서 Na2O, K2O 및 Li2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 금속 산화물의 총 농도는 5 중량%를 초과하지 않는다.
일부 예에서는, 접촉 전에 기판 어셈블리를 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판 각각으로부터 적어도 약 100 ㎛의 깊이까지 유리를 제거하는 식각제에 노출한 후 기판 어셈블리를 세척함으로써 기판 어셈블리를 박화한다. 유리는 예를 들어 브러쉬를 이용함으로써 세척할 수 있다.
일부 실시양태에서, 방법은 접촉 단계 후 중합체 필름을 유리 물품에 적용하는 것을 더 포함할 수 있다. 중합체 필름은 예컨대 편광 물질을 유리 기판 어셈블리에 적용하기 전에 제거될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유리 기판 어셈블리는 큰 마스터 유리 기판 어셈블리일 수 있고, 여기서, 방법은 마스터 유리 기판 어셈블리를 다수의 개별 유리 기판 어셈블리로 분리하는 것을 더 포함하고, 접촉 단계가 분리 단계 후에 일어난다.
본 측면에 따르는 방법은 HF의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 6 M의 범위이고, HCl의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 7.0 M의 범위이도록 하는 HF 및 HCl의 산성 수용액을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 산성 수용액은 HF의 몰 농도가 약 0.1M 내지 약 3.0 M의 범위이고 HCl의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 6.0 M의 범위이도록 HF 및 HCl을 포함한다. 또 다른 예에서, 산성 수용액은 HF의 몰 농도가 약 1.5 M 내지 약 2.5 M의 범위이고 HCl의 몰 농도가 약 4.0 M 내지 약 5.0 M의 범위이도록 HF 및 HCl을 포함한다. 또 다른 예에서, 산성 수용액은 HF 및 H2SO4를 포함하고, 여기서 H2SO4의 몰 농도는 상기 HCl의 범위와 같은 범위이다.
일부 실시양태에서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두의 두께는, 예컨대 박화 단계 전에, 500 ㎛를 초과하지 않는다.
일부 실시양태에서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두에 표면 압축 층 및 중심 인장 응력이 실질적으로 없다.
일부 실시양태에서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판은 강도 제한 표면 흠을 포함하고, 강도 제한 표면 흠은 산성 수용액과 접촉 후 5 ㎛ 초과 크기의 흠 깊이 및 흠 직경 중 적어도 하나를 가지는 둥근 균열 선단을 갖는 흠을 포함한다.
또 다른 측면에서, 제1 유리 기판 상에 박막 트랜지스터를 침착시키고, 제1 유리 기판을 제2 유리 기판에 접합하여 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 마스터 유리 기판 어셈블리를 생성하고, 마스터 유리 기판 어셈블리를 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 적어도 약 100 ㎛의 깊이까지 유리를 제거하는 식각 용액에 노출시킴으로써 마스터 유리 기판 어셈블리를 박화하고, 기판 어셈블리를 세척하고, 세척 후 기판 어셈블리를 제2 식각 산성 수용액과 5 분을 초과하지 않는 시간 동안 접촉시키는 것을 포함하고, 여기서 세척이 마스터 유리 기판을 브러쉬와 접촉시키는 것을 포함하는 것인 전자 기기 제조 방법이 기술된다. 이 방법은 접촉 단계 후 중합체 필름을 마스터 유리 기판에 적용하는 것을 더 포함할 수 있다. 일부 예에서, 이 방법은 접촉 전에 마스터 유리 기판 어셈블리를 다수의 개별 유리 기판 어셈블리로 분리하는 것을 더 포함할 수 있다. 중합체 필름은 개별 유리 기판 어셈블리 중 적어도 하나로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 중합체 필름은 편광 필름을 개별 유리 기판 어셈블리 중 적어도 하나에 적용하기 전에 제거될 수 있다.
일부 실시양태에서, 식각 용액으로 박화하기 전에 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나의 두께는 500 ㎛를 초과하지 않는다. 일부 예에서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나에는 표면 압축 층 및 중심 인장 응력이 실질적으로 없다.
또 다른 측면에서, 본 게재물은 흠에 의해 유발되는 기판 파단 응력이 단지 예리한 표면 흠의 파괴 역학으로만 나타내는 것이 아니라 흠 형상 인자의 함수인 정보 디스플레이 기기를 제공한다. 특히, 강도 제한 표면 흠을 포함하는, 전자 기기와 상용성이 있는 정보 디스플레이 기판이 포함되고, 여기서 기판에 적용되는 광역 응력 σ의 결과로 표면 흠으로부터 나오는 균열 선단에서 발생하는 인장응력 σA은 하기 방정식에 따라서 흠 깊이 α 및 균열 선단 반경 ρ에 주로 의존한다.
Figure pct00001
게재된 응력 반응 특성을 갖는 디스플레이 기판은 강도 제한 표면 흠이 5 ㎛ 초과 크기의 흠 깊이 및 흠 직경 중 적어도 하나를 가지는 둥근 균열 선단을 갖는 흠을 포함하는 것을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 게재물은 상기한 바와 같은 응력 반응 특성을 갖는 강화된 유리 기판의 제조 방법을 제공한다. 표면 흠으로부터 나오는 균열의 선단 부분을 둥글게 하거나 또는 무디게 하는 데 효과적인 시간 및 온도에서 유리 기판의 적어도 하나의 표면을 산성 수용액과 접촉시키는 것을 포함하는, 5 ㎛ 초과 크기의 흠 직경 및 흠 깊이 중 적어도 하나를 가지는 표면 흠을 포함하는 표면 흠 포함 유리 기판의 내파괴성 증가 방법이 포함된다. 이 측면 및 다른 측면에서, 기판 표면은 두 주표면 둘 모두 뿐만 아니라 가장자리 면의 표면들을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 게재물은 표면 흠으로부터 나오는 균열의 선단 부분을 둥글게 하거나 또는 무디게 하는 데 효과적인 시간 및 온도에서 패널의 적어도 한 표면을 화학적 식각 매질과 접촉시키는 것을 포함하는, 5 ㎛ 초과 크기의 흠 직경 및 흠 깊이 중 적어도 하나를 갖는 흠을 포함하는 표면 흠 포함 유리 기판 상에 배치된 전자기기 성분의 어레이를 포함하는 비디오 디스플레이 패널 성분의 내파괴성 증가 방법을 제공한다.
위에 게재된 방법은 반도체 전자기기 성분과 상용성이 있을 뿐만 아니라 롤-투-롤 디스플레이 기판 제조 절차에 이용하기에 충분히 유연성인 디스플레이 패널 기판의 제조를 가능하게 한다. 이러한 기판은 강도 제한 표면 흠을 포함하는 유연성 유리 기판을 포함하는, 전자기기와 상용성이 있는 유연성 정보 디스플레이 기판이고, 여기서 기판에 적용되는 광역 응력 σ의 결과로 표면 흠으로부터 나오는 균열 선단에서 발생하는 인장응력 σA은 하기 방정식에 따라서 흠 깊이 α 및 균열 선단 반경 ρ에 주로 의존한다.
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본 설명의 목적상, 유연성 유리 기판, 예컨대 시트 또는 기다란 유리 리본 또는 디스플레이 패널 기판은 본 게재물에 따라서 처리한 후 파단 없이 10 ㎝의 작은 곡률반경으로 구부릴 수 있는 것이다. 위에 게재된 응력 반응 특성 및 유연성을 나타내는 유연성 기판은 보관되고, 스풀에 감긴 유리 리본으로서, 즉, 기판의 응력 파단이 발생하는 곡률반경보다 큰 직경을 갖는 스핀들을 포함하는 스풀에 코일처럼 감긴 유리 기판의 길이로서 가공될 수 있다.
본 게재물에 따라서 제공된 스풀에 감긴 유연성 유리 리본 또는 개별 디스플레이 패널 기판 또는 기판 어셈블리는 5 ㎛ 초과 크기의 흠 직경 및 흠 깊이 중 적어도 하나를 가지는 무딘 또는 둥근 균열 선단을 갖는 흠을 포함하는 강도 제한 표면 흠을 포함한다. 게다가, 스풀에 감긴 유리 리본 또는 기판의 길이의 적어도 일부는 유연성 유리 리본의 파단이 일어날 수 있는 반경보다 큰 굽힘 반경에서 선택된 스풀의 스핀들에 코일처럼 감긴다.
또 다른 측면에서, 본 게재물은 위에서 게재한 것 같은 전자 기기와 상용성이 있는 유연성 정보 디스플레이 기판의 제조 방법을 제공한다. 특별한 실시양태는 기다란 유리 리본을 그의 길이를 따라서 산성 수용액과 순차적으로 접촉시키는 단계를 포함하는, 5 ㎛ 초과 크기의 흠 직경 및 흠 깊이 중 적어도 하나를 가지는 흠을 포함하는 표면 흠을 포함하는 기다란 유연성 유리 리본을 포함하는 전자 기기와 상용성이 있는 유연성 정보 디스플레이 기판의 제조 방법을 포함한다. 유리 리본이 연속으로 산성 수용액과 접촉하도록 운반되고 그 후 산성 수용액과의 접촉으로부터 분리되는 방법은 특히 상업적으로 중요하다.
또 다른 측면에서, 다수의 기판 어셈블리의 각 유리 기판 어셈블리가 다수의 박막 트랜지스터가 위에 침착된 제1 유리 기판, 제1 유리 기판에 접착제로 밀봉되어 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 유리 기판 어셈블리를 생성하는 제2 유리 기판을 포함하고, 여기서 다수의 유리 기판 어셈블리가 유사한 기판 어셈블리의 집단으로부터 무작위적으로 선택된 30 개 이상의 유리 기판 어셈블리를 포함하고, 여기서 다수의 유리 기판 어셈블리 각각이 42.5 ㎜의 직경을 갖는 강직성 링 위에 놓이고 강직성 링의 원주 내의 중심에 집중하는 포인트 힘(point force)을 받아 파괴될 때까지 응력을 받고, 다수의 유리 기판 어셈블리의 파괴 응력이 웨이불 분포(Weibull distribution)로 플롯팅될 때, 63% 확률에서 다수의 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 σ0가 약 800 N 초과이고 다수의 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 m이 약 8.0 초과인 다수의 유리 기판 어셈블리가 기술된다.
또 다른 측면에서, 유리 기판 어셈블리는 제조 허용오차를 제외하고는 동일한 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리로부터 선택되고, 여기서 각 유리 기판 어셈블리는 다수의 박막 트랜지스터가 위에 침착된 제1 유리 기판, 제1 유리 기판에 접착제로 밀봉되어 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 유리 기판 어셈블리를 생성하는 제2 유리 기판을 포함하고, 여기서 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리 각각이 42.5 ㎜의 직경을 갖는 강직성 링 위에 놓이고 강직성 링의 원주 내의 중심에 집중하는 포인트 힘을 받아 파괴될 때까지 응력을 받고, 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리의 파괴 응력이 웨이불 분포로 플롯팅될 때, 63% 확률에서 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 σ0가 약 800 N 초과이고 다수의 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 m이 약 8.0 초과이다. 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리는 유사한 유리 기판 어셈블리의 집단으로부터 무작위적으로 선택될 수 있다.
본 게재물의 유리 제품 및 방법을 첨부 도면을 참고해서 아래에서 더 기술한다.
도 1은 전형적인 유리 기판 어셈블리의 가장자리 단면도.
도 2는 전형적인 유리 기판 어셈블리 제조 방법의 흐름도.
도 3은 또 다른 전형적인 유리 기판 어셈블리 제조 방법의 흐름도.
도 4는 더 작은 유리 기판 어셈블리로 분리될 수 있는 마스터 유리 기판 어셈블리의 상면도.
도 5는 도 3의 제조 방법의 다양한 시점에서의 파괴 응력의 막대 그래프.
도 6은 링-온-링(ring-on-ring) 강도 시험 수행 장치의 옆면의 단면도.
도 7은 흠이 있는 유리의 파괴강도에 영향을 미치는 인자를 도시한 도면.
도 8a는 유리 기판의 흠이 있는 표면의 현미경사진.
도 8b는 유리 기판의 처리된 흠이 있는 표면의 현미경 사진.
도 9는 비처리된 흠이 있는 유리 기판 및 처리된 흠이 있는 유리 기판의 표면 기반 파괴 확률 데이터를 제시한 도면.
도 10은 처리된 유리 기판 어셈블리 및 비처리된 유리 기판 어셈블리의 표면 기반 파괴 확률 데이터를 제시한 도면.
도 11은 볼-온-링(ball-on-ring) 강도 시험 수행 장치의 옆면의 단면도.
도 12는 4점 굽힘으로 시험한 처리된 유리 기판 어셈블리 및 비처리된 유리 기판 어셈블리의 가장자리 기반 파괴 확률 데이터를 제시한 도면.
도 13은 유연성 유리 리본을 산성 수용액으로 처리하기 위한 제1 배열을 개략적으로 도시한 도면.
도 14는 유연성 유리 리본을 산성 수용액으로 처리하기 위한 제2 배열을 개략적으로 도시한 도면.
도 15는 산성 페이스트를 지지하는 유리 리본의 단면도.
도 16은 유연성 유리 리본을 산성 수용액으로 처리하기 위한 제3 배열을 개략적으로 도시한 도면.
도 17은 유연성 유리 리본을 산성 수용액으로 처리하기 위한 제4 배열을 개략적으로 도시한 도면.
도 18은 본원에 게재된 실시양태에 따라서 산성 수용액으로 순차적으로 처리함으로써 수행하는 박화 공정을 도시한 개략도.
도 19는 도 18의 공정을 이용하는 전형적인 유리 기판 어셈블리 제조 방법을 도시한 도면.
상세한 설명
디스플레이 패널 제조 동안에 디스플레이 유리 기판의 취급이 패널의 표면에 예리한 접촉 손상을 초래할 수 있다고 알려져 있다. 이것은 유리가 기계적 접촉에 반응하는 특별한 방식 때문이다. 연속 드로잉되는 유리 기판 제조에 통상적으로 이용되는 용융 및 성형 장비에 의해 제조되는 연속 드로잉되는 유리 리본으로부터 유리 패널이 절단되기 때문에, 큰 유리 패널을 조작하는 데 이용되는 다양한 유형의 장비 중 어느 것에 의해서도 예리한 접촉 손상에 기인하는 흠이 생성될 수 있다. 개별 유리 패널의 가장자리 뿐만 아니라 표면도 이러한 방식으로 야기된 결함을 나타낼 수 있다. 그러나, 최근 실험은 유리 패널 어셈블리 제조에 포함되는 가공 단계가 패널로부터 생성된 어셈블리의 신뢰성에 있어서도 역할을 한다는 것을 보여 주었다.
도 1은 LCD 디스플레이 패널, 예컨대 능동 매트릭스 액정 디스플레이 패널 제조에 이용하기 위한 유리 기판 어셈블리 (10)의 가장자리 부분을 도시한다. 기판 어셈블리 (10)는 제1 유리 기판 (12) 및 제2 유리 기판 (14)을 포함하고, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판이 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 위치하는 밀봉 물질 (16)에 의해 함께 밀봉된다. 밀봉 물질 (16)은 예를 들어 UV 경화형 에폭시일 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 밀봉 물질 (16)은 예를 들어 유리 프릿일 수 있다. 제1 유리 기판 (12)은 제1 주표면 (18) 및 제2 주표면 (20)을 포함한다. 제1 유리 기판 (12)은 층 (22)으로 나타낸, 제1 표면 상에 배치된 디스플레이 패널의 개별 화소를 어드레싱하는 데 필요한 박막 트랜지스터 및 다양한 투명 전기 부스를 포함할 수 있다. 제2 유리 기판 (14)은 제1 주표면 (24) 및 제2 주표면 (26)을 포함한다. 제2 유리 기판 (14)은 제1 주표면 (24) 상에 배치되는 색 필터 물질 (28)을 더 포함할 수 있고, 또한, 기판 어셈블리로부터 생성된 디스플레이 패널의 공통 전극으로 기능을 할 수 있는 투명 전도체 층 (30), 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO) 층을 포함할 수 있고, 투명 전도체 층 (30)은 색 필터 층 (28) 위에 생성된다. 기판 어셈블리 (10)는 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 배치되는 스페이서 (32)를 더 포함할 수 있고, 여기서 스페이서 (32)는 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 일관된 폭의 틈 (34)을 유지시키는 역할을 한다.
도 2는 유리 LCD 디스플레이 패널을 제조하는 전형적인 방법 (36)을 도시한다. 실제 제조 방법은 구체적인 제품에 기초해서 상이할 수 있다. 도 2의 전형적인 방법에 따르면, 단계 (38)에서 제1 유리 기판 (12)을 제공한다. 단계 (40)에서 제1 유리 기판을 세척하여 건조하고, 제1 기판 (12)의 제1 표면 (18) 상에 화학 증착(예를 들어, 플라즈마에 의해 증진되는 화학 증착(PECVD) 및/또는 스퍼터링(예를 들어, RF 스퍼터링), 및 포토리소그래피 기술을 이용한 식각에 의해 도 1에서 층 (22)으로 나타낸 박막 트랜지스터(TFT)의 어레이 및 그의 수반하는 데이터 라인 및 선택 라인을 침착시킨다. 공정 복잡성은 공정이 비정질 실리콘 공정인지 또는 다결정성 실리콘 공정인지에 의존할 것이다.
단계 (42)에서, 중합체 코팅 (44), 예를 들어 폴리아미드 코팅을 제1 유리 기판 (12)의 TFT 위에 적용할 수 있다. 중합체 코팅을 경화하고, 이어서, 단계 (46)에서 경화된 중합체 코팅의 표면을 러빙(rubbing)하거나 또는 폴리싱하여 틈 (34)을 차지할 액정 분자들의 우선적 정렬 방향을 생성한다. 별법으로, 다이아몬드 유사 탄소 층을 제1 표면 (18) 위에 적용하고 이온빔으로 처리하여 액정 분자의 우선적 정렬을 생성할 수 있다.
별도의 공정으로, 단계 (48)에서 시작하여 제2 유리 기판 (14)을 제공한다. 단계 (50)에서 제2 유리 기판 상에 색 필터 물질 층 (28)을 침착할 수 있다. 예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 색 필터 제조에서는, 제2 유리 기판 상에 화소 사이 영역에 빛을 차단하고 TFT 어레이를 주위 빛으로부터 차폐하여 명암비를 개선하는 패턴으로 블랙 매트릭스 물질(예를 들어, Cr/CrO2 또는 흑색 중합체 물질)을 침착한다. 이어서, 제1 색 필터 물질, 예컨대 염료가 착색된 또는 안료가 착색된 UV 경화형 물질, 예를 들어 적색을 유리 기판에 적용하고, 마스크를 통해 UV 빛에 노출하고, 현상할 수 있고, 여기서 수지의 미경화된 영역이 제거된다. 그 다음, 제2 색, 예를 들어 녹색을 적용하여 경화하고 현상한다. 마지막 색, 예를 들어 청색의 경우에도 이 공정을 반복한다. 일단 RGB 색이 침착되면, 단계 (54)에서 중합체 층 (52), 예컨대 폴리아미드 층을 적용할 수 있다. 중합체 층 (52)을 경화하고, 이어서, 단계 (56)에서 경화된 중합체 층 (52)의 표면을 러빙하거나 또는 폴리싱하여 틈 (34)을 차지할 액정 분자들의 우선적 정렬 방향을 생성한다. 별법으로, 다이아몬드 유사 탄소 층을 제2 유리 기판 (14)의 제1 표면 (24) 위에 적용하고 이온빔으로 처리하여 액정 분자의 우선적 정렬을 생성할 수 있다. 단계 (56)는 공통 투명 전극을 형성하는 투명 전도성 필름 (30), 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)의 적용을 더 포함할 수 있다.
그 다음, 단계 (58)에서 제1 유리 기판 (12) 상에 스페이서 (32)(예를 들어, 약 4 - 5 ㎛의 직경을 갖는 플라스틱 구)를 분사할 수 있다. 스페이서 (32)는 두 유리 기판을 함께 밀봉할 때 두 유리 기판 (12),(14) 사이에 일관된 틈 (34)을 유지하는 것을 돕는다. 도 1은 구형 스페이서를 도시하지만, 이러한 무작위적으로 분산된 구들이 결국은 화소 영역 위에 있게 되어 명암비에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 일부 공정에서는 무작위적으로 분사되는 스페이서를 포토리소그래피로 패터닝된 원주형 스페이서로 대체한다.
단계 (60)에서, 밀봉 물질 (16), 예컨대 UV 경화형 에폭시를 제2 유리 기판 (14)의 제1 주표면 (24) 위에 적용한다.
단계 (62)에서, 제1 유리 기판 (12) 및 제2 유리 기판 (14)을 정렬하여 합치고, 여기서 밀봉 물질이 TFT 어레이 둘레에 루프를 형성한다. 이어서, 밀봉 물질을 경화하여 유리 기판 어셈블리 (10)를 생성한다.
상기 방법 개관은 복잡한 방법의 단순한 표현이고 어떤 방식으로도 제한적임을 의도하지 않는다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 액정 디스플레이 제조 공정에 대한 상기한 설명은 단일 디스플레이 패널에 이용하기 위한 단일 기판 어셈블리에 관해서 제공되지만, 이러한 디스플레이 패널은 종종 한 번에 많이 제조된다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 큰 유리 기판(즉, 제1 유리 기판 (12) 및 제2 유리 기판 (14))을 이용해서 단일의 마스터 기판 어셈블리 (10a)를 생성할 수 있고, 여기서는 다수의 TFT 어레이 및 다수의 색 필터 어레이가 큰 유리 기판 사이에 독립된 별개의 디스플레이 요소로서 밀봉된다.
작은 디스플레이 기기, 예컨대 이동 전화, 노트북 컴퓨터 및 랩톱 컴퓨터 및 다른 유사한 기기의 경우, 기기를 가능한 한 얇게 하려는 상업적 요망이 있다. 따라서, 큰 기기, 예컨대 텔레비전(TV)에서 흔한 디스플레이형 유리는 기기의 상당한 두께를 차지한다. 예를 들어, 텔레비전에 이용되는 유리의 대표적인 시트(예를 들어, 기판)는 약 0.7 ㎜의 두께를 가진다. 이동 전화에 이용되는 유리 기판의 대표적인 두께는 약 0.3 ㎜의 두께를 가진다. 그러나, 0.3 ㎜ 유리 기판은 기술적으로 얻을 수 있고 상업적으로 입수가능할 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 이 기판은 제조 환경에서 손상 없이 가공하기 어렵고, 따라서, 일단 두 기판이 함께 밀봉되면, 기판 어셈블리를 박화하기 위해 다른 단계를 착수할 수 있다. 더 정확히 말해서, 한 임의의 공정에서, 제1 (TFT) 유리 기판 (12) 및 제2 (색 필터) 유리 기판 (14)을 포함하는 밀봉된 기판 어셈블리를 그의 가장자리 둘레에서 밀봉 물질(나타내지 않음)로 밀봉하고, 그 후, 기판 어셈블리를 도 2의 임의의 박화 단계 (64)에서 기판 어셈블리의 노출된 제2 주표면 (20) 및 (26) 둘 모두로부터 물질을 제거하는 식각 용액에 노출할 수 있다. 가장자리 밀봉은 식각 용액의 진입을 방지한다. 일부 공정에서는, 출발 유리 기판의 두께가 원래 약 0.5 ㎜일 수 있지만, 그 후에는 박화에 이용되는 식각 용액에 의해 약 100 ㎛ 또는 심지어 200 ㎛ 이상의 많은 유리가 각 기판의 표면으로부터 제거된다.
임의의 박화 공정의 한가지 특별한 단점은 용해된 유리에 의해 생성되는 슬러지 생성이다. 따라서, 기판 어셈블리의 표면을 철저히 세척해야 한다. 이것은 임의의 단계 (66)에서 기판 어셈블리의 표면을 세정 액체와 접촉시키고 기판 어셈블리의 표면을 브러쉬, 예컨대 회전 브러쉬로 브러슁(brushing)함으로써 달성될 수 있다.
노드 (67)에서, 만일 기판 어셈블리가 마스터 기판 어셈블리 (10a)이면, 공정이 단계 (68)로 진행할 수 있고, 이 단계에서는 예컨대 마스터 패널 어셈블리를 절단선 (70)을 따라서 다이아몬드 스크라이브로 스크라이빙(scribing)하여 파단함으로써 마스터 패널 어셈블리를 독립된 기판 어셈블리 (10)로 분리한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 분리 단계 다음에 세척/헹굼 단계 (72)가 뒤따라서 기판 어셈블리의 제2 주표면에 부착될 수도 있는 분리 공정으로부터 생성된 어떠한 미립자도 제거할 수 있다.
만일 단계 (62)로부터의 기판 어셈블리가 단일 기판 어셈블리 (10)이어서 분리를 요구하지 않는다면, 이 공정은 노드 (67)로부터 단계 (76)로 진행할 수 있다. 노드 (67)과 단계 (76) 사이에 다른 공정 단계들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, ITO 층을 기판 (14) 상에 예를 들어 터치 민감 회로를 포함하는 층으로서 침착시킬 수 있다. 별법으로, 반사방지층 또는 다른 층을 첨가할 수 있다. 어쨌든, 공정 (36)은 적절히 변경될 수 있다.
다수의 TFT 어레이를 포함하는 큰 마스터 유리 기판 어셈블리로부터 생성되어 더 작은 개별 유리 기판 어셈블리로 분리되든, 단일의 TFT 어레이를 포함하는 단일의 유리 기판 어셈블리를 생성하든, 일단 TFT 기판, 색 필터 기판 및 밀봉 물질을 포함하는 개별 유리 기판 어셈블리가 생성되면, 이어서 단계 (74)에서 진공 주입에 의해, 예컨대 접착성 밀봉부에서 개방되어 있는 통로를 통해서 액정 물질로 틈 (34)을 충전한다. 이어서, 통로를 밀봉하고, 단계 (76)에서 편광 필름을 패널 어셈블리의 한 표면 또는 대표적으로는 두 표면에 적용할 수 있다. 일단 개별 유리 기판 어셈블리 (10)가 생성되면, 개별 유리 기판 어셈블리는 도 2에서 단계 (78)로 나타낸 하류의 디스플레이 패널 공정으로 이동한다.
도 3은 유리 LCD 디스플레이 패널을 제조하는 또 다른 전형적인 방법 (37)을 도시한다. 다시, 실제 제조 방법은 구체적인 제품에 기초해서 상이할 수 있다. 도 3의 전형적인 방법에 따르면, 단계 (38)에서 제1 유리 기판 (12)을 제공한다. 단계 (40)에서 제1 유리 기판을 세척하여 건조하고, 제1 기판 (12)의 제1 표면 (18) 상에 화학 증착(예를 들어, 플라즈마에 의해 증진되는 화학 증착(PECVD) 및/또는 스퍼터링(예를 들어, RF 스퍼터링), 및 포토리소그래피 기술을 이용한 식각에 의해 도 1에서 층 (22)으로 나타낸 TFT의 어레이 및 그의 수반하는 데이터 라인 및 선택 라인을 침착시킨다. 공정 복잡성은 공정이 비정질 실리콘 공정인지 또는 다결정성 실리콘 공정인지에 의존할 것이다.
단계 (42)에서, 중합체 코팅 (44), 예를 들어 폴리아미드 코팅을 제1 유리 기판 (12)의 TFT 위에 적용할 수 있다. 중합체 코팅을 경화하고, 이어서, 단계 (46)에서 경화된 중합체 코팅의 표면을 러빙하거나 또는 폴리싱하여 틈 (34)을 차지할 액정 분자들의 우선적 정렬 방향을 생성한다. 별법으로, 다이아몬드 유사 탄소 층을 제1 표면 (18) 위에 적용하고 이온빔으로 처리하여 액정 분자들의 우선적 정렬을 생성할 수 있다.
별도의 공정으로, 단계 (48)에서 시작하여 제2 유리 기판 (14)을 제공한다. 단계 (50)에서 제2 유리 기판 상에 색 필터 물질 층 (28)을 침착할 수 있다. 예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 색 필터 제조에서는, 제2 유리 기판 상에 화소 사이 영역에 빛을 차단하고 TFT 어레이를 주위 빛으로부터 차폐하고 명암비를 개선하는 패턴으로 블랙 매트릭스 물질(예를 들어, Cr/CrO2 또는 흑색 중합체 물질)을 침착한다. 이어서, 제1 색 필터 물질, 예컨대 염료가 착색된 또는 안료가 착색된 UV 경화형 물질, 예를 들어 적색을 유리 기판에 적용하고 마스크를 통해 UV 빛에 노출하고 현상할 수 있고, 여기서 수지의 미경화된 영역이 제거된다. 그 다음, 제2 색, 예를 들어 녹색을 적용하여 경화하고 현상한다. 이 공정을 마지막 색, 예를 들어 청색에 대해 반복한다. 일단 RGB 색이 침착되면, 단계 (54)에서 중합체 층 (52), 예컨대 폴리아미드 층을 적용할 수 있다. 중합체 층 (52)을 경화하고, 이어서, 단계 (56)에서 경화된 중합체 층 (52)의 표면을 러빙하거나 또는 폴리싱하여 틈 (34)을 차지할 액정 분자들의 우선적 정렬 방향을 생성한다. 별법으로, 다이아몬드 유사 탄소 층을 제2 유리 기판 (14)의 제1 표면 (24) 위에 적용하고 이온빔으로 처리하여 액정 분자들의 우선적 정렬을 생성할 수 있다. 단계 (56)는 공통 투명 전극을 생성하는 투명 전도성 필름 (30), 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO)의 적용을 더 포함할 수 있다.
그 다음, 단계 (58)에서 제1 유리 기판 (12) 상에 스페이서 (32)(예를 들어, 약 4 - 5 ㎛의 직경을 갖는 플라스틱 구)를 분사할 수 있다. 스페이서 (32)는 두 유리 기판을 함께 밀봉할 때 두 유리 기판 (12),(14) 사이에 일관된 틈 (34)을 유지하는 것을 돕는다. 도 1은 구형 스페이서를 도시하지만, 이러한 무작위적으로 분산된 구들이 결국은 화소 영역 위에 있게 되어 명암비에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 일부 공정에서는 무작위적으로 분사된 스페이서들을 포토리소그래피로 패터닝된 원주형 스페이서로 대체한다.
단계 (60)에서, 밀봉 물질 (16), 예컨대 UV 경화형 에폭시를 제2 유리 기판 (14)의 제1 주표면 (24) 위에 적용하고, 이 시점에서 도 3의 공정이 도 2의 공정으로부터 벗어난다. 도 2의 공정에서는, 유리 기판을 합치고, 그 후에 액정 물질을 개별 셀에 진공 주입할 수 있었다.
도 3의 공정에 따르면, 단계 (58) 후에, 디스플레이의 화소 영역(들) 상에 액정 물질을 침착한다. 따라서, 액정 물질 침착 후에야 제1 기판 및 제2 기판을 합치고, 여기서 밀봉 물질이 TFT 어레이 둘레에 루프를 형성하여 완전히 밀봉되고, 단계 (62)에서 경화하여 유리 기판 어셈블리 (10)를 생성한다.
도 2에서처럼, 도 3의 공정의 상기한 개관은 복잡한 공정의 단순한 표현이고 어떤 방식으로도 제한하는 것임을 의도하지 않는다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 도 3에 따르는 액정 디스플레이 제조 공정에 대한 상기 설명은 단일 디스플레이 패널에 이용하기 위한 단일 기판 어셈블리에 관해서 제공되지만, 종종 이러한 디스플레이 패널은 한 번에 많이 제조된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 큰 유리 기판(즉, 제1 유리 기판 (12) 및 제2 유리 기판 (14))을 이용해서 단일의 마스터 기판 어셈블리 (10a)를 생성할 수 있고, 여기서 다수의 TFT 어레이 및 다수의 색 필터 어레이는 큰 유리 기판 사이에서 독립된 별개의 디스플레이 요소로서 밀봉된다.
임의의 공정 단계에서, 제1 (TFT) 유리 기판 (12) 및 제2 (색 필터) 유리 기판 (14)을 포함하는 밀봉된 기판 어셈블리를 그의 가장자리 둘레에서 밀봉 물질(나타내지 않음)에 의해 밀봉할 수 있고, 그 후 도 3의 임의의 박화 단계 (64)에서 기판 어셈블리의 노출된 제2 주표면 (20) 및 (26) 둘 모두로부터 물질을 제거하는 식각 용액에 기판 어셈블리를 노출할 수 있다. 가장자리 밀봉은 식각 용액의 진입을 방지한다. 일부 공정에서, 출발 유리 기판의 두께는 원래 약 0.5 ㎜일 수 있지만, 그 후에는 박화에 이용되는 식각 용액에 의해 각 기판의 표면으로부터 약 100 ㎛ 또는 심지어 200 ㎛ 이상의 많은 유리가 제거된다.
도 2와 관련해서 상기한 바와 같이, 임의의 박화 공정의 한가지 특별한 단점은 용해된 유리에 의해 생성되는 슬러지 생성이다. 따라서, 기판 어셈블리의 표면을 철저히 세척해야 한다. 이것은 공정 (37)의 임의의 단계 (66)에서 기판 어셈블리의 표면을 세정 액체와 접촉시키고 기판 어셈블리의 표면을 브러쉬, 예컨대 회전 브러쉬로 브러슁함으로써 달성될 수 있다.
노드 (67)에서, 만일 기판 어셈블리가 마스터 기판 어셈블리 (10a)이면, 공정이 단계 (68)로 진행할 수 있고, 여기서는 예컨대 마스터 패널 어셈블리를 절단선 (70)을 따라서 다이아몬드 스크라이브로 스크라이빙하여 파단함으로써 마스터 패널 어셈블리를 독립된 기판 어셈블리 (10)로 분리한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 분리 단계 다음에 세척/헹굼 단계 (72)가 뒤따라서 기판 어셈블리의 제2 주표면에 부착될 수도 있는 분리 공정으로부터 생성된 어떠한 미립자도 제거할 수 있다.
만일 단계 (62)로부터의 기판 어셈블리가 단일 기판 어셈블리 (10)이어서 분리를 요구하지 않는다면, 이 공정은 노드 (67)으로부터 단계 (76)로 진행할 수 있다. 노드 (67)과 단계 (76) 사이에 다른 공정 단계들을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, ITO 층을 기판 (14) 상에 예를 들어 터치 민감 회로를 포함하는 층으로서 침착시킬 수 있다. 별법으로, 반사방지층 또는 다른 층을 첨가할 수 있다. 어쨌든, 공정 (36)은 적절히 변경될 수 있다.
단계 (76)를 완료할 때, 개별 유리 기판 어셈블리 (10)를 도 3의 단계 (78)로 나타낸 하류의 디스플레이 패널 공정으로 이동한다.
접촉되지 않은 금방 생성된 초기 유리는 본래 매우 강하다. 그러나, 나중의 접촉으로 인해 일반적으로 유리 표면에 흠이 생성되고, 이것이 유리 강도를 감소시킨다. 예를 들어, 공정 (36) 또는 공정 (37)의 단계 (66)에서 상기한 기판 어셈블리의 표면을 세정하는 데 이용되는 임의의 브러슁 작업은 기판 어셈블리를 포함하는 유리의 강도를 상당히 열화할 수 있다. 박화 공정 및 나중의 세정이 없을 때조차도, TFT 및 색 필터를 생성하기 위한 제1 기판 및 제2 기판의 가공은 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 취급을 요구하고, 이것은 또한 유리 기판의 강도를 열화할 수 있다. 도 5의 도표는 디스플레이 제조 공정의 상이한 시점에서 일어날 수 있는 강도 열화를 도시한다.
이제, 도 5에 관해 설명하면, 막대 (80)는 제조업체로부터 제공된, 즉, 단계 (38),(48)의 패널 어셈블리를 제조하는 데 이용되는 유리 기판(예를 들어, 유리 기판 (12) 또는 (14))의 파괴 응력(MPa)을 도시한다. 데이터는 약 1100 MPa의 파괴 응력을 나타낸다. 도 5를 밝히는 데 이용된 시험은 링-온-링 시험 기술을 이용하였다. 강직성 링(예를 들어, 개방된 입구를 갖는 실린더형 용기 (82))을 나타내는 링-온-링 시험 수행 장치를 도 6에 나타낸다. 시험할 물품을 강직성 용기/링 (82) 위에 놓고, 개방된 강직성 링 (84)이 부착된 플레이트를 도 6에서 유리 기판 (12)으로 나타낸 물품 위에 놓는다. 이어서, 플레이트에 힘 F를 소정의 속도로 적용함으로써, 물품이 파괴될 때까지 링 (84)에 의해 물품이 휘어진다. 로드 셀이 힘 F를 기록한다. 또한, 예를 들어 ASTM C1683-10(첨단 세라믹의 웨이불 통계를 이용한 인장 강도의 크기 스케일링의 표준 관행(Standard Practice for Size Scaling of Tensile Strength Using Weibull Statistics for Advanced Ceramics))을 참조한다. 막대 (86)는 TFT 또는 색 필터 물질의 침착 전, 즉, 단계 (38),(48) 후이지만 단계 (40) 및 (50) 전의 유리 기판의 강도를 나타내고, 약 800 MPa의 파괴 응력을 나타낸다. 막대 (88)는 TFT 또는 색 필터 물질의 침착 후, 즉, 단계 (40),(50) 후이지만 단계 (62) 전의 파괴 응력을 나타내고, 약 400 MPa의 파괴 응력을 나타낸다. 막대 (90)는 조립 단계 (62) 후이지만 분리 단계 (68) 전의 파괴 응력을 나타낸다. 마지막으로, 막대 (92)는 단계 (72) 완료 후의 약 250 MPa의 파괴 응력을 나타낸다. 데이터는 유리 기판 및 나중의 유리 패널 어셈블리의 파괴 응력(예를 들어, 유리 강도)이 개별 유리 기판이 공정에 제공된 시점에서의 약 1100 MPa의 높은 값으로부터 패널 어셈블리를 생성하여 다이싱(분리)하고 헹궈서 개별 패널 어셈블리를 생성한 시점에서의 불과 약 250 Mpa의 낮은 값으로 유리 기판 및 패널 어셈블리가 디스플레이 패널 제조 공정을 진행함에 따라 계속 감소함으로써 취급의 결과로 강도가 400% 감소함을 나타낸다.
도 5는 본 게재물의 예에 따라서 산성 수용액 처리를 적용할 최적의 위치가 있음을 나타낸다. 예를 들어, 데이터는 유리 강도가 적어도 조립 단계 (62)를 통하면서 계속 감소한다는 것을 나타낸다. 따라서, 본원에 기술된 산성 수용액 처리는 예를 들어 단계 (62) 전보다는 조립 단계 (62) 후에 예를 들어 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이 A 시점에서 적용되면 더 효과적이다. 별법으로, 유리 기판 어셈블리가 단계 (68)에서 개별 유리 기판 어셈블리 (10)로의 분리를 거치는 마스터 유리 기판 어셈블리(즉, 유리 기판 어셈블리 (10a))인 경우, 개별 유리 기판 어셈블리 (10)는 분리 단계 후 B 시점에서 산성 수용액으로 처리될 수 있다. 또 다른 변화에서, 개별 유리 기판 어셈블리 (10)가 세척 단계 후에 C 시점에서 산성 수용액으로 처리될 수 있다. 간단히 말해서, 유리 기판 어셈블리 (10)((10a))가 조립 단계 (62) 후 공정 (36)의 액정 주입 단계 (74) 전에, 또는 조립 단계 (62) 후 공정 (36)의 단계 (76)에서 편광 필름 적용 전에, 제조 공정의 한 시점 (36)에서 산성 수용액으로 처리되는 경우에 유리 강도 열화의 최적의 방지가 달성될 수 있다.
흠이 있는 유리 패널을 강화하는 본 발명의 방법의 효과는 파괴 역학 원리의 면에서 이해할 수 있다. 가장자리 또는 표면 흠으로부터 나오는 예리한 균열이 광역 응력, 예를 들어 전체 패널에 적용되는 변형량 때문에 생기는 응력에 노출될 때, 균열 선단에서의 응력은 무한대가 되고, 즉, 균열 선단에서 응력 특이성이 있다. 이러한 균열이 즉각적인 파괴를 초래하지 않는 한 가지 이유는 유리 호스트 물질이 균열 전파에 대해 어느 정도 내성을 가진다는 것이고, 그 내성은 "파괴 인성"이라고 불리는 물질 성질로부터 생긴다.
유리는 낮은 파괴 인성을 가진다. 게다가, 일반적으로 적용될 수 있는 파괴 역학 구조틀 내에 있는 흠의 경우, 흠이 있는 물체의 강도는 흠 크기에 의존하여, 더 깊은 흠이 더 큰 강도 감소를 야기한다. 모든 경우에서, 유리 기판에 예리한 흠의 도입은 상당한 강도 손실을 초래한다. 따라서, 그 문제를 역점을 두어 다루는 현재의 접근법은 대표적으로 그라인딩 및 폴리싱 또는 화학적 식각에 의한 표면 제거에 의존하여 흠이 있는 표면을 유리 기판으로부터 단순히 제거한다.
이론에 의해 얽매고 싶지는 않지만, 본 게재물에 제공된 방법은 완전한 흠 제거가 아니라 흠 변형에 관한 것일 거라고 여긴다. 이러한 변형에 따르면, 표면 흠의 균열 전파 특성이 파괴 역학이 지배하는 거동에서 응력 집중 거동이 더 지배하는 거동으로 바뀐다.
이러한 상이한 균열 전파 거동의 비교를 도 7에 개략적으로 제시한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 도면에서 반대 방향 화살표로 나타낸 적용된 인장 응력을 받는 표면 S를 갖는 유리 기판의 경우, 다음 식에 따라서 유리 표면 S에서 깊이 "α"의 예리한 균열 선단 f에서 결과적으로 받는 응력 σf의 크기는 유리의 탄성 계수 E 및 표면 에너지 γs에 의존한다.
Figure pct00003
대조적으로, 다음 식에 따라서 동일한 광역 적용 인장 응력 σ을 받는 유리 표면에서 동일한 깊이 α의 균열에서 둥근 또는 무딘 균열 선단 T에서 결과적으로 받는 응력 σA은 둥근 균열 선단의 반경 ρ에 의해 좌우된다.
Figure pct00004
따라서, 무딘 균열 선단 T에서 결과적으로 받는 응력은 균열 선단이 둥글게 된 정도에 비례해서 감소하고, 궁극적으로 선단 반경 ρ이 매우 클 때는 원역(far-field) 또는 광역 적용 응력 σ에 가까워진다.
산성 수용액 처리를 이용한 정보 디스플레이 응용을 위한 비강화 유리 패널 기판에서 표면 흠 변형의 강화 효과는 대단히 중요하고 예상 밖이다. 특별한 실시양태에서, 이들 비강화 기판은 Na2O, K2O 및 Li2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 금속 산화물의 총 농도가 낮거나 또는 불순물 수준으로 제한된 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리로 이루어진다. 대표적으로, 유리 시트에서 알칼리 금속 산화물의 농도는 5 중량%를 초과하지 않거나, 또는 특별한 실시양태에서는 1 중량% 또는 심지어 0.1 중량%를 초과하지 않는다. 표면에 흠이 생기게 하는 영향을 방지하는 것을 돕기 위해 화학적으로 강화된 기판에 매우 높은 표면 응력(500 MPa 이상 정도)이 존재하는 비디오 디스플레이용 화학적으로 강화된 커버 유리 기판 플레이트의 경우와 대조적으로, 본 게재물에 따라서 처리된 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리는 화학적으로 강화되지도 않고 화학적으로 강화될 수도 없다. 따라서, 이 디스플레이 기판에는 표면 압축 층 및 중심 인장 응력이 실질적으로 없다. 추가로, 기판은 많은 경우에서 매우 얇고, 대표적인 실시양태는 500 ㎛를 초과하지 않는 두께를 갖는 기판을 포함하거나, 또는 유연성 기판의 경우에는 300 ㎛ 미만, 예컨대 50 - 200 ㎛의 범위의 두께를 가진다.
상기한 저알칼리 유리의 비강화된 대표적으로 흠이 있는 유리 패널의 파괴 강도는 꽤 낮을 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이 제작에 이용하기 위한 패널을 제조하는 과정에서 통상적인 절단 및 분리 공정을 거친 0.5 ㎜ 두께의 다운-드로잉된 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리 시트는 표준화된 링-온-링 굴곡강도 시험을 받을 때 100 - 200 MPa의 낮은 파열 강도의 계수를 가질 수 있다. 이 파단 데이터의 전통적인 파괴 역학 분석은 이 강도 수준에서 파괴되는 이 조성 및 두께의 유리 시트의 경우 15 - 60 ㎛의 범위의 깊이를 가지는 흠의 존재를 암시한다.
유리 강도는 가장 빈번하게는 어떤 주어진 응력 때문에 발생하는 유리 파괴(파열)의 확률을 나타내는 웨이불 분포를 이용해서 표현한다. 더 흔한 두 매개변수 웨이불 분포에서, 파괴 확률은 다음 방정식으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00005
여기서, Pf는 파괴 확률이고, σmax는 파괴시 시편에서 최대 인장 응력이고, σ0은 Pf = 63%에 상응하는 웨이불 특성 강도이고, m은 웨이불 계수이다. 두 매개변수 m 및 σ0은 파열(파괴)이 발생할 때까지 물질의 샘플에 응력을 가함으로써 실험으로 결정한다. 응력 값 σ0은 상기한 확률로 파열이 발생하도록 하는 실험으로 결정된 응력이다. 웨이불 계수는 σ0 주위에서 분포의 통계적 스프레드(spread)에 대한 척도를 제공한다. 다수의 샘플에 대해서 파괴 응력을 측정하고, 파괴 확률(및 웨이불 매개변수 σ0 및 m)을 결정할 수 있다.
본 게재물에 따라서 효과적인 유리 기판 강화를 제공할 수 있는 균열 선단 변형을 확보하는 데 필요한 산성 수용액 처리의 양은 예상 밖으로 낮고, 상대적으로 온화한 식각 조건 하에서 짧은 시간 내에 완료될 수 있다. 한 예시적인 예로서, 상업적으로 입수가능한 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리 패널로부터 약 2.5 ㎛의 표면 유리를 제거하기에 충분한 산성 수용액 처리는 묽은 불화물 수용액, 예컨대 HF 및 HCl을 각각 3 M 및 6 M 농도로 포함하는 용액에 유리를 1 분간 노출함으로써 달성될 수 있다. 본 설명의 목적상, 묽은 불화물 수용액은 약 10 중량% 미만의 HF 또는 그의 동등물을 함유하는 용액이다. 100 - 200 MPa 범위의 파괴 강도를 갖는 유리 패널을 제조하는 데 효과적인 크기 및 구성의 흠이 패널의 적어도 한 표면을 탄화규소 연마제로 연마함으로써 저알칼리 유리, 예컨대 보로-알루미노실리케이트의 비강화(비압축) 표면에 인위적으로 도입될 수 있다. 도 8a는 이러한 패널의 표면의 사진이고, 여기서 15 - 60 ㎛ 범위의 직경 또는 깊이의 표면 흠이 확인되었다. 예리한 균열 선단을 포함하는 흠의 한 예는 사진에서 "f" 표지로 확인된다.
도 8b는 흠 균열 선단 변형을 달성하는 짧은 식각 처리 후의 동일하게 연마된 유리 패널의 표면의 사진이다. 이용된 산성 수용액 처리는 상기한 HF-HCl 식각 용액에 패널의 연마된 표면을 1 분간 노출하는 것이고, 그 처리는 패널로부터 약 2.5 ㎛의 표면 유리를 제거하는 데 효과적이었다. 심지어 1 분의 매우 짧은 노출 시간 동안에도 식별할 수 있는 표면 연마의 감소에 의한 표면의 상당한 개선이 명료하게 보인다. 그럼에도 불구하고, 본 게재물에 따라서 효과적인 균열 선단 모양 변형을 달성하기 위해 표면 흠의 수 또는 크기를 제거하거나 또는 실질적으로 감소시키는 것이 요구되지 않는다.
산성 수용액 처리를 통한 위에서 게재한 흠 변형의 강화 효과는 도 9에 제시된 데이터로부터 분명하다. 도 9는 두 상이한 군의 절단된 디스플레이 유형 유리 기판 샘플에 대해서 샘플 유리 기판에 적용된 어느 범위의 적용된 링-온-링 굴곡 힘에서의 샘플 유리 패널 파괴 확률의 웨이불 플롯을 제시한다. 제1 군의 유리 기판은 능동 매트릭스 디스플레이 제작에 이용하기 위한 패널 어셈블리를 제조하는 데 현재 상업적으로 이용되는 방식으로 연속 다운드로잉된 유리 리본을 절단 및 분리함으로써 제조된 0.5 ㎜ 두께의 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리 기판 샘플을 포함한다. 따라서, 이들 샘플은 이러한 가공 동안에 대표적으로 도입된 표면 흠을 포함한다. 제2 군의 유리 기판은 유사하게 절단되고 분리된 동일한 크기, 모양 및 두께의 유리 기판 샘플을 포함하지만, 이 샘플들은 1 분, 3 분 및 5 분의 처리 시간 동안 상기한 HF-HCl 용액으로 처리되었다.
도 9에 제시된 데이터 분석은 비처리된 패널 샘플의 경우 파괴 응력이 약 100 내지 200 MPa의 범위 내에 있음을 나타낸다. 곡선 (94)은 제1 군의 파괴 확률 데이터의 선형 핏트(fit)이다. 대조적으로, 산성 수용액으로 처리된 유리 기판 샘플의 경우에는 약 400 - 480 MPa의 범위의 평균 파괴 응력이 계산된다. 곡선 (96)은 제2 군의 파괴 확률 데이터의 선형 핏트이다. 본원에 게재된 산성 수용액으로 처리하는 방법이 흠의 직경, 깊이 또는 수를 상당히 감소시키는 것에 의해서가 아니라 흠이 있는 유리 기판의 균열 선단 전파 특성의 효과적인 변형을 통해 성공한다는 사실이 상기 표면 처리에 따라서 달성된 강화 수준이 흠이 있는 표면으로부터 제거된 표면 유리의 양과 거의 무관하다는 사실에 의해 증명된다. 따라서, 처리된 패널로부터 14 ㎛의 많은 표면 유리를 제거하는 도 9에서 특성화된 흠이 있는 유리 기판에 적용된 5 분간의 식각 처리는 불과 2.5 ㎛의 표면 유리를 제거하는 데 이용되는 1 분간의 산성 수용액 처리보다 겨우 약간 더 높은 수준의 기판 강화를 초래한다. 따라서, 특별한 실시양태에서, 유리 시트 또는 패널의 표면을 선택된 산성 수용액과 접촉시키는 단계를 패널로부터 5 ㎛ 두께 표면 층의 유리를 제거하는 데 효과적인 시간을 초과하지 않는 시간 동안 수행하는 처리 방법이 흠 균열 선단 전파 거동의 필요한 개선을 실현하는 데 충분할 수 있다.
또한, 본 게재물의 실시양태에 따르는 흠 변형 처리의 강화 효과는 도면의 도 10에 제시한 데이터로부터 분명하다. 도 10은 마스터 유리 기판 어셈블리(예를 들어, 유리 기판 어셈블리 (10a))로부터 절단된 두 상이한 군의 유리 기판 어셈블리 샘플(예를 들어, 유리 기판 어셈블리 (10))에 대해 샘플 유리 기판 어셈블리에 적용된 어느 범위의 적용된 굴곡 힘에서 파괴 확률의 웨이불 플롯을 도시한다. 제1 군의 유리 기판 어셈블리 (10)는 두 유리 기판 사이에 밀봉된 액정 물질을 함유하고 UV 경화형 에폭시 접착제로 접합된 0.5 ㎜ 두께의 두 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리 기판 샘플을 포함하는 마스터 유리 기판 어셈블리 (10a)로부터 분리된다. 마스터 유리 기판 어셈블리의 전체 두께는 약 1.05 ㎜이다. 이어서, 마스터 유리 기판 어셈블리를 약 0.63 ㎜의 전체 두께가 되도록 화학적으로 박화하고, 통상적인 기계적 스코어링 및 파단 기술에 의해 개별 유리 기판 어셈블리 (10)로 절단한다. 제2 군의 유리 기판 어셈블리는 대조군과 동일한 크기, 모양 및 두께의 유사하게 박화되고 절단되고 불리된 유리 기판 어셈블리 (10)이지만, 가장자리가 액체 진입을 방지하기 위해 UV 경화형 에폭시로 밀봉되고, 개별 디스플레이 패널이 개별 디스플레이 패널을 2.0 M HF 및 4.5 M HCl의 HF-HCL 용액과 약 30 ℃에서 3 분의 처리 시간 동안 접촉시킨 후 총 20 분 동안 탈이온수로 2 회 헹굼으로써 처리된다. 물질 제거 깊이는 각 유리 기판 표면으로부터 약 5 ㎛이다. 산성 수용액으로 처리된 대조군 및 샘플 둘 모두의 샘플 크기는 180이다. 각 유리 기판 어셈블리는 24.6 ㎝의 대각선 치수를 가진다.
도 11에 도시된 바와 같이 볼-온-링 시험 방법을 이용해서 파열 시험을 수행하였고, 여기서는 샘플 디스플레이 패널을 42.5 ㎜의 직경 d'을 갖는 강직성 링(예를 들어 도 5에서처럼 용기 (82)) 위에 놓는다. 링 위에 중심에 있는 30 ㎜ 직경 스틸 볼 (98)(또는 포인트 힘을 생성할 수 있는 다른 단단한 물질)을 도면에서 힘 F로 나타낸 바와 같이 시험할 물품, 예를 들어 유리 기판 어셈블리 (10)의 표면에 10 ㎜/분의 조절된 속도로 강제로 누른다. 곡선 (100)은 제1 비처리 군의 파괴 확률 데이터의 선형 핏트이고, 곡선 (102a) 및 (102b)는 핏트의 95% 신뢰구간을 나타낸다. 비교해서, 곡선 (104)은 제2 처리 군의 파괴 확률 데이터의 선형 핏트이고, 곡선 (106a) 및 (106b)은 핏트의 95% 신뢰구간을 나타낸다.
도 10에 제시한 데이터 분석은 산성 수용액으로 처리되지 않은 박화된 후의 대조 샘플의 63% 확률에서의 특성 강도 σ0(N)가 343 N이고 m 값이 1.4임을 나타낸다. 한편, 산성 수용액으로 처리된 박화된 후의 샘플은 63% 확률에서 특성 강도 σ0(N)가 887 N이고 m 값이 9.30이고, 본원에 기술된 산성 수용액 처리가 상당한 강도 증가를 제공한다는 것을 나타낸다.
유리 시트 또는 패널의 표면을 선택된 산성 수용액과 접촉시키는 본원의 예에서 기술된 산성 수용액 처리는 유리 시트 및/또는 패널의 주표면 하나 또는 둘 모두로부터 유리의 약 20 ㎛ 이하, 예를 들어 약 15 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 및 일부 예에서는 약 5 ㎛ 이하 두께의 표면층을 제거하는 데 효과적인 시간을 초과하지 않는 시간 동안 수행되고, 이 물질 제거량은 흠 균열 선단 전파 거동에서 상기한 개선을 실현하기에 충분하다. 본 게재물의 실시양태에 따르면, 63% 확률에서 800 N 이상, 820 N 이상, 840 N 이상, 860 N 이상, 880 N 이상, 심지어 900 N 이상의 특성 강도 σ0를 나타내고 웨이불 계수 m이 8.0 초과, 8.4 초과, 8.8 초과 및 심지어, 9.2 초과인 웨이불 분포를 얻을 수 있다. 도 5를 참고해서 본 게재물의 실시양태에 따르는 산성 수용액 처리 후의 유리 강도와 비처리 유리 강도의 비교를 알 수 있고, 여기서 막대 (108)는 산성 수용액 처리 후의 유리 기판 어셈블리 (10)의 파괴 응력을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 산성 수용액으로 처리된 유리 기판 어셈블리는 단계 (32),(42)에서 제공되는 개별 유리 기판과 거의 같은 높은 파괴 응력인 약 1000 MPa의 파괴 응력을 가진다. 본 게재물의 예에 따르는 산성 수용액 처리 후의 유리 강도의 극적인 증가는 도 6 및 10 둘 모두에 나타낸 두 웨이불 플롯의 극명한 차이를 주목함으로써 관찰할 수 있다.
본 게재물의 유리 기판 강화 방법은 넓은 범위의 상이한 유리 기판 두께 및 그로부터 제조된 유리 기판 어셈블리에 적용될 수 있다. 200 ㎛ 미만, 또는 100 ㎛ 미만, 또는 심지어, 50 ㎛ 미만의 두께를 가지는 개별 유연성 유리 기판이 포함된다. 유연성 유리 기판이 이용될 예정인 전자 디스플레이 기기의 구성 때문에, 전통적 능동 매트릭스 비디오 디스플레이 기판이 경험하는 것보다 훨씬 더 높은 응력 수준이 예상된다. 본원에 게재된 기판의 특별한 실시양태, 예를 들어 본 게재물에 따라서 산성 수용액으로 처리한 후 10 ㎝의 굽힘 반경에서 파단에 저항하는 충분한 강도 및 유연성과 함께 200 ㎛를 초과하지 않는 두께를 갖는 기판은 유연성 기판 응용을 위한 상당한 성능 이점을 제공하는 제품의 예이다. 그리고, 이들 이점은 본 설명에 따르는 효과적인 유리 기판 강화에 유용한 상대적으로 온화한 처리 조건 및 최소한의 처리 시간 때문에 얻는 실질적 가공 이점에 추가된다.
이러한 방법의 이익을 여전히 확보하면서 게재된 방법의 실시를 위해 가공 조건 및 산성 수용액의 폭넓은 변화에 의지할 수 있다. 무기산, 예컨대 HCl, HNO3 및 H2SO4를 첨가하거나 또는 첨가하지 않은 HF 및 불화암모늄 용액이 적당한 매질의 예이다. 다른 예의 식각 산성 수용액은 HF의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 6 M의 범위이고 HCl의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 7.0 M의 범위인 HF 및 HCl의 용액을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 산성 수용액은 HF의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 3.0 M의 범위이고 HCl의 몰 농도가 약 0.1 M 내지 약 6.0 M의 범위이도록 HF 및 HCl을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 산성 수용액은 HF의 몰 농도가 약 1.5 M 내지 약 2.5 M의 범위이고 HCl의 몰 농도가 약 4.0 M 내지 약 5.0 M의 범위이도록 HF 및 HCl을 포함한다. 다른 예에서, 산성 수용액은 HF 및 H2SO4, 또는 HF 및 HNO3, 또는 그의 조합을 포함하고, 여기서 H2SO4 및/또는 HNO3의 몰 농도는 상기한 HCl의 범위 중 어느 것과도 같다. 대표적으로, 기판 유리는 산성 수용액과 10 분을 초과하지 않는 시간 동안 접촉한다. 그러나, 용액의 특정 불화물 농도는 흠 균열 선단을 효과적으로 둥글게 하는 것을 달성하는 요망되는 처리 시간 및 온도에 주로 의존해서 선택될 것이고, 이것은 어떤 경우이든 일상적인 실험을 통해 쉽게 결정할 수 있다.
따라서, 본 게재물의 실시양태에 따르는 적당한 접촉 시간은 약 10 초 내지 약 10 분의 범위, 일부 예에서는 약 10 초 내지 약 5 분의 범위, 일부 예에서는 약 10 초 내지 약 4 분의 범위, 다른 예에서는 약 10 초 내지 약 3 분의 범위 내일 수 있다. 다른 예에서, 적당한 접촉 시간은 약 10 초 내지 약 2 분의 범위 내일 수 있고, 다른 예에서는 적당한 접촉 시간이 약 1 분 이하일 수 있다.
접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 20 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있다. 예를 들어, 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 15 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있고, 다른 예에서 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 10 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있다. 다른 예에서 접촉은 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 5 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거할 수 있다
일부 실시양태에서는, 유리 기판의 표면을 산성 수용액과 접촉시킨 후 처리된 유리 기판의 표면에 임의의 중합체 필름 (109)을 적용할 수 있다. 적당한 중합체 필름은 예를 들어 브리티쉬 폴리에틸렌 인더스트리즈 리미티드(British Polyethylene Industries Limited)에서 제조한 비스퀸(Visqueen)이다. 예를 들어, 본원에 게재된 실시양태에 따라서 유리 기판 어셈블리 (10)(또는 (10a))의 제2 주표면 (20) 및 (26)을 산성 수용액으로 처리할 수 있다. 이어서, 유리 기판 어셈블리로부터 산성 수용액을 헹굴 수 있고, 제2 주표면 (20) 및/또는 (26) 중 하나 또는 둘 모두에 중합체 필름을 부착할 수 있다. 필름은 예를 들어 편광 필름이 제2 주표면 중 하나 또는 둘 모두에 부착될 수 있을 때까지 제2 주표면에 부착된 채로 남아 있을 수 있다.
시험은 상기한 산성 수용액 처리의 결과로 유리 시트(예를 들어, 유리 기판 어셈블리)가 증가된 가장자리 강도로부터도 이익을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 이것은 나중에 스코어링 및 파단에 의해 마스터 유리 기판 어셈블리를 분리하여 더 작은 개별 유리 기판 어셈블리를 생성하는 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어, 도 12는 마스터 유리 기판 어셈블리 (10a)로부터 유리 기판 어셈블리 분리 후 개별 유리 기판 어셈블리 (10)의 4점 굽힘에 기초한 웨이불 분포를 도시한다. 예를 들어, ASTM C1683-10(첨단 세라믹의 웨이불 통계를 이용한 인장 강도의 크기 스케일링의 표준 관행)를 참조한다. 곡선 (110)은 산성 수용액으로 처리되지 않은 제1 군의 유리 기판 어셈블리 (10)의 파괴 확률 데이터의 선형 핏트를 나타낸다. 곡선 (112a) 및 (112b)는 핏트의 95% 신뢰구간을 나타낸다. 한편, 곡선 (114)은 마스터 유리 기판 어셈블리 (10a)로부터 유리 기판 어셈블리를 분리한 후 본 게재물의 실시양태에 따라 산성 수용액으로 처리한 후의 제2 군의 개별 유리 기판 어셈블리 (10)의 데이터의 선형 핏트를 나타낸다. 곡선 (116a) 및 (116b)은 각각 제1 핏트 및 제2 핏트의 95% 신뢰구간을 나타낸다. 데이터는 산성 수용액 처리 결과로 가장자리 강도의 극적 증가를 나타낸다. 또한, 시트의 가장자리를 강화함으로써 얻은 결과는 롤-투-롤 공정에서 스풀에 감긴 리본으로서 응용하기 위해 기판의 길이가 증가할 때 예상할 수 있다.
게재된 강화 방법은 그것을 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리 조성물에만 적용하는 것으로 제한되지 않는다. 능동 반도체 기기 침착에 적당한 표면을 제공하는 다른 저알칼리 실리케이트 유리 시트도 유사하게 처리될 수 있고 유사하게 만족스러운 결과를 얻는다. 또한, 능동 반도체 기기 침착에는 적당하지 않지만 조명, 광기전 기기 및 터치 센서 같은 다른 응용을 위해서는 최적화된 다른 유리 조성물도 가능하다. 게다가, 일부 경우에는 기판의 처리된 표면에 보호를 제공할 수 있는 표면 코팅을 기판에 적용하는 것과 함께 이들 강화 방법을 적용하는 것이 유용할 수 있다. 색 필터 또는 다른 중합체 보호 층은 이러한 표면 코팅의 예이다. 미국 특허 공개 제US2012/0040146호는 가장자리 코팅의 예를 기술한다.
상기한 바와 같이, 롤-투-롤 능동 매트릭스 디스플레이, 광기전 기기, 조명 및 터치 센서 기기 제조 공정에 이용하기 위한 충분한 강도 및 유연성을 갖는 기계적 내구성이 있는 유연성 유리 기판의 개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 강직성 유리 기판을 식각하는 방법이 알려져 있을지라도, 본 게재물에 따라서 산성 수용액으로 스풀에 감긴 유연성 유리 리본을 처리하는 것은 이러한 용도를 위해 명백한 이점을 확보할 수 있는 증가된 유리 강도 및 따라서, 증가된 유리 리본 유연성을 제공한다.
능동 매트릭스 디스플레이 및 다른 응용을 위한 유연성 유리 기판은 300 ㎛ 미만, 또는 일부 실시양태에서는, 200 ㎛를 초과하지 않는 두께를 가져야 하고, 50 - 100 ㎛의 범위의 두께가 얇은 유리 리본의 롤-투-롤 가공에 이용하기에 가장 적합하다. 이러한 가공을 위한 적당한 롤 폭은 1 ㎝ 내지 1 m 초과의 범위이고, 한편, 리본 길이는 1 m 내지 1 ㎞ 초과의 범위일 수 있다. 이들 치수의 유연성 유리 리본은 현재 오버플로우 다운 드로잉(용융), 슬롯 드로잉 및 유리 시트 리드로잉을 포함하는 다양한 다운-드로잉 성형 공정에 의해 제조된다. 통상적인 능동 매트릭스 디스플레이 패널 제조의 경우처럼, 유연성 유리 리본의 제조에 이용되는 유리 조성물은 기계적 내구성 및 선택된 성형 공정과의 상용성 뿐만 아니라 능동 매트릭스 디스플레이 요소 제작에 필요한 반도체 성분을 안정하게 지지할 수 있는 표면을 갖는 기판을 제공할 수 있는 능력으로 선택된다. 특별한 실시양태에서, 특별한 리본 또는 기판을 생성하는 유리에서 Na2O, K2O 및 Li2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 금속 산화물의 총 농도는 5 중량%를 초과하지 않거나, 또는 1 중량% 또는 심지어 0.1 중량%를 초과하지 않는다.
리본을 산성 수용액과 순차적으로 접촉시킴으로써 스풀에 감긴 유리 리본을 가공하는 방법은 순차적 접촉 단계가 유리 리본을 연속으로 운반하여 산성 수용액과 접촉시킨 후 유리 리본을 산성 수용액과의 접촉으로부터 분리하는 것을 포함하는 실시양태를 포함한다. 한 특별한 실시양태에서는, 보호 코팅 또는 적층체를 사용하지 않고서 유리 리본 표면 상에 산성 수용액을 분사하는 공정을 통해 유연성 유리 리본을 운반하는 데에 롤러 시스템을 이용할 수 있다. 이들 방법에 따라서 스풀에 감긴 유리 리본을 가공하기 위한 적당한 배열을 도 13에 개략적으로 도시하고, 여기서는 리본이 화살표 (124)로 표시한 방향으로 운반될 때 어느 길이의 유연성 유리 리본 (120)의 표면 (118)이 참조부호 (122)로 나타낸 다수의 분사 노즐로부터의 산성 수용액과 접촉한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이것은 유연성 유리 리본의 전체 표면 및 가장자리를 산성 수용액으로 처리하는 것을 가능하게 하여, 유리 드로잉 또는 이전의 취급에 의해 야기된 표면 및 가장자리 결함이 없는 유연성 유리 리본을 제공한다는 이점을 가진다. 이들 실시양태에서, 기다란 유리 리본의 길이를 산성 수용액과 접촉시키는 단계는 표면 흠으로부터 나오는 균열의 선단 부분을 무디게 하는 데 효과적인 시간 및 온도로 수행한다. 분사 시스템 사용 외에도, 유연성 유리 리본은 순차적으로 유리를 함침시키도록 의도된 조에서 산성 수용액과 접촉할 수 있다.
현재로서는, 리본의 절단된 가장자리를 따라서 기계적 흠을 생성할 수 있는 연속 기계적 또는 레이저 절단 접근법을 이용하여 스풀에 감긴 유리 리본의 폭을 특정 치수로 맞추는 것이 통상적이다. 본 게재물에 따르면, 산성 수용액을 이용해서 유리 리본을 선택된 폭의 스풀에 감긴 유리 리본으로 연속으로 종방향으로 분리함으로써 이러한 흠을 피한다. 그 목적으로, 기다란 유리 리본에 유리 리본의 표면 위에서 긴 방향으로 길게 연장되는 다수의 이격된 평행한 마스킹 층이 제공되고, 순차적 접촉 단계는 마스킹 층 사이에서 유리 리본의 분리를 일으키는 데 효과적인 접촉 온도 및 접촉 시간으로 수행한다.
도 14는 어느 길이의 스풀에 감긴 유리 리본을 두 유리 리본으로 종방향으로 분리하기 위한 배열을 개략적으로 도시한 것을 제시한다. 그 방법에 따르면, 산성 수용액과 스풀에 감긴 유리 리본 사이의 접촉을 방지하는 데 효과적인 마스크 코팅 (126)의 두 평행 밴드를 유리 리본 (120)의 표면에 적용한다. 이 마스킹이 제자리에 있는 상태에서, 마스킹 밴드 사이의 노출된 유리에 적용된 산성 수용액이 분리된 유리 리본에 가장자리 또는 표면 흠을 도입하지 않으면서 유리 리본을 두 유리 리본으로 분리하는 것을 달성할 수 있다.
기계적 또는 레이저 수단으로 분리된 스풀에 감긴 유리 리본에서의 가장자리 흠의 문제를 역점을 두어 다루는 한 대안적 방법은 산성 수용액을 스풀에 감긴 유리 리본의 가장자리에 우선적으로 적용하는 것을 포함한다. 특별한 실시양태에서는, 페이스트 컨시스턴시를 갖는 수성 산성 페이스트 (128)가 이용되고, 스풀에 감긴 유리 리본의 연속되는 길이들을 순차적으로 접촉시키는 단계는 횡단하는 유리 리본의 절단된 가장자리에 페이스트를 적용하는 것을 포함한다. 이 방법은 도면의 도 15에서 단면으로 개략적으로 도시하고, 여기서는 산성 페이스트가 유리 리본 (120)의 가장자리에 적용된 것을 나타낸다. 산성 페이스트는 가장자리 적층체가 적용되기 전에 유리 리본의 가장자리 면을 따라서 적용된다. 그 실시양태에서는, 단지 최소량의 산성 페이스트가 가장자리 면을 따라서 이용되고, 그 목적은 단지 유리의 어떠한 기존의 흠도 재성형하는 것이다. 페이스트는 영구적으로 또는 임시로 결합되는 가장자리 적층체 (130)로 유리에 밀봉될 수 있다.
스풀에 감긴 유리 리본의 가장자리 강도를 개선하는 대안적 방법은 리본 가장자리를 산성 수용액으로 선택적으로 처리하는 것을 포함한다. 도면의 도 16은 이 방법을 개략적으로 도시한 것을 제공한다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 처리될 유리 리본 (120)은 식각 스테이션을 통해 유리 방향으로 운반될 때 정전하 또는 다른 방법을 이용해서 유리에 임시로 부착되는 캐리어 웹 (132), 예를 들어 중합체 필름에 임시로 지지되거나 또는 부착된다. 화살표 (134)로 나타낸 바와 같이, 측제트(side jet)가 본원에 게재된 실시양태에 따르는 산성 수용액 분사액을 유리 리본의 중앙 표면으로부터 이격된 리본의 가장자리 쪽으로 향하게 한다. 산성 수용액 적용 후, 탈이온수(DI) 헹굼액을 이용해서 산성 수용액을 제거하고, 강제 공기 건조를 이용해서 헹굼 물을 제거한다. 유리 웹 가장자리를 따라서 산성 수용액을 함유시키는 데에 에어 나이프 또는 다른 방법을 이용할 수 있고, 유리 리본과 산성 수용액의 접촉 후, 캐리어 웹을 제거하고, 처리된 가장자리를 손상으로부터 더 보호하기 위해 임의의 가장자리 적층체를 적용할 수 있다.
스풀에 감긴 유리 리본이 높은 가장자리 품질을 가지지만 유리 리본의 생성 또는 취급 동안에 생성되는 예리한 흠을 유리 리본의 중앙 구역에 포함하는 경우에, 롤-투-롤 분사 시스템을 이용할 수 있다. 도면의 도 17은 이러한 시스템의 사용을 개략적으로 도시한 것을 제시한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 가장자리 적층체 (130)가 유리 리본의 대향하는 고품질 가장자리에 적용되어 있는 동안에 유리 리본 (120)이 산성 수용액을 방출하는 분사 노즐 어레이 (122)를 통과하는 방향 (124)으로 연속으로 운반된다.
상기 예들은 흠의 기하학적 구조를 변형하기 위해(예를 들어, 유리 기판의 표면으로부터 상당한 물질 제거 없이 균열 선단을 무디게 하는 것) 산성 수용액으로 유리 기판, 또는 개별 유리 기판으로부터 생성된 기판 어셈블리를 처리하는 것에 의지하지만, 예를 들어 본 게재물에 기술된 산성 수용액으로 유리 기판 어셈블리를 반복 처리하는 것에 의해서 유리 기판 어셈블리의 공격적 박화 및 세척을 없애기 위해 공정 변수를 조절할 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 본 게재물의 산성 수용액은 예를 들어 각기 별도의 용기에 함유될 수 있고, 여기서 유리 기판 또는 기판 어셈블리가 각기 별도의 산성 수용액 각각에서 제거될 총 물질의 소정의 부분을 제거하기에 충분한 시간 동안 처리된다. 각각의 산성 수용액의 산성 또는 산들의 농도는 나중의 처리에 이용되는 산성 수용액과 동일한 농도일 필요는 없고, 각각의 산성 수용액에서의 기판 또는 기판 어셈블리의 처리 시간이 또 다른 산성 수용액에서의 또 다른 처리와 같아야 할 필요는 없다.
도 18에 관해서 설명하면, 유리의 200 ㎛ 층 같은 요망되는 소정의 양의 물질을 제거하기 위한 하위 공정 (200)을 나타내고, 참조 부호 (202)로 일반적으로 표지된 유리 물품(예를 들어, 유리 기판 또는 기판 어셈블리)을 제1 산성 수용액 (204)에서 유리의 70 ㎛ 두께 층을 제거하기에 충분한 시간 동안 처리할 수 있다. 이어서, 유리 물품 (202)을 제2 산성 수용액 (206)으로 옮기고, 총 물질 제거 깊이의 또 다른 부분, 예컨대 추가 70 ㎛를 제거하기에 충분한 시간 동안 처리할 수 있다. 이어서, 물질을 한층 더 제거하기에 충분한, 예컨대 요망되는 총 200 ㎛의 물질 제거량 중 마지막 60 ㎛를 제거하기에 충분한 제3 산성 수용액 (208)에서 제3 시간 동안 유리 물품 (202)을 처리할 수 있다. 상기한 설명에 따르면, 제1 산성 수용액 (204)의 산성 농도가 제2 산성 수용액 (206) 또는 제3 산성 수용액 (208)의 산성 농도와 동일할 필요는 없고, 제2 산성 수용액 (206)의 산의 농도가 제1 산성 수용액 (204) 또는 제3 산성 수용액 (208)의 산성 농도와 동일할 필요는 없다.
상기한 바와 같은 분사 방법에 의해 또는 각기 별도의 조(예를 들어, 각기 별도의 산성 수용액 용기)에의 침지에 의해 각기 별도의 산성 수용액에서 연속 단계로 물질을 제거하는 것은 산성 수용액 처리 부산물(슬러지)의 축적을 감소시키고, 이렇게 함으로써 산성 수용액의 유효 수명을 연장하고 비용을 감소시킨다.
도 18과 관련해서 기술된 상기 순차적 물질 제거 단계는 헹굼 용액 (210)에서의 하나 이상의 헹굼 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 기판 또는 기판 어셈블리는 도 18에 나타낸 바와 같이 최종 처리 단계 후에 헹굴 수 있거나, 또는 각 처리 단계 후에 헹굴 수 있거나, 또는 그의 조합일 수 있다. 헹굼이 의미하는 것은 브러슁 또는 다른 기계적 접촉(유리 물품 조작에 필요한 접촉이 아닌 다른 접촉) 없이 유리 기판 또는 기판 어셈블리를 헹굼 용액, 예컨대 탈이온수에 노출시키는 것이다.
도 19는 도 3의 공정 (37)을 기초로 하는 전형적인 유리 기판 어셈블리 제조 공정 (220)을 도시하고, 여기서 단계 (64) 및 (66)를 포함하는 박화 공정은 상기한 공정 (200)으로 대체된다.
본원에 게재된 방법 및 제품을 그의 특정 실시양태와 관련해서 상기하였지만, 그 예들은 예시하기 위한 목적으로만 제시되었고, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 게재된 방법의 실시 및 추가의 제품의 설계를 위해 폭넓고 다양한 대안적 절차 및 제품 특징을 채택할 수 있다는 것을 인지할 것이다.

Claims (22)

  1. 제1 유리 기판 상에 박막 트랜지스터를 침착시키고,
    제1 유리 기판을 제2 유리 기판에 접합하여 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 유리 기판 어셈블리를 생성하고,
    10 분을 초과하지 않는 시간 동안 유리 기판 어셈블리를 산성 수용액과 접촉시키고,
    액정 물질을 틈에 주입하는
    것을 포함하고, 접촉이 접합 단계 후, 주입 단계 전에 수행되는 전자 기기 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 접촉이 5 분을 초과하지 않는 시간 동안 수행되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 접촉이 제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 약 20 ㎛ 이하의 깊이까지 유리를 제거하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 접촉 전에 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나로부터 적어도 약 100 ㎛의 깊이까지 유리를 제거하는 식각제에 유리 기판 어셈블리를 노출시킨 후 유리 기판 어셈블리를 세척함으로써 유리 기판 어셈블리가 박화되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 접촉 단계 후에 중합체 필름을 유리 기판 어셈블리에 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 중합체 필름을 제거하고 편광 물질을 유리 기판 어셈블리에 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 유리 기판 어셈블리가 마스터 유리 기판 어셈블리이고, 상기 방법이 마스터 유리 기판 어셈블리를 다수의 개별 유리 기판 어셈블리로 분리하는 것을 더 포함하고, 접촉 단계가 분리 단계 후에 일어나는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나가 5 중량%를 초과하지 않는 Na2O, K2O 및 Li2O로 이루어지는 군으로부터 선택되는 알칼리 금속 산화물의 총 농도를 포함하는 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 산성 수용액이 HF 및 HCl을 포함하고, HF의 몰 농도가 약 1.5 M 내지 약 4 M의 범위이고, HCl의 몰 농도가 약 4.0 M 내지 약 7.0 M의 범위인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 산성 수용액이 HF 및 H2SO4를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두의 두께가 500 ㎛를 초과하지 않는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 하나 또는 둘 모두에 표면 압축 층 및 중심 인장 응력이 실질적으로 없는 방법.
  13. 제1 유리 기판 상에 박막 트랜지스터를 침착시키고,
    제1 유리 기판을 제2 유리 기판에 접합하여 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 마스터 유리 기판 어셈블리를 생성하고,
    제1 기판 및 제2 기판 각각으로부터 적어도 약 100 ㎛의 깊이까지 유리를 제거하는 식각제에 마스터 유리 기판 어셈블리를 노출시킴으로써 마스터 유리 기판 어셈블리를 박화하고,
    마스터 유리 기판 어셈블리를 세척하고,
    세척 후 마스터 유리 기판 어셈블리를 식각 산성 수용액과 5 분을 초과하지 않는 시간 동안 접촉시키는
    것을 포함하는 전자 기기 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 접촉 단계 후 중합체 필름을 마스터 유리 기판 어셈블리에 적용하는 것을 더 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 접촉 전에 마스터 유리 기판 어셈블리를 다수의 개별 유리 기판 어셈블리로 분리하는 것을 더 포함하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 박화 전에 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나의 두께가 500 ㎛를 초과하지 않는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 접촉이 마스터 유리 기판 어셈블리의 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 어느 하나로부터 유리의 5 ㎛ 이하 두께 표면층을 제거하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 세척이 마스터 유리 기판 어셈블리를 브러쉬와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 제1 유리 기판 또는 제2 유리 기판 중 적어도 하나가 Na2O, K2O 및 Li2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 금속 산화물의 총 농도를 포함하는 알칼리토금속 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 산성 수용액이 HF 및 HCl을 포함하고, HF의 몰 농도가 약 1.5 M 내지 약 4 M의 범위이고, HCl의 몰 농도가 약 4.0 M 내지 약 7.0 M의 범위인 방법.
  21. 제조 허용오차를 제외하고는 동일한 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리 각각이
    다수의 박막 트랜지스터가 위에 침착된 제1 유리 기판, 및
    제1 유리 기판에 접착제로 밀봉되어 제1 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 틈이 있는 유리 기판 어셈블리를 생성하는 제2 유리 기판
    을 포함하고,
    상기 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리 각각이 42.5 ㎜의 직경을 갖는 강직성 링 위에 놓이고 강직성 링의 원주 내의 중심에 집중하는 포인트 힘(point force)을 받아 파괴될 때까지 응력을 받고, 상기 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리의 파괴 응력이 웨이불 분포(Weibull distribution)로 플롯팅될 때, 63% 확률에서 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 σ0가 약 800 N 초과이고 다수의 기판 어셈블리의 웨이불 매개변수 m이 약 8.0 초과인, 제조 허용오차를 제외하고는 동일한 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리의 군으로부터 선택된 유리 기판 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서, 적어도 30 개의 유리 기판 어셈블리가 유리 기판 어셈블리의 집단으로부터 무작위적으로 선택되는 유리 기판 어셈블리.
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