(57)【要約】薄型ガラス基板、およびこのガラス基板から形成されるガラス基板アセンブリ、さらに特にＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏなどのアルカリ金属酸化物を実質的に含んでいないアクティブマトリックスディスプレイの製造に適したガラス基板、に含まれている表面傷の形状を変形させるために使用される、制御された化学的エッチングプロセスが開示される。
2014527190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を製造する方法であって、
薄膜トランジスタを第１ガラス基板上に成膜するステップ、
前記第１ガラス基板を第２ガラス基板に、該第１ガラス基板と該第２ガラス基板との間に間隙が存在しているガラス基板アセンブリを形成するように、結合させるステップ、
前記ガラス基板アセンブリを酸水溶液に、１０分を超えない時間だけ接触させるステップ、
液晶材料を前記間隙に注入するステップ、
を含み、さらに、
前記接触させるステップが、前記結合させるステップ後であるが前記注入するステップの前に行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記接触させるステップが、５分を超えない時間だけ行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記接触させるステップが、前記第１ガラス基板および前記第２ガラス基板の夫々から、約２０μｍ以下の深さまでガラスを除去するものであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記接触させるステップの前に、前記第１ガラス基板または前記第２ガラス基板の少なくとも一方から少なくとも約１００μｍのある深さまでガラスを除去するエッチャントに、前記ガラス基板アセンブリを露出して前記ガラス基板アセンブリを薄化し、さらに次いで該ガラス基板アセンブリを洗浄することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記薄化の前の、前記第１ガラス基板または前記第２ガラス基板のいずれか一方または両方の厚さが、５００μｍを超えないことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記接触させるステップの後に、前記ガラス基板アセンブリに高分子フィルムを貼り付けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス基板アセンブリがマスターガラス基板アセンブリであり、該マスターガラス基板アセンブリを複数の個々のガラス基板アセンブリに分離するステップをさらに含み、かつ前記接触させるステップが、該分離するステップの後に行われることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記第１ガラス基板または前記第２ガラス基板の少なくとも一方が、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏから成る群から選択されるアルカリ金属酸化物を、総濃度で５重量％以下含んでいる、アルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスを含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記酸水溶液がＨＦとＨＣｌとを含み、かつ前記ＨＦのモル濃度が約１．５Ｍ（１．５ｍｏｌ／Ｌ）から約４Ｍ（４ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、さらに前記ＨＣｌのモル濃度が約４．０Ｍ（４．０ｍｏｌ／Ｌ）から約７．０Ｍ（７．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記第１ガラス基板または前記第２ガラス基板のいずれか一方または両方が、表面圧縮層と中心引張応力とを実質的に含んでいないことを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容全体が参照することにより本書に組み込まれる、「ガラス物品の強化のための表面傷の変形（Surface Flaw Modification for Strengthening of Glass Articles）」と題する２０１１年７月７日に出願された米国仮特許出願第６１／５０５，２８８号（ＳＰ１１−１５８Ｐ）および「ガラス物品の強化のための表面傷の変形（Surface Flaw Modification For Strengthening of Glass Articles）」と題する２０１２年３月９日に出願された米国仮特許出願第６１／６０８，９８２号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は情報ディスプレイ技術の分野のものであり、より具体的には、アクティブマトリックス方式の情報ディスプレイ、太陽光発電、タッチセンサ、照明、および他のフレキシブル電子機器で、透明基板材料として使用するのに適したガラス基板およびガラス基板アセンブリに関し、さらにこのような物品を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄型ガラス基板は、携帯電話、ラップトップ型コンピュータ、およびパッド型コンピュータなど、モバイル電子機器用のディスプレイパネルおよびタッチセンサの作製に使用されている。薄型ガラス基板は、さらにＴＶ、ビデオモニタ、および他の固定式ディスプレイ機器の他、太陽光発電機器（太陽電池など）および照明機器にも使用されている。過去数十年に亘ってディスプレイ用ガラスパネル（ＬＣＤなど）は、強化されたガラスカバーシート、強固なハウジング、および／または他のパネル保護デバイス設計によって、機械的応力から十分に保護されてきた。そのため、ガラス基板を手荒なスクライブ技術で寸法に合わせて切断することができたし、パネル製造中に接触で誘導された損傷を表面に受けることもあったがそれほど重大ではなかった。しかしながら、モバイル電子機器の設計における最近の動向は、極めて薄いガラスパネルの他、より薄型でより軽量のディスプレイ用ハウジングの開発および配置を要求するものとなっている。その結果ハウジングやパネルの剛性は低くなり、またガラス基板上では、より高い応力レベルが認められている。電子書籍などの軽量ディスプレイ機器での用途におけるいくつかの条件下では、２００ＭＰａもの高い応力が既に認められている。従って、最新式の情報ディスプレイ機器では、ガラスパネルの破損のリスクが増している。
【０００４】
ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイなどのアクティブマトリックスディスプレイは、典型的にはアルカリ土類ホウアルミノケイ酸塩タイプのガラスの使用を必要とする。アクティブマトリックスディスプレイは、薄膜トランジスタおよび／または他の電子半導体素子の成膜および活性化に適合性のあるガラス基板表面を必要とするため、このガラスは一般的には、アルカリ金属酸化物Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏを実質的に含んでいないガラスである。しかしながら、アルカリ金属酸化物を含んでいないガラスは、情報ディスプレイ用保護ガラスカバーシートなどのディスプレイ部品を強化する際に使用される、イオン交換方法では化学強化することができない。従って、このガラスパネルの破損の問題は、従来の化学的焼戻し方法で対処することはできない。
【０００５】
高い光学的品質および表面品質のディスプレイガラスを生成する経済的なプロセスとしては、フュージョンドロー（オーバーフローダウンドロー）法およびスロットドロー法などの延伸プロセスが挙げられる。これらの方法では、表面が汚染されていない、延伸されたときに実質的に表面傷を含んでいないガラス基板が生成される。残念なことに、現在利用可能な基板ハンドリング方法を用いると、延伸されたガラス基板をパネル製造業者に配送するために切断しかつ包装するときに、常に表面傷が導入される。こういった傷の数、サイズ、および形状によって、シートが著しく弱化することがある。この弱化で、処理のために製造業者に配送されたガラス基板のこれらの傷から、機械的破壊が生じる可能性がある。
【０００６】
採用するガラス基板を曲げ易くするよう薄型にすることが要求される場合には、表面傷の問題はさらに深刻である。プラスチック基板または金属基板の性能が機器の製造または機器の性能要件に合わない軽量の電子機器または他の機器で、フレキシブルガラス基板に対する関心が高まっている。このような機器のためのフレキシブルディスプレイエレクトロニクスへの関心が高まっていることで、これに対応して、新たな製品設計および製造プロセスに適合性のある高品質のフレキシブル基板の必要性が増加している。フレキシブルガラス基板は、その密封性、光透過性、表面の滑らかさ、および熱および寸法の安定性といった利点のため、こういったプロセスおよび設計に、より幅広く取り込まれている。
【０００７】
商業的に望ましいフレキシブルガラス基板の形としては、巻回されたもの、すなわちいわゆる「ロール・トゥ・ロール」ガラスリボンが挙げられる。ただし、フレキシブル電子機器の基板材料として実用化するためには、巻回されたフレキシブルガラスリボンは顧客の処理および最終用途の両方の、化学的および機械的耐久性要件を満たすように改善されなければならない。また要求されるレベルのガラスの機械的信頼性を維持するには、欠陥を最小限に抑えることの他、ガラスリボンの製造中および巻取りすなわち巻回中の応力を制御することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ガラスの強化は、単独のガラス基板あるいはガラスリボンの長さ範囲から、傷を取り除くことよりも必要なことである。このような傷を取り除くことができる場合であっても、例えばディスプレイパネルを作り上げるために使用される基板アセンブリなど、ディスプレイ機器を製造するための組立てを実行した際に、ガラスに傷が単に再び導入される可能性がある。すなわち、機器の形成に使用される基板またはリボンが生成された時点で高強度の汚染されていない性質を有しているにも拘わらず、ガラスの強度は製造プロセスによって低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によれば、酸水溶液でのガラス表面の制御された処理を使用して、表面傷の形状を変更する。傷は除去するのではなく、その亀裂伝播特性を変更するように処理する。この方法の成功は、ハンドリングに誘導される表面損傷が、伝播傾向が高い尖った亀裂先端を有した傷となる、非常に鋭く尖った接触損傷であるという認識に基づいている。ここで開示される方法を利用すると、こういった傷の形状を酸水溶液で変形させて、尖った表面傷の伝播し易い性質を実質的に低減させることができるが、傷のサイズを大きく減少させたり、あるいはガラス表面の化学的および光学的特性を物質的に変化させたりすることはない。その結果、著しく材料を除去したり、あるいはガラスの厚さを変化させたりすることなく、ガラスの強度が大幅に強化される。
【００１０】
開示される方法の利点はいくつかある。ガラス基板の強度の増加は全体的なものであり、被処理表面に影響を与えるとともに、この強度増加には、エッジおよび貫通孔、あるいは他の基板の特徴も含まれ得る。すなわち、強化プロセスは処理されるガラスの形状には実質的に無関係であり、いくつかの実施形態では、複数のガラス基板を備えたガラス基板アセンブリが処理され得る。さらに、ガラス基板の厚さの変化が最小（数μｍ以下）であるため、超薄型ガラス基板またはフレキシブルガラス基板でもうまく強化することができる。また材料の除去が最小であることで、酸水溶液の使用量と酸水溶液のリフレッシュの必要性とが最小限に抑えられること、および比較的短時間（分単位、またはさらには秒単位）での強化が可能になることにより、部品毎の処理コストを低減する助けになる。
【００１１】
処理が穏やかな性質であるため、あまり攻撃的でない酸水溶液を使用することができ、これが精密電子機器の任意の事前適用された部品の機能性を守る助けとなる１つの因子である。すなわち、組立て後に処理することができる機器の種類が、典型的に許容される種類よりも多くなる。さらに、これらの軽度の酸水溶液処理では、精密切断または精密成形後の全体的な基板の寸法は変わらず、すなわち長さ、幅、厚さ、および貫通孔または他の特徴の寸法が大幅に変化することはないため、基板および／または機器（例えば、アセンブリ）の寸法精度を維持することができる。
【００１２】
従って本開示の方法は、２以上の結合したガラス基板を備えている基板アセンブリに適用することができる。このような基板アセンブリには、例えば、液晶ディスプレイなどのディスプレイの製造に使用されるアセンブリが含まれ得る。
【００１３】
本開示の方法は、ロール・トゥ・ロールディスプレイ機器の製作に採用されるフレキシブルガラス基板の強化に使用するのにも適合し得る。必要とされる酸水溶液処理ステップの持続時間が十分に短く、また酸水溶液は十分に穏やかであるため、長い長さを有するフレキシブルガラスの連続処理が実用的になり、かつ経済的に有利になる。様々なロール・トゥ・ロール処理のオプションを実行することができる。例として、長いガラスリボンの長さ範囲を長手方向に連続的に貫通切断し、幅広のガラスウェブ（すなわちリボン）を２つのより細いリボンに連続的に変形させるものや、切断されるガラス基板のエッジに選択的にエッチングを誘導して強化することができる、連続的マスキング手法が挙げられる。
【００１４】
従って、一態様では電子機器を製造する方法が開示され、この方法は、薄膜トランジスタを第１ガラス基板上に成膜するステップ、第１ガラス基板を第２ガラス基板に、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に間隙が存在しているガラス基板アセンブリを形成するように、結合させるステップ、ガラス基板アセンブリを酸水溶液に、１０分を超えない時間だけ接触させるステップ、液晶材料を間隙に注入するステップ、を含み、さらに、接触させるステップが、結合させるステップ後であるが注入するステップの前に行われることを特徴とする。接触させるステップは、例えば、５分を超えない時間だけ行ってもよい。いくつかの実施形態において、この接触させるステップは約４分以下であり、一方他の実施形態において、この接触させるステップは約３分以下である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、この接触させるステップは１０秒ほどの短い時間だけ行われ得る。従って、本開示の実施形態による適切な接触時間は約１０秒から約１０分までの範囲内に含まれ、いくつかの例では約１０秒から約５分までの範囲内、いくつかの例では約１０秒から約４分までの範囲内、さらにいくつかの例では約１０秒から約３分までの範囲内に含まれる。接触させるステップは、第１基板および第２基板の夫々から約２０μｍ以下の深さまでガラスを除去するものでもよく、例えば接触させるステップは、第１基板および第２基板の夫々から約１５μｍ以下の深さまでガラスを除去するものでもよく、さらに他の例において接触させるステップは、第１基板および第２基板の夫々から約１０μｍ以下の深さまでガラスを除去するものでもよく、さらに他の例において接触させるステップは、第１基板および第２基板の夫々から約５μｍ以下の深さまでガラスを除去するものでもよい。第１ガラス基板または第２ガラス基板の少なくとも一方が含むのは、アルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスでもよい。例えば、第１ガラス基板または第２ガラス基板の少なくとも一方は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏから成る群から選択されるアルカリ金属酸化物の、第１ガラス基板または第２ガラス基板中の総濃度が５重量％を超えない、アルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスを含み得る。
【００１６】
いくつかの例では、接触させるステップの前に、第１ガラス基板および第２ガラス基板の夫々から少なくとも約１００μｍのある深さまでガラスを除去するエッチャントに、基板アセンブリを露出して基板アセンブリを薄化し、さらに次いでこの基板アセンブリを洗浄する。ガラスは、例えばブラシを用いて洗浄してもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態において、この方法は接触させるステップの後に、ガラス物品に高分子フィルムを貼り付けるステップをさらに含んでもよい。この高分子フィルムは、ガラス基板アセンブリに偏光材料を貼り付ける前などに除去してもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態において、ガラス基板アセンブリは大型のマスターガラス基板アセンブリでもよく、このときこの方法は、マスターガラス基板アセンブリを複数の個々のガラス基板アセンブリに分離するステップをさらに含み、かつ接触させるステップはこの分離するステップの後に行われる。
【００１９】
本態様による方法は、ＨＦのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約６Ｍ（６ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約７．０Ｍ（７．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であるような、ＨＦとＨＣｌとを含む酸水溶液を含み得る。他の例において、酸水溶液はＨＦとＨＣｌとを含み、このときＨＦのモル濃度は約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約３．０Ｍ（３．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度は約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約６．０Ｍ（６．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内である。さらに他の例において、酸水溶液はＨＦとＨＣｌとを含み、このときＨＦのモル濃度は約１．５Ｍ（１．５ｍｏｌ／Ｌ）から約２．５Ｍ（２．５ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度は約４．０Ｍ（４．０ｍｏｌ／Ｌ）から約５．０Ｍ（５．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内である。さらに他の例において、酸水溶液はＨＦとＨ2ＳＯ4とを含み、このときＨ2ＳＯ4のモル濃度の範囲は、上記のＨＣｌに対する範囲に等しい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、薄化ステップの前などの第１ガラス基板または第２ガラス基板のいずれか一方または両方の厚さは、５００μｍを超えない。
【００２１】
特定の実施形態において、第１ガラス基板または第２ガラス基板のいずれか一方または両方は、表面圧縮層と中心引張応力とを実質的に含んでいない。
【００２２】
いくつかの実施形態において、第１ガラス基板または第２ガラス基板は強度を制限する表面傷を含み、かつこの強度を制限する表面傷は、酸水溶液を接触させた後に、傷の深さおよび傷の直径のうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている、丸みを帯びた亀裂先端を有する傷を含む。
【００２３】
別の態様において、電子機器を製造する方法を説明し、この方法は、薄膜トランジスタを第１ガラス基板上に成膜するステップ、第１ガラス基板を第２ガラス基板に、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に間隙が存在しているマスターガラス基板アセンブリを形成するように、結合させるステップ、第１基板および第２基板の夫々から少なくとも約１００μｍのある深さまでガラスを除去するエッチング液に、マスターガラス基板アセンブリを露出してマスターガラス基板アセンブリを薄化するステップ、このマスターガラス基板にブラシで接触することを含んだ、基板アセンブリを洗浄するステップ、洗浄するステップの後に、基板アセンブリを第２酸性エッチング水溶液に５分を超えない時間だけ接触させるステップ、を含んでいる。この方法は接触させるステップの後に、マスターガラス基板に高分子フィルムを貼り付けるステップをさらに含んでもよい。いくつかの例において、この方法は接触させるステップの前に、マスターガラス基板アセンブリを複数の個々のガラス基板アセンブリに分離するステップをさらに含んでもよい。高分子フィルムは、個々のガラス基板アセンブリの少なくとも１つから除去してもよい。例えば高分子フィルムは、個々のガラス基板アセンブリの少なくとも１つに偏光フィルムを貼り付ける前に除去してもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態において、エッチング液で薄化する前の第１ガラス基板または第２ガラス基板の少なくとも一方の厚さは、５００μｍを超えない。いくつかの例において、第１ガラス基板または第２ガラス基板の少なくとも一方は、表面圧縮層と中心引張応力とを実質的に含んでいない。
【００２５】
別の態様において、本開示は情報ディスプレイ基板を提供し、このとき傷誘導の基板の破壊応力は、尖った表面傷の破壊力学のみで決定付けられるものではなく傷の形状係数の関数となる。これには特に、電子機器に適合する、強度を制限する表面傷を含んでいる情報ディスプレイ基板が含まれ、このとき基板に加えられた全体的な応力σを受けて表面傷から発した亀裂の先端で生じる引張応力σAは、以下の方程式に従って主に傷の深さａおよび亀裂先端半径ρによって決まる。
2014527190.tif 000003
【００２６】
開示された応力応答特性を備えたディスプレイ基板は、強度を制限する表面傷が、傷の深さおよび傷の直径のうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている丸みを帯びた亀裂先端を有する傷を含むものである、ディスプレイ基板を含む。
【００２７】
別の態様において、本開示は、上述したような応力応答特性を有する強化ガラス基板を作製する方法を提供する。これには、傷の直径および傷の深さのうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている表面傷を含めた表面傷を有しているガラス基板の、破壊抵抗を増加させる方法が含まれ、この方法は、表面傷から発した亀裂の先端部分を丸くする、すなわち尖っていない状態にするのに効果的な時間および温度で、ガラス基板の少なくとも１つの表面に酸水溶液を接触させるステップを含む。これらおよび他の態様において、基板表面とは２つの主表面の他、エッジ面の表面を含む。
【００２８】
さらに別の態様において、本開示はガラス基板上に電子機器部品のアレイを配置して備えているビデオディスプレイパネル部品の破壊抵抗を増加させる方法を提供し、このガラス基板は表面傷を含み、この表面傷は、傷の直径および傷の深さのうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている傷を含むものであり、この方法は、表面傷から発した亀裂の先端部分を丸くする、すなわち尖っていない状態にするのに効果的な時間および温度で、パネルの少なくとも１つの表面に化学的エッチング媒体を接触させるステップを含む。
【００２９】
上で開示された方法は、半導体電子機器部品に適合性があるだけでなく、ロール・トゥ・ロールディスプレイ基板の製造手順で使用するのに十分な柔軟性を有した、ディスプレイパネル基板の製造を可能にする。こういった基板の１つは、強度を制限する表面傷を含んだフレキシブルガラス基板を備えた、フレキシブルな電子機器適合情報ディスプレイ基板であり、このとき基板に加えられた全体的な応力σを受けて表面傷から発した亀裂の先端で生じる引張応力σAは、以下の方程式に従って主に傷の深さａおよび亀裂先端半径ρによって決まる。
2014527190.tif 000004
【００３０】
本説明におけるシートや細長いガラスリボンまたはディスプレイパネル基板などのフレキシブルガラス基板は、本開示による処理後に、破損することなく１０ｃｍもの小さい曲率半径まで曲げることができる。上で開示した応力応答特性および柔軟性を呈するフレキシブル基板は、巻回されたガラスリボンとして、すなわち基板の応力破壊が生じる曲率半径よりも大きい直径を有する心棒を組み込んだ任意のスプール上に巻き付けられた、ある長さのガラス基板として、保管および処理することができる。
【００３１】
本開示により提供される、巻回されたフレキシブルガラスリボンまたは個々のディスプレイパネル基板または基板アセンブリは、傷の直径および傷の深さのうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている、尖っていないすなわち丸みを帯びた亀裂先端を有する傷を含めた、強度を制限する表面傷を含んでいる。さらに、巻回されたガラスリボンまたは基板の長さの少なくとも一部は、フレキシブルガラスリボンの破損が生じ得る半径よりも大きい曲げ半径で、選択されたスプールの心棒に巻き付けられている。
【００３２】
さらに別の態様において、本開示は上で開示したようなフレキシブルな電子機器適合情報ディスプレイ基板を製造するための方法を提供する。特定の実施形態は、細長いフレキシブルガラスリボンを含むフレキシブルな電子機器適合情報ディスプレイ基板を製造するための方法を含み、このフレキシブルガラスリボンは表面傷を含み、この表面傷は、傷の直径および傷の深さのうちの少なくとも一方のサイズが５μｍを超えている傷を含むものであり、この方法は、細長いガラスリボンに酸水溶液をその長さに沿って順に接触させるステップを含む。ガラスリボンを連続的に移送して酸水溶液に接触させ、その後酸水溶液との接触から分離させる方法は、特に商業的に重要である。
【００３３】
さらに別の態様において、複数のガラス基板アセンブリが説明され、このとき複数の基板アセンブリの各ガラス基板アセンブリは、複数の薄膜トランジスタをその上に成膜して有している第１ガラス基板、ガラス基板アセンブリを形成するように第１ガラス基板に接着剤でシールされた第２ガラス基板であって、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に間隙が存在している第２ガラス基板、を備え、かつ、この複数のガラス基板アセンブリは、類似した基板アセンブリの母集団からランダムに選択された３０以上のガラス基板アセンブリを含むものであり、さらに、複数のガラス基板アセンブリの夫々を、直径４２．５ｍｍの剛性リング上に位置付けかつこの剛性リングの円周内の中心で加えられる点力に曝して破壊するまで圧力を加え、さらにこの複数のガラス基板アセンブリに対する破壊応力をワイブル分布としてプロットすると、複数の基板アセンブリに対する確率６３％でのワイブルパラメータσ0が約８００Ｎ超であり、かつ複数の基板アセンブリに対するワイブルパラメータｍが約８．０超であることを特徴とする。
【００３４】
別の態様では、ガラス基板アセンブリが、製造公差を除いて一致している少なくとも３０のガラス基板アセンブリから選択され、ここでガラス基板アセンブリの夫々は、複数の薄膜トランジスタをその上に成膜して有している第１ガラス基板、ガラス基板アセンブリを形成するように第１ガラス基板に接着剤でシールされた第２ガラス基板であって、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に間隙が存在している第２ガラス基板、を備え、さらに、少なくとも３０のガラス基板アセンブリの夫々を、直径４２．５ｍｍの剛性リング上に位置付けかつこの剛性リングの円周内の中心で加えられる点力に曝して破壊するまで圧力を加え、さらにこの少なくとも３０のガラス基板アセンブリに対する破壊応力をワイブル分布としてプロットすると、少なくとも３０のガラス基板アセンブリに対する確率６３％でのワイブルパラメータσ0が約８００Ｎ超であり、かつ複数の基板アセンブリに対するワイブルパラメータｍが約８．０超であることを特徴とする。この少なくとも３０のガラス基板アセンブリは、類似したガラス基板アセンブリの母集団からランダムに選択されたものでもよい。
【００３５】
本開示のガラス製品および方法を、添付の図面を参照して以下でさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】例示的なガラス基板アセンブリの断面側面図
【図２】例示的なガラス基板アセンブリ製造プロセスのフローチャート
【図３】別の例示的なガラス基板アセンブリ製造プロセスのフローチャート
【図４】より小型のガラス基板アセンブリが分離され得る、マスターガラス基板アセンブリの上面図
【図５】図３の製造プロセスの種々の時点に対する破壊応力を示した棒グラフ
【図６】リング・オン・リング強度試験を行うための装置を示した断面側面図
【図７】傷のついたガラスの破損強度に影響を与える因子を示した図
【図８Ａ】ガラス基板の傷のついた表面の顕微鏡写真
【図８Ｂ】ガラス基板の傷のついた表面の処理後の顕微鏡写真
【図９】処理前および処理後の傷のついたガラス基板に対する、表面ベースの破壊確率データを表した図
【図１０】処理後および処理前のガラス基板アセンブリに対する、表面ベースの破壊確率データを表した図
【図１１】ボール・オン・リング強度試験を行うための装置を示した断面側面図
【図１２】４点曲げで試験された処理後および処理前のガラス基板アセンブリに対する、エッジベースの破壊確率データを表した図
【図１３】フレキシブルガラスリボンを酸水溶液で処理する第１配置を概略的に示した図
【図１４】フレキシブルガラスリボンを酸水溶液で処理する第２配置を概略的に示した図
【図１５】酸性ペーストを支持しているガラスリボンの断面図
【図１６】フレキシブルガラスリボンを酸水溶液で処理する第３配置を概略的に示した図
【図１７】フレキシブルガラスリボンを酸水溶液で処理する第４配置を概略的に示した図
【図１８】本書で開示される実施形態による、酸水溶液で順に処理することにより行われる薄化プロセスを示した概略図
【図１９】図１８のプロセスを利用した、例示的なガラス基板アセンブリ製造プロセスを示した図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
ディスプレイパネル製造中のディスプレイガラス基板のハンドリングで、パネル表面に尖った接触損傷を生じさせ得ることが知られている。これは、機械的接触に対するガラス特有の反応の仕方に起因する。尖った接触損傷により生じる傷は、ガラス基板製品を連続的に延伸するために従来使用されている溶融および成形設備により生成された、連続的に延伸されたガラスリボンから大型のガラスパネルを切断するときに、この大型ガラスパネルを操作するために使用される様々な種類の任意の設備により生成され得る。個々のガラスパネルのエッジや表面が、このようにして生じた欠陥を呈することがある。しかしながら最近の実験で、ガラスパネルアセンブリの製造に含まれる処理ステップも、パネルから形成されるアセンブリの信頼性に関与していることが示された。
【００３８】
図１は、アクティブマトリクス液晶ディスプレイパネルなどのＬＣＤディスプレイパネルの製造に使用されるガラス基板アセンブリ１０のエッジ部分を示している。基板アセンブリ１０は、第１ガラス基板１２と第２ガラス基板１４とを備え、この第１ガラス基板および第２ガラス基板は、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に位置付けられた封止材料１６で共に封止されている。封止材料１６は、例えばＵＶ硬化型エポキシでもよい。ただし他の実施形態では、封止材料１６を例えばガラスフリットとし得る。第１ガラス基板１２は、第１主表面１８と第２主表面２０とを含んでいる。第１ガラス基板１２は、ディスプレイパネルの個々の画素を処理するために必要な、層２２で表されている薄膜トランジスタおよび種々の透明な電気バスを、その第１表面上に配置して含み得る。第２ガラス基板１４は、第１主表面２４と第２主表面２６とを含んでいる。第２ガラス基板１４は、第１主表面２４に接して配置されたカラーフィルタ材料２８をさらに含み得、また基板アセンブリにより形成されるディスプレイパネルのための共通電極として機能し得る酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層などの透明導体層３０を、カラーフィルタ層２８を覆うように形成してさらに含み得る。基板アセンブリ１０は、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に配置されたスペーサ３２をさらに含み得、このスペーサ３２が、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間の間隙３４の一貫した幅を維持する働きをする。
【００３９】
図２は、ガラスＬＣＤディスプレイパネルを製造する例示的なプロセス３６を描いている。実際の製造方法は、具体的な製品に基づいて異なり得る。図２の例示的なプロセスによれば、ステップ３８で第１ガラス基板１２が提供される。ステップ４０で第１ガラス基板を洗浄、乾燥して、図１に層２２で表されている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイと、その付随するデータラインおよび選択ラインとを、化学蒸着（プラズマ増強化学蒸着、ＰＥＣＶＤなど）および／またはスパッタリング（ＲＦスパッタリングなど）によって第１基板１２の第１表面１８上に成膜し、さらにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングする。プロセスの複雑さは、プロセスがアモルファスシリコンプロセスであるか、あるいは多結晶シリコンプロセスであるかに左右される。
【００４０】
ステップ４２では、第１ガラス基板１２にＴＦＴを覆うように高分子コーティング４４、例えばポリアミドコーティングを塗布してもよい。高分子コーティングが硬化すると、間隙３４を占有することになる液晶分子に優先配向方向が生じるように、この硬化した高分子表面の表面をステップ４６で擦る、すなわち研磨する。あるいは、ダイヤモンドライクカーボン層を第１表面１８を覆うように適用し、さらにイオンビーム処理することで、液晶分子に優先配向が生じるようにしてもよい。
【００４１】
ステップ４８で始まる別個のプロセスでは、第２ガラス基板１４が提供される。ステップ５０で、カラーフィルタ材料層２８を第２ガラス基板上に成膜してもよい。例えば、赤・緑・青（ＲＧＢ）カラーフィルタの製造では、ブラックマトリックス材料（例えば、Ｃｒ／ＣｒＯ2または黒色高分子材料）を第２ガラス基板上に、画素間領域内の光を遮断し、ＴＦＴアレイを周辺光から遮蔽し、さらにコントラスト比を向上させるようなパターンで成膜する。その後、染色されたすなわち有色のＵＶ硬化材料などの、例えば赤色の第１のカラーフィルタ材料をガラス基板に塗布し、マスクを介してＵＶ光に露出し、さらに現像してもよく、このとき樹脂の硬化していない領域が除去される。次に第２のカラー、例えば緑色を塗布し、硬化させ、さらに現像する。このプロセスを、最後のカラー、例えば青色に対して繰り返す。ＲＧＢカラーが成膜されると、ポリアミド層などの高分子層５２がステップ５４で適用され得る。高分子層５２が硬化すると、間隙３４を占有することになる液晶分子に優先配向方向が生じるように、硬化した高分子層５２の表面をステップ５６で擦る、すなわち研磨する。あるいは、ダイヤモンドライクカーボン層を第２ガラス基板１４の第１表面２４を覆うように適用し、さらにイオンビーム処理することで、液晶分子に優先配向が生じるようにしてもよい。ステップ５６は、共通透明電極を形成する、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電膜３０の適用をさらに含んでもよい。
【００４２】
次にステップ５８で、第１ガラス基板１２上にスペーサ３２（例えば、直径約４〜５μｍのプラスチック球）をスプレーしてもよい。スペーサ３２は、２つのガラス基板１２、１４を合わせて封止したときに、これらの２つのガラス基板間の一貫した間隙３４を維持するのに役立つ。図１では球状のスペーサが描かれているが、この不規則に分散される球形は最後には画素領域を覆うようになり得、コントラスト比に影響を与えることがある。そのためいくつかのプロセスでは、不規則にスプレーされるスペーサは、フォトリソグラフィでパターン化された円柱スペーサに置き換えられる。
【００４３】
ステップ６０では、ＵＶ硬化型エポキシなどの封止材料１６が、第２ガラス基板１４の第１主表面２４上に塗布される。
【００４４】
ステップ６２では、第１ガラス基板１２および第２ガラス基板１４が位置合わせされて接合され、このとき封止材料はＴＦＴアレイの周囲にループを形成する。封止材料がその後硬化して、ガラス基板アセンブリ１０が形成される。
【００４５】
上のプロセスの概要は、複雑なプロセスを簡単に表現したものであり、多少なりとも限定することを意図したものではないことを認識されたい。例えば、液晶ディスプレイ製造プロセスに関する前述の説明は、単一のディスプレイパネルで使用される単一の基板アセンブリについて提供されたものであるが、こういったディスプレイパネルは多数が一度に生成されることが多い。すなわち図４に示したように、大型のガラス基板（すなわち、第１ガラス基板１２および第２ガラス基板１４）を用いて単一のマスター基板アセンブリ１０ａを形成してもよく、このとき多数のＴＦＴアレイと多数のカラーフィルタアレイとが、別個の異なるディスプレイの構成要素として大型ガラス基板間で封止される。
【００４６】
携帯電話、ノートブックコンピュータおよびラップトップコンピュータ、さらに他の類似の機器などの、小型ディスプレイ機器では、機器をできるだけ薄くしたいという商業的な要望がある。すなわち、テレビ（ＴＶ）などの大型機器で一般的なディスプレイタイプのガラスでは、機器のかなりの厚さを占めてしまう。例えば、テレビで使用される典型的なガラスシート（基板など）の厚さは約０．７ｍｍである。携帯電話で使用されるガラス基板の典型的な厚さは約０．３ｍｍである。ただし、０．３ｍｍのガラス基板は技術的に実現可能でありかつ商業化が可能であろうが、製造環境でこれらを損傷することなく処理するのはやはり困難であるため、２つの基板を合わせて封止した後に他のステップを行って基板アセンブリを薄化してもよい。すなわち随意的なプロセスでは、第１（ＴＦＴ）ガラス基板１２と第２（カラーフィルタ）ガラス基板１４とを備えている封止された基板アセンブリを、そのエッジ周囲で封止材料（図示なし）により封止し、その後図２の随意的な薄化ステップ６４で、基板アセンブリの露出されている第２主表面２０および２６の両方から材料を除去するエッチング液に基板アセンブリを露出してもよい。エッジの封止はエッチング液の侵入を妨ぐ。いくつかのプロセスにおいて、最初のガラス基板の厚さは元々約０．５ｍｍであり得るが、その後各基板の表面から、およそ１００μｍ、あるいはさらに２００μｍ以上ものガラスが、薄化に使用されたエッチング液により除去された。
【００４７】
随意的な薄化プロセスの１つの特有の欠点は、溶解したガラスによってスラッジが形成されるということである。従って、基板アセンブリの表面は完全に洗浄するべきである。これは随意的なステップ６６で、基板アセンブリの表面に洗浄液を接触させ、さらに基板アセンブリの表面を回転ブラシなどのブラシでブラッシングすることによって実施することができる。
【００４８】
基板アセンブがマスター基板アセンブリ１０ａであった場合、このプロセスはノード６７でステップ６８に進んでもよい。ステップ６８では、マスターパネルアセンブリをスクライブライン７０に沿ってダイヤモンドスクライブでスクライブし、さらに割ることなどによって、マスターパネルアセンブリを別個の基板アセンブリ１０に分離する。図２に示したように、洗浄／すすぎステップ７２が分離ステップの後に続き、分離プロセスで形成され基板アセンブリの第２主表面に付着している可能性のある任意の微粒子をここで除去してもよい。
【００４９】
ステップ６２による基板アセンブリが単一の基板アセンブリ１０であって分離を必要としない場合、このプロセスはノード６７からステップ７６に進んでもよい。ノード６７とステップ７６との間に他のプロセスステップが含まれ得ることを理解されたい。例えばＩＴＯ層を、例えばタッチセンサ回路を含む層として、基板１４上に成膜してもよい。あるいは、反射防止層または他の層を加えてもよい。いずれにしても、プロセス３６は適切に変更することができる。
【００５０】
複数のＴＦＴアレイを含んだ大型のマスターガラス基板アセンブリをより小型の個々のガラス基板アセンブリに分離することによって形成されたものであっても、あるいは単一のＴＦＴアレイを含んだ単一のガラス基板アセンブリを形成した場合であっても、ＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、および封止材料を含んだ個々のガラス基板アセンブリが形成されると、その後ステップ７４で、接着シールの開口したままになっている通路などを通じて間隙３４に液晶材料が真空注入により満たされる。その後通路を封止し、さらにステップ７６で、パネルアセンブリの一方の表面、あるいは典型的には両方の表面に、偏光フィルムを貼り付けてもよい。個々のガラス基板アセンブリ１０が形成されると、個々のガラス基板アセンブリは、図２にステップ７８で表されている下流のディスプレイパネルプロセスに移動する。
【００５１】
図３は、ガラスＬＣＤディスプレイパネルを製造する別の例示的なプロセス３７を描いている。この場合も、実際の製造方法は具体的な製品に基づいて異なり得る。図３の例示的なプロセスによれば、ステップ３８で第１ガラス基板１２が提供される。ステップ４０で第１ガラス基板を洗浄、乾燥して、図１に層２２で表されているＴＦＴアレイとその付随するデータラインおよび選択ラインとを、化学蒸着（プラズマ増強化学蒸着、ＰＥＣＶＤなど）および／またはスパッタリング（ＲＦスパッタリングなど）によって第１基板１２の第１表面１８上に成膜し、さらにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングする。プロセスの複雑さは、プロセスがアモルファスシリコンプロセスであるか、あるいは多結晶シリコンプロセスであるかに左右される。
【００５２】
ステップ４２では、第１ガラス基板１２にＴＦＴを覆うように高分子コーティング４４、例えばポリアミドコーティングを塗布してもよい。高分子コーティングが硬化すると、間隙３４を占有することになる液晶分子に優先配向方向が生じるように、この硬化した高分子表面の表面をステップ４６で擦る、すなわち研磨する。あるいは、ダイヤモンドライクカーボン層を第１表面１８を覆うように適用し、さらにイオンビーム処理することで、液晶分子に優先配向が生じるようにしてもよい。
【００５３】
ステップ４８で始まる別個のプロセスでは、第２ガラス基板１４が提供される。ステップ５０で、カラーフィルタ材料層２８を第２ガラス基板上に成膜してもよい。例えば、赤・緑・青（ＲＧＢ）カラーフィルタの製造では、ブラックマトリックス材料（例えば、Ｃｒ／ＣｒＯ2または黒色高分子材料）を第２ガラス基板上に、画素間領域内の光を遮断し、ＴＦＴアレイを周辺光から遮蔽し、さらにコントラスト比を向上させるようなパターンで成膜する。その後、染色されたすなわち有色のＵＶ硬化材料などの、例えば赤色の第１のカラーフィルタ材料をガラス基板に塗布し、マスクを介してＵＶ光に露出し、さらに現像してもよく、このとき樹脂の硬化していない領域が除去される。次に第２のカラー、例えば緑色を塗布し、硬化させ、さらに現像する。このプロセスを、最後のカラー、例えば青色に対して繰り返す。ＲＧＢカラーが成膜されると、ポリアミド層などの高分子層５２がステップ５４で適用され得る。高分子層５２が硬化すると、間隙３４を占有することになる液晶分子に優先配向方向が生じるように、硬化した高分子層５２の表面をステップ５６で擦る、すなわち研磨する。あるいは、ダイヤモンドライクカーボン層を第２ガラス基板１４の第１表面２４を覆うように適用し、さらにイオンビーム処理することで、液晶分子に優先配向が生じるようにしてもよい。ステップ５６は、共通透明電極を形成する、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電膜３０の適用をさらに含んでもよい。
【００５４】
次にステップ５８で、第１ガラス基板１２上にスペーサ３２（例えば、直径約４〜５μｍのプラスチック球）をスプレーしてもよい。スペーサ３２は、２つのガラス基板１２、１４を合わせて封止したときに、これらの２つのガラス基板間の一貫した間隙３４を維持するのに役立つ。図１では球状のスペーサが描かれているが、この不規則に分散される球形は最後には画素領域を覆うようになり得、コントラスト比に影響を与えることがある。そのためいくつかのプロセスでは、不規則にスプレーされるスペーサは、フォトリソグラフィでパターン化された円柱スペーサに置き換えられる。
【００５５】
ステップ６０では、ＵＶ硬化型エポキシなどの封止材料１６が第２ガラス基板１４の第１主表面２４上に塗布され、この時点で図３のプロセスは図２のプロセスから逸脱する。図２のプロセスでは、これらのガラス基板を接合し、その後に個々のセル内に液晶材料を真空注入し得るものであった。
【００５６】
図３のプロセスによれば、ステップ５８の後に、ディスプレイの画素領域上に液晶材料を成膜する。すなわち液晶材料の成膜後に初めて第１基板と第２基板とが接合される。このとき封止材料がＴＦＴアレイの周りにループを形成し、さらにステップ６２で封止材料で完全に封止されかつ硬化されてガラス基板アセンブリ１０が形成される。
【００５７】
図２と同様に、図３のプロセスの前述の概要は複雑なプロセスを簡単に表現したものであり、多少なりとも限定することを意図したものではないことを認識されたい。例えば、図３による液晶ディスプレイ製造プロセスに関する前述の説明は、単一のディスプレイパネルで使用される単一の基板アセンブリについて提供されたものであるが、こういったディスプレイパネルは多数が一度に生成されることが多い。すなわち図４に示したように、大型のガラス基板（すなわち、第１ガラス基板１２および第２ガラス基板１４）を用いて単一のマスター基板アセンブリ１０ａを形成してもよく、このとき多数のＴＦＴアレイと多数のカラーフィルタアレイとが、別個の異なるディスプレイの構成要素として大型ガラス基板間で封止される。
【００５８】
随意的なプロセスステップでは、第１（ＴＦＴ）ガラス基板１２と第２（カラーフィルタ）ガラス基板１４とを備えている封止された基板アセンブリを、そのエッジ周囲で封止材料（図示なし）により封止し、その後図３の随意的な薄化ステップ６４で、基板アセンブリの露出されている第２主表面２０および２６の両方から材料を除去するエッチング液に基板アセンブリを露出してもよい。エッジの封止はエッチング液の侵入を防ぐ。いくつかのプロセスにおいて、最初のガラス基板の厚さは元々約０．５ｍｍであり得るが、その後各基板の表面から、およそ１００μｍ、あるいはさらに２００μｍ以上ものガラスが、薄化に使用されたエッチング液により除去された。
【００５９】
図２に関連して前述したように、随意的な薄化プロセスの１つの特有の欠点は、溶解したガラスによってスラッジが形成されるということである。従って、基板アセンブリの表面は完全に洗浄するべきである。これはプロセス３７の随意的なステップ６６で、基板アセンブリの表面に洗浄液を接触させ、さらに基板アセンブリの表面を回転ブラシなどのブラシでブラッシングすることによって実施することができる。
【００６０】
基板アセンブがマスター基板アセンブリ１０ａであった場合、このプロセスはノード６７でステップ６８に進んでもよい。ステップ６８では、マスターパネルアセンブリをスクライブライン７０に沿ってダイヤモンドスクライブでスクライブし、さらに割ることなどによって、マスターパネルアセンブリを別個の基板アセンブリ１０に分離する。図３に示したように、洗浄／すすぎステップ７２が分離ステップの後に続き、分離プロセスで形成され基板アセンブリの第２主表面に付着している可能性のある任意の微粒子をここで除去してもよい。
【００６１】
ステップ６２による基板アセンブリが単一の基板アセンブリ１０であって分離を必要としない場合、このプロセスはノード６７からステップ７６に進んでもよい。ノード６７とステップ７６との間に他のプロセスステップが含まれ得ることを理解されたい。例えばＩＴＯ層を、例えばタッチセンサ回路を含む層として、基板１４上に成膜してもよい。あるいは、反射防止層または他の層を加えてもよい。いずれにしても、プロセス３７は適切に変更することができる。
【００６２】
ステップ７６が完了すると、個々のガラス基板アセンブリ１０は、図３にステップ７８で表されている下流のディスプレイパネルプロセスに移動する。
【００６３】
新たに成形された、未だ接触したことのない汚染されていないガラスは、本質的に非常に頑丈である。しかしながら、後に続く接触によって一般にガラス表面に傷が形成されることになり、これがガラスの強度を減少させる。例えば、プロセス３６またはプロセス３７のステップ６６で、上述した基板アセンブリの表面を洗うために使用される随意的なブラッシング作業は、基板アセンブリを構成しているガラスの強度を著しく低下させる可能性がある。薄化プロセスとそれに続く洗浄とが行われない場合でも、ＴＦＴおよびカラーフィルタを形成するための第１基板および第２基板の処理では第１ガラス基板および第２ガラス基板のハンドリングが夫々必要であり、これもまたガラス基板の強度を低下させる可能性がある。図５のグラフは、ディスプレイ製造プロセスの異なる時点で生じ得る強度の低下を示している。
【００６４】
ここで図５を参照すると、棒８０は、製造者から提供された、すなわちステップ３８、４８で提供された、パネルアセンブリの生成に使用されるガラス基板（例えば、ガラス基板１２または１４）の破壊応力をＭＰａで示したものである。このデータは、破壊応力がおよそ１１００ＭＰａであることを示している。図５を展開するために採用された試験では、リング・オン・リング試験技術を利用した。リング・オン・リング試験を行うための装置を図６に示し、剛性リング（例えば、開口を有した円柱状容器８２）を図示している。図６にガラス基板１２として表示されている試験対象の物品を、剛性の容器／リング８２上に位置付け、さらに開口している剛性リング８４を取り付けて備えているプレートを、この物品の上に位置付ける。その後、プレートに既定の速度で力Ｆを加えて、物体が壊れるまでリング８４で物体を変形させる。この力Ｆをロードセルで記録する。さらに、例えば、ＡＳＴＭ Ｃ１６８３−１０「Standard Practice for Size Scaling of Tensile Strengths Using Weibull Statistics for Advanced Ceramics（アドバンストセラミックに対する、ワイブル統計を用いた引張強度のサイズスケーリングのための標準的技法）」を参照されたい。棒８６は、ＴＦＴまたはカラーフィルタ材料の成膜前の、すなわちステップ３８、４８後であるがステップ４０および５０の前のガラス基板の強度を表し、破壊応力が約８００ＭＰａであることを示している。棒８８は、ＴＦＴおよびカラーフィルタ材料の成膜後の、すなわちステップ４０および５０後であるがステップ６２の前の破壊応力を示し、破壊応力がおよそ４００ＭＰａであることを示している。棒９０は、アセンブリステップ６２後であるが分離ステップ６８の前の破壊応力を示している。最後に棒９２は、ステップ７２の完了後に破壊応力がおよそ２５０ＭＰａであることを示している。このデータは、ガラス基板および後のガラスパネルアセンブリの破壊応力（例えば、ガラス強度）が、ガラス基板およびパネルアセンブリがディスプレイパネル製造プロセスを進むにつれて連続的に低下し、個々のガラス基板がプロセスに提供された時点での約１１００ＭＰａという高い値から、パネルアセンブリが形成され、切断（分離）され、さらにすすぎが行われて個々のパネルアセンブリが形成された時点でのたった約２５０ＭＰａの低い値まで、ハンドリングによって強度が４００％超も低下したことを示している。
【００６５】
図５は、本開示の例による酸水溶液処理を加えるのに最適な位置があることを示している。例えば、このデータは、ガラスの強度が少なくともアセンブリステップ６２を経て低下し続けることを示している。従って、本書で説明する酸水溶液での処理を、図２および３で示した例えばアセンブリステップ６２後の時点Ａで加えると、ステップ６２の前よりも効果的である。あるいは、ガラス基板アセンブリが、ステップ６８で個々のガラス基板アセンブリ１０に分離されるマスターガラス基板アセンブリ（すなわち、ガラス基板アセンブリ１０ａ）である場合には、分離ステップ後の時点Ｂで個々のガラス基板アセンブリ１０を酸水溶液で処理してもよい。さらに別の変形形態では、個々のガラス基板アセンブリ１０を洗浄ステップ後の時点Ｃで酸水溶液で処理してもよい。つまり、ガラス基板アセンブリ１０（１０ａ）を、プロセス３６のアセンブリステップ６２後であり液晶注入ステップ７４の前、あるいはプロセス３６のアセンブリステップ６２後でありステップ７６での偏光フィルム貼付けの前の、製造プロセス３６のある時点で酸水溶液で処理した場合に、ガラスの強度低下の最適な予防を実現できる。
【００６６】
傷のついたガラスパネルを強化する本発明の方法の有効性は、破壊力学の原理の観点から理解することができる。エッジまたは表面の傷から発した尖った亀裂が、全体的な応力、例えばパネル全体に加えられた引っ張る力により生じる応力に曝されると、亀裂先端での応力は無限大になり、すなわち亀裂先端には応力特異性が存在する。こういった亀裂がすぐに破壊をもたらさない理由の１つは、ガラスの母材が亀裂の伝播に対して特定の耐性を有しているということであり、この耐性は「破壊靱性」と呼ばれる材料特性によるものである。
【００６７】
ガラスは低い破壊靱性を有している。さらに、一般に適用できる破壊力学の構想の範囲内に含まれる傷では、傷のついた物体の強度は傷のサイズに依存し、より傷が深くなると強度の低下は大きくなる。全ての場合において、ガラス基板に尖った傷が導入されると著しい強度の損失がもたらされる。従って、この問題に対処するための現時点での手法は、典型的には研削および研磨または化学的エッチングによる表面の除去に頼って、ガラス基板から傷ついた表面を単に除去するものである。
【００６８】
理論に縛られることを望むものではないが、本開示で提供される方法は傷を完全に除去するものではなく、傷の変形に関するものであると考えられる。この変形によれば、表面傷の亀裂伝播特性は、破壊力学に支配される挙動から応力集中挙動によってより支配されるものへとシフトされる。
【００６９】
この異なった亀裂伝播挙動の比較を、図７に概略的に表す。図７に示されているように、図中に対向する矢印で示した引張応力が加えられている表面Ｓを備えたガラス基板において、ガラス表面Ｓからの深さが「ａ」である尖った亀裂先端ｆで生じる応力σfの大きさは、以下の式に従ってガラスの弾性係数Ｅと表面エネルギーγsとに依存する。
2014527190.tif 000005
【００７０】
これに対し、同じく全体的に引張応力σが加えられているガラス表面からの深さが同じａである亀裂の、丸みを帯びたすなわち尖っていない亀裂先端Ｔで生じる応力σAは、以下の式に従って丸みを帯びた亀裂先端の半径ρに支配される。
2014527190.tif 000006
【００７１】
すなわち、尖っていない亀裂先端Ｔで生じる応力は亀裂先端の丸みの程度に応じて減少し、先端の半径ρが非常に大きくなると、最終的に遠距離場のすなわち全体的に加えられた応力σに近づく。
【００７２】
情報ディスプレイ用途のための強化されていないガラスパネル基板における、酸水溶液での処理を用いた表面傷の変形による強化の効果は、重大でありかつ予想外のものである。特定の実施形態において、これらの強化されていない基板は、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏから成る群から選択されるアルカリ金属酸化物の総濃度が低い、すなわち不純物レベルに限定される、アルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスから構成されている。典型的には、ガラスシート中のアルカリ金属酸化物の濃度は５重量％を超えず、または特定の実施形態では、１重量％を超えない、あるいは０．１重量％さえ超えないものである。化学強化された基板には、表面傷の影響に対抗するのを助けるために非常に高い表面応力（およそ５００ＭＰａ以上）が存在しているが、ビデオディスプレイ用の化学強化されたカバーガラス基板プレートの場合とは対照的に、本開示により処理されるアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスは、化学強化されたものではなく、また化学強化可能なものでもない。すなわち、このディスプレイ基板は、表面圧縮層および中心引張応力を実質的に含んでいない。さらに、この基板は多くの場合非常に薄く、典型的な実施形態での基板の厚さは５００μｍを超えないものであり、あるいはフレキシブル基板の場合には、その厚さは５０〜２００μｍの範囲内など、３００μｍ未満である。
【００７３】
上述した低アルカリガラスから成る、強化されていない典型的な傷のついたガラスパネルの破損強度は、かなり低くなり得る。アクティブマトリックスディスプレイの製作に使用されるパネルを用意する過程で従来の切断および分離プロセスを受けた、厚さ０．５ｍｍの下方延伸されたアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスシートの破断強度係数は、標準化されたリング・オン・リング曲げ強度試験を受けたときに１００〜２００ＭＰａほどの低いものになり得る。この破損データの伝統的な破壊力学分析では、この組成および厚さのガラスシートに１５〜６０μｍの範囲内の深さの傷が存在していると、この強度レベルで破損することを示唆している。
【００７４】
ガラスの強度は、所与の応力に起因してガラスに破損（破壊）が生じる確率を表す、ワイブル分布を用いて表現されることが最も多い。ワイブル分布のより一般的な２つのパラメータで、破壊確率は以下の式で表すことができる
【００７５】
【数１】
2014527190.tif 000007
【００７６】
ここで、Ｐfは破壊確率、σmaxは破損時の試験片の最大引張応力、σ0はＰf＝６３％に対応するワイブル特性強度、さらにｍはワイブル係数である。この２つのパラメータｍおよびσ0は、実験的に材料のサンプルに破壊（破損）が生じるまで圧力を加えることによって決定される。応力値σ0は、破壊が上記の確率で生じるよう、実験的に決定された応力である。ワイブル係数は、σ0付近の分布の統計的な広がりの大きさを提供する。複数のサンプルに対する破損時の応力を測定して、破壊確率（およびワイブルパラメータσ0およびｍ）を決定することができる。
【００７７】
効果的なガラス基板強化を実現できる本開示による亀裂先端の変形を確実に得るために必要な酸水溶液による処理量は予想外に少なく、比較的軽度のエッチング条件下で短時間で終えることができる。ある事例として、市販のアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスパネルの表面ガラスをおよそ２．５μｍ除去するのに十分な酸水溶液による処理は、ＨＦおよびＨＣＬを夫々３Ｍ（３ｍｏｌ／Ｌ）および６Ｍ（６ｍｏｌ／Ｌ）の濃度で含む溶液などの希釈されたフッ化水溶液にガラスを１分以内曝すことで実現できる。本説明において、希釈されたフッ化水溶液は、約１０重量％未満のＨＦまたはその同等のものを含んだ溶液である。破損強度が１００〜２００ＭＰａの範囲内のガラスパネルを生み出すのに有効なサイズおよび形状を有した傷は、パネルの少なくとも１つの表面を炭化ケイ素研磨剤で摩耗させることによって、例えばホウアルミノケイ酸ガラスなどの低アルカリガラスの強化されていない（圧縮されていない）表面に人工的に導入することができる。図８Ａは、このようなパネルの表面の顕微鏡写真であり、ここで直径または深さが１５〜６０μｍの範囲内の表面傷が確認された。尖った亀裂先端を有している傷の一例を、顕微鏡写真内で符号「ｆ」で識別する。
【００７８】
図８Ｂは、全く同じように摩耗させたガラスパネルに短時間のエッチング処理を施して、傷の亀裂先端を変形させた後の表面の顕微鏡写真である。採用した酸水溶液での処理は、摩耗したパネル表面を上述のＨＦ−ＨＣＬエッチング液に１分間曝すものであったが、この処理はパネルから約２．５μｍの表面ガラスを除去する効果があった。明らかな表面の摩耗を減少させることによる表面の著しい改善が、１分間という短時間の露出であっても、はっきり視認することができる。それにも拘わらず、本開示による効果的な亀裂先端形状の変形を実現するために、表面傷を除去したり、あるいはその数またはサイズを著しく減少させたりすることは必要ない。
【００７９】
上で開示した酸水溶液での処理を用いた傷の変形による強化効果は、図面の図９に示したデータから明らかである。図９は、２つの異なる群の切断されたディスプレイタイプガラス基板サンプルに対し、このサンプルガラスパネルの破壊確率のワイブルプロットを、サンプルガラス基板に加えられたリング・オン・リングの曲げの力の範囲に亘って表したものである。第１群のガラス基板は、アクティブマトリックスディスプレイの製作に使用されるパネルアセンブリを作製するために商業的に現在採用されているような、連続的に下方延伸されたガラスリボンを切断および分離することにより用意された厚さ０．５ｍｍのアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラス基板のサンプルを含むものである。すなわちこれらのサンプルは、このプロセスで典型的に導入される、表面傷を有している。第２群のガラス基板は、同様に切断および分離された同じサイズ、形状、および厚さのガラス基板サンプルを含むものであるが、さらに上述のＨＦ−ＨＣＬ溶液で１分間、３分間、および５分間の処理を施したものである。
【００８０】
図９に表したデータの分析によれば、処理されていないパネルサンプルの破壊応力が約１００から２００ＭＰａまでの範囲内であることが示される。曲線９４は、第１群の破壊確率データの線形フィットである。これに対し、酸水溶液で処理されたガラス基板サンプルに対して算出される平均破壊応力は、約４００〜４８０ＭＰａの範囲内である。曲線９６は、第２群の破壊確率データの線形フィットである。本書で開示される酸水溶液で処理する方法が、傷の直径、深さ、または数を著しく減少させることによってではなく、傷のついたガラス基板における亀裂先端の伝播特性を効果的に変化させることによって成功しているという事実は、上述の表面処理よって達成される強化のレベルが、傷のついた表面から除去される表面ガラスの量にほぼ無関係であるという事実によって示される。すなわち、図９で特徴付けられる傷のついたガラス基板に加えられる５分間のエッチング処理は、被処理パネルから１４μｍもの表面ガラスを除去するものであるが、この５分間のエッチング処理によってもたらされる基板強化のレベルは、たった２．５μｍの表面ガラスしか除去しない１分間の酸水溶液処理よりもほんのわずかに高いものでしかない。すなわち特定の実施形態において、傷の亀裂先端の伝播挙動で必要な改善を実現するためには、５μｍ厚のガラス表面層をパネルから除去するのに効果的な時間を超えない時間だけ、選択された酸水溶液をガラスシートまたはパネルの表面に接触させるステップを実行する処理方法で十分であろう。
【００８１】
本開示の実施形態による傷の変形処理の強化効果は、図面の図１０に示したデータからも明らかである。図１０は、マスターガラス基板アセンブリ（ガラス基板アセンブリ１０ａなど）から切断された２つの異なる群のガラス基板アセンブリサンプル（ガラス基板アセンブリ１０など）に対する、破壊確率のワイブルプロットを、サンプルガラス基板アセンブリに加えられた曲げ力の範囲に亘って示したものである。第１群のガラス基板アセンブリ１０は、ＵＶ硬化型エポキシ接着剤で結合された０．５ｍｍ厚の２つのアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラス基板サンプルを備えかつこの２つのガラス基板間に封止された液晶材料を含んでいるマスターガラス基板アセンブリ１０ａから、分離されたものである。マスターガラス基板アセンブリの全厚は、およそ１．０５ｍｍであった。マスターガラス基板アセンブリはその後、全厚が約０．６３ｍｍになるまで化学的に薄化され、従来の機械的な罫書きおよび分割技術で個々のガラス基板アセンブリ１０に切断された。第２群のガラス基板アセンブリは、対照群と同じサイズ、形状、および厚さの、同様に薄化、切断、および分離されたガラス基板アセンブリ１０であったが、液体の侵入を防ぐようにエッジをＵＶ硬化型エポキシで封止し、個々のディスプレイパネルを約３０℃で３分間の処理時間だけ、２．０Ｍ（２．０ｍｏｌ／Ｌ）のＨＦおよび４．５Ｍ（４．５ｍｏｌ／Ｌ）のＨＣｌのＨＦ−ＨＣＬ溶液を個々のディスプレイパネルに接触させることにより処理し、その後２つの脱イオン水で合計２０分間のすすぎを行った。材料除去の深さは、各ガラス基板の表面からおよそ５μｍであった。対照サンプルおよび酸水溶液で処理したサンプルの両サンプル数は１８０であった。各ガラス基板アセンブリの対角寸法は２４．６ｃｍであった。
【００８２】
図１１に示したように、ボール・オン・リング試験方法を使用し、サンプルディスプレイパネルを直径ｄ’が４２．５ｍｍの剛性リング（例えば、図５と同様の容器８２）上に位置付けて破壊試験を行った。リング上の中心に置かれた直径３０ｍｍの鋼球９８（または点力を生じさせることが可能な他の硬質材料）を、ガラス基板アセンブリ１０などの試験対象物品の表面に向かって、１０ｍｍ／分の制御された速さで図に力Ｆで示したように押し進める。曲線１００は処理されていない第１群の破壊確率データの線形フィットであり、また曲線１０２ａおよび１０２ｂはそのフィットの９５％信頼区間を示している。これと比較して、曲線１０４は処理された第２群の破壊確率データの線形フィットであり、また曲線１０６ａおよび１０６ｂはそのフィットの９５％信頼区間を示している。
【００８３】
図１０に表したデータの分析によれば、酸水溶液で処理されていない薄化後の対照サンプルに対する確率６３％での特性強度σ0をニュートンで示すと、ｍ値が１．４で３４３Ｎとなることが示される。一方、酸水溶液で処理された薄化後のサンプルの確率６３％での特性強度をニュートンで示すと８８７Ｎでありかつｍ値は９．３０であり、本書で説明するような酸水溶液での処理で強度を著しく増加させることができたことを示している。
【００８４】
本書の例で説明した、ガラスシートまたはパネルの表面に選択された酸水溶液を接触させる酸水溶液での処理は、ガラスシートおよび／またはパネルの一方または両方の主表面から厚さ約２０μｍ以下、例えば、約１５μｍ以下、１０μｍ以下、およびいくつかの例では約５μｍ以下の、ガラス表面層を除去するのに効果的な時間を超えない時間だけ実行される。この材料の除去量は、傷の亀裂先端の伝播挙動における前述の改善を実現するのに十分なものである。本開示の実施形態によれば、ワイブル係数ｍが８．０超、８．４超、８．８超、さらには９．２超で、確率６３％での特性強度σ0が８００Ｎ以上、８２０Ｎ超、８４０Ｎ超、８６０Ｎ超、８８０Ｎ超、さらには９００Ｎ超を呈する、ワイブル分布を得ることができる。本開示の実施形態による酸水溶液で処理した後のガラスの強度と、処理されていないガラスの強度との比較は、図５を参照すると見られ、棒１０８が酸水溶液で処理した後のガラス基板アセンブリ１０の破壊応力を表している。図示のように、酸水溶液で処理されたガラス基板アセンブリの破壊応力はおよそ１０００ＭＰａであり、この破壊応力はステップ３８、４８で提供された個々のガラス基板と略同じくらい高いものである。本開示の例による酸水溶液での処理後の、ガラス強度の劇的な増加は、図９および１０の両方に示されている２つのワイブルプロットにおける明確な差に留意すると認められる。
【００８５】
本開示のガラス基板強化方法は、広範な異なる厚さのガラス基板や、このガラス基板から作製されるガラス基板アセンブリに適用できる。これには、厚さ２００μｍ未満、または１００μｍ未満、あるいは５０μｍ未満の個々のフレキシブルガラス基板でさえ含まれる。フレキシブルガラス基板は電子ディスプレイ機器用に設計されるが、この電子ディスプレイ機器の構造のため、従来のアクティブマトリックスビデオディスプレイ基板で経験した応力レベルよりも大幅に高い応力レベルが求められる。本書で開示される基板の特定の実施形態は、例えば本開示による酸水溶液での処理後に１０ｃｍの曲げ半径で破損に耐える十分な強度と柔軟性と兼ね備えた、厚さ２００μｍを超えない基板など、フレキシブル基板用途に対して著しい性能の優位性を提供する製品の例である。さらにこれらの優位性に、本説明による効果的なガラス基板強化に有用な比較的軽度の処理条件および最小処理時間から得られる、著しい処理の優位性が加えられる。
【００８６】
多様な処理条件や酸水溶液で、この方法の利益を確保したまま、開示される方法を実施することができる。ＨＣｌ、ＨＮＯ3、およびＨ2ＳＯ4などの鉱酸を追加した、あるいは追加していない、ＨＦおよびフッ化アンモニウムの溶液は、適切な媒体の例である。他の例の酸性エッチング水溶液は、ＨＦのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約６Ｍ（６ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約７．０Ｍ（７．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であるような、ＨＦおよびＨＣｌの溶液を含み得る。他の例において酸水溶液は、ＨＦのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約３．０Ｍ（３．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度が約０．１Ｍ（０．１ｍｏｌ／Ｌ）から約６．０Ｍ（６．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内である、ＨＦおよびＨＣｌを含み得る。さらに他の例において酸水溶液は、ＨＦのモル濃度が約１．５Ｍ（１．５ｍｏｌ／Ｌ）から約２．５Ｍ（２．５ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内であり、かつＨＣｌのモル濃度が約４．０Ｍ（４．０ｍｏｌ／Ｌ）から約５．０Ｍ（５．０ｍｏｌ／Ｌ）までの範囲内である、ＨＦおよびＨＣｌを含む。さらに他の例において酸水溶液は、ＨＦおよびＨ2ＳＯ4、またはＨＦおよびＨＮＯ3、あるいはこれらを組み合わせたものを含み、このときＨ2ＳＯ4および／またはＨＮＯ3のモル濃度は、上記のＨＣｌに対する任意の範囲に等しい。典型的には、基板ガラスを酸水溶液に１０分を超えない時間だけ接触させる。ただし、溶液の詳細なフッ化物の濃度は、傷の亀裂先端で効果的な丸みを得るために望ましい主に処理時間および処理温度に応じて選択され、いずれの場合でもこの処理時間および処理温度は平常の実験を通して容易に決定することができる。
【００８７】
従って、本開示の実施形態による適切な接触時間は、約１０秒から約１０分までの範囲内、いくつかの例では約１０秒から約５分までの範囲内、いくつかの例では約１０秒から約４分までの範囲内、さらに他の例では約１０秒から約３分までの範囲内になり得る。他の例において適切な接触時間は、約１０秒から約２分までの範囲内になり得、さらに他の例では適切な接触時間は、約１分以下とし得る。
【００８８】
この接触は、第１基板および第２基板の夫々から約２０μｍ以下の深さまでガラスを除去し得る。例えばこの接触は、第１基板および第２基板の夫々から約１５μｍ以下の深さまでガラスを除去し得、さらに他の例においてこの接触は、第１基板および第２基板の夫々から約１０μｍ以下の深さまでガラスを除去し得る。さらに他の例においてこの接触は、第１基板および第２基板の夫々から約５μｍ以下の深さまでガラスを除去し得る。
【００８９】
いくつかの実施形態では、ガラス基板の表面に酸水溶液を接触させた後の処理されたガラス基板の表面に、随意的な高分子フィルム１０９を貼り付けてもよい。適切な高分子フィルムは、例えば、British Polyethylene Industries Limited（ブリティッシュ・ポリエチレン・インダストリーズ・リミテッド）により製造されたＶｉｓｑｕｅｅｎである。例えば、ガラス基板アセンブリ１０（または１０ａ）の第２主表面２０および２６を、本書で開示される実施形態により酸水溶液で処理してもよい。その後ガラス基板アセンブリから酸水溶液をすすぎ落とし、さらに高分子フィルムを第２表面２０および／または２６の一方または両方に貼り付けてもよい。このフィルムは、例えば偏光フィルムを第２主表面の一方または両方に貼り付けるようになるまで、第２主表面に貼り付けたままとしてもよい。
【００９０】
ガラスシート（例えば、ガラス基板アセンブリ）は、前述の酸水溶液での処理の結果として、増加したエッジ強度からも利益を受け得ることが試験で見出された。これは、マスターガラス基板アセンブリを後に罫書きおよび分割により分離して、より小さい個々のガラス基板アセンブリを生成する場合に有用になり得る。例えば図１２は、ガラス基板アセンブリをマスターガラス基板アセンブリ１０ａから分離した後の、個々のガラス基板アセンブリ１０の４点曲げに基づくワイブル分布を描いたものである。例えば、ＡＳＴＭ  Ｃ１６８３−１０「Standard Practice for Size Scaling of Tensile Strengths Using Weibull Statistics for Advanced Ceramics（アドバンストセラミックに対する、ワイブル統計を用いた引張強度のサイズスケーリングのための標準的技法）」を参照されたい。曲線１１０は、酸水溶液で処理されていない第１群のガラス基板アセンブリ１０に対する破壊確率データの線形フィットを表している。曲線１１２ａおよび１１２ｂは、このフィットに対する９５％信頼区間を示している。一方、曲線１１４は、マスターガラス基板アセンブリ１０ａからガラス基板アセンブリを分離し、さらに本開示の実施形態により酸水溶液で処理した後の、第２群の個々のガラス基板アセンブリ１０のデータに対する線形フィットを表している。曲線１１６ａおよび１１６ｂは夫々、９５％信頼区間の第１フィットおよび第２フィットを示している。このデータは酸水溶液での処理の結果、エッジ強度が劇的に増加したことを示している。シートのエッジを強化することによる成果は、ロール・トゥ・ロールプロセスでの巻回されたリボンとしての用途で、基板の長さが増加したときにさらに期待できる。
【００９１】
開示された強化方法は、その用途をアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラス組成のみに限定するものではない。能動半導体素子の成膜に適した表面を提供する他の低アルカリケイ酸塩ガラスシートを、同じように満足できる結果で同様に処理することができる。また、能動半導体素子の成膜には適していないが、照明、太陽光発電、およびタッチセンサなどの他の用途のために最適化された、他のガラス組成も可能である。さらに、これらの強化方法は、基板の被処理表面に対して保護を提供することができる、基板への表面コーティングの塗布と組み合わせて適用することが有用な場合もあり得る。カラーフィルタまたは他の高分子保護層は、このような表面コーティングの例である。米国特許出願公開第２１０２／００４０１４６号明細書にエッジコーティングの例が記載されている。
【００９２】
上記のように、ロール・トゥ・ロールのアクティブマトリックスディスプレイ、太陽光発電、照明、およびタッチセンサ装置の製造プロセスで使用するのに十分な強度と柔軟性を有した、機械的に耐久性のあるフレキシブルガラス基板の開発への興味は増加している。剛性のガラス基板をエッチングする方法は知られているが、巻回されたフレキシブルガラスリボンを本開示により酸水溶液で処理すると、ガラスの強度を増加させることができ、すなわちガラスリボンの柔軟性を増加させることができ、こういった用途に対して明らかな利点を確保することができる。
【００９３】
アクティブマトリックスディスプレイおよび他の用途のためのフレキシブルガラス基板の厚さは、３００μｍ未満、あるいはいくつかの実施形態では２００μｍ以下であるべきであり、薄型ガラスリボンのロール・トゥ・ロール処理で使用するには、５０〜１００μｍの範囲内の厚さが最も良く適している。この処理での適切なロール幅は、１ｃｍから１ｍを超える範囲に及び、一方リボンの長さは１ｍから１ｋｍを超える範囲に及び得る。このような寸法のフレキシブルガラスリボンは、オーバーフローダウンドロー（フュージョン）法、スロットドロー法、およびガラスシートリドロー法を含む、様々な下方延伸成形プロセスによって現在製造されている。従来のアクティブマトリックスディスプレイパネルの製造の場合と同様に、フレキシブルガラスリボンの製造に使用されるガラス組成は、機械的耐久性や選択される成形プロセスとの相性の他、アクティブマトリックスディスプレイの構成要素の製造に必要な半導体部品を安定して支持できる表面を基板に提供できるように選択される。特定の実施形態では、特定のリボンまたは基板を形成しているガラスにおける、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏから成る群から選択されるアルカリ金属酸化物の総濃度は、５重量％を超えない、または１重量％を超えない、あるいは０．１重量％さえ超えないものである。
【００９４】
巻回されたガラスリボンに順に酸水溶液を接触させることによりリボンを処理する方法は、順に接触させるステップが、ガラスリボンを連続的に移送して酸水溶液に接触させかつその後ガラスリボンをこの酸水溶液との接触から分離させるステップを含むものである実施形態を含む。特定の実施形態では、ローラ系を使用して、フレキシブルガラスリボンをプロセスに亘って搬送してもよく、このとき酸水溶液は、保護コーティングまたはラミネートを用いずに、ガラスリボンの表面上にスプレーされる。巻回されたガラスリボンをこれらの方法に従って処理する適切な配置を図１３に概略的に示し、ここでリボンが矢印１２４で示した方向に移送されているときに、フレキシブルガラスリボン１２０ある長さ範囲の表面１１８に、参照番号１２２で表されているように複数のスプレーノズルから酸水溶液を接触させる。図１３に示されているように、これによれば、フレキシブルガラスリボンの完成した表面およびエッジを酸水溶液で処理することが可能となり、ガラスの延伸や事前のハンドリングで生成された表面欠陥およびエッジ欠陥を含んでいないフレキシブルガラスリボンを提供できるという利点を有する。これらの実施形態において、細長いガラスリボンのその長さ範囲に酸水溶液を接触させるステップは、表面傷から発した亀裂の先端部分を尖っていない状態にするのに効果的な時間および温度で実行される。スプレー系の使用以外では、ガラスを順に浸漬させるように意図された槽の中で、フレキシブルガラスリボンを酸水溶液に接触させてもよい。
【００９５】
現在では巻回されたガラスリボンの幅は、連続した機械的またはレーザによる切断手法を用いて特定の寸法に設定するのが通例であるが、この切断手法では、リボンの切断エッジに沿って機械的な傷が生成される可能性がある。本開示によれば、酸水溶液を用いてこういった傷を回避しながら、ガラスリボンを長手方向に連続的に分離して、選択された幅を有する巻回されたガラスリボンを生成する。その目的のため、細長いガラスリボンに、間隔を空けた複数の平行なマスキング層を、ガラスリボンの表面上の伸びる方向に縦に延在するように設け、このとき順に接触させるステップは、マスキング層間でガラスリボンを分離させるのに効果的な接触時間および接触温度で実行される。
【００９６】
図１４は、巻回されたガラスリボンのある長さ範囲を長手方向に分離して２つのガラスリボンにするための配置の概略図を示したものである。この方法によれば、酸水溶液と巻回されたガラスリボンとの間の接触を防ぐのに効果的な、２つの帯状の平行なマスクコーティング１２６がガラスリボン１２０の表面に適用される。この所定位置のマスキングによれば、マスキング帯間の露出しているガラスに酸水溶液を適用することで、分離されるガラスリボンにエッジ傷または表面傷を導入せずに、このガラスリボンを２つのガラスリボンに分離することができる。
【００９７】
機械的手段またはレーザ手段で既に分離された、巻回されたガラスリボンのエッジ傷に関する問題に対処する別の方法は、巻回されたガラスリボンのエッジに酸水溶液を優先的に適用するものである。特定の実施形態では、あるペースト粘度を有する水性の酸性ペースト１２８が使用され、このとき巻回されたガラスリボンの連続した長さ範囲に順に接触させるステップは、移動しているガラスリボンの切断エッジにこのペーストを塗布するステップを含む。この方法は図面の図１５に断面で概略的に示されており、酸性ペーストがガラスリボン１２０のエッジに塗布されて図示されている。酸性ペーストは、エッジラミネートが適用される前にガラスリボンのエッジ面に沿って塗布される。この実施形態では、ほんの最少量の酸性ペーストがエッジ面に沿って使用され、その目的はガラスに事前に存在している任意の傷を単に再成形することである。このペーストを、恒久的または一時的に接着されたエッジラミネート１３０で、ガラスにシールしてもよい。
【００９８】
巻回されたガラスリボンのエッジ強度を向上させる代わりの方法は、リボンエッジを酸水溶液で選択的に処理するものである。図面の図１６は、この方法の概略図を表している。図１６に示されているように、処理されるガラスリボン１２０は、エッチングステーションを通ってガラス方向に移送されるときに静電荷または他の方法を用いてガラスに一時的に貼り付けられる、例えば高分子フィルムなどのキャリアウェブ１３２に一時的に支持され、すなわち貼り付けられる。サイドジェットが、矢印１３４で表されているように、本書で開示される実施形態による酸水溶液のスプレーを、ガラスリボンの中心表面から離れているリボンエッジに向けて導く。酸水溶液の適用後、脱イオン（ＤＩ）水によるすすぎで酸水溶液を除去し、さらに強制的な空気乾燥ですすぎ水を除去する。エアナイフまたは他の方法を使用して、酸水溶液をガラスウェブのエッジ沿いで保持するようにしてもよく、またガラスリボンに酸水溶液を接触させた後に、キャリアウェブを除去し、かつ処理されたエッジを損傷からさらに保護するために随意的なエッジラミネーションを適用してもよい。
【００９９】
巻回されたガラスリボンが高いエッジ品質を有したものであっても、ガラスリボンの中心部分にガラスリボンの成形中またはハンドリング中に形成された尖った傷を含んでいる場合には、ロール・トゥ・ロールのスプレー系を使用してもよい。図面の図１７は、この系を使用した概略図を表している。図１７に示したように、ガラスリボン１２０は酸水溶液を放出しているスプレーノズルアレイ１２２を通過して連続的に方向１２４に移送され、一方でエッジラミネート１３０がガラスリボンの対向する高品質のエッジに適用される。
【０１００】
前述の例では、ガラス基板の表面から著しく材料を除去することなく傷の形状を変更する（例えば、亀裂先端を尖っていない状態にする）のに、ガラス基板または個々のガラス基板から形成された基板アセンブリを、酸水溶液で処理することに頼っていたが、本開示で説明した酸水溶液でのガラス基板アセンブリの処理を繰返し行うことによってガラス基板アセンブリを例えば積極的に薄化および洗浄することのないよう、プロセス変数を制御し得ることを認識されたい。従って本開示の酸水溶液を、例えば別個の容器に含有させてもよく、このときガラス基板または基板アセンブリを、既定部分の除去するべき全材料を除去するのに十分な時間だけ、夫々別個の酸水溶液で処理する。各酸水溶液の酸の濃度は、続く処理で使用される酸水溶液と同じ濃度である必要はないし、さらに基板または基板アセンブリに対する各酸水溶液での処理時間は、別の酸水溶液での別の処理時間と同じである必要はない。
【０１０１】
図１８を参照すると、２００μｍのガラス層など、所望の既定量の材料を除去するためのサブプロセス２００が示されており、概して参照番号２０２で表示されているガラス物品（例えば、ガラス基板または基板アセンブリ）は、第１酸水溶液２０４中で７０μｍ厚のガラス層を除去するのに十分な時間だけ処理され得る。ガラス物品２０２をその後第２酸水溶液２０６に移動させ、さらに７０μｍなど、全材料除去深さの別の部分を除去するのに十分な時間だけ処理してもよい。ガラス物品２０２をその後、第３酸水溶液２０８の中で、所望の全２００μｍの材料除去のうちの最後の６０μｍなど、さらなる材料を除去するのに十分な第３の時間だけ処理してもよい。上記の説明によれば、第１酸水溶液２０４中の酸の濃度は第２酸水溶液２０６または第３酸水溶液２０８のいずれかの酸の濃度とも同じである必要はなく、また第２酸水溶液２０６中の酸の濃度は、第１酸水溶液２０４または第３酸水溶液２０８の酸の濃度と同じである必要はない。
【０１０２】
前述のスプレー方法によって、または別個の槽（例えば、酸水溶液の別個の容器）中に浸漬させることによって、連続したステップで別個の酸水溶液で材料を除去すると、酸水溶液処理の副生成物（スラッジ）の蓄積が減少し、それにより酸水溶液の有効寿命が延長してコストが削減される。
【０１０３】
図１８を参照して説明した前述の順に材料を除去するステップは、すすぎ溶液２１０中での１以上のすすぎステップをさらに含み得る。例えばガラス基板または基板アセンブリを、図１８に示したように最終の処理ステップ後にすすいでもよいし、または各処理ステップ後にすすいでもよく、あるいはこれらを組み合わせてもよい。すすぎとは、ガラス基板または基板アセンブリを、ブラッシングまたは（ガラス物品の操作に必要な接触以外の）他の機械的な接触なしに、脱イオン水などのすすぎ溶液に曝すことを意味する。
【０１０４】
図１９は図３のプロセス３７をベースとした例示的なガラス基板アセンブリ製造プロセス２２０を示したものであり、ここではステップ６４およびステップ６６を含む薄化プロセスが、上で説明したプロセス２００で置き換えられている。
【０１０５】
本書で開示される方法および製品を、その具体的な実施形態を参照して上で説明してきたが、これらの例は説明のみのために提示されたものであること、そして様々な代替の手順および製品特性を、開示された方法と添付の請求項の範囲内のさらなる製品の設計とを実施するために採用し得ることが認識されるであろう。
【符号の説明】
【０１０６】
１０    基板アセンブリ
１０ａ    マスター基板アセンブリ
１２    第１ガラス基板
１４    第２ガラス基板
１６    封止材料
１８、２４    第１主表面
２０、２６    第２主表面
２２    層
２８    カラーフィルタ層
３０    透明導体層
３２    スペーサ
３４    間隙
４４    高分子コーティング
５２    高分子層
１０９    高分子フィルム
【図１】
2014527190.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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