JP2016517359A - フレキシブルガラス基板の２軸曲げおよび／または捻れを低減するための方法および構造体 - Google Patents
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Abstract
厚みが約０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板を含むフレキシブルガラス構造体。フレキシブルガラス基板の表面に補剛層が連結されている。補剛層は、フレキシブルガラス基板の表面に沿って延伸方向に延在する少なくとも１つの補剛要素を含み、補剛要素は、補剛要素の延伸方向と実質的に平行な方向にフレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択されたヤング率を有する。
Description
本出願は、米国特許法第１１９条の下で２０１３年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／７７００１５号明細書の優先権の利益を主張するものであり、その内容に依拠し、その全体が参照により本明細書に援用される。
本発明は、フレキシブルガラス基板に関し、より詳細には、フレキシブルガラス基板の２軸曲げおよび捻れを低減するための方法に関する。
タッチセンサー、カラーフィルタ、光電池（ＰＶ）のカバーをはじめとした様々な用途に用いられるフレキシブルガラス基板に寄せられる関心が高まっている。フレキシブルガラス基板がパッケージ化されたデバイス内に存在する場合は外部と直接接触させないことが可能であるが、フレキシブルガラス基板は様々な角度からの様々な衝撃および落下事象に耐える能力を有するべきである。フレキシブルガラス基板は、ＰＶモジュールおよび他の電子機器のカバーとして使用する場合も同様に、パッケージ化されたデバイスの外面が受ける様々な衝撃に耐える能力を有するべきである。これらの用途のための機械的信頼性の達成には、フレキシブルガラス基板の欠陥を最小限に抑えることに加えて、応力を制御することが含まれる。形成後のフレキシブルガラス基板の取扱い方法によって、フレキシブルガラス基板の欠陥を低減させ、フレキシブルガラス基板の表面または端部の接触による損傷を低減することができる。最終的なデバイスパッケージ化後にフレキシブルガラス基板に発生する応力は、パッケージの設計およびコーティングの選択により制御することができる。フレキシブルガラス基板の応力を制御するための他の様々な方法が望まれている。
素フレキシブルガラスの機械的信頼性を改善するための１つの技法は、フレキシブルガラス基板の屈曲を抑制することである。機械的強度要件および予期される曲げ応力ならびに最終用途の方向に応じて、本明細書に開示する概念に従い、様々な形状および機械的要件に適合するようにフレキシブルガラス構造体を設計することができる。特に、曲げを制御することにより、予測可能な応力パターンを有するフレキシブルガラス構造体を形成することができる。
以下の詳細な説明にさらなる特徴および利点を記載するが、その一部は、記載内容から当業者に容易に理解され、あるいは発明の詳細な説明および添付の図面に例示する本発明を実施することによって認識されるであろう。前述の一般的な説明および後述の詳細な説明はいずれも本発明の単なる例示であって、特許請求される本発明の性質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを企図するものであることを理解すべきである。
添付の図面は、本発明の原理をより深く理解するために含まれるものであり、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は１つまたは複数の実施形態を例示しており、記載内容と一緒になって一例を挙げることによって、本発明の原理および作用を説明する役割を果たす。本明細書および図面に開示されている本発明の様々な特徴は任意のあらゆる組合せで用いることができることを理解すべきである。非限定的な例として、本発明の様々な特徴を以下に示す態様に従い互いに組み合わせることができる。
第１の態様によれば、
厚みが約０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板と、
フレキシブルガラス基板の表面に連結されている補剛層であって、該補剛層が、フレキシブルガラス基板の表面に沿って延伸方向に延在する少なくとも１つの補剛要素を含み、補剛要素が、補剛要素の延伸方向と実質的に平行な方向にフレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択されたヤング率を有するものである補剛層
を備えたフレキシブルガラス構造体が提供される。
厚みが約０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板と、
フレキシブルガラス基板の表面に連結されている補剛層であって、該補剛層が、フレキシブルガラス基板の表面に沿って延伸方向に延在する少なくとも１つの補剛要素を含み、補剛要素が、補剛要素の延伸方向と実質的に平行な方向にフレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択されたヤング率を有するものである補剛層
を備えたフレキシブルガラス構造体が提供される。
第２の態様によれば、補剛層が被覆材料をさらに含む、態様１のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第３の態様によれば、補剛要素が被覆材料内に封止されている、態様２のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第４の態様によれば、補剛要素のヤング率が被覆材料のヤング率よりも高い、態様２または態様３のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第５の態様によれば、補剛要素のヤング率が約４０ＧＰａを超え、被覆材料のヤング率が約２０ＧＰａ未満である、態様４のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第６の態様によれば、補剛要素がずり粘稠化材料を含む、態様１〜５のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第７の態様によれば、補剛要素がガラス繊維または金属線を含む、態様１〜６のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第８の態様によれば、表面がフレキシブルガラス基板の側縁部である、態様１〜７のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第９の態様によれば、複数の補剛要素を含み、この複数の補剛要素が互いに離間しており、かつ互いに平行である、態様１〜８のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１０の態様によれば、
厚みが約０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板と、
フレキシブルガラス基板の表面に連結されている補剛層であって、該補剛層が、
フレキシブルガラス基板の表面に沿って第１方向に延在する第１補剛要素と、
フレキシブルガラス基板の表面に沿って、第１方向とは異なる第２方向に延在する第２補剛要素と
を含む補剛層、
を備えたフレキシブルガラス構造体であって、
第１および第２補剛要素が、それぞれ、第１方向および第２方向に延在し、かつ、フレキシブルガラス基板の捻れまたは２軸曲げを阻止するように選択されたヤング率を有する、フレキシブルガラス構造体が提供される。
厚みが約０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板と、
フレキシブルガラス基板の表面に連結されている補剛層であって、該補剛層が、
フレキシブルガラス基板の表面に沿って第１方向に延在する第１補剛要素と、
フレキシブルガラス基板の表面に沿って、第１方向とは異なる第２方向に延在する第２補剛要素と
を含む補剛層、
を備えたフレキシブルガラス構造体であって、
第１および第２補剛要素が、それぞれ、第１方向および第２方向に延在し、かつ、フレキシブルガラス基板の捻れまたは２軸曲げを阻止するように選択されたヤング率を有する、フレキシブルガラス構造体が提供される。
第１１の態様によれば、補剛層が被覆材料をさらに含む、態様１０のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１２の態様によれば、補剛要素が被覆材料内に封止されている、態様１１のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１３の態様によれば、補剛要素のヤング率が被覆材料のヤング率よりも高い、態様１１のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１４の態様によれば、補剛要素のヤング率が約１０ＧＰａを超える、態様１０〜１３のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１５の態様によれば、補剛要素がずり粘稠化材料を含む、態様１０〜１４のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１６の態様によれば、補剛要素がガラス繊維または金属線を含む、態様１０〜１５のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１７の態様によれば、表面がフレキシブルガラス基板の側縁部間に延在する広い面である、態様１０〜１６のフレキシブルガラス構造体が提供される。
第１８の態様によれば、フレキシブルガラス構造体の曲げを制御する方法であって、
少なくとも１つの補剛要素を、フレキシブルガラス基板の表面に隣接させ、延伸方向に沿って配置するステップと、
少なくとも１つの補剛要素を、表面に、延伸方向に沿って連結させるステップと
を有してなり、少なくとも１つの補剛要素のヤング率が、少なくとも１つの補剛要素の延伸方向と実質的に平行な方向にフレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択される、方法が提供される。
少なくとも１つの補剛要素を、フレキシブルガラス基板の表面に隣接させ、延伸方向に沿って配置するステップと、
少なくとも１つの補剛要素を、表面に、延伸方向に沿って連結させるステップと
を有してなり、少なくとも１つの補剛要素のヤング率が、少なくとも１つの補剛要素の延伸方向と実質的に平行な方向にフレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択される、方法が提供される。
第１９の態様によれば、連結ステップが、少なくとも１つの補剛要素を、フレキシブルガラス基板の表面に結合する被覆材料内に封止するステップを含む、態様１８の方法が提供される。
第２０の態様によれば、少なくとも１つの補剛要素がずり粘稠化材料を含む、態様１８または１９の方法が提供される。
第２１の態様によれば、少なくとも１つの補剛要素が金属線または光ファイバを含む、態様１８〜２０の方法が提供される。
以下に示す詳細な説明においては、本発明の様々な原理を十分に理解するために、特定の詳細を開示する例示的な実施形態について説明するが、これらは説明を目的とするものであって限定を目的とするものではない。しかしながら、本開示の利点を有したまま、本明細書に開示した特定の詳細とは異なる他の実施形態で本発明を実施することができることは当業者に明らかであろう。さらに、本発明の様々な原理の説明が曖昧にならないように、公知の装置、方法および材料の説明を省略することができる。最後に、該当する場合は、類似の参照番号は類似の構成要素を指すものとする。
本明細書においては、範囲を、「約」を付したある具体的な値から、および／または「約」を付した他の具体的な値までとして表すことができる。範囲をこのように表す場合、他の実施形態には、ある具体的な値から、および／または他の具体的な値までが包含される。同様に、先行詞「約」を用いることによって値を近似で表す場合、その具体的な値は他の実施形態を成すと理解されるであろう。各範囲の端点は、他の端点との関係において、および他の端点とは独立に、重要であることがさらに理解されるであろう。
本明細書において用いられる、方向を表す語、例えば、上方に（ｕｐ）、下方に（ｄｏｗｎ）、右方に（ｒｉｇｈｔ）、左方に（ｌｅｆｔ）、前方に（ｆｒｏｎｔ）、後方に（ｂａｃｋ）、最上部に（ｔｏｐ）、最下部に（ｂｏｔｔｏｍ）は、図面に描かれている図を参照することのみを目的として用いられるものであって、絶対的な配置を示唆することを意図するものではない。
特に明記しない限り、本明細書に記載するどの方法も、そのステップを特定の順序で実施することが必要であると解釈されることを決して意図していない。したがって、方法クレームが、そのステップが従うべき順序を実際に列挙していない場合、または、それ以外の形で、特許請求の範囲または明細書において、そのステップが特定の順序に限定されることを具体的に述べていない場合は、いかなる点においても順序を示唆することを決して意図していない。このことは、ステップの順序または操作フローに関する論理の問題；文法構造または句読点から導かれる一般的意味；本明細書に記載される実施形態の数または種類等に関する、あらゆる可能な場合における、明示されていない解釈の基準にも適用される。
本明細書において用いられる単数形は、文脈上そうでないことが明示されていない限り、複数の指示対象も包含する。したがって、例えば、１つの構成要素に言及する場合、文脈上そうでないことが明示されていない限り、２つ以上のこの種の構成要素を有する態様も包含される。
フレキシブルガラス基板は、本来の平坦な状態から開始して１軸曲げを行う場合は、様々な異なる曲げ軸に沿って十分に均等に屈曲させることができる（フレキシブルガラス基板が非晶質材料であり、その性質が等方性であると仮定）。フレキシブルガラス基板は、２軸曲げ中に異なる軸に沿って同時に屈曲すると、高い応力を受けることが多い。衝撃、落下または取扱い事象においては、パッケージ化されたフレキシブルガラス基板に予期できない２軸曲げが起こる可能性があり、その結果としてフレキシブルガラス基板が損傷する可能性がある。本明細書に記載するように、フレキシブルガラス基板が衝撃、落下、取扱い事象において単一の予測可能な１軸曲げ状態で優先的に屈曲することができるか、あるいは捻れを含むあらゆる方向の屈曲を制限することができれば、有利となる可能性がある。その場合は、フレキシブルガラス基板により高い確率で予測可能な応力パターンを生じさせることができる。非対称な被覆およびパッケージデザインを利用して、フレキシブルガラス基板に予め定められた好ましい屈曲状態を作り出すことができる。
図１を参照すると、フレキシブルガラス構造体１０の横断面が示されており、フレキシブルガラス構造体１０は、補剛要素１２と実質的に平行な、すなわち、図の面に垂直な好ましい曲げ軸を有する。フレキシブルガラス構造体１０は、フレキシブルガラス基板１６から形成されている第１最外層１４と、被覆材料２０から形成されている第２最外補剛層１８とを含む。被覆材料２０は、ポリマー被覆、有機被覆および／またはシリコーン被覆とすることができる。図示した実施形態においては、被覆材料２０はフレキシブルガラス基板１６の面２２全体に亘って延在している。他の実施形態においては、被覆材料は、フレキシブルガラス基板１６の一部分のみを覆うように延在するか（図２）、または複数の部分を覆うように延在することができる（図３）。被覆はフレキシブルガラス基板１６の他の位置に配置することもでき、これに関し以下により詳細に説明する。
本明細書に記載するフレキシブルガラス基板の厚みは約０．３ｍｍ以下とすることができ、これらに限定されるものではないが、例えば、約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ、約０．１５〜０．３ｍｍの厚み（０．３、０．２７５、０．２５、０．２２５、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、０．１０、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、０．０１ｍｍ等）が挙げられる。フレキシブルガラス基板は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材またはこれらの複合体から形成することができる。高品質なフレキシブルガラス基板を形成する溶融プロセス（例えば、ダウンドロー法）をフラットパネルディスプレイ等の様々な機器に使用することができる。溶融プロセスにより製造されるフレキシブルガラス基板は、他の方法により製造されたガラスシートと比較して平坦性および平滑性が極めて優れた表面を有することができる。溶融プロセスについては、米国特許第３，３３８，６９６号明細書および米国特許第３，６８２，６０９号明細書に記載されている。他の好適なフレキシブルガラス基板形成方法としては、フロート法、アップドロー法およびスロットドロー法が挙げられる。
補剛要素１２は補剛層１８の一部であり、被覆材料２０とは異なる材料から形成することができる。無機材料、例えばガラス繊維または金属線を補剛要素１２として使用することができる。横断面が円形である補剛要素１２を図示したが、これらは多角形またはランダムな形状等の任意の好適な形状を有することができる。補剛要素１２は、被覆材料２０のヤング率を大幅に上回る（例えば、約２、４、５、８、１０、１５、２０倍高い）ヤング率を有する材料から形成することができる。例えば、被覆材料２０のヤング率は、約１ＧＰａ未満であってもよく、補剛要素１２を形成する材料のヤング率は約１０ＧＰａを超えてもよい。他の例においては、被覆材料２０のヤング率は約２０ＧＰａ未満であってもよく、補剛要素１２を形成する材料のヤング率は約４０ＧＰａを超えてもよい。
幾つかの実施形態においては、補剛要素１２は、機械的事象に対する応答時間が被覆材料２０とは異なる材料から形成することができる。例えば、補剛要素１２は、例えば、パターン形成されているかまたは実質的に平行な線状に配置されているずり粘稠化材料（ダイラタンシー性を有する非ニュートン流体）から形成することができる。ずり粘稠化流体の例は、ポリ（エチレングリコール）の溶液中にシリカナノ粒子を分散させたものである。他のずり粘稠化材料の例は、ＳｉｌｌｙＰｕｔｔｙ（登録商標）またはインテリジェント分子から作製された高分子発泡弾性体（ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｆｏａｍ）である。急激な衝撃事象の場合、ずり粘稠化材料は、パターン形成された線に垂直な軸に沿った屈曲に耐えることができる。比較的ゆっくりとした事象の場合、ずり粘稠化材料は、どちらの方向（すなわち、パターン形成された線に平行な方向およびこの線を横断する方向）の屈曲も許容する。このようなずり粘稠化材料を使用することにより、機器の組立ておよび設置といった比較的ゆっくりとした事象においては、フレキシブルガラス基板１６は複数の軸に沿って屈曲することができる。表面の衝撃受圧または落下といった比較的急激な事象においては、ずり粘稠化材料は、好ましい１軸曲げ方向を確立する。衝撃事象の例は、球体落下試験（ｂａｌｌ ｄｒｏｐ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ）の際に起こる。これにより、応力を低減するようにフレキシブルガラス基板１６を屈曲させながら、衝撃のエネルギーを散逸させることが可能になる。
図２を参照すると、フレキシブルガラス構造体４０の他の実施形態は、補剛要素４２に実質的に平行な、すなわちこのページの面に垂直な好ましい曲げ軸を有する。フレキシブルガラス構造体４０は、フレキシブルガラス基板４６から形成されている第１最外層４４と、被覆材料５０および補剛要素４２から形成されている第２最外補剛層４８とを含む。図示した実施形態においては、被覆材料５０は、フレキシブルガラス基板４６の表面５２の一部のみを横断するように延在している。フレキシブルガラス基板４６および補剛層４８が好ましい曲げ軸方向に延在する範囲は、ほぼ同じであっても異なっていてもよく、異なる場合は、ガラス構造体４０の最終用途に応じて、一方が他方より長くても短くてもよい。
図３を参照すると、フレキシブルガラス構造体６０の他の実施形態は、補剛要素６２と実質的に平行な方向、すなわちこのページの面に垂直な方向に好ましい曲げ軸を有する。フレキシブルガラス構造体６０は、フレキシブルガラス基板６６から形成されている第１最外層６４と、被覆材料７０および補剛要素７２から形成されている第２最外補剛層６８とを含む。図示した実施形態においては、被覆材料７０は、フレキシブルガラス基板６６の表面７２の一部のみを横断するように、被覆材料の離間した帯状体７２として延在している。
図４を参照すると、フレキシブルガラス構造体８０の他の実施形態は、補剛要素８２に実質的に平行な好ましい曲げ軸を有する。フレキシブルガラス構造体８０は、フレキシブルガラス基板８６から形成されている第１最外層８４と、被覆材料９２および補剛要素８２から形成される端部補剛層８８および９０とを含む。図示された実施形態においては、被覆材料９２および補剛要素８２は、フレキシブルガラス基板８６の側縁部９４および９６に沿って延在している。図示された被覆材料９２は、側縁部９４および９６と等しい高さにあるが、被覆材料は側縁部を超えて延在するか、または側縁部９４および９６の一部のみを超えて延在することができる。
図５を参照すると、フレキシブルガラス基板の屈曲を制御するために、上述のフレキシブルガラス構造体の構成の任意の組合せを利用することができる。例えば、図５には、補剛要素１０２に実質的に平行な、すなわちこのページの面と垂直な方向に好ましい曲げ軸を有するフレキシブルガラス構造体１００を図示している。この例においては、フレキシブルガラス構造体１００は、フレキシブルガラス基板１０６から形成されている中間層１０４と、被覆材料１１０および補剛要素１０２から形成されている第１最外補剛層１０８と、被覆材料１１０および補剛要素１０２から形成されている第２最外補剛層１１１と、被覆材料１１０および補剛要素１０２から形成されている端部補剛層１１２および１１４とを含む。第１最外補剛層１０８は、フレキシブルガラス基板１０６の表面１１６の一部のみを横断するように、離間した複数の帯状体１１８として延在する被覆材料１１０を含む。第２最外補剛層１１１は、フレキシブルガラス基板１０６の表面１２０全体に亘って延在する被覆材料１１０を含む。端部補剛層１１２および１１４は、側縁部１２２および１２４に沿って延在する被覆材料１１０を含む。
他の実施形態において、図６を参照すると、フレキシブルガラス構造体１７０は、フレキシブルガラス基板１７２に好ましい屈曲状態を作り出す初期湾曲を有するフレキシブルガラス基板１７２を含む。平坦な状態から開始して、フレキシブルガラス基板１７２をいずれの曲げ軸に沿って屈曲させる場合も同じ大きさの力が必要である。そのため、衝撃または落下事象において、ランダムな方向に屈曲する状況または２軸曲げもしくは捻れを受けやすい状況が生じる可能性がある。ここに示すように、フレキシブルガラス基板１７２に初期湾曲を作成しておくことによって、予め定められた軸に沿った好ましい曲げ形状が得られる。デバイスパッケージ１７４に最初に取り付ける際にフレキシブルガラス基板１７２を僅かに湾曲させておくことによって予め定められた曲げ軸を確立することができる。図６に示すように、予め定められた曲げ軸はこのページの面と垂直になるであろう。フレキシブルガラス基板１７２に初期湾曲を与えるために、デバイスパッケージ１７４をフレキシブルガラス基板１７２の全範囲またはその一部のみを覆うように配置することができる。さらに、このページの面内にある軸の方向に境界線を共有するように示されているが、デバイスパッケージ１７４は、フレキシブルガラス基板１７２を超えて延在することができ、またはフレキシブルガラス基板１７２がデバイスパッケージ１７４を超えて延在することもできる。衝撃受圧または落下時には、フレキシブルガラス基板１７２は、他の曲げ方向よりもこの曲げ方向にさらに屈曲する傾向を示すであろう。フレキシブルガラス基板１７２に初期湾曲を与えておくことにより、初期湾曲の軸に平行な軸に沿った曲げに耐える剛性が誘導される。
図２〜６に曲げ特性を制御した例示的なフレキシブルガラス構造体の構成を図示する。被覆材料、被覆の位置、層および補剛要素を任意の組合せで用いることができる。例えば、異なる種類の補剛要素および／または被覆材料を異なる層に使用することができる。
好ましい１軸の曲げ軸を与えるために被覆および／または補剛要素（補剛層）を利用するまたはパターン形成することができ、これらはまた、フレキシブルガラス基板の任意の曲げまたは特に捻れを制限または低減するために用いることもできる。図７を参照すると、フレキシブルガラス構造体１５０は、フレキシブルガラス基板１５４から形成されている第１最外層１５２と、補剛要素１５８から形成されている第２最外補剛層１５６とを含む。この実施形態においては、補剛要素１５８は、比較的幅の狭い帯状体として形成されており、一部はフレキシブルガラス基板１５４の長さＬに沿って長手方向に延伸しており、一部はフレキシブルガラス基板１５４の幅Ｗに沿って横方向に延伸しており、一部は横方向および長手方向の両方に対し対角線方向に延伸している。
ここで図８を参照すると、他のフレキシブルガラス構造体１６０は、フレキシブルガラス基板１６４から形成されている第１最外層１６２と、補剛要素１６８から形成されている第２最外補剛層１６６とを含む。この実施形態においては、補剛要素１６８は、比較的幅の狭い帯状体として、格子状パターンで形成されており、帯状体の一部はフレキシブルガラス基板１６４の長さＬに沿って長手方向に延伸しており、一部はフレキシブルガラス基板１５４の幅Ｗに沿って横方向に延伸している。
図には上述のフレキシブルガラス基板をフレキシブルガラスシートとして示しているが、ロールプロセス（ｒｏｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）または作製（例えば、ダウンドロー）プロセス等の連続したフレキシブルガラス基板を用いることにより、制御された曲げおよび／または捻れを有するフレキシブルガラス構造体を形成することもできる。例えば、図９に、フレキシブルガラス基板の２つの例示的な供給源２５０を図示するが、他の供給源を用いることもできる。例えば、供給源２５０はダウンドローガラス成形装置２５２を含むことができる。略図に示したように、ダウンドローガラス成形装置２５２は、樋２５６の底部に成形用楔体２５４を含むことができ、ガラスが成形用楔体２５４の対向する側面２５８および２６０を流下する。次いで、溶融ガラスの２枚のシートは、成形用楔体２５４の基部２６２から離れて板引きされるに従い融合一体化する。そのようなものとして、フレキシブルガラスリボンの形態のフレキシブルガラス基板２６６は、溶融状態で板引き（ｆｕｓｉｏｎ ｄｒａｗｎ）することにより、成形用楔体２５４の基部２６２を離れて下方向２６８へと横断し、ダウンドローガラス成形装置の下流に位置する下方領域２６４にそのまま進行させることができる。
形成後のフレキシブルガラス基板２６６は、切断やトリミング等によりさらに加工することができる。連続フレキシブルガラスリボンの形態にあるフレキシブルガラス基板２６６は、補剛層のロール２６９に向けて送り出すかまたは導くことができる。補剛層のロール２６９は、例えば、脱離可能な裏打ちシート２７２上に補剛要素２７０のパターン形成された層を含むことができる（図１０参照）。幾つかの実施形態においては、補剛要素をフレキシブルガラス基板２６６の複数の側面および／または端部に適用するために複数の補剛層のロール（例えば、補剛層ロール２７４参照）を存在させることができる。例えば、ヒーター２７６の熱および／または例えば、加圧ロール２７８の圧力を用いて補剛要素２７０をフレキシブルガラス基板２６６に付着させるために使用することができる。
フレキシブルガラス基板２６６の他の例示的な供給源２５０としては、フレキシブルガラス基板２６６を巻回したスプール（ｃｏｉｌｅｄ ｓｐｏｏｌ）２７６を挙げることができる。例えば、例えばダウンドロー方式のガラス成形装置２５２を用いてフレキシブルガラスリボンを板引きした後、フレキシブルガラス基板２６６を巻回して巻回スプール２７６とすることができる。したがって、供給源２５０が巻回スプール２７６を含む場合、フレキシブルガラス基板２６６は巻回スプール２７６から繰り出して、下方領域２６４に向けて下方向２６８へと横断させる。フレキシブルガラス基板を水平方向に繰り出す等の他の配置も可能である。
本明細書に記載するフレキシブルガラス構造体は、実装デバイスの機能層（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｌａｙｅｒ）の基板として使用することができ、またはデバイス内の封止層もしくはバリア層として使用することもできる。デバイスは、電子機器、例えば、ディスプレイスクリーン（例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＬＥＤディスプレイ、フラットパネルディスプレイ等）、発光素子または太陽電池モジュールとすることができる。機能層としては、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、フォトダイオード、トライオード、光電池、フォトカプラ、透明電極、カラーフィルタまたは導電層を挙げることができる。フレキシブルガラス構造体は、ディスプレイスクリーンにカバーとして貼合して使用することができる。フレキシブルガラス構造体は、ＯＬＥＤ（小分子蛍光色素（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）（ＳＭＦ）および発光ポリマー（ＬＥＰ））用の基板／封止剤としてのみならず、電気的活性層を含む他のデバイス（例えば、有機光検出器、有機太陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、ＯＬＥＤ用ＴＦＴ等）用の基板／封止剤としても使用することができる。他の用途としては、ＬＥＰ製品用のもの、例えば、パターン化されていないバックライトおよび他の光源、または標識、英数字ディスプレイ、ドットマトリクス等のパターン化されたデバイスならびに他の高解像度ディスプレイがある。
フレキシブルガラス構造体は、電子機器の保護要素として使用するための実質的に透明な構造体とすることもできる。このフレキシブルガラス構造体は、厚みが５〜３００マイクロメートルのガラスの層と、厚みが５０マイクロメートル〜１ｃｍ以上の範囲である補剛層とを含む複合構造体である。
ガラスおよび補剛層は、回分式プロセスに従いシート形態で提供することができる。別法として、ガラス層をシート形態で提供し、補剛層を連続ロールから得ることができる。その逆も可能である。さらには、ガラスおよび補剛層を両方共連続ロールから得ることも可能である。複合構造体は、例えば、回分式プロセス、連続式ロールツーロールプロセスまたは半回分式プロセス（この場合、補剛層は連続フィルムであり、ガラス層はシート形態にある）に従い、ガラスおよび補剛層の積層によって形成することができる。ガラスおよび／または補剛層の厚みは一定であってもよく、または厚みが変化してもよい。
補剛層には、プレポリマーまたは予備混合物として堆積／塗工した後、変換することができる、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂等のポリマーを使用することも可能である。光学的に無色透明な材料は、例えば、ＰＶモジュールに使用することができる。ガラス層および補剛層のラミネートは、層の間に膠／接着剤を使用して行うことができる。その場合、接着剤を２枚の基板の一方または両方に予め塗工しておくことができ、あるいは、接着剤を、ラミネートプロセスの最中に、室温または高温で、押圧するかまたは押圧せずに、供給することもできる。ＵＶ硬化した接着剤も適している。ガラス層上への補剛層のラミネートおよび／または堆積は、ガラスの製作プロセスに統合することができる。すなわち、ガラスを製作ラインから取り出した後（依然として高温であるかまたは温かいかもしくは低温である）、ポリマーで被覆する。
ある種の状況においては、補剛要素は、明確に分離された補剛要素および被覆材料を含むのではなく、パターン形成された単一の材料から形成することができる。例えば、図２において、補剛要素はポリマー被覆材料を***構造でパターン形成することによって形成することができる。この場合、補剛要素４２および被覆材料５０は同一の要素となる。この同一要素は被覆および補剛要素の両方の機能を果たす。補剛要素は、特定の方向の屈曲に耐えるポリマーまたは他の被覆材料をパターン形成した、連なった畝状の***部とすることができる。補剛要素は、別個に画定される要素であってもよく、またはパターン形成された被覆材料がその機能を担うこともできる。
補剛要素として機能するためには、補剛要素または補剛要素の役割を果たすパターン形成された被覆は、１μｍを超える厚みを有するであろう。例えば、この要素は、厚みが１μｍ超、２μｍ超、５μｍ超または１０μｍ超となるであろう。また、補剛要素を用いることによって、補剛要素の方向に垂直な軸に沿ってフレキシブルガラスを屈曲させるために必要な力が、補剛要素の方向と平行な方向よりも大きくなるであろう。例えば、補剛要素を用いることによって、補剛要素の軸に垂直な軸に沿った曲げ力が、相対的に、１％超、５％超、１０％超、２０％超または５０％超増大するであろう。
被覆材料は、ナノ粒子を分散させたポリマー等の複合材料から作製することもできる。また、被覆材料および補剛要素はフレキシブルガラス表面に直接接着する必要はない。被覆／補剛要素およびガラス表面の間に中間層を存在させることができる。例えば、フレキシブルガラスは、その表面に堆積しているかまたはパターン形成された複数の電子デバイスまたは光学層を有することができる。そのようなものとして、ＩＴＯ、反射防止膜、タッチセンサーデバイス、ディスプレイデバイス、光電池デバイス、反射コーティング、金属もしくは誘電体層、ポリマーコーティングまたは構造体を挙げることができる。次いで、この被覆および補剛要素を、これらの層の最上部に、フレキシブルガラス表面に近接し、かつ連結するように（但し、直接接触しないように）適用することができる。
ラミネートによる形成に替えて、複合体の補剛層を、回分式または連続プロセスに従いガラス層上に塗工することができる。被覆材料のガラス上への塗工は、ディップコーティング、スプレーコーティング、溶液スピンコーティング、溶液ブレードコーティング、メニスカスコーティングによるか、または溶融ポリマーをガラス層上に塗工することにより行うことができる。すなわち、（ｉ）被覆材料が既にフィルムとして存在しており、ガラスにラミネートされる状況および（ｉｉ）被覆材料がフィルム形態になく、ガラス上にディップコーティングやスプレーコーティング等で塗工される状況という異なる状況を考慮することができる。プレポリマーは（ｉｉ）の状況に適合する。しかしながら、上述の他の被覆材料のうちの数種は（ｉｉ）で塗工することができる。この例においては、被覆材料は、ガラス上に、主として、溶液から、溶融物から、またはプレポリマーとして塗工することによって被覆することができる。
電子機器の製造においては、層の一部または全部を処理ステップに付すことが通常は必要となる。例えば、半導体性共役ポリマーであるポリ（フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）等のエレクトロルミネッセンス有機材料が存在する場合、この層の堆積は、通常、溶媒中のポリマー前駆体を、例えば、スピンコーティングによって堆積させ、次いでこの層を、後続の処理ステップに付すことにより前駆体を最終ポリマーに変換することにより行われるであろう。したがって、これらの処理ステップ中に、下層となるフレキシブルガラス構造体が存在する場合は、前駆体層のスピンコーティングに使用される溶媒および後段で前駆体をポリマーに変換する際に溶媒を追い出すために用いられる温度に耐えることができなければならない。したがって、フレキシブルガラス構造体の補剛層は適切な品質を有することが必要である。例えば、フレキシブルガラス構造体が高温に曝される場合、補剛層のガラス転移温度（および接着剤が使用される場合はその作業温度）はこれらの温度を上回るべきである。例えば、１５０℃を超える温度を用いることが可能である。さらに、特定の状況下においては、補剛層は、ポリマーに使用される混合キシレン等の溶媒層、ＭＥＨ ＰＰＶ等の可溶性共役ポリマーに使用されるＴＨＦに耐性を有するべきである。
電子機器以外でも、上述のフレキシブルガラス−ポリマーラミネート構造体は、建築物の表面装飾、保護コーティング、エレクトロクロミック調光窓（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｗｉｎｄｏｗ）、耐火面、防弾ガラス要件に適合させるために必要な様々な構成の多層構造体等の他の分野に使用することができる。同様に、フレキシブルガラス−ポリマーラミネート構造体は、有機／薄膜、ＰＶ、ＯＬＥＤディスプレイ、照明等の用途に使用するためのフィルム、構造体および／またはデバイスを酸素および水分の侵入／透過から保護するためのバリア材として作用することができる。
本発明の上述の実施形態、特に、任意の「好ましい」実施形態は、単に実施可能な例を、単に本発明の様々な原理を明確に理解するために記載したものであることを強調すべきである。本発明の趣旨および様々な原理から実質的に逸脱することのない、本発明の上述の実施形態の多くの変形形態および修正形態が可能である。この種の修正形態および変形形態はいずれも本開示および本発明の範囲内に包含され、以下に示す特許請求の範囲により保護されることを意図している。
例えば、補剛層の任意の特定の実施形態が１つのみのフレキシブルガラス基板に連結しているものとして示されているが、その限りではない。これに替えて、補剛層のいずれの具体的な実施形態も、２つ以上のフレキシブルガラス基板に連結してもよい。例えば、フレキシブルガラス基板は、基板が略平行な配置になるように、補剛層の対向する面に配置されていてもよい。あるいは、２つ以上のフレキシブルガラス基板が１つの補剛層の長手方向に沿って連続して配置されてもよい。
Claims (10)
- 厚みが０．３ｍｍ以下であるフレキシブルガラス基板と、
前記フレキシブルガラス基板の表面に連結されている補剛層であって、該補剛層が、前記フレキシブルガラス基板の前記表面に沿って延伸方向に延在する少なくとも１つの補剛要素を含み、前記補剛要素が、前記補剛要素の前記延伸方向と実質的に平行な方向に前記フレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択されたヤング率を有するものである補剛層、
を備えたフレキシブルガラス構造体。 - 前記補剛層が被覆材料をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルガラス構造体。
- 前記補剛要素が前記被覆材料中に封止されていることを特徴とする、請求項２に記載のフレキシブルガラス構造体。
- 前記補剛要素のヤング率が前記被覆材料のヤング率よりも高いことを特徴とする、請求項２に記載のフレキシブルガラス構造体。
- 前記補剛要素がずり粘稠化材料、ガラス繊維または金属線を含むことを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルガラス構造体。
- 複数の補剛要素を含み、前記複数の補剛要素が互いに離間しており、かつ互いに平行であることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルガラス構造体。
- 前記補剛層が、
前記フレキシブルガラス基板の前記表面に沿って、前記延伸方向とは異なる第２の方向に延在する、第２補剛要素をさらに含み、
前記第１および第２補剛要素が、それぞれ、前記延伸方向および前記第２方向に延在し、かつ、前記フレキシブルガラス基板の捻れまたは２軸曲げを阻止するように選択されたそれぞれのヤング率を有することを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルガラス構造体。 - フレキシブルガラス構造体の曲げを制御する方法において、
少なくとも１つの補剛要素を、フレキシブルガラス基板の表面に隣接させ、延伸方向に沿って配置するステップと、
前記少なくとも１つの補剛要素を、前記表面に、前記延伸方向に沿って連結させるステップと
を有してなり、前記少なくとも１つの補剛要素のヤング率が、前記少なくとも１つの補剛要素の前記延伸方向と実質的に平行な方向に前記フレキシブルガラス基板の好ましい曲げ軸を与えるように選択されることを特徴とする、方法。 - 前記連結ステップが、前記少なくとも１つの補剛要素を、前記フレキシブルガラス基板の前記表面に結合する被覆材料内に封止するステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの補剛要素がずり粘稠化材料、ガラス繊維または金属線を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
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