用于玻璃片材和载体的受控结合的玻璃制品和方法技术

表面改性层和相关的热处理,其可提供在片材和/或载体上，从而同时控制薄片材和载体之间的室温范德华(和/或氢键)结合和高温共价的结合。控制室温结合，从而例如在真空加工,湿加工,和/或超声清洁加工过程中，足以将薄片材和载体固定在一起。且同时,控制高温共价的结合，从而阻止高温加工过程中薄片材和载体之间的永久结合,以及保持足够的结合来阻止在高温加工过程中发生脱层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本申请根据35U.S.C.§119要求2013年10月07日提交的美国临时申请系列第61/887,681号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。专利
本专利技术涉及用于在载体上加工柔性片材的制品和方法，具体来说，涉及在玻璃载体上加工柔性玻璃片材的制品和方法。
技术介绍
因使用卷对卷加工，柔性基材有望提供更廉价的装置,并有可能能够制备更薄、更轻、柔性更高和更耐久的显示器。但是，卷对卷加工高质量显示器所需的技术、设备和工艺尚没有完全开发。因为面板制造商已重金投资用于加工大玻璃片材的成套工具,所以把柔性基材层压到载体和通过片材-对-片材加工来制备显示器装置为更薄、更轻和柔性更高显示器的提案提供短期的解决方案。已证实在聚合物片材例如聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)(PEN)上形成显示器，其中装置制造是片材对片材的，且将PEN层压到玻璃载体。PEN的上限温度限制了装置质量和可使用的加工。此外，聚合物基材的高可渗透性导致OLED装置的环境降解，但是其中需要近乎气密性的封装。薄膜包封有望克服这个限制，但尚未证实能提供可接受的大规模生产的产率。按照类似的方式，可使用层压到一种或更多种薄玻璃基材的玻璃载体来制造显示装置。预期薄玻璃的低渗透性和改善的耐温性和耐化学性实现具有更高性能和更长寿命的柔性显示器。但是，热、真空、溶剂和酸性、超声的平板显示器(FPD)加工要求薄玻璃牢固地结合到载体。FPD过程通常涉及真空沉积(溅射金属、透明导电氧化物和氧化物半导体,化学气相沉积(CVD)沉积无定形硅、氮化硅和二氧化硅,以及金属和绝缘体的干法蚀刻),热过程(包括～300-400℃CVD沉积,最高达600℃的p-Si结晶,350-450℃氧化物半导体退火,最高达650℃的掺杂剂退火,和～200-350℃接触退火),酸性蚀刻(金属蚀刻，氧化物半导体蚀刻),暴露于溶剂(剥离光刻胶,沉积聚合物包封),和暴露于超声波(在光刻胶的溶剂剥离和水性清洁中,通常在碱性溶液中进行该操作)。粘合剂晶片结合广泛用于微机械系统(MEMS)和半导体加工，用于其中加工苛刻程度较低的后端步骤。由布鲁尔科技(Brewer Science)和汉高(Henkel)出售的粘合剂通常是厚聚合物粘合剂层,为5-200微米厚。这些层的较大的厚度潜在地使大量的挥发物、被捕获的溶剂和吸附的物质污染FPD过程。这些材料在高于～250℃时热分解和脱气。这些材料还可通过作为在后续的过程中脱气的气体、溶剂和酸的源，在下游步骤中导致污染。2012年02月08日提交的、题目为“使用载体加工柔性玻璃(Processing Flexible Glass with a Carrier)”的美国临时专利申请号61/596,727(下文称为US‘727)批露下述概念，其中涉及通过范德华力把薄片材例如柔性玻璃片材初始地结合到载体，然后在某些区域增大结合强度，但仍然保留在加工薄片材/载体以在该薄片材上形成装置(例如,电子或显示器装置,电子或显示器装置的组件,有机发光装置(OLED)材料,光伏(PV)结构,或薄膜晶体管)之后，去除部分薄片材的能力。至少部分的薄玻璃结合到载体，从而阻止装置加工流体进入薄片材和载体之间,由此降低了污染下游过程的可能性,即,薄片材和载体之间的结合密封部分是气密性的，在一些优选的实施方式中，这种密封包围在制品的外面，由此阻止液体或气体进出密封的制品的任何区域。US‘727继续批露了在低温多晶硅(LTPS)(与固相结晶加工相比的低温，固相结晶加工可最高达约750℃)设备制造过程中,可使用约600℃或更高的温度,真空,和湿蚀刻环境。这些条件限制可使用的材料，并对载体/薄片材提出了很高的要求。因此,本领域所需的是一种载体方法，该方法利用制造商的现有基建基础结构，使得能加工薄玻璃(即厚度≤0.3mm厚的玻璃),且在较高的加工温度下不污染或损失薄玻璃和载体之间的结合强度,和其中在加工结束时能容易地将薄玻璃与载体解离。如US‘727所述，US‘727批露的方法的商业化优势之一是制造商将能使用它们现有的对加工设备的资金投入，并获得用于例如PV,OLED,LCD和图案化薄膜晶体管(TFT)电子装置的薄的玻璃板的益处。此外，该方法实现加工灵活性，包括:用于清洁和表面制备薄玻璃片材和载体来促进结合；用于强化结合区域中在薄片材和载体之间的结合；用于保持非结合(或强度减少/降低的结合)区域中薄片材与载体的可释放性；以及用于切割薄片材来促进从载体的提取。在玻璃和玻璃结合过程中,清洁玻璃表面来去除所有的金属、有机物和微粒残留物，并得到大体硅醇封端的表面。首先使玻璃表面亲密接触，其中范德华力和/或氢-键结合力将它们拉在一起。借助热量和任选的压力，表面硅醇基团缩合以在整个界面形成强力共价Si-O-Si键,永久性地熔合玻璃工件。金属、有机物和微粒残留物通过隐藏表面防止结合所需的亲密接触来阻止结合。还需要高硅醇表面浓度来形成强力结合，单位面积上的结合数目由在相对的表面上的两硅醇物质反应以缩合出水的概率决定。朱拉威尔(Zhuravlel)报道对于良好水合的氧化硅，平均羟基数/nm2是4.6-4.9。朱拉威尔L.T.(Zhuravlel,L.T.),无定形氧化硅的表面化学，朱拉威尔模型(The Surface Chemistry of Amorphous Silika,Zhuravlev Model),《胶体和表面A：理化工程方面(Colloids and Surfaces A:Physiochemical Engineering Aspects)》173(2000)1-38。在US‘727中,在结合周界之内形成非结合区域,所述的形成这种非结合区域的主要方式是增加表面粗糙度。平均表面粗糙度大于2nm Ra可阻止在升高温度的结合过程中形成玻璃和玻璃结合。在由相同专利技术人在2012年12月13日提交的、题目为“用于控制片材和载体之间的结合的促进的加工(Facilitated Processing for Controlling Bonding Between Sheet and Carrier)”的美国临时专利申请号61/736,880(下文称为US‘880)中，通过控制载体和薄玻璃片材之间的范德华力和/或氢键结合形成受控的结合区域，但也还使用了共价结合区域。因此,虽然US‘727和US‘880中使用载体用于加工薄片材的制品和方法能耐受FPD加工的苛刻环境,但对于有些应用而言不利的是,由于结合区域中薄玻璃和玻璃载体之间的强力共价键阻止了载体的再次利用，在所述结合区域中，该薄玻璃和玻璃载体通过粘附力为～1000-2000mJ/m2的共价作用(例如Si-O-Si)结合进行结合，该粘附力在玻璃断裂强度的量级。撬开或剥离不能用来从载体分离共价地结合部分的薄玻璃,因此,不能从载体去除整个薄片材。相反，划割和提取上面具有装置的非结合区域，留下在载体上的薄玻璃片材的结合的周界。概述鉴于上述，本领域需要薄片材(sheet)–载体制品，其可耐受FPD加工的苛刻，包括高温加工(不发生脱气，脱气与使用该制品的半导体或显示器制备过程是不兼容的),但又允许从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃制品，其包括：具有载体结合表面的载体；具有片材结合表面的片材；设置在所述载体结合表面和所述片材结合表面中一种之上的表面改性层，使用在所述载体结合表面与片材结合表面之间的所述表面改性层来使所述载体结合表面与所述片材结合表面结合，其中结合所述片材和所述载体的表面能具有以下特征,使所述制品经历温度循环之后，如果载体和片材中的一种固定且另一种经受重力作用，所述载体和所述片材不相互分离，以及在不将所述载体和所述片材中更薄的一种破碎成两块或更多块的情况下，所述片材可与所述载体分离，所述温度循环包括在一个腔室内通过以下方式进行加热：以9.2℃/分钟的速率从室温加热到400℃,在400℃的温度下保持10分钟，然后以1℃/分钟的速率冷却到300℃，并随后从所述腔室移出所述制品并使所述制品自然冷却到室温；其中还构造所述表面改性层，使得当使用在所述载体结合表面与玻璃片材结合表面之间的所述表面改性层来使所述载体结合表面与所述玻璃片材结合表面结合来形成制品时,使所述制品经历第二温度循环之后，所述表面改性层在该第二温度循环过程中不发生脱气，所述第二温度循环包括在一个腔室内通过以下方式进行加热：以9.2℃/分钟的速率从室温加热到450℃,在450℃的温度下保持10分钟，然后在以炉子速率冷却到200℃，并随后从所述腔室移出所述制品并使所述制品自然冷却到室温。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.07 US 61/887,6811.一种玻璃制品，其包括：具有载体结合表面的载体；具有片材结合表面的片材；设置在所述载体结合表面和所述片材结合表面中一种之上的表面改性层，使用在所述载体结合表面与片材结合表面之间的所述表面改性层来使所述载体结合表面与所述片材结合表面结合，其中结合所述片材和所述载体的表面能具有以下特征,使所述制品经历温度循环之后，如果载体和片材中的一种固定且另一种经受重力作用，所述载体和所述片材不相互分离，以及在不将所述载体和所述片材中更薄的一种破碎成两块或更多块的情况下，所述片材可与所述载体分离，所述温度循环包括在一个腔室内通过以下方式进行加热：以9.2℃/分钟的速率从室温加热到400℃,在400℃的温度下保持10分钟，然后以1℃/分钟的速率冷却到300℃，并随后从所述腔室移出所述制品并使所述制品自然冷却到室温；其中还构造所述表面改性层，使得当使用在所述载体结合表面与玻璃片材结合表面之间的所述表面改性层来使所述载体结合表面与所述玻璃片材结合表面结合来形成制品时,使所述制品经历第二温度循环之后，所述表面改性层在该第二温度循环过程中不发生脱气，所述第二温度循环包括在一个腔室内通过以下方式进行加热：以9.2℃/分钟的速率从室温加热到450℃,在450℃的温度下保持10分钟，然后在以炉子速率冷却到200℃，并随后从所述腔室移出所述制品并使所述制品自然冷却到室温。2.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述加热在氮气中实施。3.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述表面改性层的厚度是0.1-100nm。4.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述表面改性层包括下述的一种：a)等离子体聚合的含氟聚合物；和b)芳香族硅烷。5.如权利要求4所述的玻璃制品，其特征在于，当所述表面改性层包含等离子体聚合的含氟聚合物时,所述表面改性层是下述的一种:等离子体聚合的聚四氟乙烯；和从具有≤40％C4F8的CF4-C4F8混合物沉积的等离子体聚合的含氟聚合物表面改性层。6.如权利要求4所述的玻璃制品，其特征在于，当所述表面改性层包含芳香族硅烷时,所述表面改性层是下述的一种:苯基三乙氧基硅烷；二苯基二乙氧基硅烷；和4-五氟苯基三乙氧基硅烷。7.如权利要求4所述的玻璃制品，其特征在于，当所述表面改性层包含芳香族硅烷时,所述表面改性层包含氯苯基,或氟苯基,甲硅烷基。8.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，脱气定义为根据脱气测试#2的气泡面积百分数变化≥5。9.权利要求1的玻璃制品，其特征在于，脱气定义为根据脱气测试#1，在450℃的测试极限...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·贝尔曼，D·C·布克宾德，T·常，J·J·多梅，D·G·阿尼克斯，R·G·曼利，P·马宗达，V·拉维钱德兰，A·T·斯蒂芬斯二世，J·C·托马斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US