JP2016504264A - 強化合わせガラス構造 - Google Patents

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Abstract

合わせガラス構造を形成するために非ガラス基板およびこの非ガラス基板に結合されたガラス板を備えた合わせガラス構造であって、５３５ｇのステンレス鋼球を０．８ｍの高さから合わせガラス構造に落下させ、鋼球がガラス板に衝突する鋼球落下試験に耐える合わせガラス構造が提供される。そのガラス板は、ガラス板が、亀裂を生じずに、鋼球落下試験の鋼球が衝突したときに非ガラス基板の任意の形状変化に適合するような変形を示すような厚さを有する。

Description

優先権
本出願は、その内容が依拠され、ここに全てが引用される、２０１３年１月７日に出願された米国仮特許出願第６１／７４９６７１号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、合わせガラス構造に関し、より詳しくは、強化／損傷および衝撃抵抗合わせガラス構造に関する。
合わせガラス構造が、様々な電化製品、自動車部品、建築物または電子機器の製造における部品として使用されることがある。例えば、合わせガラス構造は、冷蔵庫、装飾板ガラス、テレビなどの様々な最終製品のためのカバーガラスとして、またはスマートインタラクティブディスプレイのための埋め込み型タッチ式積層板として、組み込まれることがある。しかしながら、合わせガラス構造を利用する用途は、強度と衝撃の制限を受ける。その上、いくつかの電子機器では、湾曲、成形、面取り、枠付き、または他の輪郭プロファイルを有する合わせガラス板などの特殊形状の合わせガラス構造が必要とされる。
したがって、強化および／または衝撃抵抗合わせガラス構造を形成するための装置および方法が必要とされている。
可撓性ガラスの機械的信頼性を改善するための技法の１つは、その可撓性ガラスを特異構造の１つ以上の積層材料または基板に積層する、すなわち結合することである。可撓性ガラスは、以下に限られないが、３００、２７５、２５０、２２５、２００、１９０、１８０、１７０、１６０、１５０、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、または１０マイクロメートルを含む３００マイクロメートル以下の厚さを有するガラスであってよい。合わせガラス構造の機械的強度および衝撃抵抗の要件、並びに対象とする用途に予測される曲げ応力および曲げ方向に応じて、合わせガラス構造は、ここに開示された概念にしたがって、様々な機械的要件を満たすように設計することができる。合わせガラス構造は、適切に使用されれば、積層されていない可撓性ガラスより改善された機械的信頼性および衝撃抵抗性能を提供することができる。
例えば、下記に論じるように、合わせガラス構造の衝撃抵抗は、鋼球落下試験装置を使用した鋼球落下試験における性能により定義してもよい。５１ｍｍの直径および５３５ｇの質量を有するステンレス鋼球を、静止状態の固定高さから、アルミニウム製台上に置かれた発泡ブロックにより支持された合わせガラス構造上に落下させると、その合わせガラス構造は、可撓性ガラスが積層または結合された積層材料または基板にへこみが形成される一方で、可撓性ガラスは、無傷のままで、非ガラス基板の形状に適合するように変形することがある。可撓性ガラスがその厚さ方向に破砕せず、可撓性ガラスのどの部分も合わせガラス構造から分離しなければ、合わせガラス構造は、ステンレス鋼球が落とされた高さの衝撃抵抗を有すると考えてよい、言い換えれば、合わせガラス構造は、そのような鋼球落下試験に耐えたと言ってよい。
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白である、または記載された説明および添付の特許請求の範囲に例示されたように本開示を実施することによって認識されるであろう。先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の単なる例示であり、特許請求の範囲に記載された本開示の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されていることが理解されよう。
添付の図面は、本開示の原理のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を図解しており、説明と共に、例として、本開示の原理および動作を説明する働きをする。本明細書および図面に開示された本開示の様々な特徴は、任意の組合せと全ての組合せで使用できることが理解されよう。非限定的な例として、本開示の様々な特徴は、以下の態様によりお互いに組み合わせてもよい。
第１の態様によれば、合わせガラス構造であって、
非ガラス基板、および
この非ガラス基板に結合されて、合わせガラス構造を形成するガラス板、
を備え、この合わせガラス構造は、５３５ｇのステンレス鋼球を少なくとも０．８ｍの高さから合わせガラス構造に落下させ、鋼球がガラス板に衝突する鋼球落下試験に耐え、
このガラス板は、亀裂を生じずに、鋼球落下試験の鋼球が衝突したときに非ガラス基板の任意の形状変化に適合するような変形をガラス板が示すような厚さを有する、合わせガラス構造が提供される。
第２の態様によれば、鋼球が０．９ｍの高さから落とされる、態様１の合わせガラス構造が提供される。
第３の態様によれば、鋼球が１ｍの高さから落とされる、態様１の合わせガラス構造が提供される。
第４の態様によれば、鋼球が１．２９５ｍの高さから落とされる、態様１の合わせガラス構造が提供される。
第５の態様によれば、鋼球が１．４５ｍの高さから落とされる、態様１の合わせガラス構造が提供される。
第６の態様によれば、ガラス板が３００μｍ以下の厚さを有する、態様１から５いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第７の態様によれば、合わせガラス構造が、非ガラス基板が発泡スチロールシートに面する状態で、鋼球がガラス板に衝突するように、アルミニウム製試験台上に置かれた２５．４ｍｍ厚の押出発泡スチロールシートにより支持されている、態様１から６いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第８の態様によれば、非ガラス基板が金属または合金から構成される、態様１から７いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第９の態様によれば、非ガラス基板が、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、黄銅、青銅、チタン、タングステン、銅、鋳鉄および貴金属の１つ以上から構成される、態様１から８いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１０の態様によれば、ガラス板と非ガラス基板との間に位置する接着剤層をさらに備えた、態様１から９いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１１の態様によれば、接着剤層が約１０００μｍ以下の厚さを有する、態様１０の合わせガラス構造が提供される。
第１２の態様によれば、接着剤層が硬化状態で光学的に透明である、態様１０または１１の合わせガラス構造が提供される。
第１３の態様によれば、接着剤層内の気泡が１００マイクロメートル以上の直径を持たない、態様１０から１２いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１４の態様によれば、接着剤層が不透明である、態様１０から１３いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１５の態様によれば、接着剤層が熱硬化されている、態様１０から１４いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１６の態様によれば、接着剤層が紫外線への曝露により硬化されている、態様１０から１４いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１７の態様によれば、接着剤層が接着剤のシートまたは膜である、態様１０から１６いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第１８の態様によれば、接着剤のシートまたは膜が、ガラス板を通じて見える装飾パターンを有する、態様１７の合わせガラス構造が提供される。
第１９の態様によれば、非ガラス基板が約５ｍｍ以下の厚さを有する、態様１から１８いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２０の態様によれば、非ガラス基板が、ガラス板の熱膨張係数（ＣＴＥ）の少なくとも約２倍のＣＴＥを有する、態様１から１９いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２１の態様によれば、圧縮応力が厚さに亘り少なくとも約３０ＭＰａである、態様１から２０いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２２の態様によれば、圧縮応力が厚さに亘り少なくとも約８０ＭＰａである、態様１から２１いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２３の態様によれば、非ガラス基板が、ガラス板のＣＴＥの少なくとも５倍のＣＴＥを有する、態様１から２２いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２４の態様によれば、ガラス板が第１のガラス板であり、合わせガラス構造が第２のガラス板を備え、非ガラス基板が、第１と第２のガラス板の間に配置されている、態様１から２３いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２５の態様によれば、非ガラス基板が、約３０，０００ＭＰａ以上かつ約５００，０００ＭＰａ以下のヤング率を有する、態様１から２４いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２６の態様によれば、ガラス板が、約２ｐｐｍ／℃以上かつ約５ｐｐｍ／℃以下の第１のＣＴＥを有し、非ガラス基板が、約１０ｐｐｍ／℃以上の第２のＣＴＥを有する、態様１から２５いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２７の態様によれば、ガラス板が抗菌性を有する、態様１から２６いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第２８の態様によれば、合わせガラス構造であって、
約３００μｍ以下の厚さを有するガラス板、および
ガラス板の厚さに亘り少なくとも約３０ＭＰａの圧縮応力を達成するように、ガラス板の表面に貼り合わされた金属基板、
を備えた合わせガラス構造が提供される。
第２９の態様によれば、ガラス基板の厚さに亘る圧縮応力が少なくとも約８０ＭＰａである、態様２８の合わせガラス構造が提供される。
第３０の態様によれば、ガラス基板の厚さに亘る圧縮応力が少なくとも約１００ＭＰａである、態様２８または２９の合わせガラス構造が提供される。
第３１の態様によれば、金属基板が、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、黄銅、青銅、チタン、タングステン、銅、鋳鉄および貴金属の１つ以上から構成される、態様２８から３０のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３２の態様によれば、ガラス板と金属基板との間に接触して配置された接着剤の層をさらに備えた、態様２８から３１のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３３の態様によれば、接着剤の層が硬化状態で光学的に透明である、態様３２の合わせガラス構造が提供される。
第３４の態様によれば、接着剤の層が約１０００μｍ以下の厚さを有する、態様３２から３３のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３５の態様によれば、金属基板が約５ｍｍ以下の厚さを有する、態様２８から３４のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３６の態様によれば、金属基板が、ガラス基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）の少なくとも２倍のＣＴＥを有する、態様２８から３５のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３７の態様によれば、金属基板が、ガラス基板のＣＴＥの少なくとも５倍のＣＴＥを有する、態様２８から３６のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３８の態様によれば、第１のガラス板層、第２のガラス板層、および第１と第２のガラス板層の間に配置された金属板層を含む少なくとも３層を備えた、態様２８から３７のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第３９の態様によれば、金属基板が、約３０，０００ＭＰａ以上かつ約５００，０００ＭＰａ以下のヤング率を有する、態様２８から３８のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第４０の態様によれば、接着剤の層が熱硬化されている、態様３２から３９のいずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第４１の態様によれば、接着剤の層が紫外線への曝露により硬化されている、態様３２から３９いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
第４２の態様によれば、接着剤の層が不透明である、態様３２から３９いずれか１つの合わせガラス構造が提供される。
本開示のこれらと他の特徴、態様および利点は、本開示の以下の詳細な説明が添付図面と共に読まれたときに、よりよく理解される。
本開示の態様による対称合わせガラス構造の１つの実施の形態の断面図 本開示の態様による上記対称合わせガラス構造に関連する圧縮応力試験のグラフ 本開示の態様による接着剤層を有する非対称合わせガラス構造の１つの実施の形態の断面図 本開示の態様による上記非対称合わせガラス構造に関連する圧縮応力試験のグラフ 本開示の態様による、接着剤層上に装飾パターンを有する、図１の対称合わせガラス構造の断面斜視図 本開示の態様による、接着剤層を持たない非対称合わせガラス構造の１つの実施の形態の断面図 本開示の態様により形成し、試験した合わせガラス構造サンプルの材料特性を列挙した表 本開示の態様による、図６の非対称合わせガラス構造について可能性のある反りを示す説明図 本開示の態様による試験サンプルに使用した鋼球落下試験装置を示す説明図 本開示の態様による、図７に記載した材料特性を有する合わせガラス構造に行った鋼球落下試験の結果を示すグラフ 本開示の態様による、図１０の鋼球落下試験装置を使用して試験した合わせガラス構造のサンプルの正面図 本開示の態様による合わせガラス構造サンプルの圧縮応力分析を示す説明図
以下の詳細な説明において、制限ではなく説明の目的で、本開示の様々な原理の完全な理解を与えるために、具体的な詳細を開示する例示の実施の形態を述べる。しかしながら、本開示の恩恵を受けた当業者には、本開示は、ここに開示された具体的な詳細から逸脱する他の実施の形態で実施してもよいことが理解されよう。さらに、本開示の様々な原理の説明を分かりにくくしないように、周知の装置、方法および材料の説明が省略されることもある。最後に、適用できるときはいつでも、同様の参照番号が同様の要素を指す。
範囲は、「約」１つの特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、とここに表すことができる。そのような範囲が表された場合、別の実施の形態は、当該のある特定の値からおよび／または当該の他の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞の使用により、近似として表されている場合、その特定の値は別の実施の形態を形成することが理解されよう。それらの範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点には関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
ここに用いた方向の用語、例えば、上、下、右、左、前、後ろ、頂部、底は、描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを意味することは意図されていない。
明白に別記しない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要求するものとして考えられることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、または工程が特定の順序に制限されるべきであることが、請求項または説明に別なふうに具体的に述べられていない場合、どれに関しても、順序が暗示されていることは決して意図されていない。このことは、工程またはオペレーショナルフローの配置に関する論理事項；文法構成または句読点に由来する単純な意味；明細書に記載された実施の形態の数またはタイプを含む解釈のためのどの可能性のある不明確な基準(non-express basis)でも適用する。
ここに用いたように、名詞は、文脈が明らかにそうではないと指示していない限り、複数の対象を含む。それゆえ、例えば、「成分」への言及は、文脈が明らかにそうではないと示していない限り、そのような成分を２つ以上有する態様を含む。
ガラスは本質的に強い素材であるが、その強度と機械的信頼性は、表面欠陥または傷のサイズ密度分布および時間の経過での材料の応力への累積曝露の関数である。製品の全ライフサイクル中、合わせガラス構造は、様々な種類の静的および動的な機械的応力に曝露されるであろう。ここに記載された実施の形態は、概して、非ガラス基板を使用して可撓性ガラス板が強化された合わせガラス構造に関する。ここに論じられる特定の実施例は、非ガラス基板が、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、黄銅、青銅、チタン、タングステン、銅、鋳鉄または貴金属などの金属または合金である、合わせガラス構造に関する。非ガラス基板と可撓性ガラス板との間の比較的大きい熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致を利用して、高い積層温度で非ガラス基板を可撓性ガラスに貼り合わせ、その後、ゆっくりと冷却することによって、衝撃抵抗を改善する。そのような高い積層温度での貼り合わせ手法は、合わせガラス構造が一旦冷却されると、可撓性ガラスの厚さに亘り均一に分布した残留圧縮応力を生じさせることができる。
合わせガラス構造
図１と３を参照すると、２つの例示の合わせガラス構造２００と２０２の断面図が示されている。最初に図１を参照すると、合わせガラス構造２００は、概して、対称合わせガラス構造と称され、可撓性ガラス板１４０から形成された第１の最も外側の可撓性ガラス層１４１、別の可撓性ガラス板１４０から形成された第２の最も外側の可撓性ガラス層１４３および第１と第２の可撓性ガラス層１４１と１４３の間に挟まれて貼り合わされた非ガラス基板層１３３を備えている。図１に示された対称合わせガラス構造２００は、合わせガラス構造２００の中心平面Ｃの下の層が、中心平面Ｃの上の層の鏡像を形成するように構成されているのに対し、図３に示された非対称合わせガラス構造は、その中心平面についてそのような鏡像を持たない。非ガラス基板層１３３は、木材、金属、および／または合金、例えば、ステンレス鋼、銅、ニッケル、黄銅、青銅、チタン、タングステン、鋳鉄、アルミニウム、セラミック、複合体、もしくは別の高分子または剛性材料またはこれらの材料の組合せなどの非ガラス基板１３０から形成されている。多くの実施の形態において、非ガラス基板１３０は金属または合金から形成されている。
接着剤層１７４、１７５は、第１と第２の可撓性ガラス層１４１、１４３を非ガラス基板層１３３にそれぞれの広い表面１３４、１４２および１３２、１４８の間の界面で貼り合わせるために使用してよい接着材料１７０から形成されてよい。その接着材料１７０は、非粘着性中間層、接着剤、接着剤のシートまたは膜（乾燥塗膜または後に硬化される液体塗膜であり得る）、液体接着剤、粉末接着剤、粘着剤、紫外線接着剤、熱接着剤、または他の類似の接着剤もしくはそれらの組合せであってよい。接着材料１７０は、貼り合わせ中に可撓性ガラス板１４０を非ガラス基板１３０に貼り付けるのを支援するであろう。接着材料１７０のいくつかの例が、Ｎｏｒｌａｎｄ ６８、３Ｍ ＯＣＡ ８２１１、３Ｍ ８２１２、ＤｕＰｏｎｔ ＳｅｎｔｒｉＧｌａｓ、ＤｕＰｏｎｔ ＰＶ ５４１１、シリコーン、アクリレート、Ｊａｐａｎ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ＦＡＳ、カプセル材料、ポリウレタン、ポリビニルブチラール樹脂、木工用接着剤など、または光学的に透明な接着剤として市販されている。接着剤層１７４は、薄くてよく、約１００μｍ以下、約５０μｍ以下、約２５μｍ以下、およびサブミクロンの厚さを含む、約１５０μｍ以下を含む、約２００μｍ以下を含む、約３００μｍ以下、約２５０μｍを含む、約４００μｍ以下を含む、約５００μｍ以下を含む、約６００μｍ以下を含む、約７００μｍ以下を含む、約８００μｍ以下を含む、約９００μｍ以下を含む、約１０００μｍ以下の厚さを有することがある。接着剤は、色素、装飾、耐熱性または耐ＵＶ性、反射防止（ＡＲ）フィルタ性能などの他の機能性成分も含有することがある。接着材料１７０は、硬化状態で光学的に透明であっても、そうでなければ不透明であってもよい。接着材料１７０が接着剤のシートまたは膜である実施の形態において、接着材料１７０は、図５に示されるように、可撓性ガラスの厚さを通して見える装飾パターンまたはデザインを有してもよい。
図５において、合わせガラス構造２００は、接着材料１７０のシートまたは膜から形成された接着剤層１７４を備えている。接着材料１７０は、可撓性ガラス層１４１の外面１４４から見えるストライプのパターン１４５を有している。いくらかの気泡が、貼り合わせ中または後に合わせガラス構造内に取り込まれることがあるかもしれないが、１００μｍ以下の直径を有する気泡は、合わせガラス構造の衝撃抵抗に影響しないであろう。気泡の形成は、構造の表面への圧力の印加または真空システムの使用により減少するであろう。他の実施の形態において、可撓性ガラス層を、接着剤を用いずに貼り合わせてもよい。さらにいくつかの他の実施の形態において、第２の可撓性ガラス層１４３を、第１の可撓性ガラス層１４１の可撓性ガラス板１４０と異なる化学組成を有する可撓性ガラスから形成してもよい。合わせガラス構造の層１４１、１７４、１３３の間の結合強度の操作も、合わせガラス構造の衝撃抵抗に影響するであろう。
図１は、対称合わせガラス構造２００において最も外側の可撓性ガラス層１４１、１４３を示しているのに対し、図３は、概して、非対称合わせガラス構造と称される、非ガラス基板層１３３に貼り合わされた第１の最も外側の可撓性ガラス層１４１のみを有する代わりの合わせガラス構造２０２を示している。重ねて、第１の可撓性ガラス層１４１を非ガラス基板層１３３にそれぞれの広い表面１３４、１４２の間の界面で貼り合わせるために、接着剤層１７４が使用されることがある。図６は、接着剤層１７４を用いずに、非ガラス基板層１３３に貼り合わされた第１の最も外側の可撓性ガラス層１４１を備えた別の合わせガラス構造２０４を示している。図１、３、５および６は、数多くの層を有する例示の合わせガラス構造を示しているが、それより層が多いか少ない他の合わせガラス構造を利用してもよい。
可撓性ガラス板１４０は、以下に限られないが、例えば、約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ、約０．１５〜０．３ｍｍ、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、または０．０１ｍｍの厚さを含む約０．３ｍｍ以下の厚さ１４６を有することがある。可撓性ガラス板１４０は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材料またはその複合体から形成されてもよい。高品質の可撓性ガラス板を形成するフュージョン法（例えば、ダウンドロー法）を、フラットパネルディスプレイなどの様々な装置に使用することができる。フュージョン法で製造されるガラス板は、他の方法により製造されるガラス板と比べると、優れた平坦性および平滑性を備えた表面を有する。このフュージョン法が、米国特許第３３３８６９６号および同第３６８２６０９号の各明細書に記載されている。他の適切なガラス板形成法には、フロート法、アップドロー法およびスロットドロー法がある。さらに、可撓性ガラス板１４０は、米国特許出願公開第２０１２／００３４４３５Ａ１号明細書にさらに記載されている、０超から０．０４７μｍ／ｃｍ2の範囲の表面Ａｇイオン濃度を含む、ガラスの化学組成を使用することによって、抗菌特性も含んでよい。可撓性ガラス板１４０は、米国特許出願公開第２０１１／００８１５４２Ａ１号明細書にさらに記載されているように、銀からなる釉薬で被覆して、または他の様式で銀イオンを添加して、所望の抗菌特性を得てもよい。さらに、可撓性ガラス板１４０は、所望の抗菌効果を達成するために、５０％のＳｉＯ2、２５％のＣａＯ、および２５％のＮａ2Ｏのモル組成を有してもよい。
ここで、図２および４を参照すると、非ガラス基板層の増加する厚さに対する可撓性ガラス板１４０における残留圧縮応力を示す例示の応力図２１０および２２０が、対応する合わせガラス構造２００（図１）および２０２（図３）について示されている。これらの例示の応力図２１０および２２０について、非ガラス基板層１３３は、３種類の異なる非ガラス基板１３０：ステンレス鋼、アルミニウム、および銅から形成されている。これらの非ガラス基板１３０の材料特性が図７に示されている。
最初に図２を参照すると、合わせガラス構造２００の可撓性ガラス層１４１および１４３（厚さ１００μｍ）における残留圧縮応力は、可撓性ガラス層１４１および１４３の厚さに亘り実質的に均一である。その残留圧縮応力は、高い積層温度で、図１に示されるように、非ガラス基板１３０（約０．１ｍｍから約５ｍｍに及ぶ厚さの）を可撓性ガラス層１４１および１４３に貼り合わせ、毎分華氏約３度（約１．７℃）または毎分華氏約４度（約２．２℃）などの、非ガラス基板１３０の熱質量に応じた冷却速度で室温まで冷却することによって、生じる。高い積層温度は、室温より高く、以下に限られないが、約１６５℃、約１４０℃、または約１１０℃を含む、非ガラス基板に特異的な変形温度より低い。さらに、三層合わせガラス構造が図１に示されているが、層の数は、三層より多くても少なくとも差し支えなく、例えば、最終用途および加工要件に応じて選択することができる。様々な他の層状貼り合わせの例がここに記載されている。
ここで、図４を参照すると、合わせガラス構造２０２の可撓性ガラス層１４１（厚さ１００μｍ）における残留圧縮応力は、可撓性ガラス層１４１の厚さに亘り実質的にまたはほぼ均一であるであろう。その残留圧縮応力は、高い積層温度で、図３に示されるように、非ガラス基板１３０（約０．１ｍｍから約５ｍｍに及ぶ厚さの）を可撓性ガラス層１４１に貼り合わせ、次いで、室温まで冷却することによって、生じる。
対称合わせガラス構造の強化
理論により縛られることを望まないが、本開示の合わせガラス構造は、ガラス層に存在する圧縮応力のために、増加した衝撃／損傷抵抗を有するであろう。本開示は、非ガラス基板１３０と可撓性ガラス板１４０（例えば、図１に示されるような）を高い積層温度で貼り合わせ、次いで、冷却して、可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘り残留圧縮応力を生じさせることによって、非ガラス基板１３０と可撓性ガラス板１４０との間の大きいＣＴＥ不一致（例えば、約１０倍以上などの、約５倍以上などの、約２倍以上）を利用する、可撓性ガラス板を強化するための装置および方法を提供する。非ガラス基板１３０は、非ガラス基板１３０を可撓性ガラス板１４０に貼り合わせる前の可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０との間の大きいＣＴＥの不一致のために、可撓性ガラス板１４０に対して、少なくともある程度、熱膨張できるべきである。合わせガラス構造２００は、一旦貼り合わされると、室温まで制御可能に冷却し（例えば、好ましくは約１〜２℃／分以下）、接着剤層１７４、１７５を完全に硬化させてよく、これにより、圧縮応力が可撓性ガラス板１４０に導入される。いくつかの実施の形態において、ＣＴＥの不一致は、約５０ｐｐｍ／℃以上などの、約２７ｐｐｍ／℃以上などの、約２０ｐｐｍ／℃以上などの、約１５ｐｐｍ／℃以上などの、約１２ｐｐｍ／℃以上などの、約９ｐｐｍ／℃以上などの、約６ｐｐｍ／℃以上などの、少なくとも約３ｐｐｍ／℃以上であろう。合わせガラス構造は、対称（例えば、２００）および非対称（例えば、２０２、２０４）と分類してもよい。先に説明したように、対称合わせガラス構造２００は、合わせガラス構造２００の中心平面Ｃ（図１に示されている）の下の層が、中心平面Ｃの上の層の鏡像を形成するように構成されており、非対称合わせガラス構造２０２、２０４は、その中心平面についてそのような鏡像を持たない。
２種類の異なる材料から形成され、異なるＣＴＥを持つ３つ以上の層を有し、高い積層温度で貼り合わされた、合わせガラス構造２００などの対称合わせガラス構造について、室温での可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘る圧縮応力σg（二軸変形を仮定する）は、
Figure 2016504264
Figure 2016504264
により与えられ、ここで、σmｔm＋σgｔg＝０であり、Ｅはヤング率であり、αは線熱膨張係数であり、ｔは１つのタイプの材料の全厚であり、νはポアソン比であり、下付文字「ｇ」および「ｍ」は、それぞれ、「ガラス」および「材料（非ガラス基板）」を指す。Ｔlamは積層過程に使用した接着剤の硬化温度を指し、Ｔroomは室温を指す。それゆえ、可撓性ガラスにおける圧縮応力σgは、以下の１つ以上により増加し得る：
１．ガラス層の厚さｔgを減少させること；
２．可撓性ガラスのヤング率Ｅgを増加させること；
３．非ガラス基板層のヤング率Ｅmを増加させること；
４．非ガラス基板層の厚さｔmを増加させること；
５．可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０との間の熱膨張係数の差を増加させること；および
６．積層温度Ｔlamを上昇させること。
より大きい圧縮応力（例えば、約１１０ＭＰａ以上などの、約１００ＭＰａ以上などの、約９０ＭＰａ以上などの、約８０ＭＰａ以上などの、約７０ＭＰａ以上などの、６０ＭＰａ以上などの、５０ＭＰａ以上などの、３０ＭＰａ以上）が可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘り望ましいかもしれないが、導入できる圧縮応力の量には限界がある。例えば、可撓性ガラス板１４０において大きい圧縮応力σgを達成するために、１つの手法は、できるだけ高い積層温度Ｔlamを設定することである。しかしながら、この積層温度Ｔlamの上限は、使用される任意の接着剤の加工温度限界などの、合わせガラス構造の特異的性能により設定される限界を超えるべきではない。どの接着剤層１７４も、接着剤層１７４は軟質であり、可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０の両方のヤング率よりも低いヤング率を有するであろうから、可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘る圧縮応力σgに１０ＭＰａ未満などの最小の影響を有するであろう。材料および構造的完全性は、製品の信頼性を提供する上で考慮すべきである。それゆえ、様々な限界が、可撓性ガラス板１４０に導入できる圧縮応力の量に影響するであろう。
以下の方程式は、二軸合わせガラス構造の可撓性ガラス板における最大圧縮応力σg,maxを概算する。この方程式は、対称と非対称両方の合わせガラス構造に適合する：
Figure 2016504264
図１の合わせガラス構造について、例えば、積層温度Ｔlamと室温Ｔroomとの間の差を１００℃と仮定すると、可撓性ガラス板１４０において、金属基板材料がステンレス鋼である対称合わせガラス構造２００については１３２ＭＰａの、金属基板材料がアルミニウムである対称合わせガラス構造２００については１９０ＭＰａの、そして、金属基板材料が銅である対称合わせガラス構造２００については１２７ＭＰａの最大圧縮応力σg,maxが生じるであろう。これらの計算は、図７に記載された数値を使用して行った。
非対称合わせガラス構造の強化
積層過程を使用して、合わせガラス構造２０２および２０４（図３および５）などの非対称合わせガラス構造における応力プロファイルを操作しても、または応力プロファイルに作用を及ぼしてもよい。これらの実施の形態において、基板材料層１３３は、非ガラス基板１３０を可撓性ガラス板１４０に貼り合わせる前の可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０との間の大きいＣＴＥの不一致のために、可撓性ガラス板１４０に対して熱膨張してもよいであろう。しかしながら、合わせガラス構造２０２、２０４の非対称の性質のために、可撓性ガラスと基板材料層に一軸または二軸曲げが導入されるであろう。その上、非対称合わせガラス構造における応力プロファイル２０２、２０４は、室温まで冷却されたときに、反るかもしれない。
図８を参照すると、非対称合わせガラス構造２０６におけるＣＴＥの不一致により誘発される一軸曲げ曲率は、（平面応力を仮定し、可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０が同じ幅と長さの寸法を有するものとすると）：
Figure 2016504264
により与えられ、式中、κは曲げ曲率であり、Ｅはヤング率であり、αは線熱膨張係数であり、ｔは１つのタイプの材料の全厚であり、下付文字「ｇ」および「ｍ」は、それぞれ、「ガラス」および「基板材料」を指す。Ｔlamは積層過程に使用した接着剤の硬化温度を指し、Ｔroomは室温を指す。
曲げ曲率κは、Ｒ＝１／κにより、中心Ｃから中立軸Ａまで測定した半径Ｒに関連付けられる。この中立軸までの高さは：
Figure 2016504264
により決定できる。二軸曲げについて、Ｅは、上記方程式において、
Figure 2016504264
により置き換えられ、一軸平面歪み曲げについて、Ｅは、上記方程式において、
Figure 2016504264
により置き換えられる。それゆえ、非対称合わせガラス構造の曲げ特徴は、材料特性と積層温度が公知の場合に決定できる。
ある場合には、非対称合わせガラス構造２０２、２０４について、圧縮応力σは、可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘り均一ではないであろう。可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘る圧縮応力σg,topは、可撓性ガラス板１４０の、図３〜４に位置するような、上面１４４について以下の方程式を使用して計算されるであろう：
Figure 2016504264
式中、Ｅはヤング率であり、αは線熱膨張係数であり、ｔは１つのタイプの材料の全厚であり、下付文字「ｇ」および「ｍ」は、それぞれ、「ガラス」および「材料（基板材料）」を指す。Ｔlamは積層過程に使用した接着剤の硬化温度を指し、Ｔroomは室温を指す。
可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘る圧縮応力σg,botは、可撓性ガラス板１４０の、図１および３に位置するような、下面１４８について以下の方程式を使用して計算されるであろう：
Figure 2016504264
可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘る平均圧縮応力σg,avgは、以下の方程式：
Figure 2016504264
を使用して計算されるであろう。先に挙げた方程式のいずれについても二軸曲げを計算する場合、Ｅは
Figure 2016504264
により置き換えられる。先に挙げた方程式のいずれについても一軸平面歪み曲げを計算する場合、Ｅは
Figure 2016504264
により置き換えられる。
先に挙げた方程式に基づいて、可撓性ガラス板１４０における圧縮応力σは、以下の１つ以上により増加し得る：
１．可撓性ガラス板１４０の厚さｔgを減少させること；
２．可撓性ガラス板１４０のヤング率Ｅgを増加させること；
３．非ガラス基板１３０のヤング率Ｅmを増加させること；
４．非ガラス基板１３０の厚さｔmを増加させること；
５．可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０との間の熱膨張係数の差を増加させること；
６．積層温度を上昇させること。
接着剤層１７４は典型的に、接着剤層１７４は典型的に軟質であり、可撓性ガラス板１４０のヤング率と非ガラス基板１３０の両方のヤング率の両方よりも低いヤング率を有するので、可撓性ガラス板１４０の厚さ１４６に亘り圧縮応力σに、１０ＭＰａ未満などの最小の影響を有する。しかし、接着剤を適切に選択することにより、イオンまたは化学結合および／または機械的構造連結および収縮に基づく圧縮により、積層構造の衝撃抵抗が向上することに留意すべきである。最後に、非対称合わせガラス構造に関する最大圧縮応力σg,maxは、上述した対称合わせガラス構造についてと同じである。
鋼球落下試験
上述した装置および方法にしたがって、対称と非対称両方の合わせガラス構造のサンプルを形成した。各合わせガラス構造のサンプルは、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラス、１０１．６ｍｍ×１０１．６ｍｍの金属基板、および２５０μｍ厚のＤｕＰｏｎｔ ＰＶの接着剤層を有した。可撓性ガラス板を、３種類の異なる基板材料：ステンレス鋼、アルミニウム、および銅に貼り合わせた。その材料特性が図７に記載されている。これらの合わせガラス構造のサンプルは、より厚いガラスおよび／またはより厚い金属基板を有する他の合わせガラス構造と比べた場合、増加した衝撃抵抗能力およびより高い固有強度を有することが分かった。本開示による合わせガラス構造のサンプルを鋼球落下試験において試験して衝撃抵抗を決定し、それらのサンプルが向上した衝撃抵抗および高い固有強度を有することが分かった。
ここで図９を参照すると、鋼球落下試験装置４０２が概略示されている。鋼球落下試験装置４０２は、アルミニウム製試験台４１０、合わせガラス構造のサンプル４２０、および５１ｍｍの直径を有する５３５グラムの質量のステンレス鋼球４３０を備えている。高さ調節機構４３１を使用して、１５ｃｍから始まり、破損するまで５ｃｍずつ増加させるように、鋼球落下高さ４３２を調節した。鋼球解放機構４３５は、ステンレス鋼球４３０を静止状態から磁気解放できるようにするアーマチュア４３３に配置した。真空および／または機械式解放も使用してよい。鋼球４３０は、５３５ｇの質量および５１ｍｍの直径を有した。２５．４ｍｍの厚さを有する発泡ブロック４８０（例えば、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｆｏａｍｕｌａｒ ２５０押出ポリスチレン（ＸＰＳ）フォーム）を、合わせガラス構造４２０の下に置き、合わせガラス構造４２０の全面積を支持した。他の実施の形態において、発泡ブロック４８０を使用しなくてもよく、合わせガラス構造４２０をアルミニウム製試験台４１０上に直接載せても差し支えない。アルミニウム製試験台４１０は、剛性であり、その構造による最小のエネルギー吸収を確実にするように完全に支持され、高さ調節制御装置を用いて、鋼球落下高さ４３２の精度を確保した。
本出願において行った衝撃試験の手法は、以下のとおりであった：５３５ｇの質量のステンレス鋼球４３０を０．１５メートルの鋼球落下高さ４３２から合わせガラス構造のサンプル４２０の上面４２２（ガラスを上向きにして）に落下させた。合わせガラス構造のサンプル４２０は、水平に置き、アルミニウム製試験台４１０に拘束しなかった。ステンレス鋼球４３０を、合わせガラス構造のサンプル４２０の幾何学的中心に位置する直径５／８インチ（約１．５９ｃｍ）の円を狙い、その円内に当てた。ステンレス鋼球４３０は、自由落下中、または衝撃の前に、案内も、他の様式で制限もしなかった。そうではなく、ステンレス鋼球４３０を、静止状態から、０ｍ／ｓの初速度で固定位置から落下させた。ステンレス鋼球４３０を解放し、合わせガラス構造のサンプル４２０のガラス板に激突するまで、自由落下させた。
合わせガラス構造のサンプル４２０が衝撃試験に合格した否かを判定するために、合わせガラス構造のサンプル４２０の上面４２２は、破損がないままでなければならない。亀裂が合わせガラス構造のサンプル４２０におけるガラスの全厚を通って伝搬した場合、または裸眼に見える合わせガラス構造のサンプル４２０からの任意のガラス片が、合わせガラス構造のサンプル４２０の任意の表面から剥離した場合、その合わせガラス構造のサンプル４２０は、破損したと考えた。
合わせガラス構造のサンプル４２０が、高さ４３２の衝撃抵抗に相当する衝撃試験に合格した場合、同じ合わせガラス構造のサンプル４２０をアルミニウム製試験台４１０上に再び置き、ステンレス鋼球４３０を再び落下させた。このとき、鋼球落下高さ４３２は０．８ｍに増加させた。合わせガラス構造のサンプル４２０が再び衝撃試験に合格した場合、鋼球落下高さ４３２を０．９ｍに増加させ、破損するまで、または１．４５ｍの衝撃抵抗に相当する１．４５ｍの鋼球落下高さ４３２に到達するまで、それに続く各衝撃試験について、約０．１ｍずつ増加させた。鋼球落下高さ４３２は、１ｍ、１．２９５ｍ、および１．４５ｍを含んだ。
合わせガラス構造のサンプル４２０の３つの組合せを鋼球落下試験装置４０２で試験した。それらの組合せの各々は、図７に記載された範囲内の材料特性を有した。一組目の合わせガラス構造のサンプル４４０は、以下の組合せを有した：１００μｍの厚さを有する可撓性ガラス、１．５８７５ｍｍの厚さを有するステンレス鋼基板材料、および２５０μｍの厚さを有する、それらの間の３Ｍ ＯＣＡ８２１１接着剤。二組目の合わせガラス構造のサンプル４５０は、以下の組合せを有した：１００μｍの厚さを有する可撓性ガラス、０．８１２８ｍｍの厚さを有するアルミニウム基板材料、および２５０μｍの厚さを有する、それらの間のＤｕＰｏｎｔ ＳｅｎｔｒｉＧｌａｓ接着剤。三組目の合わせガラス構造のサンプル４６０は、以下の組合せを有した：１００μｍの厚さを有する可撓性ガラス、１．５８７５ｍｍの厚さを有するステンレス鋼基板材料、および２５０μｍの厚さを有する、それらの間のＤｕＰｏｎｔ ＳｅｎｔｒｉＧｌａｓ接着剤。
３つのサンプル４４０、４５０、４６０の鋼球落下試験の結果が図１０に与えられている。これらの組合せの全てで試験したサンプルの各々は、０．８ｍの高さでの鋼球落下試験からの衝撃に耐えた。さらに、いくつかのサンプルは、１．４５ｍの高さから落下した球に耐えたことにより、１．４５ｍの衝撃抵抗を示した。三組目の組合せが、最高の一貫したしょうげきて測定値を有するようであった。
ここで図１１を参照すると、１５ｃｍの鋼球落下高さから始め、５ｃｍずつ増加させた、図９に記載された発泡体鋼球落下試験を行った１つの合わせガラス構造のサンプル４２０が示されている。１．４５ｍの鋼球落下高さに到達するまで、合わせガラス構造のサンプル４２０を試験した。その合わせガラス構造のサンプル４２０は、１．４５ｍの鋼球落下高さでの鋼球落下試験にうまく合格した。ステンレス鋼球４３０を、高さを増しながら、合わせガラス構造のサンプル４２０上に繰り返し落下させたときに、その合わせガラス構造は、可撓性ガラス板１４０が貼り合わされた非ガラス基板１３０に窪みまたは凹部が形成されるほど変形した一方で、可撓性ガラス板１４０は無傷のままであった。図１１に示されるように、可撓性ガラス板１４０は、亀裂を生じずに、非ガラス基板１３０の形状変化、または窪みに適合した。図１１に示された特定の合わせガラス構造のサンプルは、１００μｍの厚さを有する可撓性ガラス、１６ゲージ、すなわち１．５９ｍｍの厚さを有するステンレス鋼基板材料、および２５０μｍの厚さを有するＤｕＰｏｎｔ ＳｅｎｔｒｉＧｌａｓ／ＰＶ５４１１の接着剤層を備えていた。可撓性ガラス板１４０は、図１１に示されるように無傷なままであったので、合わせガラス構造のサンプル４２０は、高さ４３２の鋼球落下試験に合格した。様々な衝撃関連基準が、ＩＥＣ−６００６５およびＵＬ−６０９５０により記載されている。
圧縮応力測定
サブミクロン厚のＮｏｒｌａｎｄ ６８ ＵＶ接着剤がガラスと非ガラス基板との間に配置された、１つの合わせガラス構造において、直接圧縮応力を測定した。その直接圧縮応力の測定は、ＦＳＭ−６０００プリズム−結合器装置を使用して行い、その結果が図１２に示されている。その結果は、合わせガラス構造における複屈折を示している。
両方とも厚さ０．１ｍｍの２枚の可撓性ガラス板、および１．３ｍｍの厚さを有する、透明な熱可塑性物質である、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から形成された層を使用して、図１に示されたような合わせガラス構造のサンプルを形成した。そのＰＭＭＡ層と可撓性ガラス層との間に、約２０ｎｍの厚さで、ＵＶ、すなわち紫外線感受性接着剤（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販されているＮＯＡ６８）を塗布した。この合わせガラス構造を熱電気式ホットプレート上に置き、片面から加熱し、８０℃に維持した。この温度は、ＵＶ感受性接着剤の９０℃の加工限度より低かった。次いで、ＵＶ感受性接着剤を、熱電気式ホットプレートと反対の合わせガラス構造の面からＵＶ感受性接着剤に印加したＵＶ光を使用して硬化させて、高い積層温度で金属層を可撓性ガラス層に結合し、３℃／分の速度で冷ました。図１２に示されている複屈折測定（ＦＳＭ）を使用して、可撓性ガラスにおいて約１１０ＭＰａの圧縮応力を確認した。下記の表Ｉは、この例示の合わせガラス構造に関する材料特性を明らかにしており、下記の表ＩＩは、先に述べた圧縮応力式を使用した応力の推定値を示している。
Figure 2016504264
Figure 2016504264
上述した実施例は、金属層と可撓性ガラスを結合するために中間接着剤層を利用しているが、他の実施の形態は、中間接着剤層を使用せずに、可撓性ガラスに直接結合した金属層を含んでもよい。例えば、金属層は、プラスチックの軟化温度（ガラス転移温度）より高いが、金属の溶融温度より低い温度に加熱してもよい。ＰＭＭＡについて、例えば、軟化温度は９１℃から１１５℃であり、溶融温度は１６０℃である。熱と圧力の組合せを利用して（例えば、オートクレーブを使用する）、金属層を軟化温度と溶融温度の間の温度に加熱してもよい。ある場合には、加熱温度は、予め選択した期間に亘り保持してよく、次いで、合わせガラス構造を所定の速度で（例えば、約３°Ｆ（約１．７℃）／分未満）冷却してもよい。
一般的検討事項
先に述べたものに加え、高い積層温度で非ガラス基板１３０を可撓性ガラス板１４０に貼り合わせるための接着材料１７０のさらに別の非限定的例としては、Ｎｏｒｌａｎｄ（商標）Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓにより製造されたもの（ＮＯＡ６０、ＮＯＡ６１、ＮＯＡ６３、ＮＯＡ６５、ＮＯＡ６８、ＮＯＡ６８Ｔ、ＮＯＡ７１、ＮＯＡ７２、ＮＯＡ７３、ＮＯＡ７４、ＮＯＡ７５、ＮＯＡ７６、ＮＯＡ７８、ＮＯＡ８１、ＮＯＡ８４、ＮＯＡ８８、ＮＯＡ８９）、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（商標）により製造されたもの（Ｓｙｌａｒｄ １８４および他の熱硬化性シリコーン）、Ｄｙｍａｘ（商標）、および他の製造業者により製造されたものなどの、ＵＶ硬化性光学接着剤または光学セメントが挙げられる。熱により活性化される接着材料（例えば、ＮＯＡ８３Ｈ）については、可撓性ガラスに貼り合わせる前に、その可撓性ガラスに対して膨張する機会を基板材料に与えるために、予め選択した温度より高い活性化温度（例えば、１００℃以上などの、８０以上などの、約７０℃以上などの、約５０℃以上）を有する接着材料を使用してよい。
さらに、各非ガラス基板自体が、異なるヤング率、異なるポアソン比、および／または異なる層厚を有する異なるタイプの金属から製造された積層または複合構造であってもよい。この場合、当業者は、ガラス−金属積層体を有益に構成するためにここに記載したように用いてよい、効果的な厚さ、効果的なヤング率、および効果的なポアソン比を含む層全体の効果的な値を見つけるために複合層を均質にすることができるであろう。その複合体は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、貴金属、金属酸化物などの、上述した材料および／または金属の任意の組合せから形成してもよい。
ここに記載した合わせガラス構造は、電子装置における保護要素として使用するために、光学的に透明な成形可能および／または可撓性構造であってよく、この合わせガラス構造は、５から３００マイクロメートルの厚さの可撓性ガラス板１４０の層、および０．１ｍｍから５ｍｍの厚さに及ぶ、金属などの非ガラス基板１３０の層を備えた複合構造である。これに関連して、合わせガラス構造の成形性のために、いくつかの他の物体の形状または外形に適合できるように、曲げるおよび／または捻ることによって、完全な平面性からその合わせガラス構造が逸脱できる。
可撓性ガラス板１４０および非ガラス基板１３０は、バッチプロセスにしたがってシート形態で提供できる。あるいは、可撓性ガラス板１４０をシート形態で提供し、非ガラス基板１３０を連続ロールから提供できる。さらに別の可能性として、可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０の両方が連続ロールからのものである。
非ガラス基板１３０について、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、およびメラミン樹脂などの、プレポリマーまたはプレコンパウンドとして堆積／被覆し、次いで、転化できるポリマーを使用することも可能である。可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０の貼合せは、それらの層の間の接着材料１７０によるものであって差し支えない。その場合、接着材料１７０は、室温または高い積層温度で、圧力の有無にかかわらずに、可撓性ガラス板１４０と非ガラス基板１３０の両方または二者の内の一方に予め被覆するか、または貼合せ過程中に他の様式で供給することができる。ＵＶ硬化接着剤も適している。非ガラス基板１３０は、ヒートシール接着剤が予め被覆された金属板の形態にあっても差し支えない。非ガラス基板１３０の可撓性ガラス板１４０上への貼合せおよび／または堆積は、ガラスの製造過程で統合することができる、すなわち、可撓性ガラスが製造ラインから出て、次いで（まだ熱いまたは温かいまたは冷たい）、金属基板で被覆される。
上述した合わせガラス構造は、可撓性ガラスに増大した強度を与える。対称合わせガラス構造について、ガラス厚に亘り、ほぼ一定の均質な圧縮応力を与えることができる。基板材料は、破損保護を与え、どの破損の場合にも、可撓性ガラスを一緒に保持することができる。合わせガラス構造は、タッチ式カバーガラスを提供でき、これは、化学強化ガラスを置き換えるために使用できるであろう。非対称合わせガラス構造に関して先に論じたもののような湾曲ディスプレイ用ガラスを提供することができる。その可撓性ガラスは、気密防湿層として働くこともできる、望ましくないＵＶ光を遮断することもできる、または下にある基板の腐食を阻害することもできる。
合わせガラス構造は、可撓性ガラスを通る基板材料の光学的品質、性能、強度、衝撃抵抗、下にある基板への引っ掻き抵抗、および機械的耐久性も改善するであろう。その基板材料は、合わせガラス構造における可撓性ガラスの層により、引っ掻き、破損、または他の損傷から保護されるであろう。合わせガラス構造の外面の可撓性ガラスは、基板材料の表面よりも洗浄が容易であろう。例えば、可撓性ガラスに貼り合わされたステンレス鋼を備えた合わせガラス構造から製造された冷蔵庫のドアは、耐指紋性であるであろう、または可撓性ガラスに貼り合わされたアルミニウムを備えた合わせガラス構造から製造された携帯用電子装置の電池カバーは、耐引掻性かつ洗浄が容易であろう。別の可能な利用法は、銅材料、例えば、屋根ふき材または雨樋材料、もしくは水分を含む環境で使用されるプランターボックス（さらに、栽植媒質に面するガラス面が、銅が植物中に望ましくなく移行するのを防ぐであろう）における緑青作用を阻害するであろう。
追加の機能性を非ガラス基板１３０に組み込むことができる。例えば、基板材料は、金属偏光板、コントラスト促進フィルタ積層板を備え、反射防止特性、カラーフィルタ特性または色変換特性を有することができる。代わりにまたは加えて、非ガラス基板１３０は、導波が低減し、装置の輝度が増すように、望ましくない周囲光を遮断するおよび／または散乱粒子を有するように設計することができる。さらにまた、代わりにまたは加えて、ガラスは、抗菌官能基を有することができる。そのような追加の官能基は可撓性ガラス板１４０に組み込むことができるであろう。
高分子材料は、容易に引っ掻き傷が付き、日光への曝露を含む環境要素により劣化し、水分／酸素遮断特性が乏しい。他方で、ガラスは、耐引掻性であり、耐久性であり、優れた水分／酸素遮断特性で知られている。しかしながら、ガラスは、例えば、金属と比べて密度が高く、ガラスの強度が欠陥および傷により影響を受けた場合、脆い材料である。上述した合わせガラス構造およびその製造方法は、これら２つの部類の材料を利用し、むき出しの可撓性ガラス積層板と比べて、改善された遮断特性、軽量およびより高い機械的信頼性を有する１つの積層構造に組み合わせている。
結論
どの実施の形態をも含む、本開示の上述した実施の形態は、実施の単なる可能性のある例であり、本開示の様々な原理の明確な理解のために単に述べられていることを強調すべきである。本開示の精神および様々な原理から実質的に逸脱せずに、本開示の上述した実施の形態に様々な改変および変更を行ってよい。そのような変更と改変は、本開示の範囲に含まれ、以下の特許請求の範囲により保護されることが意図されている。
１３０ 非ガラス基板
１３３ 非ガラス基板層
１４０ 可撓性ガラス板
１４１、１４３ 可撓性ガラス層
１４５ ストライプのパターン
１７０ 接着材料
１７４、１７５ 接着剤層
２００、２０２、２０４、２０６ 合わせガラス構造
４００ 鋼球落下試験装置
４１０ アルミニウム製試験台
４２０ 合わせガラス構造のサンプル
４３０ ステンレス鋼球
４３１ 高さ調節機構
４３５ 鋼球解放機構
４８０ 発泡ブロック

Claims (10)

  1. 合わせガラス構造であって、
    非ガラス基板、および
    前記非ガラス基板に結合されて、前記合わせガラス構造を形成するガラス板、
    を備え、前記合わせガラス構造は、５３５ｇのステンレス鋼球を０．８ｍの高さから該合わせガラス構造に落下させ、該鋼球が前記ガラス板に衝突する鋼球落下試験に耐え、
    前記ガラス板は、該ガラス板が、亀裂を生じずに、前記鋼球落下試験の前記鋼球が衝突したときに前記非ガラス基板の任意の形状変化に適合するような変形を示すような厚さを有する、合わせガラス構造。
  2. 前記ガラス板が３００μｍ以下の厚さを有する、請求項１記載の合わせガラス構造。
  3. 前記合わせガラス構造が、前記鋼球が前記ガラス板に衝突し、前記非ガラス基板が発泡スチロールシートに面するように、アルミニウム製試験台上に置かれた２５．４ｍｍ厚の押出発泡スチロールシートにより支持されている、請求項１記載の合わせガラス構造。
  4. 前記非ガラス基板が金属または合金から構成される、請求項１記載の合わせガラス構造。
  5. 前記ガラス板が、厚さに亘り少なくとも約３０ＭＰａの圧縮応力を示す、請求項１記載の合わせガラス構造。
  6. 合わせガラス構造であって、
    約３００μｍ以下の厚さを有するガラス板、および
    前記ガラス板の厚さに亘り少なくとも約３０ＭＰａの圧縮応力を達成するように、該ガラス板の表面に貼り合わされた金属基板、
    を備えた合わせガラス構造。
  7. 前記ガラス板と前記非ガラスまたは金属基板との間に接触して配置された接着剤の層をさらに備えた、請求項１または６記載の合わせガラス構造。
  8. 前記接着剤の層が約１０００μｍ以下の厚さを有する、請求項７記載の合わせガラス構造。
  9. 前記非ガラスまたは金属基板が約５ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１または６記載の合わせガラス構造。
  10. 前記非ガラスまたは金属基板が、約３０，０００ＭＰａ以上かつ約５００，０００ＭＰａ以下のヤング率を有する、請求項１または６記載の合わせガラス構造。
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