JP2018522804A - 光抽出部を含むガラス物品、およびそれを製造する方法 - Google Patents

光抽出部を含むガラス物品、およびそれを製造する方法 Download PDF

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Abstract

本明細書において、第１の表面と、それとは反対側の第２の表面と、それらの間に延びる厚さとを含むガラス物品（例えば、導光板等）であって、第１の表面または第２の表面のうちの少なくとも一方に、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の直径と、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲の深さとを有する複数の光抽出部がパターニングされたガラス物品が開示される。本明細書において開示されるガラス物品は、光抽出部の改善された均一性（例えば、０．４以上の１σ値を有する光抽出効率の分布等）を有し得る。本明細書において、そのようなガラス物品を含むディスプレイ装置、および、そのようなガラス物品を製造する方法も開示される。

Description

関連出願の相互参照
本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１５年５月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／１６３１３３号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
本開示は、一般的に、ガラス物品、およびそのようなガラス物品を含むディスプレイ装置に関し、より具体的には、光抽出部を含むガラス導光器、並びに、レーザ損傷およびエッチングによってそれを製造する方法に関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、例えば、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、およびコンピュータモニタ等の様々な電子装置においてよく用いられている。より大型の、高解像度のフラットパネルディスプレイの需要の高まっていることから、ディスプレイで用いるための大型の高品質ガラス基体に対する需要が生じている。例えば、ガラス基体は、ＬＣＤ内において、光源が結合され得る導光板（ＬＧＰ）として用いられ得る。より薄型のディスプレイで一般的なＬＣＤ構成は、導光器の縁部に光学的に結合された光源を含む。導光板は、しばしば、１以上の表面に、導光器の長さに沿って進む光を散乱させる光抽出部を備えており、それにより、光の一部が導光器から出て、観察者に向かって投影される。より高品質の投影画像を生成するための努力において、導光器の長さに沿った光の散乱の均質性を改善するための、そのような光抽出部の設計が研究されている。
現在のところ、導光板は、高い透過特性を有するプラスチック材料（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはメチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）等）で構成され得る。しかし、それらの比較的弱い機械的強度に起因して、現在の消費者の要求を満たす十分に大きく且つ薄いＰＭＭＡまたはＭＳから導光器を製造するのは困難であり得る。また、プラスチック導光器は、低い熱膨張係数に起因して、光源と導光器との間により大きい間隙を必要とし、このことから光学的結合効率が低下し得る、および／または、より大きいディスプレイベゼルが必要となり得る。ガラス導光器は、低い光減衰、低い熱膨張係数、および高い機械的強度に起因して、プラスチック導光器の代わりとして提案されている。プラスチック材料上に光抽出部を設けるための方法は、例えば、射出成形、および光抽出部を生成するためのレーザ損傷を含み得る。これらの技術は、プラスチック導光器では良好に作用するが、射出成形およびレーザ損傷は、ガラス導光器には適合しない場合がある。具体的には、レーザ照射は、ガラスの信頼性を危うくし得る（例えば、欠け、クラックの伝搬、および／またはシートの破断を促進し得る）。
更に、レーザ損傷によって生成される抽出部は、導光板から光を効率的に抽出するには小さ過ぎる場合がある。そのような小さい特徴部の密度を高めることは可能であり得るが、それにより、処理の長さ、並びに、それに従って製造のコストおよび／または時間が増加し得る。更に、ガラスのレーザ損傷は、抽出部の周囲にデブリおよび／または欠陥を生じ得る。そのようなデブリおよび欠陥は、光抽出を高め得るが、それらの不均質性に起因して、画像アーチファクトまたは欠陥（「ムラ」）につながり得る高周波ノイズを生じ得る。また、様々な形状および／またはサイズを有する欠陥は、波長に依存する散乱を生じ、これによって望ましくない色ずれが生じ得る。更に、レーザによってガラスシートにエネルギーを加えることは、ガラスシートの表面に再付着し得るガス状生成物を生じ得る様々な化学反応を引き起こし得る。光抽出部の近傍におけるこれらの付着物および／または化学的変化も、色ずれおよび／または高周波ノイズを生じ得る。
ガラス導光器に光抽出部を適用するための別の方法としては、スクリーンプリント法またはインクジェットプリント法等のプリント技術が挙げられる。具体的には、インクジェットプリント法またはスクリーンプリント法を用いて、白色または散乱性のインクで導光器上にパターンが生成され得る。しかし、ガラス上に光抽出部をプリントすることは、他の課題を示し得る。例えば、インク自体が光の一部を吸収し、色ずれを生じ得る。従って、上述の短所に対処するディスプレイ装置用のガラス物品（例えば、導光板等）、例えば、高められた画質を提供すると共に、色ずれおよび／または高周波ノイズが低減された、光抽出部を有するガラス導光板を提供することが有利である。
本開示は、様々な実施形態において、第１の表面と、それとは反対側の第２の表面とを含むガラス物品（例えば、導光板等）であって、第１の表面が、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の直径と、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲の深さとを有する複数の凹面状の光抽出部を含み、複数の凹面状の光抽出部の光抽出効率の分布が、少なくとも約０．４の１σ値を有する、ガラス物品に関する。本明細書において、そのようなガラス物品を含むディスプレイ装置が更に開示される。特定の実施形態では、光抽出部の直径は約２０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であり得、深さは約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲であり得る。様々な実施形態によれば、凹面状の光抽出部は、楕円体状、放物面状、双曲面状、または円錐台状であり得る。更なる実施形態では、複数の凹面状の光抽出部は、第１の表面上に、ランダムなパターン、配列されたパターン、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、対称なパターン、または非対称なパターンで存在し得る。
そのようなガラス物品または導光板を製造する方法も開示され、本方法は、第１の直径および第１の深さを有する第１の複数の光抽出部を生成するために、ガラス基体の第１の表面をレーザと接触させる工程と、第２の直径および第２の深さを有する第２の複数の凹面状の光抽出部を形成するために、ガラス基体をエッチングする工程とを含む。様々な実施形態において、第２の深さおよび／または直径は、第１の深さおよび／または直径より大きいものであり得る。更なる実施形態によれば、第２の直径は約２０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であり得、第２の深さは約２０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲であり得る。更なる実施形態では、レーザは、ＣＯ２レーザ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）レーザ、周波数三倍化ネオジム添加ＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザ、および周波数三倍化ネオジム添加オルトバナジン酸イットリウム（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザから選択され得る。更なる実施形態によれば、ガラス基体をエッチングする工程は、基体を少なくとも１種のエッチング剤と接触させること（例えば、基体を酸槽中に浸漬すること）を含み得る。
本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されるように方法を実施することによって認識される。
上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。
本開示の実施形態による、複数の光抽出部を含むガラス物品を示す 複数の光抽出インク部を含むガラス物品を示す レーザ損傷によって生成された光抽出部を含むガラス物品の表面を示す 本開示の様々な実施形態によるガラス物品を製造する方法を示す模式図 レーザ損傷によって生成された光抽出部の画像 本開示の特定の実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングによって生成された光抽出部の画像 レーザ損傷によって生成された光抽出部を含むガラス物品の側面図 本開示の様々な実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングよって生成された光抽出部を含むガラス物品の側面図 レーザ損傷によって生成された光抽出部含むガラス物品の側面図 本開示の特定の実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングよって生成された光抽出部を含むガラス物品の側面図 本開示の様々な実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングよって生成された光抽出部を含むガラス物品の表面を示す 本開示の様々な実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングよって生成された光抽出部を含むガラス物品の表面を示す レーザ損傷によって生成された光抽出部を含むガラス物品の表面を示す 本開示の特定の実施形態による、レーザ損傷およびそれに続くエッチングよって生成された光抽出部を含むガラス物品の表面を示す
以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読めば、更に理解できる。図面中、可能な場合には、類似の参照番号は類似の構成要素を指しており、添付の図面は必ずしも縮尺通りではないことを理解されたい。
ガラス物品
本明細書において、第１の表面と、それとは反対側の第２の表面とを含むガラス物品であって、第１の表面が、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の直径と、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲の深さとを有する複数の凹面状の光抽出部を含み、複数の凹面状の光抽出部の光抽出効率の分布が、少なくとも約０．４の１σ値を有するガラス物品が開示される。例示的なガラス物品は、ガラス導光板を含み得るが、それに限定されない。更に、本明細書において、そのようなガラス物品を含むディスプレイ装置が開示される。
ガラス物品または導光板は、ディスプレイおよび他の類似の装置において用いられる、当該技術分野において知られている任意の材料を含み得る（アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、アルカリアルミノボロシリケートガラス、ソーダライムガラス、および他の適切なガラスを含むが、それらに限定されない）。特定の実施形態では、ガラス物品は、約３ｍｍ以下（例えば、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約１．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の厚さを有し得る。導光板として用いるのに適した市販のガラスの限定するものではない例としては、を含む、例えば、コーニング社のＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス、Ｉｒｉｓ（商標）ガラス、Ｌｏｔｕｓ（商標）ガラス、およびＷｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラスが挙げられる。
ガラス物品は、第１の表面と、それとは反対側の第２の表面とを含み得る。表面は、特定の実施形態では、平面状または略平面状（例えば、略平坦および／または平ら）であり得る。第１の表面および第２の表面は、様々な実施形態において、平行または略平行であり得る。ガラス物品は、少なくとも１つの側縁部（例えば、少なくとも２つの側縁部、少なくとも３つの側縁部、または少なくとも４つの側縁部）を更に含み得る。限定するものではない例として、ガラス物品は、４つの縁部を有する長方形または正方形のガラスシートを含み得るが、他の形状および構成も想定され、本開示の範囲に含まれることが意図される。ガラスシートは、例えば、略平坦もしくは平面状であってもよく、または、１以上の軸周りに湾曲していていもよい。
図１Ａに示されるように、ガラス物品１００（例えば、ガラス導光器）は、第１の表面１０５、第２の表面１１０、および複数の光抽出部１２０を含み得る。ガラス物品１００の厚さｔは、第１の表面と第２の表面との間に延びている。図１Ａには、複数の光抽出部２２０が第１の表面１０５上に存在するものとして示されているが、これらの配向およびラベルは制限なく交換され得るものであり、これらの表面は、本明細書においては単に議論の目的で「第１」および「第２」として参照されていることを理解されたい。更に、限定するものではない実施形態では、ガラス物品の両面が光抽出部を含むことも可能である。例えば、第１の表面には、本明細書において開示される方法に従って、光抽出部が設けられてもよく、反対側の第２の表面には、同じ方法または当該技術分野において知られている異なる方法によって、光抽出部が設けられてもよい。両面が光抽出部を含む場合には、光抽出部のサイズ、形状、間隔、形状等は、制限なく、同一であっても、または異なっていてもよい。
図１Ａに示されるように、光抽出部１２０は、凹面状の光抽出部であり得る。本明細書において用いられる「凹面状」という用語は、表面が、その周囲のガラス物品の表面より下方に湾曲した（例えば、半球面形状または半楕円体形状の）光抽出部を意味することが意図される。光抽出部は、ガラス物品の表面上に位置する丸いクレーターとして想定され得るものであり、その寸法は完全な丸、半球面、または半楕円体である必要はない。例えば、光抽出部１２０は、楕円体状、放物面状、双曲面状、円錐台状であってもよく、または、他の任意の適切な形状を有してもよい。
図１Ｂは、光抽出インク部２３０を生成するためにガラス物品の第１の表面２０５上にパターニングされたインク層２２５でコーティングされた比較例のガラス物品２００を示す。ガラス物品２００の第１の表面２０５より上方に隆起した図１Ｂの光抽出インク部２３０と比較して、図１Ａの光抽出部１２０は、ガラス物品１００の第１の表面１０５より下方に位置している。更に、図１Ｂの光抽出インク部２３０は、ガラス物品２００の第１の表面２０５に沿う形状および位置（例えば、略平面状（凹面状ではない）であるが、図１Ａの光抽出部１２０は、その周囲のガラス物品１００の表面より下方に湾曲した丸い形状を有する。
図１Ａを参照すると、複数の光抽出部１２０は、直径ｄおよび深さｈを有し得る。一部の実施形態では、光抽出部１２０は、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約４００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートル、約４０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約６０マイクロメートル〜約１２０マイクロメートル、約７０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、または約８０マイクロメートル〜約９０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の直径ｄを有し得る。様々な実施形態によれば、各光抽出部の直径ｄは、複数の光抽出部のうちの他の光抽出部の直径ｄと同一であっても、または異なっていてもよい。
光抽出部の１２０深さｈは、例えば、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約２ｍｍ、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．７ｍｍ、約４０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、約５０マイクロメートル〜約０．４ｍｍ、約６０マイクロメートル〜約０．３ｍｍ、約７０マイクロメートル〜約０．２ｍｍ、または約８０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。様々な実施形態によれば、各光抽出部の深さｈは、複数の光抽出部１２０のうちの他の光抽出部の深さｈと同一であっても、または異なっていてもよい。
図１Ａに示されるように、複数の光抽出部１２０の深さｈは、ガラス物品１００の厚さｔより小さいものであり得る。特定の実施形態では、深さｈは、ガラス物品の厚さｔに略等しいものであり得る（例えば、第１の表面から物品の厚さを通って第２の表面まで延びる光抽出部）。更なる実施形態では、比率ｔ：ｈは、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。一部の実施形態では、比率ｈ：ｄは、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。当然ながら、比率ｔ：ｈおよびｈ：ｄは、制限なく、複数の光抽出部のうちの各の光抽出部毎に様々であり得る。
光抽出部１２０は、頂点ａ（または、その光抽出部における最も低い点）を有し得るものであり、光抽出部間の距離ｘは、２つの隣接する光抽出部の頂点間の距離として定められ得る。様々な実施形態によれば、距離ｘは、約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲（例えば、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、または約５０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。各光抽出部間の距離ｘは、複数の光抽出部１２０において様々であって、異なる抽出部が互いから様々な距離ｘで離間され得ることを理解されたい。図１Ａは、略規則的な線またはパターンとして均等に離間された複数の光抽出部１２０を示しているが、複数の光抽出部は、例えば、ランダムなパターンもしくは配列されたパターン、繰り返しパターンもしくは非繰り返しパターン、対称なパターンもしくは非対称なパターンであり得る任意の所与のパターンまたは設計で、ガラス表面上にパターニングされ得ることを理解されたい。
様々な実施形態によれば、ガラス物品１００（例えば、ガラス導光板）の幾つかの部分上にある光抽出部１２０は、直径ｄ、深さｈ、間隔ｘ、比率ｔ：ｈ、および／または比率ｈ：ｄを有してもよく、一方、ガラス物品１００の他の部分上にある光抽出部１２０は、第２の直径ｄ、深さｈ、間隔ｘ、比率ｔ：ｈ、および／または比率ｈ：ｄを有してもよい。例えば、ガラス物品１００（例えば、導光板等）の縁部に隣接するまたはその付近の部分上の光抽出部１２０、または、光源（図示せず）からの光を受光する部分に隣接するまたはその付近の部分上の光抽出部１２０は、第１の直径ｄ、深さｈ、間隔ｘ、比率ｔ：ｈ、および／または比率ｈ：ｄを有してもよく、ガラス物品１００の中心付近または光源から所定の距離にある光抽出部１２０は、第２の直径ｄ、深さｈ、間隔ｘ、比率ｔ：ｈ、および／または比率ｈ：ｄを有してもよい。他の実施形態では、光抽出部１２０の直径、深さ、比率、および／または形状は、ガラス物品１００の表面上における位置の関数として変化し得る。
図２は、レーザ損傷（Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザで５ＫＨｚの周波数で３０パルス）によって生成された光抽出部（暗い窪み）を含むガラス物品の表面を示す。なお、図２は、複数の横列および縦列のアレイとしての光抽出部を示しているが、これは添付の特許請求の範囲を限定するものではなく、例示的な光抽出部は、繰り返しもしくは非繰り返しの態様、ランダムなもしくは配列された態様、対称なもしくは非対称な態様で生成され得る。一般的に、個々の抽出部はぞれぞれ、複数の抽出部のうちの他の抽出部とは僅かに異なる形状および／またはサイズを有することが観察できる。抽出部の近傍の表面上の領域Ａにおいては、レーザ損傷処理から生じたデブリが観察できる（黒い点）。領域Ｂにおいては、図示されている光抽出部は、欠陥（デブリ、リキャスト、損傷等）によって囲まれている。（周囲に描かれた円によって推定される）外径または「飛び散ったゾーン」は、抽出部自体の直径よりかなり大きい。更に、この領域は、複数の光抽出部のうちの他の抽出部の周囲の他の同様に位置する外側領域とは、形状および／またはサイズが異なる。領域Ｃにおいては、光抽出部の周囲にリキャスト層が示されている。リキャスト層は、例えば、ガラス表面に付着した、再付着されたガラス材料および／または反応生成物を含み得る。領域Ｄにおいては、ガラス表面の、例えば、欠けおよび／またはクラック等の表面欠陥が示されている。存在し得るが図２では容易に観察できない他の欠陥または傷としては、抽出部の周囲のガラス材料が熱的に変性された熱変性ゾーン、および／または、レーザパターニング処理中に受けた熱衝撃および／または衝撃波に起因して形成された表面下の微細クラックが挙げられるが、それらに限定されない。これらの表面／表面下の特徴の全ては、視認できるか否かに関係なく、ガラス物品の性能（例えば、ガラス物品の光抽出効率、色ずれ、および／またはムラ）に影響し得る。表面のクリーニングで、表面からデブリの一部が除去され得るが、特定の表面または表面下の欠陥は、改変または除去してはならない。
図２に示されている光抽出部とは対照的に、レーザ処理およびそれに続くエッチングを有する例示的な実施形態は、例えば、光抽出部の形状および／またはサイズに関して改善された均一性を有する、並びに／または、ガラス物品の表面および／もしくは表面下のデブリおよび／もしくは欠陥が低減された、複数の光抽出部を生成し得る（例えば、図４Ｂ、図５Ｂ、図５Ｄ、図６Ａ、図６Ｂ、および図７Ｂを参照）。一部の実施形態によれば、複数の光抽出部は、狭い直径分布を有し得る。例えば、複数の光抽出部は、平均直径ｄａｖｇを有し得るものであり、この値から１標準偏差（１σ）より大きいまたはより小さい直径を有する個々の光抽出部の数は、約２０％未満（例えば、約１０％未満、約５％未満、約３％未満、約２％未満、または約１％未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））である。均一性は、強度または光抽出効率に関しても記述され得る。例えば、複数の光抽出部は、（例えば、抽出される光のワット数に関して測定された）平均抽出効率ｅａｖｇを有し得るものであり、この値から１標準偏差（１σ）より大きいまたはより小さい効率を有する個々の光抽出部の数は、約２０％未満（例えば、約１０％未満、約５％未満、約３％未満、約２％未満、または約１％未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。換言すれば、複数の光抽出部の直径分布および／または光抽出効率分布について、１σは少なくとも約０．４（例えば、少なくとも約０．４１、０．４２、０．４３、０．４４、０．４５、０．４６、０．４７、０．４８、または０．４９等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））である。本明細書において用いられる１σ値は、平均値から（上下に）１標準偏差の範囲内に含まれる個々の光抽出部の割合を意味することが意図される。従って、０．４の１σ抽出効率値については、光抽出部の８０％が、平均抽出効率から１標準偏差の範囲内に含まれる抽出効率を有し得る（例えば、光抽出部の４０％が平均未満の抽出効率を有し、光抽出部の４０％が平均より大きい抽出効率を有し得る）と共に、光抽出部の２０％がこの標準偏差範囲に含まれない抽出効率を有し得る。簡潔のために、これらの例示的な実施形態は、本開示の方法の項において更に詳細に後述する。
本明細書において開示されるガラス物品および導光板は、テレビ、広告、自動車、および他の産業で用いられるＬＣＤまたは他のディスプレイを含むが、それらに限定されない様々なディスプレイ装置で用いられ得る。ＬＣＤにおける従来のバックライトユニットは、様々な構成要素を含み得る。１以上の光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）または冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ））が用いられ得る。従来のＬＣＤは、白色光を生じるために色変換蛍光体と共にパッケージにされたＬＥＤまたはＣＣＦＬを用い得る。本開示の様々な態様によれば、本開示のガラス物品を用いるディスプレイ装置は、青色光（紫外光、約１００〜４００ｎｍ）（例えば、近紫外光（約３００〜４００ｎｍ）等））を発する少なくとも１つの光源を含み得る。本明細書において開示される導光板および装置は、例えば、照明器具等であるがそれに限定されない任意の適切な照明用途においても用いられ得る。一部の実施形態では、ガラス物品は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置における導光器として用いられてもよく、光源（例えば、ＬＥＤ）は、導光器の少なくとも１つの縁部に光学的に結合され得る。
本明細書において用いられる「光学的に結合される」という用語は、光源が、光を導光器に導入するようガラス物品の縁部に配置されることを意味することが意図される。特定の実施形態によれば、光がガラス物品（例えば、ガラス導光板）に注入された際、光は導光器内に閉じ込められ、第１の表面または第２の表面上の光抽出部に当たるまで、全反射（ＴＩＲ）に起因して導光器内において跳ね返る。本明細書において用いられる「発光面」という用語は、光が導光板から観察者に向かって発せられる表面を意味することが意図される。例えば、第１の表面または第２の表面が発光面であり得る。同様に、「光入射面」という用語は、光が導光器に入射するよう、光源（例えば、ＬＥＤ）に結合される表面を意味することが意図される。例えば、導光板の側縁部が光入射面であり得る。
方法
本明細書において、ガラス物品または導光板を製造する方法開示され、本方法は、第１の直径および第１の深さを有する第１の複数の中間光抽出部を生成するために、ガラス基体の第１の表面をレーザと接触させる工程と、第２の直径および第２の深さを有する第２の複数の凹面状の光抽出部を形成するために、ガラス基体をエッチングする工程とを含む。
図３を参照し（限定するものではない）、本明細書において開示されるガラス物品を製造する方法を述べる。第１の表面３０５、それとは反対側の第２の表面３１０、およびそれらの間に延びる厚さｔを有するガラス基体３００が設けられ得る。ガラスシートの第１の表面または第２の表面は、例えば、静止したガラスシートの表面上の所定の経路に沿ってレーザを移動させることにより、レーザと接触させられ得る。或いは、レーザは静止していてもよく、ガラスシートが所定の経路に沿って移動され得る。所定の経路は、１または複数の線であり得るが、他の所定の経路（非直線状の経路を含む）も想定される。更に、繰り返しもしくは非繰り返しパターン、ランダムなもしくは配列されたパターン、対称なもしくは非対称なパターンであり得るより複雑なパターンを形成するために、表面上の２以上の所定の経路が辿られ得る。
レーザ（例えば、ＣＯ２レーザ、ＵＶレーザ等）との接触は、所定の経路に沿った単一のレーザパルスを含んでもよく、または、光抽出部の深さおよび／または幅を増加させるために複数のパルスが用いられてもよい。パルスは、例えば、１秒未満、０．５秒未満、０．１秒未満、０．０１秒未満、１ナノ秒未満、または１ピコ秒未満の持続時間（またはパルス幅）を有し得る。一部の実施形態では、パルス幅は、約１０ナノ秒〜約１００ナノ秒の範囲（例えば、約２０ナノ秒〜約９０ナノ秒、約３０ナノ秒〜約８０ナノ秒、約４０ナノ秒〜約７０ナノ秒、または約５０ナノ秒〜約６０ナノ秒等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。光抽出部の寸法（例えば、直径および／または深さ）は、例えば、所与の位置においてパルス繰り返し数を変えることによって制御され得る。様々な実施形態によれば、光抽出部の深さおよび／または幅は、約０．５マイクロメートル〜約３マイクロメートル／レーザパルス（例えば、約１マイクロメートル〜約２．５マイクロメートル／レーザパルス、または約１．５マイクロメートル〜２マイクロメートル／レーザパルス等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の率で増加し得る。所与の位置において繰り返されるパルス数は、例えば、１〜１００パルスの範囲（例えば、２〜９０パルス、３〜８０パルス、５〜７０パルス、１０〜６０パルス、２０〜５０パルス、または３０〜４０パルス等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
パルス繰り返し率（または周波数）は、例えば、約１ｋＨｚ〜約１５０ｋＨｚの範囲（例えば、約５ｋＨｚ〜約１２５ｋＨｚ、約１０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚ、約２０ｋＨｚ〜約９０ｋＨｚ、約３０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚ、約４０ｋＨｚ〜約７０ｋＨｚ、約５０ｋＨｚ〜約６０ｋＨｚ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。更なる実施形態では、パルスエネルギーは、約１０μＪ〜約２００μＪ（例えば、約２０μＪ〜約１５０μＪ、約３０μＪ〜約１２０μＪ、約４０μＪ〜約１００μＪ、約５０μＪ〜約９０μＪ、または約６０μＪ〜約８０μＪ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の範囲であり得る。
レーザ損傷およびガラスの切断に適した、限定するものではない例示的な方法およびレーザが、例えば、米国特許出願第１３／９８９，９１４号明細書、第１４／０９２，５３６号明細書、第１４／１４５，５２５号明細書、第１４／５３０，４５７号明細書、第１４／５３５，８００号明細書、第１４／５３５，７５４号明細書、第１４／５３０，３７９号明細書、第１４／５２９，８０１号明細書、第１４／５２９，５２０号明細書、第１４／５２９，６９７号明細書、第１４／５３６，００９号明細書、第１４／５３０，４１０号明細書、および第１４／５３０，２４４号明細書、並びに、国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ１４／０５５３６４号、第ＰＣＴ／ＵＳ１５／１３００１９号、および第ＰＣＴ／ＵＳ１５／１３０２６号に開示されており、それらの全体を参照して本明細書に組み込む。レーザは、ガラス基体の表面を損傷するのに適した任意の波長（例えば、紫外波長（約１００〜４００ｎｍ）、可視波長（約４００〜７００ｎｍ）、および赤外波長（約７００ｎｍ〜１ｍｍ）等）で動作し得る。一部の実施形態では、レーザ波長は、約２００ｎｍ〜約１０マイクロメートルの範囲（例えば、約３００ｎｍ〜約５マイクロメートル、約４００ｎｍ〜約４マイクロメートル、約５００ｎｍ〜約３マイクロメートル、または約１マイクロメートル〜約２マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
適切なレーザ損傷技術は、例えば、ＣＯ２レーザを用いて、ガラスをガラス歪点の温度、その付近の温度、またはそれより高い温度まで急速に加熱するＣＯ２レーザ損傷技術を含み得る。ＣＯ２レーザは、例えば、約１マイクロメートルより大きい波長（例えば、約１．０６マイクロメートル等）で動作し得る。他の実施形態では、約３５５ｎｍの波長で動作するＵＶレーザ（例えば、周波数三倍化ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）、または周波数三倍化ネオジム添加オルトバナジン酸イットリウム（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザ等）が用いられ得る。或いは、１０６４ｎｍで動作するＹＡＧレーザが用いられ得る。一部の実施形態では、急速なレーザ加熱に続き、例えば、固体水または水ミスト噴射器を用いた急速なクエンチ処理が行われ得る。
第１の表面または第２の表面上の所定の経路に沿ってガラス基体３００にレーザを照射することにより、直径ｄ１および深さｈ１を有する複数の光抽出部３１５が生成され得る。これらの抽出部３１５（エッチング前）は、本明細書においては、「中間」抽出部または「第１の」複数の光抽出部として参照される。レーザ接触時間および／またはレーザ強度は、導光器の所望の光学特性を達成するよう選択され得る。一部の実施形態では、直径ｄ１は、約１マイクロメートル〜約３００マイクロメートルの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約２５０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約４０マイクロメートル〜約９０マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、または約６０マイクロメートル〜約７０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。様々な実施形態によれば、各中間光抽出部の直径ｄ１は、複数中間光抽出部のうちの他の中間光抽出部の直径ｄ１と同一であっても、または異なっていてもよい。
図３を参照すると、レーザは、任意の所望の深さｈ１を有する中間光抽出部３１５を生成するために、ガラス基体を所定の経路に沿って変性し得る。例えば、深さｈ１は約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約２ｍｍ、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．７ｍｍ、約４０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、約５０マイクロメートル〜約０．４ｍｍ、約６０マイクロメートル〜約０．３ｍｍ、約７０マイクロメートル〜約０．２ｍｍ、または約８０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。図３に示されるように、複数の光抽出部３１５の深さｈ１は、ガラスシートの厚さｔより小さいものであり得る。様々な実施形態によれば、各中間光抽出部の深さｈ１は、複数の中間光抽出部のうちの他の中間光抽出部の深さｈ１と同一であっても、または異なっていてもよい。
特定の実施形態では、深さｈ１は、ガラス基体の厚さｔに略等しいものであり得る（例えば、第１の表面から基体の厚さを通って第２の表面まで延びる光抽出部）。更なる実施形態では、比率ｔ：ｈ１は、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。一部の実施形態では、比率ｈ１：ｄ１は、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
光抽出部は、頂点ａ（または、その光抽出部における最も低い点）を有し得るものであり、光抽出部間の距離ｘ１は、２つの隣接する光抽出部の頂点間の距離として定められ得る。様々な実施形態によれば、距離ｘ１は、約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲（例えば、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、または約５０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。各光抽出部間の距離ｘ１は、複数の光抽出部において様々であってよく、異なる中間抽出部が互いから様々な距離ｘ１で離間され得ることを理解されたい。
図３に示されるように、レーザとの接触の後、複数の中間光抽出部３１５を含むガラス基体３００に対して、エッチング工程Ｅが行われ得る。エッチングは、当該技術分野において知られている任意の処理（例えば、エッチング剤中における浸漬またはエッチング剤との接触）を用いて行われ得る。様々な実施形態によれば、エッチング工程は、ガラス基体を酸槽（例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）および／もしくは塩酸（ＨＣｌ）、または他の任意の適切な鉱酸もしくは無機酸（例えば、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（ＨＳＯ４）等）中に浸漬することを含み得る。酸槽の適切な濃度は、例えば、約０．２Ｍ〜約２Ｍの範囲（例えば、約０．４Ｍ〜約１．８Ｍ、約０．６Ｍ〜約１．６Ｍ、約０．８Ｍ〜約１．４Ｍ、または約１Ｍ〜約１．２Ｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。様々な実施形態によれば、エッチング剤は、ガラス物品の表面に高周波テクスチャを生じないエッチング剤から選択され得る。例えば、有機エッチング剤は、ガラス基体の表面に不溶性の結晶を生じる場合があり、これは、ガラス基体の表面に高周波テクスチャを生じて、それによって色ずれを生じさせ得る。従って、一部の実施形態では、エッチング剤は、有機エッチング剤（例えば、酢酸等）からは選択されてはならない。
複数の光抽出部３１５を含むガラス基体３００は、第１の表面４０５、第２の表面４１０、厚さｔ、および光抽出部４２０を含むガラス物品４００を生成するのに十分な時間にわたってエッチングされ得る。これらの抽出部４２０は、本明細書においては、「エッチング後の」抽出部または「第２の」複数の光抽出部として参照される。エッチング時間は、例えば、約３０秒間〜約１５分間の範囲（例えば、約１分間〜約１０分間、約２分間〜約８分間、または約３分間〜約５分間等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得、エッチングは、室温で、またはそれより高温で行われ得る。例えば、酸槽中でのエッチングが、機械的な撹拌および／または槽の循環を用いて、または用いずに行われ得る。それに加えて、より均一なエッチング速度を提供するために、槽に、超音波エネルギーが加えられ得る。例示的な適切なエッチング技術としては、同時係属の米国特許出願第１３／５４１，２０６号明細書および第１４／５９１，４５６号明細書に記載されているエッチング処理も挙げられ、各々の全体を参照して本明細書に組み込む。
例えば、酸濃度／割合、温度、および／または時間等の処理パラメータは、得られる抽出部のサイズ、形状、および分布に影響し得る。例えば、パラメータのうち、より濃度が高いエッチング液、および／または、より長いエッチング時間は、エッチング工程中に溶けるガラスの量に影響し得るものであり、従って、得られる光抽出部４２０の深さｈ２および／または直径ｄ２に影響し得る。平均エッチング速度は、例えば、約０．１マイクロメートル／分〜約１０マイクロメートル／分の範囲（例えば、約０．５マイクロメートル／分〜約５マイクロメートル／分、約１マイクロメートル／分〜約４マイクロメートル／分、または約２マイクロメートル／分〜約３マイクロメートル／分等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。所望の表面抽出部を達成するためにこれらのパラメータを変えることは、当業者の能力の範囲内である。
一部の実施形態では、エッチング後の光抽出部４２０は、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約４００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートル、約４０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約６０マイクロメートル〜約１２０マイクロメートル、約７０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、または約８０マイクロメートル〜約９０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の直径ｄ２を有し得る。様々な実施形態によれば、各光抽出部の直径ｄ２は、複数の光抽出部のうちの他の光抽出部の直径ｄ２と同一であっても、または異なっていてもよい。更なる実施形態では、光抽出部４２０の直径ｄ２は、光抽出部３１５の直径ｄ１より大きいものであり得る。例えば、ｄ２は、ｄ１より少なくとも約１０％大きい（例えば、ｄ１より少なくとも約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、２００％、３００％、４００％、または５００％等大きい）ものであり得る。特定の実施形態によれば、ｄ２は、ｄ１の約２倍（例えば、ｄ１の約２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、または１０倍）であり得る。上述のエッチング処理は、所望のまたは所定の形状、直径等を提供または達成するために、レーザ損傷中に遭遇する何らかの不則的性を除去するために、または、最適な光抽出のための適切なまたはより好ましい最終的な形状、直径等を達成するために、修正され得る。
引き続き図３を参照すると、エッチング工程は、任意の所望の深さｈ２を有する光抽出部４２０を生成し得る。例えば、深さｈ２は、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲（例えば、約５マイクロメートル〜約２ｍｍ、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．７ｍｍ、約４０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、約５０マイクロメートル〜約０．４ｍｍ、約６０マイクロメートル〜約０．３ｍｍ、約７０マイクロメートル〜約０．２ｍｍ、または約８０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。図３に示されるように、複数の光抽出部４２０の深さｈ２は、ガラス物品４００の厚さｔより小さいものであり得る。特定の実施形態では、光抽出部４２０の深さｈ２は、光抽出部３１５の深さｈ１より大きいものであり得る。例えば、ｈ２は、ｈ１より少なくとも約１０％大きい（例えば、ｈ１より少なくとも約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、２００％、３００％、４００％、または５００％等大きい）ものであり得る。他の実施形態では、図３に示されるように、深さｈ２は、深さｈ１に略等しい（例えば、ｈ１の約１０％以内）ものであり得る。様々な実施形態によれば、各光抽出部の深さｈ２は、複数の抽出部のうちの他の光抽出部の深さｈ２と同一であっても、または異なっていてもよい。上述のエッチング処理は、所望のまたは所定の形状、深さ等を提供または達成するために、レーザ損傷中に遭遇する何らかの不則的性を除去するために、または、最適な光抽出のための適切なまたはより好ましい最終的な形状、直径等を達成するために、修正され得る。
特定の実施形態では、深さｈ２は、ガラス物品の厚さｔに略等しいものであり得る（例えば、第１の表面から物品の厚さを通って第２の表面まで延びる光抽出部）。更なる実施形態では、比率ｔ：ｈ２は、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。一部の実施形態では、比率ｈ２：ｄ２は、約１００：１〜約１：１の範囲（例えば、約５０：１〜約２：１、約２５：１〜約３：１、約２０：１〜約４：１、または約１０：１〜約５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。当然ながら、比率ｔ：ｈ２およびｈ２：ｄ２は、制限なく、複数の光抽出部のうちの各の光抽出部毎に様々であり得る。ここでも、上述のエッチング処理は、所望のまたは所定の形状、直径／深さ／厚さの比率等を提供または達成するために、レーザ損傷中に遭遇する何らかの不則的性を除去するために、または、最適な光抽出のための適切なまたはより好ましい最終的な形状、直径／深さ／厚さの比率等を達成するために、修正され得る。
光抽出部は、頂点ａ（または、その光抽出部における最も低い点）を有し得るものであり、光抽出部間の距離ｘ２は、２つの隣接する光抽出部の頂点間の距離として定められ得る。様々な実施形態によれば、距離ｘ２は、約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲（例えば、約１０マイクロメートル〜約１．５ｍｍ、約２０マイクロメートル〜約１ｍｍ、約３０マイクロメートル〜約０．５ｍｍ、または約５０マイクロメートル〜約０．１ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。特定の実施形態では、光抽出部間４２０の距離ｘ２は、光抽出部３１５間の距離ｘ１と略同一であっても、または異なっていてもよい。各光抽出部間の距離ｘ２は、複数の光抽出部において様々であってよく、異なる抽出部が互いから様々な距離ｘ２で離間され得ることを理解されたい。
様々な実施形態によれば、ガラス物品４００上の光抽出部４２０は、ガラス物品１００の光抽出部１２０（図１Ａを参照）と類似の形状、サイズ、間隔、および／または形状を有し得る（例えば、ｄ＝ｄ２、ｈ＝ｈ２、ｘ＝ｘ２、ｔ：ｈ＝ｔ：ｈ２、ｈ：ｄ＝ｈ２：ｄ２等であるが、それらに限定されない）。ガラス物品１００と同様に、ガラス物品４００（例えば、ガラス導光板）の幾つかの部分は、直径ｄ２、深さｈ２、間隔ｘ２、比率ｔ：ｈ２、および／または比率ｈ２：ｄ２を有してもよく、一方、ガラス物品４００の他の部分上にある光抽出部４２０は、は、第２の直径ｄ２、深さｈ２、間隔ｘ２、比率ｔ：ｈ２、および／または比率ｈ２：ｄ２を有してもよい。例えば、ガラス物品４００（例えば、導光板等）の縁部に隣接するまたはその付近の部分上の光抽出部４２０、または、光源（図示せず）からの光を受光する部分に隣接するまたはその付近の部分上の光抽出部４２０は、第１の直径ｄ２、深さｈ２、間隔ｘ２、比率ｔ：ｈ２、および／または比率ｈ２：ｄ２を有してもよく、ガラス物品４００の中心付近または光源から所定の距離にある光抽出部４２０は、第２の直径ｄ２、深さｈ２、間隔ｘ２、比率ｔ：ｈ２、および／または比率ｈ２：ｄ２を有してもよい。他の実施形態では、光抽出部４２０の深さ、直径、比率、および／または形状は、ガラス物品４００の表面上における位置の関数として変化し得る。
図４Ａは、３５５ｎｍで動作するＮｄ：ＹＶＯ４レーザを用いてガラス基体に形成された単一の光抽出部を示しており、この光抽出部は、約１０マイクロメートルの直径ｄ１を有する。僅かに不規則的な形状と、光抽出部の周囲を囲むデブリの輪（白い）とが観察できる。図４Ｂは、酸エッチング後の同じ光抽出部を示す。この光抽出部は、約３０マイクロメートルの直径ｄ２を有する。より丸くなった形状と、光抽出部の周囲を囲む顕著なデブリが存在しないこととが観察できる。
本明細書において開示される方法は、ガラス物品の第１の表面および／または第２の表面に複数の光抽出部をパターニングするために用いられ得る。本明細書において用いられる「パターニングされた」という用語は、ガラス物品の表面上に、例えば、ランダムなパターンもしくは配列されたパターン、繰り返しパターンもしくは非繰り返しパターン、対称なパターンもしくは非対称なパターンであり得る任意の所与のパターンまたは設計で、複数の光抽出部が存在することを意味することが意図される。様々な実施形態によれば、抽出部は、略均一な照明を生じるよう、適切な密度でパターニングされ得る。例えば、光抽出部の密度は、ガラス物品(例えば、導光板)の長さに沿って変化してもよい（例えば、物品の光入射側において第１の密度を有し、物品の長さに沿った様々な点において密度が増減する等）。
限定するものではない実施形態では、ガラス物品は、第１の表面または第２の表面をレーザ損傷およびエッチングする前および／または後に、更に処理され得る。例えば、ガラス物品は、所望の厚さおよび／または表面品質を達成するために研削および／または研磨され得る。また、ガラスは、必要に応じてクリーニングされてもよく、および／または、ガラスの表面は、汚れを除去するための処理（例えば、表面をオゾンまたは他のクリーニング剤に晒す等）を受けてもよい。
また、ガラスは、例えば、イオン交換によって化学的に強化され得る。イオン交換処理中、ガラス物品の表面またはその付近のガラスシート中のイオンは、例えば、溶融塩槽からのより大きい金属イオンと交換され得る。ガラス中により大きいイオンを導入することで、表面領域の付近に圧縮応力を生じることにより、物品を強化できる。ガラスシートの中心領域内には、圧縮応力とのバランスをとるための、対応する引張応力が生じ得る。
イオン交換は、例えば、ガラスを所定の時間にわたって溶融塩槽中に浸漬することによって行われ得る。例示的な溶融塩槽としては、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＲｂＮＯ３、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。溶融塩槽の温度および処理時間は様々であり得る。所望の用途に従って時間および温度を決定することは、当業者の能力の範囲内である。限定するものではない例として、溶融塩槽の温度は、約４００℃〜約８００℃の範囲（例えば、約４００℃〜約５００℃等）であり得、所定の時間は、約４〜約２４時間の範囲（例えば、約４時間〜約１０時間等）であり得るが、他の温度および時間の組合せも想定される。限定するものではない例として、例えば、表面圧縮応力を付与するＫが強化された層を得る為に、ガラスは、約６時間にわたって約４５０℃のＫＮＯ３槽中に浸漬され得る。
なお、様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、示されていない様々な組合せまたは配列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。
また、本明細書において用いられる名詞は「少なくとも１つ」の対象を指し、特に明記しない限り、「１つのみ」の対象に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば、「光源」と言った場合には、特に明記しない限り、２以上のそのような光源を有する例を含む。同様に、「複数」は、「２つ以上」を示すことが意図される。従って、「複数の光抽出部」は、２つ以上のそのような特徴（例えば３つ以上のそのような特徴等）を含む。
本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様を構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。
本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。例えば、「略平面状の」表面は、平面状またはほぼ平面状の表面を意味することが意図される。
特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。
特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む／有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらの特徴、要素、または工程を含む、「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む方法に対して暗示される別の実施形態は、方法がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および方法がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。
以下の実施例は、限定するものではなく、説明のみを意図したものであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められる。
約６マイクロメートルの直径（１／ｅ２）のスポットに集光された約３５５ｎｍの波長で動作するＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザを、ガラス基体と接触させた。レーザのパルス幅は約３０ｎｓｅｃとし、パルス繰り返し率（周波数）は５ｋＨｚとし、パルスエネルギーは８５μＪとした。ガラス基体の表面に、５または３０個のレーザパルスを用いて光抽出部を生成した。図５Ａは、５個のレーザパルスを用いて生成された抽出部を有するガラス基体の側面図である（単一の光抽出部の拡大図（縮尺通りではない）を含む）。５個のパルスによる光抽出部は、約８マイクロメートルの直径および約１１マイクロメートルの深さを有した。図５Ｃは、３０個のレーザパルスを用いて生成された抽出部を有するガラス基体の側面図である（単一の光抽出部の拡大図（縮尺通りではない）を含む）。３０個のパルスによる光抽出部は、約１５マイクロメートルの直径および約７０マイクロメートルの深さを有した。
レーザ照射後、ガラス基体を、５体積％のＨＦおよび１０体積％のＨＮＯ３を含む酸槽中で９分間にわたってエッチングした。エッチング速度は約３．８マイクロメートル／分であった。サンプルにわたる均等なエッチング速度を確実にするために、槽の循環および機械的撹拌と共に４０ｋＨｚの超音波撹拌を用いた。
図５Ｂは、エッチング後の５パルスによるガラス基体の側面図であり、光抽出部は、３６マイクロメートルの直径および１１マイクロメートルの深さを有する。同様に、図５Ｄは、エッチング後の３０パルスによるガラス基体の側面図であり、光抽出部は、４３マイクロメートルの直径および６３マイクロメートルの深さを有する。図６Ａ〜図６Ｂは、それぞれ、５パルスによる光抽出部および３０パルスによる光抽出部の上面図であり、各光抽出部が実質的にクリーンな縁部および周囲領域を有することを示している（例えば、デブリおよび／または欠陥が実質的に存在しない）。その結果、ガラス基体は、基体にわたって高度の均一性を有する良好な光抽出効率を示し得る。レーザ照射されたガラス基体（光抽出部のピッチ＝５００マイクロメートル）のエッチング前およびエッチング後の上面図である図７Ａ〜図７Ｂを参照すると、光抽出部にわたる様々な輝度または強度（幾つかの非常に明るいスポットおよび幾つかの非常に暗いスポット）によって示されるかなりの量のノイズを示すエッチングされていない基体（図７Ａ）よりも、エッチングされた基体（図７Ｂ）は顕著に均質であることが観察できる。図５Ｂ、図５Ｄ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、所望のまたは所定の形状、直径／深さ／厚さの比率等を生じるために、および／もしくは、レーザ損傷中に遭遇する何らかの不則的性を除去するために、または最適な光抽出部を達成するために、例示的なレーザ、およびそれに加えた上述のエッチング処理を、適宜設けて、修正できる。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ガラス物品を製造する方法であって、
第１の直径および第１の深さを有する第１の複数の光抽出部を生成するために、ガラス基体の第１の表面をレーザと接触させる工程と、
第２の直径および第２の深さを有する第２の複数の光抽出部を形成するために、前記ガラス基体をエッチングする工程と
を含むことを特徴とする方法。
実施形態２
前記第１の複数の光抽出部、前記第２の複数の光抽出部、または前記第１の複数の光抽出部および前記第２の複数の光抽出部の両方が、前記第１の表面に、ランダムなパターン、配列されたパターン、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、対称なパターン、または非対称なパターンで存在する、実施形態１記載の方法。
実施形態３
前記第２の光抽出部の前記第２の直径が約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲である、実施形態１または２記載の方法。
実施形態４
前記第２の光抽出部の前記第２の直径が約２０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
実施形態５
前記第２の光抽出部の前記第２の直径が前記第１の光抽出部の前記第１の直径より大きい、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の方法。
実施形態６
前記第２の光抽出部の前記第２の深さが約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲である、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態７
前記第２の光抽出部の前記第２の深さが約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の方法。
実施形態８
前記第２の光抽出部の前記第２の深さが前記第１の光抽出部の前記第１の深さ以上である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の方法。
実施形態９
前記第２の複数の光抽出部が、約１：１〜約１０：１の範囲の深さと直径との比率を含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１０
前記第２の光抽出部間の距離が約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲である、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１１
前記第２の光抽出部の深さ、直径、深さと直径との比率、および形状のうちの任意の１つまたは組合せが、前記第１の表面上における位置の関数として変化する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１２
前記ガラス基体の反対側の第２の表面に第３の複数の光抽出部を形成する工程を更に含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１３
前記レーザが、ＣＯ２レーザ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）レーザ、周波数三倍化ネオジム添加ＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザ、および周波数三倍化ネオジム添加オルトバナジン酸イットリウム（Ｎｄ：ＹＶＯ４）レーザから選択される、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１４
前記レーザが、約２００ｎｍ〜約３マイクロメートルの範囲の波長で動作する、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１５
エッチングする前記工程が、前記ガラス基体を少なくとも１種のエッチング剤と接触させることを含む、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１６
エッチングする前記工程が、前記ガラス基体を約３０秒間〜約１５分間の範囲の時間にわたって酸槽中に浸漬することを含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
実施形態１７
前記少なくとも１種のエッチング剤が鉱酸から選択される、実施形態１５記載の方法。
実施形態１８
第１の表面と、それとは反対側の第２の表面とを含むガラス物品であって、
前記第１の表面が、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の直径と、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲の深さとを有する複数の光抽出部を含み、
前記複数の光抽出部の光抽出効率の分布が、少なくとも約０．４の１σ値を有する
ことを特徴とするガラス物品。
実施形態１９
前記１σ値が少なくとも約０．４５である、実施形態１８記載のガラス物品。
実施形態２０
前記光抽出部が、凹面状、楕円体状、放物面状、双曲面状、または円錐台状である、実施形態１８または１９記載のガラス物品。
実施形態２１
前記複数の光抽出部が、前記第１の表面に、ランダムなパターン、配列されたパターン、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、対称なパターン、または非対称なパターンで存在する、実施形態１８〜２０のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２２
前記光抽出部の前記直径が約１０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートルの範囲である、実施形態１８〜２１のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２３
前記光抽出部の前記直径が約２０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲である、実施形態１８〜２２のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２４
前記光抽出部の前記深さが約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲である、実施形態１８〜２３のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２５
前記光抽出部が、約１：１〜約１０：１の範囲の深さと直径との比率を含む、実施形態１８〜２４のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２６
前記光抽出部間の距離が約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲である、実施形態１８〜２５のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２７
前記ガラス物品の厚さが約０．３ｍｍ〜約３ｍｍの範囲である、実施形態１８〜２６のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２８
前記光抽出部の深さ、直径、深さと直径との比率、および形状のうちの任意の１つまたは組合せが、前記第１の表面上における位置の関数として変化する、実施形態１８〜２７のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態２９
前記反対側の第２の表面が、第２の複数の光抽出部を含む、実施形態１８〜２８のいずれか１つに記載のガラス物品。
実施形態３０
実施形態１８〜２９のいずれか１つに記載のガラス物品を含むことを特徴とするディスプレイ装置または照明器具。
１００ ガラス物品
１０５ 第１の表面
１１０ 第２の表面
１２０ 光抽出部
３００ ガラス基体
３０５ 第１の表面
３１０ 第２の表面
３１５ 第１の光抽出部
４００ ガラス物品
４２０ 第２の光抽出部

Claims (19)

  1. ガラス物品を製造する方法であって、
    第１の直径および第１の深さを有する第１の複数の光抽出部を生成するために、ガラス基体の第１の表面をレーザと接触させる工程と、
    第２の直径および第２の深さを有する第２の複数の光抽出部を形成するために、前記ガラス基体をエッチングする工程と
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第１の複数の光抽出部、前記第２の複数の光抽出部、または前記第１の複数の光抽出部および前記第２の複数の光抽出部の両方が、前記第１の表面に、ランダムなパターン、配列されたパターン、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、対称なパターン、または非対称なパターンで存在する、請求項１記載の方法。
  3. 前記第２の光抽出部の前記第２の直径が約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲である、または、前記第２の光抽出部の前記第２の直径が前記第１の光抽出部の前記第１の直径より大きい、請求項１または２記載の方法。
  4. 前記第２の光抽出部の前記第２の深さが約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲である、または、前記第２の光抽出部の前記第２の深さが前記第１の光抽出部の前記第１の深さ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第２の複数の光抽出部が、約１：１〜約１０：１の範囲の深さと直径との比率を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第２の光抽出部間の距離が約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第２の光抽出部の深さ、直径、深さと直径との比率、および形状のうちの任意の１つまたは組合せが、前記第１の表面上における位置の関数として変化する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. エッチングする前記工程が、前記ガラス基体を少なくとも１種のエッチング剤と接触させることを含む、または、前記ガラス基体を約３０秒間〜約１５分間の範囲の時間にわたって酸槽中に浸漬することを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 第１の表面と、それとは反対側の第２の表面とを含むガラス物品であって、
    前記第１の表面が、約５マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の直径と、約１マイクロメートル〜約３ｍｍの範囲の深さとを有する複数の光抽出部を含み、
    前記複数の光抽出部の光抽出効率の分布が、少なくとも約０．４の１σ値を有する
    ことを特徴とするガラス物品。
  10. 前記１σ値が少なくとも約０．４５である、請求項９記載のガラス物品。
  11. 前記光抽出部が、凹面状、楕円体状、放物面状、双曲面状、または円錐台状である、請求項９または１０記載のガラス物品。
  12. 前記複数の光抽出部が、前記第１の表面に、ランダムなパターン、配列されたパターン、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、対称なパターン、または非対称なパターンで存在する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のガラス物品。
  13. 前記光抽出部の前記直径が約１０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートルの範囲である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のガラス物品。
  14. 前記光抽出部の前記深さが約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲である、請求項９〜１３のいずれか一項に記載のガラス物品。
  15. 前記光抽出部が、約１：１〜約１０：１の範囲の深さと直径との比率を含む、請求項９〜１４のいずれか一項に記載のガラス物品。
  16. 前記光抽出部間の距離が約５マイクロメートル〜約２ｍｍの範囲である、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のガラス物品。
  17. 前記ガラス物品の厚さが約０．３ｍｍ〜約３ｍｍの範囲である、請求項９〜１６のいずれか一項に記載のガラス物品。
  18. 前記光抽出部の深さ、直径、深さと直径との比率、および形状のうちの任意の１つまたは組合せが、前記第１の表面上における位置の関数として変化する、請求項９〜１７のいずれか一項に記載のガラス物品。
  19. 請求項９〜１８のいずれか一項に記載のガラス物品を含むことを特徴とするディスプレイ装置または照明器具。
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