JP2019522614A

JP2019522614A - 積層ガラス物品を製造する方法

Info

Publication number: JP2019522614A
Application number: JP2018563554A
Authority: JP
Inventors: ベネットドーン，ポール; ユーリエヴィチゴリヤティン，ウラディスラフ; レディーヴァッディ，ブッチ; ヴェンカタラマン，ナテサン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2019-08-15
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: TW201742847A; WO2017214242A3; CN109311742A; TWI742090B; WO2017214242A2; US20200307173A1; JP7221056B2

Abstract

ここに記載された１つ以上の実施の形態によれば、積層ガラス物品は、第１のガラスシートおよび第２のガラスシートを提供する工程、その第１のガラスシートおよび第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程、およびその第１のガラスシートを第２のガラスシートに結合して、積層ガラス物品を形成する工程を有してなる方法によって、製造することができる。１つ以上の実施の形態において、第１の結合面と第２の結合面との間に中間層が配置されることがある、その第１の結合面と第２の結合面は粗面であることがある、または第１の結合面と第２の結合面は真空蒸着によって化学処理されることがある。

Description

優先権

本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年６月７日に出願された米国特許出願第６２／３４６８１９号に優先権の恩恵を主張するものである。

本明細書は、広く、ガラス物品を製造する方法に関し、より詳しくは、互いに結合された少なくとも２つのガラス層を備えた積層ガラス物品を製造する方法に関する。

カバーガラス、ガラス製バックプレーンなどのガラス物品が、ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレイ、コンピュータ・モニター、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）などの家庭用および商業用の両方の電子装置に用いられている。これらのガラス物品の内のいくつかは、「タッチ」機能性を備えることがあり、このため、ガラス物品が、使用者の指および／またはスタイラス器具を含む様々な物体により接触され、それゆえ、そのガラスが、損傷せずに日常的な接触に耐えるのに十分に頑丈でなければならない必要がある。さらに、そのようなガラス物品は、携帯電話、パーソナル・メディア・プレーヤー、およびタブレット型コンピュータなどの携帯型電子装置に組み込まれることもある。これらの装置に組み込まれるガラス物品は、関連する装置の輸送中および／または使用中に損傷を受けやすいであろう。したがって、電子装置に使用されるガラス物品は、実際の使用からの日常的な「タッチ」接触だけでなく、その装置が輸送されているときに生じることのある偶発的な接触と衝撃にも耐えられる向上した強度を必要とするであろう。

化学的テンパリング、熱的テンパリング、および積層を含む様々な過程を使用してガラス物品を強化することができる。積層により強化されたガラス物品は、熱膨張係数が異なる少なくとも２つのガラス組成物から形成される。これらのガラス組成物は、高温で互いに接触させられて、ガラス物品を形成し、ガラス組成物を互いに結合または積層することができる。ガラス組成物が冷えるにつれて、熱膨張係数の差により、ガラスの層の少なくとも１つに圧縮応力が生じ、それによって、ガラス物品が強化される。物理的、光学的、および化学的性質を含む、積層ガラス物品の他の性質を与えるまたは向上させるために、積層過程を使用しても差し支えない。

しかしながら、積層ガラスシートは、ガラス組成物を溶融状態に溶融する工程およびその組成物をダウンドローして積層板を形成する工程を含む、複雑かつ費用のかかる製造工程を伴うであろう。その上、成形温度で粘度が異なるガラスは、ダウンドロー法により積層板で対にすることができないであろう。したがって、積層ガラス物品を製造する代わりの方法が必要とされている。

１つの実施の形態によれば、積層ガラス物品は、第１のガラスシートおよび第２のガラスシートを提供する工程、その第１のガラスシートおよび第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程、およびその第１のガラスシートを第２のガラスシートに結合して、積層ガラス物品を形成する工程を有してなる方法によって、製造することができる。第１のガラスシートは、第１の結合面およびその第１の結合面に対して略直角な方向の第１のシート厚を有することがある。第２のガラスシートは、第２の結合面およびその第２の結合面に対して略直角な方向の第２のシート厚を有することがある。組み立てられたときに、その第１の結合面は、第２の結合面に揃えられ、隣接していることがある。１つ以上の実施の形態において、第１の結合面と第２の結合面との間に中間層が配置されることがあり、その第１の結合面と第２の結合面は、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する粗面であることがある、または第１の結合面と第２の結合面は真空蒸着によって化学処理されることがある。その中間層は、第１のガラスシートおよび第２のガラスシートの軟化点より低い軟化点を有するガラスを含むことがある、またはその中間層は結合中に昇華することがある。第１のガラスシートは、第１の結合面と第２の結合面により形成された界面で第２のガラスシートに結合されることがある。

別の実施の形態によれば、積層ガラス物品は、第１のガラスシートおよび第２のガラスシートを提供する工程、その第１のガラスシートおよび第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程、およびその第１のガラスシートを第２のガラスシートに結合して、積層ガラス物品を形成する工程を有してなる方法によって、製造することができる。第１のガラスシートは、第１の結合面およびその第１の結合面に対して略直角な方向の第１のシート厚を有することがある。第２のガラスシートは、第２の結合面およびその第２の結合面に対して略直角な方向の第２のシート厚を有することがある。組み立てられたときに、その第１の結合面は、第２の結合面に揃えられ、隣接していることがある。１つ以上の実施の形態において、第１の結合面と第２の結合面との間に中間層が配置されることがあり、その中間層は結合中に昇華することがある。第１のガラスシートは、第１の結合面と第２の結合面により形成された界面で第２のガラスシートに結合されることがある。

積層ガラス物品およびそのような積層物品を製造する方法の追加の特徴および利点は、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となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態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、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題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目的であることが理解されよう。添付図面は、その様々な実施の形態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、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。

ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、積層ガラス物品の断面図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、積層ガラス物品を製造する過程を示す説明図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、粗い結合面を有する１つ以上のガラスシートを備えたガラス積層体の説明図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、１つ以上の中間層を備えたガラス積層体の説明図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、１つ以上の中間層および１つ以上のスペーサを備えたガラス積層体の説明図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、非平面状結合面を有する１つ以上のガラスシートを有するガラス積層体の説明図ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、積層ガラス物品を製造する連続過程の説明図

ここで、その例が添付図面に示されている、ここに開示された積層ガラス物品およびそのような積層ガラス物品を製造する方法の実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部分を指すために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。一般に、積層ガラス物品は、互いに結合された少なくとも２つのガラス層を備える。積層ガラス物品は、多数のガラスシートを備えたガラス積層体を、それらガラスシートを互いに結合する温度に加熱して、積層ガラス物品を形成することによって製造することができる。ガラスシートを互いに結合することによって、それらは、それらを形成するガラスシートとほぼ同じ組成と幾何学形状とサイズを有するであろうガラス層になる。ここに記載されるように、結合を向上させ、より品質の高い積層ガラス物品を得るために、結合前に、ガラスシートに様々な処理および改良を行うことができる。例えば、ここに記載された方法によって製造される積層ガラス物品は、空洞部分、ちり粒子、および積層ガラス物品の内部領域に配置された他の不要な物質が少ないであろう。ここに記載されるように、１つの実施の形態において、他のシートに結合されるところに粗面を有するガラスシートを利用することによって、結合が向上することがある。別の実施の形態において、他のシートに結合されるところに化学処理面を有するガラスシートを利用することによって、結合が向上することがある。別の実施の形態において、結合中にガラスシートの間に中間層が利用されることがあり、その場合、その中間層の材料は、結合中に分解し、ガラス積層体から遊離することがある、またあるいは、中間層の材料が、結合された積層ガラス物品におけるガラス層の間に配置された中間結合層を形成することがある。

図１は、積層ガラス物品１００の断面図を概略示している。積層ガラス物品１００は、概して、図１に示されるような、３つのガラス層１１１、１２１、１３１など、少なくとも２つのガラス層を備える。ガラス層１１１、１２１、１３１は、それらガラス層１１１、１２１、１３１の間に形成された結合界面１２８、１３８に比較的薄い中間結合層が配置されて、または直接的に、のいずれかで、互いに結合される。図１は３つのガラス層１１１、１２１、１３１を示しているが、積層ガラス物品１００の他の実施の形態は、ただ２つのガラス層を有することがある、または４以上のガラス層（少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、またさらには少なくとも１０のガラス層）を有することがあることを理解すべきである。追加のガラス層は、示されたガラス層１１１、１２１、１３１に隣接して配置され、ここに記載された過程と類似の過程で結合することができる。

さらに図１に実施の形態を参照すると、積層ガラス物品１００は、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１を備える。第１のガラス層１１１は第２のガラス層１２１と第３のガラス層１３１との間に配置されている。第１のガラス層１１１は第１の結合界面１２８で第２のガラス層１２１に結合され、第１のガラス層１１１は第２の結合界面１３８で第３のガラス層１３１に結合されている。ここに用いたように、「結合された」という用語は、ガラス層の材料を、２つのガラス層を１つの結合物品に統合するのに十分な温度に上昇させることによって形成するガラス層間（第１のガラス層１１１と第２のガラス層１２１との間、または第１のガラス層１１１と第３のガラス層１３１との間など）の結合を称する。

ここで図２を参照すると、図１の積層ガラス物品を製造する方法が概略示されている。図２は、ガラスシート１１０、１２０、１３０が組み立てられて、ガラス積層体１８０を形成し、ガラス積層体１８０が熱処理されて、ガラスシート１１０、１２０、１３０を結合して、積層ガラス物品１００を形成するのを示している。

１つ以上の実施の形態によれば、図２の左側の部分に示されるように、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０が提供される。第１のガラスシート１１０は、第１の結合面１１２、および第１の結合面１１２と反対の第２の結合面１１４を有することがある。第２のガラスシート１２０は、結合面１２４、および結合面１２４と反対の外部物品面１２２を有することがある。第３のガラスシート１３０は、外部物品面１３４、および外部物品面１３４と反対の結合面１３２を有することがある。第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の各々は、それぞれ、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の記載された面と略直角の方向の厚さを有する。例えば、第１のガラスシート１１０は、第１の結合面１１２と第２の結合面１１４との間で測定される厚さを有し；第２のガラスシート１２０は、外部物品面１２２と結合面１２４との間で測定される厚さを有し；第３のガラスシート１３０は、結合面１３２と外部物品面１３４との間で測定される厚さを有する。

ここに用いたように、「結合面」は、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、または第３のガラスシート１３０のいずれかの、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、または第３のガラスシート１３０の別のものに結合されるべき面を称する。例えば、図２の実施の形態（３つのガラスシート１１０、１２０、１３０を示す）に関して、第１のガラスシート１１０の第１の結合面１１２または第２の結合面１１４、第２のガラスシート１２０の結合面１２４、または第３のガラスシート１３０の結合面１３２のいずれも、結合面と考えられる。

いくつかの実施の形態によれば、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、または第３のガラスシート１３０の内の１つ以上は、電子装置上のカバーガラスとして利用できる比較的平らなガラスシートの形状と一致する、厚さよりずっと大きい長さおよび／または幅（測定厚の方向に直角の方向）を有することがある。例えば、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の長さおよび幅は、それぞれ、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、または第３のガラスシート１３０の厚さより、少なくとも約１０倍大きい、少なくとも約５０倍大きい、またさらには少なくとも約１００倍大きいことがある。他の実施の形態によれば、そのガラスシートは非平面であることがあり、よって、積層の際に、成形ガラスシートが形成される。

図２に示されるように、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０は、ガラス積層体１８０に組み立てられる。図２に示された実施の形態によれば、第２のガラスシート１２０の結合面１２４が第１のガラスシート１１０の第１の結合面１１２と揃えられて、ガラス積層体１８０の一部を形成することができ、第３のガラスシート１３０の結合面１３２が第１のガラスシート１１０の第２の結合面１１４と揃えられて、ガラス積層体１８０の別の部分を形成することができる。１つ以上の実施の形態によれば、結合面１２４と第１の結合面１１２は互いに隣接しており、結合面１３２と第２の結合面１１４は互いに隣接している。ここに用いたように、２つの面が互いに近接近している、または直接接触している場合に、それらが互いに隣接している。例えば、２つの積み重ねられたガラスシートは、図２に示されるように、直接接触していることによって、互いに隣接していることがある。しかしながら、互いに隣接している面は、全ての実施の形態において、互いに直接接触している必要はないとを理解すべきである。例えば、いくつかの実施の形態によれば、２つのガラスシートが、約５０マイクロメートル以下（約４０マイクロメートル以下、約３０マイクロメートル以下、約２０マイクロメートル以下、またさらには約１０マイクロメートル以下など）の厚さを有する中間層などの、比較的薄い中間層により隔てられている場合、それらは互いに隣接しているであろう。本開示において、中間層を備えた実施の形態が以下に開示されている。さらに図２を参照すると、第１のガラスシート１１０は第２のガラスシート１２０と未結合の界面１２６を形成することがあり、第１のガラスシート１１０は第３のガラスシート１３０と未結合の界面１３６を形成することがある。

ガラス積層体１８０の組立て前に、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および／または第３のガラスシート１３０を洗浄してもよい。実施の形態によれば、洗浄工程は、水（脱イオン水など）による洗浄、もしくはＨ_２Ｏ_２、ＢＡＫＥＲＣＬＥＡＮ（登録商標）ＪＴＢ−１００（ＡｖａｎｔｏｒＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓから市販されている）、ＲＣＡ洗浄過程、またはＲＣＡ洗浄過程のＳＣ−１部分などの他の洗浄剤またはプロトコルによる洗浄を含むことがある。その上、ここに記載された実施の形態において、図２に示されたものなどの積層ガラス物品１００を製造する過程は、埃および／または酸素のレベルが低い清浄な室内環境において行われることがある。いくつかの実施の形態において、ガラス積層体１８０の組立て、積層ガラス物品１００への結合、またはその両方は、ヘリウムや窒素などの不活性ガスの雰囲気内で行われるべきである。いくつかの実施の形態において、ガラス積層体１８０の組立ては、不活性ガスの雰囲気において清浄な室内環境において行われることがあり、加熱によるそのガラス積層体の結合は、そのような特殊な条件の外側で行われることがある。

１つ以上の実施の形態によれば、ガラス積層体１８０の組立て後、ガラス積層体１８０を結合して、積層ガラス物品１００を形成する。結合中、第１のガラスシート１１０を第２のガラスシート１２０に結合することができ、第１のガラスシート１１０を第３のガラスシート１３０に結合することができる。得られた積層ガラス物品１００は、第２のガラス層１２１と第３のガラス層１３１との間に位置する第１のガラス層１１１を備える。第２のガラス層１２１は第１の結合界面１２８で第１のガラス層１１１に結合され、第３のガラス層１３１は第２の結合界面１３８で第１のガラス層１１１に結合される。第２のガラスシート１２０および第３のガラスシート１３０への第１のガラスシート１１０の結合は、ガラス積層体１８０の放射加熱の結果であることがある。矢印１９０が、ガラス積層体１８０の放射加熱を概略示している。放射加熱を用いてもよいが、対流加熱および伝導加熱などの他の加熱機構もここでは考えられる。ここに記載されるように、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１の各々の形状および他の物理的性質は、それぞれ、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０のものと同一または実質的に類似しているであろう。

ここに記載されるように、ガラスシート（例えば、第２のガラスシート１２０に対する第１のガラスシート１１０、または第３のガラスシート１３０に対する第１のガラスシート１１０）の結合は、ガラス積層体１８０の加熱を含むことがある。その加熱は、ガラスシート１１０、１２０、１３０の材料のほぼ軟化点にある結合温度であることがある。１つの実施の形態において、結合は、最低の軟化点を有するガラスシート１１０、１２０、１３０のほぼ軟化点以上の温度を含む結合温度範囲であることがある。他の実施の形態において、その結合温度範囲は、ガラスシート１１０、１２０、１３０の最低の軟化点の材料の軟化点より低いが、それと比較的近い温度を含む。いくつかの実施の形態によれば、結合は、最低の軟化点を有するガラスシート１１０、１２０、１３０の軟化点より約２００℃、１００℃、または５０℃以上低い温度を含む結合温度範囲であることがある。ここに用いた「軟化点」という用語は、ガラス組成物が約１×１０^７．６ポアズ（Ｐ）の粘度を有する温度を称する。

別の実施の形態によれば、結合は、最低の軟化点を有するガラスシート１１０、１２０、１３０の徐冷点より約２００℃、１００℃、または５０℃以上低い温度を含む結合温度範囲であることがある。ここに用いた「徐冷点」という用語は、ガラス組成物が約１×１０^１３ポアズ（Ｐ）の粘度を有する温度を称する。

別の実施の形態によれば、結合は、最低の軟化点を有するガラスシート１１０、１２０、１３０の歪み点より約２００℃、１００℃、または５０℃以上低い温度を含む結合温度範囲であることがある。ここに用いた「歪み点」という用語は、ガラス組成物が約１×１０^１４．５Ｐの粘度を有する温度を称する。

別の実施の形態によれば、ガラスを結合するための温度は、結合されるガラスの組成に依存することがあり、適切な結合温度は、約６２５℃から約１１００℃（約６２５℃から約９００℃、約７００℃から約１１００℃、約７００℃から約１１００℃、約７００℃から約１０００℃、約６２５℃から約８５０℃、または約６２５℃から約９５０℃など）に及ぶことがある。

ここに記載されるように、第２のガラスシート１２０および第３のガラスシート１３０への第１のガラスシート１１０の結合により、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０がガラス層（すなわち、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１）に形成される。一般に、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の組成、厚さ、熱膨張係数（ＣＴＥ）、および他の性質は、それぞれ、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１のものとほぼ同じであろう。例えば、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１の各々のガラス組成は、それぞれ、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０のガラス組成と実質的に同一であることがある。例えば、ここに用いたように、「実質的に同一の」ガラス組成は、各ガラス組成の各成分が他のガラス組成の約５質量％内にある、２つ以上のガラス組成を称する。１つ以上の実施の形態において、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１の各々の厚さは、それぞれ、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の厚さとほぼ等しいことがある。しかしながら、それらのガラス層の間に、比較的薄い拡散層であって、その拡散層に隣接したバルクガラス組成物の混合物を反映する組成を有する拡散層が形成することがあると考えられる。

ここに記載された積層ガラス物品のいくつかの実施の形態は、コアガラス層（図１の第１のガラス層１１１）が２つのクラッドガラス層（図１の第２のガラス層１２１および第３のガラス層１３１）により挟まれた、強化ガラス物品であることがある。そのクラッドガラス層は、コアガラス層と異なる熱膨張係数を有し、積層ガラス物品１００が冷えるときに、その中に圧縮応力が生じることがある。ここに用いた「ＣＴＥ」という用語は、約２０℃から約３００℃の温度範囲に亘り平均したガラス組成物の線熱膨張係数を称する。ＣＴＥは、例えば、ＡＳＴＭＥ２２８「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＬｉｎｅａｒＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎｏｆＳｏｌｉｄＭａｔｅｒｉａｌｓＷｉｔｈａＰｕｓｈ−ＲｏｄＤｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ」またはＩＳＯ７９９１：１９８７「Ｇｌａｓｓ−−Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍｅａｎｌｉｎｅａｒｔｈｅｒａｍｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ」に記載された手順を使用して、決定することができる。ここに記載された積層ガラス物品１００のいくつかの実施の形態において、第１のガラス層１１１は、熱膨張係数ＣＴＥ_コアを有する第１のガラス組成物から形成され、第２のガラス層１２１および第３のガラス層１３１は、熱膨張係数ＣＴＥ_クラッドを有する第２の異なるガラス組成物から形成される。ＣＴＥ_コアは、ＣＴＥ_クラッドより大きいことがあり、それにより、イオン交換または熱的テンパリングを行わずに、第２のガラス層１２１および第３のガラス層１３１が圧縮応力下にあり、第１のガラス層１１１が引張応力下にある。いくつかの実施の形態において、第２のガラス層１２１、第３のガラス層１３１、またはその両方の厚さは、第１のガラス層における引張応力を管理できるレベルに制御しつつ、第２と第３のガラス層により高い圧縮応力を達成するために、第１のガラス層１１１の厚さよりも著しく小さい。典型的に、コア層の張力が脆性限界を超えず、積層板が壊れないように、より薄いクラッド層を利用することができる。

いくつかの実施の形態によれば、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上が粗面であることがある。そのような実施の形態が図３に示されており、ここでは、第２のガラスシート１２０の結合面１２４および第３のガラスシート１３０の結合面１３２が粗面として概略示されている。図３は、第２のガラスシート１２０の結合面１２４および第３のガラスシート１３０の結合面１３２のみが粗面である実施の形態を示しているが、他の実施の形態において、第１のガラスシート１１０の第１の結合面１１２および第２のガラスシート１２０の結合面１２４、または第１のガラスシート１１０の第２の結合面１１４および第３のガラスシート１３０の結合面１３２などの、２つの隣接する結合面が粗面であってもよいことを理解すべきである。いくつかの実施の形態において、結合すべき実質的に全面が粗面化されている。実施の形態によれば、ガラスシート１１０、１２０、１３０の組立ておよび／またはガラスシート１１０、１２０、１３０の結合の前に、結合面は、以下に限られないが、酸エッチング、吹き付け加工、および／または粒子堆積などの方法によって粗面化されることがある。酸エッチング、サンドブラスト技法、および粒子堆積が、粗面を形成する適切な方法であろうが、他の粗面化方法を利用してよいと考えられる。

理論に束縛されないが、粗面化結合面を利用すると、加熱下の結合中に気体が系から出られることによって、積層ガラス物品１００内の空洞部分の形成が防がれるであろうと考えられる。その上、結合に利用できる結合面の表面積の増加のために、結合が強化されるであろうと考えられる。

１つ以上の実施の形態において、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の内の少なくとも１つが、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有することがある。特に明記のない限り、表面粗さは、算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を称する。ここに用いられているように、Ｒ_ａは、局所表面高さと平均表面高さとの間の差の算術平均として定義され、以下の式：

により記載することができ、式中、ｙ_ｉは平均表面高さに対する局所表面高さである。１つ以上の実施の形態において、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上のＲ_ａが、少なくとも約４ｎｍ、少なくとも約５ｎｍ、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約２５ｎｍ、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約２００ｎｍ、少なくとも約３００ｎｍ、少なくとも約４００ｎｍ、またさらには少なくとも約５００ｎｍであることがある。例えば、結合された面の１つ以上のＲ_ａが、約３ｎｍから約５００ｎｍ、約５ｎｍから約５００ｎｍ、または約２５ｎｍから約５００ｎｍであることがある。

いくつかの実施の形態によれば、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上が酸エッチングにより粗面化されることがある。例えば、ＨＣｌ、ＨＮＯ_３、またはその組合せなどの、どの適切な酸をエッチング過程に使用してもよく、その酸は、エッチングすべきガラスのガラス組成（すなわち、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および／または第３のガラスシート１３０のガラス組成）に基づいて選択してよい。別の実施の形態によれば、結合される面の１つ以上が吹き付け加工により粗面化される。ここに用いられているように、吹き付け加工は、高圧下で表面に対して研磨材の流れを強制的に吹き付ける作業を称する。加圧流体、典型的に、圧縮空気、または遠心ホイールを使用して、噴射媒体を吹き付けてもよい。１つの実施の形態において、吹き付け加工は、サンドブラスト技法（すなわち、噴射媒体が砂である場合）であることがある。別の実施の形態において、吹き付け加工は、噴射媒体として炭化ケイ素粒子を利用することがある。

別の実施の形態によれば、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上が粒子の堆積により粗面化されることがある。１つ以上の実施の形態によれば、その粒子は、約１００ｎｍから約１０マイクロメートル（約１００ｎｍから約５マイクロメートル、約１００ｎｍから約１マイクロメートル、約１００ｎｍから約０．５マイクロメートル、約１００ｎｍから約２５０ｎｍ、約２５０ｎｍから約１０マイクロメートル、約０．５マイクロメートルから約１０マイクロメートル、または約１マイクロメートルから約１０マイクロメートル、または約５マイクロメートルから約１０マイクロメートルなど）のサイズに及ぶことがあり、様々なサイズの粒子の分散体が１つの結合面１１２、１１４、１２４、１３２上に配置されることがある。いくつかの実施の形態によれば、粒子は形状が実質的に球形であることがある。しかしながら、他の実施の形態において、粒子は、鋭角特徴を有する粒子を含む、丸まったまたは実質的に平らな面を有する不規則な形状体などの他の形状または形状因子を有することがある。粒子が様々なサイズを有することがある。１つの実施の形態において、各粒子は、約１００ｎｍから約１０マイクロメートル（約１００ｎｍから約１マイクロメートル、約４００ｎｍから約９００ｎｍ、または約４００ｎｍから約１０マイクロメートルなど）の最大寸法を有することがある。ここに用いられているように、「最大寸法」は、粒子の体積により測定されるような、個々の粒子の面の間の最大距離を称する。例えば、球状粒子の最大寸法は球体の直径である。「平均最大寸法」は、結合面上に堆積した全ての粒子の最大寸法の平均を称する。

粒子は結合面１１２、１１４、１２４、１３２に物理的に付着している必要はないが、いくつかの実施の形態において、粒子は結合面１１２、１１４、１２４、１３２に付着していることがあることを理解すべきである。例えば、粒子は、結合を促進する高温で、結合面１１２、１１４、１２４、１３２上に堆積させることができるであろう。

ここに記載された粒子の適切な材料としては、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、五酸化ニオブ、酸化ランタン、窒化ケイ素、またはその組合せが挙げられるであろう。例えば、適切な粒子としては、ガラスフリットまたは砂が挙げられるであろう。いくつかの実施の形態において、粒子は、第１のガラス層および第２のガラス層の各々よりも軟化点が低いガラスフリットを含むことがある。そのような実施の形態において、粒子は、第１のガラス層と第２のガラス層との間から気体を漏らすことができ、次いで、軟化し、第１のガラス層と第２のガラス層を結合するのに役立つスペーサとしての機能を果たすことができる。

ここで図４を参照すると、１つ以上の実施の形態によれば、ガラス積層体１８０は、互いに結合されたガラスシート１１０、１２０、１３０の間に配置された１つ以上の中間層１４０を備える。例えば、図４に示されるように、中間層１４０は、第１のガラスシート１１０と第２のガラスシート１２０との間に配置され、第１のガラスシート１１０と第３のガラスシート１３０との間に配置されることがある。実施の形態によれば、ガラス積層体１８０中の中間層１４０の材料は、結合後に積層ガラス物品１００中に残ることがある、または結合中にガラス積層体１８０から遊離される（そして、積層ガラス物品１００中に存在しない）ことがある。

中間層１４０は、約１マイクロメートルから約１０マイクロメートル、または約１００ｎｍから約１マイクロメートルなど、約１００ｎｍから約５０マイクロメートルの厚さを有することがある。１つ以上の中間層１４０を備えたガラス積層体１８０の実施の形態において、第１のガラスシート１１０は、第２のガラスシート１２０または第３のガラスシート１３０と直接接触していない。しかしながら、第１のガラスシート１１０は、中間層１４０が約５０マイクロメートル以下（約２５マイクロメートル以下、約５マイクロメートル以下、または約１マイクロメートル以下など）の厚さを有する場合、第２のガラスシート１２０または第３のガラスシート１３０の１つ以上と隣接していると考えられる。

１つ以上の実施の形態において、中間層１４０は、ガラスシート１１０、１２０、１３０の材料に対して比較的低い軟化点を有するガラスなどのガラスを含むことがある。例えば、中間層１４０は、薄いガラスシートであることがある。実施の形態において、中間層１４０は、ガラスシート１１０、１２０、１３０の材料の最低の軟化点より低い軟化点を有するガラス材料を含む、またはそれからなることがある。実施の形態において、中間層１４０のガラス材料の軟化点は、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の軟化点より少なくとも約５０℃低い（少なくとも約１００℃低い、少なくとも約２００℃低い、またさらには少なくとも約３００℃低いなど）ことがある。中間層１４０に軟化点が低いガラス材料を使用することにより、比較的低い結合温度で中間層１４０によりガラスシート１１０、１２０、１３０の結合が可能になるであろう。何故ならば、中間層１４０のガラスは、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０の軟化点より低い軟化点を有するからである。

他の実施の形態によれば、中間層１４０は多孔質材料または接着剤を含むことがある。その多孔質材料または接着剤は、結合過程中に熱処理下で昇華することがある。その多孔質材料または接着剤は、ヒ素、アンチモン、またはその組合せなどの、高温で昇華できる材料を含む、またはそれからなることがある。１つ以上の実施の形態によれば、その多孔質材料は、約１０％から約２５％、または約２５％から約５０％など、約１０％から約５０％の気孔率を有することがある。

ここで図５を参照すると、ガラス積層体１８０は、ガラス積層体１８０の周囲またはその近く、および第１のガラスシート１１０と第２のガラスシート１２０との間、または第１のガラスシート１１０と第３のガラスシート１３０との間の１つ以上に配置されたスペーサ２５０を備えることがある。そのスペーサは、加熱中にスペーサの間から気体が漏れられるように互いから間隔が空けられることがある。スペーサ２５０は、中間層１４０が昇華したときに、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、または第３のガラスシート１３０の１つ以上のエッジが潰れるのを防ぐ働きをすることがある。そのスペーサは、昇華温度で耐熱性であるどの材料、例えば、ガラス、シリカ、金属ビーズ、または他の耐火材料を含んでも、またはそれからなってもよい。それに代えて、または組合せで、そのスペーサは、ガラスシート上の隆起部として形成されてもよく、その隆起部は、レーザ処理または他の成形過程により作られてもよい。

別の実施の形態によれば、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上が非平面であることがあり、中間層１４０がガラスシート１１０、１２０、１３０の間に配置されることがある。例えば、図６は、非平坦な第１の結合面１１２および非平坦な第２の結合面１１４を有することによって、実質的に非平面である第１のガラスシート１１０を示している。中間層１４０は、非平面の第１のガラスシート１１０における欠陥を隠す働きをすることがあり、その欠陥は、そうしなければ、結合されたときに、第１のガラスシート１１０と第２のガラスシート１２０または第３のガラスシート１３０との間に空洞部分を形成するであろう。

１つ以上の中間層１４０を備えたガラス積層体１８０の実施の形態において、中間層１４０の材料としてガラス材料が利用される場合、そのガラスは、結合界面１２８、１３８で薄い中間結合層として積層ガラス物品１００中に残ることを理解すべきである。しかしながら、中間層１４０が昇華するまたは他の様式で遊離する場合、中間層１４０の材料は、積層ガラス物品１００中にもはや存在せず、第１のガラスシート１１０は、第２のガラスシート１２０および第３のガラスシート１３０の１つ以上と直接接触しているであろう。

ガラス中間層１４０または粗面に存在する粒子など、積層ガラス物品１００中に材料が残る実施の形態において、そのような材料の屈折率は、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および第３のガラス層１３１の１つ以上の屈折率とほぼ同じことがある。例えば、粗面の粒子または中間層１４０の屈折率は、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および／または第３のガラス層１３１の屈折率の約５％以内、約３％以内、またさらには１％以内にあることがある。そのような実施の形態において、積層ガラス物品１００は透明と知覚されるであろう。別の実施の形態において、粗面の粒子または中間層１４０の屈折率は、第１のガラス層１１１、第２のガラス層１２１、および／または第３のガラス層１３１の屈折率とは、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、またさらには少なくとも約５０％異なる（すなわち、それより大きいかまたは小さい）ことがある。ガラス層１１１、１２１、および１３１と異なる屈折率を有する材料が積層ガラス物品１００に挿入される実施の形態において、積層ガラス物品１００は光散乱特性を有することがある。

別の実施の形態によれば、ガラスシート１１０、１２０、１３０の組立ておよび／またはガラスシート１１０、１２０、１３０の結合の前に、結合面１１２、１１４、１２４、１３２の１つ以上が真空蒸着過程により化学的に処理されることがある。１つ以上の実施の形態において、真空蒸着は、プラズマ支援化学的気相成長法によるものであってよい（米国、カリフォルニア州、サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｃ．から市販されている、ＡｐｐｌｉｅｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎ５０００堆積装置などによる）。その真空蒸着は、ＣＦ_４およびＣＨＦ_３蒸着により堆積した材料などの、フッ素含有材料を堆積させることがある。１つの実施の形態によれば、堆積は、３０部のＣＦ_４および２０部のＣＨＦ_３で、約１分間に亘り約２００Ｗで約５０ミリトル（約６．７Ｐａ）で行われることがある。

ここに記載された積層ガラス物品１００は、制限なく、携帯電話、パーソナル音楽プレーヤー、タブレット型コンピュータ、ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレイ、現金自動預け払い機などを含む様々な家庭用電子装置に用いることができる。

ここで図７を参照すると、１つ以上の実施の形態において、積層ガラス物品１００を製造する過程が連続過程で行われることがある。ガラスシート１１０、１２０、１３０が、図２に示されたように、バッチ過程で結合されてもよいことを理解すべきである。しかしながら、図７に示されるように、ガラス積層体１８０は、第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０をローラ２１０の下で合流させることによって形成されることがある。第１のガラスシート１１０、第２のガラスシート１２０、および第３のガラスシート１３０は、処理方向２３０に動いて、ガラス積層体１８０を形成する。ガラス積層体１８０は、矢印１９０により象徴化された放射加熱により結合される。ガラス積層体１８０の結合の下流で、図７に示されるように、積層ガラス物品１００を薄層化することなどにより、ローラ２２０が積層ガラス物品１００を再成形してもよい。積層ガラス物品１００の形成および再成形の過程は、連続過程で行われることがある。再成形後、積層ガラス物品１００は、切断などによって、分割されることがある。

請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという条件で、包含することが意図されている。

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
積層ガラス物品を製造する方法において、
第１のガラスシートおよび第２のガラスシートを提供する工程であって、前記第１のガラスシートが、第１の結合面および該第１の結合面に対して略直角な方向の第１のシート厚を有し、前記第２のガラスシートが、第２の結合面および該第２の結合面に対して略直角な方向の第２のシート厚を有する工程、
前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程であって、前記第１の結合面が、前記第２の結合面に揃えられ、隣接しており、
（ａ）前記第１の結合面と前記第２の結合面との間に中間層が配置され、
（ｉ）前記中間層が、前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートの軟化点より低い軟化点を有するガラスを含む、または
（ｉｉ）前記中間層が結合中に昇華する、
（ｂ）前記第１の結合面および前記第２の結合面が、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する粗面である、または
（ｃ）前記第１の結合面および前記第２の結合面が真空蒸着により化学的に処理されている、
の１つ以上である、工程、および
前記第１のガラスシートを前記第２のガラスシートに結合して、前記積層ガラス物品を形成する工程であって、前記第１のガラスシートが、前記第１の結合面および前記第２の結合面により形成された界面で前記第２のガラスシートに結合される、工程、
を有してなる方法。

実施形態２
前記第１のガラスシートを第３のガラスシートに結合する工程をさらに含み、前記ガラス積層体が前記第３のガラスシートを備え、前記第１のガラスシートが前記ガラス積層体において前記第２のガラスシートと前記第３のガラスシートとの間に配置されている、実施形態１に記載の方法。

実施形態３
前記第１の結合面および前記第２の結合面の１つ以上が、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する粗面である、実施形態１に記載の方法。

実施形態４
前記第１の結合面および前記第２の結合面の１つ以上の面を酸エッチングにより粗面化する工程をさらに含む、実施形態３に記載の方法。

実施形態５
前記第１の結合面および前記第２の結合面の１つ以上の面を吹き付け加工により粗面化する工程をさらに含む、実施形態３に記載の方法。

実施形態６
前記第１の結合面および前記第２の結合面の１つ以上の面を、該第１の結合面または該第２の結合面の１つ以上の上に粒子を堆積させることにより粗面化する工程をさらに含む、実施形態３に記載の方法。

実施形態７
前記第１の結合面および前記第２の結合面の１つ以上が真空蒸着により化学的に処理されている、実施形態１に記載の方法。

実施形態８
前記組み立てる工程が清浄な室内環境内で行われる、実施形態１に記載の方法。

実施形態９
前記ガラス積層体を組み立てる工程の前に、前記第１のガラスシート、前記第２のガラスシート、またはその両方を洗浄する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。

実施形態１０
前記結合工程が、前記ガラス積層体を結合温度に加熱する工程を含む、実施形態１に記載の方法。

実施形態１１
前記結合温度が少なくとも約６２５℃である、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１２
前記結合温度が、前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートの軟化点より約２００℃以上低い、実施形態１０に記載の方法。

実施形態１３
前記積層ガラス物品を再成形する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。

実施形態１４
前記中間層が前記第１の結合面と前記第２の結合面との間に配置される、実施形態１に記載の方法。

実施形態１５
前記中間層が、前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートの軟化点より低い軟化点を有するガラスを含む、実施形態１４に記載の方法。

実施形態１６
積層ガラス物品を製造する方法において、
第１のガラスシートおよび第２のガラスシートを提供する工程であって、前記第１のガラスシートが、第１の結合面および該第１の結合面に対して略直角な方向の第１のシート厚を有し、前記第２のガラスシートが、第２の結合面および該第２の結合面に対して略直角な方向の第２のシート厚を有する工程、
前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程であって、前記第１の結合面が、前記第２の結合面に揃えられ、隣接しており、該第１の結合面と該第２の結合面との間に中間層が配置される、工程、および
前記第１のガラスシートを前記第２のガラスシートに結合して、前記積層ガラス物品を形成する工程であって、前記第１のガラスシートが、前記第１の結合面および前記第２の結合面により形成された界面で前記第２のガラスシートに結合され、前記中間層が結合工程中に昇華する、工程、
を有してなる方法。

実施形態１７
前記中間層が、約１０％から約５０％の気孔率を有する多孔質材料を含む、実施形態１６に記載の方法。

実施形態１８
前記中間層の厚さが５０マイクロメートル以下である、実施形態１６に記載の方法。

実施形態１９
前記中間層が、ヒ素、アンチモン、またはその組合せを含む、実施形態１６に記載の方法。

１００積層ガラス物品
１１０第１のガラスシート
１１１第１のガラス層
１１２、１１４、１２４、１３２結合面
１２０第２のガラスシート
１２１第２のガラス層
１２６、１３６界面
１２８、１３８結合界面
１３０第３のガラスシート
１３１第３のガラス層
１４０中間層
１８０ガラス積層体
１９０放射加熱
２１０、２２０ローラ
２５０スペーサ

Claims

積層ガラス物品を製造する方法において、
第１のガラスシートおよび第２のガラスシートをガラス積層体に組み立てる工程であって、前記第１のガラスシートが、第１の結合面および該第１の結合面に対して略直角な方向の第１のシート厚を有し、前記第２のガラスシートが、第２の結合面および該第２の結合面に対して略直角な方向の第２のシート厚を有し、該第１の結合面が、該第２の結合面に揃えられ、隣接しており、該第１の結合面および該第２の結合面の少なくとも一方が、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する粗面である、工程、および
前記第１のガラスシートを前記第２のガラスシートに結合して、前記積層ガラス物品を形成する工程であって、前記第１のガラスシートが、前記第１の結合面および前記第２の結合面により形成された界面で前記第２のガラスシートに結合される、工程、
を有してなる方法。
前記第１のガラスシートを第３のガラスシートに結合する工程をさらに含み、前記ガラス積層体が前記第３のガラスシートを備え、前記第１のガラスシートが前記ガラス積層体において前記第２のガラスシートと前記第３のガラスシートとの間に配置されている、請求項１記載の方法。
前記第１の結合面および前記第２の結合面の両方が、少なくとも約３ｎｍの算術平均表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する粗面である、請求項１記載の方法。
前記第１の結合面または前記第２の結合面の少なくとも一方の面を酸エッチングにより粗面化する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
前記第１の結合面または前記第２の結合面の少なくとも一方の面を吹き付け加工により粗面化する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
前記第１の結合面または前記第２の結合面の少なくとも一方の面を、該第１の結合面または該第２の結合面の少なくとも一方の上に粒子を堆積させることにより粗面化する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
前記結合工程が、前記ガラス積層体を結合温度に加熱する工程を含む、請求項１記載の方法。
前記結合温度が少なくとも約６２５℃である、請求項７記載の方法。
前記結合温度が、前記第１のガラスシートおよび前記第２のガラスシートの軟化点より約２００℃以上低い、請求項７記載の方法。
前記積層ガラス物品を再成形する工程をさらに含む、請求項１記載の方法。