JP2023511605A - ガラスのレーザ加工 - Google Patents
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Abstract
ガラス物品を製造し、処理する方法は、少なくとも１つのレーザ光源のビームをガラス物品の少なくとも主面に、このビームがその主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、複数の加工特徴が、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程を有してなる。
Description
本出願は、その内容が依拠され、下記に全て述べられているかのように引用により全てがここに含まれる、２０２０年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／９６６３２４号の優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、広く、ガラス基板の加工(texturing)に関し、より詳しくは、ガラス基板のレーザ加工に関する。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）装置に、薄いガラス基板が一般に使用されている。ＦＰＤ装置に使用される基板は、一般に、薄膜トランジスタが上に製造される機能的Ａ側表面およびこのＡ側表面と反対にある非機能的裏面またはＢ側表面を有する。ＦＰＤ装置の製造中、ガラス基板のＢ側表面は、金属、セラミック、高分子材料などの様々な材料の搬送および取扱設備と接触することがある。基板とこれらの材料との間の相互作用により、多くの場合、摩擦電気効果または接触帯電により帯電が生じる。その結果、電荷がガラス表面に移され、基板上に蓄積し得る。電荷がガラス基板の表面上に蓄積するにつれて、ガラス基板の表面電圧も変化する。
ＦＰＤ装置に使用されるガラス基板のＢ側表面の静電帯電（ＥＳＣ）により、ガラス基板の性能が低下することがある、および／またはガラス基板が損傷を受けることがある。例えば、Ｂ側表面の静電帯電は、絶縁破壊または電場誘起帯電により、ガラス基板のＡ側表面上に堆積された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）デバイスにゲート損傷を生じさせることがある。さらに、ガラス基板のＢ側表面の帯電により、埃や他の微粒子破片などの粒子が引きつけられることがあり、これにより、ガラス基板が損傷を被ったり、ガラス基板の表面品質が低下したりすることがある。いずれの状況においても、ガラス基板の静電帯電により、ＦＰＤ装置の製造歩留まりが低下し、それによって、製造過程の全費用が増すであろう。
さらに、ガラス基板と取扱および／または搬送設備との間の摩擦接触により、そのような設備が摩耗し、それによって、その設備の耐用年数が減少することがある。摩耗した設備の修理または交換により、プロセスの停止時間が生じ、製造歩留まりが低下し、ＦＰＤ装置の製造過程の全費用が増してしまう。
これらの課題に対処する方法の１つは、ガラス基板の少なくともＢ側表面にウェットエッチング化学物質を施す工程を含む。例示のウェットエッチング化学物質は、ＮａＦおよびＨ３ＰＯ４を含む水溶液である。典型的な過程において、ウェットエッチング化学物質の溶液は、多数のガラスシートの処理のために循環させられ、その過程の最中に、その溶液は、最終的に劣化し、交換する必要が生じる。その上、そのような過程は、典型的に、追加の処理工程、相当大きい処理設備の設置面積、並びにＨＦなどの有害な副生成物を取り扱うための安全設備の多大な投資を伴う。さらに、ウェットエッチング過程は、異なるガラスタイプまたは所望の表面特徴のために、過程の停止時間および／または処理材料または設備の相当な改造なくして、調節しにくい。
したがって、これらの課題の内の１つ以上に対処するガラス基板の加工方法が必要とされている。
ここに開示された実施の形態は、ガラス物品を製造する方法を含む。この方法は、原材料を溶融ガラスに溶融する工程を含む。この方法は、その溶融ガラスからガラス物品を形成する工程も含む。このガラス物品は、第１の主面、その第１の主面とガラス物品の反対側にある第２の主面とを有する。それに加え、この方法は、少なくとも１つのレーザ光源のビームをガラス物品の少なくとも第２の主面に、そのビームが第２の主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程を含む。その複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さ(a peak-to-valley height)Ｈを有する。
ここに開示された実施の形態は、ガラス物品を処理する方法も含む。その方法は、少なくとも１つのレーザ光源のビームをガラス物品の少なくとも主面に、そのビームが主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程を含む。その複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する。
ここに開示された実施の形態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、ここに記載されたような開示の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、請求項に記載された実施の形態の性質および特徴を理解するための概要または骨子を与える意図がある実施の形態を提示していることが理解されよう。添付図面は、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、本開示の様々な実施の形態を示しており、説明と共に、その原理と作動を説明する働きをする。
ここで、その例が添付図面に示されている、本開示の現在好ましい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称するために、図面に亘り、同じ参照番号が使用される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化することができ、ここに述べられた実施の形態に限定されるものと解釈すべきではない。
範囲は、「約」ある特定値から、および／または「約」別の特定値までとここに表現することができる。そのような範囲が表現された場合、別の実施の形態は、その１つの特定値から、および／または他方の特定値までを含む。同様に、値が、例えば、「約」という先行詞を使用して、近似として表現されている場合、その特定値は別の実施の形態を形成することが理解されよう。各範囲の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点と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。
ここに用いられている方向を示す用語－例えば、上、下、右、左、前、後、上部、底部－は、描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを暗示する意図はない。
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程を特定の順序で行うことを必要とすると解釈されることも、またはどの装置についても、特定の向きが要求されていることも決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程がしたがうべき順序を実際に挙げていない場合、または装置の請求項が、個々の構成部材に対する順序または向きを実際に列挙していない場合、もしくはそれらの工程が特定の順序に限定されるべきことが、請求項または説明において他に具体的に述べられていない場合、もしくは装置の構成部材に対する特定の順序または向きが列挙されていない場合、順序または向きがいかようにも暗示されることは決して意図されていない。このことは、工程の配列、操作の流れ、構成部材の順序、または構成部材の向き；文法構成または句読法に由来する明白な意味；および明細書に記載された実施の形態の数またはタイプに関する論理事項を含む、解釈に関するどの可能性のある非表現基準にも適用される。
ここに用いられているように、名詞は、文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除いて、複数の対象を含む。それゆえ、例えば、構成部材に対する言及は、文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除いて、そのような構成部材を２つ以上有する態様を含む。
ここに用いられているように、「ガラス物品」という用語は、ガラスの量を称し、これは、ガラスリボン、またはその部分、および／またはガラスシート、またはその部分など、様々な加工状態にあり得る。ここに開示された実施の形態は、ガラス物品が第１の主面およびその反対にある第２の主面を有するものを含む。いくつかの実施の形態において、第１の主面は、第２の主面と実質的に平行であり得る。
図１に、例示のガラス製造装置１０が示されている。いくつかの例では、ガラス製造装置１０は、溶融槽１４を備え得るガラス溶融炉１２を含み得る。ガラス溶融炉１２は、溶融槽１４に加え、必要に応じて、原材料を加熱し、その原材料を溶融ガラスに転化する加熱素子（例えば、燃焼バーナまたは電極）などの追加の構成要素を１つ以上備え得る。さらなる例において、ガラス溶融炉１２は、溶融槽の近傍から失われる熱を減少させる熱管理装置（例えば、断熱構成要素）を備えることがある。またさらなる例において、ガラス溶融炉１２は、原材料のガラス溶融物への溶融を促進する電子装置および／または電気機械装置を備えることがある。またさらに、ガラス溶融炉１２は、支持構造（例えば、支持シャシー、支持部材など）または他の構成要素を備えることがある。
ガラス溶融槽１４は、典型的に、耐火セラミック材料、例えば、アルミナまたはジルコニアを含む耐火セラミック材料など、耐火材料からなる。いくつかの例では、ガラス溶融槽１４は、耐火セラミックレンガから構築されることがある。ガラス溶融槽１４の特別な実施の形態が、下記により詳しく記載されている。
いくつかの例では、ガラス溶融炉は、ガラスシート、例えば、連続長のガラスリボンを製造するためのガラス製造装置の構成要素として組み込まれることがある。いくつかの例では、本開示のガラス溶融炉は、スロットドロー装置、フロート浴装置、フュージョンプロセスなどのダウンドロー装置、アップドロー装置、圧延装置、管引き抜き装置、またはここに開示された態様から恩恵を受けるであろう任意の他のガラス製造装置を含むガラス製造装置の構成要素として組み込まれることがある。一例として、図１は、個々のガラスシートに後で加工するためのガラスリボンをフュージョンドローするためのフュージョンダウンドローガラス製造装置１０の構成要素としてガラス溶融炉１２を概略示している。
ガラス製造装置１０（例えば、フュージョンダウンドロー装置１０）は、必要に応じて、ガラス溶融槽１４に対して上流に配置されている上流ガラス製造装置１６を備え得る。いくつかの例では、上流ガラス製造装置１６の一部または全部が、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。
図示された例から分かるように、上流ガラス製造装置１６は、貯蔵容器１８、原材料供給装置２０、および原材料供給装置に接続されたモータ２２を備え得る。貯蔵容器１８は、矢印２６に示されるように、ガラス溶融炉１２の溶融槽１４に供給できる多量の原材料２４を貯蔵するように作ることができる。原材料２４は、典型的に、１種類以上のガラス形成金属酸化物および１種類以上の改質剤を含む。いくつかの例では、原材料供給装置２０は、原材料供給装置２０が所定の量の原材料２４を貯蔵容器１８から溶融槽１４に供給するように、モータ２２で駆動することができる。さらなる例において、モータ２２は、溶融槽１４の下流で検出された溶融ガラスのガラス面の高さに基づいて制御された流量で原材料２４を導入するように原材料供給装置２０を駆動することができる。溶融槽１４内の原材料２４は、その後、加熱されて、溶融ガラス２８を形成することができる。
ガラス製造装置１０は、必要に応じて、ガラス溶融炉１２に対して下流に配置された下流ガラス製造装置３０も備え得る。いくつかの例では、下流ガラス製造装置３０の一部は、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。いくつかの例では、下記に述べられる第１の接続管３２、または下流ガラス製造装置３０の他の部分が、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。第１の接続管３２を含む下流ガラス製造装置の要素は、貴金属から形成されることがある。適切な貴金属としては、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、およびパラジウム、またはその合金からなる金属の群から選択された白金族金属が挙げられる。例えば、ガラス製造装置の下流構成要素は、約７０質量％から約９０質量％の白金および約１０質量％から約３０質量％のロジウムを含む白金・ロジウム合金から形成されることがある。しかしながら、他の適切な金属としては、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、およびその合金が挙げられる。
下流ガラス製造装置３０は、溶融槽１４の下流に配置され、上述した第１の接続管３２により溶融槽１４に連結された、清澄槽３４などの第１の状態調節（すなわち、加工）槽を含み得る。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第１の接続管３２を通って溶融槽１４から清澄槽３４に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が溶融槽１４から清澄槽３４まで第１の接続管３２の内部経路を通過することがある。しかしながら、溶融槽１４の下流に、例えば、溶融槽１４と清澄槽３４との間に、他の状態調節槽が配置され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、状態調節槽が、溶融槽と清澄槽との間に用いられることがあり、その場合、一次溶融槽からの溶融ガラスはさらに加熱されて、溶融過程を継続する、または清澄槽に入る前に溶融槽内の溶融ガラスの温度より低い温度に冷却される。
様々な技術によって、清澄槽３４内の溶融ガラス２８から気泡を除去することができる。例えば、原材料２４は、加熱されると、化学還元反応を経て、酸素を放出する酸化スズなどの多価化合物（すなわち、清澄剤）を含むことがある。他の適切な清澄剤としては、制限なく、ヒ素、アンチモン、鉄、およびセリウムが挙げられる。清澄槽３４は、溶融槽の温度より高い温度に加熱され、それによって、溶融ガラスと清澄剤を加熱する。清澄剤の温度によって誘発された化学還元により生じた酸素気泡が、清澄槽内の溶融ガラスを通って上昇し、溶融炉内で生じた溶融ガラス内の気体は、清澄剤により生じた酸素気泡中に拡散または融合することができる。次いで、拡大した気泡は清澄槽内の溶融ガラスの自由表面に上昇し、その後、清澄槽から放出され得る。酸素気泡は、清澄槽内の溶融ガラスの機械的混合をさらに誘発することができる。
下流ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混合するための混合槽３６など別の状態調節槽をさらに備え得る。混合槽３６は、清澄槽３４の下流に配置されることがある。混合槽３６は、均質なガラス溶融組成物を提供し、それにより、そうでなければ、清澄槽から出た清澄済み溶融ガラス内に存在するかもしれない化学的または熱的不均一性の脈理を減少させるために使用することができる。図から分かるように、清澄槽３４は、第２の接続管３８によって混合槽３６に連結されることがある。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第２の接続管３８を通って清澄槽３４から混合槽３６に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が清澄槽３４から混合槽３６まで第２の接続管３８の内部経路を通過することがある。混合槽３６が清澄槽３４の下流に示されているが、混合槽３６は、清澄槽３４の上流に配置されてもよいことに留意されたい。いくつかの実施の形態において、下流ガラス製造装置３０は、多数の混合槽、例えば、清澄槽３４の上流の混合槽および清澄槽３４の下流の混合槽を備えることがある。これらの多数の混合槽は、同じ設計のものであっても、異なる設計のものであってもよい。
下流ガラス製造装置３０は、混合槽３６の下流に配置されることがある供給槽４０などの別の状態調節槽をさらに備え得る。供給槽４０は、下流成形装置に供給すべき溶融ガラス２８を状態調節することができる。例えば、供給槽４０は、出口管４４を経由する成形体４２への溶融ガラス２８の一貫流を調節するおよび／または提供するためのアキュムレータおよび／または流量調整器の機能を果たすことができる。図から分かるように、混合槽３６は、第３の接続管４６により供給槽４０に連結されることがある。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第３の接続管４６により混合槽３６から供給槽４０に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が混合槽３６から供給槽４０まで第３の接続管４６の内部経路に押し通されることがある。
下流ガラス製造装置３０は、上述した成形体４２および入口管５０を含む成形装置４８をさらに備え得る。出口管４４は、溶融ガラス２８を供給槽４０から成形装置４８の入口管５０に供給するように配置することができる。例えば、出口管４４は、入口管５０内に入れ子にされ、その内面から間隔を空け、それによって、出口管４４の外面と入口管５０の内面との間に位置付けられた溶融ガラスの自由表面を提供することができる。フュージョンダウンドローガラス製造装置内の成形体４２は、この成形体の上面に位置付けられた樋５２および成形体の低縁５６に沿って延伸方向に集束する集束成形面５４を含み得る。供給槽４０、出口管４４および入口管５０を介して成形体の樋に供給される溶融ガラスは、樋の側壁から溢れ、溶融ガラスの別々の流れとして集束成形面５４に沿って下降する。溶融ガラスの別々の流れは、低縁５６の下でそれに沿って接合して、１つのガラスリボン５８を生成し、これは、ガラスが冷え、ガラスの粘度が増加するときのガラスリボンの寸法を制御するために、重力、エッジロール７２および牽引ロール８２などにより、ガラスリボンに張力を印加することによって、低縁５６から延伸または流れ方向６０に延伸される。したがって、ガラスリボン５８は、粘弾性転移を経て、ガラスリボン５８に安定な寸法特徴を与える機械的性質を獲得する。ガラスリボン５８は、いくつかの実施の形態において、ガラスリボンの弾性領域においてガラス分割装置１００により個々のガラスシート６２に分割されることがある。次いで、ロボット６４が、把持機器６５を使用して、個々のガラスシート６２を搬送システムに送ることができ、その際に、個々のガラスシートはさらに加工することができる。
図２は、第１の主面１６２、第１の主面１６２に実質的に平行な方向に延在する第２の主面１６４（第１の主面とガラスシート６２の反対側の）、および第１の主面１６２と第２の主面１６４との間に延在し、第１と第２の主面１６２、１６４に略垂直な方向に延在するエッジ面１６６を有するガラスシート６２の斜視図を示す。
図３は、フュージョンドローされたガラスのレーザ加工の例示の実施の形態の概略側面図を示す。図３に示されるように、溶融ガラスの別々の流れは、溶融ガラスの別々の流れとして集束成形面５４に沿って下降し、それらの流れは、成形体４２の低縁５６の下でそれに沿って融合して、延伸または流れ方向６０に延伸される１つのガラスリボン５８を生成する。ガラスリボン５８が延伸または流れ方向６０に延伸されるときに、少なくとも１つのレーザ光源１５０のビーム１５２が、ガラスシート６２のＢ側表面または第２の主面１６４であることを意図した側など、ガラスリボン５８の一方の側に向けられる。
１つの実施の形態において、レーザ光源１５０のビーム１５２は、ガラスリボン５８の表面に集束される。別の実施の形態において、レーザ光源１５０のビーム１５２は、ガラスリボン５８の厚さ内の、ガラスリボン５８の表面より下に集束される。レーザ光源１５０は、一般に、ガラスリボン５８からガラスを著しくアブレーションするのを防ぎ、レーザ光源１５０のビーム１５２がガラスリボン５８を貫通するのを防ぐ波長と出力で作動される。しかしながら、いくつかの実施の形態において、ガラスリボン５８が粘性状態にある間に、ガラスリボン５８の表面から微粒子破片が関連して形成されずに、そのガラスリボンの表面にわずかなアブレーションが起こることがある。これらの実施の形態において、レーザビーム１５２の衝突後のガラスリボン５８のリフローにより、複数の加工特徴が形成される。
図４は、第１の主面１６２および複数の加工特徴１６６を含む第２の主面１６４を有する例示のガラスシート６２の一部の概略断面図を示す。加工特徴１６６は、ガラスシート６２の第２の主面１６４、またはＢ側表面から延在する。加工特徴１６６の山谷高さは、Ｈとして図４に示されており、隣接する加工特徴１６６の間の中心間ピッチは、Ｐとして図４に示されている。ここに用いられているように、「山谷高さ」は、ガラスシートの主面（例えば、第２の主面１６４）の平面に最も近い加工特徴の部分と、ガラスシートの主面の平面から最も遠い加工特徴の部分との間の厚さ方向（例えば、第１または第２の主面の少なくとも一方に垂直な方向）の距離を称する。ここに用いられているように、「隣接する加工特徴の間の中心間ピッチ」は、ガラスシートの主面（例えば、第２の主面１６４）の平面から最も遠い隣接する加工特徴の部分の間の最短距離を称する。
図５は、複数の加工特徴１６６を含む例示のガラスシート６２の一部の概略上面図を示す。隣接する加工特徴の間の中心間ピッチは、Ｐとして図５に示されている。図５に示されたガラスシート６２の部分の表面積は、寸法ＸとＹの積であり、その表面積内にある加工特徴１６６の密度は、表面積内に観察された加工特徴を計数し（５つの加工特徴として図５に示されている）、表面積で割ることによって、得ることができる。
ここに開示された実施の形態は、少なくとも１つのレーザ光源のレーザビームを、ガラスリボンなどのガラス物品の少なくとも第２の主面に、そのビームが第２の主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程を含み、その複数の加工特徴は、約１０ナノメートルから約３５ナノメートル、さらに約１５ナノメートルから約３０ナノメートルなど、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する。
特定の例示の実施の形態において、第２の主面上の複数の加工特徴の密度は、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートル、例えば、少なくとも約０．２毎平方マイクロメートル、例えば、少なくとも約０．５毎平方マイクロメートル、例えば、少なくとも約１毎平方マイクロメートル、例えば、約０．１から約１００毎平方マイクロメートル、例えば、約０．２から約５０毎平方マイクロメートル、例えば、約０．５から約１０毎平方マイクロメートルである。
特定の例示の実施の形態において、第２の主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰは、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートル、例えば、少なくとも一方向に約０．２マイクロメートルから約１０マイクロメートル、例えば、少なくとも一方向に約０．５マイクロメートルから約５マイクロメートルに及ぶ。
特定の例示の実施の形態において、第２の主面の表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）で測定して、少なくとも約０．５ナノメートル、例えば、少なくとも約０．６ナノメートル、例えば、少なくとも約０．７ナノメートル、例えば、約０．５ナノメートルから約１．０ナノメートルである。Ｒａは、表面形状の算術平均偏差として計算されるる。
特定の例示の実施の形態において、ガラス物品の少なくとも第２の主面上に少なくとも１つのレーザ光源のレーザビームを向けたときのガラス物品の粘度は、約１０１３ポアズ（徐冷点）未満、例えば、約１０４ポアズ（作業点）と約１０１３ポアズとの間、例えば、約１０７．６ポアズ（軟化点）と約１０１３ポアズとの間である。
特定の例示の実施の形態において、ガラス物品の少なくとも第２の主面上に少なくとも１つのレーザ光源のレーザビームを向けたときのガラス物品の温度は、少なくとも約８００℃、例えば、約８００℃から約１，０００℃である。
特定の例示の実施の形態において、第１の主面と第２の主面との間のガラス物品の厚さは、約０．５ミリメートル以下、例えば、約０．１ミリメートルから約０．５ミリメートル、例えば、約０．２ミリメートルから約０．４ミリメートルである。
特定の例示の実施の形態において、レーザ光源には、約１ワットから約５ワット、例えば、約２ワットから約４ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザがある。レーザビームは、ガラス物品のある寸法、例えば、延伸方向に垂直な方向にあるガラスリボンの幅に亘り、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒、例えば、約２センチメートル毎秒から約４センチメートル毎秒の走査速度で走査することができる。レーザビームの走査は、例えば、所定の経路に沿ってレーザビームを方向付けるガルバノメータ駆動光学素子（例えば、ミラー）を使用することによって、行うことができる。
約１０１３ポアズ未満の粘度および／または少なくとも約８００℃の温度を有するガラスリボンなど、ガラス物品の少なくとも第２の主面上にそのような出力範囲および走査速度内のレーザ光源を作動させることにより、例えば、山谷高さＨ、密度、中心間ピッチＰ、または表面粗さＲａの１つ以上に関してここに記載された加工特徴トポグラフィーを形成することができる。
ここに開示された実施の形態は、様々なガラス組成物に使用することができる。そのような組成物は、例えば、５８～６５質量パーセント（質量％）のＳｉＯ２、１４～２０質量％のＡｌ２Ｏ３、８～１２質量％のＢ２Ｏ３、１～３質量％のＭｇＯ、５～１０質量％のＣａＯ、および０．５～２質量％のＳｒＯを含む無アルカリガラス組成物などのガラス組成物を含むであろう。そのような組成物は、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１６～２２質量％のＡｌ２Ｏ３、１～５質量％のＢ２Ｏ３、１～４質量％のＭｇＯ、２～６質量％のＣａＯ、１～４質量％のＳｒＯ、および５～１０質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物などのガラス組成物も含むであろう。そのような組成物は、５７～６１質量％のＳｉＯ２、１７～２１質量％のＡｌ２Ｏ３、５～８質量％のＢ２Ｏ３、１～５質量％のＭｇＯ、３～９質量％のＣａＯ、０～６質量％のＳｒＯ、および０～７質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物などのガラス組成物をさらに含むであろう。そのような組成物は、５５～７２質量％のＳｉＯ２、１２～２４質量％のＡｌ２Ｏ３、１０～１８質量％のＮａ２Ｏ、０～１０質量％のＢ２Ｏ３、０～５質量％のＫ２Ｏ、０～５質量％のＭｇＯ、および０～５質量％のＣａＯを含む（特定の実施の形態において、１～５質量％のＫ２Ｏおよび１～５質量％のＭｇＯも含むことがある）アルカリ含有ガラス組成物などのガラス組成物を追加に含むであろう。
ここに開示された実施の形態は、ガラス基板の表面電圧をかなり減少させることができ、次に、ガラス基板のＡ側表面上に堆積されたＴＦＴデバイスに対するゲート損傷を減少させることができるだけでなく、ガラス基板の表面上の埃や他の微粒子破片などの粒状物質を減少させることができる。詳しくは、ここに開示された実施の形態の範囲内の山谷高さＨ、密度、および／または中心間ピッチＰを有する加工特徴は、これらの範囲外の山谷高さＨ、密度、および／または中心間ピッチＰを有する加工特徴と比べて、改善された表面電圧の減少レベルをもたらすのに十分な電場変動を可能にすることができる。
先の実施の形態をフュージョンダウンドロー法に関して記載してきたが、そのような実施の形態は、フロート法、スロットドロー法、アップドロー法、管引き抜き法、および圧延法など、他のガラス形成過程にも適用できることを理解すべきである。
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示の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、本開示は、そのような改変および変更を、それらが、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲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
ガラス物品を製造する方法において、
原材料を溶融ガラスに溶融する工程、
前記溶融ガラスから、第１の主面と、その反対側にある第２の主面とを有するガラス物品を形成する工程、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の少なくとも前記第２の主面に、該ビームが該第２の主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。
ガラス物品を製造する方法において、
原材料を溶融ガラスに溶融する工程、
前記溶融ガラスから、第１の主面と、その反対側にある第２の主面とを有するガラス物品を形成する工程、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の少なくとも前記第２の主面に、該ビームが該第２の主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。
実施形態２
前記第２の主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、実施形態１に記載の方法。
前記第２の主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記第２の主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、実施形態１に記載の方法。
前記第２の主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記第２の主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、実施形態１に記載の方法。
前記第２の主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、実施形態１に記載の方法。
実施形態７
前記レーザ光源が、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒の走査速度で、約１ワットから約５ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザを含む、実施形態１に記載の方法。
前記レーザ光源が、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒の走査速度で、約１ワットから約５ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザを含む、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記第１の主面と前記第２の主面との間の前記ガラス物品の厚さが、約０．５ミリメートル以下である、実施形態１に記載の方法。
前記第１の主面と前記第２の主面との間の前記ガラス物品の厚さが、約０．５ミリメートル以下である、実施形態１に記載の方法。
実施形態９
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１４～２０質量％のＡｌ２Ｏ３、８～１２質量％のＢ２Ｏ３、１～３質量％のＭｇＯ、５～１０質量％のＣａＯ、および０．５～２質量％のＳｒＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１４～２０質量％のＡｌ２Ｏ３、８～１２質量％のＢ２Ｏ３、１～３質量％のＭｇＯ、５～１０質量％のＣａＯ、および０．５～２質量％のＳｒＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
実施形態１０
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１６～２２質量％のＡｌ２Ｏ３、１～５質量％のＢ２Ｏ３、１～４質量％のＭｇＯ、２～６質量％のＣａＯ、１～４質量％のＳｒＯ、および５～１０質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１６～２２質量％のＡｌ２Ｏ３、１～５質量％のＢ２Ｏ３、１～４質量％のＭｇＯ、２～６質量％のＣａＯ、１～４質量％のＳｒＯ、および５～１０質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
実施形態１１
前記ガラス物品が、５７～６１質量％のＳｉＯ２、１７～２１質量％のＡｌ２Ｏ３、５～８質量％のＢ２Ｏ３、１～５質量％のＭｇＯ、３～９質量％のＣａＯ、０～６質量％のＳｒＯ、および０～７質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品が、５７～６１質量％のＳｉＯ２、１７～２１質量％のＡｌ２Ｏ３、５～８質量％のＢ２Ｏ３、１～５質量％のＭｇＯ、３～９質量％のＣａＯ、０～６質量％のＳｒＯ、および０～７質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
実施形態１２
前記ガラス物品が、５５～７２質量％のＳｉＯ２、１２～２４質量％のＡｌ２Ｏ３、１０～１８質量％のＮａ２Ｏ、０～１０質量％のＢ２Ｏ３、０～５質量％のＫ２Ｏ、０～５質量％のＭｇＯ、および０～５質量％のＣａＯを含むガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
前記ガラス物品が、５５～７２質量％のＳｉＯ２、１２～２４質量％のＡｌ２Ｏ３、１０～１８質量％のＮａ２Ｏ、０～１０質量％のＢ２Ｏ３、０～５質量％のＫ２Ｏ、０～５質量％のＭｇＯ、および０～５質量％のＣａＯを含むガラス組成物から作られている、実施形態１に記載の方法。
実施形態１３
実施形態１に記載の方法により製造されたガラス物品。
実施形態１に記載の方法により製造されたガラス物品。
実施形態１４
実施形態１３に記載のガラス物品を含む電子機器。
実施形態１３に記載のガラス物品を含む電子機器。
実施形態１５
ガラス物品を処理する方法において、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の主面に、該ビームが該主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。
ガラス物品を処理する方法において、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の主面に、該ビームが該主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。
実施形態１６
前記主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、実施形態１５に記載の方法。
前記主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１７
前記主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、実施形態１５に記載の方法。
前記主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１８
前記主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、実施形態１５に記載の方法。
前記主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１９
前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、実施形態１５に記載の方法。
前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２０
前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、実施形態１５に記載の方法。
前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２１
前記レーザ光源が、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒の走査速度で、約１ワットから約５ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザを含む、実施形態１５に記載の方法。
前記レーザ光源が、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒の走査速度で、約１ワットから約５ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザを含む、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２２
前記主面とその反対の主面との間の前記ガラス物品の厚さが、約０．５ミリメートル以下である、実施形態１５に記載の方法。
前記主面とその反対の主面との間の前記ガラス物品の厚さが、約０．５ミリメートル以下である、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２３
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１４～２０質量％のＡｌ２Ｏ３、８～１２質量％のＢ２Ｏ３、１～３質量％のＭｇＯ、５～１０質量％のＣａＯ、および０．５～２質量％のＳｒＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１４～２０質量％のＡｌ２Ｏ３、８～１２質量％のＢ２Ｏ３、１～３質量％のＭｇＯ、５～１０質量％のＣａＯ、および０．５～２質量％のＳｒＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２４
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１６～２２質量％のＡｌ２Ｏ３、１～５質量％のＢ２Ｏ３、１～４質量％のＭｇＯ、２～６質量％のＣａＯ、１～４質量％のＳｒＯ、および５～１０質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
前記ガラス物品が、５８～６５質量％のＳｉＯ２、１６～２２質量％のＡｌ２Ｏ３、１～５質量％のＢ２Ｏ３、１～４質量％のＭｇＯ、２～６質量％のＣａＯ、１～４質量％のＳｒＯ、および５～１０質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２５
前記ガラス物品が、５７～６１質量％のＳｉＯ２、１７～２１質量％のＡｌ２Ｏ３、５～８質量％のＢ２Ｏ３、１～５質量％のＭｇＯ、３～９質量％のＣａＯ、０～６質量％のＳｒＯ、および０～７質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
前記ガラス物品が、５７～６１質量％のＳｉＯ２、１７～２１質量％のＡｌ２Ｏ３、５～８質量％のＢ２Ｏ３、１～５質量％のＭｇＯ、３～９質量％のＣａＯ、０～６質量％のＳｒＯ、および０～７質量％のＢａＯを含む無アルカリガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
実施形態２６
前記ガラス物品が、５５～７２質量％のＳｉＯ２、１２～２４質量％のＡｌ２Ｏ３、１０～１８質量％のＮａ２Ｏ、０～１０質量％のＢ２Ｏ３、０～５質量％のＫ２Ｏ、０～５質量％のＭｇＯ、および０～５質量％のＣａＯを含むガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
前記ガラス物品が、５５～７２質量％のＳｉＯ２、１２～２４質量％のＡｌ２Ｏ３、１０～１８質量％のＮａ２Ｏ、０～１０質量％のＢ２Ｏ３、０～５質量％のＫ２Ｏ、０～５質量％のＭｇＯ、および０～５質量％のＣａＯを含むガラス組成物から作られている、実施形態１５に記載の方法。
１０ ガラス製造装置
１２ ガラス溶融炉
１４ ガラス溶融槽
１６ 上流ガラス製造装置
１８ 貯蔵容器
２０ 原材料供給装置
２２ モータ
２４ 原材料
２８ 溶融ガラス
３０ 下流ガラス製造装置
３２ 第１の接続管
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続管
４０ 供給槽
４２ 成形体
４４ 出口管
４６ 第３の接続管
４８ 成形装置
５０ 入口管
５２ 樋
５４ 成形面
５６ 底縁
５８ ガラスリボン
６２ ガラスシート
６４ ロボット
６５ 把持機器
７２ エッジロール
８２ 牽引ロール
１００ ガラス分割装置
１５０ レーザ光源
１５２ ビーム
１６２ 第１の主面
１６４ 第２の主面
１６６ エッジ面、複数の加工特徴
１２ ガラス溶融炉
１４ ガラス溶融槽
１６ 上流ガラス製造装置
１８ 貯蔵容器
２０ 原材料供給装置
２２ モータ
２４ 原材料
２８ 溶融ガラス
３０ 下流ガラス製造装置
３２ 第１の接続管
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続管
４０ 供給槽
４２ 成形体
４４ 出口管
４６ 第３の接続管
４８ 成形装置
５０ 入口管
５２ 樋
５４ 成形面
５６ 底縁
５８ ガラスリボン
６２ ガラスシート
６４ ロボット
６５ 把持機器
７２ エッジロール
８２ 牽引ロール
１００ ガラス分割装置
１５０ レーザ光源
１５２ ビーム
１６２ 第１の主面
１６４ 第２の主面
１６６ エッジ面、複数の加工特徴
Claims (15)
- ガラス物品を製造する方法において、
原材料を溶融ガラスに溶融する工程、
前記溶融ガラスから、第１の主面と、その反対側にある第２の主面とを有するガラス物品を形成する工程、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の少なくとも前記第２の主面に、該ビームが該第２の主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。 - 前記第２の主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、請求項１記載の方法。
- 前記第２の主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、請求項１または２記載の方法。
- 前記第２の主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
- 前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
- 前記ガラス物品の少なくとも第２の主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの該ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
- 請求項１から６いずれか１項記載の方法により製造されたガラス物品。
- 請求項７記載のガラス物品を含む電子機器。
- ガラス物品を処理する方法において、
少なくとも１つのレーザ光源のビームを前記ガラス物品の主面に、該ビームが該主面上に複数の加工特徴を与えるように向ける工程であって、該複数の加工特徴は、約５ナノメートルから約４０ナノメートルに及ぶ山谷高さＨを有する工程、
を有してなる方法。 - 前記主面上の前記複数の加工特徴の密度が、少なくとも約０．１毎平方マイクロメートルである、請求項９記載の方法。
- 前記主面上の隣接する加工特徴の間の中心間ピッチＰが、少なくとも一方向に約０．１マイクロメートルから約２０マイクロメートルに及ぶ、請求項９または１０記載の方法。
- 前記主面の表面粗さＲａが、少なくとも約０．５ナノメートルである、請求項９から１１いずれか１項記載の方法。
- 前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の粘度が、約１０１３ポアズ未満である、請求項９から１２いずれか１項記載の方法。
- 前記主面上に前記少なくとも１つのレーザ光源のビームを向けたときの前記ガラス物品の温度が、少なくとも約８００℃である、請求項９から１３いずれか１項記載の方法。
- 前記レーザ光源が、約１センチメートル毎秒から約５センチメートル毎秒の走査速度で、約１ワットから約５ワットの出力を有するレーザビームを向けるように作動されるＣＯ２レーザを含む、請求項９から１４いずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US202062966324P | 2020-01-27 | 2020-01-27 | |
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| PCT/US2021/014833 WO2021154620A1 (en) | 2020-01-27 | 2021-01-25 | Laser texturing of glass |
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| JP2023511605A true JP2023511605A (ja) | 2023-03-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022545380A Pending JP2023511605A (ja) | 2020-01-27 | 2021-01-25 | ガラスのレーザ加工 |
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| US9676649B2 (en) * | 2011-08-26 | 2017-06-13 | Corning Incorporated | Glass substrates with strategically imprinted B-side features and methods for manufacturing the same |
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| CN115175879A (zh) | 2022-10-11 |
| WO2021154620A1 (en) | 2021-08-05 |
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