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技術 積層ガラス品及びその製造方法

出願人 コーニングインコーポレイテッド
発明者 オルスナイリボラタフミン-ジュンリピョートルジャヌスツウェソロウスキ
出願日 2019年11月5日 (1年1ヶ月経過) 出願番号 2019-200904
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-045278
状態 未査定
技術分野 ガラスの成形 光学要素・レンズ
主要キーワード 牽引線 有限要素シミュレーション 光拡散フィルタ 一次基板 規定波長 ガラス硬化 レーザー刻印 剪断層
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

清浄無垢な主表面を有し異なる層において異なる光学特性を有する積層ガラス品又はガラス複合体の製造に用いることができる、オーバーフロー分配器を提供する。

解決手段

オーバーフロー分配器装置が、分配器部分及び成形部分を有している。分配器部分は、仕切り壁406によって、第1の溝槽部分402と、第2の溝槽部分404とに分割された溝槽を備えている。第1の溝槽部分及び第2の溝槽部分の各々が、それぞれ分配器部分の第1の側壁、及び分配器部分の第1の側壁に対向する、第2の側壁の一方に隣接する上端部408,410を有している。成形部分が、分配器部分の第1の壁に隣接する第1の側壁、及び成形部分の第1の側壁に対向し、かつ分配器部分の第2の側壁に隣接する第2の側壁を有している。成形部分の第1及び第2の壁が、牽引線において合流している。

概要

背景

概要

清浄無垢な主表面を有し異なる層において異なる光学特性を有する積層ガラス品又はガラス複合体の製造に用いることができる、オーバーフロー分配器を提供する。オーバーフロー分配器装置が、分配器部分及び成形部分を有している。分配器部分は、仕切り壁406によって、第1の溝槽部分402と、第2の溝槽部分404とに分割された溝槽を備えている。第1の溝槽部分及び第2の溝槽部分の各々が、それぞれ分配器部分の第1の側壁、及び分配器部分の第1の側壁に対向する、第2の側壁の一方に隣接する上端部408,410を有している。成形部分が、分配器部分の第1の壁に隣接する第1の側壁、及び成形部分の第1の側壁に対向し、かつ分配器部分の第2の側壁に隣接する第2の側壁を有している。成形部分の第1及び第2の壁が、牽引線において合流している。A

目的

前述の概要説明及び以下の詳細な説明は単なる例示に過ぎず、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要及び枠組みを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

仕切り壁によって、第1の溝槽部分と、第2の溝槽部分とに分割された溝槽を備えた分配器部分であって、前記第1の溝槽部分及び第2の溝槽部分の各々が、それぞれ前記分配器部分の第1の側壁、及び該分配器部分の該第1の側壁に対向する、第2の側壁の一方に隣接する上端部を有する分配器部分、及び前記分配器部分から延びる成形部分であって、該成形部分が、前記分配器部分の前記第1の壁に隣接する第1の側壁、及び該成形部分の該第1の側壁に対向し、かつ前記分配器部分の前記第2の側壁に隣接する第2の側壁を有し、前記成形部分の前記第1及び第2の側壁が、牽引線において合流する成形部分を有し、前記第1の溝槽部分の容積と前記第2の溝槽部分の容積とが等しくないことを特徴とするオーバーフロー分器装置

請求項2

前記成形部分の前記第1の側壁及び該成形部分の前記第2の側壁が、前記牽引線を含む垂直面に対し、それぞれ角度β1及びβ2の角度を成し、該β1が−25°〜25°であり、該β2が−25°〜25°であり、前記第1の溝槽部分の前記上端部及び前記第2の溝槽部分の上端部が、水平面に対し、それぞれ角度α1及びα2の角度を成していることを特徴とする、請求項1記載の装置。

請求項3

前記α1とα2とが等しくないことを特徴とする、請求項2記載の装置。

関連技術の相互参照

0001

本出願は、2013年11月13日出願の米国仮特許出願第61/903,611号の米国特許法第119条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に援用されるものである。

技術分野

0002

本開示は積層ガラス品及びその製造方法に関するものである。特定の実施の形態において、本開示は、清浄無垢な主表面を有し、異なる層において異なる光学特性を有する積層ガラス品、及びそれを製造するためのフュージョンダウンドロー法に関連している。本明細書に記載の方法は、例えば、各種表示途用の積層ガラス板の製造に有用である。

課題を解決するための手段

0003

1つの実施の形態において、積層ガラス品が、少なくとも第1の層、第1の層に直接接触する第2の層、及び第1の層と第2の層との間に光学特性差を有している。光学特性差は、(a)200nm〜2500nmの波長範囲における、第1及び第2の層の透過プロファイル間の透過プロファイル差、(b)偏光差であって、第2の層が、200nm〜2500nmの波長範囲の電磁照射に対し、偏光する偏光差、又は(c)第1及び第2の屈折率間の少なくとも0.005の屈折率差であって、一方の層が、基本ガラス組成を含み、他方の層が、基本ガラス組成及び屈折率差を生じさせるのに十分な量のドーパントを含む屈折率差の少なくとも1つを含んでいる。

0004

別の実施の形態において、光学装置が積層ガラス品を有している。積層ガラス品の少なくとも1つの主外面上に、複数の半導体装置が配置されている。

0005

別の実施の形態において、積層ガラス品を製造する方法が、ダウンドロー法を含んでいる。

0006

別の実施の形態において、オーバーフロー分器装置が、分配器部分及び成形部分を有している。分配器部分は、仕切り壁によって、第1の溝槽部分と、第2の溝槽部分とに分割された溝槽を備えている。第1の溝槽部分及び第2の溝槽部分の各々が、それぞれ分配器部分の第1の側壁、及び分配器部分の第1の側壁に対向する、第2の側壁の一方に隣接する上端部を有している。成形部分が、分配器部分の第1の壁に隣接する第1の側壁、及び成形部分の第1の側壁に対向し、かつ分配器部分の第2の側壁に隣接する第2の側壁を有している。成形部分の第1及び第2の壁が、牽引線において合流している。

0007

更なる特徴及び効果は、以下の詳細な説明に述べてあり、当業者にとって、一部はその説明から容易に明らかであり、本明細書、特許請求の範囲、及び添付図面に示された、実施の形態を実施することによって認識できるであろう。

0008

前述の概要説明及び以下の詳細な説明は単なる例示に過ぎず、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要及び枠組みを提供することを意図したものである。添付図面は各種実施の形態の理解を深めるために添付したものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は1つ以上の実施の形態を図示するものであって、その説明と併せ様々な実施の形態の原理及び作用の説明に役立つものである。

図面の簡単な説明

0009

基板層及び導光光拡散層を有する、積層ガラス品の1つの例示的な実施の形態の断面図。
基板層及び直線偏光層を有する、積層ガラス品の1つの例示的な実施の形態の斜視図。
光学フィルタとして構成された、積層ガラス品の1つの例示的な実施の形態の斜視図。
図3Aに示す積層ガラス品の第1の層を通過する光の透過率を、波長関数として示すグラフ
図3Aに示す積層ガラス品の第2の層を通過する光の透過率を、波長の関数として示すグラフ。
図3Aに示す積層ガラス品を通過する光の透過率を、波長の関数として示すグラフ。
積層ガラス品の製造に用いることができる、オーバーフロー分配器の1つの例示的な実施の形態の縦断面図。
積層ガラス品の製造に用いることができる、オーバーフロー分配器の別の例示的な実施の形態の縦断面図。
オーバーフロー分配器の、1つの例示的な実施の形態の立体図
オーバーフロー分配器の溝槽の、1つの例示的な実施の形態の立体図。
図6Aに示す溝槽上面図。
ガラスの2つ流れの融合領域の、1つの例示的な実施の形態の拡大図であって、2つの流れの速度ベクトルを示す図。
ガラスの2つの流れの融合領域の、別の例示的な実施の形態の拡大図であって、2つの流れの速度ベクトルを示す図。

実施例

0010

以下、添付図面に図示する例示的な実施の形態について、詳細に説明する。図面全体を通し、可能な限り、同一又は同様の部品には、同じ参照番号を用いている。図面における構成部品は必ずしも一定の縮尺ではなく、寧ろ、例示的な実施の形態の原理を示すことに重点を置いている。

0011

図1は、基板(例えば、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ(AMLCD)基板)及び導光/光拡散器として構成された、積層ガラス品又はガラス複合体100の1つの例示的な実施の形態を示す図である。積層ガラス品100は、基板層(A層)102及び導光/光拡散層(B層)104を有している。このように、積層ガラス品100は、二重の機能(例えば、基板層102が提供する第1の機能及び導光/光拡散層104が提供する第2の機能)を発揮することができる。基板層102は屈折率n1を有し、導光/光拡散層104は屈折率n2を有し、屈折率n2は屈折率n1と異なることができる。一部の実施の形態において、屈折率n1は、少なくとも約0.005、少なくとも約0.01、少なくとも約0.02、少なくとも約0.05、少なくとも約0.1、少なくとも約0.2、少なくとも約0.3、又は少なくとも約0.4屈折率n2と異なっている。一部の実施の形態において、屈折率n1は屈折率n2より大きい。他の実施の形態において、屈折率n1は屈折率n2より小さい。

0012

光源106によって、導光/光拡散層104に光を導入することができる。一部の実施の形態において、積層ガラス品100の端部に、光源106が配置されている。このように、光源106によって、導光/光拡散層104にエッジ照明がもたらされる。導光/光拡散層104の端部(例えば、光源106の反対側)に、鏡面108が配置されている。鏡面によって、導光/光拡散層104内に光を反射させることができる。一部の実施の形態において、積層ガラス品の2つの端部(例えば、対向する端部)に、2つの光源が配置されている。他の実施の形態において、積層ガラス品の任意の数の端部に、任意の数の光源を配置することができる。多数の光源を用いることによって、より均一な照明を提供することができる。一部の実施の形態において、光の入射角及びn1とn2とのミスマッチにより、フレネル法則によって定義される内部全反射(TIR)の原理が満足される。

0013

TIRを満足する条件を備えることにより、積層ガラス品100の実質的に全表面に亘り、均一な光の拡散作用をもたらすことができる。一部の実施の形態において、マイクロコルゲーション又は内部に生成されたブラッグ格子によって、このような均一な光の拡散がもたらされる。例えば、そのような実施の形態の一部において、B層がマイクロコルゲーション又はブラッグ格子等の拡散機能を含んでいる。そのような格子は、例えば、精密UVガラス硬化により、又はレーザー刻印技術を用いて(例えば、単一光子二光子、または多光子吸収法を用いて)生成することができる。一部の実施の形態において、散乱中心をB層に分布させることにより、均一な光の拡散が達成される。例えば、そのような実施の形態の一部において、散乱中心は、導波層の屈折率と異なる屈折率(例えば、導波層のバルクガラス組成等の屈折率と異なる屈折率)を有する介在物(例えば、ガラス粒子)、気泡、又は(例えば、レーザー刻印等によって形成された)散乱造作である。一部の実施の形態において、B層(例えば、導波層)が、B層内の導波光の波長より小さい寸法の介在物を有している。そのような介在物によって、B層から光を効果的に拡散させるのを促進することができる。介在物は、例えば、約3nm〜約1μmの範囲の寸法を有することができる。

0014

図2は基板(例えば、AMLCD基板)及び直線偏光子として構成された、積層ガラス品200の1つの例示的な実施の形態を示す図である。積層ガラス品200は、基板層(A層)202及び直線偏光層(B層)204を有している。直線偏光層204は、例えば、参照により、全内容が本明細書に援用されるものとする、米国特許第4,486,213号明細書に記載の、ガラス板を直線偏光子に延伸する方法を含む、任意の適切な方法を使用して形成することができる。偏光層204を通過するとき、非偏光206が偏光され、偏光208が、積層ガラス品200によって送信される。一部の実施の形態において、基板層202は非偏光層である。

0015

図3Aは光学フィルタとして構成された、積層ガラス品300の1つの例示的な実施の形態を示す図である。積層ガラス品300は、第1の層(A層)302及び第2の層(B層)304を有している。一部の実施の形態において、第1の層302は、規定波長範囲内の光を通過させる一方、規定波長範囲外の光の通過を阻止する。例えば、図3Bは、第1の層302を通過する光の透過率を波長の関数として示す図である。図3Bに示すように、第1の層302は、紫外(UV)域の上端から赤外(IR)域に延びる、第1の規定波長範囲内の光を通過させる一方、第1の規定波長範囲より高い光及び低い光の通過を阻止する。このように、第1の層302は、帯域通過フィルタ層として構成されている。第2の層304は、規定波長範囲内の光の通過を阻止する一方、規定波長範囲外の光を通過させる。例えば、図3Cは、第2の層304を通過する光の透過率を波長の関数として示す図である。図3Cに示すように、第2の層304は、可視域の中央から近赤外(NIR)域の下端に延びる、第2の規定波長範囲内の光の通過を阻止する一方、第2の規定波長範囲より高い光及び低い光を通過させる。このように、第2の層304はノッチフィルタ層として構成されている。図3Dは、積層ガラス品300を通過する光の透過率を波長の関数として示す図であって、これは第1の層302及び第2の層304の各々を通過する光の透過率の畳み込みである。

0016

他の実施の形態において、第1及び第2の層の各々を、独立して、ノッチフィルタ若しくは帯域通過フィルタとして、又は概して波長に関係なく、光を通過させるように構成することができる。第1及び第2の層の各々の透過プロファイルを選択して、所望の透過プロファイルを有する積層ガラス品を製造することができる。

0017

一部の実施の形態において、積層ガラス品は、異なる透過プロファイルを有する層を備えている。例えば、一部の実施の形態において、積層ガラス品は、約200nm〜約2500nmの波長範囲において、異なる透過プロファイルを有する第1の層(A層)及び第2の層(B層)を備えている。一部の実施の形態において、積層ガラス品は、約200nm〜約2500nmの範囲の、特定の電磁波の照射に対し、偏光する最外層(例えば、第1の層、第2の層、又はその他の層)を備えている。

0018

一部の実施の形態において、光学装置が積層ガラス品を有している。積層ガラス品の主外面の少なくとも1つに、複数の半導体装置が配置されている。そのような実施の形態の一部において、複数の半導体装置の少なくとも一部が、積層ガラス品を400℃、450℃、500℃、550℃、又は600℃を超える温度に晒すステップを用いて形成される。これ等、又は別のそのような実施の形態において、2つの隣接する層(例えば、A層及びB層)の界面が、1つの層中を伝搬した光が、界面で多数の方向に反射されるように凹凸を成している。これに加えて又はこれに代えて、一部の実施の形態において、機能層(例えば、B層)が、外面に配置された反射層を備えた外部層である。このように、外部機能層の外面が反射面を備えている。積層ガラス品の少なくとも1つの機能層の端部に、照明源を接続して、機能層を通して光を伝搬させることができる。機能層中を伝搬する光が、外面と外面が露出する、空気等の外部媒体との界面で反射したとき、少なくともその一部を全内部反射させることができる。一部の実施の形態において、光学装置は、LCDディスプレイフレキシブルディスプレイ曲面ディスプレイ光起電装置、光学フィルタ(例えば、安全ガラスレンズ)、又はその他の適切な光学装置である。一部の実施の形態において、動作中、光学装置が、少なくとも300℃、少なくとも400℃、少なくとも500℃、少なくとも600℃、又は少なくとも700℃の高温に晒される。

0019

図4A及び4Bは、本明細書に記載の積層ガラス品又はガラス複合体の製造に用いることができる、オーバーフロー分配器又は融合パイプの、2つの異なる例示的な実施の形態の縦断面図である。各々のオーバーフロー分配器400は、仕切り壁406によって第1の溝槽部分402と第2の溝槽部分404とに分割された溝槽を備えている。溶融ガラス組成Aが、粘性状態で、第1の溝槽部分402に導入される。溶融ガラス組成Bが、粘性状態で、第2の溝槽部分404に導入される。ガラス組成は、第1及び第2の溝槽部分402及び404の、それぞれの上端部408及び410又は縁部上を流れ、オーバーフロー分配器の対向する側壁を下降し、オーバーフロー分配器400の成形部材の合流側壁412及び414に至る。合流側壁412及び414の一方又は両方が、垂直面に対し、角度βの角度を成し、成形部材が、例えば、楔形の断面を有している。合流側壁412及び414は、牽引線416において合流する。流動するガラス組成A及びBが、牽引線416の近傍で合流し、互いに融合して積層ガラスリボン成形される。本明細書に記載のオーバーフロー分配器を用いて、積層ガラスリボンを成形する方法は、ダウンドロー又はフュージョンドロー法である。融合したA層とB層は、互いに直接隣接及び/又は直接接触する。このように、複合体のA層とB層との間には、結合剤(例えば、接着剤塗工層フリット、又は層を互いに接着するために付加又は構成されたその他任意の材料)が全く配されていない。

0020

一部の実施の形態において、延伸工程の前、最中、及び/又は後、ガラス複合体の1つの層は、どの案内機構又は延伸機構(例えば、ローラ)にも基本的に接触しない。これに加えて又はこれに代えて、延伸工程の間、1つの層のガラスが、隣接層の表面を部分的にのみ覆い、隣接層の表面の一部が、その1つの層に覆われない状態になっている。一部の実施の形態において、オーバーフロー分配器の形状が、異なるガラス組成の特性、及び/又はB層の厚さに対するA層の厚さの所望の厚さ比、hA/hBに依存している。例えば、そのような実施の形態の一部において、第2の溝槽部分404の容積VBに対する、第1の溝槽部分404の容積VAの比が、所望の厚さの比hA/hBに依存している。

0021

図4Aは、角度β2=0、従って、流れBVBが最大流速になる、1つの例示的な実施の形態を示す図である。一部の実施の形態において、流れAVAと流れBVBの流速を等しくするために、図4Bに示すように、角度β1が負である。一部の実施の形態において、角度β1は約−25°〜約25°である。一部の実施の形態において、角度β2は約−25°〜約25°である。

0022

図5は、オーバーフロー分配器500の1つの例示的な実施の形態を示す立体図である。オーバーフロー分配器500は、概して、オーバーフロー分配器400に関連して前述したように構成されているが、以下に説明する更に別の特徴及び/又は差異を有している。前述したパイプの断面形状に加え、他の変数には、例えば、水平面とそれぞれの溝槽部分502及び504の縁部508及び510との傾斜角αA及びαBが含まれる。一部の実施の形態において、傾斜角αA及びαBは、例えば、μA及びμBと上端部の粘度との間に予想される差があるため等しくない。一部の実施の形態において、例えば、牽引線516又は「根底部」における流速を等しくするための予測モデルに従って、溝槽部分502及び504の底面が傾斜している。一部の実施の形態において、例えば、流れA及びBの流頭が、パイプの根底部において最も均一になるように、一方又は両方の溝槽部分の縁部の輪郭非線形関数で表される。様々な実施の形態において、オーバーフロー分配器の形状を選択して、隣接する層が異なる厚さを有する積層ガラス板を成形することができる。積層ガラス板の所望の層厚に対応するように形状を選択することにより、回転軸を中心にして、オーバーフロー分配器を回転、又はオーバーフロー分配器を傾斜させることなく、ガラス板を成形することができる。

0023

図6A〜6Bは、それぞれオーバーフロー分配器600の溝槽の、1つの例示的な実施の形態を示す立体図及び上面図である。オーバーフロー分配器600は、概して、オーバーフロー分配器400に関連して前述したように構成されているが、以下に説明する更に別の特徴及び/又は差異を有している。溝槽部分602の容積VAと溝槽部分604の容積VBとの間に所望の関係が得られるように、溝槽部分602及び604が分割及び/又は成形されている。一部の実施の形態において、パイプ縁部608及び610の傾斜が実質的に等しく(即ち、α1=α2)、溝槽内の仕切り壁606の配置を調整することによって、所望の関係が得られる。そのような実施の形態の一部において、α1=α2であり、別の角度γ(例えば、オーバーフロー分配器600の軸と仕切り壁606との角度)を調整して、例えば、実質的にパイプの全縁部に沿って、均一な流速(UAtop及びUBtop)が促進される。いずれの場合(即ち、(a)(α1≠α2、γ=0)及び(b)(α1=α2、γ≠0)も、ガラス流AとBとが(例えば、濃度及び/又は粘度の差異に起因して)相違しているため有用となり得る。

0024

本開示は、フュージョンパイプの(例えば、図4A〜6Bに示すような)可変形態、デュアルガラス供給システム、及び溝槽空洞の双対性を利用した垂直フュージョンドロー法を用いて、積層ガラス品又はガラス複合体の延伸及び融合を提案するものである。一部の実施の形態において、周知の垂直フュージョンドロー法とは対照的に、本明細書に記載の方法は、例えば、異なる流量、流量密度(厚さ)、及び/又は平均流動粘度の観点から、流れAが、流れBと比較して非対称性を備えている。一部の実施の形態において、2つの層が融合される間、フュージョンパイプの根底部において、流れA及びBの非常に互換性のある状態(例えば、流速、粘度、及び/又は温度)を確立することが有益である。例えば、そのような実施の形態の一部において、パイプの根底部において、流れBの流速VBに対する流れAの流速VAの比を1に近づけて、積層ガラス品又は積層ガラス複合体の均一性及び寸法安定性を促進することが有益である。換言すれば、VA/VB=1±ε、ここでεは製造過程において誘起される流量変動誤差であって、εを最小限に抑制することが有益である。これに加えて又はこれに代えて、流れA及びBの各々が、基本ガラス組成を含み、1つの流れが、基本ガラス組成に添加されたドーパントを含み、その流れによって成形される層の光学特性が変更される。例えば、一部の実施の形態において、ガラス品の1つの層が、光を導くように構成された導波層である。導波層は、例えば、Ge、P、Al、Ti、又はK等の屈折率を増大させる1つ以上のドーパントを添加し、その層の屈折率を大きくすることによって形成することができる。これに加えて又はこれに代えて、導波層は、例えば、F又はB等の屈折率を減少させる1つ以上のドーパントを添加して、隣接層の屈折率を小さくすることによって形成することができる。一部の実施の形態において、ガラス品の1つの層が、光を偏光するように構成された偏光ガラス層である。偏光層は、例えば、Ag、Cu、又はAu粒子等の1つ以上のドーパントを添加することによって、形成することができる。一部の実施の形態において、例えば、遷移金属等の1つ以上のドーパントを添加することによって、ガラス層のガラスの透過特性を変更することができる。様々な実施の形態において、流れの粘度を実質的に変更することなく、ドーパントによって光学特性を変えることができるため、流れA及びBが同じ又は実質的に同じ粘度を有し、それによって流れを融合して積層ガラス品を成形するのを支援することができる。一部の実施の形態において、第1の層又は第2の層の一方が、基本ガラス組成を含み、第1の層又は第2の層の他方が、基本ガラス組成及び光学特性差を生じさせるのに十分な量のドーパントを含んでいる。

0025

一部の実施の形態において、2つの流れA及びBが、パイプの根底部と呼ばれる領域の近傍で一体になる。そのような実施の形態の一部において、2つの流れが一体になるとき、各々の流れが異なる速度を有し、2つの流れの間に剪断層が形成される可能性がある。流れが根底部領域に近づくときの、各々の流れの速度は、各々の流れの粘度によって決定することができる。各々の流れの粘度は、各々の流れの冷却曲線及びガラス組成(例えば、粘性係数)、各々の流れの流量、各々の流れの密度、及び各々の流れと重力ベクトルとの角度等に依存する。

0026

各々の流れの表面の速度USは、傾斜面上の流れのナビエ・ストークス方程式の解に基づく関係を用いて表わすことができる。

0027

0028

ここで、ρは流れの密度、μは任意の位置における厚さ方向の平均粘度、βは流れと重力ベクトルとの角度、及びhは流れの厚さである。厚さhは、次式によって、各々の流れの流量qに関連付けることができる。

0029

0030

剪断層が形成されるため、流れの相互作用によって、各々の流れにおいて、均一な速度パターンが生じる。剪断層によって、変曲点を有する最終的な速度プロファイルが生じない限り、流れは安定し、均一な融合が行われることになる。

0031

密度及び粘度係数が異なる様々なガラス組成を用いて、有限要素シミュレーションを行って、様々な流量比(1:10まで)について、速度場を取得し調査した。合流する各々の流れの温度が異なるように、各々の流れの熱流束を変化させた。これ等全てのケースについて、合流溶体を得た。

0032

図7はガラスの2つの流の融合領域の1つの例を示す図であって、2つの流れが異なる密度(比ρ1/ρ2=1.14)、流量(比q1/q2=5)、及び粘度(比μ1/μ2=0.67)を有する、有限要素シミュレーションによって得られた、2つの流れの速度ベクトルを示す図である。このシミュレーションにおいて、2つの流れが融合する付近の温度を一定とした(T1=T2)。図8はガラスの2つの流れの融合領域の別の例を示す図であって、図7を参照して前述した有限要素シミュレーションと同様であるが、各々の流れの温度(及び粘度)を異ならせた(即ち、T1≠T2及びμ1≠μ2)シミュレーションによって得られた、2つの流れの速度ベクトルを示す図である。図7及び8において、各々の流れの速度ベクトルがプロットされ、剪断効果及びその後の等速流動への発展が示されている。領域の最大と最小の粘度比が約30、最大粘度が略100万ポアズである。

0033

一部の実施の形態において、本明細書に記載の積層ガラス品を、実質的に平面(即ち、平坦)又は非平面(即ち、湾曲)を成し、実質的に剛性又は柔軟な積層ガラス板として構成することができる。本明細書に記載の積層ガラス品は、様々な表示技術及び特殊環境ガラス用途において有用であり得る。そのため、積層ガラス品は、多数の機能を発揮するガラス基板として有用であり得る。例えば、ガラス基板は、二次元直線円偏光又は導光/(例えば、TIR原理による)均一分散等の、1つ以上の二次的機能のみならず、高い透過率、不要放射フィルタリング、清浄無垢な表面、非常に均一な厚さ、高い平坦性、非常に低い残留応力化学的中立性、又は寸法安定性等の1つ以上の一次的機能を発揮することができる。このように、積層ガラス品は、第1の層と第2の層との間で光学特性差を有している。例えば、光学特性差は、(a)第1の層の屈折率n1と第2の層の屈折率n2との少なくとも0.005の屈折率差、(b)200nm〜2500nmの波長範囲における、第1の層の透過プロファイルと第2の層の透過プロファイルの透過プロファイルとの差、又は(c)偏光差であって、第2の層が、200nm〜2500nmの波長範囲の電磁波の照射に対し、偏光する偏光差のうちの少なくとも1つである。このような二次的機能は、表示技術用の基板にとって有益な光学的機能であり得る。

0034

そのような二次光学的機能を有する実施の形態において、ガラス基板(例えば、2層積層ガラス品又はガラス複合体)は、一次基板層(A層)及び所望の二次的な光学的機能を提供することができる二次機能層(B層)を有している。両方の層が融合され、厚さの均一性、低レベル層間剪断応力、及び高い平坦性等、厳密な幾何学的及び機械的特性を維持している。一部の実施の形態において、B層が厚さに関して非常に均一であり、それによって(例えば、不連続をなくすことにより、又は空隙がないようにA層に固着することにより)、積層ガラス品全体を通し、実行可能な光学的機能の維持に役立たせることができる。

0035

一部の実施の形態において、積層ガラス品の各々の層は、少なくとも10μm、少なくとも25μm、少なくとも50μm、少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも300μm、少なくとも400μm、少なくとも500μm、少なくとも600μm、少なくとも700μm、少なくとも800μm、少なくとも900μm、少なくとも1000μm、少なくとも1100μm、少なくとも1200μm、少なくとも1300μm、少なくとも1400μm、又は少なくとも1500μmの厚さを有している。これに加えて又はこれに代えて、一部の実施の形態において、積層ガラス品の各々の層は、最大1600μm、最大1400μm、最大1300μm、最大1200μm、最大1100μm、最大1000μm、最大900μm、最大800μm、最大700μm、又は最大600μmの厚さを有している。一部の実施の形態において、A層が50〜700μm、100〜700μm、150〜700μm、200〜700μm、又は250〜700μmの厚さを有している。これに加えて又はこれに代えて、一部の実施の形態において、B層は約10〜150μmの均一な厚さを有し、これは平面導光体として使用するのに有用であり得る。

0036

一部の実施の形態において、積層ガラス品の厚さ比(即ち、B層の厚さhBに対するA層の厚さhAの比)は、約70≧hA/hB≧0.3、約70≧hA/hB≧0.6、約70≧hA/hB≧1、約70≧hA/hB≧1.3、約28≧hA/hB≧1.6、又は約24≧hA/hB≧2の範囲である。そのような実施の形態の一部において、積層ガラス品はAMLCD基板を含んでいる。一部の実施の形態において、hA/hB≧1、hA/hB≧1.1、hA/hB≧1.2、hA/hB≧1.4、hA/hB≧1.5、hA/hB≧1.6、hA/hB≧1.8、hA/hB≧2、hA/hB≧2.2、又はhA/hB≧2.5である。

0037

一部の実施の形態において、積層ガラス品の厚さ比(即ち、B層の厚さhBに対するA層の厚さhAの比)は、少なくとも約0.3、少なくとも約0.6、少なくとも約1、少なくとも約1.1、少なくとも約1.2、少なくとも約1.3、少なくとも約1.4、少なくとも約1.5、少なくとも約1.6、少なくとも約1.8、少なくとも約2、少なくとも約2.2、少なくとも約2.5、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、少なくとも約50、又は少なくとも約60である。これに加え又はこれに代えて、積層ガラス品の厚さ比は、最大約70、最大約60、最大約50、最大約40、最大約30、最大約28、最大約25、又は最大約24である。一部の実施の形態において、積層ガラス品はAMLCD基板を含んでいる。

0038

一部の実施の形態において、積層ガラス品は、3つの寸法、長さ(L)、幅(W)及、及び厚さ(T)を有している。長さが最も大きい寸法であり、厚さが最も小さい寸法である。そのような実施の形態の一部において、T≧50μm、T≧100μm、T≧200μm、T≧300μm、T≧400μm、又はT≧500μmである。これに加え又はこれに代えて、T≦1000μm、T≦900μm、T≦800μm、T≦700μm、T≦600μm、又はT≦500μmである。これに加え又はこれに代えて、L/T≧300、L/T≧500、L/T≧800、L/T≧1000、L/T≧1500、L/T≧1800、又はL/T≧2000である。

0039

一部の実施の形態において、方法が、粘性状態(即ち、液状)の2つのガラス層を互いに融合させて、積層ガラス品を成形するステップを有している。そのような方法を用いて成形された積層ガラス品は、一般に、積層(即ち、機械的及び/又は熱的に、ポリマー又はその他の光学膜の層をガラス基板に接着)することにより、又は基板に液体光学膜(ポリマー等)をスパッタリングすることにより製造される、周知の積層構造体とは異なる。例えば、そのような周知の積層構造体は、高温リソグラフィ技術に望まれる、機械的及び熱的完全性欠ける傾向にある。本明細書に記載の方法を用いて、周知の複合体の熱的及び機械的不安定性を克服することができる。

0040

積層ガラス品の2つの層によって、二次的な光学的機能を十分に提供できる、一部の実施の形態において、積層ガラス品は、3層以上を有する基板に反し、2層の基板を備えている。そのような実施の形態の一部において、積層ガラス品又はガラス複合体は、多数の光学的及び機械的機能を同時に提供する、表示基板(AMLCD基板等)を含んでいる。そのような表示基板は、機械的に、全域にわたり正確に個々の層の厚さの仕様を維持し、高水準の機械的完全性を示すことができる。一部の実施の形態において、AMLCDパネルの製造工程等の、高温薄膜トランジスタ(TFT)リソグラフィに、積層ガラス品を用いることができる。一部の実施の形態において、本明細書に記載の積層ガラス品の新しい機能により、コントラスト強調消費電力の低減、及び/又は液晶ディスプレイ(LCD)TV/モニタ組立工程において広く実施されている技術による、バックライトの再利用等の表示向上機能を供給するためのスマート基板を製造することができる。

0041

周知のAMLCD基板において、幾つかの光学向上機能(均一な光拡散、偏光の再利用等)が、ポリマーを主成分とする様々なフィルタによって、周知のLCDパネルの外部で行われている。個々の独立したフィルタを作製し、LCDモニタTVセットに挿入する代わりに、本明細書に記載のように、1つ以上の二次的な光学的機能を基板自体のボリューム内に備えることにより、AMLCD基板を「スマート化」することができる。一部の実施の形態において、LCD基板をスマート化し、二次的な光学的機能を提供するため、精密ガラス複合体を製造して、高温における寸法の安定性、清浄無垢な表面、及び非常に均一な厚さの分布の観点から、オリジナルのLCD基板の所望の特性を満足することができる。例えば、一部の実施の形態において、二次的な光学的機能が、屈折率が整合しない精密延伸ガラスの二次層を含んでいる。そのような実施の形態の一部において、一次基板層の屈折率と二次機能層の屈折率が、少なくとも約0.005、少なくとも約0.01、少なくとも約0.02、少なくとも約0.05、少なくとも約0.1、少なくとも約0.2、少なくとも約0.3、又は少なくとも約0.4だけ異なっている。一部の実施の形態において、二次層が、約10〜150μmの範囲内の均一な厚さを有している。この厚さの範囲により、例えば、TIR原理を通して、損失のない導光機能を可能にすることができる。

0042

一部の実施の形態において、新しい製造方法が、1つ以上の二次的な光学的機能を有する、AMLCD基板として使用することができる、積層ガラス品又は精密ガラス複合体を融合するステップを有している。本明細書に記載の方法は、パイプの縁部上において均一な流量分布を可能にするために、溝槽A及びBの非対称の幾何学形状によって、根底部段階において、ガラスの2つの流れ(例えばA及びB)を融合する問題に対処するものであり、2つの個別のフュージョンパイプシステムを組み込んで、3層(例えば、B−A−B)の積層ガラス品を製造する方法と異なるものである。それぞれの溝槽は、個別のガラス供給システムによって供給される。一部の実施の形態において、処理装置は2つのガラス組成の異なる粘度を補償して、例えば、パイプの根底部において、流れA及びBの一様性を向上させるために、パイプの非対称断面を備えている。FEA/CFDシミュレーション分析によれば、2つの異質の流れが合流する液体を生み、均一に融合する、即ち、根底部段階での広い厚さの可変範囲において、根底部段階で実質的に同様又は同一の流速で融合することを示している。

0043

一部の実施の形態において、積層ガラス品が、一次的な基板機能及び二次的な光学的機能を提供する。そのために、薄い層(例えば、B層)が光学的に連続している(即ち、実質的に亀裂又は切れ目がない)。そのような実施の形態の一部において、B層が僅かに圧縮状態にある。

0044

一部の実施の形態において、本明細書に記載の方法は、周知の垂直フュージョンドロー法とは異なり、多数の光学的機能を内蔵する、精密ガラス複合体基板群の製造を可能する。

0045

本明細書に記載の積層ガラス品の用途分野には、(i)二重の光学的機能(例えば、TFT層のガラス基板と直線/円偏光機能に置き換えられる、光拡散器としての機能)を有するAMLCDガラス基板、(ii)二重の光学的機能(透過率の高いガラス基板とUV(150〜350nm)、短/中IR(0.75〜10μm)、又はその他任意の電磁帯域等の電磁スペクトルの不要領域の放射を遮断/低下させる、帯域通過フィルタとしての機能)を有する安全ガラス、(iii)二重の光学的機能(透過率の高いガラス基板とUV及び/又はIR放射を遮断する帯域通過フィルタとしての機能)を有する環境ガラス等がある。

0046

一部の実施例において、AMLCD基板等における二重の光学的機能によって、パネルに組み込まれた個別のガラス基板及び個別の光拡散フィルタ(例えば、細い押出しポリマーによって周知の製品等に設けられたもの)と比較して、顕著なフォームファクタ優位性が得られる。本明細書に記載の2要素垂直フュージョンドロー法の製品としての、本明細書に記載の2層精密ガラス積層品は、表示用基板として、新らたな際立った特徴を創造すると共に、TFT基板と表示向上フィルタ機能との機械的統合が、更に有益になるであろう、将来のフレキシブルディスプレイに拡張されるものである。

0047

本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、様々な修正及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の観点以外で限定されるべきものではない。

0048

100、200、300積層ガラス品/ガラス複合体
102、202基板層
104導光/光拡散層
106光源
108 鏡面
204直線偏光層
206 非偏光
208 偏光
302 第1の層
304 第2の層
400、500、600オーバーフロー分配器
402 第1の溝槽部分
404 第2の溝槽部分
406、606仕切り壁
408、410上端部
412、414合流壁
416、516牽引線/根底部
502、504、602、604 溝槽部分
508、510、608、610 縁部

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