(57)【要約】  積層体アセンブリは、厚さが２００マイクロメートル以下のガラス要素、およびそのガラス要素を支持する第１の層を備える。そのガラス要素は、固体アルミニウムステージに直接隣接しているときに、第１のペン落下高さ値を有する。その第１の層は、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する。ガラス要素は、アルミニウムステージ上で第１の層により支持されているときに、第２のペン落下高さ値を有し、この第２のペン落下高さ値は、第１のペン落下高さ値より大きい。
2019534183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含む支持層、
を備え、
前記第１の層は、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの第１の剛性を有し、前記第２の層は、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍの第２の剛性を有する、積層体アセンブリ。
【請求項２】
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素であって、固体アルミニウムステージに直接隣接しているときに、第１のペン落下高さ値を有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した第１の層であって、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する第１の層、
を備え、
前記ガラス要素は、前記固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第１の層に直接隣接しているときに、第２のペン落下高さ値を有し、該第２のペン落下高さ値は、前記第１のペン落下高さ値より大きい、積層体アセンブリ。
【請求項３】
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含み、該第１の層は第１の剛性を有し、該第２の層は第２の剛性を有し、該第１の剛性は該第２の剛性より大きい、支持層、
を備え、
前記ガラス要素が、固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第１の層の上面に配置されているときに、該ガラス要素は第１のペン落下高さ値を有し、
前記ガラス要素が、前記固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第２の層の上面に配置された前記第１の層の上面に配置されているときに、該ガラス要素は第２のペン落下高さ値を有し、該第２のペン落下高さ値は、前記第１のペン落下高さ値の２倍より大きい、積層体アセンブリ。
【請求項４】
前記第１の剛性が、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍである、請求項３記載の積層体アセンブリ。
【請求項５】
第２の剛性を有する第２の層をさらに備え、前記第１の層が、前記ガラス要素と該第２の層との間に配置されている、請求項２記載の積層体アセンブリ。
【請求項６】
前記第２の剛性が、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍである、請求項３から５いずれか１項記載の積層体アセンブリ。
【請求項７】
前記第１の剛性が、前記第２の剛性の２倍以上である、請求項１または３から６いずれか１項記載の積層体アセンブリ。
【請求項８】
前記第１の層が、第１の材料および該第１の材料を前記ガラス要素に接合する接着剤材料を含む、請求項１から７いずれか１項記載の積層体アセンブリ。
【請求項９】
前記接着剤材料が約２５マイクロメートルから約５０マイクロメートルの厚さを有する、請求項８記載の積層体アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
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１０月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／４１３６４７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。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、薄いガラス積層体構造に関し、より詳しくは、機器のユーザに面する側に配置された薄いガラス積層体構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、機器のユーザに面する側に配置された薄いガラスは、その薄いガラスと衝突した際の試験器具により生じた局所的な二軸曲げのために、低い穿刺試験力で破損してしまう。ある解決策では、局所的な二軸曲げに対してより抵抗力があるより厚いガラスを使用してきた。しかしながら、指紋センサなどのいくつかの用途において、機能性はガラスの厚さに極めて敏感である。それゆえ、より厚いガラスは不都合である。別の解決策に、穿刺抵抗を改善するために、薄いガラスの外面に高分子材料の一層または多層を設けることがある。しかしながら、この解決策には、その機器のユーザに面する表面はもはや、ガラス表面の硬度（耐引掻性および耐薬品性を含む）および美しさ（外観および感触）を持たないというマイナスの結果がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、機器のユーザに面する側に配置でき、穿刺抵抗が改善された薄いガラス構造が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、ペン落下試験の破損高さの増加で分かるように、薄いガラス要素の穿刺抵抗を劇的に改善するガラス積層体構成を説明する。この積層体構成は、薄いガラス要素の片面に配置された多数の層を備える。第１の層は、高剛性を有し、例えば、接着剤、例えば、粘着剤の薄い層で、薄いガラス要素の片面に結合されている。第１の層の高剛性は、衝突事象中、例えば、破壊試験中に、薄いガラス要素における局所的な二軸曲げを減少させる。第２の低剛性層は、薄いガラス要素の同じ面で、高剛性の第１の層に結合されている。この低剛性の第２の層は、衝撃事象中にエネルギーを分散させ、吸収する。そのガラス積層体は、様々な用途に、特に、穿刺抵抗が有益であり、ガラスの外観と感触または他の性質（例えば、気密性、耐引掻性）が望ましい用途に使用することができる。例えば、そのガラス積層体は、指紋センサ、機器の筐体のユーザに面する部分、例えば、電子機器の筐体、汚れ止め板、またはホワイトボードに使用できる。
【０００６】
添付図面は、記載された原理のさらなる理解のために含まれ、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示し、説明と共に、例として、それらの実施の形態の原理および作動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様々な特徴は、任意と全ての組合せで使用できることを理解すべきである。非限定例として、様々な特徴は、以下の実施の形態に述べられたように、互いに組み合わされることがある。
【０００７】
実施の形態１。積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素であって、固体アルミニウムステージに直接隣接しているときに、第１のペン落下高さ値を有するガラス要素、および
そのガラス要素に隣接した第１の層であって、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する第１の層、
を備え、
そのガラス要素は、固体アルミニウムステージに直接隣接した第１の層に直接隣接しているときに、第２のペン落下高さ値を有し、この第２のペン落下高さ値は、第１のペン落下高さ値より大きい、積層体アセンブリ。
【０００８】
実施の形態２。積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
そのガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含み、その第１の層は第１の剛性を有し、第２の層は第２の剛性を有し、第１の剛性は第２の剛性より大きい、支持層、
を備え、
そのガラス要素が、固体アルミニウムステージに直接隣接した第１の層の上面に配置されているときに、そのガラス要素は第１のペン落下高さ値を有し、
そのガラス要素が、固体アルミニウムステージに直接隣接した第２の層の上面に配置された第１の層の上面に配置されているときに、そのガラス要素は第２のペン落下高さ値を有し、この第２のペン落下高さ値は、第１のペン落下高さ値の２倍より大きい、積層体アセンブリ。
【０００９】
実施の形態３。第１の剛性が、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍである、実施の形態２の積層体アセンブリ。
【００１０】
実施の形態４。第２の剛性を有する第２の層をさらに備え、第１の層が、ガラス要素と第２の層との間に配置されている、実施の形態１の積層体アセンブリ。
【００１１】
実施の形態５。第２の剛性が、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍである、実施の形態２から４いずれか１つの積層体アセンブリ。
【００１２】
実施の形態６。積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
そのガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含む支持層、
を備え、
その第１の層は、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの第１の剛性を有し、その第２の層は、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍの第２の剛性を有する、積層体アセンブリ。
【００１３】
実施の形態７。第１の剛性が、第２の剛性の２倍以上である、実施の形態２から６いずれか１つの積層体アセンブリ。
【００１４】
実施の形態８。第１の層が、第１の材料およびその第１の材料をガラス要素に接合する接着剤材料を含む、実施の形態１から７いずれか１つの積層体アセンブリ。
【００１５】
実施の形態９。その接着剤材料が約２５マイクロメートルから約５０マイクロメートルの厚さを有する、実施の形態８の積層体アセンブリ。
【００１６】
ここに記載されたような、実施の形態、およびそれらの実施の形態の特徴は、例示であり、単独で、または本開示の範囲から逸脱せずに、ここに与えられた他の実施の形態のいずれか１つ以上の特徴との任意の組合せで、与えられても差し支えない。さらに、先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の実施の形態を提示しており、説明され、請求項に記載されたような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ことが意図されていることを理解すべきである。添付図面は、実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に含まれ、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、説明と共に、その原理および作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】いくつかの実施の形態による、比較の積層体構造の概略側面図
【図２】いくつかの実施の形態による、積層体構造の概略側面図
【図３】いくつかの実施の形態による、積層体支持構造の概略上面図
【図４】いくつかの実施の形態による、図３の積層体支持構造の概略底面図
【図５】図４の線５−５に沿った、いくつかの実施の形態による、図３の積層体支持構造（および積層体構造）の概略側面図
【図６】剛性を決定するために使用される、様々な材料に関する変位（Ｘ軸にミリメートル（ｍｍ）で表されている）に対して荷重（Ｙ軸にニュートン（Ｎ）で表されている）をプロットしたグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明において、限定ではなく、説明の目的で、様々な原理および実施の形態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が説明される。しかしながら、ここに開示されたそれらの具体的な詳細から逸脱した他の実施の形態において、請求項の主題が実施されることもあることが、本開示の恩恵を受けた当業者に明白であろう。さらに、周知の装置、方法および材料の記載は、ここに述べられた様々な原理の説明を分かりにくくしないように、省略されることがある。最後に、適用できる場合にはいつでも、同様の参照番号が、同様の要素を指す。
【００１９】
ここで、本開示の例示の実施の形態が示されている添付図面を参照して、積層体構造を以下により詳しく記載する。できるときはいつでも、図面に亘り、同じまたは同様の部分を指すために、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されることがあり、ここに述べられた実施の形態に限定されると解釈されるべきではない。いくつかの実施の形態において、積層体構造は、機器、例えば、電子機器、例えば、薄いガラスシートがセンサのカバーとして使用されるセンサを有する機器に使用されることがある。本開示の積層体構造は、例えば、機器のユーザ・インターフェースに配置された薄いガラス要素のペン落下試験で測定される、穿刺抵抗または破損せずに衝撃エネルギーを吸収する能力を大幅に改善する。
【００２０】
ペン落下試験
薄いガラス要素を備えた積層体の穿刺抵抗を評価するための試験の１つに、ガラスが破壊されるまで、高さを次第に増加させてペンを積層体に落下させることがある。この試験は、以下のように行われ、ここに開示されたペン落下高さを測定するために使用した。その上に薄いガラス要素を有する積層体の側に荷重が与えられ、その積層体の反対側は、研磨されたアルミニウムプレート（９．５ｍｍ厚、グレード６０６１）により支持された状態で、試料を試験した。積層体をアルミニウムプレート上に単に置き、積層体をアルミニウムプレートに結合するために、テープは使用しなかった。ペンを試料に導くするために、管を使用し、その管は、管の縦軸が試料の上面に対して略垂直であるように、試料の上面に置いた。その管は、２．５４センチメートル（ｃｍ）（１インチ）の外径および１．４ｃｍ（１インチの９／１６）の内径を有した。各落下後、試料上の異なる衝撃位置にペンを導くために、管を試料に対して移動させた。全落下は、試料の中央区域の近くで行い、エッジには、落下は行わなかった。そのペンは、直径０．７ｍｍのボールペンの小鋼球、および５．７５グラムの質量を有する、ＢＩＣ、Ｅａｓｙ  Ｇｌｉｄｅ、Ｆｉｎｅであった。その小鋼球が試験試料と相互作用できるように、キャップを後端に取り付けて、ペンを落下させた。最初にペンを１０ｃｍの深さから落下させ、落下により薄いガラス要素が破壊されるまで、落下毎に５ｃｍずつ、高さを増加させた。次に、破壊を生じた落下高さを記録した。最大落下高さは７５ｃｍであった。それゆえ、７５ｃｍのペン落下高さは、薄いガラス要素が、その試験中に破壊されなかったことを示す。５回落下させる度に、ペンを新しいものに交換し、新たな試料の各々に試験した。
【００２１】
先に記載したペン落下試験は、動荷重の一例であるが、指導的に、積層体アセンブリにおける材料の特徴および厚さを前提として、その試験は、破損せずにエネルギーを吸収する積層体の能力を表すことが一般に期待されるであろう。すなわち、別の積層体アセンブリよりも高い動荷重に耐える積層体アセンブリの能力は、概して、その能力が、その上、より高い静荷重、例えば、他の穿刺抵抗試験、例えば、ステンレス鋼チップまたは炭化タングステン球による圧迫の静荷重に耐えることも示す。
【００２２】
比較の積層体構造
比較の積層体２の構造が、図１に示されている。比較の積層体２は、接着剤１５で第１の層１０に結合された薄いガラス要素３０を備える。比較の積層体２の全ての実施の形態において、薄いガラス要素３０は、米国特許第９３２１６７７号明細書に述べられた過程により製造された１００マイクロメートル（以後、マイクロメートル、ミクロン、および／またはμｍ）厚のガラス基板（ニューヨーク州、コーニング所在のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手できる）であった。
【００２３】
比較例１。比較の積層体２のこの例において：第１の層１０は、１．６×１０６Ｎ毎メートル（Ｎ／ｍ）の剛性を有する１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラスであった；接着剤１５は、コード８２１２として３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミネソタ州、セントポール所在）から入手できる５０マイクロメートル厚の粘着剤（ＰＳＡ）シートであった。この積層体は、３４ｃｍ（±８ｃｍ）の平均ペン落下破損高さを有した。
【００２４】
比較例２。比較の積層体２のこの例において：第１の層１０は、１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラスであった；接着剤１５は、コード８２１１として３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミネソタ州、セントポール所在）から入手できる２５マイクロメートル厚のＰＳＡシートであった。この積層体は、２８ｃｍ（±３ｃｍ）の平均ペン落下破損高さを有した。
【００２５】
比較例３。比較の積層体２のこの例において：第１の層１０は、９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性を有する、Ｋｙｄｅｘ，ＬＬＣ（ペンシルベニア州、ブルームバーグ所在）から入手できる商標名Ｋｙｄｅｘ（登録商標）Ｔの４．８ｍｍ厚のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）片であった、この材料の剛性は厚さに関係ない；接着剤１５は、５０マイクロメートル厚のＰＳＡであった。この比較の積層体は、１０ｃｍ±０の平均ペン落下破損高さを有した。
【００２６】
比較例４。比較の積層体２のこの例において、第１の層１０は、９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性を有する、商標名「Ｋｙｄｅｘ」Ｔの４．８ｍｍ厚のＡＢＳ片であった、この材料の剛性は厚さに関係ない；接着剤１５は、２５マイクロメートル厚のＰＳＡであった。この比較の積層体は、１０ｃｍ±０の平均ペン落下破損高さを有した。
【００２７】
比較例１を比較例２と比べると、同様に、比較例３を比較例４と比べると、接着剤１５の厚さが５０マイクロメートルであろうと、２５マイクロメートルであろうと、比較の積層体２の衝撃エネルギーを吸収する能力は、ほぼ同じであることが分かる。
【００２８】
一般に、積層体にそれほど堅くない材料を含ませると、エネルギーを吸収する積層体の能力がより高くなり、それゆえペン落下高さがより高くなると通常は考えられるであろう。しかしながら、比較例３を比較例１（または比較例４を比較例２）と比べると、比較例３のそれほど堅くない材料（９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性は、比較例１の１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性より低い）を使用すると、実際には反対の効果があった−ペン落下高さは約３０ｃｍから１０ｃｍに著しく減少した−ことが分かる。
【００２９】
比較例１〜４の研究から、発明者等は、薄いガラス要素をより柔軟な（すなわち、それほど堅くない）材料で単に支持するだけでは、薄いガラス要素の穿刺抵抗を増加させるのには十分ではないことを見出した。そうではなく、衝撃（例えば、ペンとの）の際に、それほど堅くない材料は、ガラス要素の二軸曲げを生じさせ、これにより、破壊が増加する。それゆえ、薄いガラス要素を支持する材料は、積層体の穿刺に抵抗する能力を改善する、すなわち、破損せずにエネルギーを吸収する能力を増加させるために、異なる様式で構成する必要がある。
【００３０】
発明者等は、層が互いに対して適切に構成された二層構造を使用して、積層体がより高いペン落下高さに耐えられる、すなわち、積層体は、薄いガラス要素に損傷なく、より多い荷重エネルギーを吸収できることを見出した。いくつかの実施の形態において、積層体は、ユーザから離れて配置された薄いガラス要素の側で薄いガラス要素に結合した第１の層を備える。この第１の層は、接着剤、例えば、ＰＳＡ、例えば、厚さが２５から５０マイクロメートルのＰＳＡで薄いガラス要素に結合されることがある。その接着剤が厚すぎると、または柔軟すぎると、ひいては、薄いガラス要素が二軸曲げに曝され、そうではな場合と等しい衝撃エネルギーを吸収できなくなる恐れがある。次に、第１の層は、第１の層より小さい剛性を有する第２の層により支持される。
【００３１】
第１の層は、堅いべきである。第１の層の剛性は、薄いガラス要素の二軸曲げに対する抵抗を増加させるために高いべきである。二軸曲げは、ペン落下試験などの穿刺事象中の薄いガラス要素に観察される破壊状態である。１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラス（１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する）は、これらの材料のみでペン落下試験を行ったときに、より低い剛性（９．４×１０５Ｎ／ｍ）を有するＡＢＳを凌いだ。それゆえ、第１の層（薄いガラス要素を支持する）のより高い剛性は、薄いガラス要素が局所的に曲がる能力を低下させ、それゆえ、二軸曲げ応力を低下させる。
【００３２】
堅い第１の層の真下に、エネルギー吸収のために剛性が低い第２の層を配置することができる。さらに、第１の層と第２の層の複合剛性が一緒になって低いことが都合よい。
【００３３】
図２は、いくつかの実施の形態による積層体を示す。より詳しくは、積層体４は、接着剤１５で第１の層１０に結合された薄いガラス要素３０を備える。第１の層１０は、次に、第２の層２０により支持されている。積層体４の全ての実施の形態において、薄いガラス要素３０は、米国特許第９３２１６７７号明細書に述べられた過程により製造された１００マイクロメートル厚のガラス基板（ニューヨーク州、コーニング所在のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手できる）であった。
【００３４】
実施例１。積層体４のこの例において：第１の層１０は、１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラス片であり、これは１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有した；接着剤１５は、５０マイクロメートル厚のＰＳＡであった；第２の層２０は、０．８ｍｍ厚の発泡ポリエチレン片であり、第１の層１０および第２の層２０の複合剛性は、２．９×１０５Ｎ／ｍであった。薄いガラス要素３０は、１００マイクロメートル厚であった。この積層体は、６６ｃｍ±８の平均ペン落下破損高さを有した。
【００３５】
実施例２。積層体４のこの例において：第１の層１０は、１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラス片であり、これは１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有した；接着剤１５は、２５マイクロメートル厚のＰＳＡであった；第２の層２０は、０．８ｍｍ厚の発泡ポリエチレン片であり、第１の層１０および第２の層２０の複合剛性は、２．９×１０５Ｎ／ｍであった。薄いガラス要素３０は、１００マイクロメートル厚であった。この積層体は、４９ｃｍ±１５の平均ペン落下破損高さを有した。
【００３６】
比較例１および比較例２について先に分かったように、実施例１を実施例２と比較すると、再び、ＰＳＡの厚さは、ペン落下結果に対してあまり統計的に有意な影響なく、２５マイクロメートルから５０マイクロメートルに及んで差し支えないことが分かる。したがって、第１の層を薄いガラス要素に結合する接着剤は、５０マイクロメートル以下であり得る。
【００３７】
さらに、実施例１および２を、それぞれ、比較例１および２と比較すると、ペン落下高さにおいて、前者が後者を著しく凌ぎ、衝撃の際のエネルギーを吸収する能力の増加を示すことが分かる。すなわち、第１の層の真下にある第２の（より柔軟、それほど堅くない）層が、第１の層の剛性が同じ場合でさえも、薄いガラス要素が破損する前に、積層体がより多くの衝撃エネルギーを吸収することができる。さらに、実施例１および２を、それぞれ、比較例３および４と比べると、二層積層体における第１の層がより柔軟な第２の層で支持されている場合、第１の層は、そうでなければ可能であると考えられるであろうよりも堅い材料から製造することができる。より詳しくは、実施例１および２の第１の層は、１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有し、これは、比較例３および４の第１の層の剛性（９．４×１０５Ｎ／ｍ）より高く、それでも、実施例１および２の積層体は、比較例３および４のものと比べて増加したペン落下高さを有し、それゆえ、衝撃エネルギーを吸収する能力の有利な増加を示す。
【００３８】
図３〜５は、第２の層２０が、第１の層の下に配置された流体、例えば、空気（または任意の他の適切な気体、またはいくつかの実施の形態において、真空空間、他の実施の形態において、液体）により製造されることがある、いくつかの実施の形態による積層体６を示している。より詳しくは、支持体５０は、第２の層２０が第１の層１０の下に配置された気体からどのように製造されるかの一例を与える。支持体５０は、キャップ５２、および周囲支持体５４を備えることがある。キャップ５２は、第１の寸法６１、および第２の寸法６３を有する略長方形のものであることがある。いくつかの実施の形態において、第１の寸法６１および第２の寸法６３は互いに等しいことがあるが、他の実施の形態において、それらは等しくないことがあり得るので、その必要はない。周囲支持体５４は、外壁５７およびその中央の空洞５６を有する絵画用額縁の形状にあることがあり、ここで、空洞５６は周囲壁５８により画成される。空洞５６は、第１の寸法６５および第２の寸法６７を有することがある。いくつかの実施の形態において、第１の寸法６５および第２の寸法６７は互いに等しいことがあるが、他の実施の形態において、それらは等しくないことがあり得るので、その必要はない。キャップ５２の中央部分５９は、空洞５６の上方に配置されることがある。支持体５０は全厚６０を有し、一方で、キャップ５２は、厚さ６２（中央部分５９の厚さでもある）を有し、周囲壁５４は厚さ６４を有し、これは空洞５６の厚さにも相当する。したがって、厚さ６２を有する第１の層１０は中央部分５９から形成され、厚さ６４を有する第２の層２０は、空洞５６内の気体（または他の流体）から形成される。いくつかの実施の形態によれば、キャップ５２は、約１２．７ｍｍの第１の寸法６１および約１０．１ｍｍの第２の寸法６３を有することがあり、空洞５６は、約７．２ｍｍの第１の寸法６５および約７．２ｍｍの第２の寸法６７を有することがりあ、厚さ６０は約４．８ｍｍであることがあり、厚さ６２は約１．８ｍｍであることがあり、厚さ６４は約３ｍｍであることがある。
【００３９】
点線で示されるように、薄いガラス要素３０がキャップ５２の中央部分５９上に配置され、それによって、薄いガラス要素３０、第１の層１０（キャップ５２の中央部分５９から形成された）、および第２の層２０（空洞５６内の空気から形成された）から形成された積層体６を形成することがある。
【００４０】
実施例３。積層体６のこの例において：第１の層１０は、１．８ｍｍ厚のＡＢＳ片（キャップ５２の中央部分５９から形成された）であり、これは９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性を有した；第２の層２０は、空気（空洞５６内に配置された）であり、第１の層１０および第２の層２０の複合剛性は、１．０×１０５Ｎ／ｍであった。薄いガラス要素３０は、１００マイクロメートル厚であった。この積層体は、７５ｃｍ±０の平均ペン落下破損高さを有した。
【００４１】
実施例３を比較例３および４のいずれか一方または両方と比べると、二層積層体における第１の層がより柔軟な第２の層により支持されている場合、第１の層は、そうでなければ可能であると考えられるであろうよりも堅い材料から製造することができる。より詳しくは、実施例３の第１の層は、９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性を有し、これは、比較例３および４の第１の層と同じ剛性（９．４×１０５Ｎ／ｍ）であり、それでも、実施例３の積層体は、比較例３および４のものと比べて増加したペン落下高さを有し、それゆえ、衝撃エネルギーを吸収する能力の有利な増加を示す。
【００４２】
さらに、実施例３を実施例１および２のいずれか一方または両方と比較すると、中空の空洞を有するＡＢＳ（１×１０５Ｎ／ｍの複合剛性を有する）が、ＰＥ発泡体下層を有するアルミノケイ酸塩（２．９×１０５Ｎ／ｍのより高い複合剛性を有する）を凌いだ。したがって、より低い複合剛性（第１の層および第２の層の複合剛性に由来する）を有する積層体が、よりよく衝撃エネルギーを吸収することができ（より高いペン落下高さからも明らかなように）、それによって、薄いガラス要素に対する破損を減少させる。
【００４３】
ガラス要素の穿刺抵抗を増加させることに対する積層体の構成の効果は、試料の面積に概して関係ない。すなわち、衝撃事象の周りの影響を受ける区域は多くてもミリメートルであるので、剛性がその局所区域に存在する限り、穿刺抵抗を増加させる効果が試料のその区域に得られる。試験した部品は、１００ｍｍ×１５０ｍｍおよび１５０ｍｍ×２００ｍｍ程度であった。
【００４４】
薄いガラス要素３０
比較例１〜４および実施例１〜３に関して先に記載された薄いガラス要素３０は、米国特許第９３２１６７７号明細書に述べられた過程により製造された米国特許のガラス基板における原理にしたがって加工された１００マイクロメートル厚のガラス片（ニューヨーク州、コーニング所在のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手できる）であったが、その必要はない。ここに記載された概念は、異なる組成および製造方法の他の薄いガラス要素に使用することができる。例えば、薄いガラス要素は、無アルカリのまたはアルカリを含有する、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸、アルミノホウケイ酸塩、またはケイ酸塩のガラス組成物であってよく、そのガラス要素は、強化されていてもよい（例えば、熱強化または化学強化、例えば、イオン交換済み）が、その必要はなく、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材料、またはその複合体であってもよい。それに加え、薄いガラス要素は、１００マイクロメートル厚である必要はない。一般に、ここに記載された概念は、２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素に使用することができる。すなわち、一般に、ガラス要素が厚くなるにつれて、それ自体で穿刺事象に抵抗することがますますできるようになり、したがって、ここに記載された概念は、その特定のガラス要素の穿刺抵抗を改善することに対して、次第に有利ではなくなる。例えば、ガラス要素の厚さは、２００マイクロメートル、１９０マイクロメートル、１８０マイクロメートル、１７５マイクロメートル、１７０マイクロメートル、１６０マイクロメートル、１５０マイクロメートル、１４０マイクロメートル、１３０マイクロメートル、１２５マイクロメートル、１２０マイクロメートル、１１０マイクロメートル、１００マイクロメートル、９０マイクロメートル、８０マイクロメートル、７５マイクロメートル、７０マイクロメートル、６０マイクロメートル、５０マイクロメートル、４０マイクロメートル、３０マイクロメートル、２５マイクロメートル、２０マイクロメートル、または１０マイクロメートル、もしくは先に列挙した厚さのいずれかの間の任意の部分的範囲にあることがある。
【００４５】
第１の層１０
第１の層１０は、材料が、薄いガラス要素３０の過度の二軸曲げを防ぐ（存在することのある任意の接着剤層１５と組み合わせたときに）のに十分な剛性を有するならば、様々な材料から製造されてもよい。例えば、その第１の層の剛性は、「剛性測定」において下記に記載されたアルミノケイ酸塩およびＡＢＳ材料に関して測定して、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍに及ぶことがある。いくつかの実施の形態において、層１０の材料は、層２０に使用される材料よりも少なくとも約２倍堅い。第１の層１０の厚さは、過度の二軸曲げを防ぐのに厚さよりも剛性が重要であるという点で、特に限定されない。それゆえ、荷重が、特定の材料に関する荷重変位曲線の線形部に沿っている限り（図６参照）、二軸曲げを制限する効果は、材料の厚さには関係ない。それゆえ、厚さは、特定の積層体の用途の要件にしたがって選択されるであろう。第１の層１０に使用できる材料の例に、アルミノケイ酸塩ガラスおよびＡＢＳがある。
【００４６】
第２の層２０
第２の層２０は、全体として第１の層をある程度動かすまたは撓ませるのに、すなわち、前記薄いガラス要素の二軸曲げを可能にするであろうきつすぎる半径で第１の層を局所的に曲げずに、十分なエネルギー吸収能力を有するならば、様々な材料から製造されてもよい。すなわち、図３〜５に示された実施の形態に関してより容易に想定されるように、第１の層１０の中央は、完全に平面の物体として上下に移動せずに、大きい曲率半径（薄いガラス要素３０の二軸曲げを避けるのに十分に大きい）であるが、曲がるであろう。例えば、第２の層２０の剛性は、第１の層１０の剛性の半分までであることがある。第２の層２０に使用できる材料の例に、発泡ポリエチレン、流体、気体、空気、真空空間、液体、ゲルがある。その第２の層の低い剛性のために、第２の層の材料は、その材料に衝突する球により直接的に測定されず、その代わりに、「剛性測定」という項目において発泡ポリエチレンに関して下記に記載されたように、積層体の一部として測定した。下記に記載されたように測定された場合、第２の層２０の剛性は、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍであろう。第２の層２０の厚さは、第１の層１０のものと同様に、エネルギー吸収能力にとって剛性が厚さよりも重要であるという点で、特に限定されない。それゆえ、荷重が、特定の材料に関する荷重変位曲線の線形部に沿っている限り（図６参照）、エネルギー吸収能力の効果は、材料の厚さには関係ない。それゆえ、厚さは、特定の積層体の用途の要件にしたがって選択されるであろう。
【００４７】
剛性測定
積層体に使用される材料の剛性を以下のように決定した。直径１６ｍｍの炭化タングステン球を、測定される層または多層要素の表面に押し付けた。変位を、０から１４０Ｎの荷重の関数として測定し、図６に示されるようにプロットした。剛性測定は、２０から１４０Ｎのプロットの勾配（荷重の変化／変位の変化）から行った。図６から分かるように、線６１０は、１．６×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する、１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラス片のプロットであり；線６２０は、９．４×１０５Ｎ／ｍの剛性を有する、商標名「Ｋｙｄｅｘ」ＴのＡＢＳ材料片のプロットであり、この材料の剛性は、厚さに関係なかった；線６３０は、アルミノケイ酸塩ガラスを支持する０．８ｍｍ厚の発泡ポリエチレン（ＰＥ）層を有する（すなわち、炭化タングステン球がガラスの側で試料に押し付けられるように、ガラスと試験ステージとの間に配置された）１．１ｍｍ厚のアルミノケイ酸塩ガラス片のプロットであり、この二層構造は、２．９×１０５Ｎ／ｍの剛性を有した；線６４０は、１．８ｍｍの厚さを有し、厚さ３ｍｍの空気の空洞上に配置されるようにそのエッジの周りで支持された（図３〜５に関して記載されたように）、商標名「Ｋｙｄｅｘ」ＴのＡＢＳ材料片のプロットであり、その中央（空気の空洞上の）で得られた剛性は、１．０×１０５Ｎ／ｍであった。
【００４８】
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要がないが、要望通り、公差、換算率、丸め、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、近似および／またはより大きいか小さいくてもよいことを意味する。値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、本開示は、言及されている特定の値または端点を含むと理解すべきである。本明細書においてある範囲の数値または端点が「約」を伴っていようとなかろうと、その範囲の数値または端点は、「約」により修飾されているもの、および「約」により修飾されていないものの、２つの実施の形態を含むことが意図されている。範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点に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。
【００４９】
ここに用いられているような方向の用語−例えば、上、下、右、左、前、後、頂部、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。
【００５０】
ここに用いられているように、名詞は、「少なくとも１つ」の対象を指し、そうではないと明白に示されていない限り、「たった１つ」に限定されるべきではない、それゆえ、例えば、「構成要素」に関する言及は、文脈がそうではないと明白に示していない限り、そのような構成要素を２つ以上有する実施の形態を含む。
【００５１】
ここに用いられているような「実質的」、「実質的に」などの用語、およびその変形は、記載された特徴が、ある値または記載と等しいまたはほぼ等しいことを留意することが意図されている。例えば、「実質的に平面の」表面は、平面またはほぼ平面である表面を意味することが意図されている。さらに、先に定義されたように、「実質的に同様」は、２つの値が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ている。いくつかの実施の形態において、「実質的に同様」は、互いに約５％以内、または互いに約２％以内など、互いに約１０％以内の値を意味することがある。
【００５２】
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示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、本発明は、本開示の改変および変更を、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言う条件で、包含することが意図されている。
【００５３】
例えば、第１の層１０はただ１つの層として示されたが、それ自体、それを作る複数の層の厚さと剛性に由来する複合厚および複合剛性を示す、複数の層の複合体であってよい。同様に、第２の層２０はただ１つの層として示されたが、それ自体、それを作る複数の層の厚さと剛性に由来する複合厚および複合剛性を示す、複数の層の複合体であってよい。さらにまた、接着剤１５はただ１つの層として示されたが、それ自体、それを作る複数の層の剛性を示す、複数の層の複合体であってよい。
【００５４】
さらに、例えば、第２の層２０は、第１の層１０と同じ一般的形状を有すると記載されたが、その必要はない。エネルギーを吸収する多様な能力を提供するために、第２の層２０は、例えば、図２〜５の実施の形態の構成を組み合わせることによって、第１の層１０と異なる形状を有してもよい。より詳しくは、第２の層２０は、第１の層１０の剛性より低い剛性を有する材料から製造してもよいが（図２に実施の形態に関するように）、フレーム型の構成を有してもよく（図３〜５の周囲支持体５４に関するように）、それによって、各々が第１の層１０のものより小さい、２つの異なる剛性を提供する。
【００５５】
さらにまた、例えば、支持体５０（並びにキャップ５２および周囲支持体５４の各々）は、長方形として記載されたが、他の形状、例えば、楕円形、三角形、多角形も可能である。その上、キャップ５２は、周囲支持体５４および空洞５６のいずれか一方または両方と同様の形状を有すると記載されたが、その必要はない；それらは、いくつかの実施の形態において（形状が周囲支持体５４の外壁５７のものと同様ではない、例えば、空洞の周囲壁が周囲支持体５４の外壁５７と平行ではない、空洞５６を含む）、異なる形状を有してもよい。さらに、キャップ５２および支持体５４は、２つの別個の片であると記載されたが、その必要はない；それらはモノリスとして形成されてもよい；またはそれらは、互いに結合された２つの別個の片として形成されてもよい。
【００５６】
例えば、前記層はシートと記載されたが、その必要はない。そうではなく、それらの層は、長さが不定のウェブおよび貯蔵と流通のために巻かれた製品であってもよい。
【００５７】
例えば、１つ以上の層１０、１５、および／または２０は、積層体の１つ以上の面を通じて、特にガラス要素３０を通じて、見える装飾要素を含んでよい。
【００５８】
例えば、第１の層１０と第２の層２０との間に接着剤は存在しなかったが、接着剤が存在しても差し支えない。第１の層１０と第２の層２０との間に接着剤が存在する場合、積層体構成は、それでも、接着剤の剛性が、第２の層２０の剛性が衝突事象の荷重を左右するように十分に小さい限り、ガラス要素（全ての他の状況が等しい）の穿刺抵抗を増加させる。すなわち、ガラス要素を支持して二軸曲げに抵抗する層１０の能力に対する影響がほとんどない接着剤１５と同様に、層１０と２０の間の接着剤は、衝撃のエネルギーを吸収する層２０の能力にほとんど影響がないように選択することができる。
【００５９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００６０】
実施形態１
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含む支持層、
を備え、
前記第１の層は、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの第１の剛性を有し、前記第２の層は、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍの第２の剛性を有する、積層体アセンブリ。
【００６１】
実施形態２
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素であって、固体アルミニウムステージに直接隣接しているときに、第１のペン落下高さ値を有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した第１の層であって、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍの剛性を有する第１の層、
を備え、
前記ガラス要素は、前記固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第１の層に直接隣接しているときに、第２のペン落下高さ値を有し、該第２のペン落下高さ値は、前記第１のペン落下高さ値より大きい、積層体アセンブリ。
【００６２】
実施形態３
積層体アセンブリにおいて、
２００マイクロメートル以下の厚さを有するガラス要素、および
前記ガラス要素に隣接した支持層であって、第１の層および第２の層を含み、該第１の層は第１の剛性を有し、該第２の層は第２の剛性を有し、該第１の剛性は該第２の剛性より大きい、支持層、
を備え、
前記ガラス要素が、固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第１の層の上面に配置されているときに、該ガラス要素は第１のペン落下高さ値を有し、
前記ガラス要素が、前記固体アルミニウムステージに直接隣接した前記第２の層の上面に配置された前記第１の層の上面に配置されているときに、該ガラス要素は第２のペン落下高さ値を有し、該第２のペン落下高さ値は、前記第１のペン落下高さ値の２倍より大きい、積層体アセンブリ。
【００６３】
実施形態４
前記第１の剛性が、９×１０５Ｎ／ｍから２．０×１０６Ｎ／ｍである、実施形態３に記載の積層体アセンブリ。
【００６４】
実施形態５
第２の剛性を有する第２の層をさらに備え、前記第１の層が、前記ガラス要素と該第２の層との間に配置されている、実施形態２に記載の積層体アセンブリ。
【００６５】
実施形態６
前記第２の剛性が、１×１０５Ｎ／ｍから３×１０５Ｎ／ｍである、実施形態３から５いずれか１つに記載の積層体アセンブリ。
【００６６】
実施形態７
前記第１の剛性が、前記第２の剛性の２倍以上である、実施形態１または３から６いずれか１つに記載の積層体アセンブリ。
【００６７】
実施形態８
前記第１の層が、第１の材料および該第１の材料を前記ガラス要素に接合する接着剤材料を含む、実施形態１から７いずれか１つに記載の積層体アセンブリ。
【００６８】
実施形態９
前記接着剤材料が約２５マイクロメートルから約５０マイクロメートルの厚さを有する、実施形態８に記載の積層体アセンブリ。
【符号の説明】
【００６９】
２、４、６    積層体
１０    第１の層
１５    接着剤
２０    第２の層
３０    薄いガラス要素
５０    支持体
５２    キャップ
５４    周囲支持体
５６    空洞
５７    外壁
５８    周囲壁
５９    中央部分
６０、６２、６４    厚さ
６１、６５    第１の寸法
６３、６７    第２の寸法
【図１】
2019534183.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019534183.tif 000007
【図６】
2019534183.tif 000008
【国際調査報告】
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