(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品を形成する方法において、
ガラス基材シートを提供するステップと、
前記ガラス基材シート上においてパルス化レーザービームを平行運動させることにより、前記ガラス基材シートの第１表面から前記ガラス基材シートの第２表面まで延在するレーザー損傷領域を形成するステップであって、前記レーザー損傷領域は複数の欠陥ラインを有するものであり、前記複数の欠陥ラインの各々が前記ガラス基材シート内の異なる深さにおいて形成される、ステップと、
前記ガラス基材シートに、エッチング液を塗布するステップと、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記ガラス基材シートは、前記パルス化レーザービームが前記ガラス基材シート上において平行運動される前に強化され、且つ、前記パルス化レーザーは、０．１Ｗから０．４Ｗのパワーを有し、或いは、
前記ガラス基材シートは、前記パルス化レーザービームが前記ガラス基材シート上において平行運動された後に強化され、且つ、前記パルス化レーザーは、０．４Ｗから０．６Ｗのパワーを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガラス基材シートは、５モル％から１４モル％のアルカリ土類金属酸化物を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチング液を前記ガラス基材シートに塗布するステップは、前記ガラス基材シートに対して前記エッチング液を噴霧するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチング液を前記ガラス基材シートに塗布するステップは、前記ガラス基材シートを前記エッチング液の槽内に浸漬するステップであって、
前記エッチング液の前記槽の温度は、３０℃未満であり、
前記エッチング液の前記槽は、前記レーザー損傷領域の周りの前記ガラス基材シートの部分が実質的に除去され、これにより、前記ガラス物品が形成されるまで、４０ｋＨｚの超音波撹拌周波数において撹拌されるものであるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルス化レーザービームは、紫外線スペクトル内の波長と、０．１Ｗから２．０Ｗのパワーとを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング液は、１Ｍから３Ｍのフッ酸及び塩酸を含み、
前記塩酸の濃度は、前記フッ酸の濃度が２Ｍを超える場合に、１Ｍ未満であり、
前記塩酸の濃度は、前記フッ酸の濃度が２Ｍ未満である場合に、１Ｍ〜３Ｍである、
ことを特徴とする請求項１または６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラス基材シートをイオン交換強化プロセスによって強化するステップを、さらに有することを特徴とする請求項１、６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラス基材シートを耐酸被覆によって被覆するステップを、さらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１２年１１月２９日付けで出願された米国仮特許出願第６１／７３１，０１３号明細書の優先権を主張する。この仮特許出願のすべては、引用により、本明細書に包含される。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、一般に、ガラス物品を製造する方法に関し、且つ、更に詳しくは、レーザー損傷領域を生成すると共にレーザー損傷領域を優先的にエッチングすることによってガラス物品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス物品は、ディスプレイ装置をカバーするべくガラスが使用されているエレクトロニクス産業を含む様々な産業において使用されている。このようなディスプレイ装置の例には、例えば、コンピュータモニタ、テレビ、及びハンドヘルド型装置などの液晶ディスプレイ及び発光ダイオードディスプレイが含まれる。三次元ガラス物品は、その美的に好ましい外観及び触感に起因して、益々使用されるようになっている。但し、特に、成形されたガラスに伴う小さな寸法的許容範囲を充足することが困難であり、その理由は、ガラスは、再形成、アニーリング、及び化学的強化の際に、寸法的な変形を経験するからである。更には、孔などの貫通形状を生成するべく使用される従来のコンピュータ数値制御（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＣＮＣ）機械加工法は、再形成の前に実行された場合には、ガラスの再形成の際に不均一な加熱を生成することになり、これが、ガラス物品の表面のうねりと望ましくない変形をもたらす場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態により、ガラス物品を形成する方法が開示されている。方法は、ガラス基材シートを提供するステップと、パルス化レーザービームをガラス基材シート上において平行運動させることにより、ガラス基材シートの第１表面からガラス基材シートの第２表面まで延在するレーザー損傷領域を形成するステップと、約１Ｍ〜約３Ｍのフッ酸及び塩酸を有するエッチング液をガラス基材シートに塗布するステップと、イオン交換強化プロセスによってガラス基材シートを強化するステップと、耐酸被覆によってガラス基材シートを被覆するステップと、を有してなる。パルス化レーザービームは、紫外線スペクトル内の波長と、約０．１Ｗから約２．０Ｗのパワーと、を有する。レーザー損傷領域は、複数の欠陥ラインを含んでもよい。塩酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍを超える場合に、約１Ｍ未満であり、且つ、塩酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍ未満である場合には、約１Ｍ〜約３Ｍである。
【０００５】
いくつかの実施形態において、ガラス基材シートは、ガラス基材シートを予熱温度に予熱し、且つ、次いで、ガラス基材シートの局所的エリアを、予熱温度を上回る局所化温度に加熱し、これにより、局所的エリアにおいてガラス基材シートを折り曲げることにより、再形成されている。予熱温度及び局所化温度は、ガラス基材シートの軟化点未満である。
【０００６】
パルス化レーザービームは、ガラス基材シートに印加されるエネルギーがガラス基材シートの損傷閾値にあるか又はこれを上回るように、動作させる。いくつかの実施形態において、パルス化レーザービームは、紫外線スペクトル内の波長を有し、且つ、パルス化レーザービームのパワーは、約０．１Ｗから約２．０Ｗである。いくつかの実施形態において、レーザー損傷領域は、ガラス基材シートのエッジに接触してはいない。
【０００７】
いくつかの実施形態において、パルス化レーザービームは、ガラス基材シート上において複数の動線に沿って平行運動させられ、且つ、パルス化レーザービームの焦点は、レーザー損傷領域がガラス基材シートの容積内において第１表面から第２表面まで延在する複数のレーザー損傷ラインによって画成されるように、それぞれの動線において変化させられている。複数のレーザー損傷ラインのうちの隣接するレーザー損傷ラインは、相互の関係においてオフセットされていてもよい。いくつかの実施形態において、ガラス基材シートとの関係におけるパルス化レーザービームの位置は、複数のレーザー損傷ラインがガラス基材シートの容積内においてガラス基材シートの第１表面からガラス基材シートの第２表面まで曲線を画成するように、それぞれの動線において調節されている。
【０００８】
いくつかの実施形態において、エッチング液をガラス基材シートに塗布するステップは、エッチング液をガラス基材シートに対して噴霧するステップを含む。その他の実施形態においては、エッチング液をガラス基材シートに塗布するステップは、ガラス基材シートをエッチング液中に浸漬するステップを含む。いくつかの実施形態においては、超音波撹拌をエッチング液に対して適用してもよい。エッチング液を噴霧する噴霧ノズルは、約０振動／分〜約４０振動／分の速度で振動してもよい。噴霧ノズルからの圧力は、約１．０バール〜約１．２５バールであってもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態において、エッチング液は、約１Ｍ〜約３Ｍのフッ酸及び無機酸を含み、無機酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍを超える場合には、約１Ｍ未満であり、且つ、無機酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍ未満である場合には、約１Ｍ〜約３Ｍである。無機酸は、いくつかの実施形態においては、塩酸、硫酸、硝酸、又はこれらの組合せであってもよい。
【００１０】
いくつかの実施形態において、エッチング液の温度は、約３０℃未満である。
【００１１】
更なる実施形態によれば、ガラス物品を形成する方法は、ガラス基材シートを提供するステップと、パルス化レーザービームをガラス基材シート上において平行運動させることにより、ガラス基材シートの第１表面からガラス基材シートの第２表面まで延在するレーザー損傷領域を形成するステップと、を有してなり、レーザー損傷領域は、初期形状を有する。パルス化レーザービームは、紫外線スペクトル内の波長と、約０．１Ｗ〜約２．０Ｗのパワーと、を有し、且つ、レーザー損傷領域は、複数の欠陥ラインによって画成されている。方法は、ガラス基材シートを予熱温度まで予熱するステップと、ガラス基材シートの局所的エリアを、予熱温度を上回る局所化温度まで加熱し、これにより、局所的エリアにおいてガラス基材シートを折り曲げるステップと、を更に含む。レーザー損傷領域の少なくとも一部分は、局所的エリア内にあり、且つ、レーザー損傷領域の形状は、初期形状がガラス基材シートの折り曲げについて補償するように、局所的エリアの局所化温度への加熱の後に初期形状から望ましい形状に変化する。方法は、ガラス基材シートをエッチング液の槽内に浸漬してレーザー損傷領域の周りのガラス基材シートの部分を除去するステップを更に含む。エッチング液は、約１Ｍ〜約３Ｍのフッ酸及び無機酸を含む。無機酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍを超える場合には、約１Ｍ未満であり、且つ、無機酸の濃度は、フッ酸の濃度が約２Ｍ未満である場合には、約１Ｍ〜約３Ｍである。方法は、ガラス基材シートの一部分が実質的に除去され、これにより、ガラス物品が形成される時点まで、エッチング液の槽を超音波撹拌周波数において撹拌するステップを更に含む。いくつかの実施形態において、超音波撹拌周波数は約４０ｋＨｚであり、且つ、エッチング液の槽の温度は約２０℃未満である。
【００１２】
更なる実施形態によれば、ガラス物品を形成する方法は、ガラス基材シートを提供するステップと、パルス化レーザービームをガラス基材シート上において平行運動させることにより、ガラス基材シートの第１表面からガラス基材シートの第２表面まで延在するレーザー損傷領域を形成するステップと、を有してなる。パルス化レーザービームは、紫外線スペクトル内の波長と、約０．５Ｗ〜約２．０Ｗのパワーと、を有する。レーザー損傷領域は、複数の欠陥ラインによって画成され、且つ、初期形状を有する。方法は、ガラス基材シートを約１Ｍ〜約３Ｍのフッ酸及び塩酸のエッチング液の槽内に浸漬するステップを更に含む。塩酸の濃度は、塩酸の濃度が約２Ｍを超える場合には、約１Ｍ未満であり、且つ、塩酸の濃度は、塩酸の濃度が約２Ｍ未満である場合には、約１Ｍ〜約３Ｍである。エッチング液の槽の温度は、約３０℃未満である。方法は、レーザー損傷領域の周りのガラス基材シートの部分が実質的に除去され、これにより、ガラス物品が形成される時点まで、約４０ｋＨｚの超音波撹拌周波数においてエッチング液の槽を撹拌するステップを更に含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、ガラス物品は、三次元形状を有する成形されたガラス物品であってもよい。このような実施形態においては、レーザー損傷及びエッチングプロセスは、成形されたガラス物品の三次元形状を形成するステップと一体化されたものであってもよい。但し、その他の実施形態においては、成形されたガラス物品は、成形やブロー成形などのような任意の適切な方法によって形成されてもよく、且つ、レーザー損傷及びエッチングプロセスは、三次元形状がガラス物品内において形成された後に、実施されてもよい。更なる実施形態においては、ガラス物品は、平らなガラスシートであってもよい。
【００１４】
以上の一般的な説明と以下の詳細な説明は、いずれも、様々な実施形態について記述しており、且つ、特許請求されている主題の特性及び特徴を理解するための概要又はフレームワーク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。添付図面は、様々な実施形態の更なる理解を提供するべく含まれており、且つ、本明細書に包含されると共に本明細書の一部分を構成している。添付図面は、本明細書において記述されている様々な実施形態を示しており、且つ、説明と共に、特許請求されている主題の原理及び動作を説明するべく機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による平らなガラス基材シート内においてレーザー損傷領域を生成するレーザーシステムを概略的に示す。
【図２】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による平らなガラス基材シート及び合焦されたパルス化レーザービームの上面斜視図を概略的に示す。
【図３】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による平らなガラス基材シート内におけるレーザー損傷領域の側面図を概略的に示す。
【図４Ａ】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による螺旋形レーザー損傷ラインを有する平らなガラス基材シートの上面斜視図を概略的に示す。
【図４Ｂ】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による螺旋形レーザー損傷ラインを形成する合焦されたパルス化レーザービームを概略的に示す。
【図５】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による複数の交差するレーザー損傷領域を有する平らなガラス基材シートの平面図を概略的に示す。
【図６Ａ】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による２つの隣接する湾曲したレーザー損傷ラインによって画成されたレーザー損傷領域を有する平らなガラス基材シートの側面図を概略的に示す。
【図６Ｂ】図６Ａに示されている２つの湾曲した損傷ラインにおいて分離された湾曲したエッジを有する２つのガラス物品を概略的に示す。
【図７】ＣＮＣのみによって形成されたガラス物品の強度を本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による方法によって形成されたガラス物品の強度と比較した散布図である。
【図８Ａ】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による別個のガラスウエハ及びインターポーザを概略的に示す。
【図８Ｂ】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による組み合わせられたガラスウエハ及びインターポーザを概略的に示す。
【図９】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による成形されたガラス物品の上面斜視図を概略的に示す。
【図１０】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による成形されたガラス物品を製造する方法について記述したフローチャートである。
【図１１】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による望ましい成形されたガラス物品に対応した初期形状における複数のレーザー損傷ラインを有する平らなガラス基材シートを概略的に示す。
【図１２】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による再形成プロセスの後の成形されたガラス基材シートを概略的に示す。
【図１３】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態によるエッチング液のエッチング槽内における成形されたガラス基材シートを概略的に示す。
【図１４】本明細書において記述及び図示されている１つ又は複数の実施形態による２つの圧縮表面層を有する強化された成形ガラス物品の部分側面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、レーザー損傷及び化学エッチングプロセスを使用することにより、平らなガラス基材シートからガラス物品を形成する方法の実施形態を詳細に参照することとする。一般に、レーザー損傷領域は、平らなガラス基材シートから分離される１つ又は複数の望ましいガラス物品のエッジの周りにおいて平らなガラス基材シート内に形成されるのみならず、１つ又は複数の望ましいガラス物品の貫通形状（例えば、スロット、孔、及びこれらに類似したもの）の周りにも形成される。レーザー損傷領域は、ガラス基材シートにエッチング液が塗布された際に、優先的にエッチングされる。実施形態においては、ガラス基材シートのエッチングの前に、且つ、レーザー損傷領域の形成の後に、平らなガラス基材シートは、１つ又は複数のガラス物品の望ましい三次元形状を実現するべく、再形成されてもよい。レーザー損傷領域は、レーザー損傷領域が再形成、エッチング、及び／又は強化プロセスの後に望ましい形状を有するように、再形成、エッチング、及び／又は強化プロセスの際の平らなガラス基材シートの形状の変化について事前補償する初期形状を有するように生成される。次いで、ガラス基材シートには、１つ又は複数の物品を分離するのみならず、１つ又は複数のガラス物品内に貫通形状を生成するべく、エッチング液が塗布される。次いで、いくつかの実施形態においては、分離されたガラス物品に対して、イオン交換化学強化プロセスなどの強化プロセスが適用されてもよい。本明細書において記述されている実施形態は、折り曲げプロセスが使用された際にガラス物品のエッジの先端において曲がりを得る能力を提供してもよい。以下、本明細書においては、添付図面を具体的に参照し、平らなガラス基材シートから成形されたガラス物品を形成する様々な方法について更に詳細に説明することとする。可能な場合には常に、同一の参照符号を使用することにより、添付図面の全体を通じて、同一又は類似の部分を参照することとする。
【００１７】
ガラスは、当初、任意のガラス組成から形成された平らなガラス基材シートであってもよい。いくつかの実施形態において、平らなガラス基材シートは、アルミノケイ酸アルカリガラスを有する。一実施形態においては、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約６４モル％〜約６８モル％のＳｉＯ２、約１２モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ、約８モル％〜約１２モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約３モル％のＢ２Ｏ３、約２モル％〜約５モル％のＫ２Ｏ、約４モル％〜約６モル％のＭｇＯ、及び０モル％〜約５モル％のＣａＯを有し、６６モル％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９モル％であり、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％であり、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％であり、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≧２モル％であり、２モル％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６モル％であり、且つ、４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。
【００１８】
別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約６０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、約６モル％〜約１４モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約１５モル％のＢ２Ｏ３、０モル％〜約１５モル％のＬｉ２Ｏ、０モル％〜約２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約１０モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約８モル％のＭｇＯ、０モル％〜約１０モル％のＣａＯ、０モル％〜約５モル％のＺｒＯ２、０モル％〜約１モル％のＳｎＯ２、０モル％〜約１モル％のＣｅＯ２、約５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、及び約５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を有し、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％であり、且つ、０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。
【００１９】
別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、ＳｉＯ２及びＮａ２Ｏを有し、ガラスは、ガラスが３５キロポイズ（ｋポイズ）の粘度を有する温度Ｔ３５ｋｐを有し、ジルコンが分解してＺｒＯ２とＳｉＯ２を形成する温度Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎは、Ｔ３５ｋｐを上回る。いくつかの実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約６１モル％〜約７５モル％のＳｉＯ２、約７モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３、約９モル％〜約２１モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約７モル％のＭｇＯ、及び０モル％〜約３モル％のＣａＯを有する。
【００２０】
別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、少なくとも５０モル％のＳｉＯ２と、アルカリ金属酸化物からなる群から選択された少なくとも１つの改質剤と、を有し、［（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｂ２Ｏ３（モル％））／（Σアルカリ金属改質剤（モル％））］＞１である。いくつかの実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ２、約９モル％〜約１７％のＡｌ２Ｏ３、約２モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３、約８モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ、及び０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏを有する。
【００２１】
別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、ＳｉＯ２と、アルカリ金属酸化物から構成された群から選択された少なくとも１つの改質剤と、を有する。いくつかの実施形態において、アルカリ金属酸化物改質剤は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びこれらの混合物から構成された群から選択されてもよい。なんらの特定の理論に拘束されるものではないが、アルカリ土類金属は、その他の改質剤よりもエッチング液（例えば、ＨＦ）中における溶解性が乏しく、且つ、従って、アルカリ土類金属を含むガラスは、低速の表面エッチングレートを有し、この結果、完成したガラス物品のうねりの減少をもたらしうると考えられる。いくつかの実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約８モル％〜約１２モル％のアルカリ土類金属酸化物などのように、約５モル％〜約１４モル％のアルカリ金属酸化物を有する。いくつかの実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ２、約９モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３、約２モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３、約８モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約４モル％のＫ２Ｏ、及び約５モル％〜約１４モル％のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯを有する。
【００２２】
別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及び少なくとも１つのアルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）を有し、０．７５≦［（Ｐ２Ｏ５（モル％）＋Ｒ２Ｏ（モル％））／Ｍ２Ｏ３（モル％）］≦１．２であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３である。いくつかの実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、約４０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ２、０モル％〜約２８モル％のＢ２Ｏ３、０モル〜約２８モル％のＡｌ２Ｏ３、約１モル％〜約１４モル％のＰ２Ｏ５、及び約１２モル％〜約１６モル％のＲ２Ｏを有し、且つ、特定の実施形態においては、約４０〜約６４モル％のＳｉＯ２、０モル％〜約８モル％のＢ２Ｏ３、約１６モル％〜約２８モル％のＡｌ２Ｏ３、約２モル％〜約１２％のＰ２Ｏ５、及び約１２モル％〜約１６モル％のＲ２Ｏを有する。
【００２３】
更にその他の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、少なくとも約４モル％のＰ２Ｏ５を有し、（Ｍ２Ｏ３（モル％）／ＲｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ２Ｏ３＝Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３であり、且つ、ＲｘＯは、アルミノケイ酸アルカリガラス中に存在する一価及び二価のカチオン酸化物の合計である。いくつかの実施形態において、一価及び二価のカチオン酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯから構成された群から選択されている。いくつかの実施形態において、ガラスは、０モル％のＢ２Ｏ３を有する。
【００２４】
更に別の実施形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２と、少なくとも約１１モル％のＮａ２Ｏと、を有し、且つ、圧縮応力は、少なくとも約９００ＭＰａである。いくつかの実施形態において、ガラスは、Ａｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、及びＺｎＯのうちの少なくとも１つと、を更に有し、−３４０＋２７．１・Ａｌ２Ｏ３−２８．７・Ｂ２Ｏ３＋１５．６・Ｎａ２Ｏ−６１．４・Ｋ２Ｏ＋８．１・（ＭｇＯ＋ＺｎＯ）≧０モル％である。特定の実施形態において、ガラスは、約７モル％〜約２６モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約９モル％のＢ２Ｏ３、約１１モル％〜約２５モル％のＮａ２Ｏ、０モル％〜約２．５モル％のＫ２Ｏ、０モル％〜約８．５モル％のＭｇＯ、及び０モル％〜約１．５モル％のＣａＯを有する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、上述のアルミノケイ酸アルカリガラスは、リチウム、ボロン、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、アンチモン、及びヒ素のうちの少なくとも１つを実質的に含んでいない（即ち、含まれるモル％がゼロである）。
【００２６】
いくつかの実施形態において、上述のアルミノケイ酸アルカリガラスは、スロット絞り、溶融絞り、再絞り、及びこれらに類似したものなどの当技術分野において既知のプロセスによって絞り加工可能であり、且つ、少なくとも１３０キロポイズの液相粘度を有する。
【００２７】
まず、図１を参照すれば、平らなガラス基材シート１３０内にレーザー損傷領域を誘発するシステム１２０が概略的に示されている。結合オプティクス１２６によって合焦されると共に平らなガラス基材シート１３０に向かって導かれるパルス化レーザービーム１２４を生成するべく動作可能なレーザー源１２２が設けられている。レーザー源１２２は、レーザー損傷領域を誘発する能力を有する任意のレーザー源であってもよい。限定ではなく、一例として、レーザー源１２２は、ピコ秒又はナノ秒パルスにおいて動作するパルス化紫外線（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：ＵＶ）のパルス化レーザービーム１２４（例えば、波長が約３５５ｎｍである）を生成する。いくつかの実施形態において、レーザー損傷は、平らなガラス基材の領域内に誘発されてもよい。
【００２８】
結合オプティクス１２６は、パルス化レーザービーム１２４を、平らなガラス基材シート１３０との関係における望ましい場所において焦点を有する合焦されたレーザービームに合焦する１つ又は複数のレンズとして構成されてもよい。以下において詳述するように、いくつかの実施形態においては、結合オプティクス１２６の焦点は、焦点が変化すると共にレーザー損傷領域が平らなガラス基材シート１３０の容積を通じて形成されるように、心残し削りプロセスによって平らなガラス基材シート１３０内にレーザー損傷領域を形成するべく、制御可能であってもよい。
【００２９】
パルス化レーザービーム１２４は、望ましいレーザー損傷領域を形成するべく、平らなガラス基材シート１３０上において走査されるように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、平らなガラス基材シート１３０は、平らなガラス基材シートがパルス化レーザービーム１２４との関係において平行運動するように、コンピュータによって制御されたＸＹＺステージ（図示されてはいない）に結合されてもよい。更には、平らなガラス基材シート１３０内において複数のレーザー損傷領域を同時に形成するためにレーザー源１２２によって生成された単一のレーザービーム１２４を複数のレーザービームにスプリットするべく、ビームスプリッタ（図示されてはいない）が設けられてもよい。
【００３０】
次に、図２及び図３を参照すれば、平らなガラス基材シート内のまっすぐなレーザー損傷領域１４０が示されている。図２は、平らなガラス基材シート１３０と、結合オプティクス１２６によって合焦されたパルス化レーザービーム１２４と、の斜視図を示しており、図３は、平らなガラス基材シート１３０の側面図を示している。レーザー損傷領域１４０は、平らなガラス基材シート１３０の容積内の異なる深さにおける第１表面１３１と第２表面１３３において且つこれらの間において配置された複数の個々のレーザー損傷ライン１４１によって画成されている。図２及び図３に示されているように、個々のレーザー損傷ライン１４１は、ｘ軸上において垂直方向に配列されている。それぞれの個々のレーザー損傷ライン１４１は、パルス化レーザービーム１２４の１つ又は複数の動線によって形成されてもよい。例えば、第１レーザー損傷ライン１４１は、パルス化レーザービーム１２４の焦点を、第２表面１３３（即ち、裏面表面）において、或いは、そのちょうど上方において、且つ、平らなガラス基材シート１３０の第１エッジ１３５の近傍において、設定し、且つ、パルス化レーザービーム１２４（及び／又は、平らなガラス基材シート１３０）を距離ｄにおいて第２エッジ１３７に向かって平らなガラス基材シート１３０上において平行運動させることにより、形成されてもよい。次いで、パルス化レーザービーム１２４の焦点の位置は、結合オプティクス１２６を制御することにより、或いは、平らなガラス基材シート１３０を運動させることにより、平らなガラス基材シート１３０の第１表面１３１に向かって増分的に運動させられる。次いで、パルス化レーザービーム１２４は、第２エッジ１３７から第１エッジ１３５に向かって、或いは、第１エッジ１３５から第２エッジ１３７に向かって、再度、ガラス基材シート上において平行運動させられる。このプロセスは、パルス化レーザービーム１２４が、第１表面１３１（即ち、上部表面）において、又はこのちょうど下方において、横断し、これにより、レーザー損傷領域１４０の形成が完了する時点まで、反復されてもよい。個々のレーザー損傷ライン１４１によって形成されるマイクロクラックは、隣接した個々のレーザー損傷ライン１４１まで延在し、これにより、マイクロクラックネットワークを形成してもよい。
【００３１】
レーザー照射プロセスにおける平らなガラス基材シート１３０の制御不能な割れを防止するべく、いくつかの実施形態においては、個々のレーザー損傷ライン１４１は、エッジ（例えば、第１及び第２エッジ１３５、１３７）に接触してはいない。例えば、個々の損傷ライン１４１の端部は、数ミリメートルだけ、平らなガラス基材シート１３０のエッジからオフセットされていてもよい。更には、パルス化レーザービーム１２４は、平らなガラス基材シート１３０の第１及び第２表面１３１、１３３内において溝を形成しないように、動作させる必要がある。個々のレーザー損傷ライン１４１の間のピッチは、平らなガラス基材シート１３０がレーザー損傷領域１４０に沿って過剰に早期に割れないように、設定されてもよい。いくつかの実施形態において、個々のレーザー損傷ライン１４１の間のピッチは、約５．０マイクロメートル以下であってもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、レーザー損傷領域は、螺旋形レーザー損傷ラインを使用することにより、心残し削りによって形成されてもよい。次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、円形の貫通形状を平らなガラス基材シート内において生成するための螺旋形レーザー損傷ライン１４２が示されている。図４Ａは、平らなガラス基材シート１３０内の螺旋形レーザー損傷ライン１４２を示しており、図４Ｂは、平らなガラス基材シート１３０を伴うことなしに、螺旋形のレーザー損傷ライン１４２を示している。パルス化レーザービーム１２４の焦点は、平らなガラス基材シート１３０の第２表面１３３（即ち、裏面表面）において、或いは、このちょうど上方において、設定される。パルス化レーザービーム１２４（又は、平らなガラス基材シート１３０）は、貫通形状の望ましい形状（又は、望ましいガラス物品のエッジ）に従ってｙ及びｚ軸上において平行運動させられる。同時に、パルス化レーザービーム１２４の焦点は、連続的に又は離散的に、第１表面１３１（即ち、上部表面）に向かって調節され、この結果、螺旋形レーザー損傷ライン１４２が形成される。平らなガラス基材シート１３０がエッチングプロセスにおいてエッチングされた際に、エッチング液は、螺旋形のレーザー損傷ライン１４２によって画成されたレーザー損傷領域を優先的にエッチングする。
【００３３】
図５は、複数のガラス物品を分離するための複数の交差するレーザー損傷ライン１４０Ａ〜１４０Ｆを有する平らなガラス基材シート１３０の平面図を示している。図５に示されているように、垂直方向のレーザー損傷ライン１４０Ａ〜１４０Ｃは、水平方向のレーザー損傷ライン１４０Ｄ〜１４０Ｆと交差している。再形成プロセスの後に、レーザー損傷ライン１４０Ａ〜１４０Ｆは、平らなガラス基材シート１３０をガラスシート又は成形されたガラス物品などの複数のガラス物品に分離するべく、エッチングプロセスにおいてエッチングされてもよい。
【００３４】
又、レーザー損傷ラインは、分離されたガラス物品の成形されたエッジを提供するべく、ガラス基材シートの容積を通じて成形されてもよい。次に、図６Ａを参照すれば、平らなガラス基材シート１３０は、２つの隣接したオフセットされたレーザー損傷領域１４３Ａ、１４３Ｂを有するように、概略的に示されている。隣接するレーザー損傷領域１４３Ａ、１４３Ｂは、平らなガラス基材シート１３０の第１表面１３１から第２表面１３３までの対向する曲線を有する。パルス化レーザービーム１２４の焦点は、隣接したオフセットされたレーザー損傷領域１４３Ａ、１４３Ｂの曲線を画成するべく、それぞれの動線において平らなガラス基材シート１３０を通じて調節されてもよい。図６Ｂは、エッチングプロセスの後の２つのガラス物品１００Ａ、１００Ｂに分離された平らなガラス基材シート１３０を概略的に示している。湾曲したレーザー損傷領域１４３Ａ、１４３Ｂは、それぞれ、２つのガラス物品１００Ａ、１００Ｂにおいて、丸くなったエッジ１０２Ａ、１０２Ｂをもたらしている。湾曲したレーザー損傷領域１４３Ａ、１４３Ｂは、面取りされたエッジ、球状のエッジ、及びこれらに類似したものを生成するべく、図６Ａに示されているもの以外の形状を有してもよい。
【００３５】
実施形態においては、レーザー源は、約６０ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚの範囲の反復レートで動作させられてもよい。レーザー源の出力パワー及び結合オプティクスの合焦状態は、ビーム焦点におけるエネルギーフルエンス及び強度が平らなガラス基材シートの損傷閾値にあるか又はこれをわずかに上回るようなものであることを要する。実施形態においては、レーザー源の出力パワーは、約０．５Ｗ〜約２．０Ｗなどのように、約０．１Ｗ〜約２．０Ｗであってもよい。いくつかの実施形態においては、レーザー源の出力パワーは、約０．７５Ｗ〜約１．５Ｗであってもよい。
【００３６】
レーザー損傷エリアの選択的エッチングは、任意のガラス厚さを有するガラス基材において実行されてもよい。これは、特に、そのコンピュータ数値制御（「ＣＮＣ」）及びその他の機械的プロセスが非常に低い歩留まりを有する相対的に薄いガラス基材（例えば、０．３ｍｍ未満）の場合に、有利でありうる。
【００３７】
本開示の実施形態は、レーザーによって書き込まれた成形されたガラス基材シートにエッチングプロセスを適用することにより、ガラス物品を分離すると共に／又は、貫通形状を生成している。エッチング液は、エッチング液が成形されたガラス基材シート上に噴霧される噴霧法により、或いは、成形されたガラス基材シートをエッチング液の槽内に浸漬することにより、供給されてもよい。
【００３８】
噴霧を使用してエッチング液をガラス物品に塗布するいくつかの実施形態においては、ガラス物品は、ガラス物品の２つの表面に噴霧するためのノズルを有するように構成されたチャンバに挿入されてもよい。例えば、ガラス物品がガラスシートである場合には、チャンバは、エッチング液をガラスシートの第１表面上において噴霧するべく位置決めされたノズルの１つの組を有してもよく、且つ、チャンバは、例えば、厚さ方向においてガラスシートの第１表面の反対側であるガラスシートの第２表面上においてエッチング液を噴霧するべく位置決めされノズルの第２の組を有してもよい。ノズルの第１の組から排出される噴霧の振動は、ガラスの一部分が、ガラス物品内において貫通孔を生成するべくガラス物品から除去された際に、そのガラス物品の一部分がノズルの第２の組に向かって排出されるように、ノズルの第２の組から排出される噴霧の振動を上回っていてもよい。貫通孔を生成するためのガラス物品の一部分の排出をガラス物品から離れるように導くことにより、ガラス物品に対する損傷が極小化されうる。例えば、ガラス物品の一部分がガラス物品から上向き方向に排出された場合には、ガラス物品の一部分は、ガラス物品の表面上に落下し、これにより、損傷を引き起こしうる。従って、実施形態においては、ガラス物品の一部分は、ガラス物品の損傷を回避するべく、ガラス物品から離れるように排出されてもよい。
【００３９】
エッチング液が噴霧によって塗布される実施形態においては、噴霧ノズルは、約１０振動／分〜約３０振動／分などのように、約０振動／分〜約４０振動／分の速度において振動してもよい。その他の実施形態においては、ノズルは、約１５振動／分〜約２５振動／分の速度において振動してもよい。ノズルからの噴霧の圧力は、約０．７５バール〜約１．５バールなどのように、約０．５バール〜約１．７バールであってもよい。いくつかの実施形態において、噴霧ノズルからの噴霧の圧力は、約１．０バール〜約１．２５バールであってもよい。噴霧ノズルからの噴霧の振動及び圧力は、清浄な貫通孔がガラス物品内において形成されることを保証するべく、使用されてもよい。例えば、振動が過剰に低速であると共に／又はノズルからの噴霧の圧力が過剰に低い場合には、エッチング液が貯留すると共に不正確な貫通孔を生成する場合があり、或いは、エッチング液がガラス基材から貫通孔を完全に分離しない場合がある。但し、振動が過剰に高速であると共に／又はノズルからの噴霧の圧力が過大である場合には、ガラス基材が過剰に迅速にエッチングされ、これにより、ガラス表面上に塊や不完全部が形成される場合がある。
【００４０】
実施形態においては、エッチング液は、これらのレーザー損傷領域内におけるマイクロクラックの存在に起因して、レーザー損傷領域をエッチングする。レーザー損傷領域と損傷されていない領域は、そのいずれもが、同時に、但し、異なるエッチングレートにおいて、エッチングされる。レーザー損傷領域のマイクロクラックは、化学的結合を破壊し、且つ、エッチング液がガラス基材シート内に相対的に深く進入するための経路を提供する。従って、この結果、レーザー損傷領域におけるエッチングレートは、損傷されていない領域よりも格段に高速となる。従って、ガラス物品は、エッチング液がレーザー損傷領域を十分にエッチングした際に、ガラス基材シートの残りの部分から、切断されるか又はその他の方式によって除去されうる。更には、孔及びスロットなどの貫通形状も、この方式によって製造されてもよい。
【００４１】
エッチング液は、主エッチング液としてフッ酸を有してもよい。塩酸、硫酸、及び硝酸などの無機酸は、エッチングプロセスを支援することが可能であり、且つ、エッチングレートを加速させることが可能であるのみならず、ガラス物品の表面品質を改善すると共にスラッジの形成を低減することもできる。フッ酸の濃度が高い（例えば、３Ｍ以上である）際には、エッチング時間及びガラスの品質が無機酸のタイプによって影響を受けないことが実験において判明している。但し、フッ酸の濃度が低い（例えば、１Ｍ以下である）場合には、塩酸が必要とするエッチング時間は、最小限のものとなり、且つ、塩酸は、３つの無機酸のうちで最も望ましいエッチング比率をもたらす。従って、塩酸は、大部分の用途において、好ましいものでありうる。一般的に、フッ酸の濃度が高い（例えば、３Ｍ以上である）場合には、無機酸の濃度は、低いものであることを要する。塩酸を使用する際には、濃度は、０．５Ｍ未満であることを要する。フッ酸の濃度が低い（例えば、１Ｍ以下である）場合には、無機酸の濃度は、約１Ｍ〜約３Ｍであることを要する。一実施形態においては、フッ酸の濃度は、約２Ｍであり、且つ、塩酸の濃度は、約０．５Ｍである。
【００４２】
更には、界面活性剤は、レーザー損傷領域までのエッチング液の搬送を改善することができるので、エッチングプロセスにおいて有益であり、エッチング液プロセスによって生成される副産物を浮遊させると考えられている。非限定的な例として、界面活性剤は、ＤｕＰｏｎｔ  ＦＳ−１０であってもよい。その他の界面活性剤が利用されてもよいことを理解されたい。実施形態においては、界面活性剤は、０．０１重量％などのように、約０．１重量％未満の量だけ存在してもよい。
【００４３】
エッチング液槽の撹拌は、レーザー損傷領域のエッチングレートを改善し、その理由は、エッチング液と副産物の両方が、レーザー損傷領域内のマイクロクラックの狭いチャネルを通じて常に交換される必要があるからである。撹拌は、マイクロクラック内における物質移動を加速させると共に連続的なエッチングのためにそのレーザー損傷領域表面をリフレッシュさせることができる。超音波撹拌は、エッチング時間、表面損失、及びエッチング比率に対して影響を及ぼす。効果的な撹拌は、レーザー損傷領域と損傷されていない領域の間のエッチング比率を増大させることが可能であり、この結果、ガラス基材シートの表面損失が低減されうると共に、未加工材料の費用が低減されうる。いくつかの実施形態においては、撹拌は、約１３２ｋＨｚ未満の周波数を有する。超音波周波数の低減は、それぞれの個々の衝撃のパワー及びスクラビング効果を増大させることから、相対的に低い周波数及び相対的に大きな振幅は、エッチング液と副産物の高速の交換に有利であり、且つ、レーザー損傷領域におけるエッチングレートを改善する。一実施形態においては、超音波撹拌周波数は、約４０ｋＨｚである。
【００４４】
噴霧エッチングは、レーザー損傷領域のエッチングレートを改善するべく実施形態において使用されてもよい別の撹拌の形態である。エッチングレートは、噴霧圧力、エッチング液の温度、及びエッチング液の濃度の影響下にある。噴霧エッチングは、ガラス物品の相対的に良好な表面均一性及び品質を示したが、超音波エッチングは、バルクガラス表面とレーザー損傷領域の間の相対的に高度な差別的エッチングを示す。
【００４５】
超音波撹拌と槽の垂直方向の運動の組合せは、レーザー損傷領域のエッチングレートを改善しないことが判明しており、その理由は、通常、レーザー損傷領域の円筒形のクラックネットワークが、槽の垂直方向の運動に対して垂直であるからである。クラックに対して平行な方向において、垂直方向の運動速度は、ゼロに近い。この結果、ガラス基材シートのエッチング比率及び最終的な厚さは、超音波撹拌と共に垂直方向の撹拌が適用された際には、格段に小さなものになりうる。
【００４６】
又、エッチング液の温度は、エッチングプロセスにおけるガラス基材シートのエッチングレート及び品質に対して影響を及ぼしうる。一般に、低温のエッチング液（例えば、約３℃〜約１０℃）は、低減された表面損失及び平らなガラス表面を提供する。但し、相対的に低い温度においては、エッチングレートが犠牲にされる。一例において、０．７ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ２３１７ガラスサンプルが、上述のプロセスを使用することにより、レーザー損傷され、且つ、２Ｍのフッ酸、０．５Ｍの塩酸、及び０．１％の界面活性剤のエッチング液の槽内に配置された。槽は、４０ＫＨｚの超音波において撹拌された。３℃〜１０℃の低い温度において、エッチング時間は、１２〜１５分の範囲であり、表面損失は、２４マイクロメートル〜３０マイクロメートルの範囲であった。４０℃の温度においては、エッチング時間は、約６．５分であり、且つ、表面損失は、５０マイクロメートル〜６０マイクロメートルであった。従って、エッチング液の温度は、表面損失が重要なパラメータである用途においては、低く維持されることを要する。
【００４７】
相対的に高いエッチング液の温度は、一般に、エッチングレートを増大させ、且つ、従って、相対的に高いエッチング液の温度を使用し、エッチングプロセスの持続時間を減少させてもよい。但し、エッチング液の温度が噴霧エッチングプロセスにおいて過大である際には、酸が、噴霧の際に、エッチング液から外に蒸発する場合がある。従って、実施形態においては、エッチング溶液の温度は、約２５度以下などのように、約３０℃以下であってもよい。但し、更に高い又は低い温度が使用されてもよいことを理解されたい。
【００４８】
エッチング液によるガラス基材の表面損失を低減するための別の方法は、純粋なＨＦ又はＨＦと無機酸の混合物などのエッチング液に対する耐性を有する被覆をガラス基材の１つ又は複数の表面に塗布するというものである。いくつかの実施形態において、耐酸被覆は、レーザーが耐酸被覆を通過すると共に基礎をなすガラス基材内にレーザー損傷を生成するように、選択されている。
【００４９】
いくつかの実施形態によれば、耐酸被覆は、水中に分散されたエチレンアクリル酸及びワックスポリマーエマルジョンを有してもよい。いくつかの実施形態において、耐酸被覆組成は、約１５重量％〜約４６重量％の固体／ポリマーなどのように、約５重量％〜約６０重量％の固体／ポリマーを有する。ワックスポリマー及びエチレンアクリル酸のタイプ及び量は、望ましい用途に従って変更されてもよい。耐酸被覆は、任意の適した方法によってガラス基材に塗布されてもよい。いくつかの実施形態において、耐酸被覆は、ディップ被覆、噴霧被覆、スピン被覆、又はスロット被覆により、ガラス基材に塗布されてもよい。耐酸被覆がガラス基材に塗布されたら、耐酸被覆は、加熱によって乾燥させられてもよい。いくつかの実施形態において、ガラス基材上の耐酸被覆は、耐酸被覆を約１７０℃などの約１５０℃〜約１９０℃の温度に加熱することにより、乾燥させられてもよい。いくつかの実施形態においては、乾燥ステップの持続時間は、約１５分〜約３０分などのように、約１０分〜約４０分であってもよい。その他の実施形態においては、乾燥ステップの持続時間は、約２０分であってもよい。なんらかの特定の理論に拘束されるものではないが、乾燥ステップにおける加熱は、耐酸被覆中のワックスポリマーを活性化させ、これにより、疎水性表面を提供するものと考えられる。
【００５０】
耐酸被覆の厚さは、約３マイクロメートル〜約８マイクロメートルなどのように、約１マイクロメートル〜約１５マイクロメートルであってもよい。耐酸被覆は、超音波を伴う３重量％のＳｅｍｉ−Ｋｌｅａｎの溶液により、除去されてもよい。この約１０マイクロメートル未満などの耐酸被覆の層は、沸騰水中において除去されてもよい。
【００５１】
上述のように、実施形態においては、耐酸被覆は、レーザーが耐酸被覆を通過すると共に基礎をなすガラス基材上において損傷を誘発できるように、選択されてもよい。従って、実施形態においては、耐酸被覆は、レーザー損傷が誘発される前又は後において塗布されてもよい。一実施形態においては、被覆は、（以下において詳述する）イオン交換などによって強化済みの、且つ、インジウムスズ酸化物などの透明導電性酸化物被覆を有する、ガラス基材に対して塗布されてもよい。耐酸被覆が塗布された後に、先程詳述したように、レーザー損傷が、基礎をなすガラス基材に対して誘発されてもよい。次いで、ガラス基材がエッチング及び分離されてもよく、且つ、その後に、耐酸被覆が除去されてもよい。耐酸被覆は、本明細書において開示されているプロセスのうちの実質的に任意のステップにおいて塗布されてもよいことを理解されたい。
【００５２】
更なる実施形態においては、供給者が、孔及び／又はスロットを有するガラス基材を製造してもよく、且つ、更なる処理は、部品製造者によって実施されてもよい。例えば、一実施形態においては、供給者は、中心において圧縮表面層及び張力を有するガラス基材シートを提供してもよく、耐酸被覆がガラス基材シートに塗布されてもよい。ガラス基材シートを耐酸被覆によって被覆した後に、ガラス基材シートに刻線し、ガラス基材シート内に孔を形成し、或いは、ガラス基材シート内にスロットを形成するべく、ガラス物品にレーザーが照射されてもよい。次いで、孔及び／又はスロットを生成すべく、ガラス基材シートがエッチングされてもよい。次いで、ガラス基材シートは、部品製造者に対して出荷されてもよい。次いで、部品製造者は、耐酸被覆を除去すると共にガラス基材シートを浄化してもよい。次いで、接触導電性酸化物被覆がガラス基材シート上に堆積させられてもよい。ガラス基材シートは、レーザーによって刻線されてもよく、且つ、ガラス物品に分離されてもよい（但し、いくつかの実施形態においては、ガラス供給者がガラス基材シートを刻線及び分離してもよい）。ガラス基材シートをガラス物品に分離した後に、ガラス物品は、耐酸被覆によって被覆されてもよく、且つ、強化のために、エッジがエッチングされてもよい。エッジを強化した後に、ガラス物品にＣＮＣ仕上げを施してもよい。次いで、耐酸被覆が除去されてもよく、且つ、ガラス物品が洗浄及び浄化されてもよい。
【００５３】
いくつかの実施形態において、ガラス物品は、強化プロセスによって強化されてもよい。いくつかの実施形態において、強化プロセスは、ガラス物品がガラス基材から分離される前に実行されてもよい。その他の実施形態においては、強化プロセスは、ガラス物品がガラス基材から分離された後に実行されてもよい。ガラス物品は、ガラスの表面層内のイオンが、同一の原子価又は酸化状態を有する相対的に大きなイオンによって置換されるイオン交換プロセスにより、化学的に強化されてもよい。特定の一実施形態においては、表面層内のイオン及び相対的に大きなイオンは、Ｌｉ＋（ガラス中に存在する際）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋などの一価のアルカリ金属カチオンである。或いは、この代わりに、表面層中の一価のカチオンは、Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、又はこれらに類似したものなどのアルカリ金属カチオン以外の一価のカチオンによって置換されてもよい。
【００５４】
イオン交換プロセスは、成形されたガラス物品の表面において圧縮応力を生成する。これらの圧縮応力は、成形されたガラス物品の表面下方において、層の深さと呼称される特定の深さまで延在している。圧縮応力は、成形されたガラス物品内における正味応力がゼロになるように、（中央張力と呼称される）引張応力によって均衡状態とされる。成形されたガラス物品の表面における圧縮応力の形成は、ガラスを強化すると共に機械的損傷に対する耐性を付与し、且つ、その結果、層の深さを通じて延在していない割れ目に起因した成形されたガラス物品の破滅的な破損を軽減する。
【００５５】
一実施形態において、成形されたガラス物品は、ガラス物品がイオン交換槽内に配置された際にガラスの表面近傍の相対的に小さなナトリウムイオンが相対的に大きなカリウムイオンによって交換されるイオン交換によって化学的に強化されている。相対的に大きなカリウムイオンによる相対的に小さなナトリウムイオンの置換により、ガラス物品の表面内に圧縮応力の層が生成される。圧縮応力は、ガラス物品の表面下方において特定の層の深さまで延在する（圧縮表面層）。圧縮表面層は、上部表面及び裏面表面から層の深さまで延在している。圧縮表面層は、ガラス物品の中心における内部張力層の生成により、均衡状態とされる。
【００５６】
本明細書において記述されている実施形態においては、強化によって成形されたガラス物品内に生成される層の圧縮応力及び深さは、成形されたガラス物品内に割れ目を導入するリスクを伴うことなしに、（エッジの仕上げによるなどの）更なる処理をも促進しつつ、成形されたガラス物品の損傷許容範囲を改善するために十分なものである。一実施形態において、圧縮応力は、約２００ＭＰａ〜約１０００ＭＰａであってもよい。別の実施形態においては、圧縮応力は、約５００ＭＰａ〜約８００ＭＰａであってもよい。更に別の実施形態においては、圧縮応力は、約６５０ＭＰａ〜約９００ＭＰａであってもよい。一実施形態においては、層の深さは、約１０マイクロメートル〜約８０マイクロメートルであってもよい。別の実施形態においては、層の深さは、約３０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルであってもよい。別の実施形態においては、層の深さは、約４０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルであってもよい。
【００５７】
実施形態においては、イオン交換などのその他の形態の化学的な強化がガラス組成と適合していない際に、エッチングプロセスが強化プロセスとして使用されてもよい。成形されたガラス部品が完全に貫通するようにエッチングされると共に基材シートから除去される時点まで差別的にエッチングされた部品は、ＣＮＣ機械加工された部品と比べて、非常に大きな強度の増大を示すことができる。
【００５８】
例えば、厚さが約０．４ｍｍ未満であり、或いは、場合によっては、約０．３ｍｍ未満である、などのように、ガラスが薄過ぎるために、或いは、ガラス組成がイオン交換に適した元素を含んでいないために、イオン交換によって強化することができないガラス物品の場合には、ガラス物品を強化するべく、エッチングプロセスが使用されてもよい。なんらかの特定の理論に拘束されるものではないが、エッチングプロセスは、表面欠陥の先端部を鈍化させ、且つ、いくつかのケースにおいては、ガラス物品を弱化させうる表面欠陥の深さを除去又は低減するものと考えられる。実施形態においては、先程開示したレーザー損傷及びエッチング法によって形成されたガラスは、約５ｋｇの力において約５０％の破損率を有することができ、或いは、約４ｋｇの力において約２０％未満の破損率を有することができる。
【００５９】
図７は、ＣＮＣのみによって生成されたガラス（正方形によって表されているもの）と、レーザー損傷及びエッチングによって生成されたガラス（円によって表されているもの）と、のリングオンリング試験の結果を示している。リングオンリング試験は、ガラス物品の第１表面上において第１直径を有する第１リングを配置することにより、実施される。第２直径を有する第２リングは、第１表面の反対側のガラス物品の表面上に配置される。第１リングは、第２リングの外径よりも大きな内径を有する。ガラス物品に亀裂や粉砕などによって破損が発生する時点まで、力が相対的に低速のレートにおいて第２リングに対して印加される。図７に示されているように、ＣＮＣによって形成されたガラス物品は、約２ｋｇの力において９０％の破損率を有する。但し、上述のレーザー損傷及びエッチング法を使用することによって形成されたガラス物品は、例えば、約５ｋｇの力において約５０％の破損率を有する。図７に示されているグラフは、レーザー損傷及びエッチング法を使用することによって形成されたガラス物品が、ＣＮＣ法のみによって形成されたガラス物品と比べて、大きな強度を有することを示している。
【００６０】
いくつかの実施形態において、ガラス基材は、レーザー損傷及びエッチングステップの後に強化されている。但し、その他の実施形態においては、ガラス基材は、レーザー損傷及びエッチングステップの前に強化されてもよい。
【００６１】
ガラス基材がレーザー損傷及びエッチングステップの前に強化される実施形態においては、且つ、図１を参照すれば、レーザー源１２２は、約６０ｋＨｚ〜約２００ｋＨｚの範囲の反復レートにおいて動作させられてもよい。レーザー源１２２の出力パワー及び結合オプティクス１２６の合焦状態は、ビーム焦点内のエネルギーフルエンス及び強度が、平らなガラス基材シートの損傷閾値であるか又はこれをわずかに上回るようなものであることを要する。実施形態においては、レーザー源１２２の出力パワーは、約０．４Ｗ〜約０．６Ｗなどのように、約０．６Ｗ以下であってもよい。いくつかの実施形態においては、レーザー源１２２の出力パワーは、約０．５Ｗであってもよい。なんらかの特定の理論に拘束されるものではないが、エッジの粗度は、０．６Ｗ以下の出力パワーを有するレーザー源を使用することにより、１．５マイクロメートル〜２．０マイクロメートルに低減されうるものと考えられる。具体的には、エッジの粗度は、約０．４Ｗ〜約０．６Ｗのレーザー源出力パワーにおいて、アルミノケイ酸アルカリガラス内において相対的に一定であるものと思われる。
【００６２】
レーザー損傷及びエッチングステップの後にガラス基材が強化される実施形態においては、且つ、図１を再度参照すれば、レーザー源１２２は、約１０ｋＨｚなどのように、約５ｋＨｚ〜約４０ｋＨｚの範囲の反復レートにおいて動作させられてもよい。実施形態においては、レーザー源１２２の出力パワーは、ガラス基材の厚さ及び圧縮応力に応じて、約０．１Ｗ〜約０．４Ｗや約０．１５Ｗ〜約０．３Ｗなどのように、０．６Ｗ以下であってもよい。いくつかの実施形態において、レーザー源１２２の出力パワーは、約０．２Ｗ〜約０．２５Ｗであってもよい。なんらかの特定の理論に拘束されるものではないが、レーザーは、ガラスの容積がレーザー損傷領域内において増大するように、ガラス中に複数のマイクロクラックを生成するものと考えられる。この膨張は、既存の応力パターンにおいて重畳された更なる圧縮及び引張応力を形成するレーザーによって誘発された熱効果を生成しうる。この更なる応力は、レーザーパワーに比例したものであってもよく、且つ、ガラスを壊れやすさの限度に近接した状態にしうる。レーザーパワーが過小である場合には、その結果、レーザー損傷が過剰に薄くなり、且つ、レーザー損傷は、取り囲んでいるガラス中における高応力用のクッションとして機能しない。レーザーパワーが過大である場合には、その結果、レーザー損傷によって低減されえない強力な応力が生成される。これらのケースのいずれにおいても、ガラスは、破壊されうる。
【００６３】
上述の実施形態のいずれにおいても（即ち、ガラス基材が、レーザー損傷及びエッチングの前において、或いは、後において、強化されるのかとは無関係に）、パルス化レーザービームの平行運動速度は、いくつかの実施形態においては、約５０ｍｍ／ｓ〜約２ｍ／ｓであってもよい。その他の実施形態においては、パルス化レーザーの平行運動速度は、約２５０ｍｍ／ｓなどのように、約５０ｍｍ／ｓ〜約３００ｍｍ／ｓであってもよい。
【００６４】
レーザー欠陥領域を形成するべく、上述のもの以外のレーザーパラメータが使用されてもよいことを理解されたい。レーザーパルスのエネルギーは、ガラスの特性、平行運動速度、レーザー反復レート、及び結合オプティクス１２６などのパラメータに応じて、５μＪと数百μＪの間において変化してもよく、結合オプティクス１２６は、例えば、０．１５〜０．３の、或いは、これ以上の、開口数（ＮＡ）を有してもよい。
【００６５】
例えば、ガラスが使用される最終製品（例えば、セルラー電話機やタブレットコンピュータなど）の設計において必要とされる平らなガラスシートの面取りされた又は湾曲したエッジ、平らなガラスシート内の孔を形成するべく、孔及び／又は形状が平らなガラスシート内に切削されてもよい。
【００６６】
実施形態においては、ガラス物品は、デジタル光処理（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＤＬＰ）装置又はその他のマイクロ電気機械システム（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）内において使用されるものなどのインターポーザとして形成されてもよい。このような実施形態においては、且つ、図８Ａを参照すれば、ガラスウエハ８１０は、任意の適切な方法によって形成されてもよく、且つ、反射防止被覆によって被覆されてもよい。図８Ａに示されているガラスウエハ８１０は、円形であるが、ガラスウエハは、任意の形状を有してもよいことを理解されたい。反射防止被覆は、具体的に限定されるものではなく、且つ、いくつかの実施形態においては、窒化チタン又は窒化ニオビウムであってもよく、且つ、噴霧被覆、ディップ被覆、又は手作業による塗布などの任意の適切な方法により、塗布されてもよい。又、ガラスウエハ８１０は、例えば、図８Ａに示されているように、グリッドパターン８１５により、パターン化されてもよい。グリッドパターン８１５は、エポキシ、ウレタン、及びポリイミドなどの接着剤から形成されてもよい。ＤＬＰ又はＭＥＭＳを形成するべく、インターポーザ８２０が形成されてもよい。図８Ａに示されているように、インターポーザ８２０は、上述のレーザー損傷及びエッチング法によって形成された貫通孔８２５をパターン化してあってもよい。図８Ａに示されている貫通孔８２５は、矩形であり、且つ、ガラスウエハ８１０上において形成されたグリッドパターン８１５に対応しており、この結果、インターポーザ８２０は、インターポーザ８２０を図８Ｂに示されているＤＬＰ又はＭＥＭＳホルダ８３０を形成するための接着剤を有してもよいガラスウエハ８１０と接触させることにより、ガラスウエハ８１０に対して接着されてもよい。最終製品内において使用されるのに適した装置を形成するべく、ＤＬＰチップ又はその他のＭＥＭＳは、インターポーザ８２０内の貫通孔８２５に挿入されてもよい。実施形態においては、インターポーザ８２０は、イオン交換処理などによって強化されていないガラスから形成されており、且つ、上述のように、インターポーザを強化するべく、エッチングプロセスが使用される。実施形態においては、先程開示したレーザー損傷及びエッチング法によって形成されたガラスは、約５ｋｇの力において約５０％の破損率を有することができ、或いは、約４ｋｇの力において約２０％未満の破損率を有しうる（図７を参照されたい）。
【００６７】
いくつかの実施形態において、上述のレーザー損傷エッチングプロセスによって形成された孔及び／又は形状を有する平らなガラスシートは、更なる再成形を伴うことなしに、最終製品内において使用されている。但し、以下において詳述するその他の実施形態においては、レーザー損傷及びエッチングプロセスは、成形されたガラス物品への平らなガラス基材の後続の成形について事前補償するべく、平らなガラス基材上において実施されている。
【００６８】
次に図９を参照すれば、成形されたガラス物品１００の非限定的な一例が概略的に示されている。成形されたガラス物品１００は、例えば、携帯型電子装置用のカバーガラスとして構成されてもよい。実施形態は、図面の全体を通じて示されている成形されたガラス物品に限定されるものではなく、且つ、成形されたガラス物品は、限定を伴うことなしに、テレビ、台所用品、車両、及び看板などの任意の用途において使用されてもよいことを理解されたい。図９に示されている成形されたガラス物品１００は、平らな部分１０３からｚ軸方向において下方に湾曲すると共にエッジ１０２において終端する湾曲した境界線エリア１０４を有する。更には、成形されたガラス物品１００は、孔として構成された貫通形状１０６と、スロットとして構成された貫通形状１０７と、を有する。次に、図９に示されている成形されたガラス物品１００などの成形されたガラス物品の製造について説明することとする。
【００６９】
まず、図１０を参照すれば、レーザー損傷及び化学エッチングプロセスによる平らなガラス基材シートから成形されたガラス物品を製造するためのプロセスのフローチャートが示されている。まずは、図１０のフローチャートについて、全般的に説明することとし、且つ、次いで、それぞれのプロセスについて、更に詳細に説明することとする。ブロック１１０において、平らなガラス基材シート内においてレーザー損傷領域を誘発するべく、レーザーが利用されている。レーザー損傷領域は、ガラス基材シートの第１表面から第２表面まで延在しており、且つ、レーザーによって誘発されたマイクロクラック、分光欠陥、及びこれらに類似したものによって画成される。ブロック１１３のエッチングプロセスにおいては、レーザー損傷領域は、損傷されていない領域と比べて、優先的にエッチングされる。
【００７０】
レーザー損傷領域は、ブロック１１１における再形成プロセスにおいて発生する平らなガラス基材シートの変形について事前補償する初期形状を有する。従って、特定のレーザー損傷領域の初期形状は、成形されたガラス物品のエッジ又は貫通形状の望ましい形状とは異なるものであってもよい。平らなガラス基材シートから分離されるガラス物品のエッジを提供するべく意図された特定のレーザー損傷領域は、曲線を有する初期形状を有していてもよいが、再形成プロセスの後に、レーザー損傷領域は、望ましい成形されたガラス物品の望ましいまっすぐなエッジを表すまっすぐなラインとなるように形状を変化させる。
【００７１】
ブロック１１１において、平らなガラス基材シートが、再形成プロセスによって再形成されている。再形成プロセスは、１つ又は複数の成形されたガラス物品を画成するべく、平らなガラス基材シートを三次元再形成する能力を有する任意のプロセスであってもよい。このような再形成プロセスには、限定を伴うことなしに、プレス成形、重力サギング、圧力形成、及び局所的な加熱及び折り曲げが含まれる。多くの用途においては、再形成プロセスは、成形されたガラス物品の湾曲した境界線エリアを生成する。カバーガラスの湾曲した境界線エリアは、例えば、エンドユーザーにとって美的に好ましいものでありうる。上述のように、レーザー損傷領域の初期形状は、ガラスが望ましい形状に再形成されるのに伴って、望ましい形状に変化する。次いで、ブロック１１２において、ガラスシートの製造プロセス及び／又は再形成プロセスにおいて生じた内部応力を除去するべく、成形されたガラス基材シートは、アニーリングプロセスによってアニーリングされてもよい。アニーリングプロセスは、任意の既知の、或いは、今後開発される、アニーリングプロセスであってもよい。
【００７２】
ブロック１１３において、損傷されていない領域を最小限にエッチングしつつ、レーザー損傷領域を優先的にエッチングするべく、再形成済みのガラス基材シートにエッチング液が塗布されている。エッチングプロセスは、残っている再形成済みのガラス基材シートから１つ又は複数の成形されたガラス物品を分離するが、その理由は、エッチング液が、再形成済みのガラス基材シートの残っている損傷されていないエリアと比べて格段に効率的にレーザー損傷領域をエッチングするからである。更には、１つ又は複数の損傷領域によって画成された貫通形状（例えば、孔）の中央部分も、レーザー損傷領域が完全に貫通エッチングされた際に、再形成済みのガラス基材シートから脱落することになる。いくつかの実施形態において、フッ酸は、塩酸、硫酸、及び／又は硝酸などの無機酸をも含むエッチング液の主エッチング液である。更に詳細に後述するように、エッチング液及びエッチングプロセスは、エッチング時間を低減し、表面のうねりを低減し、表面粗度を低減し、スラッジを極小化し、且つ、厚さの減少を極小化するべく、制御されてもよい。
【００７３】
次に、ブロック１１４において、分離された成形ガラス物品は、任意選択により、強化プロセスによって強化されてもよい。いくつかの実施形態において、成形されたガラス物品は、イオン交換化学強化プロセスによって強化されてもよい。更に詳細に後述するように、成形されたガラス物品の表面層内のイオンは、同一の原子価又は酸化状態を有する相対的に大きなイオンによって置換され、これにより、成形されたガラス物品のそれぞれの表面上に圧縮表面層が形成される。圧縮表面層は、引っ掻きに対する耐性を有することができ、且つ、更なる強度を成形されたガラス物品に対して提供しうる。
【００７４】
ブロック１１５において、エッジの仕上げ、接触感知層（例えば、インジウムスズ酸化物層）の適用、反射防止層の適用、及びこれらに類似したものなどの更なる処理が、強化された成形ガラス物品に対して施されてもよい。
【００７５】
上述のように、平らなガラス基材シート内のレーザー損傷領域は、ブロック１１１の再形成プロセスにおける平らなガラス基材シートの形状の変化について事前補償する最終的な望ましい形状とは異なる初期形状を有してもよい。図１１は、成形されたガラス物品の境界線１４４を画成する複数のレーザー損傷領域１４５Ａ〜１４５Ｄ、円形の貫通形状１０６を画成するレーザー損傷領域１４８、及びスロット貫通形状１０７を画成するレーザー損傷領域１４７を有する平らなガラス基材シート１３０を概略的に示している。限定ではなく、一例として、上述の貫通形状によって画成される成形されたガラス物品は、セルラー電話機用のカバーガラスとして意図されたものであってもよく、この場合に、円形の貫通形状１０６は、ボタンを収容するべく設計されており、且つ、スロット貫通形状１０７は、スピーカを収容するように設計されている。
【００７６】
図１１に示されているように、レーザー損傷領域１４５Ａ〜１４５Ｄ、１４７、及び１４８は、成形されたガラス物品１００の望ましい形状のもの（図９を参照されたい）とは異なる初期形状を有する。更に具体的には、レーザー損傷領域１４５Ａ〜１４５Ｄは、再形成プロセスにおける平らなガラス基材シート１３０の歪について補償するべく、湾曲するか又は弓状に曲がっている。更に詳細に後述するように、レーザー損傷領域１４５Ａ〜１４５Ｄ、１４７、及び１４８は、再形成プロセスの後に、その最終的な望ましい形状が最終的に得られるように、平らなガラス基材シート１３０と共に、形状を変化させる。従って、レーザー損傷領域１４５Ａ〜１４５Ｄ、１４７、及び１４８の初期形状は、最終的な望ましい形状が実現されるように、選択されることを要する。図１１に示されているレーザー損傷ライン１４５Ａ〜１４５Ｄ、１４７、及び１４８の初期形状は、例示を目的としたものに過ぎず、且つ、その他の初期形状も可能であることを理解されたい。図１１に示されているレーザー損傷領域の曲線は、例示を目的として、誇張されていることに留意されたい。様々なレーザー損傷領域の初期形状は、形成の際の変形の予測に基づいたものであってもよく、且つ／又は、実験による変形データに基づいたものであってもよい。
【００７７】
レーザー損傷ラインを形成した後に、平らなガラス基材シート１３０は、再形成プロセス（図１０のブロック１１１）によって三次元成形される。再形成プロセスは、１つ又は複数のガラス物品が望ましい形状を有するように、平らなガラス基材シートを三次元成形する能力を有する任意のプロセスであってもよい。このような再形成プロセスには、限定を伴うことなしに、プレス成形、重力サギング、圧力形成、及び局所的な加熱及び折り曲げが含まれる。
【００７８】
一例として、局所的な加熱及び折り曲げプロセスは、平らなガラス基材シートをアニーリング点に近接した予熱温度とするステップを有する。非限定的な一例においては、平らなガラス基材シート１３０は、アニーリング点が約６１０℃±３０℃であるＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｏｒｉｌｌａ  ２３１８ガラスである。次いで、平らなガラス基材シート１３０の残りの部分のほとんどが高粘度において留まっている間に、高度に局所化された加熱が、折り曲げ対象である平らなガラス基材シート１３０の局所的エリア（例えば、図１１の局所的エリア１５０Ａ〜１５０Ｂ）に対して印加される。粘度は、局所的加熱の際に印加される熱勾配が機械的な不安定性又はガラスの破壊に結びつかないように、十分に高く維持されている。更には、成形されたガラス物品の美観を可能な限り維持するべく、型は、低粘度を有するガラスとの接触状態にない。一例として、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｏｒｒｉｌｌａ  ２３１８を使用する場合には、局所的エリア１５０Ａ〜１５０Ｄは、約７００℃〜約７８０℃の局所的温度とされる。局所的加熱レートは、約＋３０℃／分〜＋２００℃／分であってもよい。次いで、局所的エリア１５０Ａ〜１５０Ｂは、サギング又は折り曲げモーメントの適用により、折り曲げられる。局所的な加熱及び折り曲げ再形成プロセスの態様については、２０１１年１１月２２日付けで出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｂｅｎｄｉｎｇ  ａ  Ｓｈｅｅｔ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｉｎｔｏ  ａ  Ｓｈａｐｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅ」という名称の米国特許出願公開第２０１２／０１３１９６１号明細書に更に記述されており、この内容は、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【００７９】
利用される再形成プロセスにおいては、平らなガラス基材シートに印加される温度は、（特に、折り曲げの場合には）、レーザーによって書き込まれた損傷が消去されないように、ガラス材料の軟化点未満であることを要する。従って、レーザー損傷領域は、再形成プロセスの後も存続し、この結果、レーザー損傷領域は、エッチングプロセスにおいて選択的にエッチングされうる。
【００８０】
次に図１２を参照すれば、ガラス物品１００’を成形するべく局所的エリア１５０Ａ〜１５０Ｂが再形成されている成形されたガラス基材シート１３０’が概略的に示されている。成形されたガラス物品の境界線１４４’を表すレーザー損傷領域のみならず、レーザー損傷領域１４７’及び１４８’も、その初期形状からその望ましい形状に形状を変化させている。更には、成形されたガラス基材シート１３０’は、いまや、成形されたガラス物品１００’と成形されたガラス基材シート１３０’のエッジの間に、後続のプロセスの間における又はその最中における成形されたガラス基材シート１３０’の容易な取り扱いを可能にする境界線フランジ部分１６０を含む。成形されたガラス基材シート１３０’内には、単一の成形されたガラス物品しか示されていないが、１つの成形された基材シートは、成形されたガラス物品の配列などのように、複数の成形されたガラス物品を提供することを理解されたい。完全に押し出された形状を生成するためのガラスシートの再形成は、しばしば、エッジの（機械的／熱的）特異性に起因し、複雑化することに留意されたい。これらのエッジの特異性は、しばしば、正確な曲がりプロファイルにおける異質性を伴う特定の欠陥を誘発する。エッジ欠陥が生じうるエッジ（例えば、境界線フランジ部分１６０内のエッジ）を除去することにより、なんらのエッジの特異性をも実質的に有していない成形されたガラス物品を得ることができる。
【００８１】
平らなガラス基材シートが再形成プロセスによって再形成された後に、いくつかの実施形態においては、平らなガラス基材シートの製造及び／又は再形成プロセスにおいて生成された内部応力を除去するべく、成形されたガラス基材シートがアニーリングされてもよい（図１０のブロック１１２）。成形されたガラス基材シートをＬｅｈｒに通すステップなどの任意の適切なアニーリングプロセスが利用されてもよい。
【００８２】
本開示の実施形態は、レーザーによって書き込まれた成形されたガラス基材シートにエッチングプロセス（図１０のブロック１１３）を適用することにより、成形されたガラス物品を分離し、且つ／又は、貫通形状を生成している。図１３は、エッチング液槽１７０のエッチング液１８０中に浸漬された図１２の成形されたガラス基材シート１３０’を概略的に示している。
【００８３】
上述のように、エッチング液は、これらのレーザー損傷領域内のマイクロクラックの存在に起因し、レーザー損傷領域（図１３の参照符号１４０）を優先的にエッチングする。レーザー損傷領域と損傷されていない領域は、いずれも、同時に、但し、異なるエッチングレートにおいて、エッチングされる。レーザー損傷領域のマイクロクラックは、化学的結合を破壊し、且つ、エッチング液がガラス基材シート内に相対的に深く進入するための経路を提供する。従って、レーザー損傷領域におけるエッチングレートは、損傷されていない領域よりも格段に高速である。従って、成形されたガラス物品は、エッチング液がレーザー損傷領域を完全にエッチングした際に、成形されたガラス基材シート１３０’の残りの部分から、切断されるか、又はその他の方法によって除去されうる。更には、孔及びスロットなどの貫通形状も、この方式によって製造されてもよい。
【００８４】
従って、一実施形態においては、アルミノケイ酸アルカリガラスの成形された基材シート１３０’は、約４０ｋＨｚの周波数によって撹拌されると共に２０℃未満の温度において維持されたエッチング液１８０のエッチング液槽１７０内に配置される。エッチング液は、約１Ｍ〜約３Ｍの濃度のフッ酸と、塩酸と、を有する。フッ酸の濃度が約２Ｍを超える際には、塩酸の濃度は、約１Ｍ未満である。フッ酸の濃度が約１Ｍである際には、塩酸の濃度は、約１Ｍ〜約３Ｍである。塩酸は、硫酸又は硝酸によって代用されてもよい。
【００８５】
成形されたガラス物品１００がガラス基材シートから分離され、且つ、貫通形状が形成された後に、成形されたガラス物品１００（図９を参照されたい）は、更に処理されてもよい。いくつかの実施形態においては、成形されたガラス物品は、強化プロセスにより、強化されている（図１０のブロック１１４）。成形されたガラス物品１００は、ガラスの表面層内のイオンが同一の原子価又は酸化状態を有する相対的に大きなイオンによって置換されるイオン交換プロセスによって化学的に強化されてもよい。特定の一実施形態においては、表面層内のイオンと相対的に大きなイオンは、Ｌｉ＋（ガラス中に存在する際）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋などの一価のアルカリ金属カチオンである。或いは、この代わりに、表面層内の一価のカチオンは、Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｃｕ＋、又はこれらに類似したものなどのアルカリ金属カチオン以外の一価のカチオンによって置換されてもよい。
【００８６】
図１４は、強化された成形ガラス物品１００の一部分を概略的に示している。一実施形態において、成形されたガラス物品は、成形されたガラス物品がイオン交換槽内に配置された際に、ガラスの表面近傍の相対的に小さなナトリウムイオンが相対的に大きなカリウムイオンによって交換されるイオン交換によって化学的に強化されている。相対的に大きなカリウムイオンによる相対的に小さなナトリウムイオンの置換により、成形されたガラス物品の表面内に圧縮応力の層が生成される。圧縮応力は、成形されたガラス物品の表面下方において特定の層の深さまで延在している（圧縮表面層）。圧縮表面層は、上部表面１３１（即ち、第１圧縮表面層１９０）及び裏面表面１３３（即ち、第２圧縮表面層１９４）から層の深さまで延在している。圧縮表面層は、成形されたガラス物品の中心における内部張力層１９２の生成によって均衡状態とされている。
【００８７】
最後に、強化された成形ガラス物品には、意図されている用途に応じて更なる処理が施されてもよい（ブロック１１５）。いくつかの実施形態においては、エッチングプロセスにより、存在しうるすべてのエッジ欠陥のほとんどを除去しているが、機械的なエッジの仕上げが実行されてもよい。更には、接触感知層、反射防止層、防眩層、及びこれらに類似したものなどの更なる層が、成形されたガラス物品に適用されてもよい。
【００８８】
次に、本明細書において記述されている実施形態は、レーザー損傷及び化学エッチングプロセスを使用することにより、平らなガラス基材シートから三次元ガラス物品を製造する方法を対象としていることを理解されたい。レーザー損傷領域は、平らなガラス基材シートから分離される１つ又は複数の望ましいガラス物品のエッジの周りにおいて平らなガラス基材シート内に形成されるのみならず、１つ又は複数の望ましいガラス物品の貫通形状（例えば、スロット、孔、及びこれらに類似したもの）の周りにおいても形成される。平らなガラス基材シートは、１つ又は複数のガラス物品の望ましい三次元形状を実現するべく、再形成される。レーザー損傷領域は、レーザー損傷領域が再形成プロセスの後に望ましい形状を有するように、再形成プロセスにおける平らなガラス基材シートの変化する形状について事前補償する初期形状を有するように形成されている。エッチングにおいては、ガラス基材シートにエッチング液が塗布された際に、レーザー損傷領域は、優先的にエッチングされる。本明細書において記述されている実施形態は、三次元ガラス物品の製造を単純化しうる。再形成プロセスの前に平らなガラス基材シート内にレーザー損傷領域を形成することにより、（レーザーが静止状態にあると仮定した場合に）成形されたガラス基材シートをレーザー機械加工（例えば、再形成プロセスの後のレーザー損傷領域の形成）する際に必要とされるガラス部分の更なる持ち上げ及び回転運動が除去される。従って、平らなガラス基材シートを機械加工することにより、相対的に単純な機器及び相対的に高いランレートが実現されうる。ＣＮＣ機械加工と比べた場合に、レーザー損傷領域の選択的エッチングは、成形されたガラス物品の相対的に大きなエッジ強度を結果的にもたらし、その理由は、エッチングにより、割れ目の深さが低減されるのみならず、割れ目が鈍化されるからである。
【００８９】
「実質的に」及び「約」という用語は、本明細書においては、任意の定量的な比較、値、計測、又はその他の表現に帰されうる不特定性の固有の程度を表すべく、利用される場合があることに留意されたい。又、これらの用語は、本明細書においては、定量的表現が、対象の主題の基本的機能の変化を結果的にもたらすことなしに、記述されている基準から変化しうる程度を表すためにも、利用されている。
【００９０】
本明細書においては、特定の実施形態について図示及び説明しているが、特許請求されている主題の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々なその他の変更及び変化が実施されてもよいことを理解されたい。更には、本明細書には、特許請求されている主題の様々な態様について記述されているが、これらの態様は、組合せとして利用される必要はない。従って、添付の請求項は、特許請求されている主題の範囲に属するすべてのこのような変更及び変化を含むものと解釈されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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