(57)【要約】ガラスフリットを備えた強化ガラス基板とこれを形成する方法が開示される。一実施の形態によれば、ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法は、ガラス基板の表面からこのガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層を含む、ガラス基板を提供するステップを含んでもよく、この圧縮応力は層深さＤＯＬと初期圧縮応力ＣＳiとを有する。ガラスフリット組成物を、このガラス基板の表面の少なくとも一部に堆積させてもよい。その後、ガラス基板およびガラスフリット組成物を炉内で加熱してガラスフリット組成物を焼結し、ガラスフリット組成物をガラス基板に接合させる。加熱後、ガラス基板の焼成後圧縮応力ＣＳfは０．７０×ＣＳi以上である。
2015520724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法において、
前記ガラス基板の表面から該ガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層であって、層深さＤＯＬと初期圧縮応力ＣＳiとを有する圧縮応力層を含む、ガラス基板を提供するステップ、
ガラスフリット組成物を、前記ガラス基板の前記表面の少なくとも一部に堆積させるステップ、
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を炉内で加熱して前記ガラスフリット組成物を焼結し、かつ前記ガラスフリット組成物を前記ガラス基板に接合させるステップであって、加熱後に、前記ガラスフリット組成物が十分にガラス化され、かつ前記ガラス基板の焼成後圧縮応力ＣＳfが０．７０×ＣＳi以上であるステップ、
によって特徴付けられ、
前記初期圧縮応力ＣＳiが約６００ＭＰａ以上であり、かつ前記層深さＤＯＬが約３０μｍ以上であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物が、
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を第１の温度Ｔ１に加熱するステップ、
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を前記第１の温度Ｔ１で第１の保持時間ＨＴ１の間保持するステップ、
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を第２の温度Ｔ２に加熱するステップ、および、
前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を前記第２の温度Ｔ２で第２の保持時間ＨＴ２の間保持するステップ、
によって加熱され、前記第２の温度Ｔ２が約４５０℃以下であり、かつ前記第１の温度Ｔ１が前記第２の温度Ｔ２以下であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスフリット組成物の軟化点が４００℃以下である、または、
前記ガラスフリット組成物のガラス転移温度が３７５℃以下である、
のうちの１以上であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガラス基板が基板熱膨張係数ＣＴＥSを有し、前記ガラスフリット組成物がフリット熱膨張係数ＣＴＥFを有し、さらに前記フリット熱膨張係数ＣＴＥFが前記基板熱膨張係数ＣＴＥSの±１０×１０-7／℃以内である、または、
前記基板熱膨張係数ＣＴＥSが、０℃から３００℃までの温度範囲に亘って、約８０×１０-7／℃から約９５×１０-7／℃までの範囲内である、
のうちの１以上であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスフリット組成物が、
約５０モル％から約７５モル％のＳｎＯ、
約２８モル％から約３５モル％のＰ2Ｏ5、
約２モル％から約１０モル％のＺｎＯ、および、
約１モル％から約５モル％のＢ2Ｏ3、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ガラスフリット組成物が、
約４０モル％から約６０モル％のＶ2Ｏ5、
約１５モル％から約３０モル％のＰ2Ｏ5、
約２０モル％から約３５モル％のＳｂ2Ｏ3、
約０モル％から約２モル％のＡｌ2Ｏ3、
約０モル％から約５モル％のＦｅ2Ｏ3、および、
約０モル％から約２モル％のＴｉＯ2、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスフリット組成物の軟化点が４００℃以下であり、かつ、
加熱後に前記ガラスフリット組成物が十分にガラス化されて焼結され、さらに前記ガラス基板に接合されるように、前記ガラス基板および前記ガラスフリット組成物を炉内で４５０℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ガラス物品において、
ガラス基板であって、該ガラス基板の表面から該ガラス基板の厚さ内へと延在する、層深さＤＯＬと焼成後圧縮応力ＣＳfとを有する圧縮応力層を含む、ガラス基板、
ガラスフリットであって、十分にガラス化されて、前記ガラス基板の前記表面の少なくとも一部に接合された、ガラスフリット、
によって特徴付けられ、
前記ガラスフリットが、４００℃以下の軟化点と、３７５℃以下のガラス転移温度と、４５０℃未満の焼結温度とを有し、さらに、
前記焼成後圧縮応力ＣＳfが、前記ガラスフリットが前記ガラス基板の少なくとも一部に接合される前の前記ガラス基板の初期圧縮応力ＣＳiの、０．７０倍以上であることを特徴とするガラス物品。
【請求項９】
基板熱膨張係数ＣＴＥSが、０℃から３００℃までの温度範囲に亘って、約８０×１０-7／℃から約９５×１０-7／℃までの範囲内であり、さらに、
前記ガラスフリットが、前記基板熱膨張係数ＣＴＥSの±１０×１０-7／℃以内のフリット熱膨張係数ＣＴＥFを有することを特徴とする請求項８記載のガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１２年５月４日に出願された米国特許出願第１３／４６４４９３号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は一般に強化ガラス基板に関し、より具体的には、表面の少なくとも一部にガラスフリットが塗布されたイオン交換強化ガラス基板とその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
イオン交換強化は、ハンドヘルドの消費者向けスマートフォンや電子タブレットから自動車用窓ガラスまで、多くの用途においてガラスの機械的抵抗を高めるために使用される。イオン交換強化は、自動車用窓ガラスにおいて特に関心を集めている。従来自動車用窓ガラスは、典型的には、表面圧縮応力を誘発して引っ掻き傷または欠けなどの損傷に続く機械的破損に対する窓ガラスの抵抗を高めるよう、熱的に強化されたソーダ石灰シリカガラスから形成される。しかしながら、熱強化によって与えられる残留圧縮応力の量は高いものではない（およそ２００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）。従って、自動車用窓ガラスを比較的厚くして、損傷が生じる前に窓ガラスが高い機械的負荷に耐えるよう保証する必要がある。
【０００４】
イオン交換プロセスは一般に、熱強化プロセスに比較すると、より多量の圧縮応力（典型的には、およそ６００ＭＰａから８００ＭＰａ）をガラス物品に与える。従って、イオン交換されたガラス物品は、概して、熱的に強化された類似のガラス物品よりも機械的破損に対する抵抗が大きい。これは、イオン交換されたガラス物品の厚さをより薄く形成しても、熱的に強化されたガラス物品と比べて、機械的破損に対する抵抗を同一に維持、あるいはさらに向上させることができることを意味している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら自動車用窓ガラスの場合には、イオン交換により導入される圧縮応力が、自動車用窓ガラスの表面へのガラスフリットの塗布など続く処理ステップの際に弱まって、イオン交換強化の利益を減少させてしまう可能性がある。
【０００６】
従って、イオン交換強化の利益を保持する、ガラスフリットを備えた代わりの強化ガラス基板が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法は、ガラス基板の表面からこのガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層を含む、ガラス基板を提供するステップを含んでもよく、この圧縮応力は層深さＤＯＬと初期圧縮応力ＣＳiとを有し得る。ガラスフリット組成物を、このガラス基板の表面の少なくとも一部に堆積させてもよい。その後、ガラス基板およびガラスフリット組成物を炉内で加熱してガラスフリット組成物を焼結し、ガラスフリット組成物をガラス基板に接合させる。加熱後、ガラスフリット組成物は十分にガラス化され、ガラス基板の焼成後圧縮応力ＣＳfは０．７０×ＣＳi以上である。
【０００８】
別の実施形態において、ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法は、ガラス基板の表面からこのガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層を含む、ガラス基板を提供するステップを含んでもよい。この圧縮応力は層深さＤＯＬと初期圧縮応力ＣＳiを有し得る。ガラスフリット組成物を、このガラス基板の表面の少なくとも一部に堆積させてもよい。このガラスフリット組成物の軟化点は４００℃以下でもよい。加熱後に、ガラスフリット組成物が十分にガラス化され、焼結され、さらにガラス基板に接合されるように、その後ガラス基板およびガラスフリット組成物を炉内で４５０℃以下の温度に加熱してもよい。
【０００９】
さらに別の実施形態において、ガラス基板は、ガラス基板の表面からこのガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層を含んでもよい。この圧縮応力は層深さＤＯＬと焼成後圧縮応力ＣＳfを有し得る。ガラスフリットが、十分にガラス化されて、このガラス基板の表面の少なくとも一部に接合され得る。このガラスフリットは、４００℃以下の軟化点と、３７５℃以下のガラス転移温度と、４５０℃未満の焼結温度とを有し得る。ガラス基板の焼成後圧縮応力ＣＳfは、ガラスフリットがガラス基板の少なくとも一部に接合される前のガラス基板の初期圧縮応力ＣＳiの、０．７０倍以上になり得る。
【００１０】
ガラスフリットを備えた強化ガラス基板のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、請求項、さらに添付の図面を含め、本書において説明される実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【００１１】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、種々の実施形態を説明したものであること、そして請求される主題の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供するよう意図されていることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本書において説明する種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、請求される主題の原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、外周にガラスフリットを塗布して備えている強化ガラス基板を描いた概略図
【図２】図１の強化ガラス基板の部分断面を描いた概略図
【図３】例示的なガラスフリット組成物においてＶ2Ｏ5をＳｂ2Ｏ3に置換した場合のガラス転移温度（ｙ軸）を、Ｖ2Ｏ5の濃度（ｘ軸）の関数として示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、ガラスフリットを備えた強化ガラス基板およびこれを作製する方法の実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面を通じて同じまたは同様の部分の参照に同じ参照番号を使用する。ガラスフリットを備えた強化ガラス基板の一実施の形態が図１に概略的に描かれている。一実施の形態において、ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法は、ガラス基板の表面からガラス基板の厚さ内へと延在する圧縮応力層を含む、ガラス基板を提供するステップを含んでもよい。この圧縮応力は層深さＤＯＬと初期圧縮応力ＣＳiを有し得る。ガラスフリット組成物を、ガラス基板の表面の少なくとも一部に堆積させてもよい。その後ガラス基板およびガラスフリット組成物を炉内で加熱してガラスフリット組成物を十分にガラス化および焼結し、ガラスフリット組成物をガラス基板に接合させる。加熱後にガラス基板は、０．７０×ＣＳi以上の焼成後圧縮応力ＣＳfを有する。強化ガラス基板上にガラスフリットを形成する方法、およびガラスフリットを備えた強化ガラス基板を、特に添付の図面を参照して本書でより詳細に説明する。
【００１４】
本書で「ＣＴＥ」という用語は、０℃から３００℃までの温度範囲での特定の構成要素（すなわち、ガラス基板またはガラスフリット）の平均熱膨張係数を称する。
【００１５】
本書で「軟化点」という表現は、ガラスフリット組成物が１×１０7.6キロポアズの粘度を有する温度を称する。
【００１６】
本書で「ガラス転移温度」という表現は、ガラスフリット組成物が液体の状態で冷却されたときに液体から固体へと転移する温度を称する。
【００１７】
本書で説明するガラスフリット組成物の実施形態において、構成成分（例えば、ＳｎＯ、Ｐ2Ｏ5、およびＶ2Ｏ5など）の濃度は、他に明記されていなければ酸化物基準のモルパーセント（モル％）で明記する。
【００１８】
本書で「実質的に含まない」という表現は、組成内に約１モル％以下の微量で存在している、確認された成分の濃度を称する。
【００１９】
自動車用窓ガラスや電子機器用カバーガラスなどのガラス基板は、ガラス基板の１以上の表面に塗布されたガラスフリットを含み得る。ガラスフリットは、ガラス基板に取り付けられた、あるいはガラス基板を通じて目に見えてしまう可能性のある、種々の電子部品を隠すために用いてもよい。ガラスフリットは通常ペースト状でガラス基板に塗布され、続いてこれを焼成してガラスフリットを焼結し、ガラス基板にガラスフリットを接合させる。こういった用途のための従来のガラスフリットは、一般に比較的高い軟化点とガラス転移温度とを有し、従って比較的高い焼成温度（６００℃から７００℃）が必要となる。
【００２０】
またイオン交換によってガラス基板を化学的に強化し、ガラス基板の機械的強度と耐久性とを向上させることが望ましい。しかしながら、ガラスフリットを強化ガラス基板に塗布し、ガラス基板を焼成してガラスフリットを焼結および接合させると、従来のガラスフリットの比較的高い焼成温度（すなわち、６００℃から７００℃の範囲）では強化ガラス基板の圧縮応力が弱まり、イオン交換プロセスで得られた任意の強度の利益を減少させ、あるいは排除してしまうことになる。
【００２１】
本書で説明するガラスフリットを備えたガラス基板およびこれを形成する方法は、ガラス基板における圧縮応力の損失を軽減する。
【００２２】
ここで図１および２を参照すると、ガラスフリット１０６を備えた強化ガラス基板１００の一実施の形態が概略的に描かれている。ガラス基板は概して、第１表面１０４と、第１表面１０４に対向した第２表面１１０と、外周エッジ１０２とを有している。図１に描かれているガラス基板１００の実施形態では、ガラスフリット１０６がガラス基板の第１表面１０４上に、ガラス基板１００の外周エッジ１０２に直接隣接して位置付けられている。
【００２３】
本書で説明する実施形態において、ガラス基板１００は、例えばタブレットコンピュータ、スマートフォン、または現金自動預け払い機などの電子機器用のカバーガラスとして使用することができる。あるいは、ガラス基板１００を自動車用窓ガラスに使用してもよい。この実施形態において、ガラス基板の外周の周囲に位置しているガラスフリット１０６は、導線、ワイヤ、またはアンテナなど、ガラス基板の表面の一方に取り付けられた構成要素を隠すために使用され得る。
【００２４】
本書で説明する実施形態において、ガラス基板１００はイオン交換可能なガラスから形成される。例示的な実施形態において、ガラス基板１００はＧｏｒｉｌｌａ（商標）ガラスとして市販されているコーニング社製のガラスコード２３１８アルカリアルミノケイ酸ガラスから形成してもよい。しかしながらガラス基板１００は、限定するものではないが、アルカリホウケイ酸ガラスなどを含む他の種類のイオン交換可能なガラスから形成され得ることを理解されたい。
【００２５】
本書で説明する実施形態では、ガラス基板の表面１０４、１１０からガラス基板１００の厚さ内へと延在する圧縮応力層をガラス基板１００が有するように、ガラス基板１００はイオン交換強化される。この圧縮応力層は、各表面１０４、１１０から層深さ１０８（ＤＯＬ）まで延在する。第１表面１０４からの層深さ１０８が図２に概略的に描かれている。ガラス基板は、ガラスフリット１０６の塗布および焼結の前に概して初期圧縮応力ＣＳiを有し、初期圧縮応力ＣＳiはガラス基板の表面で最大である。圧縮応力は、ガラス基板１００の厚さ内への距離が増すにつれて減少する。
【００２６】
本書で説明するいくつかの実施形態において、層深さＤＯＬは約３０μｍ以上でもよく、あるいはさらには約４０μｍ以上でもよい。いくつかの他の実施形態において、層深さは５０μｍを超えてもよい。ただし、ガラス基板は３０μｍ未満の層深さを有し得ることを理解されたい。
【００２７】
本書で説明するいくつかの実施形態において、初期圧縮応力ＣＳiは６００ＭＰａ以上でもよく、あるいはさらには約６５０ＭＰａ以上でもよい。いくつかの他の実施形態において、初期圧縮応力ＣＳiは７００ＭＰａ超でもよく、あるいはさらには８００ＭＰａ超でもよい。ただし、６００ＭＰａ未満の初期圧縮応力も意図されていることを理解されたい。
【００２８】
ガラス基板は一般に熱膨張係数ＣＴＥSを有する。本書においてより詳細に説明するが、一般にガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSはガラスフリット１０６の熱膨張係数ＣＴＥFに厳密に一致する。いくつかの実施形態において、ガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSは約８０×１０-7／℃以上かつ９５×１０-7／℃以下である。ただし、ガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSはガラス基板の具体的な組成に応じて変化し得ることを理解されたい。
【００２９】
ガラスフリット１０６を形成するガラスフリット組成物の焼結温度Ｔsは、一般に４５０℃以下である。いくつかの実施形態において、ガラスフリット組成物の焼結温度は４２５℃未満であり、あるいはさらには４００℃未満である。このような比較的低い焼結温度は、ガラス基板の圧縮応力を応力緩和によって著しく低下させることなく、ガラスフリット組成物を焼結しかつガラスフリット組成物をイオン交換強化ガラス基板などの強化ガラス基板に接合させるのを助ける。
【００３０】
具体的には、ガラスフリット組成物が塗布されるガラス基板はイオン交換後に初期圧縮応力ＣＳiを有し得る。ガラスフリット組成物をガラス基板に塗布し、焼結温度Ｔsまで加熱して、ガラスフリット組成物の十分なガラス化および焼結とガラスフリット組成物のガラス基板への接合とを促進した後に、ガラス基板は初期圧縮応力ＣＳi未満の焼成後圧縮応力ＣＳfを有する。本書で説明する実施形態において、焼成後圧縮応力ＣＳfは概して０．７０×ＣＳi以上（すなわち、焼成後圧縮応力ＣＳfは初期圧縮応力の７０％以上）である。これらの実施形態のいくつかにおいて、焼成後圧縮応力は０．７５×ＣＳi以上でもよく、あるいはさらには０．８０×ＣＳi以上でもよい。このように圧縮応力の低下が最小限に抑えられるのは、ガラスフリット組成物を焼結してガラスフリット組成物をガラス基板に接合させるために必要な焼成温度が比較的低いことに起因する。
【００３１】
ガラスフリット組成物の比較的低い焼成温度は、一般に比較的低いガラス転移温度Ｔgと比較的低い軟化点とを有するガラスフリット組成物を利用することによって実現される。具体的には、本書で説明するガラスフリット組成物のガラス転移温度Ｔgは一般に、約３７５℃以下、あるいはさらには約３５０℃以下である。いくつかの実施形態において、ガラスフリット組成物のガラス転移温度Ｔgは約３００℃以上かつ３７５℃以下である。いくつかの実施形態において、ガラスフリット組成物のガラス転移温度Ｔgは約３００℃以上かつ３５０℃以下である。これらの実施形態のいくつかにおいて、ガラス転移温度は約３００℃以上かつ３２５℃以下でもよい。
【００３２】
本書で説明するガラスフリット組成物は、さらに比較的低い軟化点を有する。具体的には、本書で説明するガラスフリット組成物の軟化点は一般に、４００℃以下である。いくつかの実施形態において、ガラスフリット組成物の軟化点は約３５０℃以上かつ４０００℃以下であり、これは焼結温度が約４００℃から約４５０℃の範囲のガラスフリット組成物に概して対応する。これらの実施形態のいくつかにおいて、ガラスフリット組成物の軟化点は約３５０℃以上かつ３７５℃以下でもよい。
【００３３】
強化ガラス基板１００における圧縮応力の低下をさらに最小限に抑えるために、ガラスフリット組成物を焼結してガラス基板に接合させるときのガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFは、ガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSに近いものとする。具体的には、ガラスフリットの熱膨張係数ＣＴＥFがガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSを超える場合、ガラス基板のガラスフリットが接合されているエリアでの表面の圧縮応力は弱まる可能性があり、あるいはガラス基板の表面が局所的なエリアで引っ張られた状態にさえなり得る。従って、本書で説明する実施形態においてガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFはガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSの±１０×１０-7／℃の範囲内であり、あるいはさらにはガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSの±５×１０-7／℃の範囲内である。これらの実施形態のいくつかにおいて、ガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFはガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSの±２．５×１０-7／℃の範囲内であり、あるいはさらにはガラス基板の熱膨張係数ＣＴＥSの±０．５×１０-7／℃の範囲内である。
【００３４】
いくつかの実施形態において、ガラスフリット組成物は焼結すると色が実質的に黒色になるものでもよい。黒色に焼結するガラスフリットは、黒色のフリットが一般に望ましい、自動車用窓ガラスの用途での使用に特に適している。ただし黒色に焼結するガラスフリットは、限定するものではないが電子機器のカバーパネル用のものを含め、他の用途で使用され得ることを理解されたい。さらに、黒色に焼結するガラスフリット組成物を特定の用途に適しているとここで説明したが、このガラスフリット組成物は焼成後に他の色を有し得ること、またガラスフリットの色はガラスフリット組成物および／またはガラスフリット組成物を形成するガラスバッチに、特定の着色剤を加えることによって変え得ることを理解されたい。
【００３５】
ある例示的な実施形態においてガラスフリットは、Ｖ2Ｏ5、Ｐ2Ｏ5、およびＳｂ2Ｏ3を含むＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物から形成される。この例示的な実施形態において、Ｖ2Ｏ5はガラスフリット組成物のガラス転移温度を制御するために使用される。具体的には、ガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が増加すると、一般にガラスフリット組成物のガラス転移温度が低下する。ガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が約４０モル％未満になると、ガラスフリット組成物のガラス転移温度が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。しかしながらガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が高すぎる場合には、ガラスフリット組成物の耐水性が弱まる。従って、本書で説明するＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｖ2Ｏ5はガラスフリット組成物内に約４０モル％以上かつ約６０モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｖ2Ｏ5の濃度は約５０モル％以上かつ約６０モル％以下でもよい。
【００３６】
Ｓｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物にＰ2Ｏ5を加えると、ガラス形成剤として作用してフリットを安定させる。ガラスフリットのＰ2Ｏ5の濃度が約１５モル％未満になるとガラスフリット組成物が低温で結晶化し、これは望ましくない。Ｐ2Ｏ5の濃度が約３０モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度および軟化点が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。従って、本書で説明するＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｐ2Ｏ5はガラスフリット組成物内に約１５モル％以上かつ約３０モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｐ2Ｏ5の濃度は約２５モル％以上かつ約３０モル％以下でもよい。いくつかの実施形態において、Ｐ2Ｏ5の濃度は約２３モル％以上かつ約２５モル％以下でもよい。
【００３７】
Ｓｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物にＳｂ2Ｏ3を加えると、ガラスフリット組成物の耐水性を向上させる。ガラスフリット内のＳｂ2Ｏ3の濃度が約１０モル％未満になると、ガラスフリット組成物の耐水性が弱まる。Ｓｂ2Ｏ3の濃度が約３５モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。従って、本書で説明するＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｓｂ2Ｏ3はガラスフリット組成物内に約１０モル％以上かつ約３５モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｓｂ2Ｏ3の濃度は約１０モル％以上かつ約２０モル％以下でもよい。この実施形態において、ガラスフリット組成物は良好な粘性流と許容できる耐水性を呈する。いくつかの他の実施形態において、Ｓｂ2Ｏ3の濃度は約２０モル％以上かつ約３５モル％以下でもよい。いくつかの他の実施形態において、Ｓｂ2Ｏ3の濃度は約２３モル％以上かつ約２５モル％以下でもよい。これらの実施形態において、フリット組成物は優れた耐水性と許容できる粘性流特性を呈する。
【００３８】
例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物は、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、およびＴｉＯ2などの追加の構成成分を随意的に含んでもよい。例えば、Ａｌ2Ｏ3を約０モル％以上かつ２．０モル％以下の濃度で含んでもよい。Ａｌ2Ｏ3が存在すると、一般にガラスフリット組成物の耐水性が向上する。しかしながらＡｌ2Ｏ3の濃度が２．０モル％を超えた場合、ガラスフリット組成物内のアルミニウムが沈殿する可能性があり、これは望ましくない。
【００３９】
ＴｉＯ2は、ガラスフリット組成物の粘性流を改善するためにガラス組成物内に含まれ得る。しかしながらＴｉＯ2の濃度が約２モル％を超えると、ガラスフリット組成物の耐水性を低下させる可能性がある。従って例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物では、ＴｉＯ2が含まれる場合、その濃度は約０モル％以上かつ約２モル％以下でもよい。
【００４０】
Ｆｅ2Ｏ3は、構成成分バナジウムの酸化状態を安定させるためにガラス組成物内に含まれ得る。例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態では、Ｆｅ2Ｏ3が含まれる場合、その濃度は約０モル％以上かつ約５モル％以下でもよく、あるいはさらには約０モル％以上かつ約２．５モル％以下でもよい。
【００４１】
本書で説明する例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物のガラス転移温度は、一般に約３００℃から約３５０℃までの範囲内である。このようなガラスフリット組成物の焼結温度は、約４００℃から約４２５℃である。従って例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物は、４５０℃未満の温度で十分にガラス化され、焼結され、さらにガラス基板に接合され得る。さらに、Ｓｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFは、一般に約７０×１０-7／℃から約８０×１０-7／℃の範囲内であり、また軟化点は約３５０℃から約４００℃の範囲内である。
【００４２】
Ｓｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物のある例示的な実施形態において、ガラスフリット組成物は、約４０モル％から約６０モル％のＶ2Ｏ5、約１５モル％から約３０モル％のＰ2Ｏ5、約２０モル％から約３５モル％のＳｂ2Ｏ3、約０モル％から約２モル％のＡｌ2Ｏ3、約０モル％から約５モル％のＦｅ2Ｏ3、および約０モル％から約２モル％のＴｉＯ2を含む。
【００４３】
Ｓｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の別の例示的な実施形態において、ガラスフリット組成物は、約５０モル％から約６０モル％のＶ2Ｏ5、約２５モル％から約３０モル％のＰ2Ｏ5、約１０モル％から約２０モル％のＳｂ2Ｏ3、約０モル％から約２モル％のＡｌ2Ｏ3、約０モル％から約２．５モル％のＦｅ2Ｏ3、および約０モル％から約２モル％のＴｉＯ2を含む。
【００４４】
別の例示的な実施形態において、ガラスフリットは、Ｖ2Ｏ5およびＰ2Ｏ5を含むがアンチモンおよびアンチモン含有化合物を含まないＶ−リン酸ガラスフリット組成物から形成される。この例示的な実施形態において、Ｖ2Ｏ5はガラスフリット組成物のガラス転移温度を制御するために使用される。具体的には、ガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が増加すると、一般にガラスフリット組成物のガラス転移温度が低下する。ガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が約３０モル％未満になると、ガラスフリット組成物は不十分な粘性流を呈する。しかしながらガラスフリット組成物内のＶ2Ｏ5の濃度が約５０モル％を超えると、ガラスフリット組成物の耐水性が弱まる。従って、本書で説明するＶ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｖ2Ｏ5はガラスフリット組成物内に約３０モル％以上かつ約５０モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｖ2Ｏ5の濃度は約３５モル％以上かつ約４５モル％以下でもよい。
【００４５】
Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物にＰ2Ｏ5を加えると、ガラス形成剤として作用してフリットを安定させる。ガラスフリットのＰ2Ｏ5の濃度が約１０モル％未満になるとガラスフリット組成物が低温で結晶化し、これは望ましくない。Ｐ2Ｏ5の濃度が約３０モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度および軟化点が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。従って、本書で説明するＶ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｐ2Ｏ5はガラスフリット組成物内に約１０モル％以上かつ約３０モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｐ2Ｏ5の濃度は約１５モル％以上かつ約２５モル％以下でもよい。
【００４６】
Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物は、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、およびＺｎＯなどの追加の構成成分をさらに含んでもよい。ＴｉＯ2は、ガラスフリット組成物の粘性流を改善するためにガラス組成物内に含まれ得る。しかしながらＴｉＯ2の濃度が約３０モル％を超えると、ガラスフリット組成物の耐水性を低下させる可能性がある。ＴｉＯ2の濃度が約１０モル％未満になると、ガラスフリット組成物の粘性流が不十分なものになる。従って例示的なＶ−リン酸ガラスフリット組成物において、ＴｉＯ2の濃度は約１０モル％以上かつ約３０モル％以下である。いくつかの実施形態において、ＴｉＯ2の濃度は約１２モル％以上かつ約２５モル％以下である。
【００４７】
Ｆｅ2Ｏ3は、構成成分バナジウムの酸化状態を安定させるためにガラスフリット組成物内に含まれ得る。Ｆｅ2Ｏ3の濃度が約３０モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度が過度に高くなる。しかしながらＦｅ2Ｏ3の濃度が約１０モル％未満になると、ガラスフリット組成物の耐水性が低くなる。従って例示的なＶ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｆｅ2Ｏ3の濃度は約１０モル％以上かつ約３０モル％以下でもよく、あるいはさらには約１２モル％以上かつ約２５モル％以下でもよい。
【００４８】
ＺｎＯは、ガラスフリット組成物の粘性流を改善するためにガラス組成物に追加してもよい。しかしながらガラスフリット組成物内のＺｎＯの濃度が約１０モル％を超えると、ガラスフリット組成物の耐水性が低くなる。本書で説明する例示的なＶ−リン酸ガラスフリット組成物において、ＺｎＯの濃度は約０モル％以上かつ約１０モル％以下でもよい。いくつかの実施形態において、ＺｎＯの濃度は３モル％以上かつ７モル％以下である。
【００４９】
本書で説明する例示的なＶ−リン酸ガラスフリット組成物のガラス転移温度は、一般に約３５０℃から約３７５℃までの範囲内である。このようなガラスフリット組成物の焼結温度は、約４２５℃から約４５０℃である。従って例示的なＶ−リン酸ガラスフリット組成物は、４５０℃未満の温度で十分にガラス化され、焼結され、さらにガラス基板に接合され得る。さらに、Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFは、一般に約５０×１０-7／℃から約７０×１０-7／℃の範囲内であり、また軟化点は約３５０℃から約４００℃の範囲内である。
【００５０】
Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物のある例示的な実施形態において、ガラスフリット組成物は、約３０モル％から約５０モル％のＶ2Ｏ5、約１０モル％から約３０モル％のＰ2Ｏ5、約０モル％から約１０モル％のＺｎＯ、約１０モル％から約３０モル％のＦｅ2Ｏ3、および約１０モル％から約３０モル％のＴｉＯ2を含む。このＶ−リン酸ガラスフリット組成物は、アンチモンおよびアンチモン含有化合物を実質的に含まない。
【００５１】
Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物の別の例示的な実施形態において、ガラスフリット組成物は、約４０モル％のＶ2Ｏ5、約２０モル％のＰ2Ｏ5、約５モル％のＺｎＯ、約１７．５モル％のＦｅ2Ｏ3、および約１７．５モル％のＴｉＯ2を含む。このＶ−リン酸ガラスフリット組成物は、アンチモンおよびアンチモン含有化合物を実質的に含まない。
【００５２】
別の例示的な実施形態においてガラスフリットは、ＳｎＯ、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＯ、およびＢ2Ｏ3を含むＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物から形成してもよい。この例示的な実施形態において、ＳｎＯはガラスフリット組成物のガラス転移温度を制御するために使用される。具体的には、ガラスフリット組成物内のＳｎＯの濃度が増加すると、一般にガラスフリット組成物のガラス転移温度が低下する。ガラスフリット組成物内のＳｎＯの濃度が約５０モル％未満になると、ガラスフリット組成物のガラス転移温度が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。しかしながらガラスフリット組成物内のＳｎＯの濃度が約７５モル％を超える場合、ガラスフリット組成物のＣＴＥが過度に高くなる。従って、本書で説明するＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、ＳｎＯはガラスフリット組成物内に約５０モル％以上かつ約７５モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、ＳｎＯの濃度は約５０モル％以上かつ約６５モル％以下でもよい。
【００５３】
Ｓｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物にＰ2Ｏ5を加えると、ガラス形成剤として作用してフリットを安定させる。ガラスフリットのＰ2Ｏ5の濃度が約２８モル％未満になるとガラスフリット組成物が低温で結晶化し、これは望ましくない。Ｐ2Ｏ5の濃度が約３５モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度および軟化点が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。従って、本書で説明するＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｐ2Ｏ5はガラスフリット組成物内に約２８モル％以上かつ約３５モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｐ2Ｏ5の濃度は約３０モル％以上かつ約３３モル％以下でもよい。
【００５４】
Ｓｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物にＺｎＯを加えると、ガラスフリット組成物の耐水性を向上させる助けになる。ガラスフリット組成物内のＺｎＯの濃度が約１０モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度および軟化点が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。しかしながらガラスフリット組成物内のＺｎＯの濃度が約２モル％未満になると、ガラス組成物の耐水性が弱まる。従って、本書で説明するＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、ＺｎＯはガラスフリット組成物内に約２モル％以上かつ約１０モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、ＺｎＯの濃度は約３モル％以上かつ約７モル％以下でもよい。
【００５５】
Ｓｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物にＢ2Ｏ3を加えると、ガラス組成物の耐水性を向上させるホウ素−リン酸基を形成する。ガラスフリット組成物内のＢ2Ｏ3の濃度が約１モル％未満になると、耐水性の向上は実現されない。Ｂ2Ｏ3の濃度が約５モル％を超えると、ガラスフリットのガラス転移温度および軟化点が高くなりすぎて所望の比較的低い４５０℃の焼結温度を得ることができない。従って、本書で説明するＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物の実施形態において、Ｂ2Ｏ3はガラスフリット組成物内に約１モル％以上かつ約５モル％以下の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、Ｂ2Ｏ3の濃度は約２モル％以上かつ約４．５モル％以下でもよい。
【００５６】
本書で説明する例示的なＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物のガラス転移温度は、一般に約３００℃から約３５０℃までの範囲内である。このようなガラスフリット組成物の焼結温度は、約４２５℃から約４５０℃である。従って例示的なＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物は、４５０℃未満の温度で十分にガラス化され、焼結され、さらにガラス基板に接合され得る。さらに、Ｓｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物の焼結後熱膨張係数ＣＴＥFは、一般に約９０×１０-7／℃から約１１０×１０-7／℃の範囲内であり、また軟化点は約３７５℃から約４２５℃の範囲内である。
【００５７】
本書で説明するＳｎ−Ｚｎ−リン酸ガラスフリット組成物のある例示的な実施形態において、ガラスフリット組成物は、約５０モル％から約７５モル％のＳｎＯ、約２８モル％から約３５モル％のＰ2Ｏ5、約２モル％から約１０モル％のＺｎＯ、および約１モル％から約５モル％のＢ2Ｏ3を含む。
【００５８】
本書で説明するガラスフリット組成物の実施形態において、ガラスフリット組成物は鉛を実質的に含まない。
【００５９】
再び図１および２を参照するが、ガラスフリットのガラス基板への塗布は、最初にガラスフリットの構成成分のバッチを混合し、さらにこのバッチをガラスの状態にするのに十分な条件下で焼成することにより行われる。その後、ガラスフリット組成物から形成されたガラスを粉砕して粉末ガラスにする。粉末ガラスを次いでＴｅｘａｎｏｌ（商標）エステルアルコールまたは類似したレオロジー助剤などのレオロジー助剤と混合し、可塑化されたフリット組成物をペースト状で形成する。
【００６０】
このペーストを、上述したように初期圧縮応力ＣＳiを有するガラス基板の１以上の表面の少なくとも一部に堆積させる。例えば図１に描かれているガラス基板の実施形態では、このペーストはガラス基板１００の外周エッジ１０２に直接隣接するビードとして堆積される。図１はペーストをガラス基板の外周エッジ上に堆積されたものとして描いているが、ペーストはガラス基板の表面上の種々の位置に塗布してもよく、あるいはガラス基板のエッジに接触させた状態でも塗布され得ることを理解されたい。種々の技術を用いてペーストをガラス基板に塗布することができ、限定するものではないが、スクリーン印刷、アプリケータによるペーストの押出し、または類似の堆積技術が挙げられる。
【００６１】
その後、ガラス基板１００と堆積されたガラスフリット組成物とを炉内で加熱して焼結し、ガラスフリット組成物を十分にガラス化してガラスフリット組成物をガラス基板に接合させる。上記のように、ガラス基板は一般に、ガラス基板における初期圧縮応力ＣＳiの緩和を最小限に抑えるため、加熱後にガラス基板の焼成後圧縮応力ＣＳfが０．７０×ＣＳi以上になるよう約４５０℃以下の最大温度に加熱される。
【００６２】
塗布されたガラスフリット組成物を備えているガラス基板１００を段階的に加熱してもよい。例えば一実施の形態では、塗布されたガラスフリット組成物を備えているガラス基板１００を、ガラスフリット組成物の焼結温度Ｔs未満の第１の温度Ｔ１に加熱された第１の炉内に最初に位置付けてもよい。ガラスフリット組成物を備えたガラス基板を、この第１の温度Ｔ１で第１の保持時間ＨＴ１の間保持し、ガラスフリット組成物内の任意の有機レオロジー助剤のバーンアウトを促進する。この第１の温度Ｔ１は約３００℃から約３５０℃までの温度範囲内でもよい。第１の保持時間ＨＴ１は約１０分から約１２０分までの範囲内でもよい。
【００６３】
その後、塗布されたガラスフリット組成物を備えているガラス基板を、第２の温度Ｔ２の第２の炉内に位置付けて、ガラスフリットを焼結しガラスフリットをガラス基板に接合させる。第２の温度Ｔ２は第１の温度Ｔ１を超え、かつガラス基板内の圧縮応力の緩和を軽減するよう４５０℃以下である。この第２の温度は一般に、ガラスフリットの焼結温度Ｔsに相当する。本書で説明するいくつかの実施形態において、第２の温度Ｔ２は一般に約４００℃から約４５０℃までの範囲内である。ガラスフリットが十分に焼結されてガラス基板に接合されるよう、ガラス基板は第２の温度Ｔ２で第２の保持時間ＨＴ２の間保持される。本書で説明するいくつかの実施形態において、第２の保持時間ＨＴ２は一般に約５分から約３０分である。
【００６４】
その後、焼結されたガラスフリットを備えたガラス基板を、その初期温度がＴ２未満でありかつ室温を上回る温度、例えば約３８０℃などの第３の炉へと取り出して、既定の傾斜率で室温まで冷却してもよい。あるいは、焼結されたガラスフリットを備えたガラス基板を、周囲温度で冷却してもよい。
【００６５】
前述の加熱計画は別々の炉内で行われるものとして説明したが、この加熱計画はコンベア炉を用いて行うことも可能であることを理解されたい。コンベア炉では、塗布されたガラスフリット組成物を備えたガラス基板がコンベアシステム上の炉の別々のゾーンを通って搬送され、また炉の各ゾーンは所望の温度に設定される。
【００６６】
別の実施形態では、塗布されたガラスフリット組成物を備えたガラス基板を単一の炉内で段階的に加熱してもよい。例えば、塗布されたガラスフリットを備えたガラス基板を炉内に位置付けて、室温から第１の温度Ｔ１まで第１の傾斜率Ｒ１で加熱してもよい。第１の温度Ｔ１はガラスフリット組成物の焼結温度Ｔs未満である。本書で説明するいくつかの実施形態において、第１の温度Ｔ１は約３００℃から約３５０℃までの温度範囲内でもよい。第１の傾斜率Ｒ１は、約２℃／分から約１０℃／分まででもよい。ガラス基板と塗布されたガラスフリットとを第１の温度Ｔ１で第１の保持時間ＨＴ１の間保持し、ガラスフリット組成物内の任意の有機レオロジー助剤のバーンアウトを促進してもよい。第１の保持時間ＨＴ１は約１０分から約１２０分までの範囲内でもよい。
【００６７】
その後、塗布されたガラスフリットを備えたガラス基板を、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２まで第２の傾斜率Ｒ２で加熱してもよい。第２の温度Ｔ２は第１の温度Ｔ１を超え、かつガラス基板内の圧縮応力の緩和を軽減するよう４５０℃以下である。この第２の温度は一般に、ガラスフリットの焼結温度Ｔsに相当する。本書で説明するいくつかの実施形態において、第２の温度Ｔ２は一般に約４００℃から約４５０℃までの範囲内である。第２の傾斜率Ｒ２は、約２℃／分から約２０℃／分まででもよい。ガラスフリットが十分に焼結されてガラス基板に接合されるよう、ガラス基板と塗布されたガラスフリットとを第２の温度Ｔ２で第２の保持時間ＨＴ２の間保持してもよい。本書で説明するいくつかの実施形態において、第２の保持時間ＨＴ２は一般に約１０分から約３０分である。
【００６８】
その後、焼結されたガラスフリットを備えたガラス基板を、既定の傾斜率で、あるいは周囲温度で、室温まで冷却してもよい。
【実施例】
【００６９】
ガラスフリットを備えた強化ガラス基板およびこれを形成する方法の実施形態を、以下の実施例でさらに明確にする。
【００７０】
実施例１
Ｓｂ2Ｏ3およびＶ2Ｏ5の濃度が異なる５つの例示的なＳｂ−Ｖ−リン酸ガラスフリット組成物（サンプルＡ〜Ｅ）を用意し、Ｖ2Ｏ5のＳｂ2Ｏ3への置換が、ガラスフリット組成物のガラス転移温度に与える影響を評価した。各サンプルの組成を以下の表１に記載する。各サンプルを４００℃で焼成し、ガラス転移温度を示差走査熱量測定で測定した。測定された各サンプルのガラス転移温度を表１に記し、その結果をＶ2Ｏ5の濃度の関数として図３にプロットする。図３に示されているように、ガラスフリット組成物のＶ2Ｏ5がＳｂ2Ｏ3に置換されるにつれて、ガラスフリット組成物のガラス転移温度は概して減少した。
【００７１】
【表１】
2015520724.tif 000003
【００７２】
実施例２
ガラスフリット組成物を、４つのサンプルガラス基板の表面に塗布した。ガラス基板は、コーニング・ガラスコード２３１８のイオン交換可能なガラスから形成した。この４つのガラス基板の平均の初期圧縮応力ＣＳiは７５４ＭＰａであり、また層深さは３９μｍであった。ガラスフリット組成物は、６０モル％のＳｎＯ、３２モル％のＰ2Ｏ5、６モル％のＺｎＯ、および２モル％のＢ2Ｏ3を含むものであった。ガラス基板および塗布されたガラスフリット組成物を３２５℃の炉内に位置付けて２０分間保持し、バインダのバーンアウトを促進させた。その後、ガラス基板を４２５℃の炉に移動させて２０分間保持し、ガラスフリット組成物を焼結した。ガラス基板をその後、冷却のために室温の炉に取り出した。
【００７３】
冷却後、フリットの外観は灰色で艶消しから半光沢のものであった。焼成後圧縮応力ＣＳfと層深さＤＯＬとを測定した。４つのガラス基板の平均の焼成後圧縮応力は６０８ＭＰａであり、またＤＯＬは４２μｍであった。これらの測定結果に基づくと、ガラス基板の圧縮応力は焼成後に１９．４％低下した。従って、焼成後圧縮応力ＣＳfは初期圧縮応力ＣＳiの８０％を上回った。
【００７４】
実施例３
ガラスフリット組成物を、４つのサンプルガラス基板の表面に塗布した。ガラス基板は、コーニング・ガラスコード２３１８のイオン交換可能なガラスから形成した。この４つのガラス基板の平均の初期圧縮応力ＣＳiは７５７ＭＰａであり、また層深さは３９μｍであった。ガラスフリット組成物は、６０モル％のＳｎＯ、３２モル％のＰ2Ｏ5、６モル％のＺｎＯ、および２モル％のＢ2Ｏ3を含むものであった。ガラス基板およびガラスフリット組成物を炉内に位置付け、４０℃／分の傾斜率で２５０℃に加熱して３０分間保持し、バインダのバーンアウトを促進させた。その後、炉の温度を２５℃／分の傾斜率で４５０℃に上昇させて２０分間保持し、ガラスフリット組成物を焼結した。ガラス基板をその後、冷却のために室温の炉に移動させた。
【００７５】
冷却後、フリットの外観は灰色で光沢のあるものであった。焼成後圧縮応力ＣＳfと層深さＤＯＬとを測定した。４つのガラス基板の平均の焼成後圧縮応力ＣＳfは５４２ＭＰａであり、またＤＯＬは４５μｍであった。これらの測定結果に基づくと、ガラス基板の圧縮応力は焼成後に２８．４％低下した。従って、焼成後圧縮応力ＣＳfは初期圧縮応力ＣＳiの７０％を上回った。
【００７６】
実施例４
ガラスフリット組成物を、２８のサンプルガラス基板の表面に塗布した。ガラス基板は、コーニング・ガラスコード２３１８のイオン交換可能なガラスから形成した。このガラス基板の平均の初期圧縮応力ＣＳiは６４７ＭＰａであり、また層深さは３９μｍであった。ガラスフリット組成物は、４７．５モル％のＶ2Ｏ5、２３．５モル％のＰ2Ｏ5、２７モル％のＳｂ2Ｏ3、１モル％のＡｌ2Ｏ3、１モル％のＴｉＯ2、および２．５モル％のＦｅ2Ｏ3を含むものであった。ガラス基板および塗布されたガラスフリット組成物を３２５℃の炉内に位置付けて２０分間保持し、バインダのバーンアウトを促進させた。その後、ガラス基板を４００℃の炉に移動させて１０分間保持し、ガラスフリット組成物を焼結した。ガラス基板をその後、３８０℃に加熱された炉に取り出して室温まで冷却した。
【００７７】
冷却後、ガラスフリットの外観は光沢のある黒色であった。焼成後圧縮応力ＣＳfと層深さＤＯＬとを測定した。２８のガラス基板の平均の焼成後圧縮応力は５７１ＭＰａであり、またＤＯＬは４１μｍであった。これらの測定結果に基づくと、ガラス基板の圧縮応力は焼成後に１１．７％低下した。従って、焼成後圧縮応力ＣＳfは初期圧縮応力ＣＳiの８８％を上回った。
【００７８】
実施例５
ガラスフリット組成物を、２２のサンプルガラス基板の表面に塗布した。ガラス基板は、コーニング・ガラスコード２３１８のイオン交換可能なガラスから形成した。このガラス基板の平均の初期圧縮応力ＣＳiは７３３ＭＰａであり、また層深さは４０μｍであった。ガラスフリット組成物は、４７．５モル％のＶ2Ｏ5、２３．５モル％のＰ2Ｏ5、２７モル％のＳｂ2Ｏ3、１モル％のＡｌ2Ｏ3、１モル％のＴｉＯ2、および２．５モル％のＦｅ2Ｏ3を含むものであった。ガラス基板および塗布されたガラスフリット組成物を炉内に位置付け、５℃／分の傾斜率で３２５℃に加熱して２０分間保持し、バインダのバーンアウトを促進させた。その後、炉の温度を５℃／分の傾斜率で４００℃に上昇させて１５分間保持し、ガラスフリット組成物を焼結した。ガラス基板をその後、５℃／分の割合で室温まで冷却した。
【００７９】
冷却後、フリットの外観は光沢のある黒色であった。焼成後圧縮応力ＣＳfと層深さＤＯＬとを測定した。２２のガラス基板の平均の焼成後圧縮応力は６１２ＭＰａであり、またＤＯＬは４２μｍであった。これらの測定結果に基づくと、ガラス基板の圧縮応力は焼成後に１５．３％低下した。従って、焼成後圧縮応力ＣＳfは初期圧縮応力ＣＳiの８４％を上回った。
【００８０】
上記に基づくと、本書で説明した方法は、塗布されたガラスフリットを備えた強化ガラス基板を、イオン交換によってガラス基板に与えられた圧縮応力を著しく減少させることなく製造するのに使用し得ることをここで理解されたい。この利点は、比較的低いガラス転移温度と比較的低い軟化点とを有するガラスフリット組成物を強化ガラス基板に塗布することによって高まることも理解されたい。こういった特性を有するガラスフリット組成物を比較的低い温度で十分に焼結して、それにより応力緩和に起因する圧縮応力の損失を軽減することができる。
【００８１】
本書で説明される塗布されたガラスフリットを備えた強化ガラス物品は、限定するものではないが、電子機器用カバーパネルおよび自動車用窓ガラスなどを含め、様々な異なる用途で使用することができる。
【００８２】
請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本書において説明された実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、本書において説明される種々の実施形態の改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本明細書はこのような改変および変形を含むと意図されている。
【符号の説明】
【００８３】
１００    強化ガラス基板
１０２    外周エッジ
１０４    第１表面
１０６    ガラスフリット
１０８    層深さ
１１０    第２表面
【図１】
2015520724.tif 000004
【図２】
2015520724.tif 000005
【図３】
2015520724.tif 000006
【国際調査報告】
2015520724.tif 000007
2015520724.tif 000008
2015520724.tif 000009
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