(57)【要約】  強化ガラスの切断方法を開示する。該方法はレーザの使用を含む。強化ガラスは、化学強化ガラス、緩冷強化ガラス、急冷強化ガラスを含むことができる。レーザ切断工程の印を示す端縁を備えた強化ガラスも開示する。強化ガラスはエレクトロクロミック膜を含むことができる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱強化ガラスの切断方法であって、
第１の面と前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する熱強化ガラス基板を提供することと、
前記熱強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記熱強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することであって、レーザエネルギーが前記第１の面またはその近傍の第１の位置に前記レーザエネルギーを集束させることを備えることと、
前記レーザエネルギーを、約１０フェムト秒〜約１００ピコ秒のパルス幅、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚのパルス周波数でパルス出力することであって、前記パルスレーザエネルギーが約１μＪ〜約４００μＪのパルスエネルギーと、約２５０ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長とを有することと、
を備え、
前記レーザエネルギーが、一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテ−ションパターンを前記熱強化ガラス基板に形成する、
方法。
【請求項２】
前記レーザエネルギーを１０ｃｍ／ｓ〜５００ｃｍ／ｓの速度で前記強化ガラス基板の面に対して移動させることをさらに備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザエネルギーが、前記熱強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記熱強化ガラス基板に印加されて２つ以上の切断片を形成し、少なくとも１つの切断片が約１００ＭＰａ超の破壊係数を有し、１セットの切断片が４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率を有し、前記２つ以上の切断片が１０超のワイブル係数を有する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記強化ガラス基板が、第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の垂直距離によって規定される厚さを有し、前記レーザエネルギーが焦点を備え、前記強化ガラス基板の切断に有効な条件が、
（ａ）前記第１の面に対して前記レーザエネルギーの前記焦点を移動させることと、
（ｂ）前記レーザエネルギーをパルス出力するステップと、前記レーザエネルギーの前記焦点を移動させて、一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを形成するステップとを繰り返すことと、
（ｃ）前記フィラメンテ−ションパターンに沿って前記強化ガラス基板を分離して、前記強化ガラス基板の２つ以上の切断片を形成することと、
を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記強化ガラス基板が、第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の垂直距離によって規定される厚さを有し、前記厚さが少なくとも約１．６ｍｍであり、前記第１の面の表面積が少なくとも１ｍ２である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
金属、酸化物材料、またはポリマー層で被覆することによって前記強化ガラス基板の切断端縁を保護することをさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザエネルギーの印加前に前記強化ガラス基板に１つ以上の層を形成することをさらに備え、前記層のうちの１つがエレクトロクロミック層である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記強化ガラス基板の切断片を用いてエレクトロクロミックデバイスを組み立てることをさらに備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記強化ガラス基板の切断片を用いて一体ガラスユニットを組み立てることをさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
一連のフィラメンテーショントレースが光学顕微鏡によって検知されるように、前記熱強化ガラス基板の第１の面から前記熱強化ガラス基板の第２の面に向けて前記厚さの少なくとも７５％の深さまで延在する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
一連のフィラメンテーショントレースが、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも９０％の深さまで延在する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
一連のフィラメンテーショントレースが前記熱強化ガラスの前記圧縮領域で開始される、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィラメンテーションパターンが１回のパスで形成され、一連のフィラメンテーショントレースが前記厚さの１００％延在する、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザエネルギーがレーザビームを備え、前記レーザビームの強度の半値全幅が０．４μｍ〜４μｍの径を有する、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記レーザエネルギーがレーザビームを備え、前記レーザビームの強度の半値全幅が０．４μｍ〜２μｍの径を有する、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットの製造方法であって、
第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有する強化ガラス基板と、前記強化ガラス基板の前記第１の面上に支持される導電層と、前記導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層とを備えるエレクトロクロミックコンポジットを提供することと、
前記強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを形成することと、
を備える、
方法。
【請求項１７】
前記強化ガラス基板が熱強化ガラス基板である、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記エレクトロクロミックコンポジットが、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイを備えるマザーガラスコンポジットとして提供され、各コンポジットが前記強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備え、前記レーザエネルギーが前記強化ガラス基板に印加されて、前記マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットを分離する、
請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
レーザエネルギーを印加することが、約１０フェムト秒〜約１００ピコ秒のパルス幅、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚのパルス周波数で前記レーザエネルギーをパルス出力することを備え、前記パルスレーザが約１μＪ〜約４００μＪのパルスエネルギーと約２５０ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長とを有する、
請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザエネルギーを１０ｃｍ／ｓ〜５００ｃｍ／ｓの速度で前記強化ガラス基板の面に対して移動させることをさらに備える、
請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザエネルギーが前記強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記強化ガラス基板に印加されて２つ以上の切断片を形成し、前記切断片の少なくとも１つが約１００ＭＰａ超の破壊係数を有し、前記１セットの切断片が４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率を有し、前記２つ以上の切断片が１０超のワイブル係数を有する、
請求項１６から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記強化ガラス基板が、第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の垂直距離によって規定される厚さを有し、前記厚さが少なくとも約１．６ｍｍである、
請求項１６から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
金属、酸化物材料、またはポリマー層で被覆することによって前記強化ガラス基板の切断端縁を保護することをさらに備える、
請求項１６から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記コンポジットの切断片を用いて一体ガラスユニットを組み立てることをさらに備える、
請求項１６から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記レーザエネルギーが一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテ−ションパターンを、光学顕微鏡によって検知されるように前記強化ガラス基板の第１の面から前記強化ガラス基板の第２の面に向けて前記厚さの少なくとも７５％の深さまで延在するように前記強化ガラス基板に形成する、
請求項１６から２４のいずれか１項に記載方法。
【請求項２６】
一連のフィラメンテーショントレースが前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも９０％の深さまで延在する、
請求項１６から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
一連のフィラメンテーショントレースが前記熱強化ガラスの前記圧縮領域で開始される、
請求項１６から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記フィラメンテ−ションパターンが１回のパスで形成され、一連のフィラメンテーショントレースが前記厚さの１００％延在する、
請求項１６から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記レーザエネルギーがレーザビームを備え、前記レーザビームの強度の半値全幅が０．４μｍ〜４μｍの径を有する、
請求項１６から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記レーザエネルギーがレーザビームを備え、前記レーザビームの強度の半値全幅が０．４μｍ〜２μｍの径を有する、
請求項１６から２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
絶縁ガラスユニットの製造方法であって、
第１の強化ガラス基板を備える第１のマザーガラスを提供することと、
前記強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記第１の強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、第１のガラス板を形成することと、
第２のガラス板を提供することと、
前記第１のガラス板と前記第２のガラス板とを絶縁ガラスユニットに組み立てることと、
を備える、
方法。
【請求項３２】
前記第１の強化ガラス基板がエレクトロクロミックデバイスの１つの構成要素として提供される、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
レーザエネルギーを印加することが、約１０フェムト秒〜約１００ピコ秒のパルス幅、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚのパルス周波数で前記レーザエネルギーをパルス出力することを備え、前記パルスレーザが約１μＪ〜約４００μＪのパルスエネルギーと約２５０ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長とを有する、
請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記レーザエネルギーが前記強化ガラス基板の切断に有効な条件下で前記強化ガラス基板に印加されて２つ以上の切断片を形成し、前記切断片の少なくとも１つが約１００ＭＰａ超の破壊係数を有し、前記１セットの切断片が４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率と１０超のワイブル係数とを有する、
請求項３１から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の周端縁を有し、前記端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する熱強化ガラス基板を備え、
レーザフィラメンテーション切断工程の前記印が、一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを備える、
切断熱強化ガラス片。
【請求項３６】
前記強化ガラスの前記周端縁が約１００ＭＰａ超の破壊係数を有し、前記強化ガラスの前記周端縁が４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率と１０超のワイブル係数とを有する、
請求項３５に記載の切断ガラス。
【請求項３７】
前記強化ガラスの前記周端縁に、金属、酸化物材料、またはポリマー層を備える被覆をさらに備える、
請求項３５または３６に記載の切断ガラス。
【請求項３８】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも７５％の深さまで延在する、
請求項３５から３７のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項３９】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも９０％の深さまで延在する、
請求項３８から３８のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４０】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約０．５ミクロン〜約１０ミクロンの幅を有する、
請求項３５から３９のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４１】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約１ミクロン〜約３ミクロンの幅を有する、
請求項３５から４０のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４２】
１セットの隣接フィラメンテーショントレースが、約１ミクロン〜約３０ミクロンの範囲の平均距離で分離される、
請求項３５から４１のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４３】
前記フィラメンテ−ションパターンが光学顕微鏡によって検出可能な複数のフィラメンテーショントレースを含み、前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、フィラメンテーション長、フィラメンテーション幅および前記フィラメンテーション長と前記フィラメンテーション幅との比によって規定される約１０：１超のアスペクト比を備える、
請求項３５から４２のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４４】
１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記熱強化ガラスの前記圧縮領域で開始される、
請求項３５から４３のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４５】
前記複数のフィラメンテーショントレースが１回のパスで形成され、１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記厚さの１００％延在する、
請求項３５から４４のいずれか１項に記載の切断ガラス。
【請求項４６】
第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の周端縁を有し、前記端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する強化ガラス基板と、
前記強化ガラス基板の前記第１の面上に支持される導電層と、
前記導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層と、
を備える、
エレクトロクロミックコンポジット。
【請求項４７】
第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面、前記第１の面と前記第２の面との間の周端縁を有し、前記周端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する少なくとも１つの強化ガラス基板を備え、レーザフィラメンテーション切断工程の前記印が一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを備える、
エレクトロクロミックデバイス。
【請求項４８】
前記強化ガラスの前記周端縁が、約１００ＭＰａ超の破壊係数と、４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率とを有する、
請求項４７に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項４９】
前記強化ガラスの前記周端縁に、金属、酸化物材料、またはポリマー層を備える被覆をさらに備える、
請求項４７または４７のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５０】
レーザフィラメンテ−ション切断工程の前記印が、５ミクロン二乗平均平方根以下の平均表面粗さを有するエッジ面を備える、
請求項４７から４９のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５１】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも７５％の深さまで延在する、
請求項４７から５０のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５２】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも９０％の深さまで延在する、
請求項５１から５１のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５３】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約０．５ミクロン〜約１０ミクロンの幅を有する、
請求項４７から５２のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５４】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約１ミクロン〜約３ミクロンの幅を有する、
請求項４７から５３のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５５】
前記フィラメンテ−ションレーザトレースが約１ミクロン〜約３０ミクロンの平均距離で分離される、
請求項４７から５４のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５６】
前記フィラメンテ−ションパターンが光学顕微鏡によって検出可能な複数のフィラメンテーショントレースを含み、前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素がフィラメンテーション長、フィラメンテーション幅および前記フィラメンテーション長と前記フィラメンテーション幅との比によって規定される約１０：１超のアスペクト比を備える、
請求項４７から５５のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５７】
１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記熱強化ガラスの前記圧縮領域で開始される、
請求項４６から５６のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５８】
前記複数のフィラメンテーショントレースが１回のパスで形成され、１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記厚さの１００％延在する、
請求項４６から５７のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
【請求項５９】
第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の第１の周端縁を有する強化ガラス基板を備える第１の板と、
第１の面、前記第１の面とは反対側の第２の面および前記第１の面と前記第２の面との間の第２の周端縁を有するガラス基板を備える第２の板と、
前記第１のガラス板と前記第２のガラス板との間の空間的分離を提供するスペーサ素子と、
を備え、
前記第１の周端縁および前記第２の周端縁の少なくとも一方がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有し、レーザフィラメンテーション切断工程の前記印が一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを備える、
絶縁ガラスユニット。
【請求項６０】
前記強化ガラスの前記周端縁が、約１００ＭＰａ超の破壊係数、４０ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率および１０超のワイブル係数を有する、
請求項５９に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６１】
前記層のうちの１つがエレクトロクロミック層である、
請求項５９または６０に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６２】
前記強化ガラスの前記周端縁に、金属、酸化物材料、またはポリマー層を備える被覆をさらに備える、
請求項５９から６１のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６３】
レーザフィラメンテーション切断工程の前記印が、５ミクロン二乗平均平方根以下の平均表面粗さを有するエッジ面を備える、
請求項５９から６２のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６４】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも７５％の深さまで延在する、
請求項５９から６３のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６５】
前記フィラメンテーショントレースのそれぞれが、光学顕微鏡によって検知されるように、前記第１の面から前記第２の面に向けて前記厚さの少なくとも９０％の深さまで延在する、
請求項６４から６４のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６６】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約０．５ミクロン〜約１０ミクロンの幅を有する、
請求項５９から６５のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６７】
前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素が、約１ミクロン〜約３ミクロンの幅を有する、
請求項５９から６６のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６８】
前記フィラメンテ−ションレーザトレースが約１ミクロン〜約３０ミクロンの平均距離で分離される、
請求項５９から６７のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項６９】
前記フィラメンテ−ションパターンが光学顕微鏡によって検出可能な複数のフィラメンテーショントレースを含み、前記複数のフィラメンテーショントレースの各要素がフィラメンテーション長、フィラメンテーション幅および前記フィラメンテーション長と前記フィラメンテーション幅との比によって規定される約１０：１超のアスペクト比を備える、
請求項５９から６８のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項７０】
１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記熱強化ガラスの前記圧縮領域で開始される、
請求項５９から６９のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【請求項７１】
前記複数のフィラメンテーショントレースが１回のパスで形成され、１セットの前記複数のフィラメンテーショントレースが前記厚さの１００％延在する、
請求項５９から７０のいずれか１項に記載の絶縁ガラスユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／７９４，５４６号に優先権を主張し、あらゆる目的のためにその開示の全文を本文書に組み込む。また、本明細書で言及するすべての公開および特許出願も、個々の公開または特許出願が引用により組み込まれるべく具体的かつ個別に指摘されたのと同じ程度に引用により本文書に組み込む。
【０００２】
本開示および本発明は概して、熱強化ガラスなどの強化ガラスの切断方法、エレクトロクロミックコンポジットの製造方法、エレクトロクロミックデバイスの製造方法、絶縁ガラスユニットの製造方法に関する。さらに、本開示および本発明は、熱強化ガラスを切断すること、エレクトロクロミックコンポジット、エレクトロクロミックデバイスおよび絶縁ガラスユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
強化ガラスは、アニールされたガラスよりも高い強度を必要とする様々な用途で使用することができる。強化ガラスはたとえば化学強化ガラスと熱強化ガラスとを含む。熱強化ガラス（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ−ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  ｇｌａｓｓ）は、緩冷強化ガラス（ｈｅａｔ−ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  ｇｌａｓｓ）と完全急冷強化ガラス（ｆｕｌｌｙ−ｔｅｍｐｅｒｅｄ  ｇｌａｓｓ）の両方を含む。化学強化ガラスと熱強化ガラスはどちらも圧縮応力が働いている歪み面領域と引張応力が働いている内部領域とを有する。化学強化ガラスは、未処理ガラスを融解カリウム塩浴槽に浸すことによって製造することができる。標準的な温度は４５０℃〜５５０℃であり、典型的な塩はＫＮＯ３である。ガラス面のナトリウムイオンは浴槽からのカリウムイオンと交換される。この時間依存的なイオン交換工程の結果、ガラスに圧縮面領域が形成される。熱強化ガラスは通常、炉内のアニールされたガラスを６００℃超の温度まで加熱した後、急速冷却することによって製造される。このような熱処理は、ガラスの表面に残留圧縮応力、ガラスの中心に引張応力をもたらす。
【０００４】
当該技術では、熱強化ガラスは強化後に切断できないと一般的にみなされている。たとえば、ＡＳＴＭ  Ｃ１０４８−０４の７．９項には、「熱処理された平坦ガラスは急冷強化後に切断することが不可能である。応力分布、面若しくは端縁の形状または寸法を変更する製造は熱処理前に実行しなければならない」とある。
【０００５】
よって、大抵の場合、特注サイズの強化ガラス、特に熱強化ガラスを必要とする用途に関する従来の方法では、強化工程前にガラスを所望のサイズに切断する。切断後、特注サイズのガラス基板が強化される。強化ガラス部品および製品の生産工程は成熟しており、広く知られ、多くのフラットガラス処理装置を満たすことができる。
【０００６】
しかしながら、多くの異なるサイズのガラスシートを処理することは、機械器具を様々なサイズのガラスシートに合わせてカスタマイズする必要があるため、特定の商業用途には望ましくない。異なるサイズのガラスシートの処理は、こうした商業工程の効率と処理量（スループット）を低下させる。複数のサイズのガラスシートまたは基板の処理は、真空スパッタリング、浸漬被覆、またはスロットダイ被覆などのガラス基板への被覆を含む工程にとって特に困難である。また、強化前にガラスを処理することで、早期の処理ステップ中にガラスが破断する可能性がある。
【０００７】
しかしながら、このような欠点にもかかわらず、業界は、標準化された大型フォーマットの熱強化ガラスを作製および処理した後に、特定の用途に合った特注サイズにガラスを切断するという商業的に有意義なガラス製造アプローチを未だに開発していない。切断工程が熱強化ガラスで成功しないという一般的な業界認識に加えて、いくつかの産業用途には、このアプローチが不確実であるという、さらなる技術的課題を有する。たとえば、強化前にガラス基板を薄膜で被覆することは、強化に関連する工程条件によって変化する可能性のある膜を含む用途にとって望ましくない（たとえば膜が熱強化ガラスに使用される温度に耐えることができない）。
【０００８】
化学強化ガラスの切断方法は既知であるが、通常、許容されない端縁欠陥を伴う切断ガラス基板をもたらす。これらの端縁の欠陥は、切断ガラス全体の強度を弱め、より大きな亀裂の発生点としての役割を果たし得るため、多くの用途で許容されない。端縁を処理する機械的ステップとして（たとえば端縁の研削）が使用されてきた。これらの機械的ステップは、多くの用途で許容されない粒子を生じさせる。特に、生成される粒子が、ガラス面やガラス面に形成される被覆に損傷を及ぼすおそれがある。
【０００９】
Ｋｗａｋらの米国特許出願公開第２０１１／０３０４８９９号（「Ｋｗａｋら」）は、強化ガラスが切断できないことと、エレクトロクロミックデバイスがガラスのテンパーに必要な工程条件に耐えられないことを認識している。Ｋｗａｋらは、アニールされたガラス片にエレクトロクロミックデバイスを形成した後、アニールされたガラスを１片の強化ガラスに積層することによって、この問題に対処している。しかしながら、結果として生じるデバイスは、ホウケイ酸ガラスなどの非常に熱膨張率の低いガラスを使用しない限り、多くの用途の強度要件を満たさず、ホウケイ酸ガラスはソーダ石灰ガラスなどの他の種類のガラスよりも相当高価である。
【００１０】
同様に、Ｃｏｌｌｉｎｓらの米国特許出願公開第２０１２／０１８２５９３号は、強化ガラス片を積層することによって切断後にガラス基板を強化することを開示している。これはＫｗａｋらと同じ制限を受ける。
【００１１】
レーザエネルギーを使用してガラスを切断する、またはガラスをスクライビングする多くの異なった方法が報告されている。一般的なアプローチは、所望の切断線に沿ってガラスを切除するのに有効な条件下で一つのガラスにレーザエネルギーを印加することである。アブレーションは、ガラスに送達されるエネルギーがガラスを気化させるのに十分であるときに発生する。この方法は通常、望まれない亀裂や屑を引き起こし、比較的広い熱影響領域のため、切り口幅は無視できない程度の大きさである。これらの欠点のため、強化ガラスを切断するこの種の方法を首尾良く適用できない。
【００１２】
Ｋｏｎｄｒａｔｅｎｋｏの米国特許第５，６０９，２８４号とＸｕａｎの米国特許第６，７８７，７３２号は、熱応力誘導スクライビングによる切り口幅のないガラスの切断方法を報告している。これらの方法は切除方法よりも欠点は少ないが、切断線に沿った亀裂の拡大が伴うことは避けられず、その亀裂拡大を開始させる方法である。欠陥線に沿った亀裂の拡大に依存することは、強化ガラス、特に熱強化ガラスには適さない。なぜなら、亀裂が制御不能に伝播する、または、単に切断端縁の強度を低下させてガラスの切断片を使用に適さなくするからである。
【００１３】
Ｈａｒｖｅｙらの米国特許第８，３２７，６６６号（「Ｈａｒｖｅｙら」）は、「レーザ誘導損傷線」と称される局所的な欠陥線を生成するため、ナノ秒レーザをガラス厚内で集束させる、ナノ秒レーザを使用した化学強化ガラスの切断を開示している。この損傷線により、この長い線によって亀裂を伝播させていくことで化学強化ガラスを断裂させることができる。しかしながら、熱強化ガラスの切断は、（たとえば異なる圧縮特性と引張応力特性のため）化学強化ガラスの切断よりもより困難であり、レーザ工程条件、証拠、または熱強化ガラスの切断例の詳細が提示されていない。Ｈａｒｖｅｙらは、３５５−ｎｍナノ秒Ｎｄ−ＹＡＧレーザを用いて５０ｌａｍ厚の圧縮層を有する化学強化ガラスの切断例を開示している。熱強化ガラスの切断または厚さ２．０ｍｍ超の強化ガラスの切断に関する利用可能な説明や例は提示されていない。実際、開示されるアプローチは、熱強化ガラスの中央領域の引張応力がずっと高いために熱強化ガラスには上手く適用されず、この領域の欠陥またはレーザ誘導損傷はガラスを小片に分解させるものと思われる。また、亀裂拡大の平均自由行程は化学強化ガラスよりもかなり小さく、総保存エネルギーは相当大きいために、熱強化ガラスを通る亀裂の拡大は制御するのが非常に難しい。最後に、たとえレーザ誘導損傷線方法によって熱強化ガラスが偶然上手く切断されたとしても、亀裂拡大で生成される端縁には微小亀裂が過剰に発生して、切断ガラスの強度を大幅に低下させ、建築および輸送用途に要求される標準的なＡＳＴＭ強度試験の合格を阻む。
【００１４】
概して、ガラスに印加されるレーザエネルギーの一部は熱に変換される。レーザ熱を受けるガラスの量は通常、熱影響部と称される。たとえばＣＯ２レーザを使用するレーザアブレーション法の場合、熱影響部はかなり大きく、熱による歪みがガラスを破断させるため、強化ガラスの切断には有効ではない。ガラスを切断するその他の方法は、欠陥線または損傷線を形成して、それに沿ってガラスを切断することである。上述したように、Ｈａｒｖｅｙらは、ガラス厚内で「レーザ誘導損傷線」を形成することを開示している。このために、レーザは引張応力下でガラスの領域内に集束し、レーザによって提供されるエネルギーが熱エネルギーに変換されてガラスを局所的に変形させることで欠陥を生成する。Ｈａｒｖｅｙらが提示する例の大半は、低熱膨張率（ＣＴＥ）を有するガラス組成を対象とする。局所加熱によって引き起こされる歪みはガラスの伸張領域で亀裂を拡大させるのに十分であるために、この方法で高ＣＴＥガラスを切断するのはずっと困難であると予測される。Ｈａｒｖｅｙらの請求項はレーザ誘導損傷線の位置とすべきである。対照的に、本文書に開示の方法は中央伸張領域に損傷線を形成せず、高引張応力領域でのレーザの集束をほぼ回避する。熱強化ガラスの中央伸張領域に損傷線を形成することを避ける、または最小限にすることが望ましい。本文書に開示の方法はこれらの問題に対処することができる。
【００１５】
ガラス切断片の少なくとも一部が優れた端縁品質と高い強度を備える熱強化ガラスの切断方法が望まれる。ガラス切断片の少なくとも一部が優れた端縁品質と高い強度を備える、端縁品質が向上した化学強化ガラスの切断方法も望まれる。さらに、少なくとも一部が優れた端縁品質と高い強度を有する強化ガラス基板（たとえば熱強化または化学強化ガラス基板）を備えたコンポジット（複合体；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）またはデバイスの切断方法が望まれる。
【発明の概要】
【００１６】
概して、本文書に記載する発明は、熱強化ガラスなどの強化ガラスの切断方法を含む。本発明は、いずれの場合も強化ガラスを備えるコンポジット（たとえばエレクトロクロミックコンポジット）、デバイス（たとえばエレクトロクロミックデバイス）、絶縁ガラスユニットの製造方法も含み、このような製造アプローチは強化ガラス基板（たとえば熱強化または化学強化ガラス基板）の切断を含む。さらに、本発明は、切断強化ガラス片、たとえば切断熱強化ガラス片に関する。本発明は、いずれの場合も強化ガラスを備えるコンポジット（たとえばエレクトロクロミックコンポジット）、デバイス（たとえばエレクトロクロミックデバイス）も含む。
【００１７】
本発明の第１の全般的態様は、強化ガラスの切断方法に関する。
【００１８】
第１の態様の第１のアプローチでは、本発明は熱強化ガラスの切断方法に関する。この方法は、熱強化ガラス基板を設けることと、熱強化ガラス基板の切断に有効な条件下で熱強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することとを含む。熱強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することは、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレース（フィラメンテーション痕跡；ｆｉｌａｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｔｒａｃｅｓ）によって画定されるフィラメンテーションパターン（ｆｉｌａｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ）を熱強化ガラス基板に形成することを含む。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連のフィラメンテーショントレースは強化ガラス基板の面に略垂直にすることができる。いずれの場合でも、熱強化ガラス基板（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  ｇｌａｓｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）は、緩冷強化ガラス基板（ｈｅａｔ−ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ  ｇｌａｓｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）または急冷強化ガラス基板（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｔｅｍｐｅｒｅｄ  ｇｌａｓｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とすることができる。さらに、該方法は、熱強化ガラスの切断片を用いてエレクトロクロミックコンポジットまたはエレクトロクロミックデバイスを製造する、または組み立てることを備えることができる。該方法は、熱強化ガラス基板の切断片を用いて絶縁ガラスユニットを製造する、または組み立てることができる。
【００１９】
第１の態様の第２のアプローチでは、本発明は、熱強化ガラス基板または化学強化ガラス基板などの強化ガラス基板の切断方法に関する。上記方法は、強化ガラス基板を設けることと、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを強化ガラス基板に形成することを含むプロトコルによって、熱強化ガラス基板の切断に有効な条件で強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することとを含む。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連のフィラメンテーショントレースは強化ガラス基板の面に略垂直にすることができる。いずれの場合でも、熱強化ガラス基板は、緩冷強化ガラス基板または急冷強化ガラス基板とすることができる。さらに、該方法は、強化ガラス基板の切断片を用いてエレクトロクロミックコンポジットまたはエレクトロクロミックデバイスを製造するまたは組み立てることができる。該方法は、強化ガラス基板の切断片を用いて絶縁ガラスユニットを製造する、または組み立てることができる。
【００２０】
第１の態様の第３のアプローチでは、本発明は、熱強化ガラス基板または化学強化ガラス基板などの強化ガラス基板の切断方法に関する。この方法は、強化ガラス基板を提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することと、切断端縁を処理してガラス基板の強度を高めることとを含む。切断端縁を処理することは、レーザエネルギーを印加して、強化ガラス基板の面に対して鈍角に端縁を切断し、面取りされた端縁を形成することを備えることができる。切断端縁の処理には化学処理を備えることができる。切断端縁の処理には切断端縁に被覆を施すことを備えることができる。切断端縁への被覆は、金属、酸化物、またはポリマーを備えることができる。強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加することには、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを強化ガラス基板に形成することを含むことができる。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連のフィラメンテーショントレースは強化ガラス基板の面に略垂直にすることができる。いずれの場合でも、熱強化ガラス基板は、緩冷強化ガラス基板または急冷強化ガラス基板とすることができる。さらに、該方法は、強化ガラスの切断片を用いてエレクトロクロミックコンポジットまたはエレクトロクロミックデバイスを製造するまたは組み立てることができる。該方法は、強化ガラス基板の切断片を用いて絶縁ガラスユニットを製造するまたは組み立てることができる。
【００２１】
第１、第２、または第３のアプローチのいずれかの方法を含む第１の全般的態様の方法では、強化ガラス基板の切断に有効な条件は、
（ａ）強化ガラス基板の第１の面の第１の位置またはその近傍にレーザエネルギーを集束させることと、
（ｂ）集束したレーザエネルギーを約１０フェムト秒〜約１００ピコ秒の範囲のパルス幅、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲のパルス周波数でパルス出力することであって、パルスレーザが約１マイクロジュール（μＪ）〜約１００μＪのパルスエネルギーと約２５０ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長とを有することと、
（ｃ）集束したパルスレーザエネルギーの焦点を第１の面に対して移動させる（並進させる；ｔｒａｎｓｌａｔｉｎｇ）ことと、
（ｄ）ステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返して、一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテ−ションパターンを形成することと、
（ｅ）フィラメンテーションパターンに沿って強化ガラス基板を分離して、強化ガラス基板の２つ以上の切断片を形成することと、
を含むことができる。
【００２２】
第２の全般的態様では、本発明は、２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットの製造方法に関する。該方法は、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する強化ガラス基板と、強化ガラス基板の第１の面上に支持される導電層と、導電層と電子相互作用（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）するエレクトロクロミック層と、を備えるエレクトロクロミックコンポジットを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを形成することと、を含む。導電層は金属または金属酸化物を含むことができる。導電層は透明導電材料を含むことができる。エレクトロクロミック層はアノードエレクトロクロミック層とすることができる。エレクトロクロミック層はカソードエレクトロクロミック層とすることができる。エレクトロクロミックコンポジットはマザーガラスコンポジットとして提供することができる。エレクトロクロミックコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイを備えるマザーガラスコンポジットとして提供され、各コンポジットが強化ガラス基板の、対応する空間的に分離された部分を備えることができる。レーザエネルギーを強化ガラス基板に印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットに分離することができる。本発明の第２の全般的態様の好適なアプローチでは、強化ガラス基板は、先に概説し、以下より具体的に説明するように、第１、第２、または第３のアプローチのいずれかを含む本発明の第１の全般的側面の方法によって切断することができる。さらに、該方法は、１つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを用いてエレクトロクロミックデバイスを製造するまたは組み立てることを備えることができる。該方法は、また１つ以上の形成されたエレクトロクロミックコンポジットを用いて絶縁ガラスユニットを製造するまたは組み立てることを含むことができる。
【００２３】
第３の全般的態様では、本発明は、２つ以上のエレクトロクロミックデバイスの製造方法に関する。該方法は、強化ガラス基板を備えるエレクトロクロミックデバイスを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、２つ以上のエレクトロクロミックデバイスを形成することとを含む。エレクトロクロミックデバイスは２つの導電層と、導電層と電子相互作用することができるエレクトロクロミック電池（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｃｅｌｌ）とを含むことができ、導電層とエレクトロクロミック電池とは強化ガラス基板の面上に直接的または間接的に支持される。エレクトロクロミック電池は、アノードと、カソードと、アノードおよびカソードと電子相互作用するイオン導体とを含み、アノードおよびカソードの少なくとも一方がエレクトロクロミック材料を備えることができる。エレクトロクロミックデバイスはマザーガラスコンポジットとして提供することができる。マザーガラスコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイスのアレイを備え、各素子が強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備えることができる。レーザエネルギーを強化ガラス基板に印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットに分離することができる。本発明の第３の全般的態様の好適なアプローチでは、強化ガラス基板は、先に概説し、以下より具体的に説明するように、第１，第２、または第３のアプローチのいずれかを含む本発明の第１の全般的態様の方法によって切断される。該方法は、１つ以上の形成されたエレクトロクロミックデバイスを用いて絶縁ガラスユニットを製造するまたは組み立てることができる。
【００２４】
第４の全般的態様では、本発明は絶縁ガラスユニットの製造方法に関する。該方法は、第１の強化ガラス基板を備える第１のマザーガラスを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で第１の強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して第１のガラス板を形成することと、第２のガラス板を提供することと、第１のガラス板と第２のガラス板とを組み立てて絶縁ガラスユニットにすること、とを含むことができる。該方法は、第２の強化ガラス基板を備える第２のマザーガラスを提供することと、第２の強化ガラス基板を切断して第２のガラス板を形成することとを含むことができる。第１のおよび／または第２の強化ガラス基板は個々に、熱強化ガラス基板または化学強化ガラス基板から選択することができる。第１および第２の強化ガラス基板はエレクトロクロミックコンポジットの１構成要素（部材；ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）またはエレクトロクロミックデバイスの１構成要素として設けることができる。マザーガラスコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイまたは空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイスを備え、各コンポジットまたは素子が強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備えることができる。レーザエネルギーを強化ガラス基板に印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットまたはエレクトロクロミックデバイスに分離することができる。本発明の第４の全般的態様の好適なアプローチでは、強化ガラス基板は、先に概説し、以下より具体的に説明するように、第１、第２、または第３のアプローチのいずれかを含む本発明の第１の全般的態様の方法によって切断することができる。
【００２５】
第５の全般的態様では、本発明は切断強化ガラス片に関する。
【００２６】
第５の全般的態様の第１のアプローチでは、本発明は切断熱強化ガラス片に関する。切断ガラス片は、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁を有し、端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する熱強化ガラス基板を含む。熱強化ガラス基板は熱処理ガラス基板または熱強化ガラス基板を含むことができる。強化ガラス基板はソーダ石灰ガラスとすることができる。
【００２７】
第５の全般的態様の第２のアプローチでは、本発明は、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁を有し、周端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する強化ガラス基板と、処理された端縁面（エッジ面；ｅｄｇｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）とを備える切断強化ガラス片に関する。処理された端縁面は面取りされた端縁面とすることができる。処理された端縁面は、強化ガラス基板の面に対して鈍角に面取りされた端縁とすることができる。処理された端縁面は表面粗さの低い面とすることができる。処理された端縁面は切断端縁にわたって被覆を備えることができる。切断端縁の被覆は、金属、酸化物、またはポリマーを備えることができる。強化ガラス基板は熱強化ガラス基板または化学強化ガラス基板を含むことができる。強化ガラス基板はソーダ石灰ガラスとすることができる。
【００２８】
第１または第２のアプローチの切断ガラス片を含む第５の全般的態様の切断強化ガラスの場合、レーザフィラメンテ−ション切断工程の印は、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを含むことができる。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連のフィラメンテーショントレースは強化ガラス基板の面に略垂直にすることができる。一連のフィラメンテーショントレースは、約０．５ミクロン（μｍ）〜約１０μｍの範囲幅の複数のフィラメンテーショントレースを画定することができる。隣接フィラメンテーショントレースは、約１μｍ〜約３０μｍの範囲の平均距離で分離させることができる。
【００２９】
第６の全般的態様では、本発明はエレクトロクロミックコンポジットに関する。このようなエレクトロクロミックコンポジットは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁を有し、端縁がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有する強化ガラス基板と、強化ガラス基板の第１の面上に支持される導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層とを含む。強化ガラス基板は化学強化ガラスまたは熱強化ガラスを含むことができる。強化ガラス基板はソーダ石灰ガラスとすることができる。レーザフィラメンテーション切断工程の印は、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを含むことができる。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースは、強化ガラス基板の第１および第２の面の略垂直に配向することができる。複数のフィラメンテーショントレースは、約０．５μｍ〜約１０μｍの範囲の幅を有する。隣接フィラメンテーショントレースは、平均距離が約１μｍ〜約３０μｍの範囲で分離することができる。
【００３０】
第７の全般的態様では、本発明はエレクトロクロミックデバイスに関する。エレクトロクロミックデバイスは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁を有し、周端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する少なくとも１つの強化ガラス基板を含む。エレクトロクロミックデバイスは、２つの導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック電池とを含み、導電層とエレクトロクロミック電池とは強化ガラス基板の第１の面または第２の面上に直接的または間接的に支持させることができる。エレクトロクロミックデバイスは、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第１のガラス基板と、第１のガラス基板の第１の面上に支持される第１の導電層と、第１の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックアノード層とを含むことができる。エレクトロクロミックデバイスは、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第２のガラス基板と、第２のガラス基板の第２の面上に支持される第２の導電層と、第２の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックカソード層とを含むことができる。エレクトロクロミックデバイスは、エレクトロクロミックアノード層およびエレクトロクロミックカソード層のそれぞれと電子相互作用するイオン伝導性材料を含むことができる。レーザフィラメンテーション切断工程の印は、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを含むことができる。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースは、強化ガラス基板の第１および第２の面の略垂直に配向することができる。複数のフィラメンテーショントレースは、約０．５μｍ〜約１０μｍの範囲の幅を有する。隣接フィラメンテーショントレースは、平均距離が約１μｍ〜約３０μｍの範囲で分離することができる。
【００３１】
第８の全般的態様では、本発明は絶縁ガラスユニットに関する。絶縁ガラスユニットは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の第１の周端縁を有する強化ガラス基板を備える第１の板を含む。絶縁ガラスユニットは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の第１の周端縁を有するガラス基板を備える第２の板と、第１のガラス板と第２のガラス板との間の空間的分離を提供するスペーサ素子も含む。第１の周端縁および第２の周端縁の少なくとも一方がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有する。第２の板は強化ガラス基板とすることができる。強化ガラス基板は化学的に強化するまたは熱的に強化することができる。強化ガラス基板はソーダ石灰ガラスとすることができる。レーザフィラメンテ−ション切断工程の印は、一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを含むことができる。一連のフィラメンテーショントレースは相互に略平行にすることができる。一連の規則的に繰り返されるフィラメンテーショントレースは、強化ガラス基板の第１および第２の面と略垂直に配向することができる。複数のフィラメンテーショントレースは、約０．５μｍ〜約１０μｍの範囲の幅を有する。隣接フィラメンテーショントレースは、約１μｍ〜約３０μｍの範囲の平均距離で分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本開示の原理を利用する例示の実施形態を説明する以下の詳細な説明と添付図面とを参照することで、本開示の特徴と利点についての理解を進めることができる。
【００３３】
【図１Ａ】エレクトロクロミックコンポジットの１例を示す図である。
【００３４】
【図１Ｂ】エレクトロクロミックデバイスの１例を示す図である。
【００３５】
【図２Ａ】化学強化ガラスと熱強化ガラスの歪み輪郭の１例を示す図である。
【００３６】
【図２Ｂ】熱強化ガラスの歪み輪郭の１例を示す図である。
【００３７】
【図３】薄い化学強化ガラスと厚い熱強化ガラスの歪み輪郭、および各ガラスの破断パターンの１例を示す図である。
【００３８】
【図４】いくつかの実施形態に係るレーザ焦点位置の概略図である。
【００３９】
【図５】いくつかの実施形態に係る一つのガラス片に印加されるレーザエネルギーの概略図である。
【００４０】
【図６Ａ】１実施形態に係るガラス基板の切断方法の概略図である。
【００４１】
【図６Ｂ】１実施形態に係るガラス基板から組み立てられる積層体の切断方法を示す概略図である。
【００４２】
【図７−７Ｃ】実施形態に係るレーザ端縁処理の概略図である。
【００４３】
【図８−８Ａ】実施形態に係るガラス基板のポリマー端縁処理を示す概略図である。
【００４４】
【図９−９Ａ】実施形態に係るガラス基板の化学端縁処理を示す概略図である。
【００４５】
【図１０】端縁の様々な変形を示す図である。
【００４６】
【図１１】機械的に摩耗された端縁の顕微鏡写真である。
【００４７】
【図１２】１実施形態に係るレーザ切断ガラスのスタックの化学的強化の概略図である。
【００４８】
【図１３Ａ】レーザフィラメンテーション切断工程の印を一律の縮尺に従わずに示したガラス基板の概略図である。
【００４９】
【図１３Ｂ−１４】本文書に記載する方法を用いて切断された熱強化ガラス基板の端縁の画像である。
【００５０】
【図１５】ガラス基板の機械的にへき開された端縁の画像である。
【００５１】
【図１６】本文書に記載する方法を用いて切断した熱強化ガラス基板の端縁の画像である。
【００５２】
【図１７】本文書に記載する方法を用いて切断した完全強化ガラス基板の端縁の５０倍の拡大画像である。
【００５３】
【図１８】本文書に記載する方法を用いて切断した熱強化ガラス基板の端縁の画像である。
【００５４】
【図１９】本文書に記載する方法を用いて切断した熱強化ガラス基板の端縁の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本文書に記載する発明によって、熱強化ガラスを切断し、コンポジット（たとえばエレクトロクロミックコンポジット）、デバイス（たとえばエレクトロクロミックデバイス）、強化ガラスを備える絶縁ガラスユニットを個別に製造することができ、このような製造アプローチは強化ガラス基板（たとえ熱強化または化学強化ガラス基板）の切断も含む。したがって、レーザを使用した強化ガラスの切断方法を本文書に開示する。好ましくは、レーザフィラメンテーション工程を使用して強化ガラス基板を切断することができる。切断された強化ガラス、および切断強化ガラスを備えるコンポジットとデバイスについても開示し、それぞれが本文書に開示するレーザ切断工程からの印を備えた切断端縁を有する強化ガラスを含む。強化ガラスの例は化学強化ガラスと熱強化ガラスを含む。コンポジットまたはデバイスは層、膜または被覆を含むことができ、どの場合も（いずれの場合も直接的または間接的に）強化ガラス上に、または強化ガラスによって支持される。強化ガラス基板に形成される材料（たとえば層、膜、または被覆として）は、ガラス強化工程に敏感な材料を含むことができる。好適な実施形態では、強化ガラス基板に形成される材料はエレクトロクロミック材料を含むことができる。
【００５６】
強化ガラスはエレクトロクロミック材料を支持することができる。エレクトロクロミック材料は、電圧の印加時に変化する規定された範囲の波長全体にわたって透過性を有する材料である。透過率を含むエレクトロクロミック材料の光学特性と熱特性とは、印加電圧と共に変化する可能性がある。エレクトロクロミック材料の透過性は、電圧印加時に赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、可視光、およびそれらの組み合わせなどの様々な光の波長に対して変化する可能性がある。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、強化ガラス基板１００、２００はエレクトロクロミックデバイスまたはエレクトロクロミックコンポジットなどのデバイス２０またはコンポジット１０の１構成要素とすることができ、いずれの場合もエレクトロクロミック材料（たとえばエレクトロクロミック層１３０、２３０として記載）を備える。エレクトロクロミックデバイス２０はエレクトロクロミック電池を含むことができる。エレクトロクロミック電池はカソード、イオン伝導体およびアノードを備える電気化学電池とし、カソードまたはアノードの少なくとも一方がエレクトロクロミック材料を備えることができる。したがって、エレクトロクロミック電池は、アノードとカソードとの間の印加電圧に応じて変動し得る光学または熱特性を有する一種の電気化学電池である。エレクトロクロミックコンポジット１０は、強化ガラス基板１００上に（直接的または間接的に）形成される、あるいは支持される１つ以上の層を含み、そのうち少なくとも１つの層がエレクトロクロミック材料（たとえばエレクトロクロミック層１３０として記載）を備えることができる。したがって、エレクトロクロミックコンポジットは、たとえばエレクトロクロミックアノード材料またはエレクトロクロミックカソード材料の少なくとも一方を備えるエレクトロクロミック半電池とすることができる。エレクトロクロミック膜は、エレクトロクロミックデバイス２０またはエレクトロクロミックコンポジット１０などのエレクトロクロミック電池または半電池の１構成要素とすることができる。エレクトロクロミックコンポジットとエレクトロクロミックデバイスは、ガラス基板１００、２００上にそれぞれ支持され、エレクトロクロミック層１３０、２３０にそれぞれ電子相互作用する１つ以上の導電層１２０、２２０も含むことができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミック材料は光の可視波長を変調させるために活性化させることができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミック材料はＩＲ波長を変調させるために活性化させることができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミック材料はＵＶ波長を変調させるために活性化させることができる。
【００５７】
熱強化ガラスの切断方法を本文書に開示する。熱強化ガラス基板は、たとえばエレクトロクロミックデバイスの１構成要素またはエレクトロクロミックコンポジットとしてエレクトロクロミック膜を支持することができる。
【００５８】
端縁の品質を向上させた熱強化ガラスの切断方法を本文書に開示する。ガラスの損傷線に沿って亀裂を伝播させることから成る上述の熱強化ガラス切断方法では、結果的に端縁品質が不十分で強度が低い。
【００５９】
化学強化ガラス、たとえばエレクトロクロミックデバイスまたはエレクトロクロミックコンポジットの１構成要素の切断方法を本文書に開示する。好ましくは端縁品質の向上した化学強化ガラスの切断方法を本文書に開示する。従来の化学強化ガラス基板の切断方法では、端縁品質と切断端縁の亀裂が不十分であり、ガラス切断片の強度を低下させる。
【００６０】
本文書に開示の方法は、強化ガラス自体、または１つ以上の層または被覆を有するまたは強化ガラス（コンポジット）を切断するのに使用することができる。いくつかの実施形態では、このようなコンポジットが本文書に開示の方法によって切断される。コンポジットはエレクトロクロミックコンポジットとすることができ、たとえば部分的に製造されたエレクトロクロミックデバイスを含む。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板を備えるエレクトロクロミックデバイスが本文書に開示の方法によって切断される。いくつかの実施形態では、強化ガラスを備える一体ガラスユニットを、本文書に開示する切断強化ガラス基板から組み立てることができる。
【００６１】
本発明の利点は、膜、被覆、または層を高温または化学強化工程に敏感な強化ガラス基板に形成することを含む用途に特に適用可能なことである。また、利点は、高温または化学強化工程に敏感なガラス基板を備えるコンポジットまたはデバイスを含む用途にも適用可能なことである。
【００６２】
スパッタ被覆、スロット被覆、浸漬被覆、大気圧での化学蒸着、ロール塗布、基板輸送、基板重ね合わせ、積層などのガラスの被覆および処理のための従来の工程は、単一の基板サイズが使用されるときに利用度と生産量が向上され得る。よって、１つまたは少数の基板サイズを用いる自動車、住宅、商業建築用のつや出し加工用の被覆ガラスを製造することは都合が良い。本文書に開示の方法を用いると、大幅に増加させた処理能力でより大きな基板サイズの処理を可能にし、製造コストを減少させ、顧客の注文により迅速に応答することを可能にする。
【００６３】
本文書に開示する該方法および素子は、建築用途、自動車用途、電子機器用途などの様々な用途に適用可能である。該方法とデバイスは、より具体的には、アクティブウィンドウ、エレクトロクロミックデバイス、ポリマー分散液晶素子、太陽電池、建物に一体化される光電池、フラットパネルディスプレイ、懸濁粒子デバイスなどにも適用可能である。熱強化ガラスは建築用途で使用することができる。様々なサイズと形状のガラスが建築用途で使用される。建築用途で使用されるガラスでは特注のサイズが要求されることが多い。概して、建築用途は熱強化ガラスなどの強化ガラスが要求される。
【００６４】
熱強化ガラスなどの強化ガラスを切断できることで、高処理能力を維持しつつ非強化ガラスの代わりに強化ガラスで処理ステップを実行することができる。強化ガラスの機械的強度の向上により、その後の処理、製造、または取扱ステップ中のガラスの破断または損傷の機会が低減される。強度向上の結果、非強化ガラス基板では許容されなかった処理および製造ステップも可能となる。
【００６５】
本文書に開示の方法は、アニールされたガラスよりも強固なガラスが使用される用途で使用することができる。強化ガラスは、化学強化ガラスと熱強化ガラスを含む。熱強化ガラスは熱強化ガラス、強化ガラス、完全強化ガラスを含む。ＡＳＴＭ規格が様々な種類の強化ガラスの物理的特性のガイドラインを提供する。
【００６６】
熱強化ガラスは通常、アニールされたガラスを約６００℃超の温度まで加熱した後、ガラス表面を急速に冷却することによって製造される。この熱処理は、図２Ａ（急冷強化ガラス）および図２Ｂ（緩冷強化ガラス）に示すように表面の圧縮領域と、ガラスの中心での引張応力下の領域とを含むガラスの応力プロファイルをもたらす。図２Ａに示すように、表面圧縮と中央引張との間の移行は、化学強化ガラスよりも熱強化ガラスにおいて緩やかである。熱強化ガラスの表面圧縮は冷却ステップ中、イオン拡散ではなく熱拡散によって制限され、化学強化ガラスの表面圧縮よりも深く延在する。熱強化ガラスの圧縮面領域は通常、ガラス厚の約２０％をそれぞれ占める。
【００６７】
熱強化ガラスは熱強化ガラスと完全強化ガラスとを含む。ＡＳＴＭ  Ｃ１０４８−０４によると、完全強化ガラスは、６９ＭＰａ（１００００ｐｓｉ）の最小表面圧縮または６７ＭＰａ（９７００ｐｓｉ）未満の端縁圧縮を必要とする。完全強化ガラスは通常、約８０ＭＰａ〜１５０ＭＰａの残留圧縮表面応力を有する。完全強化ガラスは通常、総ガラス厚の約２０％の表面圧縮層を有する。
【００６８】
熱強化ガラスは完全強化ガラスと同様の工程だが、より緩やかな冷却速度で作製される。ＡＳＴＭ  Ｃ１０４８−０４によると、熱強化ガラスは２４ＭＰａ（３５００ｐｓｉ）〜５２ＭＰａ（７５００ｐｓｉ）の残留圧縮表面応力を有する。熱強化ガラスは通常、図２Ｂに示すように総ガラス厚の約２０％の表面圧縮層を有する。たとえば、熱強化ガラス面での圧縮層は、３．２ｍｍガラスでは約６４０μｍ、２．２ｍｍガラスでは約４４０μｍ、１．６ｍｍガラスでは約３２０μｍである。本願で使用する熱強化ガラスは、２４ＭＰａ〜６７ＭＰａの残留圧縮表面応力を有する熱強化ガラスを適用することもできる。
【００６９】
化学強化ガラスは通常、融解塩浴槽内のイオン交換によって製造される。イオン拡散は通常、ガラスの隣接面によって制限される。大きいイオンがガラス面に拡散すると、ガラス面領域に圧縮が発生する。化学強化ガラスの圧縮応力層の深度は、塩浴槽の温度とガラスが浴槽に浸漬された時間との関数である。通常、層の深度は約２０μｍ〜２００μｍに制限される。図２Ａに示すように、化学強化ガラスの応力プロファイルは、圧縮応力面と引張応力下の中央領域間で急峻な変化を見せる。
【００７０】
化学強化ガラスの場合、ガラスの切断と穿孔はいまだに可能であるが、ガラスの端縁強度と全体強度に悪影響を及ぼすおそれがある。化学強化ガラスが建築用途で使用されることは稀である。場合によっては、化学強化ガラスは、通常の急冷強化を使用できない特殊な形状のガラスに使用することができる。
【００７１】
図２Ａは、化学強化ガラス片と熱強化ガラス片の断面応力プロファイルを示す。圧縮応力下にある表面領域は、衝突、屈曲、熱衝撃および引っかきなどへの抵抗の向上の役目を負う。一方、引張応力下にある内部領域では、亀裂が伝播し、強化ガラスを破断させる原因となる。重要な点として、中央領域での引張応力は化学強化ガラスよりも熱強化ガラスでより大きい。したがって、熱強化ガラスは化学強化ガラスよりも中央引張領域において生じる損傷に弱い。生じた損傷が大きすぎる場合、亀裂はガラスを急速に伝播する。亀裂は１０００ｍ／ｓを超える速度でランダムな方向に伝播し、破断面を生成する際に保存された弾性エネルギーの一部を放出する可能性がある。性質上、破片数、ひいては粉砕後の破断面が熱強化ガラスの方がずっと大きいために、保存エネルギーは化学強化ガラスよりも熱強化ガラスの方が相当大きい。保存エネルギーは理論上以下の式：Ｕ＝（６．Ｖ．σ２）／Ｅ（ただし、Ｖはガラスの体積、σはガラスの中央張力、Ｅはガラスのヤング率）で近似値を求めることができる。この式は、中央領域における最大引張応力の重要性を実証する。また、この式が示すように、ガラス厚の増加に合わせて、保存エネルギーは線形に増大する。したがって、熱強化ガラスは粉砕なしに首尾良く切断することは難しく、化学強化ガラスと比べて、首尾良く切断して高強度片を得ることはより困難である。
【００７２】
化学強化ガラスと熱強化ガラスの異なる破断パターンは、熱強化ガラスにおいて保存されるエネルギーがより大きいことを実証する。図３は、化学強化ガラス１００の薄片（たとえば１ｍｍ）と熱強化ガラス１００’の厚片（たとえば３ｍｍ）の中央引張応力領域１０５および周縁圧縮応力領域１０６を含む断面応力プロファイル、ならびに化学強化ガラスと熱強化ガラスのそれぞれの破断パターンを示す。熱強化ガラスは、より高いレベルの保存エネルギーと、ガラスの中央引張応力領域１０５（点線間に示す）でより大きな張力を有する。異なる破断パターンは、異なる量の保存エネルギーを明らかにする。化学強化ガラスの破断パターンは熱強化ガラスの破断パターンよりも亀裂が大きい。熱強化ガラスの破断パターンは多くのより小さな亀裂を有し、薄い化学強化ガラスよりも厚い熱強化ガラスにおいてより高いレベルの保存エネルギーが生じていることを示す。
【００７３】
本発明によると、レーザエネルギーを強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板に印加することができる。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーは、熱強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板の第１の面またはその近傍に集束される。強化ガラス基板の切断に有効な条件は、パルスエネルギー、パルス繰り返し数（パルスレート）、パルス幅、レーザ波長、焦点深度、パルス列周波数、パルス列中のパルス数、パルス列の反復周波数、レーザビーム幅、ガラス基板上のレーザパルス間の距離などによって定義される条件を含むことができる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテーション工程を使用して、本文書に開示するように強化ガラス基板を切断する。Ｆｉｌａｓｅｒ  Ｉｎｃ．の国際公開第２０１２／００６７３６号（「Ｆｉｌａｓｅｒ」）はガラス切断用のレーザフィラメンテーション工程を開示しており、その開示全文を本願に組み込む。Ｆｉｌａｓｅｒは強化ガラスの切断を開示していない。
【００７５】
レーザフィラメンテーション工程は、集束したレーザビームで基板を照射することを含むことができる。レーザフィラメンテーションは、狭いビーム幅を維持しつつ、広い距離にわたって伝播させることのできる超短時間高ピーク出力レーザパルスの拡張を含むことができる。請求項に明示されない理論によって拘束されることなく、レーザフィラメンテーションの基本的な物理現象は、レーザパルスのカー（Ｋｅｒｒ）自己集束と、生成される微弱プラズマによる自己発散（ｓｅｌｆ−ｄｅ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ）間の平衡作用を含む。所与の媒体内のレーザフィラメントを観察するため、レーザパルスのピーク出力は、パルスの主要部分と相互作用する材料の屈折率が、線形回折を補償するのに十分なほど増大する臨界出力Ｐｃよりも高くすべきである。さらに、長距離にわたってフィラメントを持続するため、レーザパルスの出力は光学媒体のイオン化によって生じる非線形回折も補償すべきである。レーザ出力、パルス長、ビーム方向が適切に選択されれば、ガラス基板またはその近傍に集束する単独パルスが、ガラス面に垂直なフィラメントトレースを生成することができる。フィラメントトレースはレーザ設定に応じて、全体厚または厚さの一部のみを延在することができる。たとえば、１７２フェムト秒のパルス幅、７８０ｎｍでレーザ光を生成するＩＦＲＩＴまたはＣｙｂｅｒレーザを使用すると、約１５μＪ〜４０μＪの単独パルスが０．７ｍｍ厚のディスプレイガラスにレーザフィラメントを生成することができる。
【００７６】
自己集束パルスの生成に使用する臨界出力は算出することができ、波長、光学媒体の屈折率およびカー（Ｋｅｒｒ）非線形屈折率の関数である。ガラスの切断にレーザフィラメンテ−ションを使用することで、ガラス切断速度をたとえば約５００ｍｍ／ｓまたはそれ以上に大幅に向上させることができる。フィラメント改質線のアレイは、高パルス繰り返し数を用い、レーザビームに対して基板を移動させることによって生成することができる。ミクロン規模の周期でフィラメント改質アレイが生成され、それに沿ってわずかな機械力の印加によりガラス基板を断裂させることができる。レーザフィラメントが誘発する改質の間隔および深度は、ガラスの厚さと組成に基づき最適化することができる。ガラス切断の分野では、間隔、深さ、幅などのフィラメントトレースの特徴が、ガラス片の分離に必要な力の量と切断端縁の品質とに直接影響を及ぼす。０．７ｍｍ厚のディスプレイガラスの場合、容易なへき開のためには数ミクロン径、１０μｍ間隔のフィラメント損傷トレースで十分である。さらに長い周期でも機能するが、へき開が困難になる可能性がある。端縁強度と端縁品質の向上には、実際にはもっと短い間隔が必要であるかもしれない。
【００７７】
ガラスに生成されたレーザフィラメントは、小フィラメント体積または自己集束体積を形成することができ、ガラスがイオン化される。この体積は極めて狭く、たとえば約数ミクロン未満にすることができる。極狭の体積でも熱強化ガラスなどの強化ガラスがレーザ切断工程中に破裂するのを防止するには十分である。レーザパラメータを選択して、基板内にフィラメントを形成することができる。フィラメントを使用して、基板のへき開用の経路を画定する線のアレイを形成することができる。基板にレーザエネルギーを照射した後、適度な機械力を印加することによって、基板を「切断」または分離することができる。本文書に記載するレーザ工程条件は、強化ガラス基板を切断するために選択され最適化され得る。レーザ設定は、破裂させずにガラスをへき開することができ、ガラスの切断片が特定の強度基準を確実に満たすフィラメントトレースのアレイを強化ガラスに生成するように調節することができる。レーザエネルギーの１つ以上のパルスを使用して各フィラメントを形成することができる。
【００７８】
図４は、いくつかの実施形態に係る強化ガラス基板１００のレーザ焦点位置を示す概略図である。図４は、強化ガラス基板１００の圧縮歪み領域１０６内に第１の焦点位置である焦点１を有する入射レーザ５００を示す。もしくは、入射レーザ５００は、強化ガラス基板１００の第１の面１０１に隣接して示される第２の焦点位置である焦点２を有することができる。焦点１および焦点２で示す焦点を使用して、図４に示すように強化ガラス基板にレーザ光５１０のフィラメントを形成することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、レーザは、強化ガラスの圧縮応力領域（たとえば図４に示す１０６）に集束させることができる。概して、ガラス基板の引張歪み領域（たとえば図４に示す１０５）にレーザを集束させて、制御不能に伝播し得る欠陥または亀裂の生成を防止することが望ましい。いくつかの実施形態では、レーザは強化ガラスの面（図４に示す１０１、１０２）または強化ガラスの面（図４に示す１０１、１０２）の近傍に集束させることができる。いくつかの実施形態では、レーザは強化ガラスの面上の膜または層に集束させることができる。
【００８０】
図５は、本発明の各種実施形態に係る強化ガラス基板１００に印加されるレーザエネルギーの概略を示す。図５は、いくつかのレーザ工程条件の概略も示す。パルス列またはパルスバースト（ｐｕｌｓｅ  ｂｕｒｓｔ）は、迅速に連続する１つ以上のパルスを指す。いくつかの実施形態では、パルス列は１つのレーザパルスから約１５のレーザパルスまでのいくつかのパルスを含むことができる。いくつかの実施形態では、パルス列は１つのレーザパルスから約５つのレーザパルスまでのいくつかのパルスを含むことができる。パルス列を使用して単独のレーザ光フィラメントを形成することができる。いくつかの実施形態では、パルス列中のレーザエネルギーパルスを、約１００ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲のパルスバースト周波数で反復させることができる。別々のパルスバースト間の時間がバースト反復間隔（ＢＲＰ）を規定する。基板へのパルス列の印加中、強化ガラス基板をレーザに対して移動させることができる。基板の移動に対して、パルス列内のパルスの比較的高速な反復および比較的高いパルスバースト周波数のため、パルス列は基板が移動しても単独のフィラメントを生成することができる。たとえば、パルス列の各パルスは、強化ガラス面の位置に関して重複させることができる。
【００８１】
図５に示す実施形態では、フィラメントの作製条件は、材料がレーザ波長（２５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲）を実質的に透過させ、パルスバースト周波数が１００ｋＨｚ〜１００Ｍｈｚの範囲であり、パルス幅が１フェムト秒〜１００ピコ秒の範囲（好ましくは１０フェムト秒〜１０ピコ秒の範囲）であり、バースト当たりのパルス数が１〜１５の範囲であり、単独のパルスエネルギーが１μＪ〜１００μＪの範囲である。図５の実施形態では、フィラメントアレイの作製条件は、バースト反復周波数が１００Ｈｚ〜１Ｍｈｚの範囲であり、基板／レーザ速度が１ｍｍ／ｓ〜２０００ｍｍ／ｓである。
【００８２】
レーザの波長は変更することができる。レーザエネルギーを印加するいくつかの実施形態では、約２５０ｎｍ〜約１１００ｎｍの波長のパルスレーザを印加することを含む。
【００８３】
パルス幅は変更することができる。いくつかの実施形態では、パルス幅は約１フェムト秒〜約１００ピコ秒の範囲である。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを印加することは、約１０フェムト秒〜約１００ピコ秒の範囲のパルス幅でレーザエネルギーをパルス出力することを含む。場合によっては、パルス幅は約１０フェムト秒〜約１０ピコ秒の範囲である。
【００８４】
単独レーザパルスのエネルギーはガラスの厚さと組成に基づき選択することができる。ガラスによっては、厚いガラスほど大きなパルスエネルギーを必要とする。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを印加することが、約１μＪ〜約４００μＪのパルスエネルギーを有するパルスレーザを印加することを備える。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを印加することにより、約１μＪ〜約２００μＪのパルスエネルギーを有するパルスレーザを印加することを備える。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを印加することは、約１μＪ〜約１００μＪのパルスエネルギーを有するパルスレーザを印加することを備える。いくつかの実施形態では、単一パルスのエネルギーを約１μＪ〜約５０μＪとすることができる。
【００８５】
レーザのビーム幅は変更することができる。いくつかの実施形態では、ビーム幅は約２０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、ビーム幅は約０．５μｍ〜約１０μｍとすることができる。いくつかの実施形態では、ビーム幅は約０．５μｍ〜約５μｍとすることができる。
【００８６】
パルスバーストまたは列は所望の周波数で繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、パルス列は約１００Ｈｚ〜約１ＭＨｚの周波数で反復される。各パルスバースト／列の反復周波数は、パルスバースト／列の反復周波数の逆数であるバースト反復周期として表すこともできる。第１のパルス列のパルスは強化ガラス基板の第１の位置にレーザエネルギーを印加することができる。第２のパルス列のパルスは強化ガラス基板の第２の位置にレーザエネルギーを印加することができる。パルス列を使用して基板にレーザエネルギーを印加して、強化ガラス基板に所望の長い切断線に沿ったフィラメントパターンを生成することができる。パルス列の反復周波数はレーザとガラス基板間の相対移動と組み合わせて選択し、レーザフィラメント間の所望の分離を達成することができる。
【００８７】
いくつかの実施形態では、ガラス基板がレーザに対して並進する。いくつかの実施形態では、レーザがガラス基板に対して移動（並進）する。ガラス基板とレーザは、相互に対して約１ｍｍ／ｓ〜約２０００ｍｍ／ｓの速度で移動する。レーザまたは基板の移動速度は、強化ガラス基板上のレーザフィラメント間の所望の距離を達成するようにレーザパラメータと組み合わせて選択することができる。いくつかの実施形態では、印加されるレーザエネルギーは、１００ｍｍ／ｓ〜５０００ｍｍ／ｓの範囲の速度で強化ガラス基板面に対して移動する。
【００８８】
図６Ａは、それぞれがカソードまたはアノードエレクトロクロミック層などのエレクトロクロミック層（図１を参照）を有する強化ガラス基板を備えた２つのエレクトロクロミックコンポジット１０、１０’を含むエレクトロクロミックデバイス２０などの積層体の断面図であり、上記コンポジット１０、１０’はたとえばポリマー層１５によって積層される。ポリマー層３００はアノードおよびカソードエレクトロクロミック層のそれぞれと電子相互作用するイオン伝導材料を備えることができる。エレクトロクロミックデバイス２０は好適な実施形態では、マザーガラスコンポジット４００として設けることができる。マザーガラスコンポジット４００は一体化された（連続的な）大面積エレクトロクロミックデバイス２０を備えることができる、あるいは、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイスのアレイを備えることができ、各デバイスは大きな強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備える。マザーガラスコンポジット４００は、図６に示すように本文書に記載する方法によりレーザ（たとえばレーザフィラメンテーション工程）を用いて小さなデバイスサイズに切断して、それぞれが所望のデバイス形状を有する２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイス（たとえば２０−１、２０−２、２０−３、２０−４として示す）を形成することができる。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーは２つ以上のレーザを用いてエレクトロクロミックデバイスに印加することができる。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを、第１の強化ガラス基板の面（たとえば基板１００の面１０２、図１Ｂ）またはその近傍にレーザエネルギーを集束することによって１つまたは２つのレーザを用いてエレクトロクロミックデバイス（たとえばエレクトロクロミックデバイスを備えるマザーガラス基板）に印加することができる。別のアプローチでは、レーザエネルギーを、第１の強化ガラス基板の面（たとえば基板１００の１０２、図１Ｂ）またはその近傍にレーザエネルギーを集束させる第１のレーザと、第２の強化ガラス基板の面（たとえば基板２００の面２０１、図１Ｂ）またはその近傍にレーザエネルギーを集束させる第２のレーザとを用いてエレクトロクロミックデバイス（たとえばエレクトロクロミックデバイスを備えるマザーガラス基板）に印加することができる。
【００８９】
図６Ｂは、１実施形態によりガラス基板から組み立てられるエレクトロクロミックコンポジットまたはエレクトロクロミックデバイスなどの積層体を切断する方法の概略図である。ガラス基板１００、２００が設けられ、電極でパターニングされる（電極は図示しない）。１００’、２００’として示すパターニングされた電極を有するガラス基板は、エレクトロクロミックアノード１２０、エレクトロクロミックカソード２２０、イオン伝導体３００などのアクティブ層で被覆される。その後、アノードおよびカソードを備えたガラス基板は、イオン伝導体を備えた積層コンポジットとして組み立てられてマザーガラスコンポジット４００（たとえば１つ以上のエレクトロクロミックデバイスを備える）を形成することができる。組み立てられたマザーガラスコンポジット４００は、本文書に記載するレーザフィラメンテーション工程によって個々のエレクトロクロミックデバイス２０−１、２０−２、２０−３などの個別パネルに切断することができる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを印加した後に、さらにまたはもしくは、レーザエネルギーを印加する間に、力を強化ガラス基板に印加して、強化ガラス基板を制御可能に分離することができる。この力は、機械、手、またはガラスの重量によって印加することができる。基板は、レーザエネルギーが印加された線または領域に沿って制御可能に分離または断裂させることができる。ガラス基板はフィラメンテ−ションパターンに沿って制御可能に分離することができる。
【００９１】
レーザ条件は、切断片の端縁品質と強度を向上させるように選択することができる。ガラスの強度は単純な値ではない。ガラスは、大きな塊で表面または端縁付近に存在する欠陥が原因で欠ける脆い材料である。ＡＳＴＭ  Ｃ１５８−０２は、４点曲げ試験と約３０個の標本のサンプルサイズとを用いてガラスの破壊係数を検査する標準的な方法である。さらに、群の破壊係数の平均値と、平均の標準偏差推定値とを報告している。しかしながら、機械的設計の目的上、これらの値は通常、かなり不十分である。所定の応力での破壊確率を把握することがふつうは重要である。ガラスの強度を示すより高度な方法は、物理的な確率モデルによるものである。最も一般的かつ単純なモデルの１つは、破壊応力の分布を示すワイブル確率関数（Ｗｅｉｂｕｌｌ  ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の使用である。ガラス標本の破壊確率Ｆを求める基本的な２関数ワイブルモデルはＦ（σ）＝１−ｅｘｐ［−（σ／σ０^ｍ）］である。ただし、Ｆ（σ）は応力σでの試験下の標本の破壊確率、ｍは欠陥分布の均一性を示すワイブル係数、σ０は特性強度（Ｆ（σｏ）＝６３．２１％）である。ｌｎ（１／１−Ｆ）対ｌｎ（σ）を定めることによって、ｍとσを判定することが簡単になる。なお、温度、湿度、ガラス組成、端縁品質、荷重速度などの試験条件が破壊係数に大きな影響を及ぼし得るため、この種の簡易モデルは必ずしも検査データに適合するとは限らず、このような場合はより複雑なモデルを使用すべきである。ソーラーパネルや色つきガラスなどの用途では、現場や建物に設置される際に製品によって通常生じる応力レベルでの破壊の確率が低いことが望ましい。熱強化ガラスと強化ガラスは通常、最大約４０ＭＰａの応力で５％未満の破壊確率という要件を満たす。完全強化ガラスの場合、５％の破壊確率で最大約１００ＭＰａの応力に耐えることができる。レーザで熱強化ガラスを切断する本文書に開示の方法は、上述の強度特徴を満たす少なくとも１つの切断片を生産することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの切断片が約４０ＭＰａ超の破壊係数を有する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの切断片が約１００ＭＰａ超の破壊係数を有する。いくつかの実施形態では、切断ガラス片が４０ＭＰａの荷重下でまたは１００ＭＰａの荷重下で約５％未満の破壊確率を有する。いくつかの実施形態では、２つ以上の切断ガラス片が１０超のワイブル係数を有する。所与の力または荷重下の破壊確率を評価するため、１セットの切断ガラス片を検査することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、切断端縁は切断後にさらに強化され得る。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーを切断端縁に印加して、切断端縁を強化する。いくつかの実施形態では、ガラス基板の切断端縁に化学処理が施される。いくつかの実施形態では、被覆が切断端縁に施される。たとえば、この被覆は金属、酸化物、またはポリマーを備えることができる。
【００９３】
図７は、１実施形態に係るガラス基板１００のレーザ端縁処理の概略図である。レーザエネルギー５５０を切断端縁に印加して、面取り端縁を形成することができる。面取り端縁はガラスの端縁の残留応力を低減または除去して、切断ガラス端縁をさらに強化することができる。この工程は図７Ａに示すように様々な角度で反復されて、円滑な輪郭を有する端縁を形成することができる。角の数が増えるにつれ、端縁はペンシル状の端縁輪郭に近づいていき、径はガラス厚以上である。このようなペンシル状の端縁はガラスの端縁の残留応力を低減または除去して、切断ガラス端縁をさらに強化することができる。図７Ｂは、１実施形態に係る２つのガラス基板１００のレーザ端縁処理の概略図である。図７Ｂのレーザ端縁処理がガラス基板に適用されると、ガラスの端縁には残留応力が全くまたはほとんど残らない。ガラス基板１００は図示されるようにポリマー中間層によって分離される。他の層はガラス基板１００間に位置され得る。図７Ｃは、１実施形態に係るガラス基板１００のレーザ切断と、同時に実行される切断端縁の端縁処理とを示す概略図である。レーザエネルギー５５０を印加してガラス片を切断し、２つの切断端縁を形成すると同時にあるいは並行して２つの切断端縁の面取りを実行することができる。面取り端縁は、用途によっては耐久性を高めることができる。
【００９４】
図８は、１実施形態に係るガラス基板１００のポリマー端縁処理の概略図である。ポリマー端縁処理は、ポリマー材料の層６００で端縁を被覆することができる。たとえば、ポリメタクリル酸塩、エポキシ、ポリウレタン、ポリシリコーン、ポリイソブチレンなどである。図８Ａは、図７Ａに示すガラス基板の端縁の輪郭のように滑らかな輪郭を有するガラス端縁に対するポリマー端縁被覆６００（たとえばポリウレタン、ポリイソブチレン、ポリシリコーンなど）を示す。
【００９５】
図９は、１実施形態に係るガラス基板１００の化学端縁処理の概略図である。化学端縁処理の１例は、フッ化水素酸などのエッチング剤７００で端縁を処理することを含む。フッ化水素酸処理は端縁の微小亀裂を除去して、切断端縁を強化することができる。図９Ａは、図７Ａに示すガラス基板の端縁の輪郭のように滑らかな輪郭を有するガラス端縁に対する化学端縁処理７００を示す。化学端縁処理は最終的な微小亀裂を除去して、端縁強度をさらに高めることができる。
【００９６】
ガラスの端縁処理は、建築および輸送用途のガラスの作製工程において重要なステップである。ガラスシートは、凹み、欠け、歯、溝などの切断端縁の欠陥を除去するために切断した後、端縁処理が実行される。高品質の欠陥のない端縁は、処理やその後の使用中もガラスの強度を保持するうえで重要な要素である。たとえば、端縁処理は熱強化中のガラスの破壊を防止するのに必要とされ、このためにこの作業前には必ず縁取りが実行される。また、端縁処理は熱衝撃によるガラスの自発的破壊と、風雪の荷重などの使用中に発生する荷重下でのガラスの破壊も防止する。許容可能な端縁品質を確保する必要性から、新たな切断技術を開発し、既存の切断技術を向上させる必要がある。一般的なガラスの端縁処理工程はダイヤモンドホイール端縁研削である。しかしながら、Ｐｏｐｏｖによって「端縁研削は、板ガラス製品の製造において最も重要で手間のかかる作業である」（Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ、第６７巻、７−８号、２０１０年）と説明されている。したがって、許容可能な端縁品質を備えた端縁を設ける方法が望まれており、本文書にそれを開示する。
【００９７】
図１１の研削端縁は亀裂のない平滑面を示す。質感は、研削条件に応じて深さの異なる小孔から生じる。具体的には、精細な研削端縁は通常、約１．５μｍ〜２．５μｍの深さの孔を示す（Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ、第１３巻、１２号、１９５６年１２月を参照）。
【００９８】
熱強化ガラスなどの強化ガラスは通常、強化前に端縁処理される。したがって、現在の熱強化ガラスの典型的な作成例では、まずガラスを最終サイズに切断し、ガラスの端縁処理を行った後、ガラスを熱的に強化する。対照的に、本発明のいくつかの実施形態では、ガラス（マザーガラス）の大型片が熱的に強化され、被覆および追加工程がマザーガラスに施され、最後にマザーガラスの切断と端縁処理を同時に実行して、建築および輸送用途にとって許容可能な強度を有するガラスの切断片を提供することができる。
【００９９】
図１２は、切断端縁を強化する別のアプローチとして、１実施形態に係るレーザ切断強化ガラス基板（あるいはたとえば図１の１０、２０などの基板を備えるコンポジットまたはデバイス）のスタック（積層体；ｓｔａｃｋ）の化学的強化を示す概略図である。１つ以上の切断強化ガラス基板（あるいはこのような基板を備えるコンポジットまたはデバイス）は、融解カリウム塩などの化学強化剤７５０を含有する浴槽に浸漬させて、切断基板を化学的に強化することができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、ガラス内のレーザフィラメンテーションの特徴は、フィラメンテーション体積周囲に局所的に発生する変質である。局所的変質は、ガラスの切断端縁に指紋、模様、または印を残すことがある。フィラメントからの熱で、非常にきめ細かい表面をもたらす局所的変質が生じる。ほぼ重複するフィラメンテーション体積を生成することによって、均一に滑らかな質感を生成することができる。Ｓｕｍｉｙｏｓｈｉが「フェムト秒レーザが誘発する単ショット周期的空隙アレイによるディスプレイガラスの切断」で示すように、純粋な切断目的では、フィラメンテーショントレースが極狭い間隔をとることは必要ではない。Ｓｕｍｉｙｏｓｈｉは、空隙アレイをガラスに生成して、ガラスの断裂を誘導することを示している。Ｓｕｍｉｙｏｓｈｉの場合、結果的に生じる切断端縁は均一に滑らかではなく、亀裂がへき開ステップ中にフィラメント空隙からフィラメント空隙へと伝播する。本願に開示する好適な方法は図１８に示すような切断端縁面を実現し、切断端縁が均一できめの細かい大面積ガラスを提供する。図１８の実施形態では、所望のテクスチャが端縁の約８０％を占めるが、レーザ出力を増大させて、表面全体にわたってフィラメンテ−ション変質を起こさせることができる。高品質の端縁を設けることで、強化ガラスの切断片は高強度を維持する。
【０１０１】
本文書に記載のレーザ工程は、切断された強化ガラスの端縁に指紋を残すことができる。レーザフィラメンテ−ションとへき開は、切断工程とレーザパラメータにとって固有である指紋、模様、または印を切断ガラスの端縁に残すことができる。たとえば、ガラスの切断端縁はレーザフィラメンテーション切断工程の印を有することができる。印は一連の複数のフィラメンテーショントレースとすることができる。いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテーション切断工程の印は、一連の規則的に繰り返される略平行なフィラメンテーショントレースによって画定されるフィラメンテーションパターンを備える。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースはガラスの第１の面と第１の面とは反対側のガラスの第２の面とに略垂直に配向される。レーザ工程の指紋または印を有する、切断強化ガラス基板を含むデバイスまたはコンポジットを説明する。レーザ工程の印は、光学顕微鏡を用いて撮像される。印はレーザフィラメントトレースが可視である領域を含むことができ、滑らかに見える、または可視ではない他の領域がフィラメントの一部を含む。印の例を図１３Ａ、１３Ｂ、１４、１６〜１９に示す。図１３Ａは、等縮尺ではなくレーザフィラメンテーション切断工程の印を示すガラス基板の概略図である。印はフィラメント線トレース９００を含む。フィラメント線トレース９００は幅９０１と長９０２を有する。フィラメント線トレース９００は、フィラメント線トレース９００の長９０２と幅９０１の比によって定義されるアスペクト比（縦横比）を有する。隣接レーザフィラメントトレースは距離９０３で分離することができる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは、ガラスの第１の面から第１の面とは反対側のガラスの第２の面に向けて延在する。トレースはガラスの第１の面から第２の面に向けてガラスの切断面に沿って延在する。いくつかの実施形態では、各フィラメンテーショントレースは、第１の面から第２の面に向けてガラス厚の少なくとも７５％の深さまで延在する。いくつかの実施形態では、各フィラメンテーショントレースは第１の面から第２の面に向けてガラス厚の少なくとも９０％の深さまで延在する。いくつかの実施形態では、各フィラメンテーショントレースがそれぞれ第１の面から第２の面に向けてガラス厚の少なくとも９５％の深さまで延在する。いくつかの実施形態では、各フィラメンテーショントレースはガラスの略全体厚を延在することができる。
【０１０３】
熱強化ガラス、さらに具体的には熱強化ガラスの切断の場合、好適な実施形態では、フィラメンテーションはガラス厚の相当な割合まで延在する。特に好適な実施形態では、フィラメントはガラスの全体厚を延在する。下記実施例７を参照。
【０１０４】
好適な１実施形態では、フィラメント切断は１回のパスで実行することができる。別の実施形態では、フィラメント切断は２回のパスで実行することができる。さらに別の実施形態では、フィラメント切断は３回以上のパスで実行することができる。
【０１０５】
好適な１実施形態では、フィラメントの開始が熱強化基板の圧縮区域である。また、好適な実施形態では、引張領域でのフィラメントの集束と開始が回避される。
【０１０６】
フィラメンテーショントレースを分離する距離は変更することができる。レーザパルス反復（たとえば列／バースト周波数）と移動速度（並進速度）およびその他のパラメータは、隣接フィラメンテーショントレース間の所望の分離を達成するように選択することができる。いくつかの実施形態では、隣接フィラメンテーショントレース間の距離は約０．１μｍ〜約４０μｍである。いくつかの実施形態では、隣接フィラメンテーショントレース間の距離は約１μｍ〜約２０μｍである。いくつかの実施形態では、隣接フィラメンテーショントレース間の距離は約１μｍ〜約１０μｍである。いくつかの実施形態では、隣接フィラメンテーショントレース間の距離は約１μｍ〜約５μｍである。
【０１０７】
１実施形態における熱強化ガラスの切断の場合、半値全幅によって定義されるレーザビームの幅は約０．４μｍ〜約４μｍである。別の実施形態では、この幅は約０．４μｍ〜約２μｍである。さらに別の実施形態では、この幅は０．４μｍ〜１μｍである。
【０１０８】
フィラメンテーショントレースは可視のアスペクト比（縦横比）を有することができる。フィラメンテーショントレースはフィラメンテーショントレース長とフィラメンテーショントレース幅を有することができ、フィラメンテーショントレースアスペクト比はフィラメンテーショントレース長とフィラメンテーショントレース幅との比によって定義される。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約５：１超のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約１０：１超のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約２０：１超のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約５０：１超のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約１００：１超のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約２００：１超のアスペクト比を有する。アスペクト比は、単独のフィラメントトレースまたはフィラメントトレースのサンプルの平均のアスペクト比を指すことができる。たとえば、１セットの５、１０、または２０のフィラメントトレースのアスペクト比を判定し、平均をとることができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約０．５μｍ〜約１０μｍの幅を有することができる。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約０．５μｍ〜約５μｍの幅を有することができる。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約０．５μｍ〜約３μｍの幅を有することができる。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約１μｍ〜約３μｍの幅を有することができる。いくつかの実施形態では、フィラメンテーショントレースは約１μｍ〜約５μｍの幅を有することができる。フィラメンテーショントレースの幅は光学顕微鏡によって判定することができる。単独のフィラメンテーショントレースの幅を測定することができる、あるいは１セットのフィラメンテーショントレース幅を測定し、平均をとることができる。たとえば、１セットの５、１０、または２０のフィラメンテーショントレースを測定し、平均をとることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、フィラメントトレースが領域内で重なり合う場合がある。たとえば、フィラメントトレースは重ね合わせて、「亀裂」のない研削面、あるいは再溶解ガラスのような外観の質感を有する面を形成することができる。いくつかの実施形態では、図１８に示すように、切断端縁面の約７０％超が、本願に記載するフィラメント線トレースとレーザ印の模様面とを有することができる。図１６に示す印は、亀裂拡大によってガラスをへき開することから得られる図１６に示す平滑面と異なる。
【０１１１】
レーザフィラメンテーション切断工程における印は表面粗さによって特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテーション工程は、２０μｍ二乗平均平方根（「ｒｍｓ」）未満の表面粗さを有する切断面をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテーション工程は１０μｍ  ｒｍｓ未満の表面粗さを有することができる。いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテーション工程は５μｍ  ｒｍｓ未満の表面粗さを有することができる。いくつかの実施形態では、レーザフィラメンテ−ション工程は２μｍ  ｒｍｓ未満の表面粗さを有することができる。
【０１１２】
レーザ印の画像例を図１３Ｂおよび図１４に示す。図１３Ｂおよび図１４は、ガラス面に垂直な平行レーザトレース線を有するガラス面上のレーザフィラメンテーション切断印を示す。例示のレーザフィラメンテーション指紋は、約１μｍ厚の平行レーザフィラメンテーショントレースを示し、トレース間の間隔は約２〜約３μｍである［［トレース間の間隔］は約４μｍとすることもできる］。
【０１１３】
図１６〜１９は本文書に記載するレーザ印の追加の例を示す。図１６は、約１６８μｍ〜２２１μｍ長のフィラメンテーショントレースを示すレーザ印を有する熱強化ガラスの切断端縁を示す。レーザフィラメンテーショントレースの周期性は、フィラメンテーショントレース間の約１０μｍの距離で示される。図１７は、完全強化ガラスの切断端縁の５０倍の拡大図である。可視レーザフィラメンテーショントレースは、２０μｍ以上の長さと高アスペクト比を有する。レーザフィラメンテーショントレースの周期性は、３つのフィラメンテーショントレース間の約１０μｍ間隔でも示される。図１８は、切断端縁の厚さの約７０％超にわたってレーザ印を有する熱強化ガラスの切断端縁を示す。図１８のレーザ印は、約５４２μｍ長のレーザ印を含む。図１９は、可視であり、長距離、たとえば約８００μｍにわたって延在するフィラメンテーショントレースを示すが、いくつかのフィラメンテーショントレースは変形して、研摩面を生じる。図１９の１セットのトレース間の間隔は約７μｍである。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、レーザエネルギーが２つ以上のレーザを用いて印加し得る。レーザエネルギーは基板の同じ面に印加することができる。いくつかの実施形態では、第１のレーザが基板の第１の面にレーザエネルギーを印加し、第２のレーザが第１の面に対向する基板の第２の面にレーザエネルギーを印加する。いくつかの実施形態では、複数のレーザが同じ切断線に沿ってエネルギーを印加する。複数のレーザが同時に切断線を走査することができる、または千鳥状形態に切断線を走査することができる。複数のレーザが、ガラス基板の異なる領域にエネルギーを印加することができる。いくつかの実施形態では、３つのレーザが使用され、１つのレーザがフィラメンテーション切断線を提供し、１つのレーザが第１の端縁フィラメンテーション面取り線を提供し、１つのレーザが第２の端縁フィラメンテーション面取り線を提供する。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、レーザの１回のパスで十分である。いくつかの実施形態では、複数のパスを使用して強化ガラス基板を切断する。
【０１１６】
レーザフィラメンテーション工程によって生成される端縁は高品質であり、研削や平滑化などの後処理を必要としない。図１３Ｂ、１４、１６〜１９は、端縁面に亀裂のない高品質の端縁を示す。対照的に、図１５は、機械的に断裂されたガラス端縁の図であり、端縁面の亀裂を示す。
【０１１７】
様々な種類のガラスが本文書に開示の方法を用いて切断することができる。切断されるガラスは概して、基板、板、またはマザーガラスと称することができる。ガラスの例は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどである。ガラスは、熱的に強化または化学的に強化され得る。
【０１１８】
被覆されたガラス基板は無機単膜または多膜被覆を含むことができる。被覆ソーダ石灰ガラスの例は、二重銀および三重銀低放射被覆ガラス、反射防止被覆ガラス、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）被覆などである。
【０１１９】
ガラスの局所温度勾配が局所応力をもたらし、破断を引き起こすため、高熱膨張ガラス基板をレーザ工程で切断するのは困難である。ガラスの低温加熱を行って熱膨張ガラスを切断する切断工程をとることが望ましい。本文書に開示の方法では中〜高熱膨張係数を有するガラスが使用可能であることが重要である。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は４×１０−６／Ｋ超の熱膨張率を有する。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は７×１０−６／Ｋ超の熱膨張率を有する。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は９×１０−６／Ｋ超の熱膨張率を有する。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は４×１０−６／Ｋ未満の熱膨張率を有する。ホウケイ酸塩ガラスは通常、約３．３×１０−６／Ｋの熱膨張率を有する。ソーダ石灰ガラスは通常、約９〜９．５×１０−６／Ｋの熱膨張率を有する。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、熱強化ガラス基板は、化学強化ガラスの単位面積当たりの保存エネルギーよりも大きな単位面積当たりの保存エネルギーを有する。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は第１の圧縮応力面領域を有する第１の面と、第１の面とは反対側の、第２の圧縮応力面領域を有する第２の面と、第１および第２の圧縮応力面領域間の内部中央領域とを有する。第１の圧縮応力面と第２の圧縮歪み面はそれぞれ約２５０ｍｍ超の厚さを有することができる。
【０１２２】
本文書に開示の方法では様々な厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、約１．０ｍｍ以上の厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも約１．６ｍｍの厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、約２．０ｍｍ以上の厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、２．２ｍｍ超の厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、３．０ｍｍ超の厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、４．０ｍｍ超の厚さのガラス基板を使用することができる。いくつかの実施形態では、６．０ｍｍ超の厚さのガラス基板を使用することができる。
【０１２３】
熱強化ガラス基板は通常、約１．０ｍｍ超の厚さを有する。いくつかの実施形態では、約１．５ｍｍ超、約１．６ｍｍ超、約２．０ｍｍ超、約２．０ｍｍ超、約３ｍｍ超、約４ｍｍ超、約６ｍｍ超の厚さの熱強化ガラス基板が使用される。熱強化ガラス基板厚さの例は１．５ｍｍ、１．６ｍｍ、３．２ｍｍ、４．０ｍｍ、６．０ｍｍである。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、約１．０ｍｍ未満の厚さのガラス基板を使用することができる。特に携帯機器などの用途では、化学強化ガラス基板は約１．０ｍｍ未満の厚さを有することができる。化学強化基板の厚さの例は０．３ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．７ｍｍを含む。
【０１２５】
本文書に開示するレーザ切断方法を用いて処理されるガラスのサイズは変更することができる。標準的なガラスサイズを使用することができる。様々な標準的ガラス基板サイズの例は、１．１ｍ×１．３ｍ、１．５ｍ×３ｍ、２．２ｍ×２．６ｍ、３ｍ×６ｍである。いくつかの実施形態では、ガラス基板は少なくとも約０．２５ｍ２の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は少なくとも約１ｍ２の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は少なくとも約４ｍ２の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は少なくとも６ｍ２の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は少なくとも約１８ｍ２の表面積を有する。
【０１２６】
化学強化ガラスの用途は携帯電話、スマートフォンおよびタブレットコンピュータなどの携帯機器を含む。化学強化ガラスは通常、電話画面とタブレットコンピュータ画面に適した小さなサイズに切断される。本文書に開示する用途は、携帯機器に通常使用されるサイズよりも大きな切断片を使用する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の片に切断され、片のうち少なくとも１つが約０．２５ｍ２超の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の片に切断され、片のうち少なくとも１つが約０．５ｍ２超の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の片に切断され、片のうち少なくとも１つが約１．０ｍ２超の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の片に切断され、片のうち少なくとも１つが約２ｍ２超の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の片に切断され、片のうち少なくとも１つが約５ｍ２超の表面積を有する。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、本文書に開示の方法を使用して、被覆なしの強化ガラス基板を切断することができる。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、ガラス基板は１つ以上の膜、層、つや出し加工、被覆を支持することができる。層は薄膜を含むことができる。膜は略共面とすることができる。本文書に記載する膜はガラス基板と接触する、またはガラス基板によって支持される１つ以上のその他の膜と接触することができる。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は、ガラス基板および相互に略平行である２つ以上の層を支持する。いくつかの実施形態では、２つ以上の層はガラス基板の面または２つ以上の層のうちの別の層の面と隣接する。
【０１２９】
本文書に記載するレーザ工程を使用して、強化ガラス、および膜、層、つや出し加工、被覆を所望の形状およびサイズに切断することができる。膜の例は導電膜、酸化物膜、拡散隔膜、反射被覆、バッファ層、透明導電酸化物、エレクトロクロミック膜、イオン導体、導電酸化物、導電膜などを含む。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、ガラス基板上に支持される１つ以上の膜は、ガラス基板上に支持される１つ以上のその他の膜と電子相互作用することができる。電子相互作用する膜は相互に直接接触することができる、または１つ以上の介在膜または層を有することができる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、本文書に開示する素子のいずれも、本文書に記載するガラス基板のいずれかを備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）、または含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）ことができる。いくつかの実施形態では、本文書に開示するデバイスのいずれも本文書に記載するガラス基板のいずれかに支持させることができる。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、熱強化ガラス基板は略共面である１つ以上の膜を支持し、各膜はガラス基板面またはガラス基板によって支持される別の膜と接触することができる。いくつかの実施形態では、レーザエネルギーの印加前に１つ以上の膜を強化ガラス基板に形成することができる。本文書に開示する膜のいずれも、本文書に記載する基板と別の層との間に１つ以上の介在層を有することができる。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、ガラス基板コンポジットは本文書に開示する工程を使用して切断することができる。いくつかの実施形態では、コンポジットは部分的に製造されたエレクトロクロミックデバイスである。部分的に製造されたコンポジットは、第１の面を有する強化ガラス基板、強化ガラス基板の第１の面上に支持される導電層および導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック膜を含むことができる。いくつかの実施形態では、コンポジットは化学強化ガラス基板を含むことができる。いくつかの実施形態では、強化ガラス基板は熱強化ガラス基板である。導電層は透明導電酸化物などの金属または透明導体を備えることができる。エレクトロクロミック膜の例は、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化イリジウム（Ｍｎ２Ｏ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３）、酸化ニッケル（Ｎｉ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）などを含む。いくつかの実施形態では、導電層は強化ガラス基板上に直接存在する。いくつかの実施形態では、コンポジットは、強化ガラス基板の第１の面と導電層との間に１つ以上の略共面膜を含む。たとえば、エレクトロクロミックコンポジットは、４００ｎｍ厚の酸化タングステン膜をＦＴＯ面に被覆した、強化された（ｔｅｍｐｅｒｅｄ）３．２ｍ厚のＰｉｌｋｉｎｇｔｏｎ  Ｔｅｃ−１５基板を備えることができる。いくつかの実施形態では、イオン伝導体が導電層と電子相互作用する。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、切断ガラス片をさらに処理することができる。いくつかの実施形態では、ガラス片の切断端縁に、端縁強化工程などの追加処理を施すことができる。いくつかの実施形態では、コンポジットはコンポジットの切断後にエレクトロクロミックデバイスに組み立てられる。いくつかの実施形態では、切断ガラス片は一体ガラスユニットにさらに組み立てられる。いくつかの実施形態では、切断ガラス片はエレクトロクロミックデバイスにさらに組み立てられる。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを製造する方法が提供される。該方法は、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する強化ガラス基板、強化ガラス基板の第１の面上に支持される導電層および導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層、を備えるエレクトロクロミックコンポジットを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、２つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを形成することとを含む。エレクトロクロミックコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイを備えるマザーガラスコンポジットとして提供され、各コンポジットは強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備える。強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットに分離することができる。エレクトロクロミックコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイを備えるマザーガラスコンポジットとして提供され、各コンポジットは強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備える。強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットを備えるパネルを形成することができる。一体ガラスユニットは、マザーガラスコンポジットから切断された１つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを用いて組み立てられ得る。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、２つ以上のエレクトロクロミックデバイスの製造方法が提供される。該方法は、少なくとも１つの強化ガラス基板を備えるエレクトロクロミックデバイスを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下でエレクトロクロミックデバイスにレーザエネルギーを印加して、２つ以上のエレクトロクロミックデバイスを形成することとを含む。エレクトロクロミックデバイスは、２つの導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック電池とを含むことができる。導電層とエレクトロクロミック電池は、強化ガラス基板の面に直接的または間接的に支持させることができる。エレクトロクロミック電池は、アノードと、カソードと、アノードおよびカソードと電子相互作用するイオン伝導体とを含み、アノードおよびカソードの少なくとも一方がエレクトロクロミック材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、切断エレクトロクロミックデバイスは一体ガラスユニットに組み立てられる。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスが２つの透明導電酸化物層を備える。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスがタングステン混合金属酸化物層を備える。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスはニッケル混合金属酸化物層を備える。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスはリチウムイオン伝導層を備える。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスは化学強化または熱強化ガラス基板である第１の強化ガラス基板を含む。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスは化学強化ガラスまたは熱強化ガラス基板である第１および第２のガラス基板を含む。
【０１３８】
図６Ａを参照して上述したように、いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスはマザーガラスコンポジットとして提供される。１つのアプローチでは、マザーガラスコンポジットは、切断前の一体化された空間的に連続する大面積エレクトロクロミックデバイスを備えることができる。別のアプローチでは、マザーガラスコンポジットは、切断前の２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイスのアレイを備えることができる。別個のエレクトロクロミックデバイスのそれぞれは、少なくとも１つの共通強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を含むことができる。レーザエネルギーを強化ガラス基板に印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイスに分離することができる。２つ以上のコンポジット（たとえばエレクトロクロミック半電池などのエレクトロクロミックコンポジット）を製造する類似の方法も採用することができる。従って、いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックコンポジットは２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットのアレイを備えるマザーガラスコンポジットとして設けられ、各コンポジットは少なくとも１つの共通強化ガラス基板の対応する空間的に分離された部分を備える。レーザエネルギーを強化ガラス基板に印加して、マザーガラスコンポジットを切断し、２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックコンポジットを備えるパネルを形成することができる。マザーガラスコンポジットから切断される１つ以上のエレクトロクロミックデバイスを用いて一体ガラスユニットを組み立てることができる。もしくは、マザーガラスコンポジットから切断される１つ以上のエレクトロクロミックコンポジットを用いて一体ガラスユニットを組み立てることができる。
【０１３９】
図６Ａは、異なる形状の４つのデバイスに接続されるマザーガラスコンポジット４００の上面図である。マザーガラスコンポジット４００が２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイス２０のアレイを備えるアプローチでは、各デバイスがそれぞれ周縁または封止周縁を含むことができる。レーザエネルギーを共通強化ガラス基板に印加して、デバイスの円形周縁または封止周縁を切断して、２つ以上のエレクトロクロミックデバイス（たとえば図６Ａの２０−１、２０−２、２０−３、２０−４）を形成することができる。もしくは、マザーガラスコンポジット４００が２つ以上の空間的に分離されたエレクトロクロミックデバイス２０のアレイを備える場合、アレイは少なくとも１つの共通強化ガラス基板上のアクティブデバイスのアレイとして保持され、大面積多パネルデバイス（たとえば大面積窓）を提供することができる。このような場合、本発明のアプローチを使用して、マザーガラスコンポジット４００の周端縁に沿って強化ガラス基板を切断する（たとえばマザーガラスコンポジット４００上のこのような多パネルデバイスの周端縁を整える）ことができる。いずれにせよ、デバイスの端縁は、レーザエネルギーを印加する前またはデバイスを所望の形状に切断した後に封止され得る。マザーガラスコンポジットが一体化された空間的に連続した大面積エレクトロクロミックデバイス２０を備えるアプローチでは、デバイス自体を切断して、２つの別々のエレクトロクロミックデバイス（たとえば図６Ａの２０−１、２０−２、２０−３、２０−４）を形成することができる。さらに、または、代わりとして、マザーガラスコンポジット４００の周端縁に沿って強化ガラス基板を切断することによって、このようなマザーガラスコンポジット４００の周端縁を整えることができる。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスは、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第１のガラス基板と、第１のガラス基板の第１の面上に支持される第１の導電層と、第１の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックアノード層と、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第２のガラス基板と、第２のガラス基板の第２の面上に支持される第２の導電層と、第２の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックカソード層と、エレクトロクロミックアノード層およびエレクトロクロミックカソード層のそれぞれと電子相互作用するイオン伝導性材料とを備える。
【０１４１】
Ｂｅｒｇｈらの米国特許出願公開第２０１２／０２００９０８号（「Ｂｅｒｇｈら」）はエレクトロクロミック被覆およびデバイスの例を開示しており、引用により開示の全文を本文書に組み込む。エレクトロクロミックデバイスは、Ｂｅｒｇｈらに開示される材料および方法のいずれかを用いて作製され得る。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、透明導電酸化物層は、熱強化ステップ中にガラス基板に蒸着させることができる。いくつかの実施形態では、透明導電酸化物層は熱強化ステップ後に追加することができる。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、電極層はスパッタリングを用いて蒸着することができる。いくつかの実施形態では、電極層は液状コーティングを用いて蒸着することができる。場合によっては、液状コーティングを硬化することができる。エレクトロクロミックスタックのアノードおよびカソードには異なる材料を使用することができる。エレクトロクロミックスタックのアノードおよびカソードにはＢｅｒｇｈらに開示される材料のいずれも使用することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の電極層は、バスバー用の空間を提供するようにパターニングされ得る。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスは２つの強化ガラス基板を含み、エレクトロクロミックデバイスは１つ以上のレーザを用いて切断される。いくつかの実施形態では、レーザの複数のパスを利用して、２つの強化ガラス基板を有するデバイスを切断することができる。いくつかの実施形態では、複数のレーザを使用して、２つの強化ガラス基板を有するデバイスを同時に切断することができる。いくつかの実施形態では、２つの強化ガラス基板は同一形状に切断される。いくつかの実施形態では、バスバーまたは別の電子デバイスの設置に対応するように強化基板の一方が異なるサイズまたは形状に切断される。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、絶縁ガラスユニットの製造方法が提供される。該方法は、第１の強化ガラス基板を備える第１のマザーガラスを提供することと、強化ガラス基板の切断に有効な条件下で第１の強化ガラス基板にレーザエネルギーを印加して、第１のガラス板を形成すること、第２のガラス板を提供することと、第１のガラス板と第２のガラス板とを絶縁ガラスユニットに組み立てることとを含むことができる。いくつかの実施形態では、マザーガラスは熱強化ガラス基板を含む。いくつかの実施形態では、マザーガラスは化学強化ガラス基板を含む。いくつかの実施形態では、第２の強化ガラス基板を備える第２のマザーガラスが提供されることを含む。第２のガラス板は第２の強化ガラス基板を切断することによって形成され得る。いくつかの実施形態では、第２の強化ガラス基板は熱強化ガラス基板である。いくつかの実施形態では、第２の強化ガラス基板は化学強化ガラス基板である。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、第１のおよび／または第２の強化ガラス基板はエレクトロクロミックコンポジットの１構成要素として設けることができる。エレクトロクロミックコンポジットは第１の強化ガラス基板の面上に支持される導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層とを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のおよび／または第２の強化ガラス基板はエレクトロクロミックデバイスの１構成要素として設けることができる。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、本文書に開示の方法は無塵室またはその他の管理された環境で実行することができる。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、本文書に記載する切断ガラスのいずれかを含むデバイスが提供される。いくつかの実施形態では、切断ガラス片が設けられる。切断ガラスは、第１の面と、対向する第２の面と、第１の面と第２の面間の周端縁とを有し、端縁がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有する熱強化ガラス基板を含むことができる。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックコンポジットが設けられる。エレクトロクロミックコンポジットは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁を有する強化ガラス基板であって、端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する強化ガラス基板と、強化ガラス基板の第１の面上に支持される導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック層とを含む。レーザフィラメンテーション切断工程の印は本文書に説明する。いくつかの実施形態では、導電層は強化ガラス基板の第１の面に直接接触する。いくつかの実施形態では、１つ以上の略共面層を導電層と強化ガラス基板の第１の面との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックコンポジットは、強化ガラスの周端縁に金属、酸化材料、またはポリマー層から成る被覆を含む。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスが提供される。エレクトロクロミックデバイスは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の周端縁とを有する少なくとも１つの強化ガラス基板であって、周端縁がレーザフィラメンテーション切断工程の印を有する少なくとも１つの強化ガラス基板を含むことができる。レーザフィラメンテーション切断工程の印を本文書で説明する。
【０１５１】
エレクトロクロミックデバイスは、２つの導電層と、導電層と電子相互作用するエレクトロクロミック電池とを含み、導電層とエレクトロクロミック電池とは強化ガラス基板の第１の面または第２の面上に直接的または間接的に支持させることができる。エレクトロクロミック電池は、アノード層と、カソード層と、アノード層およびカソード層と電子相互作用するイオン伝導層とを含み、アノードおよびカソードの少なくとも一方がエレクトロクロミック材料を備えることができる。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、エレクトロクロミックデバイスは、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第１のガラス基板と、第１のガラス基板の第１の面上に支持される第１の導電層と、第１の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックアノード層と、第１の面および第１の面とは反対側の第２の面を有する第２のガラス基板と、第２のガラス基板の第２の面上に支持される第２の導電層と、第２の導電層と電子相互作用するエレクトロクロミックカソード層と、エレクトロクロミックアノード層およびエレクトロクロミックカソード層のそれぞれと電子相互作用するイオン伝導性材料とを備え、第１のガラス基板および第２のガラス基板の少なくとも一方が第１の面と第２の面との間の周端縁を有する強化ガラス基板であり、周端縁がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有する。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、第１のガラス基板と第２のガラス基板はそれぞれ強化ガラス基板である。いくつかの実施形態では、第１のガラス基板と第２のガラス基板はそれぞれ第１の面と第２の面間の周端縁を有し、周端縁がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有する強化ガラス基板である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの強化ガラス基板が化学強化ガラス基板である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの強化ガラス基板が熱強化ガラス基板である。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、絶縁ガラスユニットが設けられる。絶縁ガラスユニットは、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の第１の周端縁を有する強化ガラスを備える第１の板と、第１の面、第１の面とは反対側の第２の面および第１の面と第２の面との間の第２の周端縁を有するガラスを備える第２の板と、第１のガラス板と第２のガラス板との間の空間的分離を提供するスペーサ素子とを含み、第１の周端縁および第２の周端縁の少なくとも一方がレーザフィラメンテ−ション切断工程の印を有することができる。第２の板は強化ガラス板を備えることができる。第１および第２の板は化学強化ガラスを備えることができる。第１および第２の板は熱強化ガラスを備えることができる。第１の板は略共面である１つ以上の膜を支持し、各膜はガラス基板面または基板によって支持される別の膜と接触することができる。第２の板は略共面である１つ以上の膜を支持し、各膜はガラス基板面または基板によって支持される別の膜と接触することができる。第１のおよび／または第２の板はエレクトロクロミック材料を含む、またはエレクトロクロミック電池またはエレクトロクロミックデバイスを支持することができる。
【０１５５】
実施例１
窓用のガラス基板は最初、最終窓製品に必要な表面応力に達するように熱的に強化される。大抵の場合、約６５ＭＰａの表面応力で十分であるが、これは設置位置およびその他の要因に応じて変動する可能性がある。その後、ガラス基板はエレクトロクロミック膜の第１の層で被覆される。エレクトロクロミック膜の第１の層は３００℃未満の温度で硬化させることができる。いくつかの工程は被覆後の効果を必要とせず、たとえばスパッタリングされたエレクトロクロミック層は通常、蒸着後の熱処理を必要としない。平行して、合致する対向電極エレクトロクロミック層が、第１のガラス基板と等しいサイズの別の強化ガラス基板上に被覆される。対向電極エレクトロクロミック層を硬化してもしなくてもよい。
【０１５６】
次いで、２つの被覆された強化ガラス基板は、必要なイオン伝導性を有する２つのガラス基板間をポリマーで被覆して機能的なエレクトロクロミックデバイスを作製する。
【０１５７】
その後、結果として生じるエレクトロクロミック窓は、顧客の需要に応じていくつかの異なるサイズおよび形状に切断することができる。切断は、強化ガラスを備えるエレクトロクロミック窓の切断のために最適化されたレーザ切断システムで実行される。レーザ切断工程は、所望の切断線に沿って窓にレーザエネルギーを照射することから成るレーザフィラメンテーション工程である。レーザ設定は、エレクトロクロミック窓を形成する両ガラス片の厚さ内でフィラメントの相互作用をもたらすように最適化される。レーザの相互作用は、ガラスが工程中に粉砕するのを防ぐ非常にわずかな量に制限される。その後、窓は切断線に沿って断裂または分離される。これらの工程を異なる角度かつ適切な位置で繰り返すことによって、積層部分に面取りされた切断端縁を生じることができる。この工程をさらに繰り返すことによって、積層部分に円筒状またはペンシル状の端縁に近い切断端縁を形成することができる。図７Ｂを参照。
【０１５８】
実施例２
ソーダ石灰ガラス基板が設けられる。ソーダ石灰ガラスは、熱強化工程中に透明導電酸化物（ＴＣＯ）層を追加するように処理される。ソーダ石灰ガラスには、ガラスが約６５０℃の温度に達する特別に調整された高温のＴＣＯ工程が施される。次に、基板は、約６０ＭＰａの表面応力を生じる速度で冷却される。次いで、ＴＣＯ被覆熱強化ガラスはエレクトロクロミック被覆されて、約３００℃の温度で約１時間焼成される。
【０１５９】
その後、熱強化ガラス基板は、強化ガラスの２つの片間にポリマーイオン伝導体を用いて、強化ガラス対を備えた大きなデバイスに組み立てることができる。次いで、組み立てられたデバイスは、本文書に記載するレーザフィラメンテ−ション工程によって所望の小さな素子サイズに切断される。
【０１６０】
実施例３
Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ（ＴＥＣ−１５ＴＱ）製の３．２ｍｍのソーダ石灰ガラス基板が浄化され、緩冷強化または急冷強化され、再度浄化される。浄化後、基板はスロット被覆、溶射被覆、または浸漬被覆を用いてカソード溶液で被覆される。その後、液状被覆されたカソード膜は、空気、加熱、真空、これらの方法の組み合わせまたはこれらの方法の連続によって乾燥させられる。膜の乾燥後、カソード膜は、清浄な乾燥空気などの制御された環境下で約２５０℃〜約５５０℃の温度まで加熱されて、所望のカソード材料を生成する。
【０１６１】
Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ（ＴＥＣ−１５ＴＱ）製の３．２ｍｍのソーダ石灰ガラス基板が浄化され、緩冷強化または急冷強化され再度浄化される。浄化後、基板はスロット被覆、溶射被覆、または浸漬被覆を用いてアノード溶液で被覆される。その後、液状被覆されたアノード膜は、空気、加熱、真空、これらの方法の組み合わせまたはこれらの方法の連続によって乾燥させられる。膜の乾燥後、アノード膜は、清浄な乾燥空気などの管理された環境下で約２５０℃〜約５５０℃の温度まで加熱されて、所望のアノード材料を生成する。
【０１６２】
次に、カソード被覆ガラス基板は、ステンシル（孔版）印刷またはスクリーン印刷工程によってポリマーイオン伝導膜で被覆される。このポリマー膜は、被覆後の熱若しくは真空乾燥ステップまたは熱若しくはＵＶ硬化ステップを必要とする。任意で、アノード被覆ガラス基板は、ステンシル印刷またはスクリーン印刷工程によってポリマーイオン伝導膜でも被覆される。このポリマー膜も、被覆後の熱若しくは真空乾燥ステップまたは熱若しくはＵＶ硬化ステップを必要とする。
【０１６３】
次いで、アノード基板とカソード基板とは、基板がたとえば約９０℃〜約１８０℃の高温で、通常約１０〜約２５ｐｓｉの圧力下で積層される真空積層工程において共に積層される。
【０１６４】
積層後、個々のデバイスは、熱強化ガラスまたは強化ガラスの切断のために最適化されたレーザパラメータで、本文書に記載するレーザフィラメンテーション工程を用いてガラスから切断される。あるアプローチでは、積層体を形成する各基板が、２つの基板を面内の同じ位置または異なる位置で切断される各側面を形成することができる。レーザが当たる第３の面の近傍で積層体内の点にレーザを集束させることによって、第２のガラス基板を切断することができる。各ガラス片に２つの平行かつ相殺的な切り目を形成することによって、一方の基板の内面から露出する端縁を形成することができる。これは、バスバーの装着と電気的接触のために一方の基板の端縁でＴＣＯ膜を露出させるのに有効である。また、両ガラス片を通る切り目と、平行かつ相殺的な切り目を結果として生じるデバイスの方向に形成することによって、このような階段状端縁を生成することができる。このアプローチは、マザーガラスの一方の側から印加されるレーザエネルギーから両方の切り目を生成できるという利点を有する。
【０１６５】
実施例４
本実施例では、化学強化ガラス基板はレーザフィラメンテーション工程で円滑な端縁を有するように切断される。まず、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、またはアルミノケイ酸のガラス基板は、約４００〜８００ＭＰａの表面応力に達するように化学的に強化される。その後、化学強化ガラス基板は低温、たとえば２５０℃未満でＴＣＯ膜が被覆される。低温を使用して基板の化学強化を保持する。その後、専売のエレクトロクロミック被覆をガラス基板に形成することができる。次に、ガラス基板は約１時間、約３００℃の温度で焼成される。次いで、ガラス基板はポリマーイオン伝導体を用いて、ガラス基板対と共にデバイスに組み立てられる。そして、デバイスはレーザフィラメンテーション工程でより小さなデバイスに切断される。「低」温工程フローとレーザフィラメンテ−ション工程の使用により、切り目周辺に亀裂および欠陥を生成せずに化学強化ガラス基板を切断することができる。端縁と強度の向上したエレクトロクロミックデバイスが生産される。
【０１６６】
実施例５
【０１６７】
ＡＳＴＭ  Ｃ１０４８に記載の試験仕様に従い、４点折り曲げ具を装備したインストロン３３６６を用いて、３．２ｍｍ厚で４０ＭＰａの平均表面応力を有する１セットの熱強化ソーダ石灰ガラス１５片の試験を行った。試験データをワイブル分布に適合させた。特徴強度とワイブル係数はそれぞれ１４５ＭＰａと２０であった。全サンプルが１００ＭＰａ超の破壊係数を有した。上記の試験結果のワイブル分布に適合させた破壊係数分布を下記の表１に示す。
【表１】
2016520501.tif 000003
【０１６８】
実施例６
【０１６９】
ＡＳＴＭ  Ｃ１０４８に記載の試験仕様に従い、４点折り曲げ具を装備したインストロン３３６６を用いて、３．２ｍｍ厚で４０ＭＰａの平均表面応力を有する１セットの熱強化ソーダ石灰ガラス１５片の試験を行った。試験データをワイブル分布に適合させた。特徴強度とワイブル係数はそれぞれ１６４．６ＭＰａと１６．８であった。全サンプルが１００ＭＰａ超の破壊係数を有した。
【０１７０】
上記の試験結果のワイブル分布に適合させた破壊係数分布を下記の表２に示す。
【表２】
2016520501.tif 000004
【０１７１】
実施例７
【０１７２】
下記表３に示すように、レーザ切断およびアニールされたＳＬＧは、機械的に切断され、かつアニールされたガラスよりも強靱である。８５ＭＰａの表面応力のレーザ切断ガラスは、１１０ＭＰａの機械的切断前（急冷強化前）サンプルの強度に匹敵する。
【表３】
2016520501.tif 000005
【０１７３】
本文書の技術の上記の詳細な説明は例示と説明を目的として提示した。当技術を網羅する、または当技術をまさに開示した形式に限定することを目的としていない。上記の教示に鑑み、多くの変更および変形が可能である。記載した実施形態は、当技術の原理およびその実際的な応用を最も適切に説明することによって、各種実施形態において当業者が企図される特定の使用に適する様々な変更と共に当技術を最良に活用できるように選択されている。本発明の説明は、添付の請求項によって定義される、またはそれ以外の形で当業者によって認識される本発明の精神と範囲に属することができるものとして上記の変更、変形、等価物を対象とすることを意図する。
【図１Ａ】
2016520501.tif 000006
【図１Ｂ】
2016520501.tif 000007
【図１３Ａ】
2016520501.tif 000008
【図１５】
2016520501.tif 000009
【図１６】
2016520501.tif 000010
【図１７】
2016520501.tif 000011
【図１８】
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【図１９】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
2016520501.tif 000016
【図４】
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【図５】
2016520501.tif 000018
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2016520501.tif 000020
【図７】
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【図７Ａ】
2016520501.tif 000022
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2016520501.tif 000024
【図８】
2016520501.tif 000025
【図８Ａ】
2016520501.tif 000026
【図９】
2016520501.tif 000027
【図９Ａ】
2016520501.tif 000028
【図１０】
2016520501.tif 000029
【図１１】
2016520501.tif 000030
【図１２】
2016520501.tif 000031
【図１３Ｂ】
2016520501.tif 000032
【図１４】
2016520501.tif 000033
【国際調査報告】
2016520501.tif 000034
2016520501.tif 000035
2016520501.tif 000036