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TW201609575A - 成形玻璃物件及其形成方法 - Google Patents

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TW201609575A
TW201609575A TW104114480A TW104114480A TW201609575A TW 201609575 A TW201609575 A TW 201609575A TW 104114480 A TW104114480 A TW 104114480A TW 104114480 A TW104114480 A TW 104114480A TW 201609575 A TW201609575 A TW 201609575A
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哥雅亭維拉蒂斯萊夫俄耶維奇
瑞吉約翰理查
歐忍史克萊皆卡
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文卡塔拉曼納特桑
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康寧公司
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Abstract

一種方法，其包括使玻璃片之第二層與成型表面接觸以形成成形玻璃物件。該玻璃片包括鄰近於該第二層之第一層。該第一層包括第一玻璃組成物。該第二層包括第二玻璃組成物。在該接觸步驟期間該玻璃片之有效黏度小於在該接觸步驟期間該玻璃片之該第二層之黏度。一種成形玻璃物件，其包括：第一層，該第一層包括第一玻璃組成物；以及第二層，該第二層包括第二玻璃組成物。該第一玻璃組成物之軟化點小於該第二玻璃組成物之軟化點。該玻璃物件之有效108.2P溫度為至多約900℃。

Description

成形玻璃物件及其形成方法
本申請案主張2014年5月7日申請之美國申請案第61/989712號之優先權權益，該申請案之內容以全文引用方式併入本文。
本揭示內容係關於玻璃物件，且更特定而言係關於包含複數個玻璃層之積層玻璃物件及其形成方法。
玻璃片可經模製以形成具有非平面或3維形狀之成形玻璃物件。典型地，玻璃片經加熱至其軟化點，且隨後經變形以符合固體模具之表面。
本文揭示的為成形玻璃物件及其形成方法。
本文揭示的為包含以下步驟之方法：使玻璃片之第二層與成型表面接觸以形成成形玻璃物件。玻璃片包含鄰近於第二層之第一層。第一層包含第一玻璃組成物。第二層包含第二玻璃組成物。在接觸步驟期間玻璃片之有效黏度小於在接觸步驟期間第二層之黏度。
本文揭示的亦為成形玻璃物件，該成形玻璃物件包含：第一層，該第一層包含第一玻璃組成物；以及第二層，該第二層包含第二玻璃組成物。第一玻璃組成物之軟化點小於第二玻璃組成物之軟化點。玻璃物件之有效108.2P溫度為至多約900℃。在玻璃物件之有效108.2P溫度下，第二玻璃組成物之黏度為至少約108.3P。
本文揭示的亦為成形玻璃物件，該成形玻璃物件包含：第一層，該第一層包含第一玻璃組成物；以及第二層，該第二層包含第二玻璃組成物。成形玻璃物件之表面粗糙度為至多約1nm。成形玻璃物件之波紋度為至多約50nm。
其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述僅僅為示範，且意欲提供用於理解發明申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。
100‧‧‧玻璃片
102‧‧‧芯層
104‧‧‧第一包覆層
106‧‧‧第二包覆層
200‧‧‧溢流分配器
220‧‧‧下溢流分配器
222‧‧‧流槽
224‧‧‧第一玻璃組成物
226‧‧‧外成型表面
228‧‧‧外成型表面
230‧‧‧拉製線
240‧‧‧上溢流分配器
242‧‧‧流槽
244‧‧‧第二玻璃組成物
246‧‧‧外成型表面
248‧‧‧外成型表面
300‧‧‧成型表面
402‧‧‧線
404‧‧‧線
406‧‧‧線
408‧‧‧線
410‧‧‧線
500‧‧‧成形玻璃物件
502‧‧‧實質上平面中心區域
504‧‧‧曲形唇部
600‧‧‧成型表面
602‧‧‧突起
702‧‧‧曲線
704‧‧‧曲線
706‧‧‧曲線
802‧‧‧曲線
804‧‧‧曲線
806‧‧‧曲線
902‧‧‧曲線
904‧‧‧曲線
R‧‧‧參數
第1圖為玻璃物件之一個示範性實施例之橫截面圖。
第2圖為可用於形成玻璃物件的溢流分配器之一個示範性實施例之橫截面圖。
第3圖為玻璃片之外表面與成型表面之一個示範性實施例之間的界面之近視圖。
第4圖為可用於表示玻璃片與成型表面之間的相互作用的分析模型之圖像表示。
第5圖為填充如第4圖所示的成型表面之表面特徵的具有不同黏度之玻璃的動力學之圖形表示。
第6圖為藉由施加1巴彎曲壓力來形成具有3mm半徑及2.3mm彎曲高度之彎曲部的預測時間隨玻璃片之玻璃黏度變化的圖形圖解，該等玻璃片之厚度在0.07mm至0.7mm範圍變化。
第7-8圖為藉由使玻璃片與成型表面接觸所形成的成形玻璃物件之一個示範性實施例之照片。
第9圖例示與包含突起的成型表面之另一示範性實施例接觸的玻璃片之模擬回應。
第10圖為針對不同第一玻璃組成物與第二玻璃組成物黏度比(例如，芯部/包層黏度比)，如第9圖所示在芯層與第一包覆層之間的界面之變形隨第一包覆層之厚度變化的預測減弱之圖形圖解。
第11圖為用於形成成形玻璃物件之示範性玻璃組成物的黏度曲線之圖形圖解。
第12圖例示成形玻璃物件之一個示範性實施例與標稱CAD之偏差。
第13-14圖例示在離子交換之前及之後，成形玻璃物件之另一示範性實施例與標稱CAD之偏差。
第15圖為照片，其展示投影至由積層玻璃片形成的成形玻璃物件之一個示範性實施例(右側)及由單層玻璃片形成的成形玻璃物件之另一示範性實施例(左側)之表面上的柵格影像。
第16圖為用於形成成形玻璃物件之示範性玻璃組成物的黏度曲線之圖形圖解。
第17圖為成形玻璃物件中形成的表面缺陷之斜率隨使用示範性模型化成型製程的玻璃片之有效黏度變化之圖形圖解。
第18圖為成形玻璃物件中形成的表面缺陷之斜率隨使用另一示範性模型化成型製程的玻璃片之有效黏度變化之圖形圖解。
現將詳細參考示範性實施例，該等示範性實施例例示於隨附圖式中。在任何可能的情況下，整個圖式將使用相同元件符號指代相同或相似部件。圖式中之組件未必按比例繪製，而重點是關注對示範性實施例之原理的例示。
如本文所使用，術語「平均熱膨脹係數」係指給定材料或層的在0℃與300℃之間的平均熱膨脹係數。如本文所使用，除非另外指示，否則術語「熱膨脹係數」係指平均熱膨脹係數。
如本文所使用，玻璃組成物之術語「軟化點」係指玻璃組成物之黏度為約107.6泊(P)時所處的溫度。
如本文所使用，玻璃組成物之術語「退火點」係指玻璃組成物之黏度為約1013.2泊(P)時所處的溫度。
如本文所使用，玻璃組成物之術語「應變點」係指玻璃組成物之黏度為約1014.7泊(P)時所處的溫度。
如本文所使用，玻璃物件、玻璃層或玻璃組成物之術語「108.2P溫度」係指玻璃物件、玻璃層或玻璃組成物之黏度為約108.2P時所處的溫度。
在各種實施例中，玻璃片係與成型表面接觸以形成成形玻璃物件。玻璃片包含至少第一層及第二層。例如，第一層包含芯層，且第二層包含鄰近於芯層之一或多個包覆層。第一層及/或第二層均為包含玻璃、玻璃陶瓷或其組合之玻璃層。例如，第一層及/或第二層均為透明玻璃層。在一些實施例中，在玻璃片與成型表面之接觸期間，第一層之黏度小於與成型表面接觸的第二層之黏度。例如，在接觸期間，玻璃片之有效黏度小於與成型表面接觸的玻璃片之接觸黏度。此等不同黏度可允許成形玻璃物件之形成，同時避免在成形玻璃物件與成型表面之間的潛在有害的表面相互作用。
第1圖為玻璃片100之一個示範性實施例之橫截面圖。在一些實施例中，玻璃片100包含積層片，該積層片包含複數個玻璃層。積層片可如第1圖所示為實質上平面的，或為非平面的。玻璃片100包含芯層102，該芯層102安置於第一包覆層104與第二包覆層106之間。在一些實施例中，第一包覆層104及第二包覆層106為如第1圖所示的外部層。在其他實施例中，第一包覆層及/或第二包覆層為安置於芯層與外部層之間的中間層。
芯層102包含第一主表面及與第一主表面相反的第二主表面。在一些實施例中，第一包覆層104熔合至芯層102之第一主表面。另外或替代地，第二包覆層106熔合至芯層102之第二主表面。在此等實施例中，第一包覆層104與芯層102之間及/或第二包覆層106與芯層102之間的界面不含任何黏結材料，諸如，例如黏合劑、塗層或任何非玻璃材料，該黏結材料係添加或配置來將各別包覆層黏附至芯層。因此，第一包覆層104及/或第二包覆層106直接熔合至芯層102，或直接鄰近於芯層102。在一些實施例中，玻璃片包含一或多個中間層，該等中間層安置於芯層與第一包覆層之間及/或芯層與第二包覆層之間。例如，中間層包含形成於芯層與包覆層之界面處的中間玻璃層及/或擴散層。擴散層可包含摻合區域，該摻合區域包含每一層中鄰近於該擴散層之組分。在一些實施例中，玻璃片100包含玻璃-玻璃積層體(例如，現場熔合多層玻璃-玻璃積層體)，其中直接相鄰的玻璃層之間的界面為玻璃-玻璃界面。
在一些實施例中，第一層(例如，芯層102)包含第一玻璃組成物，且第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)包含不同於第一玻璃組成物之第二玻璃組成物。例如，在第1圖所示的實施例中，芯層102包含第一玻璃組成物，且第一包覆層104及第二包覆層106中之每一者包含第二玻璃組成物。在其他實施例中，第一包覆層包含第二玻璃組成物，且第二包覆層包含第三玻璃組成物，該第三玻璃組成物不同於該第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物。
玻璃片可使用適合的製程來形成，該製程諸如，例如熔融拉製、下拉、狹槽拉製、上拉或浮製製程。玻璃片之各種層可在玻璃片之形成期間進行積層，或獨立地形成且隨後進行積層以形成玻璃片。在一些實施例中，玻璃片係使用熔融拉製製程來形成。第2圖為可用於形成玻璃片(諸如，例如玻璃片100)的溢流分配器200之一個示範性實施例之橫截面圖。溢流分配器200可如美國專利第4,214,886號所述來配置，該專利以全文引用方式併入本文。例如，溢出分配器200包含下溢流分配器220及定位於下溢流分配器上方之上溢流分配器240。下溢流分配器220包含流槽222。第一玻璃組成物224經熔融且以黏性狀態進料至流槽222中。第一玻璃組成物224形成玻璃片100之芯層102，如以下進一步所述。上溢流分配器240包含流槽242。第二玻璃組成物244經熔融且以黏性狀態進料至流槽242中。第二玻璃組成物244形成玻璃片100之第一包覆層104及第二包覆層106，如以下進一步所述。
第一玻璃組成物224溢出流槽222，且沿下溢流分配器220之相反外成型表面226及228向下流動。外成型表面226及228在拉製線230處會聚。第一玻璃組成物224沿下溢流分配器220之各別外成型表面226及228向下流動之分離流在拉製線230處會聚，在該拉製線230處，該等分離流熔合在一起以形成玻璃片100之芯層102。
第二玻璃組成物244溢出流槽242，且沿上溢流分配器240之相反外成型表面246及248向下流動。第二玻璃組成物244由上溢流分配器240向外偏轉，以使得第二玻璃組成物圍繞下溢流分配器220流動，且接觸溢出下溢流分配器之外成型表面226及228之第一玻璃組成物224。第二玻璃組成物244之分離流熔合至第一玻璃組成物224沿下溢流分配器220之各別外成型表面226及228向下流動之各別分離流。在第一玻璃組成物224之流於拉製線230處會聚之後，第二玻璃組成物244即形成玻璃片100之第一包覆層104及第二包覆層106。
在一些實施例中，呈黏性狀態之芯層102之第一玻璃組成物224與呈黏性狀態之第一包覆層104及第二包覆層106之第二玻璃組成物244接觸以形成積層片。在一些此等實施例中，積層片為遠離下溢流分配器220之拉製線230行進的玻璃帶之一部分，如第2圖所示。玻璃帶可藉由適合手段自下溢流分配器220拉離，該手段包括例如重力及/或牽拉滾筒。玻璃帶在其遠離下溢流分配器220行進時冷卻。玻璃帶經切斷以自其分離積層片。因此，積層片係自玻璃帶切割。玻璃帶可使用適合技術來切斷，該適合技術諸如，例如劃線、彎曲、熱震動及/或雷射切割。在一些實施例中，玻璃片100包含如第1圖所示的積層片。在其他實施例中，積層片可經進一步處理(例如，藉由切割或模製)以形成玻璃片100。
儘管第1圖所示的玻璃片100包含三個層，但本揭示內容包括其他實施例。在其他實施例中，玻璃片可具有既定數量之層，諸如兩個、四個或四個以上的層。例如，包含兩個層之玻璃片可使用兩個溢流分配器來形成，該等溢流分配器經定位以便兩個層在遠離溢流分配器之各別拉製線行進時接合，或使用具有分開流槽之單一溢流分配器來形成，以便兩種玻璃組成物溢出溢流分配器之相反外成型表面，且在溢流分配器之拉製線處會聚。包含四個或四個以上層之玻璃片可使用另外的溢流分配器及/或使用具有分開流槽之溢流分配器來形成。因此，具有既定數量之層的玻璃片可藉由相應地更改溢流分配器來形成。
在一些實施例中，玻璃片100包含至少約0.05mm、至少約0.1mm、至少約0.2mm或至少約0.3mm之厚度。另外或替代地，玻璃片100包含至多約3mm、至多約2mm、至多約1.5mm、至多約1mm、至多約0.7mm或至多約0.5mm之厚度。在一些實施例中，芯層102之厚度與玻璃片100之厚度之比率為至少約0.6、至少約0.7、至少約0.8、至少約0.85、至少約0.9或至少約0.95。在一些實施例中，第二層(例如，第一包覆層104及第二包覆層106中之每一者)之厚度為約0.01mm至約0.3mm。
在一些實施例中，玻璃片100係配置為強化玻璃片。因此，由如本文所述的玻璃片100形成的成形玻璃物件包含強化成形玻璃物件。例如，在一些實施例中，第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物包含與第一層(例如，芯層102)之第一玻璃組成物不同的平均熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)。例如，第一包覆層104及第二包覆層106由具有比芯層102更低平均CTE之玻璃組成物形成。CTE失配(亦即，第一包覆層104及第二包覆層106之平均CTE與芯層102之平均CTE之間的差異)造成在玻璃片100之冷卻之後，包覆層中之壓縮應力及芯層中之拉伸應力的形成。在各種實施例中，第一包覆層及第二包覆層中之每一者可獨立地具有較高平均CTE、較低平均CTE，或實質上與芯層相同的平均CTE。
在一些實施例中，第一層(例如，芯層102)之平均CTE與第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之平均CTE相差至少約5x10-7℃-1、至少約15x10-7℃-1或至少約25x10-7℃-1。另外或替代地，第一層之平均CTE與第二層之平均CTE相差至多約55x10-7℃-1、至多約50x10-7℃-1、至多約40x10-7℃-1、至多約30x10-7℃-1、至多約20x10-7℃-1或至多約10x10-7℃-1。例如，在一些實施例中，第一層之平均CTE與第二層之平均CTE相差約5x10-7℃-1至約30x10-7℃-1，或約5x10-7℃-1至約20x10-7℃-1。在一些實施例中，第二層之第二玻璃組成物包含至多約40x10-7℃-1或至多約35x10-7℃-1之平均CTE。另外或替代地，第二層之第二玻璃組成物包含至少約25x10-7℃-1或至少約30x10-7℃-1之平均CTE。另外或替代地，第一層之第一玻璃組成物包含至少約40x10-7℃-1、至少約50x10-7℃-1或至少約55x10-7℃-1之平均CTE。另外或替代地，第一層之第一玻璃組成物包含至多約90x10-7℃-1、至多約85x10-7℃-1、至多約80x10-7℃-1、至多約70x10-7℃-1或至多約60x10-7℃-1之平均CTE。
在一些實施例中，包覆層之壓縮應力為至多約800MPa、至多約500MPa、至多約300MPa、至多約200MPa、至多約150MPa、至多約100MPa、至多約50MPa或至多約40MPa。另外或替代地，包覆層之壓縮應力為至少約10MPa、至少約20MPa、至少約30MPa、至少約50MPa、至少約100MPa或至少約200MPa。
在一些實施例中，第一層之第一玻璃組成物包含比第二層之第二玻璃組成物更低的軟化點。例如，在第1圖所示的實施例中，芯層102之第一玻璃組成物包含比第一包覆層104及/或第二包覆層106之第二玻璃組成物更低的軟化點。此等不同軟化點可允許玻璃片100形成為成形玻璃物件，同時避免在玻璃片與如本文所述的成型表面之間的潛在有害的表面相互作用。
在一些實施例中，第一玻璃組成物之軟化點與第二玻璃組成物之軟化點相差至少約5℃、至少約15℃、至少約50℃或至少約80℃。另外或替代地，第一玻璃組成物之軟化點與第二玻璃組成物之軟化點相差至多約100℃。在一些實施例中，第一玻璃組成物包含至多約900℃、至多約880℃、至多約800℃或至多約775℃之軟化點。另外或替代地，第一玻璃組成物包含至少約600℃、至少約700℃或至少約800℃之軟化點。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至多約1000℃、至多約975℃、至多約900℃或至多約800℃之軟化點。另外或替代地，第二玻璃組成物包含至少約700℃、至少約800℃或至少約900℃之軟化點。
在一些實施例中，第一層之第一玻璃組成物包含比第二層之第二玻璃組成物更低的108.2P溫度。例如，在一些實施例中，第一玻璃組成物之108.2P溫度與第二玻璃組成物之108.2P溫度相差至少約5℃、至少約15℃、至少約50℃或至少約80℃。另外或替代地，第一玻璃組成物之108.2P溫度與第二玻璃組成物之108.2P溫度相差至多約125℃、至多約110℃或至多約100℃。
在一些實施例中，在各種溫度下，第一層之第一玻璃組成物包含比第二層之第二玻璃組成物更低的黏度。換言之，第一玻璃組成物之黏度曲線之全部或一部分處於第二玻璃組成物之黏度曲線下方。例如，第一層之第一玻璃組成物包含比第二層之第二玻璃組成物更低的107.4溫度，及比第二層之第二玻璃組成物更低的1010P溫度。
在各種實施例中，玻璃片100係與成型表面接觸以形成成形玻璃物件。此製程可稱為重整製程或模製製程。第3圖為玻璃片之外表面與成型表面300之一個示範性實施例之間的界面之近視圖。成型表面300可包含適合成型單元或模具之成型表面，該成型單元或模具包括例如真空模具、壓力模具、松垂模具(sagging mold)或壓模。在一些實施例中，成型單元包含單模具成型單元(例如，真空模具、壓力模具或松垂模具)。單模具成型單元包含單一成型表面，此與按壓在一起以形成成形玻璃物件之兩個或兩個以上成型表面相對。
第4圖為可用於表示玻璃片與成型表面之間的相互作用的分析模型之圖像表示。參數R包含玻璃片與成型表面之表面特徵(例如，凹痕或瑕疵)接觸的一部分之表面半徑。當玻璃片之表面更緊密地符合表面特徵之形狀時，參數R變得較小。當參數R變得較小時，成型表面之表面特徵與玻璃片之間的接觸面積變得較大。此較大接觸面積可導致所得成形玻璃物件之表面品質降低，及/或對成型表面之磨損增加。
第5圖為填充如第4圖所示的成型表面之表面特徵的具有不同黏度之玻璃的動力學之圖形表示。玻璃片與成型表面之表面特徵之間的有效接觸面積隨時間增加，直至達到平衡接觸面積。因此，參數R隨時間減小直至達到平衡值，如第5圖所示。在不希望受任何理論約束的情況下，咸信平衡為所施加按壓力與毛細管力之間的平衡之結果。對給定製程持續時間(例如，5s)而言，黏性較大的 玻璃相較於黏性較小的玻璃經歷較小變形。較小變形係藉由針對給定製程持續時間的較大參數R來證明，該較大參數R表示與成型表面之較小接觸面積。
在典型模製操作中，將玻璃加熱至其軟化點，且隨後與模具之成型表面接觸。使玻璃變形以符合成型表面之輪廓。因此，所得成形玻璃物件包含3維(3-dimensional；3D)形狀，該3維形狀與成型表面之形狀互補。玻璃之黏度足夠低以允許黏性變形，從而形成具有所要3D形狀之成形玻璃物件(例如，以達成充分小的彎曲半徑)。然而，若玻璃之黏度過低，成型表面中之瑕疵可微印於玻璃上，及/或玻璃可黏著成型表面，從而可引起玻璃表面破壞及/或模具劣化。因此，在成型期間較低的玻璃黏度可輔助達成具有所要3D形狀之玻璃物件，且在成型期間較高的玻璃黏度可輔助避免玻璃物件之表面上的缺陷及/或模具劣化。成型表面可用塗層材料塗佈以減少玻璃表面破壞及/或模具劣化。然而，此種塗層可增加模製操作之成本。另外或替代地，玻璃物件可以增加的成型黏度來形成。然而，此增加的成型黏度可增加成型時間及/或限制可達成的彎曲半徑。
在一些實施例中，使玻璃片與成型表面接觸包含使玻璃片之第二層與成型表面接觸，同時不使玻璃片之第一層與成型表面接觸。例如，玻璃片100之第一包覆層104係與成型表面300接觸。第一包覆層104安置於芯層102與成型表面300之間，以使得芯層不由成型表面接觸。玻璃片100或其一部分在充分高的成型溫度下接觸，該成型溫度使得玻璃片回應於接觸而變形以符合成型表面之形狀且形成成形玻璃物件。在一些實施例中，玻璃片100在由成型表面300接觸期間的最大溫度(亦即，最大成型溫度)為至多約900℃或至多約850℃。
在一些實施例中，芯層102之第一玻璃組成物包含比第一包覆層104及/或第二包覆層106之第二玻璃組成物更低的軟化點，如本文所述。因此，玻璃片100包含至少部分地包封相對軟的芯部(例如，由芯層102形成)的相對硬的包層(例如，由第一包覆層104及/或第二包覆層106形成)。使玻璃片100與成型表面300 接觸包含接觸相對硬的包層同時不接觸相對軟的芯部。相對軟的芯部可允許玻璃片100形成為具有所要3D形狀之成形玻璃物件。另外或替代地，相對硬的包層可輔助避免對成形玻璃物件之表面破壞，及/或對成型表面300之破壞(例如，藉由避免相對硬的包層與成型表面之間的表面相互作用來達成)。
玻璃片100於特定溫度(例如，成型溫度)下之有效黏度μ eff 包含該玻璃片於該特定溫度下之厚度加權平均黏度。例如，在一些實施例中，芯層102包含厚度t core ，且第一包覆層104及第二包覆層106中之每一者包含厚度t clad 。第一玻璃組成物包含於該特定溫度下之黏度μ core ，且第二玻璃組成物包含於該特定溫度下之黏度μ clad 。因此，玻璃片100於該特定溫度下之有效黏度係由方程式1表示。
在一些實施例中，玻璃片100在由成型表面300接觸期間的有效黏度μ eff 小於在接觸期間與成型表面接觸的玻璃片之接觸黏度(例如，表面黏度)。例如，玻璃片100在由成型表面300接觸期間的有效黏度μ eff 小於玻璃片之第一包覆層104之黏度μ clad ，該第一包覆層104與如本文所述的成型表面接觸。玻璃片100於成型溫度下之較低有效黏度可允許玻璃片形成為具有所要3D形狀之玻璃物件。例如，玻璃片100可形成為包含小彎曲半徑之3D形狀，該小彎曲半徑類似於利用在成型溫度下具有低黏度(例如，類似於玻璃片100之有效黏度μ eff )之單層玻璃片可達成的小彎曲半徑。另外或替代地，玻璃片100與成型表面300之間的表面相互作用可以類似於在成型溫度下具有高黏度(例如，類似於玻璃片100之黏度μ clad )之單層玻璃片可達成的方式得以避免。換言之，玻璃片100可包含相對低的有效黏度μ eff ，以允許有效形狀複製，且亦包含相對高的接觸黏度μ clad ，以允許增強的玻璃表面品質及/或模具壽命。
使玻璃片100與如本文所述的成型表面300接觸可允許成形玻璃物件相較於形成單層玻璃片而言具有改良的表面性質。例如，在一些實施例中，成形玻璃物件包含至多約1nm、至多約0.9nm、至多約0.8nm或至多約0.7nm之表面粗糙度(Ra)。表面粗糙度可如ISO 1302或ASTM F2791所述來量測。另外或替代地，成形玻璃物件包含至多約50nm、至多約40nm、至多約30nm或至多約25nm之波紋度。波紋度可如ASTM C1652/C1652M所述來量測。在一些實施例中，具有改良表面性質之成形玻璃物件如本文所述為強化的(例如，藉由CTE失配及/或離子交換來強化)。
在一些實施例中，玻璃片100包含相應於特定有效黏度之有效溫度。有效溫度包含玻璃片100之溫度，在該溫度下，該玻璃片包含特定有效黏度μ eff 。例如，玻璃片100之有效108.2P溫度包含玻璃片之有效黏度μ eff 為108.2P時所處的溫度。在一些實施例中，玻璃片100包含至多約900℃、至多約875℃、至多約850℃、至多約800℃或至多約750℃之有效108.2P溫度。另外或替代地，玻璃片100包含至少約400℃之有效108.2P溫度。
玻璃片之成型溫度可取決於所使用的成型技術，且可至少為相應於特定有效黏度之有效溫度。例如，成型溫度至少為玻璃片之有效1010P溫度、至少為玻璃片之有效108.2P溫度，或至少為玻璃片之有效107.4P溫度。
在一些實施例中，玻璃片100回應於與成型表面300接觸而變形，以符合成型表面之形狀且形成成形玻璃物件。第6圖為藉由施加1巴彎曲壓力來形成具有3mm半徑及2.3mm彎曲高度之彎曲部的預測時間隨玻璃片之玻璃黏度變化的圖形圖解，該等玻璃片之厚度在0.07mm至0.7mm範圍變化。線402相應於具有0.07mm之厚度的玻璃片。線404相應於具有0.2mm之厚度的玻璃片。線406相應於具有0.63mm之厚度的玻璃片。線408相應於具有0.7mm之厚度的玻璃片。水平線410展示：具有109.8P之玻璃黏度的0.7mm厚玻璃片在模擬條件下耗 費57秒來彎曲。對比而言，0.2mm厚玻璃片可具有1011.5P之黏度以在57秒內彎曲，且0.07mm厚玻璃片可具有顯著更高黏度(例如，大於1011.5P，條件是玻璃仍為黏彈性的)以在57秒內彎曲。
如由第6圖所例示，玻璃片之成型時間隨黏度增加並隨厚度增加而顯著地增加。因此，玻璃黏度對玻璃片之成型時間具有顯著影響。在一些實施例中，玻璃片100之有效黏度相對低，而表面黏度如本文所述為相對高的。因此，玻璃片100之成型時間可相對低(例如，由於相對低的有效黏度)，同時避免與成型表面300潛在有害的表面相互作用(例如，由於相對高的表面黏度)。
第7-8圖為藉由使玻璃片100與成型表面300接觸形成的成形玻璃物件500之一個示範性實施例之照片。因此，成形玻璃物件500包含本文參考玻璃片100所述的第一層及第二層。成形玻璃物件500之第一層包含第一玻璃組成物，且成形玻璃物件之第二層包含如本文參考玻璃片100所述的第二玻璃組成物。因此，成形玻璃物件500或其個別層可保持本文參考玻璃片100所述的各種性質(例如，CTE、軟化點、有效黏度、有效溫度等等)。例如，在一些實施例中，成形玻璃物件500係配置為強化成形玻璃物件(例如，由於第一層與第二層之間的CTE失配產生)。
在一些實施例中，成形玻璃物件500可例如用作用於可攜式消費者電子設備(例如，行動電話)之蓋玻璃。在第7-8圖所示的實施例中，成形玻璃物件500包含實質上平面中心區域502，該中心區域502由曲形唇部504包圍。因此，接觸玻璃片100包含在玻璃片中形成一或多個彎曲部。例如，彎曲部包含玻璃片之曲形區域，該等曲形區域處於實質上平面中心區域502與曲形唇部504之間的過渡部處。在一些實施例中，接觸玻璃片100包含彎曲玻璃片，以使得成形玻璃物件500包含具有至多約5mm、至多約4mm、至多約3mm或至多約2mm之半徑的彎曲部。另外或替代地，接觸玻璃片100包含彎曲玻璃片，以使得成形玻璃物 件500包含具有約70°至約90°或約80°至約90°之彎曲角的彎曲部。在一些實施例中，彎曲部包含輻射狀彎曲部。在其他實施例中，彎曲部包含花鍵形彎曲部。在一些實施例中，在使成形玻璃物件經受離子交換製程之前或之後，成形玻璃物件之形狀精確度為+/-50μm。例如，在使成形玻璃物件經受離子交換製程之後，成形玻璃物件之形狀在所欲形狀之50μm內。
儘管成形玻璃物件500係描述為包含由四個彎曲部形成的曲形唇部，一個彎曲部處於實質上矩形平面區域之每一側面上，但本揭示內容包括其他實施例。在其他實施例中，成形玻璃物件包含既定數量之彎曲部，諸如一個、二個、三個或三個以上彎曲部。儘管成形玻璃物件500係描述為包含由曲形唇部504包圍的實質上平面中心區域502，但本揭示內容包括其他實施例。在其他實施例中，成形玻璃物件包含適合非平面形狀或3D形狀，包括例如碟形形狀、彎曲形狀或曲形形狀。
在一些實施例中，成形玻璃物件為離子可交換的。例如，第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物包含鹼金屬離子(例如，Li+1或Na+1)，該等鹼金屬離子可使用適合離子交換製程與較大離子(例如，K+1或Ag+1)交換，以在成形玻璃物件中形成壓縮應力。在一些實施例中，離子交換製程包含使成形玻璃物件暴露於熔融鹽溶液。存在於成形玻璃物件(例如，第一層及/或第二層)中之較小陽離子(例如，一價鹼金屬陽離子或二價鹼土金屬陽離子)由存在於熔融鹽溶液中之較大陽離子(例如，一價鹼金屬陽離子、二價鹼土金屬陽離子，或Ag+)置換。例如，在一些實施例中，Na+由K+置換。較小陽離子及較大陽離子可具有相同原子價或氧化態。較小陽離子由較大陽離子之置換在成形玻璃物件中產生強化層，該強化層處於壓縮或壓縮應力下。強化層延伸至成形玻璃物件之內部或本體中達一層深度(depth of layer；DOL)。在一些實施例中，強化成形玻璃物件包含在 第一層或第二層之至少一者中由離子交換製程產生的陽離子濃度梯度(例如，K+及/或Ag+濃度梯度)。
通常，因為玻璃組成物之軟化點及/或應變點降低，所以玻璃組成物之離子交換性質趨向於降級。此降級可為在離子交換期間應力鬆弛(例如，玻璃組成物之應變點過於接近離子交換浴溫度的情況)之結果。另外或替代地，離子可交換玻璃可相對難以形成為成形玻璃物件。例如，離子可交換玻璃可在相對高的溫度或壓力下及/或歷時相對長的成型時間而形成。此困難性可為離子可交換玻璃之相對高軟化點及/或應變點之結果。藉由將離子可交換玻璃併入如本文所述的積層玻璃片(例如，如包覆層)中，積層玻璃片之有效黏度可減小以允許積層玻璃片形成為成形玻璃物件，同時保持離子可交換玻璃之離子交換能力。
在一些實施例中，成形玻璃物件包含如本文所述的CTE失配。在一些此等實施例中，成形玻璃物件經受離子交換製程，以進一步增加第二層中形成的壓縮應力。例如，由CTE失配產生的壓縮應力在約25MPa與約300MPa之間，或在約100MPa與約200MPa之間，且由離子交換產生的壓縮應力在約400MPa與約700MPa之間，或在約500MPa與約600MPa之間。因此，成形玻璃物件包含在約425MPa與約1000MPa之間或在約600MPa與約800MPa之間的總壓縮應力。因為CTE失配及離子交換之強化效應可組合以達成具有所要壓縮應力之成形玻璃物件，所以離子可交換玻璃可包含次於最佳的離子交換能力。例如，具有稍微降級的離子交換能力之相對軟的離子可交換玻璃可併入包含CTE失配之積層玻璃片中，該積層玻璃片將要形成為具有所要總強度之成形玻璃物件。
在一些實施例中，成型表面包含瑕疵(例如，壓痕或突起)，該等瑕疵在成形玻璃物件之形成期間將缺陷賦予至玻璃片100之外表面。成型表面上之瑕疵可為製造瑕疵之結果，或為由重複使用引起的對成型表面之磨損之結果。例如，第9圖例示與包含突起602的成型表面600之另一示範性實施例接觸的玻璃片 100之模擬回應。在一些實施例中，玻璃片100之外表面在由成型表面600接觸之後不再為初始的。例如，藉由使玻璃片100與成型表面600接觸形成的成形玻璃物件包含如第9圖所示的非平滑及/或非均勻外表面。
在一些實施例中，第一包覆層104至少部分地吸收突起602之效應，進而最小化芯層102與第一包覆層之間的界面之變形。換言之，芯層102於界面處之變形相較於第一包覆層104於玻璃片100之表面處的變形而言在幅度上較寬且較小。第10圖為針對不同第一玻璃組成物與第二玻璃組成物黏度比(例如，芯部與包層黏度之比率)，在芯層102與第一包覆層104之間的界面之變形隨第一包覆層之厚度變化的預測減弱之圖形圖解。第一包覆層之厚度繪製於x軸上。由使玻璃物件與成型表面中之突起接觸產生的芯部之變形或擾動之幅度與包層之變形或擾動之幅度之比率δ繪製於y軸上。曲線702表示黏度比10。曲線704表示黏度比1。曲線706表示黏度比0.1。第10圖例示：界面之變形(由芯部之變形之幅度表示)小於第一包覆層104於玻璃片100之表面處的變形(由包層之變形之幅度表示)。相較於表面之變形而言，界面之減少變形由小於1之δ表示。因此，即使相對薄及/或相對黏性的包覆層亦可輔助維持成形玻璃物件之表面品質(例如，藉由減少芯層102回應於玻璃片之表面與突起602之接觸的變形之幅度而達成)。換言之，第一包覆層104保護芯層102免於回應於使玻璃片100與成型表面600接觸的破壞。
在一些實施例中，玻璃片100在成型溫度(例如，基於特定成型技術之適合成型溫度)下包含至多約1、至多約0.9、至多約0.8、至多約0.7、至多約0.6、至多約0.5、至多約0.4、至多約0.3、至多約0.2、至多約0.1或至多約0.05之芯部與包層黏度比。例如，玻璃片100之芯部與包層黏度比包含在玻璃片之有效108.2P溫度下之芯部與包層黏度比。另外或替代地，玻璃片100之第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)包含在該成型溫度下至少約107.6P之黏度。例如， 玻璃片100之第二層包含在玻璃片之有效108.2P溫度下至少約108.3P、至少約108.4P、至少約108.5P、至少約108.6P、至少約108.7P、至少約108.8P、至少約108.9P或至少約109P之黏度。
在一些實施例中，第二層自第一層部分地或實質上完全地移除，以暴露或顯露第一層之外表面。例如，受破壞第一包覆層104自芯層102移除，以使芯層之相對初始外表面暴露。在一些實施例中，第一包覆層104及第二包覆層106自芯層102移除，以使芯層之外表面暴露。芯層102之暴露外表面包含相對初始表面(例如，相較於第一包覆層104之變形具有減弱的變形)。移除第一包覆層104及/或第二包覆層106即自成形玻璃物件移除第一包覆層及第二包覆層中之缺陷，留下具有相對初始表面之玻璃物件，該初始表面實質上不含藉由成型表面602賦予至玻璃物件之缺陷。
藉由第二層保護第一層(例如，藉由將芯部至少部分地包封於包層內)可防止在成形玻璃物件之形成期間對玻璃物件之第一層引起破壞。第一層之保護可允許使用具有瑕疵之成型表面，從而可加長在成型表面之置換或整修或重調整之前可使用成型表面的時間量。第一層之保護可允許具有相對初始外表面之成形玻璃物件之製造，而不研磨或拋光成形玻璃物件。
在一些實施例中，第二層之一部分選擇性地自成形玻璃物件移除，以暴露或顯露第一層之相應部分。因此，藉由第二層之一部分的選擇性移除而在成形玻璃物件之表面上形成圖案。在一些實施例中，第一層之第一玻璃組成物包含與第二層之第二玻璃組成物不同的色彩。第二層之一部分的選擇性移除暴露第一層之相應部分，進而在成形玻璃物件之表面上形成多色圖案。另外或替代地，第一玻璃組成物包含與第二玻璃組成物不同的表面屬性。表面屬性可包含例如可濕性、微生物親合性、透射或反射之光學態樣、導電率或其組合。 第二層之一部分的選擇性移除暴露第一層之相應部分，進而在成形玻璃物件之表面上形成具有不同表面屬性之圖案。
在一些實施例中，第二層比第一層耐久性更小。例如，在第1圖所示的實施例中，第一包覆層104及第二包覆層106比芯層102耐久性更小。第一包覆層104及第二包覆層106之第二玻璃組成物包含比芯層102之第一玻璃組成物更大的試劑中降解速率。在一些實施例中，第二玻璃組成物於試劑中之降解速率大於第一玻璃組成物於試劑中之降解速率至少10倍或至少100倍。在一些實施例中，成形玻璃物件與試劑接觸以自第一層移除第二層，且暴露第一層之外表面。第二層與第一層之間的耐久性之差異可允許第二層藉由以下方式自第一層移除：使成形玻璃物件與試劑接觸，以降解或溶解第二層，而實質上不降解或溶解第一層。
試劑包含能夠降解或溶解成形玻璃物件(例如，第一層及/或第二層)之適合組分。例如，試劑包含酸、鹼、另一適合組分或其組合。在一些實施例中，試劑包含酸，諸如，例如無機酸(例如，HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4、H3BO3、HBr、HClO4或HF)，羧酸(例如，CH3COOH)或其組合。例如，在一些實施例中，試劑包含HCl(例如，於水中之50vol% HCl)。另外或替代地，試劑包含HNO3。在一些實施例中，試劑包含鹼，諸如，例如LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、Ca(OH)2、Sr(OH)2、Ba(OH)2或其組合。
第一層(例如，芯層102)之第一玻璃組成物及第二層(例如，第一包覆層104及/或第二包覆層106)之第二玻璃組成物可包含適合玻璃組成物，該等玻璃組成物能夠形成具有如本文所述的所要性質之玻璃片。示範性玻璃組成物展示於表1中。各種組分之量在表1中以基於氧化物之mol%來給出。玻璃組成物之選定性質亦展示於表1中。
在一些實施例中，第一玻璃組成物包含選自由SiO2、Al2O3、B2O3及其組合組成之群的玻璃網狀結構形成體。另外或替代地，第一玻璃組成物包含選自由Li2O、Na2O、K2O及其組合組成之群的鹼金屬氧化物。另外或替代地，第一玻璃組成物包含選自由MgO、CaO、SrO、BaO及其組合組成之群的鹼土金屬氧化物。另外或替代地，第一玻璃組成物包含一或多種另外的組分，包括例如SnO2、Sb2O3、As2O3、Ce2O3、Cl(例如，來源於KCl或NaCl)、ZrO2或Fe2O3。
在一些實施例中，第二玻璃組成物包含選自由SiO2、Al2O3、B2O3及其組合組成之群的玻璃網狀結構形成體。另外或替代地，第二玻璃組成物包含選自由Li2O、Na2O、K2O及其組合組成之群的鹼金屬氧化物。另外或替代地，第二玻璃組成物包含選自由MgO、CaO、SrO、BaO及其組合組成之群的鹼土金屬氧化物。另外或替代地，第二玻璃組成物包含一或多種另外的組分，包括例如SnO2、Sb2O3、As2O3、Ce2O3、Cl(例如，來源於KCl或NaCl)、ZrO2或Fe2O3。
在一些實施例中，第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物包含鹼金屬氧化物。例如，第二玻璃組成物包含離子可交換玻璃組成物，該離子可交換玻璃組成物包含鹼金屬氧化物。因此，玻璃物件之第二層可藉由以下方式來強化：使第二玻璃組成物經受離子交換製程以形成離子交換玻璃物件，該離子交換玻璃物件包含包覆層，該包覆層中形成有強化層。在其他實施例中，第一玻璃組成物及/或第二玻璃組成物實質上不含鹼金屬氧化物。例如，第二玻璃組成物包含至多約0.01mol%鹼金屬氧化物。包覆層中不存在鹼金屬氧化物可輔助減少玻璃物件與成型表面之間的表面相互作用，進而增強成形玻璃物件之表面品質。
在一些實施例中，顯示器(例如，液晶顯示器(LCD)或發光二極體(LED)顯示器)包含如本文所述的玻璃物件(例如，玻璃片及/或成形玻璃物件)。例如，顯示器包含蓋玻璃，該蓋玻璃包含玻璃物件。在一些實施例中，蓋玻璃包含整合蓋玻璃及濾色器。在一些實施例中，蓋玻璃包含整合觸控蓋玻璃。在一些實施例中，汽車窗玻璃包含如本文所述的玻璃物件。汽車窗玻璃包含例如擋 風玻璃、側擋(例如，門玻璃或三角窗)、遮陽窗、天窗、後部背光、燈罩(例如，頂燈罩或尾燈罩)、鏡子(例如，側鏡或後視鏡)、儀錶板或量規罩、內部面板或外部面板(例如，門柱或其他貼飾)，或另一適合玻璃或窗戶。在一些實施例中，建築學面板包含如本文所述的玻璃物件。
本文所述的玻璃物件可用於各種應用，包括例如用於消費者或商業電子裝置中之蓋玻璃或玻璃背板應用，該等消費者或商業電子裝置包括例如LED及LCD顯示器、電腦監視器及自動櫃員機(automated teller machine；ATM)；用於適於可攜式電子裝置之觸控螢幕或觸控感測器應用，該等可攜式電子裝置包括例如行動電話、個人媒體播放機及平板電腦；用於積體電路應用，包括例如半導體晶圓；用於光電應用；用於建築學玻璃應用；用於汽車或車輛玻璃應用；或用於商業或家用電器應用。
實例
各種實施例將藉由以下實例進一步闡明。
實例1
具有第7-8圖所示的3D形狀之成形玻璃物件係藉由使具有第1圖所示的通用結構之積層玻璃片與模具之成型表面接觸來形成。第一包覆層及第二包覆層中之每一者具有約35μm之厚度，且玻璃片具有0.7mm之總厚度。芯層由示範性玻璃組成物1形成。第一包覆層及第二包覆層中之每一者由示範性玻璃組成物6形成。
成形玻璃物件係使用如國際專利申請公開案第2012/118612號所述的單模具非等溫壓力成型製程形成，該公開案以全文引用方式併入本文。成型表面之彎曲部比成型表面之平坦部分更熱。成型表面由用TiAlN/TiAl混合塗層塗佈的Inconel 600製成。成形玻璃物件具有帶4個彎曲側面之碟形形狀。成型玻璃黏 度及模具溫度由芯部溫度(而非包層溫度)決定。成形玻璃物件具有150MPa之壓縮應力及35μm之DOL。
比較實例1
成形玻璃物件係使用實例1中所述的製程來形成，例外之處為與積層玻璃片相對，使用單層玻璃片。單層玻璃片由示範性玻璃組成物4形成。
表2展示在根據實例1及比較實例1的成形玻璃之形成期間，玻璃片中各種點處之溫度(藉由各種點處之模具溫度識別)。表2亦展示實例1之芯層及包覆層以及比較實例1之單層的黏度，該等黏度相應於在成形玻璃物件之形成期間經歷的不同溫度。
第11圖為用於實例1及比較實例1之玻璃組成物的黏度曲線之圖形圖解。曲線802表示用於實例1之示範性玻璃組成物1之黏度曲線。曲線804表示用於實例1之示範性玻璃組成物6之黏度曲線。曲線806表示用於比較實例1之示範性玻璃組成物4之黏度曲線。
表2及第11圖所示的資料例示：在根據實例1之成形玻璃物件之形成期間，包覆層處於比芯層更高的黏度。用於實例1之積層玻璃片之芯層具有與用於比較實例1之單層玻璃片的類似黏度。因此，積層玻璃片及單層玻璃片可在類似溫度下形成。觀察到：根據實例1形成的成形玻璃物件不會黏著模具。在不希望受任何理論約束的情況下，咸信不存在黏著為在形成期間包覆層之相對高黏度之結果。因此，使用具有相對軟的芯層(例如，具有類似於鈉鈣玻璃之黏度)及相對硬的包覆層之積層片來形成成形玻璃物件可允許較少模具劣化(例如，歸因於硬包覆層對模具之較少黏著)之快速3D成形製程(例如，歸因於軟的芯層)。換言之，硬包覆層可視為併入積層玻璃片中之整體釋放層。
第12圖例示根據實例1形成的成形玻璃物件與標稱CAD之偏差，且第13-14圖分別例示在離子交換之前及之後，根據比較實例1形成的成形玻璃物件與標稱CAD之偏差。模具係針對單層玻璃片來設計，且針對離子交換中之3D翹曲加以校正。因此，第12圖所示的成形玻璃物件之較高正偏差為在實例1之較高成型溫度下模具之較高熱膨脹以及積層玻璃片相較於單層玻璃片之較低熱膨脹之結果。不管用於低膨脹積層玻璃片之非最佳化模具設計，成形玻璃物件之形狀偏差在+/-0.1mm內，部件周邊除外。
第15圖為照片，其展示投影至根據實例1(右側)及比較實例1(左側)形成的成形玻璃物件之表面上的柵格影像。使用積層玻璃片(實例1)形成的成形玻璃物件在平坦至彎曲過渡部處展示比使用單層玻璃片(比較實例1)形成的成形玻璃物件更小的光學畸變。此減小的光學畸變可為積層玻璃片與成型表面之間的受限表面相互作用(例如，歸因於包覆層之較高黏度)之結果。
實例2
成形玻璃物件係使用實例1中所述的製程來形成，例外之處為芯層由示範性玻璃組成物9形成，且第一包覆層及第二包覆層中之每一者由示範性玻璃組成物8形成。
表3展示在根據實例2的成形玻璃之形成期間，玻璃片中各種點處之溫度(藉由各種點處之模具溫度識別)。表3亦展示實例2之芯層及包覆層之黏度，該等黏度相應於在成形玻璃物件之形成期間經歷的不同溫度。
第16圖為用於實例2之玻璃組成物的黏度曲線之圖形圖解。曲線902表示用於實例2之示範性玻璃組成物9之黏度曲線。曲線904表示用於實例2之示範性玻璃組成物8之黏度曲線。
表3及第16圖所示的資料例示：在根據實例2之成形玻璃物件之形成期間，包覆層處於比芯層更高的黏度。觀察到：根據實例2形成的成形玻璃物件不會黏著模具。在不希望受任何理論約束的情況下，咸信不存在黏著為在形成期間包覆層之相對高黏度之結果。
實例3
進行模型化以評估芯部與包層黏度比對在玻璃物件之形成期間玻璃片之表面上之模具缺陷轉移(例如模具粗糙度或外來粒子)的影響。開發模型來模擬具有第1圖所示的通用結構之積層玻璃片與模具之成型表面的接觸，以形成具 有第7-8圖所示的3D形狀之成形玻璃物件。第一包覆層及第二包覆層中之每一者具有約50μm之厚度，且玻璃片具有0.7mm之總厚度。將真空成型製程及壓力成型製程兩者模型化。玻璃片之彎曲區域中之黏度低於平坦區域中之黏度(例如，歸因於導向至彎曲區域之增加加熱)，因此將兩種不同黏度模型化。對壓力成型模型而言，平坦區域經受比彎曲區域更高的有效壓力(例如，因為在整個成型製程期間，平坦區域與成型表面接觸，而彎曲區域不接觸成型表面直至成型製程中之相對後期)。成型表面具有高度為50μm且寬度為50μm之突起。將針對3mm彎曲半徑之壓力成型條件及真空成型條件兩者模型化。此模型中不考慮自玻璃片至模具之熱轉移。使用有限元解答器POLYFLOW中之2D軸對稱模型，其中等溫黏性牛頓流動暗示玻璃黏度在製程期間無變化。因為玻璃溫度在與較冷模具接觸時幾乎同時下降(導致玻璃黏度之相應增加)，所以模型化結果展示就黏度而言最壞狀況情形。模型條件展示於表4中。
玻璃表面上之小缺陷可見性藉由缺陷之斜率判定。通常，斜率大於2x10-4(1/5000)之缺陷為人眼可見的(例如，歸因於約1/3600之典型人眼角解析度)。缺陷之斜率藉由將缺陷深度除以缺陷半寬度來計算。
比較實例2
開發模型來模擬單層(非積層)玻璃片與模具之成型表面接觸，以形成如實例3所述的成形玻璃物件。
第17圖為針對使用15s之成型時間及0.1之芯部與包層黏度比的實例3之模型化成型製程，成形玻璃物件中表面缺陷之斜率隨玻璃片之有效黏度變化的圖形圖解。第18圖為針對使用30s之成型時間及0.1之芯部與包層黏度比的實例3之模型化成型製程，成形玻璃物件中表面缺陷之斜率隨玻璃片之有效黏度變化的圖形圖解。第17-18圖中之圓形表示如實例3所述的玻璃片之模型化結果，且三角形表示如比較實例2所述的經受相同成型製程之單層(非積層)玻璃片之模型化結果。第17-18圖所示的資料標記表示以巴計之成型壓力。如第17-18圖所示，成型表面中之突起在積層玻璃片中賦予相較於單層玻璃片而言較小的缺陷。更確切言之，積層玻璃片之使用相較於單層玻璃片而言使缺陷斜率減少約50%。此外，較高成型壓力與較高玻璃黏度之組合(例如，利用較高有效黏度之壓力成型)相較於單獨的真空成型(例如，低壓與較低有效黏度)而言減少缺陷斜率。
實例4
具有第7-8圖所示的3D形狀之成形玻璃物件係使用類似於實例1中所述製程的製程，藉由使具有第1圖所示的通用結構之積層玻璃片與模具之成型表面接觸來形成。第一包覆層及第二包覆層中之每一者具有約47μm之厚度，且玻璃片具有0.55mm之總厚度。芯層之108.2P溫度為低於第一包覆層及第二包覆層中之每一者的108.2P溫度約57℃，且玻璃片具有約812℃之有效108.2P溫度。成形玻璃物件具有約190MPa之壓縮應力。成形玻璃物件具有0.7nm之表面粗糙度(Ra)及23nm之波紋度，無需在形成之後經受精整製程(例如，拋光或蝕刻)。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。因此，除根據所附發明申請專利範圍及其等效物之外，本發明不受限制。
100‧‧‧玻璃片
102‧‧‧芯層
104‧‧‧第一包覆層
106‧‧‧第二包覆層

Claims (30)

  1. 一種方法，其包含以下步驟：使一玻璃片之一第二層與一成型表面接觸以形成一成形玻璃物件，該玻璃片包含鄰近於該第二層之一第一層，該第一層包含一第一玻璃組成物，該第二層包含一第二玻璃組成物；其中在該接觸步驟期間該玻璃片之一有效黏度小於在該接觸步驟期間該玻璃片之該第二層之一黏度。
  2. 如請求項1所述之方法，其中以下至少一者：(i)該第一玻璃組成物之一軟化點小於該第二玻璃組成物之一軟化點，或(ii)該第一玻璃組成物之一108.2P溫度小於該第二玻璃組成物之一108.2P溫度。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第二玻璃組成物實質上不含鹼金屬。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃片在該接觸步驟期間之一最大溫度為小於約900℃或小於約850℃。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該接觸步驟包含以下步驟：彎曲該玻璃片以使得該成形玻璃物件包含具有小於約5mm之一半徑的一彎曲部。
  6. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：使該成形玻璃物件經受一離子交換製程。
  7. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：使該成形玻璃物件之一外表面暴露於一試劑，以自該玻璃物件移除該外表面之至少一部分。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該使該成形玻璃物件之該外表面暴露於該試劑之步驟包含以下步驟：使該成形玻璃物件之該外表面之一部分選擇 性地暴露於該試劑，以在該玻璃物件中形成一圖案。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該第一層包含以下至少一者：與該第二層不同的一色彩或與該第二層不同的一表面屬性，且該在該玻璃物件中形成該圖案之步驟包含以下步驟：使該第一層或該第二層中之一者的相應於該外表面之該選擇性地暴露部分之一部分顯露。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該第一層包含與該第二層不同的一表面屬性，且該表面屬性係選自由以下組成之群：可濕性、微生物親合性、透射或反射之光學態樣、導電率及其組合。
  11. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃片之一有效108.2P溫度為至多約900℃、至多約875℃或至多約750℃。
  12. 如請求項1所述之方法，其中以下至少一者：(i)該第一玻璃組成物之一軟化點及該第二玻璃組成物之一軟化點相差至少約5℃，或(ii)該第一玻璃組成物之一108.2P溫度及該第二玻璃組成物之一108.2P溫度相差至少約5℃。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該第一層包含一芯層，且該第二層包含鄰近於該芯層之一第一主表面的一第一包覆層，及鄰近於該芯層之一第二主表面的與該第一主表面相反的一第二包覆層。
  14. 一種成形玻璃物件，其包含：一第一層，該第一層包含一第一玻璃組成物；以及一第二層，該第二層包含一第二玻璃組成物；其中該第一玻璃組成物之一軟化點小於該第二玻璃組成物之一軟化點，該 玻璃物件之一有效108.2P溫度為至多約900℃，且在該玻璃物件之該有效108.2P溫度下，該第二玻璃組成物之一黏度為至少約108.3P。
  15. 如請求項14所述之玻璃物件，其進一步包含：至多約1nm之一表面粗糙度及至多約50nm之一波紋度。
  16. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該第一玻璃組成物包含比該第二玻璃組成物更高的一平均熱膨脹係數(CTE)。
  17. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該第二層包含至少約100MPa之一壓縮應力。
  18. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該玻璃物件之該有效108.2P溫度為至多約875℃或至多約750℃。
  19. 如請求項14所述之玻璃物件，其中在該玻璃物件之該有效108.2P溫度下，該第二玻璃組成物之該黏度為至少約108.5P。
  20. 如請求項14所述之玻璃物件，其中以下至少一者：(i)該第一玻璃組成物之一軟化點及該第二玻璃組成物之一軟化點相差至少約5℃，或(ii)該第一玻璃組成物之一108.2P溫度及該第二玻璃組成物之一108.2P溫度相差至少約5℃。
  21. 如請求項14所述之玻璃物件，其進一步包含：具有小於約5mm之一半徑的至少一個彎曲部。
  22. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該第一玻璃組成物或該第二玻璃組成物中之至少一者為離子可交換的或離子交換的。
  23. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該第二玻璃組成物實質上不含鹼 金屬。
  24. 如請求項14所述之玻璃物件，其中該第一層包含一芯層，且該第二層包含鄰近於該芯層之一第一主表面的一第一包覆層，及鄰近於該芯層之一第二主表面的與該第一主表面相反的一第二包覆層。
  25. 一種成形玻璃物件，其包含：一第一層，該第一層包含一第一玻璃組成物；一第二層，該第二層包含一第二玻璃組成物；至多約1nm之一表面粗糙度；以及至多約50nm之一波紋度。
  26. 如請求項25所述之玻璃物件，其中該第二層包含至少約100MPa之一壓縮應力。
  27. 如請求項25所述之玻璃物件，其中該第一玻璃組成物之一軟化點小於該第二玻璃組成物之一軟化點，該玻璃物件之一有效108.2P溫度為至多約900℃，且在該玻璃物件之該有效108.2P溫度下，該第二玻璃組成物之一黏度為至少約108.3P。
  28. 如請求項25所述之玻璃物件，其進一步包含：具有小於約5mm之一半徑的至少一個彎曲部。
  29. 一種顯示器，其包含一蓋玻璃，該蓋玻璃包含如請求項14至28中任一項所述之玻璃物件。
  30. 一種汽車窗玻璃或建築學面板，其包含如請求項14至28中任一項所述之玻璃物件。
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