TW201710206A - 光散射玻璃製品及其生產方法 - Google Patents
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Abstract
依據本文揭示的實施例，一種光散射積層玻璃製品可以包括第一玻璃層、第二玻璃層、及光散射元件。該第一玻璃層可以由第一玻璃組成物形成。該第二玻璃層可以由第二玻璃組成物形成並被熔合於該第一玻璃層。該光散射元件可以位於該第一玻璃層與該第二玻璃層的界面。該光散射元件可以包括與該第一玻璃層和該第二玻璃層不同的組成物或材料相。本文還揭示用於生產光散射積層玻璃製品的方法。
Description
本說明書大體而言係關於玻璃製品，更具體言之係關於具有光散射性質的玻璃製品及其生產方法。
諸如蓋玻璃、玻璃背板等玻璃製品在諸如LCD和LED顯示器、電腦監視器、自動提款機（ATM）等消費性和商業電子裝置中都被採用。這些玻璃製品中有一些可能包括「觸控」的功能，以致必須讓玻璃製品被各種物體接觸，該物體包括使用者的手指及/或觸控筆裝置，因此，玻璃必須足夠堅固耐用以承受經常性接觸而不受損。此外，這樣的玻璃製品也可能被併入可攜式電子裝置中，例如行動電話、個人媒體播放器、及平板電腦。被併入這些裝置的玻璃製品可能容易在相關裝置的運送及/或使用過程中受損。因此，電子裝置中使用的玻璃製品可能需要增強的強度，以不僅能夠承受來自實際使用的例行「觸控」接觸，而且還能夠承受在裝置被運送時可能發生的意外接觸和碰撞。
可以使用各種製程來強化玻璃製品，包括化學回火、熱回火、及層疊。藉由層疊強化的玻璃製品是由至少兩個具有不同熱膨脹係數的玻璃組成物形成。使這些玻璃組成物在熔融狀態下彼此接觸，以形成玻璃製品並將玻璃組成物熔合或層疊在一起。當玻璃組成物冷卻時，熱膨脹係數差導致至少一個玻璃層中發展出壓縮應力，從而強化玻璃製品。還可以使用層疊製程來賦予或增強積層玻璃製品的其他性質，包括物理、光學、及化學性質。
然而，對於顯示裝置中使用的諸如蓋玻璃、玻璃背板等應用來說，積層玻璃片可能不具理想的光學特性，尤其是當以非正常角度觀看影像是特定顯示裝置應用的考量時。因此，需要替代的積層玻璃製品及用於形成具有改良光學特性的積層玻璃製品的方法。
依據一個實施例，一種光散射積層玻璃製品可以包含第一玻璃層、第二玻璃層、及光散射元件。該第一玻璃層可以由第一玻璃組成物形成。該第二玻璃層可以由第二玻璃組成物形成並被熔合於該第一玻璃層。該光散射元件可以位於該第一玻璃層與該第二玻璃層的界面。該光散射元件可以包含與該第一玻璃層和該第二玻璃層不同的組成物或材料相。
在另一個實施例中，可以生產出光散射積層玻璃製品。生產的方法可以包含使熔融第一玻璃組成物流動及使熔融第二玻璃組成物流動。該方法還可以包含將複數個光散射顆粒沉積到該熔融第一玻璃組成物之表面或該熔融第二玻璃組成物之表面上。該方法還可以包含使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成界面。該複數個光散射顆粒可以位於該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面。
在又另一個實施例中，可以生產出光散射積層玻璃製品。生產的方法可以包使熔融第一玻璃組成物流動及使熔融第二玻璃組成物流動。該方法還可以包含使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成界面。該方法還可以包含在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面產生複數個光散射氣穴。
在又另一個實施例中，可以生產出光散射積層玻璃製品。生產的方法可以包含使熔融第一玻璃組成物流動及使熔融第二玻璃組成物流動。該方法還可以包含使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成界面。該方法還可以包含產生光散射元件，該光散射元件包含一個或更多個位於該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面的結晶、半結晶、或相分離體。
將在以下的實施方式中提出本文所述玻璃製品與方法的其他特徵與優點，而且從實施方式，部分的特徵與優點對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的，或者可藉由實施本文描述的實施例而認可部分的特徵與優點，本文描述的實施例包括以下的實施方式、申請專利範圍以及附圖。
應瞭解的是，前述的一般性描述與以下的實施方式皆描述各種實施例，而且意圖提供用以瞭解請求保護的標的物之本質與特點的概觀或架構。附圖被涵括以提供各種實施例的進一步瞭解，而且附圖被併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明本文描述的各種實施例，而且該等圖式與實施方式一起用以解釋請求保護的標的物之原理與操作。
現在將詳細論述包含光散射元件的積層玻璃製品及用於生產包含光散射元件的積層玻璃製品的方法之實施例，其中的實例被圖示於附圖中。只要有可能，將在圖式中從頭至尾使用相同的元件符號來指稱相同或相似的部分。本文中一般性描述的是包含光散射元件的積層玻璃製品。光散射元件可以增強積層玻璃製品的光學特性，例如當積層玻璃製品被使用於顯示裝置中用於觀看影像時，包括靜止影像或錄影帶。例如，影像可以被投影到積層玻璃製品上（例如，相對於觀看者從正面或背面）。光散射元件可以散射投影的影像，使得投影的影像可以被觀看者看到。因此，光散射元件使積層玻璃製品可被用作投影螢幕（例如透明的投影螢幕）。又例如，來自顯示裝置的光可以傳播通過用作蓋玻璃的積層玻璃製品（即朝向觀看者），而且可以藉由在光離開積層玻璃製品時將光散射到各種不同的方向來增強影像。特別是，在非垂直觀看角度的影像品質可以藉由積層玻璃製品的光散射功能來增強。也就是說，以大致垂直於積層玻璃製品之主表面的角度進入積層玻璃製品的光可被散射以增強在非垂直視角的影像。
光散射積層玻璃製品的一個實施例包含位在積層玻璃製品的第一玻璃層與第二玻璃層的界面的光散射元件。一般來說，光散射元件可以包含具有的化學成分及/或相與第一玻璃層和第二玻璃層的化學成分及/或相不同的材料。本文描述了各種光散射元件，其中，一般來說，該等光散射元件用以散射被投射到積層玻璃製品上或通過積層玻璃製品的光。光散射可以藉由光散射元件與第一玻璃層和第二玻璃層的材料相比的折射率差來實現，或者可以至少藉由光散射元件的部分反射率來實現。在一些實施例中，光散射元件可以包含一個或更多個光散射構件。一般來說，光散射構件可以尺寸在約100 nm至約1微米的範圍中，而且不同尺寸分佈的光散射構件可以被配置在單個積層玻璃製品中。在其他實施例中，光散射元件可以在層疊界面包含具有從兩種玻璃組成物的組合衍生的組成物的層。本文描述的積層玻璃製品促進光散射，同時具有光滑的外緣和表面，因為光散射構件被嵌入積層玻璃內。
本文描述的是光散射元件的各種實體實施例，包括、但不限於耐火顆粒、氣穴、以及結晶或半結晶體。本文還描述了各種用於在積層玻璃製品中產生這種光散射元件的方法，包括、但不限於將光散射顆粒插入積層玻璃製品中、使積層玻璃製品起泡、及/或在積層玻璃製品中形成一個或更多個結晶或半結晶體。將在本文中更詳細地描述這些實施例。
現在參照第1圖，積層玻璃製品100的剖視圖被示意性描繪出。積層玻璃製品100通常包含玻璃芯層102及至少一個玻璃包層104a。在第1圖圖示的積層玻璃製品100的實施例中，積層玻璃製品包含一對位在玻璃芯層102的任一側上的玻璃包層104a、104b。或者，積層玻璃製品100可以被建構為雙層積層體，例如當玻璃包層104a、104b其中之一被從積層玻璃製品省略而留下單一玻璃包層被熔合於玻璃芯層時。在其他實施例中，可以將超過三個玻璃層相互層疊，例如將3個、4個、5個、6個、或甚至更多個玻璃層相互層疊。
雖然第1圖將積層玻璃製品100示意性描繪為積層玻璃片，但應當理解的是，其他的結構和形狀因子也是被考量和可能的。例如，積層玻璃製品可以具有非平面的結構，例如彎曲的玻璃片或類似物。或者，積層玻璃製品可以是積層玻璃管、容器、或類似物。
仍然參照第1圖，玻璃芯層102通常包含第一表面103a及與第一表面103a相對的第二表面103b。第一玻璃包層104a被熔合於玻璃芯層102的第一表面103a，並且第二玻璃包層104b被熔合於玻璃芯層102的第二表面103b。因此，玻璃包層104a、104b被直接熔合於玻璃芯層102或直接鄰接玻璃芯層。積層界面存在於第一表面103a和第二表面103b。本文中使用的「界面」是指玻璃芯層102與玻璃包層104a及/或104b的會合點，而且可以包含形成於玻璃芯層與玻璃包層之間的擴散層（例如藉由兩個相鄰的玻璃層之間的相互擴散形成的）。
現在參照第2圖，在實施例中，積層玻璃製品100包含光散射元件，該光散射元件包含位於玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b中之至少一者之間（即在界面處）的光散射構件110。光散射構件110可以被大致上沿著玻璃芯層102與玻璃包層104a的整個界面定位。如第2圖中描繪的，光散射構件110的形狀可以是大體上球形的。然而，在其他實施例中，光散射構件110可以具有其他的形狀或形狀因子，例如具有圓形或大體上平的表面的形狀不規則體，包括含有尖銳角特徵的顆粒。光散射構件110可以具有不同的尺寸。在一個實施例中，每個光散射構件110都可以具有從約100 nm至約1微米（例如從約100 nm至約900 nm、從約100 nm至約800 nm、從約100 nm至約700 nm、從約100 nm至約600 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約200 nm、從約200 nm至約1微米、從約300 nm至約1微米、從約400 nm至約1微米、從約500 nm至約1微米、從約600 nm至約1微米、從約700 nm至約1微米、從約800 nm至約1微米、或從約900 nm至約1微米）的最大尺寸。然而，利用具有甚至大於1微米的最大尺寸的光散射構件110的其他實施例也是本文中構思的。本文中使用的「最大尺寸」是指個別的光散射構件110的表面之間通過光散射構件110的最大距離。例如，球形光散射構件110的最大尺寸是球體的直徑。「平均最大尺寸」是指積層玻璃製品100的所有光散射構件110的最大尺寸之平均。
光散射構件110可以包含與積層玻璃製品100的其他部分不同的組成物或相。在實施例中，光散射構件110可以包含固體及/或氣體，或者可以包含空隙空間。應當進一步理解的是，其中一些光散射構件110可以具有彼此不同的組成物或相。
在另一個實施例中，光散射元件可以是在層疊界面大體平坦的中間層。該中間層可以由玻璃芯層102與一個或更多個玻璃包層104a、104b的相互擴散形成。形成的中間層位於玻璃芯層102與一個或更多個玻璃包層104a、104b的界面。該中間層可以是薄的（即小於約1微米、小於約900 nm、小於約800 nm、小於約700 nm、小於約600 nm、小於約500 nm、小於約400 nm、小於約300 nm、或小於約200 nm）。在一些實施例中，中間層可以包含光散射構件110，而在其他實施例中，在中間層的主體內個別的光散射構件可能是無法區分的。例如，晶體生長可以存在於整個中間層各處，而且用於結晶生長的個別成核位點可以在中間層內形成光散射構件。
光散射構件110可以具有不同的尺寸和形狀，使得光散射構件110與不同波長的光有不同的相互作用。這種不同的尺寸及/或形狀能夠使包含複數種顏色的影像（例如全彩影像）被投影到積層玻璃製品上並可被觀看者看見。在一個實施例中，光散射構件具有適合散射在一部分或基本上整個可見光譜間的光（即在從約400 nm至約700 nm範圍內的光）的尺寸分佈。光散射顆粒的量可以根據界面的表面積來改變。然而，應當理解的是，用於生產本文描述的積層玻璃製品的方法可以是能夠控制光散射構件的尺寸、形狀、尺寸分佈、及/或相對量。
光散射元件的材料可以具有與玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b的材料不同的折射率。例如，光散射元件的材料的折射率可以與玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b的材料的折射率相差（即大於或小於）至少約1％、至少約2％、至少約3％、至少約4％、至少約5％、至少約10％、至少約20％、至少約30％、至少約40％、或甚至至少約50％。
在一個實施例中，本文描述的積層玻璃製品100可以藉由熔合層疊製程形成，該熔合層疊製程例如美國專利第4,214,886號描述的製程，將該專利以引用方式併入本文中。以舉例的方式參照第3圖，用於形成積層玻璃製品的層疊熔拉設備200包括位於下溢流分配器或溢流槽204上方的上溢流分配器或溢流槽202。上溢流分配器202包括槽210，熔融玻璃包層組成物206被從熔化器（未圖示）進料到槽210中。同樣地，下溢流分配器204包括槽212，熔融玻璃芯層組成物208被從熔化器（未圖示）進料到槽212中。在實施例中，熔融玻璃包層組成物206可以是第一玻璃組成物，而熔融玻璃芯層組成物可以是第二玻璃組成物，其中第一玻璃組成物與第二玻璃組成物彼此不同。
當熔融玻璃芯層組成物208填滿槽212時，熔融玻璃芯層組成物208會溢流出槽212並流過下溢流分配器204的外成形表面216、218。下溢流分配器204的外成形表面216、218在根部220會合。因此，流過外成形表面216、218的熔融玻璃芯層組成物208在下溢流分配器204的根部220重新結合，從而形成積層玻璃物件的玻璃芯層102。
同時，熔融玻璃包層組成物206溢流出被形成在上溢流分配器202中的槽210，並流過上溢流分配器202的外成形表面222、224。熔融玻璃包層組成物206被上溢流分配器202向外偏轉，使得熔融玻璃包層組成物206圍繞下溢流分配器204流動並接觸流過下溢流分配器之外成形表面216、218的熔融玻璃芯層組成物208，從而熔合於熔融玻璃芯層組成物並圍繞玻璃芯層102形成玻璃包層104a、104b。
在一些實施例中，熔融玻璃芯層組成物208可以具有平均芯層熱膨脹係數CTEcore
，平均芯層熱膨脹係數CTEcore
大於熔融玻璃包層組成物206的平均包層熱膨脹係數CTEclad
。因此，當玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b冷卻時，玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b的熱膨脹係數差導致玻璃包層104a、104b中發展出壓縮應力。壓縮應力增加生成的積層玻璃製品的強度。本文中使用的術語「平均熱膨脹係數」是指給定的材料或層在0 ℃與300 ℃之間的平均熱膨脹係數。
在一些實施例中，CTEcore
與CTEclad
相差至少約5x10‑7
℃‑1
、至少約15x10‑7
℃‑1
、至少約25x10‑7
℃‑1
、或至少約30x10‑7
℃‑1
。另外或替代地，CTEcore
與CTEclad
相差至多約100x10‑7
℃‑1
、至多約75x10‑7
℃‑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
。在一些實施例中，CTEclad
為至多約66x10‑7
℃‑1
、至多約55x10‑7
℃‑1
、至多約50x10‑7
℃‑1
、至多約40x10‑7
℃‑1
、或至多約35x10‑7
℃‑1
。另外或替代地，CTEclad
為至少約25x10‑7
℃‑1
、或至少約30x10‑7
℃‑1
。另外或替代地，CTEcore
為至少約40x10‑7
℃‑1
、至少約50x10‑7
℃‑1
、至少約55x10‑7
℃‑1
、至少約65x10‑7
℃‑1
、至少約70x10‑7
℃‑1
、至少約80x10‑7
℃‑1
、或至少約90x10‑7
℃‑1
。另外或替代地，CTEcore
為至多約110x10‑7
℃‑1
、至多約100x10‑7
℃‑1
、至多約90x10‑7
℃‑1
、至多約75x10‑7
℃‑1
、或至多約70x10‑7
℃‑1
。
雖然第3圖示意性繪示用於形成積層玻璃製品的特定設備，但應當理解的是，其他的製程和設備也是可以的。例如，積層玻璃製品可以使用狹縫拉伸、浮式、或其他玻璃成形製程形成。雖然第3圖示意性繪示用於形成諸如片或帶的平面積層玻璃製品的特定設備，但應當理解的是，其他幾何形狀的結構也是可以的。例如，可以形成圓柱形的積層玻璃製品，例如使用美國專利第4,023,953號中描述的設備和方法。
在一個實施例中，光散射構件110可以包含位於玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b之間的顆粒，如上所述。這些顆粒可以具有從約100 nm至約1微米（例如從約100 nm至約900 nm、從約100 nm至約800 nm、從約100 nm至約700 nm、從約100 nm至約600 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約200 nm、從約200 nm至約1微米、從約300 nm至約1微米、從約400 nm至約1微米、從約500 nm至約1微米、從約600 nm至約1微米、從約700 nm至約1微米、從約800 nm至約1微米、或從約900 nm至約1微米）的平均最大尺寸。在本實施例中，顆粒可以包含當暴露於在積層玻璃製品100的玻璃組成物之軟化點或熔點的範圍中的溫度時不熔化或以其他方式物質降解的耐火材料。例如，當利用積層體熔拉設備200時，顆粒可以具有高於積層體熔拉設備200中使用的任何操作溫度的熔點。例如，光散射顆粒的材料可以具有至少約1100 ℃、1150 ℃、1200 ℃、1250 ℃、1300 ℃、1350 ℃、1400 ℃、或甚至至少約1450 ℃的熔點。在其他實施例中，光散射顆粒可以至少部分熔化及/或在高溫下與玻璃發生化學反應以形成光散射體。在實施例中，光散射顆粒可以包括無機材料、有機材料（例如有機金屬材料）、或上述材料之組合。例如，光散射顆粒可以包含、但不限於碳化矽、氧化鋯、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、五氧化二鈮、氧化鑭、氮化矽、或上述材料之組合。在一個實施例中，顆粒可以是至少部分透明的，並包含與玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b的材料不同的折射率。在另一個實施例中，光散射顆粒可以至少部分反射光，以便將光散射於不同的方向。
在第3圖描繪的層疊熔拉製程中，光散射顆粒可以被沉積在熔融玻璃芯層組成物208與熔融玻璃包層組成物206之間的界面。在第4圖描繪的一個實施例中，在熔融玻璃芯層組成物接觸熔融玻璃包層組成物206之前，將光散射構件110引到熔融玻璃芯層組成物208的頂表面250上。例如，使光散射構件110（在一些實施例中為顆粒）從形成在上溢流槽202中的通道260落下。第4圖的箭頭大致描繪熔融玻璃芯層組成物208的流體流動，顯示出顆粒通常保持在上表面250並被輸入玻璃層的界面中。在實施例中，通道260可以包含管或螺桿進料器以將顆粒輸入通道中。通道260的底部可以包含週期性放置孔，以允許顆粒被輸送到熔融玻璃芯層組成物208的上表面250上。在實施例中，可以預凝聚或塗佈顆粒，以控制可能在通道260內部發展的顆粒凝聚。應當理解的是，任何以機械方式在界面沉積顆粒的適當方法都是可接受的。例如，可以藉由將顆粒吹拂或噴灑到熔融玻璃芯層組成物及/或熔融玻璃包層組成物上來沉積顆粒。
在另一個實施例中，可以在熔融玻璃芯層組成物208或熔融玻璃包層組成物206的熔化製程期間在特定位置插入顆粒，使得當藉由積層熔拉製程處理時顆粒被配置在積層玻璃層的界面。熔化的玻璃組成物通常以層狀的圖案流動，因此，將被定位在層疊界面的熔化玻璃可以在下拉層疊製程從頭至尾被追踪。可以預測顆粒的最終位置，例如藉由可預測顆粒通過以熔化製程為特徵的熔融玻璃層流而在玻璃中的位置的預測性映射工具，此舉可以允許藉由熔融玻璃流將稍後將被定位的熔體中的顆粒適當放置於層疊界面。
在另一個實施例中，光散射構件110可以包含被配置在玻璃芯層104與一個或更多個玻璃包層104a、104b的界面的氣穴或空隙。具體來說，當兩種不同的玻璃組成物以黏稠或熔融狀態結合在一起而形成積層結構時，氣穴（有時稱為氣泡）可以形成在鄰接該兩種不同的玻璃組成物之間的界面的其中一種玻璃組成物中。氣泡或氣穴可以包含氧、或其他單獨的或與氧混合的氣體，而且可以在熔合製程期間在黏稠或熔融玻璃中形成。當玻璃冷卻固化時，氣穴留下。本文中使用的起泡是指在玻璃製品的層疊界面形成氣穴。
提及起泡製程，玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b的組成物可以不同，以在最終製品中實現不同的屬性，例如藉由上述的熱膨脹不匹配引起的壓縮應力強化、或是可能只在其中一個玻璃層中理想的特定光學或化學性質。例如，可能理想的是其中一個玻璃層是可結晶的、具有與將熔合的玻璃層不同的某種溶解度、或甚至特定顏色。實現這些性質可能需要添加移動元素，例如最初被加到玻璃組成物中作為氧化物組分的鹼金屬陽離子。這些離子賦予加入該等離子的玻璃組成物特定的物理及/或化學特性。然而，由於這些陽離子在玻璃中的相對高移動性，該等陽離子可以擴散穿過玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b之間的界面。當這些陽離子擴散穿過界面時，諸如氧陰離子的陰離子仍然在網絡中，但不再被陽離子抵銷或平衡。這改變了網絡中的陰離子的溶解度，而且可能導致陰離子從溶液出來並形成氣穴，例如含有氧氣。這些氣穴可以在熔融玻璃包層組成物206與熔融玻璃芯層組成物208在高於玻璃轉移溫度Tg
的溫度下接觸之後形成。據信，氣穴可以藉由陽離子（例如K+陽離子）從玻璃芯層102擴散穿過界面到達玻璃包層104a、104b（或反之亦然）而產生，此舉使得未抵銷的網絡氧留在玻璃芯層102或玻璃包層104a、104b中。
更具體來說，陽離子（例如K+離子）在玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b之間的遷移留下了未抵銷的氧陰離子而形成氣穴，具體來說是氧氣泡。在積層玻璃製品100中形成氧氣泡可由下式表示： O2-
→ ½ O2
+ 2 e-
可以使用用於熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208的特定玻璃組成物來促進起泡。例如，鉀、鐵、錫、或其他離子的擴散可以導致起泡，而且可以使用包括少量鉀、鐵、及/或錫的玻璃組成物。
在實施例中，玻璃起泡可以在一般層疊處理條件下發生。然而，可以利用一些處理方法來促進起泡以形成氣穴。例如，在一個實施例中，減量或完全去除玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b中的澄清劑可以促進起泡。可以減少或去除通常被用來減少起泡形成的澄清劑。例如，許多熔合製造製程採用砷作為澄清劑。砷是習知的最高溫澄清劑，而且當被添加到熔融玻璃浴時，砷允許O2
在高熔化溫度（例如高於1450 ℃）下從玻璃熔化物釋放。此高溫O2
釋放有助於在玻璃生產的熔化和澄清階段期間去除氣泡，加上在較低調理溫度下的強烈O2
吸收傾向（有助於玻璃中的任何殘餘氣態夾雜物崩解），導致玻璃產物基本上不含氣態夾雜物。然而，去除或減少諸如砷的澄清劑的存在可以導致增強和可控制的起泡量。
在另一個實施例中，可以調整層疊熔拉設備200周圍的環境條件來促進起泡。在一個實施例中，可以在熔融玻璃芯層組成物208及/或熔融玻璃包層組成物206將形成層疊界面的表面上吹拂空氣。
在另一個實施例中，可以降低在層疊熔拉設備200周圍的環境中的氫分壓。低的分壓可以增加從熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208通過被併入層疊熔拉設備的耐火材料的氫擴散，該耐火材料例如主要包含鉑或鉑合金的輸送管道。許多藉由熔合層疊製程製造的玻璃都是使用從耐火金屬（例如鉑或鉑合金）製成的元件熔化或成形。這在製程中採用耐火金屬來最少化由玻璃與氧化物耐火材料接觸所導致的組成不均勻和氣態夾雜物形成的澄清和調理區段中尤其為真。當氫從玻璃遷移通過鉑時可能會發生玻璃起泡。在一個實施例中，藉由在鉑的周圍外側使用相對低的氫分壓來促進或控制玻璃起泡，從而促進氫擴散通過鉑體。
在另一個實施例中，使熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208接觸到電位。熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208的這種電位可以在將形成玻璃層102、104a、104b界面的區域促進可控的玻璃起泡。起泡可以發生在熔融玻璃與一部分層疊熔拉設備的界面，包括第3圖未描繪的輸送設備的部分，例如在玻璃沉入溢流槽之前用以輸送和熔化玻璃的鉑管。在這樣的實施例中，可以利用特定的直流電位調整光散射構件101，而且可以藉由調整電特性來形成可控的光散射構件圖案。在一個實施例中，可以利用帶電的鉑體（例如在熔拉製程的輸送機制中使用的那些）作為玻璃起泡發生的表面。熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208接觸鉑體的起泡區域可以成為玻璃製品100的層疊界面。不受理論的束縛，據信層疊熔拉設備200的帶電元件可以促進電子從玻璃組成物流出，此舉可在玻璃中形成氧穴。例如，層疊熔拉設備的鉑體上的正電位將從玻璃吸引電子。氧穴最終可被定位在層疊界面，並作為光散射構件110。
在另一個實施例中，可以將附加的鉑體併入層疊熔拉設備200中或是可以將鉑層沉積到一部分的層疊熔拉設備200上。例如，可以將一部分的上溢流槽202塗佈鉑並使之與熔融玻璃包層組成物206接觸。鉑塗層可以具有相對於熔融玻璃包層組成物206的電位差，從而促進起泡和氣穴形成。例如，可以將上溢流槽202的頂部邊緣充有正電位，導致熔融玻璃包層組成物的表面上起泡，從而形成層疊界面。在另一個實施例中，可將導電棒（例如從鉑或鉑合金構造的）定位成與位於下溢流槽204中的熔融玻璃芯層組成物208之頂表面接觸。鉑桿可促進熔融玻璃芯層組成物的頂表面上起泡，當與熔融玻璃包層組成物206接觸時該頂表面成為層疊界面。
在另一個實施例中，光散射元件可以包含一個或更多個位於玻璃芯層14與一個或更多個玻璃包層104a、104b的界面的結晶、半結晶、或相分離體。該結晶、半結晶、或相分離體可以形成不連續的光散射構件110，如第2圖中描繪的，或者可以被形成在層疊玻璃層的界面的均勻層中。該結晶、半結晶、或相分離體可以藉由存在於熔融玻璃包層組成物206和熔融玻璃芯層組成物208中的材料相互擴散形成。在實施例中，該結晶、半結晶、或相分離體可以包含陶瓷或玻璃-陶瓷材料。本文描述的結晶或半結晶體可以至少部分失透明化，這意味著至少某種程度的有組織內部結構與結晶或半結晶體相關。相分離材料可以具有與周圍的玻璃組成物不同的相（例如非晶相或玻璃相）。
在各種實施例中，光散射元件可以存在於芯層與包層之間的界面以外的位置。例如，玻璃製品的層（例如芯層或包層）可以是相分離的，以形成光散射元件。這種具有相分離層（在芯層/包層界面有或沒有其他光散射構件）的玻璃製品可被用來例如作為透明投影螢幕。在其他實施例中，光散射元件可被限制於芯層與包層之間的界面。例如，芯層及/或包層在遠離該界面的外表面可以基本上不含光散射構件。
在一個實施例中，可以在熔合層疊製程期間由於兩種玻璃在高溫下熔合而產生成核位點。成核位點可允許在玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b的界面的失透明化。失透明化可能會發生在熔合製程期間或在玻璃積層體形成之後的一個或更多個後續熱處理中。
在一個實施例中，為了形成結晶或半結晶體，在玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b的界面的材料形成包含可結晶混合組成物的中間層。該混合組成物可以藉由加熱結晶化，此舉可以在玻璃在熔拉製程中被層疊的同時發生。在其他實施例中，可以在形成玻璃積層體之後使用附加的熱處理來使混合組成物結晶化。另外，可以使用熱處理來形成混合組成物，其中該熱處理促進玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b的成分在界面的擴散和混合。例如，第一熱處理可用於形成混合組成物，並且第二熱處理可以使該混合組成物至少部分結晶化。在另一個實施例中，可以利用熔融玻璃包層組成物206及/或熔融玻璃芯層組成物208中的電位來形成混合組成物。
在一個實施例中，中間層的混合組成物可以具有比玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b的材料更高的液相溫度。例如，中間層的混合組成物的液相溫度可以比玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b的液相溫度高至少約10％、高至少約20％、高至少約30％、高至少約40％、或甚至高至少約50％。不受理論的束縛，據信該混合組成物相對高的液相溫度允許該混合組成物在隨後的加熱步驟中、或甚至在熔合層疊製程期間失透明及/或相分離。在一個實施例中，該混合組成物可以具有在玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b的成形溫度範圍中的失透明化溫度。失透明相可以在對應於玻璃芯層102及/或玻璃包層104a、104b在它們的成形溫度下的黏度的溫度下形成在該混合組成物中。玻璃在熔拉成形溫度下的典型黏度可以從約35,000 P至約300,000 P。
可以選擇用於玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b的玻璃組成物以允許混合組成物具有比玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b更高的液相溫度。例如，當選擇特定的玻璃組成物時，玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b的玻璃組成物之混合物可以具有比玻璃芯層102或玻璃包層104a、104b任一者更高的液相溫度。在一個實施例中，分別使用富鈉玻璃和富氧化鋁玻璃作為玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b，或反之亦然。可以將所含特定成分的濃度比另一個玻璃層更高的玻璃層視為「富」該特定成分。因此，用語「富」是一種相對用語，取決於該特定成分在不同玻璃層中的濃度。在另一個實施例中，分別使用富鋰玻璃和富鈉玻璃作為玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b，或反之亦然。在另一個實施例中，分別使用富鋰玻璃和富氧化鋁玻璃作為玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b，或反之亦然。在另一個實施例中，分別使用富硼玻璃和富氧化鋁玻璃作為玻璃芯層102和玻璃包層104a、104b，或反之亦然。然而，應當理解的是，許多玻璃組成物的組合可以導致液相溫度升高，而且任何適當的玻璃組成物組合都是本文中預期的。
在另一個實施例中，積層玻璃製品100可以在層疊界面包含鋯石及/或氧化鋯晶體，這可以藉由在與上溢流槽202接觸時升高熔融玻璃包層組成物206的溫度來促成。一般來說，用於特定玻璃組成物的相對高溫可以導致鋯石分解，其中來自溢流槽的鋯石遷移到熔融玻璃組成物中成為鋯石及/或氧化鋯。為了形成鋯石或氧化鋯晶體，在一般的處理溫度下可以使用具有低鋯石分解溫度的玻璃，或是可以將相對高的處理溫度使用於具有相對高的鋯石分解溫度的玻璃組成物。
熔合製程中使用的溢流槽在熔融玻璃流入溢流槽的槽中並流過溢流槽的外表面時經受高溫和大的機械負載。為了能夠承受這些苛刻的條件，溢流槽通常較佳由耐火材料的等靜壓擠壓塊製成（因此命名為「溢流槽」）。特別是，溢流槽可從等靜壓擠壓的鋯石耐火材料製成，即主要由ZrO2
和SiO2
組成的耐火材料。例如，溢流槽可以由鋯石耐火材料製成，其中ZrO2
和SiO2
一起佔該材料的至少95重量％，且該材料的理論成分為ZrO2
.SiO2
或相當於ZrSiO4
。
有時，鋯石晶體夾雜物形成在玻璃中並從溢流槽遷移到玻璃。鋯石晶體夾雜物（有時被稱為次生鋯石晶體）存在於玻璃中可能是由於玻璃通入並經過製造製程中使用的鋯石溢流槽的結果。
不受理論的約束，產生在玻璃片成品中發現的鋯石晶體的鋯石在鋯石溢流槽的上部具有其起源。特別是，這些缺陷最終由於氧化鋯（即ZrO2
及/或Zr+4
+2O−2
）在存在於溢流槽的槽中的溫度和黏度下沿著溢流槽外側上的上壁（堰）溶於熔融玻璃而出現。與溢流槽的下部相比，玻璃在溢流槽的這些部分的溫度較高且黏度較低，因為當玻璃沿著溢流槽向下前進時會冷卻並變得更黏稠。
氧化鋯在熔融玻璃中的溶解度和擴散率為玻璃溫度和黏度的函數（即當玻璃的溫度降低並且黏度增加時，較少的氧化鋯可被保持在溶液中並且擴散速率降低）。當玻璃接近溢流槽的底部（根部）時，例如在熔融玻璃包層組成物206接觸熔融玻璃芯層組成物208之處可能變成具有過飽和的氧化鋯。結果，鋯石晶體（即次生鋯石晶體）可能成核，並在玻璃芯層102與玻璃包層104a、104b的界面生長。
應當理解的是，超過一種類型的光散射元件可被用於同一積層玻璃製品中。例如，可以將顆粒插入積層玻璃製品中，而且起泡可以在處理過程中發生，從而形成氣穴和固體顆粒來散射傳播通過積層玻璃製品的界面的光。
雖然本文中參照包含複數個玻璃層的積層玻璃製品來描述玻璃製品，但本揭示內容仍包括其他的實施例。在其他實施例中，單層玻璃製品（例如玻璃片）包含本文描述的光散射元件。在這樣的實施例中，光散射元件可以被配置在單層玻璃製品的外表面。例如，在成形過程中可以以與本文所述用於在熔融玻璃芯層組成物或熔融玻璃包層組成物上沉積顆粒相同的方式將顆粒沉積在單層玻璃製品的外表面上。又例如，可以以一些與本文所述用於在熔融玻璃芯層組成物與熔融玻璃包層組成物之間的界面形成氣穴相同的方式將氣穴形成在單層玻璃製品的外表面上（例如施加電位、減少或去除澄清劑、及/或改變玻璃製品周圍的氛圍）。又例如，可以以一些與本文所述用於在熔融玻璃芯層組成物與熔融玻璃包層組成物之間的界面形成晶體相同的方式將晶體形成在單層玻璃製品的外表面上（例如促進鋯石分解）。可以例如使用類似於本文參照第3圖描述的製程且其中省略上溢流分配器的熔合成形製程來形成單層玻璃製品。
在各種實施例中，可以將本文描述的玻璃製品併入運輸工具中，例如汽車、船隻及飛機（例如鑲嵌玻璃，諸如擋風玻璃、窗戶或側窗、鏡子、柱子、門的側面板、頭枕、儀表板、操作臺、或車輛的座椅、或上述之任何部分）、建築設備或結構（例如建築物的內牆或外牆、及地板）、家電（例如冰箱、烤箱、火爐、洗衣機、烘乾機、或其他家電）、消費性電子產品（例如電視機、筆記型電腦、電腦監視器、及手持式電子裝置，諸如行動電話、平板電腦、及音樂播放器）、家具、資訊亭、零售亭、及類似物。例如，本文描述的玻璃製品可被用於顯示器及/或觸控面板的應用，從而玻璃製品可以製造具有所需玻璃製品屬性（例如光散射、機械強度等）的顯示器及/或觸控面板。在一些實施例中，這樣的顯示器可以包含投影顯示器。例如，玻璃製品包含用於在其上顯示投射影像的光散射特徵。
在一些實施例中，包含本文所述玻璃製品的顯示器是至少部分對可見光透明的。當被投影在這樣的顯示器上時，環境光（例如太陽光）會使顯示影像很難或根本無法被看到。在一些實施例中，其上被投影顯示影像的顯示器或顯示器的一部分可以包括變黑的材料，例如無機或有機光致變色或電致變色材料、懸浮顆粒元件、及/或聚合物分散液晶。因此，可以調整顯示器的透明度，以提高顯示影像的對比度。例如，在明亮的陽光中可以藉由讓顯示器變暗來降低顯示器的透明度，以提高顯示影像的對比度。調整可以被自動控制（例如，響應於顯示器表面暴露於特定波長的光，例如紫外線，或者響應於諸如光眼的光檢測器產生的訊號）或手動控制（例如由觀看者控制）。
本文描述的玻璃製品可被用於各種應用，包括例如用於消費性或商業電子裝置中的蓋玻璃或玻璃背板應用，包括例如LCD、LED、微LED、OLED、及量子點顯示器、電腦監視器、及自動提款機（ATM）；用於觸控螢幕或觸控感測器的應用、用於可攜式電子裝置，包括例如行動電話、個人媒體播放器、及平板電腦；用於積體電路的應用，包括例如半導體晶圓；用於光伏應用；用於建築玻璃應用；用於汽車或車輛用玻璃的應用，包括例如鑲嵌玻璃和顯示器；用於商業或家電應用；用於照明或招牌（例如靜態或動態的招牌）的應用；或用於運輸應用，包括例如鐵路和航太應用。實例
將藉由以下的實例進一步闡明本文描述的實施例。積層玻璃樣品是從表1所示具有組成物（C1）的第一玻璃和具有組成物（C2）的第二玻璃形成。組成物C1具有相對高比例的K2
O，並且組成物C2具有相對高比例的Al2
O3
。 表1：
為了產生積層玻璃樣品，製得兩種組成物的坩堝熔化物（標準批料，在1600℃下熔化過夜）。選擇這些組成物，使得C1是高K2
O的玻璃，並且C2是高Al2
O3
的玻璃。從而，假使鉀從第一玻璃擴散出來並進入第二玻璃，則白榴石將被穩定成為液相，並會導致液相溫度快速升高。第5圖為第一玻璃和第二玻璃的混合物之液相溫度為該混合物中第二玻璃的分率之函數的圖形表示。「液相線圓頂」在C1和C2的比例約6：4的混合物形成峰值液相溫度。
熔化過夜之後，將坩堝中的一半C1倒到鋼塊上，將一個量的C2倒在靜止熔融C1的頂部上，然後將坩堝中剩餘的C1倒在C1和C2堆疊的頂部上方，製成C2的所有側邊被C1包圍的疊層，然後在660 ℃（接近兩個玻璃的退火點）下將該疊層退火過夜。然後將該疊層放入爐中，並保持在1050 ℃（高於玻璃C1或玻璃C2任一者的液相溫度但低於任何在成形製程期間從相互擴散形成的中間玻璃的預期液相溫度的溫度）下過夜。 C1和C2的界面結晶，同時C1和C2的主體玻璃保持非晶形和透明的。
應當理解的是，雖然在本文的一些實施例中已在影像觀看的上下文中描述了包含光散射構件的積層玻璃製品，但包含光散射構件的積層玻璃製品可被用於各式各樣的應用而且並不限於影像顯示器中的使用。
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，可以在不偏離請求保護的標的物之精神和範圍下對本文描述的實施例進行各種修改和變化。因此，意圖使說明書涵蓋本文描述的各種實施例之修改和變化，前提是這樣的修改和變化來到所附申請專利範圍及其均等物的範圍內。
100‧‧‧積層玻璃製品
102‧‧‧玻璃芯層
103a‧‧‧第一表面
103b‧‧‧第二表面
104a‧‧‧玻璃包層
104b‧‧‧玻璃包層
110‧‧‧光散射構件
200‧‧‧層疊熔拉設備
202‧‧‧上溢流分配器或溢流槽
204‧‧‧下溢流分配器或溢流槽
206‧‧‧熔融玻璃包層組成物
208‧‧‧熔融玻璃芯層組成物
210‧‧‧槽
212‧‧‧槽
216‧‧‧外成形表面
218‧‧‧外成形表面
220‧‧‧根部
222‧‧‧外成形表面
224‧‧‧外成形表面
250‧‧‧頂表面
260‧‧‧通道
102‧‧‧玻璃芯層
103a‧‧‧第一表面
103b‧‧‧第二表面
104a‧‧‧玻璃包層
104b‧‧‧玻璃包層
110‧‧‧光散射構件
200‧‧‧層疊熔拉設備
202‧‧‧上溢流分配器或溢流槽
204‧‧‧下溢流分配器或溢流槽
206‧‧‧熔融玻璃包層組成物
208‧‧‧熔融玻璃芯層組成物
210‧‧‧槽
212‧‧‧槽
216‧‧‧外成形表面
218‧‧‧外成形表面
220‧‧‧根部
222‧‧‧外成形表面
224‧‧‧外成形表面
250‧‧‧頂表面
260‧‧‧通道
第1圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例示意性繪示積層玻璃製品的一部分之剖視圖；
第2圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例示意性繪示第1圖的積層玻璃製品中的玻璃層界面之一部分的放大剖視圖；
第3圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例示意性繪示用於製造第1圖的玻璃製品的熔拉製程；
第4圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例示意性繪示包括用於製造第1圖的玻璃製品的顆粒遞送裝置的熔拉製程；以及
第5圖依據本文圖示和描述的一個或更多個實施例以圖形繪示從表1的玻璃成分的混合物形成的材料之液相溫度。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
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102‧‧‧玻璃芯層
103a‧‧‧第一表面
104a‧‧‧玻璃包層
110‧‧‧光散射構件
Claims (30)
- 一種光散射積層玻璃製品，包含： 一第一玻璃層，包含一第一玻璃組成物；一第二玻璃層，包含一第二玻璃組成物並被熔合於該第一玻璃層；以及一光散射元件，位於該第一玻璃層與該第二玻璃層的界面，該光散射元件包含與該第一玻璃層和該第二玻璃層不同的組成物或材料相。
- 如請求項1所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射元件包含複數個光散射構件。
- 如請求項2所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射構件具有約100 nm至約1微米的平均最大尺寸。
- 如請求項2所述之光散射積層玻璃製品，其中至少一些該光散射構件具有約100 nm至約1微米的最大尺寸。
- 如請求項2所述之光散射積層玻璃製品，其中至少一些該光散射構件包含固體顆粒。
- 如請求項5所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射顆粒包含碳化矽、氧化鋯、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、或上述材料之組合。
- 如請求項5所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射顆粒具有至少約1250 ℃的熔點。
- 如請求項2所述之光散射積層玻璃製品，其中至少一些該光散射構件包含氣穴。
- 如請求項2所述之光散射積層玻璃製品，其中至少一些該光散射構件包含鋯石晶體、氧化鋯晶體、或上述晶體之組合。
- 如請求項1所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射元件包含一個或更多個結晶、半結晶、或相分離體。
- 如請求項10所述之光散射積層玻璃製品，其中至少一些該光散射構件包含該第一玻璃組成物與該第二玻璃組成物的混合物。
- 如請求項1所述之光散射積層玻璃製品，其中該光散射元件具有與該第一玻璃層和該第二玻璃層不同的折射率。
- 一種用於形成光散射積層玻璃製品的方法，該方法包含以下步驟： 使一熔融第一玻璃組成物流動； 使一熔融第二玻璃組成物流動； 將複數個光散射顆粒沉積到該熔融第一玻璃組成物之表面或該熔融第二玻璃組成物之表面上；以及 使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成一界面，其中該複數個光散射顆粒位於該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面。
- 如請求項13所述之方法，其中該光散射顆粒具有約100 nm至約1微米的平均最大尺寸。
- 如請求項13所述之方法，其中至少一些該光散射顆粒具有約100 nm至約1微米的最大尺寸。
- 如請求項13所述之方法，其中至少一些該光散射顆粒包含固體顆粒。
- 如請求項13所述之方法，其中該光散射顆粒包含碳化矽、氧化鋯、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、或上述材料之組合。
- 如請求項13所述之方法，其中該光散射顆粒具有至少約1250 ℃的熔點。
- 一種用於形成光散射積層玻璃製品的方法，該方法包含以下步驟： 使一熔融第一玻璃組成物流動； 使一熔融第二玻璃組成物流動； 使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成一界面； 在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面產生複數個光散射氣穴。
- 如請求項19所述之方法，其中該氣穴係由該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的接觸所形成。
- 如請求項19所述之方法，其中該氣穴係由該熔融第一玻璃組成物或該熔融第二玻璃組成物與一成形設備之間的接觸所形成。
- 如請求項19所述之方法，產生該複數個光散射氣穴包含在該熔融第一玻璃組成物或該熔融第二玻璃組成物中之一者或更多者上施加電流。
- 如請求項19所述之方法，其中該氣穴係藉由玻璃起泡所產生。
- 如請求項19所述之方法，其中該氣穴包含氧氣。
- 一種用於形成光散射積層玻璃製品的方法，該方法包含以下步驟： 使一熔融第一玻璃組成物流動； 使一熔融第二玻璃組成物流動； 使該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物接觸，以在該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間形成一界面； 產生一光散射元件，該光散射元件包含一個或更多個位於該熔融第一玻璃組成物與該熔融第二玻璃組成物之間的該界面的結晶、半結晶、或相分離體。
- 如請求項25所述之方法，其中該光散射元件包含鋯石晶體、氧化鋯晶體、或上述晶體之組合。
- 如請求項25所述之方法，其中至少一些該光散射元件包含該第一玻璃組成物與該第二玻璃組成物的混合物。
- 如請求項27所述之方法，其中該混合物具有各比該第一玻璃組成物和該第二玻璃組成物更高的液相溫度。
- 一種光散射玻璃製品，包含： 一玻璃層，包含一玻璃組成物；以及 一光散射元件，位於該玻璃層的表面，並包含與該玻璃層不同的組成物或材料相。
- 一種顯示器，包含如請求項1至12及29中任一項所述之玻璃製品。
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