本申請要求2014年11月26日提交的美國申請第62/084826號的優(yōu)先權,其全文通過引用結合于此。
背景技術:
1.技術領域
本公開涉及玻璃片,更具體地,涉及薄玻璃片和用于形成薄玻璃片的系統(tǒng)和方法。
2.技術背景
可以采用不同工藝來形成玻璃片。例如,可以采用下拉工藝(例如熔合拉制或狹縫拉制)或者浮法工藝來形成玻璃片??梢酝ㄟ^對較厚的玻璃片進行蝕刻或研磨,從而將其厚度降低至所需厚度,以形成薄玻璃片。
技術實現(xiàn)要素:
本文揭示了薄玻璃片及其形成的方法。
本文揭示的方法包括對包含多層玻璃層的玻璃預成形件進行加熱。在遠端方向拉制玻璃預成形件以形成從玻璃預成形件向遠端延伸的經(jīng)拉制的玻璃片,所述經(jīng)拉制的玻璃片包括多層玻璃層。經(jīng)拉制的玻璃片的厚度小于玻璃預成形件的厚度。將經(jīng)拉制的玻璃片卷起到收集線軸上。
本文揭示的方法包括加熱玻璃預成形件,所述玻璃預成形件包括第一玻璃層以及與第一玻璃層相鄰的第二玻璃層。在遠端方向拉制玻璃預成形件以形成從玻璃預成形件向遠端延伸的經(jīng)拉制的玻璃片,所述經(jīng)拉制的玻璃片包括第一玻璃層和第二玻璃層。經(jīng)拉制的玻璃片的厚度小于玻璃預成形件的厚度。從經(jīng)拉制的玻璃片去除至少一部分的第二玻璃層。
本文揭示的系統(tǒng)包括加熱單元、拉制單元和收集單元。加熱單元配置成對包含多層玻璃層的玻璃預成形件進行加熱。拉制單元配置成在遠端方向拉制玻璃預成形件,以形成從玻璃預成形件向遠端延伸的經(jīng)拉制的玻璃片。經(jīng)拉制的玻璃片包括多層玻璃層。經(jīng)拉制的玻璃片的厚度小于玻璃預成形件的厚度。收集單元配置成將經(jīng)拉制的玻璃片卷起到收集線軸上。
本文揭示的玻璃片包括第一玻璃層和與第一玻璃層相鄰的第二玻璃層,并且厚度至多約為0.1mm。
本文揭示的經(jīng)離子交換的玻璃片包括至多約為0.1mm的厚度并且還包括處于壓縮應力且延伸進入玻璃片內(nèi)部至層深度的表面層。
在以下的詳細描述中提出了本文的其他特征和優(yōu)點,其中的部分特征和優(yōu)點對本領域的技術人員而言,根據(jù)所作描述就容易看出,或者通過實施包括以下詳細描述、權利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的各種實施方式而被認識。
應理解,上面的一般性描述和下面的詳細描述都僅僅是示例性的,用來提供理解權利要求書的性質和特點的總體評述或框架。所附附圖提供了進一步理解,附圖被結合在本說明書中并構成說明書的一部分。附圖說明了一個或多個實施方式,并與說明書一起用來解釋各種實施方式的原理和操作。
附圖說明
圖1是玻璃片的層疊結構的一個示例性實施方式的部分橫截面圖。
圖2是可用于形成玻璃片的成形設備的一個示例性實施方式的橫截面圖。
圖3是再拉制系統(tǒng)的一個實施方式的示意圖。
圖4是圖1所示的玻璃片的部分橫截面圖,其中,去除了一層玻璃層以形成雙層玻璃片。
圖5是形成在圖4所示的雙層玻璃片上的電子器件的一個示例性實施方式的部分橫截面圖。
圖6是圖5所示的電子器件和玻璃片的部分橫截面圖,其中,去除了一層玻璃層以形成單層玻璃片。
圖7是玻璃片的層疊結構的另一個示例性實施方式的部分橫截面圖。
圖8是經(jīng)拉制的玻璃片的一個示例性實施方式的橫截面照片。
圖9是圖8所示的經(jīng)拉制的玻璃片被彎曲成一定彎曲半徑的照片。
具體實施方式
下面詳細參考示例性實施方式,這些實施方式在附圖中示出。只要有可能,在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同或類似的部件。附圖中的組件不一定是成比例的,相反地,進行了突出強調來顯示示例性實施方式的原理。
采用合適的成形工藝(例如,下拉工藝(例如,熔合拉制工藝或狹縫拉制工藝)或者浮法工藝)來形成玻璃片。隨著形成的玻璃片的厚度降低,采用此類成形工藝形成玻璃片會變得越來越困難。因此,可能難以或者甚至無法采用此類成形工藝直接形成薄玻璃片。
可以通過對較厚的單層玻璃片進行蝕刻或研磨,從而將其厚度降低至所需厚度,以形成薄玻璃片。但是,此類蝕刻和研磨工藝會是昂貴的,需要使用化學蝕刻劑和/或在玻璃片的表面中引入瑕疵。
在各種實施方式中,用于形成玻璃片的方法包括對包含多層玻璃層的玻璃預成形件進行加熱。所述多層玻璃層至少包括第一層和第二層。例如,第一層包括芯層,以及第二層包括與芯層相鄰的一層或多層包覆層。每層玻璃層獨立地包括玻璃、玻璃-陶瓷,或其組合。在一些實施方式中,玻璃層中的一層或多層是透明玻璃層。玻璃預成形件可以是平面的(例如平坦片)或者非平面的(例如彎曲片)。方法還包括在遠端方向拉制玻璃預成形件,以形成從玻璃預成形件向遠端延伸的經(jīng)拉制的玻璃片。經(jīng)拉制的玻璃片包括所述多層玻璃層(例如,芯層以及與芯層相鄰的一層或多層包覆層)。經(jīng)拉制的玻璃片的厚度小于玻璃預成形件的厚度??梢詫⒔?jīng)拉制的玻璃片卷起到收集線軸上。作為補充或替代,可以從經(jīng)拉制的玻璃片去除一層或多層玻璃層,從而進一步降低經(jīng)拉制的玻璃片的厚度。作為補充或替代,可以在卷曲步驟之前或之后,在經(jīng)拉制的玻璃片上形成電子器件。
圖1是玻璃預成形件100的一個示例性實施方式的層疊結構的橫截面圖。玻璃預成形件100包括層疊結構,所述層疊結構包括多層玻璃層。例如,玻璃預成形件100包括整體式層疊結構,其中,玻璃層接合或融合在一起,而不僅僅是相互相鄰的堆疊。玻璃預成形件100可以如圖1所示是基本平坦的,或者可以不是平坦的。在圖1所示的實施方式中,玻璃預成形件100包括布置在第一包覆層104和第二包覆層106之間的芯層102。在一些實施方式中,第一包覆層104和第二包覆層106是外層,如圖1所示。在其他實施方式中,第一包覆層和/或第二包覆層是布置在芯層和外層之間的中間層。
芯層102包括第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面。在一些實施方式中,第一包覆層104熔合到芯層102的第一主表面。作為補充或替代,第二包覆層106熔合到芯層102的第二主表面。在此類實施方式中,第一包覆層104與芯層102之間的界面,和/或第二包覆層106與芯層102之間的界面是不含任何粘結材料的(例如,聚合物中間層、粘合劑、涂層或者添加或構造成使得各包覆層和芯層粘合的任意非玻璃材料)。因此,第一包覆層104和/或第二包覆層106直接熔合到芯層102或者與芯層102直接相鄰。在一些實施方式中,玻璃預成形件包括布置在芯層與第一包覆層之間和/或芯層與第二包覆層之間的一層或多層中間層。例如,中間層包括中間玻璃層和/或擴散層,其形成在芯層與包覆層的界面處。擴散層可以包括摻混區(qū)域,其包含與擴散層直接相鄰的各層的組分。在一些實施方式中,玻璃預成形件100包括玻璃-玻璃層疊體(例如,原位熔合的多層玻璃-玻璃層疊體),其中,直接相鄰的玻璃層之間的界面是玻璃-玻璃界面。
在一些實施方式中,芯層102包括第一玻璃組合物,以及第一和/或第二包覆層104和106包括不同于第一玻璃組合物的第二玻璃組合物。例如,在圖1所示的實施方式中,芯層102包括第一玻璃組合物,以及第一包覆層104和第二包覆層106分別包括第二玻璃組合物。在其他實施方式中,第一包覆層包括第二玻璃組合物,以及第二包覆層包括第三玻璃組合物,其不同于第一玻璃組合物和/或第二玻璃組合物。
可以采用合適工藝,例如熔融拉制、下拉、狹縫拉制、上拉或者浮法工藝,來形成玻璃預成形件。在一些實施方式中,采用熔合拉制工藝來形成玻璃預成形件。圖2是可用于形成玻璃預成形件(例如玻璃預成形件100)的溢流分配器200的一個示例性實施方式的橫截面圖。溢流分配器200可以構造成如美國專利第4,214,886號所述,其全文通過參考結合于此。例如,溢流分配器200包括下溢流分配器220和位于下溢流分配器上方的上溢流分配器240。下溢流分配器220包括凹槽222。第一玻璃組合物224熔化并以熔融或粘性狀態(tài)進料到凹槽222中。第一玻璃組合物224形成玻璃預成形件100的芯層102,如下文進一步所述。上溢流分配器240包括凹槽242。第二玻璃組合物244熔化并以熔融或粘性狀態(tài)進料到凹槽242中。第二玻璃組合物244形成玻璃預成形件100的第一和第二包覆層104和106,如下文進一步所述。
第一玻璃組合物224溢流通過凹槽222并向下流過下溢流分配器220的相對成形外表面226和228。成形外表面226和228在拉制線230處匯聚。向下流過下溢流分配器220的各成形外表面226和228的第一玻璃組合物224的分開的物流在拉制線230處匯聚,在那里它們?nèi)酆系揭黄鹦纬刹AьA成形件100的芯層102。
第二玻璃組合物244溢流通過凹槽242并向下流過上溢流分配器240的相對成形外表面246和248。第二玻璃組合物244經(jīng)由上溢流分配器240發(fā)生向外偏轉,從而使得第二玻璃組合物繞著下溢流分配器220流動,并與在下溢流分配器的成形外表面226和228上流過的第一玻璃組合物224發(fā)生接觸。第二玻璃組合物244的分開的物流分別與向下流過下溢流分配器220的各成形外表面226和228的第一玻璃組合物224的分開的物流熔合。在第一玻璃組合物224的物流在拉制線230處匯聚之后,第二玻璃組合物244形成玻璃預成形件100的第一和第二包覆層104和106。
在一些實施方式中,處于熔融或粘性狀態(tài)的芯層102的第一玻璃組合物224與處于熔融或粘性狀態(tài)的第一和第二包覆層104和106的第二玻璃組合物244發(fā)生接觸,形成玻璃預成形件100。作為補充或替代,玻璃預成形件100包括從下溢流分配器220的拉制線230離開的玻璃帶,如圖2所示??梢酝ㄟ^合適的方式,包括例如重力和/或牽拉輥,從下溢流分配器220拉制出玻璃預成形件100。當玻璃預成形件100從下溢流分配器220離開時,玻璃預成形件100發(fā)生冷卻。
在一些實施方式中,向玻璃預成形件100的一個或兩個外表面施加涂層。涂層可以作為液體(例如,通過噴霧或浸入)施加,或者可以作為膜施加。涂層可有助于保護玻璃預成形件100的表面免受損壞和/或保持熔合拉制片材的原始質量。例如,涂層包括夾層,其配置成防止當玻璃預成形件100如本文所述卷起時發(fā)生表面-表面接觸。
在一些實施方式中,玻璃預成形件100卷起到線軸上,用于傳遞到再拉制單元,如本文所述。在其他實施方式中,玻璃預成形件100從溢流分配器200直接傳遞到再拉制單元。因此,在玻璃預成形件的再拉制過程中,玻璃預成形件100的近端保持與溢流分配器200相連,如本文所述。在其他實施方式中,切斷了玻璃預成形件100,以形成傳遞到再拉制單元的玻璃預成形件區(qū)段??梢圆捎煤线m的技術來切斷玻璃預成形件100,例如,劃線、彎曲、熱沖擊和/或激光切割。
雖然圖1所示的玻璃預成形件100包括三層,但是本公開也包括其他實施方式。在其他實施方式中,玻璃預成形件可以具有確定的層數(shù),例如兩層、四層或者更多層。例如,可以采用兩個溢流分配器來形成包括兩層的玻璃預成形件,所述兩個溢流分配器布置成使得兩層在從溢流分配器的各拉制線離開時接合,或者采用單個溢流分配器來形成包括兩層的玻璃制品,所述單個溢流分配器具有分開的凹槽,從而使得兩種玻璃組合物在溢流分配器的相對成形外表面上流動并在溢流分配器的拉制線處匯聚??梢圆捎妙~外的溢流分配器和/或采用具有分開的凹槽的溢流分配器來形成包含四層或更多層的玻璃預成形件。因此,可以通過相應地改變溢流分配器來形成具有確定層數(shù)的玻璃預成形件。
在一些實施方式中,玻璃預成形件100包括至少約0.05mm、至少約0.1mm、至少約0.2mm或者至少約0.3mm的厚度。作為補充或替代,玻璃預成形件100包括至多約5mm、至多約3mm、至多約2mm、至多約1.5mm、至多約1mm、至多約0.7mm或者至多約0.5mm、至多約0.3mm或者至多約0.2mm的厚度。例如,玻璃預成形件100包括如下厚度:約0.05-5mm,約0.1-1mm,約0.1-0.7mm,或者約0.1-0.3mm。玻璃預成形件100的每層玻璃層的預成形件厚度比例包括各玻璃層的厚度與玻璃預成形件的厚度之比。在一些實施方式中,芯層102的預成形件厚度比例至少約0.5、至少約0.7、至少約0.8、至少約0.85、至少約0.9、或者至少約0.95。作為補充或替代,芯層102的預成形件厚度比例至多約0.8、至多約0.75、至多約0.6、或者至多約0.5。
可以對玻璃預成形件進行拉制以形成比玻璃預成形件薄的經(jīng)拉制的玻璃片。該工藝可以被描述為再拉制或再成形工藝。在一些實施方式中,采用再拉制系統(tǒng)來拉制玻璃預成形件。圖3是可用于拉制玻璃預成形件(例如玻璃預成形件100)的再拉制系統(tǒng)300的一個示例性實施方式的示意圖。再拉制系統(tǒng)300包括進料單元310、拉制單元330和收集單元350。
在一些實施方式中,進料單元310包括如圖3所示的傳遞線軸312。在傳遞線軸312上提供玻璃預成形件100,并通過從傳遞線軸解繞玻璃預成形件進料到拉制單元330。在其他實施方式中,以玻璃預成形件區(qū)段或片材的形式提供玻璃預成形件,并通過使預成形件區(qū)段前行進入拉制單元來傳遞到拉制單元330。例如,通過保持裝置支撐玻璃預成形件片材,所述保持裝置使得預成形件片材前行進入拉制單元。在其他實施方式中,以玻璃預成形件帶材的形式(例如,與成形單元相連)提供玻璃預成形件,并通過使預成形件帶材的遠端前行進入拉制單元來傳遞到拉制單元330。
在一些實施方式中,進料單元310包括剝離單元314,其配置成從玻璃預成形件100的一個或多個表面去除涂層。例如,在圖3所示的實施方式中,剝離單元314包括一對剝離輥316,其配置成從玻璃預成形件100的相對表面去除膜。在其他實施方式中,剝離單元包括:擦洗單元(例如,刷子)、噴灑單元(例如,用于噴灑溶劑)、加熱和/或冷卻單元或者其他合適的涂層或膜去除單元。剝離單元314布置在傳遞線軸312的遠端或下游,當玻璃預成形件被引入到拉制單元330時嚙合玻璃預成形件100。
在一些實施方式中,進料單元310包括防靜電裝置318,其配置成消散玻璃預成形件100的一個或多個表面上的電荷積累。例如,在從玻璃預成形件的表面去除膜的過程中,會在玻璃預成形件100的表面上積累靜電荷。防靜電裝置318可以提供使靜電荷消散的路徑,從而從玻璃預成形件去除靜電荷。防靜電裝置318包括靜電棒、電離器或者其他合適的靜電消散裝置。防靜電裝置318布置在傳遞線軸312和/或剝離單元314的遠端或下游,當玻璃預成形件被引入到拉制單元330時嚙合玻璃預成形件100。
在一些實施方式中,進料單元310包括進料驅動單元320,其配置成將玻璃預成形件100驅動或引入到拉制單元330中。例如,在圖3所示的實施方式中,進料驅動單元320包括一對驅動輥,其嚙合玻璃預成形件100的相對表面,從而將玻璃預成形件從傳遞線軸312拉入拉制單元330中。驅動輥嚙合住其間的玻璃預成形件100,并且轉動從而以遠端方向拉動玻璃預成形件。在其他實施方式中,進料驅動單元包括驅動帶、夾持臂或者其他合適的驅動裝置。進料驅動單元320以進料速率將玻璃預成形件100引入到拉制單元330中。例如,進料速率包括當其被引入到拉制單元330中的時候,玻璃預成形件100以遠端方向移動的速度。進料驅動單元330是可調節(jié)的,從而調節(jié)進料速率。例如,可以增加驅動輥的轉速以增加進料速率或者可以減小驅動輥的轉速以減小進料速率。進料驅動單元320布置在傳遞線軸312、剝離單元314和/或防靜電裝置318的遠端或下游,從而將玻璃預成形件100引入到拉制單元330中。
在一些實施方式中,進料單元310或其部分被包封在進料外殼322中,這可有助于維持圍繞進料單元310的各個組件的受控環(huán)境。例如,進料外殼322包括清潔室,其防止當引入進入拉制單元330中的時候,外來顆粒和/或污染物沉積到玻璃預成形件100上。在一些實施方式中,進料外殼322包括其中的惰性氣氛。作為補充或替代,進料外殼322配置成減少其中積累的靜電。
在一些實施方式中,進料單元310包括與拉制單元330相鄰布置的孔隙控制裝置324。例如,孔隙控制裝置324布置在進料外殼322的出口處和/或布置在拉制單元330的入口處。孔隙控制裝置324可有助于控制開口尺寸,玻璃預成形件100通過所述開口被引入到拉制單元330中。在圖3所示的實施方式中,孔隙控制裝置324包括一對移門,它們可相對于彼此相向移動以限制開口并且可相對于彼此遠離移動以擴大開口。在其他實施方式中,孔隙控制裝置包括快門、窗孔或者其他合適的裝置??紫犊刂蒲b置324可有助于密封進料外殼322與拉制單元330之間的開口,以限制進料外殼和拉制單元之間的氣流(例如空氣流),這可以降低外來顆粒和/或污染物沖掃通過開口的可能性。
拉制單元330布置在進料單元310的遠端或下游,從而玻璃預成形件100可以以遠端方向縱向前行從進料單元進入拉制單元,如本文所述。拉制單元330包括爐、玻璃韌化爐或者其他合適的加熱單元,其配置成加熱一部分的玻璃預成形件,從而可以將玻璃預成形件拉制成玻璃片,和/或在玻璃預成形件拉制之后冷卻一部分的經(jīng)拉制的玻璃片。在一些實施方式中,拉制單元330包括多個加熱和/或冷卻區(qū),每個分別配置成加熱或冷卻一部分的玻璃預成形件和/或加熱或冷卻通過拉制單元的經(jīng)拉制的玻璃片。例如,在圖3所示的實施方式中,拉制單元330包括預加熱區(qū)332、加熱區(qū)334和冷卻區(qū)336。拉制單元330的每個加熱和/或冷卻區(qū)分別包括加熱板(例如,感應板和/或電阻加熱器)、紅外加熱裝置、電磁加熱裝置、炬、激光、流體噴射器(例如,空氣噴射器或水噴射器)或者其他合適的加熱或冷卻裝置。作為補充或替代,一個或多個加熱和/或冷卻區(qū)包括布置在加熱和/或冷卻元件與玻璃預成形件110之間的散熱器。散熱器可以引起對玻璃預成形件的間接加熱和/或冷卻,以幫助對玻璃預成形件進行均勻的加熱和/或冷卻(例如,在玻璃預成形件的寬度上)。在其他實施方式中,拉制單元可以包括額外的加熱和/或冷卻區(qū),或者可以省略一個或多個加熱和/或冷卻區(qū)(例如,預加熱區(qū)和/或冷卻區(qū))。
預加熱區(qū)332配置成將一部分的玻璃預成形件100加熱至預加熱溫度,以形成玻璃預成形件的預加熱部分。在一些實施方式中,預加熱溫度大于或等于多層玻璃層的最高應變點。如本文所用,玻璃層的“應變點”指的是玻璃層的粘度為1014.7泊的溫度。預加熱單元332以預加熱速率將部分的玻璃預成形件100加熱至預加熱溫度。例如,預加熱速率約為5-200℃/分鐘,約為5-100℃/分鐘,約為10-50℃/分鐘,或者約為15-30℃/分鐘。在一些實施方式中,預加熱速率基本匹配玻璃預成形件的cte曲線。例如,在預加熱過程中,部分玻璃預成形件100的溫度與時間關系的斜率基本與玻璃預成形件的有效cte與溫度關系的斜率相同。應理解的是,在該情況下,cte指的是絕對cte而非平均cte??刂祁A加熱速率可有助于避免在玻璃預成形件中引入熱應力,這會引起玻璃預成形件發(fā)生不可控的破裂或彎曲。
加熱區(qū)334配置成將玻璃預成形件100的遠端部分加熱至薄化溫度。在一些實施方式中,加熱區(qū)334位于預加熱區(qū)332的遠端或下游,從而玻璃預成形件100的經(jīng)預加熱部分以遠端方向縱向前行進入加熱區(qū)。例如,加熱區(qū)334配置成將玻璃預成形件100的經(jīng)預加熱部分加熱至薄化溫度,以形成玻璃預成形件的經(jīng)加熱部分。在一些實施方式中,薄化溫度大于或等于多層玻璃層的最高軟化點。作為補充或替代,薄化溫度使得玻璃預成形件的中心區(qū)域在薄化溫度時的有效粘度約為100-10,000kp。在一些實施方式中,第一玻璃組合物與第二玻璃組合物之間的粘度差可以較高,同時仍然維持如本文所述的厚度比例。例如,第一玻璃組合物與第二玻璃組合物之間的粘度差至多約為5kp,例如約為0-5kp或者約為1-5kp。這意味著在玻璃預成形件的拉制過程中,第一玻璃組合物與第二玻璃組合物沒有相對于彼此發(fā)生流動。加熱區(qū)334以加熱速率將玻璃預成形件100加熱至薄化溫度。例如,加熱速率約為5-200℃/分鐘,約為5-100℃/分鐘,約為10-50℃/分鐘,或者約為15-30℃/分鐘。
在一些實施方式中,加熱區(qū)334配置成使得玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分在縱向方向具有較短的長度。例如,玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分包括以橫向方向延伸的寬度(對應于玻璃預成形件100的寬度)以及以縱向方向延伸的長度(對應于玻璃預成形件的長度),并且經(jīng)加熱部分的長度至多約為10cm、至多約為5cm、至多約為3cm或者至多約為0.5cm。因此,加熱速率足夠高,使得將玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分維持在較短的情況。這種短的經(jīng)加熱部分可有助于玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分中的寬度和/或在將玻璃預成形件拉制成經(jīng)拉制的玻璃片的過程中的寬度。例如,這種短的經(jīng)加熱部分可以防止在玻璃預成形件的拉制過程中,玻璃預成形件100的邊緣被向內(nèi)拉動。作為補充或替代,可以增加將玻璃預成形件進料到加熱區(qū)中的速率和/或經(jīng)拉制的玻璃片從加熱區(qū)中收回的速率,從而降低玻璃預成形件和/或經(jīng)拉制的玻璃片暴露于加熱區(qū)的時間。因此,通過增加玻璃預成形件和/或經(jīng)拉制的玻璃片通過加熱區(qū)的速率,可以縮短加熱區(qū)的有效長度。在一些實施方式中,玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分的溫度至少比玻璃預成形件的經(jīng)預加熱部分的溫度高約100℃、至少高約150℃或者至少高約200℃。如果玻璃預成形件的經(jīng)預加熱部分的溫度與玻璃預成形件薄化區(qū)的經(jīng)加熱部分的溫度過于接近,則會在預加熱區(qū)中發(fā)生薄化。預加熱溫度應該足夠高以實現(xiàn)玻璃的部分松弛,但是應該足夠低以防止玻璃在預加熱區(qū)中發(fā)生薄化,并且應該將玻璃快速加熱至薄化溫度。因此,加熱區(qū)配置成在較短縱向長度上快速改變玻璃預成形件的溫度。
以遠端方向(如箭頭338所示)縱向拉制玻璃預成形件,以形成從玻璃預成形件向遠端延伸的經(jīng)拉制的玻璃片110,如圖3所示。例如,玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分以遠端方向338拉制或拉動,這引起玻璃預成形件的遠端伸長并形成經(jīng)拉制的玻璃片110。因此,經(jīng)拉制的玻璃片110包括所述多層玻璃層,并且經(jīng)拉制的玻璃片的厚度小于玻璃預成形件100的厚度。例如,經(jīng)拉制的玻璃片110包括如圖1所示且參照玻璃預成形件100所述的層疊結構。在一些實施方式中,玻璃預成形件100的厚度與經(jīng)拉制的玻璃片110的厚度之比至少約2、至少約5、至少約10、至少約20、至少約30、至少約50、至少約為100或者至少約為200。作為補充或替代,玻璃預成形件100的厚度與經(jīng)拉制的玻璃片110的厚度之比至多約為300。
在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110包括至多約0.7mm、至多約0.5mm、至多約0.3mm、至多約0.2mm、至多約0.1mm、至多約0.05mm、至多約0.03mm、至多約0.02mm、或者至多約0.01mm的厚度。作為補充或替代,經(jīng)拉制的玻璃片110包括至少約0.001mm、至少約0.01mm或者至少約0.05mm的厚度。經(jīng)拉制的玻璃片110的每層玻璃層的片厚度比例包括各玻璃層的厚度與經(jīng)拉制的玻璃片的厚度之比。如本文所述,在從經(jīng)拉制的玻璃片去除任意玻璃層之前計算片厚度之比。在一些實施方式中,每層玻璃層的片厚度與各玻璃層的預成形件厚度比相同或者基本相同。換言之,在將玻璃預成形件100拉制成為經(jīng)拉制的玻璃片110之后,玻璃層的相對厚度基本未改變。例如,每層玻璃層的片厚度是各玻璃層的預成形件厚度比例的約20%之內(nèi)、約15%之內(nèi)、約10%之內(nèi)、約5%之內(nèi)或者約2%之內(nèi)。因此,在一些實施方式中,芯層102的片厚度比例至少約0.7、至少約0.8、至少約0.85、至少約0.9、或者至少約0.95。作為補充或替代,芯層102的片厚度比例至多約0.8、至多約0.75、至多約0.6、或者至多約0.5。
回到圖3,在一些實施方式中,拉制單元330包括邊緣引導單元340,其配置成以橫向和/或縱向方向拉緊玻璃預成形件100和/或經(jīng)拉制的玻璃片110。例如,在圖3所示的實施方式中,邊緣引導件340包括邊緣輥對(僅顯示一對),其配置成嚙合住經(jīng)拉制的玻璃片110的相對邊緣,從而以朝向邊緣的向外方向拉動經(jīng)拉制的玻璃片和以橫向方向拉緊經(jīng)拉制的玻璃片。在其他實施方式中,邊緣引導單元包括帶、夾持臂或者其他合適的嚙合裝置。在其他實施方式中,邊緣引導單元包括一個或多個冷卻裝置(例如,流體噴射器、冷卻散熱管或者其他合適的冷卻裝置),其配置成選擇性地冷卻經(jīng)拉制的玻璃片的相對邊緣區(qū)域,從而以朝向邊緣的向外方向拉動經(jīng)拉制的玻璃片和以橫向方向拉緊經(jīng)拉制的玻璃片。可以在加熱區(qū)334布置邊緣引導單元340。因此,當玻璃片處于足夠高的溫度時,邊緣引導單元340拉緊經(jīng)拉制的玻璃片110,從而在該拉緊下發(fā)生伸長或變形。作為補充或替代,邊緣引導單元340可以在經(jīng)拉制的玻璃片的相對邊緣處嚙合住經(jīng)拉制的玻璃片100,而沒有嚙合經(jīng)拉制的玻璃片位于邊緣之間的中心區(qū)域。因此,經(jīng)拉制的玻璃片的未嚙合的中心區(qū)域保持不含由于與邊緣引導單元接觸所引起的缺陷。(例如,加熱區(qū)中的)邊緣冷卻和/或拉動可以幫助防止橫向方向上的彎曲和使得薄化最小化。
冷卻區(qū)336配置成將一部分的經(jīng)拉制的玻璃片110冷卻至冷卻溫度。在一些實施方式中,冷卻區(qū)336位于加熱區(qū)334的遠端或下游,從而使得經(jīng)拉制的玻璃片110與玻璃預成形件100的經(jīng)加熱部分相鄰的近端部分向遠端前行進入冷卻區(qū)。例如,冷卻區(qū)336配置成將經(jīng)拉制的玻璃片110的該近端部分冷卻至冷卻溫度。在一些實施方式中,冷卻溫度基于玻璃層的組成并且匹配以使得經(jīng)拉制的玻璃片的形狀和應力最小化。作為補充或替代,冷卻溫度小于或等于多層玻璃層的最高應變點。冷卻區(qū)336以冷卻速率將經(jīng)拉制的玻璃片110冷卻至冷卻溫度。在一些實施方式中,在玻璃通過粘彈性區(qū)域時的冷卻速率大于當玻璃低于粘彈性區(qū)域時的情況。作為補充或替代,冷卻速率可以匹配cte曲線和/或預加熱速率。經(jīng)拉制的玻璃片的近端部分的此類受控冷卻可以足夠快速,以幫助設定經(jīng)拉制的玻璃片的寬度,并且可以足夠緩慢以最小化熱誘發(fā)的形狀變形和/或應力。
在一些實施方式中,拉制單元330包括拉制驅動單元342,其配置成將經(jīng)拉制的玻璃片110驅動到拉制單元330或者從拉制單元330收回。例如,在圖3所示的實施方式中,拉制驅動單元342包括一對驅動輥,其嚙合經(jīng)拉制的玻璃片110的相對表面,從而將經(jīng)拉制的玻璃片110拉動通過拉制單元330。驅動輥嚙合住其間的經(jīng)拉制的玻璃片110,并且轉動從而以遠端方向縱向拉動經(jīng)拉制的玻璃片。在其他實施方式中,拉制驅動單元包括驅動帶、夾持臂或者其他合適的驅動裝置。拉制驅動單元以拉制速率驅動經(jīng)拉制的玻璃片110或者從拉制單元330收回經(jīng)拉制的玻璃片110。例如,拉制速率包括當其從拉制單元330收回時,經(jīng)拉制的玻璃片110以遠端方向移動的速度。拉制驅動單元342是可調節(jié)的,從而調節(jié)拉制速率。例如,可以增加驅動輥的轉速以增加拉制速率,或者可以減小驅動輥的轉速以減小拉制速率。在一些實施方式中,拉制速率大于進料速率。因此,從拉制單元330收回經(jīng)拉制的玻璃片110比將玻璃預成形件100引入拉制單元中更快。在一些實施方式中,拉制速率與進料速率之比基本等于玻璃預成形件的厚度與經(jīng)拉制的玻璃片的厚度之比。例如,拉制比例與速度比例之間會存在近似線性關系。拉制速率與進料速率之間的這種關系可有助于拉動玻璃預成形件的經(jīng)加熱的遠端區(qū)域形成從其延伸的經(jīng)拉制的玻璃片。拉制驅動單元342位于預加熱單元332、加熱單元334和/或冷卻單元336的遠端或下游,從而從拉制單元330收回經(jīng)拉制的玻璃片110。例如,拉制驅動單元342位于冷卻單元336或者位于冷卻單元的遠端或下游,從而嚙合住的經(jīng)拉制的玻璃片110的區(qū)域所處的溫度低于薄化溫度(例如,處于冷卻溫度)。
在一些實施方式中,拉制單元330或其部分被包封在拉制外殼344中,這可有助于維持圍繞拉制單元的各個組件的受控環(huán)境。例如,拉制外殼344包括清潔室和/或其中的惰性氣氛。
收集單元350位于拉制單元330的遠端或下游,從而經(jīng)拉制的玻璃片110可以從拉制單元前行進入收集單元,如本文所述。在一些實施方式中,收集單元350包括與拉制單元330相鄰布置的孔隙控制裝置352。例如,孔隙控制裝置352布置在拉制外殼344的出口處和/或布置在收集單元350的入口處??紫犊刂蒲b置352可有助于控制開口尺寸,經(jīng)拉制的玻璃片110通過所述開口被引入到收集單元350中??紫犊刂茊卧?52可以如本文參照孔隙控制單元324那樣配置。
在一些實施方式中,收集單元350包括收集驅動單元354,其配置成將經(jīng)拉制的玻璃片110驅動到拉制單元330或者從拉制單元330進行回收,和/或通過收集單元。收集驅動單元354可以大致如本文參照拉制驅動單元342那樣配置。例如,在圖3所示的實施方式中,收集驅動單元354包括一對驅動輥,其嚙合經(jīng)拉制的玻璃片110的相對表面,從而將經(jīng)拉制的玻璃片110驅動通過拉制單元330和/或收集單元350。收集驅動單元354是可調節(jié)的,從而調節(jié)驅動速率。
在一些實施方式中,收集單元350包括厚度測量裝置356,其配置成測量經(jīng)拉制的玻璃片110的厚度。厚度測量裝置包括激光測量裝置、超聲測量裝置、干涉計或者其他合適的測量裝置。在一些實施方式中,再拉制系統(tǒng)300的一個或多個參數(shù)可以響應測得的厚度進行調節(jié)。例如,如果測得的厚度低于目標厚度,則可以降低拉制速率與進料速率之比,這會增加經(jīng)拉制的玻璃片110的厚度?;蛘?,如果測得的厚度高于目標厚度,則可以增加拉制速率與進料速率之比,這會減小經(jīng)拉制的玻璃片110的厚度。
在一些實施方式中,收集單元350包括缺陷檢測裝置358,其配置成檢測經(jīng)拉制的玻璃片110中的缺陷。缺陷檢測裝置358包括照相系統(tǒng)、干涉條紋圖案系統(tǒng)、反射系統(tǒng)或者其他合適的檢測系統(tǒng)。
在一些實施方式中,收集單元350包括涂層施加裝置360,其配置成向經(jīng)拉制的玻璃片110的一個或兩個外表面施涂涂層。涂層施加裝置360包括液體涂覆裝置(例如,噴涂裝置、蒸發(fā)施涂裝置、浸涂單元、刷洗裝置)、膜施涂裝置(例如,輥)、沉積裝置(例如,熱沉積裝置)或者其他合適的施涂裝置。涂層可有助于經(jīng)拉制的玻璃片110的表面免受損壞和/或保持拉制片材的原始質量。例如,涂層包括夾層,其配置成防止當經(jīng)拉制的玻璃片110如本文所述卷起時發(fā)生表面-表面接觸。涂層包括合適的涂層材料,例如聚合物。
在一些實施方式中,收集單元350包括切斷裝置362,其配置成切斷經(jīng)拉制的玻璃片110。切斷裝置362包括劃線輪、劃線尖端、切割碟、激光、炬、流體噴射器、彎曲裝置、其他合適的切斷裝置,或其組合。在一些實施方式中,切斷裝置362縱向切斷經(jīng)拉制的玻璃片110(例如,來調節(jié)經(jīng)拉制的玻璃片的寬度和/或從經(jīng)拉制的玻璃片去除珠)。作為補充或替代,切斷裝置362包括沿著經(jīng)拉制的玻璃片110的不同橫向位置布置的多個切斷裝置。例如,切斷裝置362包括位置靠近經(jīng)拉制的玻璃片110的第一邊緣的第一切斷裝置以及位置靠近與經(jīng)拉制的玻璃片與第一邊緣相對的第二邊緣的第二切斷裝置。第一切斷裝置和第二切斷裝置可以分別縱向切斷經(jīng)拉制的玻璃片110。因此,可以從經(jīng)拉制的玻璃片的中心區(qū)域去除經(jīng)拉制的玻璃片110的每個邊緣處的較厚區(qū)域或珠,所述經(jīng)拉制的玻璃片的中心區(qū)域位于珠之間。
在一些實施方式中,收集單元350包括收集線軸364,以卷起經(jīng)拉制的玻璃片110。例如,收集線軸364包括基本圓柱體,繞其卷起了經(jīng)拉制的玻璃片110,如圖3所示。線軸直徑會基于玻璃片110的彎曲半徑。例如,較薄的玻璃片會具有比較厚的玻璃片小的彎曲半徑。因此,相比于較薄的玻璃片,較厚的玻璃片可以在更大直徑的線軸上收集。圓柱體包括圓形橫截面形狀。在其他實施方式中,收集線軸的橫截面可以是三角形、矩形、橢圓形或者其他合適的多邊形或非多邊形形狀。在一些實施方式中,收集線軸364可繞其軸轉動。此類轉動可幫助繞著收集線軸364卷起經(jīng)拉制的玻璃片110和/或幫助拉動經(jīng)拉制的玻璃片通過拉制單元330和/或收集單元350。在一些實施方式中,通過維持經(jīng)拉制的玻璃片中的自由活套366和/或維持收集驅動單元354與收集線軸之間的張力來控制收集線軸364上的經(jīng)拉制的玻璃片110的卷起。
在一些實施方式中,收集單元350或其部分被包封在收集外殼368中,這可有助于維持圍繞收集單元的各個組件的受控環(huán)境。例如,收集外殼368包括清潔室和/或其中的惰性氣氛。
在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片100包括撓性玻璃片。該撓性玻璃片可實現(xiàn)如本文所述將經(jīng)拉制的玻璃片110卷起到收集線軸上。采用本文所述工藝形成經(jīng)拉制的玻璃片可實現(xiàn)經(jīng)拉制的玻璃片具有基本不含缺陷(例如,碎片、裂紋、劃痕或其他缺陷)的原始外表面。作為補充或替代,經(jīng)拉制的玻璃片100包括一個或多個未拋光外表面(例如,未經(jīng)受拋光或研磨過程的外表面)。此類原始外表面可以實現(xiàn)將經(jīng)拉制的玻璃片彎曲成較小彎曲半徑而不使得經(jīng)拉制的玻璃片發(fā)生破裂。例如,在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110能夠彎曲成理論最小完全半徑約40%內(nèi)、約30%或者約20%內(nèi)的彎曲半徑。理論最小彎曲半徑表示具有原始或無缺陷表面的特定厚度的經(jīng)拉制的玻璃片可以彎曲而不發(fā)生破裂的半徑。在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110能夠彎曲至小于或等于約50mm的彎曲半徑、小于或等于約40mm的彎曲半徑、小于或等于約35mm的彎曲半徑、小于或等于約30mm的彎曲半徑、小于或等于約25mm的彎曲半徑、小于或等于約20mm的彎曲半徑、小于或等于約15mm的彎曲半徑、或者小于或等于約10mm的彎曲半徑。
在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110構造成強化玻璃片。例如,在一些實施方式中,第一和/或第二包覆層104和106的第二玻璃組合物包括與芯層102的第一玻璃組合物不同的平均熱膨脹系數(shù)(cte)。例如,從平均cte低于芯層102的玻璃組合物形成第一和第二包覆層104和106。本文所用術語“平均熱膨脹系數(shù)”指的是給定的材料或層在0℃與300℃之間的平均熱膨脹系數(shù)。除非另有說明,否則本文所用術語“熱膨脹系數(shù)”指的是平均熱膨脹系數(shù)。直接相鄰的層之間的cte失配(即,第一和第二包覆層104和106的平均cte與芯層102的平均cte之間的差異)導致在經(jīng)拉制的玻璃片110冷卻之后在包覆層中形成壓縮應力以及在芯層中形成拉伸應力。在各種實施方式中,第一和第二包覆層可以分別獨立地具有比芯層更高的平均cte、比芯層更低的平均cte或者與芯層基本相同的平均cte。
在一些實施方式中,芯層102的平均cte與第一和/或第二包覆層104和106的平均cte相差至少約5x10-7℃1、至少約15x10-7℃1、至少約25x10-7℃1至少約30x10-7℃-1、至少約40x10-7℃-1或者至少約50x10-7℃-1。作為補充或替代,芯層102的平均cte與第一和/或第二包覆層104和106的平均cte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或者至多約10x10-7℃-1。在一些實施方式中,第一和/或第二包覆層104和106的第二玻璃組合物包括至多約66x10-7℃1、至多約55x10-7℃1、至多約50x10-7℃1、至多約40x10-7℃1或者至多約35x10-7℃1的平均cte。作為補充或替代,第一和/或第二包覆層104和106的第二玻璃組合物包括至少約25x10-7℃1或者至少約30x10-7℃1的平均cte。作為補充或替代,芯層102的第一玻璃組合物包括至少約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或者至少約90x10-7℃1的平均cte。作為補充或替代,芯層102的第一玻璃組合物包括至多約110x10-7℃1、至多約100x10-7℃1、至多約90x10-7℃1、至多約75x10-7℃1或者至多約70x10-7℃-1的平均cte。
在一些實施方式中,包覆層的壓縮應力至多約為800mpa、至多約為500mpa、至多約為350mpa或者至多約為150mpa。作為補充或替代,包覆層的壓縮應力至少約為10mpa、至少約為20mpa、至少約為30mpa、至少約為50mpa或者至少約為250mpa。作為補充或替代,芯層的拉伸應力至多約為150mpa、至多約為120mpa、或者至多約為100mpa。作為補充或替代,芯層的拉伸應力至少約為5mpa、至少約為10mpa、至少約為25mpa、或者至多約為50mpa。
因此本文所述的再拉制方法相對于經(jīng)拉制的玻璃片的中心區(qū)域是非接觸式的和/或是在受控環(huán)境中進行的,所以維持了天生的玻璃強度,這對于生產(chǎn)薄的強化層疊玻璃結構會是有利的。此類強化的層疊玻璃結構會歸因于壓縮表面和拉伸內(nèi)玻璃應力,這是通過包覆玻璃與芯玻璃的玻璃組成的cte失配賦予的和/或可以通過再形成過程之前、期間或之后的玻璃的離子交換實現(xiàn)。還可以作為兩種技術的組合來實現(xiàn)強化,以強化玻璃片,或者與回火方法進行組合。此類強化的薄層疊體或者超薄層疊體可用于彎曲、折疊或撓性玻璃制品或者含玻璃的制品會是有利的應用中(例如,撓性電子片材、撓性顯示器、撓性覆蓋片材、撓性環(huán)境或水分阻隔基材或覆材、光連接器的波導和玻璃隔膜)。
由于蝕刻和拋光技術僅作用在暴露表面上,此類技術無法降低內(nèi)芯層的厚度。此外,當制造強化的超薄玻璃時,此類技術影響cte失配所給予的強化屬性,包括芯層與總厚度之比。本文所述的再拉制工藝使得經(jīng)拉制的玻璃片能夠具有與玻璃預成形件相同的厚度比例。換言之,再拉制工藝在經(jīng)拉制的玻璃片中保留了玻璃預成形件的初始玻璃厚度比例。在一些實施方式中,以再成形的超薄玻璃,可以實現(xiàn)微米或納米厚度。例如,可以對超過3層玻璃層的多層玻璃層疊體進行再拉制,以產(chǎn)生片內(nèi)的納米邊界,其中,光學或其他獨特性質是合乎希望的。
在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片100的多層玻璃層中的至少一層被至少部分去除,以形成變薄的經(jīng)拉制的玻璃片。例如,完全或者基本完全去除經(jīng)拉制的玻璃片110的一層或多層,以降低經(jīng)拉制的玻璃片的厚度和形成變薄的經(jīng)拉制的玻璃片。在一些實施方式中,從經(jīng)拉制的玻璃片至少部分去除該第二層(例如,第一包覆層104和/或第二包覆層106)。例如,從經(jīng)拉制的玻璃片110去除第一包覆層104和第二包覆層106中的一個,留下芯層102和另一包覆層作為雙層玻璃片。在一些實施方式中,從經(jīng)拉制的玻璃片110去除第一包覆層104和第二包覆層106中的每一個,留下芯層102作為單層玻璃片。在一些實施方式中,從經(jīng)拉制的玻璃片去除該第一層(例如,芯層102),留下該第二層(例如,第一包覆層104和/或第二包覆層106)作為一塊或多塊變薄的玻璃片。例如,從經(jīng)拉制的玻璃片110去除芯層102,留下第一包覆層104和第二包覆層106作為兩塊單層玻璃片。
在一些實施方式中,該第二層(例如,第一包覆層104和/或第二包覆層106)沒有該第一層(例如,芯層102)那么耐用。例如,在圖1所示的實施方式中,第一包覆層104和第二包覆層106沒有芯層102那么耐用。(例如,第一和第二包覆層104和106的)第二玻璃組合物包括的試劑中的降解速率大于(例如,芯層102的)第一玻璃組合物。因此,第一玻璃組合物在試劑中的降解速率小于第二玻璃組合物在試劑中的降解速率。在一些實施方式中,第二玻璃組合物在試劑中的降解速率至少是第一玻璃組合物在試劑中的降解速率的10倍。在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110與試劑接觸以從芯層102去除至少一部分的第一包覆層104和/或第二包覆層106,并將芯層的外表面暴露出來。包覆層與芯層之間的耐用性差異可以實現(xiàn)通過使得經(jīng)拉制的玻璃片與試劑接觸來降解或溶解包覆層,從而從芯層去除包覆層,而不對芯層造成明顯降解或溶解。
試劑包括能夠降解或溶解經(jīng)拉制的玻璃片的一層或多層的合適組分。例如,試劑包括酸、堿、其他合適組分,或其組合。在一些實施方式中,試劑包括酸,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,在一些實施方式中,試劑包括hcl(例如,水中50體積%的hcl)。作為補充或替代,試劑包括hno3。在一些實施方式中,試劑包括堿,例如lioh、naoh、koh、rboh、csoh、ca(oh)2、sr(oh)2、ba(oh)2,或其組合。
在一些實施方式中,試劑基本不含hf。hf與許多不同氧化物反應,因而與大多數(shù)玻璃組合物具有高度反應性。例如,hf與二氧化硅反應形成氣態(tài)或者水溶性氟化硅。使得經(jīng)拉制的玻璃片的芯層與包含hf的試劑接觸可能導致hf與芯層發(fā)生反應,這會導致芯層表面的粗糙化或者損傷。采用基本不含hf的試劑可防止試劑與芯層的明顯反應,從而實現(xiàn)在不損壞芯層表面的情況下從芯層去除包覆層。
在一些實施方式中,在該第二層(例如,第一包覆層104和/或第二包覆層106)與該第一層(例如,芯層102)之間引起離子交換。例如,芯層102中存在的較小陽離子(例如,單價堿金屬陽離子或者二價堿土金屬陽離子)被第一包覆層104和/或第二包覆層106中存在的較大陽離子(例如,單價堿金屬陽離子、二價堿土金屬陽離子或ag+)取代。例如,在一些實施方式中,芯層102中存在的na+被第一包覆層104和/或第二包覆層106中存在的k+取代。較小的陽離子和較大的陽離子可具有相同價態(tài)或氧化態(tài)。用較大的陽離子置換較小的陽離子,在芯層102中產(chǎn)生處于壓縮或者壓縮應力(cs)的表面層。表面層延伸進入芯層102的內(nèi)部或本體的層深度(dol)。這可有助于增加變薄的經(jīng)拉制的玻璃片(例如,單層或雙層玻璃片)在去除了第一包覆層104和/或第二包覆層106之后的強度。作為補充或替代,表面層作為玻璃片內(nèi)的嵌入強化層(例如,沒有去除第一包覆層104和/或第二包覆層106或者在去除第一包覆層104和/或第二包覆層106之前)。表面層中的壓縮應力被芯層102的內(nèi)部區(qū)域中的拉伸應力(ts)或中心張力所平衡。在從芯層102去除第一包覆層104和/或第二包覆層106之前,可以通過合適的方法(例如,加熱玻璃片)(例如,在將玻璃預成形件100拉制成經(jīng)拉制的玻璃片110的過程中),引起離子交換。此類原位離子交換(例如,在再拉制過程期間)可以實現(xiàn)形成經(jīng)離子交換的玻璃片,其比采用常規(guī)技術離子交換實際可行的情況更薄。在一些實施方式中,如本文所述,從芯層102去除第一包覆層104和第二包覆層106的每一個,以形成薄的單層離子交換玻璃片。
在一些實施方式中,該第一層(例如,芯層102)沒有該第二層(例如,第一包覆層104和/或第二包覆層106)那么耐用。例如,芯層102沒有第一包覆層104和第二包覆層106那么耐用。(例如,芯層102的)第一玻璃組合物包括的試劑中的降解速率大于(例如,第一和第二包覆層104和106的)第二玻璃組合物。在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片110與試劑接觸以去除芯層102,從而將第一包覆層104與第二包覆層106相互分開。芯層與包覆層之間的耐用性差異可以實現(xiàn)通過使得經(jīng)拉制的玻璃片與試劑接觸使得包覆層相互分開,試劑降解或溶解芯層,而不對包覆層造成明顯降解或溶解。
表1顯示可用作如本文所述的第一玻璃組合物(例如用于較為耐用的第一層)的數(shù)種示例性玻璃組合物。表2顯示可用作如本文所述的第二玻璃組合物(例如用于較不耐用的第二層)的數(shù)種示例性玻璃組合物。表1和2所示的玻璃組合物僅僅是示例性的,并且在本公開的范圍內(nèi)可以使用其他合適的玻璃組合物。
表1:示例性第一玻璃組合物
表2:示例性第二玻璃組合物
從經(jīng)拉制的玻璃片去除一層或多層能夠實現(xiàn)形成的玻璃片比采用常規(guī)成形技術實際可行的情況更薄。在一些實施方式中,玻璃預成形件和經(jīng)拉制的玻璃片包括較薄的芯和較厚的包覆。例如,玻璃預成形件包括100μm的厚度,并且芯層的預成形件厚度比例是0.8。因此,芯層包括80μm的厚度,以及第一和第二包覆層分別包括10μm的厚度。玻璃預成形件拉制成使得經(jīng)拉制的玻璃片包括1.25μm的厚度。因此,芯層包括1μm的厚度,以及第一和第二包覆層分別包括0.125μm的厚度。如本文所述,去除第一和第二包覆層的每一個,以形成厚度為1μm的變薄的經(jīng)拉制的玻璃片。
經(jīng)拉制的玻璃片和/或變薄的經(jīng)拉制的玻璃片可以為電子器件提供基材。在一些實施方式中,從經(jīng)拉制的玻璃片去除外層。例如,從經(jīng)拉制的玻璃片100去除第一包覆層104從而將芯層102的表面暴露出來,并且形成如圖4所示的雙層玻璃片。因此,雙層玻璃片包括芯層102和第二包覆層106。電子器件120形成在芯層102的暴露表面上,如圖5所示。通過合適的方法形成電子器件120,例如,光刻法(例如,光刻、電子束光刻、x射線光刻或離子束光刻),印刷(例如,噴墨印刷、凹版印刷或絲網(wǎng)印刷),沉積(例如,物理氣相沉積或化學氣相沉積),或其組合。作為補充或替代,電子器件120包括一個或多個合適的電子器件,例如,電阻器、電容器、二極管、晶體管,或其組合。例如,電子器件120包括薄膜晶體管(tft)。在形成電子器件120之后,從經(jīng)拉制的玻璃片去除另一外層。例如,從經(jīng)拉制的玻璃片110去除第二包覆層106,以形成如圖6所示的其上形成有電子器件120的單層玻璃片。因此,芯層102作為電子器件120的基材。第二包覆層106可有助于在芯層102其上形成電子器件120的過程中為其提供結構支撐或剛性,然后可以去除第二包覆層從而留下芯層作為電子器件的薄和/或撓性基材。在一些實施方式中,芯層102不含或者基本不含堿金屬氧化物組分。例如,芯層中的堿金屬氧化物組分低濃度至多約為0.3摩爾%、至多約為0.2摩爾%或者至多約為0.1摩爾%。此類堿金屬氧化物組分會影響某些電子器件(例如,觸摸傳感器)的運行。因此,提供不含堿性物質的芯層能夠實現(xiàn)在芯層的表面上形成電子器件,而不影響電子器件的運行。在一些實施方式中,其上形成有電子器件120的芯層102可用于撓性電子應用,例如作為撓性顯示器的一部分。
在一些實施方式中,從經(jīng)拉制的玻璃片去除內(nèi)層。例如,從經(jīng)拉制的玻璃片100去除芯層102,從而將第一包覆層104與第二包覆層106相互分開,并形成兩塊變薄的玻璃片(例如,兩塊單層玻璃片)。在一些實施方式中,在去除芯層102之前,在經(jīng)拉制的玻璃片100的一個或兩個外表面上形成電子器件(例如,在第一包覆層104和/或第二包覆層106的外表面上)。在第一包覆層104與第二包覆層106分開之后,一個或兩個包覆層用作電子器件的基材。在經(jīng)由芯層將包覆層接合在一起的時候形成電子器件可有助于在形成電子器件的過程中提供結構支撐或剛性。因此,隨后包覆層的分離可以留下一個或兩個包覆層作為電子器件的薄的和/或撓性基材。在一些實施方式中,第一包覆層104和/或第二包覆層106不含或者基本不含堿金屬氧化物組分。在一些實施方式中,其上形成有電子器件的第一包覆層104和/或第二包覆層106可用于撓性電子應用,例如作為撓性顯示器的一部分。
在一些實施方式中,本文所述的工藝可用于形成經(jīng)拉制的玻璃片,所述經(jīng)拉制的玻璃片在其中包含納米規(guī)格的阻隔層。例如,圖7是玻璃預成形件112的另一個示例性實施方式的層疊結構的橫截面圖。玻璃預成形件112類似于玻璃預成形件100,不同之處在于,玻璃預成形件112的芯層包括內(nèi)芯層102a、第一外芯層102b和第二外芯層102c。因此,玻璃預成形件112包括五層層疊結構。芯層布置在第一包覆層104與第二包覆層106之間,以及內(nèi)芯層102a布置在第一外芯層102b與第二外芯層102c之間。可以如本文所述拉制玻璃預成形件112以形成包含五層層疊結構的經(jīng)拉制的玻璃片。該拉制過程可維持各層的厚度比例。因此,從玻璃預成形件內(nèi)的較薄外芯層開始可以實現(xiàn)形成如下經(jīng)拉制的玻璃片,其在內(nèi)芯層與各包覆層之間包含薄的阻隔層。無法采用僅可作用于玻璃片的外表面的蝕刻或研磨工藝,從玻璃預成形件形成此類結構。在一些實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片的第一外芯層102b和/或第二外芯層102c包括至少約10nm、至少約20nm或者至少約40nm的厚度。作為補充或替代,經(jīng)拉制的玻璃片的第一外芯層102b和/或第二外芯層102c包括至多約100nm、至多約90nm或者至多約80nm的厚度。例如,玻璃預成形件112包括5mm的厚度。第一外芯層102b和第二外芯層102c分別包括10μm的厚度。玻璃預成形件112拉制成形成包括20μm厚度的經(jīng)拉制的玻璃片。因此,經(jīng)拉制的玻璃片的第一外芯層102b和第二外芯層102c分別包括阻隔層,所述阻隔層在內(nèi)芯層102a與第一包覆層104或第二包覆層106中的一個之間,并且所述阻隔層包括40nm的厚度。
在各種實施方式中,經(jīng)拉制的玻璃片和/或變薄的經(jīng)拉制的玻璃片可具有的厚度小于采用常規(guī)成形技術可實現(xiàn)的情況。作為補充或替代,經(jīng)拉制的玻璃片和/或變薄的經(jīng)拉制的玻璃片可具有與熔合拉制玻璃片相關的原始表面,沒有發(fā)生會由于研磨和/或蝕刻工藝引起的表面損壞。
本文所述的玻璃片可用于各種應用,包括例如,消費者或商用電子器件中的覆蓋玻璃或玻璃背板應用,包括例如,lcd、led、oled和量子點顯示器、計算機監(jiān)視器和自動取款機(atm);觸摸屏或觸摸傳感器應用;便攜式電子器件,包括例如,移動電話、個人媒體播放器和平板電腦;集成電路應用,包括例如,半導體晶片;光伏應用;建筑玻璃應用(例如,墻壁、后擋板或機柜);汽車或車輛玻璃應用;商用或家用電器應用;發(fā)光或信號(例如,靜態(tài)或動態(tài)信號)應用;或者運輸應用,包括例如,鐵路和航空應用。
實施例
采用熔合拉制工藝形成具有圖1所示層疊結構且厚度為0.7mm的三層玻璃預成形件。芯層的厚度約為620μm,以及第一和第二包覆層的厚度分別約為40μm。因此,芯層的預成形件厚度比例約為0.9。玻璃預成形件拉制成形成厚度為44μm的經(jīng)拉制的玻璃片。圖8是經(jīng)拉制的玻璃片的橫截面照片。芯層的厚度約為40μm,以及第一和第二包覆層的厚度分別約為2μm。因此,芯層的片厚度比例約為0.9。
圖9的照片顯示彎曲成一定半徑的經(jīng)拉制的玻璃片。相比于其26mm的理論最小彎曲半徑,經(jīng)拉制的玻璃片能夠彎曲至約為31mm的半徑。
對本領域的技術人員而言,顯而易見的是可以在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下對本發(fā)明進行各種修改和變動。因此,除了所附權利要求書及其等價形式外,本發(fā)明不受限制。