專利名稱：可層壓的成形玻璃制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可層壓出平坦表面的成形玻璃制品以及制備所述可層壓的成形玻璃制品的方法。
背景技術(shù)：
圖1顯示了打算用作平板顯示屏的防護蓋的成形玻璃蓋1，如用于移動電子設(shè)備。玻璃蓋I通過將平面玻璃片再成形為三維形狀來制備。玻璃蓋I具有外凸表面3和內(nèi)凹表`面5。將玻璃蓋I結(jié)合到平面顯示屏設(shè)備上是具有挑戰(zhàn)性的，特別是當(dāng)這種設(shè)備包括觸摸屏?xí)r。觸摸屏通常必須與頂玻璃蓋接觸，以閉合電路和轉(zhuǎn)移觸摸信號。如圖1所示，將玻璃蓋I安裝到平面觸摸屏顯示器或平面顯示屏9上時，會在玻璃蓋I的內(nèi)凹表面5與平面觸摸屏顯示器或平面顯示屏之間形成大的空腔7。僅就平面顯示屏(即沒有觸摸屏)而言，可在空腔7中填注折射率匹配的光學(xué)透明黏合劑，使得通過玻璃蓋I看時，顯示屏的亮度和清晰度高于填注空氣的空腔所能得到的亮度和清晰度。然而，需要最大程度減少折射率匹配的光學(xué)透明黏合劑的使用，因為這種特殊的黏合劑較昂貴。另外，在平面顯示屏9上安裝玻璃蓋I的過程中會在黏合劑中形成氣泡，這會影響顯示品質(zhì)。由于彎曲的內(nèi)表面具有曲度，玻璃蓋I在平面顯示屏9上有可能沒有精確對齊。對于平面觸摸屏顯示器，如包含電容性觸摸屏的平面觸摸屏顯示器，在玻璃蓋的彎曲內(nèi)表面與觸摸屏之間可以沒有空腔。若觸摸屏用玻璃制成，則不可能將觸摸屏直接層壓到玻璃蓋的彎曲內(nèi)表面上。當(dāng)彎曲內(nèi)表面是僅在一個軸上有曲率的簡單彎曲表面時，聚合物觸摸屏，例如日本寫真印刷株式會社(Nisha)制造的PET膜上的觸摸屏，可層壓到玻璃蓋的彎曲內(nèi)表面上。然而，若玻璃表面的彎曲內(nèi)表面是球形表面或樣條表面(spline surface)的一部分，即便將聚合物觸摸屏層壓到彎曲內(nèi)表面上也是不可能的。因此，對于觸摸屏上層壓有厚度均勻的彎曲玻璃片的平面觸摸屏顯示器，其制造能力局限于形成非常簡單的二維曲面。即使在一個軸上具有簡單的球面曲率，一旦完成觸摸屏的層壓，仍然存在上述結(jié)合平面顯示器的困難。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面，可層壓成形玻璃制品包含光學(xué)透明的平坦表面/彎曲表面玻璃體。在本發(fā)明的第二方面，制備可層壓成形玻璃制品的方法包括將平坦表面/平坦表面玻璃體再成形為彎曲表面/彎曲表面玻璃體，對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品，所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品即為可層壓成形玻璃制品。
在本發(fā)明的第三方面，制備可層壓成形玻璃制品的方法包括將平坦表面/平坦表面玻璃片再成形為包含多個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的玻璃片，從所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體的玻璃片上提取彎曲表面/彎曲表面玻璃體，對至少一個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品，所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品即為可層壓成形玻璃制品。從下面的描述和所附權(quán)利要求書很容易了解本發(fā)明的其他方面。


以下是對附圖中各圖的描述。附圖不一定按比例繪制，為了清楚和簡明起見，附圖的某些特征和某些視圖可能按比例放大顯示或以示意圖方式顯示。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中安裝在顯示屏上的成形玻璃蓋。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的可層壓成形玻璃制品。圖3顯示了安裝在平面觸摸屏和顯示屏上的圖2所示可層壓成形玻璃制品。圖4是描述如何制備諸如圖2所示的可層壓成形玻璃制品的工藝流程圖。圖5是疊置于凹陷表面/凸起表面玻璃體上的平坦表面/凸起表面玻璃制品。

圖6是疊置于凹陷表面/凸起表面玻璃體上的平坦表面/凹陷表面玻璃制品。圖7是圖4所示工藝流程的一種變化形式。圖8是一片彎曲表面/彎曲表面玻璃體的片段。圖9是圖4所示工藝流程的另一種變化形式。
具體實施例方式按照本文的使用習(xí)慣，M-表面/N-表面玻璃片、玻璃體或玻璃制品具有M-表面和N-表面，其中N-表面與M-表面相背，與M-表面相隔玻璃材料的厚度，所述厚度可均勻，也可不均勻。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，可層壓成形玻璃制品具有兩個相隔玻璃材料厚度的相背表面。所述相背表面當(dāng)中的一個表面是彎曲的(三維)表面，所述相背表面當(dāng)中的另一個表面是平坦的(二維)表面。該可層壓成形玻璃制品也可稱作平坦表面/彎曲表面玻璃制品?？蓪訅撼尚尾Ａе破返膹澢砻婵蛇x自凹陷或凸起表面，球形或非球形表面，圓柱形或非圓柱形表面。非球形或非圓柱形表面可以是連續(xù)的或多綴片(mult1-patch)的幾何樣條表面。在一個或多個實施方式中，彎曲表面和平坦表面是光滑的，例如粗糙度等于或小于IOnm RMS。在一個或多個實施方式中，可層壓成形玻璃制品是光學(xué)透明的，即不存在會對其透光性、透明度或性能造成負面影響的缺陷或涂層。在一個或多個實施方式中，可層壓成形玻璃制品可用作平面顯示屏的防護蓋，或者可層壓到觸摸屏上，觸摸屏后面是平面顯示器。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的可層壓成形玻璃制品11，它具有彎曲表面13和平坦表面15，所述彎曲表面13與平坦表面15之間相隔玻璃材料17的厚度。彎曲表面13是凹陷的連續(xù)幾何樣條表面。圖3顯示了已安裝到平面物品19上的可層壓成形玻璃制品11。在一個實施方式中，平面物品19代表平面顯示屏。在另一個實施方式中，平面物品19代表平面觸摸屏。在可層壓成形玻璃制品11的平坦表面15與平面觸摸屏或平面顯示屏19之間設(shè)置一層折射率匹配的光學(xué)透明黏合劑21，將可層壓成形玻璃制品11固定到平面觸摸屏或平面顯示屏19上。與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的實例不同，僅需要一薄層黏合劑21，因為平坦表面15是平整地安裝在平面觸摸屏或平面顯示屏19上的。圖4是描述如何制備上述可層壓成形玻璃制品的工藝流程圖。提供平面(平坦表面/平坦表面)玻璃片(23)?？梢酝ㄟ^任意合適的方法，例如熔合拉制法或浮法，制造所述平面玻璃片。通常優(yōu)選熔合拉制法，因為它能給玻璃片帶來具有火拋光品質(zhì)(fire-polished quality)的表面。將平面玻璃片分離成平面(平坦表面/平坦表面)玻璃體(25)。分離操作可通過劃線和折斷完成。劃線可以用激光源進行，即激光劃線。將每個平面玻璃體再成形為彎曲表面/彎曲表面玻璃體(27)。再成形可以是熱再成形。有多種方法將平面玻璃體熱再成形為彎曲表面/彎曲表面玻璃體。根據(jù)這些方法當(dāng)中的一類方法，將平面玻璃體置于模具上方，并沿著所述模具加熱。然后，平面玻璃體下垂到模腔中。加熱方案可差異化，使得平面玻璃體下垂到模具中時，模具基本上比平面玻璃體更冷。2009年6月29日提交的美國專利申請第12/493674號描述了這種差異化加熱方案。通常將平面玻璃體加熱到玻璃軟化點與退火點之間的溫度。模具的表面具有特定輪廓，決定了平面玻璃體下垂到模腔中形成的彎曲表面/彎曲表面玻璃體的形狀。下垂可通過真空輔助。熱再成形也可通過用加熱的成形活塞壓制加熱的平面玻璃體來進行。再成形之后產(chǎn)生的彎曲表面/彎曲表面玻璃體具有兩個相隔玻璃材料的均勻厚度的相背表面，其中所述相背表面均為彎曲表面。相比于通過機械加工玻璃形成彎曲玻璃表面，采用熱成形具有多個優(yōu)點
(I)熱成形可以低成本和高產(chǎn)量形成復(fù)雜的表面形狀，而機械加工復(fù)雜玻璃曲面的成本很高，同時周期長，通常需要起決定作用的精研和拋光；(2)為清除前面較粗的步驟中留下的機械加工痕跡而對任何彎曲表面進行拋光的成本高,需要在整個彎曲表面上均勻去除至少10 μ m的材料；(3)機械加工的玻璃總是有一定水平的表面損傷，所述表面損傷會降低玻璃的強度，使其抗損傷性不及熱成形玻璃片。若采用熱再成形，可將彎曲表面/彎曲表面玻璃體冷卻或者讓其自然冷卻至例如低于玻璃的退火點或應(yīng)變點的溫度。然后，對彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行退火(29)。退火之后,通過機械加工除去每個彎曲表面/彎曲表面玻璃體周邊不需要的材料(31)。為達到此目的，可采用計算機數(shù)控(CNC)機械工具。根據(jù)最終玻璃制品的設(shè)計需要，還可在每個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的表面上機械加工出其他特征，如凹陷、孔洞和狹縫。上述工藝流程包括對彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行平面化處理，產(chǎn)生平坦表面/彎曲表面玻璃制品(33)。平坦表面/彎曲表面玻璃體具有兩個相背表面，相背表面當(dāng)中的一個表面是平坦的，而另一個是彎曲的。對彎曲表面/彎曲表面玻璃體的平面化處理(33 )可在機械加工彎曲表面/彎曲表面玻璃體(31)之前或之后進行。在平面化步驟(33)中，對每個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面，從而獲得上述平坦表面/彎曲表面玻璃制品。平面化處理可以是研磨、精研和拋光的任意組合。典型的順序可以是先研磨，快速除去材料；然后精研，降低研磨表面的粗糙度；然后拋光，實現(xiàn)所需的表面粗糙度，例如表面粗糙度等于或小于1.5nmRMS。彎曲表面/彎曲表面玻璃體可安裝在支架例如真空卡盤上，使待平面化的彎曲表面露出來。然后，可利用合適的平面化工具對露出的彎曲表面進行平面化處理。為了能夠進行平面化步驟(33)，在提供平面玻璃片的步驟(23)中，平面玻璃片必須具有足夠的厚度(即必須比平坦表面/彎曲表面玻璃制品的最終厚度大得多)，以適應(yīng)對彎曲表面的平面化處理，形成平坦表面。圖5顯示了通過對凹陷表面/凸起表面玻璃體43的凹陷表面40進行平面化處理產(chǎn)生的平坦表面/凸起表面玻璃制品41。平坦表面/凸起表面玻璃制品41的凸起表面是連續(xù)的幾何樣條表面。出于比較的目的，將平坦表面/凸起表面玻璃制品41疊置在凹陷表面/凸起表面玻璃體43上。類似的，圖6顯示了通過對凹陷表面/凸起表面玻璃體47的凸起表面44進行平面化處理產(chǎn)生的平坦表面/凹陷表面玻璃制品45。平坦表面/凹陷表面玻璃制品45的凹陷表面46是連續(xù)的幾何樣條表面。出于比較的目的，將平坦表面/凹陷表面玻璃制品45疊置在凹陷表面/凸起表面玻璃體47上?；剡^來參見圖4，在平面化步驟(33)或機械加工步驟(31)之后，對平坦表面/彎曲表面玻璃制品進行化學(xué)強化(35)。在一個或多個實施方式中，化學(xué)強化涉及離子交換工藝。為了進行離子交換，平坦表面/彎曲表面玻璃制品(提示還有提供平面玻璃片的步驟
(23)中的玻璃片)必須由可離子交換的玻璃制成。可進行離子交換的玻璃是帶有如Li+和/或Na+的較小金屬離子的含堿金屬的玻璃，這些較小的堿金屬離子在離子交換過程中可被較大的堿金屬離子例如K+交換。美國專利申請第11/888213號、第12/277573號，第12/392577號、第12/393241號和第12/537393號，以及美國臨時申請第61/235767號和第61/235762號[全部轉(zhuǎn)讓給康寧有限公司(Corning Incorporated)]描述了合適的可進行離子交換的玻璃的例子，這些文獻的內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。這些玻璃可以在較低的溫度下離子交換到至少30 μ m的深度。例如,美國專利第5674790號(Araujo, Roger J.)描述了通過離子交換強化玻璃的方法。所述方法一般包括將作為處理對象的玻璃浸入含堿金屬鹽的熔鹽浴，所述堿金屬鹽的堿金屬離子大于作為處理對象的玻璃中的堿金屬離子。作為處理對象的玻璃中較小的堿金屬離子被熔鹽浴中較大的堿金屬離子交換。該過程通常在不超過玻璃轉(zhuǎn)變溫度的升高的溫度范圍內(nèi)進行。離子交換之后，從熔鹽浴中取出作為處理對象的玻璃，然后冷卻該作為處理對象的玻璃。出于圖4所示工藝流程的目的，作為處理對象的玻璃代表要通過離子交換進行化學(xué)強化的每個平坦表面/彎曲表面玻璃制品。該工藝流程的最后一步是檢查平坦表面/彎曲表面玻璃制品的缺陷(37 )。圖7是圖4所示工藝流程的變化形式。為了避免不必要的重復(fù)，將盡可能參考前面已經(jīng)描述過的材料。圖7中的工藝流程從提供平面玻璃片(49)開始，正如圖4所示的提供平面玻璃片的步驟(23)。接著，將該平面玻璃片再成形為一片彎曲表面/彎曲表面玻璃體
(51)。圖8是一片示例性彎曲表面/彎曲表面玻璃體的片段，顯示了在單片64上形成的多個彎曲表面/彎曲表面玻璃體62。該片彎曲表面/彎曲表面玻璃體可通過熱再成形制備，例如通過加熱使平面玻璃片下垂到具有多個模腔的模具中，其中每個模腔由具有合適輪廓的表面限定。對該片彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行退火步驟(53)，正如圖4中的退火步驟(29)。然后，從該片彎曲表面/彎曲表面玻璃體中取出彎曲表面/彎曲表面玻璃體，即分離或切割該片彎曲表面/彎曲表面玻璃體(55)。對彎曲表面/彎曲表面玻璃體的周邊進行機械加工(57)，除去不需要的材料，正如圖4中的機械加工步驟(31)。機械加工步驟(57)還可包括在彎曲表面/彎曲表面玻璃體中形成特征。對彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品(59)，正如圖4中的平面化步驟(33)。平面化步驟(59)可在機械加工步驟(57)之前或之后進行。該工藝流程包括化學(xué)強化步驟(61)，正如圖4中的化學(xué)強化步驟(35);還包括檢查步驟(63)，正如圖4中的檢查步驟(37)。
圖9是圖4所示工藝流程的變化形式。為了避免不必要的重復(fù)，將盡可能參考前面已經(jīng)描述過的材料。圖9中的工藝流程從提供平面玻璃片(65)開始，正如圖4所示的提供平面玻璃片的步驟(23)。該工藝接著將平面玻璃片分離為平面玻璃體(67)，正如圖4中的分離步驟(25)。接下來，對每個平面玻璃體的周邊進行機械加工，除去任何不需要的材料(69)。對每個經(jīng)過機械加工的平面玻璃體進行再成形，產(chǎn)生彎曲表面/彎曲表面玻璃體
(71)，正如圖4中的再成形步驟(27)。再成形之后，對每個彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行退火(73 )，正如圖4中的退火步驟(29 )，然后進行平面化(75 )，正如圖4中的平面化步驟
(33)?？蓪ζ矫婊襟E(33)得到的平坦表面/彎曲表面玻璃制品進行化學(xué)強化(77)，正如圖4中的化學(xué)強化步驟(35);還可進行檢查(79)，正如圖4中的檢查步驟(37)。在平面化步驟(75)之前，可對彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行圖4中的機械加工步驟(31)那樣的第二機械加工步驟(81)。盡管已經(jīng)就有限數(shù)量的實施方式描述了本發(fā)明，但是受益于本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離本文所揭示的本發(fā)明范圍的前提下，可設(shè)計出其他的實施方式。因此，本發(fā)明的范圍 應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種制備可層壓成形玻璃制品的方法，所述方法包括將平坦表面/平坦表面玻璃體再成形為彎曲表面/彎曲表面玻璃體；以及對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品，所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品是可層壓成形玻璃制品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括提供平坦表面/平坦表面玻璃片；以及將所述平坦表面/平坦表面玻璃片分離成多個平坦表面/平坦表面玻璃體，所述步驟Ca)中的平坦表面/平坦表面玻璃體是所述多個平坦表面/平坦表面玻璃體之一。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對所述平坦表面/平坦表面玻璃體當(dāng)中的其他平坦表面/平坦表面玻璃體重復(fù)所述再成形步驟和平面化步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在平面化步驟之前對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行退火。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述平面化步驟之后對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體的周邊進行機械加工，除去不需要的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述平面化步驟之前對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體的周邊進行機械加工，除去不需要的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述平面化步驟之后通過離子交換對所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品進行化學(xué)強化。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括提供作為可離子交換玻璃的平坦表面/平坦表面玻璃體。
9.一種制備可層壓成形玻璃制品的方法，所述方法包括將平坦表面/平坦表面玻璃片再成形為包含多個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的玻璃片;從該片彎曲表面/彎曲表面玻璃體中取出彎曲表面/彎曲表面玻璃體；以及對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體當(dāng)中的至少一個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品，所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品是可層壓成形玻璃制品。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在平面化步驟之前對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體當(dāng)中的至少一個彎曲表面/彎曲表面玻璃體進行退火。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述平面化步驟之前對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體當(dāng)中的至少一個彎曲表面/彎曲表面玻璃體的周邊進行機械加工，除去不需要的材料。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述平面化步驟之后通過離子交換對所述平坦表面/彎曲表面玻璃制品進行化學(xué)強化。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對所述彎曲表面/彎曲表面玻璃體當(dāng)中的其他彎曲表面/彎曲表面玻璃體重復(fù)平面化步驟。
14.一種可層壓成形玻璃制品，它包含光學(xué)透明的平坦表面/彎曲表面玻璃體。
15.如權(quán)利要求14所述的可層壓成形玻璃制品，其特征在于，所述平坦表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面是凸起表面。
16.如權(quán)利要求14所述的可層壓成形玻璃制品，其特征在于，所述平坦表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面是凹陷表面。
17.如權(quán)利要求14所述的可層壓成形玻璃制品，其特征在于，所述平坦表面/彎曲表面玻璃體的彎曲表面是幾何樣條表面。
全文摘要
一種可層壓成形玻璃制品，它包括平坦表面/彎曲表面玻璃制品。將平坦表面/平坦表面玻璃體再成形為彎曲表面/彎曲表面玻璃體。對彎曲表面/彎曲表面的彎曲表面之一進行平面化處理，形成平坦表面/彎曲表面玻璃制品。
文檔編號C03B23/023GK103038182SQ201180024464
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者R·薩比亞, L·尤克雷辛克 申請人:康寧股份有限公司