具有陶瓷相的層合玻璃制品及所述制品的制備方法
【專利說明】具有陶瓷相的層合玻璃制品及所述制品的制備方法
[0001]背景
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119要求2012年10月4日提交的美國臨時申請系列第61/744850號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請的內(nèi)容為基礎并通過參考將其完整地結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本說明書總體涉及包含玻璃層和陶瓷相的制品，更具體涉及層合制品，該層合制品包含夾在第一和第二玻璃包覆層之間的玻璃芯體，以及至少位于所述芯體與包覆層之間接合處的陶瓷相，如β鋰輝石相。
技術(shù)背景
[0004]玻璃制品，例如覆蓋玻璃和玻璃底板等，同時用于消費用和商用電子設備，例如IXD和LED顯示器、電腦監(jiān)視器以及自動柜員機(ATM)等。部分此類玻璃制品可包括“觸摸”功能，這使得玻璃制品必須與各種物體(包括用戶的手指和/或手寫筆裝置)接觸，這樣，玻璃必須足夠牢固，以經(jīng)受頻繁接觸而不損壞。此外，此類玻璃制品還可結(jié)合到便攜式電子設備中，如移動電話、個人媒體播放器和平板電腦。在相關(guān)設備的運輸和/或使用過程中，結(jié)合到此類設備中玻璃制品容易損壞。因此，在電子設備中使用的玻璃制品可能需要有增強的強度，從而不僅能耐受來自實際應用的常規(guī)“觸摸”接觸，還能耐受在運輸設備時可能發(fā)生的偶然接觸和沖擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
，提供了一種形成層合玻璃制品的方法，該層合玻璃制品包含陶瓷相如β鋰輝石相，所述陶瓷相至少位于玻璃芯體與玻璃包覆層之間的接合處且直接鄰接玻璃包覆層，在一些實施方式中位于整個層合玻璃制品中。在一些實施方式中，本文公開了一種形成β鋰輝石玻璃陶瓷板的方法，或者公開了一種含有β鋰輝石玻璃陶瓷的層合玻璃制品。
[0006]在一些實施方式中，公開了一種形成β鋰輝石玻璃陶瓷板的方法，包括:通過熔合層壓法形成層合玻璃板，該層合玻璃板包含由富鋰玻璃組合物形成的包覆層和由富鈉(貧鋰)玻璃組合物形成的芯體層；對層合玻璃板進行熱處理，在芯體層與包覆層之間交換堿金屬離子；以及對層合玻璃板再次進行熱處理，在層合玻璃板中形核和生長陶瓷相。
[0007]在一些實施方式中，公開了一種方法，該方法包括制備富鋰玻璃組合物，所述富鋰玻璃組合物具有低液相線粘度，因而其自身不是可熔合成形的。此富鋰玻璃組合物在熔合層壓法中用作包覆層。具有較高液相線粘度的富鈉(貧鋰)玻璃組合物用來通過熔合層壓法形成層合物的芯體。在通過熔合層壓法形成層合結(jié)構(gòu)之后，對層合物進行熱處理，使鋰離子從包覆層擴散到芯體，而鈉離子從芯體擴散到包覆層。然后，利用第二熱處理步驟在玻璃層合物中形核和生長β鋰輝石相。
[0008]在另一組實施方式中，公開了一種同樣包含β鋰輝石相的玻璃制品，該玻璃制品包含位于第一玻璃包覆層與第二玻璃包覆層之間的玻璃芯體層。在一些這樣的實施方式中，芯體玻璃可具有第一表面和與該第一表面相背的第二表面，其中第一玻璃包覆層可與玻璃芯體層的第一表面熔合，且第二玻璃包覆層可與玻璃芯體層的第二表面熔合。在其他實施方式中，在玻璃芯體層和第一玻璃包覆層之間設置第一擴散玻璃層；此外，在玻璃芯體層和第二玻璃包覆層之間設置第二擴散玻璃層；這些擴散層可在例如熔合成形過程中形成，或者在一個或多個熔合拉制后的熱處理步驟中形成。
[0009]在一些實施方式中，第一玻璃包覆層和第二玻璃包覆層由一種或多種含鋰玻璃組合物形成；在一些實施方式中，第一玻璃包覆層和第二玻璃包覆層由一種或多種富鋰玻璃組合物形成；在一些實施方式中，第一玻璃包覆層和第二玻璃包覆層由一種或多種富鋰、貧鈉玻璃組合物形成，例如相對于玻璃芯體層是富鋰而貧鈉的。
[0010]在一些實施方式中，玻璃芯體層由含鈉玻璃組合物形成；在一些實施方式中，玻璃芯體層由富鈉玻璃組合物形成；在一些實施方式中，玻璃芯體層由富鈉、貧鋰玻璃組合物形成，例如相對于玻璃包覆層是富鈉而貧鋰的。
[0011 ] 在一些實施方式中，通過熔合層壓法形成層合結(jié)構(gòu)之后，對層合結(jié)構(gòu)進行熱處理，使鋰離子從包覆層擴散到芯體，而鈉離子從芯體擴散到包覆層。然后，利用第二熱處理步驟在玻璃層合物中形核和生長β鋰輝石相。
[0012]另一方面，本文公開了一種基于熔合成形的鐵電玻璃陶瓷的多點觸控顯示制品，該制品結(jié)合了高透明性和高介電常數(shù)，以及高強度和韌性。在一些實施方式中，這種制品不需要離子交換工藝來強化玻璃。熔合成形玻璃陶瓷可用于基于透明鐵電玻璃陶瓷基板的多點觸控電容顯示設備。在通過層合物熔合拉制法形成玻璃板之后，可利用退火周期制備鐵電玻璃陶瓷基板。利用足夠長的退火周期，使基板中的微晶尺寸相比于可見光波長較大(前向散射情況)，可以實現(xiàn)鐵電玻璃陶瓷的透明性。甚至小微晶的存在能使介電常數(shù)增加到純玻璃的約10倍。
[0013]在以下詳細描述中給出了玻璃組合物和由該玻璃組合物形成的玻璃制品的其他特征和優(yōu)點，其中部分特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)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(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認識。
[0014]應理解的是，前面的一般性描述和以下的詳細描述介紹了各種實施方式，用來提供理解要求保護的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對各種實施方式的進一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖以圖示形式說明了本文所述的各種實施方式，并與說明書一起用來解釋要求保護的主題的原理和操作。
[0015]附圖簡要說明
[0016]圖1示意性顯示根據(jù)本文附圖所示和說明書所述的一個或多個實施方式的層合玻璃制品的截面圖；以及
[0017]圖2示意性顯示了用于制備圖1所示的玻璃制品的熔合拉制法。
[0018]詳細描述
[0019]下面詳細參考本文所揭示的玻璃陶瓷組合物以及包含該玻璃陶瓷組合物的制品的實施方式，這些實施方式的例子在附圖中示出。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分。
[0020]本文所用術(shù)語“液相線粘度””指的是玻璃組合物在其液相線溫度的剪切粘度。
[0021]本文所用術(shù)語“液相線溫度”指的是玻璃組合物發(fā)生失透的最高溫度。
[0022]本文所用術(shù)語“CTE”指的是玻璃組合物從約為20°C到約300°C的溫度范圍的平均熱膨脹系數(shù)。
[0023]當使用術(shù)語“基本不含”來描述玻璃組合物中不存在一種特定氧化物組分時，指的是該組分以小于約I摩爾％的痕量作為污染物存在于玻璃組合物中。
[0024]在本文所述的玻璃組合物的實施方式中，組成組分(例如Si02、Al203以及Na2O等)的濃度是基于氧化物的摩爾百分數(shù)(摩爾％)給出的，除非另有說明。
[0025]本文所述的玻璃組合物可任選地包含一種或多種澄清劑。澄清劑可包括例如SnO2, As2O3, Sb2O3及其組合。玻璃組合物中存在的澄清劑的量大于或等于約O摩爾％且小于或等于約0.5摩爾％。在示例性實施方式中，澄清劑是Sn02。在這些實施方式中，玻璃組合物中存在的SnO2的濃度大于約O摩爾％且小于或等于約0.2摩爾％，或者甚至小于或等于約0.15摩爾％。
[0026]在本文所述的一些實施方式中，玻璃組合物還可包含痕量的其他氧化物。
[0027]在本文所述的一些實施方式中，玻璃組合物基本不含重金屬和重金屬化合物?；静缓亟饘俸椭亟饘倩衔锏牟ＡЫM合物也可稱為“超環(huán)保(SuperGreen) ”玻璃組合物。本文所用術(shù)語“重金屬”指的是Ba、As、Sb、Cd和Pb。
[0028]本文所述的玻璃組合物具有的液相線粘度，使它們適用于熔合拉制法，且特別適于用作熔合層壓法中的玻璃包覆層組合物或玻璃芯體組合物。
[0029]現(xiàn)參見圖1，本文所述的玻璃組合物可用于形成制品，例如圖1的截面圖中示意性所示的層合玻璃制品100。層合玻璃制品100通常包括玻璃芯體層102和一對玻璃包覆層104a、104b。本文所述的玻璃組合物特別適合用作玻璃包覆層，如下文更詳細所述。
[0030]圖1顯不的玻璃芯體層102包括第一表面103a和與該第一表面103a相背的第二表面103b。第一玻璃包覆層104a與玻璃芯體層102的第一表面103a直接熔合，第二玻璃包覆層104b與玻璃芯體層102的第二表面103b直接熔合。陶瓷化后，玻璃包覆層104a、104b與玻璃芯體層102熔合，且在玻璃芯體層102和玻璃包覆層104a、104b之間不設置任何其他材料(例如粘合劑、聚合物層或者涂層等)。因此，玻璃芯體層的第一表面直接鄰接第一玻璃包覆層，玻璃芯體層的第二表面直接鄰接第二