形成强化的烧结玻璃结构的方法
【专利说明】形成强化的烧结玻璃结构的方法
[0001]本申请要求2013年2月21日提交的美国临时申请系列第61/767382号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
[0002]本发明涉及层状玻璃结构，更具体地，涉及强化/抗破坏和抗冲击的玻璃层状结构。
【背景技术】
[0003]层状玻璃结构可用作各种器具、汽车组件、建筑结构或电子器件制造中的组件。例如，可结合层状玻璃结构作为各种终端产品(例如，冰箱、装饰玻璃、电视机或智能交互显示器的嵌入式触摸层叠)的覆盖玻璃。但是，采用层状玻璃结构的应用受到强度和抗冲击性的限制。此外，一些电子件要求特殊形状的形状玻璃结构，例如具有弯曲、成形、斜面、斜角或任意其他轮廓曲线的层状玻璃片。因此，需要用于形成强化和/或抗冲击性层状玻璃结构的设备和方法。
【发明内容】
[0004]改善挠性玻璃的机械可靠性和抗冲击性的一种技术是在两片挠性玻璃之间，或者在一片挠性玻璃和另一基材之间放置一层烧结材料。挠性玻璃可以是厚度小于或等于300 微米(包括但不限于300、275、250、225、200、190、180、170、160、150、140、130、120、110、100、90、80、70、60、50、40、30、20或10微米)的玻璃。取决于层状玻璃结构的机械强度和抗冲击性要求，以及目标应用中的预期弯曲应力和层状玻璃结构的目的，可根据本文所揭示的概念将层状玻璃结构设计成符合各种机械要求。当合适地使用时，层状玻璃结构可相对于非层状挠性玻璃提供改进的机械可靠性和抗冲击性能。例如，可通过落球测试或压缩应力分析中的性能来定义层状玻璃结构的抗冲击性。
[0005]在以下的详细描述中给出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和附图实施本发明而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。
[0006]所含附图用于进一步理解本发明的原理，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来说明例如本发明的原理和操作。应理解，在本说明书和附图中揭示的本发明的各种特征可以以任意和所有的组合使用。作为非限制性例子，本发明的各种特征可相互组合如下:
[0007]根据第一个方面，提供了一种强化的层状玻璃结构，该强化的层状玻璃结构包括:
[0008]第一基材层，其包含厚度彡300 μ m的挠性玻璃片；
[0009]第二基材层；以及
[0010]烧结的玻璃熔料材料层，其与第一基材层的第一表面和第二基材层的第二表面相连结，所述烧结的玻璃熔料材料层包含与所述第一和第二表面相连结的烧结的玻璃熔料，在挠性玻璃片的厚度方向上为所述挠性玻璃片提供至少约lOOMPa的压缩应力。
[0011]根据第二个方面，提供了第一个方面的强化的层状玻璃结构，其中，所述挠性玻璃片的厚度< 200 μ m。
[0012]根据第三个方面，提供了第一个方面的强化的层状玻璃结构，其中，所述挠性玻璃片的厚度< 100 μ m。
[0013]根据第四个方面，提供了第一至第三个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述第二基材层包含铜、金属、玻璃或金属合金中的一种。
[0014]根据第五个方面，提供了第一至第四个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述烧结的玻璃熔料材料层的厚度为25-125 μm。
[0015]根据第六个方面，提供了第一至第五个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述挠性玻璃片是化学强化的玻璃片。
[0016]根据第七个方面，提供了第一至第六个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述强化的层状玻璃结构经受离子交换过程。
[0017]根据第八个方面，提供了第一至第七个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述强化的层状玻璃结构的厚度小于或等于300 μπι。
[0018]根据第九个方面，提供了第一至第八个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，所述强化的层状玻璃结构还包括第二和第三烧结的玻璃熔料材料层。
[0019]根据第十个方面，提供了第一至第九个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述压缩应力多180MPa。
[0020]根据第十一个方面，提供了第一至第十个方面中的任一个的强化的层状玻璃结构，其中，所述强化的层状玻璃结构在层叠之后经受离子交换过程。
[0021]根据第十二个方面，提供了一种形成强化的层状玻璃结构的方法，该方法包括:
[0022]提供第一基材层，该第一基材层包含厚度< 300 μ m的挠性玻璃片；
[0023]向挠性玻璃片的表面施加一层玻璃熔料材料，以形成层状玻璃结构；
[0024]在足以使得玻璃熔料材料烧结的温度加热玻璃熔料材料，使得在冷却之后，在挠性玻璃片的厚度方向上引入至少lOOMPa的压缩应力。
[0025]根据第十三个方面，提供了第十二个方面的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述玻璃熔料材料是玻璃熔料带。
[0026]根据第十四个方面，提供了第十二或十三个方面的形成强化的层状玻璃结构的方法，该方法还包括为层状玻璃结构提供第二基材层。
[0027]根据第十五个方面，提供了第十四个方面的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述第二基材层包含铜、金属、玻璃或金属合金中的一种。
[0028]根据第十六个方面，提供了第十二至第十五个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述压缩应力多180MPa。
[0029]根据第十七个方面，提供了第十二至第十六个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述挠性玻璃片的厚度< 200 μπι。
[0030]根据第十八个方面，提供了第十二至第十七个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述玻璃熔料材料的CTE多所述挠性玻璃片的CTE的2倍。
[0031]根据第十九个方面，提供了第十二至第十八个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述玻璃熔料材料的CTE值为3-10ppm/C。
[0032]根据第二十个方面，提供了第十二至第十九个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述玻璃熔料材料的CTE值至少比所述挠性玻璃片的CTE值大3ppm/C0
[0033]根据第二十一个方面，提供了第十二至第二十个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述玻璃熔料材料具有梯度材料组成。
[0034]根据第二十二个方面，提供了第十二至第二十一个方面中的任一个的形成强化的层状玻璃结构的方法，其中，所述烧结的玻璃熔料材料层包括散射元件或紫外光吸收性。
【附图说明】
[0035]参照附图，阅读本发明的以下详细描述，可以更好地理解本发明的这些方面、特征和优点以及其他的方面、特征和优点，其中:
[0036]图1和2显示根据本发明的方面的对称层状玻璃结构的一个实施方式的截面图；
[0037]图3显示根据本发明的方面的不对称层状玻璃结构的一个实施方式的截面图；
[0038]图4-6显示根据本发明的方面的具有烧结的玻璃熔料材料层的层状玻璃结构的不同实施方式的截面图，所述烧结的玻璃熔料材料层具有梯度组成；以及
[0039]图7显示根据本发明的方面的对称层状玻璃结构的一个实施方式的截面图，所述对称层状玻璃结构具有多层烧结的玻璃熔料材料层。
【具体实施方式】
[0040]在以下的详述中，为了说明而非限制，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的各个原理的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以以不同于本文详述的其它实施方式实施本发明。此外，可能省略了对于众所周知的器件、方法和材料的描述，以免混淆本发明的各个原理的描述。最后，在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。
[0041]本文中，范围可以表示为从“约” 一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
[0042]本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。
[0043]除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。这样同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括:关于设置步骤或操作流程的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；说明书所述的实施方式的数量或种类。
[0044]如本文中所用，单数形式的“ 一个”、“ 一种”和“该”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的一种“组件”包括具有两种或更多种这类组件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
[0045]虽然玻璃是