包含含有受到强化玻璃层压盖板保护的整合式显示器的工作表面的工作站的制作方法

本申请要求2016年4月25日提交的美国专利申请第62/327079号的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。

1.领域

本公开涉及工作站，所述工作站包含水平对齐的工作表面，所述工作表面包含受到耐热且耐腐蚀性材料的强化熔合玻璃层压盖板保护的整合式显示器。

2.背景技术

常规的实验室工作站包含电子测试设备(示波器、频谱分析仪等)，这种电子测试设备通常包含与具有有限显示特性的显示装置相连的嵌入式处理单元。这种设备一般占据大量工作空间，限制了常规实验室工作站的实用性。当需要使用较大的显示器来同时生成并排列交替图像以比对来自多项测试和设备功能的信息时，尤其如此。针对电子、生物或化学实验室工作台(bench)设置的一种解决方案是采用具有垂直显示单元的个人计算机，其定位于实验室工作台表面的上方或以垂直取向整合入工作台中。

在一些例子中，用户会发现具有水平设置在工作台工作表面上的显示单元更符合人体工程学。因此，可将显示装置以水平定位的方式结合入工作表面中。然而，实验室工作台的工作表面可暴露于化学、热量、冲击以及其它严酷条件下，这些条件可轻易地损坏这种整合式的显示装置，除非显示装置受到透明盖板的适当保护。

然而，形成常规透明盖板的材料缺乏足够的耐损坏性、可加工性和/或可视性。因此，需要一种实验室工作台，其包含受到具有改善特性的透明盖板保护的水平嵌入式显示装置。

发明简述

本文公开了具有受到强化熔合玻璃层压盖板保护的整合式显示器的工作站。

根据各种实施方式，提供了一种工作站，其包含：水平对齐的工作表面，所述工作表面包含形成于所述工作表面的上表面中的凹槽；显示器，所述显示器设置于凹槽中且配置成显示图像；以及强化玻璃层压盖板，所述强化玻璃层压盖板设置于工作表面上，覆盖显示器，且具有6mm或更小的厚度。所述盖板包含玻璃芯体层和直接熔合至所述芯体层相反面上的玻璃包层。

根据各种实施方式，提供了一种工作站，其包含：水平对齐的工作表面，所述工作表面具有形成于所述工作表面的上表面上的凹槽；一个或更多个支腿，所述支腿配置成支承工作表面；水平设置于凹槽中的显示器，所述显示器配置成显示图像；以及设置在显示器上且与工作表面的上表面齐平的盖板，所述盖板包含强化熔合玻璃层压件且具有6mm或更小的厚度。所述盖板包含玻璃芯体层和直接熔合至所述芯体层相反面上的玻璃包层。

在以下的详细描述中给出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或更多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。

附图的简要说明

图1图示了根据本公开的各种实施方式的示例性玻璃熔合法。

图2是根据本公开的各种实施方式的示例性玻璃层压件的截面图。

图3a是根据本公开的各种实施方式的示例性工作站的立体图。

图3b～3d是根据本公开的各种实施方式的图3a中沿线a的截面图。

图4是根据本公开的各种实施方式的示例性工作站的立体图。

图5是根据本公开的各种实施方式的示例性工作站的立体图。

发明详述

下面，对示于附图中的示例性实施方式进行详细说明。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的构件。附图中的组装件无需按比例绘制，而重点在于说明示例性实施方式的原理。

如本文所用，术语“约”指数量、尺寸、公式、参数和其它数量和特征不是精确的或无需精确的，但可按照要求是大致的和/或更大或者更小，如反射公差、转化因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其它因子。通常，无论是否明确表述，数量、尺寸、公式、参数和其它数量和特征都是“大约的”或“大致的”。

如本文所用，术语“或”是涵盖性的；即，用语“a或b”是指“a、b、或者同时包括a和b”。非涵盖性的“或”在本文中特指例如“a或b中的一个”的术语。另外，除非另有明确说明，否则本文所述的范围包括它们的端点。另外，当数量、浓度或其它数值或参数以范围、一个或多个优选范围或上位优选值和下位优选值的列表的形式给出，这应当被理解为明确公开了由任何上位范围极限或优选值与任何下位范围极限或优选值的任何配对形成的所有范围，而无论这些配对是否被单独提及。当限定范围时，本文所述的主题的范围不受这些具体数值所限。本文中，术语“包层”和“芯体”是相对的术语。此外，用语“基本上水平对齐”是指为了使用而进行定位时，是与水平面对齐，以及在水平面的+/-45度、+/-30度、+/-15度或+/-5度以内对齐。另外，用语“玻璃”可用于表示玻璃材料、玻璃陶瓷材料或它们的组合。

诸如实验室或工业工作台的工作表面可经常遭遇实验室环境中的高温、腐蚀性材料、冲击和/或磨损。因此，嵌入这种工作表面中的显示器应当受到能够耐受这种损伤且同时基本上不发生图像失真的盖板的保护。

常规的塑料和玻璃材料可用于形成用于嵌入水平对齐的工作站工作表面中的显示器的透明保护盖板。但这种常规材料可具有相应的缺点和/或局限性。例如，诸如聚碳酸酯这样的透明塑料材料可提供足够的初始透明度。但这种塑料材料一般具有较差的耐划痕性、耐裂纹性、耐腐蚀性和耐热性，导致经过一段时间后透明度(例如图像传输性能)下降。

钢化钠钙玻璃可提供合适的耐裂纹性和耐划痕性。然而，钠钙玻璃通常在钢化前被切割成指定尺寸。在钢化处理过程中，玻璃的尺寸和/或形状可发生改变。其结果是，生产能够满足将这种保护盖板贴合地嵌入工作表面中所需的严格容差要求的钢化钠钙玻璃保护盖板可能是困难的。

此外，钢化钠钙玻璃可存在光学问题。例如，钢化钠钙玻璃可能会因为“回火波纹”而扭曲下方显示器所提供的图像，这在来自显示装置的图像经过偏振时尤其成问题。另外，钢化钠钙玻璃可能会吸收大量光线(例如可具有相对较低的透明度)，并且可能会因为得到足够强度所需的玻璃厚度而展现出离轴视差失真。此外，钢化钠钙玻璃的强度在经过一段时间后可局部降低，这是由于例如热实验室器皿所产生的反复加热和冷却循环所产生的热松弛而导致的。

相比于钠钙玻璃，硼硅酸盐玻璃可具有较低的热膨胀系数和优异的耐冲击性。然而，为了得到更高的耐划痕性和耐冲击性，可能需要进行热钢化。钢化硼硅酸盐玻璃还可能展现出比钢化钠钙玻璃更严重的侧向开裂。钢化硼硅酸盐玻璃还可能遭受与上文所定义的钢化过程中的尺寸变化、低透明度、光学失真以及与加热相关的强度下降相关的问题。

离子交换玻璃能够提供耐划痕性和韧度。但离子交换玻璃可能遭受与因热松弛而引起的强度下降相关的上述问题。

根据各种实施方式，本文提供了工作台，其包含工作表面、嵌入工作表面中的水平对齐的显示器、以及覆盖显示器的层压玻璃。在一些实施方式中，层压玻璃可以是利用层压熔合拉制法形成的熔合层压玻璃。

根据本公开的各种实施方式，图1是图示层压熔合拉制法的截面图，而图2是可使用图1的方法形成的玻璃层压件10的截面图。可从以下文献中可获取的教导中轻易收集到图1方法的细节，包括例如：美国专利4214886号、7207193号、7414001号、7430880号、7681414号、7685840号、7818980号、国际专利公开2004094321号以及美国专利申请公开2009/0217705号。然而，本公开不限于任意特定的玻璃层压件形成方法。在各种实施方式中，可使用熔合拉制法、狭缝拉制法、浮法或其它合适的形成方法来形成玻璃层压件。

参考图1和图2，在层压熔合法中，熔融的外层玻璃从上等压槽20中溢出，在下等压槽30的堰水平处与芯体玻璃融合。两个面融合，且在芯体等压槽的根部形成包含芯体层14和包层12的三层平板玻璃层压件10。玻璃层压件10可通过数个热区以进行板材塑形和应力管理，随后在拉制底部进行切割。可对所得到的平板玻璃层压件10进行进一步处理，以使其具有应用(例如手持式装置和显示器盖板玻璃)所需的3d形状。注意到在一些例子中，包层12可能不是最终层压件的最外层。

在各种实施方式中，包层12可直接热熔合至芯体层14的相反面上。可对玻璃层压件10进行切割以形成玻璃制品，例如下文所述的强化玻璃层压盖板。

可测量玻璃层压件相反外表面之间的距离，作为玻璃层压件10的厚度。在一些实施方式中，玻璃层压件10的厚度可为至少约0.1mm、至少约0.5mm、至少约1.0mm、至少约2mm或至少约3mm。附加地或替代地，玻璃层压件10的厚度可为最大约10mm、最大约5mm、最大约4mm、最大约3mm或最大约2mm。例如，玻璃层压件10的厚度可为约0.2mm至约5mm、约1mm至约5mm或约1.5mm至约4mm。

在一些实施方式中，芯体层14的厚度与玻璃层压件10的厚度之比为至少约0.7、至少约0.8、至少约0.85、至少约0.9或至少约0.95。附加地或替代地，芯体层14的厚度与玻璃层压件10的厚度之比为最大约0.95、最大约0.93、最大约0.9、最大约0.87或最大约0.85。在一些实施方式中，包层12中的一个或两个的厚度为约0.01mm至约0.3mm。在一些实施方式中，包层12中的每一个都薄于芯体层14。

在一些实施方式中，包层12的玻璃组合物具有不同于芯体层14的玻璃组合物的平均热膨胀系数(cte)。例如，包层12可由平均cte低于芯体层14的玻璃组合物形成。该cte错配(即，包层12的平均cte与芯体层14的平均cte之间的差异)导致在玻璃层压件10冷却时，包层12中形成压缩应力，芯体层14中形成拉伸应力。如本文所用，术语“平均热膨胀系数”或“平均cte”是指给定材料或层在0℃至300℃之间的平均线性热膨胀系数。如本文所用，除非另有说明，否则术语“热膨胀系数”或“cte”是指平均热膨胀系数。cte可例如使用astme228《利用推杆膨胀计进行的固体材料的线性热膨胀的标准测试方法(standardtestmethodforlinearthermalexpansionofsolidmaterialswithapush-roddilatometer)》或iso7991:1987《玻璃—平均线性热膨胀系数的测定(glass--determinationofcoefficientofmeanlinearthermalexpansion)》中所描述的程序来测定。

在一些实施方式中，芯体层14的cte与包层12的cte相差至少约1×10^-7℃^-1、至少约2×10^-7℃^-1、至少约3×10^-7℃^-1、至少约4×10^-7℃^-1、至少约5×10^-7℃^-1、至少约10×10^-7℃^-1、至少约15×10^-7℃^-1、至少约20×10^-7℃^-1、至少约25×10^-7℃^-1、至少约30×10^-7℃^-1、至少约35×10^-7℃^-1、至少约40×10^-7℃^-1或至少约45×10^-7℃^-1。附加地或替代地，芯体层14的cte与包层12的cte相差最大约100×10^-7℃^-1、最大约75×10^-7℃^-1、最大约50×10^-7℃^-1、最大约40×10^-7℃^-1、最大约30×10^-7℃^-1、最大约20×10^-7℃^-1、最大约10×10^-7℃^-1、最大约9×10^-7℃^-1、最大约8×10^-7℃^-1、最大约7×10^-7℃^-1、最大约6×10^-7℃^-1或最大约5×10^-7℃^-1。例如在一些实施方式中，芯体层14的cte与包层12的cte相差约1×10^-7℃^-1至约10×10^-7℃^-1或约1×10^-7℃^-1至约5×10^-7℃^-1。在一些实施方式中，包层12的cte为最大约90×10^-7℃^-1、最大约89×10^-7℃^-1、最大约88×10^-7℃^-1、最大约80×10^-7℃^-1、最大约70×10^-7℃^-1、最大约60×10^-7℃^-1、最大约50×10^-7℃^-1、最大约40×10^-7℃^-1或最大约35×10^-7℃^-1。附加地或替代地，包层12的cte为至少约10×10^-7℃^-1、至少约15×10^-7℃^-1、至少约25×10^-7℃^-1、至少约30×10^-7℃^-1、至少约40×10^-7℃^-1、至少约50×10^-7℃^-1、至少约60×10^-7℃^-1、至少约70×10^-7℃^-1、至少约80×10^-7℃^-1或至少约85×10^-7℃^-1。附加地或替代地，芯体层14的cte为至少约40×10^-7℃^-1、至少约50×10^-7℃^-1、至少约55×10^-7℃^-1、至少约65×10^-7℃^-1、至少约70×10^-7℃^-1、至少约80×10^-7℃^-1或至少约90×10^-7℃^-1。附加地或替代地，芯体层14的cte为最大约120×10^-7℃^-1、最大约110×10^-7℃^-1、最大约100×10^-7℃^-1、最大约90×10^-7℃^-1、最大约75×10^-7℃^-1或最大约70×10^-7℃^-1。

在各种实施方式中，可对玻璃层之间的相对厚度进行选择以实现具有所需强度性质的玻璃制品。例如在一些实施方式中，对芯体层14和包层12的玻璃组合物进行选择以实现所需的cte错配，并且结合该所需的cte错配对玻璃层之间的相对厚度进行选择，以在包层中实现所需的压缩应力，在芯体层中实现所需的拉伸应力。

无意受限于理论，认为玻璃制品的强度曲线主要可由玻璃层的相对厚度和包层中的压缩应力来确定，而玻璃制品的碎裂式样主要可由玻璃层的相对厚度和芯体层中的拉伸应力来确定。因此，可对玻璃层的玻璃组合物和相对厚度进行选择，以实现具有所需强度曲线和/或碎裂式样的玻璃制品。玻璃制品可在无额外加工(例如热钢化或离子交换处理)的刚形成状态下具有所需的强度曲线和/或碎裂式样。

在一些实施方式中，包层12的压缩应力为最大约800mpa、最大约500mpa、最大约350mpa或最大约150mpa。附加地或替代地，包层12的压缩应力为至少约10mpa、至少约20mpa、至少约30mpa、至少约50mpa或至少约250mpa。附加地或替代地，芯体层14的拉伸应力为最大约150mpa或最大约100mpa。附加地或替代地，芯体层14的拉伸应力为至少约5mpa、至少约10mpa、至少约25mpa或至少约50mpa。

在一些实施方式中，芯体层14可由例如玻璃这样的玻璃材料形成。附加地或替代地，包层12可由例如eaglexg^tm玻璃这样的玻璃材料形成。

根据各种实施方式，本文提供了工作站，其包含水平对齐的工作表面，显示器嵌入所述工作表面中，且被强化玻璃层压件覆盖。在一些实施方式中，工作站可以是工作台的形式。在另一些实施方式中，工作站可配置成工作台面，并且/或者可任选地整合入橱柜中。

图3a是根据本公开的各种实施方式的工作站300的立体图。图3b是图3a中沿线a的截面图。参考图3a和3b，工作站300可包含基本上水平对齐的工作表面302、支承工作表面302的支承件304、嵌入工作表面302中的显示器320、以及设置在显示器320上的强化玻璃层压盖板310。工作站300可任选地包含后挡板306和/或接线导管308。盖板310可由玻璃层压件10形成。

工作表面302和/或后挡板306可配置成耐热、耐腐蚀性材料、耐冲击等。例如，工作表面302和/或后挡板306可由石材、不锈钢、陶瓷、混凝土等形成。支承件304可由相同或不同的材料形成，只要支承件304具有足够的强度以支承工作表面302。

显示器320可设置于工作表面302中所形成的凹槽312中。例如，工作表面302包含上表面316、与上表面相反的下表面317、以及从上表面朝向下表面延伸进入工作表面中的凹槽312。在一些实施方式中，如图3c所示，凹槽312只部分延伸通过工作表面302，以使凹槽不会延伸至下表面317。在另一些实施方式中，如图3b和3c所示，凹槽312完全延伸穿过工作表面302，以使凹槽延伸穿过至下表面317。工作表面302可包含一个或更多个通孔314，所述通孔314形成于凹槽312的底部，以提供冷却显示器320用的通风结构。通孔314可从凹槽312向工作表面302的下表面317延伸。通孔314可只向下表面317部分延伸或延伸到下表面。显示器320可以是市售可得的平板显示装置，例如lcd、led、oled、等离子体、电致变色显示装置等。可使显示器320连接至处理单元，例如计算机或服务器。在另一些实施方式中，显示器320可以是平板电脑或其它计算装置。显示器320可包含触屏功能。

工作站300可任选地包含接线330，以将显示器320连接至接线导管308。根据各种实施方式，接线330可穿过或位于工作表面302下方。接线330和/或接线导管308可包含电气接线以向显示器320提供电能，可包含连接至互联网的接线，例如以太网布线，并且/或者可包含用于中继来自外源的音频和/或可视信号的接线，例如hdmi线缆等。在一些实施方式中，接线330和接线导管308可起到将显示器320连接至设置在工作台300上的其它装置的作用，以使显示器320可用于控制这些装置。在另一些实施方式中，可省去接线导管308和/或接线330，显示器320可无线连接至工作站300上的装置或毗邻工作站300的装置。或者，可省去接线导管308，并且将接线330设置在工作站302下方。

工作站300还可任选地包含电连接至显示器320和/或接线导管308的传感器332。传感器332可包含配置成实现无需用手触碰就能够操作显示器320的光学传感器，例如照相机，以使得能够通过手势指令来操作显示器。传感器332可包含麦克风，以使得能够通过语音指令来操作显示器320，或者可包含配置成检测指令以操作显示器和/或与显示器可操作相连的其它部件(例如计算机或实验室仪器)的其它传感装置。

盖板310可设置于凹槽312中，以覆盖显示装置320。盖板310可与工作表面302的上表面和/或凹槽312的侧表面齐平。例如，盖板310和工作表面302的上表面可形成基本上连续的表面。在一些实施方式中，盖板310可直接设置在显示器320上。例如，盖板310可(例如通过粘合剂)与显示器320相连。盖板310的上表面可与显示器320具有基本上相同的表面积。盖板310可包含强化熔合玻璃层压件，如上文参考图1和图2所述。因此，相比于常规玻璃盖板，盖板310可以是相对较薄的。例如，盖板310可具有约2至约10mm范围内的厚度，例如约3至约7mm、或约4至约6mm范围内的厚度。

使用强化熔合玻璃层压件作为盖板310的材料可使得该盖板能够具有小于常规盖板的厚度，且仍然能够提供高耐冲击性和耐划痕性。因此，盖板310可提供改善的对于使用显示装置320触屏功能的响应。另外，盖板310可具有比较少的光学失真和/或衰减。可精确制造盖板310，以使其满足为匹配凹槽312尺寸而设计的特定容差。

最后，盖板310的层压结构能够提供对于加热和冷却的改善的耐久性。例如，钢化玻璃盖板依靠在形成过程中在玻璃盖板中建立温度梯度并随后控制冷却来在外表面处产生压缩应力。钢化玻璃盖板的加热和随后的冷却能够通过使得玻璃基质中发生松弛来降低或消除压缩应力，从而降低钢化玻璃盖板的强度。类似地，经过化学强化的玻璃盖板依靠在形成过程中用离子交换介质中相对较大的离子替换玻璃盖板表面附近玻璃基质中相对较小的离子来导致表面附近玻璃基质拥挤，从而在表面附近产生压缩应力。经过化学强化的玻璃盖板的加热和随后的冷却能够通过使得玻璃基质中发生离子扩散来降低或消除压缩应力，从而降低经过化学强化的玻璃盖板的强度。相比之下，强化玻璃层压盖板至少部分依靠芯体层与包层之间的cte错配来在包层中产生压缩应力。对强化玻璃层压件的加热会导致包层中的压缩应力减小，但包层中的压缩应力会在对强化玻璃层压件的后续冷却后大致回归其初始水平。因此，即使在反复加热和冷却后，也能保持强化玻璃层压盖板的强度。

图3c是根据本公开另一种示例性实施方式的修改版本的工作站300沿图3a中线a的截面图。由于图3c的实施方式与图3b的实施方式相似，因此下文只具体讨论它们之间的不同点。

参考图3a和图3c，工作表面302包含阶梯形凹槽312a。盖板310可设置于凹槽312a的阶梯形部分上，以使盖板与显示器320借由空气间隙322隔开。空气间隙322可起到减少盖板310与显示器320之间传热的作用。在一些实施方式中，盖板310的上表面具有比显示器320的上表面更大的面积。

图3d是根据本公开另一种示例性实施方式的修改版本的工作站300沿图3a中线a的截面图。由于图3d的实施方式与图3c的实施方式相似，因此下文只具体讨论它们之间的不同点。

参考图3a和图3d，工作表面302包含阶梯形凹槽312a。盖板310可设置于凹槽312的阶梯形部分上。可在盖板310与工作表面302之间设置密封件324。密封件324可配置成保护盖板310的边缘，并且/或者填充盖板310边缘与工作表面302之间的任何空间。在一些实施方式中，密封件324可由基于有机硅的材料等形成。

工作站300可在显示器320与凹槽312a底部之间包含一个或更多个间隔物326，以使得在显示器310的底部与凹槽312a的底部之间形成空气间隙322。间隔物326可定位显示器320，使其抵住盖板310，且间隔物326可由诸如橡胶或塑料这样的弹性材料形成。因此，间隔物326允许容纳不同厚度的显示器。间隔物还可允许改变显示器320的对齐方式。例如，可使用不同高度的间隔物326将显示器320以一定角度设置在凹槽312a中。

工作表面302还可在凹槽312a的底部中包含通孔314。工作站300还可包含配置成使空气在空气间隙322与周围环境之间循环的风扇328。

图4是根据本公开的各种实施方式的修改的工作站301的立体图。工作站301与图3a的工作站300相似，因此下文只具体讨论它们之间的不同点。此外，图3b～3d中所示的配置也可应用于工作站301中。

参考图4，工作站301可包含接附于盖板310和凹槽312侧壁的铰链340。因此，盖板310可以铰链340为轴转动，以允许进入凹槽312。盖板310还可延伸至或略微超出工作表面302的边缘，以使得可轻易接触到盖板310的边缘。

图5是根据本公开的各种实施方式的修改的工作站303的立体图。工作站303与图3a的工作站300相似，因此下文只具体讨论它们之间的不同点。此外，图3b～3d中所示的配置也可应用于工作站303中。

参考图5，盖板310和凹槽312可毗邻工作表面302的边缘设置。例如，凹槽312可在工作表面302的边缘处形成开口313，其可在不移除盖板310的情况下，允许接触设置于凹槽312中的显示装置。在一些实施方式中，工作站可包含覆盖开口313的门315。门315可包含通风口或风扇以散去来自凹槽312的热量。

尽管在以上示例性实施方式中显示了位于各种位置处的各种盖板和凹槽，本公开并不限于这些元件在工作表面中的任何特定位置。例如在一些实施方式中，盖板和凹槽可设置于工作表面的任意位置。此外，盖板和凹槽不限于任何特定的尺寸或形状。例如，盖板和凹槽可具有与工作表面基本上相同的尺寸。例如在一些实施方式中，盖板可完全覆盖工作表面的上表面。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变动。例如，可以任意组合的方式使用图3b～3d的特征。所以，本发明不受所附权利要求书及其等同形式以外的任何内容所限。