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TWI656022B - 疊層玻璃物件及其製造方法 - Google Patents

疊層玻璃物件及其製造方法 Download PDF

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TWI656022B
TWI656022B TW103137890A TW103137890A TWI656022B TW I656022 B TWI656022 B TW I656022B TW 103137890 A TW103137890 A TW 103137890A TW 103137890 A TW103137890 A TW 103137890A TW I656022 B TWI656022 B TW I656022B
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寶拉塔歐拉斯奈莉
李明軍
威索羅斯基皮爾特札諾斯
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美商康寧公司
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Abstract

一種疊層玻璃物件包括至少一第一層、與該第一層直接接觸之一第二層，及在該第一層與該第二層之間的一光學性質差異。該光學性質差異包括以下中之至少一者：(a)在200nm至2500nm之一波長範圍內該第一層與該第二層之一透射概況之間的一透射概況差異；或(b)一光偏振差異，藉此該第二層關於200nm至2500nm之該波長範圍內的電磁照射而光偏振；或(c)在該第一層與該第二層之折射率之間的至少0.005之一折射率差異，其中一個層包括一基礎玻璃組合物且另一層包括該基礎玻璃組合物及足以造成該折射率差異之一量的一摻雜劑。

Description

疊層玻璃物件及其製造方法 相關申請案之交互參照
本申請案根據專利法主張2013年11月13日申請的美國臨時申請案第61/903,611號之優先權權益，該申請案之內容為本文之基礎且係以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容係關於疊層玻璃物件及其製造方法。在具體實施例中，本揭示內容係關於具有初始主表面且在不同層中具有不同光學性質的疊層玻璃物件及製造該等疊層玻璃物件之熔合下拉方法。本文所述之方法可用於例如製造用於各種顯示器應用之疊層玻璃片中。
先前技術仍存在諸多缺點。本發明旨在解決此等缺點及/或提供對先前技術的改良。
在一個實施例中，疊層玻璃物件包括至少第一層、與第一層接觸之第二層及在第一層與第二層之間的光學性質差異。光學性質差異包括以下中之至少一者：(a)在200nm至 2500nm之波長範圍內第一與第二層之透射概況之間的透射概況差異；或(b)光偏振差異，藉此第二層關於200nm至2500nm之波長範圍內的電磁照射而光偏振；或(c)在第一與第二層之折射率之間的至少0.005之折射率差異，其中一個層包括基礎玻璃組合物且另一層包括基礎玻璃組合物及足以造成折射率差異之量的摻雜劑。
在另一實施例中，光學裝置包含疊層玻璃物件。複數個半導體裝置安置於疊層玻璃物件之至少一個主要外表面上。
在另一實施例中，製造疊層玻璃物件之方法包含下拉方法。
在另一實施例中，溢流分配器設備包含分配器部分及自分配器部分延伸的成形部分。分配器部分包含由分割壁分成第一槽部分及第二槽部分的槽。第一槽部分及第二槽部分中之每一者包含與分配器部分之第一側壁及分配器部分相對於第一側壁之第二側壁中之相應側壁相鄰的頂部邊緣。成形部分包含與分配器部分之第一側壁相鄰的第一側壁及相對於成形部分之第一側壁且與分配器部分之第二側壁相鄰的第二側壁。成形部分之第一側壁及第二側壁於拉伸線處彼此會聚。
其他特徵及優勢將在以下的實施方式中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下實施方式僅僅為示範，且意欲提供用於理解申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。
A‧‧‧玻璃組合物/流/玻璃流/流體/槽/流量
B‧‧‧玻璃組合物流/玻璃流/流體/槽/流量
hA‧‧‧厚度
hB‧‧‧厚度
UA‧‧‧流速度
UB‧‧‧流速度
VA‧‧‧容積
vA‧‧‧流速
VB‧‧‧容積
vB‧‧‧流速
α A‧‧‧傾斜角
α B‧‧‧傾斜角
β1‧‧‧角
β2‧‧‧角
γ‧‧‧角
100‧‧‧疊層玻璃物件/玻璃複合材料
102‧‧‧基板層
104‧‧‧光導/光漫射體層
106‧‧‧光源
108‧‧‧表面
200‧‧‧疊層玻璃物件
202‧‧‧基板層
204‧‧‧偏振器層
206‧‧‧未偏振的光
208‧‧‧偏振光
300‧‧‧疊層玻璃物件
302‧‧‧第一層
304‧‧‧第二層
400‧‧‧溢流分配器
402‧‧‧第一槽部分
404‧‧‧第二槽部分
406‧‧‧分割壁
408‧‧‧頂部邊緣
410‧‧‧頂部邊緣
412‧‧‧會聚側壁
414‧‧‧會聚側壁
416‧‧‧拉伸線
500‧‧‧溢流分配器
502‧‧‧槽部分
504‧‧‧槽部分
508‧‧‧邊沿
510‧‧‧邊沿
516‧‧‧拉伸線
600‧‧‧溢流分配器
602‧‧‧槽部分
604‧‧‧槽部分
606‧‧‧分割壁
608‧‧‧邊沿
610‧‧‧邊沿
第1圖為包括基板層及光導/光漫射體層的疊層玻璃物件之一個示範性實施例之橫截面圖。
第2圖為包括基板層及線性偏振器層的疊層玻璃物件之一個示範性實施例之透視圖。
第3A圖為配置為光學濾波器的疊層玻璃物件之一個示範性實施例之透視圖。
第3B圖為光穿過第3A圖中所示的疊層玻璃物件之第一層之透射隨波長變化之圖形表示。
第3C圖為光穿過第3A圖中所示的疊層玻璃物件之第二層之透射隨波長變化之圖形表示。
第3D圖為光穿過第3A圖中所示的疊層玻璃物件之透射隨波長變化之圖形表示。
第4A圖為可用以製作疊層玻璃物件之溢流分配器之一個示範性實施例之縱向橫截面圖。
第4B圖為可用以製作疊層玻璃物件的溢流分配器之另一示範性實施例之縱向橫截面圖。
第5圖為溢流分配器之一個示範性實施例之3-D圖。
第6A圖為溢流分配器之槽之一個示範性實施例之3-D圖。
第6B圖為第6A圖中所示之槽之俯視圖。
第7圖為玻璃之兩條流之熔合區之一個示範性實施例之近視圖，該圖展示兩條流之速度向量。
第8圖為玻璃之兩條流之熔合區之另一示範性實施例之近視圖，該圖展示兩條流之速度向量。
現將詳細參考示範性實施例，該等示範性實施例例示於隨附圖式中。只要有可能，整個圖式將使用相同元件符號來指代相同或相似部件。圖式中之組件不必成比例，而是將重點放在例示示範性實施例之原理上。
第1圖展示配置為基板(例如主動矩陣液晶顯示器(AMLCD)基板)及光導/光漫射體的疊層玻璃物件或玻璃複合材料100之一個示範性實施例。疊層玻璃物件100包含基板層(A層)102及光導/光漫射體層(B層)104。以此方式，疊層玻璃物件100可展現雙功能性(例如由基板層102提供的第一功能性及由光導/光漫射體層104提供的第二功能性)。基板層102具有折射率n1，且光導/光漫射體層具有可不同於折射率n1的折射率n2。在一些實施例中，折射率n1與折射率n2相差至少約0.005、至少約0.01、至少約0.02、至少約0.05、至少約0.1、至少約0.2、至少約0.3，或至少約0.4。在一些實施例中，折射率n1大於折射率n2。在其他實施例中，折射率n1小於折射率n2。
光可由光源106引入至光導/光漫射體層104中。在一些實施例中，光源106定位於疊層玻璃物件100之邊緣處。以此方式，光源106向光導/光漫射體層104提供邊緣照明。鏡面化(mirrorized)表面108安置於光導/光漫射體層104之邊緣處(例如相對於光源106)。光可由鏡面化表面反射至光導/光漫射體層104中。在一些實施例中，兩個光源定位於疊層玻璃物件之兩個邊緣(例如對向邊緣)處。在另外實施例中，任何數目的光源可定位於疊層玻璃物件之任何數目的邊緣處。使用多重光源可提供更均勻的照明。在一些實施例中，光之進入角及n1與n2之間的失配滿足如傅瑞奈定律(Fresnel’s Law)所定義的全內反射(TIR)原理。
藉由提供條件以滿足TIR，均勻的光漫射作用可實質上在疊層玻璃物件100之整個表面上遞送。在一些實施例中，此類均勻的光漫射由微觀波紋(microcorrugation)或內部產生的布拉格(Bragg)光柵提供。舉例而言，在一些此類實施例中，B層包含諸如微觀波紋或布拉格光柵的漫射特徵。此類光柵可例如藉由精密UV玻璃硬化或使用雷射雕刻技術(例如使用單光子吸收方法、兩光子吸收方法或多光子吸收方法)來產生。在一些實施例中，均勻的光漫射藉由提供分配於B層中的散射中心來達成。舉例而言，在一些此類實施例中，散射中心為折射率不同於導引層之折射率(例如折射率不同於導引層之塊體玻璃組合物之折射率)的夾雜物(例如玻璃粒子)、氣泡或散射特徵(例如由雷射雕刻形成)。在一些實施例中，B層(例如波導層)包含具有小於B層中導引光之波長的尺寸的夾 雜物。此類夾雜物可幫助有效地將光漫射出B層。夾雜物可具有在例如約3nm至約1μm範圍內的尺寸。
第2圖展示配置為基板(例如AMLCD基板)及線性偏振器的疊層玻璃物件200之一個示範性實施例。疊層玻璃物件200包含基板層(A層)202及線性偏振器層(B層)204。線性偏振器層204可使用包括例如美國專利4,486,213中所述將玻璃片拉伸至線性偏振器中的任何合適方法來形成，該專利以全文引用之方式併入本文中。未偏振的光206在其穿過偏振器層204時發生偏振，以使得偏振光208由疊層玻璃物件200透射。在一些實施例中，基板層202為無光偏振層。
第3A圖展示配置為光學濾波器的疊層玻璃物件300之一個示範性實施例。疊層玻璃物件300包含第一層(A層)302及第二層(B層)304。在一些實施例中，第一層302允許在定義波長範圍內的光通過，同時阻止在定義波長範圍之外的光通過。舉例而言，第3B圖展示光隨波長之變化穿過第一層302之透射。如第3B圖中所示，第一層302允許在第一定義波長範圍(自紫外線(UV)範圍之上限延伸至紅外線(IR)範圍)內的光通過，同時阻止超出及低於第一定義波長範圍的光通過。以此方式，第一層302配置為帶通濾波器層。第二層304阻止在定義波長範圍內的光通過，同時允許在定義波長範圍之外的光通過。舉例而言，第3C圖展示光隨波長之變化穿過第二層304之透射。如第3C圖中所示，第二層304阻止在第二定義波長範圍(自可見光範圍之中間延伸至近紅外線(NIR)範圍之下限)內的光通過，同時允許超出及低於第二定義波長 範圍的光通過。以此方式，第二層304配置為陷波濾波器層。第3D圖展示光隨波長變化穿過疊層玻璃物件300之透射，該透射為光穿過第一層302及第二層304中每一者之透射之卷積。
在其他實施例中，第一層及第二層中之每一者可獨立地配置為陷波濾波器或帶通濾波器，或可允許光通過而大體上與波長無關。可選擇第一層及第二層中每一者之透射概況以產生具有所要透射概況的疊層玻璃物件。
在一些實施例中，疊層玻璃物件包含具有不同透射概況的層。舉例而言，在一些實施例中，疊層玻璃物件包含在約200nm至約2500nm波長範圍內具有不同透射概況的第一層(A層)及第二層(B層)。在一些實施例中，疊層玻璃物件包含最外層(例如第一層、第二層或另一層)，該最外層關於在約200nm至約2500nm範圍內的某一電磁照射而光偏振。
在一些實施例中，光學裝置包含疊層玻璃物件。複數個半導體裝置安置於疊層玻璃物件之主要外表面中之至少一者上。在一些此類實施例中，複數個半導體裝置中之至少一部分半導體裝置係藉由採用以下步驟形成：其中疊層玻璃物件經受高於400℃、高於450℃、高於500℃、高於550℃或高於600℃之溫度。在此等或其他此類實施例中，兩個相鄰層(例如A層及B層)之界面為不平均的，以使得行進穿過一個層的光於界面處在多個方向上反射。此外，或替代地，在一些實施例中，功能層(例如B層)為外層，該層具有安置於其外表面上的反射層。以此方式，外功能層之外表面包含反射表 面。照明源可耦接至疊層玻璃物件之至少一個功能層之邊緣，以使得允許光行進穿過功能層。當於功能層之外表面及其暴露之外介質(諸如空氣)之界面處反射時，行進於功能層中之光中之至少一部分可經受全內反射。在一些實施例中，光學裝置為LCD顯示器、可撓顯示器、彎曲顯示器、光伏裝置、光學濾波器(例如安全玻璃透鏡)或任何其他合適的光學裝置。在一些實施例中，光學裝置在其操作期間經受以下高溫：至少300℃、至少400℃、至少500℃、至少600℃或至少700℃。
第4A及4B圖描繪可用以製作如本文所述之疊層玻璃物件或玻璃複合材料的溢流分配器400或熔合管狀物之兩個不同示範性實施例之縱向橫截面圖。每一溢流分配器400包含由分割壁406分成第一槽部分402及第二槽部分404的槽。熔融玻璃組合物A在黏性狀態下引入至第一槽部分402中。熔融玻璃組合物B在黏性狀態下引入至第二槽部分404中。玻璃組合物流過相應第一及第二槽部分402及404之頂部邊緣408及410或邊沿(brim)，沿溢流分配器之對向側壁向下流動，且流動至溢流分配器400之成形構件之會聚側壁412及414上。會聚側壁412及414中之一者或兩者相對於垂直面成角度β，以使得成形構件具有例如楔形橫截面。會聚側壁412及414於拉伸線416處相遇。流動的玻璃組合物A及B於接近拉伸線416處相遇且彼此熔合以形成疊層玻璃帶。使用如本文所述之溢流分配器形成疊層玻璃帶之方法為下拉方法或熔合拉伸方法。熔合的A層及B層彼此直接相鄰及/或直接接 觸。以此方式，複合材料不含安置於A層與B層之間的任何黏結材料(例如黏著劑、塗層、玻料或經添加或配置以將層黏著至另一層的任何其他材料)。
在一些實施例中，在拉伸方法之前、期間及/或之後，玻璃複合材料之一個層基本上不與任何導向機構或拉伸機構(例如輥)接觸。此外，或替代地，在拉伸方法期間，一個層之玻璃僅部分地覆蓋相鄰層之表面，使該相鄰層之表面之一部分未由該一個層覆蓋。在一些實施例中，溢流分配器之幾何形狀取決於不同玻璃組合物之性質及/或A層之厚度與B層之厚度之所要厚度比率hA/hB。舉例而言，在一些此類實施例中，第一槽部分402之容積VA與第二槽部分404之容積VB之比率取決於所要厚度比率hA/hB。
第4A圖描繪一個示範性實施例，其中角β 2=0，由此提供流B之最大流動速度vB。在一些實施例中，為促使流A之流速vA及流B之流速vB相等，如第4B圖中所示角β 1為負。在一些實施例中，角β 1在約-25°與約25°之間。在一些實施例中，角β 2在約-25°與約25°之間。
第5圖展示溢流分配器500之一個示範性實施例之3-D圖。溢流分配器500如上文所述參照溢流分配器400配置，具有以下所述之其他特徵及/或差異。除了上文所述之管狀物橫截面幾何形狀，其他變數包括例如在水平面與相應槽部分502及504之邊沿508及510之間的傾斜角α A及α B。在一些實施例中，傾斜角α A及α B不相等，例如歸因於μ A及μ B與頂部黏度之間的預期差異。在一些實施例中，例如根據預 測模型，槽部分502及504之底部表面為傾斜的，以促使拉伸線516處或「根部」之流動速度相等。在一些實施例中，一個或兩個槽部分之邊沿概況由非線性函數表示，例如以向流A及流B提供在管狀物之根部處最均勻的流動前端。在各種實施例中，可選擇溢流分配器之幾何形狀以形成相鄰層具有相等厚度的疊層玻璃片。選擇幾何形狀以對應於疊層玻璃片之層之所要厚度可使得能夠形成片材，而不使溢流分配器圍繞旋轉軸旋轉，或不使溢流分配器傾斜。
第6A至6B圖分別展示溢流分配器600之一個示範性實施例之3-D圖及俯視圖。溢流分配器600如上文所述參照溢流分配器400配置，具有以下所述之其他特徵及/或差異。將槽部分602及604分割且成形以得到槽部分602之容積VA與槽部分604之容積VB之間的所要關係。在一些實施例中，管狀物邊沿608及610之斜度為實質上相等的(亦即α 1=α 2)，且調整槽內部分割壁606之幾何形狀以得到所要關係。在一些此類實施例中，α 1=α 2，且調整另一角γ(例如溢流分配器600之軸與分割壁606之間的角)以例如促使實質上沿管狀物之整個邊沿的均勻流速度(UA頂部及UB頂部)。由於玻璃流A及B之區別(例如歸因於密度及/或黏度之差別)，兩種情況(亦即(a)(α 1≠α 2，γ=0)及(b)(α 1=α 2，γ≠0))皆可為有用的。
此揭示內容旨在使用垂直熔合拉伸方法利用熔合管狀物之可變幾何形狀(例如第4A至6B圖中所示)、雙玻璃遞送系統及槽腔之對偶性來拉伸及熔合疊層玻璃物件或玻璃複合材料。在一些實施例中，且與已知垂直熔合拉伸方法相反， 本文所述之方法包含流體A相較於流體B關於例如不同流率、流體密度(厚度)及/或平均流體黏度之不對稱性。在一些實施例中，在熔合兩個層的同時於熔合管狀物之根部建立流A及B之極相容的條件(例如速度、黏度及/或溫度)為有利的。舉例而言，在一些此類實施例中，管狀物之根部處流A之流速vA與流B之流速vB之比率接近1對促使疊層玻璃物件或玻璃複合材料之均勻性及尺寸穩定性為有利的。換言之，若vA/vB=1±ε，其中ε為方法誘導流率變異性誤差，則使ε最小為有利的。此外，或替代地，流A及B中之每一者包含基礎玻璃組合物，且流中之一者包含添加至基礎玻璃組合物以修改由彼流形成的層之光學性質的摻雜劑。舉例而言，在一些實施例中，玻璃物件之一個層為經配置以導引光的波導層。波導層可藉由添加諸如像Ge、P、Al、Ti或K的一或多種折射率提高摻雜劑來提高彼層之折射率來形成。此外，或替代地，波導層可藉由添加諸如像F或B的一或多種折射率降低摻雜劑來降低相鄰層之折射率來形成。在一些實施例中，玻璃物件之一個層為經配置以偏振光的偏振玻璃層。偏振層可藉由添加諸如像Ag、Cu或Au粒子的一或多種摻雜劑來形成。在一些實施例中，玻璃層之玻璃透射性質可藉由添加諸如像過渡金屬的一或多種摻雜劑來修改。在各種實施例中，摻雜劑可改變光學性質，而不實質上改變流之黏度，以使得流A及B具有相同或實質上相同的黏度，從而可幫助熔合流以形成疊層玻璃物件。在一些實施例中，第一層或第二層中之一者 包含基礎玻璃組合物，且第一層或第二層中之另一者包含基礎玻璃組合物及足以產生光學性質差異之量的摻雜劑。
在一些實施例中，兩條流A及B在接近管狀物之區域(稱為根部)處會合在一起。在一些此類實施例中，每一條流在兩條流會合在一起時具有不同速度，且剪力層可在兩條流之間形成。在流接近根部區域時每一條流之速度可由每一條流之黏度確定。每一條流之速度取決於例如每一條流之冷卻曲線及玻璃組合物(例如黏度係數)；每一條流之流率；每一條流之密度；及每一條流與重力向量之間的角。
每一條流之表面處的速度Us可使用基於流體在斜面上的那微史托克方程方案的關係表示：
其中ρ為流之密度，μ為給定位置處的貫通厚度(thru-thickness)平均黏度，β為流與重力向量之間的角，且h為流之厚度。厚度h可藉由以下表達式來與每一條流中的流率q相關：
在剪力層形成時，流之相互作用導致每一條流中均勻的速度型(velocity pattern)。只要剪力層不導致具有拐折點的最終速度概況，則流體可為穩定的，且均勻熔合將發生。
使用具有不相等的密度及黏度係數的不同玻璃組合物，進行有限元模擬以獲得且檢驗針對流率比率之範圍(至多1：10)之速度場。亦變化每一條流之熱通量以獲得每一合併流中的不同溫度。針對所有此等情況獲得會聚溶液。
第7圖展示玻璃之兩條流之熔合區之一個實例，該圖展示獲自有限元模擬的兩條流之速度向量，其中兩條流具有不同密度(比率為ρ 1/ρ 2=1.14)、流率(q 1/q 2=5之比率)及黏度(μ 1/μ 2=0.67之比率)。將此模擬中的溫度視為在兩條流熔合附近恆定(T1=T2)。第8圖展示玻璃之兩條流之熔合區之另一實例，該圖展示獲自有限元模擬的兩條流之速度向量，該速度向量類似於參照第7圖上文所述之速度向量，但在每一條流中具有不同溫度(及黏度)(亦即T1≠T2且μ 1≠μ 2)。在第7及8圖中，繪製每一條流之速度向量以展示剪力效應及隨後向均勻速度流出之演化。域之最大值與最小值之間的黏度比率為約30，最大黏度接近於一百萬泊。
在一些實施例中，本文所述之疊層玻璃物件可配置為實質上平面的(亦即平的)或非平面的(亦即彎曲的)及實質上剛性的或可撓的疊層玻璃片。本文所述之疊層玻璃物件可用於各種顯示器技術及特殊環境玻璃應用中。為此，疊層玻璃物件可用作展現多功能性的玻璃基板。舉例而言，玻璃基板可展現一或多個主要功能性，諸如高透射率、過濾非所要輻射、初始表面、極均勻厚度、高程度平度、極低殘餘應力、化學中性或尺寸穩定性，以及一或多個次要功能性，諸如2-D線性/圓偏振或光導/均勻分散(例如由於TIR原理)。由此，疊層玻璃物件包含第一層與第二層之間的光學性質差異。舉例而言，光學性質差異包含以下中之至少一者：(a)第一層之折射率n1與第二層之折射率n2之間的至少0.005之折射率差異；或(b)在200nm至2500nm波長範圍內第一層之透射概況 與第二層之透射概況之間的透射概況差異；或(c)光偏振差異，藉此第二層關於在200nm至2500nm波長範圍內的電磁照射而光偏振。此類次要功能性可為對用於顯示器技術的基板而言有利的光學功能。
在包含此類次要光學功能性的實施例中，玻璃基板(例如兩層疊層玻璃物件或玻璃複合材料)包含主要基板層(A層)及可提供所要次要光學功能的次要功能層(B層)。熔合兩個層以維持嚴格的幾何形狀及機械性質，諸如像厚度均勻性、低程度的層間剪應力及高程度的平度。在一些實施例中，B層關於厚度為極均勻的，從而可幫助維持可行的光學功能性貫穿疊層玻璃物件(例如藉由提供不連續性之缺乏或對A層之無氣隙黏著)。
在一些實施例中，疊層玻璃物件之每一層具有以下厚度：至少10μm、至少25μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少300μm、至少400μm、至少500μm、至少600μm、至少700μm、至少800μm、至少900μm、至少1000μm、至少1100μm、至少1200μm、至少1300μm、至少1400μm或至少1500μm。此外，或替代地，在一些實施例中，疊層玻璃物件之每一層具有以下厚度：至多1600μm、至多1400μm、至多1300μm、至多1200μm、至多1100μm、至多1000μm、至多900μm、至多800μm、至多700μm或至多600μm。在一些實施例中，A層具有以下厚度：50-700μm、100-700μm、150-700μm、200-700μm或250-700μm。此外，或替代 地，在一些實施例中，B層具有約10-150μm之均勻厚度，從而可用於用作2-D光導。
在一些實施例中，疊層玻璃之厚度比率(亦即A層之厚度hA與B層之厚度hB之比率)在以下範圍內：約70hA/hB 0.3、約70hA/hB 0.6、約70hA/hB 1、約70hA/hB 1.3、約28hA/hB 1.6或約24hA/hB 2。在一些此類實施例中，疊層玻璃物件包含AMLCD基板。在一些實施例中，hA/hB 1、hA/hB 1.1、hA/hB 1.2、hA/hB 1.4、hA/hB 1.5、hA/hB 1.6、hA/hB 1.8、hA/hB 2、hA/hB 2.2或hA/hB 2.5。
在一些實施例中，疊層玻璃物件之厚度比率(亦即A層之厚度hA與B層之厚度hB之比率)為：至少約0.3、至少約0.6、至少約1、至少約1.1、至少約1.2、至少約1.3、至少約1.4、至少約1.5、至少約1.6、至少約1.8、至少約2、至少約2.2、至少約2.5、至少約5、至少約10、至少約20、至少約30、至少約40、至少約50或至少約60。此外，或替代地，疊層玻璃物件之厚度比率為至多約70、至多約60、至多約50、至多約40、至多約30、至多約28、至多約25或至多約24。在一些實施例中，疊層玻璃物件包含AMLCD基板。
在一些實施例中，疊層玻璃物件具有三個尺寸：長度(L)、寬度(W)及厚度(T)。長度為最大尺寸，且厚度為最小尺寸。在一些此類實施例中，T 50μm、T 100μm、T 200μm、T 300μm、T 400μm或T 500μm。此外，或替代地，T 1000μm、T 900μm、T 800μm、T 700μm、T 600μm或T 500μm。 此外，或替代地，L/T 300、L/T 500、L/T 800、L/T 1000、L/T 1500、L/T 1800或L/T 2000。
在一些實施例中，方法包含以下步驟：將在黏性(亦即流體)狀態下的兩個玻璃層熔合在一起以形成疊層玻璃物件。使用此類方法形成的疊層玻璃物件不同於已知疊層組合物，該等已知疊層組合物大體上經由層壓(亦即將聚合物之層或其他光學膜機械及/或熱黏結至玻璃基板上)，或藉由將液體光學膜(例如聚合物)濺鍍至基板上來製造。舉例而言，此類已知疊層組合物傾向於缺乏高溫平版印刷方法所要的機械及熱完整性。本文所述之方法可用以克服已知複合材料之熱及機械完整性。
在疊層玻璃物件中兩個層足以提供次要光學功能的一些實施例中，疊層玻璃物件包含兩層基板，與具有三個或三個以上層的基板不同。在一些此類實施例中，疊層玻璃物件或玻璃複合材料包含同時提供多種光學及機械功能的顯示器基板(例如AMLCD基板)。在機械上，此類顯示器基板可精確地維持整個區域上個別層之厚度規格，且展現高程度的機械完整性。在一些實施例中，疊層玻璃物件可用於高溫薄膜電晶體(TFT)平版印刷中，諸如用於製作AMLCD板之方法中。在一些實施例中，本文所述之疊層玻璃物件之新光學功能性實現智慧型基板之生產以經由廣泛實施於液晶顯示器(LCD)TV/監視器總成方法中的技術遞送顯示器增強功能，諸如像對比度增強、較低功率消耗，及/或背光再循環。
在已知AMLCD基板中，若干光學增強功能(例如均勻光漫射及偏振光之再循環)由各種基於聚合物的濾波器於已知LCD板之外部進行。AMLCD基板可如本文所述「靈活化(smartened)」以在基板自身之容積內提供一或多個次要光學功能，替代在LCD監視器/電視機內建立且插入單獨的濾波器。在一些實施例中，為靈活化LCD基板且提供次要光學功能，可製作精密玻璃複合材料以滿足原LCD基板關於高熱尺寸穩定性、初始表面及極均勻厚度分佈之所要性質。舉例而言，在一些實施例中，次要光學功能包含精密拉伸玻璃之折射率失配第二層。在一些此類實施例中，主要基板層之折射率及次要功能層之折射率相差至少約0.005、至少約0.01、至少約0.02、至少約0.05、至少約0.1、至少約0.2、至少約0.3或至少約0.4。在一些實施例中，次要層具有在約10-150μm之範圍內的均勻厚度。此厚度範圍可實現光導能力而無損失，例如經由TIR原理。
在一些實施例中，新製作方法包含以下步驟：熔合可用作具有一或多個次要光學功能的AMLCD基板的疊層玻璃物件或精密玻璃複合材料。本文所述之方法解決在根部位準(root level)處由槽A及B之不對稱幾何形狀熔合玻璃之兩條流(例如A及B)以在管狀物之邊沿上實現均勻的流動分佈，該方法不同於將兩個個別熔合管狀物系統合併以產生三層(例如B-A-B)玻璃疊層的方法。個別槽由獨立的玻璃饋送系統來饋送。在一些實施例中，方法之設備包含管狀物之不對稱橫截面以補償兩種玻璃組合物之不同黏度，例如以促使管狀物之 根部處流量(stream flow)A及B相等。FEA/CFD模擬分析已展示，兩條非均勻流可遞送會聚溶液，且可在根部位準處可變厚度之寬範圍內以在根部位準處實質上類似或相同的流速度均勻熔合。
在一些實施例中，疊層玻璃物件提供主要基板功能及次要光學功能。為此，薄層(例如B層)為在光學上連續的(亦即實質上無裂紋或不連續性)。在一些此類實施例中，B層受到輕微壓縮。
在一些實施例中，本文所述之方法不同於已知垂直熔合拉伸方法，且實現一系列具有內置(built-in)多光學功能性的精密玻璃複合材料基板之製作。
用於本文所述之疊層玻璃物件之應用區域包括例如：(i)具有雙光學功能性的AMLCD玻璃基板(例如作為TFT層之玻璃基板，及作為光漫射體，後者由線性/圓偏振功能替代)；(ii)具有雙光學功能性的安全玻璃(例如作為具有高程度透射率的玻璃基板，及作為帶通濾波器以切斷/減小電磁光譜之非所要區中的輻射，諸如UV(150-350nm)、短/中IR(0.75-10μm)，或任何其他電磁帶)；(iii)具有雙功能性的環境玻璃，諸如建築玻璃、安全玻璃(auto glass)或其他應用(例如作為具有高透射率的玻璃基板，及作為帶通濾波器以切斷UV及/或IR輻射)。
在一些實例中，諸如AMLCD基板中的雙光學功能性提供超過內置於板及單獨光漫射體濾波器(例如藉由薄擠壓聚合物提供於已知產品中)中的單獨玻璃基板的顯著形數優勢。 作為本文所述之2組件垂直熔合拉伸方法之產品的本文所述之2層精密玻璃疊層物件產生作為顯示器基板之新的顯著特徵且延伸至未來可撓顯示器中，其中具有顯示器增強濾波器功能的TFT基板之機械整合將甚至更為有利。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。因此，除了根據所附申請專利範圍及其等效物，本發明不受限制。

Claims (29)

  1. 一種疊層玻璃物件，其包含至少一第一層、與該第一層直接接觸的一第二層及在該第一層與該第二層之間的一光學性質差異，其中該光學性質差異包含以下中之至少一者：(a)一光偏振差異，其中該第二層關於在200nm至2500nm之一波長範圍內的電磁照射而光偏振，以及該第一層關於在200nm至2500nm之該波長範圍內的電磁照射不光偏振；或(b)在該第一層之一折射率n1與該第二層之一折射率n2之間的至少0.005之一折射率差異，其中該第一層或該第二層中之一者包含一基礎玻璃組合物，且該第一層或該第二層中之另一者包含該基礎玻璃組合物及足以產生該折射率差異之一量的一摻雜劑。
  2. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該玻璃物件中之每一層皆具有至少10μm之一厚度。
  3. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該玻璃物件中之每一層皆具有至多1600μm之一厚度。
  4. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層包含50μm至700μm之一厚度。
  5. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第二層包含10μm至150μm之一厚度。
  6. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層之該厚度與該第二層之該厚度之一比率為0.3至70。
  7. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層或該第二層中之一者包含一基礎玻璃組合物，且該第一層或該第二層中之另一者包含該基礎玻璃組合物及足以產生該光學性質差異之一量的一摻雜劑。
  8. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中n1及n2相差至少0.005。
  9. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層包含T(1)之一厚度，該第二層包含T(2)之一厚度，且T(1)/T(2)
    Figure TWI656022B_C0001
    1。
  10. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該光學性質差異包含該光偏振差異，該第二層為一最外層，且該第一層關於在200nm至2500nm之該波長範圍內的電磁照射不光偏振。
  11. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其進一步包含三個尺寸：長度(L)、寬度(W)及厚度(T)，該長度為最大尺寸，且該厚度為最小尺寸，其中L/T
    Figure TWI656022B_C0002
    300且T
    Figure TWI656022B_C0003
    50μm。
  12. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層或該第二層中之至少一者包含具有不同於該相應第一層或該第二層之一折射率的一折射率的多個夾雜物，藉此行進穿過該相應第一層或該第二層的光由該等夾雜物散射。
  13. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層及該第二層之一界面為不平均的，以使得行進穿過一個層之光於該界面處在多個方向上反射。
  14. 如請求項1所述之疊層玻璃物件，其中該第一層或該第二層中之至少一者包含一布拉格光柵。
  15. 一種光學裝置，其包含如請求項1至14中任一項所述之一疊層玻璃物件及安置於該疊層玻璃物件之至少一個主要外表面上的複數個半導體裝置。
  16. 如請求項15所述之光學裝置，其中該複數個半導體裝置中之至少一部分係藉由採用以下一步驟形成：其中該疊層玻璃物件經受高於400℃之一溫度。
  17. 如請求項15所述之光學裝置，其中一照射源耦接至該疊層玻璃物件之該第一層或該第二層中之至少一者之一邊緣，以使得來自該照射源之光行進穿過該第一層或該第二層中之該至少一者。
  18. 如請求項17所述之光學裝置，其中該第一層或該第二層中之該至少一者為一外層，且該外層之一外表面包含一反射表面。
  19. 如請求項17所述之光學裝置，其中行進於該第一層或該第二層中之該至少一者的該光中之至少一部分在於該第一層或該第二層中之該至少一者之一外表面及一外部介質之該界面處反射時經受全內反射。
  20. 如請求項15所述之光學裝置，其中該光學裝置包含以下中之至少一者：一LCD顯示器、一光伏裝置、一光學濾波器、一可撓顯示器或一彎曲顯示器。
  21. 如請求項15所述之光學裝置，其中該光學裝置在該光學裝置之操作期間經受至少300℃之一高溫。
  22. 一種用於製造如請求項1至14中任一項所述之一疊層玻璃物件之方法，其中該方法包含一下拉方法。
  23. 如請求項22所述之用於製造一疊層玻璃物件之方法，其中該第一層及該第二層之熔融玻璃當兩個玻璃皆具黏性時彼此接觸。
  24. 如請求項22所述之用於製造一疊層玻璃物件之方法，其中在該拉伸方法之前、期間及之後，該第一層或該第二層中之一者實質上不與任何導引機構或拉伸機構接觸。
  25. 如請求項22所述之用於製造一疊層玻璃物件之方法，其中在該拉伸方法期間，該第一層或該第二層中之一者之該玻璃僅部分覆蓋該第一層或該第二層中之另一者之一表面。
  26. 一種用於製造如請求項1至14中任一項所述之一疊層玻璃物件之溢流分配器設備，其包含：一分配器部分，其包含由一分割壁分成一第一槽部分及一第二槽部分的一槽，該第一槽部分及該第二槽部分中之每一者包含與該分配器部分之一第一側壁及該分配器部分相對於該第一側壁之一第二側壁中之一相應側壁相鄰的一頂部邊緣；以及一成形部分，其自該分配器部分延伸，該成形部分包含與該分配器部分之該第一側壁相鄰之一第一側壁及相對於該成形部分之該第一側壁且與該分配器部分之該第二側壁相鄰的一第二側壁，該成形部分之該第一側壁及該第二側壁於一拉伸線處彼此會聚；其中該第一槽部分之一容積及該第二槽部分之一容積為不相等的。
  27. 如請求項26所述之設備，其中該成形部分之該第一側壁及該成形部分之該第二側壁分別相對於包括該拉伸線的一垂直面成角度β1及β2，該角度β1為-25°至25°，且該角度β2為-25°至25°，且該第一槽部分之頂部邊緣及該第二槽部分之頂部邊緣分別相對於一水平面成角度α1及α2。
  28. 如請求項27所述之設備，其中α1及α2不相等。
  29. 如請求項26至28中任一項所述之設備，其中使用該溢流分配器形成的一玻璃片之一第一層之一厚度與同該第一層相鄰的該玻璃片之一第二層之一厚度之一比率取決於該第一槽部分之該容積與該第二槽部分之該容積之一比率。
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