專利名稱：形成乳白玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成乳白玻璃制品的方法，具體涉及在可熔融成形的玻璃中形成乳白層(opal layer)。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光二極管作為一種可靠的視覺(jué)顯示介質(zhì)出現(xiàn)，有朝一日可能會(huì)代替液晶作為從手機(jī)顯示屏到電視機(jī)的全方位的設(shè)計(jì)。人們需要改進(jìn)從單獨(dú)的發(fā)光二極管的光提取， 以確保足夠的亮度和對(duì)比度。人們提出了很多獨(dú)特的設(shè)計(jì)，包括波導(dǎo)和微結(jié)構(gòu)。但是人們?nèi)匀恍枰畠r(jià)高效的方案。發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方式中，揭示了一種用來(lái)形成乳白玻璃的方法，該方法包括在等于或高于約300°C的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的一個(gè)表面暴露于堿金屬鹽浴至少約5分鐘，其中所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線粘度至少約為200，000泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線溫度約等于或低于1200°C，所述玻璃板的暴露表面在所述暴露之后包括乳白層。在另一個(gè)實(shí)施方式中，揭示了一種用來(lái)在玻璃板上形成乳白層的方法，該方法包括在等于或高于約300°C的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的一個(gè)表面暴露于堿金屬鹽浴至少約5分鐘，其中所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線粘度至少約為200，000 泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線溫度約等于或低于1200°C，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的折射率至少約為1. 7 ；所述玻璃板的暴露表面在所述暴露之后包括乳白層。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都提出了本發(fā)明的實(shí)施方式，用來(lái)提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評(píng)述或框架。包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖以圖示形式說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理和操作。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是用于熔合下拉法的示例性成形主體的部分截面透視圖。圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明所述的方法，通過(guò)離子交換在其上形成乳白層的一些堿金屬硅酸鹽玻璃樣品的一些X射線衍射測(cè)量結(jié)果。圖3A和;3B是圖2A的玻璃樣品的掃描電子顯微照片，顯示了樣品表面上的微裂。圖4是圖3A的樣品的散射比曲線圖。發(fā)明詳述
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在以下的詳述中，為了說(shuō)明而非限制，給出了說(shuō)明具體細(xì)節(jié)的示例性實(shí)施方式，以提供對(duì)本發(fā)明的充分理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在從本說(shuō)明書(shū)獲益后，可以以不同于本文詳述的其它實(shí)施方式實(shí)施本發(fā)明。另外，本文會(huì)省去對(duì)于眾所周知的裝置、方法和材料的描述，以免干擾使得本發(fā)明的描述。最后，在任何適用的情況下，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。在本文中，術(shù)語(yǔ)“光學(xué)透明”表示在(人類)可見(jiàn)光譜(約380-750納米)內(nèi)的光透射率至少為95%。在本文中，術(shù)語(yǔ)“液-液相分離”表示由于液相之間的不混溶性造成的相分離。有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)裝置中的光俘獲問(wèn)題是眾所周知的。例如，在頂部發(fā)光幾何結(jié)構(gòu)中，很大百分比的光( 80%)被俘獲在包括OLED材料和電極的高折射率層中。在理想的情況下，與頂部電極接觸的上部層具有類似的或者更高的折射率，使得光被提取入上部層之內(nèi)。上部層必須進(jìn)一步在表面處結(jié)構(gòu)化或者包括體散射位點(diǎn)，從而從上部層提取光。假設(shè)這些標(biāo)準(zhǔn)都得到滿足，則光提取僅僅受到成疊材料的吸收的限制，這種吸收是由于多次散射造成的，與光多次通過(guò)OLED和上部層材料有關(guān)。通過(guò)提高光提取帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是以相同的驅(qū)動(dòng)功率獲得更多的輸出光。OLED 的壽命受到驅(qū)動(dòng)電壓的影響。通過(guò)改進(jìn)光提取，所述裝置可以在較低的電壓下驅(qū)動(dòng)，獲得相同的輸出，由此延長(zhǎng)壽命。一般來(lái)說(shuō)，顯示器、照明或者任意其它的應(yīng)用需要以下性質(zhì)的組合高亮度、低功率、高發(fā)光效率或者長(zhǎng)的電池壽命，當(dāng)對(duì)散射材料和層進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)的時(shí)候，上述性質(zhì)都可以從中受益。要獲得折射率足夠高的材料用于很高的光提取是很困難的。例如，在一些現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，高折射率的材料是復(fù)合體，由高折射率樹(shù)脂組成，其中包含折射率更高的微粒。但是，很難找到具有如此高的折射率的有機(jī)材料，通常約高于1.7，甚至高于1.8。如果能夠找到用來(lái)形成可以有效作為散射介質(zhì)的玻璃材料(例如該材料的板)的方法，人們將會(huì)從中獲益。在制造玻璃平板領(lǐng)域已知有很多種方法。這些方法包括浮法，其廣泛用于制造玻璃面板，用于住宅和車輛玻璃用途，還包括拉制法，例如下拉法和上拉法，這些方法制造的玻璃板可以用于包括高級(jí)信息顯示器的技術(shù)用途。后一種用途優(yōu)選的拉制方法的例子包括狹縫拉制法和熔合拉制法。與浮法或狹縫拉制法之類的替代玻璃板成形法相比，熔合拉制法制造的玻璃板的表面具有超高的平整度和光滑度，非常適合用來(lái)制造OLED裝置。其可以用來(lái)制造具有高應(yīng)變點(diǎn)和高熔融溫度的所謂“硬”玻璃。因此，通過(guò)該熔合法制造的玻璃目前是許多電子制造商優(yōu)選使用的，用來(lái)制造大型和小型的平板顯示器裝置，具體包括用于電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器的大型等離子體和有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)。熔合法在本領(lǐng)域中也稱作溢流下拉法，其基本原理是眾所周知的，在美國(guó)專利第 3，338，696號(hào)和第3，682，609號(hào)中進(jìn)行了描述，這些美國(guó)專利的內(nèi)容參考結(jié)合入本文中。熔合拉制設(shè)備的常規(guī)部件包括玻璃熔化器、玻璃澄清化和調(diào)節(jié)部件以及玻璃板成形器，所述玻璃澄清化和調(diào)節(jié)部件用來(lái)使熔化的玻璃均一化，并且從熔融的玻璃中除去氣泡。另外還包括耐火管道，用來(lái)將玻璃從熔化容器傳輸通過(guò)澄清化和調(diào)節(jié)容器，輸入玻璃板成形器。在本領(lǐng)域中，將玻璃板成形器稱作等壓槽(isopipe) ”，其通常包括耐火成形主體，該主體包括上部部分和下部部分，上部部分結(jié)合有敞開(kāi)的收集槽，熔融的玻璃輸送入該槽內(nèi)，所述下部部分用來(lái)將進(jìn)料連續(xù)地成形制成板材。在進(jìn)行所述熔合法的時(shí)候，以一定的速率將熔融的玻璃輸送到所述等壓槽，所述速率足以使得熔融的玻璃連續(xù)地從槽溢流，在所述等壓槽的下部部分之上向下流動(dòng)，形成熔合的玻璃板。所述等壓槽的設(shè)計(jì)使得熔融的玻璃同時(shí)從槽的兩側(cè)溢流，產(chǎn)生的兩股溢流被引導(dǎo)著在下部等壓槽表面上向下流動(dòng)，在所述等壓槽的底部或者根部結(jié)合成單塊板材。 所述兩股溢流的內(nèi)表面可能由于與等壓槽表面接觸而變得無(wú)規(guī)則，但是這些表面熔合在一起，被包埋在最終熔合的板材主體之內(nèi)。另一方面，外部板材表面因?yàn)闆](méi)有與任何表面接觸，所以沒(méi)有產(chǎn)生形狀，在冷卻固化的板材產(chǎn)品中保持了高度的表面平整度和原始的表面質(zhì)量。長(zhǎng)久以來(lái)，人們將乳白玻璃用于照明用途，使得制品呈現(xiàn)半透明或霧化的外觀，經(jīng)常用來(lái)產(chǎn)生更柔和、更發(fā)散的照明特性。乳白玻璃是在玻璃體內(nèi)分散著光散射材料的玻璃。所述玻璃和分散材料的折射率顯著不同，使得進(jìn)入玻璃的光被散射而非透射。因此，根據(jù)分散的材料的尺寸和濃度，該玻璃制品呈現(xiàn)出半透明甚至不透明的外觀。在不存在玻璃著色劑的情況下，遮光材料通常使得玻璃具有白色乳狀的外觀。玻璃著色劑將其正常顏色賦予乳白玻璃，但是因遮光材料的白色而變量或變淡。所述分散的材料可以是由于一種液相在另一種液相中的不混溶性引發(fā)的液-液相分離造成的?；蛘撸錾⑸洳牧峡梢允怯捎诮Y(jié)晶化甚至微裂造成的。本發(fā)明揭示了一種制造包括乳白化層的可以通過(guò)熔合法成形的玻璃板的方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于高質(zhì)量、高產(chǎn)出。為了能夠通過(guò)熔合法成形，玻璃必須滿足某些標(biāo)準(zhǔn)。例如，可熔合成形的玻璃通常是具有高應(yīng)變點(diǎn)、低液相線溫度和高液相線粘度的玻璃。可以熔合成形的玻璃的液相線粘度至少約為85，000泊，至少約為130，000泊，至少約為200，000泊，至少為300，000泊，甚至至少為400，000泊。液相線溫度通常約低于1200°C。不具有這些性質(zhì)的玻璃可能很難通過(guò)熔合法拉制，這至少是因?yàn)閺某尚沃黧w溢流的玻璃的停留時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶化，由此形成商業(yè)上不合格的玻璃板。結(jié)晶或玻璃成分的不混溶性(液-液相分離)造成的乳白色，也有可能使玻璃內(nèi)產(chǎn)生散射。也可以通過(guò)在離子交換工藝中，用大離子置換小離子，產(chǎn)生張力，由此在玻璃表面上形成多個(gè)微裂紋，由此獲得乳白色或霧狀外觀。通過(guò)液-液相分離造成的乳白色被用于很多種商業(yè)玻璃產(chǎn)品，從用于溫度計(jì)上的白條到用于餐具。但是，無(wú)論采用液-液相分離還是結(jié)晶化作為散射機(jī)理，一個(gè)具體的問(wèn)題在于，用于所提出的應(yīng)用(0LED裝置)的玻璃制品是玻璃薄板，其原本是可以通過(guò)熔合法制造的。通過(guò)液-液相分離或結(jié)晶機(jī)理制造的乳白色玻璃都不太可能通過(guò)熔合法直接制造。預(yù)期與乳白形成機(jī)理相關(guān)的粘度變化會(huì)使得玻璃在熔合成形過(guò)程中變得不穩(wěn)定。另外，當(dāng)玻璃實(shí)際上熔合成形的時(shí)候，在熔合拉制過(guò)程中玻璃板上的溫度梯度會(huì)產(chǎn)生極度不均勻的乳白色。本發(fā)明揭示了一種在通過(guò)熔合下拉法制造的可熔合成形的玻璃板中制造乳白化層的方法，此方法不會(huì)遇到熔合成形法本身帶來(lái)的困難。因此，對(duì)可熔合成形的玻璃進(jìn)行離子交換工藝，在玻璃板中制得乳白化的層?？梢酝ㄟ^(guò)玻璃暴露于離子交換浴的時(shí)間和溫度對(duì)層的深度和透射性進(jìn)行控制。
例如，可以使用高折射率( 1. 8)的光學(xué)玻璃滿足對(duì)用于OLED裝置的電極的折射率匹配的需求，得到高效的散射機(jī)構(gòu)。不需要隨后進(jìn)行表面改良(例如粗糙化)。另外， 乳白玻璃的微結(jié)構(gòu)是均一的，可以通過(guò)改變離子交換時(shí)間、浴的化學(xué)性質(zhì)和溫度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明方法優(yōu)于使用高散射粉末(例如氧化鋯)的陶瓷材料，因?yàn)楹茈y制造陶瓷薄膜， 甚至更難將所述材料結(jié)合或包覆于透明電極。首先，選擇堿金屬硅酸鹽玻璃板。所述堿金屬硅酸鹽玻璃板可以包括例如硅酸鉀玻璃或硼硅酸鈉玻璃，優(yōu)選通過(guò)熔合成形法形成。所述玻璃板的液相線粘度約高于200，000 泊，液相線溫度約低于1200°C。優(yōu)選所述玻璃板的玻璃的折射率約等于或高于1. 7，更優(yōu)選約等于或高于1. 8。下表1列出了一些示例性的合適的堿金屬硅酸鹽玻璃。表 權(quán)利要求
1.一種包括乳白化層的堿金屬硅酸鹽玻璃板，其中所述玻璃板的至少一部分是光學(xué)透明的，所述玻璃板包含的堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線粘度至少約為200，000泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線溫度約等于或低于1200°C。
2.如權(quán)利要求1所述的堿金屬硅酸鹽玻璃板，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃是硅酸鉀玻璃或硼硅酸鈉玻璃。
3.如權(quán)利要求1或2所述的堿金屬硅酸鹽玻璃板，其特征在于，所述乳白層包括微裂紋。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的堿金屬硅酸鹽玻璃板，其特征在于，所述乳白層包括液-液相分離。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的堿金屬硅酸鹽玻璃板，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的折射率至少為1. 7。
6.一種包括乳白化玻璃層的有機(jī)發(fā)光二極管裝置，所述乳白化玻璃層包含具有以下性質(zhì)的玻璃液相線粘度至少約為200，000泊，液相線溫度約等于或低于1200°C。
7.如權(quán)利要求6所述的有機(jī)發(fā)光二極管裝置，其特征在于，所述玻璃是堿金屬硅酸鹽玻璃。
8.如權(quán)利要求7所述的有機(jī)發(fā)光二極管裝置，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃是硅酸鉀玻璃或硼硅酸鈉玻璃。
9.一種制備乳白玻璃的方法，所述方法包括在等于或高于約300°C的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的表面暴露于堿金屬鹽浴至少約5分鐘；其中，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線粘度至少約為200，000泊，堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線溫度約等于或低于1200°C，在所述暴露之后，所述玻璃板的暴露表面包括乳白層。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述堿金屬鹽浴包含鋰。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃通過(guò)熔合下拉玻璃制造法形成。
12.如權(quán)利要求9-11中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃是硅酸鉀玻璃或硼硅酸鈉玻璃。
13.如權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述乳白層包括液-液相分1 O
14.如權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述乳白層包括微裂紋。
15.如權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述玻璃板的折射率至少約為 1.7。
16.如權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述玻璃板的表面暴露至少約4小時(shí)。
17.一種用來(lái)在玻璃板上形成乳白層的方法，該方法包括在約等于或高于300°C的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的表面暴露于堿金屬鹽浴至少約5分鐘，其中，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線粘度至少約為200，000 泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的液相線溫度約等于或低于1200°C，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的折射率至少約為1. 7 ；在暴露之后，所述玻璃板的暴露的表面包括乳白層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述乳白層包括液-液相分離。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述乳白層包括微裂紋。
20.如權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使熔融玻璃在會(huì)聚的成形表面上流過(guò)，使得熔融玻璃的獨(dú)立的流熔合，形成堿金屬硅酸鹽的玻璃板。
21.一種對(duì)乳白玻璃進(jìn)行成形的方法，所述方法包括使堿金屬硅酸鹽熔融玻璃在包括會(huì)聚成形表面的成形主體上流過(guò)，形成光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板；在約等于或高于300°C的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的表面暴露于堿金屬鹽浴至少約5分鐘，其中，所述玻璃板包含的堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線粘度至少約為200，000泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線溫度約等于或低于1200°C，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的折射率至少約為1. 7 ；在暴露之后，所述玻璃板的暴露的表面包括乳白層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板在約等于或高于400°C的溫度下暴露至少約2小時(shí)。
23.如權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述暴露造成了液-液相分離，形成所述乳白層。
24.如權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述暴露產(chǎn)生了微裂紋，所述微裂紋形成所述乳白層。
25.如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃板的折射率至少約為1.8。
26.如權(quán)利要求21-25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述堿金屬硅酸鹽玻璃是硅酸鉀玻璃或硼硅酸鈉玻璃。
27.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述堿金屬鹽浴包含鋰。
全文摘要
一種在光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板上形成乳白層的方法，其中形成所述玻璃板的堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線粘度至少約為200,000泊，所述堿金屬硅酸鹽玻璃的液相線溫度約等于或低于1200℃，所述玻璃板在暴露之后的暴露表面包括乳白層。該方法包括在等于或高于300℃的溫度下，使光學(xué)透明的堿金屬硅酸鹽玻璃板的表面暴露于堿金屬鹽浴至少5分鐘。
文檔編號(hào)H01L51/52GK102365248SQ201080015890
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者L·A·蘭伯森, R·M·莫倫納, S·戈麥斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司