CN107743443B - 光响应薄玻璃层压件 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施方式涉及一种层压件，所述层压件包括第一基材、设置在第一基材上的中间层和光响应材料、以及设置在中间层上的第二基材。层压件可以是复杂弯曲的。光响应材料可以包括电致变色材料、光致变色材料、悬浮颗粒材料、微盲材料和液晶材料中的任意一种或多种。在一个或多个实施方式中，层压件包括设置在第一和第二基材之间的显示单元。还公开了用于形成层压件的方法。

Description

光响应薄玻璃层压件
相关申请交叉参考
本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年6月2日提交的系列号为62/169,755的美国临时申请的优先权的权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
背景技术
本公开涉及表现光响应功能的薄层压件，更具体地，涉及表现光响应并包含显示单元的薄层压件。
层压件通常在建筑物和车辆或运输应用中，包括在汽车、机动车辆、机车和飞机中被用作窗户和窗用玻璃。这样的层压件还可用作栏杆和楼梯中的玻璃嵌板，以及用作墙壁、柱子、电梯轿厢、家用及工业电器以及其他应用中的装饰板或盖板。层压件可以是窗户、面板、墙壁、罩壳、标牌或其他结构的透明、半透明、部分透明或不透明的部件。建筑物和/或车辆应用中所使用的层压件的常见类型包括明净的层压玻璃结构和套色的层压玻璃结构。
通常用于汽车应用的常规层压件构造包括两层2mm的钠钙玻璃和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中间层。这样的层压件表现出有限的抗冲击性并且重量较重。另外，这些层压件表现出糟糕的性能特征，包括当受到路边碎石撞击、人为敲击及其他物体冲击时发生破裂的概率更高、以及对于各种车辆来说燃油效率更低。已知的层压件常表现出较差的光学特性并且不包含光响应功能或显示技术。因此，需要薄且重量轻的层压件，该层压件还表现出光响应性、包含显示单元并且可形成复杂弯曲的形状。
发明内容
本公开的第一个方面涉及一种层压件，所述层压件包括第一基材、设置在第一基材上的中间层和光响应材料、以及设置在中间层和光响应材料上的第二基材。在一些实施方式中，所述层压件是复杂弯曲的。一个或多个实施方式的层压件可以包括弯曲的第一基材、基本上为平面的第二基材、介于第一和第二基材之间的至少一个中间层和至少一种光响应材料(其可以作为单独的层提供或者并入到中间层中)，其中第二基材被冷成形成第一基材的曲率。在一些实施方式中，光响应材料与第一和第二基材中的一者或二者构成一体。
在一些情况中，光响应材料包括电致变色材料、光致变色材料、悬浮颗粒材料、微盲材料(micro-blind material)、液晶材料或其组合。在一些情况中，层压件包括设置在第一和第二基材之间的显示单元、与第一和第二基材中的一者或二者形成一体的显示单元、或者相对于观看者或用户设置在层压件后面的显示单元。显示单元包括图像面板，该图像面板可包括微型LED阵列、OLED阵列、LCD阵列、等离子体单元阵列和电致发光(EL)单元阵列中的任意一种或多种。
在一个或多个实施方式中，中间层可以包括聚合物。在一些情况中，中间层包括选自以下的材料：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、隔音PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离子交联聚合物、热塑性材料以及它们的组合。中间层的厚度可以小于约1mm。
第一基材、第二基材或者第一和第二基材可以是经强化的。在一些情况中，第一基材包括第一和第二表面，其中第二表面毗邻中间层，并且第二基材包括第三和第四表面，第三表面毗邻中间层而第四表面与第三表面相对。层压件的第一表面可以包括大于约200MPa的表面压缩应力以及大于约30μm的压缩应力层深度。
在一些实施方式中，其中，第一和第二基材中的任意一者或二者包括约1.5mm或更小的厚度。如果基材是经强化的，则该基材包括约1.0mm或更小的厚度。
一个或多个实施方式的层压件可以被并入到制品中，所述制品例如汽车、建筑固定装置、建筑结构、电器或消费者电子器件、家具、信息亭和零售亭。
本公开的第二个方面包括一种形成层压件的方法。一个或多个实施方式的方法包括提供第一基材和第二基材；将第一和第二基材层压到至少一个中间层和至少一种光响应材料以形成层压件，从而使中间层和光响应材料被设置在第一和第二基材之间；以及将层压件成形为复杂弯曲的形状。在一些实施方式中，所述方法包括提供第一基材和第二基材，其中，一个基材或两个基材包括至少一种光响应材料；将第一和第二基材层压到至少一个中间层以形成层压件，从而使中间层和光响应材料被设置在第一和第二基材之间；以及将层压件成形为复杂弯曲的形状。在一些实施方式中，所述方法包括先对一个或两个基材进行强化，再进行层压。在一些情况中，对第一和第二基材中的一者或二者进行强化包括化学强化、热强化或化学和热强化。在一些实施方式中，所述方法包括在第一和第二基材之间设置显示单元，在第一和第二基材中的一者或二者中一体形成显示单元，或者相对于观看者在层压件后面设置显示单元。
本公开的第三个方面涉及一种对层压件进行冷成形的方法，所述方法包括以下步骤：提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材以及介于第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层和至少一个光响应层；以及在低于第一和第二基材的软化温度的温度下，将第一基材、第二基材、聚合物中间层和光响应材料层压在一起。在一些实施方式中，对层压件进行冷成形的方法包括以下步骤：提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材；在低于第一和第二基材的软化温度的温度下，将第二基材成形成弯曲的第一基材以提供两个复杂弯曲的基材；以及将第一和第二基材层压到聚合物中间层和光响应材料上。在一些情况中，对层压件进行冷成形的方法包括以下步骤：提供弯曲的第一基材和基本为平面的第二基材，其中，一个基材或两个基材包括光响应材料；以及在低于第一基材和第二基材的软化温度的温度下，将第一基材和第二基材层压到聚合物中间层以提供复杂弯曲的层压件。在一些实施方式中，提供了将各基材和各层层压在一起
在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，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具体实施方式、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具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于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。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。
附图简要说明
图1为根据一个或多个实施方式的层压件的侧视图；
图2为图1中所示的层压件的透视图；
图3为根据一个或多个实施方式的成形前的经冷成形的层压件的侧视图；以及
图4为图4中所示的经冷成形的层压件的侧视图。
具体实施方式
下面将详细说明各个实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。
本公开的第一个方面涉及层压件，所述层压件包括第一和第二基材以及设置在各基材之间的至少一个中间层和光响应材料。如图1和2所示，层压件10包括第一基材12和第二基材16，其包括设置在第一基材和第二基材之间的中间层14和光响应材料11。第一基材包括第一表面13、第二表面15。第二基材包括第三表面17和第四表面19。在所示的实施方式中，光响应材料为与中间层14分离的层；然而，光响应材料可以被并入中间层中或者可以一体地形成一个或两个基材。
如在本文中所使用的，“一体”或“一体地形成”可以互换使用并且当关于材料使用时，其排除了单独的层并且包括在形成基材或层之前将材料嵌入到基材或层中或以其他方式将材料混入到基材或层中。当“一体”或“一体地形成”关于显示单元使用时，显示单元不为单独的单元，而是嵌入到层压件的基材或层中。
如在本文中所使用的，“层”是指包括具有基本上均匀厚度的区域的材料部分。层可以在整个下层或上层结构上延伸，或者可以具有比下层或上层结构的限度小的限度。此外，层可以是厚度小于邻近结构厚度的均匀或非均匀邻近结构的区域。例如，层可以位于邻近结构的顶表面和底表面之间的或在顶表面和底表面处的任何一对水平平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着逐渐变浅的(tapered)表面延伸。基材可以为层，可以在基材中包括一层或多层，或者可以在基材上面(thereupon)、基材上方(thereabove)和/或基材下面具有一层或多层。
在一个或多个实施方式中，光响应材料包括电致变色材料、光致变色材料、悬浮颗粒材料、微盲材料、液晶材料或其组合。光响应材料使层压件的透射率在不透明或半透明状态与透明状态之间变化。在一些实施方式中，外观状态包括在层压件的一个表面(例如，图1中的附图标记13)上为不透明状态，而在另一个表面(例如，图1中的附图标记19)上为半透明或透明状态，这类似于双向镜。在这样的实施方式中，电致变色光响应材料可以在层压件的一个表面(例如，图1中的附图标记13)上提供反射表面，而相对的表面(例如，图1中的附图标记19)仍然为半透明或透明，因此外观状态在透明与不透明或镜样之间变化。
透明状态在可见光谱内可以具有60％或更高的平均透射率。半透明状态在可见光谱内(即约400nm至约720nm)可以具有在约10％到最高约60％范围内的平均透射率。不透明状态在可见光谱内可以具有小于10％的平均透射率。在一些实施方式中，透明状态在可见光谱内可以具有约60％或更高的透射率，并且不透明状态在可见光谱内可以具有约1％的透射率。
在一个或多个实施方式中，光响应材料可以被描述为变暗材料。光响应材料可以用于调整透射通过层压件的光的量。如果显示单元被一体化到层压件中或以其他方式使用，则光响应材料可调节透射通过层压件的光以适应用户或观看者，从而增强在层压件表面处显示的图像的对比度。
可以自动控制外观状态之间的调整[例如，响应于显示表面暴露于特定波长的光(如紫外光)，或者响应于由光检测器(如光电眼)产生的信号]或者手动(例如由观看者)控制外观状态之间的调整。在一些情况中，外观状态在不透明或半透明与透明之间的变化可以通过打开的显示单元(在本文中将有所描述)开启，其可以与另外的各种控制相结合，所述另外的各种控制取决于检测到的环境光的量和/或用户或观看者的偏好。在一个或多个实施方式中，取决于层压件的尺寸，外观状态在不透明或半透明与透明之间进行的变化可以在小于约10分钟之内完成(例如在小于约5分钟、小于约2分钟或小于约1分钟之内完成)。
在一个或多个实施方式中，示例性的电致变色材料包括透光性质响应于电压的材料。这样的材料可以通过已知的沉积方法，包括真空沉积方法被设置成薄膜。材料可以包括WO3，在将氢(H+)或碱金属原子(例如Li+、K+或Na+)插入到WO3的间隙位置中之前，WO3是无色的，在插入的时候，材料吸收光并可以呈现蓝色。这样的材料使用户一定程度地控制了通过材料的透射率，并因此控制了通过层压件的透射率。在一个或多个实施方式中，电致变色材料可以从半透明状态变化为透明状态，反之亦然。在一些实施方式中，半透明状态对观看者可以表现出颜色，或者可以为白色或黑色。在这样的材料中，用户对材料开启电以启动半透明状态和透明状态之间的变化。一旦发生变化，则不再需要电来维持外观状态。
在一个或多个实施方式中，示例性的光致变色材料包括在多色光或单色光(例如，UV光)的影响下改变颜色的聚合材料。实例包括使环状基团在6,7位增环的萘并吡喃。光致变色材料可以与层压件的一个或两个基材成为一体。例如，一个或两个基材可以为玻璃并且可以具有包括Ag、Br、Cl和CuO中的任意一种或多种的组合物。例如，玻璃可以包括在第5,023,209号美国专利《快速褪色、高折射率光致变色玻璃》(Fast fading,high refractiveindex photochromic glass)中公开的组合物，所述专利通过引用的方式全文纳入本文。在其他实施方式中，玻璃包括微晶卤化银。如在下文将有所描述的，光致变色玻璃可以通过熔合工艺制造并且/或经化学强化。在一些实施方式中，光致变色材料包括塑料或有机材料中的有机分子(例如噁嗪和/或萘并吡喃)。不透明或半透明与透明之间的变化可以在小于约5分钟之内、小于约2分钟之内或小于约1分钟之内实现。在可见光谱内，透明状态可以具有约90％的平均透射率，并且不透明或半透明状态可以具有约15-20％的平均透射率。光致变色材料的激活依赖于周围环境，但可以与其他光响应材料结合使用以提供双重激活(即由用户激活或由周围环境激活)。
示例性的悬浮颗粒装置(SPD)材料包括悬浮在液体中的棒状纳米级颗粒(可以是非对称的)的薄膜。在一些情况中，颗粒是吸光的并且被设置在嵌在聚合物基质中的液体气泡内。在非激活状态时(例如，在不施加电压时)，悬浮颗粒是随机取向的。当在非激活状态时，颗粒阻断并吸收光。在激活状态下(例如在施加电压时)，各悬浮颗粒排齐及允许光通过材料，并因此通过层压件。电压的程度改变了取向的角度。以这种方式，可改变不透明或半透明与透明状态之间的变化。为了激活悬浮颗粒装置材料，可以使用各种传感器(包括光传感器和移动传感器)、用户应用等。悬浮颗粒材料被认为具有更快的变化时间(例如小于1分钟、小于30秒或小于约1秒)，因此，当周围光环境可迅速并骤然变化时，在汽车应用中可以更加有用处。
示例性的微盲材料响应于所施加的电压来控制通过的光的量。在一些实施方式中，微盲材料可以包括具有一定尺寸的可切换微机电(MEMS)镜，当处于非激活状态时，层压件是透明的，但是在激活状态下，层压件具有不透明或半透明的外观。可以使用光刻和选择性蚀刻来形成微盲材料以提供类似于打开和关闭的遮光栅格的镜。更具体而言，微盲材料可以包括通过已知方式(例如磁控溅射)沉积的金属层。可以由通过激光或光刻工艺的图案化来选择性地蚀刻金属层。在一些实施方式中，透明导电氧化物(TCO)的薄层可以与沉积在金属层和TCO层之间的用于电断开的薄绝缘体一起使用。在没有施加电压的情况下，配置微盲材料以允许光通过层压件。配置微盲材料以在金属层与透明导电层之间存在电位差时，阻断或者至少部分阻断光通过光层压件。
微盲材料可以包含气隙以允许移动，同时使镜的偏转最小化。与悬浮颗粒装置材料一样，为了激活微盲材料，可以使用各种传感器(包括光传感器和移动传感器)、用户应用等。
示例性的液晶材料可以包括聚合物分散液晶(PDLC)材料。在一个或多个实施方式中，使液晶溶解或分散到液体聚合物中。然后使聚合物固化，在该过程中，液晶变得与固体聚合物不兼容，并在整个固体聚合物中形成液滴。可以在液体状态时将聚合物和液晶施加在第一和第二基材之间，并且具有透明导电材料的薄层。然后固化聚合物。为了激活，将电源的电极与透明电极相连。当未施加电压时，液晶在液滴中是随机取向的，这在光透过层压件时导致了光散射(即，提供了不透明或半透明状态)。当向电极施加电压时，在玻璃上的两个透明电极之间形成的电场使得液晶排齐，从而允许光以极小的散射经过液滴并形成透明状态。在一些实施方式中，由于液晶散射，层压件在非激活状态下(在未施加电压时)表现出白色。在一些实施方式中，掺杂染料的聚合物可以用于改变非激活状态时的层压件外观。掺杂染料的聚合物提供了光吸收和较暗的颜色或外观，而液晶提供了散射。透明度可通过施加的电压来控制。透明状态在可见光谱内可以具有约75％或更高的平均透射率。可迅速发生不透明或半透明与透明之间的变化(例如小于1分钟、小于30秒或小于1分钟)。
在一些实施方式中，通过电压激活的光响应材料(即，电致变色材料、PDLC材料、SPD材料和微盲材料)利用了触摸用户界面，该触摸用户界面允许用户施加电压来选择层压件的部分，以激活在选择的部分处的光响应材料。可对光响应材料进行分割，以使得各部分仅响应于用户的选择性激活而被激活(与在用户触摸所述触摸用户界面的任何部分时，整个层压件的外观状态均改变相反)。
在一些实施方式中，光响应材料通过提供吸收但不提供高度散射而变暗。在一些实施方式中，可以将散射层添加至层压件以提供起到投影表面功能的表面。散射层可以被设置在各基材之间、相对于观看者在层压件前面或者相对于观看者在层压件后面。
在一个或多个实施方式中，层压件可以包括设置在第一和第二基材之间的显示单元。在一些情况中，显示单元可以被设置在中间层与第二基材之间，或者被设置在第一基材与中间层之间。在其他实施方式中，显示单元与各基材中的一者或二者形成一体。在其他实施方式中，相对于观看者来说，显示单元被设置在层压件后面或者被设置在层压件前面。显示单元可以包括图像面板，该图像面板包括微型LED阵列、OLED阵列、LCD阵列、等离子体单元阵列和电致发光(EL)单元阵列中的任意一种或多种。在一些实施方式中，显示单元可以为投影源，该投影源使用由本文描述的光响应材料或其他层形成的散射表面。
在一个或多个实施方式中，中间层包括聚合物。示例性的聚合物中间层包括以下材料，例如但不限于聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、隔音PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、离子交联聚合物、热塑性材料及它们的组合。中间层的厚度可以为约2mm或更小(例如1.5mm或更小、或约1mm或更小)，并且中间层可以包括各种组合物的多层子层。
在各个示例性及非限定性实施方式中，第一和第二基材中的一者或二者可以包括玻璃材料(例如钠钙玻璃、碱性硅铝酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃和/或碱性铝硼硅酸盐玻璃)、玻璃陶瓷材料、聚合材料和/或聚陶瓷材料。在各个实施方式中，基材可以作为单一的片提供或者作为层压件或堆叠的结构的部分提供。在将层压件或堆叠的结构用于基材的示例性实施方式中，基材的各层可以选自相同或不同的材料，并且基材的各层可以彼此直接物理接触或者可以通过介入层(例如粘合层)或者通过间隙(例如空气隙)彼此分离。
使用各种不同的工艺可以提供用于层压件的实施方式中的玻璃材料。例如，其中，玻璃材料可以使用已知的成形方法形成，所述已知的成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺，如熔合拉制和狭缝拉制法。在一些实施方式中，玻璃材料可以由“可相分离的”玻璃组合物形成，该玻璃组合物可以在暴露于相分离处理(例如热处理等)时经历相分离而分离成两个或多个不同的相，以产生包括具有不同组合物的不同玻璃相的“相分离的”玻璃。
由浮法玻璃工艺制造的玻璃材料可以通过光滑表面来表征，且均匀的厚度通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造。在一个示例性工艺中，将熔融玻璃进料到熔融锡床的表面上，形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成可从锡中上提举至辊上的固体玻璃材料。一旦离开该浴，可对玻璃材料进行进一步冷却和退火以降低内应力。
下拉工艺生产的具有均匀厚度的玻璃材料具有较原始的表面。因为玻璃材料的平均弯曲强度受表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有更高的初始强度。当对该高强度玻璃材料进行进一步强化(例如化学强化或热强化)时，所得到的强度可高于表面已经进行过磨光和抛光的玻璃材料的强度。可将经过下拉的玻璃材料拉制到小于约2mm的厚度。另外，下拉玻璃材料具有非常平坦、光滑的表面，其可用于其最终应用而不需要进行另外的打磨和抛光步骤。
可以使用熔合拉制工艺形成玻璃材料，例如，熔合拉制工艺使用拉制罐，该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原材料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃作为两个流动玻璃膜从拉制罐的外表面流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处汇合。该两个流动玻璃膜在该边缘处汇合以熔合并形成单个流动玻璃材料。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃材料的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，熔合拉制玻璃材料的表面性质不受到这种接触的影响。
狭缝拉制工艺与熔合拉制法不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融的原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，并且作为连续材料被向下拉制并进入退火区。
在一些实施方式中，用于玻璃的组合物可配料有约0摩尔％至约2摩尔％的至少一种澄清剂，所述至少一种澄清剂选自包括以下的组：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2。
一旦成形，可对玻璃基材进行强化以形成经强化的玻璃材料。应当注意的是，本文描述的玻璃陶瓷也可以通过与玻璃材料相同的方式被强化。如本文所用，术语“强化材料”可指已经经过化学强化的玻璃材料或玻璃陶瓷材料，所述化学强化例如通过离子交换将玻璃或玻璃陶瓷材料表面中的较小离子交换成较大离子。然而，可以使用本领域中已知的其他强化方法(例如热回火)来形成强化的玻璃材料和/或玻璃陶瓷材料。在一些实施方式中，可以使用化学强化工艺结合热强化工艺来强化材料。
可通过离子交换工艺对本文描述的强化材料进行化学强化。在离子交换工艺中，通常通过将玻璃或玻璃陶瓷材料在熔融盐浴中浸没预定的时间段，使得玻璃或玻璃陶瓷材料表面处或者表面附近的离子与来自盐浴的更大的金属离子发生交换。在一个实施方式中，熔融盐浴的温度在约400℃至约430℃的范围内，并且预定的时间段为约4小时至约24小时；然而，温度和浸没的持续时间可以根据材料的组成和所需的强度属性而变化。将更大的离子结合入玻璃或玻璃陶瓷材料通过在一个近表面区域中或在材料表面处的及毗邻材料表面的多个区域中形成压缩应力而强化了材料。在距离材料表面一定距离的一个或多个中心区域内引发了相应的拉伸应力，以平衡该压缩应力。使用该强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷材料可以被更加详细地描述为经过化学强化或经过离子交换的玻璃或玻璃陶瓷材料。
在一个实例中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料中的钠离子被熔融浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子置换，但具有更大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以置换玻璃中更小的碱金属离子。根据具体的实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中的更小的碱金属离子可被Ag+离子置换。类似地，其他碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等，可被用于离子交换工艺。
在低于可使玻璃网络松弛的温度下，用更大的离子置换更小的离子会使强化材料的表面上形成离子分布，这会导致应力分布。进入的离子的更大的体积在表面上产生了压缩应力(CS)，并在强化材料的中心之内形成了张力(中心张力，或者CT)。压缩应力与中心张力通过下式相关联：
Figure BDA0001493486580000101
其中，t为经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料的总厚度，并且压缩层深度(DOL)为交换的深度。交换的深度可描述为经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料内的深度(即从玻璃材料的表面至玻璃或玻璃陶瓷材料的中心区域的距离)，在该深度处发生了离子交换工艺所促进的离子交换。
在一个实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料的表面压缩应力可为约300MPa或更大，例如400MPa或更大、450MPa或更大、500MPa或更大、550MPa或更大、600MPa或更大、650MPa或更大、700MPa或更大、750MPa或更大或者800MPa或更大。经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料的压缩层深度可以为约15μm或更大、20μm或更大(例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或更大)，并且/或者中心张力可以为约10MPa或更大、20MPa或更大、30MPa或更大、40MPa或更大(例如42MPa、45MPa或者50MPa或更大)但小于100MPa(例如95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa或更小)。在一个或多个具体的实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷材料具有以下各项中的一项或多项：大于约200MPa的表面压缩应力、大于约15μm的压缩层深度和大于约18MPa的中心张力。在一个或多个实施方式中，对第一基材和第二基材中的一者或二者进行如本文描述的强化。在一些情况中，对第一基材和第二基材均进行强化。可以对第一基材进行化学强化，同时对第二基材进行热强化。在一些情况中，对第一基材和第二基材中的仅一者进行化学强化和/或热强化，而不对另一者进行强化。
可以用于玻璃材料的示例性玻璃可以包括碱性硅铝酸盐玻璃组合物或碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但也可考虑其他玻璃组合物。这种玻璃组合物可以以可进行离子交换为特征。如在本文中所使用的，“可进行离子交换”意为包含这种组合物的材料能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子来交换位于材料表面处或附近的阳离子。一种示例性玻璃组合物包括SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一个实施方式中，玻璃组合物包括至少6重量％的氧化铝。在另一个实施方式中，材料包括具有一种或多种碱土金属氧化物的玻璃组合物，以使碱土金属氧化物的含量为至少5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包括K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一个特定的实施方式中，在材料中使用的玻璃组合物可包括61-75摩尔％SiO2、7-15摩尔％Al2O3、0-12摩尔％B2O3、9-21摩尔％Na2O、0-4摩尔％K2O、0-7摩尔％MgO和0-3摩尔％CaO。
另一种适于材料系统110的示例性玻璃组合物包括：60-70摩尔％SiO2、6-14摩尔％Al2O3、0-15摩尔％B2O3、0-15摩尔％Li2O、0-20摩尔％Na2O、0-10摩尔％K2O、0-8摩尔％MgO、0-10摩尔％CaO、0-5摩尔％ZrO2、0-1摩尔％SnO2、0-1摩尔％CeO2、小于50ppm As2O3和小于50ppm Sb2O3，其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％并且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
另一种适用于玻璃材料的示例性玻璃组合物包括：63.5-66.5摩尔％SiO2、8-12摩尔％Al2O3、0-3摩尔％B2O3、0-5摩尔％Li2O、8-18摩尔％Na2O、0-5摩尔％K2O、1-7摩尔％MgO、0-2.5摩尔％CaO、0-3摩尔％ZrO2、0.05-0.25摩尔％SnO2、0.05-0.5摩尔％CeO2、小于50ppm的As2O3、以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％并且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在一个具体的实施方式中，适于玻璃材料的碱性硅铝酸盐玻璃组合物包括氧化铝、至少一种碱金属，且在一些实施方式中包括大于50摩尔％SiO2，在其他实施方式中包括至少58摩尔％SiO2，而在其他实施方式中包括至少60摩尔％SiO2，其中比例((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)＞1，在该比例中，组分以摩尔％表示且改性剂是碱金属氧化物。在具体的实施方式中，这一玻璃组合物包括：58-72摩尔％SiO2、9-17摩尔％Al2O3、2-12摩尔％B2O3、8-16摩尔％Na2O和0-4摩尔％K2O，其中比例((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)>1。
在另一个实施方式中，玻璃材料可以包括碱性硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱性硅铝酸盐玻璃组合物包括：64-68摩尔％SiO2、12-16摩尔％Na2O、8-12摩尔％Al2O3、0-3摩尔％B2O3、2-5摩尔％K2O、4-6摩尔％MgO以及0-5摩尔％CaO，其中：66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)-Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O-Al2O3≤6摩尔％并且4摩尔％≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩尔％。
在一个替代性的实施方式中，玻璃材料可以包括碱性硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱性硅铝酸盐玻璃组合物包括：2摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2，或4摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2。
在一些实施方式中，材料系统110可以包括玻璃陶瓷材料，该玻璃陶瓷材料可以经熔合形成或者通过其他已知方法形成，例如辊轧、薄辊轧、狭缝拉制或浮法。
可以用于材料系统110的各个实施方式中的示例性玻璃陶瓷可以以形成它们的工艺为特征。这样的玻璃陶瓷可以通过浮法工艺、熔合工艺、狭缝拉制工艺、薄辊轧工艺或它们的组合来形成。一些玻璃陶瓷倾向于具有液相线粘度，这排除了高通量成形方法的使用，如浮法、狭缝拉制或熔合拉制。例如，一些已知的玻璃陶瓷由液相线粘度为约10kP的前体玻璃形成，这些前体玻璃不适于熔合拉制，在熔合拉制中一般要求约100kP以上或约200kP以上的液相线粘度。通过低通量成形方法(例如薄辊轧)形成的玻璃陶瓷可以表现出不透明度增加、各种程度的半透明度和/或表面光泽度。通过高通量方法(例如浮法、狭缝拉制或熔合拉制)形成的玻璃陶瓷可获得非常薄的层。通过熔合拉制方法形成的玻璃陶瓷可以获得原始的表面和薄度(例如约2mm或更小)。合适的玻璃陶瓷的实例可以包括Li2O-Al2O3-SiO2系统(即LAS系统)玻璃陶瓷；MgO-Al2O3-SiO2系统(即MAS系统)玻璃陶瓷；包含晶相的玻璃陶瓷，所述晶相为以物质中的任意一种或多种的晶相：富铝红柱石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝以及它们的组合。
在一个或多个实施方式中，第一和第二基材中的一者或二者包括约3mm或更小的厚度。在一些情况中，第一和第二基材中的一者的厚度为约1mm至约3mm(例如，约1mm至约2.8mm、约1mm至约2.6mm、约1mm至约2.5mm、约1mm至约2.4mm、约1mm至约2.1mm、约1mm至约2mm、约1mm至约1.8mm、约1mm至约1.6mm、约1mm至约1.4mm、约1.2mm至约3mm、约1.4mm至约3mm、约1.6mm至约3mm,or约1.8mm至约3mm)，并且第一和第二基材中的另一者的厚度为小于1mm(例如，约0.9mm或更小、约0.8mm或更小、约0.7mm或更小、约0.5mm或更小、约0.55mm或更小、约0.4mm或更小、约0.3mm或更小或者约0.2mm或更小)。第一基材与第二基材的厚度的组合可以包括但不限于2.1mm/0.7mm、2.1mm/0.5mm、1.8mm/0.7mm、1.8mm/0.5mm、1.6mm/0.5mm、1mm/0.7mm和1mm/0.5mm。
在一个或多个实施方式中，层压件可以具有复杂弯曲的形状。如在本文中所使用的，“复杂弯曲”、“复杂地弯曲”、“复杂的弯曲基材”和“复杂弯曲的基材”意为具有组合曲线的非平面形状，也被称为不可展曲的形状，其包括但不限于球面、非球面和圆环面，其中两个正交轴(水平和垂直轴)的曲率是不同的，这可以是例如圆环形、扁椭球体、扁椭圆、长椭球、长椭球体，或者其中沿着两个正交平面的表面的主曲率是相反，例如鞍形或者表面，如马鞍或者猴鞍。复杂曲线的其他实例包括但不限于椭圆双曲面、双曲抛物面和球柱面，其中复杂曲线可以具有恒定的或不同的曲率半径。复杂曲线还可以包括这些表面的区段或部分，或者可以包含这些曲线及表面的组合。在一个或多个实施方式中，层压件可以具有包括主半径和横向曲率的组合曲线。当显著的最小半径与显著的横向曲率和/或弯曲深度相结合时，层压件的曲率可能更为复杂。一些层压件还可以要求沿着不垂直于平坦玻璃基材的纵轴的弯曲轴弯曲。
在一个或多个实施方式中，层压件可以具有沿着两个正交轴的曲率半径。在各个实施方式中，层压件可以是非对称的。一些层压件还可以包括沿着不垂直于基材的纵轴的轴弯曲，然后再进行成形(即平坦表面或平坦基材)。
在一个或多个实施方式中，曲率半径可以小于1000mm、或小于750mm、或小于500mm或小于300mm。在各个实施方式中，层压件基本上不含有皱褶或光学畸变，包括在层压件的边缘也不含有皱褶或光学畸变。
在一个或多个实施方式中，层压件可以以冷成形的层压件为特征。在这样的实施方式中，层压件包括第一弯曲基材和基本上为平面的第二基材，其中第二基材冷成形成第一基材的曲率。
如在本文中所使用的，冷成形包括其中基材和/或层压件在低于第一和第二基材的软化温度的温度下形成的成形工艺，从提供复杂弯曲的层压件。
冷成形的层压件的实施方式可以包括如至少一个中间层和至少一种光响应材料，如二者均在本文中所描述的，它们被设置在第一和第二基材之间。在一些实施方式中，光响应材料与一个或两个基材构成一体。在一些情况中，冷成形的层压件可以包括如本文中所描述的显示单元。在一个或多个实施方式中，第二基材通过形成为第一基材的曲率而得到强化。冷成形的层压件可以如本文所描述的经过复杂弯曲。
参考图3和4，在一个示例性的冷成形方法中，平坦的基材230可层压到弯曲的基材210，所述弯曲的基材210可以是复杂弯曲的。在一个或多个实施方式中，复杂弯曲的基材210具有凸表面214和凹表面212。当将中间层220施加于凹表面212时，中间层220可以起到粘结层220的作用，从而留下暴露的凹表面222与平坦的基材230粘结。在其他实施方式中，平坦的基材230形成为没有中间层220的弯曲的基材210，并且在单独的步骤中，具有相同曲率的两个分离的基材随后粘结到中间层220。在各个实施方式中，可以将平坦的基材230压向粘结层220的凹表面222，其中平坦的基材230变形而呈现出弯曲的基材210的形状。所得到的层压件被复杂弯曲。
本文描述的层压件可以用于交通工具，例如汽车、船和飞机[例如窗用玻璃(如挡风玻璃、窗户或侧边玻璃)、镜子、柱、门的侧板、头枕、仪表盘、控制台或车座或者它们的任意部分]；建筑固定装置或结构(例如建筑物的内墙或外墙和地板)；电器(例如冰箱、烤箱、炉子、洗衣机、干燥机或另一种电器)；消费者电子设备(例如电视机、笔记本电脑，电脑显示器以及手持式电子设备如移动电话、平板电脑和音乐播放器)；家具；信息亭；零售亭等。
本公开的第二个方面涉及一种形成层压件的方法。在一个或多个实施方式中，所述方法包括提供第一基材和第二基材；将第一和第二基材层压到至少一个中间层和至少一种光响应材料以形成层压件，从而使中间层和光响应材料被设置在第一和第二基材之间；以及将层压件成形为复杂弯曲的形状。在一些实施方式中，光响应材料与一个或两个基材构成一体，因此，所述方法包括将基材层压到至少一个中间层。在一个或多个实施方式中，所述方法包括对如本文描述的基材中的一者或二者进行强化。在一个或多个实施方式中，将层压件成形成复杂弯曲的形状包括在退火炉中加热层压件或单独的基材，所述退火炉包括许多顺序排列的加热炉，在其中，层压件或基材的温度逐渐升高以实现重力下垂。用于对层压件和/或基材进行成形的系统可包括成形模具、辐射加热源和辐射屏障，其中，辐射屏障基本上位于辐射加热源与层压件和/或基材之间。
在一个或多个实施方式中，所述方法包括冷成形层压件。所述方法包括提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材、介于第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层和至少一个光响应材料；以及在低于所述第一和第二基材的软化温度的温度下，将所述第一基材、第二基材、聚合物中间层和光响应材料层压在一起以提供复杂弯曲的层压件。在一个或多个实施方式中，层压包括使第二基材成形为第一基材的弯曲形状。在一些实施方式中，光响应材料与基材构成一体，因此，所述方法包括提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材和介于第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层；以及在低于所述第一和第二基材的软化温度的温度下，将所述第一基材、第二基材和聚合物中间层层压在一起以提供复杂弯曲的层压件。
在一些情况中，作为单独的步骤将中间层层压到基材，因此，所述方法包括在低于第一和第二基材的软化温度的温度下，将弯曲的第一基材和为平面的第二基材层压在一起以提供两个复杂弯曲的基材，然后将该两个复杂弯曲的基材层压到中间层和任选的光响应材料，以提供复杂弯曲的层压件。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以对本发明进行各种修改和变动而不偏离本发明的范围或精神。

Claims (27)

1.一种层压件，其包括
第一基材；
设置在第一基材上的中间层；和
设置在中间层上的第二基材，
其中，层压件是复杂弯曲的并且包括光响应材料，其中
所述层压件还包括显示单元，所述显示单元
被设置在第一基材与第二基材之间，
与第一基材和第二基材中的一者或二者构成一体，或者
相对于用户来说被设置在层压件的后面。
2.如权利要求1所述的层压件，其中，光响应材料
被设置在第一基材与第二基材之间，或者
与第一基材和第二基材中的一者或二者构成一体。
3.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，光响应材料包括电致变色材料、光致变色材料、悬浮颗粒材料、微盲材料和液晶材料中的任意一种或多种。
4.如权利要求1所述的层压件，其中，显示单元包括图像面板，所述图像面板包括微型LED阵列、OLED阵列、LCD阵列、等离子体单元阵列和电致发光单元阵列中的任意一种或多种。
5.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，中间层包括聚合物，并且第一基材和第二基材中的任意一者或二者是经强化的。
6.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，第一基材是经强化的并且包括第一和第二表面，第二表面毗邻中间层，并且第二基材包括第三和第四表面，第三表面毗邻中间层并且第四表面与第三表面相对。
7.如权利要求6所述的层压件，其中，第一表面包括大于200MPa的表面压缩应力以及大于30μm的压缩应力层深度。
8.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，第一和第二基材中的任意一者或二者包括1.5mm或更小的厚度。
9.如权利要求5所述的层压件，其中，经强化的基材包括1.0mm或更小的厚度。
10.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，中间层包括热塑性材料。
11.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，中间层包括选自以下的材料：聚乙烯醇缩丁醛、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯、离子交联聚合物以及它们的组合。
12.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，中间层包括隔音聚乙烯醇缩丁醛。
13.如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，中间层的厚度小于1mm。
14.一种制品，所述制品包括如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，所述制品包括下列任意一种：汽车、建筑结构、电器、消费者电子器件、家具、信息亭和零售亭。
15.一种制品，所述制品包括如权利要求1或权利要求2所述的层压件，其中，所述制品包括建筑固定装置。
16.一种形成层压件的方法，所述方法包括：
提供第一基材和第二基材；
任选地，对第一和第二基材中的一者或二者进行强化；
将第一和第二基材层压到至少一个中间层和至少一种光响应材料以形成层压件，从而使中间层和光响应材料被设置在第一和第二基材之间；和
将层压件成形为复杂弯曲的形状，
其中，所述方法还包括将显示单元设置在第一和第二基材之间。
17.如权利要求16所述的方法，其中，对第一和第二基材中的一者或二者进行强化包括对第一和第二基材二者进行化学强化或热强化。
18.一种形成层压件的方法，所述方法包括：
提供第一基材和第二基材，其中，第一基材和第二基材中的一者或二者包括光响应材料；
任选地，对第一和第二基材中的一者或二者进行强化；
将第一和第二基材层压到至少一个中间层以形成层压件，从而使中间层被设置在第一和第二基材之间；和
将层压件成形为复杂弯曲的形状，
其中，所述方法还包括在第一和第二基材之间设置显示单元，在第一基材和第二基材中的一者或二者中一体形成显示单元，或者相对于用户在层压件后面设置显示单元。
19.如权利要求18所述的方法，其中，对第一和第二基材中的一者或二者进行强化包括对第一和第二基材二者进行化学强化或热强化。
20.一种层压件，其包括
复杂弯曲的第一基材；
基本为平面的第二基材；
介于第一基材和第二基材之间的至少一个中间层；
至少一种光响应材料；和
显示单元，
其中，第二基材被冷成形成第一基材的曲率，
其中，光响应材料被设置在第一基材和第二基材之间或者与第一基材和第二基材中的一者或二者构成一体，并且
其中，显示单元被设置在第一基材和第二基材之间，与第一基材和第二基材中的一者或二者构成一体，或者相对于观看者被设置在层压件后面。
21.如权利要求20所述的层压件，其中，第一基材和第二基材中的一者或二者是经过化学强化的、经过热强化的或者经过化学强化和热强化的。
22.如权利要求20所述的层压件，其中，显示单元包括图像面板，所述图像面板包括微型LED阵列、OLED阵列、LCD阵列、等离子体单元阵列和电致发光单元阵列中的任意一种或多种。
23.一种对层压件进行冷成形的方法，所述方法包括：
提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材、介于第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层和至少一种光响应材料；以及
在低于所述第一和第二基材的软化温度的温度下，将第一基材、第二基材、聚合物中间层和光响应材料层压在一起以提供复杂弯曲的层压件，
其中，所述方法还包括在第一和第二基材之间层压显示单元，使显示单元与第一基材和第二基材中的一者或二者一体形成，或者相对于观看者在层压件后面设置显示单元。
24.如权利要求23所述的方法，其中，光响应材料包括电致变色材料、光致变色材料、悬浮颗粒材料、微盲材料和液晶材料中的任意一种或多种。
25.一种对层压件进行冷成形的方法，所述方法包括：
提供弯曲的第一基材、基本为平面的第二基材、在第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层，其中第一基材和第二基材中的一者或二者包括光响应材料；以及
在低于所述第一和第二基材的软化温度的温度下，将第一基材、第二基材和聚合物中间层层压在一起以提供复杂弯曲的层压件，
其中，所述方法还包括在第一和第二基材之间层压显示单元，使显示单元与第一基材和第二基材中的一者或二者一体形成，或者相对于观看者在层压件后面设置显示单元。
26.一种对层压件进行冷成形的方法，所述方法包括：
提供复杂弯曲的第一基材和基本上为平面的第二基材，其中，第一基材和第二基材中的一者或二者任选地包括光响应材料；
在低于所述第一和第二基材的软化温度的温度下，将第一基材和第二基材层层压在一起以提供复杂弯曲的第二基材；和
将复杂弯曲的第一基材和复杂弯曲的第二基材层压到设置在第一和第二基材之间的至少一个聚合物中间层，以提供复杂弯曲的层压件，
其中，所述方法还包括在第一和第二基材之间层压显示单元，使显示单元与第一基材和第二基材中的一者或二者一体形成，或者相对于观看者在层压件后面设置显示单元。
27.如权利要求26所述的方法，其中，将复杂弯曲的第一基材和复杂弯曲的第二基材层压到至少一个聚合物中间层包括将光响应材料设置在第一和第二基材之间，再进行层压。
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