TW201841853A - 降低玻璃片邊緣顆粒的方法 - Google Patents

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Abstract

一種製造玻璃物件的方法，包含施加蝕刻膏（etch cream）至物件的邊緣表面。施加蝕刻膏可降低邊緣表面上的顆粒密度至每0.1平方毫米小於約200。舉例來說，蝕刻膏可包含氫氟酸、氫氯酸與增稠劑。

Description

降低玻璃片邊緣顆粒的方法
本發明通常關於製造玻璃物件的方法且更特定關於在玻璃物件製造中降低玻璃片邊緣顆粒的方法。
在玻璃物件的生產中，諸如用於包含電視與手持裝置（例如，電話與平板）的顯示器應用的玻璃片，玻璃物件必須符合對表面汙染（例如，有機汙染灰塵的具體實質低程度）與物件表面上的玻璃顆粒的日益嚴格的要求。舉例來說，隨著顯示器元件的解析度提高，驅使該些日益嚴格的要求，該些具有不斷降低的像素尺寸的顯示器元件對顆粒的敏感度逐漸提高。
在玻璃物件生產期間有許多處理步驟，在該些步驟期間，例如，玻璃與灰塵顆粒不僅會附著至表面，亦會附著至玻璃片邊緣。然而已較著重於降低玻璃片表面上的顆粒數量，卻相對較不著重降低玻璃片邊緣上的顆粒數量。
由於顆粒可由邊緣移動至玻璃片表面，目前已致力於降低邊緣顆粒的機械方法，例如，邊緣清潔輪。然而，此機械方法僅能移除現有顆粒，而在邊緣表面型態上的下游處理步驟的作用會產生更多顆粒。因此，期望開發邊緣清潔方法，該方法不僅可以解決現有顆粒的移除，亦可減輕由於下游處理步驟所造成的進一步顆粒產生。
在此所揭露的實施例包含製造玻璃物件的方法。該方法包含形成玻璃物件。玻璃物件包含第一主要表面、平行於第一主要表面的第二主要表面以及邊緣表面，該邊緣表面在第一主要表面與第二主要表面的垂直方向中延伸於第一主要表面與第二主要表面之間。該方法亦包含施加蝕刻膏至玻璃物件的邊緣表面，其中施加蝕刻膏可降低邊緣表面上的顆粒密度。
在此所揭露的實施例的額外特徵與優點將於以下的實施方式中說明，且在此技術領域中具有通常知識者將由說明書內容，包含以下的實施方式、申請專利範圍與後附圖式，清楚明瞭一部份的額外特徵與優點，或藉由實施在此所述之所揭露之實施例來理解一部份的額外特徵與優點。
應理解，前述發明內容與下述實施方法均呈現意圖提供理解所請實施例之本質與特徵的概述或架構的實施例。所包含的後附圖式提供進一步的理解，且併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明本發明的各種實施例，並與說明書一起解釋本發明的原理與操作。
現將詳細參照目前本發明的最佳實施例，該些實施例的實例說明於後附圖式中。只要可能，將在圖式中使用相同的元件符號來代表相同或類似的部分。然而，可以許多不同形式來實施本揭露內容，且不應解釋為受限於在此所說明的實施例。
在此可將範圍表達為由「約」一個特定數值及/或至「約」另一個特定數值。當表達此範圍時，另一個實施例包含一個特定數值及/或至另一個特定數值。類似地，當表達數值為近似值時，例如使用先行詞「約」，應理解該特定數值形成另一個實施例。應進一步理解，該些範圍中的每一個範圍的端點對於其他端點是很重要的，且獨立於其他端點。
如在此所使用的方向性用語，例如，上、下、右、左、前、後、頂、底，僅參照所繪示的圖式且並非意味著絕對方位。
除非另有明確說明，在此所說明的任何方法不應解釋為需要以特定順序執行該些方法的步驟，且不需要任何設備具體方位。因此，方法請求項沒有實際記載方法步驟所遵循的順序、或任何設備請求項沒有實際記載個別組件的順序或方位、或在申請專利範圍或說明書中沒有特別具體說明該些步驟被限制為特定順序、或未記載設備組件的特定順序或方位，此並非意圖代表在任何態樣中推論順序或方位。這適用於任何可能的用於解釋的隱含基礎，包含：關於步驟配置的邏輯問題、操作流程、組件順序或組件方位、衍生自語法邏輯或標點符號的簡單含義以及在說明書中所描述的實施例數量或種類。
如在此所使用，除非上下文另有明確指出，單數形式「一（a）」、「一（an）」 與「該（the）」包含複數個指涉對象。因此，舉例來說，除非上下文另有明確指出，參照「一」組件包含具有兩個或多個此組件的態樣。
如在此所使用，用語「蝕刻膏」代表在45℃的溫度與1Hz的動態剪切速率下具有至少約10泊（poise）的動態黏度的組成，該組成能夠蝕刻玻璃。舉例來說，如在此所揭露的蝕刻膏可包含利用至少一種增稠劑來增稠的蝕刻溶液。
如在此所使用，用語「動態剪切速率」代表以Hz為單位之速率（每秒的循環數），構件以該速率相對於彼此移動，在該些構件之間沉積組成（例如，蝕刻膏）。舉例來說，在此所揭露的實施例中，利用在兩個平行板之間沉積組成（例如，蝕刻膏）並將一個板保持固定同時以接近恆定的速率移動另一個板來確認動態剪切速率。
第1圖中顯示示例性玻璃製造設備10。在一些實例中，玻璃製造設備10可包含玻璃熔融爐12，玻璃熔融爐12可包含熔融槽14。除了熔融槽14，玻璃熔融爐12可選擇性包含一或多個額外組件，例如加熱元件（例如，燃燒器或電極），可加熱原始材料並將原始材料轉換為熔融玻璃。在另外的實例中，玻璃熔融爐12可包含熱管理裝置（例如，絕緣組件），可降低來自熔融槽周圍的熱損失。在又另外的實例中，玻璃熔融爐12可包含電子裝置及/或機電裝置，可幫助將原始材料熔融為玻璃熔體。更進一步，玻璃熔融爐12可包含支撐結構（例如，支撐底座、支撐構件等等）或其他組件。
玻璃熔融槽14通常包含耐火材料，例如耐火陶瓷材料，舉例來說，包含氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷材料。在一些實例中，玻璃熔融槽14可由耐火陶瓷磚所構成。以下將更詳細地描述玻璃熔融槽14的特定實施例。
在一些實例中，可引入玻璃熔融爐作為玻璃製造設備的組件以生產玻璃基板，例如連續長度的玻璃條帶。在一些實例中，可引入本發明的玻璃熔融爐作為玻璃製造設備的組件，該玻璃製造設備包含溝槽拉製設備、浮浴設備、下拉設備（例如，熔融製程）、上拉設備、滾壓設備、抽管設備或受惠於在此所揭露的態樣的任何其他玻璃製造設備。作為實例，第1圖示意性說明玻璃熔融爐12作為熔融下拉玻璃製造設備10的組件，用於熔融拉製玻璃條帶，以進行後續處理成為個別玻璃片。
玻璃製造設備10（例如，熔融下拉設備10）可選擇性包含上游玻璃製造設備16，設置在相對於玻璃熔融槽14的上游處。在一些實例中，可併入部分的或整體的上游玻璃製造設備16作為玻璃熔融爐12的一部分。
如說明性實例中所示，上游玻璃製造設備16可包含儲存槽18、原始材料輸送裝置20以及連接至原始材料輸送裝置的馬達22。可配置儲存槽18儲存一定量的原始材料24，可將原始材料24供給至玻璃熔融爐12的熔融槽14中，如箭頭26所示。原始材料24通常包含一或多種玻璃形成金屬氧化物以及一或多種改良劑。在一些實例中，原始材料輸送裝置20可由馬達22提供動力，使得原始材料輸送裝置20由儲存槽18輸送預定數量的原始材料24至熔融槽14。在進一步實例中，馬達22可提供動力至原始材料輸送裝置20，根據由玻璃熔融槽14下游處所感測的熔融玻璃位準以受控速率引入原始材料24。之後可加熱熔融槽14中的原始材料24以形成熔融玻璃28。
玻璃製造設備10亦可選擇性包含下游玻璃製造設備30，設置在相對於玻璃熔融爐12的下游處。在一些實例中，可併入部分的下游玻璃製造設備30作為玻璃熔融爐12的一部分。在一些情況下，可併入以下討論的第一連接導管32或下游玻璃製造設備30的其他部分作為玻璃熔融爐12的一部分。下游玻璃製造設備的元件，包含第一連接導管32，可由貴重金屬形成。適合的貴重金屬包含鉑族金屬，選自由以下所組成的金屬群組：鉑、銥、銠、鋨、釕、鈀或前述金屬的合金。舉例來說，玻璃製造設備的下游組件可由鉑-銠合金所形成，該鉑-銠合金包含約70至約90重量%的鉑以及約10重量%至約30重量%的銠。然而，其他適合金屬包含鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢以及前述金屬的合金。
下游玻璃製造設備30可包含第一調節（亦即，處理）槽，例如澄清槽34，位於遠離熔融槽14的下游處且可通過前述的第一連接導管32將澄清槽34耦接至熔融槽14。在一些實例中，熔融玻璃28可通過第一連接導管32由熔融槽14重力供給至澄清槽34。例如，重力可使熔融玻璃28由熔融槽14穿過第一連接導管32的內部路徑至澄清槽34。然而，應注意，可設置其他調節槽於熔融槽14的下游處，例如介於熔融槽14與澄清槽34之間。在一些實施例中，可在熔融槽與澄清槽之間採用調節槽，其中進一步加熱來自主要熔融槽的熔融玻璃以持續進行熔融製程或在進入澄清槽之前冷卻來自主要熔融槽的熔融玻璃至低於熔融槽中的熔融玻璃的溫度。
可利用各種技術將氣泡由澄清槽34的熔融玻璃28中移除。舉例來說，原始材料24可包含多價化合物（亦即，澄清劑），諸如，氧化錫，當加熱多價化合物時，進行化學還原反應並釋放氧。其他適合的澄清劑包含，但不限於，砷、銻、鐵與鈰。加熱澄清槽34至高於熔融槽溫度的溫度，因而加熱熔融玻璃與澄清劑。由澄清劑（多種澄清劑）的溫度誘導化學還原所產生的氧氣氣泡上升穿過澄清槽中的熔融玻璃，其中產生在熔融爐中的熔融玻璃中的氣體可擴散至或聚結至由澄清劑所產生的氧氣氣泡。擴大的氣體氣泡可接著上升至澄清槽中的熔融玻璃的自由表面，然後由澄清槽中排出。氧氣氣泡可進一步誘導澄清槽中的熔融玻璃的機械混合。
下游玻璃製造設備30可進一步包含其他調節槽，諸如混合槽36，用於混合熔融玻璃。混合槽36可位於遠離澄清槽34的下游處。可使用混合槽36來提供均勻玻璃熔融組成，因而降低可能存在於離開澄清槽的經澄清熔融玻璃中的化學或熱不均勻性的帶（cord）。如圖所示，可經由第二連接導管38將澄清槽34耦接至混合槽36。在一些實例中，可經由第二連接導管38將熔融玻璃28由澄清槽34重力輸送至混合槽36。舉例來說，重力可使熔融玻璃28由澄清槽34通過第二連接導管38的內部路徑至混合槽36。應注意，儘管顯示混合槽36位於澄清槽34的下游處，然而可將混合槽36設置在澄清槽34的上游處。在一些實施例中，下游玻璃製造設備30可包含多重混合槽，例如，澄清槽34上游處的混合槽與澄清槽34下游處的混合槽。該些多重混合槽可為相同設計或該些多重混合槽可為不同設計。
下游玻璃製造設備30可進一步包含其他調節槽，諸如輸送槽40，可位於遠離混合槽36的下游處。輸送槽40可調節將輸送至下游成型裝置中的熔融玻璃28。舉例來說，輸送槽40可作為累加器（accumulator）及/或流量控制器，以調節及/或提供熔融玻璃28的一致流動經由出口導管44至成型體42。如圖所示，可經由第三連接導管46將混合槽36耦接至輸送槽40。在一些實例中，可經由第三連接導管46將熔融玻璃28由混合槽36重力輸送至輸送槽40。舉例來說，重力可使熔融玻璃28由混合槽36通過第三連接導管46的內部路徑至輸送槽40。
下游玻璃製造設備30可進一步包含成型設備48，成型設備48包含前述成型體42與入口導管50。可設置出口導管44以將熔融玻璃28由輸送槽40輸送至成型設備48的入口導管50。舉例來說，出口導管44可套在入口導管50的內表面中並與入口導管50的內表面分隔開來，因而提供設置在出口導管44的外表面與入口導管50的內表面之間的熔融玻璃自由表面。在熔融下拉玻璃製造設備中的成型體42可包含凹槽52與會聚成型表面54，凹槽52設置在成型體的上表面，而會聚成型表面54沿著成型體的底部邊緣56會聚於拉伸方向中。通過輸送槽40、出口導管44與入口導管50輸送至成型體凹槽的熔融玻璃溢流流出凹槽的側壁並沿著會聚成型表面54下降成為熔融玻璃的分離流動。熔融玻璃的分離流動在底部邊緣56下方並沿著底部邊緣56接合，以產生玻璃的單一條帶58，藉由諸如重力、邊緣輥72與拉輥82施加拉力至玻璃條帶，而在拉伸或流動方向60中拉製玻璃的單一條帶58，以當玻璃冷卻且玻璃黏度提高時，控制玻璃條帶的尺寸。據此，玻璃條帶58經歷黏彈性轉變且獲得賦予玻璃條帶58穩定尺寸特徵的機械性質。在一些實施例中，可藉由在玻璃條帶的彈性區域中的玻璃分離設備100將玻璃條帶58分離為個別玻璃片62。接著，機械手臂64使用抓取工具65將個別玻璃片62傳送至輸送機系統，可在輸送機系統上進一步處理個別玻璃片。
第2圖顯示玻璃片62的透視圖，玻璃片62具有第一主要表面162、延伸在與第一主要表面大致平行方向中（在玻璃片62的與第一主要表面相對的一側上）的第二主要表面164以及邊緣表面166，邊緣表面166在第一主要表面與第二主要表面之間延伸，且在與第一主要表面162以及第二主要表面164大致垂直的方向中延伸。
第3圖顯示玻璃片62的邊緣表面166的削平製程的至少部份透視圖。如第3圖所示，削平製程包含施加砂輪200至邊緣表面166，其中砂輪200沿著邊緣表面166在箭頭300所示的方向中移動。削平製程可進一步包含施加至少一個拋光輪（未顯示）至邊緣表面166。此削平製程會導致許多玻璃顆粒的出現，以及邊緣表面166上的表面破壞與次表面破壞（亦即，不規則表面型態）。
玻璃片62的下游處理可包含在邊緣表面166上施加機械或化學處理，這會導致額外顆粒產生，此歸因於不規則邊緣表面型態的出現。該些顆粒會轉移至玻璃片62的至少一個表面。據此，在此所揭露的實施例包含移除不規則邊緣表面型態的實施例，同時移除存在於邊緣表面166上的邊緣顆粒以及移除在不規則邊緣表面型態移除後所形成的反應副產物。
在此所揭露的實施例包含施加蝕刻膏至玻璃片62的邊緣表面166的實施例，其中包含在施加蝕刻膏之前，邊緣表面166已進行削平製程的實施例，如第3圖所示。
在某些示例性實施例中，蝕刻膏可包含氫氟酸與氫氯酸。舉例來說，在某些示例性實施例中，蝕刻膏可包含蝕刻溶液，該蝕刻溶液包含與增稠劑合併的氫氟酸與氫氯酸。
在某些示例性實施例中，蝕刻膏實質上可由氫氟酸、氫氯酸與增稠劑所組成。舉例來說，在某些示例性實施例中，蝕刻膏實質上可由水性溶液所組成，該水性溶液實質上可由與增稠劑合併的水、氫氟酸與氫氯酸所組成。
儘管未限制，應較佳地選擇增稠劑，使得蝕刻膏在低pH環境中不會實質降解。舉例來說，增稠劑可包含至少一種選自由下列所組成的群組的成分：聚丙烯醯胺（polyacrylamides）、聚乙烯氧化物（polyethylene oxides）以及醚胺（ether amines）。示例性聚丙烯醯胺為可購自Polysciences Inc.的聚丙烯醯胺（MW 600,000至1,000,000）。示例性聚乙烯氧化物為可購自Dow Chemical的POLYOXTM 。示例性醚胺為可購自Air Products的Tomamine®酸性增稠劑。
增稠劑可與蝕刻溶液合併，使得所產生的蝕刻膏具有預定範圍中的黏度。舉例來說，蝕刻膏可包含至少約10重量%的增稠劑，例如至少15重量%的增稠劑，且進一步例如至少20重量%的增稠劑，包含約10重量%至約30重量%的增稠劑，例如約15重量%至約25重量%的增稠劑，包含約20重量%的增稠劑。該些實施例包含蝕刻溶液構成蝕刻膏其餘成分的實施例。
在此所揭露的實施例包含蝕刻膏在45℃的溫度與1Hz的動態剪切速率下具有至少約10poise的動態黏度的實施例，例如至少20poise，且進一步例如至少50poise，且又進一步例如至少100poise，包含約10poise至約200poise，例如約20poise至約100poise。
當蝕刻膏包含氫氟酸與氫氯酸時，蝕刻膏中的氫氯酸濃度可，例如，等於或大於蝕刻膏中的氫氟酸濃度，例如為蝕刻膏中的氫氟酸濃度的至少約兩倍，且更進一步例如為蝕刻膏中的氫氟酸濃度的至少約三倍，且又更進一步例如為蝕刻膏中的氫氟酸濃度的至少約四倍，且再更進一步例如為蝕刻膏中的氫氟酸濃度的至少約五倍。舉例來說，蝕刻膏中的氫氯酸與氫氟酸濃度比例可在約1：1至約6：1的範圍中，例如約2：1至約5：1。
在此實施例中，蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度可為至少約1.5莫耳，例如至少約2莫耳，且進一步例如至少約2.5莫耳，且又進一步例如至少約3莫耳。舉例來說，蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度可在約1.5至約6莫耳的範圍中，例如約2至約4莫耳。
在此所揭露的實施例包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度可為至少約1.5莫耳的實施例，例如至少約3莫耳，且進一步例如至少約4.5莫耳，且又進一步例如至少約6莫耳，且再又進一步例如至少約7.5莫耳。舉例來說，蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度可在約1.5至約12莫耳的範圍中，例如約3至約12莫耳，且進一步例如約4.5至約9莫耳。
因此，在此所揭露的實施例包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約1.5莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約3莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約4.5莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約6莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約7.5莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約3莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約3莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約3莫耳以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約6莫耳的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度在約1.5至約6莫耳的範圍中以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度在約1.5至約12莫耳的範圍中的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度在約1.5至約6莫耳的範圍中以及蝕刻溶液中的氫氯酸濃度在約3至約12莫耳的範圍中的實施例。
在此所揭露的實施例亦包含蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氟酸濃度在約1.5至約6莫耳的範圍中以及蝕刻膏的蝕刻溶液中的氫氯酸濃度在約4.5至約9莫耳的範圍中的實施例。
在此所揭露的某些示例性實施例中，包含前述實施例，可在至少約45℃的溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片62的邊緣表面166，例如至少約50℃，且更進一步例如至少約55℃。舉例來說，可在約45℃至約60℃的溫度範圍下，例如約50℃至約55℃，將蝕刻膏施加至玻璃片62的邊緣表面166。
在此所揭露的某些示例性實施例中，包含前述實施例，可將蝕刻膏施加至玻璃片62的邊緣表面166達至少約30秒，例如至少約60秒，且進一步例如至少約90秒，包含約120秒。舉例來說，可將蝕刻膏施加至玻璃片62的邊緣表面166達約30秒至約120秒的時間範圍中，例如約30秒至約60秒。
因此，在此所揭露的實施例包含蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸的實施例，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約1.5莫耳，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為蝕刻溶液中的氫氟酸濃度的至少約兩倍，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為蝕刻溶液中的氫氟酸濃度的至少約三倍，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為蝕刻溶液中的氫氟酸濃度的至少約四倍，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為蝕刻溶液中的氫氟酸濃度的至少約五倍，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約3莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為蝕刻溶液中的氫氟酸濃度的至少約兩倍，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約1.5莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約7.5莫耳，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度為至少約3莫耳，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度為至少約6莫耳，且在至少約45℃的溶液溫度下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達至少約30秒的時間。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度在約1.5莫耳至約6莫耳的範圍中，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度在約7.5莫耳至約12莫耳的範圍中，且在約45℃至約60℃的溶液溫度範圍下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達約30秒至約120秒的時間範圍。
在此所揭露的實施例亦包含以下實施例：蝕刻膏的蝕刻溶液包含氫氟酸與氫氯酸，蝕刻溶液中的氫氟酸濃度在約3莫耳至約6莫耳的範圍中，蝕刻溶液中的氫氯酸濃度在約6至約12莫耳的範圍中，且在約45℃至約60℃的溶液溫度範圍下將蝕刻膏施加至玻璃片的邊緣表面達約30秒至約120秒的時間範圍。
在此所揭露的某些示例性實施例中，包含前述實施例，當施加蝕刻膏時的邊緣表面的蝕刻速率可為至少約2微米/分鐘，例如至少約3微米/分鐘，且進一步例如至少約4微米/分鐘，且又更進一步例如至少約5微米/分鐘。舉例來說，當施加蝕刻膏時的邊緣表面的蝕刻速率可在約2微米/分鐘至約20微米/分鐘的範圍中，包含約4微米/分鐘至約10微米/分鐘。
在此所揭露的某些示例性實施例中，包含前述實施例，經由施加蝕刻膏，蝕刻掉至少1微米的邊緣表面深度，例如至少2微米，且進一步例如至少3微米，且又進一步例如至少4微米，且再又進一步例如至少5微米，包含約1微米至約5微米。
舉例來說，可藉由數種方法中的至少一種方法將蝕刻膏施加至邊緣表面166，該些方法包含噴塗、霧化、浸漬、滾軋以及刷塗。
在某些示例性實施例中，未實質將蝕刻膏施加至玻璃物件的第一主要表面162與第二主要表面164。具體來說，在此實施例中，僅將蝕刻膏施加至玻璃物件（諸如，玻璃片）的邊緣表面，而不施加至主要表面兩者上。因此，在此所揭露的實施例包含將蝕刻膏施加至玻璃物件的邊緣表面，但該玻璃物件（諸如，玻璃片）不會經由化學蝕刻而薄化的實施例。
施加蝕刻膏可將邊緣表面上的顆粒密度降低至每0.1平方毫米小於約200，例如每0.1平方毫米小於約150，且進一步例如每0.1平方毫米小於約100，且又進一步例如每0.1平方毫米小於約50，包含每0.1平方毫米約1至約200，且進一步包含每0.1平方毫米約10至約150，且又進一步包含每0.1平方毫米約20至約100。
黏度分析
製備各種蝕刻膏，每一種蝕刻膏具有特定濃度的不同增稠劑。所使用的增稠劑包含可購自Polysciences Inc.的聚丙烯醯胺（MW 600,000至1,000,000）、可購自Dow Chemical的POLYOXTM 以及可購自Air Products的Tomamine®酸性增稠劑。將每一種蝕刻膏施加至康寧LotusTM NXT玻璃的邊緣表面上，以確認該些蝕刻膏是否在約45℃的溫度下在約30秒內會實質脫離邊緣。蝕刻膏的黏度會隨著提高增稠劑濃度而提高，且包含至少約10重量%的聚丙烯醯胺的蝕刻膏的黏度足以實質固定在邊緣表面，且包含至少約20重量%的POLYOXTM 或Tomamine®的蝕刻膏的黏度足以實質固定在邊緣表面。
蝕刻速率分析
製備兩種不同蝕刻膏，第一種具有約20重量%的Tomamine®酸性增稠劑與約80重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的組合，而第二種具有約30重量%的Tomamine®酸性增稠劑與約70重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的組合。在約45℃下將每一種蝕刻膏施加至康寧LotusTM NXT玻璃樣品達約30秒。亦在約45℃下將約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液施加至康寧LotusTM NXT玻璃樣品達約30秒。每一個施加的蝕刻速率藉由下列方法來測定：在化學處理之前將一片耐酸遮蔽膠帶黏貼在玻璃的平坦表面上，並在化學處理之後使用Zygo® NewViewTM 光學表面剖析儀來測量階高度。第4圖顯示不同施加的蝕刻速率比較。如第4圖所示，具有約20重量%的增稠劑的蝕刻膏的蝕刻速率高於具有約30重量%的增稠劑的蝕刻膏。所觀察到的具有較高增稠劑濃度的蝕刻膏的降低蝕刻速率係歸因於該蝕刻膏的相對較高黏度，這會造成該蝕刻膏的功能性成分的較低擴散速率。
顆粒密度分析
在約45℃下將該些蝕刻膏與蝕刻溶液施加至康寧LotusTM NXT玻璃樣品達約30秒後，亦可針對前述用於蝕刻速率分析中的兩種不同蝕刻膏與蝕刻溶液對顆粒密度的影響進行分析。針對此分析，使用「膠黏著（gel-tack）」法來測定玻璃物件的邊緣表面上的顆粒密度。此方法涉及將玻璃的邊緣表面壓在一片黏著膠上，以將顆粒轉移至凝膠上，在光學顯微鏡下拍攝凝膠的壓印區域的影像，且接著分析該影像以測定顆粒密度。在兩個蝕刻膏與蝕刻溶液之間，包含約20重量%的增稠劑與約80重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的蝕刻膏顯示最低的顆粒計數，為每0.1平方毫米約28個顆粒。相較之下，包含約30重量%的增稠劑與約70重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的蝕刻膏顯示每0.1平方毫米約594個顆粒的顆粒計數，而約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的蝕刻溶液顯示每0.1平方毫米約510個顆粒的顆粒計數。
第5A至5D圖顯示各種玻璃樣品的SEM截面影像，其中第5A圖顯示康寧LotusTM NXT玻璃的未經處理樣品，而第5B至5D圖顯示在約45℃下進行各種處理達約30秒的康寧LotusTM NXT玻璃樣品的影像。具體來說，第5B圖顯示以約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液處理的玻璃樣品的影像，第5C圖顯示以包含約20重量%的Tomamine® Acid增稠劑與約80重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的蝕刻膏處理的玻璃樣品的影像，以及第5D圖顯示以包含約30重量%的Tomamine® Acid增稠劑與約70重量%的約1.5莫耳氫氟酸與約1.5莫耳氫氯酸的水性蝕刻溶液的蝕刻膏處理的玻璃樣品的影像。以蝕刻膏處理的邊緣表面顯示比未經處理表面或以蝕刻溶液處理的表面相對較平滑的表面，以包含約20重量%的增稠劑的蝕刻膏處理的表面是最平滑的。
在此所揭露的實施例包含在將蝕刻膏施加至邊緣表面後，將蝕刻膏由邊緣表面沖洗掉的實施例。舉例來說，可利用至少一種沖洗溶液沖洗邊緣表面，該沖洗溶液包含液體，例如水（諸如，去離子水），可包含或可不含至少一種成分以提高沖洗溶液中的蝕刻膏溶解度，例如，去汙劑或介面活性劑。
在某些示例性實施例中，玻璃物件可浸入沖洗溶液中，例如，以諸如超音波能攪動的沖洗溶液。亦可利用沖洗溶液並施加機械動作，例如，利用刷具，來沖洗玻璃物件。
在某些示例性實施例中，可在高溫下利用沖洗溶液將蝕刻膏由邊緣表面沖洗掉，例如至少約75℃的溫度，例如約75℃至約95℃的溫度範圍。在此實施例中，舉例來說，可在約45℃至約60℃的溫度範圍中施加蝕刻膏，使得在高於蝕刻膏的溫度下將沖洗溶液施加至邊緣表面。
舉例來說，申請人發現當施加包含至少約20重量%的增稠劑的蝕刻膏至玻璃物件（例如，玻璃片）的邊緣表面後，相較於在約45℃的溫度下將玻璃物件浸入以超音波能攪動的去離子水，在約75℃的溫度下將玻璃物件浸入以超音波能攪動的去離子水中可在少於約一半的時間中將包含至少約20重量%的增稠劑的蝕刻膏移除。
在此所揭露的實施例可使玻璃物件（包含玻璃片）具有降低顆粒密度的邊緣表面，例如每0.1平方毫米約200，且利用實質移除諸如削平製程所導致的次表面破壞而同時具有有利的平滑表面型態。因此，在此所揭露的實施例不僅提供相對低的邊緣表面密度的優點，亦可提供相對平滑表面的額外優點，該相對平滑表面不易受到經由下游處理步驟所造成的額外顆粒生成的影響。在此所揭露的實施例亦包含移除由施加蝕刻溶液所產生的反應副產物的實施例。
儘管已參照熔融下拉製程來描述前述實施例，但應理解，該些實施例亦可應用至其他玻璃成型製程，例如，浮製法、狹縫拉製製程、向上拉製製程以及壓輥製程。
可實施本發明實施例的各種修飾例與變化例，而不會編離本發明的精神與範疇，這對於在此技術領域中具有通常知識者來說是顯而易見的。因此，意圖使本發明涵蓋該些修飾例與變化例，使該些修飾例與變化例落入後附申請專利範圍以及該些修飾例與變化例的等效例的範疇中。
10‧‧‧玻璃製造設備
12‧‧‧玻璃熔融爐
14‧‧‧熔融槽
16‧‧‧上游玻璃製造設備
18‧‧‧儲存槽
20‧‧‧原始材料輸送裝置
22‧‧‧馬達
24‧‧‧原始材料
26‧‧‧箭頭
28‧‧‧熔融玻璃
30‧‧‧下游玻璃製造設備
32‧‧‧第一連接導管
34‧‧‧澄清槽
36‧‧‧混合槽
38‧‧‧第二連接導管
40‧‧‧輸送槽
42‧‧‧成型體
44‧‧‧出口導管
46‧‧‧第三連接導管
48‧‧‧成型設備
50‧‧‧入口導管
52‧‧‧凹槽
54‧‧‧會聚成型表面
56‧‧‧底部邊緣
58‧‧‧玻璃條帶
60‧‧‧拉伸或流動方向
62‧‧‧玻璃片
64‧‧‧機械手臂
65‧‧‧抓取工具
72‧‧‧邊緣輥
82‧‧‧拉輥
100‧‧‧玻璃分離設備
162‧‧‧第一主要表面
164‧‧‧第二主要表面
166‧‧‧邊緣表面
200‧‧‧砂輪
300‧‧‧箭頭
第1圖為熔融下拉玻璃製造設備與製程的實例示意圖；
第2圖為玻璃片的透視圖；
第3圖為玻璃片的邊緣表面的削平製程的至少一部分透視圖；
第4圖為圖表，顯示施加不同蝕刻膏與蝕刻溶液至玻璃的蝕刻速率；以及
第5A至5D圖顯示玻璃樣品的橫截面掃描式電子顯微鏡（SEM）圖像，比較未處理樣品與經蝕刻膏以及蝕刻溶液處理之樣品。
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Claims (18)

  1. 一種製造一玻璃物件的方法，包括： 形成該玻璃物件，其中該玻璃物件包含一第一主要表面、平行於該第一主要表面的一第二主要表面以及一邊緣表面，該邊緣表面在該第一主要表面與該第二主要表面的一垂直方向中延伸於該第一主要表面與該第二主要表面之間；以及施加一蝕刻膏至該玻璃物件的該邊緣表面，其中施加該蝕刻膏降低該邊緣表面上的一顆粒密度。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該蝕刻膏包含氫氟酸與氫氯酸。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該方法進一步包含：合併一蝕刻溶液與一增稠劑以製造該蝕刻膏，其中該蝕刻溶液中的氫氯酸的一濃度為該蝕刻溶液中的氫氟酸的一濃度的至少約兩倍。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該蝕刻溶液中的氫氟酸的該濃度為至少約1.5莫耳。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該蝕刻溶液中的氫氟酸的該濃度為約1.5莫耳至約6莫耳的範圍。
  6. 如請求項4所述之方法，其中該蝕刻溶液中的氫氯酸的該濃度為約3莫耳至約12莫耳的範圍。
  7. 如請求項3所述之方法，其中該蝕刻溶液中的氫氯酸與氫氟酸的濃度比率為約2：1至約6：1的範圍。
  8. 如請求項1所述之方法，其中施加該蝕刻膏降低該邊緣表面上的一顆粒密度至每0.1平方毫米小於約200。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該蝕刻膏包含至少約10重量%的增稠劑。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該增稠劑包含至少一種選自由下列所組成的群組的成分：聚丙烯醯胺（polyacrylamides）、聚乙烯氧化物（polyethylene oxides）以及醚胺（ether amines）。
  11. 如請求項1所述之方法，其中施加該蝕刻膏後，該邊緣表面的一蝕刻速率為至少約2微米/分鐘。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該施加步驟進一步包含在至少約45℃的一溫度下施加該蝕刻膏。
  13. 如請求項1所述之方法，其中在施加該蝕刻膏之前，該邊緣表面進行一削平製程。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該施加步驟進一步包含藉由至少一種選自由下列所組成的群組的方法來施加該蝕刻膏：噴塗、霧化、浸漬、滾軋以及刷塗。
  15. 如請求項1所述之方法，其中該方法進一步包含在至少約75℃的一溫度下將該蝕刻膏由該邊緣表面沖洗掉。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該施加步驟進一步包含在範圍為約45℃至約60℃的一溫度下施加該蝕刻膏。
  17. 一種玻璃物件，該玻璃物件由請求項1所述之方法所製得。
  18. 一種電子元件，該電子元件包含請求項17所述之玻璃物件。
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