TWI763679B - 基於多色感光玻璃的部件以及製作方法 - Google Patents
基於多色感光玻璃的部件以及製作方法Info
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Abstract
揭露基於多色玻璃物件及製作方法。此方法包括形成基於玻璃部件及將第一區暴露至輻射與將第二區暴露至輻射，使第一區與第二區具有不同尺寸的金屬奈米粒子，造成多色玻璃物件。
Description
本申請案主張2016年6月13日提出申請之美國臨時申請案第62/349,486號之優先權權益，其全部內容在此以引用之方式併入本文。
本發明的具體例大體上關於基於玻璃的物件，諸如基於多色玻璃的物件，及其製造方法。
基於玻璃的物件及尤其是基於強化玻璃的物件被廣泛使用在電子裝置中為蓋板或視窗，用於可攜或行動電子通訊及娛樂裝置，諸如行動電話、智慧型手機、平板、放影機、資訊終端(IT)裝置、筆記型電腦、導航系統及類似物，以及在其他應用中，諸如建築(例如窗戶、淋浴面板、工作臺面)、交通(例如汽車、火車、飛機、船舶)、電器、或需要優越破裂抵抗性但為薄且輕量的物件的任何應用。基於玻璃的物件具有多種色彩及/或為各種圖案會使得能夠讓各種美學上令人愉快的基於玻璃的物件被製造。
因此，將期望提供製造基於多色玻璃的物件的方法。此外，將期望提供製造化學強化的(例如離子交換)多色的基於玻璃的物件的方法。
本發明的態樣(1)提供一種物件。此物件包含基於玻璃的基板。此基於玻璃的基板包含：含有具有第一平均粒子直徑的成分的金屬奈米粒子的第一區；及含有具有第二平均粒子直徑的成分的金屬奈米粒子的第二區，第二平均粒子直徑不同於第一平均粒子直徑。
本發明的態樣(2)提供態樣(1)的物件，其中此基於玻璃的基板包含：40-85 mol% SiO2
；0-30 mol% Al2
O3
；0-20 mol% B2
O3
；0-10 mol% P2
O5
；0-30 mol% Li2
O+Na2
O+K2
O+Rb2
O；0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO；0-10 mol%的ZnO；0-10 mol% ZrO2
；0-10 mol% Y2
O3
；0-10 mol% La2
O3
；0-10 mol% NiO；＞0-5 mol% Au；及0-5 mol%的CeO2
。
本發明的態樣(3)提供態樣(1)或態樣(2)的物件，其中此基於玻璃的基板包含：55-75 mol% SiO2
;10-20 mol% Al2
O3
;0-5 mol% B2
O3
;0-5 mol% P2
O5
;10-25 mol% Li2
O+Na2
O+K2
O+Rb2
O;0-10 mol% MgO+CaO+SrO+BaO;0-5 mol%的ZnO;0-5 mol% ZrO2
;0-5 mol% Y2
O3
;0-5 mol% La2
O3
;0-5 mol% NiO;0.001-0.1 mol% Au;及＞0-1 mol%的CeO2
。
本發明的態樣(4)提供態樣(1)至態樣(3)任一者的物件，其中此成分選自由Au、Ag及Cu所構成的群組。
本發明的態樣(5)提供態樣(1)至態樣(4)任一者的物件，其中此成分是Au。
本發明的態樣(6)提供態樣(1)至態樣(5)任一者的物件，其中此基於玻璃的基板進一步包含光敏劑。
本發明的態樣(7)提供態樣(1)至態樣(6)任一者的物件，前述請求項任一者的物件，其中此基於玻璃的基板進一步包含CeO2
。
本發明的態樣(8)提供態樣(1)至態樣(7)任一者的物件，其中第一區具有在範圍為90°至170°之外的色相角。
本發明的態樣(9)提供態樣(1)至態樣(8)任一者的物件，其中第二區實質上無此成分的金屬奈米粒子，且實質上為無色的。
本發明的態樣(10)提供態樣(1)至態樣(9)任一者的物件，其中第二區具有不同於第一區的色相角的色相角。
本發明的態樣(11)提供態樣(1)至態樣(10)任一者的物件，其中此基於玻璃的基板進一步包含：含有具有第三平均粒子直徑的成分的金屬奈米粒子的第三區，且第三平均粒子直徑不同於第一平均粒子直徑與第二平均粒子直徑。
本發明的態樣(12)提供態樣(1)至態樣(11)任一者的物件，其中第一平均粒子直徑是約50 nm至約250 nm。
本發明的態樣(13)提供態樣(1)至態樣(12)任一者的物件，其中此基於玻璃的基板包含：壓縮應力層，其從此基於玻璃的基板的表面延伸至一壓縮深度。
本發明的態樣(14)提供態樣(1)至態樣(13)任一者的物件，其中此基於玻璃的基板具有厚度為小於約3 mm。
本發明的態樣(15)提供一種消費性電子產品。此消費性電子產品包含：具有一前表面、一背表面及多個側表面的外殼；多個電子組件被提供至少部分地在此外殼之內，此等電子組件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，此顯示器被提供在此外殼的前表面或鄰近於此外殼的前表面；以及安置在此顯示器上方的蓋玻璃，其中此外殼的一部分或此蓋玻璃的至少一者包含態樣(1)至態樣(14)任一者的物件。
本發明的態樣(16)提供一種方法。此方法包含：以紫外線源照射基於玻璃的基板的第一區，以形成包含在第一區中的金屬奈米粒子核的經照射的基於玻璃的基板；及加熱處理此經照射的基於玻璃的基板，以形成包含在第一區中的一成分的金屬奈米粒子的經熱處理的基於玻璃的基板；其中此經熱處理的基於玻璃的基板包含第二區，此第二區含有具有第二平均粒子直徑的此成分的金屬奈米粒子，第二平均粒子直徑不同於第一平均粒子直徑。
本發明的態樣(17)提供態樣(16)的方法，進一步包含：在照射此基於玻璃的來源之前，將遮罩安置在此基於玻璃的基板與此紫外線源之間。
本發明的態樣(18)提供態樣(17)的方法，其中此遮罩是噴墨印刷的。
本發明的態樣(19)提供態樣(17)或態樣(18)的方法，其中此遮罩降低相對於第一區在第二區的以此紫外線源的照射強度。
本發明的態樣(20)提供態樣(17)至態樣(19)任一者的方法，進一步包含：在照射此基於玻璃的基板之後移除此遮罩。
本發明的態樣(21)提供態樣(16)至態樣(20)任一者的方法，其中此成分選自由Au、Ag及Cu所構成的群組。
本發明的態樣(22)提供態樣(16)至態樣(21)任一者的方法，其中此基於玻璃的基板進一步包含光敏劑。
本發明的態樣(23)提供態樣(16)至態樣(22)任一者的方法，其中此基於玻璃的基板進一步包含CeO2
。
本發明的態樣(24)提供態樣(16)至態樣(23)任一者的方法，進一步包含：從第二方向以紫外線源的此基於玻璃的基板的第二照射，其中照射此基於玻璃的基板的第一區是從第一方向，而第一方向不同於第二方向。
本發明的態樣(25)提供態樣(16)至態樣(24)任一者的方法，其中此基於玻璃的基板的此加熱處理是此基於玻璃的基板的唯一熱處理。
本發明的態樣(26)提供態樣(16)至態樣(25)任一者的方法，其中此經照射的基於玻璃的基板相對於此基於玻璃的基板顯示出實質上無色彩變化。
本發明的態樣(27)提供態樣(16)至態樣(26)任一者的方法，進一步包含：離子交換此經熱處理的基於玻璃的基板。
本發明的態樣(28)提供態樣(16)至態樣(27)任一者的方法，進一步包含：以下拉(down-draw)製程形成此基於玻璃的基板。
本發明的態樣(29)提供態樣(16)至態樣(28)任一者的方法，其中此基於玻璃的基板包含：40-85 mol% SiO2
;0-30 mol% Al2
O3
;0-20 mol% B2
O3
;0-10 mol% P2
O5
;0-30 mol% Li2
O+Na2
O+K2
O+Rb2
O;0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO;0-10 mol%的ZnO;0-10 mol% ZrO2
;0-10 mol% Y2
O3
;0-10 mol% La2
O3
;0-10 mol% NiO;＞0-5 mol% Au;及0-5 mol%的CeO2
。
本發明的態樣(30)提供態樣(16)至態樣(29)任一者的方法，其中此熱處理發生在溫度為約500℃至約900℃持續約0.5小時至約4小時。
本發明的態樣(31)提供態樣(16)至態樣(30)任一者的方法，其中照射此基於玻璃的基板發生於強度為約1 mW至約20 mW下持續約0.1小時至約10小時。
在說明數個範例具體例之前，將理解到本發明並不侷限於在之後說明書中說明的架構或處理步驟的細節。在此提供的本發明可為其他具體例且可以各種方式被實行或執行。
貫穿本說明書的參照「一具體例(one embodiment)」、「某些具體例」、「各種具體例」、「一或更多具體例」、或「一具體例(an embodiment)」意味以此具體例描述的特定特徵、結構、材料、或性質可包含在本發明的至少一個具體例中。因此，出現在本說明書的各種地方的用語諸如「在一或更多具體例中」、「在某些具體例中」、「在各種具體例中」、「在一具體例中(in one embodiment)」或「在一具體例中(in an embodiment)」並不必然指的是相同的具體例。再者，特定特徵、結構、材料、或性質可以任何合適方式結合在一或更多具體例中。本文說明的各種基於玻璃的物件及方法可選自建築的基於玻璃的基板、車輛上釉(vehicle glazing)、車輛內部的基於玻璃的基板、電器的基於玻璃的基板、手持裝置的基於玻璃的基板(諸如使用為螢幕覆蓋或外殼的一部分)、及可戴式裝置的基於玻璃的基板。
在本文使用時，用語「基於玻璃的物件」、「基於玻璃的基板」、「基於玻璃的部件」、及「基於玻璃的覆蓋」被使用為其最寬廣意義，以包括整體地或部分地由玻璃所製成的任何物品。基於玻璃的物件包括玻璃與非玻璃材料的疊層、玻璃與結晶材料的疊層、及玻璃-陶瓷(包括一非晶相與一結晶相)。除非另外指明，所有的組成是以莫耳百分率(mol%)的形式表示。根據一或更多具體例的玻璃基板或物件可選自鹼石灰玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬的硼矽酸鹽玻璃、及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。在一或更多具體例中，基板或部件是玻璃或玻璃-陶瓷，且此玻璃或玻璃-陶瓷可被強化，例如熱強化、回火玻璃/玻璃-陶瓷、或化學強化玻璃/玻璃陶瓷。在一或更多具體例中，強化的基於玻璃的基板或物件具有壓縮應力(CS)層，帶有在化學強化的基於玻璃的基板內延伸的CS，從化學強化的基於玻璃的基板的表面至壓縮應力深度層(DOL)為至少10 μm至數十微米深。在一或更多具體例中，基於玻璃的基板是化學強化的基於玻璃的基板。
注意到用語「實質上」與「約」可在本文用於表示可歸因於任何定量比較、數值、量測、或其他表示法的固有的不確定性程度。這些用語也在本文用於表示定量表示可從指定值變化的程度，而不造成改變於討論中的主題的基本功能。因此，例如「實質上無MgO」的基於玻璃的物件為其中MgO並非主動加入或批次進入此基於玻璃的物件，但可存在於非常小量當作汙染物。
本發明的一或更多具體例提供基於多色玻璃的物件，包括基於連續多色玻璃的基板。此基於多色玻璃的物件或基板可為平坦的，或其可為彎曲於一或更多方向(例如x、y及/或z平面)，以提供三維基板或物件。此基於玻璃的基板或物件可為冷形成的(cold-formed)。在一或更多具體例中，此基板或物件為在至少一方向(例如x、y及/或z平面)上彎曲。在一或更多具體例中，此基於玻璃的基板或物件可具有2.5-維度，例如藉由具有斜角邊緣。
此基於玻璃的基板可具有任何適合尺寸與形狀。在某些具體例中，此基於玻璃的基板可具有厚度為小於約3 mm，諸如小於約2.5 mm、約2 mm、約1.5 mm、約1 mm、約0.7 mm、約0.5 mm、或更小。在某些具體例中，此基於玻璃的物件可被提供為玻璃毛胚(glass blank)的形式，諸如具有至少一尺度大於3 mm的玻璃毛胚。
此基於玻璃的基板可含有第一成分，其中此第一成分能夠形成表現表面電漿子效應的金屬粒子。此第一成分可選自，但不限於，金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、及前述物的混合物。此第一成分較佳地為金。此第一成分的含量可在範圍為大於0 mol%至約5 mol%，諸如從0.001 mol%至約0.1 mol%。此第一成分可為分散遍及基於連續玻璃的基板的至少一部分的奈米粒子的形式。在本文使用時，「奈米粒子」指稱具有至少一尺度在奈米體系(1 nm至1,000 nm)中的粒子。此第一成分的金屬粒子的尺寸直接相關於含有此金屬奈米粒子的基於玻璃的基板的區域的被觀察到的色彩。在某些具體例中，此金屬奈米粒子可具有平均粒子直徑為約1 nm至約500 nm，諸如約1 nm至約400 nm、約1 nm至約300 nm、約1 nm至約200 nm、約1 nm至約100 nm、約50 nm至約250 nm、約5 nm至約20 nm、或包含在其中的任何子範圍。在本文使用時，平均粒子直徑是藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)而量測的。通常，奈米粒子的濃度，其可藉由粒子-對-粒子間距而顯示，可隨著增加UV輻射暴露而增加。
在某些具體例中，基於連續玻璃的基板可含有具有第一成分的金屬奈米粒子的第一區，此金屬奈米粒子具有第一平均粒子直徑。此基於玻璃的基板的第二區可含有第一成分的金屬奈米粒子，此金屬奈米粒子具有不同於第一平均粒子直徑的第二平均粒子直徑。此等平均粒子直徑的不同產生在第一區與第二區之間觀察到的色彩的不同。在本文使用時，實質上無或無金屬奈米粒子的一區是被視為含有具有平均金屬奈米粒子直徑為0 nm的金屬奈米粒子及/或金屬粒子太小而不能產生色彩。在某些具體例中，此基於連續玻璃的基板可含有額外的區，諸如第三區，含有金屬奈米粒子，具有不同於在此基於連續玻璃的基板的其他區中的金屬奈米粒子的平均粒子尺寸的平均粒子尺寸。此基於連續玻璃的基板可含有至少兩個不同色彩的區，且在某些具體例中可包括超過兩種不同色彩的區。此基於連續玻璃的基板被視為「多色的」，當含有至少兩個不同色彩的區，為了此目的，帶有透明或無色區被視為一個色彩區。
此基於玻璃的基板可顯示各種色彩。在某些具體例中，此基於玻璃的基板可顯示具有不同於90°至170°的色相角的色彩。以不同的說法，此基於玻璃的基板可顯示具有色相角為0°至90°與170°至360°的色彩。在某些具體例中，藉由此基於玻璃的基板顯示的色彩的飽和值(C)可在範圍從1至40。在某些具體例中，已經顯示出大於30的飽和值(C)。此基於玻璃的基板可顯示具有L*值為80至65、a*值為-5至40、及b*值為-15至5的色彩。藉由此基於玻璃的基板顯示的色彩可包括粉紅色、藍色、洋紅色、及紅色。在某些具體例中，此基於玻璃的基板顯示與一無色區一起的一或更多色彩。
此基於玻璃的基板是光敏性的。在某些具體例中，此基於玻璃的基板可含有光敏劑做為第二成分。在某些具體例中，此光敏劑可包括與紫外線輻射反應的金屬氧化物，以在此基於玻璃的基板中形成電子-電洞對。此電子-電洞對可接著與此基於玻璃的基板的能帶間隙相互反應，使得電子存在一時間，足以與第一成分相互反應並形成核，能夠將第一成分的金屬奈米粒子成核。
此光敏劑可包括使用在此領域中的任何光敏劑。在某些具體例中，此光敏劑可為氧化鈰、氧化銪、氧化銅、或前述物的組合。此光敏劑的含量可為約0 mol%至約5 mol%，諸如大於0 mol%至約4 mol%、大於0 mol%至約3 mol%、大於0 ml%至約2 mol%、大於0 mol%至約1 mol%、或包含在其中的任何子範圍。在某些具體例中，可不需要此光敏劑，當使用的UV輻射源具有的能量超過此基於玻璃的基板的能帶間隙。
此基於玻璃的基板可被當作連續的。當本文使用時，「基於連續玻璃」的基板指稱為單一塊且具有單一整體組成的基於玻璃的基板。
在某些具體例中，基於多色玻璃的基板可被稱為具有色彩的一深度。在某些具體例中，基於多色玻璃的物件可包括週期性佈置的線或格柵，且在某些具體例中的基於多色玻璃的物件顯示出色彩梯度。
在某些具體例中，基於多色玻璃的物件可具有紋理化表面，以提供更佳的「至手感覺(feel to the hand)」。此紋理化表面可替代地被稱為「模糊(hazed)」表面，且可具有一範圍的粗糙度，其提供「手感(hand-feel)」於任何地方範圍從「黏著平滑(sticky-smooth)」至「光滑柔軟(velvety-soft)」至「粗糙」。在某些具體例中，此紋理以此方式實行，以搭配或對齊上色的圖案。
根據一或更多具體例，提供進一步包括塗層的基於玻璃的物件。在一或更多具體例中，基於玻璃的物件包括塗層，施加用以功能，諸如防刮、保護免於損害(諸如誘發破裂的尖銳接觸)、抗菌性質、抗反射性質、電容觸碰敏感性、光致變色塗層、或其他光學性質。此塗層可藉由任何合適技術施加，諸如化學氣相沉積(例如電漿增強化學氣相沉積、低壓化學氣相沉積、大氣壓化學氣相沉積、及電漿增強大氣壓化學氣相沉積)、物理氣相沉積(例如反應性或非反應性濺射或雷射剝蝕)、熱或電子束蒸鍍及/或原子層沉積。此塗層也可藉由浸塗(dip-coating)、噴塗、刷塗(brushing)、旋塗及其他適合的塗佈施加技術而施加。
在某些具體例中，基於玻璃的基板可具有整體組成，包括：40-85 mol% SiO2
;0-30 mol% Al2
O3
;0-20 mol% B2
O3
;0-10 mol% P2
O5
;0-30 mol% Li2
O+Na2
O+K2
O+Rb2
O;0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO;0-10 mol%的ZnO;0-10 mol% ZrO2
;0-10 mol% Y2
O3
;0-10 mol% La2
O3
;0-10 mol% NiO;＞0-5 mol% Au;及0-5 mol%的CeO2
。在另一具體例中，基於玻璃的基板可具有整體組成，包括：55-75 mol% SiO2
;10-20 mol% Al2
O3
;0-5 mol% B2
O3
;0-5 mol% P2
O5
;10-25 mol% Li2
O+Na2
O+K2
O+Rb2
O;0-10 mol% MgO+CaO+SrO+BaO;0-5 mol%的ZnO;0-5 mol% ZrO2
;0-5 mol% Y2
O3
;0-5 mol% La2
O3
;0-5 mol% NiO;0.001-0.1 mol% Au;及＞0-1 mol%的CeO2
。在某些具體例中，基於玻璃的基板可包括金、銀及/或銅的濃度大於0 mol%至5 mol%，諸如0.001 mol%至0.01 mol%、0.001 mol%至0.1 mol%、0.001 mol%至2 mol%、0.001 mol%至3 mol%、0.001 mol%至4 mol%、或包含在其中的任何子範圍。
在某些具體例中，基於玻璃的基板是離子可交換的。在某些具體例中，基於玻璃的基板是離子可交換的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物。在某些具體例中，基於玻璃的基板包括離子可交換的鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃組成物。
產生基於玻璃的物件，可藉由方法包括將基於玻璃的基板的第一區暴露至UV輻射，接著熱處理經UV照射的基於玻璃的基板，以產生多色的基於玻璃的基板。決定產生在基於玻璃的基板的色彩是基於輻射暴露及熱處理狀況。
基於玻璃的基板的UV照射產生在經照射區中的金屬粒子核。此UV輻射有足夠能量以在基於玻璃的基板中形成電子-電洞對，其中電子存活一時間週期足以與分解在基於玻璃的基板中的金屬成分相互反應，並形成金屬粒子核。在某些具體例中，藉由UV輻射與基於玻璃的基板中的光敏化試劑的相互反應而可形成電子-電洞對。不希望被任何特定理論所侷限，此金屬粒子核可為非常小的金屬粒子，能夠在後續熱處理步驟期間將金屬奈米粒子的成長成核。形成在基於玻璃的基板中的金屬粒子核的濃度是相反地關聯於在後續熱處理步驟期間形成的金屬奈米粒子的尺寸，其中越高濃度的金屬粒子核產生具有越小平均粒子直徑的金屬奈米粒子。在此方法中，越長的輻射暴露時間產生具有越小的金粒子及紅色相的區。類似地，越短的輻射暴露時間，金粒子的粒子尺寸增加，產生越藍的色相。產生在基於玻璃的基板中的色彩或色相可被主要地視為在暴露至輻射期間暴露通量的功能。提供在暴露中的暴露通量的程度是表示為時間與強度的乘積。以方程式的形式，暴露通量=強度×時間。
在某些具體例中，暴露至UV輻射源的基於玻璃的基板可為如被生產的形式。例如，受到UV照射的基於玻璃的基板可不承受添加其他元素於起始形成之後，諸如透過離子交換或離子佈植。
藉由任何合適UV輻射源可產生UV輻射。在某些具體例中，可以大量暴露(flood exposure)的方式利用UV光。在某些具體例中，UV源可為準直氙燈。在另一具體例中，UV源可為雷射，且在某些具體例中，此雷射可相對於基於玻璃的基板移動，以將基於玻璃的基板的特定部分暴露至UV輻射。UV輻射暴露可被執行於各種暴露時間與暴露強度。在某些具體例中，可執行UV輻射暴露持續約0.1小時至約10小時，諸如約0.5小時至約9小時、約1小時至約8小時、約2小時至約7小時、約3小時至約6小時、約4小時至約5小時，或包含在其中的任何子範圍。在某些具體例中，可執行UV輻射暴露於強度為約1 mW至約20 mW，諸如約10 mW。
在某些具體例中，可在基於玻璃的基板與UV源之間安置遮罩。當利用UV源產生大量暴露時，遮罩的使用可為特別有吸引力的。參照圖1，在UV暴露期間，遮罩360可安置在根據某些具體例的基於光敏性玻璃的基板340之間。遮罩360提供輻射阻擋圖案，造成暴露至輻射的照射區345。如圖1所示，輻射表示為指向遮罩360的箭頭。輻射暴露時間及/或強度在基於玻璃的基板340的不同區中可改變，以提供具有不同濃度的金屬粒子核的照射區345，在熱處理後造成不同的色彩。
可藉由任何合適處理產生遮罩。在某些具體例中，可藉由噴墨印刷處理產生遮罩。遮罩可直接產生在基於玻璃的基板的表面上或透明的載體基板上，諸如玻璃載體基板。在某些具體例中，遮罩對於UV輻射可為完全不透明。在另一具體例中，遮罩對於UV輻射可為部分不透明，且可包括至少兩區，帶有對於UV輻射不同程度的不透明度。遮罩的不同程度的不透明度產生基於玻璃的基板的多個區，其暴露至不同程度的輻射強度。在某些具體例中，可在基於玻璃的基板與來自多個方向的UV輻射源之間安置遮罩。例如，第一遮罩可安置在基於玻璃的基板的第一表面與第一UV源之間，而第二遮罩可安置在基於玻璃的基板的第二表面與第二UV源之間。在UV輻射暴露結束之後可移除遮罩，且在某些具體例中，可在熱處理經照射的基於玻璃的基板之前移除遮罩。
在某些具體例中，在基於玻璃的基板的照射期間，UV輻射衝擊在基於玻璃的基板上的方向可改變。在一具體例中，基於玻璃的基板可從前側暴露至UV輻射，且也可從背側暴露至UV輻射。當UV輻射進入基於玻璃的基板的深度增加，在基於玻璃的基板中產生金屬粒子核的UV輻射的效果會降低。此會產生基於玻璃的基板，其中產生在基於玻璃的基板內不同深度處的色彩是不同的。將基於玻璃的基板暴露至來自不同方向(諸如相反方向)的UV輻射會產生遍佈基於玻璃的基板的深度更一致的色彩。在某些具體例中，使用各種UV衝擊角度可獲得原本不能得到的效果，諸如在厚玻璃基板中的深飽和紅色。
基於玻璃的物件可在任何合適狀況下被熱處理。在某些具體例中，熱處理可包括將經照射的基於玻璃的基板暴露至熱從150℃至1000℃，諸如從200℃至900℃、300℃至800℃、400℃至700℃、500℃至600℃、或包含在之中的任何子範圍。可執行熱處理持續一時間為從5分鐘至24小時，諸如15分鐘至18小時、30分鐘至12小時、1小時至10小時、或包含在其中的任何子範圍。在某些具體例中，可在任何合適氣氛中執行熱處理，而沒有限制。在某些具體例中，在具有實質上同等效果的周圍氣氛或惰性氣氛中執行熱處理。
在某些具體例中，以單一暴露至輻射及單一熱處理步驟製造基於多色玻璃的物件。在某些具體例中，基於玻璃的基板顯示出沒有色彩改變，於UV輻射暴露之後但在熱處理之前。其他基於光敏性玻璃的材料，諸如Joseph玻璃，其中銀裝飾(silver decoration)成長在玻璃中的NaF晶體的尖端上，需要多個熱處理步驟、多個UV暴露、梯度熱處理步驟、或前述步驟的某些組合以產生多種色彩。
在某些具體例中，產生基於玻璃的物件的方法額外地包括離子交換基於玻璃的基板，以強化基於玻璃的基板。在某些具體例中，離子交換強化形成壓縮應力(CS)，帶有大小在範圍為100 MPa至1,100 MPa、或更大，於離子可交換的玻璃或玻璃-陶瓷基板的外部區中。在某些具體例中，離子交換強化形成壓縮應力(CS)大小在範圍為600 MPa至1,100 MPa、或更大，於離子可交換的玻璃或玻璃-陶瓷基板的外部區中。在某些具體例中，離子交換發生在基於玻璃的物件的熱處理之後，使得在離子交換處理之前，基於玻璃的物件是多色的。
使用各種不同的處理可產生連續的基於玻璃的基板。例如，形成基於玻璃的基板的範例方法包括漂浮玻璃(float glass)製程及下拉(down-draw)製程，諸如熔融拉伸(fusion draw)及狹槽拉伸(slot draw)製程。藉由漂浮玻璃製程製備的基於玻璃的基板可被特徵化為平滑表面及均勻厚度，且是藉由在熔融金屬(諸如錫)的床上的漂浮熔融玻璃所製成。在一範例製程中，熔融玻璃被供給至熔融錫床的表面上，形成漂浮玻璃條帶。當玻璃條帶沿著錫浴槽流動時，溫度逐漸降低直到玻璃條帶固化成固態的基於玻璃的基板，其可從此錫被提升到滾輪上。一旦離開浴槽，基於玻璃的基板可被進一步冷卻並退火以減少內部應力。
下拉製程產生具有均勻厚度的基於玻璃的基板，其擁有相對原始表面。因為基於玻璃的基板的平均撓曲強度是藉由表面缺陷的數量與尺寸所控制，具有最小接觸的原始表面具有較高的起始強度。當此高強度的基於玻璃的基板接著被進一步強化(例如化學地)，完成的強度可高於具有已經被折疊並拋光的表面的基於玻璃的基板。下拉的基於玻璃的基板可被拉伸到厚度為小於約2 mm。此外，下拉的基於玻璃的基板具有非常平坦、光滑表面，其可被用於其最終應用，而不需要額外昂貴的研磨與拋光。
熔融拉伸製程，例如，使用拉製槽，其具有用於接收熔融玻璃原料的通道。此通道具有多個堰，其開放於沿著通道的兩側上的通道的長度的頂部。當通道填充有熔融材料時，熔融玻璃溢流出此等堰。由於重力，熔融玻璃下流於拉製槽的外部表面成為兩流動玻璃膜。拉製槽的這些外部表面向下並向內延伸，使其接合於在拉製槽下方的一邊緣。此兩流動玻璃膜接合於此邊緣處，以融合並形成單一流動的基於玻璃的基板。此熔融拉伸方法提供優勢於，因為此兩玻璃膜流動越過通道融合在一起，完成的基於玻璃的基板的外部表面沒有與設備的任何部分接觸。因此，此熔融下拉的基於玻璃的基板的表面性質不受這樣接觸的影響。
狹槽拉伸製程不同於熔融拉伸方法。在狹槽拉伸製程中，熔融原料玻璃提供至拉製槽。拉製槽的底部具有一開放狹槽，帶有延伸於此狹槽長度的管嘴。熔融玻璃流動通過此狹槽/管嘴且被向下拉伸成為連續基板並進入退火區。在某些具體例中，使用於基於玻璃的基板的組成物可被批料具有0-2 mol%的至少一澄清劑，選自由包括Na2
SO4
、NaCl、NaF、NaBr、K2
SO4
、KCl、KF、KBr、及SnO2
的群組。
應注意到包括玻璃-陶瓷的基於玻璃的基板可以與玻璃基板相同的方式被強化。當在本文使用，用語「強化基板」可指稱已經被化學地強化的基於玻璃的基板，例如透過在基於玻璃的基板的表面中的較大離子對於較小離子的離子交換。然而，此領域中習知的熱強化方法，諸如熱回火或加熱強化，可被使用以形成強化的基於玻璃的基板。在某些具體例中，基於玻璃的基板可被強化，使用化學強化處理與熱強化處理的結合。
基於玻璃的物件可包含各種玻璃組成物，包括鹼石灰玻璃與各種鋁矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物的非限制性實例包括鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
55-69%、Al2
O3
18-25%、Li2
O 3-5%、Na2
O+K2
O 0-30%、MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%、ZnO 0-4%、TiO2
0-5%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-6%、P2
O5
0-8%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
57-66%、Al2
O3
18-23%、Li2
O 3-5%、Na2
O+K2
O 3-25%、MgO+CaO+SrO+BaO 1-4%、ZnO 0-4%、TiO2
0-4%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-6%、P2
O5
0-7%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
57-63%、Al2
O3
18-22%、Li2
O 3.5-5%、Na2
O+K2
O 5-20%、MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%、ZnO 0-3%、TiO2
0-3%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-5%、P2
O5
0-5%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。
在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼石灰玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
40-81%、Al2
O3
0-6%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-30%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30%、TiO2
+ZrO2
0-7%及P2
O5
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼石灰玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
50-81%、Al2
O3
0-5%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-28%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%、TiO2
+ZrO2
0-6%及P2
O5
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼石灰玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
55-76%、Al2
O3
0-5%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-25%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20%、TiO2
+ZrO2
0-5%及P2
O5
0-2%。
在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
60-85%、Al2
O3
0-10%、B2
O3
5-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 2-16%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%、TiO2
+ZrO2
0-5%及P2
O5
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
63-84%、Al2
O3
0-8%、B2
O3
5-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 3-14%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%、TiO2
+ZrO2
0-4%及P2
O5
0-2%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
63-83%、Al2
O3
0-7%、B2
O3
5-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-14%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10%、TiO2
+ZrO2
0-3%及P2
O5
0-2%。
在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
40-75%、Al2
O3
10-30%、B2
O3
0-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-30%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%、TiO2
+ZrO2
0-15及P2
O5
0-10%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
50-70%、Al2
O3
10-27%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-28%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13%、TiO2
+ZrO2
0-13%及P2
O5
0-9%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
55-68%、Al2
O3
10-27%、B2
O3
0-15%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-27%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-8%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
50-75%、Al2
O3
7-25%、B2
O3
0-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-5%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
52-73%、Al2
O3
7-23%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-5%。在其他具體例中，可用於製造基於玻璃的物件的玻璃組成物包括低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以重量%)包含：SiO2
53-71%、Al2
O3
7-22%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22%、TiO2
+ZrO2
0-8%及P2
O5
0-5%。
可被化學地強化的玻璃與玻璃-陶瓷組成物可被特徵化為離子可交換的。在本文使用時，「離子可交換的」意指包含組成物的基板，其能夠使位於或接近基板表面的陽離子與尺寸上為較大或較小任一者的相同價數的陽離子離子交換。上述的玻璃組成物可為離子可交換的。玻璃組成物的特定實例包含SiO2
、B2
O3
及Na2
O，其中 (SiO2
+B2
O3
) ≥ 66 mol%而Na2
O ≥ 9 mol%。在某些具體例中，合適的玻璃組成物進一步包含K2
O、MgO及CaO的至少一者。在特定具體例中，使用在基板中的玻璃組成物可包含61-75 mol% SiO2
;7-15 mol% Al2
O3
;0-12 mol% B2
O3
;9-21 mol% Na2
O;0-4 mol% K2
O;0-7 mol% MgO;及0-3 mol% CaO。
適合用於基板或物件的玻璃組成物的進一步特定實例包含：60-70 mol% SiO2
;6-14 mol% Al2
O3
;0-15 mol% B2
O3
;0-15 mol% Li2
O;0-20 mol% Na2
O;0-10 mol% K2
O;0-8 mol% MgO;0-10 mol% CaO;0-5 mol% ZrO2
;0-1 mol% SnO2
;0-1 mol% CeO2
;小於50 ppm As2
O3
;及小於50 ppm Sb2
O3
;其中12 mol% £ (Li2
O+Na2
O+K2
O) £ 20 mol%及0 mol% £ (MgO+CaO) £ 10 mol%。
適合用於基板或物件的玻璃組成物的更進一步實例包含：63.5-66.5 mol% SiO2
;8-12 mol% Al2
O3
;0-3 mol% B2
O3
;0-5 mol% Li2
O;8-18 mol% Na2
O;0-5 mol% K2
O;1-7 mol% MgO;0-2.5 mol% CaO;0-3 mol% ZrO2
;0.05-0.25 mol% SnO2
;0.05-0.5 mol% CeO2
;小於50 ppm As2
O3
;及小於50 ppm Sb2
O3
;其中14 mol% £ (Li2
O+Na2
O+K2
O) £ 18 mol%及2 mol% £ (MgO+CaO) £ 7 mol%。
在一特定具體例中，適合用於基板或物件的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物包含氧化鋁、至少一鹼金屬、及在某些具體例中，大於50 mol% SiO2
、在其他具體例中，至少58 mol% SiO2
、及在又其他具體例中，至少60 mol% SiO2
，其中比率((Al2
O3
+B2
O3
)/Ʃ改質劑)＞1，其中在此比率中，成分以mol%表示且改質劑為鹼金屬氧化物。在特定具體例中，此玻璃組成物包含：58-72 mol% SiO2
;9-17 mol% Al2
O3
;2-12 mol% B2
O3
;8-16 mol% Na2
O;及0-4 mol% K2
O，其中比率((Al2
O3
+B2
O3
)/Ʃ改質劑)＞1。
在又另一具體例中，基板或物件可包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物，包含：64-68 mol% SiO2
;12-16 mol% Na2
O;8-12 mol% Al2
O3
;0-3 mol% B2
O3
;2-5 mol% K2
O;4-6 mol% MgO;及0-5 mol% CaO，其中：66 mol% ≤ SiO2
+B2
O3
+CaO ≤ 69 mol%;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO ＞ 10 mol%;5 mol% ≤ MgO+CaO+SrO ≤ 8 mol%;(Na2
O+B2
O3
) - Al2
O3
≤ 2 mol%;2 mol% ≤ Na2
O - Al2
O3
≤ 6 mol%;及4 mol% ≤ (Na2
O+K2
O) - Al2
O3
≤ 10 mol%。
在一替代具體例中，基板或物件可包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物，包含：2 mol%或更多的Al2
O3
及/或ZrO2
或4 mol%或更多的Al2
O3
及/或ZrO2
。
在包括強化玻璃/玻璃-陶瓷物件的具體例中，此強化物件可藉由離子交換處理而化學強化。在離子交換處理中，通常藉由將基於玻璃的基板浸入熔融鹽浴中持續一預定時間週期，離子在或接近玻璃或玻璃-陶瓷基板的表面被交換為來自鹽浴的較大的金屬離子。在一具體例中，熔融鹽浴的溫度是約400℃至480℃且預定時間週期是約15分鐘至約24小時。將較大離子併入玻璃或玻璃-陶瓷基板強化了此基板，藉由創造壓縮應力於基板的接近表面區中或於在以及鄰近基板的表面的區中。對應的伸張應力誘發於基板的中央區內或離基板表面一距離的區內，以平衡壓縮應力。使用此強化處理的玻璃或玻璃-陶瓷基板可被更明確地描述為化學強化或離子交換玻璃或玻璃-陶瓷基板。
在一實例中，在強化的基於玻璃的基板中的鈉離子被來自熔融浴槽的鉀離子取代，諸如硝酸鉀鹽浴，然而具有較大原子半徑的其他鹼金屬離子，諸如銣或銫，可取代玻璃中較小的鹼金屬離子。根據特定具體例，在玻璃或玻璃-陶瓷中的較小鹼金屬離子可被Ag+離子取代，以提供抗菌功效。類似地，其他鹼金屬鹽，諸如但不限於硫酸鹽、磷酸鹽、鹵化物及類似物可被用於離子交換處理中。
在低於玻璃網絡可鬆弛的溫度之以較大離子對於較小離子的取代產生跨越強化基板的表面的離子分佈，其造成應力輪廓。進入離子的較大體積產生壓縮應力(CS)於強化基板的表面上及伸張(中央伸張或CT)於強化基板的中央中。
壓縮應力(包括表面CS)是藉由表面應力計(FSM)所量測，使用商業上可用的儀器，諸如由Orihara工業有限公司(日本)所製造的FSM-6000。表面應力量測依靠於精確量測應力光學係數(SOC)，SOC係關於玻璃的雙折射。SOC被依序量測，根據敘述在ASTM標準C770-16中的步驟C(玻璃圓盤方法)，標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」，其整體內容在此以引用方式併入本文。在一或更多具體例中，基於玻璃的基板可具有表面壓縮應力為750 Mpa或更大，例如800 Mpa或更大、850 Mpa或更大、900 Mpa或更大、950 Mpa或更大、1,000 Mpa或更大、1,150 Mpa或更大、或1,200 Mpa。
在本文使用時，DOC意指在本文所述的化學強化鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃物件中的應力從壓縮改變為伸張的深度。量測DOC可藉由FSM(諸如藉由表面應力計(FSM)，使用商業上可用的儀器，諸如由Orihara工業有限公司(日本)所製造的FSM-6000)或散射光偏光儀(SCALP)，取決於離子交換處理。在玻璃物件中的應力是藉由將鉀離子交換進入玻璃物件而產生處，使用FSM以量測DOL。在應力是藉由將鈉離子交換進入玻璃物件而產生處，使用SCALP以量測DOL。在玻璃物件中的應力是藉由將鉀及鈉離子兩者交換進入玻璃而產生處，使用SCALP以量測DOL，由於據信鈉的交換深度指示此DOL，而鉀離子的交換深度指示壓縮應力的大小的變化(但並非應力由壓縮改變為伸張)；使用FSM量測此玻璃物件中的鉀離子的交換深度。
玻璃組成物的實例提供在前面。在特定具體例中，揭示在美國專利第9,156,724號(「’724專利」)中的玻璃組成物可用於形成玻璃基板或物件。’724專利揭示鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，其可抵抗由於尖銳衝擊的損害且可為快速離子交換。這些鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的實例包含至少4 mol% P2
O5
，及當被離子交換，具有維氏裂縫起始閾值為至少約3 kgf、至少約4 kgf、至少約5 kgf、至少約6 kgf或至少約7 kgf。在一或更多特定具體例中，第一強化基板包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，包含至少約4 mol% P2
O5
，及從0 mol%至約4 mol% B2
O3
，其中此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃不含Li2
O，及1.3 ＜ [P2
O5
+ R2
O/M2
O3
] ≤ 2.3;其中M2
O3
= Al2
O3
+ B2
O3
，及R2
O是存在於此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃中的單價陽離子氧化物的總和。在特定具體例中，此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃包含小於1 mol% K2
O，例如0 mol% K2
O。在特定具體例中，此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃包含小於1 mol% B2
O3
，例如0 mol% B2
O3
。在特定具體例中，此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃被離子交換至深度層為至少約10 μm，及此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃具有從玻璃的表面延伸至深度層的壓縮層，且其中此壓縮層是在壓縮應力為至少約300 MPa。在特定具體例中，此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃包括單價與兩價的陽離子氧化物，其選自由Na2
O、K2
O、Rb2
O、Cs2
O、MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO所構成的群組。在高度特定的具體例中，此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃包含從約40 mol%至約70 mol% SiO2
; 從約11 mol%至約25 mol% Al2
O3
; 從約4 mol%至約15 mol% P2
O5
;及從約13 mol%至約25 mol% Na2
O。由剛才上述的玻璃組成物而製成的玻璃基板或物件可為離子交換的。
本文所述的基於玻璃的物件可被併入另一物件，諸如物件具有顯示器(或顯示物件)(例如消費性電子，包括行動電話、平板、電腦、導航系統、及類似物)、建築物件、交通物件(例如汽車、火車、飛機、船舶、等等)、電器物件、或需要某些透明性、抗刮、抗磨、或前述的組合的任何物件。結合任何本文所述的基於玻璃的物件的範例物件顯示於圖6A與圖6B中。更明確地，圖6A與圖6B顯示消費性電子裝置600，包括具有前部604、背部606與側表面608的外殼602；電子組件(未圖示)至少部分地或全部地在此外殼之內且包括至少一控制器、一記憶體及一顯示器610在或鄰近此外殼的前表面；及蓋基板612在此外殼的前表面或在此外殼的前表面上方，使得蓋基板612在顯示器上方。在某些具體例中，蓋基板612及/或外殼602可包括本文所述的任何基於玻璃的物件。實例
根據上述方法產生範例基於玻璃的物件。實例 1
產生含有約0.003 mol%至約0.005 mol% Au及約0.04 mol% CeO2
的一平面鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃基板。在添加Au與CeO2
之前的此玻璃基板的整體組成大致為：63.60 mol% SiO2
、15.67 mol% Al2
O3
、10.81 mol% Na2
O、6.24 mol% Li2
O、1.16 mol% ZnO、0.04 mol% SnO2
及2.48 mol% P2
O5
。
此玻璃基板的各種區被暴露至UV源持續不同的暴露期間，及此玻璃基板接著被熱處理以產生色彩區。如圖2所示，玻璃基板100包括沒有暴露至UV輻射的無色區110。區120被暴露30分鐘、區130被暴露1小時、區140被暴露2小時、區150被暴露3小時及區160被暴露4小時。圖2顯示出漸增的暴露時間產生從藍色至粉紅色的逐步轉變。實例 2
產生實例1所述類型的一平面鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃基板220，並使用遮罩200選擇性暴露至UV輻射。暴露的玻璃基板接著被熱處理以產生色彩區，如圖3所示。遮罩包括UV輻射不透明區202。遮罩的不透明區202產生不暴露至UV輻射且維持無色的玻璃基板的區222。不受遮罩的不透明區202所遮蔽的玻璃基板的區224顯示出粉紅色。此實例顯示出可在本文所述的基於玻璃的物件中產生具有複雜形狀的色彩區。實例 3
產生實例1所述類型的一平面鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃基板420，並使用遮罩400選擇性暴露至UV輻射持續4小時。以相同方式產生第二平面鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃基板440，接著從玻璃基板440的背表面(相對於遮罩)暴露至UV輻射持續30分鐘。暴露的玻璃基板接著被熱處理以產生色彩區，如圖4所示。遮罩400包括UV輻射不透明區402。遮罩的不透明區402產生不暴露至UV輻射並維持無色的第一玻璃基板420的區422。不受遮罩的不透明區402所遮蔽的第一玻璃基板的區424顯示出粉紅色。第二玻璃基板440顯示出藍色區442，其為在第一UV輻射暴露期間不暴露的玻璃基板，及更確實的紅色444，由於在前側與後側UV輻射暴露兩者的期間，降低暴露至UV輻射的區中的藍色相。實例 4
產生實例1所述類型的一平面鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃基板500，並使用包括漸增不透明性的10個區的遮罩選擇性暴露至10 mW UV輻射持續3小時。暴露的玻璃基板接著被熱處理，藉由從室溫提高至675℃以速率為每分鐘15℃，接著在冷卻至室溫之前維持於675℃持續1小時以產生色彩區，如圖5所示。不受遮罩所遮蔽的玻璃基板的區540顯示出粉紅色，而不暴露至UV輻射的玻璃基板的區510是無色的。量測的L*、色相角(h)、飽和值(C)、a*、b*被記述在下方表1中。這些色彩產生從最高不透明的遮罩區520的淡藍色過渡至最低不透明的遮罩區529的粉紅色。表1 
各種具體例被敘述在下方。這些具體例包括：
1.第一具體例包含基於玻璃的物件，包含在基於玻璃的組成物中的不同尺寸的金屬粒子，不同尺寸的金屬粒子形成基於玻璃的組成物中的多色區，提供具有彼此不同色彩的兩區。
2.具體例1的基於玻璃的物件，其中多色區包含金屬粒子的多個島，金屬粒子選自由金、銀、鈀、銅及前述物的組合所構成的群組，其中金屬粒子的第一島具有平均粒子尺寸不同於金屬粒子的第二島。
3.具體例1或2的基於玻璃的物件，其中基於玻璃的組成物進一步包含鈰。
4.具體例2的基於玻璃的物件，其中金屬粒子的第一島與金屬粒子的第二島具有不同平均粒子尺寸，由於暴露至不同的電磁輻射。
5.具體例4的基於玻璃的物件，其中輻射是選自由可見光、紅外光、紫外光及極紫外光所構成的群組。
6.具體例2-5任一者的基於玻璃的物件，其中金屬粒子的第一島與金屬粒子的第二島是在一圖案中。
7.具體例2-6任一者的基於玻璃的物件，其中基於玻璃的物件已經被熱處理。
8.具體例1-7任一者的基於玻璃的物件，其中金屬粒子被尺寸化以提供色彩於基於玻璃的物件。
9.具體例1-8任一者的基於玻璃的物件，其中在基於玻璃的物件中達成一色彩範圍。
10.具體例9的基於玻璃的物件，其中此色彩範圍是從藍色至紅色。
11.具體例1-10任一者的基於玻璃的物件，進一步包含離子可交換的玻璃組成物。
12.具體例11的基於玻璃的物件，其中玻璃具有CS＞100 MPa及DOL＞5微米。
13.具體例1-12任一者的基於玻璃的物件，進一步包含表面改質以提供紋理化表面。
14.具體例1-12任一者的基於玻璃的物件，其中基於玻璃的物件是薄片的形式。
15.具體例14的基於玻璃的物件，其中形成此薄片是藉由熔融形成、狹縫拉伸、軌製薄片、向上拉伸、及漂浮的其中一者。
16.具體例1-12任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是玻璃或玻璃-陶瓷。
17.具體例1-16任一者的基於玻璃的物件，其中在不同區中的色彩不同是基於不同區之接收一固定強度光源的不同暴露時間。
18.具體例1-16任一者的基於玻璃的物件，其中在不同區中的色彩不同是基於不同區被暴露於不同光強度。
19.具體例1-18任一者的基於玻璃的物件，其中色彩是藉由暴露至輻射而達成，當基於玻璃的組成物在黏性足夠高時，使得不需要後續拋光。
20.具體例1-19任一者的基於玻璃的物件，其中玻璃也含有足夠大的粒子，使得以在穿透與反射中的變化色彩達成Lycurgus效應。
21.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於3 mm厚。
22.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於2 mm厚。
23.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於1.5 mm厚。
24.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於1 mm厚。
25.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於0.7 mm厚。
26.具體例1-20任一者的基於玻璃的物件，其中此物件是等於或小於0.5 mm厚。
27.具體例1-26任一者的基於玻璃的物件，其中形成多色區是使用藉由噴墨印刷圖案於一塊玻璃上所製成的遮罩。
28.具體例27的基於玻璃的物件，其中噴墨印刷是完成於一塊高度UV透明的玻璃上。
29.具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含玻璃組成物，選自鹼石灰玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
30. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
55-69%、Al2
O3
18-25%、Li2
O 3-5%、Na2
O+K2
O 0-30%、MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%、ZnO 0-4%、TiO2
0-5%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-6%、P2
O5
0-8%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。
31. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
57-66%、Al2
O3
18-23%、Li2
O 3-5%、Na2
O+K2
O 3-25%、MgO+CaO+SrO+BaO 1-4%、ZnO 0-4%、TiO2
0-4%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-6%、P2
O5
0-7%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。
32. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鋰鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
57-63%、Al2
O3
18-22%、Li2
O 3.5-5%、Na2
O+K2
O 5-20%、MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%、ZnO 0-3%、TiO2
0-3%、ZrO2
0-5%、TiO2
+ZrO2
+SnO2
2-5%、P2
O5
0-5%、F 0-1%及B2
O3
0-2%。
33. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼石灰玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
40-81%、Al2
O3
0-6%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-30%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30%、TiO2
+ZrO2
0-7%及P2
O5
0-2%。
34. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼石灰玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
50-81%、Al2
O3
0-5%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-28%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%、TiO2
+ZrO2
0-6%及P2
O5
0-2%。
35. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼石灰玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
55-76%、Al2
O3
0-5%、B2
O3
0-5%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-25%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20%、TiO2
+ZrO2
0-5%及P2
O5
0-2%。
36. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
60-85%、Al2
O3
0-10%、B2
O3
5-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 2-16%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%、TiO2
+ZrO2
0-5%及P2
O5
0-2%。
37. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
63-84%、Al2
O3
0-8%、B2
O3
5-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 3-14%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%、TiO2
+ZrO2
0-4%及P2
O5
0-2%。
38. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含硼矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
63-83%、Al2
O3
0-7%、B2
O3
5-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-14%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10%、TiO2
+ZrO2
0-3%及P2
O5
0-2%。
39. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
40-75%、Al2
O3
10-30%、B2
O3
0-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-30%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%、TiO2
+ZrO2
0-15%及P2
O5
0-10%。
40. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
50-70%、Al2
O3
10-27%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 5-28%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13%、TiO2
+ZrO2
0-13%及P2
O5
0-9%。
41. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
55-68%、Al2
O3
10-27%、B2
O3
0-15%、Li2
O+Na2
O+K2
O 4-27%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-8%。
42. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
50-75%、Al2
O3
7-25%、B2
O3
0-20%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-5%。
43. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
52-73%、Al2
O3
7-23%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23%、TiO2
+ZrO2
0-10%及P2
O5
0-5%。
44. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含低鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃，具有組成(以wt%)包含：SiO2
53-71%、Al2
O3
7-22%、B2
O3
0-18%、Li2
O+Na2
O+K2
O 0-4%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22%、TiO2
+ZrO2
0-8%及P2
O5
0-5%。
45. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含一玻璃，包括SiO2
、B2
O3
及Na2
O，其中(SiO2
+B2
O3
) ≥ 66 mol%及Na2
O ≥ 9 mol%。
46. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含一玻璃，包括61-75 mol% SiO2
;7-15 mol% Al2
O3
;0-12 mol% B2
O3
;9-21 mol% Na2
O;0-4 mol% K2
O;0-7 mol% MgO;及0-3 mol% CaO。
47. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含一玻璃，包括60-70 mol% SiO2
;6-14 mol% Al2
O3
;0-15 mol% B2
O3
;0-15 mol% Li2
O;0-20 mol% Na2
O;0-10 mol% K2
O;0-8 mol% MgO;0-10 mol% CaO;0-5 mol% ZrO2
;0-1 mol% SnO2
;0-1 mol% CeO2
;小於50 ppm As2
O3
;及小於50 ppm Sb2
O3
;其中12 mol% £ (Li2
O+Na2
O+K2
O) £ 20 mol%及0 mol% £ (MgO+CaO) £ 10 mol%。
48. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含一玻璃，包括63.5-66.5 mol% SiO2
;8-12 mol% Al2
O3
;0-3 mol% B2
O3
;0-5 mol% Li2
O;8-18 mol% Na2
O;0-5 mol% K2
O;1-7 mol% MgO;0-2.5 mol% CaO;0-3 mol% ZrO2
;0.05-0.25 mol% SnO2
;0.05-0.5 mol% CeO2
;小於50 ppm As2
O3
;及小於50 ppm Sb2
O3
;其中14 mol% £ (Li2
O+Na2
O+K2
O) £ 18 mol%及2 mol% £ (MgO+CaO) £ 7 mol%。
49. 具體例1-28任一者的基於玻璃的物件，包含一玻璃，包括58-72 mol% SiO2
;9-17 mol% Al2
O3
;2-12 mol% B2
O3
;8-16 mol% Na2
O;及0-4 mol% K2
O，其中比率((Al2
O3
+B2
O3
)/Ʃ改質劑) ＞ 1。
50. 具體例1-49任一者的基於玻璃的物件，其中此基於玻璃的物件包含一玻璃組成物，含有從0.001 mol%至約0.005 mol%金。
51. 具體例1-49任一者的基於玻璃的物件，其中此基於玻璃的物件包含一玻璃組成物，含有從0.001 mol%至約0.005 mol%金。
52.一種包含具體例1-51任一者的基於玻璃的物件的行動裝置，此行動裝置選自行動電話、平板、及音樂播放器。
53.一種製造基於玻璃的物件的方法，此物件包含在一基於玻璃的組成物中的不同尺寸的金屬粒子，此等不同尺寸的金屬粒子在此基於玻璃的組成物中形成多色區，提供具有彼此不同色彩的兩區，此方法包含：將基於玻璃的部件的第一區暴露至輻射及將基於玻璃的部件的第二區暴露至輻射，其中第一區與第二區暴露至一或更多不同強度的輻射或暴露至不同的暴露持續時間，造成在第一區和第二區中的不同尺寸的金屬粒子。
54.具體例53的方法，其中此多色區包含：金屬粒子的多個島，此等金屬粒子選自由金、銀、鈀、銅、及前述物的組合所構成的群組，其中金屬粒子的第一島具有平均粒子尺寸不同於金屬粒子的第二島。
55.具體例53-54任一者的方法，其中此基於玻璃的組成物進一步包含鈰。
56.具體例53-55任一者的方法，輻射是選自由可見光、紅外光、紫外光及極紫外光所構成的群組。
57.具體例53-56任一者的方法，其中金屬粒子的第一島及金屬粒子的第二島在一圖案中。
58.具體例53-57任一者的方法，進一步包含熱處理此基於玻璃的物件。
59.具體例53-58任一者的方法，其中此等金屬粒子被尺寸化以提供色彩於此基於玻璃的物件。
60.具體例53-59任一者的方法，其中在此基於玻璃的物件中達成一色彩範圍。
61.具體例53-60任一者的方法，其中此色彩範圍是從藍色至紅色。
62.具體例53-61任一者的方法，進一步改質基於玻璃的物件的表面以提供紋理化表面。
63.具體例53-62任一者的方法，進一步包含：將基於玻璃的物件形成為薄片，藉由熔融形成、狹槽拉伸、軌製薄片、向上拉伸及漂浮的一者。
64.具體例53-63任一者的方法，其中在不同區中的色彩不同是基於不同區之接收一固定強度光源的不同暴露時間。
65.具體例53-63任一者的方法，其中在不同區中的色彩不同是基於不同區被暴露於不同光強度。
66.具體例53-65任一者的方法，其中色彩是藉由暴露至輻射而達成，當基於玻璃的組成物在黏性足夠高時，使得不需要後續拋光。
67.具體例53-66任一者的方法，其中此玻璃也含有足夠大的粒子，使得以在穿透與反射中的變化色彩達成Lycurgus效應。
68.具體例53-67任一者的方法，進一步包含：在一塊基於玻璃的物件上形成一圖案。
69.具體例68的方法，其中藉由噴墨印刷形成此圖案。
70.具體例68或69的方法，其中此基於玻璃的物件包含一塊高度UV透明的玻璃。
雖然前述是關於各種具體例，在不悖離本發明的基本範疇可建構出本發明其他與進一步的具體例，而本發明的範疇由之後的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧玻璃基板110‧‧‧無色區120、130、140、150、160‧‧‧區200‧‧‧遮罩202‧‧‧不透明區220‧‧‧玻璃基板222、224‧‧‧區340‧‧‧基板345‧‧‧照射區360‧‧‧遮罩400‧‧‧遮罩402‧‧‧不透明區420‧‧‧基板422、424‧‧‧區440‧‧‧基板442‧‧‧藍色區444‧‧‧紅色500‧‧‧基板510、520、521、522、523、524、525、526、527、528、529、540‧‧‧區600‧‧‧消費性電子裝置602‧‧‧外殼604‧‧‧前部606‧‧‧背部608‧‧‧側表面610‧‧‧顯示器612‧‧‧蓋基板
本專利或申請案檔案含有至少一圖式顯示出色彩。本專利或專利申請案公開的帶有彩色圖式的複本將由官方提供，當提出要求並支付必要費用。
圖1是描繪基於玻璃的部件透過遮罩暴露至輻射。
圖2是基於多色玻璃的物件的彩色照片，此物件已經被暴露至UV輻射且被熱處理，帶有多次暴露至UV輻射的區域。
圖3是遮罩與基於多色玻璃的物件的彩色照片，此物件藉由使用此遮罩以限制暴露至UV輻射的此基於玻璃的物件的區域而製造，跟隨著後續的熱處理。
圖4是遮罩、基於多色玻璃的物件的彩色照片，此物件藉由使用此遮罩以限制暴露至UV輻射的此基於玻璃的物件的區域及後續的熱處理而製造，及藉由使用此遮罩以限制暴露至UV輻射的此基於玻璃的物件的區域而製造的基於多色玻璃的物件，之後被暴露至沒有遮罩限制的UV輻射與後續的熱處理。
圖5是基於多色玻璃的物件的彩色照片，此物件使用帶有各種UV輻射蔽光性的遮罩而製造。
圖6A是結合本文所揭示的任何此基於玻璃的物件的範例電子裝置的平面圖。
圖6B是圖6A的範例電子裝置的透視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
500‧‧‧基板
510、520、521、522、523、524、525、526、527、528、529、540‧‧‧區
Claims (15)
- 一種基於玻璃的物件，包含：一基於玻璃的基板，包含大於或等於10mol% Al2O3；其中該基於玻璃的基板包含：一第一區，該第一區含有具有一第一平均粒子直徑的一成分的多個金屬奈米粒子，其中該第一平均粒子直徑在約1nm至約1000nm的範圍中；以及一第二區，該第二區含有具有一第二平均粒子直徑的該成分的多個金屬奈米粒子，該第二平均粒子直徑不同於該第一平均粒子直徑，其中該第二平均粒子直徑在約1nm至約1000nm的範圍中。
- 如請求項1所述之物件，其中該基於玻璃的基板包含：40-85mol% SiO2；10-30mol% Al2O3；0-20mol% B2O3；0-10mol% P2O5；0-30mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O；0-30mol% MgO+CaO+SrO+BaO；0-10mol%的ZnO； 0-10mol% ZrO2；0-10mol% Y2O3；0-10mol% La2O3；0-10mol% NiO；>0-5mol% Au；及0-5mol%的CeO2。
- 如請求項1或請求項2所述之物件，其中該成分選自由Au、Ag及Cu所構成的群組。
- 如請求項1或請求項2所述之物件，其中該基於玻璃的基板進一步包含一光敏劑。
- 如請求項1或請求項2所述之物件，其中該第一區具有在範圍為90°至170°之外的一色相角。
- 如請求項1或請求項2所述之物件，其中該第二區實質上無該成分的多個金屬奈米粒子，且為實質上無色的。
- 如請求項1或請求項2所述之物件，其中該第一平均粒子直徑是約50nm至約250nm。
- 一種消費性電子產品，包含：一外殼，該外殼具有一前表面、一背表面及多個側表面；多個電子組件被提供至少部分地在該外殼之內，該等電子組件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示 器，該顯示器被提供在該外殼的該前表面或鄰近於該外殼的該前表面；以及一蓋玻璃，該蓋玻璃安置在該顯示器上方，其中該外殼的一部分或該蓋玻璃的至少一者包含請求項1或請求項2的該物件。
- 一種製造一基於玻璃的物件的方法，包含：以一紫外線源照射一基於玻璃的基板的一第一區，以形成一經照射的基於玻璃的基板，該經照射的基於玻璃的基板包含在該第一區中的多個金屬奈米粒子核；以及加熱處理該經照射的基於玻璃的基板，以形成一經熱處理的基於玻璃的基板，該經熱處理的基於玻璃的基板包含在該第一區中的一成分的具有一第一平均粒子直徑的多個金屬奈米粒子，其中該第一平均粒子直徑在約1nm至約1000nm的範圍中；其中該經熱處理的基於玻璃的基板包含一第二區，該第二區含有具有一第二平均粒子直徑的該成分的多個金屬奈米粒子，該第二平均粒子直徑不同於該第一平均粒子直徑，其中該第二平均粒子直徑在約1nm至約1000nm的範圍中，及該基於玻璃的基板包含大於或等於10mol% Al2O3。
- 如請求項9所述之方法，進一步包含在照 射該基於玻璃的來源之前，將一遮罩安置在該基於玻璃的基板與該紫外線源之間。
- 如請求項9或請求項10所述之方法，進一步包含從一第二方向以一紫外線源之該基於玻璃的基板的該第一區的一第二照射，其中是從一第一方向照射該基於玻璃的基板的該第一區，且該第一方向不同於該第二方向。
- 如請求項9或請求項10所述之方法，其中該基於玻璃的基板的該熱處理是該基於玻璃的基板的唯一熱處理。
- 如請求項9或請求項10所述之方法，其中該經照射的基於玻璃的基板相對於該基於玻璃的基板顯現出實質上無色彩改變。
- 如請求項9或請求項10所述之方法，其中該熱處理發生在一溫度為約500℃至約900℃持續約0.5小時至約4小時。
- 如請求項9或請求項10所述之方法，其中照射該基於玻璃的基板發生於一強度為約1mW至約20mW下持續約0.1小時至約10小時。
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