[發(fā)明專利]用于保護(hù)玻璃表面的物理氣相沉積的層

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380052140.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-01
• 公開（公告）號(hào): CN104736339A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·A·保爾森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號(hào): B32B17/10
• 分類號(hào): B32B17/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝;項(xiàng)丹

通過在基材的主表面上形成硬的耐劃傷性層來制備耐劃傷性玻璃基材。所述層在低于500℃的工藝溫度下使用例如物理氣相沉積(例如反應(yīng)性或非反應(yīng)性濺射)由諸如金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物或金屬硼化物的無機(jī)材料形成。所述無機(jī)層耐微延展性劃傷，其可保護(hù)使用中的玻璃基材的外觀。所述玻璃基材可包括化學(xué)強(qiáng)化的玻璃。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求2012年10月3日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第61/709,334號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過參考將其完整地結(jié)合于此。

背景技術(shù)

本發(fā)明一般性涉及耐劃傷的玻璃制品，更具體而言，涉及在基材的主表面上具有耐劃傷性層的玻璃基材。

手持式器件以及諸如監(jiān)控器和其它顯示器中的劃痕是玻璃蓋應(yīng)用的一個(gè)問題。劃痕會(huì)增加光的散射，并且會(huì)降低呈現(xiàn)在這類屏幕上的圖像和文本的亮度和對(duì)比度。此外，在器件關(guān)閉狀態(tài)中，劃痕會(huì)使得顯示器看上去很模糊、有損傷以及很難看。特別對(duì)于顯示器和手持式器件而言，耐劃傷性可能是一個(gè)重要的性質(zhì)。

劃痕可通過其深度以及寬度來表征。深劃痕延伸至材料的表面內(nèi)至少2微米，寬劃痕的寬度大于2微米。由于劃痕的物理范圍，碎裂或碎屑通常會(huì)伴隨著深劃痕和/或?qū)拕澓?。然而在脆性固體(例如玻璃基材)中，可以通過優(yōu)化玻璃化學(xué)性質(zhì)即玻璃組合物來改善耐深劃痕性和耐寬劃痕性。

另一方面，劃痕也可以是較淺和/或較窄的。淺劃痕的特征是深度小于2微米，窄劃痕的特征是寬度小于2微米。這些尺寸規(guī)格下的劃痕通常稱作“微延展性(microductile)”劃痕。在顯示器和手持式器件中，其中玻璃蓋可以由氧化物玻璃形成，使用過程中累積的大部分劃痕被認(rèn)為是微延展性劃痕。盡管微延展性劃痕通常與大體積的碎裂材料或碎屑材料無關(guān)，但是微延展性劃痕會(huì)對(duì)玻璃蓋的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。此外，相比于較大的“重”劃痕，微延展性劃痕不容易通過改變玻璃化學(xué)性質(zhì)來預(yù)防。

微延展性劃痕的形成可通過調(diào)整正刮擦的表面的硬度來減弱。較硬的表面通常更具有耐微延展劃傷性。如本文所述，盡管形成用于許多玻璃蓋的玻璃基材的氧化物玻璃通常的硬度值在6-9GPa(吉帕)的范圍，但是微延展劃痕形成的傾向性可能會(huì)通過在其中所述表面層的硬度值大于9GPa的氧化物玻璃上形成硬表面層而顯著降低。

鑒于上述原因，人們希望能夠提供一種硬的耐劃傷性涂層，該涂層能夠施用于剛性玻璃蓋，所述玻璃蓋是經(jīng)濟(jì)的，光學(xué)透明的并且與下方的玻璃片物理和化學(xué)兼容。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開了用于形成耐劃傷性玻璃制品的方法。所述方法的一個(gè)實(shí)施方式包括：提供具有相對(duì)的主表面的化學(xué)強(qiáng)化的玻璃基材，同時(shí)將該玻璃基材加熱至低于500℃的溫度，在大部分的第一主要表面上形成無機(jī)的光學(xué)透明層。在形成無機(jī)層的過程中，通過將基材的溫度限制至低于500℃或低于300℃，可以保持化學(xué)強(qiáng)化的玻璃內(nèi)的應(yīng)力分布曲線。

使用反應(yīng)性濺射或者非反應(yīng)性濺射來形成無機(jī)層，盡管可以使用其它物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法。用于形成無機(jī)層的合適的工藝時(shí)間可以為1分鐘至數(shù)小時(shí)，所述無機(jī)層的總厚度可在10納米至3微米范圍內(nèi)。所述玻璃基材可以是基本上平坦的，并且其厚度可在約100微米至5毫米范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施方式中，所述無機(jī)層是形成在基材的主表面上的連續(xù)的不間斷的層。所述無機(jī)層可以以與所述基材直接接觸的方式形成，或者在所述無機(jī)層和所述基材之間可形成一層或多層諸如應(yīng)力釋放層、減反射層或增粘層之類的層。

使用所述的方法形成的耐劃傷性玻璃制品包括具有相對(duì)的主表面的化學(xué)強(qiáng)化的玻璃基材，以及在所述基材的大部分第一主表面上形成的無機(jī)的光學(xué)透明層。

所述無機(jī)層可包括氧化物層，例如氧化鋁層或氧化鋯層，盡管也可使用其它過渡金屬氧化物。此外，所述無機(jī)層也可包括金屬氮化物、金屬碳化物和/或金屬硼化物。用于氧化物、氮化物、碳化物或者硼化物無機(jī)層的示例性金屬包括：硼、鋁、硅、鈦、釩、鉻、釔、鋯、鈮、鉬、錫、鉿、鉭和鎢。