[發(fā)明專利]提供具有彈性模量梯度的涂層的基材的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480054034.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN105593184B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Z·高;胡廣立;R·E·特魯伊特
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐鑫;江磊

提供了如下方法和設(shè)備：具有第一和第二相對表面以及彈性模量的基材；以及在其第一和第二相對表面之間具有厚度的層，層的第一表面接觸基材的第二表面，形成界面。層可以展現(xiàn)出如下一種或多種性質(zhì)：靠近其第一表面的第一彈性模量以及靠近其第二表面的第二彈性模量，第二彈性模量明顯高于彈性模量值，第一彈性模量低于基材的彈性模量，第二彈性模量高于基材的彈性模量，并且層展現(xiàn)出通過其厚度從第一彈性模量到第二彈性模量的增加的彈性模量梯度。

相關(guān)申請的交叉參考

本申請根據(jù)35U.S.C.§119，要求2013年8月1日提交的美國臨時申請系列第61/861,121號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。

技術(shù)背景

本發(fā)明涉及在基材上實(shí)現(xiàn)功能涂層的方法和設(shè)備，其中，涂層展現(xiàn)出通過其厚度的彈性模量梯度。

許多消費(fèi)者產(chǎn)品和商用產(chǎn)品采用高質(zhì)量的覆蓋玻璃的片材從而例如保護(hù)產(chǎn)品內(nèi)的關(guān)鍵器件，為輸入和/或顯示器提供用戶界面和/或提供許多其他功能。例如，移動裝置，如智能電話、mp3播放器和平板電腦等，通常在產(chǎn)品上采用一塊或多塊高強(qiáng)度玻璃片，來同時保護(hù)產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)前述用戶界面。在此類應(yīng)用以及其他應(yīng)用中，玻璃可以是耐用的(例如，耐劃痕和抗碎裂)、透明的和/或抗反射的。事實(shí)上，在智能電話和/或平板應(yīng)用中，覆蓋玻璃通常是用戶輸入和顯示的主要界面，這意味著覆蓋玻璃會展現(xiàn)出高耐用性和高光學(xué)性能特性。

有證據(jù)表明，產(chǎn)品上的覆蓋玻璃可能顯著暴露于苛刻操作條件，劃痕可能是最常見的。此類證據(jù)暗示鋒利接觸、單次損壞事件是移動產(chǎn)品中的覆蓋玻璃上的可見劃痕的主要來源。一旦在用戶輸入/顯示元件的覆蓋玻璃上劃傷了明顯劃痕，產(chǎn)品的外觀下降，由此引起的光散射的增加可能導(dǎo)致顯示器的亮度、透明度和圖像對比度的明顯下降。明顯劃痕還會影響觸摸感應(yīng)顯示器的精度和可靠性。由于單次嚴(yán)重劃痕和/或多次中等程度劃痕都是不可見的，并且都會明顯影響產(chǎn)品性能，它們常常導(dǎo)致消費(fèi)者的抱怨，特別是對于諸如智能手機(jī)和/.或平板之類的移動裝置而言。

因此，本領(lǐng)域需要新的方法和設(shè)備從而在基材，特別是玻璃基材上實(shí)現(xiàn)功能涂層。

發(fā)明內(nèi)容

通過向基材施涂涂層，從而使得基材(例如玻璃基材)具有任意數(shù)量的功能性可能是有利的。涂層在基材上形成層(或多層)，在本文中可以將此類基材稱作經(jīng)涂覆的基材。雖然通過向基材添加層所實(shí)現(xiàn)的有利功能性有許多，但是一個此類功能性質(zhì)是耐劃痕性。通常來說，相比于較軟的表面(即，硬度降低的表面)，較硬的表面展現(xiàn)出更好的耐劃痕性。但是，用于為特定應(yīng)用實(shí)現(xiàn)某些強(qiáng)度和光學(xué)性質(zhì)的給定基材組合物可能無法展現(xiàn)出所需的硬度水平，因此無法展現(xiàn)出所需的耐劃痕性水平。

例如，購自康寧有限公司(Corning Incorporated)的氧化物玻璃(例如玻璃)，已經(jīng)被廣泛地用于消費(fèi)者電子產(chǎn)品。此類玻璃被用于常規(guī)玻璃的強(qiáng)度不足以實(shí)現(xiàn)所需性能水平的應(yīng)用中。通過化學(xué)強(qiáng)化(例如，經(jīng)由離子交換過程)制造強(qiáng)化玻璃(例如，玻璃)，從而實(shí)現(xiàn)高水平的強(qiáng)度，同時維持所需的光學(xué)性質(zhì)(例如，高透過性、低反射率以及合適的折射率)。經(jīng)由離子交換(IX)技術(shù)的強(qiáng)化玻璃可以在經(jīng)過處理的玻璃中產(chǎn)生高水平的壓縮應(yīng)力，例如，在表面處高至約400-1000MPa。此外，離子交換層深度(或者玻璃中發(fā)生離子交換的深度)可以約為15-100微米。當(dāng)被賦予耐劃痕性時，考慮耐劃痕性應(yīng)用的玻璃所需的硬度和彈性模量的組合約為15GPa和更高硬度和/或約80GPa或更高彈性模量。

出于本文的目的，術(shù)語“硬度”指的是布氏硬度測試，其測量單位是GPa，并且采用了用于測試材料的壓痕硬度的納米壓頭尖端。此外，處于本文的目的，術(shù)語“彈性模量”指的是楊氏模量，其測量單位也是GPa。