[发明专利]抗损伤的、化学钢化的防护性盖板玻璃

说明书

优先权声明

本申请要求以发明人Gregory S.Glaesmann、James J.Price、Robert Sabia 和Nagaraja Shashidhar名义在2008年2月8日提交的题为“抗损伤的、化学钢化的防护性盖板玻璃(DAMAGE RESISTANT，CHEMICALLY TOUGHENED PROTECTIVE COVER GLASS)”的美国临时申请第61/065167号的权益和优先权。

技术领域

本发明涉及防护性玻璃盖板，特别涉及适用于电子器件的经化学钢化的抗损伤玻璃盖板。

背景技术

具有更大显示器件的移动设备用得越来越普遍，如手机、手持式游戏机、MP3播放机、手表、膝上型计算机、车载移动GPS及其他显示器、触板屏和其他电子器件，当然并不局限于这些。它们盖板至少有一部分是透明的，这样使用者才能观看显示内容。对于一些应用来说，盖板对使用者的触摸动作敏感。由于这种设备使用越来越频繁，因意外事件、清洁操作、使用时疏忽大意甚至正常使用而导致盖板玻璃破裂或损坏的可能性也增大。现有盖板玻璃在设计或选择时，并未考虑到要经受如此频繁出现的乱操作现象、或某一些常见的意外事故，如与其他物体发生尖锐接触或受其他物体冲击。由于频繁触碰，这种盖板必须具有高强度，并且抗划伤。

尽管并非总是作这样的要求，但现有玻璃的“选择标准”通常还是限于以下几个方面：

1.让135g的球下落到按规定方式支起的玻璃上时，玻璃保持完好无损的最小高度；

2.用四点弯曲法测定的最小强度；

3.硬度，虽然测定但通常不作要求。

对于显示器件中使用的现有防护性玻璃的这些标准，人们还不是很明白。不仅如此，确定盖板玻璃是否适合使用的基本测试方法是落球测试法，本发明人清楚地知道，该测试方法不能准确评价玻璃的抗损伤性能，因为该方法是对已有表面缺陷敏感，而不是对新引入的缺陷敏感。例如，离子交换之后立即进行的强度测试也用作了盖板玻璃防护能力的一个指标。这些测试很自然地会让人对深离子交换层作出表面压缩应力高的评价。但本发明人发现这是不对的，实际上反过来倒是正确的。结果，这些器件中目前使用的薄盖板玻璃并没有针对玻璃和离子交换性质进行优化，而离子交换性质直接关系到这些器件的耐磨性和视觉效果。例如，目前用于移动设备的SLS玻璃在机械性能方面就受到其离子交换能力的内在局限性的妨碍。

上述标准已经应用于选择主要属于钠钙硅酸盐系列的玻璃，包括氧化铝含量较高的硅酸盐玻璃在内——称作铝硅酸盐或改性铝硅酸盐。(前面提到的美国申请第11/888213号披露了一些玻璃组合物，它们相对于原有盖板玻璃配方有了改进。)我们发现，这些标准并未描述这些设备所在领域观察到的实际故障模式。当移动设备掉到尖锐物如小石头上时，玻璃能经受多大负荷，现有技术所制定的这些要求并不能预测。也不能预测移动设备在使用过程中其表面的损害不断累积时玻璃会怎样。现有技术的要求可能会导致部件具有差到不可接受的强度和划痕。本发明克服了当前用作电子器件中的防护性盖板和/或触屏的玻璃所面临的困难。

发明内容

本发明涉及经化学钢化的高强度防护性和/或交互性(例如触屏)玻璃制品，所述玻璃制品具有至少2000g的高损伤容限阈值，所述容限阈值是用维氏(Vickers)压头在玻璃上施加负荷至刚好不出现径向裂纹时测得的。在一个实施方式中，所述高损伤容限阈值为至少4000g。在另一个实施方式中，所述高损伤容限阈值为至少6000g。

在又一个实施方式中，所述经化学钢化的高强度防护性玻璃制品是透明的。

在另一个实施方式中，所述经化学钢化的高强度防护性玻璃制品是不透明和/或不透光的。

在一个实施方式中，本发明涉及用以下材料制成的防护性玻璃：钠钙玻璃、含碱铝硅酸盐玻璃、含碱铝硼硅酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃或含碱玻璃陶瓷——已经过离子交换，用维氏压头在玻璃上施加负荷至刚好不出现径向裂纹时测得的高损伤容限阈值为至少2000g。在一个实施方式中，所述高损伤容限阈值为至少4000g。在另一个实施方式中，所述高损伤容限阈值为至少6000g。

本发明还涉及设计用作防护性盖板的薄玻璃制品离子交换参数的方法，所述方法包含以下步骤：

选择要求达到所需抗损伤水平的压缩层的深度，其中抗损伤水平用维氏压头测试和/或努普(Knoop)金刚石压头抗划测试进行测定；

选择使玻璃制品中心能够形成所设计的最大拉伸强度的压缩应力；