耐划痕膜及其制造方法技术

提供的制品包含基材和沉积在基材的表面上的膜。膜包含：约45原子％至约50原子％的铝浓度，约26原子％至约46原子％的氮浓度，以及约4原子％至约24原子％的氧浓度。基材包括小于约0.0005米的弓形。

Scratch resistant film and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐划痕膜及其制造方法相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年03月24日提交的美国临时申请系列第62/476153号以及2017年02月28日提交的美国临时申请系列第62/464578号的优先权，本文以其作为基础并将其全文分别通过引用结合于此。
本公开一般地涉及耐划痕膜，更具体地，涉及用于基于玻璃材料基材的耐划痕膜。
技术介绍
向基材施涂各种涂层和膜，以增强光学质量和保护质量。作为加工条件和/或材料性质的结果，施涂到基材的涂层通常具有残留应力。此类残留应力可能在基材上施加作用力。随着相对于基材的膜比例增加(例如，由于膜厚度增加和/或基材厚度降低)，膜的残留应力可能由于在基材中产生弓形从而开始影响基材的形状。
技术实现思路
根据本公开的至少一个特征，提供的制品包括基材，所述基材包含基于玻璃的材料。膜布置在基材的表面上。膜包含：约45原子％至约50原子％的铝浓度，约26原子％至约46原子％的氮浓度，以及约4原子％至约24原子％的氧浓度。基材包括小于约0.0005米的弓形。根据本公开的另一个特征，提供了制品，所述制品包含基材，所述基材包含基于玻璃的材料。在基材上布置膜堆叠。膜堆叠包括第一层，所述第一层包含铝、氮和氧。第一层内的氧浓度是约4原子％至约24原子％。第二层布置在与第一层相邻，并且包括1.6或更小的折射率。根据本公开的另一个特征，提供了制品，所述制品包含基材，所述基材具有基于玻璃的材料。在基材上布置膜。膜包含铝、氮和氧。膜内所包含的氧浓度是约4原子％至约24原子％。膜内的残留应力是约-200MPa至约0MPa。根据本公开的另一个特征，提供了一种方法，其包括以下步骤：在基材上沉积膜，所述基材包括基于玻璃的材料；在膜内形成产生压缩应力的组分材料；以及在膜内形成产生拉伸应力的组分材料，其中，在形成步骤之后，膜包括约-200MPa至约200MPa的残留应力。本领域技术人员通过参考以下说明书、权利要求书和附图能够进一步理解和体会本公开的这些和其它特征、优点和目的。附图说明以下是结合附图进行的附图说明。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可以按比例放大显示或示意性显示。图1是根据一个例子的电子器件的正视图；图2A是根据一个例子的图1的电子器件的基于玻璃的基材的横截面图；图2B是根据另一个例子的图1的电子器件的基于玻璃的基材的横截面图；图3是膜内的应力与氧浓度关系图；以及图4是膜内的应力与氧浓度关系图，其中，已经以一定的沉积速率范围对膜进行了沉积。具体实施方式在以下的详细描述中提出了实施方式的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容就容易理解，或按下面的描述和权利要求书以及附图所述实践实施方式而被认识。如本文所用，术语“和/或”当用于列举两个或更多个项目时，表示所列项目中的任意一个可以单独采用，或者可以采用所列项目中的两个或更多个的任意组合。例如，如果描述组合物含有组分A、B和/或C，则组合物可只含有A；只含有B；只含有C；含有A和B的组合；含有A和C的组合；含有B和C的组合；或含有A、B和C的组合。在本文件中，关系术语，例如第一和第二、顶部和底部等，仅仅用于将一个实体或行为与另一个实体或行为区分开来，没有必然要求或暗示此类实体或行为之间的任何实际的此类关系或顺序。现参见图1，所示的电子器件10包括覆盖玻璃14。虽然描述的是覆盖玻璃，但是这仅仅是出于示意性目的。在实践中，本文所述的基于玻璃的基材可以用作电子器件10的外壳的任意部分，或者电子器件10的外壳内的任意合适部分。根据各种例子，覆盖玻璃14可以是耐划痕的。本文所揭示的基于玻璃的基材可以被整合到另一制品中，例如具有显示器的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑和导航系统等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意可受益于部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意强化制品的示例性制品如图1所示。具体来说，图1显示消费者电子器件10包括具有前表面和侧表面的外壳。(未示出的)电子组件可以至少部分位于外壳内或者完全位于外壳内，组件至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方从而在显示器上方的覆盖玻璃14。在一些实施方式中，覆盖玻璃14或者外壳的一部分中的至少一个可以包括本文所揭示的任意基于玻璃的基材。如本文所用，基材可以包括硅晶片、金属或塑料基材。现参见图2A和2B，覆盖玻璃14可以包括基材18，其限定了主表面18A。膜22布置在基材18的表面18A上。基材18可以包含基于玻璃的材料。当由基于玻璃的材料制造时，基材18可以是可离子交换的或者是不可离子交换的。可用作基材18的材料的示例性可离子交换玻璃是碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃，但是也可以使用其他玻璃组合物。如本文所用，“可离子交换”是指玻璃能够使得玻璃(例如，基材18)的位于或者靠近表面(例如，表面18A)处的阳离子与尺寸更大或更小的相同价态的阳离子发生交换。一种例子，基材18的组成可以包含：SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在此类例子中，基材18可以包含约6重量％或更多的铝氧化物。基材18可以包含一种或多种碱土氧化物，使得碱土氧化物的含量是约5重量％或更大。此外，基材18可以包含K2O、MgO和CaO中的一种或多种。如本文所用，术语“玻璃”旨在包括至少部分由玻璃制造的任意材料，包括玻璃和玻璃陶瓷。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃的受控结晶产生的材料。在实施方式中，玻璃陶瓷具有约30％至约90％结晶度。合适的玻璃陶瓷的例子可以包括Li2O-Al2O3-SiO2体系(即，LAS体系)玻璃陶瓷、MgO-Al2O3-SiO2体系(即，MAS体系)玻璃陶瓷、ZnO×Al2O3×nSiO2(即，ZAS体系)和/或包括具有β-石英固溶体、β-锂辉石、堇青石和二硅酸锂的主晶相的玻璃陶瓷。可以采用本文所揭示的化学强化工艺对玻璃陶瓷基材进行强化。在一个或多个实施方式中，MAS体系玻璃陶瓷基材可以在Li2SO4熔盐中进行强化，从而可以发生2Li+被Mg2+交换。在一个特定例子中，基材18的组成可以包含：61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。在另一个例子中，基材18的材料可以包含：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％，且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。在另一个例子中，基材18可以包含如下组成：63.5-66.5摩尔％的S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制品，其包括：基材；和布置在基材的表面上的膜，所述膜包含：约45原子％至约50原子％的铝组成；约26原子％至约46原子％的氮组成；和约4原子％至约24原子％的氧浓度，其中，基材包括小于约0.0005米的弓形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 US 62/464,578;2017.03.24 US 62/476,1531.一种制品，其包括：基材；和布置在基材的表面上的膜，所述膜包含：约45原子％至约50原子％的铝组成；约26原子％至约46原子％的氮组成；和约4原子％至约24原子％的氧浓度，其中，基材包括小于约0.0005米的弓形。2.如权利要求1所述的制品，其中，氧浓度是约6.5原子％至约21.5原子％。3.如权利要求1所述的制品，其中，氧浓度是约9原子％至约19原子％。4.如权利要求1所述的制品，其中，氧浓度是约11.5原子％至约16.5原子％。5.如权利要求1所述的制品，其中，氧浓度是约14原子％。6.如权利要求1-5中任一项所述的制品，其中，膜包括约200nm至约3μm的厚度。7.如权利要求1-5中任一项所述的制品，其中，膜包括约10nm至约5μm的厚度。8.如权利要求1-7中任一项所述的制品，其中，膜包括约15GPa或更大的硬度，以及膜在550nm包括约1.92至约2.05的折射率。9.如权利要求1-8中任一项所述的制品，其中，基材包括小于约0.0002米的弓形。10.如权利要求1-9中任一项所述的制品，其中，膜包括约25MPa或更小的残留压缩应力。11.如权利要求1-10中任一项所述的制品，其中，膜包括单层材料。12.一种制品，其包括：基材；和布置在基材上的膜堆叠，所述膜堆叠包含：第一层，其包括：铝：氮；和氧，第一层内的氧浓度是约4原子％至约24原子％；以及第二层，其布置成与第一层相邻并且包括1.6或更小的折射率。13.如权利要求12所述的制品，其中，膜堆叠包括以交替方式布置的多个第一层和多个第二层，以及所述多个第二层中的至少一个包含二氧化硅。14.如权利要求13所述的制品，其中，所述多个第一层的总厚度大于所述多个第二层的总厚度。15.如权利要求12所述的制品，其还包括：第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·保尔森，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US