低翘曲的强化制品以及制造其的不对称离子交换方法技术

本申请涉及低翘曲的强化制品以及制造其的不对称离子交换方法。制造强化制品的方法包括：提供制品，其包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面，和第二主表面；在所述第一主表面上形成含SiO

Low warpage reinforced products and asymmetric ion exchange method for manufacturing them

【技术实现步骤摘要】
低翘曲的强化制品以及制造其的不对称离子交换方法
本公开一般地涉及低翘曲强化制品和这些制品的制造方法；更具体地，涉及制造用于各种光学制品中的强化玻璃基材、强化玻璃陶瓷基材和强化陶瓷基材的不对称离子交换方法。
技术介绍
基于化学强化、离子交换玻璃基材的保护性显示器覆盖被用于多个领域，包括消费者电子件(例如，智能手机、平板、平板电脑、笔记本、电子阅读器等)、汽车、内部建筑结构、防护物、医疗和包装。这些显示器覆盖许多采用Gorilla产品，其提供了优异的机械性质，包括抗破坏性、耐划痕性和跌落性能。作为制造方法，在工业中，许多年以来通过对玻璃基材、玻璃陶瓷基材和陶瓷基材中的碱金属离子进行离子交换来进行化学强化，从而提供这些优异的机械性质。取决于应用，可以通过这些离子交换方法实现作为深度函数的压缩应力的应力分布，以提供目标机械性质。在常规离子交换强化工艺中，使得玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷基材与熔融化学盐接触，从而基材中较小离子直径的碱金属离子与化学盐中较大离子直径的碱金属离子发生离子交换。随着较大碱金属离子被结合到基材中，在基材内靠近结合的离子处建立起了压缩应力，这提供了强化作用。由于基材的典型失效模式与拉伸应力相关，通过结合较大碱金属离子所产生的压缩应力增加起到弥补施加的拉伸应力的作用，导致强化效应。与这些离子交换强化工艺相关的技术难点之一在于强化基材的翘曲。具体来说，在离子交换过程期间或者在这之后，当在基材的两个主表面之间以不对称方式进行离子交换过程时，会发生基材的翘曲。目标基材在基材几何形貌、基材表面、基材上的涂层和膜、碱金属离子的扩散系数、盐浴中的碱金属离子和其他因素的不对称性可能影响所观察到的目标基材的翘曲程度和翘曲度。工业中采用各种方法来管理翘曲。总的来说，这些方法倾向于明显增加用于显示器应用中的玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷基材的生产成本和/或导致对于光学制品的控制的降低或下降。翘曲会导致与生产显示器相关的下游工艺发生困难。例如，由于基材中的翘曲度，用于制造触摸传感器显示屏层叠体的工艺会倾向于在层叠体中形成空气泡。在一些情况下，可以对基材采用额外的热处理和/或额外的熔盐浴暴露，以抵消与离子交换强化工艺相关的翘曲。但是，这些额外的工艺步骤导致明显增加的制造成本和/或影响与基材相关的光学性质。其他方法(例如，生产后研磨和抛光)也可抵消翘曲影响，但是同样明显地增加了生产成本。因此，存在对于低翘曲的强化玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷制品及用于其的离子交换方法的需求，包括提供了所需的强化程度、限制了成本增加和明显的工艺控制和可重复性的方法，对于与制品相关的光学性质没有影响。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，制造强化制品的方法包括：提供制品，所述制品包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面，和第二主表面；在所述第一主表面上形成含SiO2膜，其中，含SiO2膜包括约5纳米至约20纳米的厚度；形成与所述第二主表面作为整体的防眩光表面；提供第一离子交换浴，所述第一离子交换浴包括多种离子交换碱金属离子，每种的尺寸都大于所述可离子交换碱金属离子的尺寸；以及将制品浸没到第一离子交换浴中，处于第一离子交换温度和持续时间，以形成强化制品。此外，强化制品包括分别从第一主表面和第二主表面延伸到第一选定深度和第二选定深度的压缩应力区域。在该方面的一些实施方式中，形成含SiO2膜的步骤还进行如下：使得第一主表面包括含SiO2膜，并且是在掩蔽了第二主表面之后进行形成含SiO2膜的步骤；以及形成防眩光表面的步骤还进行如下：使得第二主表面包括所述防眩光表面，并且是在用掩蔽膜掩蔽了第一主表面之后进行形成防眩光表面的步骤。根据本公开的一些方面，制造强化制品的方法包括：提供制品，所述制品包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面，和第二主表面；用第一掩蔽膜掩蔽第一主表面；在第一主表面的掩蔽步骤之后，形成与第二主表面作为整体的防眩光表面；在形成防眩光表面的步骤之后，去除第一主表面上的第一掩蔽膜；用第二掩蔽膜掩蔽防眩光表面；在第一主表面上形成含SiO2膜，其中，含SiO2膜包括约5纳米至约20纳米的厚度，形成含SiO2膜的步骤是在防眩光表面的掩蔽步骤之后进行的；在形成含SiO2膜的步骤之后，去除防眩光表面上的第二掩蔽膜；提供第一离子交换浴，所述第一离子交换浴包括多种离子交换碱金属离子，每种的尺寸都大于所述可离子交换碱金属离子的尺寸；以及将制品浸没到第一离子交换浴中，处于第一离子交换温度和持续时间，以形成强化制品，在去除了第二掩蔽膜的步骤之后进行浸没步骤。此外，强化制品包括分别从第一主表面和第二主表面延伸到第一选定深度和第二选定深度的压缩应力区域。根据本公开的一些方面，提供了一种强化玻璃制品，其包括：包含第一主表面和第二主表面以及从第一主表面和第二主表面延伸到各自的第一和第二选定深度的压缩应力区域的玻璃基材。基材的第二主表面包括作为整体形成的防眩光表面。此外，玻璃制品包括小于或等于200微米的翘曲变化(Δ翘曲)。第一主表面包括厚度是约5纳米至约20纳米的含SiO2膜。此外，在形成压缩应力区域之前和之后测量该翘曲变化。在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。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。在附图中：图1是根据一个实施方式，包含防眩光表面和含SiO2膜的强化制品的横截面示意图；图2是根据一个实施方式，制造包含防眩光表面和含SiO2膜的强化制品的方法；图3是根据一个实施方式，制造包含防眩光表面和含SiO2膜的强化制品的方法；以及图4是根据本公开的一个实施方式，包含含SiO2膜的玻璃基材的横截面的扫描电子显微图(SEM)。结合附图进行阅读时将更好地理解本专利技术的某些技术的上述内容以及下面的详细描述。应理解的是，权利要求不限于附图所示布置和工具。除此之外，附图所示外观是可以被用于实现所述的设备功能的许多装饰性外观中的一种。具体实施方式在以下的详细描述中提出了附加特征和优点，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施实施方式而被认识。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的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造强化制品的方法，其包括：/n提供制品，所述制品包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面和第二主表面；/n在所述第一主表面上形成含SiO

【技术特征摘要】
1.一种制造强化制品的方法，其包括：
提供制品，所述制品包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面和第二主表面；
在所述第一主表面上形成含SiO2膜，其中，所述含SiO2膜包括约5纳米至约20纳米的厚度；
形成与所述第二主表面作为整体的防眩光表面；
提供第一离子交换浴，所述第一离子交换浴包括多种离子交换碱金属离子，每种的尺寸都大于所述可离子交换碱金属离子的尺寸；以及
将所述制品浸没在所述第一离子交换浴中，处于第一离子交换温度和持续时间，以形成强化制品，
其中，所述强化制品包括分别从所述第一主表面和所述第二主表面延伸到第一和第二选定深度的压缩应力区域。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化制品包括小于或等于200微米的翘曲(Δ翘曲)，这是通过在浸没步骤之前的制品的翘曲测量和浸没步骤之后的强化制品的翘曲测量所确定的。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化制品包括小于或等于110微米的翘曲(Δ翘曲)，这是通过在浸没步骤之前的制品的翘曲测量和浸没步骤之后的强化制品的翘曲测量所确定的。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化制品包括小于或等于35微米的翘曲(Δ翘曲)，这是通过在浸没步骤之前的制品的翘曲测量和浸没步骤之后的强化制品的翘曲测量所确定的。


5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述制品包括选自下组的玻璃组合物：钠钙硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。


6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述强化制品展现出的雾度变化(Δ雾度)和光泽度变化(Δ光泽度)分别小于10％，这是通过在浸没步骤之前的制品的雾度测量和光泽度测量与浸没步骤之后的强化制品的雾度测量和光泽度测量所确定的。


7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，
形成含SiO2膜的步骤还进行如下：使得所述第一主表面包括含SiO2膜，并且是在掩蔽了所述第二主表面之后进行形成含SiO2膜的步骤；以及
形成防眩光表面的步骤还进行如下：使得所述第二主表面包括防眩光表面，并且是在用掩膜掩蔽了所述第一主表面之后进行形成防眩光表面的步骤。


8.一种制造强化制品的方法，其包括：
提供制品，所述制品包括具有多种可离子交换碱金属离子的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组合物，第一主表面和第二主表面；
用第一掩膜掩蔽所述第一主表面；
在掩蔽了所述第一主表面的步骤之后，形成与所述第二主表面作为整体的防眩光表面；
在形成防眩光表面的步骤之后，去除所述第一主表面上的所述第一掩膜；
用第二掩膜掩蔽所述防眩光表面；
在所述第一主表面上形成含SiO2膜，其中，所述含SiO2膜包括约5纳米至约20纳米的厚度，在掩蔽所述防眩光表面的步骤之后进行形成含SiO2膜的步骤；
在形成含SiO2膜的步骤之后，去除所述防眩光表面上的所述第二掩膜；
提供第一离子交换浴，所述第一离子交换浴包括多种离子交换碱金属离子，每种的尺寸都大于所述可离子交换碱金属离子的尺寸；以及
将所述制品浸没在所述第一离子交换浴中，处于第一离子交换温度和持续时间，以形成强化制品，在去除所述第二掩膜的步骤之后进行浸没，
其中，所述强化制品包括分别从所述第一主表面和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海星，戴程隆，J·侯，
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