三维成型的薄玻璃制造技术

本发明专利技术涉及一种用于光学部件的薄板玻璃，其包括：具有第一表面的第一侧以及与第一侧相对且具有第二表面的第二侧。薄板玻璃具有三维形状、具有至少一个期望曲率且厚度小于700μm。在第一表面的3

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维成型的薄玻璃


[0001]本专利技术涉及一种用于光学部件的薄玻璃，其具有高表面质量和高光学质量。本文的“薄玻璃”是指厚度小于700μm、优选小于500μm、更优选小于300μm的玻璃基材。此外，本专利技术还涉及一种包括该薄玻璃的光学部件、一种包括该薄玻璃的产品、一种用于制造该薄玻璃的工具以及一种制造该薄玻璃的方法。

技术介绍

[0002]薄板玻璃(特别是三维成型的薄玻璃)可用于各种应用。可能的应用领域是光学、眼科学、电子设备和汽车领域。在这些和其它领域中，根据本专利技术的薄玻璃一方面可以用于获得具有光学吸引力的坚硬且耐刮擦的表面，另一方面可以实现紧凑的设计并且减轻重量。例如，可以将薄玻璃作为覆盖物层压到塑料部件上，以便保护眼镜镜片、显示设备、显示器、配件和其它敏感部件免受不利的机械、物理和/或化学影响。
[0003]使用具有非平面表面的玻璃基材作为保护敏感部件的覆盖物可以从各种应用中已知，并且在例如文件WO 2018/200454A1的介绍中进行了描述。
[0004]然而，当通过由现有技术已知的工艺将原料玻璃晶片成型为三维玻璃基材时，玻璃基材中经常会出现对最终产品的光学质量产生负面影响的缺陷。所产生的缺陷阻碍了玻璃基材在具有光学吸引力的应用中和用作设计元件的使用。为了修复成型期间出现的缺陷，三维成型的玻璃基材在成型过程后实际上会进行返工。具体而言，通过对三维成型的玻璃基材进行后续抛光来修复缺陷。然而，这使得制造过程费力。
[0005]文献DE 10 2016 105 004A1公开了一种包括成型的玻璃基材的光学部件和一种相关联的制造过程，其中光学部件即使没有后处理也具有高表面质量。
[0006]然而，这种现有技术方法和实践中已知的其它方法实现了在无论是否进行后续抛光的情况下都具有较高表面质量的三维成型的玻璃基材，但受限于制造相对较厚的玻璃基材。然而，这种现有技术玻璃基材的相对较大的厚度限制了它们的可用性，特别是对紧凑的和对重量极为苛求的部件而言。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种具有高表面质量和高光学质量的进一步改进的玻璃基材，以及一种用于生产这种玻璃基材的合适的制造工艺。
[0008]该目的通过根据权利要求1的薄玻璃和根据权利要求18的方法以及通过根据权利要求15的工具来实现。上述薄玻璃、方法和工具的进一步开发和实施例是从属权利要求和以下描述的主题。
[0009]本专利技术的一个方面涉及一种用于光学部件的薄玻璃，其包括：具有第一表面的第一侧；以及与第一侧相对且具有第二表面的第二侧。该薄玻璃具有三维形状、至少一个目标曲率且厚度小于700μm。在第一表面的3
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3mm2的至少一个第一测量区域上，在0.1mm至1mm的波长范围内,所有表面结构部件的算术平均高度Sa小于30nm、优选低于20nm、更优选低于
10nm、还更优选低于8nm。例如，在第一测量区域上，在0.1mm至1mm的波长范围内，所有表面结构部件的算术平均高度Sa可以在1nm与30nm之间、优选在3nm与20nm之间、更优选在6nm与10nm之间。算术平均高度值是指通过白光干涉法使用0.1mm至1mm的带通滤波获得的测量结果，即使用带通滤波查看波长范围为0.1mm至1mm的表面结构部件。
[0010]在本专利技术的意义上，在0.1mm至1mm的波长范围内表面结构部件可以被称为中尺度的表面结构部件。它们可以与短尺度表面结构部件(此处：小于0.1nm)和长尺度表面结构部件(此处：大于1mm)区分开来。薄玻璃表面的整个表面结构可以包括短尺度、中尺度和/或长尺度的表面结构部件。这里，根据本专利技术的中尺度表面结构部件涉及薄玻璃表面的波纹度，而短尺度表面结构部件涉及薄玻璃表面的粗糙度，长尺度表面结构部件涉及薄玻璃表面的形状。通过0.1mm至1mm的带通滤波，可以实现在0.1mm至1mm的波长范围内仅观察与薄玻璃的波纹度相关的选定表面结构部件。专利技术人已经认识到，该波长范围内的表面结构部件对于生产具有光学吸引力和/或功能透射和/或反射的薄玻璃特别关键，这与生产较厚的玻璃不同。根据本专利技术，薄玻璃的第一表面的所有这些中尺度表面结构部件具有上述算术平均高度Sa。因此，带通滤波能够对表面进行尺度调整的观察或成像，即针对短尺度和长尺度部件调整的所谓SL表面，其精确突出了根据本专利技术被视为与薄玻璃特别相关的区域。表面结构部件的波长可以基本上对应于表面结构部件的特征延伸、尤其是横向延伸，或者至少对其成像。然而，由于在表面检测期间的滤波，表面结构部件的实际横向范围与其波长之间、特别是在表面结构的边缘区域中可能会出现轻微偏差。应当理解，这里可以使用术语“波长”来描述表面结构部件，因为每个表面结构都可以通过叠加具有不同波长和振幅的正弦波来成像。
[0011]根据本专利技术的薄玻璃也可以描述为具有高表面质量和高光学质量(特别是在可见光范围内)的三维弯曲的热成型的薄玻璃基材。该薄玻璃的第一和/或第二表面可以至少部分地形成弯曲的自由表面、特别是非球面弯曲的自由表面。薄玻璃可以围绕多个弯曲轴弯曲。多个弯曲轴可以彼此相交。薄玻璃可以具有相交和不相交的弯曲轴。薄玻璃的第一和/或第二表面可以包括至少一个点(弯曲点)，在该点处选择第一切线方向作为x轴，在该点处选择与x轴正交的另一切线方向作为y轴，并在该点处选择与x轴和y轴正交的方向作为z轴，其中x轴、y轴和z轴相交于至少一点。薄玻璃可以至少在至少一点处弯曲。薄玻璃的相关联表面可以在x轴方向上的至少一点处弯曲，使得与目标曲率相关联的第一弯曲半径位于穿过x轴和z轴的xz平面中。另外或替代地，薄玻璃的相关联表面可以在y轴方向上的至少一点处弯曲，使得与目标曲率相关联的第二弯曲半径位于穿过y轴和z轴的yz平面中。第一和第二弯曲半径可以相同或不同。在具有上述类型的多个点的实施例中，各个点处的弯曲半径在弯曲半径的数量和弯曲半径的大小方面可以相同和/或不同。
[0012]根据本专利技术的薄玻璃优选为未经后处理的薄玻璃，即在热成型后未经加工或未经处理的薄玻璃。这意味着根据本专利技术的薄玻璃在没有进行后续处理(例如无后续抛光)的情况下已经具有最佳的表面粗糙度和波纹度，与表面的算术平均值的偏差最小。因此，与传统的三维成型薄玻璃相比，在根据本专利技术的薄玻璃的生产中可以节省至少一个处理步骤。
[0013]在具有目标曲率的三维薄玻璃的生产过程中会出现大量不同的表面缺陷。薄玻璃的成型特别困难，因为薄玻璃倾向于形成不同的表面缺陷，有时比厚玻璃更严重。本专利技术的专利技术人已经认识到，在可能的表面缺陷中、特别是在特定波长范围内的表面结构部件的算
术平均高度Sa和优选的切线缺陷(即，与理想目标曲率的局部斜率偏差(斜率误差))必须保持较低，以便实现足够高的表面质量和光学质量。
[0014]此外，本专利技术的专利技术人发现了提供具有三维形状和小于700μm、优选小于500μm、更优选小于300μm、甚至更优选小于250μm、甚至更优选小于150μm的非常小的厚度的薄玻璃的解决方案，该薄玻璃具有所述的高表面质量和光学质量，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光学部件的薄玻璃，其包括：包括第一表面的第一侧；与所述第一侧相对且包括第二表面的第二侧；其中，所述薄玻璃具有三维形状、具有至少一个目标曲率且厚度小于700μm，并且其中，在所述第一表面的3
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3mm2的至少第一测量区域上，在0.1mm至1mm的波长范围内，所有表面结构部件的算术平均高度Sa小于30nm。2.根据权利要求1所述的薄玻璃，其厚度小于500μm、优选小于300μm。3.根据权利要求1或2所述的薄玻璃，其具有与所述至少一个目标曲率相关联的弯曲半径，所述弯曲半径大于所述薄玻璃的厚度、优选大于或等于该厚度的两倍，其中，所述薄玻璃尤其具有与所述至少一个目标曲率相关联的弯曲半径，所述弯曲半径在1mm和10000mm之间、特别是在1mm和5000mm之间、优选在1mm和1500mm之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在所述第二表面的3
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3mm2的至少第二测量区域上，在0.1mm至1mm的波长范围内，所有表面结构部件的算术平均高度Sa低于30nm、优选低于20nm、更优选低于10nm、甚至更优选低于7nm。5.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在0.1mm至1mm的波长范围内，所述第二侧上的所有表面结构部件的算术平均高度Sa比在所述第一侧上关于所述第一侧的表面结构部件的算术平均高度Sa低1％至20％、优选5％至15％、更优选7％至10％。6.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在所述第一表面的3
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3mm2的至少第三测量区域上，在0.1mm至1mm的波长范围内，所有表面结构部件具有基于算术平均值低于0.1μm/mm、优选低于0.07μm/mm、更优选低于0.05μm/mm、还更优选低于0.04μm/mm的切线缺陷。7.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在所述第二表面的至少3
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3mm2的第四测量区域上，波长范围内的所有表面结构部件具有基于算术平均值低于0.1μm/mm、优选低于0.06μm/mm、更优选低于0.04μm/mm、还更优选低于0.03μm/mm的切线缺陷。8.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在0.1mm至1mm的波长范围内，所述第二侧上的所有表面结构部件的、与算术平均值相关的切线缺陷比所述第一侧上关于所述第一侧的表面结构部件的切线缺陷低1％至50％、优选10％至40％、更优选15％至35％。9.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，所述第一侧是在所述薄玻璃的生产期间面向模具的面向模具侧，和/或其中，所述第二侧是在所述薄玻璃的生产期间背离模具的背离模具侧。10.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在所述第一表面的0.33
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0.33mm2的至少第五测量区域上，在高达0.25mm的波长范围内，所有表面结构部件的算术平均高度Sa低于5nm、优选低于3nm、更优选低于1nm、甚至更优选低于0.5nm。11.根据前述权利要求中任一项所述的薄玻璃，其中，在所述第二表面的0.33
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0.33mm2的至少第六测量区域上，在高达0.25mm的波长范围内，所有表面结构部件的算术平均高度Sa低于5nm、优选低于3nm、更优选低于1nm、还更优选低于0.5nm。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：