具有保留强度的透明玻璃陶瓷制品及包含它的显示设备制造技术

本文描述一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板包含彼此相对的第一及第二主表面以及至少40重量％的结晶度；以及光学膜结构，该光学膜结构设置在第一主表面上。光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)及低RI层以及耐刮擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率以及藉由玻氏硬度测试在约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于10GPa的最大硬度。玻璃陶瓷基板包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有保留强度的透明玻璃陶瓷制品及包含它的显示设备
[0001]优先权声明
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119主张于2021年4月1日提交的美国临时申请第63/169,376号及2021年11月24日提交的美国临时申请第63/282,720号的优先权权益。这些申请中的每一者的整体内容藉由引用而为了所有目的并入本文。
[0003]领域
[0004]本公开涉及用于保护光学制品及显示设备的透明制品，更具体为具有玻璃陶瓷基板的透明制品，玻璃陶瓷基板具有设置于其上的光学膜结构，光学膜结构呈现各种光学及机械性能属性，包括高硬度、适光透射率(photopic transmittance)、低透射颜色(transmitted color)、抗损伤性、高模量、高断裂韧性和/或保留强度(retained strength)。
[0005]背景
[0006]具有玻璃基板的覆盖制品通常用于保护电子产品及系统内的关键装置及部件(例如，移动装置、智能型手机、平板计算机、手持装置、车载显示器以及具有显示器、相机、光源和/或传感器的其他电子装置)。这些覆盖制品还可以用于建筑制品、运输制品(例如，用于汽车应用、火车、飞行器、航海器等的制品)、家电制品或需要一定透明度、耐刮擦性、耐磨性或其组合的任何制品。
[0007]使用覆盖玻璃制品的这些应用通常需要机械及环境耐久性、抗破损性、抗损伤性、耐刮擦性以及强大的光学性能特征的组合。举例而言，覆盖制品可能需要在可见光谱中呈现高透射率、低反射率和/或低透射颜色。在一些应用中，覆盖制品需要覆盖及保护显示设备、相机、传感器和/或光源。
[0008]在这些应用中，已经成功使用组合玻璃基板与光学硬涂层的常规覆盖制品。然而，在这些应用中使用的装置通常仍然受到抗损伤性的限制，更具体为受到意外撞击事件(例如，装置掉落)的限制。尽管使用聚合物基板及/或低模量、高韧性聚合物涂层的其他方式已经成功用于改善抗损伤性，但是这些方式倾向于降低装置级(device
‑
level)耐刮擦性，而可能降低光学性能，或者可能需要增加显示功率，以用于补偿光学性能的损失。其他覆盖制品使用玻璃陶瓷或陶瓷基板，其相较于玻璃基板，具有更高的硬度及模量水平。但是这些方式是受限的成功，相较于使用通过离子交换工艺强化的玻璃基板的覆盖制品方式，玻璃陶瓷及陶瓷基板通常被认为具有较差的光学性质。
[0009]使用玻璃或玻璃陶瓷基板与光学膜结构的常规覆盖制品可能会受到制品级机械性能降低的影响。更具体言之，在这些基板上包括光学膜结构在光学性能及某些机械性质(例如，耐刮擦性)方面提供优势；然而，这些基板与光学膜结构的常规组合(例如，利用高模量及/或硬度改善耐刮擦性的优化)导致所得到的制品的强度水平较差。应注意，基板上的光学膜结构的存在可能不利地将制品的强度水平降低到低于没有光学膜结构的裸露形式的基板的强度水平。
[0010]因此，需要用于保护光学制品及装置的改善的覆盖制品，更具体为具有高硬度、适光透射率、低透射颜色以及抗损伤性、高模量和/或高断裂韧性的透明制品。此外，需要在引
入光学膜结构之后保持或基本上保持裸露基板强度水平(例如，处于或高于应用驱动阈值)的前述透明制品。本公开解决了这些需要及其他需要。
[0011]概述
[0012]根据本公开的方面，提供一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板包含第一及第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，该光学膜结构限定外表面，该光学膜结构设置在第一主表面上。玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度。进一步地，光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)及低RI层以及耐刮擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率、利用D65照明体在0度至10度的入射角下小于4的透射颜色√(a*2+b*2)以及藉由玻氏(Berkovich)硬度测试在距离光学膜结构的外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于10GPa的最大硬度。进一步地，该玻璃陶瓷基板包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
·
√m的断裂韧性。
[0013]根据本公开的另一方面，提供一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板包含第一及第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，该光学膜结构限定外表面，该光学膜结构设置在第一主表面上。玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度。进一步地，光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)及低RI层以及耐刮擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率、利用D65照明体在0度至10度的入射角下小于4的透射颜色√(a*2+b*2)以及利用具有1000g负载的维氏压痕损伤测试所测试的具有小于160微米的平均最大线性尺寸或小于25000μm 2
的横向裂纹面积的横向裂纹区域。
[0014]根据本公开的进一步方面，提供一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板具有约1.52或更大的折射率并包含第一及第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，该光学膜结构限定外表面，该光学膜结构设置在第一主表面上。玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度。进一步地，光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)及低RI层以及耐刮擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率以及利用D65照明体在0度至10度的入射角下小于4的透射颜色√(a*2+b*2)。此外，光学膜结构包含外结构与内结构，耐刮擦层设置在外结构与内结构之间。进一步地，光学膜结构的内结构经配置以基本上匹配玻璃陶瓷基板与耐刮擦层之间的光学阻抗(optical impedance)。玻璃陶瓷基板还包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
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√m的断裂韧性。
[0015]根据本公开的方面，提供一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板包含第一及第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，该光学膜结构包含内表面及外表面，该光学膜结构的内表面设置在第一主表面上。玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度。进一步地，光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层及低RI层以及耐刮擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率以及藉由玻氏硬度测试在距离光学膜结构的外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于10GPa的最大硬度。玻璃陶瓷基板包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
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√m的断裂韧性。进一步地，光学膜结构呈现大于或等于700MPa的残余压缩应力以及大于或等于140GPa的弹性模量。
[0016]根据本公开的另一方面，提供一种透明制品，包括：玻璃陶瓷基板，该玻璃陶瓷基板包含第一及第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，该光学膜结构包含内表面及外表面，该光学膜结构的内表面设置在第一主表面上。玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度。进一步地，光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层及低RI层以及耐刮
擦层。该制品还呈现大于80％的平均适光透射率以及藉由玻氏硬度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种透明制品，包含：玻璃陶瓷基板，其包含第一主表面和第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，其限定外表面，该光学膜结构设置在该第一主表面上，其中该玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度，其中该光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层和低RI层以及耐刮擦层，其中该制品呈现大于80％的平均适光透射率，其中该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下呈现小于4的透射颜色√(a*2+b*2)，其中该制品呈现藉由玻氏硬度测试在距离该光学膜结构的该外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于10GPa的最大硬度，以及其中该玻璃陶瓷基板进一步包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
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√m的断裂韧性。2.如权利要求1所述的透明制品，其中该基板包含大于95GPa的弹性模量以及大于1.0MPa
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√m的断裂韧性。3.如权利要求1或权利要求2所述的透明制品，其中该制品呈现藉由玻氏硬度测试在距离该光学膜结构的该外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于14GPa的最大硬度。4.如权利要求1
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3中任意一项所述的透明制品，其中该制品呈现大于90％的平均适光透射率，并且该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下进一步呈现小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。5.如权利要求1
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4中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板包含至少75重量％的结晶度。6.如权利要求1
‑
5中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板包含二硅酸锂相。7.如权利要求6所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板进一步包含透锂长石相。8.如权利要求1
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7中任意一项所述的透明制品，其中每一高RI层和该耐刮擦层包含Si3N4、SiN
y
和SiO
x
N
y
中之一或更多者，每一低RI层包含SiO2和SiO
x
中之一或更多者，且其中每一高RI层进一步具有约5nm至约300nm的厚度，每一低RI层具有约5nm至约300nm的厚度，该耐刮擦层具有约200nm至约10000nm的厚度。9.如权利要求1
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8中任意一项所述的透明制品，其中该光学膜结构包含外结构和内结构，该耐刮擦层设置在该外结构与内结构之间。10.如权利要求1
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9中任意一项所述的透明制品，其中该制品呈现小于1％的透射雾度。11.如权利要求1
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10中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板经化学强化，并具有约200MPa至约400MPa的表面压缩应力以及约1μm至15μm的层压缩深度。12.如权利要求11所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板进一步呈现约80MPa至约200MPa的最大中心张力(CT)值，且其中该基板进一步具有约0.6mm或更小的厚度。13.一种透明制品，包含：玻璃陶瓷基板，其包含第一主表面和第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，其限定外表面，所述光学膜结构设置在该第一主表面上，其中该玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度，
其中该光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层和低RI层以及耐刮擦层，其中该制品呈现大于80％的平均适光透射率，其中该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下呈现小于4的透射颜色√(a*2+b*2)，以及其中通过维氏压痕损伤测试方法利用1000g负载进行测试，该制品呈现横向裂纹区域，该横向裂纹区域具有小于160微米的平均最大线性尺寸或小于25000μm2的横向裂纹面积。14.如权利要求13所述的透明制品，其中通过在光学膜结构的外表面上利用锥形钻石压痕器的斜坡负载刮痕测试方法测试，该制品呈现针对横向裂纹形成的约340mN或更大的负载阈值。15.如权利要求13或14所述的透明制品，其中该制品呈现大于90％的平均适光透射率，并且该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下进一步呈现小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。16.如权利要求13
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15中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板包含至少75重量％的结晶度。17.如权利要求13
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16中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板包含二硅酸锂相。18.如权利要求17所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板进一步包含透锂长石相。19.如权利要求13
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18中任意一项所述的透明制品，其中每一高RI层和该耐刮擦层包含Si3N4、SiN
y
和SiO
x
N
y
中之一或更多者，每一低RI层包含SiO2和SiO
x
中之一或更多者，且其中每一高RI层进一步具有约5nm至约300nm的厚度，每一低RI层具有约5nm至约300nm的厚度，该耐刮擦层具有约200nm至约10000nm的厚度。20.如权利要求13
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19中任意一项所述的透明制品，其中该光学膜结构包含外结构和内结构，该耐刮擦层设置在该外结构与内结构之间。21.如权利要求13
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20中任意一项所述的透明制品，其中该制品呈现小于1％的透射雾度。22.如权利要求13
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21中任意一项所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板经化学强化，并具有约200MPa至约400MPa的表面压缩应力以及约1μm至15μm的层压缩深度。23.如权利要求22所述的透明制品，其中该玻璃陶瓷基板进一步呈现约80MPa至约200MPa的最大中心张力(CT)值，且其中该基板进一步具有约0.6mm或更小的厚度。24.一种透明制品，包含：玻璃陶瓷基板，其具有约1.52或更大的折射率并包含第一主表面和第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，其限定外表面，该光学膜结构设置在该第一主表面上，其中该玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度，其中该光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层和低RI层以及耐刮擦层，其中该制品呈现大于80％的平均适光透射率，其中该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下呈现小于4的透射颜色√(a*2+b*2)，其中该光学膜结构包含外结构与内结构，耐刮擦层设置在外结构与内结构之间，
其中该光学膜结构的内结构经配置以基本上匹配该玻璃陶瓷基板与该耐刮擦层之间的光学阻抗，以及其中该玻璃陶瓷基板还包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
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√m的断裂韧性。25.如权利要求24所述的透明制品，其中该制品呈现藉由玻氏硬度测试在距离该光学膜结构的该外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于14GPa的最大硬度。26.如权利要求24或25所述的透明制品，其中通过维氏损伤测试方法利用1000g负载进行测试，该制品呈现横向裂纹区域，该横向裂纹区域具有小于160微米的平均最大线性尺寸或小于25000μm2的横向裂纹面积。27.如权利要求24
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26中任意一项所述的透明制品，其中该制品呈现大于90％的平均适光透射率，并且该制品利用D65照明体在0度至10度的入射角下进一步呈现小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。28.如权利要求24
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27中任意一项所述的透明制品，其中每一高RI层和该耐刮擦层包含Si3N4、SiN
y
和SiO
x
N
y
中之一或更多者，每一低RI层包含SiO2和SiO
x
中之一或更多者。29.如权利要求24
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28中任意一项所述的透明制品，其中每一高RI层具有约5nm至约300nm的厚度，每一低RI层具有约5nm至约300nm的厚度，该耐刮擦层具有约200nm至约10000nm的厚度。30.如权利要求24
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29中任意一项所述的透明制品，其中该光学膜结构的内结构中的低RI层的体积小于约59％，该光学膜结构的内结构中的高RI层的体积大于约41％。31.如权利要求24
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30中任意一项所述的透明制品，其中该制品呈现小于1％的透射雾度。32.一种显示设备，其包含权利要求1
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12中任意一项所述的透明制品，其中该透明制品作为该显示设备的保护盖板。33.一种显示设备，其包含权利要求13
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23中任意一项所述的透明制品，其中该透明制品作为该显示设备的保护盖板。34.一种显示设备，其包含权利要求24
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31中任意一项所述的透明制品，其中该透明制品作为该显示设备的保护盖板。35.一种透明制品，包含：玻璃陶瓷基板，其包含第一主表面和第二主表面，所述主表面彼此相对；以及光学膜结构，其包含内表面和外表面，该光学膜结构的该内表面设置在该第一主表面上，其中该玻璃陶瓷基板包含至少40重量％的结晶度，其中该光学膜结构包含多个交替的高折射率(RI)层和低RI层以及耐刮擦层，其中该制品呈现大于80％的平均适光透射率，其中该制品呈现藉由玻氏硬度测试在距离该光学膜结构的该外表面约100nm至约500nm的压痕深度范围内测量的大于10GPa的最大硬度，其中该玻璃陶瓷基板包含大于85GPa的弹性模量以及大于0.8MPa
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√m的断裂韧性，以及其中该光学膜结构进一步呈现大于或等于700MPa的残余压缩应力以及大于或等于140GPa的弹性模量。
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【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：康宁精密材料有限公司，
类型：发明
国别省市：