[发明专利]用作触摸屏基板的玻璃制品/材料

说明书

本申请根据35U.S.C.§119，要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61/418019号的优先权，其内容是作为一个整体参考并以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及可作为用于便携式电子设备的耐用的触摸屏基板的玻璃材料。具体地，本发明涉及具有高抗划痕性和高抗损伤性的无碱铝硅酸盐制品，该无碱铝硅酸盐制品可作为触摸屏基板被用于便携式电子设备。

技术背景

触摸屏在移动手持设备中越来越流行，所述移动手持设备例如：手机，MP3播放器，移动互联网设备（MID）等，目前正开始发现以更大形式的要素用在消费电子产品中，所述消费电子产品例如：笔记本电脑及台式电脑。他们一般作为输入设备用于计算机系统中的操作，通过手指的触摸或靠近进行选择以提供使用的方便性和通用性。触摸屏一般为电阻式类型；但是，在手持应用中，电容性的触摸屏变成主要选择，用于多点触摸传感器的使用。

触摸屏一般是通过透明基板上的铟锡氧化物（ITO）的单层或多层的沉积制得的，该透明基板被置于显示板上或集成至显示板中。对于消费电子产品的应用，例如移动手机，透明基板一般为玻璃，并且，根据应用中的机械强度要求，在ITO加工之前对玻璃进行化学强化。对于电容式触摸屏，趋势是移动到在玻璃的顶面和底面上的行和列中沉积和设计的ITO的薄（厚度＜1mm）玻璃基板（称作双面ITO玻璃）。一般所使用的玻璃是钠钙玻璃。该玻璃一般以板材的形式进行化学强化，化学强化至非常浅的几微米数量级的层深度（硬层深度），因此，在ITO和任何其他所需的薄膜材料在玻璃的一侧或双侧上沉积并形成图案后，可以将玻璃切割成较小的片，然后集成入最终设备结构中。因此当按尺寸切割时，玻璃片具有‘轻度’化学强化的表面和边缘，该表面和边缘仅仅在顶部和底部进行化学强化，大部分边缘是非强化的和处于张力下的。一般地，ITO涂覆的玻璃由盖镜保护，该盖镜可以是一些塑料材料或者，在一个示例性实施方式中，是一种化学强化的玻璃。盖镜、边框，以及剩余的外壳起了保护ITO玻璃和显示单元免受划痕和其他机械问题。

在ITO玻璃的现有实施方式中，玻璃是化学退火的以便使它更坚固并且更抗损伤，同时仍允许对玻璃进行激光切割，如上所述。化学退火要求初始玻璃包含碱离子。ITO及化学强化玻璃上的其他膜的加工要求在温度明显低于离子交换温度的温度下完成，以确保不释放由离子交换赋予的应力以及不引起玻璃中的长期强度问题。另外，在ITO沉积之前，玻璃可能要求有屏障层，原因在于，随时间流逝，碱离子的任何向外扩散会影响ITO的性能。

根据上述关于目前含碱触摸屏基板材料的问题，需要对用于便携式电脑设备触摸屏基板的玻璃基板材料进行改进。具体地，需要玻璃基板材料，该材料可以制造比现有的化学退火的玻璃材料更薄，更坚固，更抗损伤及划痕，而不用对玻璃进行任何强化处理。

发明内容

本文揭示了一种无碱铝硅酸盐玻璃制品，该玻璃制品呈现出改善的抗损伤性和抗划痕性，特别适合作为触摸屏基板用于便携式电子产品。

在一个实施方式中，玻璃制品被用作便携式电子设备中的触摸屏基板，该制品包含无碱铝硅酸盐玻璃，该玻璃呈现出：至少1000gf的高损伤阈值，该阈值是当使用维氏压头将负载施加于玻璃上时，通过中间/径向裂纹的缺失进行测量的；至少900gf的抗划痕性，该划痕性是当通过移动的努氏压头施加负载时，通过横向裂纹的缺失进行测量的。玻璃材料还具有某些特性，这些特性使它特别适合用作电子设备触摸屏基板，所述特性包括在0-300℃的温度范围内的线性热膨胀系数（CTE），该线性热膨胀系数满足以下关系：25x10^-7/℃≤CTE≤40x10^-7/℃。

本文所揭示的无碱铝硅酸盐玻璃触摸屏基板可以用于各种消费电子制品，例如，手机及其他电子设备例如音乐播放器，笔记本电脑，掌上电脑，游戏控制器，电子书阅读器以及要求触摸能力的其他设备。

具体实施方式

如下文所述，工业上对更抗损伤和划痕，更薄的触摸屏基板的需求是通过使用耐用的无碱铝硅酸盐玻璃制品作为消费电子产品的触摸屏基板来满足的，所述消费电子产品例如，手机，音乐播放器，笔记本电脑，游戏控制器，电子书阅读器以及其他设备。这些玻璃材料具有某些优点，例如相对于目前使用的用作触摸屏材料的钠钙玻璃材料，具有改善的损伤、划痕及改善的边缘强度。