[发明专利]化学钢化后具有低膨胀的含锂的铝硅酸盐玻璃

说明书

本发明涉及一种可化学钢化或化学钢化的含锂铝硅酸盐薄玻璃，其在化学钢化后具有低的膨胀。本发明还涉及本发明的玻璃的生产方法以及该玻璃的用途。该玻璃优选用于高精度装备、电子设备或家用电器领域。

技术领域

本发明涉及一种可化学钢化的或化学钢化的含锂的铝硅酸盐薄玻璃，其在化学钢化后具有低膨胀率。本发明还涉及制造本发明的玻璃的方法以及该玻璃的用途。该玻璃优选用于指纹传感器(FPS)和/或显示器盖板领域中的应用，特别是用于高精度装备、电子设备或家用电器领域中的应用。

背景技术

在玻璃制造期间，通过在室温下从高温熔融液态冷却至固态来形成玻璃产品。在这个过程中，原子将以无序方式迅速冷冻。当所制造的玻璃经历另一后热处理时，在制造冷却过程期间冷冻的原子将有机会松弛到更密集的位置。这样，将发生几何压缩。

这种现象对于通过拉伸或溢流工艺制成的薄玻璃片也是有效的。当在后处理(比如，精细退火或低温多晶硅(LTPS)处理)期间对玻璃片进行再加热时，与其原始几何形状相比，玻璃尺寸将被压缩。

文献EP 2 189424A2公开了一种制造玻璃的方法，该玻璃具有用于TFT应用(尤其是用于LTPS)的低压缩比。所述玻璃的退火点≥765℃并且CTE≤4.2ppm/K。与涉及含锂的铝硅酸盐玻璃的本发明的玻璃相比，它是无碱玻璃。

铝硅酸盐(AS)、铝硅酸锂(LAS)和钠钙玻璃广泛用于诸如指纹传感器(FPS)的盖板、保护盖板和显示器盖板的应用。在这些应用中，通常，对玻璃进行化学钢化，以获得高机械强度，这通过3点弯曲(3PB)、落球、耐划伤及其它方法来确定。

值得注意的是，经由研磨和抛光来不能有效地生产表面质量非常高(例如，Ra粗糙度小于5nm)的薄玻璃。因此，具有低厚度和低表面粗糙度的玻璃必须经由诸如下拉或溢流熔融工艺或特殊的浮法或再拉伸等的平板玻璃工艺制造。

然而，如上所述，当玻璃经历后热处理时，将发生几何形状变化。重要的是，化学钢化过程就是这种后热处理。一方面，化学钢化通常牵涉到在从几分钟到几小时的时间跨度内温度的升高，例如，大于350℃或大于380℃或甚至大于400℃。因此，由于在制造冷却过程期间冷冻的原子将有机会松弛到更密集的位置，所以与原始玻璃相比，化学钢化过程与将玻璃几何形状引向压缩的力相联系。另一方面，化学钢化是指通过离子交换用更大的离子(例如，K⁺)替换玻璃表面上的较小离子(例如，Li⁺、Na⁺)，这导致几何形状膨胀。因此，在化学钢化期间，出现两种相反的效果，一种是针对玻璃的压缩(热处理)，而另一种是针对玻璃的膨胀(离子交换)。最后，净总体几何变化取决于两个方面的贡献程度。

目前，由薄玻璃工艺制成的低厚度的薄玻璃在化学钢化后具有大的膨胀比。通过将化学钢化之前和之后的样品长度的差除以化学钢化之前的原始长度来确定膨胀率。因此，膨胀率根据下式计算：膨胀率＝(长度_钢化后-长度_钢化前)/长度_钢化前。通常，通过投影测量系统(特别是2.5D视频测量系统)在视觉上测量样品的长度。值得注意的是，当玻璃更薄时，由化学钢化过程引起的膨胀将变得更大。更进一步地，化学钢化引起的膨胀还取决于玻璃的热历史。如果在制造期间应用了高冷却速率，则化学钢化期间的膨胀变得更大。

膨胀给工业处理器在产品尺寸的设计和控制方面具有非常高的精度带来了困难。因此，提供一种几何形状变化低的玻璃以满足当今高精度设备的要求是极其重要的。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的问题。特别地，本发明的目的是提供一种可化学钢化的或化学钢化的并且在化学钢化后具有低膨胀的薄玻璃。

通常，通过指示样品的长度、宽度和厚度来描述玻璃样品的三维空间范围。通常，样品的长度大于宽度，并且宽度大于厚度。根据本发明，通过扩大样品的长度来描述化学钢化后的膨胀。