[发明专利]表面改进的玻璃基材

说明书

本申请涉及表面改进的玻璃基材。揭示了耐划痕玻璃基材，所述耐划痕玻璃基材在基材的主表面上包含硬的耐划痕层。层可展现出：当采用布氏压痕计测量时，至少10GPa的硬度，以及沿着层的至少一部分厚度的X射线无定形结构。层可任选地展现出至少70％的光学透明度和/或至少10MPa的压缩应力。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2013/062828，国际申请日为2013年10月01日，进入中国国家阶段的申请号为201380051529.X，发明名称为“表面改进的玻璃基材”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2012年10月3日提交的美国临时申请系列第61/709,339号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本发明一般地涉及表面改进的玻璃基材，更具体地，涉及在基材的主表面上提供有耐划痕层的玻璃基材。

划痕是手持式装置和其他装置，例如监测器和其他显示器中的玻璃覆盖应用的一个考虑。划痕增加了光散射并且会降低此类屏幕上显示的图像和文字的亮度和对比度。此外，在装置关闭状态，划痕会使得显示器看上去是模糊、损伤和不美观的。特别是对于显示器和手持式装置，耐划痕性会是一个重要的性质。

划痕可以由它们的深度以及宽度进行表征。深的划痕延伸进入材料表面至少2微米，宽划痕的宽度大于2微米。由于划痕的物理程度，碎片或破碎通常伴随着深和/或宽划痕。但是在易碎固体，例如玻璃基材中，可以通过玻璃化学物(即玻璃组成)的优化来改进对于深和宽划痕的抗性。

另一方面，划痕也可以是浅和/或窄的。浅划痕表征为深度小于2微米，窄划痕表征为宽度小于2微米。这些尺度规格的划痕有时称作“微延展性(microductile)”划痕。在显示器和手持式装置中，其中玻璃覆盖可以由氧化物玻璃形成，相信在使用过程中积累的大部分划痕是微延展性划痕。虽然微延展性划痕通常不与大体积的材料碎片或破碎相关，但是微延展性划痕会对玻璃覆盖的光学性质造成负面影响。此外，不同于较大的、“重度”划痕，不容易通过玻璃化学物的改进来预防微延展性划痕。

可以通过调节被划痕表面的硬度来减轻微延展性划痕的形成。较硬的表面通常更耐受微延展性划痕。虽然形成用于许多玻璃覆盖中的玻璃基材的氧化物玻璃的硬度值通常范围为6-9GPa，如本文所述，但是通过在氧化物玻璃上形成较硬的表面层可以急剧地降低形成微延展性划痕的趋势。

如上文所述，希望提供一种硬的、光学透明的、耐划痕层，其可施加到刚性玻璃覆盖，该覆盖是经济的，并且与下方玻璃是物理和化学相容的。

发明内容

本文所述的是具有改进表面的玻璃基材。玻璃基材包括具有相对主表面的玻璃主体，以及设置在大部分的第一主表面上的层。至少一部分层的性质包括：至少10GPa的布氏(Berkovich)压痕硬度(或者采用布氏压痕计测得的硬度)以及X射线无定形结构，以及任选地，至少70％的光学透明度和/或至少10MPa的压缩应力。

玻璃基材可用作覆盖玻璃或者用作电子器件的部分外壳，其中所述层提供作为朝外层。例如，在电子器件外壳中，玻璃基材可形成如下的至少一部分：(a)前玻璃覆盖，其放置并固定，为电子器件包封提供前表面，和/或(b)后玻璃覆盖，其放置并固定，为电子器件包封提供后表面。前玻璃覆盖和后玻璃覆盖的一个或两个也可以成形为延伸到外壳的侧面，从而为包封提供侧表面。

在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，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本发明而被认识。