具有受控的失效强度的玻璃-膜层压件制造技术

具有窄的失效分布或韦布尔模量大于10的一种玻璃‑膜层压件或制品。在一些实施方式中,玻璃‑膜层压件或制品包含设置在强化的玻璃基材上的至少一个第一膜。第一膜或任何额外的膜呈现的平均失效应变可小于强化的玻璃基材的失效应变。在一些实施方式中,第一膜粘合到玻璃基材，从而第一膜不呈现可见的离开玻璃基材的脱层。还批露了形成具有所需的强度水平和窄的失效强度分布的玻璃‑膜层压件或制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请根据35U.S.C.§119要求2013年05月23日提交的美国临时申请系列第61/826,816号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。背景本专利技术涉及呈现良好-控制的失效强度的玻璃-膜层压件或制品,具体来说，涉及包含强化的玻璃基材和设置在强化的玻璃基材上的膜的玻璃-膜层压件，且该玻璃-膜层压件呈现大于10的韦布尔模量,如本文所述。强化的玻璃基材广泛地用作用于包含触摸屏应用的不同显示器应用的保护性盖板玻璃。许多其它潜在的应用，例如汽车或建筑窗户、光伏玻璃基材和本
所公知的的其它应用可包含强化的玻璃基材。为了乘客安全，有些应用例如汽车窗户，可具有不同的失效强度和失效强度分布要求，其中在受控的和可重复的冲击或挠曲负载条件下应发生破碎。强化的玻璃基材的失效强度分布通常建模成由瑕疵尺寸分布决定。基于最弱的连接理论，在挠曲负载条件下，玻璃基材中最大的瑕疵活化，从而导致毁灭性失效。因为加工能力的变化，玻璃基材表面中预先存在的最大的瑕疵可显著变化，这导致较大的失效强度变化。这种变化可通过韦布尔(Weibull)概率图来显示。韦布尔概率图是表示脆性材料例如玻璃的强度分布的广泛接受的统计方式。韦布尔模量是韦布尔分布函数的无量纲形状参数，并可用来描述所测量的脆性材料的材料强度的可变性。韦布尔模量是在韦布尔概率图上沿着数据点绘制的直线的斜率。更高的韦布尔模量表示不同样品之间的强度变化较窄，更低的韦布尔模量表示不同样品之间的强度变化较宽。对于典型的初态的强化的玻璃基材,如果强化的玻璃基材的表面受到非常好的保护,韦布尔模量是约5或更小,韦布尔模量可偶尔最高达10。在许多实际应用中，可优选地将一些类型的膜与强化的玻璃基材组合来形成玻璃-膜层压件。这种膜可包含半导体层例如氧化铟锡(\ITO\)或其它透明导电氧化物,不同种类的硬涂层,IR或UV阻断层,导电层,电子层,薄膜晶体管层和减反射层。这些膜中的许多包含硬的和脆性材料。在许多情况下，膜可为硬的和脆性的，从而保持一种或多种所需的功能性质(例如,耐久性、电导率、光学性质或热学性质)。本领域需要包含强化的玻璃基材以及硬的和脆性膜的玻璃-膜层压件,与裸玻璃基材相比，该玻璃-膜层压件呈现的失效强度是可调节的并更窄地分布的。此外,本领域需要将这种玻璃-膜层压件的失效强度调节到给定应用所要求的所需的水平但又不直接改变玻璃组成、结构或性质的方法。对于有些应用例如窗户应用而言，可能需要这种玻璃-膜层压件具有高透光率和/火低光学畸变或两者，其可包含低光学散射。概述本专利技术的第一方面涉及呈现的通过环叠环测试、4-点弯曲测试和3-点弯曲测试中的一种所测量的韦布尔模量大于约10、或者15或更大、30或更大或甚至50或更大的玻璃-膜层压件或制品。如本文所使用，术语“玻璃-膜层压件”和“制品”可互换使用。在一种变体中,在可见光波长范围的一部分上，该玻璃-膜层压件呈现的透光率可为至少约20％。在另一种变体中,在玻璃-膜层压件的厚度上，玻璃-膜层压件呈现的光学透射雾度可为约10％或更小。在一些实施方式中,玻璃-膜层压件可呈现不对称的挠曲强度、不对称的抗冲击性或其组合。在一些实施方式中,玻璃-膜层压件包含具有第一和第二主要表面的强化的玻璃基材，以及设置在第一主要表面上并与强化的玻璃基材形成界面的膜。界面呈现的界面断裂韧度可大于强化的玻璃基材的断裂韧度的约50％。在一些实施方式中,在玻璃-膜层压件的挠曲负载过程中,膜可呈现总应力，其足以使膜中存在的裂纹桥接越过界面并进入强化的玻璃基材。任选地,膜可粘合到强化的玻璃基材，从而在通过贝克维奇(Berkovich)金刚石压痕仪使用最高达约40克的非零负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，膜不呈现可见的离开强化的玻璃基材脱层。在一些实施方式中,膜的厚度可为至少10nm。膜呈现的平均失效应变可小于强化的玻璃基材的失效应变,该强化的玻璃基材的失效应变在基材表面可大于约1％。膜还可呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度、小于约1kJ/m2的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC2/E)、或同时具有此两者。在具体实施方式中,膜的临界应变能量释放速率可为约0.5kJ/m2或更小,或甚至约0.1kJ/m2或更小。玻璃-膜层压件可包含额外的膜。在一些实施方式中,膜或额外的膜可包含一个或多个层,例如IR阻断层,UV阻断层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层,耐指印层,或其组合。膜或额外的膜可包含例如氧化物,氧氮化物,氮化物,碳化物,含硅聚合物,半导体,透明导体,金属或其组合。在一些实施方式中,膜可包含至少一个层，该至少一个层在整个层中具有相同的组成。该膜和额外的膜可形成堆叠件,该堆叠件呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度。该膜或额外的膜可例如通过基于真空的技术、基于液体的技术,或其组合来设置。本专利技术的第二方面涉及一种形成如本文所述的玻璃-膜层压件的方法。在一些实施方式中,所述方法包含选择所需的玻璃-膜层压件的失效强度,提供化学强化的玻璃基材,在强化的玻璃基材的第一主要表面上设置膜和控制膜模量、膜厚度和膜残留的应力中的一种或多种来获得所需的失效强度。在具体实施方式中,所述方法包含控制膜模量,同时提供固定的膜厚度、固定的残留的应力,或两者。在一些实施方式中,所述方法包含控制膜厚度,同时提供固定的膜杨氏模量、固定的膜残留的应力,或两者。又在另一种实施方式中,所述方法包含控制膜的残留的应力,同时提供固定的膜杨氏模量、固定的膜厚度,或两者。任选地,所述方法可包含控制膜厚度、膜残留的应力和膜杨氏模量中的两种。在一些实施方式中,所述方法包含在膜和强化的玻璃基材之间形成界面,从而界面呈现的断裂韧度大于强化的玻璃基材的断裂韧度的约50％。任选地,所述方法可包含于在第一主要表面上设置膜之前，对强化的玻璃基材的第一主要表面进行清洁(例如,湿清洁或等离子体清洁)。在下面的详细描述中将列出其它的特征和优势。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。附图说明了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包括：强化的玻璃基材，其具有第一主要表面、第二主要表面和在第一主要表面和第二主要表面中的一个或两个处的平均基材失效应变；和设置在第一主要表面上的第一膜，该第一膜的平均膜失效应变小于平均强化的玻璃基材失效应变,其中如通过环叠环测试所测量，所述制品的韦布尔模量大于约10。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.23 US 61/826,8161.一种制品，其包括：
强化的玻璃基材，其具有第一主要表面、第二主要表面和在第一主要
表面和第二主要表面中的一个或两个处的平均基材失效应变；和
设置在第一主要表面上的第一膜，该第一膜的平均膜失效应变小于平
均强化的玻璃基材失效应变,
其中如通过环叠环测试所测量，所述制品的韦布尔模量大于约10。
2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述膜粘合到所述强化的
玻璃基材，从而在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用最高达约40克的非零负
载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，所述膜不呈现可见的离开所
述强化的玻璃基材的脱层。
3.如权利要求1-2中任一项所述的制品，其特征在于，所述膜包含下
述中的至少一种：IR阻断层,UV阻断层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶
体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性反射
层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻
挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。
4.如权利要求1-3中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜包含氧
化物、氧氮化物、氮化物、碳化物、含硅聚合物、半导体、透明导体、金
属或其组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制品，其特征在于，通过环叠环测
试所测量，韦布尔模量是约15或更大、约20或更大和约50或更大中的至
少一种。
6.如权利要求1-5中任一项所述的制品，其特征在于，还包含设置在

\t该强化的玻璃基材上的第一膜上的至少一种第二膜，该至少一种第二膜包
含下述中的至少一种：IR反射层,UV反射层,导电层,半导体层,电子层,薄
膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性
反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,
阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。
7.如权利要求6所述的制品，其特征在于，第一膜和该至少一种第二
膜形成堆叠件，该堆叠件呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜与该强
化的玻璃基材形成界面，以及在挠曲负载过程中,第一膜呈现的总净应力足
以使第一膜中存在的裂纹桥接越过该界面和进入该强化的玻璃基材。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制品，其特征在于，在第一主要表
面或第二主要表面处的基材临界失效应变大于约1％。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜呈现
下述的至少一种：断裂韧度是约10MPa·m1/2或更小,和临界应变能量释放速
率(GIC＝KIC2/E)小于约1kJ/m2。
11.如权利要求1-10中任一项所述的制品，其特征在于，所述制品
呈现下述的至少一种：在可见光波长范围的一部分上的透光率为约20％或更
大，以及光学透射雾度是约10％或更小。
12.一种制品，其包括：
具有第一主要表面和第二主要表面的强化的玻璃基材，该强化的玻璃
基材具有断裂韧...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·F·贝恩，Z·高，S·D·哈特，胡广立，J·J·普莱斯，C·K·萨哈，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US