用于顯示器的覆蓋玻璃元件的制造方法及覆蓋玻璃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及覆蓋玻璃、尤其用于所述設(shè)備的顯示器的覆蓋玻璃。特別地，本發(fā)明涉及設(shè)置有功能涂層的覆蓋玻璃。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)電子設(shè)備、如所謂的智能電話(huà)和平板PC的覆蓋玻璃方面提出對(duì)強(qiáng)度和耐久性的高要求，因此在更長(zhǎng)的使用持續(xù)時(shí)間之后顯示器也不斷裂和劃出劃痕。特別地，在所述覆蓋玻璃的變形方面也對(duì)制造商方面提出非常高的要求。根據(jù)顯示器的實(shí)施方式，在6英寸(約150mm)的長(zhǎng)度(對(duì)角線(xiàn))上存在最大50-100 μ m彎曲。因此，付出許多努力制造盡可能平的玻璃襯底，其在化學(xué)的預(yù)應(yīng)力之后并且在可能應(yīng)用的一側(cè)或者兩側(cè)的打磨步驟之后也如此平坦，使得能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的加工。大多由硅酸鋁玻璃構(gòu)成的平的化學(xué)預(yù)應(yīng)力的覆蓋玻璃是已知的并且是現(xiàn)有技術(shù)。然而，常規(guī)的玻璃的缺陷是其具有相對(duì)高的反射率。但是，恰巧在移動(dòng)的使用時(shí)在顯示器上造成的反射是非常干擾的。因此，移動(dòng)電子設(shè)備通常在空曠的非常明亮的周?chē)h(huán)境中操作。反射是相應(yīng)強(qiáng)烈的，從而顯示器可能幾乎不能或者完全不再能讀取。
[0003]在此，補(bǔ)救措施可以尤其生成抗反射涂層。涂層也可用于保護(hù)覆蓋玻璃免于快速的劃出劃痕。
[0004]然而，例如通過(guò)濺射方法涂覆的涂層通常具有內(nèi)應(yīng)力，所述內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致襯底的變形。變形的強(qiáng)度取決于多種因素、例如處理參數(shù)(溫度、功率密度、壓力、處理氣體等)、襯底材料(CTE、厚度等)和涂層材料(CTE、層厚度)。
[0005]熟練的處理控制也許可以導(dǎo)致變形的減小，然而處理參數(shù)的選擇不總是自由可行的或者低成本的，因?yàn)樘厥夤鈱W(xué)設(shè)計(jì)所確定的層厚度或者其他的層特性、如高的機(jī)械穩(wěn)定性是必須的。
[0006]典型地，在高的內(nèi)應(yīng)力下存在機(jī)械耐久的層、所謂的硬質(zhì)材料層或者耐磨層，其性能恰好通過(guò)高的內(nèi)應(yīng)力給定，并且如此選擇所述涂層參數(shù)，使得達(dá)到層的高的內(nèi)應(yīng)力。
[0007]因此，不能輕而易舉地涂覆具有硬質(zhì)材料層或者機(jī)械耐久的抗反射系統(tǒng)的薄平的玻璃襯底、如其在智能電話(huà)或者平板PC中所使用的那樣，因?yàn)檫@些層在具有高的機(jī)械性能時(shí)不可避免地導(dǎo)致玻璃的強(qiáng)烈變形并且在涂覆之后不能進(jìn)行進(jìn)一步的加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的任務(wù)是，防止或者至少如此最小化通過(guò)涂覆(例如硬質(zhì)材料層或者化學(xué)穩(wěn)定的抗反射系統(tǒng))導(dǎo)致的(可能化學(xué)預(yù)應(yīng)力的)玻璃襯底的變形，使得能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步加工成產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明的任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決。在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中說(shuō)明本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)。
[0010]因此，本發(fā)明提供一種用于制造用于光學(xué)顯示器、尤其用于移動(dòng)電子設(shè)備的光學(xué)顯示器的覆蓋玻璃元件的方法，其中
[0011]-提供平坦的化學(xué)預(yù)應(yīng)力的玻璃襯底，所述玻璃襯底在兩側(cè)上具有在壓應(yīng)力下存在的交換層(11、12)，其中
[0012]-在玻璃襯底的一個(gè)側(cè)面上沉積包括至少一個(gè)硬質(zhì)材料層并且具有內(nèi)應(yīng)力的無(wú)機(jī)涂層，其方式是，使得通過(guò)所述內(nèi)應(yīng)力在所述玻璃襯底上施加彎曲力矩，
[0013]-其中給具有所述玻璃襯底的覆蓋玻璃元件施加負(fù)向的彎曲力矩，抵消無(wú)機(jī)涂層的內(nèi)應(yīng)力所造成的玻璃襯底的翹曲，其中負(fù)向的彎曲力矩是所述覆蓋玻璃元件的固有彎曲力矩或者降低在涂覆之后的內(nèi)應(yīng)力，使得在沿著所述玻璃襯底的表面的150毫米距離上所測(cè)量的剩余變形小于300 μ m、優(yōu)選小于200 μ m、特別優(yōu)選小于100 μ m。
[0014]硬質(zhì)材料層尤其可以通過(guò)氮化物、碳化物和/或硼化物以及通過(guò)一些硬質(zhì)氧化物、如A1203或者氧化鎢構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，玻璃襯底以包括至少一種含有氮化物的硬質(zhì)材料層的無(wú)機(jī)涂層涂覆。氮化物不僅非常硬，而且也提供有利的光學(xué)特性。特別地，氮化硅是非常透明的并且因此適合作為光學(xué)的功能層。因此，含有氮化硅的硬質(zhì)材料層是特別優(yōu)選的。氮化鋁也是適合的。尤其可以使用不僅包含氮化硅而且包含氮化鋁的層。
[0015]在此，負(fù)向的彎曲力矩的施加可以在無(wú)機(jī)涂層的沉積之前、期間或者之后實(shí)現(xiàn)。
[0016]覆蓋玻璃元件通過(guò)玻璃襯底和沉積在所述玻璃襯底上的一個(gè)或多個(gè)涂層構(gòu)成。
[0017]固有彎曲力矩理解為包含在覆蓋玻璃元件自身中并且由覆蓋玻璃元件的一部分或者區(qū)段、尤其玻璃中的層或者涂層施加的彎曲力矩。因此，所述彎曲力矩不是從外部、例如通過(guò)壓緊到底座上或者通過(guò)在保持裝置中的張緊產(chǎn)生的。
[0018]因此，借助本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)，將在壓應(yīng)力或者拉應(yīng)力下產(chǎn)生的涂層自身施加到薄的玻璃上并且保持具有所述涂層的覆蓋玻璃元件仍然平坦。因此，本發(fā)明尤其在具有小于2毫米、優(yōu)選小于1.5毫米、特別優(yōu)選小于1.1毫米的厚度的薄的玻璃襯底中提供特別的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]以下還根據(jù)附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在此，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同或者相應(yīng)的部件。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1示出了包括設(shè)置有無(wú)機(jī)的、具有內(nèi)應(yīng)力的涂層的薄玻璃的覆蓋玻璃元件，其中所述薄玻璃涂覆的一側(cè)凸地翹曲；
[0021]圖2示出了包括設(shè)置有無(wú)機(jī)的、具有內(nèi)應(yīng)力的涂層的薄玻璃的覆蓋玻璃元件，其中所述薄玻璃經(jīng)涂覆的一側(cè)凹地翹曲；
[0022]圖3示出了本發(fā)明的具有用于補(bǔ)償翹曲的涂層的一種實(shí)施方式；
[0023]圖4和圖5示出了這樣的實(shí)施方式，其中部分移除(abtragen)交換層；
[0024]圖6至圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的方法步驟，其中在涂覆期間玻璃襯底處在機(jī)械張力下；
[0025]圖10和圖11示出了覆蓋玻璃元件上的抗反射涂層；
[0026]圖12示意性地示出了垂直于覆蓋玻璃元件的表面的方向上的機(jī)械應(yīng)力的分布。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在圖1中示出經(jīng)涂覆的、平坦的玻璃襯底10。所述玻璃襯底10由適于離子交換的玻璃、即特別是包含堿金屬氧化物作為玻璃組分的材料制成。通過(guò)更大的在兩個(gè)側(cè)面13、14上的同源表面交換層11、12中至少部分交換玻璃襯底10的堿金屬離子，玻璃襯底是化學(xué)預(yù)應(yīng)力的。由圖1中的虛線(xiàn)表征通過(guò)交換深度限定的交換層的邊界。玻璃襯底10通過(guò)化學(xué)預(yù)應(yīng)力獲得更大的強(qiáng)度，這使得玻璃襯底10尤其也適于移動(dòng)電子媒體設(shè)備、如智能電話(huà)和平板PC的覆蓋玻璃。
[0028]通常期望的是，給予玻璃一定的特性、如高的抗劃痕性或者較低光反射。為此，以功能性的無(wú)機(jī)涂層20涂覆側(cè)面13、14中的一個(gè)、在所示示例中的側(cè)面13，所述無(wú)機(jī)涂層包括至少一個(gè)硬質(zhì)材料層。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，涂層20是抗反射涂層。在此，一個(gè)或多個(gè)硬質(zhì)材料層尤其可以是多層抗反射涂層的組成部分。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，以無(wú)機(jī)涂層20涂覆玻璃襯底10，所述無(wú)機(jī)涂層包括至少一個(gè)硬質(zhì)材料層。含氮化物或者基于氮化物的硬質(zhì)材料層、如氮化物或者氮氧化物的特征在于高的透明度。由硅和/或鋁組成的氮化物或者氮氧化物是特別適合的。
[0029]然而，多個(gè)無(wú)機(jī)涂層具有內(nèi)應(yīng)力。這導(dǎo)致，在涂層的沉積之后將彎曲力矩施加到襯底、在此玻璃襯底10上。所述彎曲力矩則導(dǎo)致平面玻璃襯底10的翹曲。在圖1中示出的示例中，無(wú)機(jī)涂層20具有壓內(nèi)應(yīng)力。玻璃襯底10、確切說(shuō)具有涂層20的側(cè)面13通過(guò)所述壓內(nèi)應(yīng)力凸地翹曲。相應(yīng)地，在拉內(nèi)應(yīng)力(Zug-Eigenspannung)的情況下出現(xiàn)經(jīng)涂覆的側(cè)面13的凹的翹曲。圖2示出所述情形。
[0030]對(duì)于多種應(yīng)用、尤其也作為用于移動(dòng)電子設(shè)備的顯示器的覆蓋玻璃而言，所述翹曲是不利