CN108290770A - 显示器屏幕保护件 - Google Patents

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J·艾敏
J·M·雅各布斯
J·D·佩桑斯基
K·B·赖曼
A·苏布拉马尼亚姆
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Abstract

公开了装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化基材，对所述第一强化基材的尺寸进行调整以覆盖电子装置的显示器屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。

Description

显示器屏幕保护件
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119要求2016年6月16日提交的系列号为62/350969的美国临时申请、2016年4月8日提交的系列号为62/319884的美国临时申请以及2015年11月19日提交的系列号为62/257449的美国临时申请的优先权权益，本申请以三者的内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。
技术领域
本公开的实施方式一般涉及装置显示器屏幕保护件以及保护装置的显示器屏幕的方法。
背景技术
电子装置，例如手持式电子装置(如手机和平板电脑)包括盖板基材，该盖板基材通常为玻璃基材并且其常被称为盖板玻璃。然而，电子装置的盖板玻璃破裂是一个长期存在的问题。盖板玻璃的失效和破裂可以归因于挠曲失效和尖锐接触失效，挠曲失效是在装置受到动态或静态载荷时由于玻璃的弯曲所造成，尖锐接触失效是当盖板玻璃掉落在粗糙表面(如沥青、混凝土等)上时由于玻璃表面上的尖锐压痕而引入损坏所造成。
玻璃和电子装置的制造商已经研究了改进措施来抵抗和/或防止尖锐接触失效。一些建议的改进措施包括在盖板玻璃上的涂层以及防止盖板玻璃在装置掉落时直接接触地面的挡板(bezel)。然而，由于受到美学和功能要求的限制，很难完全防止盖板玻璃在装置掉落时与地面接触。再者，已经显示，在用于制造盖板玻璃的坚固的离子交换玻璃上的硬质涂层可损坏盖板玻璃的挠曲强度性能。因此，期望提供屏幕保护件以及保护电子装置的显示器屏幕的方法，以使这些电子装置的盖板玻璃的耐久性得到提高。
发明内容
本公开的第一个方面涉及一种装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化基材，对所述第一强化基材的尺寸进行调整以覆盖电子装置的显示器屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。
本公开的另一个方面涉及一种保护电子装置的显示器屏幕的方法，所述方法包括用第一强化基材覆盖电子装置的屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。
本公开的另一个方面涉及一种装置，所述装置包括：壳体，其具有前表面、后表面和侧表面；电子部件，其至少部分位于所述壳体内；显示器，其在壳体的前表面处或与壳体的前表面相邻；以及设置在显示器上方的本文所述的显示器屏幕保护件。
附图说明
附图被纳入本说明书并构成说明书的一部分，这些附图图示了下述多个实施方式。
图1图示了表面具有多个裂纹的屏幕保护件的截面的一个实施方式；
图2A图示了经过强化的第一基材的一个实施方式；
图2B图示了第二基材的一个实施方式；
图3图示了层压在一起的图2A和2B的基材；以及
图4图示了施加于第二基材的图2A的经过强化的外部基材；
图5图示了一种装置，所述装置包括施加于手持式装置的图2A的经过强化的外部基材；
图6图示了一种装置，所述装置包括施加于具有弯曲的盖板基材的手持式装置的经过强化的外部基材；
图7为示出了努氏横向裂纹划痕阈值数据的图；
图8为示出了压痕断裂阈值数据的图；
图9为示出了光谱透射数据的图；
图10为示出了在翻滚后在光滑表面上的平面掉落失效高度数据的图；
图11为示出了在180号粒度的氧化铝砂纸表面上的平面掉落失效高度数据的图；
图12为示出了在180号粒度的氧化铝砂纸表面上的30度角掉落失效高度数据的图；
图13是包含本文公开的任意强化基材的示例性电子装置的平面图；以及
图14是图13的示例性电子装置的透视图。
具体实施方式
在描述多个示例性实施方式之前，应理解，本公开不限于以下公开中列出的构造或方法步骤的细节。本文提供的公开能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或实施这些实施方式。
本公开的实施方式提供了一种装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化玻璃基材，对所述第一强化玻璃基材调整尺寸并进行构造以覆盖电子装置的显示器屏幕，所述电子装置例如手持式装置或手持式电子装置。
本文所述的一个或多个实施方式涉及电子装置的壳体的一部分。在一个实施方式中，壳体可包括外部元件，所述外部元件可以为强化玻璃基材，该强化玻璃基材具有如本文进一步所述的中心张力值和努氏耐划痕值。强化玻璃基材可相对于电子装置中的壳体的其他部分进行固定。电子装置可以是便携式的，在一些情况下，可以是手持式的。根据一个或多个实施方式，“手持式装置”是指具有显示器屏幕的便携式电子装置。所述手持式装置的非限制性实例包括手机、阅读装置、音乐装置、观看装置和导航装置。所述装置的非限制性实例为 和GPS导航***。在一个或多个实施方式中，本文所述的屏幕保护件和强化玻璃基材还可用于覆盖其他电子装置的显示器，所述其他电子装置包括但不限于形状因素相对较大的电子装置(例如便携式电脑、平板电脑、显示器、监视器、电视机等)。
本文使用的基材可以是基于玻璃的基材，例如无定形基材或玻璃陶瓷基材。根据一个或多个实施方式，无定形基材可选自钠钙玻璃、碱金属硅铝酸盐玻璃、含碱金属硼硅酸盐玻璃和碱金属铝硼硅酸盐玻璃。在一个或多个实施方式中，所述基材为玻璃，并且所述玻璃可以是经过强化的，例如热强化的回火玻璃或化学强化玻璃。在一个或多个实施方式中，强化玻璃基材具有压缩应力(CS)层，其中CS在化学强化玻璃中从化学强化玻璃的表面延伸到压缩应力层深度(DOL)，所述压缩应力层深度在0.5微米至50微米深的范围内。在一个或多个实施方式中，玻璃基材是化学强化玻璃基材，例如康宁玻璃。
在强化玻璃基材中，存在应力分布，其中在玻璃的表面上具有压缩应力(CS)，且在玻璃的中心中具有张力(中心张力，或CT)。根据一个或多个实施方式，屏幕保护件可以是经过热强化、化学强化或热强化与化学强化的组合。如本文中所使用的，“热强化(thermallystrengthened)”是指对基材进行热处理以改进基材的强度，并且“热强化”包括回火基材和加热强化(heat-strengthened)基材，例如回火玻璃和加热强化玻璃。回火玻璃涉及加速的冷却过程，这在玻璃中造成了较高的表面压缩和/或边缘压缩。影响表面压缩程度的因素包括空气淬火温度、体积以及形成至少10,000磅/平方英寸(psi)的表面压缩的其他变量。回火玻璃通常比退火玻璃或未经处理的玻璃坚固四至五倍。加热强化玻璃通过比回火玻璃低的示差冷却来生成，这导致在表面处具有较低的压缩强度，并且加热强化玻璃的强度大致是退火玻璃或未经处理的玻璃的强度的两倍。
在化学强化的玻璃基材中，在比玻璃网络可发生显著松弛的温度低的温度下，用较大的离子替换较小的离子在玻璃表面上产生了离子分布，这导致形成了应力分布。进入的离子的更大体积在玻璃的表面上产生了压缩应力(CS)，且在玻璃的中心中产生了张力(中心张力，或者CT)。压缩应力通过以下近似关系(等式1)与中心张力相关：
其中，厚度是强化玻璃基材的总厚度，并且DOL是交换的深度。交换的深度可描述为强化玻璃或玻璃陶瓷基材内的深度(即从玻璃基材的表面到玻璃或玻璃陶瓷基材的内部区域的距离)，在该深度处离子交换工艺促进了离子交换的发生。除非另外说明，否则中心张力CT和压缩应力CS在本文中用兆帕(MPa)表示，而厚度和层深度DOL用毫米或微米(micron,micrometer)表示。应理解，CT取决于三个参数——CS、DOL和厚度。例如，为了将CT值保持在如30MPa或更小，随着DOL增加，将需要降低CS或者将需要增加厚度，从而将CT保持在30MPa或更小。使用本领域已知的测量方式测量CS和DOL，例如通过表面应力计(FSM)，采用例如日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的可商购仪器如FSM-6000来进行测量。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量以及材料折射率，而应力光学系数与玻璃的双折射相关。进而根据ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃盘方法)，题为“Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient”[《测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法》]来测量SOC，其全文通过引用结合入本文。
现在参考图1，图1图示了包含第一强化基材10的屏幕保护件的截面图的一个示例性实施方式。示出的第一强化基材10具有多个裂纹，该图图示了表面下损坏是如何能导致第一强化基材10失效的。第一强化基材10具有在表面处的压缩应力区域60，以及中心张力区域80。在图1中，压缩层深度以在基材10的每侧上的DOL示出。示出了在第一强化基材10的压缩应力区域60中的小裂纹50，其未延伸到玻璃的中心张力区域80中，以及示出了大裂纹90，其穿透到玻璃的中心张力区域80中。应理解，各特征，即小裂纹50和大裂纹90，其尺寸被夸大以说明概念。如果损坏延伸超过DOL，并且如果中心张力具有足够高的量值，则瑕疵将扩展直到其到达材料的临界应力强度水平并且最终能够使玻璃断裂。
根据一个或多个实施方式，CT可通过改变化学强化玻璃基材的厚度并同时保持相同的压缩应力量值和压缩应力DOL来变化。在一个或多个实施方式中，CS和/或DOL可以以恒定的期望厚度减小，从而改变CT。
根据一个或多个实施方式，第一强化玻璃基材具有暴露于装置使用者的外表面55，并且外表面55易受到尖锐接触损坏，例如当装置使用者掉落装置时。根据一个或多个实施方式，第一强化基材10可以为化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材或既经过化学强化又经过热强化的玻璃基材。“热强化”包括如上所述的回火玻璃和加热强化玻璃。根据一个或多个实施方式，“化学强化”是指在表面处用离子处理，通常通过离子交换，以在玻璃基材中产生压缩应力的玻璃。
可以使用各种不同工艺来提供第一强化玻璃基材。例如，示例性的玻璃基材成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺，例如熔合拉制和狭缝拉制。通过浮法玻璃工艺制造的玻璃基材可以以光滑表面为特征，且均匀的厚度通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来实现。在一个示例性的方法中，进料到熔融锡床表面上的熔融玻璃形成了浮动的玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成可从锡上提举至辊上的固体玻璃基材。一旦离开该浴，可以使玻璃基材进一步冷却和退火以降低内应力。
下拉工艺生产的具有均匀厚度的玻璃基材拥有相对原始的表面。因为玻璃基材的平均挠曲强度受表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有更高的初始强度。当接着进一步对该高强度玻璃基材进行强化(例如化学强化)时，所得到的强度可以高于表面已经进行过磨光和抛光的玻璃基材的强度。可将下拉工艺制造的玻璃基材拉制到小于约2mm的厚度。另外，下拉的玻璃基材具有非常平坦、光滑的表面，其可用于其最终应用而不需要进行昂贵的研磨和抛光。
熔合拉制工艺使用例如拉制罐，该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，所述堰沿着通道的长度在通道两侧上的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰中溢流出来。在重力的作用下，熔融玻璃作为两股流动的玻璃膜从拉制罐的外表面流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处汇合。两股流动的玻璃膜在该边缘处汇合以熔合及形成单个流动的玻璃基材。熔合拉制法的优点在于：由于从通道中溢流出来的两股玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，熔合拉制玻璃基材的表面性质不受到这种接触的影响。
狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融原料玻璃。拉制罐的底部具有开放狭缝，其具有沿狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，并且作为连续基材被向下拉制并进入退火区域。
在一些实施方式中，用于玻璃基材的组合物可配料有0-2摩尔％的至少一种澄清剂，所述澄清剂选自包含以下物质的组：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2。
一旦成形，可对玻璃基材进行强化以形成强化玻璃基材，从而提供第一强化基材10。应当注意的是，玻璃陶瓷基材也可以通过与玻璃基材相同的方式被强化。如本文所用，术语“强化基材”可以指已经经过化学强化的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，例如通过离子交换将玻璃或玻璃陶瓷基材表面中较小的离子置换成较大的离子来进行化学强化。然而，如上所述，本领域已知的热强化方法，例如热回火或加热强化可以用于形成强化玻璃基材。在一些实施方式中，可以使用化学强化工艺结合热强化工艺来强化基材。
可通过离子交换工艺对本文所述的强化基材进行化学强化。在离子交换工艺中，通常通过将玻璃或玻璃陶瓷基材浸没到熔融盐浴中一段预定的时间，使得在玻璃或玻璃陶瓷基材表面处或者表面附近的离子与来自盐浴的更大的金属离子发生交换。在一个实施方式中，熔融盐浴的温度为约360-450℃，并且预定的时间为约2个小时至约14个小时。将更大的离子结合入玻璃或玻璃陶瓷基材通过在基材的一个近表面区域中，或者在基材表面处或与表面相邻的多个区域中形成压缩应力来使基材得到强化。在距离基材表面一定距离的一个或多个中心区域内诱导对应的拉伸应力，以平衡压缩应力。可将使用该强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷基材更加具体地描述为经过化学强化或经过离子交换的玻璃或玻璃陶瓷基材。
在一个实例中，强化玻璃或玻璃陶瓷基材中的钠离子可被熔融浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换，但具有更大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以置换玻璃中更小的碱金属离子。根据具体的实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中的更小的碱金属离子可被Ag+离子替换以提供抗微生物作用。类似地，其他碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等，可以用于离子交换工艺。
在比玻璃网络可显著松弛的温度低的温度下，用更大的离子替换更小的离子会在强化基材的表面上形成了离子分布，这导致形成了应力分布。进入的离子的更大体积在强化基材的表面上形成了压缩应力(CS)，并在强化基材的中心中形成了张力(中心张力，或者CT)。压缩应力通过以下关系(等式2)与中心张力相关：
CS＝(CT x(t–2DOL))/DOL
其中，t是强化玻璃或玻璃陶瓷基材的总厚度，并且压缩层深度(DOL)是交换的深度。交换的深度可描述为强化玻璃或玻璃陶瓷基材内的深度(即从玻璃基材的表面到玻璃或玻璃陶瓷基材的中心区域的距离)，在该深度处离子交换工艺促进了离子交换的发生。
在一个或多个实施方式中，第一强化基材的表面压缩应力可以为300MPa或更高，例如400MPa或更高、450MPa或更高、500MPa或更高、550MPa或更高、600MPa或更高、650MPa或更高、700MPa或更高、750MPa或更高、或者800MPa或更高。在一个或多个实施方式中，第一强化基材的压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内、在500MPa至900MPa的范围内、在600MPa至900MPa的范围内、在400MPa至900MPa的范围内、在450MPa至850MPa的范围内、在450MPa至800MPa的范围内、在450MPa至750MPa的范围内，以及在前述数值之间的所有范围和子范围内。强化玻璃或玻璃陶瓷基材的压缩层深度可以为50μm或更小、45μm或更小、40μm或更小、35μm或更小、30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、15μm或更小、10μm或更小、9μm或更小、8μm或更小、7μm或更小、6μm或更小、5μm或更小、或者4μm或更小。压缩深度的下限可以为0.5μm或1μm或2μm。中心张力可以在以下范围内：0至20MPa、或5至20MPa、或5至15MPa、或10至20MPa、或10至15MPa或15至20MPa，以及前述数值间的所有范围和子范围。在一个或多个具体的实施方式中，第一强化基材具有在20MPa至300MPa范围内的压缩应力值以及在20μm至100μm范围内的层深度值；在300MPa至900MPa范围内的压缩应力值以及在2μm至20μm范围内的层深度值；或者在500MPa至900MPa范围内的压缩应力值以及在2μm至12μm范围内的层深度值。在其他具体的实施方式中，第一强化玻璃基材的压缩应力值可在400MPa至800MPa的范围内；厚度可在0.05mm至0.7mm的范围内，例如0.1mm至0.6mm；层深度值可在以下范围内：1μm至20μm、1μm至15μm、1μm至14μm、1μm至13μm、1μm至12μm、1μm至11μm、1μm至10μm、1μm至9μm、1μm至8μm、1μm至7μm、1μm至6μm以及1μm至5μm；并且中心张力值可在以下范围内：0至20MPa、1至20MPa、1至19MPa、1至18MPa、1至17MPa、1至16MPa、1至15MPa、1至14MPa、1至13MPa、1至12MPa、1至11MPa、以及1至10MPa，并且对于CS、厚度、DOL和CT，其可以在前述数值间的所有范围和子范围内。根据一个或多个实施方式，第一强化玻璃基材的努氏耐划痕值至少为至少3N、至少3.5N、至少4N、至少4.5N、至少5N、至少6N、至少7N、至少8N、至少9N或至少10N。如本文中所使用的“努氏耐划痕值为至少3N”(及其他耐划痕值)是指根据本文进一步所述的努氏横向裂纹划痕阈值测试获得的最小努氏耐划痕值。因此，对于努氏耐划痕值的确定而言，努氏横向裂纹划痕阈值测试包括许多次划痕测量(例如五次)，并且“努氏耐划痕值为至少3N”是指从这五次测量中获得的最小值。
在一个或多个实施方式中，第一强化基材为售后市场型屏幕保护件，其厚度在0.025至0.7mm的范围内，压缩应力值在20MPa至300MPa的范围内并且层深度值在20μm至100μm的范围内。在一些实施方式中，该售后市场型屏幕保护件可以为两个或更多个基材的层压件。在具体的实施方式中，第一强化玻璃基材为售后市场型屏幕保护件，其厚度在0.025mm至0.7mm的范围内；压缩应力值在400MPa至800MPa的范围内并且层深度值在1μm至50μm的范围内，例如在以下范围内：1μm至25μm、1μm至20μm、1μm至15μm、1μm至14μm、1μm至13μm、1μm至12μm、1μm至11μm、1μm至10μm、1μm至9μm、1μm至8μm、1μm至7μm、1μm至6μm以及1μm至5μm；并且中心张力值在以下范围内：0至20MPa、1至20MPa、1至19MPa、1至18MPa、1至17MPa、1至16MPa、1至15MPa、1至14MPa、1至13MPa、1至12MPa、1至11MPa、以及1至10MPa，并且对于厚度、CS、DOL和CT，它们可以在前述数值间的所有范围和子范围内。在一个或多个实施方式中，第一强化基材为售后市场型屏幕保护件，其厚度在0.025mm至0.7mm的范围内；压缩应力值在500MPa至900MPa的范围内并且层深度值在1μm至50μm的范围内，例如在以下范围内：1μm至25μm、1μm至20μm、1μm至15μm、1μm至14μm、1μm至13μm、1μm至12μm、1μm至11μm、1μm至10μm、1μm至9μm、1μm至8μm、1μm至7μm、1μm至6μm以及1μm至5μm；并且中心张力值在以下范围内：0至20MPa、1至20MPa、1至19MPa、1至18MPa、1至17MPa、1至16MPa、1至15MPa、1至14MPa、1至13MPa、1至12MPa、1至11MPa、以及1至10MPa，并且对于厚度、CS、DOL和CT，它们可以在前述数值间的所有范围和子范围内。根据一个或多个实施方式，第一强化玻璃基材的努氏耐划痕值为至少3N、至少3.5N、至少4N、至少4.5N、至少5N、至少6N、至少7N、至少8N、至少9N或至少10N。在具体的实施方式中，第一强化玻璃基材在380nm至2000nm范围内的透射率大于91％。
在一个或多个具体的实施方式中，第一强化基材包括可离子交换玻璃，其对由磨损、划痕、压痕等导致的损坏有高度的耐受性。在具体的实施方式中，所述玻璃包含氧化铝、B2O3和碱金属氧化物，并且包含三重配位硼阳离子。当玻璃进行离子交换时，玻璃的维氏裂纹引发阈值为至少3千克力(kgf)、至少4千克力(kgf)、至少5千克力(kgf)、至少6千克力(kgf)、至少7千克力(kgf)或者至少8千克力(kgf)、至少9千克力(kgf)或者至少10千克力(kgf)。
通过维氏压头测量压痕断裂阈值(或维氏裂纹引发阈值)。压痕断裂阈值是玻璃的耐压痕损坏的量度。该测试涉及使用各个面之间的角为136°的基于方形的金刚锥压头，该压头被称为维氏压头。维氏压头与在标准显微硬度测试(参考ASTM-E384-11)中所使用的压头相同。选择至少五个试样来代表感兴趣的玻璃类型和/或种类。对于每个试样，将多个五个压痕的组引入到试样表面。在给定载荷下引入每个五个压痕的组，其中，每个单独的压痕间隔最少5mm并且与试样边缘间隔不小于5mm。对于测试载荷≥2kg，使用50kg/分钟的压头载荷/去荷速率。对于测试载荷<2kg，需使用5kg/分钟的速率。在目标载荷下使用10秒的停留(即，保持)时间。在停留时段期间，机器保持载荷控制。经过至少12个小时的时段后，使用复显微镜以500倍放大倍数在反射光下检查压痕。然后针对每个压痕记录是否存在中间/径向裂纹或试样断裂。注意，横向裂纹的形成不认为是指示表现出了阈值性质，因为该测试是关于中间/径向裂纹的形成或试样断裂的。试样的阈值被定义为最低连续压痕载荷的中点，其包含大于50％的满足阈值的单个压痕。例如，如果在单个试样中，在5kg载荷下产生的5个压痕中有2个压痕(40％)超过了阈值，在6kg载荷下产生的5个压痕中有3个压痕(60％)超过了阈值，则试样阈值被定义为5kg与6kg的中点，或5.5kg。样品的平均阈值被定义为所有单独试样的阈值的算术平均值。连同平均值，针对每个样品报告全部的试样中点的范围(最低值到最高值)。需将测试前环境、测试环境和测试后环境理想地控制在23±2℃和50±5％相对湿度，以使玻璃试样的疲劳(应力腐蚀)性质变化最小。应注意，当首次测试不熟悉的组合物或种类时，必须经常通过进行“迭代搜索”来确定所需的压痕载荷和包含的增量。一旦获得了样品性能的熟悉度，则以后的测试可以通过仅测试接近预期阈值的那些载荷得到简化，然后仅在必要时“补充”额外的压痕载荷。
根据一个或多个实施方式，第一强化基材包括第8,951,927号美国专利中所述的玻璃，所述专利的全部内容通过引用的方式纳入本文。根据本文公开的一个或多个实施方式，此类玻璃包含至少约50摩尔％的SiO2；至少约10摩尔％的R2O，其中，R2O包括Na2O；Al2O3，其中Al2O3(摩尔％)<R2O(摩尔％)；以及B2O3，其中，B2O3(摩尔％)–(R2O(摩尔％)–Al2O3(摩尔％))≥3摩尔％。在一些实施方式中，此类玻璃还包含66-74摩尔％的SiO2；≥2.7摩尔％的B2O3；9-22摩尔％的Al2O3；9-20摩尔％的Na2O；以及至少约0.1摩尔％的MgO和ZnO中的至少一种，其中，R2O+CaO+SrO+BaO-Al2O3-B2O3<0。在具体的实施方式中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃包含至少约50摩尔％的SiO2；至少约10摩尔％的R2O，其中R2O包括Na2O；Al2O3；以及B2O3，其中B2O3(摩尔％)–(R2O(摩尔％)–Al2O3(摩尔％))≥3摩尔％，并且其中所述玻璃的锆石分解温度等于玻璃的粘度在约25千泊至约40千泊时的温度。在具体的实施方式中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃包括离子交换玻璃，其维氏裂纹引发阈值为至少3千克力(kgf)、至少4千克力(kgf)、至少5千克力(kgf)、至少6千克力(kgf)、至少7千克力(kgf)、或者至少8千克力(kgf)、至少9千克力(kgf)、或者至少10千克力(kgf)，所述玻璃包含至少约50摩尔％的SiO2；至少约10摩尔％的R2O，其中R2O包括Na2O；Al2O3，其中Al2O3(摩尔％)<R2O(摩尔％)；B2O3，其中B2O3(摩尔％)-(R2O(摩尔％)-Al2O3(摩尔％))≥3摩尔％。在一些实施方式中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃包括离子交换玻璃，其维氏裂纹引发阈值为至少3千克力(kgf)、至少4千克力(kgf)、至少5千克力(kgf)、至少6千克力(kgf)、至少7千克力(kgf)、或者至少8千克力(kgf)、至少9千克力(kgf)、或者至少10千克力(kgf)，所述玻璃包含66-74摩尔％的SiO2；≥2.7摩尔％的B2O3；9-22摩尔％的Al2O3；9-20摩尔％的Na2O；以及至少约0.1摩尔％的MgO与ZnO中的至少一种，其中R2O+CaO+SrO+BaO-Al2O3-B2O3<0。在具体的实施方式中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃包含至少约50摩尔％的SiO2；至少约10摩尔％的R2O，其中R2O包括Na2O；Al2O3；以及至少2.7摩尔％的含配位硼阳离子的B2O3，其中B2O3–(R2O–Al2O3)≥3摩尔％。在具体的实施方式中，这些玻璃包含至少0.1摩尔％的MgO与ZnO中的至少一种。在具体的实施方式中，这些玻璃含有约2.7摩尔％至约4.5摩尔％的B2O3。在极具体的实施方式中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃包含66-74摩尔％的SiO2；至少约10摩尔％的R2O，其中R2O包括Na2O；9-22摩尔％的Al2O3；至少2.7摩尔％的B2O3，其中B2O3-(R2O-Al2O3)≥3摩尔％；以及至少0.1摩尔％的MgO与ZnO中的至少一种。根据一个或多个实施方式，存在于玻璃中的至少50％的B2O3含三重配位的硼阳离子。
对由磨损、划痕和压痕造成的损坏高度耐受的离子交换玻璃包含上文刚刚描述的氧化铝、B2O3和碱金属氧化物，并且含有具有三重配位的硼阳离子，这种离子交换玻璃的压缩层深度(DOL)小于约20μm、小于约15μm或小于约10μm，并且厚度小于1mm、小于0.8mm、小于0.7mm、小于0.6mm及小于0.5mm。
耐划痕性可通过努氏横向裂纹划痕阈值测试确定，从而了解横向划痕阈值极限和划痕可视性。努氏压头与在标准显微硬度测试(参考ASTM-E384-11)中所使用的压头相同。用于耐划痕性测试的努氏压头包含标称为130°和172.5°的夹角，如ASM国际手册第08卷：机械测试和评估所示。
为了确定横向划痕阈值，每种玻璃组成使用至少5个样品。以4mm/秒的速度产生恒定载荷下的划痕，每个载荷产生5个划痕。划痕长度为约10mm。在给定垂直载荷下引入每个五个划痕的组，其中，每个单独的划痕间隔最少3mm并且与试样边缘间隔不小于3mm。测量单位为牛顿(N)。载荷与去荷速率不高于14g/s。对于10.0mm的距离，横动速率和距离为0.4±0.025mm/s。横动方向与压头的长轴平行，误差在±2°范围内。进行测试的仪器可从布鲁克(Bruker，之前为CETR)、纳米维拉(Nanovea)、CSM仪器(CSM Instruments)及其他地方获得。在划痕之前或之后，用无研磨性的布(任选用乙醇蘸湿)或空气罐温和地清洁试样表面，注意不要留下任何残留物或膜。在每次划痕之间，使用乙醇蘸湿的无研磨性的布清洁金刚石尖端，同样不留下残留物或膜。对于之前不了解的样品，起始载荷为0.25N，并且以0.25的Δ增加，直到达到1N载荷，当载荷>1N时，Δ增加值为1N，当载荷超过10N时，Δ增加值为2N。载荷从0.25N开始增加直到达到横向划痕阈值。经过至少12个小时的时段后，在显微镜下检查样品。通过将测试试样与以下失效模式中的一种进行比较来确定横向划痕阈值范围：1)大于槽宽度的两倍的持续的横向表面裂纹；或2)存在大的表面下横向裂纹，其大于槽宽度的两倍和/或在划痕的顶点处有中间裂纹。对于对试样内的划痕进行定位，检查放大倍数为100倍，而对于测量划痕槽和横向裂纹的宽度，检查放大位数为500倍。一旦收集了所有数据，则确定每个单独试样的阈值，即，感兴趣的玻璃类型或种类的平均阈值(基于由5个试样组成的样品)。具体来说：(i)试样的阈值被定义为最低连续划痕载荷的中点，其包含50％的超过阈值的单个划痕。例如，如果在单个试样中，在5.0N载荷下产生的5个划痕中有2个划痕(40％)超过了阈值，在6.0N载荷下产生的5个划痕中有3个划痕(60％)超过了阈值，则试样阈值将被定义为5.0N与6.0N的中点，或5.5N。(ii)样品的平均阈值被定义为所有单独试样的阈值的算术平均值。连同平均值，需要针对每个样品报告全部的试样中点的范围(最低值到最高值)。应注意，当首次测试不熟悉的组合物或种类时，必须经常通过进行“迭代搜索”来确定所需的划痕载荷和包含的增量。一旦获得了样品性能的熟悉度，则以后的测试可以通过仅测试接近预期阈值的那些载荷得到简化，然后仅在必要时“补充”额外的划痕载荷。需将测试前环境、测试环境和测试后环境理想地控制在23±2℃和50±5％相对湿度，以使玻璃试样的疲劳(应力腐蚀)性质变化最小。根据一个或多个实施方式，第一强化玻璃基材的努氏耐划痕值为至少3N、至少3.5N、至少4N、至少4.5N、至少5N、至少6N、至少7N、至少8N、至少9N或至少10N。
下表1提供了上文刚刚描述的这种玻璃的示例性、非限制性性质，这些性质在上文所述的CS、DOL和CT的范围内。
表1
在一个或多个实施方式中，CS/CT的比值大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或大于或等于90，并且DOL小于或等于10微米、小于或等于9微米、小于或等于8微米、小于或等于7微米、或者小于或等于6微米、或者小于或等于5微米、或者小于或等于4微米、或者小于或等于3微米、或者小于或等于2微米。在一个或多个实施方式中，t/DOL的比值以及CS/CT的比值均大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90。表1提供的示例性性质可根据上文刚刚描述的玻璃组合物，通过制造强化玻璃基材得到，所述玻璃组合物包含氧化铝、B2O3和碱金属氧化物，并且含有三重配位的硼阳离子，并且玻璃基材可利用离子交换工艺进行离子交换，所述离子交换工艺包括将玻璃放置在含有合适钾盐(如硝酸钾或氯化钾)的浴中，所述钾盐的浓度为浴的约70重量％至约100重量％，放置时间在0.1个小时至2个小时的范围内，例如0.1至0.5个小时，并且温度在300°至450℃的范围内，例如350°至420℃。应理解，可对时间、温度、离子交换盐的量进行调整以获得所需性质(CS、DOL、CT)。较薄的玻璃基材可以与较高浓度的钠盐交换较短的时段，而较厚的玻璃基材可以与较低浓度的钠盐交换较长的时段。也可以单独使用钾盐或与钠盐组合使用，或者可以使用利用钠盐和钾盐的序贯浴。
根据一个或多个实施方式，玻璃基材具有抗微生物功能。术语“抗微生物”在本文中指杀灭超过一个类型的微生物(例如细菌、病毒、真菌等)中的超过一种微生物或抑制其生长的能力。在一个或多个实施方式中，玻璃基材表面在离表面的首个50nm内，其银离子浓度以氧化物计在玻璃基材的约1重量％至35重量％的范围内。根据一个或多个实施方式，银离子存在的深度在约1微米至20微米的范围内。应注意，银离子渗透的深度与DOL不同。银离子渗透可通过例如EMP(电子显微探针，electron microphobe)、SIMS(二次离子质谱法)或GdOES(辉光放电光学发射光谱法)技术来测量。在一个或多个实施方式中，在具有抗微生物功能的玻璃基材中，该玻璃基材在光源下，在CIE L*,a*,b*色度***中，于法向入射下，可以表现出关于透射的b*值(通过玻璃基材的两个主表面测量)和/或反射率(从单一表面中测得，排除了相对表面的反射率)为小于约2(或约为1.8或更小、约1.6或更小、1.5或更小、1.4或更小、1.2或更小、或约1或更小)。光源可包括CIE确定的标准光源，包括A光源(代表钨丝照明设备)、B光源(日光模拟光源)、C光源(日光模拟光源)、D系列光源(代表自然日光)和F系列光源(代表各种类型的荧光照明设备)。在具体的实例中，当在CIE F2、F10、F11、F12或D65光源下于法向入射下观察时，或更具体地，当在CIE D65或F2光源下于法向入射下观察时，屏幕保护件表现出本文所述的关于透射和/或反射的b*值。在一个或多个实施方式中，具有抗微生物功能的玻璃基材基本上没有变色，例如CIE 1976颜色坐标b*<2。基本上没有变色可包括：相对于暴露于苛刻条件之前的光学透射率，玻璃制品的光学透射率变化小于或等于约3％；相对于暴露于苛刻条件之前的雾度，玻璃制品的雾度变化小于或等于约5％；和/或玻璃制品的CIE 1976颜色坐标L*、a*和b*的变化分别小于或等于约±0.2、±0.1和±0.1。在一些实施方式中，抗微生物玻璃制品的CIE 1976颜色坐标L*、a*和b*的变化分别小于或等于约±0.1、±0.05、±0.05。在具有抗微生物功能的基材的一个或多个实施方式中，具有抗微生物功能的玻璃基材的透射率在可见光谱内(即波长范围为约400nm至约700nm)高于90％。根据一个或多个实施方式，根据题为“Antimicrobial Products-Test forAntimicrobial Activity and Efficacy”(《抗微生物产品—对抗微生物活性和功效的测试》)的日本工业标准JIS Z 2801(2000)，具有抗微生物功能的玻璃基材的抗微生物功效(对数杀灭)高于3。在JIS Z 2801的“湿”条件下(即约37℃且大于90％的湿度，约24小时)，本文所述的具有抗微生物性质的基材可使金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)和铜绿假单胞菌(Pseudomomas aeruginosa)细菌的浓度下降至少3log(或者说杀灭率为99.999％)。在一些实施方式中，本文所述的具有抗微生物性质的基材可使暴露于这些测试条件下的任何细菌的浓度下降至少5log。
具有抗微生物功能的玻璃基材可具有额外的涂层，例如易清洁涂层(或厚度为0.5nm至20nm的防指纹涂层)。表面还可以是经过防眩光精整的(织构化表面)。表面粗糙度(Ra)可以为0.2nm至300nm。
可根据以下一般方法向玻璃基材提供抗微生物性质。在一个实施方式中，抗微生物性质可通过一步法来提供，或者通过多步法提供，在所述多步法中，至少一步为向玻璃添加抗微生物剂的抗微生物步骤。在一个实施方式中，向玻璃表面添加Ag离子的步骤可包括离子交换工艺，其在等于或大于1个大气压的压力下，在高温下于熔融盐浴或水溶液中进行。
在具体的实施方式中，在熔融浴中提供抗微生物性质，对于一步法，所述熔融浴中的AgNO3浓度可为0.1重量％至50重量％，对于多步法，所述熔融浴中的AgNO3浓度可为0.1重量％至100重量％。在水溶液中进行多步法的一个或多个实施方式中，AgNO3的浓度可以为0.1重量％至饱和(在100℃下的水中为约90重量％)。
因此，在具体的实施方式中，可如上文刚刚描述的提供薄的玻璃基材，并且可通过在含有硝酸银或任意其他合适银盐的浴中进行银离子的离子交换而使薄的玻璃基材具有抗微生物性质。在这之后，可将其他功能性涂层(例如防指纹和/或疏油涂层)施加于基材。
在一步法的一个具体的实施方式中，可对具有下表2中的组合物的玻璃基材进行离子交换：
表2
表3提供了离子交换(IOX)条件的实例。将如表2所示的玻璃组合物形成厚度为0.3mm的片材。根据一个或多个实施方式，对硝酸钠和硝酸银的总浓度进行平衡以保持浴的总中毒水平与用于玻璃组合物的标准IOX条件一致。进行离子交换之前的起始玻璃的表面粗糙度为0.2nm至300nm。在一个或多个实施方式中，(在IOX之后)所得的玻璃包含银抗微生物剂，同时还表现出所得的CS在约500MPa至约600MPa的范围内。在一个或多个实施方式中，所得的玻璃包含在约5MPa至约20MPa范围内(例如在约5MPa至约16MPa范围内)的CT。在一个或多个实施方式中，得到的玻璃包含在约3微米至约10微米范围内的DOL。
表3.使用一步法，利用具有表2的组合物且厚度为0.3mm的玻璃进行的示例性IOX条件。
在示例性的多步法中，使形成厚度为0.3mm的片材的表2的玻璃组合物进行如下离子交换。第一IOX：390℃/0.15小时，浴中的NaNO3浓度为25重量％。第二IOX：如表4所述。
表4
在一个或多个实施方式中，(一步IOX法后)得到的玻璃包括的银抗微生物剂延伸到小于约10微米的深度。在一个或多个实施方式中，(两步IOX法后)得到的玻璃包括的银抗微生物剂延伸到小于约20微米的深度。
在一个或多个具体的实施方式中，第一强化基材包含碱金属硅铝酸盐玻璃，其耐受由于尖锐冲击引起的损坏并且能够进行快速离子交换。此类玻璃的实例公开于第9,156,724号美国专利，该专利的全部公开内容通过参引纳入本文。此类碱金属硅铝酸盐玻璃的实例包含至少4摩尔％的P2O5，并且当进行离子交换时，维氏裂纹引发阈值为至少约3kgf、至少约4kgf、至少约5kgf、至少约6kgf或者至少约7kgf。在一个或多个具体的实施方式中，第一强化基材包括碱金属硅铝酸盐玻璃，其包含至少约4摩尔％的P2O5和0摩尔％至约4摩尔％的B2O3，其中碱金属硅铝酸盐玻璃不含Li2O，并且其中：1.3<[(P2O5+R2O)/M2O3]≤2.3，其中M2O3＝Al2O3+B2O3，并且R2O是碱金属硅铝酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在具体的实施方式中，此类碱金属硅铝酸盐玻璃包含小于1摩尔％的K2O，例如0摩尔％的K2O。在具体的实施方式中，此类碱金属硅铝酸盐玻璃包含小于1摩尔％的B2O3，例如0摩尔％的B2O3。在具体的实施方式中，此类碱金属硅铝酸盐玻璃离子交换到至少约10μm的层深度，并且碱金属硅铝酸盐玻璃的压缩层从玻璃表面延伸到层深度，并且其中，所述压缩层在至少约300MPa的压缩应力下。在具体的实施方式中，此类碱金属硅铝酸盐玻璃包含选自Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的单价阳离子氧化物和二价阳离子氧化物。在极具体的实施方式中，此类碱金属硅铝酸盐玻璃包含约40摩尔％至约70摩尔％的SiO2；约11摩尔％至约25摩尔％的Al2O3；约4摩尔％至约15摩尔％的P2O5；以及约13摩尔％至约25摩尔％的Na2O。
可使由上文刚刚描述的玻璃组合物制成的玻璃基材进行离子交换，例如，根据上文所述的方法进行离子交换，从而提供表1中提供的示例性的非限制性性质，并且这些性质在上文所述的CS、DOL和CT的范围内。此外，可向玻璃基材提供如上所述的抗微生物性质，并且可根据如上所述的方法进行加工，例如在表3和4中提供的具体方法中加工。
可以用于第一强化基材的玻璃的其他非限制性实例可以包括碱金属硅铝酸盐玻璃组合物或碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物，但也可考虑其他玻璃组合物。这种玻璃组合物可以以可进行离子交换为特征。如本文所用，“可进行离子交换”是指包含这种组合物的基材能够使位于基材表面处或附近的阳离子与尺寸更大或更小的同价态阳离子交换。一种示例性玻璃组合物包含SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一个实施方式中，玻璃组合物包含至少6重量％的氧化铝。在另一个实施方式中，基材包含具有一种或多种碱土金属氧化物的玻璃组合物，以使碱土金属氧化物的含量为至少5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一个具体的实施方式中，基材中所用的玻璃组合物可包含61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。
另一种适用于第一强化基材的示例性玻璃组合物包含：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％并且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
另一种适用于第一强化玻璃基材的示例性玻璃组合物包含：63.5-66.5摩尔％的SiO2；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；0-5摩尔％的Li2O；8-18摩尔％的Na2O；0-5摩尔％的K2O；1-7摩尔％的MgO；0-2.5摩尔％的CaO；0-3摩尔％的ZrO2；0.05-0.25摩尔％的SnO2；0.05-0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％并且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在一个具体的实施方式中，适于第一强化玻璃基材的碱金属硅铝酸盐玻璃组合物包含氧化铝、至少一种碱金属，且在一些实施方式中包含大于50摩尔％的SiO2，在其他实施方式中包含至少58摩尔％的SiO2，而在其他实施方式中，包含至少60摩尔％的SiO2，其中比值((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)＞1，在该比值中，组分以摩尔％表示且改性剂是碱金属氧化物。在具体的实施方式中，这一玻璃组合物包含：58-72摩尔％的SiO2；9-17摩尔％的Al2O3；2-12摩尔％的B2O3；8-16摩尔％的Na2O和0-4摩尔％的K2O，其中比值((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)＞1。
在另一个实施方式中，第一强化玻璃基材可以包括碱金属硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱金属硅铝酸盐玻璃组合物包含：64-68摩尔％的SiO2；12-16摩尔％的Na2O；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；2-5摩尔％的K2O；4-6摩尔％的MgO；以及0-5摩尔％的CaO。
在一个替换性的实施方式中，第一强化基材可以包含碱金属硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱金属硅铝酸盐玻璃组合物包含：2摩尔％或更高的Al2O3和/或ZrO2，或者4摩尔％或更高的Al2O3和/或ZrO2。
现在参考图2A，该图图示了第一强化基材100的一个实施方式。在具体的实施方式中，第一强化基材100为玻璃基材，该玻璃基材可以是经过热强化和/或化学强化的。第一强化基材100具有外表面105和与该外表面105相对的内表面125，其中，外表面105与内表面125中的每一者可以进行离子交换以提供化学强化，以及压缩应力区域110和120。外表面105暴露于电子装置的使用者并且当电子装置掉落时易受到尖锐冲击损坏。
第一强化基材100的压缩应力区域110、120从每个表面向内延伸到DOL(如图1图示)，并且在两个压缩应力区域110、120之间存在玻璃的中心张力区域130。根据一个或多个实施方式，第一强化基材在中心张力区域130中的中心张力值在大于0MPa且小于20MPa的范围内。
图2B例示了第二基材150的实施方式，所述第二基材150可以为玻璃基材或玻璃陶瓷基材。第二基材150具有第三表面155和与内表面125相对的第四表面175。第二基材150可以是经过热强化的、经过化学强化的或者经过热强化和化学强化的。在第二基材150经过化学强化的实施方式中，第三表面155和第四表面175中的每个表面可以进行离子交换以提供化学强化。在第二基材150得到强化的实施方式中，压缩应力区域160、170从各自相应的表面向内延伸到DOL，并且在两个压缩应力区域160、170之间存在玻璃的中心张力区域180。
根据一个或多个实施方式，上述第一强化基材可以为由装置的用户施加的售后市场型屏幕保护件的形式，并且对第一强化基材进行调整尺寸和构造以覆盖用于覆盖装置的显示器屏幕的盖板玻璃，所述装置例如智能手机或平板装置。在其他实施方式中，上述第一强化基材为如下文进一步描述的装置的工厂安装型盖板玻璃层压件。该层压件可以以与标准盖板玻璃相同的操作来制造，其中盖板玻璃作为第二基材来定位并且具有盖板玻璃的典型性质，并且第一基材具有如本文所述的低CT性质。然后可以层压这两种基材，接着附接于显示单元并集成为装置组件。第一强化玻璃基材具有暴露于使用者的外表面或外部表面以及与第二玻璃基材、第一强化玻璃的外表面和内表面接触的内表面。应理解，“接触”不是必然意味着各表面直接接触，并且在各表面之间可以具有材料，即将各基材保持在一起的粘合剂或其他材料。根据一个或多个实施方式，第一基材的厚度在0.025mm至0.7mm的范围内、或者在0.025至0.6mm的范围内、或者在0.025至0.5mm的范围内、或者在0.025至0.4mm的范围内、或者在0.025至0.3mm的范围内、或者在0.025至0.2mm的范围内，以及在上述数值之间的所有范围和子范围内。
图3例示了层压件200的一个实施方式，所述层压件200将图2A所示的第一强化基材100与图2B所示的第二强化基材150层压在一起。层压件200包括具有第一厚度的第一强化基材100，其通过粘合层210层压到具有第二厚度的第二基材150，所述第二厚度与所述第一厚度不相同。然而，应理解，在一些实施方式中，第一强化基材100和第二基材150可具有相同厚度。中间层可以为选自以下组的聚合物中间层：聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、离聚物、硅酮、丙烯酸类、热塑性聚氨酯及其组合。中间层还可包含基于硅酮的粘合剂，在具体的实施方式中，为硅酮粘合剂，其是自湿润的并且可易于移除及重新施涂。根据一个或多个实施方式，中间层还可以为压敏型粘合剂。在其他实施方式中，中间层可包含金属氟化物粘合剂。中间层的厚度可在20微米至200微米的范围内。
图4示出了作为售后市场型屏幕保护件形式的图2A所示的第一强化基材100，其包括粘合层220，通过以箭头102的方向施加基材100可以将该第一强化基材施加于装置(未示出)的盖板玻璃250。盖板玻璃250可以为强化玻璃基材(例如经过热强化或化学强化)，或者其可以是未经强化的玻璃基材。图5示出了被层压到图2B所示的第二强化基材150并且作为成品组装到装置300的图2A所示的第一强化基材100。如可见到的，第二玻璃基材未暴露于手持式电子装置的使用者。因此，图5示出了一种手持式装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化基材，对第一强化基材进行调节尺寸及构造以覆盖手持式电子装置的显示器屏幕，第一强化玻璃基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及暴露于手持式电子装置的使用者的外表面105，第一强化玻璃基材被层压到未暴露于手持式电子装置的使用者的内部基材；以及在第一化学强化玻璃基材与第二基材之间的粘合层210。如上所述，第二基材150可以为标准的盖板玻璃，并且第一强化基材130对电子装置的显示器提供了额外的保护。
本公开的另一个方面涉及一种保护电子装置的显示器屏幕的方法，所述方法包括用第一强化玻璃基材覆盖电子装置的屏幕，所述第一强化玻璃基材具有如上所述的在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及暴露于电子装置的使用者的表面。根据一个实施方式，第一强化玻璃基材选自下组：化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材以及化学强化和热强化玻璃基材。
在一个或多个方法实施方式中，电子装置包括盖板玻璃和第一强化玻璃基材，所述第一强化玻璃基材为售后市场型屏幕保护件，所述方法包括使用粘合剂将第一强化玻璃基材施加于盖板玻璃。在一个实施方式中，第一化学强化玻璃基材的压缩应力值在20MPa至300MPa的范围内，并且层深度值在30μm至100μm的范围内。在另一个实施方式中，第一化学强化玻璃基材的压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内(例如在500MPa至900MPa的范围内)，并且层深度值在2μm至20μm的范围内(例如在2μm至12μm的范围内)。在另一个实施方式中，第一化学强化玻璃基材的压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至12μm的范围内。
在另一个方法实施方式中，使用粘合剂将第一化学强化玻璃基材层压到第二玻璃基材，从而提供覆盖电子装置屏幕的层压盖板玻璃。
根据一个或多个实施方式，本公开提供了一种屏幕保护件，以及一种制造用于装置的具有机械益处和耐损坏性更佳的售后市场型盖板玻璃屏幕保护件和盖板玻璃层压件的方法，所述装置尤其是包括显示器屏幕的手持式移动电子装置。通过任意的(CS/DOL)组合(例如低CS/高DOL；高CS/低DOL；中等CS/低DOL)或不进行离子交换来提供CT值在0至20MPa范围内的第一基材，可改进针对产品过早失效的产品性能。该属性结合选择玻璃，例如Native Damage ResistanceTM玻璃(原生防损，NDR)，提高了第一基材的表面损坏抵抗性。第一基材可利用特定的CS/DOL条件制造，该特定的CS/DOL条件覆盖具有各种类型的盖板玻璃形状(二维和三维)和尺寸的大范围的移动电子装置应用。根据一个或多个实施方式，第一基材可具有三维轮廓，以提供电子装置(例如手机或平板电脑)上的成形盖板玻璃的边缘到边缘覆盖。图6示出了具有弯曲表面502的第一强化弯曲基材500，其被施加到手持式装置400上的第二强化弯曲基材550，所述第二强化弯曲基材550具有弯曲的表面552。为了便于说明，玻璃的各个区域，例如第一强化弯曲基材500和第二强化弯曲基材550的压缩应力区域和中心张力区域在图6中未示出。同样地，在第一强化弯曲基材500与第二强化弯曲基材550之间的中间层未示出，但是在一个或多个实施方式中，使用中间层来结合第一强化弯曲基材500和第二强化弯曲基材550。中间层可以为选自以下组的聚合物中间层：聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、离聚物、硅酮、丙烯酸类、热塑性聚氨酯及其组合。根据一个或多个实施方式，中间层还可以为压敏型粘合剂。中间层的厚度可在20微米至200微米的范围内。如可见到的，第二强化弯曲基材550未暴露于手持式电子装置的使用者，并且第一强化弯曲基材500向第二强化弯曲基材550提供了边缘到边缘的保护。
根据一个或多个实施方式，当受屏幕保护件形式的第一强化基材保护的移动装置遇到掉落事件时，常是各边缘与掉落表面接触。甚至是存在或不存在任何弯曲事件的情况下，损坏首先在周边区周围发生。由于屏幕保护件的各边缘是暴露的，因此当发生周边损坏/瑕疵时，并且如果保护件的中心张力<20MPa，断裂不会在显示区中扩展并且被包含在局部区域中。如果中心张力>20MPa，由于CT水平，损坏的引入超过了临界应力强度水平，屏幕保护件当即裂开，并且断裂立即在玻璃中扩展(≥1500m/秒)。应力强度因数(KI)定义为KI＝Yσa√a，其中a是瑕疵深度，σa是施加的应力，Y是几何常数。增大施加的应力、瑕疵深度或者同时增大施加的应力和瑕疵深度能够增大应力强度因数(KI)。当KI≥KIC时，即：当应力强度因数(KI)等于或大于临界应力强度极限KIC时，发生裂纹扩展。在一个或多个实施方式中，对于本申请来说，这一条件在CT极限超过20MPa时发生。在第一强化基材为本文所述的屏幕保护件形式的实施方式中，相比于比较用玻璃，具有Native Damage ResistanceTM(NDR)性质对于尖锐接触表面损坏和划痕是有利的。由于存在压缩应力(CS)，玻璃的断裂强度(σf)增加，并且施加的载荷(例如尖锐接触瑕疵的引入)需在裂纹经受拉伸应力之前克服残余压缩应力，σf＝KIc/(Y√a)+σ压缩。
根据经强化的外部基材是售后市场型屏幕保护件的一个或多个实施方式，第一基材可以含有防窥膜；用于减少眩光、反射、指纹和划痕的另外涂层和表面处理，以及在装置的盖板玻璃中未包括的其他特征。更具体地，经强化的外部基材可包括一个或多个耐划痕膜，例如AlON或SiON；减反射和防眩光膜或表面处理；防窥屏；抗微生物性质(如Ag+和/或Cu离子)；疏油涂层和/或疏水涂层；能量吸收层；以及可自愈合的聚合物牺牲层，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。可将这些另外的膜置于粘合层与经强化的外部基材的内表面之间。
根据一个或多个实施方式，表面处理，例如喷砂和/或蚀刻，可产生类似的防眩光作用而不用施加涂层。也可以将聚合物牺牲涂层放置在屏幕保护件的表面上，所述聚合物牺牲涂层例如PET，其也可以是自愈合的。也可以将膜放置在屏幕保护件的后表面上。可包含在屏幕保护件后方上的一个这样的特征为防窥膜，其限制了以间接角度观看装置。另外，如果将塑料用于装置盖板，则可将UV阻挡层并入到屏幕保护件的后表面中以防止UV射线对塑料的损坏。屏幕保护件还允许可将银或其他金属离子(例如Cu)离子交换到抗微生物接触表面的表面中。通过在屏幕保护件下引入柔软的能量吸收层以减轻集中力的威胁可增强屏幕保护件和盖板玻璃的掉落性能。由于提供给装置屏幕的盖板玻璃上的这些特征的需要可能太低，或者这些特征过于昂贵，因此，售后市场型屏幕保护件用于针对特定使用者需求定制的平台。
各个实施方式包括第一个实施方式，所述第一个实施方式涉及一种装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化基材，对第一强化基材进行调节尺寸及构造以覆盖电子装置的显示器屏幕，第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力(CT)值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。在第二个实施方式中，第一个实施方式中的第一强化基材是经过强化的玻璃基材，其选自化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材和化学强化及热强化玻璃基材。在第三个实施方式中，第二个实施方式还包括第二玻璃基材，其粘附于第一强化玻璃基材，以使得第二玻璃基材不暴露于电子装置的使用者。在第四个实施方式中，第二或第三个实施方式中的第一强化玻璃基材，努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面是外表面，并且第一强化玻璃基材包括与第二玻璃基材接触的内表面，第一强化玻璃基材的外表面与内表面限定了在0.025mm至0.7mm范围内的厚度。在第五个实施方式中，第二至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力(CS)值在20MPa至300MPa的范围内，并且层深度(DOL)值在30μm至100μm的范围内。在第六个实施方式中，第二至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
在第七个实施方式中，第二至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至500MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
在第八个实施方式中，第一至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为包含化学强化玻璃基材的售后市场型屏幕保护件，所述化学强化玻璃基材的厚度在0.025至0.7mm的范围内，压缩应力值在20MPa至300MPa的范围内并且层深度值在30μm至100μm的范围内。在第九个实施方式中，第一至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为包含化学强化玻璃基材的售后市场型屏幕保护件，所述化学强化玻璃基材的厚度在0.025至0.7mm的范围内，压缩应力值在500MPa至900MPa的范围内并且层深度值在2μm至20μm的范围内。在第十个实施方式中，第一至第四个实施方式中的第一强化玻璃基材为包含化学强化玻璃基材的售后市场型屏幕保护件，所述化学强化玻璃基材的厚度在0.025至0.7mm的范围内，压缩应力值在300MPa至500MPa的范围内并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
在第十一个实施方式中，第三个实施方式中的第二玻璃基材和第一强化玻璃基材通过粘合剂粘附在一起。在第十二个实施方式中，第八个实施方式中的屏幕保护件为层压件，并且粘合剂选自下组：聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、离聚物、硅酮、丙烯酸类、热塑性聚氨酯及其组合。
在第十三个实施方式中，第一至第九个实施方式还包括耐划痕膜、减反射膜、防眩光膜、防窥屏、抗微生物添加剂、疏油涂层、疏水涂层、能量吸收层和聚合物牺牲层中的一种或多种。
在第十四个实施方式中，第一至第十三个实施方式中的第一强化玻璃基材包括可离子交换玻璃，其对由磨损、划痕、压痕导致的损坏有高度的耐受性。在第十五个实施方式中，第十四个实施方式中的玻璃包含氧化铝、B2O3和碱金属氧化物，并且包含三重配位硼阳离子。在第十五个实施方式中，第一至第十四个实施方式中的第一强化玻璃基材的维氏裂纹引发阈值为至少3千克力(kgf)。
在第十六个实施方式中，第一至第十五个实施方式中的屏幕保护件具有弯曲表面。
在第十七个实施方式中，第一至第十三个实施方式中的第一强化玻璃基材包括可离子交换玻璃，其对由磨损、划痕和压痕导致的损坏有高度的耐受性，并且该玻璃为碱金属硅铝酸盐玻璃，其耐受由于尖锐冲击导致的损坏。在第十八个实施方式中，第十七个实施方式中的玻璃包含至少4摩尔％的P2O5，并且第一强化玻璃基材的维氏压痕裂纹引发载荷为至少约3kgf。在第十九个实施方式中，第十七和第十八个实施方式中的玻璃包括碱金属硅铝酸盐玻璃，其包含至少约4摩尔％的P2O5和0摩尔％至约4摩尔％的B2O3，其中碱金属硅铝酸盐玻璃不含Li2O，并且其中：1.3<[P2O5+R2O/M2O3]≤2.3，其中M2O3＝Al2O3+B2O3，并且R2O是碱金属硅铝酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在第二十个实施方式中，第一至第十九个实施方式中的屏幕保护件具有弯曲表面。
第二十一个实施方式涉及装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化玻璃基材，对第一强化玻璃基材进行调节尺寸及构造以覆盖电子装置的显示器屏幕，第一强化玻璃基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值以及暴露于手持式电子装置的使用者的表面，第一强化玻璃基材被层压到第二基材，所述第二基材不暴露于手持式电子装置的使用者；以及粘合层，其位于第一强化玻璃基材与第二基材之间，第一强化玻璃基材的努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N。在第二十二个实施方式中，第二十一个实施方式中的第一强化玻璃基材选自下组：化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材和化学强化及热强化玻璃基材。在第二十三个实施方式中，其中，第二十一和二十二个实施方式中的屏幕保护件具有弯曲表面。
第二十四个实施方式涉及一种保护电子装置的显示器屏幕的方法，所述方法包括用第一强化基材覆盖电子装置的屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力(CT)值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。在第二十五个实施方式中，第二十四个实施方式中的第一强化基材是玻璃基材，其选自下组：化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材和化学强化及热强化玻璃基材。在第二十六个实施方式中，第二十五个实施方式中的电子装置包括盖板玻璃和第一强化玻璃基材，所述第一强化玻璃基材为售后市场型屏幕保护件，所述方法包括使用粘合剂将第一强化玻璃基材施加于盖板玻璃。在第二十七个实施方式中，第二十四至第二十六个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在20MPa至300MPa的范围内，并且层深度值在30μm至100μm的范围内。在第二十八个实施方式中，第二十四至第二十六个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。在第二十九个实施方式中，第二十四至第二十六个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至500MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
在第三十个实施方式中，使用粘合剂将第二十五个实施方式中的第一强化玻璃基材层压到第二玻璃基材，从而提供覆盖电子装置屏幕的层压盖板玻璃。在第三十一个实施方式中，第三十个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在20MPa至300MPa的范围内，并且层深度值在30μm至100μm的范围内。在第三十二个实施方式中，第三十个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。在第三十三个实施方式中，第三十个实施方式中的第一强化玻璃基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至500MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
在第三十四个实施方式中，第五至第二十三个实施方式中任一个实施方式可具有以下特征：第一强化基材的CS/CT比值大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90，并且DOL小于或等于10微米。在第三十五个实施方式中，第五至第二十三个实施方式中任一个实施方式可具有以下特征：第一强化基材的t/DOL比值以及CS/CT比值均大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90。在第三十六个实施方式中，第五至第二十三个实施方式中任一个实施方式可具有以下特征：第一强化基材的t/DOL比值以及CS/CT比值均大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90。
在第三十七个实施方式中，提供了一种装置，所述装置包括：壳体，其具有前表面、后表面和侧表面；电子部件，其至少部分位于所述壳体内；显示器，其在壳体的前表面处或与壳体的前表面相邻；以及设置在显示器上方的如实施方式1-28和34-36中任一实施方式所述的显示器屏幕保护件。在第三十八个实施方式中，根据第三十七个实施方式所述的装置还包括设置在显示器上方的盖板玻璃，其中，显示器屏幕保护件设置在盖板玻璃上方。
实施例
玻璃基材的制备
实施例1
制备厚度为0.4mm并且具有表2中的组合物的玻璃基材并进行离子交换，以具有针对0.4mm厚度的上表1所列的表面CS、DOL和CT。
比较用玻璃基材的制备
比较例2(SLG)。提供厚度为0.4mm的钠钙玻璃基材，对该钠钙玻璃基材进行离子交换以具有约505MPa的表面CS、约6.5μm的DOL和约8MPa的CT。
比较例3(ASG)。提供厚度为0.4mm的商购硅铝酸盐玻璃基材，对该商购硅铝酸盐玻璃基材进行离子交换以具有约772MPa的表面CS、约42μm的DOL和约103MPa的CT。
划痕性测试
提供比较例2(SLG)、比较例3(ASG)和实施例1的0.4mm样品。使用上文所述方法确定每个样品的努氏横向裂纹划痕阈值。如图7所示，实施例1的平均努氏横向裂纹划痕阈值为4.5N，SLG的平均努氏横向裂纹划痕阈值为0.75N，并且ASG的平均努氏横向裂纹划痕阈值为1.25N。由于实施例1的得到优化的组成和方法条件，实施例1的性能显著优于各比较例。
断裂性能
提供比较例2(SLG)、比较例3(ASG)和实施例1的0.4mm样品。使用上文所述方法确定每个样品的压痕断裂阈值。如图8所示，实施例1的平均压痕断裂阈值为5kgf，SLG的平均压痕断裂阈值为0.1kgf，并且ASG的平均压痕断裂阈值为2kgf。由于实施例1的得到优化的组成和方法条件，实施例1的性能显著优于各比较例。
光学性质
提供比较例2(SLG)、比较例3(ASG)和实施例1的0.4mm样品。测定光谱透射、雾度、清晰度和颜色。光谱透射示于图9。使用高效率爱色丽(X-rite)Color i7分光仪在覆盖可见光谱范围的360-750nm波长范围内测量透射和颜色，其中光源包括CIE CWF(冷白荧光)、CIED65(模拟日光)、CIE A(白炽灯光)。利用SCI(包括镜面反射分量)以及SCE(排除镜面反射分量)完成测量。依据CIE标准计算并报告L*、a*和b*颜色坐标。利用BYK透射雾度仪(haze-gard plus instrument)测量雾度和清晰度，并且依据ASTM和ISO标准测试方法(ASTMD1003、ISO 13468)显示结果。
条件 雾度％ 清晰度％
实施例1 0.88 100
SLG 0.93 100
ASG 0.89 100
条件 L* a* b*
实施例1 96.79 0.00 0.36
SLG 96.48 -0.26 0.90
ASG 96.52 -0.01 0.68
上述结果显示实施例1具有优异的透射(在关注的400-700nm波长内为>91％)、雾度(<1％)、清晰度(100％)和颜色(b*<0.5，优于SLG)，表明当向装置添加屏幕保护件时，对用户体验没有不利影响。在将粘合层放置在合适位置以模拟本发明的实际使用下进行这些测量。
划痕性损坏后的掉落性能。
将钠钙玻璃样品(SLG)与根据实施例1制备的样品进行比较，两种样品均具有0.4mm的厚度。该测试的目的在于在屏幕保护件表面上模拟现场划痕事件/瑕疵，然后通过将它们掉落在光滑的花岗岩表面上使这些瑕疵承受过分应力。首先将安装在移动装置上的测试样品翻滚45分钟以在屏幕保护件上重复现场划痕事件，一次一个样品。翻滚件是可在人们的口袋中或钱包中找到的普通物品(家门钥匙、印币、化妆品、指甲挫等)。翻滚45分钟并等待12个小时后，使样品平面掉落在光滑的花岗岩表面上。将测试部件安装在商购掉落测试机器上[吉田精工(Yoshida Seiki)掉落测试仪，Model-DT-205H，日本神荣科技株式会社(Shinyei Technology Co,Japan)制造]并且与掉落表面(光滑花岗岩)平面对齐。掉落高度以10cm增量从22cm的起始高度依次增加直到测试样品失效(即：在屏幕保护件的显示区上有裂纹)并且记录对应的失效高度。每个条件一般测试约10个样品，并且计算平均失效高度。图10显示出实施例1的基材的平均失效高度为98厘米，而SLG样品的平均失效高度为72厘米。ASG部件未得到掉落测试数据，因为这些部件在翻滚过程期间自身已经失效。
在180号粒度砂纸上进行的掉落测试
将根据实施例1制造的玻璃基材与比较例2(SLG)和比较例3(ASG)进行比较，每个样品为0.4mm厚。该测试的目的在于模拟由于屏幕保护件在各种实际情境的粗糙表面(如花岗岩、沥青等)上的掉落事件中的尖锐接触损坏而造成的现场失效。经验显示，180号粒度砂纸(粘胶基质上嵌有Al2O3颗粒)的形貌和尖锐程度极大程度地模拟了真实情境的粗糙表面。使用180号粒度砂纸可产生受控的测试数据，从而可在感兴趣的样品和比较用样品之间进行公平比较。对每个测试样品更换砂纸以能够保持一致性。在两个“独立测试”构造中对感兴趣的样品和比较用样品进行测试，所述两个“独立测试”构造为(i)平面掉落，其中测试样品的整个面接触180号粒度粗糙表面，以及(ii)30度角掉落，其中，测试样品以挠曲/弯曲事件的角度接触180号粒度粗糙表面。将移动装置上的测试样品安装在商购掉落测试机器上(吉田精工掉落测试仪，Model-DT-205H，日本神荣科技株式会社制造)，将其(i)与180号粒度掉落表面平面对齐，以及(ii)与180号粒度掉落表面成30度角对齐。掉落高度以10cm增量从22cm的起始高度依次增加直到测试样品失效(即：在屏幕保护件的显示区上有裂纹)并且记录失效高度。每个条件以及每个取向一般测试约10个样品，并且计算平均失效高度。图11显示，实施例1基材的平面掉落的平均失效高度为138cm，而SLG样品的为108cm，以及ASG样品的为25cm。图12示出了30度角的掉落测试结果。实施例1基材的平均失效高度为132cm，SLG样品的平均失效高度为106cm，以及ASG样品的平均失效高度为28cm。这些结果显示，实施例1的玻璃比钠钙玻璃和商购的硅铝酸盐玻璃基材均显著表现地更好。
根据一个或多个实施方式，本文所述的屏幕保护件可用作电子装置的屏幕保护件。可以将本文公开的强化基材并入另一种制品中，例如具有显示器(或显示制品)的电子装置(例如消费者电子装置，包括手机、平板电脑、电脑、导航***等)；建筑制品；运输制品(例如汽车、火车、飞行器、船舶等)、器具制品或需要一定程度的透明度、耐划痕性、耐磨损性或以上性质的组合的任意制品。图13和14示出了包含本文公开的任何强化基材的示例性制品。具体来说，图13和14示出了消费者电子装置600，其包括壳体602，所述壳体602具有前表面604、后表面606和侧表面608；电子部件(未示出)，其至少部分或完全位于所述壳体内并且在壳体的前表面处或与之相邻处至少包括控制器、存储器和显示器610；以及盖板基材612，其在壳体的前表面处或壳体前表面上方以使得盖板基材612在显示器610上方。在一些实施方式中，盖板基材612可以包括本文公开的强化基材中的任一种。例如，盖板基材612可以包括如本文所述的作为售后市场型屏幕保护件的第一强化玻璃基材，其层压在装置的盖板玻璃上方，如图4所示。在该构造中，第一强化基材是售后市场型基材，其在已经制造了装置(包括与该装置一体的盖板玻璃)之后单独提供并施加于装置。因此，对于售后市场型基材，可由装置的终端使用者或其他人员(例如商店雇员)将第一强化基材施加于盖板基材612，从而使售后市场型基材覆在盖板基材612上。或者，可以制造装置600以使盖板基材612包括的第一强化玻璃基材层压到装置的第二玻璃基材150，例如，如图5所示。因此，在该构造中，盖板基材612包括层压件，当装置的原始制造商制造装置时即可形成该层压件。
电子装置的壳体602可包括显示器610。显示器610可包括层压在一起的多个触摸和显示组件。触摸和显示组件可例如包括显示技术层(例如LCD面板)、传感层(例如触摸传感器)和/或背光层。显示器610固定在电子装置壳体602内。在一个实施方式中，显示器610可通过粘合剂层固定到盖板基材612的底表面。替换性地或另外地，在另一个实施方式中，触摸显示器610可经由支架、粘合剂或其他形式固定到壳体602。电子装置600的壳体602可以具有任意合适的形状，包括，例如，可以组合以形成矩形结构的一个或多个元件。壳体602可以至少部分地封闭内体积，在该内体积中可以组装和保持电子装置组件。壳体602的形状可以基本上限定内体积的边界，并且可以基于放置在内体积中的组件尺寸和类型来确定。
壳体602可以具有任意合适尺寸，并且所述尺寸可以基于任意合适的标准来确定。合适的标准可以包括但不限于，美学或工业设计、结构考虑因素、期望的功能所需的组件和/或产品设计。壳体602可以具有任意合适的截面，包括，例如可变截面或恒定截面。在一些实施方式中，截面可以基于壳体602的所需结构性质来选择。例如，壳体602的截面可以基本上是矩形，以使得壳体602的高度基本上大于壳体602的宽度。这样的截面形状可以在压缩和张紧时提供结构刚度，同时在弯曲时也提供结构刚度。在一些实施方式中，壳体602截面的尺寸可以相对于壳体602所包含的组件尺寸来确定。在一些实施方式中，壳体602可以包括另外的特征(未示出)，包括一个或多个开口、按钮、外延、凸缘、斜面或者用于接收装置组件或元件的其他特征。壳体602的特征可以从壳体的任意表面延伸，包括例如从内表面延伸，例如以保持内部组件或组件层，或者从外表面延伸。具体地，壳体602可包括狭缝或开口(未示出)以用于接收在电子装置600中的卡或盘。壳体602还可以包括连接器开口(未示出)，例如，用于30引脚连接器的连接器开口，通过其可以使连接器与电子装置600的一个或多个传导引脚接合。壳体602上可以包含的其他特征可以包括但不限于，用于向使用者提供声频的开口、用于从使用者接收声频的开口、用于连接器(例如声频连接器或电源连接器)的开口和/或用于使按钮(例如音量控制或静音开关)保持和启用的特征。
虽然上述内容涉及各个实施方式，但是，可以对本公开的其他实施方式和进一步的实施方式进行设计而不偏离本公开的基本范围，并且本公开的范围由所附权利要求书限定。

Claims (27)

1.一种装置显示器屏幕保护件，其包括第一强化基材，对所述第一强化基材的尺寸进行调整以覆盖电子装置的显示器屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力(CT)值以及努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。
2.如权利要求1所述的装置显示器屏幕保护件，其中第一强化基材为经过强化的玻璃基材，其选自下组：化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材以及化学强化和热强化玻璃基材。
3.如权利要求2所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化玻璃基材为包含化学强化玻璃基材的售后市场型屏幕保护件，所述化学强化玻璃基材的厚度在0.025至0.7mm的范围内，压缩应力值在500MPa至900MPa的范围内并且层深度值在2μm至12μm的范围内。
4.如权利要求2或3所述的装置显示器屏幕保护件，其还包括粘附于第一强化玻璃基材的第二玻璃基材。
5.如权利要求4所述的装置显示器屏幕保护件，其中，努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面是外表面，并且第一强化玻璃基材具有与第二玻璃基材接触的内表面，第一强化玻璃基材的外表面与内表面限定了在0.025mm至0.7mm范围内的厚度(t)。
6.如权利要求4或5所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第二玻璃基材和第一强化玻璃基材利用粘合剂粘附在一起。
7.如权利要求6所述的装置显示器屏幕保护件，其中，所述装置显示器屏幕保护件为层压件，并且粘合剂选自下组：聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、离聚物、硅酮、丙烯酸类、热塑性聚氨酯及其组合。
8.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材具有厚度(t)、在300MPa至900MPa范围内的压缩应力(CS)值和在2μm至20μm范围内的层深度(DOL)值。
9.如权利要求8所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材的CS/CT比值大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90，并且DOL小于或等于10微米。
10.如权利要求8所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材的t/DOL的比值以及CS/CT的比值均大于或等于20、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于35、大于或等于40、大于或等于45、大于或等于50、大于或等于55、大于或等于60、大于或等于65、大于或等于70、大于或等于75、大于或等于80、大于或等于85、或者大于或等于90。
11.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其还包括耐划痕膜、减反射膜、防眩光膜、防窥屏、抗微生物添加剂、疏油涂层、疏水涂层、能量吸收层和聚合物牺牲层中的一种或多种。
12.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材包括可离子交换玻璃，其对由磨损、划痕和压痕导致的损坏有高度的耐受性。
13.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，所述装置显示器屏幕保护件的厚度在0.025mm至0.7mm的范围内，压缩应力值在300MPa至900Mpa的范围内，并且压缩层深度值在2μm至20μm的范围内。
14.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材包括具有氧化铝、B2O3和碱金属氧化物并且包含三重配位硼阳离子的玻璃。
15.如权利要求14所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化玻璃基材的维氏裂纹引发阈值为至少3千克力(kgf)。
16.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，所述装置显示器屏幕保护件具有弯曲表面。
17.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材包括碱金属硅铝酸盐玻璃，其对由尖锐冲击导致的损坏有耐受性。
18.如前述任一项权利要求所述的装置显示器屏幕保护件，其中，第一强化基材包括玻璃，所述玻璃具有至少4摩尔％的P2O5，并且第一强化玻璃基材的维氏压痕裂纹引发载荷为至少约3kgf。
19.如权利要求18所述的装置显示器屏幕保护件，其中，所述玻璃包括碱金属硅铝酸盐玻璃，其包含至少约4摩尔％的P2O5和0摩尔％至约4摩尔％的B2O3，其中，碱金属硅铝酸盐玻璃不含Li2O，并且其中：1.3<[(P2O5+R2O)/M2O3]≤2.3，其中M2O3＝Al2O3+B2O3，并且R2O是碱金属硅铝酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。
20.一种保护电子装置的显示器屏幕的方法，所述方法包括用第一强化基材覆盖电子装置的屏幕，所述第一强化基材具有在大于0MPa且小于20MPa范围内的中心张力值，努氏横向裂纹划痕阈值为至少3N的表面。
21.如权利要求20所述的方法，其中，第一强化基材为经过强化的玻璃基材，其选自下组：化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材以及化学强化和热强化玻璃基材。
22.如权利要求20或21所述的方法，其中，电子装置包括盖板玻璃和第一强化基材，所述第一强化基材为售后市场型玻璃屏幕保护件，所述方法包括使用粘合剂将第一强化玻璃基材施加于盖板玻璃上。
23.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中，第一强化基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至20μm的范围内。
24.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中，第一强化基材为化学强化玻璃基材，其压缩应力值在300MPa至900MPa的范围内，并且层深度值在2μm至12μm的范围内。
25.如权利要求20-24中任一项所述的方法，其中，第一强化基材为化学强化玻璃基材，其利用粘合剂被层压到第二玻璃基材上，从而提供覆盖电子装置屏幕的层压盖板玻璃。
26.一种装置，所述装置包括：
壳体，其具有前表面、后表面和侧表面；
电子部件，其至少部分地位于所述壳体内；
显示器，其在壳体的前表面处或与壳体的前表面相邻；和
设置在显示器上方的如权利要求1-19中任一项所述的显示器屏幕保护件。
27.如权利要求26所述的装置，其还包括设置在显示器上方的盖板玻璃，其中，显示器屏幕保护件被设置在盖板玻璃上方。
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