化学强化的铝硅酸盐盖板玻璃的专利申请概况

化学强化的铝硅酸盐盖板玻璃的专利申请概况

张玲榕 顾明杰（共同第一作者）

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州 215000

摘要：

玻璃盖板具有高硬度、高强度、耐划伤、高透过率及优异的抗冲击性能，广泛应用于智能手机、平板电脑等领域。本文通过对化学强化的铝硅酸盐盖板玻璃的专利文献进行检索统计分析，从专利申请年度发展趋势、主要研发企业的相关专利进行了分析。

关键词：

铝硅酸盐，盖板玻璃，化学钢化，化学强化，离子交换

盖板玻璃，又称保护玻璃，是超薄玻璃原片经过化学强化处理后，适用于触摸屏表面起保护和显示作用的超薄玻璃，具有高透过率、耐划伤和抗冲击性能。随着高科技产业的不断发展，“厚度薄、重量轻、强度高”的盖板玻璃成为发展趋势。

铝硅酸盐玻璃是以碱金属氧化物R₂O(Li₂O、Na₂O、K₂O)、Al₂O₃、SiO₂三者为主，基础玻璃体系为Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系统，且Al₂O₃质量份数≥5%，在体系中辅以其他化学成分，改善调节玻璃性能。Al₂O₃在玻璃结构中有[AlO₄]和[AlO₆]，受R₂O含量影响，当R₂O/Al₂O₃(mol)≥1时，Al₂O₃主要以[AlO₄]四面体存在。[AlO₄]四面体的存在能够有利于增加化学强化的深度，从而大幅度提高强化后玻璃的力学性能^[1]。因而，综合考虑玻璃本身强度与离子交换效果，以SiO₂-Al₂O₃-RO-R₂O成分作为组成的铝硅酸盐玻璃能够具有高强度、高弹性模量、高硬度、高耐磨性和抗冲击性能、良好的化学稳定性等成为盖板玻璃的主流选择。

在2006年之前，国内外对于化学钢化的铝硅酸盐盖板玻璃的研究与关注均较少。2007年，美国苹果公司推出ihpone手机时，美国康宁Corning公司提供了高强度、耐磨损的化学钢化玻璃（第1代Gorilla大猩猩）用于智能手机的屏幕。至此，引发了国内外申请人对于盖板玻璃的极大关注，全球研发的投入和热度升级。目前，国外申请人（美国康宁、日本旭硝子、日本电气硝子）三位申请人在化学钢化的铝硅酸盐盖板玻璃的专利申请量处于绝对的领先的地位。国内申请人排名靠前的三位申请人分别为重庆鑫景、科立视、东旭光电。由于国内的相关研究起步晚，目前来看申请量相比国外申请人而言还比较少。

图1 化学强化的铝硅酸盐盖板玻璃主要专利申请人排名

康宁公司围绕铝硅酸盐盖板玻璃产品、工艺等在五大局均布局了其专利申请，其中以中国和美国国家申请最多。康宁公司主要采用溢流下拉法生产出超薄铝硅酸盐玻璃，再对超薄玻璃采用化学强化工艺进行强化获得具有较大表面压应力的盖板玻璃产品。其中，最早公开的适用于触控屏盖板玻璃的专利（US8367208A）中所提及的化学组成范围为：SiO₂ 64-68，Al₂O₃ 8-12，Na₂O 12-16，K₂O 2-5，MgO 4-6，CaO 0-5，其中，Na₂O+K₂O-Al₂O₃在4-10范围内，因此氧化铝以[AlO₄]四面体存在于玻璃结构中，并且，Na₂O+K₂O+MgO+CaO-Al₂O₃≥10，从而保证玻璃具有相对降低的熔融温度。此外，US8561429A的专利申请的被引频次高达108，并且该专利在美国、日本、韩国、中国、欧洲均具有同族专利。

日本旭硝子（AGC）在五大局也都布局了其专利申请，其中排名第一的是日本申请，排名第二的是在中国提出的申请。日本旭硝子一直以来主要致力于玻璃浮法工艺的研究，利用浮法工艺在2011年推出了龙迹玻璃“Dragon trail”，随后推出“Dragon trail Pro”，其强化后CS达到惊人的1200MPa，是目前全球最高等级的表面压应力。日本旭硝子已经获得授权或者在审专利也多采用浮法制备得到原板玻璃，可见日本旭硝子在浮法工艺技术制备玻璃板方向的较高技术水平。其中，在日本旭硝子的相关申请中，公开号为：JP200413134A的专利被引频次高达211次。

日本电气硝子（NEC）采用溢流法制造T2X系列玻璃，其适用于先强化后切割加工，应用于OGS行业，T2X-1追求玻璃优异力学性能，应用于保护玻璃盖板行业。日本电气硝子已经获得授权的专利中，公开号为：US20130017380A1的申请被引频次也达到了66次。

目前在化学强化的铝硅酸盐盖板玻璃方向上，国外申请人围绕其相关技术在专利申请方面作了比较全面的布局：不仅具有重要的核心专利，并且围绕其核心专利作了有效地技术布局，能够形成有效地专利保护。国外申请人在这一领域的专利优势一方面得益于全球化的大背景，更主要的是相关企业在其研究领域的不断深入研究，将技术研究与专利申请有效的结合的结果。

相比国外申请人，我国在化学强化的铝硅酸盐盖板方面的研发、专利申请起步较晚。重庆鑫景特种玻璃有限公司关于化学钢化的铝硅酸盐盖板玻璃，已经获得授权的专利技术内容主要涉及化学强化工艺相关（如：制作方法、化学强化盐浴、强化用装置等），在审专利则较多涉及玻璃组分。科立视的专利申请从2012年开始，绝大部分涉及铝硅酸盐盖板玻璃组分的相关研究。并且，科立视的专利申请除涉及中国专利申请外，还提交了多件PCT申请。东旭集团对于化学钢化的铝硅酸盐盖板玻璃的相关申请也是从2015年开始的。已经获得授权的专利主要围绕着玻璃组成及性能的改进以区分现有技术从而获得专利权。后续待审专利中也较多涉及玻璃组分这一核心内容。

对于国内企业，在技术研发方面，建议进一步明确发展重心，以玻璃组分开发，新的化学工艺为重要手段。专利申请方面，建议加大研发投入和进一步提升专利申请量。对于核心技术进行深入挖掘，企业和高校间可进行深度合作，促进产学研的进一步融合，同时进行专利申请保护时形成基础专利和多项外围专利；及时跟踪国内外创新主体的重要技术精湛，避免重复研发申请，提高专利申请获得授权的概率。(第二作者对本文贡献等同于第一作者)

参考文献

[1] 田英良等.化学增强型超薄碱铝硅酸盐玻璃发展概况与展望，燕山大学学报，2017(4):283-292.

[2] 李俊杰等.超薄屏幕保护玻璃组成与性能关系，玻璃与搪瓷，2019(2): 11-32.