TWI783998B - 反射的、著色的或顏色偏移的抗刮塗層和製品 - Google Patents
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Abstract
本揭示描述了耐久、抗刮製品的實施例。該等製品具有塗層,該等塗層提供特定反射率、透射率及/或顏色性質,以及高硬度。一些實施例具有低反射率及高顏色。一些實施例具有高反射率及中性顏色。一些實施例具有高反射率及高顏色。在一些實施例中,該等製品可以係具有光學塗層的太陽鏡、具有光學塗層的抗刮鏡子、或具有光學塗層的消費者電子產品。
Description
相關申請案之交互參照。本申請案依專利法主張於2018年1月8日提交的美國臨時申請案第62/614,733號及於2017年5月8日提交的美國臨時申請案第62/503,051號的優先權,該等美國臨時申請案各者的內容為本揭示所依賴並且其全部內容以引用的方式併入本文中。
本揭示係關於耐久及抗刮製品及其製造方法,並且更特定而言,係關於具有呈現耐磨性及抗刮性的多層干涉堆疊的製品。
已知的多層干涉堆疊容易磨耗或磨損。此磨損可損害由多層干涉堆疊實現的任何光學效能改良。例如,濾光器經常由具有不同折射率的多層塗層製成,並且由光學透明的介電材料(例如,氧化物、氮化物及氟化物)製成。用於此等濾光器的大部分常見氧化物係寬能帶隙材料,該等材料不具有用於行動裝置、建築製品、運輸製品或電器製品中的必要的機械性質,諸如硬度。氮化物及類金剛石塗層可能呈現高硬度值,但此種材料不呈現此等應用所需的透射率。
磨損損害可包括與對面物體(例如,手指)的往復滑動接觸。此外,磨損損害可產生熱,這可降解膜材料中的化學鍵並且致使蓋玻璃的剝落及對蓋玻璃其他類型的損害。由於與致使刮痕的單個事件相比,磨損損害經常經歷較長時期,經歷磨損損害的塗層材料亦可氧化,這進一步降低塗層的耐久性。
已知的多層干涉堆疊亦容易遭受刮痕損害,並且經常,與其上設置有此等塗層的下層基板相比,甚至更容易刮痕損害。在一些情況中,此種刮痕損害的大部分包括微延展的刮痕,這通常包括在具有延伸長度的材料中並且具有在從約100 nm至約500 nm的範圍中的深度的單個凹槽。微延展的刮痕可能伴隨著其他類型的可見損害,諸如表面下裂縫、摩擦裂縫、碎裂及/或磨耗。有證據證實此等刮痕及其他可見損害的大部分係由在單個接觸事件中發生的尖銳接觸致使的。一旦出現明顯刮痕,製品的外觀降級,因為刮痕可致使光散射增加,這可能致使光學性質的顯著降低。單個事件刮痕損害可以與磨損損害形成對比。單個事件刮痕損害不係由多個接觸事件(諸如與硬的對面物體(例如,砂石、礫石及砂紙)的往復滑動接觸)致使的,通常亦不產生熱,熱可降解膜材料中的化學鍵,並且致使剝落及其他類型的損害。此外,單個事件刮擦通常不致使氧化或涉及致使磨損損害的相同條件,並且由此,經常用於防止磨損損害的解決方案亦可能不防止刮痕。另外,已知的刮痕及磨損損害解決方案經常損害光學性質。
由此,存在對新的多層干涉堆疊及其製造方法的需求,該等多層干涉堆疊係耐磨、抗刮並且具有改良的光學效能的。
本揭示描述了涉及包括多層干涉堆疊的耐久及抗刮製品的實施例。在一些實施例中,製品包括基板及設置在形成外表面之主表面上的光學塗層。在一些實施例中,光學塗層包括多層干涉堆疊。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以具有低反射率且高顏色、高反射率且高顏色、或高反射率且低顏色。製品可以呈現高或低顏色偏移,這取決於視角。
在一些實施例中,製品包括耐久且抗刮的光學塗層。製品包括具有主表面的基板。光學塗層經設置在主表面上。光學塗層包含多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與主表面相對的外表面。如在外表面上沿著約50 nm或更大(例如,約100 nm至約500 nm)的壓痕深度由Berkovich壓頭硬度測試所量測,製品呈現約12 GPa或更大的最大硬度。在從約400 nm至約700 nm的範圍中的光波長範圍(regime)上,製品呈現約10%或更小的在外表面處量測的(如在接近法線入射處量測的)單側平均適光反射率。單側反射率可以為9%或更小、8%或更小、7%或更小、6%或更小、5%或更小、4%或更小、3%或更小、或2%或更小。單個側面反射率可以低至0.1%。在國際照明委員會施照體(該施照體呈現在外表面處量測的與參考點大於約12的參考點顏色偏移)下,對於從0度至90度的至少一個入射角,製品在(L*,a*,b*)比色量測系統中呈現製品反射率顏色座標,參考點包含顏色座標(a*=0,b*=0)及基板的反射率顏色座標的至少一個。當參考點係顏色座標(a*=0,b*=0)時,顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義。當參考點係基板的顏色座標時,顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。與參考點的顏色偏移可以大於約14、大於約16、大於約18、大於約20、大於約22、或大於約24。與參考點的顏色偏移可以是100或更小。
在一些實施例中,製品包括耐久且抗刮的光學製品。製品包括具有主表面的基板。光學塗層經設置在主表面上。光學塗層包含多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與主表面相對的外表面。如在外表面上沿著約50nm或更大(例如,約100nm至約500nm)的壓痕深度由Berkovich壓頭硬度測試量測的,製品呈現約12GPa或更大的最大硬度。製品呈現下列中的至少一項:在從約400nm至約700nm的範圍中的光波長範圍上,針對至少一個接近法線入射角在外表面處量測的,(1)約12%或約14%或更大的單側適光平均光反射率,以及(2)約12%或更大,或約14%或更大的單側最大反射率。單側適光
平均光反射率及/或單側最大反射率可以是約12%或更大、14%或更大、20%或更大、30%或更大、40%或更大、50%或更大、60%或更大、70%或更大、80%或更大、或90%或更大。單側適光平均光反射率及/或單側最大反射率可以高至99.9%。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,在國際照明委員會施照體(該施照體呈現在外表面處量測的與參考點大於約12的參考點顏色偏移)下,對於從0度至90度的至少一個入射角,該等製品在(L*,a*,b*)比色量測系統中呈現製品反射率顏色座標,參考點包含顏色座標(a*=0,b*=0)及基板的反射率顏色座標的至少一個。當參考點係顏色座標(a*=0,b*=0)時,顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義。當參考點係基板的顏色座標時,顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。與參考點的顏色偏移可以大於約14、大於約16、大於約18、大於約20、大於約22、或大於約24。與參考點的顏色偏移可以是100或更小。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,在國際照明委員會施照體(該施照體呈現在外表面處量測的與參考點小於約12的參考點顏色偏移)下,對於從0度至90度的所有入射角,該等製品在(L*,a*,b*)比色量測系統中呈現製品反射率顏色座標,參考點包含顏色座標(a*=0,b*=0)及基板的反射率顏色座標的至少一個。當參考點係顏色座標(a*=0,
b*=0)時,顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義。當參考點係基板的顏色座標時,顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。與參考點的顏色偏移可以小於約10、小於約8、小於約6、小於約4、小於約2、或大於6但小於12。與參考點的顏色偏移可以低至零。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,如本文所描述的,如由Berkovich壓頭硬度測試所量測,該等製品藉由呈現約12GPa或更高、14GPa或更高、16GPa或更高、18GPa或更高、或20GPa或更高的最大硬度而呈現抗刮性。製品可以呈現50GPa或更小的最大硬度。最大硬度可以在外表面上沿著約50nm或更大(例如,從約50nm至約300nm、從約50nm至約400nm、從約50nm至約500nm、從約50nm至約600nm、從約50nm至約1000nm或從約50nm至約2000nm,或約100nm或更大,例如,從約100nm至約300nm、從約100nm至約400nm、從約100nm至約500nm、從約100nm至約600nm、從約100nm至約1000nm或從約100nm至約2000nm)的壓痕深度量測。本文描述了額外的硬度及壓痕深度。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,如本文所描述的,如在500次循環磨損之後使用Taber測試在外表面上量測的,該等製品呈現耐磨性。在一或多個實施例中,如使用具有孔的濁度計量測
的,製品呈現包含約1%濁度或更小的耐磨性(如在外表面上量測的),其中孔具有約8mm的直徑。此濁度可以低至零。在一或多個實施例中,如由原子力顯微鏡量測的,製品呈現包含約12nm或更小的平均韌性Ra的耐磨性(如在外表面上量測的)。此平均韌性可以低至0.01nm。在一或多個實施例中,如在600nm的波長處使用具有2mm孔的用於散射量測的成像球在透射時在接近法線入射處量測的,在約40度或更小的極性散射角處,製品呈現包含約0.05(以1/球面度為單位)或更小的散射光強度的耐磨性(如在外表面上量測的)。此散射光強度可以低至零(1/球面度)。在一些情況中,如在600nm波長處使用具有2mm孔的用於散射量測的成像球在透射時在接近法線入射處量測的,在約20度或更小的極性散射角處,製品呈現包括約0.1(以1/球面度為單位)或更小的散射光強度的耐磨性(如在外表面上量測的)。此散射光強度可以低至零(1/球面度)。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,在從約400nm至約700nm的光波長範圍上,該等製品呈現約5%至約50%的適光平均光透射率。在國際照明委員會施照體(該等施照體呈現如在外表面處量測的與參考點小於約12的參考點顏色偏移)下,在接近法線入射處,製品亦可以在(L*,a*,b*)比色量測系統中呈現製品透射率顏色座標,參考點包含顏色座標(a*=0,b*=0)及基板的透射率顏色座標的至少一個。
當參考點係顏色座標(a*=0,b*=0)時,顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義。當參考點係基板的顏色座標時,顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。與參考點的顏色偏移可以小於約10、小於約8、小於約6、小於約4或小於約2。與參考點的顏色偏移可以低至零。在該等實例中,一些顏色偏移係歸因於多層干涉堆疊的效果,且一些顏色偏移係歸因於由玻璃基板的吸收。因為玻璃基板正在吸收並且導致一些顏色偏移,在透射時眾多實例中的顏色偏移值不會遠低於10。顏色偏移的較低值可以藉由使用不吸收或較低吸收玻璃基板來獲得。
在一些實施例中,前述段落的實施例可以呈現在從0度至90度的所有入射角處描述的顏色偏移。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,在國際照明委員會施照體(該施照體選自由下列所組成的群組:A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體)下,對於參考法線入射20度或更大的至少一個入射照射角(在20與80度之間的至少一個角,或在20與60度之間的至少一個角),該等製品呈現約12或更大的反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)來計算,其中a*1及b*1表示當於法線入射觀察時製品的座標,並且a*2及b*2表示當於入射照射角觀察時製品的座標。參考法線入射的反射角度顏色偏移可以是約14或更大、約16或更大、約18
或更大、約20或更大、約22或更大、或約24或更大。參考法線入射的反射角度顏色偏移可以是100或更小。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,在國際照明委員會施照體(該施照體選自由下列所組成的群組:A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體)下,對於參考法線入射20度或更大的至少一個入射照射角,該等製品呈現約12或更小的反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)來計算,其中a*1及b*1表示當於法線入射觀察時製品的座標,並且a*2及b*2表示當於入射照射角觀察時製品的座標。參考法線入射的反射角度顏色偏移可以是約10或更小、約8或更小、約6或更小、大於6但小於12、約5或更小、約4或更小、約2或更小。參考法線入射的反射角度顏色偏移可以低至零。在一些實施例中,參考法線入射的反射角度顏色偏移可以是對於從20度至60度的所有入射照射角的、對於從0度至60度的所有入射照射角的、或對於從0度至90度的所有入射照射角的。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中基板具有與製品的最大硬度相比較小的硬度。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中多層干涉堆疊包含複數個層,其中複數個層包含第一低RI層及第二高RI層。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中多層干涉堆疊包含複數個週期,使得第一低RI層及第二高RI層交替。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包含多層干涉堆疊,其包含複數個層。例如,在一些實施例中,多層干涉堆疊包括一週期,其包含第一低RI層及第二高RI層。週期可以包括第一低RI層及設置在第一低RI層上的第二高RI,或反之亦然。在一些實施例中,週期可以包括第三層。多層干涉堆疊可以包括複數個週期,使得第一低RI層及第二高RI層交替。多層干涉堆疊可以包含多達約6個週期、多達約10個週期、多達約14個週期、或多達約20個週期。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中在從約6度至約40度的範圍中的視角處的光波長範圍上,單側平均光反射率係約2%或更小。單側平均光反射率可以低至零。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括非晶基板或結晶基板。非晶基板包括可以選自由下列所組成之群組的玻璃:鈣鈉玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃,含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃。在一些實施例中,玻璃可以經強化並且可以包括在強化玻璃內從化學強化的玻璃的表面延伸到約10 μm或更大的壓縮深度(單側)的具有250 MPa或更大的表面CS的壓縮應力(compressive stress; CS)層。此表面CS可以是2 GPa或更小。如本文所使用的術語「玻璃」意謂包括至少部分由玻璃製成的任何材料,包括玻璃、玻璃陶瓷、及藍寶石。「玻璃陶瓷」包括經由玻璃的受控結晶產生的材料。在實施例中,玻璃陶瓷具有約1%至約99%的結晶度。適宜的玻璃陶瓷的實例可以包括Li2
O-Al2
O3
-SiO2
系統(亦即,LAS-系統)玻璃陶瓷、MgO-Al2
O3
-SiO2
系統(亦即,MAS-系統)玻璃陶瓷、ZnOxAl2
O3
xnSiO2
(亦即,ZAS系統)及/或包括主要為晶體相(包括β石英固溶體、β鋰輝石、堇青石及二矽酸鋰)的玻璃陶瓷。玻璃陶瓷基板可以使用本文揭示的化學強化製程來強化。在一或多個實施例中,MAS-系統玻璃陶瓷基板可以在Li2
SO4
熔融鹽中強化,藉此可發生2Li+
對Mg2+
的交換。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中非晶基板包含選自由下列所組成的群組的玻璃:鈣鈉玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃,含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,該等製品進一步包含設置在光學塗層上的容易清潔的塗層、類金剛石塗層、抗刮塗層或其組合。此等塗層可以設置在多層干涉堆疊上或在多層干涉堆疊的層之間。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中光學塗層包含具有在從約200奈米至約3微米、或從約500 nm至約5000 nm的範圍中的厚度的抗刮層。如本文所定義的,如由Berkovich壓頭硬度測試所量測的,示例性抗刮層可以呈現在從約10 GPa至約50 GPa的範圍中的最大硬度。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中多層干涉堆疊設置在抗刮層與基板之間。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中抗刮層設置在基板與多層干涉堆疊之間。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中:多層干涉堆疊包含第一部分及第二部分,抗刮層設置在第一部分與第二部分之間;以及第二部分、抗刮層及第一部分按順序設置在基板上方。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中第一部分包含:包含具有10 GPa或更小(並且低至0.01 GPa)的硬度的材料的至少一層;以及包含具有12 GPa或更大(並且50 GPa或更小)的硬度的材料的至少一層,其中具有小於10 GPa之硬度的第一部分中的層的總厚度係300 nm或更小、200 nm或更小、或100 nm或更小。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中多層干涉堆疊包含:包含具有10 GPa或更小(並且低至0.01 GPa)的硬度的材料的至少一層;以及包含具有12 GPa或更大(並且50 GPa或更小)的硬度的材料的至少一層。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中具有10 GPa或更小的硬度的多層干涉堆疊中的層的總厚度係800 nm或更小、600 nm或更小、500 nm或更小、400 nm或更小、或300 nm或更小。具有10 GPa或更小的硬度的多層干涉堆疊中的層的總厚度係1 nm或更大。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中具有10 GPa或更小的硬度的多層干涉堆疊中的層的總厚度係多層干涉堆疊的總厚度的60%或更小、50%或更小、45%或更小、40%或更小、30%或更小、或20%或更小。具有10 GPa或更小的硬度的多層干涉堆疊中的層的總厚度可以為1%或更大。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中在從約400 nm至約700 nm的範圍中的光波長範圍上,製品呈現約50%至約95%的平均適光光透射率。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中在從約400 nm至約700 nm的範圍中的光波長範圍上,多層干涉堆疊呈現約50%至約99%的平均適光光透射率。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中當移除光學塗層的最頂部50 nm或最頂部200nm時:相對於在移除光學塗層的最頂部50nm或最頂部200nm之前的接近法線適光平均反射率及所反射的顏色,接近法線的適光平均反射率改變了約10%或更少(並且低至0%),並且對於從0至90度的所有角,所反射的顏色的總範圍偏移了約12或更小或約6或更小(並且低至零)。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中製品係太陽鏡鏡片。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中製品係抗刮鏡子。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,其中製品係電子裝置的外殼的至少一部分。
在所量測的性質取決於所使用的參考施照體的情況下,可以使用任何標準施照體,包括CIE F2、CIE F10、CIE F11、CIE F12及CIE D65中的任一者。在一些實施例中,本文所描述的角度顏色偏移、參考點顏色偏移及顏色座標(a*及/或b*)在D65及/或F2施照體下觀察。在一些實施例中,本文所描述的光學效能在F2施照體下觀察,已知這係歸因於F2施照體源的清晰光譜特徵而更具挑戰性的。
在一些實施例中,前述段落的任一個的實施例可以包括製品,該製品包括具有大於約1.8的折射率的多層干涉堆疊中的層。在彼層中可以利用的材料包括SiNx
、SiOx
Ny
、Siu
Alv
Ox
Ny
、AlNx
、AlOx
Ny
、或其組合。
額外特徵及優點將在以下詳細描述中闡述,並且從彼描述部分將對熟習此項技術者顯而易見或藉由實踐如本文所描述的實施例來瞭解到,該等實施例包括以下詳細描述、申請專利範圍、以及附圖。
應當理解,以上一般描述及以下詳細描述僅為示例性的,並且意欲提供概述或框架來理解申請專利範圍的性質及特點。附圖包括在內以提供進一步理解,並且結合在本說明書中並構成本說明書的一部分。諸圖示出一或多個實施例,並且與描述一起用於解釋各個實施例的原理及操作。
現將詳細參考各個實施例,其實例在附圖中示出。
對於一些應用,相對高水平的反射率及/或高顏色在硬塗層中可以係期望的,該硬塗層亦提供高硬度及抗刮性。該等應用可以包括太陽鏡、RF透明背板或智慧電話及相似裝置的外殼、平視顯示系統、自動窗口、鏡子及顯示表面、建築玻璃及表面、以及其他裝飾、光學、顯示或保護應用。此外,當所塗覆的表面發生刮擦或損害時,可以期望反射率及/或顏色顯示光學性質的最小改變。
在一些實施例中,提供設計來用於抗刮、高反射率及/或高顏色塗層,該塗層用於諸如太陽鏡及智慧電話的外殼的應用。塗層結構可以包括視情況與金屬層結合的硬的氧化物、氮化物、或氮氧化物層。在一些情況下,在該結構中可能不存在金屬,並且高反射率及/或顏色可以在包含硬塗層材料的所設計的多層光學塗層中藉由光學干涉來完整地產生。結構中缺乏金屬可以改良所塗覆製品的總體黏附性及抗刮性。
各個實施例的硬的抗刮塗層可以根據其光學效能來分類,特別是藉由經硬塗覆的表面的反射率及反射顏色來分類。在下文描述一組此種分類及潛在應用。分類 1 :低反射率,中性顏色。
R<10%、<8%、<4%、<2%、或甚至<1%(接近法線入射處的適光平均反射)。
-12<(a*及b*)<12(「中度」顏色);-10<(a*及b*)<1(偏藍綠色);-6<(a*及b*))<6(「低」顏色);對於從0至90度的所有入射角。(如在CIE L*a*b*空間中量測的顏色)
較佳應用包括顯示器蓋、眼鏡、太陽鏡的內側(面向眼睛)、智慧電話蓋、智慧手錶、及智慧電話背板(例如,硬塗覆的玻璃或玻璃陶瓷)。分類 2 :低反射率,高顏色。
R<10%、<8%、<4%、<2%、或甚至<1%(在接近法線入射處的適光平均反射)。
a*或b*>12、或>20;a*或b*<-12、或<-20;針對從0至90度的一些入射角。(如在CIE L*a*b*空間中量測的顏色)
較佳應用包括智慧電話背板(例如,硬塗覆的玻璃或玻璃陶瓷)、太陽鏡的外部或內部。分類 3 :高反射率,中性顏色:
R>10%、>15%、>20%、>30%、>40%、>50%(適光平均發射或在400至700 nm範圍中的最大反射率)。
-12<(a*及b*)<12(「中度」顏色);-10<(a*及b*)<1;-6<(a*及b*))<6(「低」顏色);對於從0至90度的所有入射角。(如在CIE L*a*b*空間中量測的顏色)
較佳應用包括智慧電話背板(例如,硬塗覆的玻璃或玻璃陶瓷)、太陽鏡的外部、抗刮鏡子。分類 4 :高反射率,高顏色:
R>10%、>15%、>20%、>30%、>40%、>50%(適光平均反射或作為在400至700 nm範圍中的最大反射率)。
a*或b*>12、或>20;a*或b*<-12、或<-20;針對從0至90度的一些入射角。(如在CIE L*a*b*空間中量測的顏色)
較佳應用包括智慧電話背板(例如,硬塗覆的玻璃或玻璃陶瓷)、太陽鏡的外部、抗刮鏡子。埋入的光學層
在一些實施例中,可以在上文四個分類的每個分類中出現的子分類包括具有「埋入」的光學層的塗覆製品。在該等情況下,抗刮性可以藉由埋入在厚的(例如,500 nm至5000 nm厚)硬抗刮層下方的光學干涉或反射層的大部分層(除了三層之外的所有層、或除了一層之外的所有層)來增強。300 nm或更小、200 nm或更小或甚至100 nm或更小的較低硬度或低折射率材料(例如,SiO2
)可以在硬塗覆的製品的厚的硬層之上(亦即,設置在面向外側或使用者表面上)。在厚的硬層之上的較低硬度或低折射率材料的量可以是零、或可以是1 nm或更大。
此種厚的硬抗刮層不需要真正的為單一材料或單個層,而是該厚的硬層可包含眾多薄層或奈米層,諸如在「超晶格」結構中,或包含多種材料、組成、或結構層或梯度的其他硬層結構。示例性結構在WO2016/138195中揭示,其全部內容以引用方式併入。
在實施例中,量化塗層設計中的低折射率(亦稱為低折射率(low-index))材料的量或厚度可以是有用的。低折射率材料(一般定義為具有低於約1.6的折射率)通常亦為較低硬度材料。因此,期望最小化塗層設計中的低折射率材料的量,但通常期望一些量的低折射率材料來有效定製反射及顏色靶。低折射率材料(在實施例中視為較低硬度材料)的厚度及分率在設計描述中關於絕對厚度及總塗層厚度的分率來指出。量化整個塗層中的低折射率材料的總量,以及在塗層設計中之最厚的高硬度層之上的低折射率材料的量可以是有用的。塗層設計中的最厚的高硬度層保護其下方的層不受刮擦及損害的影響,這意味著在最厚的高硬度層之上的低折射率層最容易遭受刮擦及其他類型的損害。如上文指出,最厚的高硬度層不需要為單塊材料,但若厚的高硬度層形成單塊或「複合」區域(該區域具有與整個塗層堆疊的最大或平均硬度相比較高的最大硬度或平均硬度),則可形成包括多層或材料的超晶格或其他分層結構。
在一些實施例中,在硬材料的厚層下方埋入光學塗層的大部分層可以產生對移除塗層的頂部50至500 nm相對不敏感的具有適光平均反射率及D65顏色的經塗覆製品及膜。這意味著除了高硬度的保護之外,亦定製光學設計以降低損壞位點在發生損壞時的可見度。實例1直至實例16的塗層經設計為對最厚的硬層中的厚度改變相對不敏感,這意味著此等塗層設計可藉由在不實質上改變光學效能的情況下使最厚硬層的厚度改變約0.5至10微米的範圍中來調節。當與實例11A、11B及11C相比時,實例11闡明了此不敏感性。在選定的壓痕深度處的抗刮性及硬度可以藉由增加最厚硬層的厚度來增加。
本文詳述的設計說明了高反射率、著色、及顏色偏移的抗刮硬塗層的各個實施例。此等塗層抵抗刮痕,這是歸因於其高材料硬度。此外,塗層可以經設計為使得甚至在一些塗層材料歸因於刮痕或損害事件而經移除時,平均反射率、平均透射率及跨眾多視角的顏色範圍最小地改變。例如,在移除50、200或甚至500 nm的最頂部塗層材料之後,對於a*及/或b*,在從0至90度的所有入射角上觀察到的顏色範圍可以改變了5或更小、或2或更小。在此移除之後,在從0至90度的入射角上觀察到的顏色範圍可以根本不改變。在從塗層的頂部移除類似材料的情況下,平均反射率或透射率(例如,適光平均值)可以改變了小於10%、小於5%、或甚至小於2%。在此移除之後,平均反射率或透射率可以改變了小至0%。此對塗層材料移除的獨特的光學不敏感性為傳統光學膜設計的非典型情況。材料
在一些實施例中,塗層結構可以包括視情況與金屬層結合的硬氧化物、氮化物、或氮氧化物層。較佳的硬塗層材料包括SiNx、AlOxNy、及SiuAlvOxNy。已經發現,當適當地調整以達到硬度、折射率、膜應力、及低光吸收之期望組合時,基於「AlON」及「SiAlON」的組合物在本文所揭示的光學設計中實質上可以互換。較佳薄膜沉積製程係反應性或金屬模式濺射,儘管諸如PECVD之類的其他製程亦為製造本揭示的塗層的手段。出於本揭示之目的,AlOxNy及SiuAlvOxNy的單層及多層膜藉由反應性及金屬模式濺射來製造,並且其硬度及光學性質經調整以達到期望範圍。適宜的製造製程例如在US 9,335,444中描述,其全部內容以引用方式併入。此等塗層的所量測的光學性質在薄膜設計模擬中使用以產生本揭示的模型化實例。
光學層(其可以為硬層或較軟層)亦可以包括在薄膜領域中已知的額外材料,諸如SiO2
、Al2
O3
、TiO2
、Nb2
O5
、SiOx
Ny
、Ta2
O5
、HfO2
、本領域中已知的其他材料及混合物、分層結構、及其組合。顏色及顏色偏移
在一些情況下,抗刮塗層可以經設計為具有相對中性(銀色)顏色以及顏色隨著光入射角的相對小的改變。在其他情況下,顏色可以經調整為達到所設計的顏色及隨著視角的顏色改變,例如;在法線入射反射處的藍色偏移到在較高角度處的中性或紫色或金色;在軸上的紫紅色偏移到軸外的金黃色;在軸上的金色偏移到軸外的綠色或藍色,以及其他相關組合。在實例中進一步說明顏色。
由此等硬塗層產生的不同顏色可以跨越從紅色、橙色、金色(黃色)、綠色、藍色到紫色的整個顏色調色板。在一些情況下,顏色可以跨多個顏色隨角度偏移。在其他情況下,隨入射角的顏色將在a*及b*中的某一範圍中係有界。在一些實施例中,「高顏色」塗層仍可以較佳地具有對其隨視角的顏色的限制。例如,對於從0至90度的所有視角,「綠色」塗層可以具有小於5或小於1的a*。對於從0至90度的所有視角,「藍色」或「藍綠」塗層可以具有小於5或小於1的b*。對於從0至90度的所有視角,「紅色」或「橙色」或「紫色」塗層可以具有大於-5或大於-1的a*。對於從0至90度的所有視角,「金色」塗層可以具有大於-5或大於-1的b*。此等限制可以彼此結合以在高顏色塗層中產生所設計之顏色,例如,對於所有視角,「藍綠」塗層可以結合小於5的b*及小於5的a*的限制。對於所有視角,「紅金」塗層可以結合大於-5的b*及大於-5的a*的限制。其他顏色組合及限制係可能的。應用
在一些實施例中,應用包括智慧電話背板(例如,硬塗覆的玻璃或玻璃陶瓷)、太陽鏡的外部、抗刮鏡子。在本文中提供了適用於此等實施例的對於抗刮、高反射率及/或高顏色塗層的設計的實例。
不同基板可以用於不同應用。本文的模型化實例使用Corning Grey 17(玻璃代碼82524,獲自Corning Incorporated,Corning,Ny),其係適用於太陽鏡應用並且可經化學強化的部分吸收的玻璃基板。第88圖圖示了針對Corning Grey 17的1.9 mm厚基板的透射光譜。Corning Grey 17在各個波長處的折射率係:480 nm處為1.53367; 486.1 nm處為1.53312;546.1 nm處為1.52853;587.6 nm處為1.52618;643.8 nm處為1.52366;及656.3 nm處為1.52323。應當理解,替代基板(透明無吸收玻璃,諸如Gorilla玻璃,或玻璃陶瓷,諸如化學強化的黑色玻璃陶瓷)亦可用作此等塗層設計的基板。第一表面反射率及所反射的顏色值保持與基板的此等不同選擇實質上相同(儘管透射率值將藉由基板選擇而大幅度改變)。在黑色玻璃陶瓷基板的情況下,總製品透射率可小於10%或小於1%。在透明無吸收基板的情況下,透射率將近似為塗層的100-%反射率(第一表面)或塗層的100-4-%反射率(後一種情況考慮到來自透明玻璃基板的後面的未塗覆表面的4%反射率)。其他層
在一些實施例中,本文描述的硬塗層設計可以與金屬層或吸收層結合。吸收層可以特別地用於太陽鏡應用中,其中期望最小化在經塗覆的製品的使用者側面上的反射率。在此等情況下,可能較佳地將吸收材料放置在硬塗層的使用者側面上,諸如面向使用者的眼睛的吸收玻璃基板、以及朝向外部環境的為獲得反射率及抗刮性二者的在製品的面向外部表面上的反射或著色硬塗層。在結合單側吸收製品結構的此等情況下,來自製品的兩側的反射率可以歸因於吸收劑而變化。在此等情況下,除非另外指定,本文引用的反射率值將應用到面向環境的表面、硬塗覆的表面或在環境與硬塗層/反射層之間的具有低吸收水平的表面。在一些實施例中,如在以上實例中,可能期望排除來自堆疊的金屬以最大化黏附性及抗刮性。
在一些實施例中,特別地在清潔期間,由於眼鏡或太陽鏡的兩側均可經磨損,可能期望將抗刮塗層放置在眼鏡或太陽鏡鏡片的兩側上。在吸收太陽鏡或眼鏡鏡片的情況下,將經常期望將較高反射率抗刮塗層放置在太陽鏡鏡片的外表面上,並且將低反射率或抗反射抗刮塗層放置在太陽鏡鏡片的內(面向使用者眼睛)表面上。例如,在鏡片的外(前)表面上的塗層可以具有大於8%的適光平均反射率,包括來自本揭示的模型化實例,以及其他塗層,諸如在WO2014182639中描述的彼等(實例1及13)。鏡片的內(背)表面可以具有硬塗層,該硬塗層具有低於2%的適光平均反射率,包括來自本揭示的模型化實例,以及其他塗層,諸如在WO2016018490中描述的彼等(實例11)。WO2016018490及WO2014182639的全部內容以引用方式併入本文。
在一些實施例中,其中抗刮塗層經放置在眼鏡或太陽鏡鏡片的兩側上,將高硬度及抗刮性賦予兩個表面。在此等情況下,可能較佳地將低反射率塗層(例如,<4%適光平均反射率)放置在太陽鏡的內表面上並且將高反射塗層(例如,>6%適光平均反射率)放置在外表面上。在此情況下,元件的順序應為1)使用者的眼睛;2)低反射率塗層;3)吸收玻璃基板;4)高反射率塗層;5)陽光或周圍環境。低反射率塗層可以為例如在WO2016018490中描述的塗層(實例11),或本揭示的低反射率塗層的任一者。高反射率塗層可以為例如如在WO2014182639中描述的塗層(實例1及13)、或本揭示的高反射率塗層的任一者。
在眼鏡應用中,與太陽鏡相反,可能較佳地在透明(無吸收玻璃基板)的兩側上利用低反射率抗刮塗層。在其他情況下,將更成本有效地使用單個抗刮塗層,最有可能在眼鏡或太陽鏡的面向外部的表面上。
在一些實施例中,本文所描述的塗層亦可以用於汽車玻璃應用,例如,側窗或天窗或燈罩。塗層可以提供美觀反射或顏色,同時具有高抗刮性及抗風化作用。
可以基於本文揭示考慮並規定的參數包括下列:
-經塗覆製品、經塗覆表面的硬度。
-塗層堆疊中的較軟(通常較低折射率)材料的分率。
-塗層堆疊中的較軟材料的總量(厚度)。
-最厚高硬度(高折射率)層的暴露(遠離基板)側上的較軟材料的總量(厚度)。
-可見範圍中的最大反射率。
-在原始及「損害」的狀態下,可見範圍中的平均反射率(例如,適光平均反射率)。
-可見範圍中的透射率(與吸收材料或基板結合或不與其結合)。
-在原始及「損害」的狀態下,隨著光入射角的反射顏色及顏色偏移。
-在原始及「損害」的狀態下,隨著光入射角的透射顏色及顏色偏移。
參看第1圖,根據一或多個實施例的製品100可以包括基板110及設置在基板上的光學塗層120。基板110包括相對的主表面112、114以及相對的副表面116、118。光學塗層120在第1圖中圖示為設置在第一相對的主表面112上;然而,除了或替代設置在第一相對的主表面112上,光學塗層120可以經設置在第二相對的主表面114及/或相對的副表面的一或兩者上。光學塗層120形成外表面122。
光學塗層120包括至少一種材料的至少一層。術語「層」可以包括單層或可以包括一或多個子層。此等子層可以與彼此直接接觸。子層可以由相同材料或兩種或更多種不同材料形成。在一或多個替代實施例中,此等子層可以具有設置在其間的不同材料的中間層。在一或多個實施例中,層可以包括一或多個連續且不中斷的層及/或一或多個不連續且中斷的層(亦即,具有彼此相鄰形成的不同材料的層)。層或子層可以藉由本領域中的任何已知方法來形成,包括獨立沉積或連續沉積製程。在一或多個實施例中,層可以僅使用連續沉積製程或替代地僅使用獨立沉積製程來形成。
光學塗層120的厚度可以為約1 μm或更大,同時仍提供呈現本文所描述的光學效能的製品。在一些實例中,光學塗層120的厚度可以在從約1 μm至約20 μm的範圍中(例如,從約1 μm至約10 μm,或從約1 μm至約5 μm)。薄膜元素(例如,抗刮層、光學膜層等等)的厚度藉由剖面的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM),或藉由光學橢偏儀(例如,藉由n&k分析器),或藉由薄膜反射量測法來量測。對於多層元素(例如,光學膜堆疊的層),藉由SEM的厚度量測係較佳的。
如本文所使用,術語「設置」包括使用本領域中的任何已知的方法將材料塗覆、沉積及/或形成到表面上。如本文所定義的,所設置的材料可以構成層。片語「設置在…上」包括將材料形成到表面上以使得材料與表面直接接觸的情況,並且亦包括將材料形成在表面上的情況,在所設置的材料與表面之間具有一或多種中間材料。如本文所定義,中間材料可以構成層。
如第2圖所示,光學塗層120包括多層干涉堆疊130,其可以包括複數個層(130A、130B)。在一或多個實施例中,多層干涉堆疊130可以包括週期132,該週期包含兩個或更多個層。在一或多個實施例中,兩個或更多個層可以經表徵為具有彼此不同的折射率。在一些實施例中,週期132包括第一低RI層130A及第二高RI層130B。第一低R1層與第二高RI層的折射率的差異可以係約0.01或更大、0.05或更大、0.1或更大或甚至0.2或更大。
如第2圖所示,多層干涉堆疊130可以包括複數個週期(132)。單個週期包括第一低RI層130A及第二高RI層130B,使得當提供複數個週期時,第一低RI層130A(指定示出為「L」)及第二高RI層130B(指定示出為「H」)在層的以下序列中交替:L/H/L/H或H/L/H/L,使得第一低RI層及第二高RI層呈現沿著多層干涉堆疊130的實體厚度交替。在第2圖的實例中,多層干涉堆疊130包括三個週期。在一些實施例中,多層干涉堆疊130可以包括多達25個週期。例如,多層干涉堆疊130可以包括從約2個至約20個週期、從約2個至約15個週期、從約2個至約10個週期、從約2個至約12個週期、從約3個至約8個週期、從約3個至約6個週期。
在第3圖中,多層干涉堆疊130可以包括額外的覆蓋層131,其可以包括與第二高RI層130B相比較低折射率的材料。在一些實施例中,如第3圖所示,週期132可以包括一或多個第三層130C。第三層130C可以具有低RI、高RI或中間RI。在一些實施例中,第三層130C可以具有與第一低RI層130A及第二高RI層130B相同的RI。在其他實施例中,第三層130C可以具有在第一低RI層130A的RI與第二高RI層130B的RI之間的中間RI。或者,第三層130C可以具有大於第二高RI層130B的折射率。在以下示例性配置中,第三層可以在多層干涉堆疊130中提供:L第三層
/H/L/H/L;H第三層
/L/H/L/H;L/H/L/H/L第三層
;H/L/H/L/H第三層
;L第三層
/H/L/H/L/H第三層
;H第三層
/L/H/L/H/L第三層
;L第三層
/L/H/L/H;H第三層
/H/L/H/L;H/L/H/L/L第三層
;L/H/L/H/H第三層
;L第三層
/L/H/L/H/H第三層
;H第三層
//H/L/H/L/L第三層
;L/M第三層
/H/L/M/H;H/M/L/H/M/L;M/L/H/L/M;以及其他組合。在此等配置中,不具有任何下標的「L」指第一低RI層,並且不具有任何下標的「H」指第二高RI層。提及「L第三子層
」指具有低RI的第三層,「H第三子層
」指具有高RI的第三層,並且相對於第一層及第二層,「M」指具有中間RI的第三層。
如本文所使用的,術語「低RI」、「高RI」及「中間RI」指RI針對彼此的相對值(例如,低RI<中間RI<高RI)。在一或多個實施例中,當與第一低RI層或第三層一起使用時,術語「低RI」包括從約1.3至約1.7或1.75的範圍。在一或多個實施例中,當與第二高RI層或第三層一起使用時,術語「高RI」包括從約1.7至約2.5的範圍(例如,約1.85或更大)。在一些實施例中,當與第三層一起使用時,術語「中間RI」包括從約1.55至約1.8的範圍。在一些情況中,針對低RI、高RI及中間RI的範圍可以重疊;然而,在大部分情況中,多層干涉堆疊130的層具有關於RI的一般關係:低RI<中間RI<高RI。
如第4圖所示,第三層130C可以經提供為與週期132分離的層,並且可以設置在週期或複數個週期與覆蓋層131之間。如第5圖所示,第三層亦可以經提供為與週期132分離的層,並且可以設置在基板110與複數個週期132之間。如第6圖所示,除了替代覆蓋131的額外塗層140之外或除了覆蓋層之外,可以使用第三層130C。
適宜用於多層干涉堆疊130中的示例性材料包括:SiO2
、Al2
O3
、GeO2
、SiO、AlOx
Ny
、AlN、SiNx
、SiOx
Ny
、Siu
Alv
Ox
Ny
、Ta2
O5
、Nb2
O5
、TiO2
、ZrO2
、TiN、MgO、MgF2
、BaF2
、CaF2
、SnO2
、HfO2
、Y2
O3
、MoO3
、DyF3
、YbF3
、YF3
、CeF3
、聚合物、氟聚合物、電漿聚合的聚合物、矽氧烷聚合物、倍半氧矽烷、聚醯亞胺、氟化聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚苯基碸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、丙烯酸聚合物、胺基甲酸酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、適宜用於抗刮層中的下文所引用的其他材料、以及在本領域中已知的其他材料。用於第一低RI層中的適宜材料的一些實例包括SiO2
、Al2
O3
、GeO2
、SiO、AlOx
Ny
、SiOx
Ny
、Siu
Alv
Ox
Ny
、MgO、MgAl2
O4
、MgF2
、BaF2
、CaF2
、DyF3
、YbF3
、YF3
、及CeF3
。用於第一低RI層中的材料的氮含量可以最小化(例如,在諸如Al2
O3
及MgAl2
O4
之類的材料中)。用於第二高RI層中的適宜材料的一些實例包括Siu
Alv
Ox
Ny
、Ta2
O5
、Nb2
O5
、AlN、Si3
N4
、AlOx
Ny
、SiOx
Ny
、HfO2
、TiO2
、ZrO2
、Y2
O3
、Al2
O3
、MoO3
及類金剛石碳。用於第二高RI層及/或抗刮層的材料的氧含量可以最小化,特別地在SiNx
或AlNx
材料中。AlOx
Ny
材料可以被認為係氧摻雜的AlNx
,這係因為其可以具有AlNx
晶體結構(例如,纖鋅礦)並且不需要具有AlON晶體結構。示例性較佳AlOx
Ny
高RI材料可以包含從約0原子%至約20原子%的氧、或從約5原子%至約15原子%的氧,同時包括30原子%至約50原子%的氮。示例性較佳Siu
Alv
Ox
Ny
高RI材料可以包含從約10原子%至約30原子%或從約15原子%至約25原子%的矽、從約20原子%至約40原子%或從約25原子%至約35原子%的鋁、從約0原子%至約20原子%或從約1原子%至約20原子%的氧、以及從約30原子%至約50原子%的氮。以上材料可以氫化到多達約30重量%。在期望具有中間折射率的材料的情況下,一些實施例可以利用AlN及/或SiOx
Ny
。第二高RI層及/或抗刮層的硬度可以特別地表徵。在一些實施例中,如由Berkovich壓頭硬度測試所量測的,第二高RI層及/或抗刮層的最大硬度可以為約10 GPa或更大、約12 GPa或更大、約15 GPa或更大、約18 GPa或更大、或約20 GPa或更大。在一些情況下,第二高RI層材料可以經沉積為單層,並且可以表徵為抗刮層,並且對於可重複的硬度測定,此單層可以具有從約500 nm至約2000 nm的厚度。
在一或多個實施例中,多層干涉堆疊130的層的至少一個可以包括特別的光學厚度範圍。如本文所使用的,術語「光學厚度」由(n*d)確定,其中「n」指子層的RI,並且「d」指層的實體厚度。在一或多個實施例中,多層干涉堆疊130的層的至少一個可以包括在從約2 nm至約200 nm、從約10 nm至約100 nm、從約15 nm至約100 nm、從約15至約500 nm、或從約15至約5000 nm的範圍中的光學厚度。在一些實施例中,多層干涉堆疊130中的所有層每一者可以具有在從約2 nm至約200 nm、從約10 nm至約100 nm、從約15 nm至約100 nm、從約15至約500 nm、或從約15至約5000 nm的範圍中的光學厚度。在一些情況下,多層干涉堆疊130的至少一層具有約50 nm或更大的光學厚度。在一些情況下,光學干涉堆疊130的第一低RI層的每一者具有在從約2 nm至約200 nm、從約10 nm至約100 nm、從約15 nm至約100 nm、從約15至約200 nm、或從約15至約400 nm的範圍中的光學厚度。在其他情況下,光學干涉堆疊130的第二高RI層的每一者具有在從約2 nm至約200 nm、從約10 nm至約100 nm、從約15 nm至約100 nm、從約15 nm至約200 nm、從約15 nm至約400 nm、從約15至約500 nm、或從約15至約5000 nm的範圍中的光學厚度。在又一些情況下,光學干涉堆疊130的第三層的每一者具有在從約2 nm至約200 nm、從約10 nm至約100 nm、從約15 nm至約100 nm、從約15至約200 nm、或從約15至約400 nm的範圍中的光學厚度。
在一些實施例中,可以最小化光學塗層130的層的一或多個的厚度。在一或多個實施例中,最小化高RI層及/或中間RI層的厚度,使得其每一者小於約500 nm。在一或多個實施例中,高RI層、中間RI層及/或高RI及中間RI層的組合的所組合的厚度小於約500 nm。
在一些實施例中,可以最小化光學塗層中的低RI材料的量。不受限於理論,低RI材料通常亦為較低硬度材料,這係歸因於同時影響折射率及硬度的原子鍵的性質及電子密度,並且因此最小化此材料可最大化硬度,同時維持反射率及本文所描述的顏色效能。表達為光學塗層120的實體厚度的分率,低RI材料可以包含小於約60%、小於約50%、小於約40%、小於約30%、小於約20%、小於約10%或小於約5%的光學塗層的實體厚度。低RI材料可以包含大於0%或大於1%的光學塗層的實體厚度。替代或另外地,低RI材料的量可以量化為設置在光學塗層中的最厚高RI層之上(亦即,在與基板相對的側面、使用者側面或空氣側面上)的低RI材料的所有層的實體厚度。不受限於理論,具有高硬度的厚高RI層有效地屏蔽眾多或大部分刮痕下方(或在厚RI層與基板之間)的層。由此,設置在最厚高RI層之上的層可以具有對整個製品的抗刮性的擴大影響。當最厚的高RI層具有大於約400 nm的實體厚度並且具有大於約12 GPa的最大硬度(如由Berkovich壓頭硬度測試所量測的)時,這是特別有關的。設置在最厚的高RI層上(亦即,在與基板相對的側面、使用者側面或空氣側面上)的低RI材料的量可以具有小於或等於約300 nm、小於或等於約200 nm、小於或等於約150 nm、小於或等於約120 nm、小於或等於約110 nm、100 nm、90 nm、80 nm、70 nm、60 nm、50 nm、40 nm、30 nm、25 nm、20 nm、15 nm、或小於或等於約12 nm的厚度。設置在最厚的高RI層上(亦即,在與基板相對的側面、使用者側面或空氣側面上)的低RI材料的量可以具有大於或等於約0 nm或1 nm的厚度。
在一些實施例中,如在模型化實例8至9中所示,最頂部的空氣側層可以包含亦呈現高硬度的高RI層。在一些實施例中,額外塗層140可以設置在此最頂部空氣側高RI層的頂部上(例如,額外塗層可以包括低摩擦塗層、疏油塗層、或容易清潔塗層)。此外,如由模型化實例10所示,當添加到包含高RI層的最頂部空氣側層時,具有非常低厚度(例如,約10 nm或更小、約5 nm或更小或約2 nm或更小)的低RI層的添加對光學效能具有最小影響。具有非常低厚度的低RI層可以具有SiO2
、疏油或低摩擦層、或SiO2
及疏油材料的組合。示例性低摩擦層可以包括類金剛石碳,此等材料(或光學塗層的一或多層)可以呈現小於0.4、小於0.3、小於0.2、或甚至小於0.1的摩擦係數。
在一或多個實施例中,多層干涉堆疊130具有約800 nm或更小的實體厚度。多層干涉堆疊130可以具有在從約10 nm至約800 nm、從約50 nm至約800 nm、從約100 nm至約800 nm、從約150 nm至約800 nm、從約200 nm至約800 nm、從約10 nm至約750 nm、從約10 nm至約700 nm、從約10 nm至約650 nm、從約10 nm至約600 nm、從約10 nm至約550 nm、從約10 nm至約500 nm、從約10 nm至約450 nm、從約10 nm至約400 nm、從約10 nm至約350 nm、從約10 nm至約300 nm、從約50至約300的範圍中以及其間的所有範圍及子範圍的實體厚度。
在一或多個實施例中,第二高RI層的組合的實體厚度可以表徵。例如,在一些實施例中,第二高RI層的組合的厚度可以為約100 nm或更大、約150 nm或更大、約200 nm或更大、約500 nm或更高。甚至當存在中間低RI層或其他層時,組合的厚度經計算為在多層干涉堆疊130中的獨立的高RI層的厚度的組合。在一些實施例中,亦可以包括高硬度材料(例如,氮化物或氮氧化物材料)的第二高RI層的組合的實體厚度可以大於多層干涉堆疊的總實體厚度的30%。例如,第二高RI層的組合的實體厚度可以為多層干涉堆疊的總實體厚度的約40%或更大、約50%或更大、約60%或更大、約70%或更大、約75%或更大、或甚至約80%或更大。第二高RI層的組合的實體厚度可以為多層干涉堆疊的總實體厚度的約99%或更小。額外或替代地,包括在光學塗層中的高折射率材料(亦可以為高硬度材料)的量可以表徵為製品或光學塗層120的最上部(亦即,使用者側面或與基板相對的光學塗層的側面)500 nm的實體厚度的百分率。表達為製品或光學塗層的最上部500 nm的百分率,第二高RI層的組合的實體厚度(或高折射率材料的厚度)可以為約50%或更大、約60%或更大、約70%或更大、約80%或更大、或甚至約90%或更大。在製品或光學塗層120的最上部500 nm中的第二高RI層的組合的實體厚度可以為在此最上部500 nm中的總實體厚度的約99%或更小。在一些實施例中,如本文其他地方進一步描述的,硬的及高折射率材料在多層干涉堆疊內的較高比例亦可同時實現以亦呈現低反射率、低顏色、及高耐磨性。在一或多個實施例中,第二高RI層可以包括具有大於約1.85的折射率的材料,並且第一低RI層可以包括具有小於約1.75的折射率的材料。在一些實施例中,第二高RI層可以包括氮化物或氮氧化物材料。在一些情況中,在光學塗層中(或在設置在光學塗層的最厚第二高RI層的外部或非基板側面上的層中)的所有第一低RI層的組合的厚度可以為約200 nm或更小(例如,約150 nm或更小、約100 nm或更小、約75 nm或更小、或約50 nm或更小)。在光學塗層中(或在設置在光學塗層的最厚的第二高RI層的外部或非基板側面上的層中)的所有第一低RI層的組合的厚度可以為約1 nm或更大。
在一些實施例中,當僅在製品的外表面122處量測時(例如,當從製品的未經塗覆的背面(例如,圖1中的114)移除反射時,諸如經由在耦接至吸收劑的背面上使用折射率匹配油、或其他已知方法),多層干涉堆疊130在光波長範圍上呈現約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小或約2%或更小的平均光反射率(其可以為適光平均值)。平均反射率(可以為適光平均值)可以在從約0.4%至約9%、從約0.4%至約8%、從約0.4%至約7%、從約0.4%至約6%、或從約0.4%至約5%的範圍中、及其間的所有範圍。在一些實例中,多層干涉堆疊130可以在其他波長範圍上呈現此平均光反射率,諸如從約450 nm至約650 nm、從約420 nm至約680 nm、從約420 nm至約700 nm、從約420 nm至約740 nm、從約420 nm至約850 nm、或從約420 nm至約950 nm。在一些實施例中,外表面122在光波長範圍上呈現約90%或更大、92%或更大、94%或更大、96%或更大、或98%或更大的平均光透射率,並且高達99.9%。除非另外指定,否則平均反射率或透射率在從0度至約10度的入射照射角處量測(然而,此等量測可以在45度或60度的入射照射角處提供)。
如第6圖所示,製品100可以包括設置在多層干涉堆疊上的一或多個額外塗層140。在一或多個實施例中,額外塗層可以包括容易清潔的塗層。適宜的容易清潔的塗層的實例在於2012年11月30日提交的名稱為「PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY-TO-CLEAN COATINGS」的美國專利申請案第13/690,904號(公開為US2014-0113083A1)中描述,其全部內容以引用的方式併入本文中。容易清潔的塗層可以具有在從約5 nm至約50 nm的範圍中的厚度並且可以包括已知材料,諸如氟化的矽烷。在一些實施例中,容易清潔的塗層可以具有在從約1 nm至約40 nm、從約1 nm至約30 nm、從約1 nm至約25 nm、從約1 nm至約20 nm、從約1 nm至約15 nm、從約1 nm至約10 nm、從約5 nm至約50 nm、從約10 nm至約50 nm、從約15 nm至約50 nm、從約7 nm至約20 nm、從約7 nm至約15 nm、從約7 nm至約12 nm或從約7 nm至約10 nm的範圍中,以及其間的所有範圍及子範圍的厚度。
額外塗層140可以包括抗刮層或多個層。在一些實施例中,額外塗層140包括容易清潔的材料及抗刮材料的組合。在一個實例中,組合包括容易清潔的材料及類金剛石碳。此等額外塗層140可以具有在從約5 nm至約20 nm的範圍中的厚度。額外塗層140的組成可以在獨立層中提供。例如,類金剛石碳可以設置為第一層,並且容易清潔層可以設置為在類金剛石碳的第一層上的第二層。第一層及第二層的厚度可以在上文針對額外塗層提供的範圍中。例如,類金剛石碳的第一層可以具有約1 nm至約20 nm或從約4 nm至約15 nm(或更特別地約10 nm)的厚度並且容易清潔的第二層可以具有約1 nm至約10 nm(或更特別地約6 nm)的厚度。類金剛石塗層可以包括四面體非晶碳(Ta-C)、Ta-C:H及/或a-C-H。
如本文提及,光學塗層120可以包括抗刮層150或塗層(當利用複數個抗刮層時),其可以設置在多層干涉堆疊130與基板110之間。在一些實施例中,抗刮層150或塗層設置在多層干涉堆疊130的層之間(諸如第7圖所示的150或第8圖所示的345)。多層干涉堆疊的兩個部分(亦即,設置在抗刮層150與基板110之間的第一部分以及設置在抗刮層上的第二部分)可以具有彼此不同的厚度或可以具有彼此基本上相同的厚度。多層干涉堆疊的兩個部分的層可以在組成、順序、厚度及/或佈置上彼此相同或可以彼此不同。
在抗刮層150或塗層(或用作額外塗層140的抗刮層/塗層)中使用的示例性材料可以包括無機碳化物、氮化物、氧化物、類金剛石材料、或此等的組合。用於抗刮層或塗層的適宜材料的實例包括金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬碳化物、金屬碳氧化物、及/或其組合。示例性金屬包括B、Al、Si、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta及W。可以用於抗刮層或塗層中的材料的特定實例可以包括Al2
O3
、AlN、AlOx
Ny
、Si3
N4
、SiOx
Ny
、Siu
Alv
Ox
Ny
、金剛石、類金剛石碳、Six
Cy
、Six
Oy
Cz
、ZrO2
、TiOx
Ny
、及其組合。抗刮層或塗層亦可以包含奈米複合材料、或具有受控微結構的材料,以改良硬度、韌性、或耐磨性/抗磨耗性。例如,抗刮層或塗層可以包含在從約5 nm至約30 nm的大小範圍中的奈米晶體。在實施例中,抗刮層或塗層可以包含相變增韌的氧化鋯、部分穩定的氧化鋯或氧化鋯增韌的氧化鋁。在實施例中,抗刮層或塗層呈現大於約1 MPa√m的斷裂韌性值,並且同時呈現大於約8 GPa的硬度值。薄膜的斷裂韌性如在D.S Harding,W.C.Oliver、及G.M. Pharr,Cracking During Indentation and its use in the Measurement of Fracture Toughness,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,第356卷,1995,663-668中描述來量測。
抗刮層可以包括單層150(如第7圖所示)、多個子層或呈現折射率梯度345的子層或單層(如第8圖所示)。在一些實施例中,抗刮層係光學塗層120中的最厚層,並且亦可以具有光學塗層120中所有材料的最高折射率。在使用多層的情況下,此等層形成抗刮塗層845。例如,抗刮塗層845可以包括Siu
Alv
Ox
Ny
的組成梯度,其中Si、Al、O及N的任一個或多個的濃度變化以增加或減小折射率。折射率梯度亦可以使用多孔性來形成。此等梯度在於2014年4月28日提交的名稱為「Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer」的美國專利申請案第14/262224號(公開為US2014-0334006A1)中更全面描述,其全部內容以引用的方式併入本文中。
抗刮層或塗層的組成可以經修改以提供特別性質(例如,硬度)。在一或多個實施例中,如藉由Berkovich壓頭硬度測試在抗刮層或塗層的主表面上量測的,抗刮層或塗層呈現在從約5 GPa至約30 GPa的範圍中的最大硬度。在一或多個實施例中,抗刮層或塗層呈現在從約6 GPa至約30 GPa、從約7 GPa至約30 GPa、從約8 GPa至約30 GPa、從約9 GPa至約30 GPa、從約10 GPa至約30 GPa、從約12 GPa至約30 GPa、從約10 GPa至約28 GPa、從約10 GPa至約26 GPa、從約10 GPa至約24 GPa、從約10 GPa至約22 GPa、從約10 GPa至約20 GPa、從約12 GPa至約25 GPa、從約15 GPa至約25 GPa、從約16 GPa至約24 GPa、從約18 GPa至約22 GPa的範圍中、以及其間的所有範圍及子範圍的最大硬度。在一或多個實施例中,抗刮塗層可以呈現大於15 GPa、大於20 GPa、或大於25 GPa的最大硬度。在一或多個實施例中,抗刮層呈現在從約15 GPa至約150 GPa、從約15 GPa至約100 GPa、或從約18 GPa至約100 GPa的範圍中的最大硬度。最大硬度係在壓痕深度的範圍上量測的最高硬度值。此等最大硬度值沿著約50 nm或更大或100 nm或更大(例如,從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約600 nm、從約200 nm至約300 nm、從約200 nm至約400 nm、從約200 nm至約500 nm、或從約200 nm至約600 nm)的壓痕深度呈現。
抗刮塗層或層的實體厚度可以在從約1 nm至約5 μm的範圍中。在一些實施例中,抗刮塗層的實體厚度可以在從約1 nm至約3 μm、從約1 nm至約2.5 μm、從約1 nm至約2 μm、從約1 nm至約1.5 μm、從約1 nm至約1 μm、從約1 nm至約0.5 μm、從約1 nm至約0.2 μm、從約1 nm至約0.1 μm、從約1 nm至約0.05 μm、從約5 nm至約0.05 μm、從約10 nm至約0.05 μm、從約15 nm至約0.05 μm、從約20 nm 至約0.05 μm、從約5 nm至約0.05 μm、從約200 nm至約3 μm、從約400 nm至約3 μm、從約800 nm至約3 μm、從約200 nm至約5 μm、從約300 nm至約5 μm、從約400 nm至約5 μm、從約500 nm至約5 μm、從約600 nm至約5 μm、從約700 nm至約5 μm、從約800 nm至約5 μm的範圍中、以及其間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中,抗刮層係光學塗層120中的最厚層,並且亦可以具有光學塗層120中的所有材料的最高折射率。在一些實施例中,抗刮塗層的實體厚度可以在從約1 nm至約25 nm的範圍中。在一些實例中,抗刮層可以包括氮化物或氮氧化物材料,並且可以具有約200 nm或更大、500 nm或更大或約1000 nm或更大的厚度。
根據約500次循環或更多之後的Taber測試,在外表面122上磨損之後,如由各種方法量測的,一或多個實施例的製品可以描述為耐磨性。磨損測試的各種形式在本領域中已知,諸如使用由Taber Industries供應的研磨介質的在ASTM D1044-99中規定的測試方法。關於ASTM D1044-99的經修改的磨損方法可以使用不同類型的研磨介質、磨料幾何形狀及運動、壓力等等產生,以便提供可重複且可量測的磨損或磨耗軌跡,以有意義地區分不同樣本的耐磨性。例如,相對於硬的無機測試樣本,不同測試條件將通常對於軟塑膠係適當的。本文所描述的實施例經歷如本文所定義的Taber測試,其係在主要包含硬的無機材料(諸如氧化物玻璃及氧化物或氮化物塗層)的不同的樣本之間給出清晰且可重複的耐久性差別的ASTM D1044-99的特別修改的版本。如本文所使用,片語「Taber測試」指在包括約22℃±3℃的溫度以及直至約70%的相對濕度的環境中使用Taber線性研磨劑5750(TLA 5750)以及由Taber Industries供應的附件的測試方法。TLA 5750包括具有6.7 mm直徑研磨劑頭部的CS-17的研磨劑材料。每個樣本根據Taber測試磨損,並且磨損損害使用濁度及雙向透射率分佈功能(CCBTDF)量測(及其他方法)來評估。在Taber測試中,用於磨損每個樣本的過程包括將TLA 5750及平坦樣本支撐件放置在剛性平坦表面上,並且將TLA 5750及樣本支撐件固定到表面。在Taber測試下磨損每個樣本之前,研磨劑使用黏附至玻璃的新的S-14重磨條帶來重磨。研磨劑經歷使用25次循環/分鐘的循環速度及1英吋的衝程長度的10次重磨循環,而不添加額外重量(亦即,在重磨期間使用約350 g的總重量,這係固持研磨劑之心軸及筒夾的組合重量)。過程隨後包括操作TLA 5750以磨損樣本,其中與研磨劑頭部相接觸地將樣本放置在樣本支撐件中),以及支撐使用25此循環/分鐘的循環速度以及1英吋的衝程長度施加至研磨劑頭部的重量及使得施加至樣本的總重量係850 g的重量(亦即,除了心軸及筒夾的350 g組合重量之外,施加500 g的輔助重量)。過程包括出於重複性原因在每個樣本上形成兩個磨耗軌跡,並且在每個樣本上的兩個磨耗軌跡的每一個中磨損每個樣本500次循環計數。
在一或多個實施例中,根據以上的Taber測試磨損製品100的外表面122,並且如使用在源埠上方的孔(該孔具有8 mm的直徑)、使用由BYK Gardner供應的濁度計(在商標Haze-Guard plus ®下)在磨損側面上量測的,製品呈現約10%或更小、或約1或更小的濁度。
一或多個實施例的製品100,在具有及不具有任何額外塗層(包括額外塗層140,這將在本文中描述)的情況下呈現此耐磨性。在一些實施例中,濁度可以為約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小、約2%或更小、約1%或更小、約0.5%或更小或約0.3%或更小。在一些特定實施例中,製品100呈現在從約0.1%至約10%、從約0.1%至約9%、從約0.1%至約8%、從約0.1%至約7%、從約0.1%至約6%、從約0.1%至約5%、從約0.1%至約4%、從約0.1%至約3%、從約0.1%至約2%、從約0.1%至約1%、0.3至約10%、從約0.5%至約10%、從約1%至約10%、從約2%至約10%、從約3%至約10%、從約4%至約10%、從約5%至約10%、從約6%至約10%、從約7%至約10%、從約1%至約8%、從約2%至約6%、從約3%至約5%的範圍中、以及其間的所有範圍及子範圍的濁度。
亦在此處預期用於量化耐磨性的替代方法。在一或多個實施例中,由Taber測試在外表面122上磨損的製品100可以呈現如由原子力顯微鏡(atomic force microscopy; AFM)表面描繪量測的耐磨性,這可以例如在外表面122的80×80微米區域或多個80×80微米區域上方進行(以取樣磨損區域的較大部分)。根據此等AFM表面掃描,可以估計諸如RMS韌性、Ra韌性、及峰到谷表面高度之類的表面韌性統計。在一或多個實施例中,在上文所描述的Taber測試下磨損之後,製品100(或特別地,外表面122)可以呈現約50 nm或更小、約25 nm或更小、約12 nm或更小、約10 nm或更小、或約5 nm或更小的平均表面韌性(Ra)值。
在一或多個實施例中,如由光散射量測所量測的,在由Taber測試磨損外表面122之後,製品100可以呈現耐磨性。在一或多個實施例中,光散射量測包括使用Radiant Zemax IS-SA™儀器進行的雙向反射率分佈函數(bi-directional reflectance distribution function; BRDF)或雙向透射率分佈函數(bi-directional transmittance distribution function; BTDF)量測。此儀器具有撓性,用以使用在反射時從法線至約85度入射以及在透射時從法線至約85度入射的任何輸入角量測光散射,同時亦俘獲在任一反射或透射時輸入的所有散射光至2*Pi球面度(在反射或透射時,整個半球)。在一些實施例中,如在法線入射處使用BTDF並且分析在選定角度範圍(例如在極角中從約10°至約80°以及其中的任何角度範圍)處的透射的散射光來量測的,製品100呈現耐磨性。角的整個方位角範圍可以經分析並整合,或可以選擇特定方位角片段,例如,從約0°及方位90°。在線性磨損的情況下,可以期望選擇實質上與磨損方向正交的方位方向,以便增加光學散射量測的訊雑比。在一或多個實施例中,當在透射時於法線入射處在CCBTDF模式中使用Radiant Zemax IS-SA工具(具有2 mm的孔及設置為600 nm波長的分光器)時,並且當在從約15°至約60°的範圍中(例如,特別地,約20°或約40°)的極性散射角處估計時,如在多層干涉堆疊120處量測的,製品100可以呈現約小於約0.1、約0.05或更小、約0.03或更小、約0.02或更小、約0.01或更小、約0.005或更小或約0.003或更小(以1/球面度為單位)的散射光強度。透射時的法線入射可以被另外稱為透射時的零度,其可以由儀器軟體指示為180°入射。在一或多個實施例中,散射光強度可以沿著實質上與由Taber測試磨損的樣本的磨損方向正交的方位方向量測。在一個實例中,Taber測試可以使用從約10次循環至約1000次循環以及其間的所有值。此等光強度值亦可以對應於小於散射為大於約5度、大於約10度、大於約30度或大於約45度的極性散射角的輸入光強度的約1%、小於約0.5%、小於約0.2%、或小於約0.1%。
一般而言,如本文所描述的,法線入射處的BTDF測試與透射濁度量測緊密相關,因為二者皆量測在透射時穿過樣本散射的(或在磨損多層干涉堆疊120之後,在製品100的此情況下)光的量。與濁度量測相比,BTDF量測提供更高敏感性以及更詳細的角度資訊。BTDF允許量測散射至不同的極性及方位角,例如允許吾人選擇性估計散射至在線性Taber測試中實質上與磨損方向正交的方位角(此等係從線性磨損散射的光係最高的角度)。透射濁度基本上係進入大於約+/-2.5度的極角的整個半球中的由法線入射BTDF量測的所有散射光的整合。
如本文所記錄的薄膜塗層的硬度及楊氏模數值使用廣泛接受的奈米壓痕實務來測定。參看:Fischer-Cripps,A.C.,Critical Review of Analysis and Interpretation of Nanoindentation Test Data, Surface & Coatings Technology,200,4153-4165 (2006) (後文「Fischer-Cripps」);以及Hay,J.,Agee,P及Herbert,E.,Continuous Stiffness measurement During Instrumented Indentation Testing, Experimental Techniques, 34 (3) 86-94 (2010) (後文「Hay」)。對於塗層而言,通常量測作為壓痕深度的函數的硬度及模數。只要塗層具有足夠的厚度,則可能隔離塗層的性質與所得的回應輪廓。應當認識到,若塗層過薄(例如,小於~500 nm),則不可能完全隔離塗層性質,因為塗層性質可以受到可以具有不同的機械性質的基板接近度的影響。參看Hay。用於記錄本文的性質的方法表示塗層本身。製程是用於量測硬度及模數之於壓痕深度,直至深度接近1000 nm。在較軟玻璃上的硬塗層的情況下,回應曲線將揭示於相對小的壓痕深度(小於或等於約200 nm)的硬度及模數的最大水平。於較深的壓痕深度處,硬度及模數均將逐漸減少,因為回應受到較軟玻璃基板的影響。在此情況下,將塗層硬度及模數取為與呈現最大硬度及模數的區域相關的彼等。在較硬玻璃基板上的軟塗層的情況下,塗層性質將由出現在相對小的壓痕深度處的最低的硬度及模數水平指示。在較深的壓痕深度處,硬度及模數將歸因於較硬玻璃的影響而逐漸增加。硬度及模數與深度的此等輪廓可以使用傳統Oliver及Pharr方法(如Fischer-Cripps中描述)或藉由更有效的持續剛性方法(參看Hay)獲得。本文中針對此等薄膜記錄的彈性模數及硬度值利用Berkovich金剛石壓頭使用如上文所描述的已知的金剛石奈米壓痕方法來量測。
光學塗層120及製品100可以關於由Berkovich壓頭硬度測試量測的硬度描述。如本文所使用的,「Berkovich壓頭硬度測試」包括藉由利用金剛石Berkovich壓頭來壓製表面在材料表面上量測該材料的硬度。Berkovich壓頭硬度測試包括利用金剛石Berkovich壓頭壓製製品的外表面122或光學塗層120的表面(或多層干涉堆疊中的層的任一個或多個的表面),以形成壓痕至在從約50 nm至約1000 nm的範圍中的壓痕深度(或多層干涉堆疊或層的整個厚度,取較小者),並且一般使用在Oliver,W.C.;Pharr,G. M.An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res.,第7卷,第6期,1992,1564-1583;以及Oliver,W.C.;Pharr,G.M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res.,第19卷,第1期,2004,3-20中闡述的方法沿著整個壓痕深度範圍或此壓痕深度的區段(例如,在從約100 nm至約600 nm的範圍中)從此壓痕量測最大硬度。如本文所使用,硬度指最大硬度,而非平均硬度。除非另外指定,否則本文提供的硬度值指由Berkovich壓頭硬度測試量測的值。
通常,在與下層基板相比較硬的塗層的奈米壓痕量測方法中(諸如藉由使用Berkovich壓頭),所量測的硬度可歸因於在淺壓痕深度處開發塑性區而呈現出最初增加,並隨後在較深的壓痕深度處增加並達到最大值或高地。其後,硬度歸因於下層基板的效應在甚至更深的壓痕深度處開始降低。在利用與塗層相比具有增加的硬度的基板的情況下,可以看到相同效應;然而,硬度歸因於下層基板的效應在較深的壓痕深度處增加。
可以選擇在某一壓痕深度範圍處的壓痕深度範圍及硬度值以辨識本文描述的光學膜結構及其層的特定硬度回應,而無下層基板之效應。當利用Berkovich壓頭量測光學膜結構的硬度時(當設置在基板上時),材料永久變形(塑性區)的區域與材料的硬度相關。在壓製期間,彈性應力場良好延伸到永久變形的此區域之外。隨著壓痕深度增加,表觀硬度及模數由與下層基板互動的應力場影響。基板對硬度的影響發生在較深的壓痕深度處(亦即,通常在大於光學膜結構或層厚度的約10%的深度處)。此外,另一複雜情況是硬度回應需要某一最小負載以在壓製製程期間發展完全塑性。在某一最小負載之前,硬度顯示一般增加的趨勢。
在小的壓痕深度處(其亦可以表徵為小的負載)(例如,多達約50 nm),材料的表觀厚度與壓痕深度關係呈現出顯著增加。此小的壓痕深度範圍不表示硬度的真實度量,而是反應先前提及的塑性區的發展,這與壓頭的有限曲率半徑有關。在中間壓痕深度處,表觀硬度接近最大水平。在較深壓痕深度處,基板的影響由於壓痕深度增加而變得更為明顯。一旦壓痕深度超出光學膜結構的厚度或層厚度的約30%,硬度可以開始顯著下降。
第85圖示出所量測的硬度值隨著壓痕深度及塗層厚度變化的改變。如第85圖所示,在中間壓痕深度處量測的硬度(此處硬度接近最大水平並維持在最大水平),並且在較深壓痕深度處取決於材料或層的厚度。第85圖示出具有不同厚度的AlOx
Ny
的四個不同層的硬度回應。每個層的硬度使用Berkovich壓頭硬度測試來量測。500 nm厚的層在從約100 nm至180 nm的壓痕深度處呈現其最大硬度,接著在從約180 nm至約200 nm的壓痕深度處硬度顯著下降,指示基板硬度影響硬度量測。1000 nm厚的層在從約100 nm至約300 nm的壓痕深度處呈現最大硬度,接著在大於約300 nm的壓痕深度處硬度顯著下降。1500 nm厚的層在從約100 nm至約550 nm的壓痕深度處呈現最大硬度,並且2000 nm厚的層在從約100 nm至約600 nm的壓痕深度處呈現最大硬度。儘管第85圖示出了厚的單層,相同行為在較薄塗層以及包括多層的彼等(諸如本文所描述的實施例的多層干涉堆疊120)中觀察到。
在一些實施例中,光學塗層120可以呈現約10 GPa或更大、或約11 GPa或更大、或約12 GPa或更大(例如,14 GPa或更大、16 GPa或更大、18 GPa或更大、20 GPa或更大)的硬度。光學塗層120的厚度可以多達約20 GPa、30 GPa、或50 GPa。如由Berkovich壓頭硬度測試在外表面122上量測的,如本文所描述的包括多層干涉堆疊120及任何額外塗層的製品100呈現約10 GPa或更大、或11 GPa或更大、或約12 GPa或更大(例如,14 GPa或更大、16 GPa或更大、18 GPa或更大、20 GPa或更大),並且約50 GPa或更小,例如約40 GPa或更小、或約30 GPa或更小的硬度。光學塗層120的硬度可以多達約20 GPa、30 GPa、或50 GPa。此等所量測的硬度值可以沿著約50 nm或更大或約100 nm或更大(例如,從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約600 nm、從約200 nm至約300 nm、從約200 nm至約400 nm、從約200 nm至約500 nm、或從200 nm至約600 nm)的壓痕深度由光學塗層120及/或製品100呈現。在一或多個實施例中,製品呈現大於基板硬度的硬度(其可在與外表面相對的表面上量測)。
光學塗層120可以具有至少一層,如由Berkovich壓頭硬度測試所量測的,該層具有(如在此層的表面上量測的,例如,第2圖的第二高RI層130B的表面或抗刮層的表面)約12 GPa或更大、約13 GPa或更大、約14 GPa或更大、約15 GPa或更大、約16 GPa或更大、約17 GPa或更大、約18 GPa或更大、約19 GPa或更大、約20 GPa或更大、約22 GPa或更大、約23 GPa或更大、約24 GPa或更大、約25 GPa或更大、約26 GPa或更大、或約27 GPa或更大(多達約50 GPa)的硬度。如由Berkovich壓頭硬度測試量測的,此層的硬度可以在從約18 GPa至約21 GPa的範圍中。此等所量測的硬度值可以沿著約50 nm或更大或100 nm或更大(例如,從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約600 nm、從約200 nm至約300 nm、從約200 nm至約400 nm、從約200 nm至約500 nm、或從約200 nm至約600 nm)的壓痕深度由至少一個層呈現。
在一或多個實施例中,如在外表面122上藉由利用Berkovich壓頭壓製彼平面來量測的,光學塗層120或光學塗層內的獨立層可以呈現約75 GPa或更大、約80 GPa或更大或約85 GPa或更大的彈性模數。光學塗層120或光學塗層內的獨立層可以呈現約500 GPa或更小的彈性模數。此等模數值可以表示非常接近外表面(例如,在0 nm至約50 nm的壓痕深度處)的所量測的模數,或其可以表示在較深的壓痕深度處(例如,從約50 nm至約1000 nm)量測的模數。
在包括抗刮層的製品(當用作多層干涉堆疊的部分時,例如,第7圖的150或第8圖的345)或抗刮塗層(當用作額外塗層140時)的實施例中,如分別在外表面122上或抗刮塗層的表面上由Berkovich壓頭硬度測試量測的,製品可以呈現在從約12 GPa至約50 GPa、或約12 GPa至約25 GPa的範圍中的最大硬度。此等所量測的硬度值可以沿著約50 nm或更大或100 nm或更大(例如,從約100 nm至約300 nm、從約100 nm至約400 nm、從約100 nm至約500 nm、從約100 nm至約600 nm、從約200 nm至約300 nm、從約200 nm至約400 nm、從約200 nm至約500 nm、或從約200 nm至約600 nm)的壓痕深度呈現。此硬度可以甚至在抗刮層不設置在外表面122處或在外表面122附近(例如,如第7圖及第8圖所示)時呈現。
在來自光學塗層120/空氣介面的反射波與光學塗層120/基板110介面之間的光學干涉可以導致光譜反射率及/或透射率振蕩,這在製品100中產生表觀顏色。如本文所使用的,將術語「透射率」定義為經過材料(例如,製品、基板或光學膜或其部分)透射的在給定的波長範圍內的入射光功率的百分率。將術語「反射率」類似地定義為從材料(例如,製品、基板、或光學膜或其部分)反射的在給定波長範圍內的入射光功率的百分率。透射率及反射率使用特定線寬來量測。在一或多個實施例中,透射率及反射率的表徵的光譜解析度小於5 nm或0.02 eV。顏色可以在反射中更明顯。反射時角度顏色隨著視角的偏移係歸因於光譜反射率振蕩隨著入射照射角的偏移。透射時角度顏色隨著視角的偏移亦係歸因於在光譜透射率振動中隨著入射照射角的相同偏移。隨著入射照射角的所觀察的顏色和角度顏色偏移經常對裝置使用者而言會引起分心或不適宜,特別是在具有尖銳光譜特徵的照明(諸如螢光照明及一些LED照明)下。透射時的角度顏色偏移亦可以在反射時的顏色偏移中起重要作用,並且反之亦然。透射及/或反射時的角度顏色偏移的因素亦可以包括歸因於視角的角度顏色偏移或遠離某一白色點的角度顏色偏移,該白色點可以由特定照射或測試系統來定義的材料吸收導致(在某種程度上獨立於角度)。
如本文所使用,「接近法線」入射角意味著距離法線入射10度或更小的入射角。「接近法線」包括法線。當透射或反射準則描述為在「接近法線」角處發生時,若所規定的透射或反射準則在任何接近法線角處發生,則滿足該準則。在眾多情況下,歸因於多層干涉堆疊的諸如反射率、透射率及顏色偏移之類的光學性質不隨著接近法線角處的角而非常大地變化。因此,「接近法線」入射及「法線」入射出於實踐目的而係相同的。此外,一些量測技術不在準確地法線入射角處則效果不佳,因此法線入射角處的性質經常基於接近法線角處的量測來估計。本文的「法線」入射的所有出現應理解為包括「接近法線」。
通常利用「整數式」描述來描述實體,諸如Al2
O3
。亦通常使用等效的「原子分率式」描述來描述實體,諸如Al0.4
O0.6
,其等效於Al2
O3
。在原子分率式中,在式中的所有原子的總數係0.4+0.6=1,並且式中的Al及O的原子分率分別係0.4和0.6。原子分率描述在眾多通用文檔中描述,並且原子分率描述經常用於描述合金。參看,例如:(i) Charles Kittel,Introduction to Solid State Physics, seventh edition, John Wiley & Sons, Inc.,NY,1996,第611-627頁;(ii) Smart and Moore,Solid State Chemistry,An introduction,Chapman & Hall University and Professional Division, London,1992,第136-151頁;以及(iii) James F. Shackelford,Introduction to Materials Science for Engineers, Sixth Edition,Pearson Prentice Hall,New Jersey,2005,第404-418頁。
一般而言,關於合金,諸如氧化鋁,在不指定特定下標值的情況下,吾人可以講Alv
Ox
。描述Alv
Ox
可以表示Al2
O3
或Al0.4
O0.6
的任一者。若選擇v+x總和為1(亦即,v+x=1),則式應為原子分率描述。類似地,可以描述更複雜的混合物,諸如Siu
Alv
Ox
Ny
,其中再者,若總和u+v+x+y等於1,吾人會具有原子分率描述情況。
原子分率式有時更容易在比較時使用。例如,由(Al2
O3
)0.3
(AlN)0.7
組成的示例合金幾乎等效於式描述Al0.448
O0.31
N0.241
,並且亦Al367
O254
N198
。由(Al2
O3
)0.4
(AlN)0.6
組成的另一種示例合金幾乎等效於式描述Al0.438
O0.375
N0.188
及Al37
O32
N16
。原子分率式Al0.448
O0.31
N0.241
及Al0.438
O0.375
N0.188
相對容易彼此比較;例如,吾人看到Al原子分率降低了0.01,O原子分率增加了0.065,並且N原子分率降低了0.053。比較整數式描述Al367
O254
N198
及Al37
O32
N16
要執行更詳細的計算及考慮。由此,有時較佳地使用實體的原子分率式描述。儘管如此,Alv
Ox
Ny
的使用係一般的,因為其俘獲含有Al、O及N原子的任何合金。
如本揭示的領域中一般技藝人士關於用於光學膜80的前述材料的任一種(例如,AlN)所理解的,下標的每一個,「u」、「x」、「y」及「z」可以從0到1變化,下標的總和將小於或等於一,並且組合物的剩餘元素係材料中的第一元素(例如,Si或Al)。此外,本領域中一般技藝人士可以認識到,「Siu
Alx
Oy
Nz
」可以經配置為使得「u」等於零並且材料可以經描述為「AlOx
Ny
」。再者,用於光學膜80的前述組成不包括下標的組合,這將導致純元素形式(例如,純矽、純鋁金屬、氧氣等等)。最後,在本領域中一般技藝人士亦將認識到,以上組成可以包括不明確指出的其他元素(例如,氫),這可以導致非化學計量的組成(例如,SiNx
與Si3
N4
)。由此,用於光學膜的前述材料可以指示在SiO2
-Al2
O3
-SiNx
-AlN或SiO2
-Al2
O3
-Si3
N4
-AlN相圖內的可用空間,這取決於在以上組成表達式中的下標的值。
振蕩可以關於振幅描述。如本文所使用的,術語「振幅」包括在反射或透射時的峰到谷改變。片語「平均振幅」包括在光波長範圍內的在若干振動循環或波長子範圍上平均的在反射或透射時的峰到谷改變。如本文所使用,「光波長範圍」包括從約400nm至約700nm(並且更特別地從約450nm至約650nm)的波長範圍。
本揭示的一個態樣係關於一種製品,該製品甚至當在施照體下在不同入射照射角處觀察時呈現在反射及/或透射時的顏色或無色性質。在一或多個實施例中,製品呈現在其中提供的範圍中的參考照射角與任何入射照射角之間的約5或更小或約2或更小的在反射及/或透射時的角度顏色偏移。如本文所使用,片語「顏色偏移」(角度或參考點)指在反射及/或透射時在CIE L*,a*,b*比色量測系統下的a*及b*二者的改變。應當理解,除非另外提及,本文所描述的製品的L*座標在任何角或參考點處係相同的,並且不影響顏色偏移。例如,角度顏色偏移可以使用以下等式(1)確定:√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2),其中若入射照射角不同於參考照射角並且在一些情況下與參考照射角不同約1度或更大,例如,約2度或約5度,a*1及b*1表示當在入射參考照射角(其可以包括法線入射)處觀察時製品的a*及b*座標,並且a*2及b*2表示當在入射照射角處觀察時製品的a*及b*座標。在一些情況中,在施照體下當在各個入射照射角處觀察時與參考照射角的在反射及/或透射時的指定的角度顏色偏移由製品呈現。施照體可以包括如由CIE所確定的標準施照體,包括A施照體(表示鎢絲照明)、B施照體(日光模擬施照體)、C施照體(日光模擬施照體)、D系列施照體(表示自然日光)、及F系列施照體(表示各種類型的螢光照明)。更特別地,在CIE F2、F10、F11、F12或D65施照體下或更特別地在CIE F2施照體下,製品呈現當在入射或非入射照射角處觀察時與參考照射角的在反射及/或透射時的指定的角度顏色偏移。
若在入射照射角與參考照射角之間的差異係約1度或更大,例如,約2度或約5度,則參考照射角可以包括法線入射(亦即,從約0度至約10度),或距離法線入射5度、距離法線入射10度、距離法線入射15度、距離法線入射20度、距離法線入射25度、距離法線入射30度、距離法線入射35度、距離法線入射40度、距離法線入射50度、距離法線入射55度、或距離法線入射60度。關於參考照射角,入射照射角可以遠離參考照射角在從約5度至約80度、從約5度至約70度、從約5度至約65度、從約5度至約60度、從約5度至約55度、從約5度至約50度、從約5度至約45度、從約5度至約40度、從約5度至約35度、從約5度至約30度、從約5度至約25度、從約5度至約20度、從約5度至約15度的範圍,以及其間的所有範圍及子範圍中。當參考照射角係法線入射時,在從約2度至約80度的範圍中(或從約10度至約80度、或從約20度至約80度)的所有入射照射角處及沿著所有入射照射角,製品可以呈現本文所描述的在反射及/或透射時的角度顏色偏移。在一些實施例中,當在入射照射角與參考照射角之間的差異係約1度或更大,例如約2度或約5度時,在從約2度至約80度(或從約10度至約80度、或從約20度至約80度)的範圍中的所有入射照射角處並沿著所有入射照射角,製品可以呈現本文所描述的在反射及/或透射時的角度顏色偏移。
在一些實施例中,角度顏色偏移可以在參考照射角(例如,法線入射)與從約20度至約80度的範圍中的入射照射角之間的所有角處量測。換言之,在從約0度與20度、從約0度至約30度、從約0度至約40度、從約0度至約50度、從約0度至約60度或從約0度至約80度的範圍中的所有角處,角度顏色偏移可以量測並且可以小於約5或小於約2。
在一或多個實施例中,在反射及/或透射時,製品在CIE L*,a*,b*比色量測系統中呈現顏色,使得在反射率顏色或反射率座標與參考點之間的距離或參考點顏色偏移係如在施照體下(其可以包括如由CIE確定的標準施照體,包括A施照體(表示鎢絲照明)、B施照體(日光模擬施照體)、C施照體(日光模擬施照體)、D系列施照體(表示自然日光)、及F系列施照體(表示各種類型的螢光照明))所指定。在特定實例中,在CIE F2、F10、F11、F12或D65施照體下,或更特定地在CIE F2施照體下,製品呈現當在入射照射角處觀察時與參考照射角的在反射及/或透射時的所指定的顏色偏移。換言之,如本文所定義的,在具有與參考點的所指定的參
考點顏色偏移的外表面122處量測的,製品可以呈現透射率顏色(或透射率顏色座標)及/或反射率顏色(或反射率顏色座標)。除非另外提及,透射率顏色或透射率顏色座標在製品的兩個表面上量測,包括在外表面122及製品的相對的裸表面(亦即,114)處量測。除非另外提及,反射率顏色或反射率顏色座標僅在製品的外表面122上量測。然而,本文所描述的反射率顏色或反射率顏色座標可以使用2表面量測(從製品的兩個側面的反射皆包括在內)或1表面量測(僅量測從製品的外表面122的反射)在製品的抗反射表面122及製品的相對側面(亦即,圖1中的主表面114)上量測。
在一或多個實施例中,參考點可以是在CIE L*,a*,b*比色量測系統中的原點(0,0)(或顏色座標a*=0,b*=0),座標(a*=-2,b*=-2)或基板的透射率或反射率顏色座標。應當理解,除非另外提及,本文所描述的製品的L*座標與參考點相同並且不影響顏色偏移。在關於基板定義製品的參考點顏色偏移的情況下,製品的透射率顏色座標與基板的透射率顏色座標相比較,並且製品的反射率顏色座標與基板的反射率顏色座標相比較。
在參考點係顏色座標a*=0,b*=0的情況下,參考點顏色偏移由等式(2)計算。
參考點顏色偏移=√((a*製品)2+(b*製品)2)
在參考點係顏色座標a*=-2,b*=-2的情況下,參考點顏色偏移由等式(3)計算。
參考點顏色偏移=√((a*製品+2)2+(b*製品+2)2)
在參考點係基板的顏色座標的情況下,參考點顏色偏移由等式(4)計算。
參考點顏色偏移=√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)
在一些實施例中,製品可以呈現透射顏色(或透射顏色座標)及反射顏色(或反射顏色座標),使得參考點顏色偏移如當參考點係基板的顏色座標的任一個(顏色座標a*=0,b*=0及座標a*=-2,b*=-2)時指定。
在一些實施例中,在從約0至約60度(或從約0度至約40度或從約0度至約30度)的範圍中的所有入射照射角處,在CIE L*,a*,b*比色量測系統中,製品可以呈現小於2(或約1.8或更小、約1.6或更小、1.5或更小、1.4或更小、1.2或更小、或約1或更小)的在透射時(如在外表面及製品的相對裸表面處量測)的a b*值。在透射時的b*值的下限可以為約-5。
在一些實施例中,在施照體D65、A、及F2下,在從約0度至約60度的範圍中的入射照射角處,製品呈現在透射時(在外表面及相對的裸表面處)的指定的a*值。在一些實施例中,在施照體D65、A及F2下,在從約0度至約60度的範圍中的入射照射角處,製品呈現在透射時(在外表面及相對的裸表面處)的指定的b*值。
在一些實施例中,在施照體D65、A及F2下,在從約0度至約60度的範圍中的入射照射角處,製品呈現在反射時(僅在外表面處)的指定的a*值。在一些實施例中,在施照體D65、A及F2下,在從約0度至約60度的範圍中的入射照射角處,製品呈現在反射時(僅在外表面處)的指定的b*值。
在從約400nm至約700nm的範圍中的光波長範圍上,一或多個實施例的製品、或一或多個製品的外表面(包含塗層)122可以呈現約95%或更大(例如,約95%或更大、約96%或更大、約96.5%或更大、約97%或更大、約97.5%或更大、約98%或更大、約98.5%或更大或約99%或更大)的平均光透射率。在一些實施例中,在從約400nm至約700nm的範圍中的光波長範圍上,製品或一或多個製品的外表面122可以呈現約2%或更小(例如,約1.5%或更小、約1%或更小、約0.75%或更小、約0.5%或更小、或約0.25%或更小)的平均光反射率。此等光透射率及光反射率值可以在整個光波長範圍上或在光波長範圍的選定範圍(例如,在光波長範圍內,100nm波長範圍、150nm波長範圍、200nm波長範圍、250nm波長範圍、280nm波長範圍、或300nm波長範圍)上觀察到。在一些實施例中,如僅在外表面122上量測的(考慮到相對表面),此等光反射率及透射率值可以是總反射率或總透射率(考慮到在外表面122及相對的主表面114上的反射率或透射率)或可以在製品的單側上觀察到。除非另外指定,否則平均反射率或透射率在從約0度至約10度的範圍中的入射照射角處量測(然而,此等量測可以在45度或60度的入射照射角處提供)。
在一些實施例中,一或多個實施例的製品或一或多個製品的外表面122可以在光波長範圍上呈現指定的平均可見適光反射率。該等適光反射率值可以在從約0°至約20°、從約0°至約40°或從約0°至約60°的範圍中的入射照射角處呈現。如本文所使用的,藉由根據人眼的敏感度定量反射率與波長頻譜,適光反射率模擬人眼的回應。根據已知慣例,諸如CIE顏色空間慣例,適光反射率亦可以定義為亮度或反射光的三激Y值(tristimulus Y value)。關於眼睛的光譜回應,平均適光反射率在等式(4)中定義為光譜反射率,乘以施照體光譜,及CIE的顏色匹配函數:
在一些實施例中,製品呈現僅在外表面上在法線或接近法線入射處(例如,0至10度)量測的指定的單側平均適光反射率。最大反射率顏色偏移值表示與法線入射的在從約5度至約60度的任何角處量測的最低的顏色點值減去在相同範圍中的任何角處量測的最高顏色點值。該等值可以表示a*值的最大改變(a*最高
-a*最低
)、b*值的最大改變(b*最高
-b*最低
)、a*及b*值的最大改變、或數量的最大改變√((a*最高
-a*最低
)2
+(b*最高
-b*最低
)2
)。基板
基板110可以包括無機材料,並且可以包括非晶基板、結晶基板或其組合。基板110可以由人工材料及/或天然出現的材料(例如,石英及聚合物)形成。例如,在一些情況中,基板110可以表徵為有機的,並且可以特定地為可聚合的。適宜聚合物的實例包括但不限於:熱塑性塑膠,包括聚苯乙烯(polystyrene; PS)(包括苯乙烯共聚物及摻合物)、聚碳酸酯(polycarbonate; PC)(包括共聚物及摻合物)、聚酯(包括共聚物及摻合物,包括聚對苯二甲酸乙二酯及聚對苯二甲酸乙二酯共聚物)、聚烯烴(polyolefin; PO)及環聚烯烴(環-PO)、聚氯乙烯(polyvinylchloride; PVC)、包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate; PMMA)的丙烯酸聚合物(包括共聚物及摻合物)、熱塑性胺基甲酸酯(thermoplastic urethane; TPU)、聚醚醯亞胺(polyetherimide; PEI)及此等聚合物彼此之間的摻合物。其他示例性聚合物包括環氧樹脂、苯乙烯、酚樹脂、三聚氰胺、及矽氧樹脂。
在一些特定實施例中,基板110可以特定地不包括可聚合、塑膠及/或金屬基板。基板可以表徵為包括鹼性物質的基板(亦即,基板包括一或多種鹼)。在一或多個實施例中,基板呈現在從約1.45至約1.55的範圍中的折射率。在特定實施例中,如使用至少5個、至少10個、至少15個、或至少20個樣本、使用環上球測試量測的,基板110可以在一或多個相對的主表面上的一表面處呈現0.5%或更大、0.6%或更大、0.7%或更大、0.8%或更大、0.9%或更大、1%或更大、1.1%或更大、1.2%或更大、1.3%或更大、1.4%或更大、1.5%或更大或甚至2%或更大的平均斷裂應變。在特定實施例中,基板110可以在一或多個相對主表面上的其表面處呈現約1.2%、約1.4%、約1.6%、約1.8%、約2.2%、約2.4%、約2.6%、約2.8%、或約3%或更大的平均斷裂應變。
適宜的基板110可以呈現在從約30 GPa至約120 GPa的範圍中的彈性模數(或楊氏模數)。在一些情況中,基板的彈性模數可以在從約30 GPa至約110 GPa、從約30 GPa至約100 GPa、從約30 GPa至約90 GPa、從約30 GPa至約80 GPa、從約30 GPa至約70 GPa、從約40 GPa至約120 GPa、從約50 GPa至約120 GPa、從約60 GPa至約120 GPa、從約70 GPa至約120 GPa的範圍,以及其間的所有範圍及子範圍中。
在一或多個實施例中,非晶基板可以包括玻璃,該玻璃可以為強化或非強化的。適宜玻璃的實例包括鈣鈉玻璃、鹼性鋁矽酸鹽玻璃、含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼性鋁硼矽酸鹽玻璃。在一些變化中,玻璃可以不具有氧化鋰。在一或多個替代實施例中,基板110可以包括結晶基板,諸如玻璃陶瓷基板(其可以為強化或未強化的)或可以包括單晶結構,諸如藍寶石。在一或多個特定實施例中,基板110包括非晶基底(例如,玻璃)及結晶覆層(例如,藍寶石層、多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl2
O4
)層)。
一或多個實施例的基板110可以具有小於製品的硬度的硬度(如由本文描述的Berkovich壓頭硬度測試來量測的)。基板硬度可以使用本領域中已知的方法來量測,包括但不限於如本文所描述的Berkovich壓頭硬度測試。
基板110可以是實質上平坦的或薄片狀的,儘管其他實施例可以利用彎曲或其他形狀或造型的基板。基板110可以實質上光學清透、透明及不具有光散射。在此等實施例中,基板可以呈現約85%或更大、約86%或更大、約87%或更大、約88%或更大、約89%或更大、約90%或更大、約91%或更大或約92%或更大的在光波長範圍上的平均光透射率。在一或多個替代實施例中,基板110可以是不透明的或呈現小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%、小於約4%、小於約3%、小於約2%、小於約1%或小於約0.5%的在光波長範圍上的平均光透射率。在一些實施例中,該等光反射率及透射率值可以是總反射率或總透射率(考慮到基板的兩個主表面上的反射率或透射率)或可以在基板的單側上(亦即,僅在外表面122上,而不考慮相對表面)觀察。除非另外指定,否則平均反射率或透射率在0度的入射照射角處觀察到(然而,此等量測可以在45度或60度的入射照射角處提供)。基板110可以視情況呈現一種顏色,諸如白色、黑色、紅色、藍色、綠色、黃色、橙色等等。
另外或替代地,出於美觀及/或功能原因,基板110的實體厚度可以沿著其尺寸的一或多個變化。例如,如與基板110的更中心區域相比,基板110的邊緣可以為較厚的。基板110的長度、寬度及實體厚度尺寸亦可以根據製品100的應用或使用來變化。
基板110可以使用各種不同的製程提供。例如,在基板110包括諸如玻璃之類的非晶基板的情況下,各種形成方法可包括浮法玻璃製程及下拉製程,諸如熔融下拉及槽下拉。
一旦形成,基板110可以經強化以形成強化的基板。如本文所使用的,術語「強化的基板」可以指已經化學強化的基板,例如經由在基板表面中較大離子對較小離子的離子交換。然而,在本領域中已知的其他強化方法(諸如熱回火,或利用在基板的多個部分之間的熱膨脹係數的不匹配,以產生壓縮應力及中心張力區域)可以用於形成強化的基板。
在基板由離子交換製程來化學強化的情況下,在基板的表面層中的離子由較大離子替代或與較大離子交換,該等較大離子具有相同的價或氧化態。離子交換製程通常藉由將基板浸漬在熔融鹽浴中來執行,該熔融鹽浴含有待與基板中的較小離子交換的較大離子。熟習該項技術者將瞭解到,用於離子交換製程的參數(包括但不限於浴組成及溫度、浸漬時間、基板在一或多個鹽浴中的浸漬次數、多種鹽浴的使用、額外步驟,諸如退火、洗滌及類似者)一般由基板組成及期望壓縮應力(compressive stress; CS)、由強化操作產生的基板的壓縮應力層的深度(或層的深度)來決定。舉例而言,含鹼金屬的玻璃基板的離子交換可以藉由浸漬在含有鹽(諸如但不限於較大鹼金屬離子的硝酸鹽、硫酸鹽及氯化物)的至少一種熔融浴中來達成。熔融鹽浴的溫度通常係在從約380℃直至約450℃的範圍中,而浸漬時間從約15分鐘直至約40小時變化。然而,亦可以使用與上文描述的彼等不同的溫度及浸漬時間。
此外,離子交換製程的不作限制的實例(其中將玻璃基板浸漬在多種離子交換浴中,在浸漬之間具有洗滌及/或退火步驟)在名稱為「Glass with Compressive Surface for Consumer Applications」的由Douglas C. Allan等人在2009年7月10日提交的美國專利申請案第12/500,650號中描述,並且主張於2008年7月11日提交的美國臨時專利申請案第61/079,995號(公開為US2010-0009154A1)的優先權,其中玻璃基板藉由在不同濃度的鹽浴中、在多個連續離子交換處理中浸漬來強化;以及由Christopher M. Lee等人於2012年11月20日發佈的並且名稱為「Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass」的美國專利8,312,739,並且主張於2008年7月29日提交的美國臨時專利申請案第61/084,398號的優先權,其中玻璃基板在第一浴中藉由離子交換來強化,該第一浴利用流出物離子來稀釋,接著浸漬在與第一浴相比具有較小濃度的流出物離子的第二浴中。美國專利申請案第12/500,650號及美國專利第8,312,739號的內容其全文以引用的方式併入本文中。
壓縮應力(包括表面CS)使用由Orihara Industrial Co.,Ltd.(日本)製造的市售儀器(諸如FSM-6000)由表面應力計(FSM)來量測。表面應力量測依賴於與玻璃的雙折射相關的應力光學係數(stress optical coefficient; SOC)的實際量測。SOC繼而根據在名稱為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」的ASTM標準C770-16(其全部內容以引用的方式併入本文中)中描述的過程C(玻璃碟片方法)量測。最大CT值使用在本領域已知的散射光偏光鏡(scattered light scattered light; SCALP)技術來量測。
如本文所使用的,DOC意謂著本文所描述的化學強化的鹼性鋁矽酸鹽玻璃製品中的應力從壓縮變為拉伸的深度。取決於離子交換處理,DOC可以由FSM或散射光偏光鏡(scattered light scattered light; SCALP)來量測。在玻璃製品中的應力藉由將鉀離子交換到玻璃製品中來產生的情況下,FSM用於量測DOC。在應力藉由將鈉離子交換到玻璃製品中來產生的情況下,SCALP用於量測DOC。在玻璃製品中的應力藉由將鉀及鈉離子二者交換到玻璃中來產生的情況下,DOC由SCALP來量測,由於據信鈉的交換深度指示DOC,並且鉀離子的交換深度指示壓縮應力的幅度改變(而非壓縮到張力的應力改變);在此等玻璃製品中的鉀離子的交換深度由FSM來量測。
在一些實施例中,強化基板110可具有250 MPa或更大、300 MPa或更大,例如,400 MPa或更大、450 MPa或更大、500 MPa或更大、550 MPa或更大、600 MPa或更大、650 MPa或更大、700 MPa或更大、750 MPa或更大、或800 MPa或更大的表面CS。強化基板可以具有10 μm或更大、15 μm或更大、20 μm或更大(例如,25 μm、30 μm、35 μm、40 μm、45 μm、50 μm或更大)的DOC及/或10 MPa或更大、20 MPa或更大、30 MPa或更大、40 MPa或更大(例如,42 MPa、45 MPa、或50 MPa或更大)但小於100 MPa(例如,95、90、85、80、75、70、65、60、55 MPa或更小)的最大CT。在一或多個特定實施例中,強化基板具有以下的一或多個:大於500 MPa的表面CS、大於15 μm的DOC、及大於18 MPa的最大CT。
可以在基板中使用的示例玻璃可以包括鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成或鹼性硼鋁矽酸鹽玻璃組成,儘管可以預期其他玻璃組成。此等玻璃組成能夠藉由離子交換製程來化學強化。一種示例玻璃組成包含SiO2
、B2
O3
及Na2
O,其中(SiO2
+B2
O3
)≥66莫耳%,並且Na2
O≥9莫耳%。在一些實施例中,玻璃組成包括6重量%或更多的氧化鋁。在進一步實施例中,基板包括具有一或多種鹼土氧化物的玻璃組成,使得鹼土氧化物的含量係5重量%或更大。在一些實施例中,適宜玻璃組成進一步包含K2
O、MgO及CaO的至少一種。在一些實施例中,在基板中使用的玻璃組成可以包含61-75莫耳%的SiO2
;7-15莫耳%的Al2
O3
;0-12莫耳%的B2
O3
;9-21莫耳%的Na2
O;0-4莫耳%的K2
O;0-7莫耳%的MgO;以及0-3莫耳%的CaO。
適用於基板的進一步示例玻璃組成包含:60-70莫耳%的SiO2
;6-14莫耳%的Al2
O3
;0-15 莫耳%的B2
O3
;0-15莫耳%的Li2
O;0-20莫耳%的Na2
O;0-10莫耳%的K2
O;0-8莫耳%的MgO;0-10莫耳%的CaO;0-5莫耳%的ZrO2
;0-1莫耳%的SnO2
;0-1莫耳%的CeO2
;小於50 ppm的As2
O3
;以及小於50 ppm的Sb2
O3
;其中12莫耳%≤(Li2
O+Na2
O+K2
O)≤20莫耳%並且0莫耳%≤(MgO+CaO)≤10莫耳%。
適用於基板的又一種示例玻璃組成包含:63.5-66.5莫耳%的SiO2
;8-12莫耳%的Al2
O3
;0-3莫耳%的B2
O3
;0-5莫耳%的Li2
O;8-18莫耳%的Na2
O;0-5莫耳%的K2
O;1-7莫耳%的MgO;0-2.5莫耳%的CaO;0-3莫耳%的ZrO2
;0.05-0.25莫耳%的SnO2
;0.05-0.5莫耳%的CeO2
;小於50 ppm的As2
O3
;以及小於50 ppm的Sb2
O3
;其中14莫耳%≤(Li2
O+Na2
O+K2
O)≤18莫耳%並且2莫耳%≤(MgO+CaO)≤7莫耳%。
在一些實施例中,適用於基板的鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成包含氧化鋁、至少一種鹼金屬,並且在一些實施例中,大於50莫耳%的SiO2
,在其他實施例中58莫耳%或更大的SiO2
,並且在又一些實施例中60莫耳%或更多的SiO2
,其中比率(Al2
O3
+B2
O3
)/∑改質劑(亦即,改質劑的總和)大於1,其中組成的比率以莫耳%表達,並且改質劑係鹼金屬氧化物。此玻璃組成,特定而言實施例,包含:58-72莫耳%的SiO2
;9-17莫耳%的Al2
O3
;2-12莫耳%的B2
O3
;8-16莫耳%的Na2
O;以及0-4莫耳%的K2
O,其中比率(Al2
O3
+B2
O3
)/∑改質劑(亦即,改質劑的總和)大於1
在一些實施例中,基板可以包括鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成,包含:64-68莫耳%的SiO2
;12-16莫耳%的Na2
O;8-12莫耳%的Al2
O3
;0-3莫耳%的B2
O3
;2-5莫耳%的K2
O;4-6莫耳%的MgO;以及0-5莫耳%的CaO,其中:66莫耳%≤SiO2
+B2
O3
+CaO≤69莫耳%;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10莫耳%;5莫耳%≤MgO+CaO+SrO≤8莫耳%;(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≤2莫耳%;2莫耳%≤Na2
O-Al2
O3
≤6莫耳%;以及4莫耳%≤(N2
O+K2
O)-Al2
O3
≤10莫耳%。
在一些實施例中,基板可以包含鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成,包含:2莫耳%或更多的Al2
O3
及/或ZrO2
,或4莫耳%或更多的Al2
O3
及/或ZrO2
。
在基板110包括結晶基板的情況下,基板可以包括單晶體,其可以包括Al2
O3
。此等單晶基板被稱為藍寶石。用於結晶基板的其他適宜材料包括多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl2
O4
)。
視情況,結晶基板110可以包括玻璃陶瓷基板,其可以經強化或不經強化。適宜玻璃陶瓷的實例可以包括Li2
O-Al2
O3
-SiO2
系統(亦即,LAS-系統)玻璃陶瓷、MgO-Al2
O3
-SiO2
系統(亦即,MAS-系統)玻璃陶瓷、及/或包括主要為晶體相的玻璃陶瓷,包括β石英固熔體、β鋰輝石ss、鋰輝石及二矽酸鋰。玻璃陶瓷基板可以使用本文揭示的化學強化製程來強化。在一或多個實施例中,MAS-系統玻璃陶瓷基板可以在Li2
SO4
熔融鹽中強化,由此可以發生2Li+
對Mg2+
的交換。
根據一或多個實施例的基板110可以具有從約100 μm至約5 mm變化的實體厚度。示例基板110的實體厚度從約100 μm至約500 μm變化(例如,100、200、300、400或500 μm)。進一步示例基板110的實體厚度從約500 μm至約1000 μm變化(例如,500、600、700、800、900或1000μm)。基板110可以具有大於約1 mm(例如,約2、3、4或5 mm)的實體厚度。在一或多個特定實施例中,基板110可以具有2 mm或更小或小於1 mm的實體厚度。基板100可以經酸拋光或以其他方式處理以移除或降低表面瑕疵的影響。多層干涉堆疊
如第1圖所示,多層干涉堆疊130可以包括複數個層,使得一或多個層可以設置在基板110與多層干涉堆疊130相對的側面上(亦即,在主表面114上)(在第1圖中圖示)。
設置在主表面114上的多層干涉堆疊130的實體厚度可以在從約0.1 μm至約5 μm的範圍中。在一些情況中,設置在主表面114上的多層干涉堆疊130的實體厚度可以在從約0.01 μm至約0.9 μm、從約0.01 μm至約0.8 μm、從約0.01 μm至約0.7 μm、從約0.01 μm至約0.6 μm、從約0.01 μm至約0.5 μm、從約0.01 μm至約0.4 μm、從約0.01 μm至約0.3 μm、從約0.01 μm至約0.2 μm、從約0.01 μm至約0.1 μm、從約0.02 μm至約1 μm、從約0.03 μm至約1 μm、從約0.04 μm至約1 μm、從約0.05 μm至約1 μm、從約0.06 μm至約1 μm、從約0.07 μm至約1 μm、從約0.08 μm至約1 μm、從約0.09 μm至約1 μm、從約0.2 μm至約1 μm、從約0.2 μm至約2 μm、從約0.2 μm至約3 μm、從約0.2 μm至約4 μm、從約0.2 μm至約5 μm、從約0.3 μm至約5 μm、從約0.4 μm至約5 μm、從約0.5 μm至約5 μm、從約0.6 μm至約3 μm、從約0.7 μm至約2 μm、從約0.8 μm至約1 μm、或從約0.9 μm至約1 μm的範圍、以及其間的所有範圍及子範圍中。
本揭示的第二態樣涉及一種用於形成本文所描述的製品的方法。在一些實施例中,該方法包括提供在塗層腔室中具有主表面的基板,在塗層腔室中形成真空,在主表面上形成如本文描述的耐久光學塗層,在光學塗層上視情況形成包含容易清潔塗層及抗刮塗層的至少一種的額外塗層,以及從塗層腔室移除基板。在一或多個實施例中,光學塗層及額外塗層在相同塗層腔室中形成或在獨立的塗層腔室中在不斷開真空的情況下形成。
在一或多個實施例中,該方法可以包括在載體上載入基板,該等載體隨後用於在負載鎖定條件下在不同的塗層腔室中及之外移除基板,使得隨著移除基板而保留真空。
光學塗層120及/或額外塗層140可以使用各種沉積方法來形成,諸如真空沉積技術,例如,化學氣相沉積(例如,電漿增強的化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)、低壓化學氣相沉積、大氣壓化學氣相沉積、及電漿增強大氣壓化學氣相沉積)、物理氣相沉積(例如,反應性或非反應性濺射、金屬模式反應性濺射或雷射燒蝕)、熱或電子束蒸發及/或原子層沉積。亦可以使用基於液體的方法,諸如噴霧、浸漬、旋塗、或狹縫塗佈(例如,使用溶膠凝膠材料)。在利用真空沉積的情況下,流水線製程可以用於在一個沉積運行中形成光學塗層120及/或額外塗層140。在一些情況中,真空沉積可以藉由線性PECVD源來進行。
在一些實施例中,該方法可以包括控制光學塗層120及/或額外塗層140的厚度,使得其不沿著約80%或更大的外表面122的面積或在沿著基板面積的任何點處與針對每個層的目標厚度相比變化大於約4%。在一些實施例中,光學塗層120及/或額外塗層140的厚度,使得其不沿著約95%或更大的外表面122的面積變化大於約4%。
第86圖圖示了根據一些實施例的太陽鏡8600。太陽鏡8600包括鏡片8610、框架8620、橋8630、及鏡腿8640。可以使用任何適宜的太陽鏡結構。第86圖的特定結構不意欲為限制性。例如,如與由橋分離的兩個鏡片相反,一些太陽鏡具有單個連續鏡片。並且,例如,一些太陽鏡具有不同的框架配置,包括半框及無框配置。在一些實施例中,如本文所描述的抗刮塗層可以應用到鏡片8610的前表面,亦即,遠離穿戴者的表面。塗層亦可以應用到如本文所描述的鏡片8610的背面。
本文所揭示的玻璃製品可以結合到另一製品中,諸如具有顯示器的製品(或顯示製品)(例如,消費者電子設備,包括行動電話、平板電腦、電腦、導航系統、可穿戴裝置(例如,手錶)及類似者)、建築製品、運輸製品(例如,汽車、火車、飛機、輪船等等)、電器製品、或需要一些透明度、抗刮性、耐磨性或其組合的任何製品。透明度可以包括可見/光學透明度,或可以包括微波/RF透明度(即使製品在可見光譜中係不透明的,諸如用於黑色玻璃陶瓷)。結合本文所揭示的玻璃製品的任一者的示例性製品在第87A圖及第87B圖中圖示。具體而言,第87A圖及第87B圖圖示了消費者電子裝置8700,包括具有前表面8704、背面8706、及側表面8708的外殼8702;電氣部件(未圖示),其至少部分在外殼內部或整個在外殼內部,並且至少包括控制器、記憶體、及在外殼的前表面處或靠近前表面的顯示器8710;以及覆蓋基板8712,在外殼的前表面處或上方,使得其覆蓋顯示器。在一些實施例中,覆蓋基板8712可以包括本文揭示的玻璃製品的任一者。在一些實施例中,外殼或覆蓋基板的一部分的至少一者包含本文揭示的玻璃製品。實例
各種實施例將由以下實例進一步闡明。在該等實例中,應當注意:發現AlOx
Ny
、Siu
Ox
Ny
、及Siu
Alv
Ox
Ny
實質上可互換為模型化實例中的高折射率材料,該材料具有最小製程調節,以再次產生目標折射率分佈值及所提供的層厚度設計,這對熟習該項技術者顯而易見。 實例A
實例A包括12層光學塗層300,該光學塗層包括按順序設置在彼此的頂部上並且設置在具有約58莫耳%的SiO2
、16.5莫耳%的Al2
O3
、17莫耳%的Na2
O、3莫耳%的MgO、及約6.5莫耳%的P2
O5
標稱組成的強化的鋁矽酸鹽玻璃基板201上的層305、310、320、330、340、345、350、360、370、380、390及400。光學塗層300亦包括設置在抗反射塗層的層內的抗刮層345(包括子層345A-345I)。製品的結構在第8圖中圖示(第8圖中圖示的厚度係不準確的並且意欲為說明性的),並且層的相對厚度在表A中顯示。
SiO2
及Siu
Alv
Ox
Ny
層均在AJA工業濺射沉積工具中由反應性濺射來製成。在離子輔助的情況下,SiO2
從Si靶藉由DC反應性濺射沉積;在離子輔助的情況下,Siu
Alv
Ox
Ny
材料由結合RF重疊的DC濺射的反應性濺射沉積。靶係3"直徑矽及3"直徑Al。反應性氣體係氮氣及氧氣,並且「工作」(或惰性)氣體係氬氣。供應至矽的功率係在13.56 MHz處的射頻(radio frequency; RF)。供應至鋁的功率係DC。
由其製成抗反射塗層的結構的濺射製程條件在表B中顯示。
週期3的層340及345A-I包括具有實質上均勻組成的層(層340)及複數個層,當彼此進行比較時,該層具有由從一個層至下一個相鄰層交替複數個層的組成形成的折射率梯度(層345A-345I),因此如在表A中顯示,折射率從2.015至2.079至2.015逐步或單調地增加。不量測層345B-D及345F-H的折射率,而是基於本領域中已知的方法來估計。與對照的未塗覆的裸玻璃基板的耐磨性及抗刮性相比,根據實例A製造的製品呈現顯著改善的耐磨性,連同在光波長範圍的一部分上低於1%的反射率。與用於實例A的彼等類似的製造方法可以用於製造實例1直至實例16的結構及類似結構。 表A:實例A的結構
表B:用於實例A的DC/RF反應性濺射製程條件
模型化實例1-16
模型化實例1-16使用模型化來闡明包括如本文所描述的光學塗層的實施例的製品的反射率譜。在模型化實例1-16中,光學塗層包括AlOx
Ny
及SiO2
層,以及作為Grey 17玻璃(Corning玻璃代碼82524)的從Corning®市售的玻璃基板。模型化實例使用來自在金屬模式濺射系統上製造的AlOx
Ny
及SiO2
膜的折射率/分佈曲線。
為了確定塗層材料的折射率分佈曲線,從鋁及矽靶藉由金屬模式濺射將每種塗層材料的層形成到矽晶圓及玻璃基板上。所形成的層及玻璃基板的每一者的折射率(作為波長的函數)使用光譜分析橢偏儀來量測。如此量測的折射率隨後用於計算模型化實例1-16的反射率譜。出於簡便起見,在其描述性表中模型化實例使用單個折射率值,其對應於在約550 nm的波長處從分佈曲線中選擇的點。除非另外規定,否則折射率值在550 nm的波長處給出。
表1直至16分別顯示了實例1直至16的層的組成及厚度。結構看起來與第7圖的結構類似,但具有表1直至16中顯示的特定層、層組成及層厚度。表1直至16中的厚度係實體厚度,而非光學厚度。當計算堆疊的哪些分率或厚度係由特定材料製成時,厚的抗刮層作為多層干涉堆疊的一部分包括在內。 表1:實例1塗層設計:
表2:實例2塗層設計
表3:實例3塗層設計
表4:實例4塗層設計
表5:實例5塗層設計
表6:實例6塗層設計
表7:實例7塗層設計
表8:實例8塗層設計
表9:實例9塗層設計
表10:實例10塗層設計
表11:實例11塗層設計
表11A:實例11A塗層設計
表11B:實例11B塗層設計
表11C:實例11C塗層設計
表12:實例12塗層設計
表13:實例13塗層設計
表14:實例14塗層設計
表15:實例15塗層設計
表16:實例16塗層設計
在該等實例中,外表面亦可以被稱為「前」表面,並且係與基板相對的表面。例如,若實例的多層干涉堆疊在太陽鏡的面向外側的表面上使用,則穿過外表面或前表面的透射應為穿戴者所看到,並且從外表面或前表面的反射應為其他人所看到。
第9圖圖示了在外表面上6度入射角處量測的實例1的透射光譜。第10圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65光譜的實例1的透射顏色。第11圖圖示了在外表面(實線)上6度入射角處及在入射在基板或背面(虛線)上6度入射角處量測的實例1的反射光譜。第12圖圖示了對於入射在外表面(實線)及基板(虛線)上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65光譜的實例1的反射顏色。實例1在吸收玻璃基板上提供高反射率、高顏色「金色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的金色至藍綠色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第13圖圖示了實例2的透射光譜。第14圖圖示了實例2的透射顏色。第15圖圖示了實例2的反射光譜。第16圖圖示了實例2的反射顏色。第13圖直至第16圖的入射光譜及入射角係分別與第9圖直至第12圖相同。實例2在吸收玻璃基板上提供了高反射率、低至中間顏色「金色/銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的淺金色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第17圖圖示了實例3的透射光譜。第18圖圖示了實例3的透射顏色。第19圖圖示了實例3的反射光譜。第20圖圖示了實例3的反射顏色。第17圖直至第20圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例3在吸收玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「金色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的金色至綠色至藍色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第21圖圖示了實例4的透射光譜。第22圖圖示了實例4的透射顏色。第23圖圖示了實例4的反射光譜。第24圖圖示了實例4的反射顏色。第21圖直至第24圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例4在吸收玻璃基板上提供了非常高反射率、高顏色「金色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的金色至綠色至藍色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第25圖圖示了實例5的透射光譜。第26圖圖示了實例5的透射顏色。第27圖圖示了實例5的反射光譜。第28圖圖示了實例5的反射顏色。第25圖直至第28圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例5在吸收玻璃基板上提供了非常高反射率、低至中間顏色「銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的中性至淺綠金色轉變並在較高角度處回到中性(銀色)。
第29圖圖示了實例6的透射光譜。第30圖圖示了實例6的透射顏色。第31圖圖示了實例6的反射光譜。第32圖圖示了實例6的反射顏色。第29圖直至第32圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例6在吸收玻璃基板上提供了非常高反射率、高顏色「藍色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的深藍色至淺藍紫色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第33圖圖示了實例7的透射光譜。第34圖圖示了實例7的透射顏色。第35圖圖示了實例7的反射光譜。第36圖圖示了實例7的反射顏色。第33圖直至第36圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例7在吸收玻璃基板上提供了非常高反射率、高顏色「紅色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的橙紅色至金色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第37圖圖示了實例8的透射光譜。第38圖圖示了實例8的透射顏色。第39圖圖示了實例8的反射光譜。第40圖圖示了實例8的反射顏色。第37圖直至第40圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例8在吸收玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「藍色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的深藍色至紫色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第41圖圖示了實例9的透射光譜。第42圖圖示了實例9的透射顏色。第43圖圖示了實例9的反射光譜。第44圖圖示了實例9的反射顏色。第41圖直至第44圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例9在吸收玻璃基板上提供了非常高反射率、中間至高顏色「藍色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的藍色至紫色至較高角度處的中性(銀色)轉變。將18個光學干涉層埋入厚的硬層之下,其中僅一個干涉層在厚的硬層之上。
第45圖圖示了實例10的透射光譜。第46圖圖示了實例10的透射顏色。第47圖圖示了實例10的反射光譜。第48圖圖示了實例10的反射顏色。第45圖直至第48圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例10在吸收玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「紫色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的紫色至金色至較高角度處的中性(銀色)轉變。將18個光學干涉層埋入厚的硬層之下,其中僅一個干涉層在厚的硬層之上。
第49圖圖示了實例11的透射光譜。第50圖圖示了實例11的透射顏色。第51圖圖示了實例11的反射光譜。第52圖圖示了實例11的反射顏色。第49圖直至第52圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例11在吸收玻璃基板上提供了高反射率、低顏色「銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。對於所有入射角,外部反射的顏色保持實質上中性(銀色)。將20個光學干涉層埋入厚的硬層之下,其中僅一個干涉層在厚的硬層之上。
第53圖圖示了實例11A的透射光譜。第54圖圖示了實例11A的透射顏色。第55圖圖示了實例11A的反射光譜。第56圖圖示了實例11A的反射顏色。第53圖直至第56圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例11A在吸收玻璃基板上提供了高反射率、低顏色「銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。對於所有入射角,外部反射的顏色保持實質上中性(銀色)。實例11A非常類似於實例11,其中層2(厚的硬層)的厚度減小。實例11圖示了厚的硬層可以具有在約0.5-10微米的範圍中的厚度,而在不實質上改變光學效能。最厚層的撓性應用到本揭示的所有實例。
第57圖圖示了實例11B的透射光譜。第58圖圖示了實例11B的透射顏色。第59圖圖示了實例11B的反射光譜。第60圖圖示了實例11B的反射顏色。第57圖直至第60圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例11B在吸收玻璃基板上提供了高反射率、低顏色「銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。對於所有入射角,外部反射的顏色保持實質上中性(銀色)。實例11B係與實例11A相同,不同之處在於移除材料的頂部50 nm以模擬刮擦或損害事件。實例11B的平均反射率及顏色非常類似於實例11A,闡明了對材料移除的光學不敏感性。
第61圖圖示了實例11C的透射光譜。第62圖圖示了實例11C的透射顏色。第63圖圖示了實例11C的反射光譜。第64圖圖示了實例11C的反射顏色。第61圖直至第64圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例11C在吸收玻璃基板上提供了高反射率、低顏色「銀色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。對於所有入射角,外部反射的顏色保持實質上中性(銀色)。實例11C係與實例11A相同,不同之處在於移除材料的頂部200 nm以模擬刮擦或損害事件。實例11C的平均反射率及顏色非常類似於實例11A,闡明了對材料移除的光學不敏感性。
第65圖圖示了實例12的透射光譜。第66圖圖示了實例12的透射顏色。第67圖圖示了實例12的反射光譜。第68圖圖示了實例12的反射顏色。第65圖直至第68圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。
實例12在吸收玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「紫色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的紫色至紅色至金色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第69圖圖示了實例13的透射光譜。第70圖圖示了實例13的透射顏色。第71圖圖示了實例13的反射光譜。第72圖圖示了實例13的反射顏色。第69圖直至第72圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例13在吸收玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「藍色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的藍色至淺藍色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第73圖圖示了實例14的透射光譜。第74圖圖示了實例14的透射顏色。第75圖圖示了實例14的反射光譜。第76圖圖示了實例14的反射顏色。第73圖直至第76圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例14在吸收玻璃基板上提供了低反射率、中間至高顏色「紅色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的紫紅色至紅色至金色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第77圖圖示了實例15的透射光譜。第78圖圖示了實例15的透射顏色。第79圖圖示了實例15的反射光譜。第80圖圖示了實例15的反射顏色。第77圖直至第80圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例15在吸收玻璃基板上提供了低反射率、中間至高顏色「綠色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的淺綠色至綠色至淺藍色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
第81圖圖示了實例16的透射光譜。第82圖圖示了實例16的透射顏色。第83圖圖示了實例16的反射光譜。第84圖圖示了實例16的反射顏色。第81圖直至第84圖的入射光譜及入射角分別與第9圖直至第12圖相同。實例16在吸收玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「橙色」抗刮塗層(scratch-resistant coating; SRC)。外部反射的顏色從法線入射處的淺紫色至橙紅色至橙色至較高角度處的中性(銀色)轉變。
表C。針對實例1-16的反射率及透射率度量的編集。注意到,適光平均透射率包括在實例中使用的吸收基板的效應。僅針對塗層(不具有吸收基板)的透射率理解為近似100-%Refl。對於放置在透明基板(諸如具有約4%單表面反射率的無吸收化學強化玻璃)上的此等相同塗層,每個塗層實例的透射率近似100-4-%Refl。(考慮到從無吸收基板的背面的4%反射率)。 表C:反射率及透射率的編集
模型化實例17-26
模型化實例17-26使用模型化來闡明包括如本文所描述的光學塗層的實施例的製品的反射光譜。在模型化實例17-26中,光學塗層包括SiOx
Ny
、Si3
N4
、及SiO2
層,以及具有以下標稱組成(以莫耳%計)的作為Gorilla®玻璃從Corning®市售的玻璃基板:67.3的SiO2
;3.7的B2
O;12.7的Al2
O3
;13.7的Na2
O;0.01的K2
O;2.4的MgO;0.01的Fe2
O3
;0.01的ZrO2
;0.09的SnO2
。基板的厚度經模型化為半無限,使得從背面的反射可以忽略,亦即,僅考慮到從基板塗層界面的反射。模型化實例17-26使用從在金屬模式濺射系統上製造的SiOx
Ny
、Si3
N4
的反射率/分佈曲線並且如在表D中表徵。SiO2
膜的折射率係如在下表中列出,並且分佈曲線係與在表D中所表徵者類似的,但不相同。
為了確定塗層材料的折射率分佈曲線,從鋁及矽靶藉由金屬模式濺射將每種塗層材料的層形成到矽晶圓及玻璃基板上。所形成的層及玻璃基板的每一者的折射率(作為波長的函數)使用光譜分析橢偏儀來量測。因此量測的折射率隨後用於計算模型化實例17-26的反射光譜。出於簡便原因,在其描述性表中模型化實例使用單個折射率值,其對應於從約550 nm波長處的分佈曲線選擇的點。除非另外指定,折射率值在550 nm的波長處給出。
表17直至26分別顯示模型化實例17直至26的層的組成及厚度。結構看起來類似於第7圖的結構,但具有在表17直至26中顯示的特定層、層組成及層厚度。在表17直至26中的厚度係實體厚度,而非光學厚度。當計算堆疊的哪些分率或厚度由特定材料製成時,厚的抗刮層作為多層干涉堆疊的一部分包括在內。 表17:實例17塗層設計
表18:實例18塗層設計
表19:實例19塗層設計
表20:實例20塗層設計
表21:實例21塗層設計
表22:實例22塗層設計
表23:實例23塗層設計
表24:實例24塗層設計
表25:實例25塗層設計
表26:實例26塗層設計
第89圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例17的第一表面透射光譜。第90圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例17的第一表面透射顏色。第91圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例17的第一表面反射光譜。第92圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例17的反射顏色。第93圖在對數尺度上圖示了入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例17具有:0.21%的適光反射率;17的a*值,-22.6的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「桃紅色」抗刮塗層。
第94圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例18的第一表面透射光譜。第95圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例18的第一表面透射顏色。第96圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例18的第一表面反射光譜。第97圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例18的反射顏色。第98圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例18具有:0.35%的適光反射率;17.3的a*值,-0.78的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「粉色」抗刮塗層。
第99圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例19的第一表面透射光譜。第100圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例19的第一表面透射顏色。第101圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例19的第一表面反射光譜。第102圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例19的反射顏色。第103圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例19具有:0.38%的適光反射率;12.2的a*值,-26.1的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「桃紅色」抗刮塗層。
第104圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例20的第一表面透射光譜。第105圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例20的第一表面透射顏色。第106圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例20的第一表面反射光譜。第107圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例20的反射顏色。第108圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例20具有:0.43%的適光反射率;17.1的a*值,0.5的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「粉色」抗刮塗層。
第109圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例21的第一表面透射光譜。第110圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例21的第一表面透射顏色。第111圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例21的第一表面反射光譜。第112圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例21的反射顏色。第113圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例21具有:0.44%的適光反射率;9.5的a*值,-19.2的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「紫丁香色」抗刮塗層。
第114圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例22的第一表面透射光譜。第115圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例22的第一表面透射顏色。第116圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例22的第一表面反射光譜。第117圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例22的反射顏色。第118圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例22具有:0.57%的適光反射率;20.1的a*值,3.87的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「紅色」抗刮塗層。
第119圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例23的第一表面透射光譜。第120圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例23的第一表面透射顏色。第121圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例23的第一表面反射光譜。第122圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例23的反射顏色。第123圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例23具有:0.62%的適光反射率;19.1的a*值,3.6的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、高顏色「紅色」抗刮塗層。
第124圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例24的第一表面透射光譜。第125圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例24的第一表面透射顏色。第126圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例24的第一表面反射光譜。第127圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例24的反射顏色。第128圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例24具有:0.39%的適光反射率;0的a*值,-10.5的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、中間顏色「藍色」抗刮塗層。
第129圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例25的第一表面透射光譜。第130圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例25的第一表面透射顏色。第131圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例25的第一表面反射光譜。第132圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例25的反射顏色。第133圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例25具有:0.55%的適光反射率;11.6的a*值,5.87的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、中間顏色「橙色」抗刮塗層。
第134圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例26的第一表面透射光譜。第135圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例26的第一表面透射顏色。第136圖圖示了在外表面上的6、20、40及60度的入射角處量測的實例26的第一表面反射光譜。第137圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例26的反射顏色。第138圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65及F2施照體的變化。在法線至接近法線入射處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例26具有:0.48%的適光反射率;-6.9的a*值,-0.2的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了低反射率、低至中間顏色「綠色」抗刮塗層。
表D顯示模型化實例1-26中使用的材料的折射率之於波長(分佈)在。塗層材料使用金屬模式反應性濺射工具來形成。玻璃使用已知玻璃熔融及形成技術來形成。折射率使用光譜橢偏儀來量測。 表D.折射率與波長(分佈)
實例27在金屬模式沉積工具上製成,該工具具有經配置以模擬實例17的模型化堆疊的堆疊設計。第139圖圖示了在外表面上的六個不同位置(A2、A10、A18、C2、C10及C18)處量測的實例27的第一表面反射光譜。法線入射處的值、適光反射率(Y)、a*值、及b*值在下表27中針對每個位置給出。從實例27與模型化實例17的比較,可以看到利用所製造的樣本達成的適光反射率及顏色與模型化實例的相同值緊密匹配。
模型化實例28-30使用模型化來闡明製品的反射光譜,該等製品包括如本文所描述的光學塗層的實施例。在模型化實例28-30中,光學塗層包括SiOxNy,以及具有以下標稱組成(以莫耳%計)的作為Gorilla®玻璃從Corning®市售的玻璃基板:67.3的SiO2;3.7的B2O;12.7的Al2O3;13.7的Na2O;0.01的K2
O;2.4的MgO;0.01的Fe2
O3
;0.01的ZrO2
;0.09的SnO2
。對於記錄為第一表面的任何值或一個表面值,基板的厚度經模型化為半無限,使得從背面的反射可以忽略,亦即,僅考慮從基板塗層界面的反射。模型化實例使用來自在金屬模式濺射系統上製造的SiOx
Ny
膜的折射率/分佈曲線並且如在表D中表徵。SiO2
膜的折射率係如在下表中列出,並且分佈曲線係與在表D中表徵者類似的,但不相同。
為了確定塗層材料的折射率分佈曲線,從矽靶藉由金屬模式濺射將每種塗層材料的層形成到矽晶圓及玻璃基板上。所形成的層及玻璃基板的每一者的折射率(作為波長的函數)使用光譜橢偏儀來量測。如此量測的折射率隨後用於計算模型化實例28-30的反射光譜。出於簡便原因,在其描述性表中模型化實例使用單個折射率值,其對應於從約550 nm波長處的分佈曲線選擇的點。除非另外指定,否則折射率值在550 nm的波長處給出。
表28直至30分別顯示了模型化實例28直至30的層的組成及厚度。結構看起來類似於第7圖的結構,但具有在表28直至30中顯示的特定層、層組成及層厚度。表28直至30中的厚度係實體厚度,而非光學厚度。當計算堆疊的哪些部分或厚度由特定材料製成時,厚的抗刮層作為多層干涉堆疊的一部分包括在內。模型化實例 28
表28:實例28塗層設計
第140圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例28的第一表面透射光譜。第141圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例28的第一表面透射顏色。第142圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例28的第一表面反射光譜。第143圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例28的第一表面反射顏色。在第143圖中,點1431、1433、1435及1437分別係針對D65施照體的6度、20度、40度及60度的入射角,而點1432、1434、1436及1438分別係針對F2施照體的6度、20度、40度及60度的入射角。第144圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65(實線)及F2(虛線)施照體的變化。在法線至接近法線入射(六度)處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例28具有第一表面:33.5%的適光反射率;-32.7的反射顏色a*值,-18.8的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「藍色」抗刮塗層。實例 28A
實例28A係在金屬模式沉積工具上製成,該工具具有經配置以模擬實例28的模型化堆疊的堆疊設計。第145圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例28A的在y軸上以百分率透射率計的雙面透射光譜與在x軸上以nm計的波長。第146圖圖示了實例28A(金剛石資料點)的在D65施照體的六度入射光處的雙面透射的顏色值,其中a*係約17.2並且b*係約19.1。第147圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例28A的在y軸上以百分率反射率計的雙面反射光譜之於在x軸上以nm計的波長。第147A圖圖示了在6度(實線1476)、20度(虛線14720)、40度(點虛線14740)、及60度(兩點虛線14760)的入射角處量測的實例28A的第一表面反射光譜,其中反射率係在y軸上以百分率計並且波長係在x軸上以nm計。第148圖圖示了實例28A的在D65施照體的入射光下的第一表面反射的顏色值,其中: 點1486係在六度入射角處,a*係約-30.0,並且b*係約-20.5; 點14820係在20度入射角處,a*係約-29.0,並且b*係約-26.7; 點14840係在40度入射角處,a*係約-18.7,並且b*係約-42.1; 點14860係在60度入射角處,a*係約4.9,並且b*係約-46.0。 在D65施照體下的第一表面適光反射率(Y)係37%。從實例28A與模型化實例28的比較,可以看到利用所製造的樣本達到的第一表面適光反射率及第一表面反射的顏色與模型化實例的相同值緊密匹配。第149圖圖示了沿著y軸以GPa計如由Berkovich壓痕測試所量測的實例28A的硬度軌跡與在x軸上以nm計的至塗層表面(距空氣側面為0)中的深度。如從第149圖看到,在100 nm處的硬度大於12 GPa,並且在300 nm至700 nm處的硬度大於18 GPa。模型化實例 29
表29:實例29塗層設計
第150圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例29的第一表面透射光譜。第151圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例29的第一表面透射顏色。第152圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例29的第一表面反射光譜。第153圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例29的第一表面反射顏色。在第153圖中,點1531、1533、1535及1537分別係D65施照體的6度、20度、40度及60度的入射角,而點1532、1534、1536及1538分別係F2施照體的6度、20度、40度及60度的入射角。第154圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65(實線)及F2(虛線)施照體的變化。在法線至接近法線入射(六度)處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例29具有第一表面:25.3%的適光反射率;38.8的反射顏色a*值,5.4的ab*值;並且因此在玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「粉色」抗刮塗層。實例 29A
實例29A係在金屬模式沉積工具上製成,該工具具有經配置為模擬實例29的模型化堆疊的堆疊設計。第155圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例29A的在y軸上以百分率透射率計的雙面透射光譜與在x軸上以nm計的波長。第156圖圖示了實例29A(三角形資料點)的在D65施照體的六度入射光處的雙面透射的顏色值,其中a*係約-20並且b*係約1。第157圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例29A的在y軸上以百分率反射率計的雙面反射光譜與在x軸上以nm計的波長。第157A圖圖示了在6度(實線1476)、20度(虛線14720)、40度(點虛線14740)、及60度(兩點虛線14760)的入射角處量測的實例29A的第一表面反射光譜,其中反射率係在y軸上以百分率計並且波長係在x軸上以nm計。第158圖圖示了實例29A的在D65施照體的入射光下的第一表面反射的顏色值,其中: 點1586係在六度入射角處,a*係約36.0,並且b*係約2.2; 點15820係在20度入射角處,a*係約43.3,並且b*係約6.2; 點14840係在40度入射角處,a*係約39.1,並且b*係約30.5; 點14860係在60度入射角處,a*係約5.4,並且b*係約44.8。 在D65施照體下的第一表面適光反射率(Y)係27%。從實例29A與模型化實例29的比較,可以看到利用所製造的樣本達到的第一表面適光反射率及第一表面反射的顏色與模型化實例的相同值緊密匹配。第159圖圖示了沿著y軸以GPa計如由Berkovich壓痕測試所量測的實例29A的硬度軌跡與在x軸上以nm計的至塗層表面(距空氣側面為0)中的深度。如從第159圖看到,在100 nm處的硬度大於12 GPa,並且在300 nm至700 nm處的硬度大於18 GPa。模型化實例 30
表30:實例30塗層設計
第160圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例30的第一表面透射光譜。第161圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例30的第一表面透射顏色。第162圖圖示了在外表面上的6度(實線)、20度(虛線)、40度(點虛線)及60度(兩點虛線)的入射角處量測的實例30的第一表面反射光譜。第163圖圖示了對於入射在外表面上的從0度至90度的所有入射角的基於入射D65(實線)及F2(虛線)光譜的實例30的第一表面反射顏色。在第163圖中,點1631、1633、1635及1637分別係D65施照體的6度、20度、40度及60度的入射角,而點1632、1634、1636及1638分別係F2施照體的6度、20度、40度及60度的入射角。第164圖在對數尺度上圖示了在入射在外表面上的從0至90度的入射角處的適光反射率隨著每個D65(實線)及F2(虛線)施照體的變化。在法線至接近法線入射(六度)處,在D65施照體下,在CIE L*a*b*顏色空間中,實例30具有第一表面:50.1 %的適光反射率;-0.1的反射顏色a*值,0.2的b*值;並且因此在玻璃基板上提供了高反射率、高顏色「銀色」抗刮塗層。實例 30A
實例30A係在金屬模式沉積工具上製成,該工具具有經配置為模擬實例30的模型化堆疊的堆疊設計。第165圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例30A的在y軸上以百分率透射率計的雙面透射光譜與在x軸上以nm計的波長。第166圖圖示了實例30A(方形資料點)的在D65施照體的六度入射光處的雙面透射的顏色值,其中a*係約-3.3並且b*係約-0.5。第167圖圖示了利用D65施照體的六度入射光來量測的實例30A的在y軸上以百分率反射率計的雙面反射光譜與在x軸上以nm計的波長。第167A圖圖示了在6度(實線1676)、20度(虛線16720)、40度(點虛線16740)、及60度(兩點虛線16760)的入射角處量測的實例30A的第一表面反射光譜,其中反射率係在y軸上以百分率計並且波長係在x軸上以nm計。第168圖圖示了實例30A的在D65施照體的入射光下的第一表面反射的顏色值,其中: 點1686係在六度入射角處,a*係約3.0,並且b*係約3.7; 點16820係在20度入射角處,a*係約1.3,並且b*係約3.0; 點16840係在40度入射角處,a*係約-2.7,並且b*係約1.7; 點16860係在60度入射角處,a*係約-3.7,並且b*係約1.3。 在D65施照體下的第一表面適光反射率(Y)係54%。從實例30A與模型化實例30的比較,可以看到利用所製造的樣本達到的第一表面適光反射率及第一表面反射的顏色與模型化實例的相同值緊密匹配。第169圖圖示了沿著y軸以GPa計如由Berkovich壓痕測試所量測的實例30A的硬度軌跡與在x軸上以nm計的至塗層表面(距空氣側面為0)中的深度。如從第169圖看到,在100 nm處的硬度大於12 GPa,並且在300 nm至700 nm處的硬度大於18 GPa。
模型化實例28-30以及實例28A、29A及30A圖示了甚至在厚的抗刮層在堆疊的頂部附近時,可以達成顯著顏色。並且在此等實例中,抗刮層提供良好機械效能,尤其是關於在層經歷刮擦時對層的保護以及打孔及/或壓製抗性。由此,在一些實施例中,有利地具有作為堆疊中的最頂層,或在堆疊中緊接著最頂層的抗刮層(不包括可以放置在堆疊上的任何容易清潔的塗層)。換言之,在一些實施例中,有利地在堆疊中的抗刮層(最厚層)之上具有少量的低折射率(及/或總)材料。因此,例如,在模型化實例28-30中,作為總堆疊厚度的百分率的在抗刮層之上的材料的百分率(在此情況下亦為低折射率材料的百分率)係小於或等於5%,例如小於或等於4%,例如小於或等於3.5%、例如小於或等於3.0%、或例如小於或等於2.75%。進一步地,例如,藉由位於抗刮層之上的作為堆疊中總低折射率材料的百分率的具有低百分率的低折射率材料,可能有利地最小化在抗刮層之上的低折射率材料的量。因此,例如,在模型化實例28-30中,作為堆疊中的總的低折射率材料的百分率的在抗刮層之上的低折射率材料的百分率係小於25.0%,例如小於20.0%、例如小於15.0%、例如小於10.5%。
對於實例28A、29A及30A,在50 mm乘50 mm的樣本大小上量測樣本的應力及平均表面韌性(Ra),並且在下表E中給出。表面韌性的量測窗係2微米乘2微米平方面積。每個樣本中的應力由基板翹曲的所量測的改變使用史東納等式(Stoney's Equation)來計算,其中翹曲的改變係翹曲在施加塗層之前與施加塗層之後的差異。壓縮應力(如由負數指示)有利於塗層的機械性質,例如,有利於抗刮性、抵抗分層、及/或斷裂抗性。有利地具有低的平均表面韌性,以便促進塗層的耐久性及/或施加到其頂部上的聚合物塗層(例如容易清潔(easy-to-clean; ETC)的塗層)的耐久性。另外,在將ETC氟聚合物的塗層施加到表面之後,量測每個樣本的水接觸角。水接觸角係表面的疏水性的量測,其中該角度越大,表面的疏水性越大,這促進拒水性及較高的容易清潔表面的能力。 表E:實例28A、29A、及30A的所量測的性質
如可以從上文的表E中看到,本揭示的實例可以有利地提供在50與400 MPa之間的壓縮應力,例如,在100與300 MPa之間,例如在100與250 MPa之間,例如在100 MPa與400 MPa之間,例如在200 MPa與400 MPa之間,例如在200 MPa與300 MPa之間的壓縮應力。另外,再次根據表E,本揭示的實例可以有利地提供小於5 nm的平均表面韌性Ra,例如小於4 nm、例如小於或等於3 nm、例如在2與5 nm之間、例如在2.5與3.5 nm之間、例如在2.5與3 nm之間。
熟習該項技術者者顯而易見的是:各種修改及變化可以在不脫離本揭示的精神或範疇的情況下進行。
如本文所使用的,術語「約」意味著量、大小、調配物、參數及其他數量及特性係不準確的且不需要為準確的,而是可以根據期望為近似及/或較大或較小的,反射容限、換算係數、四捨五入、量測誤差及類似者以及為熟習該項技術者已知的其他因數。當術語「約」在描述值或範圍終點時使用時,本揭示應當被理解為包括所涉及的特定值或終點。不論在本說明書中範圍數值或終點是否敘述「約」,範圍的數值或終點意欲包括兩個實施例:由「約」修飾的一個實施例以及不由「約」修飾的一個實施例。應當進一步理解,範圍的每一個的終點明顯均關於其他終點,並且獨立於其他終點。
如在本文中使用的術語「實質」、「實質上」及其變化意欲指示所描述特徵等於或近似等於值或描述。例如,「實質上平坦」的表面意欲指示平坦或近似平坦的表面。此外,「實質上」意欲指示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中,「實質上」可以指示在彼此的約10%之內的值,諸如在彼此的約5%之內,或在彼此的約2%之內。
如本文所使用的方向術語(例如,向上、向下、左、右、前、後、頂部、底部)僅參考如所繪示的圖採用並且不意欲暗指絕對定向。
除非明確相反地指示,否則如本文所使用的,術語「該(the)」、「一(a)」、或「一(an)」意味著「至少一個」,並且不應當受限於「僅一個」。因此,例如,除非上下文另外明確指出,提及「一個部件」包括具有兩個或更多個此種部件的實施例。
100‧‧‧製品110‧‧‧基板112‧‧‧主表面114‧‧‧主表面116‧‧‧副表面118‧‧‧副表面120‧‧‧光學塗層122‧‧‧外表面130‧‧‧多層干涉堆疊130A‧‧‧第一低RI層130B‧‧‧第二高RI層130C‧‧‧第三層131‧‧‧覆蓋層132‧‧‧週期140‧‧‧額外塗層150‧‧‧抗刮層305‧‧‧層310‧‧‧層320‧‧‧層330‧‧‧層340‧‧‧層345‧‧‧層345A‧‧‧子層345B‧‧‧子層345C‧‧‧子層345D‧‧‧子層345E‧‧‧子層345F‧‧‧子層345G‧‧‧子層345H‧‧‧子層345I‧‧‧子層350‧‧‧層360‧‧‧層380‧‧‧層390‧‧‧層8600‧‧‧太陽鏡8610‧‧‧鏡片8620‧‧‧框架8630‧‧‧橋8640‧‧‧鏡腿8700‧‧‧消費者電子裝置8702‧‧‧外殼8704‧‧‧前表面8706‧‧‧背面8708‧‧‧側表面8710‧‧‧顯示器8712‧‧‧覆蓋基板
第1圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第2圖係根據一或多個具體實施例的製品的側視圖;
第3圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第4圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第5圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第6圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第7圖係根據一或多個實施例的製品的側視圖;
第8圖係根據實例1的製品的側視圖;
第9圖圖示了實例1的透射光譜。
第10圖圖示了實例1的透射顏色。
第11圖圖示了實例1的反射光譜。
第12圖圖示了實例1的反射顏色。
第13圖圖示了實例2的透射光譜。
第14圖圖示了實例2的透射顏色。
第15圖圖示了實例2的反射光譜。
第16圖圖示了實例2的反射顏色。
第17圖圖示了實例3的透射光譜。
第18圖圖示了實例3的透射顏色。
第19圖圖示了實例3的反射光譜。
第20圖圖示了實例3的反射顏色。
第21圖圖示了實例4的透射光譜。
第22圖圖示了實例4的透射顏色。
第23圖圖示了實例4的反射光譜。
第24圖圖示了實例4的反射顏色。
第25圖圖示了實例5的透射光譜。
第26圖圖示了實例5的透射顏色。
第27圖圖示了實例5的反射光譜。
第28圖圖示了實例5的反射顏色。
第29圖圖示了實例6的透射光譜。
第30圖圖示了實例6的透射顏色。
第31圖圖示了實例6的反射光譜。
第32圖圖示了實例6的反射顏色。
第33圖圖示了實例7的透射光譜。
第34圖圖示了實例7的透射顏色。
第35圖圖示了實例7的反射光譜。
第36圖圖示了實例7的反射顏色。
第37圖圖示了實例8的透射光譜。
第38圖圖示了實例8的透射顏色。
第39圖圖示了實例8的反射光譜。
第40圖圖示了實例8的反射顏色。
第41圖圖示了實例9的透射光譜。
第42圖圖示了實例9的透射顏色。
第43圖圖示了實例9的反射光譜。
第44圖圖示了實例9的反射顏色。
第45圖圖示了實例10的透射光譜。
第46圖圖示了實例10的透射顏色。
第47圖圖示了實例10的反射光譜。
第48圖圖示了實例10的反射顏色。
第49圖圖示了實例11的透射光譜。
第50圖圖示了實例11的透射顏色。
第51圖圖示了實例11的反射光譜。
第52圖圖示了實例11的反射顏色。
第53圖圖示了實例11A的透射光譜。
第54圖圖示了實例11A的透射顏色。
第55圖圖示了實例11A的反射光譜。
第56圖圖示了實例11A的反射顏色。
第57圖圖示了實例11B的透射光譜。
第58圖圖示了實例11B的透射顏色。
第59圖圖示了實例11B的反射光譜。
第60圖圖示了實例11B的反射顏色。
第61圖圖示了實例11C的透射光譜。
第62圖圖示了實例11C的透射顏色。
第63圖圖示了實例11C的反射光譜。
第64圖圖示了實例11C的反射顏色。
第65圖圖示了實例12的透射光譜。
第66圖圖示了實例12的透射顏色。
第67圖圖示了實例12的反射光譜。
第68圖圖示了實例12的反射顏色。
第69圖圖示了實例13的透射光譜。
第70圖圖示了實例13的透射顏色。
第71圖圖示了實例13的反射光譜。
第72圖圖示了實例13的反射顏色。
第73圖圖示了實例14的透射光譜。
第74圖圖示了實例14的透射顏色。
第75圖圖示了實例14的反射光譜。
第76圖圖示了實例14的反射顏色。
第77圖圖示了實例15的透射光譜。
第78圖圖示了實例15的透射顏色。
第79圖圖示了實例15的反射光譜。
第80圖圖示了實例15的反射顏色。
第81圖圖示了實例16的透射光譜。
第82圖圖示了實例16的透射顏色。
第83圖圖示了實例16的反射光譜。
第84圖圖示了實例16的反射顏色。
第85圖圖示了光學塗層的硬度回應與層厚度的關係。
第86圖圖示了根據一些實施例的太陽鏡。
第87A圖係結合本文所揭示的強化製品的任一者的示例性電子裝置的平面圖。
第87B圖係第87A圖的示例性電子裝置的透視圖。
第88圖圖示了在實例中使用的玻璃基板材料的透射光譜。
第89圖圖示了實例17的透射光譜。
第90圖圖示了實例17的透射顏色。
第91圖圖示了實例17的反射光譜。
第92圖圖示了實例17的反射顏色。
第93圖圖示了實例17的適光反射率。
第94圖圖示了實例18的透射光譜。
第95圖圖示了實例18的透射顏色。
第96圖圖示了實例18的反射光譜。
第97圖圖示了實例18的反射顏色。
第98圖圖示了實例18的適光反射率。
第99圖圖示了實例19的透射光譜。
第100圖圖示了實例19的透射顏色。
第101圖圖示了實例19的反射光譜。
第102圖圖示了實例19的反射顏色。
第103圖圖示了實例19的適光反射率。
第104圖圖示了實例20的透射光譜。
第105圖圖示了實例20的透射顏色。
第106圖圖示了實例20的反射光譜。
第107圖圖示了實例20的反射顏色。
第108圖圖示了實例20的適光反射率。
第109圖圖示了實例21的透射光譜。
第110圖圖示了實例21的透射顏色。
第111圖圖示了實例21的反射光譜。
第112圖圖示了實例21的反射顏色。
第113圖圖示了實例21的適光反射率。
第114圖圖示了實例22的透射光譜。
第115圖圖示了實例22的透射顏色。
第116圖圖示了實例22的反射光譜。
第117圖圖示了實例22的反射顏色。
第118圖圖示了實例22的適光反射率。
第119圖圖示了實例23的透射光譜。
第120圖圖示了實例23的透射顏色。
第121圖圖示了實例23的反射光譜。
第122圖圖示了實例23的反射顏色。
第123圖圖示了實例23的適光反射率。
第124圖圖示了實例24的透射光譜。
第125圖圖示了實例24的透射顏色。
第126圖圖示了實例24的反射光譜。
第127圖圖示了實例24的反射顏色。
第128圖圖示了實例24的適光反射率。
第129圖圖示了實例25的透射光譜。
第130圖圖示了實例25的透射顏色。
第131圖圖示了實例25的反射光譜。
第132圖圖示了實例25的反射顏色。
第133圖圖示了實例25的適光反射率。
第134圖圖示了實例26的透射光譜。
第135圖圖示了實例26的透射顏色。
第136圖圖示了實例26的反射光譜。
第137圖圖示了實例26的反射顏色。
第138圖圖示了實例26的適光反射率。
第139圖圖示了實例27的反射光譜。
第140圖圖示了實例28的透射光譜。
第141圖圖示了實例28的透射顏色。
第142圖圖示了實例28的反射光譜。
第143圖圖示了實例28的反射顏色。
第144圖圖示了實例28的適光反射率。
第145圖圖示了實例28A的透射光譜。
第146圖圖示了實例28A的透射顏色。
第147圖圖示了實例28A的反射光譜。
第147A圖圖示了實例28A的反射光譜。
第148圖圖示了實例28A的反射顏色。
第149圖圖示了實例28A的硬度。
第150圖圖示了實例29的透射光譜。
第151圖圖示了實例29的透射顏色。
第152圖圖示了實例29的反射光譜。
第153圖圖示了實例29的反射顏色。
第154圖圖示了實例29的適光反射率。
第155圖圖示了實例29A的透射光譜。
第156圖圖示了實例29A的透射顏色。
第157圖圖示了實例29A的反射光譜。
第157A圖圖示了實例29A的反射光譜。
第158圖圖示了實例29A的反射顏色。
第159圖圖示了實例29A的硬度。
第160圖圖示了實例30的透射光譜。
第161圖圖示了實例30的透射顏色。
第162圖圖示了實例30的反射光譜。
第163圖圖示了實例30的反射顏色。
第164圖圖示了實例30的適光反射率。
第165圖圖示了實例30A的透射光譜。
第166圖圖示了實例30A的透射顏色。
第167圖圖示了實例30A的反射光譜。
第167A圖圖示了實例30A的反射光譜。
第168圖圖示了實例30A的反射顏色。
第169圖圖示了實例30A的硬度。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧製品
110‧‧‧基板
120‧‧‧光學塗層
122‧‧‧外表面
130‧‧‧多層干涉堆疊
130A‧‧‧第一低RI層
130B‧‧‧第二高RI層
131‧‧‧覆蓋層
150‧‧‧抗刮層
Claims (54)
- 一種耐磨及抗刮的製品,包含:一基板,具有一主表面;以及一光學塗層,設置在該主表面上,該光學塗層包含一多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與該主表面相對的一外表面,其中該多層干涉堆疊包含複數個層,其中該複數個層包含一第一低RI層及一第二高RI層;如沿著約100nm至約500nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約12GPa或更大的一最大硬度;其中該製品呈現:在從約400nm至約700nm的範圍中的一光波長範圍上,如在約10%或更小的接近法線入射處量測的,在該外表面處量測的一單側平均適光反射率,以及如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的至少一個入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)以及該基板的該等反射顏色座標的至少一個, 其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,並且其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 一種耐磨及抗刮的製品,包含:一基板,具有一主表面;以及一光學塗層,設置在該主表面上,該光學塗層包含一多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與該主表面相對的一外表面,其中該多層干涉堆疊包含複數個層,其中該複數個層包含一第一低RI層及一第二高RI層;如沿著約100nm至約500nm的一壓痕深度在該外表面上由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約12GPa或更大的一最大硬度;其中該製品呈現下列中的至少一者:(1)約12%或更大的一單側適光平均光反射率,以及(2)約12%或更大的一單側最大反射率,對於在從約400nm至約700nm的範圍中的一光波長範圍上的至少一個接近法線入射角,在該外 表面處量測的。
- 如請求項2所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的至少一個入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項2所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的所有入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義, 其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義。
- 如請求項4所述之耐磨及抗刮的製品,其中該耐磨及抗刮的製品為一太陽鏡。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在從約400nm至約800nm的一光波長範圍上,約5%至約50%的一適光平均光透射率;如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,在法線入射處的該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品透射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等透射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項6所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:如在該外表面處量測的在呈現與一參考點小於約 12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的所有入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品透射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等透射顏色座標的至少一個。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射從20度至80度的至少一個入射照射角,約12或更大的一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射20度或更大的至少一個入射照射角,約12或更小的 一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項9所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射從0度至60度的所有入射照射角,約12或更小的一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項9所述之耐磨及抗刮的製品,其中於從約20度至約60度之範圍中的所有入射照射角,該製品呈現約6或更小的一角度顏色偏移。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該基板具有小於該製品的該最大硬度的一硬度。
- 如請求項1所述之耐磨及抗刮的製品,其中該多層干涉堆疊包含複數個週期,使得該第一低RI層及該第二高RI層交替,其中該多層干涉堆疊包含多達約10個週期。
- 如請求項1所述之耐磨及抗刮的製品,其中在從約6度至約40度的範圍中的一視角處的光波長範圍上,該單側平均適光反射率係約2%或更小。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該基板包括一非晶基板或一結晶基板。
- 如請求項15所述之耐磨及抗刮的製品,其中該非晶基板包括選自由下列所組成之群組的一玻璃:鈣鈉玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃,含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃。
- 如請求項16所述之耐磨及抗刮的製品,其中該玻璃經化學強化並且包括在該經化學強化的玻璃內從該經化學強化的玻璃的一表面延伸到約10μm或更大的一壓縮深度(DOC)的具有250MPa或更大的一表面壓縮應力的一壓縮應力(CS)層。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,進一步包含設置在該光學塗層上之一容易清潔的層、一類金剛石塗層或一抗刮塗層。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該光學塗層包括具有在從約500nm約5000nm的範圍中的一厚度的一抗刮層。
- 如請求項19所述之耐磨及抗刮的製品,其中該多層干涉堆疊設置在該抗刮層與該基板之間。
- 如請求項19所述之耐磨及抗刮的製品,其中:該多層干涉堆疊包含:包含具有10GPa或更小的一硬度的一材料的至少一層,以及包含具有12GPa或更大的一硬度的一材料的至少一層,其中在具有10GPa或更小的一硬度的該多層干涉堆疊中的層的總厚度係600nm或更小。
- 如請求項19所述之耐磨及抗刮的製品,其中:該多層干涉堆疊包含:包含具有10GPa或更小的一硬度的一材料的至少一層,以及包含具有12GPa或更大的一硬度的一材料的至少一層,其中在具有10GPa或更小的一硬度的該多層干涉堆疊中的層的總厚度係該多層干涉堆疊的總厚度的45%或更小。
- 如請求項1所述之耐磨及抗刮的製品,其中在從約400nm至約800nm的範圍中的一光波長範圍上,該製品呈現約50%至約95%的一平均適光透 射率。
- 如請求項1所述之耐磨及抗刮的製品,其中在從約400nm至約800nm的範圍中的一光波長範圍上,該多層干涉堆疊呈現約50%至約95%的一平均適光透射率。
- 如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中當移除該光學塗層的該最頂部200nm時:該接近法線適光平均反射率改變了約10%或更小,並且對於從0至90度的所有角度的反射顏色的範圍偏移了約6或更小,相對於在移除該光學塗層的該最頂部200nm之前的該接近法線適光平均反射率及反射的顏色。
- 一種玻璃,包含一鏡片,其中該鏡片包含如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品。
- 一種消費者電子產品,包含:一外殼,具有一前表面、一背面及側表面;電氣部件,至少部分在該外殼內提供,該等電氣部件至少包括一控制器、一記憶體、及一顯示器,該顯示器在該外殼的該正表面處或靠近該外殼的該正表面提供;以及 一覆蓋基板,設置在該顯示器上方,其中該外殼的一部分或該覆蓋基板的至少一個包含如請求項1至3中任一項所述之耐磨及抗刮的製品。
- 一種耐磨及抗刮的製品,包含:一基板,具有一主表面;以及一光學塗層,設置在該主表面上,該光學塗層包含一多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與該主表面相對的一外表面,其中該多層干涉堆疊包含複數個層,其中該複數個層包含一第一低RI層及一第二高RI層;其中該製品呈現下列中的至少一者:(1)約12%或更大的一單側適光平均光反射率,以及(2)約12%或更大的一單側最大反射率,對於在從約400nm至約700nm的範圍中的一光波長範圍上的至少一個接近法線入射角,在該外表面處量測的。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的至少一個入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座 標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考點大於約12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的所有入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在從約400nm至約800nm的一光波長範圍上, 約5%至約50%的一適光平均光透射率;如在該外表面處量測的在呈現與一參考點小於12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,在法線入射處的該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品透射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等透射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項31所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:如在該外表面處量測的在呈現與一參考點小於12的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至90度的所有入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品透射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等透射顏色座標的至少一個。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施 照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射從20度至80度的至少一個入射照射角,12或更大的一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射20度或更大的至少一個入射照射角,12或更小的一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項34所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現:在選自由A系列施照體、B系列施照體、C系列施 照體、D系列施照體、及F系列施照體所組成的該群組的一國際照明委員會施照體下,對於參考法線入射從0度至60度的所有入射照射角,12或更小的一反射角度顏色偏移,其中角度顏色偏移使用該等式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算,其中a*1及b*1表示當在法線入射處觀察時該製品的該等座標,並且a*2及b*2表示當在該入射照射角處觀察時該製品的該等座標。
- 如請求項34所述之耐磨及抗刮的製品,其中於從20度至60度之範圍中的所有入射照射角,該製品呈現約6或更小的一角度顏色偏移。
- 如請求項28所述之耐磨及抗刮的製品,其中該多層干涉堆疊包含複數個週期,使得該第一低RI層及該第二高RI層交替,其中該多層干涉堆疊包含多達10個週期。
- 如請求項28至36中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,進一步包含設置在該光學塗層上之一容易清潔的層、一類金剛石塗層或一抗刮塗層。
- 如請求項28至36中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中該光學塗層包含具有從500nm至5000nm之範圍中之一厚度的一抗刮層。
- 如請求項39所述之耐磨及抗刮的製品,其 中該多層干涉堆疊設置在該抗刮層與該基板之間。
- 如請求項39所述之耐磨及抗刮的製品,其中:該多層干涉堆疊包含:包含具有10GPa或更小的一硬度的一材料的至少一層,以及包含具有12GPa或更大的一硬度的一材料的至少一層。
- 如請求項41所述之耐磨及抗刮的製品,其中:具有10GPa或更小的一硬度之該多層干涉堆疊中之層的總厚度為600nm或更小。
- 如請求項41所述之耐磨及抗刮的製品,其中:具有10GPa或更小的一硬度之該多層干涉堆疊中之層的總厚度為該多層干涉堆疊的總厚度的45%或更小。
- 如請求項28至36中任一項所述之耐磨及抗刮的製品,其中當移除該光學塗層的最頂部200nm時:接近法線的適光平均反射率改變了10%或更少,以及相對於在移除該光學塗層的最頂部200nm之前的接近法線適光平均反射率及所反射的顏色,並且對於 從0至90度的所有角,所反射的顏色的範圍偏移了6或更小。
- 一種耐磨及抗刮的製品,包含:一基板,具有一主表面;一光學塗層,設置在該主表面上,該光學塗層包含一多層干涉堆疊,該多層干涉堆疊具有與該主表面相對的一外表面,其中該多層干涉堆疊包含複數個層,其中該複數個層包含一第一低RI層及一第二高RI層;以及如沿著約200nm至約600nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約10GPa或更大的一最大硬度,其中該製品呈現下列中的至少一者:(1)約12%或更大的一單側適光平均光反射率,以及(2)約12%或更大的一單側最大反射率,對於在從約400nm至約700nm的範圍中的一光波長範圍上的至少一個接近法線入射角,在該外表面處量測的。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中如沿著約200nm至約400nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的, 該製品呈現約10GPa或更大的一最大硬度。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中如沿著約200nm至約600nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約12GPa或更大的一最大硬度。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中如沿著約200nm至約600nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約14GPa或更大的一最大硬度。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中如沿著約200nm至約600nm的一壓痕深度在該外表面上藉由一Berkovich壓頭硬度測試量測的,該製品呈現約16GPa或更大的一最大硬度。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現50MPa與400MPa之間的一壓縮應力。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中該多層干涉堆疊包含複數個週期,使得該第一低RI層及該第二高RI層交替,其中該多層干涉堆疊包含多達約10個週期。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考 點為100或更小的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至60度的至少一個入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,以及其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
- 如請求項45所述之耐磨及抗刮的製品,其中該製品呈現如在該外表面處量測的在呈現與一參考點為100或更小的一參考點顏色偏移的一國際照明委員會施照體下,對於從0度至60度的所有入射角,在該(L*,a*,b*)比色量測系統中的製品反射顏色座標,該參考點包含該等顏色座標(a*=0,b*=0)及該基板的該等反射顏色座標的至少一個,其中,當該參考點係該等顏色座標(a*=0,b*=0)時,該顏色偏移由√((a*製品)2+(b*製品)2)定義,以及其中,當該參考點係該基板的該等顏色座標時,該顏色偏移由√((a*製品-a*基板)2+(b*製品-b*基板)2)定義。
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