具有保留的光学性质的耐刮擦的制品制造技术

本发明专利技术的一个或多个方面涉及一种制品，该制品包含设置在无机氧化物基材(110)上的光学膜结构(220),该无机氧化物基材可包含可作为无定形或晶体的强化的或非强化的基材,从而制品呈现耐刮擦性并保留与不含设置在其上面的光学膜结构的无机氧化物基材相同或更加改善的光学性质。在一种或多种实施方式中，该制品在可见光谱上(例如,380nm–780nm)呈现85％或更大的平均透明度。光学膜结构(200)的实施方式包括含铝的氧化物、含铝的氮氧化物、含铝的氮化物(例如,AlN)及其组合。本文所述的光学膜结构还包括含有氧化物的透明电介质，所述氧化物是例如硅氧化物、锗氧化物、铝氧化物及其组合。还提供了形成这种制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有保留的光学性质的耐刮擦的制品本申请根据35U.S.C.§119要求2013年9月13日提交的美国临时申请系列第61/877,568号的优先权，以及2013年5月7日提交的美国临时申请系列第61/820,407号的优先权，上述申请的内容是本申请的基础并通过参考完整地结合于此。背景本专利技术涉及用于显示器盖板玻璃应用的、具有耐刮擦性和保留的光学性质的制品,具体来说，涉及包含具有耐刮擦性的光学膜结构的制品,其中该制品在可见光谱上呈现85％或更大的平均透光率。如本文所使用，术语“可见光谱”包含约380nm-约780nm的波长。盖板玻璃制品常常用于保护电子产品中的关键装置，用于提供用来输入和/或显示和/或许多其它功能的用户界面。这种产品包括移动装置例如智能手机、mp3播放器和平板计算机。这些应用常常要求耐刮擦性和涉及最大透光率以及最小反射比的较强的光学性能特征。此外，盖板玻璃应用要求当观看角度变化时，以反射和/或透射的方式呈现或观察到的颜色不显著改变。这是因为，如果反射或透射随着观看角度发生显著程度的变化，产品的用户将察觉到显示器的颜色或亮度的变化，这会降低观察到的显示器的质量。在苛刻操作条件下使用之后，现有的盖板玻璃制品常常呈现刮擦。证据表明在单一事件中出现的尖锐接触导致的损坏是移动装置中所用的盖板玻璃制品中可见刮擦的主要来源。一旦盖板玻璃制品上出现显著的刮擦，产品的外观会劣化，因为刮擦导致光散射增加，这可导致显示器上的图象的亮度、清晰度和对比度显著降低。显著的刮擦还可影响触敏显示器的精确性和可靠性。因此，这些刮擦甚至是更不显著的刮擦是难看的，并可影响产品性能。单一事件刮擦损坏可与摩损损坏相对比。盖板玻璃通常不经历摩损损坏，因为摩损损坏通常通过来自硬的对表面物体(例如砂、碎石和砂纸)的往复滑动接触来产生。相反，盖板玻璃制品通常只经历与软的物体如手指的往复滑动接触。此外，摩损损坏可产生热量，这可降解膜材料中的化学键，导致制品发生薄片剥离或其它类型的损坏。此外，因为摩损损坏经历的时间段常常比导致刮擦的单一事件的时间更长，经历摩损损坏的膜材料还可发生氧化，这进一步降低膜和所得制品的耐久性。导致刮擦的单一事件通常不涉及与导致摩损损坏的事件相同的情况，因此常常用来阻止摩损损坏的解决方案不能阻止制品中的刮擦。此外，已知的刮擦和摩损损坏解决方案常常降低光学性质。因此，本领域需要呈现耐刮擦性和良好光学性能新的制品以及该制品的制造方法。概述本专利技术的第一方面涉及一种制品，该制品包含具有相反的主要表面和相反的次要表面的无机氧化物基材以及设置在该无机氧化物基材的相反的主要表面中的至少一个上的光学膜结构。根据一种或多种实施方式的制品在可见光谱上(例如,380nm–780nm)呈现85％或更大的平均透光率。在具体实施方式中,制品呈现的总反射比(其包含镜面反射比和漫反射比)等于或小于不含设置在其上面的光学膜结构的无机氧化物基材的总反射比。一种或多种实施方式的制品呈现基本上平坦的透明度光谱(或反射比光谱)或者透明度(或反射比)在可见光谱上是基本上恒定的。制品还可在(L,a*,b*)比色系统中呈现颜色,从而透明度颜色或反射比坐标与参考点的距离约小于2。在一种或多种实施方式中,参考点可为L*a*b*颜色空间(或颜色坐标a*＝0,b*＝0)中的原点(origin)(0,0)或者无机氧化物基材的颜色坐标。在一种或多种实施方式中,无机氧化物基材可包含无定形基材、晶体基材或其组合。在利用无定形基材的实施方式中,无定形基材可包含玻璃基材，该玻璃基材可为强化的或非强化的。无定形基材的示例包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱的硼硅酸盐玻璃和/或碱性硼铝硅酸盐玻璃。晶体基材的示例包含强化的玻璃陶瓷基材、非强化的玻璃陶瓷基材、单一晶体基材(例如,单晶基材例如蓝宝石)或其组合。根据一种或多种实施方式,光学膜结构赋予制品以耐刮擦性。例如,如通过本文所述的金刚石贝尔克维奇(Berkovitch)压头测试所测量，光学膜结构可包含硬度为至少16Gpa的至少一个层,。在其它实施方式中,当贴着碳化硅球对表面测量时,光学膜结构呈现的摩擦系数可小于0.3。光学膜结构可包含含硅的氧化物、含硅的氮化物、含铝的氮化物(例如,AlN和AlxSiyN)、含铝的氮氧化物(例如,AlOxNy和SiuAlvOxNy)、含铝的氧化物或其组合。在一些实施方式中,光学膜结构包含透明的介电材料，例如SiO2、GeO2、Al2O3、Nb2O5、TiO2、Y2O3和其它类似材料及其组合。一种或多种实施方式的光学膜结构可具有层状结构,或具体来说具有至少两个层(例如,第一层和第二层)，从而第一层设置在无机氧化物基材和第二层之间。在一种或多种实施方式中,光学膜结构的第一层可包含含硅的氧化物、含硅的氮化物、含铝的氧化物、含铝的氮氧化物(例如,AlOxNy和SiuAlvOxNy)、含铝的氮化物(例如,AlN和AlxSiyN)或其组合。具体来说,第一层可包含Al2O3,AlN,AlOxNy或其组合。在另一种选项中,第一层还可包含透明的介电材料，例如SiO2,GeO2,Al2O3,Nb2O5,TiO2,Y2O3和其它类似材料及其组合。在其中光学膜结构包含AlN或AlOxNy的实施方式中,AlN或AlOxNy可包含无定形结构、微晶结构或其组合。附加的或可选的,AlN或AlOxNy可包含多晶结构。在一种或多种实施方式中,光学膜结构可结合一种或多种改性剂。或者,光学膜结构可不含改性剂。在一种或多种具体实施方式中,可将至少一种改性剂结合进入利用AlN的光学膜结构。在这种实施方式中,可用至少一种改性剂掺杂AlN或与AlN形成合金。示例性改性剂包含BN,Ag,Cr,Mg,C和Ca。在一种变体中,光学膜结构呈现导电性质。在这种实施方式中,光学膜结构可结合改性剂，该改性剂中包含Mg和/或Ca。光学膜结构的第一层可包含第一子层和第二子层。在这种实施方式中,第一子层可设置在第二子层和无机氧化物基材之间。在一种变体中,第一子层可包含Al2O3，第二子层可包含AlN。在一种或多种实施方式中,第一子层可包含AlOxNy，第二子层可包含AlN。在另一种变体中,第一层包含3个子层(例如,第一子层、第二子层和第三子层)。在这种实施方式中,第一子层和第三子层可包含AlN，第二子层可包含透明的介电材料例如SiO2,GeO2,Al2O3,Nb2O5,TiO2,Y2O3和其它类似材料及其组合。在一种或多种实施方式中,光学膜结构的第一层可包含组成梯度。该组成梯度可包含氧含量梯度、氮含量梯度、硅含量梯度和/或铝含量梯度。在一种或多种实施方式中,组成梯度可包含硅/铝组成梯度,其中硅和铝的原子％沿着第一层的厚度彼此独立地变化或彼此相关地发生变化。在其它实施方式中，组成梯度可包含氧/氮组成梯度,其中氧和氮的原子％沿着第一层的厚度彼此独立地变化或彼此相关地发生变化。在具体实施方式中,第一层的氧含量和/或硅含量可朝着远离无机氧化物基材的方向沿着第一层的厚度降低。在另一种实施方式中,铝和/或氮含量梯度可朝着远离无机氧化物基材的方向沿着第一层的厚度增加。在一个或多个实施例中,第一层可包含氧含量梯度且包含AlN。在这种实施方式中,邻近第二层的第一层可不含氧。在具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包括：具有相反的主要表面的无机氧化物基材；和设置在该无机氧化物基材的第一主要表面上的光学膜结构,其中该光学膜结构具有耐刮擦性,并且其中该制品在可见光谱上呈现85％或更大的平均透明度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.07 US 61/820,407;2013.09.13 US 61/877,5681.一种制品，其包括：基材，所述基材具有表面，并包括玻璃、玻璃陶瓷或单晶蓝宝石；和光学膜，所述光学膜设置在所述基材表面上形成涂覆的表面，所述光学膜包括第二层和设置在所述第二层和所述基材之间的第一层；其中，如通过用贝尔克维奇压头挤压所述涂覆的表面来形成压痕所测量，该压痕具有距离所述涂覆的表面的表面至少100纳米的压痕深度，所述制品包括16GPa或更大的硬度，和其中所述制品包括85％或更大的平均透光率；且其中所述制品呈现下述的一种或多种:在法向入射观看时具有透明度颜色坐标的在(L,a*,b*)比色系统中的颜色透明度,从而该透明度颜色坐标和参考点之间的距离小于2,和在法向入射观看时具有反射比颜色坐标的在(L,a*,b*)比色系统中的颜色反射比,从而该反射比颜色坐标和参考点之间的距离小于2,和其中该参考点包含颜色坐标(a*＝0,b*＝0)和基材的颜色坐标中的至少一种,和其中,当参考点是基材的颜色坐标时,和其中,当参考点是颜色坐标(a*＝0,b*＝0)时,2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述第一层包括第一低折射率RI子层和第二高RI子层。3.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述第一层包括多个子层组，所述多个子层组包括第一低RI子层和第二高RI子层。4.如权利要求3所述的制品，其特征在于，所述第一层还包括设置在下述至少一种之间的第三子层：所述多个子层和所述第二层；所述基材和所述多个子层组，且其中所述第三子层的RI在所述第一低RI子层的折射率与所述第二高RI子层的折射率之间。5.如权利要求3所述的制品，其特征在于，所述光学膜包括最高达10个子层组。6.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述第一层包括800纳米或更小的厚度。7.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品包括5％或更小的总反射比。8.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品包括平均透明度或平均反射率。9.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述玻璃基材选自下组：钠钙玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、含碱金属的硼硅酸盐玻璃和碱金属铝硼硅酸盐玻璃。10.如权利要求9所述的制品，其特征在于，所述基材是化学强化的并包含压缩应力(CS)层，所述压缩应力(CS)层具有至少300MPa的表面CS，所述表面CS从所述化学强化的玻璃的表面在所述化学强化的玻璃之内延伸到至少15微米的层深度(DOL)。11.一种制品，其包括：基材，所述基材包括基材表面，并包括玻璃、玻璃陶瓷或单晶蓝宝石；和光学膜，所述光学膜设置在所述基材表面上形成涂覆的表面；其中所述光学膜包括第二层和设置在所述第二层和所述基材之间的第一层，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·科齐三世，C·A·保尔森，J·J·普莱斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US