光学涂层具有残留压缩应力的经涂覆的制品制造技术

经涂覆的制品包括具有主表面的基材以及布置在基材的主表面上的光学涂层。至少一部分的光学涂层包括约50MPa或更大的残留压缩应力。经涂覆的制品具有约0.5％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的。经涂覆的制品具有约80％或更大的平均适光透射率。

Coated Products with Residual Compressive Stress in Optical Coatings

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学涂层具有残留压缩应力的经涂覆的制品
技术介绍
相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年12月30日提交的美国临时申请系列第62/440,682号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开涉及耐用和/或耐划痕制品及其制造方法，更具体地，涉及透明基材上的耐用和/或耐划痕光学涂层。技术背景覆盖制品通常用于保护电子产品内的器件，用于提供用户界面进行输入和/或显示，和/或提供许多其它功能。此类产品包括移动装置，例如智能手机、可穿戴物(例如，手表)、mp3播放器和平板电脑。覆盖制品还包括建筑制品，运输制品(例如，用于车辆应用、火车、飞行器、船舶等的制品)，电器制品或者受益于部分透明度、耐划痕性、耐磨损性或其组合的任意制品。这些应用通常要求耐划痕性以及最大透光性和最小反射性方面的牢靠光学性能特性。此外，一些覆盖应用受益于在反射和/或透射中所展现或察觉到的颜色没有随着观察角的变化发生可感知的变化。这是因为，在显示器应用中，如果随着观察角的改变，反射或透射的颜色具有可感知程度的变化的话，则产品的用户会察觉到显示器的颜色或亮度变化，这会降低显示器的感官质量。在其他应用中，颜色的变化可能对装置的美学外观或者其他功能造成负面影响。可以通过使用各种减反射涂层来改善覆盖制品的光学性能；但是已知的减反射涂层易受磨损或者磨耗。此类磨损会危及通过减反射涂层实现的任何光学性能的改善。磨损损坏可以包括来自对立面物体(例如手指)的来回滑动接触。此外，磨损损坏会产生热量，这会劣化膜材料中的化学键，并对覆盖玻璃产生剥落和其他类型的损坏。由于通常在较长期情况下而非引起划痕的单次事件中产生磨损损坏，发生磨损损坏的涂覆材料还会发生氧化，这会进一步劣化涂层的耐用性。已知的减反射涂层还容易受到划痕损坏，并且通常比其上布置了此类涂层的下方基材更容易受到划痕损坏。在一些情况下，大部分的此类划痕损坏包括微延展性划痕，这通常包括材料中的单槽，其具有约100nm至约500nm的深度和延长的长度。可能通过其他类型的可见损坏造成微延展性划痕，例如，表面下开裂、摩擦开裂、碎片和/或磨损。证据表明，大部分的此类划痕和其他可见损坏是由于单次接触事件中发生的锋利接触导致的。一旦在覆盖基材上出现明显划痕，制品的外观下降，这是因为划痕引起光散射的增加，而这可能引起显示器的亮度、透明度和图像对比度的明显下降。明显划痕还影响了包括触摸感应显示器的制品的精度和可靠性。单次事件划痕损坏可以与磨损损坏形成对比。单次事件划痕损坏不是由多次接触事件(例如与硬的对立面物体(例如，砂、砂砾和砂纸)的往复滑动接触)造成的，其通常也不产生热(这会劣化膜材料中的化学键并导致剥落和其他类型的损坏)。此外，单次事件划痕通常不引起氧化或者涉及导致磨损损坏的相同条件，因此，用于防止磨损损坏的解决方案通常也不可用于防止划痕。除此之外，已知的划痕和磨损损坏解决方案通常有损于光学性质。
技术实现思路
根据一些实施方式，经涂覆的制品可以包括具有主表面的基材以及光学涂层，所述光学涂层布置在基材的主表面上且形成空气侧表面。光学涂层可以包括一层或多层沉积材料。至少一部分的光学涂层可以包括约50MPa或更大的残留压缩应力。经涂覆的制品可以具有约0.5％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的。经涂覆的制品可以具有约80％或更大的平均适光透射率。根据一些实施方式，经涂覆的制品的制造方法可以包括在透明基材的主表面上沉积光学涂层。光学涂层可以形成空气侧表面并且包括一层或多层沉积材料。至少一部分的光学涂层可以包括约50MPa或更大的残留压缩应力。经涂覆的制品可以具有约0.5％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的。经涂覆的制品可以具有约80％或更大的平均适光透射率。实施方式1：一种经涂覆的制品，其包括：包含主表面的基材；光学涂层，其布置在基材的主表面上并形成空气侧表面，所述光学涂层包括一层或多层沉积材料；其中，至少一部分的光学涂层包括大于约50MPa的残留压缩应力；光学涂层包括约0.4％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的；光学涂层包括12GPa或更大的最大硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试，沿着约50nm和更大的压痕深度，在空气侧表面上测得的；以及经涂覆的制品包括约80％或更大的平均适光透射率。实施方式2：实施方式1的经涂覆的制品，其具有以下一种：(i)光学涂层包括：厚度是约350nm至小于约600nm；失效应变大于约0.65％；和最大硬度是14GPa或更大；以及(ii)光学涂层包括：厚度是约600nm或更大；涂层失效应变大于约0.4％；和最大硬度是13GPa或更大。实施方式3：实施方式1或实施方式2的经涂覆的制品，其中，光学涂层具有残留应力的部分还包括多种可离子交换金属离子和多种经离子交换金属离子，所述经离子交换金属离子包括的原子半径大于所述可离子交换金属离子的原子半径。实施方式4：实施方式1或实施方式2的经涂覆的制品，其中，通过机械喷粒(mechanicalblasting)在光学涂层上赋予残留压缩应力。实施方式5：实施方式1或实施方式2的经涂覆的制品，其中，至少一部分的光学涂层具有热膨胀系数以及基材具有热膨胀系数，其中，基材包括的热膨胀系数大于所述至少一部分的光学涂层的热膨胀系数，其中，热膨胀系数是在约20℃至约300℃的温度范围上测量的。实施方式6：实施方式5的经涂覆的制品，其中，基材的热膨胀系数与所述至少一部分的光学涂层的热膨胀系数之比是约1.2:1或更大。实施方式7：实施方式1-6中任一项的经涂覆的制品，其中，通过布氏压痕计硬度测试，在空气侧表面上测得，经涂覆的制品沿着约50nm和更大的压痕深度展现出约14GPa或更大的最大硬度。实施方式8：如实施方式1-7中任一项的经涂覆的制品，其中，基材包括无定形基材或晶体基材。实施方式9：一种经涂覆的制品的制造方法，该方法包括：在基材的主表面上沉积光学涂层，所述光学涂层形成空气侧表面并且包括一层或多层沉积材料；其中，至少一部分的光学涂层包括大于约50MPa的残留压缩应力；光学涂层包括约0.4％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的；光学涂层包括12GPa或更大的最大硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试，沿着约50nm和更大的压痕深度，在空气侧表面上测得的；以及经涂覆的制品包括约80％或更大的平均适光透射率。实施方式10：实施方式9的方法，其具有以下一种：(i)光学涂层包括：厚度是约350nm至小于约600nm；失效应变大于约0.65％；和最大硬度是14GPa或更大；以及(ii)光学涂层包括：厚度是约600nm或更大；涂层失效应变大于约0.4％；和最大硬度是13GPa或更大。实施方式11：实施方式9或实施方式10的方法，其还包括通过对沉积的光学涂层进行离子交换加工，在光学涂层上赋予残留压缩应力。实施方式12：实施方式11的方法，其中，离子交换加工包括使光学涂层与离子盐浴接触。实施方式13：实施方式11或实施方式12的方法，其中，离子交换加工包括场辅助离子交换。实施方式14：实施方式9或实施方式10的方法，其还包括通过机械喷粒在光学涂层上赋予残留压缩应力。实施方式15：实施方式9或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经涂覆的制品，其包括：包含主表面的基材；光学涂层，其布置在基材的主表面上并形成空气侧表面，所述光学涂层包括一层或多层沉积材料；其中，至少一部分的光学涂层包括大于约50 MPa的残留压缩应力；光学涂层包括约0.4％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的；光学涂层包括12 GPa或更大的最大硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试，沿着约50nm和更大的压痕深度，在空气侧表面上测得的；以及经涂覆的制品包括约80％或更大的平均适光透射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.30 US 62/440,6821.一种经涂覆的制品，其包括：包含主表面的基材；光学涂层，其布置在基材的主表面上并形成空气侧表面，所述光学涂层包括一层或多层沉积材料；其中，至少一部分的光学涂层包括大于约50MPa的残留压缩应力；光学涂层包括约0.4％或更大的失效应变，这是通过环上环拉伸测试过程测得的；光学涂层包括12GPa或更大的最大硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试，沿着约50nm和更大的压痕深度，在空气侧表面上测得的；以及经涂覆的制品包括约80％或更大的平均适光透射率。2.如权利要求1所述的经涂覆的制品，其具有以下一种情况：(i)光学涂层包括：厚度是约350nm至小于约600nm；失效应变大于约0.65％；和最大硬度是14GPa或更大；以及(ii)光学涂层包括：厚度是约600nm或更大；涂层失效应变大于约0.4％；和最大硬度是13GPa或更大。3.如权利要求1或2所述的经涂覆的制品，其中，光学涂层包含残留应力的部分还包括多种可离子交换金属离子和多种经离子交换金属离子，所述经离子交换金属离子包括的原子半径大于所述可离子交换金属离子的原子半径。4.如权利要求1或2所述的经涂覆的制品，其中，通过机械喷粒在光学涂层上赋予残留压缩应力。5.如权利要求1或2所述的经涂覆的制品，其中，所述至少一部分的光学涂层包括热膨胀系数以及基材包括热膨胀系数，其中，基材包括的热膨胀系数大于所述至少一部分的光学涂层的热膨胀系数，其中，热膨胀系数是在约20℃至约300℃的温度范围上测量的。6.如权利要求5所述的经涂覆的制品，其中，基材的热膨胀系数与所述至少一部分的光学涂层的热膨胀系数之比是约1.2:1或更大。7.如权利要求1-6中任一项所述的经涂覆的制品，其中，光学涂层展现出约14GPa或更大的最大硬度。8.如权利要求1-7中任一项所述的涂覆制品，其中，基材包括无定形基材或晶体基材。9.一种消费电子产品，其包括：具有前表面、背表面和侧表面的外壳；至少部分提供在所述外壳内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·哈特，胡广立，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