具有耐久性和耐划痕性的防反射制品制造技术

本文描述了具有耐久性的防反射制品的实施方式。在一种或多种实施方式中，所述制品包含基材和设置在主表面上的光学涂层。所述光学涂层包含形成防反射表面的防反射涂层和耐划痕涂层。所述制品展现出12GPa或更大的最大硬度，所述最大硬度通过布氏压头硬度测试沿着约100nm或更深的压痕深度在防反射表面上测得。在约400nm～约800nm范围内的光学波长区内，一些实施方式的制品展现出约8％或更小的单侧平均反光率以及小于约2的透射或反射的参照点色偏，所述单侧平均反光率在所述防反射表面上测得。在一些实施方式中，所述制品在垂直入射至20度或更大的入射照明角度之间的所有角度下展现出约5或更小的角色偏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有耐久性和耐划痕性的防反射制品相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求2015年4月2日提交的美国临时申请系列号62/142114、2014年12月31日提交的美国临时申请系列号62/098836、2014年12月31日提交的美国临时申请系列号62/098819、2014年7月23日提交的美国临时申请系列号62/028014、2014年6月10日提交的美国临时申请系列号62/010092以及2014年5月12日提交的美国临时申请系列号61/991656的优先权，本申请以这些文献的内容为基础，且通过引用将它们全文纳入本文。背景本专利技术涉及具有耐久性和耐划痕性的防反射制品及其制造方法，更具体而言，涉及具有多层式防反射涂层的制品，所述防反射涂层具有耐磨性、耐划痕性、低反射性以及无色透射和/或反射。人们经常使用盖板制品来保护电子产品内部的关键器件，以提供用于输入和/或显示的用户界面，以及/或者提供许多其他的功能。这些产品包括移动设备，例如智能手机、mp3播放机和平板电脑。盖板制品还包括建筑制品、运输制品(例如用于汽车应用、火车、飞机、船舶等中的制品)、家电制品或任何需要一定程度的透明度、耐划痕性、耐磨性或以上性质的组合的制品。这些应用常常需要耐划痕性和强光学性能特征，即最大透光率和最小反射率。另外，一些盖板应用要求在反射和/或透射中显示或看到的颜色不随视角的改变而显著变化。这是因为，在显示器应用中，如果颜色在反射或透射中随着视角的变化而发生可感知程度的变化，则产品的使用者会感觉到显示器的颜色或亮度发生变化，这会降低显示器的感官质量。在其它应用中，色彩的变化会对美感需求或其它功能需求产生负面影响。盖板制品的光学性能可通过使用各种防反射涂层来改善，但是已知的防反射涂层容易受到损耗或磨损的影响。这种磨损会减弱任何通过防反射涂层所取得的光学性能的改善。例如，光学过滤器经常由具有不同折射率的多层涂层制得，以及由光学透明的电介质材料(例如氧化物、氮化物和氟化物)制得。用于这种光学过滤器的典型的氧化物中的大多数为宽带隙材料，它们不具有用于移动装置、建筑制品、运输制品或家电制品中所必需的机械性质，例如硬度。氮化物或类金刚石涂层可展现出高硬度值，但是这些材料不具有所述应用所需的透射性。磨损损伤可包括来自相对面物体(例如手指)的往复滑动接触。此外，磨损损伤会生热，这会削弱薄膜材料中的化学键，给防护玻璃造成剥落及其他类型的损伤。由于磨损损伤通常比造成划痕的单一事件经历更长的时间，经历了磨损损伤的设置的涂层材料还会发生氧化，这进一步降低了涂层的耐久性。已知的防反射涂层还容易受到划痕损伤的影响，且经常比下方的设置有这些涂层的基材更容易受到划痕损伤。在一些例子中，这些划痕损伤中的很大一部分包括微延展性(microductile)划痕，其通常包括材料中具有延伸长度且深度在约100nm～约500nm范围内的单一凹槽。微延展性划痕可伴随其它类型的可见损伤一起出现，例如表面下破裂、摩擦破裂、碎片和/或磨耗。有证据暗示这些划痕和其它可见损伤中的大部分是由在单一接触事件中发生的尖锐接触导致的。盖板基材上一旦出现明显擦痕，产品外观就会变差，因为擦痕使光散射增强，而这会导致显示图像的亮度、清晰度和对比度显著降低。明显的擦痕还会影响包括触敏显示器的制品的精度和可靠性。单一事件划痕损伤可与磨损损伤形成对比。单一事件划痕损伤并非由多个接触事件导致，例如来自于坚硬的相对表面物体(例如沙子、砾石和砂纸)的往复滑动接触，其通常也不会产生热量，所述热量会削弱膜材料中的化学键并导致剥落和其他类型的损伤。另外，单一事件的划痕通常不会导致氧化或者涉及会导致磨损损伤的相同条件，所以，通常用于预防磨损损伤的解决方案可能并不能预防划痕。而且，已知的划痕和磨损损伤解决方案还往往会影响光学性质。所以，需要新的防护制品及其制造方法，它们耐磨损、耐划痕并且具有改善的光学性能。专利技术概述本文描述了具有耐久性和耐划痕性的防反射制品的实施方式。在一种或多种实施方式中，制品包含基材和设置在主表面上并形成防反射表面的光学涂层。在一种或多种实施方式中，光学涂层包含防反射涂层。制品通过展现出约12GPa或更大的最大硬度来展现耐划痕性，所述最大硬度通过本文所述的布氏压头硬度测试沿着约50nm或更深(例如约100nm或更深、约50nm～约300nm、约50nm～约400nm、约50nm～约500nm、约50nm～约600nm、约50nm～约1000nm、或者约50nm～约2000nm)的压痕深度在防反射表面上测得。制品展现出耐磨性，所述耐磨性通过在防反射表面上使用本文所述的泰伯尔测试进行500个循环的磨损来测量。在一种或多种实施方式中，制品展现出(在防反射表面上测得的)包含约1％或更小的雾度的耐磨性，所述雾度通过使用具有直径约为8mm的孔的雾度计来测量。在一种或多种实施方式中，制品展现出(在防反射表面上测得的)包含约12nm或更小的平均粗糙度Ra的耐磨性，所述平均粗糙度Ra通过原子力显微镜测得。在一种或多种实施方式中，制品展现出(在防反射表面上测得的)包含在约40度或更小的极散射角之下约为0.05或更小的散射光强度(单位为1/球面度)的耐磨性，所述散射光强度通过使用具有2mm孔的用于散射测量的成像球在600nm的波长处在垂直入射和透射条件下测得。在一些例子中，制品展现出(在防反射表面上测得的)包含在约20度或更小的极散射角之下约为0.1或更小的散射光强度(单位为1/球面度)的耐磨性，所述散射光强度通过使用具有2mm孔的用于散射测量的成像球在600nm的波长处在垂直入射和透射条件下测得。一种或多种实施方式的制品在透光性和/或反光性方面展现出优异的光学性能。在一种或多种实施方式中，制品在(例如约400nm～约800nm、或约450nm～约650nm范围内的)光学波长区内展现出(只在防反射表面上测得的)约92％或更大(例如约98％或更大)的平均透光率。在一些实施方式中，制品在光学波长区内展现出(只在防反射表面上测得的)约2％或更小(例如约1％或更小)的平均反光率。制品可在光学波长区内展现出平均振幅约为1个百分点或更小的平均透光率或平均反光率。在一种或多种实施方式中，制品在垂直入射下展现出只在防反射表面上测得的约1％或更小的平均适光反射率。在一些实施方式中，制品展现出只在防反射表面上在垂直入射或近垂直入射(例如0～10度)下测得的小于约10％的单侧平均适光反射率。在一些实施方式中，单侧平均适光反射率约为9％或更小、约8％或更小、约7％或更小、约6％或更小、约5％或更小、约4％或更小、约3％、或约2％或更小。在一些例子中，当使用光源从相对于入射照明角度约2度～约60度范围内的参照照明角对防反射表面进行观察时，制品展现出小于约10(例如为5或更小、4或更小、3或更小、2或更小、或约1或更小)的(如本文所述的)角色偏。示例性的光源包括CIEF2、CIEF10、CIEF11、CIEF12和CIED65中的任一种。在一种或多种实施方式中，在CIEL*,a*,b*色度系统中，制品可在约0～约60度范围内的所有入射照明角度下展现出小于约2的b*值。替代地或附加地，一些实施方式的制品在垂直入射下展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包含：具有主表面的基材；和设置在所述主表面上且形成防反射表面的光学涂层，所述光学涂层包含防反射涂层，所述制品展现出约12GPa或更大的最大硬度，所述最大硬度通过布氏压头硬度测试沿着约100nm或更深的压痕深度在所述防反射表面上测得；所述制品在约400nm～约800nm范围内的光学波长区内展现出约8％或更小的单侧平均反光率，所述单侧平均反光率在所述防反射表面上测得，且所述制品展现出下述中的一项或两项：在国际照明协会光源的垂直入射下，(L*,a*,b*)色度系统中制品的透射色坐标展现出相对于参照点小于约2的参照点色偏，所述参照点色偏在所述防反射表面上测得，所述参照点包含色坐标(a*＝0,b*＝0)和所述基材的透射色坐标中的至少一种；在国际照明协会光源的垂直入射下，(L*,a*,b*)色度系统中制品的反射色坐标展现出相对于参照点小于约5的参照点色偏，所述参照点色偏在所述防反射表面上测得，所述参照点包含色坐标(a*＝0,b*＝0)、色坐标(a*＝‑2,b*＝‑2)和所述基材的反射色坐标中的至少一种，其中，当所述参照点为色坐标(a*＝0,b*＝0)时，所述色偏由下式定义：√((a*制品)...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.12 US 61/991,656;2014.06.10 US 62/010,092;1.一种制品，其包含：具有主表面的基材；和设置在所述主表面上且形成防反射表面的光学涂层，所述光学涂层包含防反射涂层，所述制品展现出约12GPa或更大的最大硬度，所述最大硬度通过布氏压头硬度测试沿着约100nm或更深的压痕深度在所述防反射表面上测得；所述制品在约400nm～约800nm范围内的光学波长区内展现出约8％或更小的单侧平均反光率，所述单侧平均反光率在所述防反射表面上测得，且所述制品展现出下述中的一项或两项：在国际照明协会光源的垂直入射下，(L*,a*,b*)色度系统中制品的透射色坐标展现出相对于参照点小于约2的参照点色偏，所述参照点色偏在所述防反射表面上测得，所述参照点包含色坐标(a*＝0,b*＝0)和所述基材的透射色坐标中的至少一种；在国际照明协会光源的垂直入射下，(L*,a*,b*)色度系统中制品的反射色坐标展现出相对于参照点小于约5的参照点色偏，所述参照点色偏在所述防反射表面上测得，所述参照点包含色坐标(a*＝0,b*＝0)、色坐标(a*＝-2,b*＝-2)和所述基材的反射色坐标中的至少一种，其中，当所述参照点为色坐标(a*＝0,b*＝0)时，所述色偏由下式定义：√((a*制品)2+(b*制品)2)，其中，当所述参照点为色坐标(a*＝-2,b*＝-2)时，所述色偏由下式定义：√((a*制品+2)2+(b*制品+2)2)，且其中，当所述参照点为所述基材的所述色坐标时，所述色偏由下式定义：√((a*制品-a*基材)2+(b*制品-b*基材)2)。2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，在国际照明协会光源的照射下，所述制品在相对于垂直入射为20度或更大的入射照明角度下展现出约5或更小的角色偏，所述国际照明协会光源选自A系列光源、B系列光源、C系列光源、D系列光源和F系列光源，其中，所述角色偏通过使用下式来计算：√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)，其中，a*1和b*1表示在垂直入射下进行观察时所述制品的坐标，而a*2和b*2则表示在入射照明角度下进行观察时所述制品的坐标。3.如权利要求2所述的制品，其特征在于，所述制品在约20度～约60度范围内的所有入射照明角度下展现出约5或更小的角色偏。4.如权利要求2或3所述的制品，其特征在于，所述基材的硬度小于所述制品的最大硬度。5.如前述权利要求中任一项所述的制品，其特征在于，所述制品在使用泰伯尔测试对所述防反射表面进行500个循环的磨损之后展现出耐磨性，所述防反射表面包含下述中的一项或多项：约1％或更小的雾度，所述雾度通过带孔的雾度计测得，其中，所述孔具有约8mm的直径；约12nm或更小的平均粗糙度Ra，所述平均粗糙度Ra通过原子力显微镜测得；在约40度或更小的极散射角处约为0.05或更小的散射光强度(单位为1/球面度)，所述散射光强度通过使用具有2mm孔的用于散射测量的成像球在600nm的波长处在垂直入射和透射条件下测得；在约20度或更小的极散射角之下约为0.1或更小的散射光强度(单位为1/球面度)，所述散射光强度使用具有2mm孔的用于散射测量的成像球在600nm的波长处在垂直入射和透射条件下测得。6.如前述权利要求中任一项所述的制品，其特征在于，所述防反射涂层包含多个层，且所述多个层包含第一低RI层、第二高RI层和可选的第三层。7.如权利要求6所述的制品，其特征在于，所述防反射涂层包含多个周期，以使所述第一低RI层和所述第二高RI层交替设置。8.如权利要求7所述的制品，其特征在于，所述防反射涂层包含不超过约10个周期。9.如前述权利要求中任一项所述的制品，其特征在于，在约6度～约40度范围内的观察角度下，所述单侧平均反光率在光学波长区内约为2％或更小。10.如前述权利要求中任一项所述的制品，其特征在于，所述基材包含无定形基材或晶体基材。11.如权利要求10所述的制品，其特征在于，所述无定形基材包含选自钠钙玻璃、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的玻璃。12.如权利要求11所述的制品，其特征在于，所述玻璃经过化学强化且包含压缩应力(CS)层，在经过化学强化的玻璃中，所述压缩应力(CS)层从经过化学强化的玻璃的表面延伸至至少约10μm的层深度(DOL)处，且具有至少250MPa的表面CS。13.如前述权利要求中任一项所述的制品，其特征在于，还包含设置在所述光学涂层上的易清洁涂层、类金刚石涂层或耐划痕...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·哈特，K·W·科赫三世，C·A·伯尔森，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