混合梯度干涉硬涂层制造技术

耐用且耐划痕的制品包括具有梯度部分的低反射率光学涂层。在一些实施方式中，制品包括：包含第一主表面的基材；以及布置在第一主表面上方的光学涂层。光学涂层包括：第二主表面；厚度；和第一梯度部分。光学涂层的折射率沿着光学涂层的厚度变化。第一梯度部分的最大折射率与第一梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大。沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，第一梯度部分的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。制品展现出3％或更小的单侧适光平均反光率，以及10GPa至30GPa的最大硬度。

Mixed gradient interference hard coating

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合梯度干涉硬涂层相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年8月31日提交的美国临时申请系列第62/552,618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。
技术介绍
本公开内容涉及耐用且耐划痕制品及其制造方法，更具体地，涉及展现出具有耐磨损性和耐划痕性的光学涂层的制品。光学涂层具有梯度部分，但是仍然展现出多层干涉堆叠的光学特性。已知的多层干涉堆叠易于发生磨耗或磨损。此类磨损会危及通过多层干涉堆叠实现的任何光学性能的改善。例如，滤光器通常由具有不同折射率的多层涂层制造，并且是由透光电介质材料(例如，氧化物、氮化物和氟化物)制造的。用于此类滤光器的大多数的常用氧化物是宽带隙材料，其不具有用于移动装置、建筑制品、运输制品或电器制品所需的机械性质，例如硬度。氮化物和钻石状涂层可展现出高硬度值，但是此类材料不展现出此类应用所需的透射率。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，发生磨损损坏的涂层材料还会发生氧化，这进一步劣化了涂层的耐用性。已知的多层干涉堆叠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。一旦出现明显的划痕，则由于划痕引起光散射的增加(这可能导致光学性质的明显下降)导致制品的外观变差。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。在堆叠的多层之间具有锋利界面的多层干涉堆叠中，此类界面可能是堆叠抗机械破坏能力中的弱点。因此，需要新的光学涂层以及它们的制造方法，其是耐磨损、耐划痕的，并且具有改善的光学性能，以及相对于多层干涉堆叠具有改善的机械性能。
技术实现思路
本公开内容描述的实施方式涉及耐用且耐划痕制品，其包括低反射光学涂层，所述低反射光学涂层包括梯度部分。在一些实施方式中，制品包括：包含第一主表面的基材；以及布置在第一主表面上方的光学涂层。光学涂层包括：与第一主表面相对的第二主表面；垂直于第二主表面的方向上的厚度；以及第一梯度部分。光学涂层的折射率沿着光学涂层的厚度在第一主表面与第二主表面之间变化。第一梯度部分的最大折射率与第一梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大。沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，第一梯度部分的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。制品展现出在第二主表面处测得的3％或更小的单侧适光平均光反射率。制品还展现出约10GPa至约30GPa的最大硬度，其中，最大硬度是在第二主表面上通过如下方式进行测量的：用布氏压痕计对第二主表面进行压痕，以形成压痕，所述压痕包括距离第二主表面的表面约100nm或更深的压痕深度。在0.04的折射率变化上，沿着厚度方向测量折射率“斜率”。在一些实施方式中，本文所述的任意实施方式可以具有：第一梯度部分的最大折射率与第一梯度部分的最小折射率之差是0.1或更大。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，第一梯度部分的最大折射率与第一梯度部分的最小折射率之差是0.3或更大。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在第二主表面上进行测量，制品展现出80％或更大的适光平均透射率。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.02/nm或更小或者0.012/nm或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.001/nm或更大或者0.005/nm或更大。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，光学涂层还包括高硬度部分。高硬度部分的厚度是200nm或更厚或者1000nm或更厚。高硬度部分中的平均折射率是1.6或更大。高硬度部分的最大硬度是10GPa或更大，其中，最大硬度是通过如下方式测量的：用布氏压痕计对厚的高硬度部分进行压痕，以形成包含约100nm或更大的压痕深度的压痕。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，对于高硬度部分的95％或更大的厚度，高硬度部分的最大折射率与高硬度部分的最小折射率之差是0.05或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，沿着高硬度部分的厚度的每个地方，高硬度部分的最大折射率与高硬度部分的最小折射率之差是0.05或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在
技术实现思路
部分的任意段落的实施方式中，光学涂层沿着厚度方向从第二主表面朝向第一主表面依次包括：第一梯度部分，以及与第一梯度部分接触的高硬度部分。在高硬度部分与第一梯度部分接触的地方，高硬度部分的折射率与第一梯度部分的最大折射率之差是0.05或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，光学涂层还包括布置在高硬度部分与基材之间的第二梯度部分。第二梯度部分与高硬度部分接触。第二梯度部分的最大折射率与第二梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大。沿着第二梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，第一梯度部分的折射率沿着厚度以移动远离第二主表面的方向单调增加。并且，第二梯度部分的折射率沿着厚度以移动远离第二主表面的方向单调递减。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，光学涂层由第一梯度部分、高硬度部分和第二梯度部分构成，以及其中，光学涂层与基材直接接触，以及其中，所述第二主表面是外表面。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在光学涂层中的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在第二主表面进行测量，对于0至60度的所有观察角，制品展现出的单侧反射颜色范围包括包含20或更小的绝对值的所有a*和所有b*点。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在第二主表面进行测量，对于0至60度的所有观察角，制品展现出的单侧反射颜色范围包括包含8或更小的绝对值的所有a*和所有b*点。在一些实施方式中，对于本文所述的任意实施方式，在第二主表面进行测量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制品，其包括：/n包含第一主表面的基材；以及/n布置在所述第一主表面上的光学涂层，所述光学涂层包括：/n与所述第一主表面相对的第二主表面；/n方向垂直于所述第二主表面的厚度；和/n第一梯度部分；/n其中，/n光学涂层的折射率沿着光学涂层的厚度在所述第一主表面与所述第二主表面之间变化；/n所述第一梯度部分的最大折射率与所述第一梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大；/n沿着所述第一梯度部分的厚度的每个地方，所述第一梯度部分的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小；/n其中，制品展现出：/n在第二主表面处测得的3％或更小的单侧适光平均光反射率，和/n约10GPa至约30GPa的最大硬度，其中，最大硬度是在所述第二主表面上通过如下方式进行测量的：用布氏压痕计对所述第二主表面进行压痕，以形成压痕，所述压痕包括距离所述第二主表面的表面约100nm或更深的压痕深度；/n其中，在0.04的折射率变化上，沿着厚度方向测量斜率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 US 62/552,6181.一种制品，其包括：
包含第一主表面的基材；以及
布置在所述第一主表面上的光学涂层，所述光学涂层包括：
与所述第一主表面相对的第二主表面；
方向垂直于所述第二主表面的厚度；和
第一梯度部分；
其中，
光学涂层的折射率沿着光学涂层的厚度在所述第一主表面与所述第二主表面之间变化；
所述第一梯度部分的最大折射率与所述第一梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大；
沿着所述第一梯度部分的厚度的每个地方，所述第一梯度部分的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小；
其中，制品展现出：
在第二主表面处测得的3％或更小的单侧适光平均光反射率，和
约10GPa至约30GPa的最大硬度，其中，最大硬度是在所述第二主表面上通过如下方式进行测量的：用布氏压痕计对所述第二主表面进行压痕，以形成压痕，所述压痕包括距离所述第二主表面的表面约100nm或更深的压痕深度；
其中，在0.04的折射率变化上，沿着厚度方向测量斜率。


2.如权利要求1所述的制品，其中，所述第一梯度部分的最大折射率与所述第一梯度部分的最小折射率之差是0.1或更大。


3.如权利要求1所述的制品，其中，所述第一梯度部分的最大折射率与所述第一梯度部分的最小折射率之差是0.3或更大。


4.如权利要求1至3中任一项所述的制品，其中，在所述第二主表面上进行测量，制品展现出80％或更大的适光平均透射率。


5.如权利要求1至4中任一项所述的制品，其中：
沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.02/nm或更小。


6.如权利要求5所述的制品，其中：
沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.012/nm或更小。


7.如权利要求1至6中任一项所述的制品，其中：
沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.001/nm或更大。


8.如权利要求7所述的制品，其中：
沿着第一梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.005/nm或更大。


9.如权利要求1至8中任一项所述的制品，其中，光学涂层还包括高硬度部分，其中：
高硬度部分的厚度是200nm或更大；
高硬度部分中的平均折射率是1.6或更大；以及
高硬度部分的最大硬度是10GPa或更大，其中，最大硬度是通过如下方式测量的：用布氏压痕计对厚的高硬度部分进行压痕，以形成包含约100nm或更大的压痕深度的压痕。


10.如权利要求9所述的制品，其中，高硬度部分的厚度是1000nm或更大。


11.如权利要求9至10中任一项所述的制品，其中，对于高硬度部分的95％或更大的厚度，高硬度部分的最大折射率与高硬度部分的最小折射率之差是0.05或更小。


12.如权利要求9至11中任一项所述的制品，其中：
沿着高硬度部分的厚度的每个地方，高硬度部分的最大折射率与高硬度部分的最小折射率之差是0.05或更小。


13.如权利要求9至12中任一项所述的制品，其中，沿着厚度方向，从所述第二主表面朝向所述第一主表面，光学涂层依次包括：
第一梯度部分；和
与第一梯度部分接触的高硬度部分；
其中，在高硬度部分与第一梯度部分接触的地方，高硬度部分的折射率与第一梯度部分的最大折射率之差是0.05或更小。


14.如权利要求9至13中任一项所述的制品，其中，光学涂层还包括布置在高硬度部分与基材之间的第二梯度部分，其中，所述第二梯度部分与高硬度部分接触，以及其中：
第二梯度部分的最大折射率与第二梯度部分的最小折射率之差是0.05或更大；
沿着第二梯度部分的厚度的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。


15.如权利要求14所述的制品，其中：
第一梯度部分的折射率沿着厚度以移动远离第二主表面的方向单调递增；
第二梯度部分的折射率沿着厚度以移动远离第二主表面的方向单调递减。


16.如权利要求14至15中任一项所述的制品，其中，光学涂层由第一梯度部分、高硬度部分和第二梯度部分构成，以及其中，光学涂层与基材直接接触，以及其中，所述第二主表面是外表面。


17.如权利要求1至16中任一项所述的制品，其中，在光学涂层中的每个地方，光学涂层的折射率的斜率的绝对值是0.1/nm或更小。


18.如权利要求1至17中任一项所述的制品，其中，在所述第二主表面进行测量，对于0至60度的所有观察角，制品展现出的单侧反射颜色范围包括包含20或更小的绝对值的所有a*点和所有b*点。


19.如权利要求18所述的制品，其中，在所述第二主表面进行测量，对于0至60度的所有观察角，制品展现出的单侧反射颜色范围包括包...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·贝尔曼，S·D·哈特，K·W·科齐三世，C·A·科斯基威廉姆斯，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