具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品制造技术

本申请涉及具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品。一种制品，其包括：具有相对主表面的无机氧化物基材；和布置在基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括以下一种或多种：含硅氧化物、含硅氮化物和含硅氧氮化物，以及约50nm至小于500nm的物理厚度。制品展现出：在约100nm压痕深度测得的8GPa或更大的硬度，或者在约100nm至约500nm的压痕深度范围测得的9GPa或更大的最大硬度，所述硬度和最大硬度通过布氏压痕计硬度测试测量。此外，制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。

【技术实现步骤摘要】
具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品
[0001]本申请是国际申请号为PCT/US2019/046502，国际申请日为2019年8月14日，进入中国国家阶段的申请号为201980004392.X，专利技术名称为“具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请根据35 U.S.C.
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119(e)，要求2018年8月17日提交的美国临时申请第62/765,081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

[0004]本公开内容涉及具有薄的耐久性减反射结构的无机氧化物制品及其制造方法，更具体来说，涉及具有薄的多层减反射涂层的制品。
[0005]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/或许多其它功能。此类产品包括移动装置，例如智能手机、智能手表、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、船舶等的内部和外部显示器制品和非显示器制品)，电器制品或者可以受益于部分透明度、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，对于一些覆盖应用，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是有益的。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方面造成负面影响。
[0006]这些显示器和非显示器制品常用于具有封装限制的应用中(例如，移动装置)。具体来说，许多这些应用会明显得益于整体厚度的下降，即使只降低了数个百分比。此外，采用此类显示器和非显示器制品的许多应用受益于低制造成本，例如通过使得原材料花费最小化，使得工艺复杂度最小化以及改善产率。相比于现有显示器和非显示器制品，具有光学和机械性质性能属性的更小的封装可以起到满足降低制造成本的作用(例如，经由更少的原材料成本，经由减反射结构的层数量的减少等)。
[0007]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。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。大部分的氮化物和钻石状涂层可以展现出高硬度值，这与改进的耐磨损性相关，但是此类材料不展现出对于此类应用所需的透射率。
[0008]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，发生磨损损坏的布置的涂
层材料还会发生氧化，这进一步劣化了涂层的耐用性。
[0009]因此，需要新的覆盖制品以及它们的制造方法，其是耐磨损的，具有可接受或者改善的光学性能以及更薄的光学结构。

技术实现思路

[0010]根据本公开内容的一些实施方式，提供的制品包括：具有相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括以下一种或多种：含硅氧化物、含硅氮化物和含硅氧氮化物，以及约50nm至小于500nm的物理厚度。制品展现出：在约100nm压痕深度测得的8GPa或更大的硬度，或者在约100nm至约500nm的压痕深度范围测得的9GPa或更大的最大硬度，所述硬度和最大硬度通过布氏压痕计硬度测试测量。此外，制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。
[0011]根据本公开内容的一些实施方式，提供的制品包括：具有相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括约50nm至小于500nm的物理厚度和多个交替的高折射率层与低折射率层，具有位于第一主表面上的第一低折射率层以及封盖低折射率层。每层包含以下一种或多种：含硅氧化物、含硅氮化物和含硅氧氮化物。低折射率层的折射率位于无机氧化物基材的折射率范围内，使得低折射率层的折射率小于约1.8，以及高折射率层包括大于1.8的折射率。在硬度测试堆叠上，高折射率层在约100nm至约500nm的压痕深度上展现出通过布氏压痕计硬度测试测得的18GPa或更大的最大硬度，所述硬度测试堆叠包括布置在无机氧化物基材上的物理厚度是约2微米(微米或μm)的高折射率层。此外，制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。
[0012]根据本公开内容的一些实施方式，提供的制品包括：具有相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括约50nm至小于500nm的物理厚度和多个交替的高折射率层与低折射率层，具有位于第一主表面上的第一低折射率层以及封盖低折射率层。每层包含以下一种或多种：含硅氧化物、含硅氮化物和含硅氧氮化物。低折射率层的折射率位于无机氧化物基材的折射率范围内，使得低折射率层的折射率小于约1.8，以及高折射率层包括大于1.8的折射率。光学膜结构还包含30体积％或更多的高折射率层。此外，制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。
[0013]根据本公开内容的一些实施方式，提供的制品包括：具有相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括多个交替的高折射率层与低折射率层，具有位于基材的第一主表面上的第一低折射率层以及封盖低折射率层。低折射率层的折射率位于无机氧化物基材的折射率范围内，使得低折射率层的折射率小于约1.8，以及高折射率层具有大于1.8的折射率。制品展现出：在约100nm压痕深度测得的8GPa或更大的硬度，或者在约100nm至约500nm的压痕深度范围测得的9GPa或更大的最大硬度，所述硬度和最大硬度通过布氏压痕计硬度测试测量。光学膜结构还包含35体积％或更多的高折射率层。制品展现出小于1％的单侧适光平均反射率。在硬度测试堆叠上，高折射率层在约100nm至约500nm的压痕深度上展现出通过布氏压痕计硬度测试测得的18GPa或更大的最大硬度，所述硬度测试堆叠包括布置在无机氧化物基材上的物理厚度是约2微米的高折射率层。此外，制品展现出反射中约
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10至+2的a*值以及反射中
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10至+2的b*值，a*和b*值分别是在光学膜结构上以法向入射照射角测量的。
[0014]在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制品，其包括：包含相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括约50nm至小于500nm的物理厚度，多个交替的高折射率层与低折射率层，具有位于所述第一主表面上的第一低折射率层，以及封盖低折射率层，其中，每个低折射率层包括含硅氧化物以及每个高折射率层包括含硅氮化物或者含硅氧氮化物，以及其中，制品展现出：在约100nm压痕深度测得的8GPa或更大的硬度，或者在约100nm至约300nm的压痕深度范围测得的9GPa或更大的最大硬度，所述硬度和最大硬度通过布氏压痕计硬度测试测量。2.如权利要求1所述的制品，其中，所述第一低折射率层与所述基材的第一主表面直接接触。3.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述无机氧化物基材包括玻璃陶瓷或选自下组的玻璃：钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃和碱性铝硼硅酸盐玻璃。4.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其还包括布置在光学膜结构上的以下任意一种或多种：易清洁涂层、钻石状涂层和耐划痕涂层。5.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述光学膜结构包括约50nm至约350nm的物理厚度。6.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述多个交替的高折射率层与低折射率层是四层(4层)或更少层，其中，高折射率层的总物理厚度是光学膜结构的物理厚度的30％或更大，以及其中，封盖层具有80nm或更大的物理厚度。7.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，光学膜结构的物理厚度是约50nm至小于350nm，其中，高折射率层的总物理厚度是光学膜结构的物理厚度的30％或更大，以及其中，封盖层具有80nm或更大的物理厚度。8.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，光学膜结构的物理厚度是约50nm至小于325nm，其中，高折射率层的总物理厚度是光学膜结构的物理厚度的35％或更大，以及其中，封盖层具有100nm或更小的物理厚度。9.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述多个交替的高折射率层与低折射率层是六层(6层)或更少层，其中，高折射率层的总物理厚度是光学膜结构的物理厚度的约30％至45％，以及其中，封盖层具有100nm或更小的物理厚度。10.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述制品展现出小于2％的单侧适光平均反光率。11.如权利要求1
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2中任一项所述的制品，其中，所述制品在约400nm至约800nm的光波长区域上展现出小于2％的单侧平均反光率。12.一种消费电子产品，其包括：包含前表面、背表面和侧表面的外壳；至少部分位于所述外壳内的电子组件，所述电子组件包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及
布置在显示器上方的覆盖基材，其中，一部分的外壳或者覆盖基材中的至少一个包括如权利要求1
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2中任一项所述的制品。13.一种制品，其包括：包含相对主表面的无机氧化物基材；和布置在无机氧化物基材的第一主表面上的光学膜结构，所述光学膜结构包括约50nm至小于500nm的物理厚度，多个交替的高折射率层与低折射率层，具有位于所述第一主表面上的第一低折射率层，以及封盖低折射率层，其中，每个低折射率层包括含硅氧化物以及每个高折射率层包括氮化硅或者含硅氧氮化物，其中，低折射率层的折射率位于基材的折射率范围内，使得低折射率层的折射率小于约1.8，以及其中，高折射率层包括大于1.8的折射率，以及其中，在硬度测试堆叠上，高折射率层在约100nm至约300nm的压痕深度上展现出通过布氏压痕计硬度测试测得的18GPa或更大的最大硬度，所述硬度测试堆叠包括布置在所述所述无机氧化物基材上的物理厚度是约2微米的高折射率层。14.如权利要求13所述的制品，其中，所述第一低折射率层与所述基材的第一主表面直接接触。15.如权利要求13
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14中任一项所述的制品，其中，高折射率层所展现出的最大硬度是22GPa或更大，这是通过布氏压痕计硬度测试在约100nm至约300nm的压痕深度在硬度测试堆叠上测得的，所述硬度测试堆叠包括布置在所述无机基材上的物理厚度是约2微米的所述高折射率层，其中，光学膜结构的物理厚度是约200nm至约450nm，以及其中，制品展现出小于0.6％的单侧适光平均反射率。16.如权利要求13
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14中任一项所述的制品，其中，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：