具有多层光学膜的浅色耐刮擦制品转让专利
申请号 : CN201810443096.7
文献号 : CN108732656B
文献日 : 2020-05-12
发明人 : R·A·贝尔曼 , S·D·哈特 , K·W·科齐三世 , C·A·保尔森 , J·J·普莱斯
申请人 : 康宁股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000),其包括:具有表面(112,114,116,118)并且包含玻璃、玻璃陶瓷或单晶蓝宝石的基片(110;210;
310;410;510;610;710;810;910;1010);以及
设置在基片表面(112,114,116,118)上形成涂覆表面(101)的光学薄膜(120;220;320;
420;520;620;720;820;920;1020),所述光学薄膜(120;220;320;420;520;620;720;820;
920;1020)包含耐刮擦层(140;240;340;440;540;640;740;840;940;1040),其特征在于:所述光学薄膜(120;220;320;420;520;620;720;820;920;1020)还包含设置在所述耐刮擦层(140;240;340;440;540;640;740;840;940;1040)与所述基片(110;210;310;410;
510;610;710;810;910;1010)之间的光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;
930;1030);
所述光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;930;1030)包含第一低折射率亚层(131A;231A;331A;431A;531A;631A;731A;831A;931A;1031A)和第二高折射率亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;931B;1031B),所述低折射率亚层具有2-
200nm范围内的光学厚度(n*d);
所述第一低RI亚层(131A;231A;331A;431A;531A;631A;731A;831A;931A;1031A)包含SiO2,Al2O3,GeO2,SiO,AlOxNy,SiOxNy,SiuAlvOxNy,MgO,MgF2,BaF2,CaF2,DyF3,YbF3,YF3和CeF3中的至少一种,所述第二高RI亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;931B;
1031B)包含SiuAlvOxNy,Ta2O5,Nb2O5,AlN,Si3N4,AlOxNy,SiOxNy,HfO2,TiO2,ZrO2,Y2O3,Al2O3和MoO3中的至少一种,所述耐刮擦层(140;240;340;440;540;640;740;840;940;1040)包含AlN,Si3N4,AlOxNy,SiOxNy,Al2O3,SixCy,SixOyCz,ZrO2,TiOxNy,金刚石,类金刚石碳和SiuAlvOxNy中的至少一种;
所述耐刮擦层具有1.7以上的折射率;
所述制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000)具有14GPa以上的硬度,其测定方法是:用伯克维奇压头按压涂覆表面(101),形成自涂覆表面(101)的表面起具有至少100nm压入深度的压痕;
所述制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000)具有85%以上的平均透射率;
当在国际照明委员会光源下相对于垂直入射2-60度范围内的入射照明角度观察时,所述制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000)具有2以下的色偏,所述光源选自下组: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,其中色偏利用下式计算:a*1和b*1表示沿垂直入射方向观察时制品(100;200;300;400;
500;600;700;800;900;1000)的坐标,a*2和b*2表示沿入射照明角度观察时制品(100;200;
300;400;500;600;700;800;900;1000)的坐标。
2.如权利要求1所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000),其特征在于,所述第一低RI亚层(131A;231A;331A;431A;531A;631A;731A;831A;931A;1031A)的折射率与所述第二高RI亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;931B;1031B)的折射率之差为0.01以上。
3.如权利要求1所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000),其特征在于,所述光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;930;1030)包含多个亚层组,所述多个亚层组包含第一低RI亚层(131A;231A;331A;431A;531A;631A;731A;831A;931A;
1031A)和第二高RI亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;931B;1031B)。
4.如权利要求3所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000),其特征在于,所述光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;930;1030)还包含第三亚层(331C;431C;431D;531C;631C;731C;831C;931C),所述第三亚层(331C;431C;431D;531C;
631C;731C;831C;931C)设置在:
所述多个亚层组与所述耐刮擦层(140;240;340;440;540;640;740;840;940;1040)之间;以及/或者所述基片(110;210;310;410;510;610;710;810;910;1010)与所述多个亚层组之间,其中所述第三亚层(331C;431C;431D;531C;631C;731C;831C;931C)所具有的RI处在所述第一低RI亚层(131A;231A;331A;431A;531A;631A;731A;831A;931A;1031A)的折射率与所述第二高RI亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;931B;1031B)的折射率之间。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述第二高RI亚层(131B;231B;331B;431B;531B;631B;731B;831B;
931B;1031B)具有2-200nm范围内的光学厚度(n*d)。
6.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;930;1030)具有
800nm以下的厚度。
7.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述光学干涉层(130;230;330;430;530;630;730;830;930;1030)在光学波长区内具有0.5%以下的平均反光率。
8.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述入射照明角度在5-30度的范围内,所述光源包括国际照明委员会F系列光源。
9.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000)具有16GPa以上的硬度,其测定方法是:用伯克维奇压头按压涂覆表面(101),形成自涂覆表面(101)的表面起具有至少100nm压入深度的压痕。
10.如权利要求1-4中任一项所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;
1000),其特征在于,所述基片(110;210;310;410;510;610;710;810;910;1010)包含选自下组的玻璃: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。
11.如权利要求10所述的制品(100;200;300;400;500;600;700;800;900;1000),其特征在于,所述玻璃经过化学强化,其中所述玻璃包含压缩应力(CS)层,该压缩应力层具有至少250MPa的表面CS,在玻璃内自玻璃表面延伸至10μm以上的层深度(DOL)。
12.如权利要求1-4中任一项所述的制品,其特征在于,所述耐刮擦层的物理厚度在
0.2-2μm的范围内,且所述光学干涉层中所有亚层各自具有2-200nm范围内的光学厚度。
13.如权利要求1-4中任一项所述的制品,其特征在于,所述光学薄膜的物理厚度为
0.1-3μm。
14.如权利要求1-4中任一项所述的制品,其特征在于,所述耐刮擦层的物理厚度为
1.5-3μm。
说明书 :
具有多层光学膜的浅色耐刮擦制品
发明专利申请的分案申请。
的美国临时申请序列第61/820,407号的优先权,其内容作为本申请的基础,并通过引用完
整地纳入本文。
能手机、mp3播放机和平板电脑。上述及其他应用往往还需要耐用(例如耐刮擦)的防护基
片,这种基片还具有很强的光学性能特征。防护基片常常包括用于此目的的玻璃。
射照明角度)的改变而显著变化。这是因为,如果颜色、反射或透射随着观察角度显著变化,
包含防护玻璃的产品的使用者会感受到显示器的颜色或亮度的变化,这会降低显示器的感
官质量。在这些变化中,颜色变化往往是最显著的,也是使用者最反感的。
中发生的与尖锐物的接触所导致的损伤是可见擦痕的主要来源。防护基片上一旦出现明显
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触敏显示器的精度和可靠性。这些擦痕,甚至不那么
明显的擦痕,都有碍观瞻,并且会影响产品性能。
反,显示器应用中使用的防护基片通常只是经受软物体如手指的往返滑动接触。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。此
外,由于磨损损伤通常比造成擦痕的单一事件经历更长的时间,经历磨损损伤的薄膜材料
还会发生氧化,这进一步降低了薄膜的耐久性,从而降低玻璃-薄膜层合物的耐久性。造成
擦痕的单一事件与造成磨损损伤的事件一般涉及不同的条件,因此,经常用来防止磨损损
伤的解决方案可能并不适合用来防止防护基片中的擦痕。不仅如此,已知的刮擦和磨损损
伤解决方案往往影响光学性质。
射方向以约0-60度的入射照明角度观察时,该制品具有约2以下的色偏,或者约0.5以下的
色偏。示例性光源包括国际照明委员会(International Commission on Illumination)
(“CIE”)F2或CIE F10。
100nm压入深度的压痕。在一些情况下,该制品可具有高达约500GPa的表面硬度。该制品可
任选包括设置在光学薄膜与基片之间,或者设置在光学薄膜内部的裂纹减缓层。
AlOxNy,SiOxNy,Al2O3,SixCy,SixOyCz,ZrO2,TiOxNy,金刚石,类金刚石碳和SiuAlvOxNy中的一
种或多种。
第二高RI亚层的折射率之差可约为0.01以上。在一个或多个实施方式中,光学干涉层包括
多个亚层组(例如多达约10个亚层组),其可包括第一低RI亚层和第二高RI亚层。第一低RI
亚层可包括SiO2,Al2O3,GeO2,SiO,AlOxNy,SiOxNy,SiuAlvOxNy,MgO,MgF2,BaF2,CaF2,DyF3,
YbF3,YF3和CeF3中的一种或多种。第二高RI亚层可包括SiuAlvOxNy,Ta2O5,Nb2O5,AlN,Si3N4,
AlOxNy,SiOxNy,HfO2,TiO2,ZrO2,Y2O3,Al2O3和MoO3中的至少一种。
个实施方式中,第三亚层组所具有的RI可在第一低RI亚层组的折射率与第二高RI亚层组的
折射率之间。在一些实施方式中,光学薄膜可包括设置在耐刮擦层上的盖层。
射率或平均反射率。
铝硼硅酸盐玻璃。玻璃可任选化学强化且/或可包括压缩应力(CS)层,该压缩应力层具有至
少250MPa的表面压缩应力,在化学强化玻璃内自化学强化玻璃表面延伸至层深度(DOL)。这
种基片的DOL可至少约为10μm。
被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式,并与说明
书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
1.45-1.65范围内的折射率。耐刮擦材料与基片的这种折射率差异会造成不利的光学干涉
效应。当耐刮擦材料具有约0.05-10微米的物理厚度时,这些不利的光学干涉效应会更加突
出。耐刮擦材料/空气界面10(如图1所示)的反射波与耐刮擦材料/基片界面20(如图1所示)
的反射波之间的光学干涉会导致光谱反射率振荡,该振荡在耐刮擦材料30(以及/或者耐刮
擦材料30与基片40的组合)中产生明显的颜色,特别是在反射中。由于光谱反射率振荡随着
入射照明角度发生偏移,反射的颜色也随视角发生偏移。观察到的颜色和颜色随入射照明
角度的偏移常常引起设备使用者厌烦或反感,特别是在具有尖锐谱特征的照明条件下,如
荧光照明和一些LED照明。
20处往往最有可能减少反射率,同时保持耐刮擦材料/空气界面10的高耐久性或耐刮擦性。
减少反射率的各种方法包括在耐刮擦材料/基片界面20处采用单一光学干涉层(如图2所
示)或折射率单调渐变的层。然而,这样的选项常常在各种光源下表现出透射谱和/或反射
谱的大幅振荡。在图2所示的制品中包括单层干涉层。所述制品包括碱金属铝硼硅酸盐玻璃
基片10、物理厚度约为80纳米(nm)的Al2O3单层干涉层50、物理厚度约为2000nm的SiuAlvOxNy
耐刮擦层30和物理厚度约为10nm的SiO2层60。图3显示了图2所示制品的模拟反射谱。该谱
在光学波长区内显示出振荡,振幅在约3.5个百分点(例如在约520-540nm波长范围处约
8.5%的低反射率和约12%的峰值反射率)至约8个百分点(例如,在约400-410nm波长处约
6.5%的低反射率和约14.5%的峰值反射率)的范围内。本文所用的术语“振幅”包括反射率
或透射率的峰-谷变化。本文所用的术语“透射率”定义为给定波长范围内的入射光功率透
过材料(例如制品、基片、光学薄膜或其部分)的百分率。类似的,术语“反射率”定义为给定
波长范围内的入射光功率从材料(例如制品、基片、光学薄膜或其部分)反射的百分率。透射
率和反射率利用具体的线宽测量。在一个或多个实施方式中,表征透射率和反射率的光谱
分辨率小于5nm或者0.02eV。
过该信息可以预计,当在不同光源下相对于垂直入射沿不同入射照明角度观察时,图2和图
3所示制品将显示较大的色偏,如图4所示。
或小色偏而言,光学干涉层改善了光学性能。相对于单调渐变设计,这种光学干涉层适合更
快地制造,并且包含光学干涉层的制品提供了耐刮擦性和优异的光学性质。
的色偏约为2以下。本文所用词语“色偏”是指在CIE L*,a*,b*色度系统下a*和b*的变化。例
如,色偏可利用下式确定: a*和b*是沿垂直入射方向观察(即
a*1和b*1)和沿偏离垂直入射方向的入射照明角度观察(即a*2和b*2)时的制品坐标,前提是
入射照明角度不同于垂直入射,并且在一些情况下与垂直入射相差至少约2度或约5度。让
许多不同观察者测量各种颜色,结果表明,当色偏约为2时,普通观察者看出两种颜色的最
小可觉差异。在一些情况下,当在光源下相对于垂直入射沿各种入射照明角度观察时,上述
制品表现出约2以下的色偏。在一些情况下,色偏约为1.9以下,1.8以下,1.7以下,1.6以下,
1.5以下,1.4以下,1.3以下,1.2以下,1.1以下,1以下,0.9以下,0.8以下,0.7以下,0.6以下,0.5以下,0.4以下,0.3以下,0.2以下,或者0.1以下。在一些实施方式中,色偏可约为0。
光源可包括CIE确定的标准光源,包括A光源(代表钨丝照明设备)、B光源(日光模拟光源)、C
光源(日光模拟光源)、D系列光源(代表自然日光)和F系列光源(代表各种类型的荧光照明
设备)。在具体示例中,当在CIE F2,F10,F11,F12或D65光源下相对于垂直入射沿入射照明
角度观察时,所述制品具有约2以下的色偏。相对于垂直入射,入射照明角度可在约0-80度,
约0-75度,约0-70度,约0-65度,约0-60度,约0-55度,约0-50度,约0-45度,约0-40度,约0-
35度,约0-30度,约0-25度,约0-20度,约0-15度,约5-80度,约5-80度,约5-70度,约5-65度,约5-60度,约5-55度,约5-50度,约5-45度,约5-40度,约5-35度,约5-30度,约5-25度,约5-
20度,约5-15的范围及其之间的所有范围和子范围内。所述制品在相对于垂直入射的约0-
80度范围内的所有入射照明角度可具有本文所述的最大色偏。在一个示例中,所述制品在
相对于垂直入射的约0-60度,约2-60度,或约5-60度范围内的任何入射照明角度可具有2以
下的色偏。
膜120在图5中显示为设置于第一相对主表面112上;但是,除了在设置于第一相对主表面
112上设置光学薄膜120之外,光学薄膜120也可设置在第二相对主表面114上和/或相对次
表面之一或二者上;或者不在第一相对主表面112上设置光学薄膜120,而将光学薄膜120设
置在第二相对主表面114上和/或相对次表面之一或二者上。制品100可包括涂覆表面101。
不同材料形成。在一个或多个替代实施方式中,这些亚层之间可设置有不同材料的居间层。
在一个或多个实施方式中,层可包括一个或多个毗邻且不间断的层以及/或者一个或多个
不连续的间断层(即由不同材料彼此相邻形成的层)。层或亚层可通过本领域已知的任何方
法形成,包括离散沉积(discrete deposition)或连续沉积工艺。在一个或多个实施方式
中,层可仅用连续沉积工艺形成,或者仅用离散沉积工艺形成。
材料成形到表面上,使得材料直接接触表面;也包括如下情形:使材料在表面上成形,在设
置的材料与表面之间有一种或多种居间材料。居间材料可构成本文所定义的层。
压涂覆表面,形成自涂覆表面的表面起具有至少约100nm压入深度的压痕。在一些实施方式
中,所述制品的平均硬度在约5-30GPa,约6-30GPa,约7-30GPa,约8-30GPa,约9-30GPa,约
10-30GPa,约12-30GPa,约5-28GPa,约5-26GPa,约5-24GPa,约5-22GPa,约5-20GPa,约12-
25GPa,约15-25GPa,约16-24GPa,约18-22GPa的范围及其之间的所有范围和子范围内。
仪器的测试方法。例如,用摩擦色牢度仪确定受到这种摩擦的表面的耐摩擦脱色性。摩擦色
牢度仪使表面与安装在负重臂端部的摩擦尖端或“指状元件”直接接触。提供给摩擦色牢度
仪的标准指状元件是直径为15毫米(mm)的实心丙烯酸类树脂小棒。将清洁的标准摩擦布料
小片安装在该丙烯酸类树脂指状元件上。然后以900克的压力将指状元件放置在样品上且
该臂在样品上机械地重复往复移动,以观察耐久性/耐磨擦脱色性的变化。本文所述的测试
中使用的摩擦色牢度仪是马达驱动型,其提供60转/分钟的均匀划摩(stroke)频率。在ASTM
测试规程F1319-94中描述了摩擦色牢度仪测试方法,其标题为“用来测试由商用复制产品
得到的图像的耐磨性和抗污性的标准测定方法(Standard Test Method for
Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from
Business Copy Products)”,其内容通过引用全文纳入本文。本文所述的涂覆制品的耐磨
擦脱色性或耐久性按照ASTM测试规程F1319-94的规定,在擦拭规定的次数之后,通过光学
(例如反射率、雾度或透射率)测量来确定。“擦拭”定义为摩擦尖端或指状元件的两次划摩
或者一次循环。
异。换句话说,光的透射是指光通过介质而没有被吸收或散射。术语“平均透光率”是指透光
率的光谱平均值乘以光效率函数,如CIE标准观察者所述。具体实施方式的制品100的平均
透光率可为80%以上,82%以上,85%以上,90%以上,90.5%以上,91%以上,91.5%以上,
92%以上,92.5%以上,93%以上,93.5%以上,94%以上,94.5%以上,或95%以上。
下,6.5%以下,6.4%以下,6.3%以下,6.2%以下,6.1%以下,6.0%以下,5.9%以下,
5.8%以下,5.7%以下,5.6%以下,或5.5%以下。根据一个或多个实施方式,制品100的总
反射率等于或小于基片110的总反射率。
在光学波长区的一些波长范围区段内具有约5个百分点以下的平均振幅。波长范围区段可
以是约50nm、约100nm、约200nm或者300nm。在一些实施方式中,平均振幅可为约4.5个百分
点以下,约4个百分点以下,约3.5个百分点以下,约3个百分点以下,约2.5个百分点以下,约
2个百分点以下,约1.75个百分点以下,约1.5个百分点以下,约1.25个百分点以下,约1个百
分点以下,约0.75个百分点以下,约0.5个百分点以下,约0.25个百分点以下,约0个百分点,
包括它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中,所述制品在光学波长区中
选定的约100nm或200nm的波长范围区段内具有透射率,其中来自光谱的振荡的最大峰值为
约80%,约82%,约84%,约86%,约87%,约88%,约89%,约90%,约91%,约92%,约93%,约94%,或者约95%,包括它们之间的所有范围和子范围。
率或平均反射率也在光学波长区中沿相同的指定波长范围区段测量。波长范围区段可以是
约50nm、约100nm或约200nm。在一个或多个实施方式中,制品100所具有的平均透射率和/或
平均反射率的平均振幅为约10%以下,约5%以下,约4.5%以下,约4%以下,约3.5%以下,
约3%以下,约2.5%以下,约2%以下,约1.75%以下,约1.5%以下,约1.25%以下,约1%以下,约0.75%以下,约0.5%以下,约0.25%以下,或者约0.1%以下,包括它们之间的所有范
围和子范围。在光学波长区内,制品沿着约50nm、约100nm、约200nm或约300nm的波长范围区
段具有这种基于百分数的平均振幅。例如,在光学波长区内,制品沿着约500nm至约600nm波
长范围(该范围是约100nm波长区段)的平均透射率可以是约85%。沿着相同的波长范围
(500nm至约600nm),该制品还可具有约3%的基于百分数的振幅,这意味着,沿着500nm至
600nm的波长范围,绝对(非基于百分数的)振幅约为2.55个百分点。
个实施方式中,基片具有约1.45-1.55范围内的折射率。在具体的实施方式中,基片110可在
一个或多个相对主表面上具有平均断裂应变,该平均断裂应变为0.5%以上,0.6%以上,
0.7%以上,0.8%以上,0.9%以上,1%以上,1.1%以上,1.2%以上,1.3%以上,1.4%以
上,1.5%以上,甚至2%以上,利用球-环(ball-on-ring testing)测试方法对至少5个、至
少10个、至少15个或至少20个样品测量。在具体的实施方式中,基片110可在一个或多个相
对主表面上具有平均断裂应变,该平均断裂应变为约1.2%,约1.4%,约1.6%,约1.8%,约
2.2%,约2.4%,约2.6%,约2.8%,约3%或更大。
70GPa,约40-120GPa,约50-120GPa,约60-120GPa,约70-120GPa,包括它们之间的所有范围
和子范围。
玻璃和碱金属铝硼硅酸盐玻璃。在一些变化形式中,玻璃可不含氧化锂。在一个或多个替代
实施方式中,基片110可包括晶体基片,如玻璃陶瓷基片(可以是强化的或非强化的),或者
可包括单晶结构,如蓝宝石。在一个或多个具体的实施方式中,基片110包括无定形基底(例
如玻璃)和晶体包层(例如蓝宝石层、多晶氧化铝层和/或尖晶石(MgAl2O4)层)。
实施方式中,基片在光学波长区内的平均透光率可为约85%以上,约86%以上,约87%以
上、约88%以上,约89%以上,约90%以上,约91%以上,或者约92%以上。在一个或多个替
代实施方式中,基片110可以是不透明的,或者在光学波长区内的平均透光率小于约10%,
小于约9%,小于约8%,小于约7%,小于约6%,小于约5%,小于约4%,小于约3%,小于约
2%,小于约1%,或小于约0%。基片110可任选具有颜色,如白色、黑色、红色、蓝色、绿色、黄色、橙色等。
的长度、宽度和物理厚度也可根据制品100的用途或用法变化。
不过,也可利用本领域已知的其他强化方法形成强化基片,如热退火,或者利用基片不同部
分之间热膨胀系数的不匹配产生压缩应力区和中心张力区。
熔盐浴中,该熔盐浴含有将与基片中的较小离子交换的较大离子。本领域技术人员应理解,
离子交换工艺的参数包括但不限于浴的组成和温度、浸泡时间、所述基片在一种或多种盐
浴中的浸泡次数、多种盐浴的使用、其他的步骤(例如退火、洗涤等),这些参数通常是根据
以下因素确定的:基片的组成和想要通过强化操作获得的压缩应力(CS)、压缩应力层深度
(或层深度)。例如,含碱金属的玻璃基片的离子交换可以通过以下方式实现:在至少一种包
含盐的熔融浴中进行浸泡,所述盐是例如但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和盐
酸盐。熔盐浴的温度通常约为380℃至最高约为450℃,而浸泡时间约为15分钟至最高约为
40小时。但是,也可以采用不同于上文所述的温度和浸泡时间。
7月10日提交的美国专利申请第12/500,650号,题为“Glass with Compressive Surface
for Consumer Applications(用于消费用途的具有压缩表面的玻璃)”,其要求2008年7月
11日提交的美国临时专利申请第61/079,995号的优先权,其中通过在具有不同浓度的盐浴
中多次浸泡,相继进行离子交换处理,从而对该玻璃基片进行强化;以及Christopher
M.Lee等人于2012年11月20日获得授权的美国专利8,312,739,题为“Dual Stage Ion
Exchange for Chemical Strengthening of Glass(用于玻璃化学强化的两步离子交
换)”,其要求2008年7月29日提交的美国临时专利申请第61/084,398号的优先权,其中玻璃
基片通过以下方式进行强化:首先在用流出离子稀释的第一浴中进行离子交换,然后在第
二浴中浸泡,所述第二浴的流出离子的浓度小于第一浴。美国专利申请第12/500,650号和
美国专利第8,312,739号的内容通过引用全文纳入本文。
大压缩应力值可包括在强化基片表面测得的压缩应力(CSs)。中心张力CT可由压缩应力CS、
物理厚度t和层深度DOL计算得到,它是为玻璃基片内邻近压缩应力层的内核区域计算的。
CS和DOL利用本领域已知的手段测量。此类手段包括但不限于,使用诸如鲁机欧有限公司
(日本东京)制造的FSM-6000或者类似的商用仪器来测量表面应力(FSM),测量压缩应力和
层深度的方法如ASTM 1422C-99所述,题为“用于化学强化的平坦玻璃的标准规范”
(Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass),以及如ASTM
1279.19779所述,题为“用于退火的、热强化的、完全回火的平坦玻璃中的边缘和表面应力
的非破坏性光弹性测量的标准测试方法”(Standard Test Method for Non-Destructive
Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed,Heat-
Strengthened,and Fully-Tempered Flat Glass),其全文通过引用结合入本文。表面应力
测量依赖于对应力光学系数(SOC)的精确测量,其与玻璃基片的双折射相关。SOC则使用本
领域已知的那些方法进行测量,例如纤维和四点弯曲法(这些方法如ASTM标准C770-98
(2008)所述,题为“测试玻璃应力-光学系数的标准测试方法”(Standard Test Method for
Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient),其全文通过引用结合入本文)和
大圆柱体法。CS与CT的关系由表达式(1)给出:
750MPa以上,或者800MPa以上。强化基片的DOL可以是10μm以上,15μm以上,20μm以上(例如
25μm,30μm,35μm,40μm,45μm,50μm或更大),并且/或者CT可以是10MPa以上,20MPa以上,
30MPa以上,40MPa以上(例如42MPa,45MPa或50MPa或更大)但小于100MPa(例如95,90,85,
80,75,70,65,60,55MPa或更小)。在一个或多个具体的实施方式中,强化基片具有以下一种
或多种性质:表面CS大于500MPa,DOL大于15μm,CT大于18MPa。
艺进行化学强化。一种示例性玻璃组合物包含SiO2、B2O3和Na2O,其中,(SiO2+B2O3)≥66摩
尔%,并且Na2O≥9摩尔%。在一个实施方式中,玻璃组合物包含至少6重量%的氧化铝。在
另一个实施方式中,基片包括含有一种或多种碱土金属氧化物的玻璃组合物,从而碱土金
属氧化物的含量至少为5重量%。在一些实施方式中,合适的玻璃组合物还包含K2O、MgO和
CaO中的至少一种。在一个特定实施方式中,基片中所用的玻璃组合物可包含61-75摩尔%
的SiO2;7-15摩尔%的Al2O3;0-12摩尔%的B2O3;9-21摩尔%的Na2O;0-4摩尔%的K2O;0-7摩尔%的MgO;以及0-3摩尔%的CaO。
50ppm的As2O3;以及小于50ppm的Sb2O3;其中12摩尔%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔%,0摩
尔%≤(MgO+CaO)≤10摩尔%。
尔%的CeO2;小于50ppm的As2O3;以及小于50ppm的Sb2O3;其中14摩尔%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤
18摩尔%,且2摩尔%≤(MgO+CaO)≤7摩尔%。
摩尔%的SiO2,而在其他实施方式中至少60摩尔%的SiO2,其中比例 其中
该比例的组分以摩尔%计,改性剂是碱金属氧化物。在具体实施方式中,该玻璃包括下述组
分:58-72摩尔%的SiO2;9-17摩尔%的Al2O3;2-12摩尔%的B2O3;8-16摩尔%的Na2O;以及0-
4摩尔%的K2O,其中比例
Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔%;5摩尔%≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔%;(Na2O+B2O3)-
Al2O3≤2摩尔%;2摩尔%≤Na2O-Al2O3≤6摩尔%;以及4摩尔%≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩
尔%。
(MgAl2O4)。
统)玻璃陶瓷和/或包含主晶相的玻璃陶瓷,所述主晶相包括β-石英固溶体、β-锂辉石固溶
体、堇青石和二硅酸锂。玻璃陶瓷基片可利用本文所揭示的化学强化工艺进行强化。在一个
+
或多个实施方式中,MAS系统玻璃陶瓷基片可在Li2SO4熔盐中强化,由此可发生两个Li 替换
一个Mg2+的交换。
示例性基片110的物理厚度在约500μm至约1000μm的范围内(例如500,600,700,800,900μm
或1000μm)。基片110的物理厚度可以大于约1mm(例如约2、3、4或5mm)。在一个或多个具体的
实施方式中,基片110的物理厚度可以是2mm以下或者小于1mm。基片110可经过酸抛光,或者
以其他方式处理,以消除或减少表面缺陷的影响。
114)上设置一个或多个薄膜或层。
101起测量)的压痕。例如,光学薄膜120的平均硬度可以是约6-30GPa,约7-30GPa,约8-
30GPa,约9-30GPa,约10-30GPa,约12-30GPa,约5-28GPa,约5-26GPa,约5-24GPa,约5-
22GPa,约5-20GPa,约12-25GPa,约15-25GPa,约16-24GPa,约18-22GPa,包括它们之间的所
有范围和子范围。
150。在图示实施方式中,光学干涉层130设置在基片110与耐刮擦层140之间,由此改善基片
110与耐刮擦层140之间的界面。
亚层和第二高RI亚层。第一低RI亚层与第二高RI亚层的折射率可相差约0.01以上、0.05以
上、0.1以上甚至0.2以上。
实施方式中,光学干涉层可包括多个亚层组,使得第一低RI亚层(为说明目的记作“L”)和第
二高RI亚层(为说明目的记作“H”)以下列亚层顺序提供:L/H/L/H或H/L/H/L,因而第一低RI
亚层和第二高RI亚层沿着光学干涉层的物理厚度方向交替出现。在图6示例中,光学干涉层
130包括三个亚层组。在一些实施方式中,光学干涉层130可包括多达10个亚层组。例如,光
学干涉层130可包括约2-12个亚层组,约3-8个亚层组,约3-6个亚层组。
层131B具有相同的RI。在其他实施方式中,第三亚层可具有介于第一低RI亚层131A的RI与
第二高RI亚层131B的RI之间的中等RI。第三亚层可设置在所述多个亚层组与耐刮擦层140
之间(参见图12,231C)或者基片与所述多个亚层组之间(参见图12,231D)。或者,第三亚层
可包括在所述多个亚层组当中(未示出)。第三亚层可按照以下示例性构造提供在光学干涉
层中:L第三亚层/H/L/H/L;H第三亚层/L/H/L/H;L/H/L/H/L第三亚层;H/L/H/L/H第三亚层;L第三亚层/H/L/H/L/H第三亚层;H第三亚层/L/H/L/H/L第三亚层;L第三亚层/L/H/L/H;H第三亚层/H/L/H/L;H/L/H/L/L第三亚层;L/H/L/H/H第三亚层;L第三亚层/L/H/L/H/H第三亚层;H第三亚层//H/L/H/L/L第三亚层;L/M/H/L/M/H;H/M/L/H/M/L;M/L/H/L/M,以及其他组合。在这些构造中,无任何下标的“L”表示第一低RI亚层,无任何下标的“H”表示第二高RI亚层。标记“L第三亚层”表示具有低RI的第三亚层,“H第三亚层”表示具有高RI的第三亚层,“M”表示具有中等RI的第三亚层。
RI”包括约1.3-1.7的范围。在一个或多个实施方式中,就第二高RI亚层或第三亚层使用的
术语“高RI”包括约1.6-2.5的范围。在一些实施方式中,就第三亚层使用的术语“中等RI”包括约1.55-1.8的范围。在一些情况下,低RI、高RI和中等RI的范围可能重叠;然而,在多数情
况下,光学干涉层的各亚层一般具有以下RI关系:低RI<中等RI<高RI。
述的适用于耐刮擦层的其他材料,以及本领域已知的其他材料。适用于第一低RI亚层的材
料的一些例子包括SiO2,Al2O3,GeO2,SiO,AlOxNy,SiOxNy,SiuAlvOxNy,MgO,MgF2,BaF2,CaF2,
DyF3,YbF3,YF3,以及CeF3。适用于第二高RI亚层的材料的一些例子包括SiuAlvOxNy,Ta2O5,
Nb2O5,AlN,Si3N4,AlOxNy,SiOxNy,HfO2,TiO2,ZrO2,Y2O3,Al2O3,以及MoO3。
100nm或约15-100nm范围内的光学厚度。在一些实施方式中,光学干涉层130的所有亚层各
自可具有约2-200nm、约10-100nm或约15-100nm范围内的光学厚度。在一些情况下,光学干
涉层130的至少一个亚层具有约50nm以上的光学厚度。在一些情况下,各第一低RI亚层具有
约2-200nm、约10-100nm或约15-100nm范围内的光学厚度。在一些情况下,各第二高RI亚层
具有约2-200nm、约10-100nm或约15-100nm范围内的光学厚度。在一些情况下,各第三亚层
具有约2-200nm、约10-100nm或约15-100nm范围内的光学厚度。
800nm,约10-750nm,约10-700nm,约10-650nm,约10-600nm,约10-550nm,约10-500nm,约10-
450nm,约10-400nm,约10-350nm,约10-300nm,约50-300nm,包括它们之间的所有范围和子
范围。
0.25%以下,0.1%以下,甚至0.05%以下。本文所用的词语“隐没状态”包括通过如下方式
测量平均反射率:减去或者通过其他方式消除制品在界面产生的反射,但所述界面不包括
涉及光学干涉层的界面。在一些情况下,光学干涉层可在其他波长范围如约450-650nm、约
420-680nm、约420-740nm、约420-850nm或约420-950nm具有这样的平均光反射率。在一些实
施方式中,光学干涉层在光学波长区具有约90%以上、92%以上、94%以上、96%以上或
98%以上的平均透光率。
述的高平均透光率、低平均反光率、低色偏),同时减小光学薄膜120的物理厚度。折射率单
调渐变的层提供了类似的光学性质,但可能需要更大的物理厚度。
氧化物、金属碳化物、金属碳氧化物和/或其组合。示例性金属包括B,Al,Si,Ti,V,Cr,Y,Zr,
Nb,Mo,Sn,Hf,Ta和W。可用于耐刮擦层140的材料的具体例子可包括Al2O3,AlN,AlOxNy,
Si3N4,SiOxNy,SiuAlvOxNy,金刚石,类金刚石碳,SixCy,SixOyCz,ZrO2,TiOxNy及其组合。耐刮擦层还可包含纳米复合材料或者具有受控微结构的材料,用以改善硬度、韧性或者耐磨损/磨
耗性。例如,耐刮擦层可包含在约5-30nm尺寸范围内的纳米微晶。在一些实施方式中,耐刮
擦层可包含相变增韧的氧化锆、部分稳定化的氧化锆或者氧化锆增韧的氧化铝。在一些实
施方式中,耐刮擦层所具有的断裂韧度值大于约 同时所具有的硬度值大于约
8GPa。
定方法是:用伯克维奇压头按压该表面,形成具有至少约100nm压入深度(自耐刮擦层的主
表面起测量)的压痕。在一个或多个实施方式中,耐刮擦层140的平均硬度可以是约6-
30GPa,约7-30GPa,约8-30GPa,约9-30GPa,约10-30GPa,约12-30GPa,约5-28GPa,约5-
26GPa,约5-24GPa,约5-22GPa,约5-20GPa,约12-25GPa,约15-25GPa,约16-24GPa,约18-
22GPa,包括它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中,耐刮擦层140可具有
大于15GPa、大于20GPa或大于25GPa的平均硬度。在一个或多个实施方式中,耐刮擦层具有
约15-150GPa、约15-100GPa或约18-100GPa范围内的平均硬度。
1.5-2.2μm,约1.5-2μm,约1.6-3μm,约1.7-3μm,约1.8-3μm,约1.9-3μm,约2-3μm,约2.1-3μm,约2.2-3μm,约2.3-3μm,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,耐刮擦层140的物理厚度范围可以是约0.1-2μm、约0.1-1μm或0.2-1μm。
刮擦层的折射率可大于基片110的折射率。在具体的实施方式中,当在约550nm波长测量时,
耐刮擦层的折射率约比基片的折射率大0.05折射率单位(index unit)或者大0.2折射率单
位。
的物理厚度范围可以是约0-100nm,约0.1-50nm,约1-50nm,约5-50nm,约10-50nm,约0-
40nm,约0-30nm,约0-20nm,约0-10nm,约0.1-15nm,约0.1-12nm,约0.1-10nm,约0.1-8nm,约
4-30nm,约4-20nm,约8-12nm,约9-10nm,包括它们之间的所有范围和子范围。在一个或多个
实施方式中,制品在涂覆表面101处(可包括盖层)的折射率约为1.7以上。盖层150可利用基
于硅烷的低摩擦材料通过液体沉积或蒸气沉积方法形成,所述基于硅烷的低摩擦材料包括
氟硅烷、烷基硅烷、硅倍半氧烷等。在一个或多个实施方式中,盖层可包含两种或更多种材
料,或者两个或更多个亚层(例如4个亚层或6个亚层)。盖层可提供减反射功能,特别是在采
用多个亚层的情况下。亚层可具有不同折射率,并且可包括具有高折射率(H)和低折射率
(L)的层,其中“高”和“低”是彼此相对而言,而且在用于减反射膜的已知范围内。亚层可设置成高折射率亚层和低折射率亚层交替的形式。亚层材料可包括例如SiO2或SiOxNy。在这种
实施方式中,一个或多个亚层各自的厚度或者总厚度在约4-50nm的范围内。在一些实施方
式中,盖层150可包括基于硅烷的低摩擦亚层,其厚度在约0.1-20nm的范围内,设置在盖层
下面的亚层上(例如SiO2和/或SiOxNy层)。在一些实施方式中,光学干涉层130还可包含裂纹
减缓层。此裂纹减缓层可抑制或防止在耐刮擦层140与基片110之间的裂纹桥接,从而改变
或改善制品的机械性质或强度。对裂纹减缓层的实施方式的进一步描述见美国专利申请第
14/052,055号,第14/053,093号和第14/053139号,它们通过引用纳入本文。裂纹减缓层可
包含裂纹钝化材料、裂纹偏转材料、裂纹拦阻材料、韧性材料或受控粘附界面。裂纹减缓层
可包含聚合物材料、纳米多孔材料、金属氧化物、金属氟化物、金属材料或本文提到的用于
光学干涉层130或耐刮擦层140的其他材料。裂纹减缓层的结构可以是多层结构,其中所述
多层结构设计用于使裂纹扩展方向偏转,或者抑制或防止裂纹扩展,同时提供本文所述的
光学干涉益处。裂纹减缓层可包括纳米微晶、纳米复合材料、相变增韧材料、多层有机材料、
多层无机材料、多层交叉有机和无机材料或者有机-无机杂化材料。裂纹减缓层可具有大于
约2%或者大于约10%的断裂应变。这些裂纹减缓层也可单独与本文所述的基片、耐刮擦层
和光学干涉层组合;并不严格要求裂纹减缓层同时用作光学干涉层。在一些实施方式中,裂
纹减缓层可在存在或不存在光学干涉层的情况下发挥其功能(反之亦然)。光学干涉层的设
计可根据需要调整,以适应裂纹减缓层的存在。
化铈稳定化的、氧化钙稳定化的和氧化镁稳定化的氧化锆);氧化钙增韧的陶瓷(包括氧化
锆增韧的氧化铝);陶瓷-陶瓷复合物;碳-陶瓷复合物;纤维增强或晶须增强的陶瓷或玻璃
陶瓷(例如SiC或Si3N4纤维增强或晶须增强的陶瓷);金属陶瓷复合物;多孔或非多孔有机-
无机杂化材料,例如纳米复合物、聚合物-陶瓷复合物、聚合物-玻璃复合物、纤维增强的聚
合物、碳纳米管-陶瓷或石墨-陶瓷复合物、硅倍半氧烷、聚硅倍半氧烷或“ORMOSIL”(有机改
性氧化硅或硅酸盐),以及/或者各种多孔或非多孔聚合物材料,例如硅氧烷、聚硅氧烷、聚
丙烯酸酯、聚丙烯酸类、PI(聚酰亚胺)、氟化聚酰亚胺、聚酰胺、PAI(聚酰胺酰亚胺)、聚碳酸酯、聚砜、PSU或PPSU(聚芳基砜)、氟聚合物、氟弹性体、内酰胺、聚环烯烃,以及类似材料,包括但不限于PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、BCB(苯并环丁烯)、PEI(聚
乙基醚酰亚胺)、聚亚芳基醚如PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)和PAR(聚芳酯),PET(聚对苯
二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯=聚(亚乙基-2,6-萘二甲酸酯))、FEP(氟化乙烯丙
烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基聚合物,例如商标 )以及类似
材料。其他合适的材料包括改性聚碳酸酯、一些类型的环氧化物、氰酸酯、PPS(聚苯硫醚)、
聚苯、聚吡咙、聚喹喔啉和双马来酰亚胺。
然提供对刮擦、磨损或损伤事件(包括制品掉落到硬质表面如沥青、水泥或砂纸上的事件)
的抵抗力。也可对盖层的物理和/或光学厚度进行调整。可在需要更低的总反射时引入盖
层。也可引入盖层来进一步调节制品的颜色。例如,本文所述的光学薄膜最大程度减小了随
入射照明角度的改变而发生的a*或b*坐标色偏,但反射谱可能还是表现出稍微倾斜。可在
光学薄膜120中引入盖层150,盖层的物理和/或光学厚度可稍作调整(例如从约10nm到约
14nm),以便在光学波长区提供更加平坦的反射谱(或者振幅更小的反射谱)。
大气压化学气相沉积)、物理气相沉积(例如反应性或非反应性溅镀或者激光烧蚀)、热蒸发
或电子束蒸发和/或原子层沉积。光学薄膜120的一个或多个层可包括纳米孔或混合材料,
以提供特定的折射率范围或数值。
如,对于反射F2照明,a*和b*的变动不大于+/-0.2)。在一些实施方式中,层的物理厚度的更
大变动是可以忍受的,同时仍能实现本发明对于某些应用的目标(例如,对于反射F2照明,
a*和b*的变动不大于+/-2.0)。
外波长,如800nm、900nm或1000nm)。这导致在高入射角产生更低的振荡和更低的颜色,因为
在更高的光入射角度下,制品的整个反射谱总体上偏移到更短波长。在一些情况下,这种延
伸的波段性能可通过调节干涉层的设计来实现,例如,利用更高的振幅来实现更宽波段的
低振荡,而不必增加更多的层。低振荡的这种延伸波段或宽波段(与干涉层的低反射的延伸
波段相关)也可用来使制品能够经受住沉积的非均匀性、基片的弯曲、基片的雕刻或者基片
的成形,这些情况在定向沉积工艺中造成阴影,或者经受住其他几何因素,这些因素在所有
层厚度都造成相对于通常理想的目标厚度的基本上均匀的相对偏移。
实施例
集到的折射率数据为基础,所述数据来自各种材料形成的层和强化的铝硼硅酸盐(“ABS”)
玻璃基片。实施例10,11和比较例12是实验制备的多层工作实施例,它们进一步阐明了模型
实施例1-9的原理。
辅助通过(分别)DC反应性溅镀硅、铌或铝靶来沉积在硅晶片上。通过这种方式形成的层标
记为“RS”。其他包含SiO2的层通过电子束蒸发的方法沉积到硅晶片上,将晶片加热到300
℃,不用离子辅助。这种层标记为“E”。Ta2O5层通过电子束蒸发的方法沉积到硅晶片上,将晶片加热到300℃,不用离子辅助。
200℃,使用直径为3英寸的硅靶和直径为3英寸的铝靶。所用的反应性气体包括氮气和氧
气,氩气用作惰性气体。为硅靶提供13.56MHz的RF电源,为铝靶提供DC电源。所得到的
SiuAlvOxNy层在550nm波长具有约1.95的折射率,测得的硬度大于约15GPa,所述硬度用伯克
维奇压头在所测试的SiuAlvOxNy层的表面上测量,如本文所述。
例的反射谱和角色偏(angular color shift)。
的光学干涉层、设置在该光学干涉层上的耐刮擦层以及设置在该耐刮擦层上的盖层。光学
薄膜中依次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表8。
内,对于10度观察者计算得到较低的可见色偏,如图8所示。图7显示了在F2照明条件下半径
为0.2的目标,其中心位于基片的色坐标上,该基片上没有设置光学薄膜。
刮擦层240以及盖层250,如图9所示。光学干涉层230包括四组亚层231A、231B。光学薄膜中
依次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表9。
内,对于10度观察者计算得到较低的可见色偏,如图11所示。图11显示了在F2照明条件下半
径为0.2的目标,其中心位于基片的色坐标上,该基片上没有设置光学薄膜。
刮擦层340以及设置在该耐刮擦层250上的盖层350。该光学干涉层包括两组亚层331A,
331B,设置在该多个亚层与耐刮擦层之间的第三亚层331C,以及设置在该多个亚层与基片
之间的第三亚层331D,如图12所示。光学薄膜中依次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列
于表10。
内,对于10度观察者计算得到较低的可见色偏,如图14所示。图14显示了在F2照明条件下半
径为0.2的目标,其中心位于基片的色坐标上,该基片上没有设置光学薄膜。
刮擦层440以及设置在该耐刮擦层上的盖层450。该光学干涉层包括三组亚层431A,431B,设
置在该多个亚层与耐刮擦层之间的第三亚层431C,以及设置在该多个亚层与基片之间的第
三亚层431D,如图15所示。光学薄膜中依次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表11。
内,对于10度观察者计算得到较低的可见色偏,如图17所示。图17显示了在F2照明条件下半
径为0.2的目标,其中心位于基片的色坐标上,该基片上没有设置光学薄膜。
刮擦层540以及设置在该耐刮擦层550上的盖层550。该光学干涉层包括六组亚层531A,
531B,以及设置在该多个亚层与耐刮擦层之间的第三亚层531C,如图18所示。光学薄膜中依
次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表12。
入射视角观察时,发生较低的可见色偏。
刮擦层640以及设置在该耐刮擦层650上的盖层650。该光学干涉层包括两组亚层631A,
631B,以及设置在该多个亚层与基片之间的第三亚层631C,如图20所示。光学薄膜中依次排
列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表13。
对于10度观察者计算得到较低的可见色偏。图26显示了在F2照明条件下半径为0.2的目标,
其中心位于基片的色坐标上,该基片上没有设置光学薄膜。
刮擦层740以及设置在该耐刮擦层750上的盖层750。该光学干涉层包括三组亚层731A,
731B,以及设置在该多个亚层与基片之间的第三亚层731C,如图22所示。光学薄膜中依次排
列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表14。
而在F2照明设备下,在60度至垂直入射的入射视角范围内,对于10度观察者计算得到较低
的可见色偏,如图26所示。
刮擦层840以及设置在该耐刮擦层840上的盖层850。该光学干涉层包括四组亚层831A,
831B,以及设置在该多个亚层与耐刮擦层之间的第三亚层831C,如图23所示。光学薄膜中依
次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表15。
而在F2照明设备下,在60度至垂直入射的入射视角范围内,对于10度观察者计算得到较低
的可见色偏,如图26所示。
刮擦层940以及设置在该耐刮擦层950上的盖层950。该光学干涉层包括三组亚层931A,
931B,以及设置在该多个亚层与耐刮擦层之间的第三亚层931C,如图27所示。光学薄膜中依
次排列的各层的光学薄膜材料和厚度列于表16。
致在照明设备下,在相对于垂直入射约0-60度范围内的入射视角发生较低的可见色偏。
个亚层组的光学干涉层。所述六个亚层组包括第一低RI SiOxNy亚层(在约550nm波长处具
有约1.49的折射率)和第二高RI AlOxNy亚层(在约550nm波长处具有约2.0的折射率)。光学
薄膜还包括AlOxNy耐刮擦层。实施例10的光学干涉层用反应磁控溅镀法形成,利用AJA工业
公司的溅镀沉积工具,采用氧化和氮化环境。所用的溅镀靶包括直径为3英寸的硅靶和直径
为3英寸的铝靶。
3.3sccm(标准立方厘米每分钟)的流速流入反应器,氩气以约30sccm的流速流入反应器,氮
气以约30sccm的流速流入反应器。调整第一低RI亚层的沉积时间,以提供表17和18所示的
厚度。
关闭硅挡板以防沉积硅。在沉积第二高RI亚层期间,氧气以0.25sccm的流速流入反应器,氩
气以约30sccm的流速流入反应器,氮气以约30sccm的流速流入反应器。调整第二高RI亚层
的沉积时间,以提供表17和18所示的厚度。
散也通过实验测量)。模型实施例1-9所用的色散曲线可在每个波长处上下稍微偏移线性量
或成比例的量,以达到实施例10和11所用的目标折射率,从而非常贴切地重现工作实施例
10和11中材料的实际色散曲线。
和气流。溅镀保持“开”的状态,但溅镀的材料跑到关闭的挡板上。在一些情况下,提供给硅
靶的功率留在约500W,以清除残留氧,因为第二高RI亚层采用低氧气流量(与形成第一低RI
亚层所用的氧气流量相比)。该过程使得在为指定亚层打开挡板之前,在用于各层的气体的
存在下,溅镀靶能够达到其所需的功率。
痕法测得的约212GPa的模量。
折射率。实施例11中采用与实施例10相同的基片。实施例11的光学薄膜设计和形成实施例
11的溅镀工艺条件如表19和20所示。
璃基片之间的单一光学干涉层。比较例12包括以下结构:玻璃基片/115nm Al2O3光学干涉
层/2000nm AlOxNy耐刮擦层/32nm SiO2盖层。
下,为实施例10-11测定的反射光色坐标。图31显示了实施例10-11在D65照明下,在5度入射
照明角测得的透射光色坐标。图30和31显示了圆形目标线,作为眼睛的导引。
测量入射照明角度从5度变化到60度时,实施例10的反射色坐标的最大变动是b*色坐标小
于+/-1.5,a*色坐标小于+/-0.5。如图31所示,在D65照明下,当入射照明角度为5度时,实施
例10的透射色坐标相对于未涂覆玻璃的色坐标的变动是b*色坐标小于+/-0.2,a*色坐标小
于+/-0.1。
50nm或100nm波长范围区段,振幅甚至小于2个百分点。如图30所示,在F2照明下,当测量入
射照明角度从5度变化到60度时,实施例11的反射色坐标的最大变动是a*和b*色坐标都小
于+/-0.4。如图31所示,在D65照明和5度下,实施例11的透射色坐标相对于未涂覆玻璃的色
坐标的变动是b*色坐标小于+/-0.4,a*色坐标小于+/-0.1。
型实施例中观察到的颜色变动,但其颜色变动范围和反射/透射振荡处于有用的低范围内。
据信,模型实施例1-9与实施例10-11之间的这种差别会随着反应性RF溅镀过程中遇到的层
厚度和折射率变动而变化。如本文所述,本领域已知许多方法可用于形成实施例10-11的光
学薄膜,这些方法在这些实验中没有使用,但它们能够进一步改善对通过实验制备的层和
亚层的厚度以及折射率的控制。示例性方法包括减慢光学薄膜中最薄的层的沉积速率,在
沉积过程中对层或亚层的厚度实施光学或石英晶体厚度监控,在沉积过程中对沉积室内的
气体组成实施等离子体发射或质谱监控;以及在薄膜沉积中用来控制层厚度和组成的其他
已知技术。
小的幅度的反射率振荡)在不同入射视角减少了观察到的颜色并降低了色偏,所述照明源
包括具有锐利的波长尖峰的照明源,如CIE F2和F10照明。当用本文所述的伯克维奇压头测
量时,耐刮擦层所具有的硬度大于约15GPa,在一些情况下甚至大于20GPa。
1040以及设置在该耐刮擦层1040上的盖层1050。如图32所示,光学干涉层包括位于基片与
耐刮擦层之间的三组亚层1031A,1031B。光学薄膜中依次排列的各层的光学薄膜材料和厚
度列于表21。