CN116802166A - 用于摄像头透镜和传感器保护的覆盖玻璃制品以及具有其的设备 - Google Patents

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Abstract

本文所述的覆盖玻璃制品包括:包含在其上布置有外光学膜结构的外主表面以及在其上布置有内光学膜结构的内主表面的基材。外膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,具有最外低折射率层。内膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,具有布置在内主表面上的低或高折射率层以及最内低或高折射率层。所述第一和第二组多个中的每个高折射率层分别包含氮化物或氧氮化物,以及氧化物或氮化物。此外,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率以及大于10GPa的最大硬度。

Description

用于摄像头透镜和传感器保护的覆盖玻璃制品以及具有其的 设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月11日提交的美国临时专利申请序列第63/124,394号的优先权权益,其全部内容通过引用出于所有目的结合入本公开内容。
技术领域
本公开内容涉及用于摄像头透镜和传感器保护的覆盖玻璃制品,具体来说,涉及具有基材的覆盖玻璃制品,所述基材具有布置在其上的内外光学膜结构,展现出高的硬度、适光透射率和红外透射率。
背景技术
覆盖玻璃制品常用于保护电子产品和系统(例如,移动装置、智能手机、计算机平板、手持式装置、车辆显示器以及具有显示器、摄像头、光源和/或传感器的其他电子装置)内的关键装置和组件。这些覆盖玻璃制品还可以用于建筑制品,运输制品(例如,用于交通工具应用、火车、飞行器、船舶等的制品),电器制品,或者需要一些透明度、耐划痕性、耐磨损性或其组合的任意制品。例如,这些制品可以包括放置在汽车中用于驾驶辅助、自动驾驶或者安全应用的摄像头和红外传感器。固定式安全摄像头还可能需要保护外壳,所述保护外壳包括对于破裂、划痕或者其他类型破坏具有抗性的强化覆盖玻璃。
覆盖玻璃制品的这些应用常常需要机械和环境耐用性、抗破裂性、抗破坏性、耐划痕性以及牢靠光学性能特性的组合。例如,取决于被这些制品覆盖或者任意其他方式保护起来的组件,覆盖玻璃制品可能需要展现出可见光谱、红外光谱和其他波长范围内的高透光率和低反光率。在一些应用中,覆盖玻璃制品需要覆盖的摄像头、传感器和/或光源是在一个光谱(例如,可见光谱)中运行的。然而,在许多新兴应用中,要求单个覆盖玻璃制品覆盖在各种光谱中运行的多个摄像头、传感器和光源。然而,在其他新兴应用中,要求多个覆盖玻璃制品独立地覆盖在各种光谱中运行的多个摄像头、传感器和光源。
因此,存在对于摄像头透镜和传感器保护的改进覆盖玻璃制品的需求,特别是展现出高硬度和光学透射率(包括但不限于适光透射率和红外透射率)的组合的覆盖玻璃制品。本公开内容满足了这个需求和其它需求。
发明内容
根据本公开内容的方面,提供的覆盖玻璃制品包括:包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物。此外,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
根据本公开内容的另一个方面,提供的覆盖玻璃制品包括:包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy或SiAlxOyNz以及约5nm至200nm的物理厚度,所述第二组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy、SiAlxOyNz、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、HfO2或Al2O3以及5nm至500nm的物理厚度。此外,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
根据本公开内容的又一个方面,提供的设备包括:外壳;摄像头、传感器和光源中的至少一个,每个构造成在外壳中;外壳内的基材,其中,基材包括外主表面和内主表面,外主表面和内主表面彼此相反,以及基材布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方的在与它们之间具有空气间隙的最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物。此外,基材以及外和内光学膜结构展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的。此外,基材以及外和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
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。
附图说明
要理解的是,上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的,用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解,附图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,并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作,其中:
图1A是根据本公开内容实施方式(用于例如摄像头、传感器等的)覆盖玻璃制品的横截面侧视图;
图1B是根据本公开内容实施方式的覆盖玻璃制品的横截面侧视图;
图2是根据本公开内容实施方式的设备(例如,手机)的立体图,其具有:外壳,摄像头、传感器和光源中的两个或更多个,以及覆盖玻璃制品;
图2A是图2所示的设备沿线IIA-IIA的横截面图;
图2B是根据本公开内容实施方式的设备(例如,手机)的立体图,其具有:外壳,摄像头、传感器和光源中的一个或多个,以及摄像头、传感器和光源上方的一部分具有根据本公开内容的光学膜结构的覆盖玻璃制品;
图2C是根据本公开内容实施方式的设备(例如,手机)的立体图,其具有:外壳,摄像头、传感器和光源中的一个或多个,以及摄像头、传感器和光源中的每一个的上方的根据本公开内容的覆盖玻璃制品;
图2D是根据本公开内容实施方式的设备(例如,手机)的立体图,其具有:外壳,摄像头、传感器和光源中的一个或多个,以及摄像头、传感器和光源中的一个或多个的上方的根据本公开内容的覆盖玻璃制品;
图3A和3C分别是根据本公开内容实施例1的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图3B和3D分别是根据本公开内容实施例1的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图4A和4C分别是根据本公开内容实施例2的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图4B和4D分别是根据本公开内容实施例2的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图5A和5C分别是根据本公开内容实施例3的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图5B和5D分别是根据本公开内容实施例3的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图6A和6C分别是根据本公开内容实施例4的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图6B和6D分别是根据本公开内容实施例4的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图7A和7C分别是根据本公开内容实施例5的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图7B和7D分别是根据本公开内容实施例5的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图8A和8C分别是根据本公开内容实施例6的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图8B和8D分别是根据本公开内容实施例6的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图9A和9C分别是根据本公开内容实施例7的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图9B和9D分别是根据本公开内容实施例7的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图10A和10C分别是根据本公开内容实施例8的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图10B和10D分别是根据本公开内容实施例8的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图11A和11C分别是根据本公开内容实施例9的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图11B和11D分别是根据本公开内容实施例9的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;
图12A和12C分别是根据本公开内容实施例10的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图;
图12B和12D分别是根据本公开内容实施例10的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图;以及
图13是根据本公开内容实施方式的覆盖玻璃制品的制造方法的示意图。
具体实施方式
在以下的详述中,为了说明而非限制,给出了说明具体细节的示例性实施方式,以提供对本公开的各个原理的充分理解。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是,在从本说明书获益后,可以以不同于本文详述的其它实施方式实施本公开。此外,可能省略了对于众所周知的器件、方法和材料的描述,以免混淆本发明的各个原理的描述。最后,在任何适用的情况下,相同的附图标记表示相同的元件。
本文中,范围可以表示为从“约”另一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这样的范围时,另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地,当用先行词“约”将数值表示为近似值时,应理解具体数值构成了另一个实施方式。还会理解的是,每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
本文所用的方向术语,例如“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“后”、“顶”、“底”,仅仅是参照绘制的附图而言,并不用来表示绝对的取向。
除非另有表述,否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此,当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序,都不旨在暗示该任意特定顺序。这样同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据,包括:关于设置步骤或操作流程的逻辑;由语法结构或标点获得的一般含义;说明书所述的实施方式的数量或种类。
除非上下文另外清楚地说明,否则,本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数指代。因而,例如,提到的“一种组件”包括具有两种或更多种这类组件的方面,除非文本中有另外的明确表示。
如本文所用,术语“布置”包括采用任意本领域已知或待开发的方法在表面上涂覆、沉积和/或形成材料。布置的材料可构成本文所定义的层。如本文所用,表述“布置在...上”包括在表面上形成材料从而使得材料与表面直接接触,以及包括在表面上形成材料,其中在材料与表面之间具有一种或多种插入材料的实施方式。插入材料可以构成本文所定义的层。
如本文所用,术语“低RI层”和“高RI层”指的是根据本公开内容的覆盖玻璃制品的光学膜结构的层的折射率(“RI”)的相对数值(即,低RI层<高RI层)。由此,低RI层所具有的折射率值小于高RI层的折射率值。此外,如本文所用,“低RI层”和“低折射率层”可互换,具有相同含义。类似地,“高RI层”和“高折射率层”可互换,具有相同含义。
如本文所用,术语“强化基材”指的是用于本公开内容的覆盖玻璃制品中的通过例如用较大离子来离子交换基材表面中的较小离子经过了化学强化的基材。但是,也可以采用本领域已知的其他强化方法,例如采用热回火或者基材部分之间的热膨胀系数的不匹配来产生压缩应力和中心张力区域,以形成强化基材。
如本文所用,“布氏压痕计硬度测试”和“布氏硬度测试”可以互换使用,用来表示通过用钻石布氏压痕计对表面进行压痕,来测量表面上的材料的硬度的测试。布氏压痕计硬度测试包括用钻石布氏压痕计对本公开内容的覆盖玻璃制品的外光学膜结构或内光学膜结构的最外表面(即,暴露表面)进行压痕,以形成压痕,压痕深度范围是约50nm至约1000nm(或者外光学膜结构或内光学膜结构的整个厚度,取较小者),并沿着整个压痕深度范围或者这个压缩深度的区段(例如,约100nm至约600nm)测量最大硬度,通常采用如下方法:Oliver,W.C.;Pharr,G.M.“An improved technique for determining hardness andelastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments(采用负荷和位移传感压痕实验来确定硬度和弹性模量的改进技术)”,J.Mater.Res.,第7卷,第6期,1992,第1564-1583页;以及Oliver,W.C.;Pharr,G.M.“Measurement ofHardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation:Advances inUnderstanding and Refinements to Methodology(通过仪器压痕来测量硬度和弹性模量:方法理解与改进的进展)”,J.Mater.Res.,第19卷,第1期,2004,第3-20页。如本文所用,可互换的“硬度”和“最大硬度”中的每一个指的是沿着压痕深度范围测得的最大硬度,而非平均硬度。
如本文所用,术语“透射率”定义为给定波长范围内,透射过材料(例如,制品、基材或者光学膜或其部分)的入射光功率的百分比。术语“反射率”类似地定义为给定波长范围内,从材料(例如,制品、基材或者光学膜或其部分)反射的入射光功率的百分比。采用具体谱线宽度来测量透射率和反射率。如本文所用,“平均透射率”指的是在限定波长区域上,透射过材料的入射光功率的平均量。如本文所用,“平均反射率”指的是在被材料反射的入射光功率的平均量。
如本文所用,“适光反射率”模拟了人眼响应,分别根据人眼敏感度加权了反射率或透射率与波长谱的关系。根据已知的规定,例如CIE色空间规定,适光反射率还可以定义为反射光的亮度或三色Y值。如本文所用,对于380nm至720nm波长范围的“平均适光反射率”如下等式定义:光谱反射率R(λ)乘以光源谱I(λ)和CIE的色匹配函数与眼睛的光谱响应相关,
此外,根据本公开内容领域的技术人员所理解的那样,可以在可见光谱上或者其他波长范围上(例如,840nm至950nm的红外光谱等)确定“平均反射率”。除非另有说明,否则本公开内容记录或者任意其他方式参考的所有反射率值都与覆盖玻璃制品的基材和光学膜结构的两个主表面的测试相关,例如“双表面”平均适光反射率。
摄像头系统可用性会与摄像头系统中的总反射量相关。适光反射率对于可见光摄像头系统是特别重要的。摄像头系统或者摄像头透镜上方的覆盖玻璃中的较低的反射率可以减少摄像头系统中会产生‘重影’的多次弹跳反射。因此,反射率与摄像头系统中的图像质量具有重要的关系。
如本文所用,如下等式定义“适光透射率率”:光谱透射率T(λ)乘以光源谱I(λ)和CIE的色匹配函数与眼睛的光谱响应相关,
此外,根据本公开内容领域的技术人员所理解的那样,可以在可见光谱或者其他波长范围上(例如,840nm至950nm的红外光谱等)确定“平均透射率”。除非另有说明,否则本公开内容记录或者任意其他方式参考的所有透射率值都与覆盖玻璃制品的基材和光学膜结构的两个主表面的测试相关,例如“双表面”平均适光透射率。
如本文所用,“透射颜色”和“反射颜色”指的是在D65光源下通过本公开内容的覆盖玻璃制品发生透射或反射的颜色,相对于CIE L*,a*,b*色度体系中的颜色而言。更具体来说,“透射颜色”和“反射颜色”由√(a*2+b*2)得到,在入射角范围(例如,0度至10度)上通过D65光源穿过覆盖玻璃制品的基材的主表面的透射或反射测量得到这些色坐标。
大体上来说,本公开内容涉及这样的覆盖玻璃制品,其为基材(包括强化玻璃基材(例如,Gorilla/>产品))采用了外光学膜结构和内光学膜结构。这些覆盖玻璃制品具有高的硬度和耐划痕性以及低的光学反射率。本公开内容的光学膜结构表现的是新的多层膜结构,以及本公开内容的覆盖玻璃制品反映了构造用于摄像头透镜、传感器和/或光源保护玻璃的新系统水平设计。划痕和反射这两者对于摄像头、传感器和光源性能都是有害的,导致信号损失、图像变形和相关伪影(artifact)。然而,随着电子装置中的摄像头、传感器和光源数量的增加以及对于成像和传感的需求持续增长,对于具有优化的耐划痕性和抗破坏性以及宽光谱上的光学透射率的保护覆盖玻璃制品的需求也类似地增长。本公开内容的覆盖玻璃制品通过新的光学膜结构和系统水平设计解决了这些建立起来的需求。
本公开内容的覆盖玻璃制品可以用于摄像头透镜、传感器和光源保护以及对于其他组件(例如,按键、扬声器、麦克风等)的保护。这些覆盖玻璃制品采用外光学膜结构和内光学膜结构,它们展现出高硬度和所需的光学性质(包括高的适光透射率和红外透射率)的组合。覆盖玻璃制品可以包括在外光学膜结构和内光学膜结构的一个或两个中的耐划痕层。此外,这些制品的光学膜结构可以包括多个交替的高折射率和低折射率层,每个高折射率层包含氧化物或氮化物,以及每个低折射率层包含氮化物或者氧氮化物。
对于机械性质而言,覆盖玻璃制品可以展现出10GPa或更大的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。以光学性质而言,覆盖玻璃制品可以展现出大于95%或者甚至97%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角在基材的主表面上测得的。覆盖玻璃制品还可以展现出大于85%的红外透射率水平,这是以0至10度入射角在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。此外,覆盖玻璃制品展现出小于或等于2的低透射颜色(√(a*2+b*2)),入射角为:0至10度,0至20度,0至60度,或者从0到90度的所有入射角。
这些覆盖玻璃制品可以用于摄像头和/或传感器装配件作为摄像头/传感器系统。例如,系统可以包括:1)传感器,其可以是成像传感器、红外(IR)传感器、或者任意类型的光传感器;2)透镜、多个透镜或者类似透镜系统,来对进入光进行聚焦、准直化或成形;3)光源;以及4)本公开内容的双侧覆盖玻璃制品中的一个或多个。在这些系统的一些方面中,将具有外光学膜结构和内光学膜结构的单个覆盖玻璃制品用作多个传感器、透镜和/或光源的保护覆盖。这些多个传感器还可以包括结合了一个或多个红外传感器(例如,IR飞行时间或光探测和测距(LIDAR)传感器)的一个或多个摄像头。在其他相关方面中,使用具有外光学膜结构和内光学膜结构的多个覆盖玻璃制品来独立地保护多个传感器、透镜和/或光源。在其他相关方面中,根据本公开内容构造的具有被外光学膜结构和内光学膜结构所限定的一个或多个部分的覆盖玻璃制品可以被用来保护一个或多个传感器、透镜和/或光源。
此外,本公开内容的覆盖玻璃制品可以进行优化以改善和保护摄像头或IR系统的性能。基材的每个主表面上的内和外光学膜结构降低了反射率,这减少了摄像头/传感器系统中存在的鬼影、图像闪烁、图像泛光(bloom)和其他伪影。外光学膜结构的最外表面的高硬度为(倾向于使得摄像头或传感器系统的性能随时间发生劣化,例如产生图像伪影、雾度或者降低IR传感器效率的)划痕以及其他形式的机械破坏提供了高抗性。这些摄像头/传感器系统正变得广泛用于诸如智能手机以及车用摄像头和传感器系统的前后装配件之类的应用中。
参见图1A和1B,根据一个或多个实施方式的覆盖玻璃制品100可以包括:基材110,以及布置在基材110上的外光学膜结构130a和内光学膜结构130b。基材110包括相对主表面112、114以及相对次表面116、118。在图1A和1B中,外光学膜结构130a显示为布置在第一相对主表面112上,以及内光学膜结构130b布置在第二相对主表面114上。此外,根据一些实施方式,可以在相对次表面116、118中的一个或两个上布置外和内光学膜结构130a和130b中的一个或多个。
外光学膜结构130a和内光学膜结构130b中的每一个包括至少一层材料。如本文所用,术语“层”可以包括单层或者可以包括一层或多层子层。此类子层可以相互直接接触。子层可以由相同材料形成,或者可以由两种或更多种不同材料形成。在一个或多个替代实施方式中,此类子层可以具有布置在其间的不同材料的插入层。在一个或多个实施方式中,层可包括一层或多层毗邻且不间断层和/或一层或多层不连续且间断层(即,由相互相邻的不同材料形成的层)。层或子层可以由本领域的任意已知方法形成,包括离散沉积或连续沉积工艺。在一个或多个实施方式中,可以仅使用连续沉积工艺形成层,或者可以仅使用离散沉积工艺形成层。
在一个或多个实施方式中,可以通过真空沉积技术(例如,化学气相沉积(例如,等离子体强化的化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积和等离子体强化的大气压化学气相沉积),物理气相沉积(例如,反应性或非反应性喷溅或激光烧蚀),热或电子束蒸发,和/或原子层沉积),来形成外光学膜结构130a和内光学膜结构130b中的每一个的单层或多层。也可使用基于液体的方法,例如喷涂、浸涂、旋涂或狭缝涂覆(例如,使用溶胶凝胶材料)。通常来说,气相沉积技术可以包括各种可用于产生薄膜的真空沉积方法。例如,物理气相沉积使用物理过程(例如加热或喷溅)来产生材料的蒸气,然后其沉积到涂覆的物体上。外光学膜结构130a和内光学膜结构130b的优选制造方法包括反应性喷溅、基于金属的反应性喷溅和PECVD工艺。
外光学膜结构130a和内光学膜结构130b分别可以具有约100nm至约10微米的厚度。例如,光学膜结构130a和130b可以具有如下厚度:大于或等于约200nm、300nm、325nm、350nm、375nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米或者甚至8微米,以及小于或等于约10微米。外光学膜结构130a和内光学膜结构130b可以具有相同厚度或者不同厚度。
在一个或多个实施方式中,外光学膜结构130a和内光学膜结构130b可以分别包括第一和第二耐划痕层150a和150b或者分别由第一和第二耐划痕层150a和150b构成,如图1A和1B所示。例如,在图1A和1B中,覆盖玻璃制品100显示为包括布置在主表面112上的耐划痕层150a和布置在主表面114上的耐划痕层150b。根据一个实施方式,耐划痕层150a和150b可以包括选自下组的一种或多种材料:SiuAlvOxNy、Ta2O5、Nb2O5、AlN、AlNx、SiAlxNy、AlNx/SiAlxNy、Si3N4、AlOxNy、SiOxNy、SiNx、SiNx:Hy、HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3、钻石状碳,或其组合。用于耐划痕层150a、150b的示例性材料可以包括无机碳化物、氮化物、氧化物、钻石状材料,或其组合。用于耐划痕层150a、150b的合适材料的例子包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳化物、金属氧碳化物,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。可用于耐划痕层150a、150b的材料的具体例子可以包括:Al2O3、AlN、AlOxNy、Si3N4、SiOxNy、SiuAlvOxNy、钻石、钻石状碳、SixCy、SixOyCz、ZrO2、TiOxNy,及其组合。在一些实践方式中,耐划痕层150a、150b可以包括Ta2O5、Nb2O5、SiNx、Al2O3、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy,及其组合。在其他实践方式中,耐划痕层150a、150b中的一个或多个可以是纳米层状AlNx/SiAlxNy的超晶格,具体见2018年2月1日公开的题为“Optical Structures andArticles with Multilayer Stacks Having High Hardness and Methods for Makingthe Same(具有高硬度的多层堆叠的光学结构和制品及其制造方法)”的美国专利申请公开第2018/0029929号,其重要部分通过引用结合入本公开内容中。在实施方式中,耐划痕层150a、150b分别展现出大于约1MPa√m的断裂韧度值,以及同时展现出大于约10GPa的硬度值,这是通过布氏硬度测试测得的。
在一个或多个实施方式中,耐划痕层150a、150b可以分别包括组成梯度。例如,耐划痕涂层150a、150b可以包括SiuAlvOxNy的组成梯度,其中,改变了Si、Al、O和N中的任意一种或多种的浓度,以增加或降低折射率。还可以使用孔隙度来形成折射率梯度。此类梯度如2014年4月28日公开的题为“Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer(具有梯度层的耐划痕制品)”的美国专利申请公开第2014/0334006A1号更完整描述,其全文通过引用结合入本文。
如图1A和1B的覆盖制品100的示例性形式所示,耐划痕层150a、150b可以分别是相对于其他层(例如,低RI层130A、高RI层130B、封盖层131等)而言是较厚的,例如:大于或等于约50nm、75nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、325nm、350nm、375nm、400nm、425nm、450nm、475nm、500nm、525nm、550nm、575nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米或者甚至8微米。例如,耐划痕层150a、150b可以具有如下厚度:约50nm至约10微米,约100nm至约10微米,约150nm至约10微米,以及上述范围之间的所有厚度水平和范围。
如图1A和1B所示以及上文所述,本公开内容的覆盖玻璃制品100包括分别的外光学膜结构130a和内光学膜结构130b。光学膜结构130a、130b中的每一个分别包括多个交替的低折射率和高折射率(RI)层130A和130B。根据实施方式,光学膜结构130a和130b分别包括两层或更多层(例如,低RI层130A和高RI层130B)的周期132。此外,光学膜结构130a和130b分别可以包括多个周期132,例如3至30个周期,3至25个周期,3至20个周期,以及上述范围内的所有周期。此外,光学膜结构130a和130b的周期132的数量和/或层数量可以是不同的。此外,在一些优选实践方式中,光学膜结构130a和130b的周期132的数量可以构造成使得结构130a和130b分别包括至少五(5)层,例如:交替的低RI和高RI层130A和130B总计至少五层(例如,两个周期132与额外的封盖131层、低RI层130A或高RI层130B)。在其他实施方式中,周期132可以是具有三层的单个周期,例如低RI层130A、中等RI层(图1A和1B未示出)和高RI层130B,中等RI层具有低RI层130A与高RI层130B之间的折射率。
在图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的一些实施方式中,外光学膜结构130a包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层(分别是130B和130A),最外低折射率130A是暴露的(例如,暴露于空气)。在一些实施方式中,最外低折射率层是封盖层131,其起到外光学膜结构130a的最外层的作用,具有与低RI层130A相同的组成和折射率范围。根据一些实施方式,外光学膜结构130a的最外层130A/131可能不是暴露的,而是具有布置在其上的顶涂层140(参见图1A和1B)。在一些实践方式中,外光学膜结构130a的每个高RI层130B包含氮化物(例如,SiNx)或氧氮化物(例如,SiOxNy)。在另一个实践方式中(如图1A和1B的示例性形式所示),第一组多个交替的高折射率和低折射率层(分别是130B和130A)还包括与基材110的外主表面112接触的低折射率层130A。此外,覆盖玻璃制品100的实施方式可以构造成使得第一组多个交替的高低折射率层还包含耐划痕层150a,其具有与高RI层130B相同的组成以及至少50nm的物理厚度。
根据图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的一些实施方式,内光学膜结构130b包括第二组多个高折射率和低折射率层(分别是130B和130A)。此外,所述第二组多个包括布置在基材110的内主表面114上的低折射率层130A或高折射率层130B以及最内(即,朝向图1A和1B所示的制品100的底部)低折射率层130A或高折射率层130B。在一些情况下,最内低折射率层130A或高折射率层130B是暴露的。根据一些实施方式,内光学膜结构130b的所述第二组多个中的最内层130A/130B可以起到最内封盖层131的作用,其作为内光学膜结构130b的最内层,具有与低RI层130A或高RI层130B相同的组成和折射率范围(参见图1A和1B)。在一些实践方式中,内光学膜结构130b的每个高RI层130B包含氧化物(例如,Nb2O5)或氮化物(例如,SiNx)。在另一个实践方式中,第二组多个交替的高折射率和低折射率层(分别是130B和130A)还包括与基材110的内主表面114接触的低折射率层130A(如图1A的示例性形式所示)或高折射率层130B(如图1B的示例性形式所示)。此外,覆盖玻璃制品100的实施方式可以构造成使得第二组多个交替的高低折射率层130B和130A还包含第二耐划痕层150b,其具有与高RI层130B相同的组成以及至少50nm的物理厚度。
在图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的一个或多个实施方式中,当用于低RI层130A和/或封盖层131时,术语“低RI”包括约1.3至约1.7或1.75的范围。在一个或多个实施方式中,当用于高RI层130B和/或耐划痕层150a、150b时,术语“高RI”包括约1.7至约2.5的范围(例如,约1.85或更大)。在一个或多个实施方式中,当用于周期132的第三层时,术语“中等RI”包括约1.55至约1.8的范围。在一些实施方式中,低RI、高RI和/或中等RI的范围可以重叠;但是,在大多数情况下,外光学膜结构130a和内光学膜结构130b中的每一个的层对于RI具有如下大致关系:低RI<中等RI<高RI(其中,“中等RI”适用于三层周期的情况)。在一个或多个实施方式中,低RI层130A(和/或封盖层131)与高RI层130B(和/或耐划痕层150a、150b)的折射率差异可以是约0.01或更大、约0.05或更大、约0.1或更大或者甚至约0.2或更大。
例如,在图1A和1B中,外光学膜结构或内光学膜结构130a、130b的周期132可以包括低RI层130A和高RI层130B。当在外光学膜结构130a和内光学膜结构130b中的任一个或两个中包含多个周期时,低RI层130A(标记为“L”)和高RI层130B(标记为“H”)可以以如下层顺序交替:L/H/L/H…或者H/L/H/L…,从而使得低RI层130A与高RI层130B沿着光学膜结构130a、130b的物理厚度交替。在图1A所示的实施方式中,外光学膜结构130a包括两个周期132,具有封盖层131,其中,每个周期132包括低RI层130A和高RI层130B。此外,在图1A所示的实施方式中,内光学膜结构130b包括四个周期132,具有封盖层131,其中,每个周期132包括低RI层130A和高RI层130B。在图1B所示的实施方式中,外光学膜结构130a包括两个周期132,具有封盖层131,其中,每个周期132包括低RI层130A和高RI层130B。此外,在图1B所示的实施方式中,内光学膜结构130b包括四个周期132和额外的高RI层130B,其中,每个周期132包括高RI层130B和低RI层130A。在一些实施方式中,如上文所述,光学膜结构130a、130b可以分别包含最高至30个周期132。
图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的外光学膜结构130a和内光学膜结构130b中适合使用的示例性材料包括但不限于:SiO2、Al2O3、SiAlxOy、GeO2、SiO、AlOxNy、AlN、AlNx、SiAlxNy、SiNx、SiOxNy、SiAlxOyNz、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、TiN、MgO、MgF2、BaF2、CaF2、SnO2、HfO2、Y2O3、MoO3、DyF3、YbF3、YF3、CeF3、钻石状碳,及其组合。用于低RI层130A的一些合适材料的例子包括但不限于:SiO2、Al2O3、SiAlxOy、GeO2、SiO、AlOxNy、SiOxNy、SiAlxOyNz、MgO、MgAlxOy、MgF2、BaF2、CaF2、DyF3、YbF3、YF3和CeF3。在覆盖玻璃制品100的一些实践方式中,它的低RI层130A分别包含SiO2或MgF2。可以使得用于低RI层130A的材料的氮含量最小化(例如,在诸如Al2O3和MgAlxOy的材料中)。用于高RI层130B的一些合适材料的例子包括但不限于:SiAlxOyNz、Ta2O5、Nb2O5、AlN、AlNx、SiAlxNy、AlNx/SiAlxNy、Si3N4、AlOxNy、SiOxNy、SiNx、SiNx:Hy、HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3和钻石状碳。根据一些实践方式,覆盖制品100的外膜结构130a的每个高RI层130B包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy或SiAlxOyNz。在其他实践方式中,高RI层130B中的一个或多个可以是纳米层状AlNx/SiAlxNy的超晶格。此外,覆盖制品100的一些实施方式构造成使得内光学膜结构130b包含SiNx、Nb2O5、Ta2O5或Al2O3。在一个或多个实施方式中,高RI层130B可以具有高硬度(例如,硬度大于8GPa),以及上文所列出的高RI材料可以包括高的硬度和/或耐划痕性。
可以使得用于高RI层130B的材料的氧含量最小化,特别是SiNx或AlNx材料。AlOxNy材料可以被认为是氧掺杂的AlNx(即,它们可以具有AlNx晶体结构(例如,纤维锌矿)并且不一定具有AlON晶体结构)。示例性AlOxNy或SiOxNy高RI材料可以包含:约0原子%至约20原子%氧或者约5原子%至约15原子%氧,同时包含30原子%至约50原子%氮。示例性SiAlxOyNz高RI材料可以包含:约10原子%至约30原子%或者约15原子%至约25原子%硅,约20原子%至约40原子%或者约25原子%至约35原子%铝,约0原子%至约20原子%或者约1原子%至约20原子%氧,以及约30原子%至约50原子%氮。前述材料可以被氢化至最高至约30重量%。当需要具有中等折射率的材料作为中等RI层时,一些实施方式可以采用AlN和/或SiOxNy。应理解的是,第一或第二耐划痕层150a、150b可以包括公开的适用于高RI层130B的任意材料。
在图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的实施方式中,发现主要包含SiO2、Si3N4和/或SiOxNy的组合的外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b对于一些应用是有利的,这是由于它们的高硬度、光学透明度以及化学和环境耐用性的组合。例如,由这些材料制造的多层涂层样品(例如,作为这些光学膜结构130a、130b的示例)经受侵蚀性化学耐久性测试,该测试构成为用400目Al2O3砂纸预磨蚀50次磨蚀循环(在1cm2接触面积上施加1kg负荷),之后浸泡在5%NaCl水性溶液中35℃持续7天。对于这些材料以及由这些材料制造的多层膜采用光学显微镜检查,在化学处理之后,在NaCl溶液浸泡之前和之后没有观察到腐蚀、溶解、分层或者其他视觉可见变化。
在覆盖制品100的一个或多个实施方式中(例如如图1A和1B所示),外和/或内光学膜结构130a、130b可以包括:耐划痕层150a、150b,其整合为高RI层130B,以及一个或多个低RI层130A,高RI层130B,和/或封盖层131可以布置在耐划痕层150a、150b的上方。此外,对于第一耐划痕层150a,如图1A和1B所示,也可以在层150a的上方布置任选的顶涂层140。或者,耐划痕层150a、150b可以定义为整个外和/或内光学膜结构130a、130b中或者整个覆盖玻璃制品100中的最厚的高RI层130B。不受限于理论,相信当在耐划痕层150a、150b上方沉积较薄量的材料时,覆盖玻璃制品100可以在压痕深度展现出增加的硬度。然而,在耐划痕层150a、150b上方包含低RI和高RI层130A、130B可以增强覆盖玻璃制品100的光学性质。在一些实施方式中,可以在耐划痕层150a、150b上方布置较少的层(例如,仅1、2、3、4或5层),以及这些层可以分别是较薄的(例如,小于100nm、小于75nm、小于50nm或者甚至小于25nm)。
在一个或多个实施方式中,图1A和1B所示的覆盖制品100可以包括布置在外光学膜结构130a上的一个或多个额外顶涂层140。在一个或多个实施方式中,所述额外顶涂层140可以包括易清洁涂层。合适的易清洁涂层的例子如2014年4月24日公开的题为“Processfor Making of Glass Articles with Optical and Easy-to-Clean Coatings(用于制造具有光学涂层和易清洁涂层的玻璃制品的工艺)”的美国申请公开第2014/0113083号所述,其全文通过引用结合入本文。易清洁涂层可以具有约5nm至约50nm的厚度,并且可以包括已知材料例如氟化硅烷。作为补充或替代,易清洁涂层可以包括低摩擦涂层或者表面处理。示例性低摩擦涂层材料可以包括钻石状碳、硅烷(例如,氟化硅烷)、膦酸盐/酯、烯烃和炔烃。在一些实施方式中,顶涂层140的易清洁涂层可以具有如下厚度范围:约1nm至约40nm,约1nm至约30nm,约1nm至约25nm,约1nm至约20nm,约1nm至约15nm,约1nm至约10nm,约5nm至约50nm,约10nm至约50nm,约15nm至约50nm,约7nm至约20nm,约7nm至约15nm,约7nm至约12nm,约7nm至约10nm,约1nm至约90nm,约5nm至约90nm,约10nm至约90nm,或者约5nm至约100nm,以及其间的所有范围和子范围。
顶涂层140可以包括耐划痕层或者多层耐划痕层150a、150b,其包括公开的适用于耐划痕层150a和/或150b的任意材料。在一些实施方式中,所述额外顶涂层140包括易清洁材料与耐划痕材料的组合。在一个例子中,该组合包括易清洁材料与钻石状碳。此类额外顶涂层140的厚度可以是约5nm至约20nm。可以在分开的层中提供所述额外涂层140的构成。例如,可以布置钻石状碳作为第一层,并可以在钻石状碳第一层上布置易清洁材料作为第二层。第一层与第二层的厚度可以是上文关于所述额外涂层所提供的厚度范围。例如,钻石状碳第一层的厚度可以是约1nm至约20nm或者约4nm至约15nm(或者更具体来说约为10nm),以及易清洁材料第二层的厚度可以是约1nm至约10nm(或者更具体来说约为6nm)。钻石状涂层可以包括四面体无定形碳(Ta-C)、Ta-C:H和/或a-C-H。
根据图1A和1B所示的覆盖制品100的实施方式,外光学膜结构130a的高RI层130B中的每一个可以具有如下范围的物理厚度:约5nm至2000nm,约5nm至1500nm,约5nm至1000nm,以及这些值之间的所有厚度和厚度范围。例如,这些高RI层130B可以具有如下物理厚度:5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、250nm、500nm、750nm、1000nm、1250nm、1500nm、1750nm、2000nm,以及这些水平之间的所有厚度值。此外,内光学膜结构130b的高RI层130B中的每一个可以具有约5nm至500nm、约5nm至400nm、约5nm至300nm的物理厚度范围,以及这些值之间的所有厚度和厚度范围。例如,这些高RI层130B中的每一个可以具有如下物理厚度:5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm,以及这些水平之间的所有厚度值。此外,根据图1A和1B所示的覆盖制品100的一些实施方式,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b的低RI层130A中的每一个可以具有约5nm至300nm、约5nm至250nm、约5nm至200nm的物理厚度,以及这些值之间的所有厚度和厚度范围。例如,这些低RI层130A中的每一个可以具有如下物理厚度:5nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm,以及这些水平之间的所有厚度值。
在一个或多个实施方式中,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b的层中的至少一层(例如,低RI层130A或高RI层130B)可以包括特定的光学厚度(或者光学厚度范围)。如本文所述,术语“光学厚度”指的是层的物理厚度与折射率的乘积。在一个或多个实施方式中,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b的层中的至少一层可以具有如下光学厚度范围:约2nm至约200nm,约10nm至约100nm,约15nm至约100nm,约15nm至约500nm,或者约15nm至约5000nm。在一些实施方式中,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b中的所有层可以分别具有如下光学厚度范围:约2nm至约200nm,约10nm至约100nm,约15nm至约100nm,约15nm至约500nm,或者约15nm至约5000nm。在一些实施方式中,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b中的任一个或两个中的至少一个层具有约50nm或更大的光学厚度。在一些实施方式中,低RI层130A中的每一个可以如下光学厚度范围:约2nm至约200nm,约10nm至约100nm,约15nm至约100nm,约15nm至约500nm,或者约15nm至约5000nm。在一些实施方式中,高RI层130B中的每一个可以如下光学厚度范围:约2nm至约200nm,约10nm至约100nm,约15nm至约100nm,约15nm至约500nm,或者约15nm至约5000nm。在具有三层周期132的实施方式中,中等RI层中的每一个可以具有如下光学厚度范围:约2nm至约200nm,约10nm至约100nm,约15nm至约100nm,约15nm至约500nm,或者约15nm至约5000nm。在一些实施方式中,耐划痕层150a和/或150b是外光学膜结构和/或内光学膜结构130a、130b中的最厚层,和/或具有比膜结构中的任何其他层更高的折射率。
图1A和1B所示的覆盖制品100的基材110可以包括无机材料,并且可以包括无定形基材、晶体基材或其组合。基材110可以由人造材料和/或天然存在的材料(例如,石英和聚合物)形成。例如,在一些情况下,基材110可以表征为有机物,并且具体来说,可以是聚合物。合适的聚合物的例子包括但不限于:热塑性物质,包括聚苯乙烯(PS)(包括苯乙烯共聚物和掺混物)、聚碳酸酯(PC)(包括共聚物和掺混物)、聚酯(包括共聚物和掺混物,包括聚乙二醇对苯二甲酸酯和聚乙二醇对苯二甲酸酯共聚物)、聚烯烃(PO)和环聚烯烃(环PO)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸聚合物,包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(包括共聚物和掺混物)、热塑性氨基甲酸酯(TPU)、聚醚酰亚胺(PEI),以及这些聚合物的相互掺混物。其他示例性聚合物包括环氧树脂、苯乙烯类树脂、酚醛类树脂、三聚氰胺树脂和硅酮树脂。
在一些具体实施方式中,基材110可以具体地排除聚合物、塑料和/或金属基材。基材110可以表征为含碱性基材(即,基材包含一种或多种碱性物质)。在一个或多个实施方式中,基材110展现出约1.45至约1.55的折射率。在具体实施方式中,利用环上球测试,使用至少5个、至少10个、至少15个或者至少20个样品进行测量,基材110在一个或多个相对主表面的表面上可以展现出如下平均断裂应变:0.5%或更大,0.6%或更大,0.7%或更大,0.8%或更大,0.9%或更大,1%或更大,1.1%或更大,1.2%或更大,1.3%或更大,1.4%或更大,1.5%或更大,或者甚至2%或更大。在具体实施方式中,基材110在其一个或多个相对主表面的表面上可以展现出约1.2%、约1.4%、约1.6%、约1.8%、约2.2%、约2.4%、约2.6%、约2.8%或者约3%或更大的平均失效应变。
术语“失效应变”指的是在没有施加额外负荷的情况下,在外或内光学膜结构130a、130b中、在基材110中或者两者同时发生裂纹传播的应变,通常导致给定材料、层或膜中的灾难性失效,可能甚至桥接到另一材料、层或膜,如本文所定义。也就是说,光学膜结构130a、130b破裂而基材110没有破裂构成失效,并且基材110破裂也构成失效。当用于平均失效应变或者任意其他性质时,术语“平均”是基于5个样品的此类性质测量的数学平均值。通常来说,裂纹起始应变测量在正常实验室条件下是可重复的,并且在多次样品中测得的裂纹起始应变的标准偏差可以小至观察到的应变的0.01%。如本文所用,采用环上环拉伸测试来测量平均失效应变。然而,除非另有说明,否则本文所述的失效应变测量指的是来自环上环测试的测量,如2018年7月5日公开的题为“Coated Articles with Optical CoatingsHaving Residual Compressive Stress(具有残留压缩应力的光学涂层的涂覆制品)”的国际公开号WO2018/125676所述,并且其全文通过引用结合入本文。
合适的基材110可以展现出约30GPa至约120GPa的弹性模量(或者杨氏模量)。在一些情况下,基材110的弹性模量可以是如下范围:约30GPa至约110GPa,约30GPa至约100GPa,约30GPa至约90GPa,约30GPa至约80GPa,约30GPa至约70GPa,约40GPa至约120GPa,约50GPa至约120GPa,约60GPa至约120GPa,约70GPa至约120GPa,以及其间的所有范围和子范围。在一些例子中,可以通过超声震荡(ASTM E1875)、震荡超声谱或者采用布氏压痕计的纳米压痕来测量杨氏模量。
在一个或多个实施方式中,无定形基材可以包括玻璃,其可以经过强化或者未经过强化。合适的玻璃的例子包括钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃以及碱性铝硼硅酸盐玻璃。在一些变化形式中,玻璃可以不含氧化锂。在一个或多个替代实施方式中,基材110可以包括晶体基材,例如玻璃陶瓷基材(其可以经过强化或者未经过强化)或者可以包括单晶结构,例如蓝宝石。在一个或多个具体实施方式中,基材110包括无定形基底(例如玻璃)和晶体包覆(例如,蓝宝石层、多晶氧化铝层和/或尖晶石(MgAlxOy)层)。玻璃陶瓷基材可以包括一个或多个晶相,例如:二硅酸锂盐、透锂长石、β石英或β锂辉石,潜在地与结构中的残留玻璃组合。这些玻璃陶瓷基材可以优选是光学透明的以及经过化学强化的,例如如美国专利第10,611,675号、美国专利申请公开第2020/0231491号、美国专利申请公开第2020/0223744号以及美国专利申请公开第2020/0148591号所述的那些,它们全文分别通过引用结合于此。
一个或多个实施方式的基材110的硬度可以小于制品的硬度(通过本文所述的布氏压痕计硬度测试测量)。采用布氏压痕计硬度测试来测量基材110的硬度。
基材110可以是基本上光学透澈、透明和没有光散射的。在此类实施方式中,基材110在光波长区域上可以展现出约85%或更大、约86%或更大、约87%或更大、约88%或更大、约89%或更大、约90%或更大、约91%或更大或者约92%或更大的平均透光率。在一些实施方式中,这些光反射率值和透射率值可以是总反射率或者总透射率(同时考虑了基材110的两个主要表面上的反射率或透射率),或者可以在基材110单侧观察到这些光反射率值和透射率值(即,仅在主表面112上,而没有考虑相反表面114)。除非另有说明,否则是在相对于主表面112的0度入射照射角测量仅仅基材110的情况下的平均反射率或透射率(但是,可以是在45度或60度的入射照射角提供此类测量)。基材110可以任选地展现出颜色,例如白色、黑色、红色、蓝色、绿色、黄色、橙色等。
作为补充或替代,出于美观和/或功能原因,基材110的物理厚度可以沿其一个或多个尺寸发生变化。例如,基材110的边缘可以相比于基材110的更为中心的区域更厚。根据制品100的应用或用途,基材110的长度、宽度和物理厚度尺寸也可以发生变化。
可以采用各种不同工艺来提供基材110。例如,当基材110包括无定形基材例如玻璃时,各种成形方法可以包括浮法玻璃工艺以及下拉工艺例如熔合拉制和狭缝拉制。
一旦形成,可以对基材110进行强化以形成经强化的基材。如本文所用,术语“强化基材”可以表示通过例如用较大离子来离子交换基材表面中的较小离子进行化学强化的基材。但是,也可以采用本领域已知的其他强化方法,例如采用热回火或者基材部分之间的热膨胀系数的不匹配来产生压缩应力和中心张力区域,以形成强化基材。
当基材110通过离子交换工艺进行化学强化时,用具有相同价态或氧化态的较大的离子来代替或交换基材110的表面层内的离子。通常通过将基材浸没在熔盐浴中进行离子交换工艺,所述熔盐浴包含要与基材中的较小离子发生交换的较大离子。本领域技术人员会理解的是,离子交换工艺的参数包括但不限于:浴组成和温度、浸没时间、基材110在一种或多种盐浴中的浸没次数、多种盐浴的使用、其它步骤例如退火以及洗涤等,其通常是由以下的因素决定的:基材110的组成,以及通过强化操作得到的基材110所需的压缩应力(CS)、压缩应力层深度(或层深度)。例如,含碱金属的玻璃基材的离子交换可以通过以下方式实现:浸没在至少一种包含盐的熔盐浴中,所述盐是例如但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和氯化物。熔盐浴的温度通常约为380℃至高至约450℃,而浸入时间约为15分钟至高至约40小时。然而,也可以采用与上述不同的温度和浸入时间。
另外,在以下文献中描述了在多个离子交换浴中浸入玻璃基材(在浸入之间进行洗涤和/或退火步骤)的离子交换工艺的非限制性例子:美国专利第8,561,429号,其中,通过不同浓度的盐浴中多次连续离子交换处理中的浸入对玻璃基材进行强化;和美国专利第8,312,739号,其中,玻璃基材通过如下方式进行强化:在用流出离子进行稀释的第一浴中进行离子交换,之后浸入流出离子浓度小于第一浴的第二浴中。美国专利第8,561,429号和美国专利第8,312,739号的内容全文参考结合于此。
可以基于中心拉伸(CT)、表面CS、压缩深度(DOC)和钾离子层深度(DOL)的参数对通过离子交换所实现的化学强化程度进行定量化。通过表面应力计(FSM),采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器如FSM-6000,来测量压缩应力(包括表面CS)。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量,其与玻璃的双折射相关。进而根据ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃碟的方法)来测量SOC,题为“Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”,其全文通过引用结合入本文。可以使用折射近场(RNF)方法或者散射光偏振(SCALP)技术来测量应力分布。当采用RNF方法来测量应力分布时,在RNF方法中采用SCALP提供的最大CT值。具体来说,通过RNF测得的应力分布是作用力平衡的,并且用SCALP测量提供的最大CT值进行校准。RNF方法如2014年10月7日公告的题为“Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample(用于测量玻璃样品的分布特性的系统和方法)”的美国专利第8,854,623号所述,其全文通过引用结合入本文。具体来说,RNF方法包括将玻璃制品靠近参照块放置,产生偏振切换光束(其以1Hz至50Hz的速率在正交偏振之间切换),测量偏振切换光束中的功率量,以及产生偏振切换参比信号,其中,每个正交偏振中测得的功率量是在相互50%之内。方法还包括使偏振切换光束穿过玻璃样品和参照块,进入玻璃样品不同深度,然后采用延迟光学系统来延迟穿过的偏振切换光束到达信号光检测器,所述信号光检测器产生偏振切换的检测器信号。方法还包括:用参比信号除检测器信号以形成标准化检测器信号,以及从标准化检测器信号来确定玻璃样品的分布特性。可以使用折射近场(RNF)方法或者SCALP来测量应力分布。当采用RNF方法来测量应力分布时,在RNF方法中采用SCALP提供的最大CT值。具体来说,通过RNF测得的应力分布是作用力平衡的,并且用SCALP测量提供的最大CT值进行校准。具体来说,RNF方法包括将玻璃制品靠近参照块放置,产生偏振切换光束(其以1Hz至50Hz的速率在正交偏振之间切换),测量偏振切换光束中的功率量,以及产生偏振切换参比信号,其中,每个正交偏振中测得的功率量是在相互50%之内。方法还包括使偏振切换光束穿过玻璃样品和参照块,进入玻璃样品不同深度,然后采用延迟光学系统来延迟穿过的偏振切换光束到达信号光检测器,所述信号光检测器产生偏振切换的检测器信号。方法还包括:用参比信号除检测器信号以形成标准化检测器信号,以及从标准化检测器信号来确定玻璃样品的分布特性。采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量最大CT值。
在一个实施方式中,强化基材110可以具有250MPa或更大、300MPa或更大(例如,400MPa或更大、450MPa或更大、500MPa或更大、550MPa或更大、600MPa或更大、650MPa或更大、700MPa或更大、750MPa或更大或者800MPa或更大)的表面CS。强化基材110可以具有:10μm或更大、15μm或更大、20μm或更大(例如,25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或更大)的DOL,和/或CT可以是10MPa或更大、20MPa或更大、30MPa或更大、40MPa或更大(例如,42MPa、45MPa或50MPa或更大)但是小于100MPa(例如,95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa或更小)。DOC可以是基材110的厚度(t)的0.05倍至约0.3t,例如:约0.05t至约0.25t,或者约0.05t至约0.24t,或者约0.05t至约0.23t,或者约0.05t至约0.22t,或者约0.05t至约0.21t,或者约0.05t至约0.20t,或者约0.05t至约0.19t,或者约0.05t至约0.18t。在一个或多个具体实施方式中,强化基材110具有以下一种或多种性质:表面CS大于500MPa,DOL大于15μm,DOC约0.05t至约0.22t,以及CT大于18MPa。
可以用于基材110的示例性玻璃可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或者碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物,但是也考虑其他玻璃组合物。此类玻璃组合物能够通过离子交换过程进行化学强化。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,基材110包含具有一种或多种碱土氧化物,从而碱土氧化物的含量至少为5重量%的玻璃组合物。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。在特定实施方式中,用于基材110的玻璃组合物可以包含: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。
适合基材110的另一种示例性玻璃组成包含:60-70摩尔%的SiO2;6-14摩尔%的Al2O3;0-15摩尔%的B2O3;0-15摩尔%的Li2O;0-20摩尔%的Na2O;0-10摩尔%的K2O;0-8摩尔%的MgO;0-10摩尔%的CaO;0-5摩尔%的ZrO2;0-1摩尔%的SnO2;0-1摩尔%的CeO2;小于50ppm的As2O3;以及小于50ppm的Sb2O3;其中12摩尔%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔%以及0摩尔%≤(MgO+CaO)≤10摩尔%。
适合基材110的又一种示例性玻璃组合物包含:63.5-66.5摩尔%SiO2;8-12摩尔%Al2O3;0-3摩尔%B2O3;0-5摩尔%Li2O;8-18摩尔%Na2O;0-5摩尔%K2O;1-7摩尔%MgO;0-2.5摩尔%CaO;0-3摩尔%ZrO2;0.05-0.25摩尔%SnO2;0.05-0.5摩尔%CeO2;小于50ppm的As2O3;以及小于50ppm的Sb2O3;其中,14摩尔%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔%,以及2摩尔%≤(MgO+CaO)≤7摩尔%。
在具体实施方式中,适合基材110的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含氧化铝;至少一种碱金属;以及在一些实施方式中大于50摩尔%的SiO2,在其他实施方式中至少为58摩尔%的SiO2,和在其他实施方式中至少为60摩尔%的SiO2;其中,(Al2O3+B2O3)/Σ改性剂(即,改性剂总和)之比大于1,式中,组分的比例以摩尔%计,以及改性剂是碱金属氧化物。在特定实施方式中,这种玻璃组合物包含: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(Al2O3+B2O3)/Σ改性剂(即,改性剂总和)大于1。
在一些实施方式中,基材110可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物,其包含:64-68摩尔%SiO2;12-16摩尔%Na2O;8-12摩尔%Al2O3;0-3摩尔%B2O3;2-5摩尔%K2O;4-6摩尔%MgO;以及0-5摩尔%CaO,其中:66摩尔%≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔%;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%。
在替代实施方式中,基材110可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物,其包含:2摩尔%或更多的Al2O3和/或ZrO2,或者4摩尔%或更多的Al2O3和/或ZrO2
当基材110包括晶体基材时,基材可以包括单晶体,其可以包括Al2O3。此类单晶基材称作蓝宝石。晶体基材的其他合适材料包括多晶氧化铝和/或尖晶石(MgAlxOy)。
任选地,晶体基材110可以包括玻璃陶瓷基材,其可以经过强化或者未经过强化。合适的玻璃陶瓷的例子可以包括Li2O-Al2O3-SiO2体系(即,LAS体系)玻璃陶瓷、MgO-Al2O3-SiO2体系(即,MAS体系)玻璃陶瓷,和/或包括包含β-石英固溶体、β-锂辉石ss、堇青石和二硅酸锂盐的主晶相的玻璃陶瓷。可以采用本文所揭示的化学强化工艺对玻璃陶瓷基材进行强化。在一个或多个实施方式中,MAS体系玻璃陶瓷基材可以在Li2SO4熔盐中进行强化,从而可以发生2Li+被Mg2+交换。
根据一个或多个实施方式的基材110可以在基材110的各个部分中具有约100μm至约5mm的物理厚度范围。示例性基材110的物理厚度范围是约100μm至约500μm(例如,100、200、300、400或500μm)。其他示例性基材110的物理厚度范围是约500μm至约1000μm(例如500、600、700、800、900或1000μm)。基材110的物理厚度可以大于约1mm(例如约2、3、4或5mm)。在一个或多个具体实施方式中,基材110的物理厚度可以是2mm或更小,或者小于1mm。基材110可以经过酸性抛光或者任意其他方式的处理,以去除或减少表面瑕疵的影响。
对于图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的硬度,通常来说,在涂层比下方基材硬的纳米压痕测量方法(例如,使用布氏压痕计)中,测得的硬度可能看上去是初始增加的,这是由于在浅的压痕深度(例如,小于25nm或者小于50nm)的弹性区的建立,以及然后增加并在更深的压痕深度(例如,50nm至约500nm或者1000nm)抵达最大值或高台。之后,在甚至更深的压痕深度,硬度开始降低,这是由于下方基材的影响所导致的。当采用相比于涂层具有更大硬度的基材110时,可以看到相同影响;但是,由于下方基材的影响,在更深的压痕深度,硬度增加。
此外,对于图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100,可以选择压痕深度范围以及某些压痕深度范围的硬度值来鉴定外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b及其这些结构的层的具体硬度响应(如本文所述),而没有下方基材110的影响。当用布氏压痕计测量(当布置在基材110上的)光学膜结构130a、130b的硬度时,材料发生永久变形的区域(塑性区)与材料的硬度相关。在压痕过程中,弹性应力场延伸远超过该永久变形区域。随着压痕深度增加,表观硬度和模量受到与下方基材110相互作用的应力场的影响。基材110对于硬度的影响发生在更深的压痕深度(即,通常是大于外光学膜结构或内光学膜结构130a、130b的总厚度的约10%的深度处)。此外,更复杂之处在于,硬度响应需要某一最小负荷来建立压痕过程期间的完全塑性。在该特定最小负荷之前,硬度显示大致增加的趋势。
在外光学膜结构或内光学膜结构130a、130b中的小的压痕深度(其也可以表征为小的负荷)(例如,最高至约50nm)处,材料的表观硬度看上去随着压痕深度急剧增加。这种小的压痕深度区域不代表硬度的真实度量,相反地,反映的是前述塑性区的建立,这与压痕计的有限曲率半径相关。在中等压痕深度,表观硬度接近最大水平。在更深的压痕深度,随着压痕深度的增加,基材110的影响变得更为主要。一旦压痕深度超过光学涂层厚度的约30%,硬度可能开始急剧下降。
在一个或多个实施方式中,如图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100可以展现出约10GPa或更大、约11GPa或更大或者约12GPa或更大的最大硬度,这是在外光学膜结构130a中通过布氏压痕计硬度测试在约100nm至约500nm的压痕深度上测得的。例如,覆盖玻璃制品100可以展现出如下最大硬度:10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa、19GPa、20GPa或者更大,这是在外光学膜结构130a中测得的。在一个或多个实施方式中,覆盖玻璃制品100可以展现出约10GPa或更大、约11GPa或更大或者约12GPa或更大的最大硬度(例如,14GPa或更大、16GPa或更大、18GPa或更大或者甚至20GPa或更大),这是在内光学膜结构130b中通过布氏压痕计硬度测试在约100nm至约500nm的压痕深度上测得的。例如,覆盖玻璃制品100可以展现出如下最大硬度:10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa、19GPa、20GPa或者更大,这是在内光学膜结构130b中测得的。
此外,对于图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100的硬度,可以对高RI层130B和/或耐划痕层150a、150b的材料的硬度进行具体表征。在一些实施方式中,高RI层130B和/或耐划痕层150a、150b的最大硬度(通过布氏压痕计硬度测试测量)可以是:约10GPa或更大,约12GPa或更大,约15GPa或更大,约18GPa或更大,或者甚至约20GPa或更大。可以通过对覆盖玻璃制品100进行分析(其中,进行测量的层是外光学膜结构130a中的最上层或者内光学膜结构130b中的最内层)来测量给定层(例如,高RI层130B)的硬度。如果待测量硬度的层是埋入层,则其硬度可以通过生产不包含上方层的覆盖玻璃制品并后续测试制品的硬度来测得。覆盖玻璃制品100,外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b,高RI层130B和/或耐划痕层150a、150b可以沿着约50nm或更大或者约100nm或更大的压痕深度展现出此类测得的硬度值,并且可以在连续压痕深度范围上维持高于某一硬度值。在实施方式中,连续压痕深度范围可以是:约100nm至约300nm,约100nm至约400nm,约100nm至约500nm,约100nm至约600nm,约200nm至约300nm,约200nm至约400nm,约200nm至约500nm,约200nm至约600nm,约200nm至约800nm,约200nm至约1000nm,约300nm至约500nm,约300nm至约800nm,或者约300nm至约1000nm。在一个或多个实施方式中,覆盖玻璃制品100展现出的硬度大于基材110的硬度(其可以是在主表面112或114上测得的,去除了相应的外或内光学膜结构130a、130b)。
根据实施方式,在法向入射、0至10度、0至20度、0至30度或者甚至0至40度时,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100可以在400至700nm的光波长区域上展现出如下平均适光透射率或者平均可见光透射率:约95%或更大,约96%或更大,约97%或更大,约98%或更大,或者甚至约98.5%或更大。在法向入射或者0至60度时,覆盖玻璃制品100在400至700nm的光波长区域上还可以展现出如下平均适光或可见光透射率:约85%或更大,约88%或更大,约89%或更大,或者甚至约90%或更大。此外,在法向入射、0至10度、0至20度或者0至30度时,覆盖玻璃制品100可以在350至750nm的光波长区域上可以展现出如下平均适光或可见光透射率:约92%或更大,94%或更大,95%或更大,约96%或更大,约97%或更大,或者甚至约98%或更大。此外,在0至60度入射时,覆盖玻璃制品100在350至750nm的光波长区域上可以展现出如下平均适光或可见光透射率:约85%或更大,约88%或更大,89%或更大,或者甚至约90%或更大。
根据实施方式,在法向入射或者0至10度时,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100可以在840nm至860nm或者930nm至950nm的波长区域上展现出如下平均红外透射率:约88%或更大,约90%或更大,约92%或更大,约94%或更大,约95%或更大,约96%或更大,约97%或更大,或者甚至约98%或更大。在0至30度入射时,覆盖玻璃制品100在840nm至860nm的波长区域上还可以展现出如下平均红外透射率:约88%或更大,约90%或更大,约92%或更大,约94%或更大,约95%或更大,约96%或更大,或者甚至约97%或更大。在0至30度入射时,覆盖玻璃制品100在930nm至950nm的波长区域上还可以展现出如下平均红外透射率:约85%或更大,约88%或更大,约90%或更大,约91%或更大,约92%或更大,或者甚至约93%或更大。
根据一些实践方式,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100对于D65光源可以展现出小于2、小于1.5或者甚至小于1的透射颜色(以√(a*2+b*2)给出),这是在法向入射、0至10度或者甚至0至90度的所有入射角上测得的。例如,覆盖玻璃制品100可以展现出小于2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5或者甚至更低的透射颜色,这是在法向入射、0至10度或者甚至0至90度的所有入射角上测得的。
根据一些实践方式,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100对于D65光源可以展现出小于或等于10、小于8、小于6、小于5或者甚至小于4的反射颜色(以√(a*2+b*2)给出),这是在法向入射、0至10度或者甚至0至90度的所有入射角上测得的。例如,覆盖玻璃制品100可以展现出10、9、8、7、6、5、4或者甚至更低的反射颜色,这是在法向入射、0至10度或者甚至0至90度的所有入射角上测得的。
根据实施方式,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100可以在400至700nm的光波长区域上展现出如下平均适光反射率或者平均反射率:小于2%,小于1.8%,小于约1.5%,小于约1.0%,小于约0.9%,或者甚至小于0.85%(法向入射或者0至10度)。例如,在法向入射或者0至10度时,覆盖玻璃制品100可以展现出如下平均适光或可见光反射率:1.9%、1.8%、1.7%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%、1.0%、0.9%、0.85%或者甚至更低。类似地,根据一些实施方式,图1A和1B所示的覆盖玻璃制品100可以在840至950nm的红外波长区域上展现出如下平均反射率:小于10%,小于9%,小于8%,小于7%,小于6%,小于5%,小于4%,小于3%,或者甚至小于2%(法向入射或者0至10度)。例如,在法向入射或者0至10度时,覆盖玻璃制品100可以展现出如下平均红外反射率(即,840nm至950nm):10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或者甚至更低。
现参见图2和2A,提供设备200,其具有:外壳202,两个或更多个摄像头210(例如,可见光摄像头),传感器220(例如,红外传感器)和光源230,以及根据本公开内容实施方式的覆盖玻璃制品100(例如,如图1A和1B所示且如上文所述)。在其他实施方式中,设备200提供有摄像头210、传感器220和光源230中的一个或多个。在一些实践方式中,设备200包括麦克风240,同样如图2所示。此外,设备200可以是手机,智能手机,计算机平板,手持式电子装置,车辆显示器或者具有显示器、摄像头、光源和/或传感器的任何其他电子装置。根据一些额外实践方式,可以包含图2和2A所示的设备200作为建筑制品,运输制品(例如,用于交通工具应用、火车、飞行器、船舶等的制品),电器制品,或者需要一些透明度、耐划痕性、耐磨损性或其组合的任意制品,并且还采用了如本公开内容的覆盖玻璃制品100。
再次参见图2和2A,显示的设备200包括:外壳202;构造成位于外壳202中的至少一个摄像头210,至少一个传感器220和光源230;以及外壳202中的基材110,其中,基材110包括外主表面112和内主表面114(参见图1A和1B),外主表面和内主表面112、114彼此相反,以及基材110布置在所述的至少一个摄像头210,至少一个传感器220和光源230上方。此外,基材110的外主表面112具有布置在其上的外光学膜结构130a;以及基材110的内主表面114具有布置在其上的内光学膜结构130b。此外,外光学膜结构130a包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层130B、130A,所述第一组多个包括最外低折射率层(例如,封盖层131,如图1A和1B所示)。此外,在一些情况下,这个最外低折射率层暴露于空气。或者,最外低折射率层可以被顶涂层140覆盖。此外,内光学膜结构130b包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层130B、130A,所述第二组多个包括布置在基材110的内主表面114上的低或高折射率层(130A或130B),以及布置在所述的至少一个摄像头210,至少一个传感器220和光源230上方的在与它们之间具有空气间隙300的最内低或高折射率层。外光学膜结构130a的所述第一组多个中的每个高折射率层130B包括氮化物或氧氮化物,以及内光学膜结构130b的所述第二组多个中的每个高折射率层130B包括氧化物或氮化物。此外,基材110以及外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材110的主表面112、114测得的。此外,基材110以及外光学膜结构和内光学膜结构130a、130b展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构130a中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如上文所述,图2和2A显示设备200,其中,在其两个主表面112、114上具有光学膜结构130a、130b的单个覆盖玻璃制品100用作耐用的光学透明覆盖来保护多个摄像头和传感器。可以考虑采用本公开内容的覆盖玻璃制品100的其他设备200构造,如图2B-2D所示。例如,如图2B所示,设备200可以包括:外壳202;与显示器区域(未示出,但是在显示器部分100b下方)一起的摄像头210、传感器220和光源230中的一个或多个;以及在摄像头210、传感器220和光源230上方的覆盖玻璃制品100,其包括具有光学膜结构130a、130b的光学膜部分100a;以及显示器部分100b。任选地,设备200还可以包括一个或多个麦克风240、扬声器250和/或按键260,它们也可以被具有光学膜结构130a、130b的覆盖玻璃制品100的光学膜部分100a覆盖;或者,这些麦克风240、扬声器250和/或按键260也可以是暴露孔或者具有与覆盖玻璃制品100不相同的不同的覆盖材料。在这些构造中,覆盖玻璃制品100还可以构造成使得(例如,位于装置的显示器区域中的)显示器部分100b仅具有以下一种:光学膜结构130a、130b,不同于膜结构130a、130b的光学膜涂层,或者没有光学膜涂层。在此类构造中,用于这种设备200的覆盖玻璃制品100可以用于智能手机、平板、笔记本电脑、智能手表或者类似装置(其具有与一个或多个传感器相邻的显示器,所述传感器可以是摄像头或红外(IR)传感器,结合任选的可见光或IR光发射器/光源)的前覆盖上。在这种应用中,双侧光学膜结构130a、130b可以存在于覆盖玻璃制品100的光学膜部分100a中,仅位于设备200的摄像头210或传感器220部分上方。因此,覆盖玻璃制品100可以包括在不同区域(例如,在光学膜部分100a、显示器部分100b等)中具有不同涂层或者在一个区域中具有涂层而在另一个区域中没有涂层的单个基材110。
再次参见图2A-2D所示的设备200,覆盖玻璃制品100的至少一些部分包括在基材110的相应主表面112、114上具有光学膜结构130a、130b的基材110,如下文实施例所实施的那样。或者,可以在覆盖玻璃制品100的不同区域中具有多片基材110(未示出)。对于一些应用而言,任选地且优选地,覆盖玻璃制品100可以包括同时在显示器以及一个或多个摄像头210或传感器220上方的单个基材110,显示器部分110b的单侧硬涂层存在于装置的显示器区域上方,而光学膜部分100a的光学膜结构130a、130b的双侧涂层存在于一个或多个摄像头210或传感器220上方。显示器部分100b中的单侧硬涂层可以与本公开内容和/或以下实施例中具体描述的基材110的外主表面112上的外光学膜结构130a相同;而一个或多个摄像头210或传感器220上方的覆盖玻璃制品100的光学膜部分100a结合了光学膜结构130a、130b的双侧涂层,如本公开内容和/或以下实施例中具体描述的那样。设备200的显示器部分100b中的覆盖玻璃制品100的后侧可以通过粘合剂光学粘结在基材110的后侧与显示器区域之间,在这个显示器区域中,在基材110的后侧上没有光学膜结构130b。
在本公开内容的另一个实施方式中,图2C显示的设备200具有:外壳202;摄像头210、传感器220和光源230中的一个或多个;以及多个覆盖玻璃制品100,每个制品100在摄像头210、传感器220和光源230中的每一个上方。类似地,根据本公开内容的另一个实施方式,图2D显示的设备200具有:外壳202;摄像头210、传感器220和光源230中的一个或多个;以及多个覆盖玻璃制品100,位于摄像头210、传感器220和光源230中的一个或多个上方。由此,图2C和2D中所示的每种设备200可以包括用在例如智能手机、平板、笔记本电脑、智能手表或者类似装置的背面非显示器侧上的覆盖玻璃制品100。如本公开内容所述,分开切割的覆盖玻璃制品100的片材可以覆盖单个或多个传感器、摄像头和/或光源。多片覆盖玻璃制品100可以是相同的,具有相同的光学性、硬度以及双侧涂层结构(即,如同光学膜结构130a、130b那样)。或者,多片覆盖玻璃制品100可以具有不同涂层或者涂层组合。例如,覆盖玻璃制品100中的一片可以具有光学膜结构130a、130b的双侧涂层,有助于高的可见光和IR透射;而在另一个传感器上方的另一个覆盖玻璃制品100可以未经涂覆或者可以具有单侧涂层,或者可以在IR波长范围内具有高透射而在可见光波长范围内具有低透射,或者具有其他波长选择性光学效果。
现参见图13,以示意性方式显示覆盖玻璃制品100的制造方法500(参见图1A和1B以及上文描述)。具体来说,方法500包括:在基材100的外主表面112上方形成外光学膜结构130a的步骤502;以及在基材100的内主表面114上方形成内光学膜结构130b的步骤504。应理解的是,根据图13所示方法500的一些实施方式,步骤502和504可以以相反顺序进行或者同时进行。此外,方法500包括在外和/或内光学膜结构130a、130b上方形成封盖层131的任选步骤506。方法500还可以包括在外光学膜结构130a上方形成顶涂层140的任选步骤508。此外,步骤502-508中的每一个可以通过真空沉积技术进行,例如:化学气相沉积(例如,等离子体强化的化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积以及等离子体强化的大气压化学气相沉积),物理气相沉积(例如,反应性或非反应性喷溅或激光烧蚀),热或电子束蒸发,和/或原子层沉积。也可使用基于液体的方法,例如喷涂、浸涂、旋涂或狭缝涂覆(例如,使用溶胶凝胶材料)。通常来说,用于步骤502-508中的气相沉积技术可以包括各种可用于产生薄膜的真空沉积方法。例如,物理气相沉积使用物理过程(例如加热或喷溅)来产生材料的蒸气,然后其沉积到涂覆的物体上。根据步骤502和504,外光学膜结构130a和内光学膜结构130b的优选制造方法包括反应性喷溅、基于金属的反应性喷溅和PECVD工艺。最后,应理解的是,基材100可以任选地在方法500的步骤502-508之前经过化学强化,如本公开内容上文所述。
实施例
以下实施例说明了本公开内容所提供的各种特征和优点,它们不以任何方式构成对本发明或所附权利要求书的限制。
在这些实施例中,根据本公开内容的方法(例如,通过反应性喷溅、金属模式反应性喷溅和PECVD方法)形成覆盖玻璃制品,并且分别如表1-10所描述的那样。通过转移矩阵建模,从实验测量的这些覆盖玻璃制品中的光学膜结构的每一层的折射率(n和k)值获得光学性质。采用本公开内容上文所述的布氏硬度测试方法获得以下实施例中所记录的覆盖玻璃制品硬度值。
实施例1
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表1所描述的结构。外光学膜结构具有19层(层1-19),测得的最大压痕硬度大于15GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于14GPa。
下表1A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表1A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至40度入射具有双表面平均透射(Tx)>97.4%;在840nm至860nm、0至10度入射具有Tx>98%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>95%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.3%。
如图3A和3C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图3B和3D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图3B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=1的低透射颜色。
表1:实施例1覆盖玻璃制品设计
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表1A:实施例1的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 97.93 97.97 98.03 97.96 97.44 95.70 90.77 77.94 48.69
Tx(350-750nm) 94.18 94.39 94.91 95.65 95.88 94.70 90.15 77.57 48.44
Tx(840-860nm) 98.41 98.31 97.97 97.31 95.98 92.95 86.48 72.65 44.46
Tx(930-950nm) 95.71 95.50 94.81 93.44 90.88 86.40 79.28 66.62 41.37
Rx(适光,Y) 1.28 1.25 1.20 1.28 1.83 3.66 8.75 21.74 50.97
实施例2
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表2所描述的结构。外光学膜结构具有19层(层1-19),测得的最大压痕硬度大于15GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于14GPa。
下表2A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表2A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至30度入射具有双表面平均透射(Tx)>98%;在840nm至860nm、0至20度入射具有Tx>96%;在930nm至950nm、0至20度入射具有Tx>93%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.2%。
如图4A和4C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图4B和4D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图4B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=1的低透射颜色。
表2:实施例2覆盖玻璃制品设计
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表2A:实施例2的光学性质
实施例3
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表3所描述的结构。外光学膜结构具有5层(层1-5),测得的最大压痕硬度大于15GPa;以及内光学膜结构(层7-15)构造成展现出与外光学膜结构相似或更高的硬度。
下表3A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表3A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.4%;在840nm至860nm、0至30度入射具有Tx>90%;在930nm至950nm、0至20度入射具有Tx>87%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.3%。
如图5A和5C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图5B和5D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图5B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=1.5的低透射颜色。
表3:实施例3覆盖玻璃制品设计
表3A:实施例3的光学性质
实施例4
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表4所描述的结构。外光学膜结构具有7层(层1-7),测得的最大压痕硬度大于14GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于10GPa。此外,内光学膜结构(层9-17)构造成展现出与外光学膜结构相似或者更高的硬度。
下表4A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表4A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98%;在840nm至860nm、0至40度入射具有Tx>91.5%;在930nm至950nm、0至20度入射具有Tx>93.5%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.4%。
如图6A和6C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图6B和6D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图6B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=2的低透射颜色。
表4:实施例4覆盖玻璃制品设计
表4A:实施例4的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 98.27 98.28 98.23 97.94 97.08 94.85 89.32 76.04 47.17
Tx(350-750nm) 94.88 94.98 95.22 95.38 95.02 93.29 88.25 75.47 46.96
Tx(840-860nm) 91.85 91.88 91.97 92.04 91.72 90.09 85.07 72.42 44.97
Tx(930-950nm) 93.96 93.90 93.63 92.88 91.14 87.62 80.93 68.04 42.37
Rx(适光,Y) 1.36 1.35 1.34 1.46 2.02 3.8 8.8 22.1 51.5
实施例5
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表5所描述的结构。外光学膜结构具有5层(层1-5),测得的最大压痕硬度大于10GPa。
下表5A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表5A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至30度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.5%;在840nm至860nm、0至10度入射具有Tx>93.5%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>88%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<0.9%。
如图7A和7C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图7B和7D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图7B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=0.9以及从0到20度的入射具有小于√(a*2+b*2)=0.5的低透射颜色。
表5:实施例5覆盖玻璃制品设计
表5A:实施例5的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 98.88 98.88 98.86 98.68 98.00 96.07 90.90 77.83 48.52
Tx(350-750nm) 98.37 98.39 98.39 98.21 97.52 95.56 90.40 77.38 48.21
Tx(840-860nm) 93.78 93.55 92.83 91.52 89.33 85.66 79.16 66.55 41.30
Tx(930-950nm) 88.74 88.46 87.59 86.07 83.73 80.17 74.40 63.47 40.31
Rx(适光,Y) 0.82 0.82 0.83 0.99 1.6 3.2 8.6 21.5 51.0
实施例6
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表6所描述的结构。外光学膜结构具有7层(层1-7),测得的最大压痕硬度大于14GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于10GPa。
下表6A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表6A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.5%;在840nm至860nm、0至40度入射具有Tx>93.0%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>94.5%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1%。
如图8A和8C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图8B和8D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图8B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=2以及从0到20度的入射角度具有小于√(a*2+b*2)=0.5的低透射颜色。
表6:实施例6覆盖玻璃制品设计
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表6A:实施例6的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 98.72 98.72 98.65 98.34 97.47 95.26 89.83 76.69 47.77
Tx(350-750nm) 96.60 96.62 96.65 96.53 95.93 94.07 89.04 76.30 47.64
Tx(840-860nm) 93.37 93.42 93.54 93.60 93.20 91.32 85.84 72.56 44.65
Tx(930-950nm) 94.67 94.55 94.08 92.96 90.68 86.51 79.23 66.12 40.99
Rx(适光,Y) 0.93 0.91 0.90 1.03 1.6 3.2 8.6 21.9 51.3
实施例7
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表7所描述的结构。外光学膜结构具有19层(层1-19),测得的最大压痕硬度大于15GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于14GPa。
下表7A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表7A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.5%;在840nm至860nm、0至20度入射具有Tx>92.0%;在930nm至950nm、0至20度入射具有Tx>92.5%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.3%。
如图9A和9C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图9B和9D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图9B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=2.5以及从0到20度的入射角度具有小于√(a*2+b*2)=1.0的低透射颜色。
表7:实施例7覆盖玻璃制品设计
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表7A:实施例7的光学性质
实施例8
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表8所描述的结构。外光学膜结构具有11层(层1-11),测得的最大压痕硬度大于14GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于10GPa。
下表8A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表8A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.0%;在840nm至860nm、0至40度入射具有Tx>91.0%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>93.0%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1%。
如图10A和10C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图10B和10D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图10B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=2以及从0到20度的入射角度具有小于√(a*2+b*2)=0.5的低透射颜色。
表8:实施例8覆盖玻璃制品设计
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表8A:实施例8的光学性质
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实施例9
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表9所描述的结构。外光学膜结构具有19层(层1-19),测得的最大压痕硬度大于15GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于14GPa。
下表9A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表9A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.0%;在840nm至860nm、0至40度入射具有Tx>96.0%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>96.0%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.2%。
如图11A和11C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图11B和11D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图11B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=0.7以及从0到20度的入射角度具有小于√(a*2+b*2)=0.7的低透射颜色。
表9:实施例9覆盖玻璃制品设计
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表9A:实施例9的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 98.2 98.2 98.2 97.9 97.1 94.9 89.4 76.0 47.1
Tx(350-750nm) 93.8 94.1 94.8 95.6 95.6 93.9 88.8 75.9 47.0
Tx(840-860nm) 96.6 96.6 96.7 96.8 96.3 93.5 85.7 69.4 40.9
Tx(930-950nm) 96.3 96.1 95.3 93.2 88.5 80.7 70.7 57.4 35.6
Rx(适光,Y) 1.18 1.18 1.25 1.50 2.3 4.5 10.1 23.5 52.5
实施例10
这个实施例制备的覆盖玻璃制品具有下表10所描述的结构。外光学膜结构具有19层(层1-19),测得的最大压痕硬度大于15GPa,以及在500nm压痕深度处的硬度大于14GPa。
下表10A总结了这个实施例测得的光学性质。具体来说,记录了光学透射与波长范围关系的数据。从表10A证实,这个实施例在400nm至700nm波长范围以及0至20度入射具有双表面平均透射(Tx)>98.0%;在840nm至860nm、0至10度入射具有Tx>98.0%;在930nm至950nm、0至10度入射具有Tx>96.5%;以及在0至10度入射具有平均适光反射率(Y),Rx<1.4%。
如图12A和12C所示,分别提供了根据这个实施例的覆盖玻璃制品的建模双表面透射率和反射率与法向入射情况下的波长关系图。此外,如图12B和12D所示,分别提供了根据这个实施例的从0-90度的所有入射角的建模双表面透射和反射颜色图。从图12B证实,这个实施例的覆盖玻璃制品在从0到90度的所有入射角度上具有小于√(a*2+b*2)=0.6以及从0到20度的入射角度具有小于√(a*2+b*2)=0.6的低透射颜色。
表10:实施例10覆盖玻璃制品设计
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表10A:实施例10的光学性质
(数值,%) 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
Tx(400-700nm) 98.0 98.0 98.0 97.8 97.1 95.1 90.1 77.3 48.3
Tx(350-750nm) 94.4 94.5 95.0 95.7 95.6 94.3 89.6 76.9 48.0
Tx(840-860nm) 98.0 98.0 97.8 97.3 96.2 93.5 87.3 73.7 45.2
Tx(930-950nm) 96.6 96.5 95.9 94.7 92.4 88.3 81.8 68.5 42.1
Rx(适光,Y) 1.35 1.35 1.38 1.55 2.2 4.1 9.2 22.2 51.3
如本文所述,本公开内容的第1个方面是覆盖玻璃制品,其包括:包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物。此外,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第2个方面是根据第1个方面的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第3个方面是根据第1或第2个方面的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第4个方面是根据第1至第3个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第5个方面是根据第1至第4个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层。
如本文所述,本公开内容的第6个方面是根据第1至第5个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第7个方面是根据第4至第6个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
如本文所述,本公开内容的第8个方面是根据第1至第7个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同的层数。
如本文所述,本公开内容的第9个方面是根据第1至第8个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第10个方面是根据第1至第9个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,覆盖玻璃制品还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
如本文所述,本公开内容的第11个方面是根据第1至第10个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第12个方面是根据第1至第11个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,基材包括玻璃基材。
如本文所述,本公开内容的第13个方面是覆盖玻璃制品,其包括:包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy或SiAlxOyNz以及约5nm至200nm的物理厚度,所述第二组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy、SiAlxOyNz、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、HfO2或Al2O3以及5nm至500nm的物理厚度。此外,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第14个方面是根据第13个方面的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第15个方面是根据第13或第14个方面的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第16个方面是根据第13至第15个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第17个方面是根据第13至第16个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层,以及其中,所述第一和第二组多个中的每个低折射率层包含SiO2、SiAlxOy或MgF2以及5nm至300nm的物理厚度。
如本文所述,本公开内容的第18个方面是根据第13至第17个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第19个方面是根据第13至第18个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
如本文所述,本公开内容的第20个方面是根据第13至第19个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同的层数。
如本文所述,本公开内容的第21个方面是根据第13至第20个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第22个方面是根据第13至第21个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,覆盖玻璃制品还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
如本文所述,本公开内容的第23个方面是根据第13至第22个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第24个方面是根据第13至第23个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,基材包括玻璃基材。
如本文所述,本公开内容的第25个方面是设备,其包括:外壳;摄像头、传感器和光源中的至少一个,每个构造成在外壳中;外壳内的基材,其中,基材包括外主表面和内主表面,外主表面和内主表面彼此相反,以及基材布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方;基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构。外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层。此外,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方的在与它们之间具有空气间隙的最内低或高折射率层。所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物。此外,基材以及外内光学膜结构展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的。此外,基材以及外内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第26个方面是根据第25个方面的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第27个方面是根据第25或第26个方面的设备,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第28个方面是根据第25至第27个方面中任一项的设备,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
如本文所述,本公开内容的第29个方面是根据第25至第28个方面中任一项的设备,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层。
如本文所述,本公开内容的第30个方面是根据第25至第29个方面中任一项的设备,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第31个方面是根据第28至第30个方面中任一项的设备,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
如本文所述,本公开内容的第32个方面是根据第25至第31个方面中任一项的设备,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同的层数。
如本文所述,本公开内容的第33个方面是根据第25至第32个方面中任一项的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第34个方面是根据第25至第33个方面中任一项的设备,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
如本文所述,本公开内容的第35个方面是根据第25至第34个方面中任一项的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
如本文所述,本公开内容的第36个方面是根据第25至第35个方面中任一项的设备,其中,传感器是红外传感器以及摄像头是可见光摄像头。
如本文所述,本公开内容的第37个方面是根据第25至第36个方面中任一项的设备,其中,基材包括玻璃基材。
如本文所述,本公开内容的第38个方面是根据第1至第12个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
如本文所述,本公开内容的第39个方面是根据第1至第12个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第40个方面是根据第13至第24个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
如本文所述,本公开内容的第41个方面是根据第13至第24个方面中任一项的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第42个方面是根据第25至第37个方面中任一项的设备,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
如本文所述,本公开内容的第43个方面是根据第25至第37个方面中任一项的设备,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
如本文所述,本公开内容的第44个方面是根据第25个方面的设备,其中,所述摄像头、传感器和光源中的至少一个是摄像头、传感器和光源中的两个或更多个,以及其中,基材布置在所述摄像头、传感器和光源中的两个或更多个的上方。
可以对本公开内容的上文所述的实施方式进行许多改变和改进,而不明显背离本公开内容的精神和各个原理。所有此类变化和修改旨在包括在本文中,位于本公开内容的范围内和受到所附权利要求的保护。

Claims (44)

1.一种覆盖玻璃制品,其包括:
包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;
基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及
基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构,
其中,外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层,
其中,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层,
其中,所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物,
其中,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及
其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
2.如权利要求1所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
3.如权利要求1或2所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
4.如权利要求1-3中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
5.如权利要求1-4中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层。
6.如权利要求1-5中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
7.如权利要求4-6中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
8.如权利要求1-7中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同层数。
9.如权利要求1-8中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
10.如权利要求1-9中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,覆盖玻璃制品还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
11.如权利要求1-10中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
12.如权利要求1-11中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,基材包括玻璃基材。
13.一种覆盖玻璃制品,其包括:
包含外主表面和内主表面的基材,其中,外主表面和内主表面彼此相反;
基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及
基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构,
其中,外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层,
其中,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及最内低或高折射率层,
其中,所述第一组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy或SiAlxOyNz以及约5nm至2000nm的物理厚度,所述第二组多个中的每个高折射率层包含SiNx、SiOxNy、AlNx、SiAlxNy、SiAlxOyNz、Nb2O5、Ta2O5、TiO2、HfO2或Al2O3以及5nm至500nm的物理厚度,
其中,覆盖玻璃制品展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及
其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
14.如权利要求13所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
15.如权利要求13或14所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
16.如权利要求13-15中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
17.如权利要求13-16中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层,以及其中,所述第一和第二组多个中的每个低折射率层包含SiO2、SiAlxOy或MgF2以及5nm至300nm的物理厚度。
18.如权利要求13-17中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
19.如权利要求16-18中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
20.如权利要求13-19中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同层数。
21.如权利要求13-20中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
22.如权利要求13-21中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,覆盖玻璃制品还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
23.如权利要求13-22中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
24.如权利要求13-23中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,基材包括玻璃基材。
25.一种设备,其包括:
外壳;
摄像头、传感器和光源中的至少一个,分别构造成位于外壳内;
外壳内的基材,其中,基材包含外主表面和内主表面,外主表面和内主表面彼此相反,以及基材布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方;
基材的外主表面具有布置在其上的外光学膜结构;以及
基材的内主表面具有布置在其上的内光学膜结构,
其中,外光学膜结构包括第一组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第一组多个包括最外低折射率层,
其中,内光学膜结构包括第二组多个交替的高折射率和低折射率层,所述第二组多个包括布置在基材的内主表面上的低或高折射率层,以及布置在所述摄像头、传感器和光源中的至少一个的上方的在与它们之间具有空气间隙的最内低或高折射率层,
其中,所述第一组多个中的每个高折射率层包含氮化物或者氧氮化物,以及所述第二组多个中的每个高折射率层包含氧化物或者氮化物,
其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于95%的平均适光透射率,这是以0至40度入射角透过基材的主表面测得的,以及
其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在外光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
26.如权利要求25所述的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出大于85%的红外透射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至860nm或者930nm至950nm测得的。
27.如权利要求25或26所述的设备,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括与基材的外主表面接触的低折射率层,以及其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层包括与基材的内主表面接触的低或高折射率层。
28.如权利要求25-27中任一项所述的设备,其中,所述第一组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第一耐划痕高折射率层。
29.如权利要求25-28中任一项所述的设备,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层分别是至少五(5)层。
30.如权利要求25-29中任一项所述的设备,其中,所述第二组多个交替的高折射率和低折射率层还包括物理厚度是至少50nm的第二耐划痕高折射率层,以及其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
31.如权利要求28-30中任一项所述的设备,其中,第一耐划痕高折射率层具有至少500nm的物理厚度。
32.如权利要求25-31中任一项所述的设备,其中,所述第一和第二组多个交替的高折射率和低折射率层具有不同层数。
33.如权利要求25-32中任一项所述的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出大于95%的平均透射率,这是以0至40度入射角,透过基材的主表面在400nm至700nm测得的。
34.如权利要求25-33中任一项所述的设备,其中,对于D65光源以0度至10度的入射角穿过基材的主表面,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构还展现出小于2的透射颜色√(a*2+b*2)。
35.如权利要求25-34中任一项所述的设备,其中,基材以及外光学膜结构和内光学膜结构展现出大于10GPa的最大硬度,这是通过布氏硬度测试在内光学膜结构中的约100nm至约500nm的压痕深度范围上测得的。
36.如权利要求25-35中任一项所述的设备,其中,传感器是红外传感器以及摄像头是可见光摄像头。
37.如权利要求25-36中任一项所述的设备,其中,基材包括玻璃基材。
38.如权利要求1-12中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
39.如权利要求1-12中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
40.如权利要求13-24中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
41.如权利要求13-24中任一项所述的覆盖玻璃制品,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
42.如权利要求25-37中任一项所述的设备,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于2.0%的平均适光反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面测得的。
43.如权利要求25-37中任一项所述的设备,其中,覆盖玻璃制品还展现出小于10%的平均反射率,这是以0至10度入射角,透过基材的主表面在840nm至950nm测得的。
44.如权利要求25所述的设备,其中,所述摄像头、传感器和光源中的至少一个是摄像头、传感器和光源中的两个或更多个,以及其中,基材布置在所述摄像头、传感器和光源中的两个或更多个的上方。
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