JP2019515331A - 光変更機能部分を有する被覆された物品およびその製造方法 - Google Patents

光変更機能部分を有する被覆された物品およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に記載された1つ以上の実施の形態によれば、被覆された物品は、透明な基板および光学的被覆膜を含むことができる。透明基板は、主表面を有してもよく、光学的被覆膜は、透明基板の主表面上に配置され、空気側表面を形成してもよい。光学的被覆膜は、堆積された材料の1つ以上の層と、被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させることができる1つ以上の光変更機能部分と、を含むことができる。被覆された物品は、約8GPa以上の最大硬度を示し、約50%以上の平均明所透過率を有し、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示すことができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年4月21日に出願された米国仮出願第62/325,543号の米国特許法第119条による優先権の利益を主張し、その内容が全体として参照により本明細書に援用され組み込まれる。
本開示は、被覆された物品およびその作製方法、さらに具体的には、透明基板上に耐久性および/または耐引っ掻き性光学的被覆膜を有する被覆された物品に関する。
カバー物品は、電子製品内の重要なデバイスを保護し、入力および/または表示、および/または他の多くの機能のためのユーザインタフェースを提供するために使用されることが多い。このような製品としては、スマートフォン、mp3プレーヤー、コンピュータタブレットなどのモバイルデバイスが挙げられる。カバー物品としてはまた、建築物品、輸送物品(例えば、自動車用途、列車、航空機、船舶などに使用される物品)、家電物品、または、ある程度の透明性、耐引っ掻き性、耐摩耗性またはそれらの組み合わせを必要とする任意の物品も挙げられる。これらの用途は、しばしば、耐引っ掻き性および、最大光透過率および最小反射率に関連して強い光学的性能特性を必要とする。さらに、いくつかのカバー用途では、反射および/または透過率において表示または知覚される色が、視野角が変化する場合に感知できる程に変化しないことが必要とされる。これは、ディスプレイ用途では、反射または透過における色が視野角によって感知できる程に変化すると、製品の使用者がディスプレイの色または明るさの変化を知覚し、ディスプレイの知覚される品質を低下させる可能性があるからである。他の用途では、色の変化は、審美的要件または他の機能的要件に悪影響を与える可能性がある。
カバー物品の光学的性能は、様々な反射防止性被覆膜を使用することによって改善することができるが、既知の反射防止性被覆膜は磨耗または擦過の影響を受けやすい。このような擦過は、反射防止性被覆膜によって達成される光学的性能の改善を損なう可能性がある。例えば、光学フィルタは、多くの場合、異なる屈折率を有する多層の被覆膜から作製され、光学的に透明な誘電性材料(例えば、酸化物、窒化物、およびフッ化物)から作製される。このような光学フィルタに使用される典型的な酸化物のほとんどが、モバイルデバイス、建築物品、輸送物品または家電物品において使用するための硬度のような必要な機械的特性を有していない、バンド・ギャップの広い材料である。
擦過損傷は、対向面の物体(例えば、指)からの往復滑り接触を含む場合がある。加えて、擦過損傷は熱を発生させることがあり、これが、膜材料中の化学結合を劣化させ、フレーキングおよび他の種類のカバーガラスへの損傷を引き起こす可能性がある。擦過損傷は、引っ掻き傷を引き起こす単一事象よりも長い期間にわたって被ることが多いので、擦過損傷を受けている被覆材料は酸化することもあり、それが被覆膜の耐久性をさらに低下させる可能性がある。
既知の反射防止性被覆膜は、引っ掻き損傷も受けやすく、多くの場合、そのような被覆膜がその上に配置される下層の基板よりも引っ掻き損傷の影響をさらに受けやすい。いくつかの例では、そのような引っ掻き損傷の主要部分は、典型的には、長さが延長されており約100nmから約500nmの範囲内の深さを有する材料内の単一溝を含んでいる微小延性引っ掻き傷を含む。微小延性引っ掻き傷は、表面下亀裂、摩擦性の亀裂、細かい破砕および/または磨耗のような他のタイプの目に見える損傷を伴い得る。このような引っ掻き傷および他の目に見える損傷の大半は、単一の接触事象で起こる鋭い接触によって引き起こされることが示唆されている。カバー基板上に顕著な引っ掻き傷がいったん現れると、引っ掻き傷が光散乱の増加を引き起こし、それがディスプレイ上の画像の明るさ、透明度およびコントラストを著しく低下させる可能性があるため、物品の外観が劣化する。顕著な引っ掻き傷は、タッチセンシティブディスプレイを含む物品の精度および信頼性にも影響を及ぼし得る。単独事象による引っ掻き損傷は、擦過損傷と対比させることができる。単独事象による引っ掻き損傷は、硬い対向面の物体(例えば、砂、砂利およびサンドペーパー)からの往復滑り接触のような複数の接触事象によって引き起こされるのではなく、また、膜材料中の化学結合を劣化させたりフレーキングおよび他のタイプの損傷をもたらしたりことがある熱を典型的に発生させることもない。さらに、単一事象による引っ掻き傷は、典型的には、酸化を引き起こさないまたは擦過損傷を引き起こす同じ条件を含まず、したがって、擦過損傷を防止するために利用されることが多い解決策が引っ掻き傷も防止することはない場合がある。さらに、既知の引っ掻きおよび擦過損傷の解決策は、光学的特性を損なうことが多い。
第1の実施の形態によれば、被覆された物品が提供される。この物品は、主表面を有する透明基板と、その透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、を含み、その光学的被覆膜は、堆積された材料の1つ以上の層と、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって、被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分と、を含み、被覆された物品は、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、被覆された物品は、約50%以上の平均明所透過率を有し、被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標は、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、その角度色ずれは、√((a −a +(b2−b1))により定義され、a およびb は、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb は、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す。
第1の実施の形態による第2の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間の粗い界面、光学的被覆膜の1つの層と基板との間の粗い界面および粗い空気側表面、のうちの少なくとも1つを含む。
第2の実施の形態による第3の実施の形態において、その粗さは、5nm以上のRによって特徴付けられる。
第2の実施の形態による第4の実施の形態において、その粗さは、5nm以上のRによって特徴付けられる。
第1から4の実施の形態のいずれか1つによる第5の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間、または光学的被覆膜と基板との間に配置される光散乱性部材を含む。
第1から5の実施の形態のいずれか1つによる第6の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、光学的被覆膜の1つの層内に配置される光散乱性部材を含む。
第5または第6の実施の形態による第7の実施の形態において、その光散乱性部材は、約1nmから約1マイクロメートルの平均最大寸法を有する。
第5から7の実施の形態のいずれか1つによる第8の実施の形態において、その光散乱性部材のうちの少なくともいくつかは固体粒子である。
第1から第8実施の形態のいずれか1つによる第9の実施の形態において、その基板は、非晶質基板または結晶質基板を含む。
第1から第9実施の形態のいずれか1つによる第10の実施の形態において、国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標は、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、その基準点は、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれは√((a 物品+(b 物品)で定義され、基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれは√(a 物品+2)+(b 物品+2))で定義され、基準点が基板の色座標である場合、色ずれは√(a 物品−a 基板+(b 物品−b 基板)で定義される。
第1から第10の実施の形態のいずれか1つによる第11の実施の形態において、被覆された物品は約50%以下のヘイズ値を有する。
第12の実施の形態によれば、被覆された物品が提供される。この物品は、主表面を有する透明基板と、その透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、を含み、その光学的被覆膜は、少なくとも300nmの厚さを有する耐引っ掻き性層を含み、その耐引っ掻き性層は、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、その光学的被覆膜は、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を含み、その光変更機能部分は、その耐引っ掻き性層中にまたは耐引っ掻き性層により形成された界面に配置されており、被覆された物品は、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、被覆された物品は、約50%以上の平均明所透過率を有し、被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標は、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、その角度色ずれは、√((a −a +(b −b )により定義され、a1およびb1は、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb は、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す。
第12の実施の形態による第13の実施の形態において、
その少なくとも1つの光変更機能部分は、その耐引っ掻き性層と別の層とによって形成された粗い界面を含む。
第12または第13の実施の形態による第14の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、その光学的被覆膜中のその耐引っ掻き性層と隣接する層との間に配置される光散乱性部材を含む。
また、第12から第14の実施の形態のいずれか1つの実施の形態による第15の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、その耐引っ掻き性層中に配置される光散乱性部材を含む。
第12から第15の実施の形態のいずれか1つの実施の形態による第16の実施の形態において、国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標は、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、その基準点は、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれは√((a 物品+(b 物品2)で定義され、基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれは√(a 物品+2)+(b 物品+2))で定義され、基準点が基板の色座標である場合、色ずれは√(a 物品−a 基板+(b 物品−b 基板)で定義される。
第17の実施の形態によれば、被覆された物品が提供される。この物品は、主表面を有する透明基板と、その透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、を含み、その光学的被覆膜は、第1の層と耐引っ掻き性層とを含み、その第1の層は、透明基板に隣接して、透明基板が0.1以内の屈折率を有し、その耐引っ掻き性層は、その第1の層の上に配置されて、少なくとも300nmの厚さを有し、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、その光学的被覆膜は、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を有しており、その光変更機能部分は、その耐引っ掻き性層中にまたは耐引っ掻き性層と第1の層とにより形成された界面に配置されており、被覆された物品は、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、被覆された物品は、約50%以上の平均明所透過率を有し、被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標は、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、その角度色ずれは、√((a2−a1)2+(b2−b1)2)により定義され、a1およびb1は、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a2およびb2は、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す。
第17の実施の形態による第18の実施の形態において、その第1の層はBaF2を含む。
第17または第18の実施の形態による第19の実施の形態において、その少なくとも1つの光変更機能部分は、その耐引っ掻き性層とその第1の層との間の粗い界面を含む。
第17から19の実施の形態のいずれか1つによる第20の実施の形態において、国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標は、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、その基準点は、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれは√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれは√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、および、基準点が基板の色座標である場合、色ずれは√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される。
さらなる特徴および利点を、以下に続く詳細な説明に記載することとし、一部は、その説明から当業者に容易に明らかになる、または、以下に続く詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を含む本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識されるであろう。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は単に例示的なものであり、特許請求の範囲内の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図していることを理解されたい。添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、1つ以上の実施の形態を示し、説明とともに、様々な実施の形態の原理および動作を説明する役割を果たす。
本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の断面側面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の断面側面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の側断面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の側断面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の側断面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、被覆された物品の側断面図である。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、図5の被覆された物品における距離の関数としての屈折率のプロットである。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上の例示的なBaF被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上の例示的なBaF被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上の例示的なBaF被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上の例示的なBaF被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上のBaF2被覆膜上に堆積された例示的なSiNx被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上のBaF2被覆膜上に堆積された例示的なSiNx被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上のBaF2被覆膜上に堆積された例示的なSiNx被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載の1つ以上の実施の形態による、ガラス基板上のBaF2被覆膜上に堆積された例示的なSiNx被覆膜の原子間力顕微鏡写真を示す。 本明細書に記載された1つ以上の実施の形態による、例示的な被覆膜の波長の関数としての全透過率を示すグラフである。 本明細書に記載された1つ以上の実施の形態による、例示的な被覆膜の波長の関数としての正反射率を示すグラフである。
ここで、様々な実施の形態を詳細に参照し、その例を添付図面に示す。本明細書では、基板上に配置される光学的被覆膜(1つ以上の別個の層を含み得る)を含む被覆された物品の実施の形態を説明する。光学的被覆膜は、1つ以上の光変更機能部分を含む。光学的被覆膜に組み込まれた光変更機能部分は、本明細書で説明するように、反射率振動を低減し、可視色を低減し、および/または、角度色ずれを低減することができる。本明細書に記載された光学的被覆膜に含まれ得る光変更機能部分は、限定はしないが、層界面における粗さ、または光学的被覆膜の層中または端部に光散乱性部材を含むことなどの、光散乱構造要素を含むことができる。層および光散乱性部材の粗い界面は、被覆された物品全体の反射からの光学干渉が非コヒーレントであり、被覆された物品の反射率および/または透過率スペクトルにおいて振動を低減させるように、光学的被覆膜中に光を散乱させることができる。
一般に、同じ屈折率を有さない被覆された物品の任意の2つの層の間の界面に、ある反射率が存在し得る。被覆された物品の実施の形態において、これは、空気と光学的被覆膜との間の界面、光学的被覆膜とそれが上に堆積された基板との間の界面、および、光学的被覆膜のうちの任意の2つの層の間の界面を含むことができる。各界面からの反射率は、被覆された物品の全反射率スペクトルに寄与する。被覆された物品の一部の実施の形態において、被覆された物品の2つ以上の界面と相互作用する反射、透過または入射光波は、周波数、位相、偏光、空間、時間またはこれらのパラメータの組み合わせにおいて固定されたまたは明確に定義された関係を有することによりコヒーレントとなることができ、この固定されたまたは明確に定義された関係は、観察者が気付くのに充分な大きさの空間および時間にわたって維持される。例えば、2つの異なる界面によって生成される反射率スペクトルは、同様の波長を有してもよく、各反射率スペクトルは、被覆された物品の全反射率スペクトルに建設的に寄与することができ。コヒーレント干渉を生成する界面は、光学的被覆膜の単一層から、または共通層を共有しない被覆された物品の2つ以上の界面からであってもよい。
また、光学的被覆膜からの2つ以上の干渉反射波がコヒーレントである場合、被覆された物品の反射スペクトルにおける振動が存在し得る。例えば、コヒーレント反射波は、反射振動の大きさを増大させる強め合う干渉を引き起こす可能性がある。反射スペクトルにおけるそのような振動は、特に、被覆された物品が非垂直入射角で見られる場合、または視角が変化する場合に、反射率および/または透過率において望ましくない感知可能な色を生じさせる可能性がある。
1つ以上の実施の形態によれば、反射波のコヒーレンスは、光学的被覆膜に組み込まれる1つ以上の光変更機能部分を含むことによって低減または実質的に排除され得る。光変更機能部分は、反射波のコヒーレンスを乱すように被覆された物品の反射率を乱し得、それにより、垂直または非垂直な角度で見たときに被覆された物品に感知可能な色を生じさせることができる測定可能な干渉パターンを減少させる。この破壊は、少なくとも、1つ以上の界面からの反射波の散乱、または特定の界面からの反射波の位相の変化によって達成することができる。
一部の実施の形態において、望ましくない強め合う干渉は、本明細書で「耐引っ掻き性」層と呼ばれる光学的被覆膜の単一層の空気側および基板側の界面からのコヒーレント反射波によって特に引き起こされ得る。本明細書に記載の実施の形態において、1つ以上の耐引っ掻き性層を光学的被覆膜に含むことができる。これらの耐引っ掻き性層は、比較的厚く(例えば約300nmより厚く、そして最大10マイクロメートル)および硬質(例えば、8GPaより大きいバーコビッチ硬度を有する)であってもよい。これらの耐引っ掻き性層は、被覆された物品に所望の物理的特性、例えば高い硬度および耐磨耗性を付与することができる。しかし、それらは、空気側および基板側の界面で他の層とのコヒーレント反射波を生成し、干渉による反射振動を増加させることがある。1つ以上の実施の形態において、光変更機能部分は、耐引っ掻き性層中または端部において光学的被覆膜内に提供されてもよい。
図1を参照すると、1つ以上の実施の形態による被覆された物品100は、基板110と、基板110上に配置される光学的被覆膜120とを含むことができる。基板110は、対向する主表面112,114および対向する副表面116,118を含む。光学的被覆膜120は図1に示されるように第1の対向する主表面112上に配置されているが、光学的被覆膜120は、第1の対向する主表面112の上に配置されることに加えて、またはその代わりに、第2の対向する主表面114および/または対向する副表面116,118の一方または両方に配置されてもよい。光学的被覆膜120は空気側表面122を形成する。1つ以上の光変更機能部分が光学的被覆膜120中に設けられてもよく、その実施の形態は本明細書に記載されている。
光学的被覆膜120は、少なくとも1つの材料の少なくとも1つの層を含む。「層」という用語は、単一の層を含むことができ、または1つ以上の副層を含むことができる。このような副層は、互いに直接接触していてもよい。副層は、同じ材料または2つ以上の異なる材料から形成されてもよい。1つ以上の代替実施の形態において、このような副層は、それらの間に配置される異なる材料の介在層を有することができる。1つ以上の実施の形態において、層は、1つ以上の連続した途切れることのない層および/または1つ以上の不連続で途切れた層(すなわち、互いに隣接して形成された異なる材料を有する層)を含むことができる。1つの層または副層は、不連続堆積プロセスまたは連続堆積プロセスを含む、当該技術分野における任意の既知の方法によって形成することができる。1つ以上の実施の形態において、層は、連続堆積プロセスのみを使用して、あるいは、不連続堆積プロセスのみを用いて形成することができる。
本明細書で使用される「配置」という用語は、当該技術分野において任意の公知のまたは開発される方法を使用して、表面上に材料を被覆、堆積および/または形成することを含む。配置される材料は、本明細書で定義されるような層を構成することができる。本明細書で使用される場合、「上に配置される」という語句は、材料が表面に直接接触するように材料を表面上に形成することを含むか、あるいは、材料が、材料と表面との間に配置される1つ以上の介在材料を有する表面上に形成される実施の形態を含む。介在する材料は、本明細書で定義されるような層を構成することができる。
1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜120の単一層または複数の層を、真空蒸着技術、例えば、化学的蒸着(例えば、プラズマ強化化学的蒸着(PECVD)、低圧化学的蒸着、大気圧化学的蒸着およびプラズマ強化大気圧化学的蒸着)、物理的蒸着(例えば、反応性または非反応性スパッタリングまたはレーザーアブレーション)、熱または電子ビーム蒸着および/または原子層蒸着によって、基板110上に堆積させることができる。噴霧、浸漬、スピンコーティング、またはスロットコーティング(例えば、ゾルゲル材料を使用する)のような液体ベースの方法もまた使用され得る。一般に、蒸着技術は、薄膜を生成するために使用され得る様々な真空蒸着方法を含むことができる。例えば、物理的蒸着法は物理的プロセス(加熱またはスパッタリングのような)を用いて材料の蒸気を生成し、次にこれを被覆される対象上に堆積させる。
光学的被覆膜120は、約100nmから約10マイクロメートルの厚さを有することができ、例えば、光学的被覆膜は、約200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1マイクロメートル、2マイクロメートル、3マイクロメートル、4マイクロメートル、5マイクロメートル、6マイクロメートル、7マイクロメートルまたはさらには8マイクロメートル以上であり、約10マイクロメートル以下である厚さを有することができる。
1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜120は、耐引っ掻き性層を含むか、またはそれからなることができる。ここで図2Aを参照すると、下地層154の上に配置される耐引っ掻き性層150を含む被覆された物品100が示されている。1つの実施の形態によれば、耐引っ掻き性層150は、SiAl、Ta、Nb、AlN、Si、AlO、SiO、SiN、SiN:H、HfO、TiO、ZrO、Y、Al、MoO、ダイヤモンド様カーボン、またはそれらの組み合わせから選択される1つ以上の材料を含むことができる。耐引っ掻き性層150に使用される例示的な材料としては、無機カーバイド、窒化物、酸化物、ダイヤモンド様材料、またはそれらの組み合わせを挙げることができる。耐引っ掻き性層150に好適な材料の例としては、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、金属炭化物、金属オキシカーバイドおよび/またはそれらの組み合わせが挙げられる。例示的金属としては、B、Al、Si、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、TaおよびWが挙げられる。耐引っ掻き性層150で利用することができる材料の具体例としては、Al、AlN、AlO、Si、SiO、SiAl、ダイヤモンド、ダイヤモンド様カーボン、Si、Si、ZrO、TiOおよびこれらの組み合わせを挙げることができる。耐引っ掻き性層150はまた、硬度、靭性、または耐擦過性/耐磨耗性を改善するために、ナノコンポジット材料、または制御された微細構造を有する材料を含み得る。例えば、耐引っ掻き性層150は、約5nmから約30nmまでの範囲内の寸法のナノクリスタルを含むことができる。実施の形態において、耐引っ掻き性層150は、変態強化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、またはジルコニア強化アルミナを含むことができる。実施の形態において、耐引っ掻き性層150は、破壊靭性値が約1MPa√mより大きく、同時に約8GPaより大きい硬度値を示す。
1つ以上の実施の形態において、耐引っ掻き性層150は組成勾配を含むことができる。例えば、耐引っ掻き性層150は、Si、Al、OおよびNのうちのいずれか1つ以上の濃度が変化して屈折率を増加または減少させるSiAlの組成勾配を含むことができる。屈折率勾配はまた、多孔度を用いて形成することもできる。このような勾配は、2014年4月28日に出願された「Scratch−Resistant Articles with a Gradient Layer」と題する米国特許出願第14/262224号明細書により詳しく記載されており、その公報の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
耐引っ掻き性層150は、他の層と比較して比較的厚くてよく、例えば、約300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1マイクロメートル、2マイクロメートル、3マイクロメートル、4マイクロメートル、5マイクロメートル、6マイクロメートル、7マイクロメートル、またはさらには8マイクロメートル以上である。例えば、耐引っ掻き性層は、約300nmから約10マイクロメートルの厚さを有することができる。
1つ以上の実施の形態において、下地層154は、基板110の屈折率と類似の屈折率を有する材料で構成されてもよい。例えば、下地層154は、基板110の屈折率の約0.1、0.05、またはさらに0.01以内の屈折率を有することができる。下地層154の材料は基板110の組成に依存し得るが、基板がガラスである実施の形態では、BaF2が下地層154に好適な材料であり得る。下地層154の屈折率と基板110の屈折率とを調和させることにより、基板表面112から生じる反射を低減することができる。
本明細書に記載された光学的被覆膜は、1つ以上の光変更機能部分を有することができる。例えば、図2Aに概略的に示すように、光学的被覆膜120は、光学的被覆膜中の2つの隣接する層、例えば下地層154および耐引っ掻き性層150の間に粗い界面124を含むことができる。被覆された物品100の他の界面は、基板表面112(図2Aには粗く示されていない)および光学的被覆膜120の空気側表面122における界面のように粗い場合がある。1つ以上の実施の形態において、粗い界面は、その算術平均粗さ(R)またはそのルート二乗平均平方根粗さ(R)により特徴付けることができる。RおよびRは、下記式により求めることができる。
Figure 2019515331
式中、nは測定位置の数を表し、yは測定された高さを表する。1つ以上の実施の形態において、粗い界面は、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、またはさらに40nm以上のRaを有することができる。1つ以上の実施の形態において、粗い界面は、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、またはさらに40nm以上のRqを有することができる。
実施の形態によれば、粗い界面は、種々の方法により、例えば、限定はされないが、粗さを生み出す層中に結晶形態を成長させること、化学エッチングのような化学的プロセッシング、または機械的エッチング、切断、道具処理などのような機械的プロセッシング、により生成することができる。例えば、1つの実施の形態において、BaF2は、クラウンタイプ結晶形態を有する下地層154のような光学的被覆膜120の1つの層として堆積させることができる。このようなBaF2の堆積の1つの実施の形態を、以下の実施例において説明する。堆積後、(界面124における)下地層154の上面は粗くてもよく、耐引っ掻き性層150などの別の層は、粗い界面124において下地層154上に堆積されてもよい。耐引っ掻き性層150の堆積が比較的着実である場合、図2Aに示すように、空気側表面122に粗い表面が存在してもよい。別の実施の形態において、空気側表面122は滑らかであってもよい。例えば、空気側表面122は、図2Bの実施の形態に示すように、研磨(化学的または機械的)またはラミネーションによって平滑化することができる。もう1つの実施の形態において、空気側表面122は、PECVDのような被覆プロセスを組み込むことにより滑らかにすることができるが、このプロセスは、平坦化効果を有するようになるものであり、結果として、粗い埋め込まれた界面の上面に堆積された層において滑らかな空気側表面122を得るものである。
粗いまたは滑らかな層を、光学的被覆膜120の任意の層として堆積させることができると解すべきである。例えば、被覆された物品100の任意の界面は、例えば、粗い結晶層を成長させることまたは粗い界面の上に一定厚さの層を成長させることのような本明細書に記載されている方法によって粗くすることができる。粗い界面は、平坦な表面の形成を促進させる研磨または堆積技術によって平滑にすることができる。
図2Aまたは2Bに示される実施の形態において、下地層154が基板110と類似または同一の屈折率を有する場合、基板110の主表面112には反射はほとんどなく、反射のかなりの部分が空気側表面122および粗い界面124から生じる。しかしながら、理論に拘泥することはないが、粗い面124における光散乱が、粗い面124および空気側表面122からの反射率の干渉を、より弱いコヒーレントまたは非コヒーレントにし、被覆された物品100の反射率および/または透過率スペクトルにおける振動を低減させると考えられている。
1つ以上の実施の形態において、光散乱性部材を、光学的被覆膜120の1つ以上の層中にまたは1つ以上の界面において配置することができる。例えば、ここで図3を参照すると、光散乱性部材180は、下地層154および耐引っ掻き性層150のような、光学的被覆膜120中の2つの隣接する層の間に配置されてもよい。同様に図3に示すように、光散乱性部材180は、耐引っ掻き性層150のような、光学的被覆膜120の1つの層中に配置されてもよい。一部の実施の形態において、光散乱性部材180は、耐引っ掻き性層中に配置されるが層の界面124には配置されない、またはその逆であってもよい。
図3に示すように、光散乱性部材180は、実質的に球形であってもよい。しかしながら、他の実施の形態において、光散乱性部材180は、鋭い角度の形状を含む粒子を含む、丸みのあるまたは実質的に平坦な表面を有する不規則な形状の物体のような他の形状または形状因子を有してもよい。光散乱性部材180は、様々なサイズを有することができる。1つの実施の形態において、各光散乱性部材180は、約1nmから約1マイクロメートルまで(例えば、約1nmから約900nmまで、約1nmから約800nmまで、約1nmから約700nmまで、約1nmから約600nmまで、約1nmから約500nmまで、約1nmから約400nmまで、約1nmから約300nmまで、約1nmから約200nmまで、約1nmから約100nmまで、約1nmから約50nmまで、または約1nmから約25nmまで)の最大寸法を有する。本明細書で使用する「最大寸法」は、光散乱性部材180を通る個々の光散乱性部材180の表面間の最大距離を指す。例えば、球状光散乱性部材180の最大寸法は、球の直径である。「平均最大寸法」は、ガラス物品100のすべての光散乱性部材180の最大寸法の平均を指す。
光散乱性部材180は、光散乱性部材180に隣接する光学的被覆膜120の他の部分と異なる組成または相を含むことができる。実施の形態において、光散乱体180は、固体および/または気体を含んでいてもよく、空隙を含んでいてもよい。さらに、光散乱性部材180の一部は、互いに異なる組成または相を有することができることを理解すべきである。
光散乱性部材180は、それらが異なる波長を有する光に異なる影響を与えるように、様々な大きさおよび形状を有することができる。1つの実施の形態において、光散乱性部材180は、可視スペクトル全体(すなわち、約400nmから約700nmまでの範囲内の光)にわたって光を散乱させるのに好適な寸法分布を有する。光散乱性粒子の量は、界面の表面積ごとに変化し得る。しかしながら、本明細書に記載の被覆された物品100を生成する方法は、光散乱性部材180の寸法、形状、寸法分布および/または相対量を制御することができることを理解されたい。
さらなる実施の形態において、光変更機能部分は、高屈折率層150の下側、上側またはその中に、格子またはメタマテリアル表面のような設計された光学位相修飾表面または界面を含むことができる。例えば、本明細書に記載されている種々の実施の形態において粗い界面が配置されている所において格子を配置することができる。本明細書で使用される場合、「メタマテリアル」は、所望の電磁的特性を作り出すための、材料要素の周期的な配置からなる構造を指す。電磁的特性は、原子または分子の周期的な配置から生じる。メタマテリアルは、限定されるものではないが、自然界には見られない性質を生み出すための物質の周期的な配列を作り出すリソグラフィーまたは自己組織化によって生成することができる。
もう1つの実施の形態において、光変更機能部分は、耐引っ掻き性層150中、上側または下側において、屈折率のパターン化されたまたはランダムな変化を含むことができる。これらの変化は、反射光または透過光の方向転換または位相修正を引き起こし得る。1つ以上の実施の形態において、変化は、外部反射ヘイズを最小限に抑えるように、主に前方向の散乱を引き起こすことができる。例えば、下地層154は、別個の粒子または界面を含まなくてもよい。むしろ、一部の実施の形態においては、下地層154は、屈折率の平滑または漸進的な変化を含むことができ、見掛けの鋭い界面は有さず、下地層154は屈折率の空間的変化も有することができ、これは、例えば、格子様または散乱様の効果を有することができ、結果的に、反射されたまたは透過された光波の位相または局部角含有量の変化を導く。そのようなことが、米国特許第9,588,263号明細書に記載されており、その公報が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載されている光変更機能部分、例えば、耐引っ掻き性層中の図2および3を参照して説明されているものを、光学的被覆膜120の他の実施の形態に組み込むことができることを理解されたい。例えば、追加の実施の形態が、図4および5を参照して本明細書に提供される。記載された光変更機能部分は、図4および図5の実施の形態の耐引っ掻き性層150中に組み込むことができる。しかしながら、本明細書に記載された光変更機能部分は、被覆された物品100の多くの実施の形態の中に、特に被覆された物品100の耐引っ掻き性層150中に組み込むことができることを理解されたい。説明された光変更機能部分の配置は、任意の被覆された物品100のいずれの層中にも組み込むことができるので、本明細書に具体的に記載されている被覆された物品100の実施の形態には限定されない。
光散乱性成分の材料は、光学的被覆膜120の隣接する材料とは異なる屈折率を有していてもよい。例えば、光散乱性成分180の材料の屈折率は、光学的被覆膜120中の隣接材料の屈折率から少なくとも約1%、少なくとも約2%、少なくとも約3%、少なくとも約4%、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、またはさらに少なくとも約50%異なって(すなわち、より大きいまたはより小さい)いてもよい。
1つ以上の実施の形態において、図4に示すように、光学的被覆膜120は、複数の層(130A、130B)を含んでよい反射防止性被覆膜130を含むことができる。1つ以上の実施の形態において、反射防止性被覆膜130は、低RI層130Aおよび高RI層130Bのような2つの層を含む周期132を含むことができる。図4に示すように、反射防止性被覆膜130は、複数の周期132を含むことができる。他の実施の形態において、単一の周期は、低RI層、中間RI層、高RI層のような3つの層を含むことができる。本開示の全体を通じて、図4は、周期132を有する光学的被覆膜120の例示的な実施の形態であり、本明細書に記載の光学的被覆膜120の特性(例えば、色、硬度など)および材料は、図4の実施の形態に限定されるべきではないことを理解すべきである。
本明細書で用いられる「低RI」、「高RI」および「中間RI」という用語は、屈折率(「RI」)に関する互いの相対値を示している(すなわち、低RI<中間RI<高RI)。1つ以上の実施の形態において、「低RI」という用語は、低RI層とともに使用される場合、約1.3から約1.7までまたは1.75までの範囲を含む。1つ以上の実施の形態において、「高RI」という用語は、高RI層とともに使用される場合、約1.7から約2.5まで(例えば、約1.85以上)の範囲を含む。1つ以上の実施の形態において、「中間RI」という用語は、周期の第3の層とともに使用される場合、約1.55から約1.8までの範囲を含む。一部の実施の形態において、低RI、高RIおよび/または中間RIの範囲は重複してもよい。しかし、ほとんどの場合、反射防止性被覆膜130の層は、低RI<中間RI<高RI(「中間RI」は、3層周期の場合に適用することができる)というRIに関する一般的関係を有する。1つ以上の実施の形態において、低RI層と高RI層との屈折率の差は、約0.01以上、約0.05以上、約0.1以上、またはさらに約0.2以上であってもよい。
例えば、図4において、周期132は、低RI層130Aおよび高RI層130Bを含むことができる。光学的被覆膜120に複数の周期が含まれる場合、低RI層130A(「L」で示される)および高RI層130B(「H」で示される)は、以下の層の順番:L/H/L/H・・・またはH/L/H/L・・・で交互になり、それにより、低RI層と高RI層とが、光学的被覆膜120の物理的厚さに沿って交互になる。図4に示す一部の実施の形態において、反射防止性被覆膜130は、4つの周期132を含み、各周期132が、低RI層130Aおよび高RI層130Bを含んでいる。一部の実施の形態において、反射防止性被覆膜130は、最大25の周期を含むことができる。例えば、反射防止性被覆膜130は、約2から約20までの周期、約2から約15までの周期、約2から約10までの周期、約2から約12までの周期、約3から約8までの周期、または約3から約6までの周期を含むことができる。
反射防止性被覆膜130に使用するのに好適な材料の例としては、限定されないが、SiO、Al、GeO、SiO、AlOxNy、AlN、SiNx、SiO、SiAl、Ta、Nb、TiO、ZrO、TiN、MgO、MgF、BaF、CaF、SnO、HfO、Y、MoO、DyF、YbF、YF、CeF、ポリマー、フルオロポリマー、プラズマ重合ポリマー、シロキサンポリマー、シルセスキオキサン、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリルポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、耐引っ掻き性層に使用するのに好適であると以下に引用される他の材料、および、当技術分野で公知の他の材料が挙げられる。低RI層130Aにおいて使用するのに好適な材料のいくつかの例としては、限定するものではないが、SiO、Al、GeO、SiO、 AlOxNy、SiOxNy、SiuAlvOxNyおよびCeFが挙げられる。低RI層130Aで使用するための材料の窒素含有量は、(例えば、AlおよびMgAlのような材料において)最小限に抑えることができる。高RI層130Bにおいて使用するのに好適な材料のいくつかの例としては、限定するものではないが、SiAl Ta、Nb、AlN、Si、AlO、SiO、SiN、SiN:H、HfO、TiO、ZrO、Y、Al、MoOおよびダイヤモンド様カーボンが挙げられる。1つ以上の実施の形態において、高RI層130Bは、高い硬度(例えば、8GPaを超える硬度)を有することができ、上記の高RI材料は、高い硬度および/または耐引っ掻き性を備えることができる。高RI層130Bの材料の酸素含有量は、特にSiNまたはAlN材料において、最小限に抑えることができる。AlO材料は、酸素ドープされたAlN(すなわち、AlN結晶構造(例えば、ウルツ鉱)を有していてもよく、AlON結晶構造を有する必要はない)と考えることができる。例示的なAlO高RI材料は、約0原子%から約20原子%までの酸素、または約5原子%から約15原子%までの酸素を含み、一方で30原子%から約50原子%までの窒素を含むことができる。例示的なSiAl高RI材料は、約10原子%から約30原子%までまたは約15原子%から約25原子%までのケイ素、約20原子%から約40原子%までまたは約25原子%から約35原子%までのアルミニウム、約0原子%から約20原子%までまたは約1原子%から約20原子%までの酸素、および約30原子%から約50原子%までの窒素を含むことができる。上記材料は、約30重量%まで水素化されてもよい。中間屈折率を有する材料が望まれる場合、一部の実施の形態において、AlNおよび/またはSiOを利用することができる。耐引っ掻き性層150は、高RI層での使用に好適であるとして開示された材料のいずれかを含むことができることを理解されたい。
図4に示すような1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜120は、高RI層として一体化された耐引っ掻き性層150を含み、1つ以上の低RI層130Aおよび高RI層130Bは、耐引っ掻き性層150の上に配置され得る。耐引っ掻き性層は、光学的被覆膜120全体または被覆された物品100全体の中で最も厚い高RI層として交互に画定されてもよい。理論に束縛されるものではないが、被覆された物品100は、比較的薄い量の材料が耐引っ掻き性層150の上に堆積されている場合に、押し込み深さにおいて増加した硬度を示すと考えられている。しかしながら、耐引っ掻き性層150の上に低RIおよび高RI層を含めることは、被覆された物品100の光学的特性を向上させることができる。一部の実施の形態において、比較的少ない層(例えば、1、2、3、4または5層のみ)が耐引っ掻き性層150の上に配置されてもよく、これらの層はそれぞれ比較的薄く(例えば、100nm未満、75nm未満、50nm未満、またはさらに25nm未満)てよい。
1つ以上の実施の形態によれば、耐引っ掻き性層150は、1つ以上の光変更機能部分を含んでいてもよい。光変更機能部分を耐引っ掻き性層150中に組み込むことは、被覆された物品100の反射率および/または透過率スペクトルにおける振動を低減するのに役立つことができ、それにより被覆された物品の反射干渉の大部分が耐引っ掻き性層の界面155で生じることになる。例えば、図4に示すように、耐引っ掻き性層150に隣接する界面155は、本明細書で説明するように粗くてもよい。界面155の一方または両方が粗くてもよい。一部の実施の形態において、層130Aと130Bとの間の界面および/もしくは層130Bと140との間の界面ようなさらなる界面、またはさらに被覆された物品100の空気側表面122が粗くてもよい。
1つ以上の実施の形態において、他の光変更機能部分が耐引っ掻き性層150中に存在してよい。例えば、本明細書に記載の光散乱性部材180を、耐引っ掻き性層150中にまたは界面155に堆積させることができる。さらなる実施の形態において、光学的被覆膜120の他の層が、高RI層130Bまたは低RI層130Aのような光変更機能部分を含むことができる。
1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜120は、図4に示すように反射防止性被覆膜130の上に配置される1つ以上のさらなる最上部被覆膜140を含むことができる。1つ以上の実施の形態において、さらなる最上部被覆膜140は、清浄化しやすい被覆膜を含むことができる。好適な清浄化しやすい被覆膜の1例が、2012年11月30日に出願された「PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY−TO−CLEAN COATINGS」と題する米国特許出願第13/690,904号明細書に記載されており、米国特許出願公開第2014/0113083号として公開されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。清浄化しやすい被覆膜は、約5nmから約50nmまでの範囲内の厚さを有してもよく、フッ素化シランなどの既知の材料を含んでもよい。清浄化しやすい被覆膜は、代替的にまたは付加的に、低摩擦被覆膜または表面処理を含むことができる。例示的な低摩擦被覆膜材料は、ダイヤモンド様カーボン、シラン(例えば、フルオロシラン)、ホスホネート、アルケンおよびアルキンを含むことができる。一部の実施の形態において、清浄化しやすい被覆膜は、約1nmから約40nmまで、約1nmから約30nmまで、約1nmから約25nmまで、約1nmから約20nmまで、約1nmから約15nmまで、約1nmから約10nmまで、約5nmから約50nmまで、約10nmから約50nmまで、約15nmから約50nmまで、約7nmから約20nmまで、約7nmから約15nmまで、約7nmから約12nmまで、または約7nmから約10nmまでの範囲内、および、それらの間のすべての範囲内および副範囲内の厚さを有することができる。
最上部被覆膜140は、耐引っ掻き性層150に使用するのに好適なものとして開示されている材料のいずれかを含む耐引っ掻き性層の1つまたは複数を含むことができる。一部の実施の形態において、さらなる被覆膜140は、清浄化しやすい材料と耐引っ掻き性材料との組み合わせを含む。1つの例において、この組み合わせは、清掃化しやすい材料とダイヤモンド様カーボンとを含む。このようなさらなる最上部被覆膜140は、約5nmから約20nmまでの範囲内の厚さを有することができる。さらなる被覆膜140の構成要素は、別々の層に設けられてもよい。例えば、ダイヤモンド様カーボンを第1の層として配置し、ダイヤモンド様カーボンの第1の層上に第2の層として清浄化しやすい材料を配置することができる。第1の層および第2の層の厚さは、さらなる被覆膜のために上記で提供された範囲内とすることができる。例えば、ダイヤモンド様カーボンの第1の層は、約1nmから約20nmまたは約4nmから約15nmまで(またはより具体的には約10nm)の厚さを有することができ、清浄化しやすい材料の第2の層は、約1nmから約10nmまで(またはより具体的には約6nm)の厚さを有することができる。ダイヤモンド様被覆膜は、四面体非晶質カーボン(Ta−C)、Ta−C:H、および/または、a−C−Hを含むことができる。
1つ以上の実施の形態において、反射防止性被覆膜130の層の少なくとも1つ(例えば、低RI層130Aまたは高RI層130B)は、特定の光学的厚さ(または光学的厚さの範囲)を含むことができる。本明細書で使用される「光学的厚さ」という用語は、層の物理的厚さと屈折率との積を指す。1つ以上の実施の形態において、反射防止性被覆膜130の層のうちの少なくとも1つが、約2nmから約200nmまで、約10nmから約100nmまで、約15nmから約100nmまで、約15から約500nmまで、または約15から約5000nmまでの範囲内の光学的厚さを有することができる。一部の実施の形態において、反射防止性被覆膜130の層のすべてが、各々、約2nmから約200nmまで、約10nmから約100nmまで、約15nmから約100nmまで、約15から約500nmまで、または約15から約5000nmまでの範囲内の光学的厚さを有することができる。一部の実施の形態において、反射防止性被覆膜130のうちの少なくとも1つの層が、約50nm以上の光学厚さを有する。一部の実施の形態において、低RI層103Aの各々が、約2nmから約200nmまで、約10nmから約100nmまで、約15nmから約100nmまで、約15から約500nmまで、または約15から約5000nmまでの範囲内の光学的厚さを有する。一部の実施の形態において、高RI層130Bの各々が、約2nmから約200nmまで、約10nmから約100nmまで、約15nmから約100nmまで、約15から約500nmまで、または約15から約5000nmまでの範囲内の光学的厚さを有する。3層周期を有する実施の形態において、中間RI層の各々が、約2nmから約200nmまで、約10nmから約100nmまで、約15nmから約100nmまで、約15から約500nmまで、または約15から約5000nmまでの範囲内の光学的厚さを有する。
1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜は、図5に示すように、各々が、それぞれの厚さに沿った組成勾配を含むことができる1つ以上の勾配層を含むことができる。1つの実施の形態において、光学的被覆膜120は、底部勾配層170、耐引っ掻き性層150(上述のような)および最上部勾配層160を含むことができる。図6は、図5の光学的被覆膜120の屈折率プロファイルの1例を示す。基板110、底部勾配層170、耐引っ掻き性層150および最上部勾配層160は、図6の屈折率プロファイルの上のそれらの対応する部分にマークされている。底部勾配層170は、基板110と直接接触して配置されてよい。耐引っ掻き性層150は、底部勾配層170の上側にあってよく、最上部勾配層は、耐引っ掻き性層150に直接接触して上側にあってよい。耐引っ掻き性層150は、SiNのような高屈折率の比較的硬い材料を1種または2種以上含むことができる。実施の形態において、耐引っ掻き性層150の厚さは、他の実施の形態において耐引っ掻き性層150を参照して説明したように、約300nmから数マイクロメートルまでであってもよい。底部勾配層170は、基板110と接触する部分における基板の屈折率程度(これは比較的低くてよい)から耐引っ掻き性層150に接触する部分における耐引っ掻き性層150の屈折率(これは比較的高くてよい)まで変化する屈折率を有することができる。底部勾配層170は、約10nmから数マイクロメートルまで、例えば50nmから1000nmまで、100nmから1000nmまで、または500nmから1000nmまでの厚さを有することができる。最上部勾配層160は、耐引っ掻き性層150に接触する部分における耐引っ掻き性層150の屈折率程度(これは比較的高くてもよい)から空気側表面122における空気界面における比較的低い屈折率まで変化する屈折率を有することができる。最上部勾配層160の(空気側表面122における)最上部分は、1.35から1.55までの屈折率を有する材料、例えば、限定されるものではないが、ケイ酸塩ガラス、シリカ、リンガラス、またはフッ化マグネシウムを含むことができる。
被覆された物品100の他の実施の形態で説明したように、耐引っ掻き性層150は、粗い界面165または(他の実施の形態に示されている)光散乱性部材のような光変更機能部分を含むことができる。
1つ以上の実施の形態において、基板の側における底部勾配層170の屈折率は、基板110の屈折率の0.2以内(例えば、0.15、0.1、0.05、0.02、または0.01以内)であってよい。耐引っ掻き性層150の側における底部勾配層170の屈折率は、耐引っ掻き性層150の屈折率の0.2以内(例えば0.15、0.1、0.05、0.02または0.01以内)であってよい。耐引っ掻き性層150の側における最上部勾配層160は、耐引っ掻き性層150の屈折率の0.2以内(例えば、0.15、0.1、0.05、0.02または0.01以内)であってよい。空気側表面122の側における最上部勾配層160の屈折率は、約1.35から約1.55までであってよい。実施の形態において、耐引っ掻き性層の屈折率は、少なくとも約1.75、1.8、またはさらに1.9であってよい。
基板110は、無機材料を含んでいてよく、非晶質基板、結晶質基板またはそれらの組み合わせを挙げることができる。基板110は、人工材料および/または天然に存在する材料(例えば、石英およびポリマー)から形成されてもよい。例えば、一部の例においては、基板110が有機物として特徴付けられてもよく、具体的にはポリマーであってもよい。好適なポリマーの例としては、限定はされないが、熱可塑性材料、例えば、ポリスチレン(PS)(スチレンコポリマーおよびブレンドを含む)、ポリカーボネート(PC)(コポリマーおよびブレンドを含む)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレートコポリマーを含むコポリマーおよびブレンドを含む)、ポリオレフィン(PO)および環状ポリオレフィン(環状−PO)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含むアクリルポリマー(コポリマーおよびブレンドを含む)、熱可塑性ウレタン(TPU)、ポリエーテルイミド(PEI)およびこれらのポリマーの互いのブレンドが挙げられる。他の例示的なポリマーとしては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂およびシリコーン樹脂が挙げられる。
一部の特定の実施の形態においては、基板110は、具体的には、ポリマー、プラスチックおよび/または金属基板を除外することができる。基板110がアルカリ含有基板(すなわち、基板が1種または2種以上のアルカリを含む)として特徴付けられることがある。1つ以上の実施の形態において、基板は、約1.45から約1.55までの範囲内の屈折率を示す。特定の実施の形態において、基板110は、少なくとも5個、少なくとも10個、少なくとも15個、または少なくとも20個の試料を用いてボール−オン−リング試験を使用して測定した場合に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、またはさらに2%以上である、1つ以上の対向する主表面の上の表面における平均歪み対破損を示すことができる。特定の実施の形態において、基板110は、約1.2%、約1.4%、約1.6%、約1.8%、約2.2%、約2.4%、約2.6%、約2.8%、または約3%以上の、1つ以上の対向する主表面の上の表面における平均歪み対破損を示すことができる。
好適な基板110は、約30GPaから約120GPaまでの範囲内の弾性率(またはヤング率)を示すことができる。1部の例において、基板の弾性率は、約30GPaから約110GPaまで、約30GPaから約100GPaまで、約30GPaから約90GPaまで、約30GPaから約80GPaまで、約30GPaから約70GPaまで、約40GPaから約120GPaまで、約50GPaから約120GPaまで、約60GPaから約120GPaまで、約70GPaから約120GPaまでの範囲内、および、それらの間のすべての範囲内および副範囲内であってもよい。
1つ以上の実施の形態において、非晶質基板は、強化されていてよいまたは強化されていなくてよいガラスを含むことができる。適したガラスの例として、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスおよびアルカリアルミノホウケイ酸ガラスが挙げられる。いくつかの変形例では、ガラスには酸化リチウムを含まない場合がある。1つ以上の代替的な実施の形態において、基板110は、ガラスセラミック基板(強化または非強化であってよい)のような結晶質基板を含むことができ、またはサファイアのような単結晶構造を含むことができる。1つ以上の特定の実施の形態において、基板110は、非晶質ベース(例えば、ガラス)および結晶質クラッド(例えば、サファイア層、多結晶質アルミナ層および/またはスピネル(MgAl)層)を含む。
1つ以上の実施の形態による基板110は、(本明細書に記載のバーコビッチ圧子硬度試験により測定した)物品の硬度を下回る硬度を有してよい。基板110の硬度は、限定はされないがバーコビッチ圧子硬度試験またはビッカース硬度試験を含む当該分野で既知の方法を用いて測定することができる。
基板110は、実質的に光学的に透明または透明であってよく、光の散乱を含まなくてよい。このような実施の形態において、基板110は、約85%以上、約86%以上、約87%以上、約88%以上、約89%以上、約90%以上、約91%以上または約92%以上の光学的波長領域にわたる平均光透過率を示すことができる。1つ以上の代替的な実施の形態において、基板110は、不透明であってもよく、または約10%未満、約9%未満、約8%未満、約7%未満、約6%未満、約5%未満、約4%未満、約3%未満、約2%未満、約1%未満、または約0.5%未満の光学的波長領域にわたる平均光透過率を示すことができる。一部の実施の形態において、これらの光反射率および透過率値は、(基板の両主表面上の反射率または透過率を考慮に入れた)全反射率または全透過率であってもよく、または基板の一方側で観察されてもよい(すなわち、反対側の表面を考慮に入れずに、空気側表面122のみにおいて)。別段の指定がない限り、基板表面112に対して入射照明角度0度で、基板単独の平均反射率または透過率が測定される(ただし、そのような測定は入射照明角度45度または60度で行われてもよい)。基板110は、任意に、白色、黒色、赤色、青色、緑色、黄色、オレンジなどの色を呈することができる。
追加的にまたは代替的に、基板110の物理的厚さは、審美的および/または機能的な理由のためにその寸法のうちの1つ以上に沿って変化してもよい。例えば、基板110の縁部は、基板110のより中央部分の領域に比較して厚くてもよい。基板110の長さ、幅および物理的厚さの寸法は、物品100の用途または使用に応じて変化してもよい。
基板110は、種々の異なるプロセスを使用して提供することができる。例えば、基板110がガラスのような非晶質基板を含む場合、様々な形成方法は、フロートガラスプロセス、および、フュージョンドローおよびスロットドローなどのダウンドロープロセスを含むことができる。
いったん形成されると、基板110は、強化基板を形成するために強化されてもよい。本明細書で使用される「強化された基板」という用語は、例えば、基板表面のより小さいイオンに対してより大きいイオンをイオン交換することによって、化学的に強化された基板を指すことができる。しかしながら、当該技術分野において公知の他の強化方法、例えば、熱焼き戻し、または圧縮応力および中央張力領域を作るように基板の部分間の熱膨張係数の不一致の利用が利用されて、強化基板を形成することができる。
基板110がイオン交換プロセスによって化学的に強化される場合、基板の表面層のイオンは、同じ原子価または酸化状態を有するより大きいイオンによって置換されるか、またはそれと交換される。イオン交換プロセスは、典型的には、基板内のより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含有する溶融塩浴中に基板を浸漬することによって実行される。当業者によれば、限定はされないが、浴組成および温度、浸漬時間、塩浴(または浴)の中への基板の浸漬回数、複数の塩浴の使用、およびアニーリング、洗浄などの追加の工程を含むイオン交換プロセスのパラメータが、一般に、基板の組成および、強化操作の結果として生じる基板の所望の圧縮応力(CS)および圧縮応力層深さ(または層の深さ)によって決められることが理解されるであろう。例として、アルカリ金属含有ガラス基板のイオン交換は、限定されるものではないがより大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩および塩化物などの塩を含有する少なくとも1つの溶融浴に浸漬することによって達成することができる。溶融塩浴の温度は、典型的には、約380℃から約450℃までの範囲内であり、浸漬時間は約15分から約40時間までの範囲内である。しかし、上述したものとは異なる温度および浸漬時間を使用することもできる。
加えて、ガラス基板が複数のイオン交換浴に浸漬されそれら浸漬の間に洗浄および/またはアニーリング工程が設けられているイオン交換プロセスの非限定的な例が、ガラス基板が、異なる濃度の塩浴中での複数の連続したイオン交換処理における浸漬によって強化される米国特許第8,561,429号明細書、および、ガラス基板が、流出イオンで希釈された第1の浴中でのイオン交換、続いて第1の浴よりも流出イオンの濃度が小さい第2の浴での浸漬により強化される、「Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass」と題する、2008年、7月29日に出願された米国仮特許出願第61/084,398号からの優先権を主張する、2012年、11月20日出願のChristopher M. Leeらの米国特許第8,312,739号明細書に記載されている。米国特許第8,561,429号および米国特許第8,312,739号の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
イオン交換によって達成された化学的強化の程度は、中心張力(CT)、表面CSおよび層の深さ(DOL)のパラメータに基づいて定量することができる。表面CSは、強化されたガラスの表面付近またはその中で様々な深さにおいて測定することができる。最大CS値は、強化された基板の表面(CSs)における測定されたCSを含むことができる。ガラス基板内の圧縮応力層に隣接する内部領域について計算されたCTは、CS、物理的厚さt、およびDOLから計算することができる。CSおよびDOLは、当技術分野で知られている手段を用いて測定される。このような手段としては、限定はされないが、Luceo Co.、Ltd.(東京、日本)製のFSM−6000などの市販の装置を用いた表面応力(FSM)の測定が挙げられ、CSおよびDOLを測定する方法が、「Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass」と題するASTM 1422C−99および「Standard Test Method for Non−Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat−Strengthened, and Fully−Tempered Flat Glass」と題するASTM1279.19779に記載されており、それらの内容が参照により全体として本明細書に組み込まれる。表面応力の測定は、ガラス基板の複屈折に関連する応力的光学係数(SOC)の正確な測定に依存する。次に、SOCは、繊維および四点曲げ法(いずれも、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress−Optical Coefficient」と題するASTM規格C770−98(2008)に記載されており、それら内容が参照により全体として本明細書に組み込まれる)およびバルクシリンダー法のような当業界で公知の方法によって測定される。CSとCTとの関係は、以下の式によって与えられる。
CT=(CS・DOL)/(a−2DOL)
式中、aは、ガラス物品の物理的厚さ(μm)である。本開示の様々な個所において、CTおよびCSは本明細書ではメガパスカル(MPa)で表され、物理的厚さaはマイクロメートル(μm)またはミリメートル(mm)で表され、DOLはマイクロメートル(μm)で表される。
1つ実施の形態において、強化された基板110は、250MPa以上、300MPa以上、例えば、400MPa以上、450MPa以上、500MPa以上、550MPa以上、600MPa以上、650MPa以上、700MPa以上、750MPa以上または800MPa以上の表面CSを有することができる。強化された基板は、10μm以上、15μm以上、20μm以上(例えば、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm以上)のDOL、および/または、10MPa以上、20MPa以上、30MPa以上、40MPa以上(例えば、42MPa、45MPaもしくは50MPa以上)であるが100MPa未満(例えば、95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa以下)のCTを有することができる。1つ以上の特定の実施の形態において、強化された基板は、以下の500MPaより大きい表面CS、15μmより大きいDOLおよび18MPaより大きいCTのうちの1つ以上を有する。
基板110に使用することができる例示的ガラスとしては、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成物を挙げることができるが、他のガラス組成物も考えられる。そのようなガラス組成物は、イオン交換プロセスによって化学的に強化することができる。ガラス組成物の1例は、SiO、BおよびNaOを含み、(SiO+B)≧66モル%であり、NaO≧9モル%である。1つの実施の形態において、ガラス組成物は、少なくとも6重量%の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施の形態において、基板110は、アルカリ土類酸化物の含有量が少なくとも5重量%となるように、1種または2種以上のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含む。好適なガラス組成物は、一部の実施の形態において、さらに、KO、MgOおよびCaOのうちの少なくとも1つを含む。特定の実施の形態において、基板に使用されるガラス組成物は、61から75モル%までのSiO、7から15モル%までのAl、0から12モル%までのB、9から21モル%までのNaO、0から4モル%までのKO、0から7モル%までのMgOおよび0から3モル%までのCaOを含むことができる。
基板に好適なガラス組成物のさらなる例は、60から70モル%までのSiO、6から14モル%までのAl、0から15モル%までのB、0から15モル%までのLiO、0から20モル%までのNaO、0から10モル%までのKO、0から8モル%までのMgO、0から10モル%までのCaO、0から5モル%までのZrO、0から1モル%までのSnO、0から1モル%までのCeO、50ppm未満のAsおよび50ppm未満のSbを含むが、ただし、12モル%≦(Li2O+Na2O+K2O)≦20モル%および0モル%≦(MgO+CaO)≦10モル%である。
基板に好適なガラス組成物のなおさらなる例は:63.5から66.5モル%までのSiO2、8から12モル%までのAl、0から3モル%までのB、0から5モル%までのLiO、8から18モル%までのNaO、0から5モル%までのKO、1から7モル%までのMgO、0から2.5モル%までのCaO、0から3モル%までのZrO、0.05から0.25モル%までのSnO、0.05から0.5モル%までのCeO、50ppm未満のAsおよび50ppm未満のSbを含むが、ただし、14モル%≦(LiO+NaO+KO)≦18モル%および2モル%≦(MgO+CaO)≦7モル%である。
特定の実施の形態において、基板110に好適なアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも一つのアルカリ金属を含み、一部の実施の形態においては、50モル%を超えるSiOを含み、他の実施の形態においては、少なくとも58モル%のSiOを含み、さらに他の実施の形態においては、少なくとも60モル%のSiOを含み、ただし、比(Al+B)/Σ改質剤(すなわち、改質剤の合計)が1よりも大きく、この成分比はモル%で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施の形態において、58から72モル%までのSiO、9から17モル%までのAl、2から12モル%までのB、8から16モル%までのNaOおよび0から4モル%までのK2Oを含み、ただし、比(Al+B)/Σ改質剤(すなわち、改質剤の合計)が1より大きい。
さらに別の実施の形態において、基板は、64から68モル%までのSiO、12から16モル%までのNaO、8から12モル%までのAl2、0から3モル%までのO、2から5モル%までのK2O、4から6モル%までのMgOおよび0から5モル%までのCaO(ただし、66モル%≦SiO2+B2+CaO≦69モル%、Na2O+K2O+B2+MgO+CaO+SrO>10モル%、5モル%≦MgO+CaO+SrO≦8モル%、(Na2O+B2)−Al2≦2モル%、2モル%≦Na2O−Al2≦6モル%、および4モル%≦(Na2O+K2O)−Al2≦10モル%である。)を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含むことができる。
代替的な実施の形態において、基板110は、2モル%以上のAl2および/もしくはZrO2または4モル%以上のAl2および/もしくはZrO2を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含むことができる。
基板110が結晶質基板を含む場合、基板は、Al2を含んでよい単結晶を含むことができる。このような単結晶質基板は、サファイアと呼ばれる。結晶質基板のための他の好適な材料としては、多結晶質アルミナ層および/またはスピネル(MgAl2)が挙げられる。
任意に、結晶質基板110は、強化または非強化であってよいガラスセラミック基板を含むことができる。好適なガラスセラミックスの例としては、Li2O−Al2−SiO2系(すなわちLAS系)ガラスセラミックス、MgO−Al2−SiO2系(すなわちMAS系)ガラスセラミックス、および/または、β−石英固溶体、β−スポジュメンss、コージェライト、および二ケイ酸リチウムを含む支配的な結晶相を含むガラスセラミックスを挙げることができる。ガラスセラミック基板は、本明細書で開示される化学的強化プロセスを使用して強化することができる。1つ以上の実施の形態において、MAS系ガラスセラミック基板は、Mg2+に対する2Li+の交換が起こり得るLi2SO溶融塩中で強化することができる。
1つ以上の実施の形態に係る基板110は、基板110の様々な部分において約100μmから約5mmの範囲の物理的厚さを有することができる。基板110の物理的厚さの例としては、約100μmから約500μmまで(例えば、100、200、300、400または500μm)の範囲である。基板110の物理的厚ささらなる例としては、約500μmから約1000μmまで(例えば、500、600、700、800、900または1000μm)の範囲である。基板110は、約1mmよりも大きな物理的厚さ(例えば、約2、3、4または5mm)を有することができる。1つ以上の特定の実施の形態において、基板110は、2mm以下、または1mm未満の物理的厚さを有することができる。基板110は、表面の欠陥の影響を除去または低減するために、酸研磨または他の方法で処理することができる。
光学的被覆膜120および/または物品100は、バーコビッチ圧子硬度試験によって測定される硬度の観点から記述することができる。本明細書中で使用される場合、「バーコビッチ圧子硬度試験」は、表面をダイヤモンド製バーコビッチ圧子で押し込むことによって、その表面上の材料の硬度を測定することを含む。バーコビッチ圧子硬度試験は、通常は、Oliver, W.C.; Pharr, G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, 1992, 1564−1583およびOliver, W.C.; Pharr, G.M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res., Vol. 19, No. 1, 2004, 3−20に示された方法を用いて、被覆された物品100の空気側表面122(または、反射防止性被覆膜における任意の1つ以上の層の表面)をダイヤモンド製バーコビッチ圧子で押し込んで約50nmから約1000nmまでの範囲内の押し込み深さ(または光学的被覆膜120の全厚のうちいずれか小さい方)のくぼみを形成し、押し込み深さの全範囲またはこの押し込み深さの一部(例えば、約100nmから約600nmまでの範囲内)に沿ったこのくぼみからの最大硬度を測定することを含む。本明細書で使用される場合、硬度は、平均硬度ではなく、ある範囲内の押し込み深さに沿って測定された最大硬度を指す。
典型的に、バーコビッチ圧子の使用によるようなナノ圧子押し込み測定方法において、被覆膜が下地基板よりも硬い場合、測定される硬度は、浅い押し込み深さ(例えば、25nm未満または50nm未満)においては可塑性領域の進行により初期は増加するように見え、次に、より深い押し込み深さ(例えば、50nmから約500nmまでまたは1000nm)において最大値またはプラトーに達する。その後、下地基板の影響により、さらに深い押し込み深さでは、硬度が低下し始める。被覆膜と比較してより大きな硬度を有する基板が利用される場合、同じ効果が見られる。しかしながら、硬度は、下地基板の影響により、より深い押し込み深さで増加する。
押し込み深さ範囲および特定の押し込み深さ範囲における硬度値は、下地基板110の影響なしに、本明細書に記載のその光学的被覆膜120およびその層の特定の硬度応答を識別するように選択することができる。バーコビッチ圧子を用いて光学的被覆膜120(基板110上に配置される場合)の硬度を測定する場合、材料の永久変形領域(可塑性帯)は材料の硬度と相関がある。押し込み中、弾性応力場が、この永久変形領域を充分に超えて延びる。押し込み深さが増加すると、見掛けの硬度および弾性率は、下地基板110との応力場相互作用の影響を受ける。硬度に対する基板の影響は、より深い押し込み深さ(すなわち、典型的には光学的被覆膜120の約10%を超える深さ)において生じる。さらに、硬度応答が、押し込みプロセス中に充分な可塑性を発現させるための特定の最小荷重を必要とするというさらなる複雑さがある。その特定の最小荷重に先立って、硬度は一般的に増加する傾向を示す。
(小さな負荷としても特徴付けられ得る)小さな押し込み深さ(例えば、最大約50nm)では、材料の見かけの硬度は、押し込み深さに対して劇的に増加するように見える。この小さな押し込み深さ領域は、硬度の真の指標ではないが、その代わりに、圧子の有限の曲率半径に相関がある前述の可塑性帯の発達を反映する。中間押し込み深さでは、見かけの硬度は最大レベルに近づく。より深い押し込み深さでは、押し込み深さが増加するにつれて基板の影響がより顕著になる。押し込み深さが光学的被覆膜の厚さの約30%を超えると、硬度は劇的に低下し始めることがある。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、バーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面122において測定した場合、約5GPa以上、約8GPa以上、約10GPa以上または約12GPa以上(例えば、14GPa以上、16GPa単位以上、18GPa以上、またはさらには20GPa以上)の硬度を示すことができる。1つ以上の実施の形態において、光学的被覆膜120は、バーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面122において測定した場合、約8GPa以上、約10GPa以上または約12GPa以上(例えば、14GPa以上、16GPa単位以上、18GPa以上、またはさらには20GPa以上)の硬度を示すことができる。さらに、高RI層130Bおよび/または耐引っ掻き性層150の材料の硬度は具体的に特徴付けることができる。一部の実施の形態において、バーコビッチ圧子硬度試験により測定した場合、高RI層および/または耐引っ掻き性層150の最大硬度は、約8GPa以上、約10GPa以上、約12GPa以上、約15GPa以上、約18GPa以上またはさらには約20GPa以上であり得る。層の硬度は、測定される層が最上層である被覆された物品を分析することによって測定することができる。硬さを測定する層が埋設層である場合、その硬度は、上に重なる層を含まない被覆された物品を生成し、次いで硬度について被覆された物品を試験することによって測定することができる。そのような測定された硬度値は、約50nm以上または約100nm以上(例えば、約100nmから約300nmまで、約100nmから約400nmまで、約100nmから約500nmまで、約100nmから約600nmまで、約200nmから約300nmまで、約200nmから約400nmまで、約200nmから約500nmまでまたは約200nmから約600nmまで)の押し込み深さに沿って、被覆された物品100、光学的被覆膜120、高RI層130Bおよび/または耐引っ掻き性層150によって示され得るものである。1つ以上の実施の形態において、物品は、基板の硬度(空気側表面122とは反対側の表面で測定することができる)よりも高い硬度を示す。
光学的被覆膜120/空気の界面の反射光と、光学的被覆膜120/基板110の界面の反射波との間の光干渉は、分光反射率および/または透過率の振動をもたらし、それにより物品100中の見かけの色を作成することができる。本明細書で用いられる「透過率」という用語は、材料(例えば、物品、基板または光学的膜またはそれらの一部)を透過した所定の波長範囲内の入射光パワーの百分率として定義される。「反射率」という用語は、同様に、材料(例えば、物品、基板または光学的膜またはそれらの一部)から反射された所定の波長範囲内の入射光パワーの百分率として定義される。透過率および反射率は、特定の線幅を使用して測定される。本明細書で使用される「平均透過率」は、定義された波長領域にわたって材料を透過した入射光パワーの平均量を指す。本明細書で使用される「平均反射率」は、材料によって反射された入射光パワーの平均量を指す。反射率は、(例えば、吸収体に結合された裏表面上に屈折率整合油を用いる、または他の既知の方法などにより、被覆された物品100の非被覆裏表面(例えば、図3の114)からの反射を除去する場合)空気側表面122のみにおいて測定される場合、片側反射率として測定することができる。1つ以上の実施の形態において、透過率および反射率の特性評価のスペクトル分解能は、5nmまたは0.02eV未満である。色は反射でより顕著になることがある。角度色は、入射照明角での分光反射率振動のずれにより、視野角に伴って反射においてずれることがある。視野角による透過における角度色ずれもまた、入射照明角度での分光透過率振動の同じシフトに起因する。入射照明角に伴って観察される色および角度色のずれは、特に、蛍光灯および一部のLED照明のような鮮明なスペクトル特性を有する照明下では、多くの場合デバイス使用者にとって邪魔になるか、または好ましくない。透過における角度色のずれは、反射における色ずれの要因ともなり、逆もまた同様である。透過および/または反射における角度色ずれの要因としては、視野角による角度色ずれ、または、特定の光源または試験システムによって規定される(ある程度角度から独立した)材料吸収によって生じる可能性のある特定の白色点から離れた角度色ずれも挙げられる。
本明細書に記載の物品は、可視スペクトル内または近傍の特定の波長範囲にわたる平均光透過率と片側平均光反射率を示す。さらに、本明細書に記載の物品は、可視スペクトル内または近傍の特定の波長範囲にわたる平均可視明所反射率および平均可視明所反射率を示す。実施の形態において、平均光透過率、片側平均光反射率、平均可視明所反射率および平均可視明所反射率を測定するための波長範囲(本明細書では「波長領域」と呼ばれることもある)は、約450nmから約650nmまで、約420nmから約680nmまで、約420nmから約700nmまで、約420nmから約740nmまで、約420nmから約850nmまでまたは約420nmから約950nmまでであり得る。別段の指定がない限り、平均光透過率、片側平均光反射率、平均可視明所反射率および平均可視明所反射率は、空気側表面122の垂直線に近い入射照明角、例えば約0度から約10度までの範囲内の入射角で測定される(しかし、そのような測定は、例えば30度、45度、または60度のような他の入射照明角度で収集されてもよい)。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、(例えば、吸収体に結合された裏表面上に屈折率整合油を用いる、または他の既知の方法などにより、物品の非被覆裏表面からの反射を除去する場合)空気側表面122のみにおいて測定された場合、約50%以下、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、9%以下、約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、またはさらには約2%以下の平均片側光反射率を光学的波長領域にわたって示すことができる。実施の形態において、平均片側光反射率は、約0.4%から約9%まで、約0.4%から約8%まで、約0.4%から約7%まで、約0.4%から約6%までまたは約0.4%から約5%までの範囲内であってよい。1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、光学的波長領域にわたって、約50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、98%以上または99%以上の平均光透過率を示す。一部の実施の形態において、被覆された物品100は、約99.5%から約90%、92%、94%、96%、98%または99%までの範囲内の光透過率を示すことができる。
一部の実施の形態において、被覆された物品100は、光学的波長領域にわたって、約50%以下、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、約9%以下、約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、約1%以下、またさらには約0.8%以下の平均可視明所反射率を示すことができる。本明細書で使用される明所反射率は、人間の眼の感度にしたがって波長スペクトルに対する反射率を重み付けすることによって人間の眼の応答を模倣するものである。明所反射率は、CIE色空間規約などの既知の規約にしたがう、反射光の輝度または三刺激Y値として定義することもできる。平均明所反射率は、以下の式において、分光反射率R(λ)に発光スペクトルI(λ)および目の分光応答に関するCIEカラーマッチング機能y(λ)を掛けたものとして定義される。
Figure 2019515331
一部の実施の形態において、物品100は、光学的波長領域にわたって、約50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、約85%以上、約90%以上、約92%以上、約94%以上、約96%以上またはさらには約98%以上の平均可視明所透過率を示すことができる。平均明所透過率は、以下の式において、分光透過率T(λ)に発光スペクトルI(λ)および目の分光応答に関するCIEカラーマッチング機能y(λ)を掛けたものとして定義される。
Figure 2019515331
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、CIE L測色システム(本明細書で「色座標」と呼ぶ)における反射率および透過率において測定可能な色(またはその欠如)を示す。透過率色座標は、透過率における観察されたL色座標を指し、反射率色座標は、反射率における観察されたL色座標を指す。透過率の色座標または反射率の色座標は、A光源(タングステンフィラメント照明を示す)、B光源(昼光模擬光源)、C光源(昼光模擬光源)、Dシリーズの光源(自然の昼光を示す)およびFシリーズの光源(さまざまなタイプの蛍光照明を示す)を含む、CIEにより決められた標準的光源を含み得る、種々の光源光タイプのもとで測定することができる。具体的な光源としては、CIEによって定義されたF2、F10、F11、F12またはD65が挙げられる。さらに、反射率の色座標および透過率の色座標は、垂直(0度)、5度、10度、15度、30度、45度または60度のような異なる観測された入射角で測定することができる。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、垂直入射角度、または5度、10度、15度、30度、45度または60度の入射角度で見たときの透過率および/または反射率において約10、8、6、5、4、3、2またはさらには1以下のaを有する。1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、垂直入射角度、または5度、10度、15度、30度、45度または60度の入射角度で見たときの透過率および/または反射率において約10、8、6、5、4、3、2またはさらには1以下のbを有する。1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、垂直入射角度、または5度、10度、15度、30度、45度または60度の入射角度で見たときの透過率および/または反射率において約−10、−8、−6、−5、−4、−3、−2またはさらには−1以上のaを有する。1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、垂直入射角度、または5度、10度、15度、30度、45度または60度の入射角度で見たときの透過率および/または反射率において約−10、−8、−6、−5、−4、−3、−2またはさらには−1以上のbを有する。
1つ以上の実施の形態において、基準点と、透過率の色座標または反射率の色座標との間で、基準点の色ずれを測定することができる。基準点の色ずれは、基準点の色座標と観測された色座標(反射または透過のいずれか)との間の色の相違を測定するものである。反射率基準点の色ずれ(反射率における基準点の色ずれと呼ばれることもある)は、反射色座標と基準点との間の相違を指す。透過率基準点の色ずれ(透過率における基準点色ずれと呼ばれることもある)は、透過色座標と基準点との間の相違を指す。基準点の色ずれを決定するために、基準点が選択される。本明細書に記載の実施の形態によれば、基準点は、CIE L測色システム(色座標a=0、b=0)、座標(a=−2、b=−2)、または基板の透過率または反射率色座標の原点であってもよい。他に記載がなければ、本明細書に記載の物品のL座標は基準点と同じであり、色ずれに影響しないことを理解されたい。物品の基準点色ずれが基板に関して規定される場合、物品の透過率色座標が基板の透過率色座標と比較され、物品の反射率色座標が基板の反射率色座標と比較される。特記しない限り、基準点の色ずれは、被覆された物品100の空気側表面122に対して垂直な角度で測定された場合、基準点と透過率または反射率における色座標との間で測定されたずれを指す。しかしながら、基準点の色ずれは、5度、10度、15度、30度、45度または60度のような垂直でない入射角に基づいて決めることもできることを理解されたい。加えて、特に明記しない限り、反射率色座標は物品の空気側表面122のみで測定される。しかしながら、本明細書に記載された反射率色座標は、2面測定(物品の2つの面からの反射がいずれも含まれる)または1面測定(物品の空気側表面122からの反射のみが測定される)を用いて、物品の空気側表面122および物品の反対側(すなわち、図1の主表面114)の両方において、測定することができる。これらのうち、1面反射率測定は、典型的には、反射防止性被覆膜のために低い基準点色ずれを達成するにはより難しい測定法であり、これは、物品の裏面が黒色インクまたはLCDまたはOLEDデバイスのような光吸収媒体に結合される用途(例えば、スマートフォンなど)に関わるものである。
基準点が色座標:a=0、b=0(原点)の場合、基準点の色ずれは、以下の式によって算出される。
基準点色ずれ=√((a 物品2+(b 物品2
基準点が色座標:a=−2、b=−2の場合、基準点の色ずれは、以下の式によって算出される。
基準点色ずれ=√((a 物品+2)2+(b 物品+2)2
基準点が基板の色座標である場合、基準点の色ずれは、以下の式によって算出される。
基準点色ずれ=√((a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2
1つ以上の実施の形態において、反射率および/または透過率における基準点色ずれは、開示された基準点のうちの1つに対して測定した場合、約10未満、約9未満、約8未満、約7未満、約6未満、約5未満、約4未満、約3未満、約2.5未満、約2未満、約1.8未満、約1.6未満、約1.4未満、約1.2未満、約1未満、約0.8未満、約0.6未満、約0.4未満またはさらには約0.25未満である。
本開示の1つの態様は、光源下で垂直でない入射角度で見た場合でも反射率および/または透過率において無色を呈する被覆された物品100に関する。1つ以上の実施の形態において、本明細書に記載の被覆された物品100は、視野角が変わった場合、反射率および/または透過率における可視色の変化を最小限にすることができる、すなわち角度がずれたときに同じ色を知覚することができる。このようなことは、被覆された物品100の反射率または透過率における角度色ずれによって特徴付けることができる。角度色ずれは、以下の式を用いて求めることができる。角度色ずれ=√((a2−a1)+(b2−b1))。角度色ずれの式において、a1およびb1は、(垂直入射を含んでいてもよい)基準照明角度で見たときの物品のaおよびb座標を表し、a2およびb2は、入射照明角度で見たときの物品のaおよびb座標を表すが、ただし、入射照明角度は基準照明角度と異なり、場合によっては、基準照明角度と少なくとも約1度、2度または約5度相違する。他に明記しない限り、本明細書に記載された物品のL座標は、いかなる角度または基準点においても同じであり、色ずれに影響しないことを理解すべきである。
基準照明角度としては、垂直入射(すなわち、0度)、または、垂直入射から、例えば、5度、10度、15度、30度、45度または60度を挙げることができる。しかしながら、他に述べられていない限り、基準照明角度は垂直入射角度である。入射照明角度は、例えば、基準照明角度から約5度、10度、15度、30度、45度または60度であってもよい。1つ以上の実施の形態において、基準照明角度は0度から10度までの範囲内であってもよく、入射照明角度は30度から60度までの範囲内であってもよい。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、光源下における0から10度まで(例えば、5以下、4以下、3以下または2以下)の入射照明角度から30から60度までの範囲内の入射照明角度への反射率および/または透過率における角度色ずれを有する。一部の実施の形態において、反射率および/または透過率における角度色ずれは、約10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、5以下、4以下、3以下、2以下、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以下または0.1以下である。一部の実施の形態において、角度色ずれを約0とすることができる。光源としては、A光源(タングステンフィラメント照明を示す)、B光源(昼光模擬光源)、C光源(昼光模擬光源)、Dシリーズ光源(自然昼光を示す)およびFシリーズ光源(さまざまなタイプの蛍光照明を示す)を含む、CIEにより決められた標準的光源を挙げることができる。特定の例において、物品は、CIE F2、F10、F11、F12またはD65光源、またはより具体的にはCIE F2光源下において、基準照明角度から、入射照明角度で見た場合に約2以下の反射率および/または透過率における角度色ずれを示す。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、基準照明角度に対して所定の範囲内のすべての入射照明角度において約10以下(例えば、5以下、4以下、3以下または2以下)の反射率および/または透過率における角度色ずれを有する。例えば、被覆された物品100は、基準照明角度から約5度、10度、15度、30度、45度または60度の基準照明角度からの範囲のすべての入射照明角度において約10以下、5以下、4以下、3以下または2以下の角度色ずれを有することができる。さらなる実施の形態において、被覆された物品100は、基準照明角度から約5度、10度、15度、30度、45度または60度の基準照明角度からの範囲のすべての入射照明角度において約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以下または0.1以下の角度色ずれを有することができる。
1つ以上の実施の形態において、被覆された物品100は、直径が8mmである供給ポートの上の開口を用いて、Haze−Gard plus(登録商標)の名でBYK Gardnerから供給されるヘイズメーターを使用して擦過側で測定した場合、約10%以下のヘイズ値を示す。一部の実施の形態において、ヘイズ値は、約70%以下、50%以下、約25%以下、約20%以下、約15%以下、約10%以下、約9%以下、約約8%以下、約7%以下、約6%以下、約5%以下、約4%以下、約3%以下、約2%以下、約1%以下、約0.5%以下または約0.3%以下であってよい。一部の特定の実施の形態において、物品100は、約0.1%から約10%まで、約0.1%から約9%まで、約0.1%から約8%まで、約0.1%から約7%まで、約0.1%から約6%まで、約0.1%から約5%まで、約0.1%から約4%まで、約0.1%から約3%まで、約0.1%から約2%まで、約0.1%から約1%まで、0.3%から約10%まで、約0.5%から約10%まで、約1%から約10%まで、約2%から約10%まで、約3%から約10%まで、約4%から約10%まで、約5%から約10%まで、約6%から約10%まで、約7%から約10%まで、約1%から約8%まで、約2%から約6%まで、約3%から約5%までの範囲内、およびそれらの間のすべての範囲内および副範囲内のヘイズを示す。
被覆された物品を製造するために、イオン交換されたガラス基板(Corning社からGorillaガラスとして市販されている)の上に粗さ誘導性光散乱層としてBaFを堆積させた。具体的には、高温で電子ビーム蒸着によりBaF膜を成長させて、クラウン型の結晶形態を作ると、粗さが得られる。BaF膜を、基板を約200℃に加熱する石英ランプを備えたTemescal BJD−1800電子ビーム蒸発装置において3オングストローム/秒で、堆積させた。堆積前のベース圧力は1.2×10−6トルであった。BaF膜の粗さは、結晶核生成および成長の動力学のために膜厚が増加するにつれて増加した。粗さは、Veeco Dimension原子間力顕微鏡を用いて測定した。また、図7A〜7Dは、ガラス基板上に堆積されたBaF膜の顕微鏡画像を示す。表1は、各被覆サンプルについてのBaFの厚さおよび粗さの測定値を示し、さらに図7A〜図7Dの凡例を提供する。粗さは、R(絶対値粗さの算術平均)およびR(二乗平均平方根粗さ)として測定した。比較として、ガラス基板は、1nm未満の粗さ(RaまたはRq)であった。
Figure 2019515331
さらに、150℃でプラズマ−熱HDPCVDを用いてPECVDによって先に記載したBaF層の最上部に2マイクロメートルのSiN層を堆積させた。堆積は、基板が置かれるプラテンを駆動するRF供給によって設定される基板バイアスとは無関係に高いイオン化を達成するために誘導結合プラズマ源を利用した。PECVDは、かなりコンフォーマルな被覆プロセスであり、堆積したときの粗さが比較的小さい。BaF層の粗さは、BaF層の最上部に2マイクロメートルのSiNを堆積した後、かなり保存されていた。図8A〜8Dは、ガラス基板上のBaF膜上に堆積された堆積SiN膜の顕微鏡画像を示す。表1は、各被覆サンプルについてのSiN層およびBaF層の厚さならびにSiN層の粗さ測定値を示し、さらに図8A〜8Dの凡例を提供する。
Figure 2019515331
ガラス基板/BaF/SiN被覆物品は、バーコビッチ圧子硬度値が17から21GPaまでであり、被覆されていない基板は硬度が約7GPaであった。これらのサンプルについて弾性率値を測定すると、192から212GPaまでの範囲内であった。
作製した試料を、可視スペクトルを通る全透過率と正反射率について評価した。図9は、波長の関数としての全透過率(正反射光と拡散光の合計)を示す。図10は、波長の関数としての(入射角6度での)正反射率を示す。図9および10において、それぞれ、参照番号502は、300nmのBaF層および2000nmのSiN被覆膜を有するサンプルを表し、参照番号504は、300nmのBaF層および2000nmのSiN被覆膜を有するサンプルを表し、参照番号506は、300nmのBaF2層および2000nmのSiN被覆膜を有するサンプルを表し、参照番号508は、300nmのBaF2層および2000nmのSiN被覆膜を有するサンプルを表す。さらに、参照番号510は、被覆されていない基板の比較例を表し、参照番号512は、2マイクロメートルのSiN(比較的滑らかな被覆膜)のみを被覆されたガラス基板を表す。図9および図10に示すように、粗い層を加えることにより、透過率および反射率の急峻なスペクトル振動が平滑化され、粗さが増加すると振動は平滑化する。
サンプルはさらに、反射角度色ずれ(F2光源を用いて6度から40度までに変化、40度で測定したサンプルを6度で測定したときのサンプルと比較)、ヘイズ、および(D65光源)を用いた合計平均明所透過率について評価した。結果を表3に示す。
Figure 2019515331
正反射率が、粗いBaF層を含めることによって大幅に低減されているが、全透過率は、実質的に維持されており、わずかに低下しているだけである(表3に示されるように、2400nmの厚さのBaF2層について約85%の合計明所平均透過率から約78%まで)。BaF2のより厚い層は、より多くの光散乱をもたらし、それがスペクトル振動を平滑化し、正反射率を減少させると考えられている。また、正反射率効果の低減は、粗い表面の従来の「防眩」効果に関係があるとも考えられている。さらに、粗いBaF2光散乱中心を組み込んだサンプルは、光散乱により作られる分光平滑化のおかげで、角度を変化させたときの反射色の変動の範囲が小さい。より厚いBaF2層を有するサンプルは、より多くの光散乱を示し、スペクトルをより平滑化する。散乱中心の横方向のサイズに依存して、光散乱は色効果も作り出す(RayleighまたはMie散乱でよく知られているように)。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
被覆された物品であって、
主表面を有する透明基板と、
透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
を含み、光学的被覆膜が、堆積された材料の1つ以上の層と、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって、被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分と、を含み、
被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、角度色ずれが、√((a2−a1)2+(b2−b1)2)により定義され、a1およびb1が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb 2が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
実施形態2
少なくとも1つの光変更機能部分が、
光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間の粗い界面、
光学的被覆膜の1つの層と基板との間の粗い界面、および
粗い空気側表面
のうちの少なくとも1つを含む、実施形態1に記載の被覆された物品。
実施形態3
粗さが、5nm以上のRによって特徴付けられる、実施形態2に記載の被覆された物品。
実施形態4
粗さが、5nm以上のRによって特徴付けられる、実施形態2に記載の被覆された物品。
実施形態5
少なくとも1つの光変更機能部分が、光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間、または光学的被覆膜と基板との間に配置される光散乱性部材を含む、実施形態1から4のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態6
少なくとも1つの光変更機能部分が、光学的被覆膜の1つの層内に配置される光散乱性部材を含む、実施形態1から5のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態7
光散乱性部材が、約1nmから約1マイクロメートルの平均最大寸法を有する、実施形態5または6に記載の被覆された物品。
実施形態8
光散乱性部材のうちの少なくともいくつかが固体粒子である、実施形態5から7のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態9
基板が、非晶質基板または結晶質基板を含む、実施形態1から8のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態10
国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標が、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、
基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
基準点が基板の色座標である場合、色ずれが√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される、実施形態1から9のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態11
被覆された物品が約50%以下のヘイズ値を有する、実施形態1から10のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態12
被覆された物品であって、
主表面を有する透明基板と、
透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
を含み、光学的被覆膜が、少なくとも300nmの厚さを有する耐引っ掻き性層を含み、耐引っ掻き性層が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、光学的被覆膜が、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を含み、光変更機能部分が、耐引っ掻き性層中にまたは耐引っ掻き性層により形成された界面に配置されており、
被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、角度色ずれが、√((a2−a1)2+(b2−b1))により定義され、a およびb が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb 2が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
実施形態13
少なくとも1つの光変更機能部分が、耐引っ掻き性層と別の層とによって形成された粗い界面を含む、実施形態12に記載の被覆された物品。
実施形態14
少なくとも1つの光変更機能部分が、光学的被覆膜中の耐引っ掻き性層と隣接する層との間に配置される光散乱性部材を含む、実施形態12または13に記載の被覆された物品。
実施形態15
少なくとも1つの光変更機能部分が、耐引っ掻き性層中に配置される光散乱性部材を含む、実施形態12から14のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態16
国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標が、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、
基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
基準点が基板の色座標である場合、色ずれが√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される、実施形態12から15のいずれか1つに記載の被覆された物品。
実施形態17
被覆された物品であって、
主表面を有する透明基板と、
透明基板の主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
を含み、光学的被覆膜が、第1の層と耐引っ掻き性層とを含み、第1の層が、透明基板に隣接して、透明基板が0.1以内の屈折率を有し、耐引っ掻き性層が、第1の層の上に配置されて、少なくとも300nmの厚さを有し、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、光学的被覆膜が、被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を有しており、光変更機能部分が、耐引っ掻き性層中にまたは耐引っ掻き性層と第1の層とにより形成された界面に配置されており、
被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、角度色ずれが、√((a −a 2+(b −b 2)により定義され、a およびb が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
実施形態18
第1の層がBaFを含む、実施形態17に記載の被覆された物品。
実施形態19
少なくとも1つの光変更機能部分が、耐引っ掻き性層と第1の層との間の粗い界面を含む、実施形態17または18に記載の被覆された物品。
実施形態20
国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける物品透過率色座標が、空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または基板の透過率色座標を含み、
基準点が色座標(a=0、b=0)である場合、色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
基準点が色座標(a=−2、b=−2)である場合、色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
基準点が基板の色座標である場合、色ずれが√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される、実施形態17から19のいずれか1つに記載の被覆された物品。
100 被覆された物品
110 基板
112、114 主表面
116、118 副表面
120 光学的被覆膜
122 空気側表面
124 界面
130A 低RI層
130B 高RI層
132 周期
140 最上部被覆膜
150 耐引っ掻き性層
154 下地層
155 界面
160 最上部勾配層
165 粗い界面
170 底部勾配層
180 光散乱性部材
502、504、506、508、510、512 参照番号

Claims (10)

  1. 被覆された物品であって、
    主表面を有する透明基板と、
    該透明基板の該主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
    を含み、該光学的被覆膜が、堆積された材料の1つ以上の層と、前記被覆された物品を通って伝播するまたは前記被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって、前記被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分と、を含み、
    前記被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
    前記被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
    前記被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から前記空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、該角度色ずれが、√((a2−a1)2+(b2−b1)2)により定義され、a およびb が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
  2. 前記少なくとも1つの光変更機能部分が、
    前記光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間の粗い界面、
    前記光学的被覆膜の層と前記基板との間の粗い界面、および
    粗い空気側表面
    のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の被覆された物品。
  3. 前記少なくとも1つの光変更機能部分が、前記光学的被覆膜の層中、
    前記光学的被覆膜中の2つの隣接する層の間、または前記光学的被覆膜と前記基板との間に配置される光散乱性部材を含む、請求項1または2に記載の被覆された物品。
  4. 国際照明委員会の光源下における垂直入射でのL測色システムにおける前記物品透過率色座標が、前記空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、該基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または前記基板の前記透過率色座標を含み、
    前記基準点が前記色座標(a=0、b=0)である場合、前記色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
    前記基準点が前記色座標(a=−2、b=−2)である場合、前記色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色ずれが√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される、請求項1から3のいずれか1項に記載の被覆された物品。
  5. 被覆された物品であって、
    主表面を有する透明基板と、
    該透明基板の該主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
    を含み、該光学的被覆膜が、少なくとも300nmの厚さを有する耐引っ掻き性層を含み、該耐引っ掻き性層が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、前記光学的被覆膜が、前記被覆された物品を通って伝播するまたは被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって、前記被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を含み、該光変更機能部分が、前記耐引っ掻き性層中にまたは前記耐引っ掻き性層により形成された界面に配置されており、
    前記被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により前記空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
    前記被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
    前記被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から前記空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、該角度色ずれが、√((a −a 2+(b −b 2)により定義され、a およびb が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
  6. 前記少なくとも1つの光変更機能部分が、前記耐引っ掻き性層中に、または前記光学的被覆膜中の前記耐引っ掻き性層と隣接する層との間に配置される光散乱性部材を含む、請求項5に記載の被覆された物品。
  7. 国際照明委員会の光源下における垂直入射での前記L測色システムにおける前記物品透過率色座標が、前記空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、該基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または前記基板の前記透過率色座標を含み、
    前記基準点が前記色座標(a=0、b=0)である場合、前記色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
    前記基準点が前記色座標(a=−2、b=−2)である場合、前記色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色ずれが√(a 物品−a 基板2+(b 物品−b 基板2)で定義される、請求項5または6に記載の被覆された物品。
  8. 被覆された物品であって、
    主表面を有する透明基板と、
    該透明基板の該主表面の上に配置されて空気側表面を形成している光学的被覆膜と、
    を含み、該光学的被覆膜が、第1の層と耐引っ掻き性層とを含み、該第1の層が、前記透明基板に隣接して、前記透明基板が0.1以内の屈折率を有し、該耐引っ掻き性層が、前記第1の層の上に配置されて、少なくとも300nmの厚さを有し、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示す材料を含んでおり、前記光学的被覆膜が、前記被覆された物品を通って伝播するまたは前記被覆された物品により反射される光波のコヒーレンスを低下させることによって前記被覆された物品の反射率スペクトルにおける振動を低減させる少なくとも1つの光変更機能部分を有しており、該光変更機能部分が、前記耐引っ掻き性層中にまたは前記耐引っ掻き性層と前記第1の層とにより形成された界面に配置されており、
    前記被覆された物品が、約50nm以上の押し込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験により前記空気側表面の上で測定された場合に約8GPa以上の最大硬度を示し、
    前記被覆された物品が、約50%以上の平均明所透過率を有し、
    前記被覆された物品の国際照明委員会の光源下におけるL測色システムにおける物品透過率色座標が、0から10度までの範囲内の基準照明角度から前記空気側表面に対して30から60度までの範囲内の入射照明角度への約10未満の角度色ずれを示し、該角度色ずれが、√((a2−a1)2+(b2−b1)2)により定義され、a およびb が、0から10度までの範囲内の基準照明角度で見たときのaおよびb座標を表し、a およびb が、30から60度までの範囲内の入射照明角度で見たときのaおよびb座標を表す、被覆された物品。
  9. 前記少なくとも1つの光変更機能部分が、前記耐引っ掻き性層と前記第1の層との間の粗い界面を含む、請求項8に記載の被覆された物品。
  10. 国際照明委員会の光源下における垂直入射での前記L測色システムにおける前記物品透過率色座標が、前記空気側表面で測定された場合に基準点からの約10未満の基準点色ずれを示し、該基準点が、色座標(a=0、b=0)、(a=−2、b=−2)、または前記基板の前記透過率色座標を含み、
    前記基準点が前記色座標(a=0、b=0)である場合、前記色ずれが√((a 物品2+(b 物品2)で定義され、
    前記基準点が前記色座標(a=−2、b=−2)である場合、前記色ずれが√(a 物品+2)2+(b 物品+2)2)で定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色ずれが√(a 物品−a 基板+(b 物品−b 基板2)で定義される、請求項8または9に記載の被覆された物品。
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