JP2020519948A - 反射性の、着色された、又は色シフト性の、耐擦傷性コーティング及び物品 - Google Patents

反射性の、着色された、又は色シフト性の、耐擦傷性コーティング及び物品 Download PDF

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Abstract

高耐久性かつ耐擦傷性の物品の実施形態が記載される。上記物品は、特定の反射率、透過率、及び/又は色特性、並びに高い硬度を提供する、コーティングを有する。いくつかの実施形態は、低い反射率及び強い色を有する。いくつかの実施形態は、高い反射率及び中間色を有する。いくつかの実施形態は、高い反射率及び強い色を有する。いくつかの実施形態では、上記物品は、光学コーティングを有するサングラス、光学コーティングを有する耐擦傷性鏡、又は光学コーティングを有する消費者向け電子製品である。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条の下で、2018年1月8日出願の米国仮特許出願第62/614,733号、及び2017年5月8日出願の米国仮特許出願第62/503,051号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が本出願に援用される。
本開示は、高耐久性かつ耐擦傷性の反射防止物品、及びその作製方法に関し、より詳細には、耐摩耗性及び耐擦傷性を示す多層干渉積層体に関する。
公知の多層干渉積層体は、摩滅又は摩耗を受け易い。このような摩耗は、多層干渉積層体によって達成されるいずれの光学的性能の改善を損ない得る。例えば光学フィルタは、光学的に透明な誘電性材料(例えば酸化物、窒化物及びフッ化物)からなる、異なる屈折率を有する多層コーティングからなる場合が多い。このような光学フィルタのために使用される典型的な酸化物の大半は、バンドギャップが広い材料であり、これは、移動体デバイス、建築用物品、輸送用物品又は家電物品における使用のために必要な硬度等の機械的特性を有しない。窒化物及びダイヤモンド様コーティングは、高い硬度値を呈し得るものの、このような材料は、このような用途に必要な透過率を呈さない。
摩耗損傷は、対面する物体(例えば指)からの、反復して摺動する接触を含む場合がある。更に、摩耗損傷は熱を生成する場合があり、これはフィルムの材料の化学的結合を劣化させて、カバーガラスに剥離及び他のタイプの損傷を引き起こし得る。摩耗損傷は、擦傷を引き起こす単一のイベントよりも長期間にわたって発生することが多いため、摩耗損傷を受けるコーティング材料は酸化する場合もあり、これによりコーティングの耐久性は更に劣化する。
公知の多層干渉積層体は擦傷損傷も受け易く、また多くの場合、上にこのようなコーティングが配置された下層の基板よりも更に擦傷損傷を受け易い。いくつかの例では、このような擦傷損傷の大部分は、微小展延性(microductile)擦傷を含み、これは典型的には、長さが長く深さが約100nm〜約500nmである、材料中の単一の溝を含む。微小展延性擦傷は、表面下割れ、摩擦による割れ、欠け及び/又は摩滅といった、他のタイプの視認可能な損傷を伴う場合もある。このような擦傷及び他の視認可能な損傷の大半は、単一の接触イベント中に発生する鋭い接触によって引き起こされることが、エビデンスによって示唆されている。相当な擦傷が現れると、この擦傷が光散乱の増加を引き起こし、これが光学特性の有意な低下を引き起こし得るため、物品の外見は劣化する。有意な擦傷はまた、タッチ感受性ディスプレイを含む物品の精度及び信頼性にも影響を及ぼし得る。単一イベントの擦傷損傷は、摩耗損傷と対比できる。単一イベントの擦傷損傷は、硬質の対面する物体(例えば砂、砂利及びサンドペーパー)からの、反復して摺動する接触といった、複数の接触イベントによって引き起こされることはなく、また典型的には、フィルムの材料の化学的結合を劣化させて剥離及び他のタイプの損傷を引き起こし得る熱を生成することはない。更に、単一イベントの擦傷は典型的には酸化を引き起こさず、又は摩耗損傷を引き起こす条件と同一の条件を伴わず、従って、摩耗損傷を防止するために利用されることがある解決策は、擦傷も防止することはできない。更に、公知の擦傷及び摩耗損傷の解決策は、光学的特性を損なうことが多い。
従って、耐摩耗性であり、耐擦傷性であり、光学的性能が改善された、新規の多層干渉積層体及びその製造方法が必要とされている。
本開示は、多層干渉積層体を含む高耐久性かつ耐擦傷性の物品を対象とする実施形態を記載する。いくつかの実施形態では、上記物品は、基板と、大表面上に配置されて外側表面を形成する光学コーティングとを含む。いくつかの実施形態では、上記光学コーティングは、多層干渉積層体を含む。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、低い反射率及び強い色、高い反射率及び強い色、又は高い反射率及び弱い色を有してよい。上記物品は、視野角に応じて強い色シフト又は弱い色シフトを呈してよい。
いくつかの実施形態では、物品は、高耐久性かつ耐擦傷性の光学コーティングを含む。上記物品は、大表面を有する基板を含む。上記光学コーティングは、上記大表面上に配置される。上記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、上記多層干渉積層体は、上記大表面に対向する外側表面を有する。上記物品は、上記外側表面上において約50nm以上、例えば約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈する。上記物品は、垂直付近の入射において測定した場合に、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって約10%以下の、上記外側表面において測定される片側平均明所視光反射率を呈する。上記片側反射率は、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、又は2%以下であってよい。上記片側反射率は、わずか0.1%であってよい。上記物品は、0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈し、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含む。上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義される。上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される。基準点からの上記色シフトは、約14超、約16超、約18超、約20超、約22超、又は約24超であってよい。基準点からの上記色シフトは、100以下であってよい。
いくつかの実施形態では、物品は、高耐久性かつ耐擦傷性の光学コーティングを含む。上記物品は、大表面を有する基板を含む。上記光学コーティングは、上記大表面上に配置される。上記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、上記多層干渉積層体は、上記大表面に対向する外側表面を有する。上記物品は、上記外側表面上において約50nm以上、例えば約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈する。上記物品は、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって、垂直付近の入射角に関して上記外側表面で測定した場合に:(1)約12%又は約14%以上の片側明所視平均光反射率;及び(2)約12%以上又は約14%以上の片側最大反射率のうちの少なくとも一方を呈する。上記片側明所視平均光反射率及び/又は上記片側最大反射率は、約12%以上、14%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、又は90%以上であってよい。上記片側明所視平均光反射率及び/又は上記片側最大反射率は、99.9%もの高さであってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈する物品を含んでよく、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含む。上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義される。上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される。基準点からの上記色シフトは、約14超、約16超、約18超、約20超、約22超、又は約24超であってよい。基準点からの上記色シフトは、100以下であってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、0°〜90°の全ての入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈する物品を含んでよく、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含む。上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義される。上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される。基準点からの上記色シフトは、約10未満、約8未満、約6未満、約4未満、約2未満、又は6超かつ12未満であってよい。基準点からの上記色シフトは、ゼロ近くであってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、本明細書に記載されているようなバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に約12GPa以上、14GPa以上、16GPa以上、18GPa以上、又は20GPa以上の最大硬度を呈することにより耐擦傷性を呈する、物品を含んでよい。上記物品は、50GPa以下の最大硬度を呈してよい。上記最大硬度は、上記外側表面表面上において、約50nm以上、例えば約50nm〜約300nm、約50nm〜約400nm、約50nm〜約500nm、約50nm〜約600nm、約50nm〜約1000nm若しくは約50nm〜約2000nm、又は約100nm以上、例えば約100nm〜約300nm、約100nm〜約400nm、約100nm〜約500nm、約100nm〜約600nm、約100nm〜約1000nm、若しくは約100nm〜約2000nmの押込み深さに沿って測定してよい。更なる硬度及び押し込み深さが、本明細書に記載される。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、本明細書に記載のテーバー試験を用いた500サイクルの摩耗後に上記外側表面上で測定される、耐摩耗性を呈する。1つ以上の実施形態では、上記物品は、アパーチャを有するヘイズメータを用いて測定した場合に約1%以下のヘイズを含む(上記外側表面上で測定される)耐摩耗性を呈し、ここで上記アパーチャは直径約8mmである。このヘイズはゼロ近くであってよい。1つ以上の実施形態では、上記物品は、原子間力顕微鏡によって測定した場合に約12nm以下の平均粗度Raを含む(上記外側表面上で測定される)耐摩耗性を呈する。この平均粗度は、わずか0.01nmであってよい。1つ以上の実施形態では、上記物品は、波長600nmで2mmのアパーチャを用いた散乱測定のための撮像用球体(imaging sphere)を用いた透過において垂直付近の入射で測定した場合に、約40°以下の極散乱角(polar scattering angle)において約0.05(単位は1/ステラジアン)以下の散乱光強度を含む(上記外側表面上で測定される)耐摩耗性を呈する。この散乱光強度はゼロ(1/ステラジアン)近くであってよい。いくつかの例では、上記物品は、波長600nmで2mmのアパーチャを用いた散乱測定のための撮像用球体を用いた透過において垂直付近の入射で測定した場合に、約20°以下の極散乱角において約0.1(単位は1/ステラジアン)以下の散乱光強度を含む(上記外側表面上で測定される)耐摩耗性を呈する。この散乱光強度はゼロ(1/ステラジアン)近くであってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって、約5%〜約50%の明所視平均光透過率を呈する物品を含んでよい。上記物品はまた、垂直付近の入射において、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12未満の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品透過色座標を呈してよく、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記透過色座標のうちの少なくとも1つを含む。上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義される。上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される。基準点からの上記色シフトは、約10未満、約8未満、約6未満、約4未満、又は約2未満であってよい。基準点からの上記色シフトは、ゼロ近くであってよい。これらの例では、上記色シフトの一部は上記多層干渉積層体の影響によるものであり、また一部は上記ガラス基板による吸収によるものである。上記ガラス基板は吸収性であり、ある程度の色シフトを引き起こすため、これらの例の多くにおける色シフトの値は、透過について10を大きく下回ることはない。非吸収性又は低吸収性ガラス基板を使用することにより、色シフトに関してより低い値を得ることができる。
いくつかの実施形態では、上記段落の実施形態は、0°〜90°の全ての入射角において、上述の色シフトを呈し得る。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°以上、20〜80°の少なくとも1つの角度、又は20〜60°の少なくとも1つの角度である少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以上の反射角度色シフトを呈する物品を含んでよく、ここで角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の上記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、上記入射照明角度において視認した場合の上記物品の座標を表す。垂直な入射に対する上記反射角色シフトは、約14以上、約16以上、約18以上、約20以上、約22以上、又は約24以上であってよい。垂直な入射に対する上記反射角色シフトは、100以下であってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°以上である少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以下の反射角度色シフトを呈する物品を含んでよく、ここで角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の上記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、上記入射照明角度において視認した場合の上記物品の座標を表す。垂直な入射に対する上記反射角色シフトは、約10以下、約8以下、約6以下、6超かつ12未満、約5以下、約4以下、約2以下であってよい。垂直な入射に対する上記反射角色シフトは、ゼロ近くであってよい。いくつかの実施形態では、垂直な入射に対する上記反射角色シフトは、20°〜60°の全ての入射照明角度に関するもの、0°〜60°の全ての入射照明角度に関するもの、又は0°〜90°の全ての入射照明角度に関するものであってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記基板が物品の最大硬度未満の硬度を有する物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記多層干渉積層体が複数の層を備え、上記複数の層が第1の低RI層及び第2の高RI層を備える、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記多層干渉積層体が、上記第1の低RI層及び上記第2の高RI層が交互になるように、複数の区間を備える、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、複数の層を備える多層干渉積層体を含んでよい。例えば、いくつかの実施形態では、上記多層干渉積層体は、第1の低RI層及び第2の高RI層を備える区間を含む。上記区間は、第1の低RI層、及び上記第1の低RI層上に配置された第2の高RI層を含んでよく、又はその逆であってもよい。いくつかの実施形態では、上記区間は第3の層を含んでよい。上記多層干渉積層体は、上記第1の低RI層及び上記第2の高RI層が交互になるように、複数の区間を含んでよい。上記多層干渉積層体は、最大約6個の区間、最大約10個の区間、最大約14個の区間、又は最大約20個の区間を含むことができる。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記片側平均光反射率が、約6°〜約40°の視野角において、上記光波長範囲にわたって約2%以下である、物品を含んでよい。この片側平均光反射率は、ゼロ近くであってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、非晶質基板又は結晶質基板を含んでよい。非晶質基板は、ソーダライムガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラス、及びアルカリアルミノボロシリケートガラスからなる群から選択してよいガラスを含む。いくつかの実施形態では、上記ガラスは強化されていてよく、この強化ガラス内に、この化学強化ガラスの表面から約10μm以上の圧縮深さ(片側)まで延在する、250MPa以上の表面CSを有する、圧縮応力(CS)層を含んでよい。この表面CSは、2GPa以下であってよい。本明細書中で使用される場合、用語「ガラス(glass)」は、ガラス、ガラスセラミック、及びサファイアを含む、少なくとも一部がガラス製であるいずれの材料を含むことが意図されている。「ガラスセラミック(glass‐ceramics)」は、ガラスの制御下での結晶化によって製造された材料を含む。実施形態では、ガラスセラミックは、約1%〜約99%の結晶化率を有する。好適なガラスセラミックの例としては、LiO‐Al‐SiO系(即ちLAS系)ガラスセラミック、MgO‐Al‐SiO系(即ちMAS系)ガラスセラミック、ZnO×Al×nSiO(即ちZAS系)、並びに/又はβ石英固溶体、βスポジュメン、コージエライト、及び二ケイ酸リチウムを含む主要結晶相を含むガラスセラミックが挙げられる。上記ガラスセラミック基板は、本明細書で開示される化学強化プロセスを用いて強化してよい。1つ以上の実施形態では、MAS系ガラスセラミック基板をLiSO溶融塩中で強化してよく、これにより、Mg2+を2Liと交換できる。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記非晶質基板が、ソーダライムガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラス、及びアルカリアルミノボロシリケートガラスからなる群から選択されるガラスを含む、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記光学コーティングの上に配置された、清掃が容易なコーティング、ダイヤモンド様コーティング、耐擦傷性コーティング、又はこれらの組み合わせを更に備える、物品を含んでよい。このようなコーティングは、上記多層干渉積層体上、又は上記多層干渉積層体の層間に配置してよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記光学コーティングが、約200ナノメートル〜約3マイクロメートル、又は約500nm〜約5000nmの厚さを有する耐擦傷性層を備える、物品を含む。例示的な耐擦傷性層は、本明細書中で定義されるバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に約10GPa〜約50GPaの最大硬度を呈してよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記多層干渉積層体が耐擦傷性層と上記基板との間に配置される、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記耐擦傷性層が上記基板と上記多層干渉積層体との間に配置される、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は:上記多層干渉積層体が第1の部分及び第2の部分を備え;上記耐擦傷性層が上記第1の部分と上記第2の部分との間に配置され;上記第2の部分、上記耐擦傷性層、及び上記第1の部分が上記基板上にこの順で配置される、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記第1の部分が、10GPa以下(及び0.01GPaもの低さ)の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上(及び50GPa以下)の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備え、10GPa未満の硬度を有する上記第1の部分の層の合計厚さは、300nm以下、200nm以下、又は100nm以下である、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記多層干渉積層体が、10GPa以下(及び0.01GPaもの低さ)の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上(及び50GPa以下)の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備える、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の合計厚さが、800nm以下、600nm以下、500nm以下、400nm以下、又は300nm以下である、物品を含んでよい。10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の上記合計厚さは、1nm以上である。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の上記合計厚さが、上記多層干渉積層体の合計厚さの60%以下、50%以下、45%以下、40%以下、30%以下、又は20%以下である、物品を含んでよい。10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の上記合計厚さは、1%以上であってよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記物品が、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって約50%〜約95%の平均明所視光透過率を呈する、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記多層干渉積層体が、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって約50%〜約99%の平均明所視光透過率を呈する、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記光学コーティングの最上部50nm又は最上部200nmの除去前の垂直付近の明所視平均反射率及び反射色に対して、上記光学コーティングの最上部50nm又は最上部200nmを除去した場合に:上記垂直付近の明所視平均反射率は約10%以下(及びゼロ%近く)だけ変化し、また0〜90°の全ての角度に関する反射色の合計範囲が、約12以下だけ又は約6以下(及びゼロ近く)だけシフトする、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記物品がサングラスレンズである、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記物品が耐擦傷性鏡である、物品を含んでよい。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、上記物品が電子デバイスのためのハウジングの少なくとも一部分である、物品を含んでよい。
測定される特性が使用される基準光源に依存する場合、CIE F2、CIE F10、CIE F11、CIE F12、及びCIE D65のうちのいずれの1つを含む、いずれの標準的な光源を使用してよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の上記角度色シフト、上記基準点色シフト、並びに上記色座標(a*及び/又はb*)は、D65及び/又はF2光源の下で観察される。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の光学的性能は、F2光源の下で観察され、これは、F2発光源の鋭いスペクトル特性により、比較的困難であることが知られている。
いくつかの実施形態では、以上の段落のうちのいずれの実施形態は、約1.8超の屈折率を有する層を含む、物品を含んでよい。この層に利用できる材料としては、SiN、SiO、SiAl、AlN、AlO又はこれらの組み合わせが挙げられる。
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、当業者には「発明を実施するための形態」から容易に明らかとなるか、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本明細書に記載された実施形態を実施することによって認識されるだろう。
以上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれの単なる例示であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は1つ以上の実施形態を図示し、本説明と併せて、様々な実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。
1つ以上の実施形態による物品の側面図 1つ以上の特定の実施形態による物品の側面図 1つ以上の実施形態による物品の側面図 1つ以上の実施形態による物品の側面図 1つ以上の実施形態による物品の側面図 1つ以上の実施形態による物品の側面図 1つ以上の実施形態による物品の側面図 実施例1による物品の側面図 実施例1に関する透過スペクトル 実施例1に関する透過色 実施例1に関する反射スペクトル 実施例1に関する反射色 実施例2に関する透過スペクトル 実施例2に関する透過色 実施例2に関する反射スペクトル 実施例2に関する反射色 実施例3に関する透過スペクトル 実施例3に関する透過色 実施例3に関する反射スペクトル 実施例3に関する反射色 実施例4に関する透過スペクトル 実施例4に関する透過色 実施例4に関する反射スペクトル 実施例4に関する反射色 実施例5に関する透過スペクトル 実施例5に関する透過色 実施例5に関する反射スペクトル 実施例5に関する反射色 実施例6に関する透過スペクトル 実施例6に関する透過色 実施例6に関する反射スペクトル 実施例6に関する反射色 実施例7に関する透過スペクトル 実施例7に関する透過色 実施例7に関する反射スペクトル 実施例7に関する反射色 実施例8に関する透過スペクトル 実施例8に関する透過色 実施例8に関する反射スペクトル 実施例8に関する反射色 実施例9に関する透過スペクトル 実施例9に関する透過色 実施例9に関する反射スペクトル 実施例9に関する反射色 実施例10に関する透過スペクトル 実施例10に関する透過色 実施例10に関する反射スペクトル 実施例10に関する反射色 実施例11に関する透過スペクトル 実施例11に関する透過色 実施例11に関する反射スペクトル 実施例11に関する反射色 実施例11Aに関する透過スペクトル 実施例11Aに関する透過色 実施例11Aに関する反射スペクトル 実施例11Aに関する反射色 実施例11Bに関する透過スペクトル 実施例11Bに関する透過色 実施例11Bに関する反射スペクトル 実施例11Bに関する反射色 実施例11Cに関する透過スペクトル 実施例11Cに関する透過色 実施例11Cに関する反射スペクトル 実施例11Cに関する反射色 実施例12に関する透過スペクトル 実施例12に関する透過色 実施例12に関する反射スペクトル 実施例12に関する反射色 実施例13に関する透過スペクトル 実施例13に関する透過色 実施例13に関する反射スペクトル 実施例13に関する反射色 実施例14に関する透過スペクトル 実施例14に関する透過色 実施例14に関する反射スペクトル 実施例14に関する反射色 実施例15に関する透過スペクトル 実施例15に関する透過色 実施例15に関する反射スペクトル 実施例15に関する反射色 実施例16に関する透過スペクトル 実施例16に関する透過色 実施例16に関する反射スペクトル 実施例16に関する反射色 ある光学コーティングに関する、硬度応答対層厚さ いくつかの実施形態によるサングラス 本明細書で開示されている強化物品のうちのいずれを組み込んだ例示的な電子デバイスの平面図 図87Aの例示的な電子デバイスの斜視図 実施例で使用されるガラス基板材料に関する透過スペクトル 実施例17に関する透過スペクトル 実施例17に関する透過色 実施例17に関する反射スペクトル 実施例17に関する反射色 実施例17に関する明所視反射率 実施例18に関する透過スペクトル 実施例18に関する透過色 実施例18に関する反射スペクトル 実施例18に関する反射色 実施例18に関する明所視反射率 実施例19に関する透過スペクトル 実施例19に関する透過色 実施例19に関する反射スペクトル 実施例19に関する反射色 実施例19に関する明所視反射率 実施例20に関する透過スペクトル 実施例20に関する透過色 実施例20に関する反射スペクトル 実施例20に関する反射色 実施例20に関する明所視反射率 実施例21に関する透過スペクトル 実施例21に関する透過色 実施例21に関する反射スペクトル 実施例21に関する反射色 実施例21に関する明所視反射率 実施例22に関する透過スペクトル 実施例22に関する透過色 実施例22に関する反射スペクトル 実施例22に関する反射色 実施例22に関する明所視反射率 実施例23に関する透過スペクトル 実施例23に関する透過色 実施例23に関する反射スペクトル 実施例23に関する反射色 実施例23に関する明所視反射率 実施例24に関する透過スペクトル 実施例24に関する透過色 実施例24に関する反射スペクトル 実施例24に関する反射色 実施例24に関する明所視反射率 実施例25に関する透過スペクトル 実施例25に関する透過色 実施例25に関する反射スペクトル 実施例25に関する反射色 実施例25に関する明所視反射率 実施例26に関する透過スペクトル 実施例26に関する透過色 実施例26に関する反射スペクトル 実施例26に関する反射色 実施例26に関する明所視反射率 実施例27に関する反射スペクトル 実施例28に関する透過スペクトル 実施例28に関する透過色 実施例28に関する反射スペクトル 実施例28に関する反射色 実施例28に関する明所視反射率 実施例28Aに関する透過スペクトル 実施例28Aに関する透過色 実施例28Aに関する反射スペクトル 実施例28Aに関する反射スペクトル 実施例28Aに関する反射色 実施例28Aに関する硬度 実施例29に関する透過スペクトル 実施例29に関する透過色 実施例29に関する反射スペクトル 実施例29に関する反射色 実施例29に関する明所視反射率 実施例29Aに関する透過スペクトル 実施例29Aに関する透過色 実施例29Aに関する反射スペクトル 実施例29Aに関する反射スペクトル 実施例29Aに関する反射色 実施例29Aに関する硬度 実施例30に関する透過スペクトル 実施例30に関する透過色 実施例30に関する反射スペクトル 実施例30に関する反射色 実施例30に関する明所視反射率 実施例30Aに関する透過スペクトル 実施例30Aに関する透過色 実施例30Aに関する反射スペクトル 実施例30Aに関する反射スペクトル 実施例30Aに関する反射色 実施例30Aに関する硬度
これより様々な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例は、添付の図面に図示されている。
いくつかの用途に関しては、高い硬度及び耐擦傷性をも提供するハードコーディングにおいて、比較的高レベルの反射率及び/又は強い色が望ましい場合がある。これらの用途としては、サングラス、スマートフォン及び同様のデバイスのRF透過性裏材又はハウジング、ヘッドアップディスプレイシステム、自動車の窓、鏡、並びにディスプレイ表面、建造物用ガラス及び表面、並びに他の装飾、光学、ディスプレイ、又は保護用途が挙げられる。更に、コーティング済み表面に擦傷又は損傷が発生した場合に、上記反射率及び/又は色が、光学的特性の最小限の変化しか示さないことが望ましい場合がある。
いくつかの実施形態では、サングラス及びスマートフォン用ハウジング等の用途のための、耐擦傷性であり、高反射率であり、及び/又は色が強いコーティングに関する、設計が提供される。このコーティング構造体は、硬質の酸化物、窒化物又は酸窒化物層を、任意に金属層と組み合わせて含んでよい。場合によっては、上記構造体中に金属が存在しなくてよく、高い反射率及び/又は強い色は、その全体が、硬質コーティング材料からなる設計された多層光学コーティング中の光干渉によって生成され得る。上記構造体中に金属が存在しないことにより、コーティング済み物品の全体的な耐摩耗性及び耐擦傷性を改善できる。
様々な実施形態の硬質かつ耐擦傷性のコーティングの設計は、その光学特性によって、特にハードコーティング済み表面の反射率及び反射色によって、分類できる。このような分類及び潜在的用途の1つのセットを、以下に記載する。
カテゴリ1:低い反射率、中間色
R<10%、<8%、<4%、<2%、又は<1%(垂直付近の入射での明所視平均反射率)。
0〜90°の全ての入射角に関して:−12<(a*及びb*)<12(「中程度の(媒体)」色);−10<(a*及びb*)<1(青緑色に偏向した色);−6<(a*及びb*)<6(「弱い(low)」色)(CIE L*a*b*空間で測定した色)。
好ましい用途としては、ディスプレイカバー、眼鏡、サングラスの内側(眼に面する側)、スマートフォンカバー、スマートウォッチ、及びスマートフォンの裏材(例えばハードコーティング済みガラス又はガラスセラミック)が挙げられる。
カテゴリ2:低い反射率、強い色
R<10%、<8%、<4%、<2%、又は<1%(垂直付近の入射での明所視平均反射率)。
0〜90°のいくつかの入射角に関して:a*又はb*>12、又は>20;a*又はb*<−12、又は<−20(CIE L*a*b*空間で測定した色)。
好ましい用途としては、スマートフォンの裏材(例えばハードコーティング済みガラス又はガラスセラミック)、サングラスの外側又は内側が挙げられる。
カテゴリ3:高い反射率、中間色
R>10%、>15%、>20%、>30%、>40%、>50%(400〜700nmの範囲における明所視平均反射率又は最大反射率)
0〜90°の全ての入射角に関して:−12<(a*及びb*)<12(「中程度の」色);−10<(a*及びb*)<1;−6<(a*及びb*)<6(「弱い」色)(CIE L*a*b*空間で測定した色)。
好ましい用途としては、スマートフォンの裏材(例えばハードコーティング済みガラス又はガラスセラミック)、サングラスの外側、耐擦傷性鏡が挙げられる。
カテゴリ4:高い反射率、強い色
R>10%、>15%、>20%、>30%、>40%、>50%(400〜700nmの範囲における明所視平均反射率又は最大反射率)
0〜90°のいくつかの入射角に関して:a*又はb*>12、又は>20;a*又はb*<−12、又は<−20(CIE L*a*b*空間で測定した色)。
好ましい用途としては、スマートフォンの裏材(例えばハードコーティング済みガラス又はガラスセラミック)、サングラスの外側、耐擦傷性鏡が挙げられる。
埋没光学層
いくつかの実施形態では、上述の4つのカテゴリそれぞれに現れ得るサブカテゴリとして、「埋没(buried)」光学層を有するコーティング済み物品が挙げられる。これらの場合、光干渉又は反射層のうちの大半、3つを除く全て、又は1つを除く全てを、厚い(例えば厚さ500nm〜5000nmの)硬質耐擦傷性層の下側に埋没させることによって、耐擦傷性を強化できる。300nm以下、200nm以下、又はわずか100nm以下の低硬度又は低屈折率材料(例えばSiO)が、ハードコーティング済みガラスの上記厚い硬質層の上側に存在してよい(即ち外側を向いた又はユーザ側の表面上に配置されていてよい)。上記厚い硬質層の上にある低硬度又は低屈折率材料の量は、ゼロであってよく、又は1nm以上であってよい。
この厚く硬質の耐擦傷性層は、実際に単一の材料又は単層である必要はなく、上記厚い硬質層は、例えば「超格子(superlattice)」構造、又は複数の材料、組成物、若しくは構造的レイヤー若しくは勾配を含む他の硬質層構造の、多数の薄層又はナノ層を備えることができる。例示的な構造は、国際公開第2016/138195号に開示されており、上記特許は参照によりその全体が本出願に援用される。
実施形態では、コーティングの設計において低屈折率(low‐refractive‐index、又はlow‐index)材料の量又は厚さを定量することが有用となり得る。(一般に約1.6未満の屈折率を有するものとして定義される)低屈折率材料は典型的には、低硬度材料でもある。よって、コーティングの設計において低屈折率材料の量を最小化することが望ましいものの、典型的には、反射ターゲット及び色ターゲットを効率的に調整するために、ある程度の低屈折率材料が望ましい。低屈折率材料(これは実施形態では低硬度材料であるものと理解される)の厚さ及び割合は、設計の記述においては、絶対厚さと、合計コーティング厚さに対する割合とで示される。全コーティング中の低屈折率材料の総量、及び最も厚い高硬度層の上にある低屈折率材料の量の両方を定量することが、コーティングの設計において有用となり得る。コーティング設計の最も厚い高硬度層は、その下側にある層を、擦傷及び損傷から保護するが、これは、最も厚い高硬度層の上にある低屈折率層が、擦傷及び他のタイプの損傷を極めて受けやすいことを意味する。上述のように、上記最も厚い高硬度層は、単一のモノリシックな材料である必要はなく、上記最も厚い高硬度層が、コーティング積層体全体の最大又は平均硬度よりも高い最大硬度又は平均硬度を有する、モノリシックな、又は「複合体(composite)」領域を形成しさえすれば、複数の層又は材料を含む超格子又は他の積層構造体を形成できる。
いくつかの実施形態では、光学コーティングの層のうちの大半を硬質材料の厚い層の下側に埋没させることにより、コーティングの上部50〜500nmの除去に対する感受性が比較的低い明所視平均反射率及びD65色を有する、コーティング済み物品及びフィルムを得ることができる。これは、高い硬度による保護に加えて、この光学的設計が、損傷部位の発生時にその視認性が低減されるように調整されることを意味している。実施例1〜16のコーティングは、最も厚い硬質層の厚さ変化の影響に対する感受性が比較的低くなるように設計された。これは、光学性能を大幅に変化させることなく、最も厚い硬質層の厚さを約0.5〜10マイクロメートルの範囲で変化させることによって、これらのコーティング設計を調整できることを意味している。実施例11は、実施例11A、11B及び11Cと比較すると、このような感受性の低さを実証している。選択された押し込み深さにおける耐擦傷性及び硬度は、最も厚い硬質層の厚さを増大させることによって上昇させることができる。
本明細書中で詳述される設計は、高反射率の、着色された、色シフトを発生させる耐擦傷性ハードコーディングを例示する。これらのコーティングは、硬質材料の高度により、耐擦傷性を有する。更に上記コーティングは、擦傷又は損傷イベントによってコーティング材料の一部が除去された場合に、多くの視野角にわたって、平均反射率、平均透過率、及び色の範囲が最小限しか変化しないように設計できる。例えば、0〜90°の全ての入射角にわたって観察される色の範囲は、コーティング材料の最上部を50nm、200nm、又は500nmも除去した場合に、a*及び/又はb*に関して5以下、又は2以下だけ変化し得る。0〜90°の入射角にわたって観察される色の範囲は、このような除去によって全く変化しなくてよい。平均反射率又は透過率(例えば明所視平均)は、コーティングの上部からの同様の材料除去によって、10%未満、5%未満、又はわずか2%未満だけ変化し得る。平均反射率又は透過率は、このような除去によって、ゼロ%近くしか変化しなくてよい。このような、コーティング材料の除去に対する独自の光学的感受性の低さは、従来の光学フィルムの設計において典型的なものではない。
材料
いくつかの実施形態では、コーティング構造体は、硬質酸化物、窒化物、又は酸窒化物層を、任意に金属層と組み合わせて含んでよい。好ましいハードコーティング材料としては、SiNx、AlOxNy、及びSiuAlvOxNyが挙げられる。「AlON」及び「SiAlON」系組成物は、硬度、屈折率、フィルム応力、及び低い光吸収率の所望の組み合わせを達成するために適切に調整すれば、本明細書で開示される光学的設計において実質的に相互交換可能であることが分かった。好ましい薄膜堆積プロセスは、反応性又は金属モードスパッタリングであるが、PECVD等の他のプロセスも、本開示のコーティングの製作のための方法である。本開示の目的のために、AlOxNy及びSiuAlvOxNyの単層及び多層を、反応性金属モードスパッタリングによって製作し、その硬度及び光学特性を、所望の範囲を達成するように調整した。好適な製作プロセスは、例えば米国特許第9,335,444号に記載されており、上記特許は参照によりその全体が本出願に援用される。これらのコーティングの、測定された光学特性を、薄膜設計シミュレーションにおいて使用して、本開示のモデル化された例を生成した。
(硬質層又は比較的軟質の層であってよい)光学層は、SiO、Al、TiO、Nb、SiO、Ta、HfO、当該技術分野で公知の他の材料、並びにこれらの混合物、積層構造体、及びこれらの組み合わせといった、薄膜分野で公知の更なる材料も含んでよい。
色及び色シフト
場合によっては、耐擦傷性コーティングは、比較的中間の色(銀色)を有し、かつ光入射角による色の変化が比較的小さいように設計してよい。他の場合には、色を微調整することによって、設計された色及び視野角による色の変化、例えば;垂直入射反射における青色が、より大きな角度において中間又は紫色又は金色にシフトするもの;軸上における赤紫色が軸外において橙金色にシフトするもの;軸上における金色が軸外において緑色又は青色にシフトするもの、及びその他の関連した組み合わせを達成してよい。色に関する更なる説明は、実施例に記載される。
これらのハードコーティングによって生成される様々な色は、赤色から、橙色、金色(黄色)、緑色、青色、そして紫色までの、カラーパレット全体に及んでいてよい。場合によっては、色は角度によって、複数の色にまたがって変化してよい。他の場合には、色は、入射角によって、a*及びb*の特定の範囲内に制限される。「強い色(high color)」のコーティングは、いくつかの実施形態では、更に好ましくは、視野角によってその色に対する制限を有していてよい。例えば、「緑色」コーティングは、0〜90°の全ての視野角に関して、5未満又は1未満のa*を有してよい。「青色」又は「青緑色」コーティングは、0〜90°の全ての視野角に関して、5未満又は1未満のb*を有してよい。「赤色」又は「橙色」又は「紫色」コーティングは、0〜90°の全ての視野角に関して、−5超又は−1超のa*を有してよい。「金色」コーティングは、0〜90°の全ての視野角に関して、−5超又は−1超のb*を有してよい。これらの制限を互いに組み合わせることによって、強い色のコーティングにおいて、設計された色を生成でき、例えば「青緑色」コーティングは、全ての視野角に関してb*が5未満であるという制限とa*が5未満であるという制限とを組み合わせてよい。これらの制限を互いに組み合わせることによって、強い色のコーティングにおいて、設計された色を生成でき、例えば「青緑色」コーティングは、全ての視野角に関してb*が5未満であるという制限とa*が5未満であるという制限とを組み合わせてよい。「赤金色」コーティングは、全ての視野角に関してb*が−5超であるという制限とa*が−5超であるという制限とを組み合わせてよい。他の色の組み合わせ及び制限も可能である。
用途
いくつかの実施形態では、用途として、スマートフォンの裏材(例えばハードコーティング済みガラス又はガラスセラミック)、サングラスの外側、耐擦傷性鏡が挙げられる。このような実施形態に好適な、耐擦傷性の、高反射率の、及び/又は強い色のコーティングのための設計の例を、本明細書で提供する。
異なる複数の用途のために異なる基板を用いてよい。本明細書中でモデルとされる例は、サングラス用途に好適であり、かつ化学強化可能な、部分吸収性ガラス基板である、Corning Grey 17(ガラスコード82524、Corning Incorporated(ニューヨーク州コーニング)製)を使用する。図88は、Corning Grey 17の1.9mm厚の基板に関する透過スペクトルを示す。様々な波長におけるCorning Grey 17の屈折率は:480nmにおいて1.53367;486.1nmにおいて1.53312;546.1nmにおいて1.52853;587.6nmにおいて1.52618;643.8nmにおいて1.52366;及び656.3nmにおいて1.52323である。これらのコーティング設計のための基板として、代替的な基板(Gorillaガラス等の透明非吸収性ガラス、又は化学強化済み黒色ガラスセラミック等のガラスセラミック)も使用できることを理解されたい。第1表面反射率及び反射色値は、これらの異なる基板の選択においてほぼ同一のままである(ただし透過率値は基板の選択によって大きく変化する)。黒色ガラスセラミック基板の場合、総物品透過率は10%未満又は1%未満となり得る。透明非吸収性基板の場合、透過率は、およそ100−コーティング(第1表面)の%反射率、又は100−4−コーティングの%反射率となる(後者の場合、透明ガラス基板の背面のコーティングされていない表面からの4%の反射率を考慮する)。
他の層
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のハードコーティング設計を、金属層又は吸収性層と組み合わせることができる。吸収性層は、コーティング済み物品のユーザ側における反射率を最小化することが望ましいサングラス用途において、特に有用となり得る。これらの場合、ハードコーティングのユーザ側、例えばユーザの眼に対面している吸収性ガラス基板に、吸収性材料を配置し、物品の外向きの表面に、反射率及び外部環境に対する耐擦傷性の両方のために、反射性の又は着色されたハードコーティングを配置することが好ましい場合がある。片側吸収性物品構造を組み込んだこれらの場合には、物品の2つの側部からの反射率は、吸収体によって異なり得る。これらの場合、特段の記載がない限り、ここで引用される反射率値は、環境に対面する表面、ハードコーティング済み表面、又は環境とハードコーティング/反射層との間の吸収レベルが低い表面に適用される。いくつかの実施形態では、上述の例のように、接着性及び耐擦傷性を最大化するために、積層体から金属を排除することが望ましい場合がある。
いくつかの実施形態では、眼鏡又はサングラスの両側が、特に清掃中に摩耗を受ける場合があるため、眼鏡又はサングラスのレンズの両側に耐擦傷性コーティングを配置することが望ましい場合がある。吸収性サングラス又は眼鏡レンズの場合、サングラスレンズの外側表面に比較的高反射率の耐擦傷性コーティングを配置し、サングラスレンズの内側(ユーザの眼に対面する)表面に低反射率又は反射防止耐擦傷性コーティングを配置することが望ましいことが多い。例えば、レンズの外側(前面)表面上のコーティングは、8%を超える明所視平均反射率を有してよく、これは、本開示のモデル化された実施例、並びに国際公開第2014/182639号(実施例1及び13)に記載されているもの等の他のコーティングを含む。レンズの内側(背面)表面は、2%以下の明所視平均反射率を有するハードコーティングを有してよく、これは、本開示のモデル化された実施例、及び国際公開第2016/018490号(実施例11)に記載されているもの等の他のコーティングを含む。国際公開第2016/018490号、及び国際公開第2014/182639号は、参照によりその全体が本出願に援用される。
耐擦傷性コーティングが眼鏡又はサングラスレンズの両側に配置されているいくつかの実施形態では、両方の表面に高い硬度及び耐擦傷性が付与される。これらの場合、サングラスの内側表面に低反射率コーティング(例えば明所視平均反射率が<4%)を配置し、外側表面に高反射性コーティング(例えば明所視平均反射率が>6%)を配置することが好ましい場合がある。このような状況では、要素の順序は:1)ユーザの眼;2)低反射率コーティング;3)吸収性ガラス基板;4)高反射率コーティング;5)日光又は周囲環境となる。低反射率コーティングは例えば、国際公開第2016/018490号(実施例11)に記載のコーティング又は本開示のいずれの低反射率コーティングであってよい。高反射率コーティングは例えば、国際公開第2014/182639号(実施例1及び13)に記載のコーティング、又は本開示のいずれの高反射率コーティングであってよい。
眼鏡用途では、サングラスとは対照的に、透明基板(非吸収性ガラス基板)の両側において、低反射率の耐擦傷性コーティングを利用することが好ましい場合がある。他の場合には、ほとんどの場合は眼鏡又はサングラスの外側を向いた表面上に、単一の耐擦傷性コーティングを使用すると、コスト効率がより高くなる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のコーティングは、自動車のガラスの用途、例えばサイドウィンドウ又はサンルーフ又はランプカバーにおいても有用となり得る。このコーティングは、高い耐擦傷性及び耐候性を有しながら、審美的に優れた反射又は色を提供できる。
本開示に基づいて考察及び指定される場合があるパラメータとしては、以下が挙げられる:
‐コーティング済み物品、コーティング済み表面の硬度;
‐コーティング積層体中の比較的軟質の(典型的には屈折率が比較的低い)材料の割合;
‐コーティング積層体中の、比較的軟質の材料の総量(厚さ);
‐最も厚い高硬度(高屈折率)層の露出した(基板から離れた)側部上の、比較的軟質の材料の総量(厚さ);
‐可視範囲内での最大反射率;
‐清浄な状態及び「損傷した(damaged)」状態における、可視範囲内での平均反射率(例えば明所視平均反射率);
‐可視範囲内での透過率(吸収性材料又は基板と組み合わせた場合又は組み合わせていない場合);
‐清浄な状態及び「損傷した」状態における、光入射角による反射色及び色シフト;
‐清浄な状態及び「損傷した」状態における、光入射角による透過色及び色シフト;
図1を参照すると、1つ以上の実施形態による物品100は、基板110及びこの基板上に配置された光学コーティング120を含んでよい。基板110は、対向する大表面112、114及び対向する小表面116、118を含む。光学コーティング120は図1において、第1の対向する大表面112上に配置されているものとして示されている;しかしながら、光学コーティング120は、第1の対向する大表面112上に配置するのに加えて、又はこれに代えて、第2の対向する大表面114、及び/又は上記対向する小表面のうちの一方若しくは両方の上に配置してよい。光学コーティング120は、外側表面122を形成する。
光学コーティング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。用語「層(layer)」は、単一の層を含んでよく、又は1つ以上の副層を含んでよい。このような副層は、互いに直接接触していてよい。上記副層は、同一の材料、又は2つ以上の異なる材料から形成してよい。1つ以上の代替実施形態では、このような副層は、間に配置された異なる材料の介在層を有してよい。1つ以上の実施形態では、層は、1つ以上の連続する断絶していない層及び/又は1つ以上の不連続な断絶した層(即ち互いに隣接して形成された異なる複数の材料を有する層)を含んでよい。層又は副層は、個別堆積又は連続堆積プロセスを含む、当該技術分野において公知のいずれの方法で形成してよい。1つ以上の実施形態では、層は、連続堆積プロセスのみ、あるいは個別堆積プロセスのみを用いて形成してよい。
光学コーティング120の厚さは約1μm以上であってよいが、それでも依然として、本明細書に記載の光学的特性を呈する物品を提供する。いくつかの例では、光学コーティング120の厚さは、約1μm〜約20μm(例えば約1μm〜約10μm又は約1μm〜約5μm)であってよい。薄膜要素(例えば耐擦傷性層、光学フィルムの層等)の厚さは、断面の走査電子顕微鏡(SEM)検査によって、又は(例えばn&kアナライザによる)偏光解析法によって、又は薄膜反射率計測法によって、測定した。複数の層要素(例えば光学フィルム積層体の層)に関しては、SEMによる厚さ測定が好ましい。
本明細書中で使用される場合、用語「配置する(dispose)」は、当該技術分野において公知のいずれの方法を用いて、材料を表面上にコーティング、堆積及び/又は形成することを含む。配置された材料は、本明細書において定義されているような層を構成し得る。句「…上に配置された(disposed on)」は、材料を表面上に、上記材料が上記表面に直接接触するように形成する例を含み、また、上記材料が表面上に、堆積される上記材料と上記表面との間に1つ以上の介在材料を伴って形成される例も含む。上記1つ以上の介在材料は、本明細書において定義されているような層を構成し得る。
図2に示すように、光学コーティング120は多層干渉積層体130を含み、これは複数の層(130A、130B)を含んでよい。1つ以上の実施形態では、多層干渉積層体130は、2つ以上の層を含む区間132を含んでよい。1つ以上の実施形態では、上記2つ以上の層は、互いに異なる屈折率を有することを特徴としてよい。いくつかの実施形態では、区間132は、第1の低RI層130A及び第2の高RI層130Bを含む。上記第1の低RI層と上記第2の高RI層との屈折率の差は、約0.01以上、0.05以上、0.1以上、又は更に0.2以上であってよい。
図2に示すように、多層干渉積層体130は、複数の区間(132)を含んでよい。単一の区間は、複数の区間が設けられる場合に第1の低RI層130A(例示として「L」で表す)及び第2の高RI層130B(例示として「H」で表す)が、以下のような層のシーケンス:L/H/L/H又はH/L/H/Lで交互になるように、1つの第1の低RI層130A及び1つの第2の高RI層130Bを含み、これにより、上記第1の低RI層及び上記第2の高RI層が、多層干渉積層体130の物理的厚さに沿って交互に現れる。図2の例では、多層干渉積層体130は3つの区間を含む。いくつかの実施形態では、多層干渉積層体130は最大25個の区間を含んでよい。例えば多層干渉積層体130は、約2〜約20個の区間、約2〜約15個の区間、約2〜約10個の区間、約2〜約12個の区間、約3〜約8個の区間、約3〜約6個の区間を含んでよい。
図3では、多層干渉積層体130は追加のキャッピング層131を含んでよく、これは、第2の高RI層130Bより低屈折率の材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、図3に示すように、区間132は、1つ以上の第3の層130Cを含んでよい。1つ以上の第3の層130Cは、低いRI、高いRI又は中程度のRIを有してよい。いくつかの実施形態では、1つ以上の第3の層130Cは、第1の低RI層130A又は第2の高RI層130Bと同一のRIを有してよい。他の実施形態では、1つ以上の第3の層130Cは、第1の低RI層130AのRIと第2の高RI層130BのRIとの間の中程度のRIを有してよい。あるいは1つ以上の第3の層130Cは、第2の高RI層130Bを超える屈折率を有してよい。上記第3の層は、多層干渉積層体130中に、以下の例示的構成:L第3の層/H/L/H/L;H第3の層/L/H/L/H;L/H/L/H/L第3の層;H/L/H/L/H第3の層;L第3の層/H/L/H/L/H第3の層;H第3の層/L/H/L/H/L第3の層;L第3の層/L/H/L/H;H第3の層/H/L/H/L;H/L/H/L/L第3の層;L/H/L/H/H第3の層;L第3の層/L/H/L/H/H第3の層;H第3の層/H/L/H/L/L第3の層;L/M第3の層/H/L/M/H;H/M/L/H/M/L;M/L/H/L/M;及び他の組み合わせで設けてよい。これらの構成において、いずれの添字を有しない「L」は第1の低RI層を指し、いずれの添字を有しない「H」は第2の高RI層を指す。「L第3の副層」という言及は、低いRIを有する第3の層を指し、「H第3の副層」という言及は、高いRIを有する第3の層を指し、「M」は、中程度のRIを有する第3の層を指し、これらは上記第1の層及び上記第2の層に対してのものである。
本明細書中で使用される場合、用語「低RI、低いRI(low RI)」、「高RI、高いRI(high RI)」及び「中RI、中程度のRI(medium RI)」は、別の1項に対するRIの相対値を指す(例えば低RI<中RI<高RI)。1つ以上の実施形態では、第1の低RI層又は第3の層と共に使用される用語「低RI」は、約1.3〜約1.7又は1.75を含む。1つ以上の実施形態では、第2の高RI層又は第3の層と共に使用される用語「高RI」は、約1.7〜約2.5(例えば約1.85以上)を含む。いくつかの実施形態では、第3の層と共に使用される用語「中RI」は、約1.55〜約1.8を含む。いくつかの例では、低RI、高RI及び中RIに関する範囲は重なり合う場合がある;しかしながらほとんどの場合、多層干渉積層体130の層は、RIに関する一般的な関係:低RI<中RI<高RIを有する。
1つ以上の第3の層130Cは、区間132とは別個の層として設けてよく、図4に示すように、1つ以上の上記区間とキャッピング層131との間に配置してよい。上記1つ以上の第3の層もまた、区間132とは別個の層として設けてよく、図5に示すように、基板110と複数の区間132との間に配置してよい。1つ以上の第3の層130Cは、図6に示すように、追加のコーティング140に加えて、キャッピング層131の代わりに、又は上記キャッピング層に加えて、使用してよい。
多層干渉積層体130中での使用に好適な例示的材料としては: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、ウレタンポリマー、ポリメチルメタクリレート、耐擦傷性層中での使用に好適なものとして以下に挙げられている材料、及び当該技術分野において公知の他の材料が挙げられる。第1の低RI層中での使用に好適な材料のいくつかの例としては:SiO、Al、GeO、SiO、AlO、SiO、SiAl、MgO、MgAl、MgF、BaF、CaF、DyF、YbF、YF、及びCeFが挙げられる。第1の低RI層中での使用のための上記材料の窒素含有量は、(例えばAl及びMgAl等の材料において)最小化できる。第2の高RI層中での使用に好適な材料のいくつかの例としては:SiAl、Ta、Nb、AlN、Si、AlO、SiO、HfO、TiO、ZrO、Y、Al、MoO及びダイヤモンド様炭素が挙げられる。第2の高RI層及び/又は耐擦傷性層のための材料の酸素含有量は、特にSiNx又はAlNx材料において最小化できる。AlO材料は、酸素ドープAlNxであると見做すことができ、即ちこれらは、AlNx結晶構造を有してよく(例えばウルツ鉱)、AlON結晶構造を有する必要はない。例示的な好ましいAlO高RI材料は、約0原子%〜約20原子%の酸素、又は約5原子%〜約15原子%の酸素を含んでよく、その一方で30原子%〜約50原子%の窒素を含む。例示的な好ましいSiAl高RI材料は、約10原子%〜約30原子%又は約15原子%〜約25原子%のケイ素、約20原子%〜約40原子%又は約25原子%〜約35原子%のアルミニウム、約0原子%〜約20原子%又は約1原子%〜約20原子%の酸素、及び約30原子%〜約50原子%の窒素を含んでよい。上述の材料は、最大約30重量%まで水素化され得る。中程度の屈折率を有する材料が望ましい場合、いくつかの実施形態はAlN及び/又はSiOを利用してよい。第2の高RI層及び/又は耐擦傷性層の硬度は、具体的に特性決定できる。いくつかの実施形態では、バーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合の、第2の高RI層及び/又は耐擦傷性層の最大硬度は、約10GPa以上、約12GPa以上、約15GPa以上、約18GPa以上、又は約20GPa以上であってよい。場合によっては、第2の高RI層材料は、単一の層として堆積させてよく、また耐擦傷性層であることを特徴としてよく、この単一の層は、反復可能な硬度決定のために、約500nm〜約2000nmの厚さを有してよい。
1つ以上の実施形態では、多層干渉積層体130の1つ以上の層のうちの少なくとも1つは、ある特定の光学的厚さ範囲を含んでよい。本明細書中で使用される場合、用語「光学的厚さ(optical thickness)」は(n*d)によって決定され、ここで「n」は副層のRIを指し、「d」はこの層の物理的厚さを指す。1つ以上の実施形態では、多層干渉積層体130の複数の層のうちの少なくとも1つは、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約500nm又は約15〜約5000nmの光学的厚さを含んでよい。いくつかの実施形態では、多層干渉積層体130の全ての層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約500nm、又は約15〜約5000nmの光学的厚さを有してよい。他の場合には、第2の高RI層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約500nm又は約15〜約5000nmの光学的厚さを有する。更に他の場合には、第3の層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約500nm又は約15〜約5000nmの光学的厚さを有する。場合によっては、多層干渉積層体130の少なくとも1つの層は、約50nm以上の光学的厚さを有する。場合によっては、多層干渉積層体130の第1の低RI層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約200nm、又は約15〜約400nmの光学的厚さを有する。他の場合には、多層干渉積層体130の第2の高RI層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15nm〜約200nm、約15nm〜約400nm、約15〜約500nm、又は約15〜約5000nmの光学的厚さを有する。更に他の場合には、多層干渉積層体130の第3の層はそれぞれ、約2nm〜約200nm、約10nm〜約100nm、約15nm〜約100nm、約15〜約200nm、又は約15〜約400nmの光学的厚さを有する。
いくつかの実施形態では、光学コーティング120の複数の層のうちの1つ以上の層の厚さを最小化してよい。1つ以上の実施形態では、1つ以上の高RI層及び/又は1つ以上の中RI層の厚さを、それぞれ約500nm未満となるように最小化する。1つ以上の実施形態では、1つ以上の高RI層、1つ以上の中RI(層)及び/又は高RI層と中RI層との組み合わせの複合厚さは、約500nm未満である。
いくつかの実施形態では、上記光学コーティング中の低RI材料の量を最小化してよい。理論によって束縛されるものではないが、低RI材料は典型的には、屈折率及び硬度に同時に影響を及ぼす原子結合及び電子密度の性質により、より低高度の材料であり、よってこのような材料を最小化すると、本明細書に記載の反射率及び色性能を維持しながら、硬度を最大化できる。光学コーティング120の物理的厚さの画分として表現した場合、低RI材料は、光学コーティングの物理的厚さの約60%未満、約50%未満、約40%未満、約30%未満、約20%未満、約10%又は約5%未満を構成してよい。低RI材料は、光学コーティングの物理的厚さの0%超かつ1%未満を構成してよい。あるいは、又は更に、低RI材料の量は、光学コーティング中で最も厚い高RI層の上(即ち基板とは反対側、ユーザ側又は空気側)に配置された低RI材料の全ての層の物理的厚さの合計として定量化できる。理論によって束縛されるものではないが、硬度が高いこの厚い高RI層は、下側にある(又はこの厚いRI層と基板との間にある)層を、多くの又は大半の擦傷から効果的にシールドする。従ってこの最も厚い高RI層の上に配置された層は、物品全体の耐擦傷性に対して大きな影響を有し得る。これは、最も厚い高RI層が約400nm超の物理的厚さを有し、かつバーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合に約12GPa超の最大硬度を有する場合に、特に当てはまる。この最も厚い高RI層上(即ち基板とは反対側、ユーザ側又は空気側)に配置される低RI材料の量は、約300nm以下、約200nm以下、約150nm以下、約120nm以下、約110nm以下、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、25nm、20nm、15nm以下、又は約12nm以下の厚さを有してよい。最も厚い高RI層に(即ち基板とは反対側、ユーザ側又は空気側に)配置される低RI材料の量は、約0nm又は1nm以上の厚さを有してよい。
いくつかの実施形態では、最上部の空気側層は、モデル化実施例8〜9に示すように、これもまた高い硬度を呈する高RI層を備えてよい。いくつかの実施形態では、追加のコーティング140を、この最上部の空気側高RI層の上に配置してよい(例えばこの追加のコーティングは、低摩擦コーティング、疎油性コーティング、又は清掃が容易なコーティングを含んでよい)。更に、モデル化実施例10によって示されているように、厚さが極めて薄い(例えば約10nm以下、約5nm以下又は約2nm以下)の低RI層の追加は、高RI層を含む最上部の空気側層に追加される場合、光学的性能に対して最小の影響しか有しない。厚さが極めて薄いこの低RI層は、SiO、疎油性若しくは低摩擦層、又はSiOと疎油性材料との組み合わせを含んでよい。例示的な低摩擦層は、ダイヤモンド様炭素を含んでよく、このような材料(又は光学コーティングの1つ以上の層)は、0.4未満、0.3未満、0.2未満又は更には0.1未満の摩擦係数を呈してよい。
1つ以上の実施形態では、多層干渉積層体130は、約800nm以下の物理的厚さを有する。多層干渉積層体130は、約10nm〜約800nm、約50nm〜約800nm、約100nm〜約800nm、約150nm〜約800nm、約200nm〜約800nm、約10nm〜約750nm、約10nm〜約700nm、約10nm〜約650nm、約10nm〜約600nm、約10nm〜約550nm、約10nm〜約500nm、約10nm〜約450nm、約10nm〜約400nm、約10nm〜約350nm、約10nm〜約300nm、約50〜約300、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲の、物理的厚さを有してよい。
1つ以上の実施形態では、1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さを特性決定できる。例えば、いくつかの実施形態では、1つ以上の第2の高RI層の複合厚さは、約100nm以上、約150nm以上、約200nm以上、約500nm以上であってよい。上記複合厚さは、1つ以上の低RI層又は1つ以上の他の層が存在する場合であっても、多層干渉積層体130中の複数の高RI層それぞれの厚さの合計として算出される。いくつかの実施形態では、高硬度材料(例えば窒化物又は酸窒化物)も含んでよい1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さは、上記多層干渉積層体全体の物理的厚さの30%超であってよい。例えば、1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さは、上記多層干渉積層体全体の物理的厚さの約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約75%以上又は約80%以上でさえあってよい。1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さは、上記多層干渉積層体全体の物理的厚さの約99%以下であってよい。更に、又はあるいは、光学コーティング中に含まれる、高硬度材料でもあり得る高屈折率材料の量は物品又は光学コーティング120の最上部(即ちユーザ側、又は光学コーティングの、基板と反対側)の物理的厚さ500nmの百分率として特性決定できる。物品又は光学コーティングの最上部500nmの百分率として表現した場合、1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さ(又は高屈折率材料の厚さ)は、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上でさえあってよい。物品又は光学コーティング120の最上部500nmにおける、1つ以上の第2の高RI層の複合物理的厚さは、この最上部500nmの全体の物理的厚さの約99%以下であってよい。いくつかの実施形態では、上記多層干渉積層体内の、比較的高い比率の硬質かつ高屈折率材料を同時に作製することによって、本明細書中の他の箇所で更に説明されるような低い反射率、弱い色及び高い耐摩耗性を呈することもできる。1つ以上の実施形態では、第2の高RI層は、約1.85超の屈折率を有する材料を含んでよく、第1の低RI層は、約1.75未満の屈折率を有する材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、第2の高RI層は、窒化物又は酸窒化物材料を含んでよい。いくつかの例では、光学コーティング中の(又は光学コーティングの最も厚い第2の高RI層の外側若しくは非基板側上に配置された層中の)全ての第1の低RI層の複合厚さは、約200nm以下(例えば約150nm以下、約100nm以下、約75nm以下又は約50nm以下)であってよい。光学コーティング中の(又は光学コーティングの最も厚い第2の高RI層の外側若しくは非基板側上に配置された層中の)全ての第1の低RI層の複合厚さは、約1nm以上であってよい。
いくつかの実施形態では、多層干渉積層体130は、外側表面122のみにおいて測定した場合に(例えば、物品のコーティングされていない裏面(例えば図1の114)からの反射を、吸収材と結合させた上記裏面上に屈折率適合用オイルを用いることによって、又は他の公知の方法によって、除去した場合に)、上記光波長領域にわたって約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%以下又は約2%以下の平均光線反射率(これは明所視平均であってよい)を呈する。平均反射率(これは明所視平均であってよい)は、約0.4%〜約9%、約0.4%〜約8%、約0.4%〜約7%、約0.4%〜約6%又は約0.4%〜約5%、及びこれらの間の全範囲であってよい。いくつかの例では、多層干渉積層体130は、約450nm〜約650nm、約420nm〜約680nm、約420nm〜約700nm、約420nm〜約740nm、約420nm〜約850nm又は約420nm〜約950nmといった他の波長範囲にわたって、このような平均光線反射率を呈してよい。いくつかの実施形態では、外側表面122は、上記光波長領域にわたって、約90%以上、92%以上、94%以上、96%以上、又は98%以上、及び99.9%もの平均光透過率を呈する。そうでないことが明記されていない限り、上記平均反射率又は透過率は、約0°〜約10°の入射照明角度において測定される(しかしながらこのような測定は、45°又は60°の入射照明角度において提供される場合もある)。
図6に示すように、物品100は、上記多層干渉積層体上に配置された1つ以上の追加のコーティング140を含んでよい。1つ以上の実施形態では、この追加のコーティングは、清掃が容易なコーティングを含んでよい。好適な清掃が容易なコーティングの例は、2012年11月30日出願の米国特許出願第13/690,904号明細書「PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY‐TO‐CLEAN COATINGS」に記載されており、この特許出願は参照によりその全体が本出願に援用される。上記清掃が容易なコーティングは、厚さ約5nm〜約50nmであってよく、またフルオロシラン等の公知の材料を含んでよい。例示的な低摩擦コーティング材料としては、ダイヤモンド様炭素、シラン(例えばフルオロシラン)、ホスホネート、アルケン及びアルキンが挙げられる。いくつかの実施形態では、上記清掃が容易なコーティングは、約1nm〜約40nm、約1nm〜約30nm、約1nm〜約25nm、約1nm〜約20nm、約1nm〜約15nm、約1nm〜約10nm、約5nm〜約50nm、約10nm〜約50nm、約15nm〜約50nm、約7nm〜約20nm、約7nm〜約15nm、約7nm〜約12nm又は約7nm〜約10nm、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲の厚さを有する。
追加のコーティング140は、1つ以上の耐擦傷性層を含んでよい。いくつかの実施形態では、追加のコーティング140は、清掃が容易な材料と耐擦傷性材料との組み合わせを含む。一例では、この組み合わせは、清掃が容易な材料、及びダイヤモンド様炭素を含む。このような追加のコーティング140は、厚さ約5nm〜約20nmであってよい。追加のコーティング140の成分は、別個の層において提供してよい。例えばダイヤモンド様炭素は第1の層として配置してよく、清掃が容易な層は、ダイヤモンド様炭素の第1の層の上に、第2の層として配置できる。第1の層及び第2の層の厚さは、上記追加のコーティングに関して上で提示した範囲であってよい。例えば、ダイヤモンド様炭素の第1の層は、厚さ約1nm〜約20nm又は約4nm〜約15nm(又はより具体的には約10nm)であってよく、また清掃が容易な層の第2の層は、厚さ約1nm〜約10nm(又はより具体的には約6nm)とすることができる。ダイヤモンド様コーティングは、四面体非晶質炭素(Ta‐C)、Ta‐C:H、及び/又はa‐C‐Hを含んでよい。
本明細書に記載されているように、光学コーティング120は、耐擦傷性層150又は(複数の耐擦傷性層を利用する場合には)コーティングを含んでよく、これは、多層干渉積層体130と基板110との間に配置してよい。いくつかの実施形態では、耐擦傷性層150又はコーティングは、(図7に示されている150、又は図8に示されている345のように)多層干渉積層体130の層の間に配置される。上記多層干渉積層体の2つのセクション(即ち耐擦傷性層150と基板110との間に配置される第1のセクション、及び上記耐擦傷性層上に配置される第2のセクション)は、互いに異なる厚さを有してよく、又は互いに本質的に同一の厚さを有してよい。上記多層干渉積層体の上記2つのセクションの層は、組成、順序、厚さ及び構成において互いに同一であってよく、又は互いに異なっていてよい。
耐擦傷性層150又はコーティング(又は追加のコーティング140として使用される耐擦傷性/コーティング)に使用される例示的な材料は、無機カーバイド、窒化物、酸化物、ダイヤモンド様材料、又はこれらの組み合わせを含んでよい。耐擦傷性層又はコーティングのために好適な材料の例としては、酸化金属、窒化金属、酸窒化金属、炭化金属、酸炭化金属及び/又はこれらの組み合わせが挙げられる。例示的な金属としては、B、Al、Si、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta及びWが挙げられる。耐擦傷性層又はコーティングに利用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、ダイヤモンド様炭素、Si、Si、ZrO、TiO及びこれらの組み合わせが挙げられる。耐擦傷性層又はコーティングはまた、硬度、靭性又は耐摩耗/摩滅性を改善するために、ナノ複合材料、又は制御された微小構造を有する材料も含んでよい。例えば耐擦傷性層又はコーティングは、約5nm〜約30nmのサイズのナノ微結晶を含んでよい。実施形態では、耐擦傷性層又はコーティングは、変態強化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、又はジルコニア‐強化アルミナを含んでよい。実施形態では、耐擦傷性層又はコーティングは、約1MPa√m超の破壊靭性を呈し、また同時に約8Ga超の硬度値を呈する。薄膜の破壊靭性は、D.S Harding, W.C. Oliver, and G.M. Pharr, Cracking During Indentation and its use in the Measurement of Fracture Toughness, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 356, 1995, 663‐668に記載されているように測定される。
耐擦傷性層は、(図7に示すような)単一の層150、複数の副層、又は(図8に示すような)屈折率勾配を呈する副層又は単一の層345を含んでよい。いくつかの実施形態では、耐擦傷性層は、光学コーティング120内で最も厚い層であり、また光学コーティング120内の全ての材料の中で最も高い屈折率を有してよい。複数の層が使用される場合、このような層は、耐擦傷性コーティング845を形成する。例えば耐擦傷性コーティング845は、SiAlの組成勾配を含んでよく、ここでは、Si、Al、O及びNのうちのいずれの1つ以上の濃度が変化することによって、屈折率が増大又は低下する。この屈折率勾配は、多孔性を用いて形成してもよい。このような勾配は、2014年4月28日出願の米国特許出願第14/262224号明細書「Scratch‐Resistant Articles with a Gradient Layer」(米国特許第2014‐0334006号明細書として公開)に更に十分に記載されており、この特許出願は、参照によりその全体が本出願に援用される。
耐擦傷性層又はコーティングの組成を修正することにより、特定の特性(例えば硬度)を提供できる。1つ以上の実施形態では、耐擦傷性層又はコーティングは、バーコビッチ圧子硬度試験によって耐擦傷性層又はコーティングの大表面上で測定した場合に、約5GPa〜約30GPaの最大硬度を呈する。1つ以上の実施形態では、耐擦傷性層又はコーティングは、約6GPa〜約30GPa、約7GPa〜約30GPa、約8GPa〜約30GPa、約9GPa〜約30GPa、約10GPa〜約30GPa、約12GPa〜約30GPa、約10GPa〜約28GPa、約10GPa〜約26GPa、約10GPa〜約24GPa、約10GPa〜約22GPa、約10GPa〜約20GPa、約12GPa〜約25GPa、約15GPa〜約25GPa、約16GPa〜約24GPa、約18GPa〜約22GPa並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲である最大硬度を呈する。1つ以上の実施形態では、耐擦傷性コーティングは、15GPa超、20GPa超又は25GPa超の最大硬度を呈してよい。1つ以上の実施形態では、耐擦傷性層は、約15GPa〜約150GPa、約15GPa〜約100GPa又は約18GPa〜約100GPaの最大硬度を呈する。最大硬度は、ある範囲の押込み深さにわたって測定した最高の硬度値である。このような最大硬度値は、約50nm以上又は100nm以上(例えば約100nm〜約300nm、約100nm〜約400nm、約100nm〜約500nm、約100nm〜約600nm、約200nm〜約300nm、約200nm〜約400nm、約200nm〜約500nm又は約200nm〜約600nm)の押込み深さに沿って呈される。
耐擦傷性コーティング又は層の物理的厚さは、約1nm〜約5μmであってよい。いくつかの実施形態では、耐擦傷性コーティングの物理的厚さは、約1nm〜約3μm、約1nm〜約2.5μm、約1nm〜約2μm、約1nm〜約1.5μm、約1nm〜約1μm、約1nm〜約0.5μm、約1nm〜約0.2μm、約1nm〜約0.1μm、約1nm〜約0.05μm、約5nm〜約0.05μm、約10nm〜約0.05μm、約15nm〜約0.05μm、約20nm〜約0.05μm、約5nm〜約0.05μm、約200nm〜約3μm、約400nm〜約3μm、約800nm〜約3μm、約200nm〜約5μm、約300nm〜約5μm、約400nm〜約5μm、約500nm〜約5μm、約600nm〜約5μm、約700nm〜約5μm、約800nm〜約5μm並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲であってよい。いくつかの実施形態では、耐擦傷性層は、光学コーティング120内で最も厚い層であり、また光学コーティング120内の全ての材料の中で最も高い屈折率を有してよい。いくつかの実施形態では、耐擦傷性コーティングの物理的厚さは、約1nm〜約25nmであってよい。いくつかの例では、耐擦傷性層は、窒化物又は酸窒化物材料を含んでよく、約200nm以上、500nm以上又は約1000nm以上の厚さを有してよい。
1つ以上の実施形態の物品は、テーバー試験に従って外側表面122に対して約500サイクル以上の研磨を行った後、様々な方法で測定した場合に、耐摩耗性であるものとして説明され得る。Taber Industriesによって供給される摩耗媒体を用いる、ASTM D1044‐99に明記された試験方法等、様々な形態の摩耗試験が当該技術分野において公知である。反復可能かつ測定可能な摩耗又は摩擦痕跡を提供することによって異なる複数の試料の耐摩耗性を有意に識別するために、異なる複数のタイプの摩耗媒体、研磨材ジオメトリ及び運動、圧力等を用いて、ASTM D1044‐99に関連する修正された研磨方法を生成できる。例えば、軟質プラスチックと硬質無機試験試料とには、通常、異なる試験条件が適切となる。本明細書に記載の実施形態を、本明細書において定義されるようなテーバー試験に供した。これは、ASTM D1044‐99の特定の修正バージョンであり、酸化物ガラス及び酸化物又は窒化物コーティングといった硬質無機材料を主に含む異なる試料間における耐久性の明確かつ反復可能な区別を提供する。本明細書中で使用される場合、句「テーバー試験(Taber Test)」は、温度約22℃±3℃及び相対湿度最大約70%を含む環境において、Taber Industriesによって供給されるTaber Linear Abraser 5750(TLA 5750)及びアクセサリを用いる試験方法を指す。TLA 5750は、6.7mm径の研磨装置ヘッドを有するCS‐17研磨装置材料を含む。各試料を、テーバー試験に従って研磨し、摩耗損傷を、複数の方法の中で特に、ヘイズ及び双方向透過率分布関数(CCBTDF)測定を用いて評価した。テーバー試験では、各試料を研磨するための手順は、TLA 5750及び平坦な試料支持体を、剛性の平坦な表面上に配置するステップ、並びにTLA 5750及び試料支持体を上記表面に固定するステップを含む。テーバー試験下で各試料を研磨する前に、ガラスに取り付けられた新しいS‐14リフェース用ストリップを用いて、研磨装置をリフェースする。サイクル速度25サイクル/分、及びストローク長さ1インチ(2.54cm)を用い、追加のおもりを加えずに(即ちリフェース中、研磨装置を保持するスピンドル及びコレットを併せた重量である約350gの合計重量が使用される)、研磨装置を10回のリフェースサイクルに供する。次にこの手順は、25サイクル/分のサイクル速度及び1インチ(2.54cm)のストローク長さ、並びに試料に印加される合計重量が850gとなる(即ちスピンドル及びコレットの複合重量350gに加えて500gの補助おもりが適用される)ようなおもりを用いて、TLA 5750を操作して試料を研磨するステップを含み、ここで試料は、研磨装置ヘッドに接触して研磨装置に印加されるおもりを支持する上記試料支持体に配置される。この手順は、反復性のために、各試料に対して2つの摩滅痕跡を形成するステップ、及び各試料上の2つの摩滅痕跡それぞれにおいて500サイクルカウントにわたり、各試料を研磨するステップを含む。
1つ以上の実施形態では、物品100の外側表面122は、上述のテーバー試験に従って研磨され、上記物品は、研磨される側において、BYK GardnerによってHaze‐Guard plus(登録商標)の商標名で提供されるヘイズメータを用いて測定した場合に、約10%以下、又は約1%以下のヘイズを呈し、上記ヘイズメータはソースポート上のアパーチャを使用し、このアパーチャは直径8mmである。
1つ以上の実施形態の物品100は、(本明細書中で後に説明される追加のコーティング140を含む)いずれの追加のコーティングを用いて又は用いずに、上述のような耐摩耗性を呈する。いくつかの実施形態では、上記ヘイズは、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、約0.5%以下又は約0.3%以下であってよい。いくつかの具体的な実施形態では、物品100は、約0.1%〜約10%、約0.1%〜約9%、約0.1%〜約8%、約0.1%〜約7%、約0.1%〜約6%、約0.1%〜約5%、約0.1%〜約4%、約0.1%〜約3%、約0.1%〜約2%、約0.1%〜約1%、0.3%〜約10%、約0.5%〜約10%、約1%〜約10%、約2%〜約10%、約3%〜約10%、約4%〜約10%、約5%〜約10%、約6%〜約10%、約7%〜約10%、約1%〜約8%、約2%〜約6%、約3%〜約5%、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲であるヘイズを呈する。
ここでは、耐摩耗性を定量化するための代替的な方法も考える。1つ以上の実施形態では、テーバー試験によって外側表面122上を研磨した物品100は、(研磨された領域の大部分をサンプリングするために)外側表面122の1つの80×80マイクロメートル領域又は複数の80×80マイクロメートル領域に対して実施され得る原子間力顕微鏡(AFM)表面プロファイリングによって測定されるものとしての、ある耐摩耗性を呈し得る。これらのAFM表面走査から、RMS粗度、Ra粗度及び最高点‐最低点間表面高さといった表面粗度統計を評価できる。1つ以上の実施形態では、物品100(又は具体的には外側表面122)は、上述のテーバー試験によって研磨した後、約50nm以下、約25nm以下、約12nm以下、約10nm以下又は約5nm以下の平均表面粗度(Ra)値を呈してよい。
1つ以上の実施形態では、物品100は、外側表面122をテーバー試験によって研磨した後に、光散乱測定によって測定されるものとしての、ある耐摩耗性を呈し得る。1つ以上の実施形態では、光散乱測定は、Radiant Zemax IS‐SA(商標)機器を用いて実施される。双方向反射率分布関数(BRDF)又は双方向透過率分布関数(BTDF)測定を含む。この機器は、反射において垂直〜約85°の入射、及び透過において垂直〜約85%の入射という入力角度を用いて光散乱を測定しながら、反射又は透過において全ての散乱光出力を2*Piステラジアン(反射又は透過において完全な半球)へと捕捉する、柔軟性を有する。いくつかの実施形態では、物品100は、BTDFを用いて垂直な入射において測定し、かつ選択された角度範囲、例えば極角度として約10°〜約80°及びこの範囲内のいずれの角度範囲において透過した散乱光を分析した場合に、ある耐摩耗性を呈する。全方位の角度範囲を分析して統合でき、又は特定の方位の角度区域、例えば方位角的に約0°〜90°を選択できる。直線的な摩耗の場合、光散乱測定のSN比を増大させるために、摩耗方向に略垂直な方位角を選択することが望ましい場合がある。1つ以上の実施形態では、物品100は、多層干渉積層体130において測定した場合に、透過における垂直な入射において、2mmのアパーチャと、600nmの波長に設定されたモノクロメータセットとを備えるRadiant Zemax IS‐SAツールをCCBTDFモードで用い、また約15°〜約60°(例えば具体的には約20°又は約40°)の極散乱角において評価すると、約0.1未満、約0.05以下、約0.03以下、約0.02以下、約0.01以下、約0.005以下又は約0.003以下(単位は1/ステラジアン)の散乱光強度を呈してよい。透過における垂直な入射は、透過における0°の入射であることが分かっている場合があり、これは機器ソフトウェアでは180°の入射として表すことができる。1つ以上の実施形態では、散乱光強度は、テーバー試験によって研磨された試料の研磨方向に対して略垂直な方位角に沿って測定してよい。一例では、テーバー試験は、約10サイクル〜約1000サイクル、及びその間の全ての値を使用してよい。これらの光強度値はまた、約5°超、約10°超、約30°超又は約45°超の極散乱角へと散乱する入力光強度の約1%未満、約0.5%未満、約0.2%未満又は約0.1%未満に対応し得る。
一般に、本明細書に記載されているように、垂直な入射におけるBTDF試験と、透過ヘイズ測定とは、これらがいずれも、試料(又はこの場合は多層干渉積層130を研磨した後の物品100)を通る透過において散乱する光の量を測定するという点で、密接に関連する。BTDF測定は、ヘイズ測定に比べて、より高い感度及びより詳細な角度情報を提供する。BTDFにより、異なる複数の極及び方位角への散乱の測定が可能となり、例えば直線的なテーバー試験にける研磨方向に対して略垂直な方位角への散乱を選択的に評価できる(上記方位角は、直線的な研磨からの光の散乱が最大になる角度である)。透過ヘイズは本質的に、垂直入射BTDFによって測定された全ての散乱光を、約±2.5°を超える極角度の完全な半球に組み込んだものである。
本明細書中で報告される、薄膜の硬度及びヤング率値は、広く受け入れられているナノ押し込み方法を用いて決定した。Fischer‐Cripps, A.C., Critical Review of Analysis and Interpretation of Nanoindentation Test Data, Surface & Coatings Technology, 200, 4153‐4165 (2006)(これ以降「Fischer‐Cripps」);及びHay, J., Agee, P, and Herbert, E., Continuous Stiffness measurement During Instrumented Indentation Testing, Experimental Techniques, 34(3)86‐94(2010)(これ以降「Hay」)を参照されたい。コーティングに関して、硬度及び弾性率を押し込み深さの関数として測定するのが典型的である。コーティングが十分な厚さを有する限り、コーティングの特性を、得られた複数の応答プロファイルから分離できる。コーティングが薄すぎる(例えば〜500nm未満)場合、コーティングの特性が、様々な機械的特性を有し得る基板の近接によって影響され得るため、コーティングの特性を完全に分離できない場合があることを認識されたい。Hayを参照されたい。本明細書において特性を報告するために使用されている方法は、コーティング自体を表すものである。このプロセスは、硬度及び弾性率を、1000nmに近い深さまでの押込み深さに対して測定する。比較的軟質のガラス上のハードコーティングの場合、応答曲線は、比較的小さな押込み深さ(約200nm以下)において、最大レベルの硬度及び弾性率を示す。より深い押込み深さでは、硬度及び弾性率はいずれも漸減する。というのは、比較的軟質のガラス基板によって応答が影響を受けるためである。この場合、コーティングの硬度及び弾性率は、最大硬度及び弾性率を示す領域に関連するものを採用する。比較的硬質のガラス基板上の軟質コーティングの場合、コーティングの特性は、比較的小さな押込み深さにおいて発生する、最低の硬度及び弾性率レベルによって示される。より深い押込み深さでは、比較的硬質のガラスの影響により、硬度及び弾性率は漸増する。深さに対する硬度及び弾性率のこれらの特性は、(Fischer‐Crippsに記載されているような)従来のOliver及びPharrのアプローチを用いても、またより効率的な連続剛性アプローチ(Hayを参照)によっても、得ることができる。上述のような薄膜に関して本明細書中で報告される弾性率及び硬度値は、バーコビッチダイヤモンド圧子先端による、上述のような公知のダイヤモンドナノ押込み法を用いて測定した。
光学コーティング120及び物品100について、バーコビッチ圧子硬度試験で測定された硬度に関して説明できる。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(Berkovich Indenter Hardness Test)」は、材料の硬度をその表面において、上記表面をダイヤモンドバーコビッチ圧子で押し込むことによって測定するステップを含む。バーコビッチ圧子硬度試験は、物品の外側表面122、又は光学コーティング120の表面(若しくは多層干渉積層体中の複数の層のうちのいずれの1つ以上の表面)を、ダイヤモンドバーコビッチ圧子で、約50nm〜約1000nmの押込み深さ(又は多層干渉積層体若しくは層のうち薄い方の全体の厚さ)まで押し込むステップと、押込み深さ範囲全体又はこの押込み深さの(例えば約100nm〜約600nmの範囲の)あるセグメントに沿ったこの押込みから、一般には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;及び 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に記載の方法を用いて、最大硬度を測定するステップを含む。本明細書中で使用される場合、硬度は平均硬度ではなく最大硬度を指す。特段の記載がない限り、本明細書中で提供される硬度値は、バーコビッチ圧子硬度試験によって測定された値を指す。
典型的には、下層の基板より高い硬度を有するコーティングの(バーコビッチ圧子を用いるもの等の)ナノ押込み測定方法では、測定される硬度は、浅い押込み深さにおける可塑性ゾーンの発生により、初めは増大するように見える場合があり、その後増大して、より深い押込み深さにおいて最大値又は平坦域に達する。その後硬度は、下層の基板の影響により、更に深い押込み深さにおいて低下し始める。コーティングより硬度が高い基板を利用している場合、同一の影響を観察できる。しかしながら、硬度は、下層の基板の影響により、更に深い押込み深さにおいて増大する。
押込み深さ範囲、及び1つ以上の特定の押込み深さ範囲における硬度値は、下層の基板の影響なしに、本明細書に記載の光学フィルム構造及びその層の特定の硬度応答を識別できるように選択できる。(光学フィルム構造が基板上に配置されているときに)バーコビッチ圧子で光学フィルム構造の硬度を測定する場合、材料の恒久的変形領域(可塑性ゾーン)は、上記材料の硬度に関連する。押込み中、弾性応力場は、この恒久的変形領域をはるかに超えて延在する。押込み深さが増大するにつれて、見かけの硬度及び弾性率は、下層の基板との応力場の相互作用によって影響を受ける。硬度に対する基板の影響は、比較的深い押込み深さにおいて(即ち典型的には、光学フィルム構造又は層の厚さの約10%超の深さにおいて)発生する。更に、押込みプロセス中に完全な可塑性を発生させるために、硬度応答がある一定の最小負荷を必要とすることが、更なる問題となる。このある一定の最小負荷の前、上記硬度は概ね増大する傾向を示す。
小さい押込み深さ(これは小さい負荷として特性決定することもできる)(例えば最大約50nm)では、材料の見かけの硬度は、押込み深さに対して劇的に増大するように見える。この小さい押込み深さの領域は、硬度の本当の尺度を表すわけではないが、その代わりに上述の可塑性ゾーンの発生を反映しており、これは圧子の有限曲率半径に関係する。中程度の押込み深さでは、見かけの硬度は最大レベルに近づく。より深い押込み深さでは、押込み深さが増大するにつれて基板の影響がより甚大になる。押込み深さが、光学フィルム構造の厚さ又は層の厚さの約30%を超えると、硬度は劇的に低下し始める場合がある。
図85は、押込み深さ及びコーティングの厚さの関数としての、測定された硬度値の変化を示す。図85に示すように、中程度の押込み深さ(硬度が最大レベルに近づいて維持される)、及びより深い押込み深さで測定された硬度は、材料又は層の厚さに左右される。図85は、様々な厚さを有するAlOの異なる4つの層の硬度応答を示す。各層の硬度は、バーコビッチ圧子硬度試験を用いて測定した。500nm厚の層は、押込み深さ約100nm〜180nmにおいてその最大硬度を呈し、これに続いて押込み深さ約180nm〜約200nmにおいて硬度が劇的に低下し、これは基板の硬度が硬度測定に影響を及ぼしていることを示した。1000nm厚の層は、押込み深さ約100nm〜約300nmにおいて最大硬度を呈し、これに続いて押込み深さ約300nm超において硬度が劇的に低下した。1500nm厚の層は、押込み深さ約100nm〜約550nmにおいて最大硬度を呈し、2000nm厚の層は、押込み深さ約100nm〜約600nmにおいて最大硬度を呈した。図85は厚い単一の層を示しているが、より薄いコーティング、及び本明細書に記載の実施形態の多層干渉積層体130等の複数の層を含むものにおいても、同一の挙動が観察される。
いくつかの実施形態では、光学コーティング120は、約10GPa以上、又は約11GPa以上、又は約12GPa以上(例えば14GPa以上、16GPa以上、18GPa以上、20GPa以上)の硬度を呈してよい。光学コーティング120の硬度は、最高約20GPa、30GPa、又は50GPaであってよい。本明細書に記載の多層干渉積層体130及びいずれの追加のコーティングを含む物品100は、外側表面122上でバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約10GPa以上、又は約11GPa以上、又は約12GPa以上(例えば14GPa以上、16GPa以上、18GPa以上、20GPa以上)、かつ約50GPa以下、例えば約40GPa以下、又は約30GPa以下の硬度を呈する。光学コーティング120の硬度は、最大約20GPa又は30GPaであってよい。このような測定された硬度値は、約50nm以上又は約100nm以上(例えば約100nm〜約300nm、約100nm〜約400nm、約100nm〜約500nm、約100nm〜約600nm、約200nm〜約300nm、約200nm〜約400nm、約200nm〜約500nm又は約200nm〜約600nm)の押込み深さに沿って、光学コーティング120及び/又は物品100が呈し得る。1つ以上の実施形態では、上記物品は、(外側表面の反対側の表面において測定できる)上記基板の硬度より高い硬度を呈する。
光学コーティング120は、バーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合に約12GPa以上、約13GPa以上、約14GPa以上、約15GPa以上、約16GPa以上、約17GPa以上、約18GPa以上、約19GPa以上、約20GPa以上、約22GPa以上、約23GPa以上、約24GPa以上、約25GPa以上、約26GPa以上、又は約27GPa以上(最大約50GPa)の硬度を有する、(このような層の表面、例えば図2の第2の高RI層130Bの表面又は耐擦傷性層の表面で測定される)少なくとも1つの層を有してよい。このような層の硬度は、バーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合に、約18GPa〜約21GPaであってよい。このような測定された硬度値は、50nm以上又は100nm以上(例えば約100nm〜約300nm、約100nm〜約400nm、約100nm〜約500nm、約100nm〜約600nm、約200nm〜約300nm、約200nm〜約400nm、約200nm〜約500nm又は約200nm〜約600nm)の押込み深さに沿って、上記少なくとも1つの層が呈し得る。
1つ以上の実施形態では、光学コーティング120、又は上記光学コーティング内の個々の層は、外側表面122上において、バーコビッチ圧子を用いて当該表面を押し込むことによって測定した場合に、約75GPa以上、約80GPa以上又は約85GPa以上の弾性率を呈してよい。光学コーティング120又は上記光学コーティング内の個々の層は、約500GPa以下の弾性率を呈してよい。これらの弾性率の値は、外側表面の極めて近傍で、例えば押込み深さ0nm〜約50nmにおいて測定された弾性率を表してよく、又はより深い押込み深さ、例えば約50nm〜約1000nmで測定された弾性率を表してよい。
耐擦傷性層(多層干渉積層体の一部、例えば図7の150若しくは図8の345として使用する場合)又は耐擦傷性コーティング(追加のコーティング140として使用する場合)を含む物品の実施形態では、上記物品は、外側表面122、又は耐擦傷性コーティングの表面においてバーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合に、約12GPa〜約50GPa、又は約12GPa〜約25GPaの最大硬度を呈してよい。このような測定された硬度値は、50nm以上又は100nm以上(例えば約100nm〜約300nm、約100nm〜約400nm、約100nm〜約500nm、約100nm〜約600nm、約200nm〜約300nm、約200nm〜約400nm、約200nm〜約500nm又は約200nm〜約600nm)の押込み深さに沿って呈され得る。この硬度は、(例えば図7及び8に示すように)耐擦傷性層が外側表面122に又は外側表面122の付近に配置されていない場合でも、呈され得る。
光学コーティング120/空気界面からの反射波と光学コーティング120/基板110界面からの反射波との間の光学的干渉により、スペクトル反射率及び/又は透過率振動がもたらされる場合があり、これは物品100の見かけの色を生成する。本明細書中で使用される場合、用語「透過率(transmittance)」は、材料(例えば物品、基板又は光学フィルム若しくはその一部)を通過する所与の波長範囲内の入射光強度の百分率として定義される。用語「反射率(reflectance)」は同様に、材料(例えば物品、基板又は光学フィルム若しくはその一部)から反射される所与の波長範囲内の入射光強度の百分率として定義される。透過率及び反射率は、ある特定の線幅を用いて測定される。1つ以上の実施形態では、透過率及び反射率の特性決定のスペクトル解像度は、5nm又は0.02eV未満である。色は、反射においてより強くなり得る。角度色は、反射において、入射照明角度によるスペクトル反射率振動のシフトにより、視野角と共にシフトする。視野角による透過における角度色シフトもまた、入射照明角度によるスペクトル透過率振動の同一のシフトによるものである。入射照明角度による観察される色及び角度色シフトは、特に蛍光照明及び一部のLED照明等の鋭いスペクトル特徴を有する照明下において、デバイスのユーザにとって、気が散る原因となる、又は不快なものとなることが多い。透過における角度色シフトはまた、反射における色シフトの因子としても作用する場合があり、その逆もあり得る。透過及び/又は反射における角度色シフトの因子としては、視野角による角度色シフト、又は特定の光源又は試験システムによって定義される(角度とはある程度独立した)材料の吸収によって引き起こされ得る特定の白色点から離れる角度色シフトも挙げられる。
本明細書中で使用される場合、「垂直付近の(near normal)」入射角は、垂直から10°以内の入射角を意味する。「垂直付近」は垂直を含む。透過又は反射の基準が「垂直付近の」角度で発生するものとして記述されている場合、この基準は、指定された透過又は反射の基準がいずれの垂直付近の角度で発生した場合に満たされる。多くの場合、多層干渉積層体による反射率、透過率、及び色シフト等の光学特性は、垂直付近の角度では、角度の関数として大きくは変化しない。従って「垂直付近の」入射と「垂直な(normal)」入射は、実際的な意味において同一である。更に、一部の測定技法は、正確に垂直な入射角度では良好に機能しないため、垂直な入射角度における特性を、垂直付近の角度における測定値に基づいて推定することが多い。本明細書中での「垂直な」入射の発生は全て、「垂直付近の」を含むものとして読まれるものとする。
Alのように、「整数式(whole number formula)」による記述を用いて固体を記述することは、一般的である。また、Al0.40.6(これはAlと同等である)のように、同等の「原子分率式(atomic fraction formula)」による記述を用いて固体を記述することも、一般的である。原子分率式では、式中の全ての原子の合計が0.4+0.6=1になり、式中のAl及びOの原子分率はそれぞれ0.4及び0.6である。原子分率による記述は、多くの一般的な教科書で説明されており、原子分率による記述を用いて合金を記述することが多い。例えば:(i)Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, seventh edition, John Wiley & Sons, Inc., NY, 1996, pp. 611‐627;(ii)Smart and Moore, Solid State Chemistry, An introduction, Chapman & Hall University and Professional Division、London, 1992, pp. 136‐151;及び(iii)James F. Shackelford、Introduction to Materials Science for Engineers, Sixth Edition, Pearson Prentice Hall, New Jersey, 2005, pp. 404‐418を参照されたい。
酸化アルミニウム等の合金に関して一般には、特定の添字の値を指定することなく、Alと呼ぶことができる。Alという記述は、Al又はAl0.40.6を表すことができる。v+xを、合計が1になる(即ちv+x=1となる)ように選択すれば、上記式は原子分率による記述となる。同様に、SiAlのような更に複雑な混合物も記述でき、ここでもまた、u+v+x+yの合計を1に等しくすれば、原子分率による記述のケースが得られる。
原子分率式は、比較における使用が容易であることがある。例えば;(Al0.3(AlN)0.7からなる例示的な合金は、Al0.4480.310.241という式による記述、またAl367254198という式による記述とほぼ同等である。(Al0.4(AlN)0.6からなる別の例示的な合金は、Al0.4380.3750.188という式による記述、またAl373216という式による記述とほぼ同等である。原子分率式Al0.4480.310.241及びAl0.4380.3750.188は、互いの比較が比較的容易である。例えば、Alが原子分率で0.01だけ減少し、Oが原子分率で0.065だけ増大し、Nが原子分率で0.053だけ減少することが確認される。整数式での記述:Al367254198及びAl373216を比較するには、より詳細な計算及び考察が必要となる。従って、固体の原子分率式による記述を使用することが好ましい場合がある。それにもかかわらず、Alの使用は、これがAl、O及びN原子を含有するいずれの合金を表現するため、一般的である。
光学フィルム80に関する上述の材料(例えばAlN)のいずれに関して、本開示の分野における当業者には理解されるように、各添字「u」、「x」、「y」、及び「z」は0から1まで変化してよく、これらの添字の合計は1以下となり、組成の残部は材料中の最初の元素(例えばSi又はAl)である。更に、当業者であれば、「SiAl」を、「u」がゼロに等しくなるように構成でき、この材料を「AlO」として記述できることを認識できる。また更に、光学フィルム80に関する上述の組成は、純粋な元素の形態(例えば純ケイ素、純アルミニウム金属、酸素ガス等)をもたらすような添字の組み合わせを排除するものである。最後に、当業者であれば、上述の組成が、明示されていない他の元素(例えば水素)を含む場合があり、これによって非化学量論的組成(例えばSiN vs. Si)が得られる場合があることも認識するだろう。従って、光学フィルムに関する上述の材料は、上述の組成の表現中の添字の値に応じて、SiO‐Al‐SiN‐AlN又はSiO‐Al‐Si‐AlN相図内の利用可能な空間を示すことができる。
上記振動は、振幅に関して説明できる。本明細書中で使用される場合、「振幅(amplitude)」は、反射率又は透過率の最大値‐最小値間変化を含む。句「平均振幅(average amplitude)」は、複数の振動サイクル、又は光波長領域の波長部分範囲にわたって平均された、反射率又は透過率の最大値‐最小値間変化を含む。本明細書中で使用される場合、「光波長領域(wavelength range)」は、約400nm〜約700nm(及び更に具体的には約450nm〜約650nm)の波長範囲を含む。
本開示の一態様は、ある光源下で異なる複数の入射照明角度において観察した場合であっても、反射率及び/又は透過率の色特性又は無色特性を呈する物品に関係する。1つ以上の実施形態では、上記物品は、基準照明角度と、本明細書で提供される範囲内のいずれの入射照明角度との間で、約5以下又は約2以下の反射率及び/又は透過率の角度色シフトを呈する。本明細書中で使用される場合、句「色シフト(color shift)」(角度又は基準点)は、反射率及び/又は透過率の、CIE L*,a*,b*測色におけるa*及びb*両方の変化を指す。なお、そうでないことが注記されていない限り、本明細書に記載の物品のL*座標は、いずれの角度又は基準点において同一であり、色シフトに影響を及ぼさない。例えば角度色シフトは、以下の式(1):
√((a*−a*+(b*−b*)、
を用いて決定でき、ここでa*及びb*は、入射基準照明角度(垂直入射を含んでよい)において観察した場合の上記物品のa*及びb*座標を表し、a*及びb*は、ある入射照明角度において観察した場合の上記物品のa*及びb*座標を表し、上記入射照明角度は上記基準照明角度とは異なるものとし、場合によっては上記基準照明角度と約1°以上、例えば約2°又は約5°だけ異なるものとする。いくつかの例では、ある光源下において基準照明角度からの様々な入射照明角度で観察した場合、上記物品は、反射率及び/又は透過率のある指定された角度色シフトを呈する。光源は、CIEによって決定される標準的な光源を含むことができ、これはA光源(タングステンフィラメント照明を表す)、B光源(日光シミュレート光源)、C光源(日光シミュレート光源)、Dシリーズ光源(自然日光を表す)、及びFシリーズ光源(様々なタイプの蛍光照明を表す)を含む。より具体的には、上記物品は、CIE F2、F10、F11、F12若しくはD65光源下、又は更に具体的にはCIE F2光源下において、基準照明角度からの入射又は非入射照明角度で観察した場合に、反射率及び/又は透過率の指定された角度色シフトを呈する。
基準照明角度は、垂直入射(即ち約0°〜約10°)、又は垂直入射から5°、垂直入射から10°、垂直入射から15°、垂直入射から20°、垂直入射から25°、垂直入射から30°、垂直入射から35°、垂直入射から40°、垂直入射から50°、垂直入射から55°、垂直入射から60°を含んでよく、ここで入射照明角度と基準照明角度との間の差は、約1°以上、例えば約2°又は約5°であるものとする。入射照明角度は、基準照明角度に対して、基準照明角度から約5°〜約80°、約5°〜約70°、約5°〜約65°、約5°〜約60°、約5°〜約55°、約5°〜約50°、約5°〜約45°、約5°〜約40°、約5°〜約35°、約5°〜約30°、約5°〜約25°、約5°〜約20°、約5°〜約15°、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲だけ離れてよい。上記物品は、基準照明角度が垂直入射である場合、約2°〜約80°(又は約10°〜約80°若しくは約20°〜約80°)の範囲内の全ての入射照明角度において及びこれに沿って、本明細書に記載の反射率及び/又は透過率の角度色シフトを呈し得る。いくつかの実施形態では、上記物品は、入射照明角度と基準照明角度との差が約1°以上、例えば約2°又は約5°である場合、約2°〜約80°(又は約10°〜約80°若しくは約20°〜約80°)の範囲内の全ての入射照明角度において及びこれに沿って、本明細書に記載の反射率及び/又は透過率の角度色シフトを呈し得る。
いくつかの実施形態では、角度色シフトは、基準照明角度(例えば垂直入射)と、約20°〜約80°である入射照明角度との間のあらゆる角度において測定してよい。換言すれば、角度色シフトは、約0°〜20°、約0°〜約30°、約0°〜約40°、約0°〜約50°、約0°〜約60°又は約0°〜約80°の範囲内のあらゆる角度において測定でき、約5未満又は約2未満となり得る。
1つ以上の実施形態では、上記物品は、ある光源(これはCIEによって決定される標準的な光源を含むことができ、これはA光源(タングステンフィラメント照明を表す)、B光源(日光シミュレート光源)、C光源(日光シミュレート光源)、Dシリーズ光源(自然日光を表す)、及びFシリーズ光源(様々なタイプの蛍光照明を表す)を含む)下で、基準点からの透過色又は反射率座標の間の距離又は基準点色シフトが指定されたものとなるように、反射率及び/又は透過率において、CIE L*,a*,b*測色系における色シフトを呈する。具体例では、上記物品は、CIE F2、F10、F11、F12若しくはD65光源下において、又は更に具体的にはCIE F2光源下において、基準照明角度からの入射照明角度において観察した場合に、ある指定された反射率及び/又は透過率における色シフトを呈する。換言すれば、上記物品は、本明細書中で定義される基準点からある指定された基準点色シフトを有する、外側表面122において測定された透過色(若しくは透過色座標)及び/又は反射色(若しくは反射色座標)を呈し得る。そうでないことが注記されていない限り、透過色又は透過色座標は、外側表面122と、反対側の剥き出しの表面(即ち114)とを含む物品の2つの表面上で測定される。特段の記載がない限り、反射色又は反射色座標は、物品の外側表面122のみにおいて測定される。しかしながら、本明細書に記載の反射色又は反射色座標は、2表面測定(物品の2つの側面からの反射をいずれも含む)又は1表面測定(物品の外側表面122からの反射のみを測定する)を用いて、物品の外側表面122及び物品の反対側(即ち図1の大表面114)の両方で測定できる。
1つ以上の実施形態では、上記基準点は、CIE L*,a*,b*測色系の原点(0,0)(若しくは色座標a*=0、b*=0)、座標(a*=−2,b*=−2)、又は基板の透過率若しくは反射色座標であってよい。なお、そうでないことが注記されていない限り、本明細書に記載の物品のL*座標は、上記基準点と同一であり、色シフトに影響を及ぼさない。物品の基準点色シフトが基板に対して定義されている場合、物品の透過色座標を基板の透過色座標と比較し、物品の反射色座標を基板の反射色座標と比較する。
基準点が色座標a*=0、b*=0である場合、基準点色シフトは式(2):
基準点色シフト=√((a*物品+(b*物品
によって算出される。
基準点が色座標a*=−2、b*=−2である場合、基準点色シフトは式(3):
基準点色シフト=√((a*物品+2)+(b*物品+2)
によって算出される。
基準点が基板の色座標である場合、基準点色シフトは式(4):
基準点色シフト=√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板
によって算出される。
いくつかの実施形態では、物品は、基準点が基板の色座標、色座標a*=0、b*=0及び座標a*=−2、b*=−2のうちのいずれか1つである場合に基準点色シフトが指定されたものとなるような、透過色(又は透過色座標)及び反射色(又は反射色座標)を呈してよい。
いくつかの実施形態では、物品は、約0〜約60°(又は約0°〜約40°若しくは約0°〜約30°)の範囲内のあらゆる入射照明角度で、CIE L*,a*,b*測色系において、(物品の外側表面及び反対側の剥き出しの表面において測定された)約2未満(又は約1.8以下、約1.6以下、1.5以下、1.4以下、1.2以下若しくは約1以下)の透過におけるb*値を呈してよい。透過におけるb*値の下限は約−5であってよい。
いくつかの実施形態では、物品は、光源D65、A及びF2下において、約0°〜約60°の入射照明角度で、(外側表面及び反対側の剥き出しの表面における)透過における指定されたa*値を呈する。いくつかの実施形態では、物品は、光源D65、A及びF2下において、約0°〜約60°の入射照明角度で、(外側表面及び反対側の剥き出しの表面における)透過における指定されたb*値を呈する。
いくつかの実施形態では、物品は、光源D65、A及びF2下において、(外側表面のみにおける)反射における指定されたa*値を呈する。いくつかの実施形態では、物品は、光源D65、A及びF2下において、約0°〜約60°の入射照明角度で、(外側表面のみにおける)透過における指定されたb*値を呈する。
1つ以上の実施形態の物品、又は1つ以上の物品の(コーティングを含む)外側表面122は、約400nm〜約700nmの光波長領域にわたって、約95%以上(例えば約9.5%以上、約96%以上、約96.5%以上、約97%以上、約97.5%以上、約98%以上、約98.5%以上又は約99%以上)の平均光線透過率を呈してよい。いくつかの実施形態では、物品、又は1つ以上の物品の外側表面122は、約400nm〜約700nmの光波長領域にわたって、約2%以下(例えば約1.5%以下、約1%以下、約0.75%以下、約0.5%以下又は約0.25%以下)の平均光線反射率を呈してよい。これらの光線透過率及び光線反射率値は、光波長領域全体にわたって、又は光波長領域の選択された範囲(例えば上記光波長領域内の100nm波長範囲、150nm波長範囲、200nm波長範囲、250nm波長範囲、280nm波長範囲若しくは300nm波長範囲)にわたって、観察され得る。いくつかの実施形態では、これらの光線反射率及び透過率値は、(外側表面122及び反対側の大表面114両方における反射率若しくは透過率を考慮した)合計反射率若しくは合計透過率であってよく、又は(反対側の表面を考慮せずに)外側表面122のみにおいて測定されるものとして、物品の単一側面において観察されてよい。そうでないことが明記されていない限り、平均反射率又は透過率は、約0°〜約10°の入射照明角度で測定される(しかしながら、このような測定を、45°又は60°の入射照明角度において提供してよい)。
いくつかの実施形態では、1つ以上の実施形態の物品、又は1つ以上の物品の外側表面122は、光波長領域にわたって、ある指定された平均可視明所視反射率を呈してよい。これらの明所視反射率値は、約0°〜約20°、約0°〜約40°又は約0°〜約60°の入射照明角度で呈され得る。本明細書中で使用される場合、「明所視反射率(photopic reflectance)」は、ヒトの眼の感度に従って波長スペクトルに対して反射率を重み付けすることにより、ヒトの眼の応答を模倣する。明所視反射率はまた、CIE色空間の慣習等の公知の慣習に従って、反射光の輝度値又は三刺激Y値として定義してもよい。平均明所視反射率は、眼のスペクトル応答に関連して、式(4)においてスペクトル反射率R(λ)×光源スペクトルI(λ)×CIE色適合関数
Figure 2020519948
として定義される:
Figure 2020519948
いくつかの実施形態では、物品は、外側表面のみにおいて垂直な入射又は垂直付近の入射(例えば0〜10°)で測定された、ある指定されたの単一側面平均明所視反射率を呈する。最大反射色シフト値は、垂直入射から約5°〜約60°のいずれの角度で測定した最低色点値を、同一範囲のいずれの角度で測定した最高色点値から減算したものを表す。この値は、a*値の最大変化(a*最高−a*最低)、b*値の最大変化(b*最高−b*最低)、a*及びb*値の最大変化、又は量√((a*最高−a*最低+(b*最高−b*最低)の最大変化を表し得る。
基板
基板110は、無機材料を含んでよく、また非晶質基板、結晶質基板又はこれらの組み合わせを含んでよい。基板110は、人工材料並びに/又は天然材料(例えば石英及びポリマー)から形成してよい。例えば、いくつかの例では、基板110は、無機質であることを特徴としてよく、また具体的にはポリマー性であることを特徴としてよい。好適なポリマーの実施例としては、限定するものではないが:ポリスチレン(PS)(スチレンコポリマー及び混合物を含む)、ポリカーボネート(PC)(コポリマー及び混合物を含む)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンテレフタレートコポリマーといったコポリマー及び混合物を含む)、ポリオレフィン(PO)、並びにシクロポリオレフィン(環状PO)を含む、熱可塑性プラスチック;ポリ塩化ビニル(PVC);ポリメチルメタクリレート(PMMA)(コポリマー及び混合物を含む)を含むアクリルポリマー;熱可塑性ウレタン(TPU);ポリエーテルイミド(PEI);並びにこれらのポリマーの混合物が挙げられる。他の例示的なポリマーとしては、エポキシ、スチレン、フェノール、メラミン及びシリコーン樹脂が挙げられる。
いくつかの具体的な実施形態では、基板110は、特にポリマー、プラスチック及び/又は金属基板を含まなくてよい。上記基板は、アルカリ含有基板であることを特徴としてよい(即ち上記基板は1つ以上のアルカリを含む)。1つ以上の実施形態では、上記基板は、約1.45〜約1.55の屈折率を呈する。具体的な実施形態では、基板110は、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも15又は少なくとも20個の試料を用いたボール・オン・リング試験を用いて測定した場合に、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%以上又は2%以上でさえある、1つ以上の対向する大表面上のある表面における平均破損歪みを呈してよい。具体的な実施形態では、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%又は約3%以上の、1つ以上の対向する大表面上のその表面における平均破損歪みを呈してよい。
好適な基板110は、約30GPa〜約120GPaの弾性率(又はヤング率)を呈してよい。いくつかの例では、基板の弾性率は、約30GPa〜約110GPa、約30GPa〜約100GPa、約30GPa〜約90GPa、約30GPa〜約80GPa、約30GPa〜約70GPa、約40GPa〜約120GPa、約50GPa〜約120GPa、約60GPa〜約120GPa、約70GPa〜約120GPa、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲であってよい。
1つ以上の実施形態では、非晶質基板はガラスを含んでよく、これは強化されていてもいなくてもよい。好適なガラスの例としては、ソーダライムガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、及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、ガラスは酸化リチウムを含まなくてよい。1つ以上の代替実施形態では、基板110は、(強化されていてもいなくてもよい)ガラスセラミック基板といった結晶質基板を含んでよく、又はサファイアといった単結晶構造を含んでよい。1つ以上の具体的な実施形態では、基板110は、非晶質基材(例えばガラス)並びに結晶質クラッド(例えばサファイア層、多結晶アルミナ層及び/又はスピネル(MgAl)層)を含む。
1つ以上の実施形態の基板110は、(本明細書に記載のバーコビッチ圧子硬度試験で測定した場合に)物品の硬度より低い硬度を有してよい。基板の硬度は、本明細書に記載のバーコビッチ圧子硬度試験を含むがこれに限定されない、当該技術分野において公知の方法を用いて測定してよい。
基板110は、略平坦であるか又はシート状であってよいが、他の実施形態は、湾曲した、又は他の形状に成形若しくは彫刻された基板を利用してよい。基板110は実質的に、光学的に透明であり、透過性であり、光散乱を発生させないものであってよい。このような実施形態では、基板は、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%以上又は約92%以上の、光波長領域にわたる平均光透過率を呈してよい。1つ以上の代替実施形態では、基板110は不透明であってよく、又は約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%未満若しくは約0.5%未満の、光波長領域にわたる平均光透過率を呈してよい。いくつかの実施形態では、これらの光線反射率及び透過率値は、(基板の両方の大表面における反射率若しくは透過率を考慮した)合計反射率若しくは合計透過率であってよく、又は基板の単一側面において(即ち反対側の表面を考慮せず、外側表面122のみにおいて)観察されるものであってよい。そうでないことが明記されていない限り、平均反射率又は透過率は、0°の入射照明角度において測定される(しかしながら、このような測定を45°又は60°の入射照明角度において提供してもよい)。基板110は任意に、白色、黒色、赤色、青色、緑色、黄色、橙色等といった色を呈してよい。
更に、又はあるいは、基板110の物理的厚さは、審美的及び/又は機能的な理由により、その寸法のうちの1つ以上に沿って変化してよい。例えば、基板110の縁部は、基板110の比較的中央の領域に比べて厚くてよい。基板110の長さ、幅及び物理的厚さ寸法もまた、物品100の用途又は使用に応じて変化させてよい。
基板110は、多様な異なる複数のプロセスを用いて提供できる。例えば基板110がガラス等の非晶質基板を含む場合、様々な形成方法として、フロートガラスプロセス、並びにフュージョンドロー及びスロットドロー等のダウンドロープロセスが挙げられる。
形成後、基板110を強化して、強化基板を形成してよい。本明細書中で使用される場合、用語「強化基板(strengthened substrate)」は、例えば基板の表面の比較的小さなイオンを比較的大きなイオンでイオン交換することによって、化学強化された基板を指してよい。しかしながら、熱強化、又は基板の複数の部分間の熱膨張係数の不一致を利用して圧縮応力領域及び中央張力領域を生成するステップといった、当該技術分野において公知の他の強化方法を利用して、強化基板を形成してもよい。
イオン交換プロセスで基板を化学強化する場合、基板の表面層のイオンは、同一価又は酸化状態の、より大きなイオンで置換(即ち交換)される。イオン交換プロセスは典型的には、基板中の比較的小さなイオンと交換されることになる比較的大きなイオンを含有する溶融塩浴に基板を浸漬することによって実行される。浴の組成及び温度;浸漬時間;塩浴(又は複数の塩浴)中の基板の浸漬数;複数の塩浴の使用;アニーリングや洗浄といった追加のステップを含むがこれらに限定されない、イオン交換プロセスに関するパラメータは、一般に、基板の組成及び所望の圧縮応力(CS)、強化作業によって得られる基板の圧縮応力層の深さ(又は層深さ)によって決定されることは、当業者には理解されるだろう。例えばアルカリ金属含有ガラス基板のイオン交換は、限定するものではないが、比較的大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩及び塩化物といった塩を含有する、少なくとも1つの溶融浴中での浸漬によって達成できる。溶融塩浴の温度は典型的には約380℃〜最大約450℃であり、その一方で浸漬時間は約15分〜最大約40時間である。しかしながら、上述のものとは異なる温度及び浸漬時間も使用してよい。
更に、ガラス基板を、浸漬と浸漬の間に洗浄及び/又はアニーリングステップを伴って、複数のイオン交換浴に浸漬させるイオン交換プロセスの非限定的な例は:米国特許第2010‐0009154号明細書として公開された、2008年7月11日出願の米国仮特許出願第61/079,995号明細書からの優先権を主張する、Douglas C. Allan et al.による2009年7月10日出願の米国特許出願第12/500,650号明細書「Glass with Compressive Surface for Consumer Applications」(ここではガラス基板は、濃度が異なる複数の塩浴中での複数回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);及び2008年7月29日出願の米国仮特許出願第61/084,398号明細書からの優先権を主張する、Christopher M. Lee et al.による2012年11月20日出願の米国特許第8,312,739号明細書「Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass」(ここではガラス基板は、流出イオンで希釈された第1の浴中でのイオン交換と、それに続く、第1の浴より低濃度の流出イオンを含む第2の浴中での浸漬とによって強化される)に記載されている。米国特許出願第12/500,650号明細書、及び米国特許第8,312,739号明細書の内容は、参照によりその全体が本出願に援用される。
圧縮応力(表面CSを含む)は、有限会社折原製作所(日本)製FSM‐6000等の市販の機器を用いて、表面応力計(surface stress meter:FSM)によって測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光係数(stress optical coefficient:SOC)の精密測定に依存する。SOCは、「ガラスの応力光係数の測定のための標準試験法(Standard Test Method for Measurement of Glass Stress‐Optical Coefficient)」というタイトルのASTM規格C770‐16(その内容は、参照によりその全体が本出願に援用される)に記載の手順C(ガラスディスク法)に従って測定される。最大CT値は、当該技術分野で公知の散乱光偏向鏡(scattered light polariscope:SCALP)技法を用いて測定される。
本明細書中で使用される場合、DOCは、本明細書に記載の化学強化アルカリアルミノシリケートガラス物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを意味する。DOCは、イオン交換処理に応じてFSM又は散乱光偏向鏡(SCALP)で測定してよい。ガラス物品内の応力が、ガラス物品内へのカリウムイオンの交換によって生成される場合は、FSMを用いてDOCを測定する。上記応力が、ガラス物品内へのナトリウムイオンの交換によって生成される場合は、SCALPを用いてDOCを測定する。ガラス物品内の応力が、ガラス内へのカリウム及びナトリウム両方のイオンの交換によって生成される場合は、ナトリウムイオンの交換深さがDOCを示し、カリウムイオンの交換深さが圧縮応力の大きさの変化(ただし圧縮応力から引張応力への応力の変化ではない)を示すと考えられるため、DOCはSCALPで測定され、上記ガラス物品内でのカリウムイオンの交換深さはFSMで測定される。
いくつかの実施形態では、強化基板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以上又は800MPa以上の表面CSを有することができる。強化基板は、10μm以上、15μm以上、20μm以上(例えば25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm以上)のDOC、及び/又は10MPa以上、20MPa以上、30MPa以上、40MPa以上(例えば42MPa、45MPa若しくは50MPa以上)、ただし100MPa未満(例えば95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa以下)の最大CTを有してよい。1つ以上の具体的な実施形態では、強化基板は以下のうちの1つ以上を有する:500MPa超の表面CS、15μm超のDOC及び18MPa超の最大CT。
基板に使用してよい例示的なガラスは、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成物又はアルカリホウケイ酸ガラス組成物を含んでよいが、他のガラス組成物も考えられる。こ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強化できる。ある例示的なガラス組成物は、SiO、B及びNaOを含み、(SiO+B)≧66モル%及びNaO≧9モル%である。いくつかの実施形態では、このガラス組成物は、6重量%以上の酸化アルミニウムを含む。更なる実施形態では、基板は、1つ以上のアルカリ土類酸化物を、このアルカリ土類酸化物の含有量が5重量%以上となるように有する、ガラス組成物を含む。いくつかの実施形態では、好適なガラス組成物は更に、KO、MgO及びCaOのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、基板に使用されるガラス組成物は、61〜75モル%のSiO2;7〜15モル%のAl;0〜12モル%のB;9〜21モル%のNaO;0〜4モル%のKO;0〜7モル%のMgO;及び0〜3モル%のCaOを含むことができる。
基板に好適な更なる例示的なガラス組成物は:60〜70モル%のSiO;6〜14モル%のAl;0〜15モル%のB;0〜15モル%のLiO;0〜20モル%のNaO;0〜10モル%のKO;0〜8モル%のMgO;0〜10モル%のCaO;0〜5モル%のZrO;0〜1モル%のSnO;0〜1モル%のCeO;50ppm未満のAs;及び50ppm未満のSbを含み、12モル%≦(LiO+NaO+KO)≦20モル%、及び0モル%≦(MgO+CaO)≦10モル%である。
基板に好適な、また更なる例示的なガラス組成物は:63.5〜66.5モル%のSiO;8〜12モル%のAl;0〜3モル%のB;0〜5モル%のLiO;8〜18モル%のNaO;0〜5モル%のKO;1〜7モル%のMgO;0〜2.5モル%のCaO;0〜3モル%のZrO;0.05〜0.25モル%のSnO;0.05〜0.5モル%のCeO;50ppm未満のAs;及び50ppm未満のSbを含み、14モル%≦(LiO+NaO+KO)≦18モル%、及び2モル%の≦(MgO+CaO)≦7モル%である。
いくつかの実施形態では、基板に好適なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも1つのアルカリ金属、並びにいくつかの実施形態では、50モル%超のSiO、他の実施形態では58モル%以上のSiO、及び更に他の実施形態では60モル%以上のSiOを含み、比(Al+B)/Σ改質剤(即ち改質剤の合計)は1超であり、この比において、組成物はモル%で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。特定の実施形態では、このガラス組成物は:58〜72モル%のSiO;9〜17モル%のAl;2〜12モル%のB;8〜16モル%のNaO;及び0〜4モル%のKOを含み、(Al+B)/Σ改質剤(即ち改質剤の合計)の比は1超である。
いくつかの実施形態では、基板は:64〜68モル%のSiO;12〜16モル%のNaO;8〜12モル%のAl;0〜3モル%のB;2〜5モル%のKO;4〜6モル%のMgO;及び0〜5モル%のCaOを含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含んでよく、ここで:66モル%≦SiO+B+CaO≦69モル%;NaO+KO+B+MgO+CaO+SrO>10モル%;5モル%≦MgO+CaO+SrO≦8モル%;(NaO+B)−Al≦2モル%;2モル%≦NaO−Al≦6モル%;及び4モル%≦(NaO+KO)−Al≦10モル%である。
いくつかの実施形態では、基板は:2モル%以上のAl及び/若しくはZrO、又は4モル%以上のAl及び/若しくはZrOを含む、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含んでよい。
基板110が結晶質基板を含む場合、この基板は単結晶を含んでよく、上記単結晶はAlを含んでよい。この単結晶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は、多結晶質アルミナ層及び/又はスピネル(MgAl)を含む。
任意に、結晶質基板110はガラスセラミック基板を含んでよく、これは強化されていてもいなくてもよい。好適なガラスセラミックの例としては、LiO‐Al‐SiO系(即ちLAS系)ガラスセラミック、MgO‐Al‐SiO系(即ちMAS系)ガラスセラミック、並びに/又はβ石英固溶体、βスポジュメンss、コージエライト及び二ケイ酸リチウムを含む主要な結晶相を含むガラスセラミックが挙げられる。ガラスセラミック基板は、本明細書で開示されている化学強化プロセスを用いて強化してよい。1つ以上の実施形態では、MAS系ガラスセラミック基板は、LiSO溶融塩中で強化してよく、これにより2LiによるMg2+の交換を発生させることができる。
1つ以上の実施形態による基板110は、約100μm〜約5mmの物理的厚さを有することができる。例示的な基板110の物理的厚さは、約100μm〜約500μm(例えば100、200、300、400又は500μm)である。更なる例示的な基板110の物理的厚さは、約500μm〜約1000μm(例えば500、600、700、800、900又は1000μm)である。基板110は、約1mm超(例えば約2、3、4又は5mm)の物理的厚さを有してよい。1つ以上の具体的な実施形態では、基板110は、2mm以下又は1mm未満の物理的厚さを有してよい。基板110は、酸研磨又は他の方法で処置してよく、これにより表面のきずの影響を除去又は低減できる。
多層干渉積層体
図1に示すように、多層干渉積層体130は、複数の層を、1つ以上の層が基板110の多層干渉積層体130とは反対側の側面上(即ち大表面114上)に配置できる(図1に示されている)ように、含んでよい。
大表面114上に配置された多層干渉積層体130の物理的厚さは、約0.1μm〜約5μmであってよい。いくつかの例では、大表面114上に配置された多層干渉積層体130の物理的厚さは、約0.01μm〜約0.9μm、約0.01μm〜約0.8μm、約0.01μm〜約0.7μm、約0.01μm〜約0.6μm、約0.01μm〜約0.5μm、約0.01μm〜約0.4μm、約0.01μm〜約0.3μm、約0.01μm〜約0.2μm、約0.01μm〜約0.1μm、約0.02μm〜約1μm、約0.03μm〜約1μm、約0.04μm〜約1μm、約0.05μm〜約1μm、約0.06μm〜約1μm、約0.07μm〜約1μm、約0.08μm〜約1μm、約0.09μm〜約1μm、約0.2μm〜約1μm、約0.2μm〜約2μm、約0.2μm〜約3μm、約0.2μm〜約4μm、約0.2μm〜約5μm、約0.3μm〜約5μm、約0.4μm〜約5μm、約0.5μm〜約5μm、約0.6μm〜約3μm、約0.7μm〜約2μm、約0.8μm〜約1μm、又は約0.9μm〜約1μm、並びにこれらの間の全ての範囲及び部分範囲であってよい。
本開示の第2の態様は、本明細書に記載の物品を形成するための方法に関係する。いくつかの実施形態では、この方法は:コーティングチャンバ内で大表面を有する基板を準備するステップ;上記コーティングチャンバ内に真空を形成するステップ;上記大表面上に、本明細書に記載の耐久性光学コーティングを形成するステップ;任意に、清掃が容易なコーティング及び耐擦傷性コーティングのうちの少なくとも1つを含む追加のコーティングを、光学コーティング上に形成するステップ;及び上記基板を上記コーティングチャンバから取り出すステップを含む。1つ以上の実施形態では、上記光学コーティング及び上記追加のコーティングは、同一のコーティングチャンバ内で、又は別個のコーティングチャンバ内で真空を乱すことなく、形成される。
1つ以上の実施形態では、本方法は、後で上記基板を、上記基板の移動時に真空が保存されるような負荷ロック条件下において異なる複数のコーティングチャンバ内に出入りさせるために使用されるキャリア上に、上記基板を装填するステップを含んでよい。
光学コーティング120及び/又は追加のコーティング140は、例えば化学蒸着(例えばプラズマ強化化学蒸着(PECVD)、低圧化学蒸着、大気圧化学蒸着及びプラズマ強化大気圧化学蒸着)、物理蒸着(例えば反応性若しくは非反応性スパッタリング、金属モード反応性スパッタリング若しくはレーザアブレーション)、熱若しくは電子ビーム蒸発、及び/又は原子層堆積といった真空堆積技法等の様々な堆積方法を用いて形成してよい。噴霧、浸漬、スピンコート又は(例えばゾル‐ゲル材料を用いた)スロットコートといった、液体ベースの方法も使用してよい。真空堆積を利用する場合、1回の堆積の試行において光学コーティング120及び/又は追加のコーティング140を形成するために、インラインプロセスを用いてよい。いくつかの例では、真空堆積は、直線状PECVDソースによって行うことができる。
いくつかの実施形態では、本方法は、光学コーティング120及び/又は追加のコーティング140の厚さを、外側表面122の面積の約80%以上に沿って、又は基板の面積に沿ったいずれの地点における各層に関する標的厚さから、約4%を超えて変動しないように制御するステップを含んでよい。いくつかの実施形態では、光学コーティング120及び/又は追加のコーティング140の厚さは、外側表面122の面積の約95%以上に沿って、約4%を超えて変動しないように制御される。
図86は、いくつかの実施形態によるサングラス8600を示す。サングラス8600は、レンズ8610、フレーム8620、ブリッジ8630、及びテンプル8640を含む。いずれの好適なサングラスの構造を用いてよい。図86の特定の構造は、限定を意図したものではない。例えばいくつかのサングラスは、ブリッジで隔てられた2つのレンズとは対照的に、単一の連続したレンズを有する。また例えば、いくつかのサングラスは、ハーフフレーム及びノンフレーム構成を含む異なるフレーム構成を有する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の耐擦傷性コーティングを、レンズ8610の前面、即ち装用者とは反対側を向いた表面に適用してよい。コーティングは、本明細書に記載のレンズ8610の背面にも適用してよい。
本明細書で開示されているガラス物品は、ディスプレイを備えた物品(即ちディスプレイ物品)(例えば携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステム、ウェアラブルデバイス(例えば腕時計)等を含む消費者向け電子機器)、建築用物品、輸送用物品(例えば自動車、鉄道、航空機、船舶等)、家電物品、又はある程度の透明性、耐擦傷性、耐摩擦性若しくはこれらの組み合わせを必要とするいずれの物品といった、別の物品に組み込むことができる。透明性は、視覚的/光学的透明性を含んでよく、又は(例えば黒色ガラスセラミックの場合のように、物品が可視スペクトルにおいて不透明である場合であっても)マイクロ波/RF透過性を含んでもよい。本明細書で開示されているガラス物品のいずれを組み込んだ例示的な物品を、図87A及び87Bに示す。具体的には、図87A及び87Bは:前面8704、背面8706及び側面8708を有するハウジング8702;少なくとも部分的に又は全体的に上記ハウジング内にある、少なくともコントローラ、メモリ及びディスプレイ8710を上記ハウジングの前面に又は前面に隣接して含む、電子構成部品(図示せず);並びに上記ハウジングの前面に又は前面全体にわたり、上記ディスプレイを覆うように配置されたカバー基板8712を含む、消費者向け電子デバイス8700を示す。いくつかの実施形態では、カバー基板8712は、本明細書で開示されるガラス物品のうちのいずれを含んでよい。いくつかの実施形態では、ハウジングの位置部分又はカバー基板のうちの少なくとも一方は、本明細書で開示されるガラス物品を含む。
以下の実施例により、様々な実施形態を更に明らかにする。実施例では、AlO、Si、及びSiAlが、提供された標的屈折率分散値及び層厚さ設計を再生成するためのわずかなプロセス調節(これは当業者には明らかなものである)によって、モデル化実施例における高屈折率材料として実質的に相互交換可能であることが分かっていることに留意されたい。
実施例A
実施例Aは、順に上下に重ねて配置された層305、310、320、330、340、345、350、360、370、380、390及び400を含み、かつ約58モル%のSiO、16.5モル%のAl、17モル%のNaO、3モル%のMgO、及び約6.5モル%のPという公称組成を有する強化アルミノシリケートガラス基板201の上に配置された、12層光学コーティング300を含んでいた。光学コーティング300はまた、反射防止コーティングの層内に配置された(副層345A〜345Iを含む)耐擦傷性層345も含む。物品の構造は図8に示されており(図8に示されている厚さは正確ではなく、例示を意図したものである)、層の相対的な厚さは表Aに示されている。
SiO層及びSiAl層はいずれも、AJA‐Industries Sputter Deposition Toolでの反応性スパッタリングによって作製された。SiOは、イオンアシストを用いて、Si標的からのDC反応性スパッタリングによって堆積させ、またSiAl材料は、イオンアシストを用いて、RF重畳DCスパッタリングと組み合わせたDC反応性スパッタリングによって堆積させた。標的は、直径3インチ(7.62cm)のケイ素、及び直径3インチ(7.62cm)のAlであった。反応性ガスは窒素及び酸素であり、「作動(working)」(又は不活性)ガスはアルゴンであった。ケイ素に供給された電力は13.56Mhzの無線周波数(RF)であった。アルミニウムに供給された電力はDCであった。
反射防止コーティングの構造を作製する、スパッタリングプロセス条件は、表Bに示されている。
区間3の層340、及び345A〜Iは、1つの略均質な組成(層340)と、互いに比較した場合に屈折率勾配を有する複数の層(層345A〜345I)とを含んでおり、後者は、表Aに示されているように屈折率が2.015から2.079へ、そして2.015まで段階的に増加する、又は単調増加するように、上記複数の層の組成を隣接する層毎に変化させて形成された。層345B〜D及び345F〜Hの屈折率は測定しなかったが、当該技術分野において公知の方法に基づいて推定した。実施例Aに従って製作された物品は、比較対象のコーティングされていない剥き出しのガラス基板の耐摩耗性及び耐擦傷性に比べて大幅に改善された耐摩耗性を、光波長範囲の一部分にわたって1%未満の反射率と共に呈した。実施例Aに関して使用したものと同様の製作方法を用いて、実施例1〜16の構造体、及び類似の構造体を製作した。
Figure 2020519948
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モデル化実施例1〜16
モデル化実施例1〜16は、本明細書に記載の光学コーティングの実施形態を含む物品の反射スペクトルを実証するために、モデル化を使用した。モデル化実施例1〜16では、光学コーティングは、AlO及びSiO層、並びにGrey 17ガラス(Corningガラスコード82524)としてCorning(登録商標)から市販されているガラス基板を含んでいた。これらのモデル化実施例は、金属モードスパッタリングシステムで製作されたAlO及びSiOフィルムからの屈折率/分散曲線を用いた。
コーティング材料に関する屈折率分散曲線を決定するために、アルミニウム及びケイ素標的からの金属モードスパッタリングによって、各コーティング材料の層を、ケイ素ウェハ及びガラス基板上に形成した。形成された層及びガラス基板それぞれの(波長の関数としての)屈折率を、分光エリプソメトリーを用いて測定した。このようにして測定した屈折率を用いて、モデル化実施例1〜16に関する反射スペクトルを算出した。これらのモデル化実施例は、これらを説明する表において、利便性のために単一の屈折率値を使用する。これは、約550nmの波長における分散曲線から選択される1点に対応するものである。特段の記載がない限り、屈折率値は波長550nmにおいて与えられる。
表1〜16は、実施例1〜16それぞれの層の組成及び厚さを示す。これらの構造体は、図7のものと同様に見えるが、表1〜16に示す特定の層、層組成、及び層厚さを有する。表1〜16の厚さは、光学的厚さではなく物理的厚さである。積層体のうちのどの程度の割合又は厚さが特定の材料製であるかを計算すると、多層干渉積層体の一部として厚い耐擦傷性が含まれている。
Figure 2020519948
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これらの実施例では、外側表面を「前(front)」面と呼ぶ場合もあり、これは基板と反対側の表面である。例えば、実施例の多層干渉積層体を、サングラスの外側を向いた表面に使用した場合、外側表面又は前面からの透過は、装用者が視認するものとなり、外側表面又は前面からの反射は、他者が視認するものとなる。
図9は、外側表面に対する6°の入射角で測定した、実施例1に関する透過スペクトルを示す。図10は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65スペクトルに基づく、実施例1に関する透過色を示す。図11は、外側表面に対する6°の入射角(実線)、及び基板又は背面に対する6°の入射角(点線)で測定した、実施例1に関する反射スペクトル(実線)を示す。図12は、外側表面(実線)及び基板(点線)に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65スペクトルに基づく、実施例1に関する反射色を示す。実施例1は、高反射率で強い色の「金色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における金色から、より大きな角度での青緑色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図13は、実施例2に関する透過スペクトルを示す。図14は、実施例2に関する透過色を示す。図15は、実施例2に関する反射スペクトルを示す。図16は、実施例2に関する反射色を示す。図13〜16に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例2は、高反射率で弱い色〜中程度の色の「金色/銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における金色から、より大きな角度での中間色(銀色)へと遷移する。
図17は、実施例3に関する透過スペクトルを示す。図18は、実施例3に関する透過色を示す。図19は、実施例3に関する反射スペクトルを示す。図20は、実施例3に関する反射色を示す。図17〜20に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例3は、高反射率で強い色の「金色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における金色から、より大きな角度での緑色、青色、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図21は、実施例4に関する透過スペクトルを示す。図22は、実施例4に関する透過色を示す。図23は、実施例4に関する反射スペクトルを示す。図24は、実施例4に関する反射色を示す。図21〜24に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例4は、極めて高反射率で強い色の「金色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における金色から、より大きな角度での緑色、青色、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図25は、実施例5に関する透過スペクトルを示す。図26は、実施例5に関する透過色を示す。図27は、実施例5に関する反射スペクトルを示す。図28は、実施例5に関する反射色を示す。図25〜28に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例5は、高反射率で弱い色〜中程度の色の「銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における中間色から、より大きな角度での淡緑金色へ、そして中間色(銀色)へと戻るように遷移する。
図29は、実施例6に関する透過スペクトルを示す。図30は、実施例6に関する透過色を示す。図31は、実施例6に関する反射スペクトルを示す。図32は、実施例6に関する反射色を示す。図29〜32に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例6は、極めて高反射率で強い色の「青色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における濃青色から、より大きな角度での淡青紫色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図33は、実施例7に関する透過スペクトルを示す。図34は、実施例7に関する透過色を示す。図35は、実施例7に関する反射スペクトルを示す。図36は、実施例7に関する反射色を示す。図33〜36に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例7は、極めて高反射率で強い色の「赤色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における赤橙色から、より大きな角度での金色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図37は、実施例8に関する透過スペクトルを示す。図38は、実施例8に関する透過色を示す。図39は、実施例8に関する反射スペクトルを示す。図40は、実施例8に関する反射色を示す。図37〜40に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例8は、高反射率で強い色の「青色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における濃青色から、より大きな角度での紫色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図41は、実施例9に関する透過スペクトルを示す。図42は、実施例9に関する透過色を示す。図43は、実施例9に関する反射スペクトルを示す。図44は、実施例9に関する反射色を示す。図41〜44に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例9は、高反射率で弱い色〜中程度の色の「青色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における青色から、より大きな角度での紫色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。18個の光学干渉層が、1つの厚い硬質層の下側に埋没されており、この厚い硬質層の上には干渉層は1つしかない。
図45は、実施例10に関する透過スペクトルを示す。図46は、実施例10に関する透過色を示す。図47は、実施例10に関する反射スペクトルを示す。図48は、実施例10に関する反射色を示す。図45〜48に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例10は、高反射率で強い色の「紫色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における紫色から、より大きな角度での金色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。18個の光学干渉層が、1つの厚い硬質層の下側に埋没されており、この厚い硬質層の上には干渉層は1つしかない。
図49は、実施例11に関する透過スペクトルを示す。図50は、実施例11に関する透過色を示す。図51は、実施例11に関する反射スペクトルを示す。図52は、実施例11に関する反射色を示す。図49〜52に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例11は、高反射率で弱い色の「銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、全ての入射角に関して、概ね中間色(銀色)のままである。20個の光学干渉層が、1つの厚い硬質層の下側に埋没されており、この厚い硬質層の上には干渉層は1つしかない。
図53は、実施例11Aに関する透過スペクトルを示す。図54は、実施例11Aに関する透過色を示す。図55は、実施例11Aに関する反射スペクトルを示す。図56は、実施例11Aに関する反射色を示す。図53〜56に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例11Aは、高反射率で弱い色の「銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、全ての入射角に関して、概ね中間色(銀色)のままである。実施例11Aは実施例11と非常に類似しているが、層2、即ち厚い硬質層の厚さが削減されている。実施例11は、この厚い硬質層が、光学性能を大幅に変化させることなく、約0.5〜10マイクロメートルの厚さを有することができることを示している。この最も厚い層の柔軟性は、本開示の全ての実施例に当てはまる。
図57は、実施例11Bに関する透過スペクトルを示す。図58は、実施例11Bに関する透過色を示す。図59は、実施例11Bに関する反射スペクトルを示す。図60は、実施例11Bに関する反射色を示す。図57〜60に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例11Bは、高反射率で弱い色の「銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、全ての入射角に関して、概ね中間色(銀色)のままである。実施例11Bは、擦傷又は損傷イベントをシミュレートするために、材料の最上部50nmが除去されていることを除いて、実施例11Aと同一である。実施例11Bに関する平均反射率及び色は、実施例11Aに極めて類似しており、これは、材料の除去に対する光学的な感受性の低さを実証している。
図61は、実施例11Cに関する透過スペクトルを示す。図62は、実施例11Cに関する透過色を示す。図63は、実施例11Cに関する反射スペクトルを示す。図64は、実施例11Cに関する反射色を示す。図61〜64に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例11Cは、高反射率で弱い色の「銀色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、全ての入射角に関して、概ね中間色(銀色)のままである。実施例11Cは、擦傷又は損傷イベントをシミュレートするために、材料の最上部200nmが除去されていることを除いて、実施例11Aと同一である。実施例11Cに関する平均反射率及び色は、実施例11Aに極めて類似しており、これは、材料の除去に対する光学的な感受性の低さを実証している。
図65は、実施例12に関する透過スペクトルを示す。図66は、実施例12に関する透過色を示す。図67は、実施例12に関する反射スペクトルを示す。図68は、実施例12に関する反射色を示す。図65〜68に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。
実施例12は、低反射率で強い色の「紫色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における紫色から、より大きな角度での赤色、金色、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図69は、実施例13に関する透過スペクトルを示す。図70は、実施例13に関する透過色を示す。図71は、実施例13に関する反射スペクトルを示す。図72は、実施例13に関する反射色を示す。図69〜72に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例13は、低反射率で強い色の「青色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における青色から、より大きな角度での淡青色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図73は、実施例14に関する透過スペクトルを示す。図74は、実施例14に関する透過色を示す。図75は、実施例14に関する反射スペクトルを示す。図76は、実施例14に関する反射色を示す。図73〜76に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例14は、低反射率で中程度〜強い色の「赤色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における赤紫色から、より大きな角度での赤色、金色、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図77は、実施例15に関する透過スペクトルを示す。図78は、実施例15に関する透過色を示す。図79は、実施例15に関する反射スペクトルを示す。図80は、実施例15に関する反射色を示す。図77〜80に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例15は、低反射率で中程度〜強い色の「緑色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における淡緑色から、より大きな角度での淡青色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
図81は、実施例16に関する透過スペクトルを示す。図82は、実施例16に関する透過色を示す。図83は、実施例16に関する反射スペクトルを示す。図84は、実施例16に関する反射色を示す。図81〜84に関する入射スペクトル及び入射角度は、それぞれ図9〜12に関してと同一である。実施例16は、低反射率で強い色の「橙色」の耐擦傷性コーティング(SRC)を、吸収性ガラス基板上に提供した。外部反射色は、垂直入射における淡紫色から、より大きな角度での赤橙色へ、そして中間色(銀色)へと遷移する。
表C:実施例1〜16に関する反射率及び透過率の測定値のまとめ。明所視平均透過率は、これらの実施例で使用した吸収性基板の効果を含むことに留意されたい。(吸収性基板を含まない)コーティングのみに関する透過率は、おおよそ100−%反射率であると理解される。約4%の片面反射率を有する非吸収性の化学強化済みガラスといった透明基板上に配置した、これらの同一のコーティングに関して、各コーティングの例の透過率は、(この非吸収性基板の背面からの4%の反射率を考慮して)おおよそ100−4−%反射率である
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モデル化実施例17〜26
モデル化実施例17〜26は、本明細書に記載の光学コーティングの実施形態を含む物品の反射スペクトルを実証するために、モデル化を使用した。モデル化実施例17〜26では、光学コーティングは、SiO、Si、及びSiO層と、67.3のSiO;3.7のBO;12.7のAl;13.7のNaO;0.01のKO;2.4のMgO;0.01のFe;0.01のZrO;0.09のSnOの公称組成(モル%)を有する、CorningからGorilla(登録商標)ガラスとして市販されているガラス基板とを含んでいた。基板の厚さは、背面からの反射を無視できるよう、半無限としてモデル化され、基板‐コーティング境界面のみからの反射を考慮した。モデル化実施例17〜26は、金属モードスパッタリングシステムで製作されたSiO、Siからの、表Dにおいて特性決定されているような屈折率/分散曲線を使用した。SiOフィルムに関する屈折率は、以下の表に示す通りであり、分散曲線は、表Dにおいて特性決定されているものに類似しているが同一ではない。
コーティング材料に関する屈折率/分散曲線を決定するために、各コーティング材料の層を、シリコンウェハ、及びガラス基板上に、アルミニウム及びケイ素標的からの金属モードスパッタリングによって形成した。形成された層及びガラス基板それぞれの(波長の関数としての)屈折率を、分光エリプソメトリーを用いて測定した。このようにして測定した屈折率を用いて、モデル化実施例17〜26に関する反射スペクトルを算出した。これらのモデル化実施例は、これらを説明する表において、利便性のために単一の屈折率値を使用する。これは、約550nmの波長における分散曲線から選択される1点に対応するものである。特段の記載がない限り、屈折率値は波長550nmにおいて与えられる。
表17〜26は、モデル化実施例17〜26それぞれの層の組成及び厚さを示す。これらの構造体は、図7のものと同様に見えるが、表17〜26に示す特定の層、層組成、及び層厚さを有する。表17〜26の厚さは、光学的厚さではなく物理的厚さである。積層体のうちのどの程度の割合又は厚さが特定の材料製であるかを計算すると、多層干渉積層体の一部として厚い耐擦傷性が含まれている。
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図89は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例17に関する第1表面透過スペクトルを示す。図90は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例17に関する第1表面透過色を示す。図91は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例17に関する第1表面反射スペクトルを示す。図92は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例17に関する反射色を示す。図93は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例17は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.21%;a*値17;b*値−22.6を有し、従って低反射率で強い色の「フクシャ色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図94は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例18に関する第1表面透過スペクトルを示す。図95は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例18に関する第1表面透過色を示す。図96は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例18に関する第1表面反射スペクトルを示す。図97は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例18に関する反射色を示す。図98は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例18は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.35%;a*値17.3;b*値−0.78を有し、従って低反射率で強い色の「ピンク色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図99は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例19に関する第1表面透過スペクトルを示す。図100は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例19に関する第1表面透過色を示す。図101は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例19に関する第1表面反射スペクトルを示す。図102は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例19に関する反射色を示す。図103は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例19は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.38%;a*値12.2;b*値−26.1を有し、従って低反射率で強い色の「フクシャ色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図104は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例20に関する第1表面透過スペクトルを示す。図105は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例20に関する第1表面透過色を示す。図106は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例20に関する第1表面反射スペクトルを示す。図107は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例20に関する反射色を示す。図108は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例20は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.43%;a*値17.1;b*値0.5を有し、従って低反射率で強い色の「ピンク色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図109は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例21に関する第1表面透過率スペクトルを示す。図110は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例21に関する第1表面透過色を示す。図111は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例21に関する第1表面反射スペクトルを示す。図112は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例21に関する反射色を示す。図113は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例21は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.44%;a*値9.5;b*値−19.2を有し、従って低反射率で強い色の「ライラック色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図114は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例22に関する第1表面透過スペクトルを示す。図115は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例22に関する第1表面透過色を示す。図116は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例22に関する第1表面反射スペクトルを示す。図117は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例22に関する反射色を示す。図118は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例22は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.57%;a*値20.1;b*値3.87を有し、従って低反射率で強い色の「赤色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図119は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例23に関する第1表面透過スペクトルを示す。図120は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例23に関する第1表面透過色を示す。図121は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例23に関する第1表面反射スペクトルを示す。図122は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例23に関する反射色を示す。図123は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例23は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.62%;a*値19.1;b*値3.6を有し、従って低反射率で強い色の「赤色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図124は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例24に関する第1表面透過スペクトルを示す。図125は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例24に関する第1表面透過色を示す。図126は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例24に関する第1表面反射スペクトルを示す。図127は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例24に関する反射色を示す。図128は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例24は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.39%;a*値0;b*値−10.5を有し、従って低反射率で中程度の色の「青色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図129は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例25に関する第1表面透過スペクトルを示す。図130は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例25に関する第1表面透過色を示す。図131は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例25に関する第1表面反射スペクトルを示す。図132は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例25に関する反射色を示す。図133は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例25は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.55%;a*値11.6;b*値5.87を有し、従って低反射率で中程度の色の「橙色」コーティングをガラス基板上に提供した。
図134は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例26に関する第1表面透過スペクトルを示す。図135は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例26に関する第1表面透過色を示す。図136は、外側表面に対して6、20、40及び60°の入射角で測定した、実施例26に関する第1表面反射スペクトルを示す。図137は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例26に関する反射色を示す。図138は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65及びF2光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例26は、垂直〜垂直付近の入射角において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:明所視反射率0.48%;a*値−6.9;b*値−0.2を有し、従って低反射率で弱い色〜中程度の色の「緑色」コーティングをガラス基板上に提供した。
表Dは、モデル化実施例1〜26に使用した材料に関する、屈折率対波長(分散)を示す。コーティング材料は、金属モード反応性スパッタリングツールを用いて形成した。ガラスは、公知のガラス溶融及び成形技法を用いて形成した。屈折率は、分光エリプソメトリーを用いて測定した。
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実施例27
実施例27は、実施例17のモデル化積層体を模倣して構成された積層設計を用いて、金属モード堆積ツールで作製された。図139は、外側表面上の6つの異なる位置(A2、A10、A18、C2、C10、及びC18)で測定した、実施例27に関する第1表面反射スペクトルを示す。以下の表27では、各位置に関する垂直入射における明所視反射率(Y)の値、a*値、及びb*値が与えられている。実施例27をモデル化実施例17と比較すると、ここで製作した試料によって達成された明所視反射率及び色が、モデル化実施例の同一の値に近かったことが分かる。
Figure 2020519948
モデル化実施例28〜30、並びに実施例28A、29A及び30A
モデル化実施例28〜30は、本明細書に記載の光学コーティングの実施形態を含む物品の反射スペクトルを実証するために、モデル化を使用した。モデル化実施例28〜30では、光学コーティングは、SiO、及びSiO層と、67.3のSiO;3.7のBO;12.7のAl;13.7のNaO;0.01のKO;2.4のMgO;0.01のFe;0.01のZrO;0.09のSnOの公称組成(モル%)を有する、CorningからGorilla(登録商標)ガラスとして市販されているガラス基板とを含んでいた。第1表面又は片面値として報告されているいずれの値に関して、基板の厚さは、背面からの反射を無視できるよう、半無限としてモデル化され、基板‐コーティング境界面のみからの反射を考慮した。これらのモデル化実施例は、金属モードスパッタリングシステムで製作されたSiOフィルムからの、表Dにおいて特性決定されているような屈折率/分散曲線を使用した。SiOフィルムに関する屈折率は、以下の表に示す通りであり、分散曲線は、表Dにおいて特性決定されているものに類似しているが同一ではない。
コーティング材料に関する屈折率/分散曲線を決定するために、各コーティング材料の層を、シリコンウェハ、及びガラス基板上に、ケイ素標的からの金属モードスパッタリングによって形成した。形成された層及びガラス基板それぞれの(波長の関数としての)屈折率を、分光エリプソメトリーを用いて測定した。このようにして測定した屈折率を用いて、モデル化実施例28〜30に関する反射スペクトルを算出した。これらのモデル化実施例は、これらを説明する表において、利便性のために単一の屈折率値を使用する。これは、約550nmの波長における分散曲線から選択される1点に対応するものである。特段の記載がない限り、屈折率値は波長550nmにおいて与えられる。
表28〜30は、モデル化実施例28〜30それぞれの層の組成及び厚さを示す。これらの構造体は、図7のものと同様に見えるが、表28〜30に示す特定の層、層組成、及び層厚さを有する。表28〜30の厚さは、光学的厚さではなく物理的厚さである。積層体のうちのどの程度の割合又は厚さが特定の材料製であるかを計算すると、多層干渉積層体の一部として厚い耐擦傷性が含まれている。
モデル化実施例28
Figure 2020519948
図140は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例28に関する第1表面透過スペクトルを示す。図141は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例28に関する第1表面透過色を示す。図142は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例28に関する第1表面反射スペクトルを示す。図143は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例28に関する反射色を示す。図143では、点1431、1433、1435、及び1437はそれぞれ、D65光源に関する6、20、40、及び60°の入射角であり、点1432、1434、1436、及び1438はそれぞれ、F2光源に関する6、20、40、及び60°の入射角である。図144は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65(実線)及びF2(破線)光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例28は、垂直〜垂直付近の入射角(6°)において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:第1表面明所視反射率33.5%;反射a*値−32.7;b*値−18.8を有し、従って高反射率で強い色の「青色」コーティングをガラス基板上に提供した。
実施例28A
実施例28Aは、実施例28のモデル化積層体を模倣して構成された積層設計を用いて、金属モード堆積ツールで作製された。図145は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例28Aに関する2表面透過スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%透過率として示す。図146は、実施例28Aに関するD65光源の6°入射光における2表面透過色値を示し(ひし形のデータ点)、ここでa*は約17.2であり、b*は約19.1である。図147は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例28Aに関する2表面反射スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%反射率として示す。図147Aは、外側表面に対する6(実線1476)、20(破線14720)、40(一点鎖線14740)、及び60(二点鎖線14760)°の入射角で測定した、実施例28Aに関する第1表面反射スペクトルを示し、ここで反射率はy軸上の%であり、波長はx軸上のnmである。図148は、D65光源の入射光下での、実施例28Aに関する第1表面反射色値を示し、ここで:
点1486は入射角度6°におけるものであり、a*は約−30.0であり、b*は約−20.5であり;
点14820は入射角度20°におけるものであり、a*は約−29.0であり、b*は約−26.7であり;
点14840は入射角度40°におけるものであり、a*は約−18.7であり、b*は約−42.1であり;
点14860は入射角度60°におけるものであり、a*は約4.9であり、b*は約−46.0である。
D65光源下での第1表面明所視反射率(Y)は、37%である。実施例28Aをモデル化実施例28と比較すると、ここで製作した試料によって達成された第1表面明所視反射率及び第1表面反射色が、モデル化実施例の同一の値に近かったことが分かる。図149は、バーコビッチ押込み試験で測定した、実施例28Aに関する硬度のトレースを、x軸上の(0である空気側から)コーティング表面内への深さ(nm)に対して、y軸に沿ってGPaで示す。図149に示すように、100nmでの硬度は12GPa超であり、300〜700nmでの硬度は18GPa超である。
モデル化実施例29
Figure 2020519948
図150は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例29に関する第1表面透過スペクトルを示す。図151は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例29に関する第1表面透過色を示す。図152は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例29に関する第1表面反射スペクトルを示す。図153は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例29に関する反射色を示す。図153では、点1531、1533、1535、及び1537はそれぞれ、D65光源に関する6、20、40、及び60°の入射角であり、点1532、1534、1536、及び1538はそれぞれ、F2光源に関する6、20、40、及び60°の入射角である。図154は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65(実線)及びF2(破線)光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例29は、垂直〜垂直付近の入射角(6°)において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:第1表面明所視反射率25.5%;反射a*値38.8;b*値5.4を有し、従って高反射率で強い色の「ピンク色」コーティングをガラス基板上に提供した。
実施例29A
実施例29Aは、実施例29のモデル化積層体を模倣して構成された積層設計を用いて、金属モード堆積ツールで作製された。図155は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例29Aに関する2表面透過スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%透過率として示す。図156は、実施例29Aに関するD65光源の6°入射光における2表面透過色値を示し(三角形のデータ点)、ここでa*は約20であり、b*は約1である。図157は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例29Aに関する2表面反射スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%反射率として示す。図157Aは、外側表面に対する6(実線1476)、20(破線14720)、40(一点鎖線14740)、及び60(二点鎖線14760)°の入射角で測定した、実施例29Aに関する第1表面反射スペクトルを示し、ここで反射率はy軸上の%であり、波長はx軸上のnmである。図158は、D65光源の入射光下での、実施例29Aに関する第1表面反射色値を示し、ここで:
点1586は入射角度6°におけるものであり、a*は約36.0であり、b*は約2.2であり;
点15820は入射角度20°におけるものであり、a*は約43.3であり、b*は約6.2であり;
点15840は入射角度40°におけるものであり、a*は約39.1であり、b*は約30.5であり;
点15860は入射角度60°におけるものであり、a*は約5.4であり、b*は約44.8である。
D65光源下での第1表面明所視反射率(Y)は、27%である。実施例29Aをモデル化実施例29と比較すると、ここで製作した試料によって達成された第1表面明所視反射率及び第1表面反射色が、モデル化実施例の同一の値に近かったことが分かる。図159は、バーコビッチ押込み試験で測定した、実施例29Aに関する硬度のトレースを、x軸上の(0である空気側から)コーティング表面内への深さ(nm)に対して、y軸に沿ってGPaで示す。図159に示すように、100nmでの硬度は12GPa超であり、300〜700nmでの硬度は18GPa超である。
モデル化実施例30
Figure 2020519948
図160は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例30に関する第1表面透過スペクトルを示す。図161は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例30に関する第1表面透過色を示す。図162は、外側表面に対して6(実線)、20(破線)、40(一点鎖線)、及び60(二点鎖線)°の入射角で測定した、実施例30に関する第1表面反射スペクトルを示す。図163は、外側表面に対して入射する0°〜90°の全ての入射角に関する、入射D65(実線)及びF2(破線)スペクトルに基づく、実施例30に関する反射色を示す。図163では、点1631、1633、1635、及び1637はそれぞれ、D65光源に関する6、20、40、及び60°の入射角であり、点1632、1634、1636、及び1638はそれぞれ、F2光源に関する6、20、40、及び60°の入射角である。図164は、外側表面に対して入射する0°〜90°の入射角における、D65(実線)及びF2(破線)光源それぞれの関数としての明所視反射率を、対数スケールで示す。実施例30は、垂直〜垂直付近の入射角(6°)において、D65光源の下で、CIE L*a*b*色空間で:第1表面明所視反射率50.1%;反射a*値−0.1;b*値0.2を有し、従って高反射率で強い色の「銀色」コーティングをガラス基板上に提供した。
実施例30A
実施例30Aは、実施例30のモデル化積層体を模倣して構成された積層設計を用いて、金属モード堆積ツールで作製された。図165は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例30Aに関する2表面透過スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%透過率として示す。図166は、実施例30Aに関するD65光源の6°入射光における2表面透過色値を示し(正方形のデータ点)、ここでa*は約−3.3であり、b*は約−0.5である。図167は、D65光源の6°入射光を用いて測定した、実施例30Aに関する2表面反射スペクトルを、x軸上の波長(nm)に対するy軸上の%反射率として示す。図167Aは、外側表面に対する6(実線1676)、20(破線16720)、40(一点鎖線16740)、及び60(二点鎖線16760)°の入射角で測定した、実施例30Aに関する第1表面反射スペクトルを示し、ここで反射率はy軸上の%であり、波長はx軸上のnmである。図168は、D65光源の入射光下での、実施例30Aに関する第1表面反射色値を示し、ここで:
点1686は入射角度6°におけるものであり、a*は約3.0であり、b*は約3.7であり;
点16820は入射角度20°におけるものであり、a*は約1.3であり、b*は約3.0であり;
点16840は入射角度40°におけるものであり、a*は約−2.7であり、b*は約1.7であり;
点16860は入射角度60°におけるものであり、a*は約3.7であり、b*は約1.3である。
D65光源下での第1表面明所視反射率(Y)は、54%である。実施例30Aをモデル化実施例30と比較すると、ここで製作した試料によって達成された第1表面明所視反射率及び第1表面反射色が、モデル化実施例の同一の値に近かったことが分かる。図169は、バーコビッチ押込み試験で測定した、実施例30Aに関する硬度のトレースを、x軸上の(0である空気側から)コーティング表面内への深さ(nm)に対して、y軸に沿ってGPaで示す。図169に示すように、100nmでの硬度は12GPa超であり、300〜700nmでの硬度は18GPaである。
モデル化実施例28〜30、並びに実施例28A、29A、及び30Aは、厚い耐擦傷性層が積層体の上部付近にある場合に、有意な色を達成できることを示す。またこれらの実施例では、耐擦傷性は、とりわけ上記耐擦傷性層の下の層の擦傷からの保護、並びに耐穿孔及び/又は押込み性に関して、良好な機械的性能を提供する。従っていくつかの実施形態では、積層体の最上部層として、又は(積層体上に配置される場合があるいずれの清掃が容易なコーティング層を除く)積層体の最上部の次の層として、耐擦傷性層を有することが有利である。換言すれば、いくつかの実施形態では、積層体中において、少量の低屈折率(及び/又は全ての)材料を耐擦傷性層(最も厚い層)の上に有することが有利である。よって例えば、モデル化実施例28〜30では、積層体の合計厚さの百分率としての耐擦傷性層上の(この場合は低屈折率材料でもある)材料のパーセントは、5%以下、例えば4%以下、例えば3.5%以下、例えば3.0%以下、又は例えば2.75%以下である。更に例えば、積層体中の低屈折率材料の合計%としての、耐擦傷性層の上に配置された低屈折率材料の百分率を低くすることによって、耐擦傷性層の上の低屈折率材料の量を最小化することが有利であり得る。よって例えば、モデル化実施例28〜30では、積層体中の低屈折率材料の合計百分率としての、耐擦傷性層の上の低屈折率材料の百分率は、25.0%未満、例えば20.0%未満、例えば15.0%未満、例えば10.5%未満である。
実施例28A、29A、及び30Aに関して、試料の応力及び平均表面粗度(Ra)を、50mm×50mmの試料サイズにおいて測定し、以下の表Eに示す。表面粗度に関する測定ウィンドウは、2マイクロメートル四方の面積である。各試料における応力は、測定された基板の反りの変化から、ストーニーの式を用いて算出され、ここで上記反りの変化は、コーティング適用前の反りと、コーティング適用後の反りとの差である。(負の数で示される)圧縮応力は、コーティングの機械的特性、例えば耐擦傷性、耐層間剥離性、及び/又は割れ耐性に関して有益である。コーティングの耐久性、及び/又はその上部に適用されたポリマーコーティング、例えば清掃が容易な(easy‐to‐clean:ETC)コーティングの耐久性を促進するために、低い平均表面粗度を有することが有益である。更に、各試料に関する水接触角を、ETCフルオロポリマーのコーティングを表面に適用した後で測定した。水接触角は、表面の疎水性の尺度であり、この角度が大きいほど表面の疎水性は高くなり、撥水性、及び表面の清掃を容易にする能力が促進される。
Figure 2020519948
上の表Eから確認できるように、本開示の実施例は有益なことに、50〜400MPa、例えば100〜300MPa、例えば100〜250MPa、例えば100MPa〜400MPa、例えば200MPa〜400MPa、例えば200MPa〜300MPaの圧縮応力を提供できる。更に、これもまた表Eから、本開示の実施例は有益なことに、5nm未満、例えば4nm未満、例えば3nm以下、例えば2〜5nm、例えば2.5〜3.5nm、例えば2.5〜3nmの平均表面粗度Raを提供できる。
本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書中で使用される場合、用語「約(about)」は、量、サイズ、処方、パラメータ、並びに他の量及び特性が、正確でなく、かつ正確である必要はないものの、所望に応じて、許容誤差、変換係数、四捨五入、測定誤差等、及び当業者に公知の他の要因を反映して、おおよそのもの、及び/又はより大きな若しくはより小さなものであってよいことを意味する。ある数値、又はある範囲の端点を記述する際に用語「約」が使用されている場合、本開示は、言及されている特定の値、又は端点を含むものと理解されるものとする。本明細書中の数値又は範囲の端点が、「約」と記載されているかどうかにかかわらず、上記数値又は上記範囲の端点は、以下の2つの実施形態、即ち:「約」で修飾された実施形態;及び「約」で修飾されていない実施形態を含むことを意図している。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係においても、また他方の端点とは無関係にも、重要であることが理解されるだろう。
本明細書中で使用される場合、用語「略、実質的な(substantial)」、「略、実質的に(substantially)」及びその変化型は、記述されている特徴が、ある値又は記述に等しいか又はおおよそ等しいことを示すことを意図している。例えば「略平面状の(substantially planar)」表面は、平面状のであるか又はおおよそ平面状である表面を指すことを意図している。更に、「略、実質的に」は、2つの値が等しいか又はおおよそ等しいことを指すことを意図している。いくつかの実施形態では、「略、実質的に」は、互いの約10%以内、例えば互いの約5%以内、又は互いの約2%以内の値を指すことができる。
本明細書中で使用される場合、方向に関する用語、例えば上方(up)、下方(down)、右(right)、左(left)、前方(front)、後方(back)、頂部(top)、底部(bottom)は、ここで図示されている状態の図面を参照して使用されているだけのものであり、絶対的な配向を暗示することを意図したものではない。
本明細書中で使用される場合、単数形「ある(a、an)」は「少なくとも1つの(at least one)」を意味し、そうでないことが明示的に示されていない限り、「唯一の(only one)」に限定されないものとする。よって例えば、「ある構成部品(a component)」に関する言及は、文脈によってそうでないことが明示的に示されていない限り、2つ以上の上記構成部品を有する実施形態を含む。
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
大表面を有する基板;及び
上記大表面上に配置される、光学コーティングであって、上記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、上記多層干渉積層体は、上記大表面に対向する外側表面を有する、光学コーティング
を備える、物品であって、
上記物品は、上記外側表面上において約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈し、
上記物品は:
垂直付近の入射において測定した場合に、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって約10%以下の、上記外側表面において測定される片側平均明所視光反射率;並びに
0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標であって、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含む、物品反射色座標
を呈し、
上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、物品。
実施形態2
大表面を有する基板;及び
上記大表面上に配置される、光学コーティングであって、上記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、上記多層干渉積層体は、上記大表面に対向する外側表面を有する、光学コーティング
を備える、物品であって、
上記物品は、上記外側表面上において約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈し、
上記物品は、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって、少なくとも1つの垂直付近の入射角に関して上記外側表面で測定した場合に:
(1)約12%以上の片側明所視平均光反射率;及び
(2)約12%以上の片側最大反射率
のうちの少なくとも一方を呈する、物品。
実施形態3
上記物品は、0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈し、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含み、
上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、実施形態2に記載の物品。
実施形態4
上記物品は、0°〜90°の全ての入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈し、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記反射色座標のうちの少なくとも1つを含み、
上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、実施形態2に記載の物品。
実施形態5
上記物品は:
約400nm〜約800nmの光波長範囲にわたって、約5%〜約50%の明所視平均光透過率;
垂直な入射において、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12未満の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品透過色座標であって、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記透過色座標のうちの少なくとも1つを含む、物品透過色座標
を呈し、
上記基準点が上記色座標(a*=0,b*=0)である場合、上記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
上記基準点が上記基板の上記色座標である場合、上記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、実施形態1〜4のいずれか1つに記載の物品。
実施形態6
上記物品はまた、0°〜90°の全ての入射角において、国際照明委員会の光源の下で、上記外側表面において測定した場合に、基準点から約12未満の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品透過色座標を呈し、上記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び上記基板の上記透過色座標のうちの少なくとも1つを含む、実施形態5に記載の物品。
実施形態7
上記物品は:
Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°〜80°の少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以上の反射角度色シフト
を呈し、
角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の上記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、上記入射照明角度において視認した場合の上記物品の座標を表す、実施形態1〜3のいずれか1つに記載の物品。
実施形態8
上記物品は:
Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°以上の少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以下の反射角度色シフト
を呈し、
角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の上記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、上記入射照明角度において視認した場合の上記物品の座標を表す、実施形態1〜3のいずれか1つに記載の物品。
実施形態9
上記物品は:
Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して0°〜60°の全ての入射照明角度に関して、約12以下の反射角度色シフト
を呈し、
角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の上記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、上記入射照明角度において視認した場合の上記物品の座標を表す、実施形態8に記載の物品。
実施形態10
上記物品は、約20°〜約60°の全ての入射証明角度において、約6以下の角度色シフトを呈する、実施形態4〜8のいずれか1つに記載の物品。
実施形態11
上記基板は、上記物品の上記最大硬度未満の硬度を有する、実施形態1〜10のいずれか1つに記載の物品。
実施形態12
上記多層干渉積層体は複数の層を備え、
上記複数の層は、第1の低RI層、及び第2の高RI層を含む、実施形態1〜11のいずれか1つに記載の物品。
実施形態13
上記多層干渉積層体は、上記第1の低RI層と上記第2の高RI層とが交互になるような複数の区間を備える、実施形態12に記載の物品。
実施形態14
上記多層干渉積層体は最大で約10個の上記区間を備える、実施形態13に記載の物品。
実施形態15
上記片側平均光反射率は、約6°〜約40°の視野角において、上記光波長範囲にわたって約2%以下である、実施形態1に記載の物品。
実施形態16
上記基板は、非晶質基板又は結晶質基板を含む、実施形態1〜15のいずれか1つに記載の物品。
実施形態17
上記非晶質基板は、ソーダライムガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラス、及びアルカリアルミノボロシリケートガラスからなる群から選択されたガラスを含む、実施形態16に記載の物品。
実施形態18
上記ガラスは化学強化されており、上記化学強化されたガラス内に、上記化学強化されたガラスの表面から、約10μm以上の圧縮深さ(DOC)まで延在する、表面CSが250 MPa以上である圧縮応力(CS)層を備える、実施形態17に記載の物品。
実施形態19
上記光学コーティングの上に配置された、清掃が容易なコーティング、ダイヤモンド様コーティング、又は耐擦傷性コーティングを更に備える、実施形態1〜18のいずれか1つに記載の物品。
実施形態20
上記光学コーティングは、約500nm〜約5000nmの厚さを有する耐擦傷性層を備える、実施形態1〜4のいずれか1つに記載の物品。
実施形態21
上記多層干渉積層体は、上記耐擦傷性層と上記基板との間に配置される、実施形態20に記載の物品。
実施形態22
上記耐擦傷性層は、上記基板と上記多層干渉積層体との間に配置される、実施形態20に記載の物品。
実施形態23
上記多層干渉積層体は、第1の部分及び第2の部分を備え;
上記耐擦傷性層は、上記第1の部分と上記第2の部分との間に配置され;
上記第2の部分、上記耐擦傷性層、及び上記第1の部分は、上記基板上にこの順で配置される、実施形態20に記載の物品。
実施形態24
上記第1の部分は、10GPa以下の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備え、
10GPa未満の硬度を有する上記第1の部分の層の合計厚さは、300nm以下である、実施形態23に記載の物品。
実施形態25
上記多層干渉積層体は、10GPa以下の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備える、実施形態20〜22のいずれか1つに記載の物品。
実施形態26
10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の合計厚さは、600nm以下である、実施形態25に記載の物品。
実施形態27
10GPa以下の硬度を有する上記多層干渉積層体の層の上記合計厚さは、上記多層干渉積層体の合計厚さの45%以下である、実施形態25に記載の物品。
実施形態28
上記物品は、約400nm〜約800nmの光波長範囲にわたって約50%〜約95%の平均明所視光透過率を呈する、実施形態1に記載の物品。
実施形態29
上記多層干渉積層体が、約400nm〜約800nmの光波長範囲にわたって約50%〜約95%の平均明所視光透過率を呈する、実施形態1〜4のいずれか1つに記載の物品。
実施形態30
上記光学コーティングの最上部200nmの除去前の垂直付近の明所視平均反射率及び反射色に対して、上記光学コーティングの最上部200nmを除去した場合に:
上記垂直付近の明所視平均反射率は、約10%以下だけ変化し、
0〜90°の全ての角度に関する反射色の範囲は、約6以下だけシフトする、実施形態1〜4のいずれか1つに記載の物品。
実施形態31
上記物品がサングラスレンズである、実施形態1〜30のいずれか1つに記載の物品。
実施形態32
上記物品が耐擦傷性鏡である、実施形態1〜30のいずれか1つに記載の物品。
実施形態33
レンズを含むガラスであって、上記レンズは、実施形態1〜30のいずれか1つに記載の物品を含む、ガラス。
実施形態34
消費者向け電子製品であって:
前面、背面及び側面を有するハウジング;
少なくとも一部が上記ハウジング内に設けられた電気部品であって、上記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に、又は上記前面に隣接して、設けられる、電気部品;並びに
上記ディスプレイの上に配置されたカバー基板
を備え、
上記ハウジングの一部分又は上記カバー基板のうちの少なくとも一方は、実施形態1〜30のいずれか1つに記載の物品を含む、消費者向け電子製品。
80 光学フィルム
100 物品
110 基板、強化基板
112 大表面、第1の対向する大表面
114 大表面、第2の対向する大表面
116、118 小表面
120 光学コーティング
122 外側表面
130 多層干渉積層体
130A 第1の低RI層
130B 第2の高RI層
130C 第3の層
131 キャッピング層
132 区間
140 追加のコーティング
150 耐擦傷性層
201 強化アルミノシリケートガラス基板
300 12層光学コーティング
305、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400 層
345 層、耐擦傷性層
345A、345B、345C、345D、345E、345F、345G、345H、345I 副層
845 耐擦傷性コーティング
8600 サングラス
8610 レンズ
8620 フレーム
8630 ブリッジ
8640 テンプル
8700 消費者向け電子デバイス
8702 ハウジング
8704 前面
8706 背面
8708 側面
8710 ディスプレイ
8712 カバー基板

Claims (15)

  1. 大表面を有する基板;及び
    前記大表面上に配置される、光学コーティングであって、前記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、前記多層干渉積層体は、前記大表面に対向する外側表面を有する、光学コーティング
    を備える、物品であって、
    前記物品は、前記外側表面上において約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈し、
    前記物品は:
    垂直付近の入射において測定した場合に、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって約10%以下の、前記外側表面において測定される片側平均明所視光反射率;並びに
    0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、前記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標であって、前記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び前記基板の前記反射色座標のうちの少なくとも1つを含む、物品反射色座標
    を呈し、
    前記基準点が前記色座標(a*=0,b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、物品。
  2. 大表面を有する基板;及び
    前記大表面上に配置される、光学コーティングであって、前記光学コーティングは多層干渉積層体を備え、前記多層干渉積層体は、前記大表面に対向する外側表面を有する、光学コーティング
    を備える、物品であって、
    前記物品は、前記外側表面上において約100nm〜約500nmの押込み深さに沿ってバーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合に、約12GPa以上の最大硬度を呈し、
    前記物品は、約400nm〜約700nmの光波長範囲にわたって、少なくとも1つの垂直付近の入射角に関して前記外側表面で測定した場合に:
    (1)約12%以上の片側明所視平均光反射率;及び
    (2)約12%以上の片側最大反射率
    のうちの少なくとも一方を呈する、物品。
  3. 前記物品は、0°〜90°の少なくとも1つの入射角に関して、国際照明委員会の光源の下で、前記外側表面において測定した場合に、基準点から約12超の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品反射色座標を呈し、前記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び前記基板の前記反射色座標のうちの少なくとも1つを含み、
    前記基準点が前記色座標(a*=0,b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、請求項2に記載の物品。
  4. 前記物品は:
    約400nm〜約800nmの光波長範囲にわたって、約5%〜約50%の明所視平均光透過率;
    垂直な入射において、国際照明委員会の光源の下で、前記外側表面において測定した場合に、基準点から約12未満の基準点色シフトを呈する、(L*,a*,b*)測色系における物品透過色座標であって、前記基準点は、色座標(a*=0,b*=0)、及び前記基板の前記透過色座標のうちの少なくとも1つを含む、物品透過色座標
    を呈し、
    前記基準点が前記色座標(a*=0,b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a*物品+(b*物品)によって定義され、
    前記基準点が前記基板の前記色座標である場合、前記色シフトは√((a*物品−a*基板+(b*物品−b*基板)によって定義される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の物品。
  5. 前記物品は:
    Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°〜80°の少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以上の反射角度色シフト
    を呈し、
    角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の前記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、前記入射照明角度において視認した場合の前記物品の座標を表す、請求項1〜4のいずれか1項に記載の物品。
  6. 前記物品は:
    Aシリーズ光源、Bシリーズ光源、Cシリーズ光源、Dシリーズ光源、及びFシリーズ光源からなる群から選択された国際照明委員会の光源の下で、垂直な入射に対して20°以上の少なくとも1つの入射照明角度に関して、約12以下の反射角度色シフト
    を呈し、
    角度色シフトは、等式√((a*2−a*1)2+(b*2−b*1)2)を用いて算出され、a*1及びb*1は、垂直な入射において視認した場合の前記物品の座標を表し、a*2及びb*2は、前記入射照明角度において視認した場合の前記物品の座標を表す、請求項1〜4のいずれか1項に記載の物品。
  7. 前記基板は、前記物品の前記最大硬度未満の硬度を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の物品。
  8. 前記多層干渉積層体は複数の層を備え、
    前記複数の層は、第1の低RI層、及び第2の高RI層を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の物品。
  9. 前記多層干渉積層体は、前記第1の低RI層と前記第2の高RI層とが交互になるような複数の区間を備え、
    前記多層干渉積層体は最大で約10個の前記区間を備える、請求項8に記載の物品。
  10. 前記片側平均光反射率は、約6°〜約40°の視野角において、前記光波長範囲にわたって約2%以下である、請求項1に記載の物品。
  11. 前記光学コーティングは、約500nm〜約5000nmの厚さを有する耐擦傷性層を備え、
    前記多層干渉積層体は、前記耐擦傷性層と前記基板との間に配置される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の物品。
  12. 前記多層干渉積層体は、10GPa以下の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備え、
    10GPa以下の硬度を有する前記多層干渉積層体の層の合計厚さは、600nm以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の物品。
  13. 前記多層干渉積層体は、10GPa以下の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層、並びに12GPa以上の硬度を有する材料からなる少なくとも1つの層を備え、
    10GPa以下の硬度を有する前記多層干渉積層体の層の前記合計厚さは、前記多層干渉積層体の合計厚さの45%以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の物品。
  14. 前記物品は、約400nm〜約800nmの光波長範囲にわたって約50%〜約95%の平均明所視光透過率を呈する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の物品。
  15. 前記光学コーティングの最上部200nmの除去前の垂直付近の明所視平均反射率及び反射色に対して、前記光学コーティングの最上部200nmを除去した場合に:
    前記垂直付近の明所視平均反射率は、約10%以下だけ変化し、
    0〜90°の全ての角度に関する反射色の範囲は、約6以下だけシフトする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の物品。
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