TW201335090A - 抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法 - Google Patents

抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201335090A
TW201335090A TW102101164A TW102101164A TW201335090A TW 201335090 A TW201335090 A TW 201335090A TW 102101164 A TW102101164 A TW 102101164A TW 102101164 A TW102101164 A TW 102101164A TW 201335090 A TW201335090 A TW 201335090A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
glass
layer
solution
parameter material
refractive parameter
Prior art date
Application number
TW102101164A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI641570B (zh
Inventor
Melissa Danielle Cremer
Steven Bruce Dawes
Shandon Dee Hart
Lisa Ann Hogue
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of TW201335090A publication Critical patent/TW201335090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI641570B publication Critical patent/TWI641570B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/061Special surface effect
    • B05D5/063Reflective effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3417Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/113Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115Multilayers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/70Properties of coatings
    • C03C2217/73Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C03C2217/734Anti-reflective coatings with specific characteristics comprising an alternation of high and low refractive indexes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/10Deposition methods
    • C03C2218/11Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/113Deposition methods from solutions or suspensions by sol-gel processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/10Deposition methods
    • C03C2218/11Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/116Deposition methods from solutions or suspensions by spin-coating, centrifugation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24355Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975No layer or component greater than 5 mils thick
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本文所說明的是具有增進抗反射性的塗佈之玻璃或玻璃-陶瓷製品。進一步說明的是製造與使用這些增進之製品的方法。塗佈之製品一般係包含一玻璃或玻璃-陶瓷基板以及配置於其上的一多層塗層。該多層塗層並不是自由常設之黏著劑薄膜,而是一種形成在該玻璃或玻璃-陶瓷基板上或上方之塗層。

Description

抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法
本申請案主張在2012年1月13日所申請的美國臨時專利申請案第61/586,234號的優先權權益,在下文中完整提出時,本文所倚賴之內容係藉由引用形式而被整體併入本文。
本發明一般係關於抗反射或抗反射性塗層。更特別地,本文所述之各種具體實施例是關於上方配置有低溫處理之多層塗層而使得塗佈製品具有增進之抗反射性的玻璃或玻璃-陶瓷製品,以及製造與使用這些塗佈製品的方法。
在各種應用中都需要抗反射技術,以減少表面之光反射及/或增進光通過表面之透射性。作為說明,來自外部光源、射於一既定表面上的光可自表面反射,而反射的光影像對於人對下方表面與其內容的理解則有不良影響。亦即,反射的影像會於下方表面的影像重疊,而明顯降低下方表面影 像的可視性。同樣地,當入射光是來自一內部光源時,例如在背景光表面的例子中,光的內部反射會對於人對表面與其內容的理解有不良影響。在此例中,內部反射的光會降低透射通過表面的光的總量。因此,需要抗反射或抗反射性技術來使光的外部及/或內部反射達到最低,以使一表面可依需要而被看見。
在電子顯示器產業中,為能對抗增加之反射性及/或降低之透射性的不良影響,係已經發展出各種抗反射技術。這類技術已經包含了使用直接施用至顯示器螢幕或視窗表面的黏著劑薄膜,以提供抗反射表面。在某些例子中,可於這些黏著劑薄膜上塗佈另外的多重參數干涉塗層,其可避免從螢幕的反射。可惜的是,在施用黏著劑薄膜期間,在顯示器螢幕與薄膜之間通常會有空氣存在其間。這會產生看不見的氣穴,並且會妨礙顯示影像被適當看見。此外,這類薄膜很容易在使用中被刮傷,因而缺乏為能延長使用所需之耐用性。
除了專注於黏著劑薄膜以外,替代的抗反射技術係已實施了可直接配置在顯示器表面上之塗層。這類塗層可避免在施用期間所產生的氣穴相關問題,但不必提供增進之耐用性。舉例而言,目前某些以聚合物為基礎之抗反射塗層(例如氟化聚合物)對玻璃的黏著性不佳,且/或具有低抗刮性。此外,當施用至化學性強化的玻璃時,現有的某些塗佈技術則會實質降低下方玻璃的強度。舉例而言,以溶膠-凝膠為基礎之塗層需要一高溫固化步驟(亦即,大於或等於約攝氏400度(400℃)),當該塗層在強化處理之後被施用至一化學性 強化玻璃時,即會使強化期間供予玻璃的有利壓縮應力降低。
因此,仍需要有不受現有技術相關缺點影響之增進抗反射技術。本發明即與這類技術的提供有關。
本文所說明的是具有抗反射性質的各種製品,以及這些製品的製造與使用方法。這些抗反射性質是藉由低溫處理、配置在製品的表面(的至少一部分)上之多層塗層的方式所提供。
一種塗佈製品類型包含一玻璃或玻璃-陶瓷基板以及配置在該玻璃或玻璃-陶瓷基板的一表面的至少一部分上之一多層塗層,該多層塗層具有之一平均厚度係小於或等於約1微米。該多層塗層可包含一低折射參數材料層以及一高折射參數材料層,該低折射參數材料層具有在波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數,該高折射參數材料層具有在波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數。該低折射參數材料層離該玻璃或玻璃-陶瓷基板最遠。該塗佈製品具有之一光譜反射率為小於或等於約該玻璃或玻璃-陶瓷基板在波長為約450奈米至約750奈米下單獨測得的光譜反射率的85%。該多層塗層本身具有在波長約450奈米至約750奈米之光譜間為低於5%之一光譜反射率。
在某些具體實施方式中,塗佈製品可進一步包括配置於該玻璃或玻璃-陶瓷基板與該多層塗層之間的一中間層。該中間層包含一抗炫光塗層、一提供色彩組成份、一提供不 透光性組成份、或一黏著劑或提高相容性之組成份。
在某些例子中,該玻璃或玻璃-陶瓷基板包含一矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、或硼鋁矽酸鹽玻璃,且視情況而包含鹼性及/或鹼土族改質劑。在其他情況下,玻璃或玻璃-陶瓷基板可為包含玻璃相與陶瓷相之玻璃-陶瓷,其中陶瓷相包含β-鋰輝石、β-石英、霞石、六方鉀霞石、或三斜霞石。
在塗佈製品的某些具體實施方式中,該玻璃或玻璃-陶瓷基板具有之一平均厚度係小於或等於約2毫米。
該多層塗層的其中至少一層可具有奈米等級的孔洞。
在某些使用中,塗佈製品可作為一電子裝置之一觸控顯示器螢幕或蓋板的一部分、一電子裝置之一非觸控元件、一家用裝置的一表面、或一車輛元件的一表面。
另一種類型的塗佈製品可包含一化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板以及直接配置在該化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板上的一多層塗層,該多層塗層具有之一平均厚度係小於或等於約100奈米。該多層塗層可包含一低折射參數材料層(具有在波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數)與一高折射參數材料層(具有在波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數)。該低折射參數材料層離該化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板最遠。該化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板可具有一壓縮層,該壓縮層具有之層深度為大於或等於20微米,且在配置有該多層塗層之前與 之後都呈現出至少為400 MPa的壓縮強度。該塗佈製品具有在波長約450奈米至約750奈米之光譜間為低於7%之一光譜反射率。該塗佈製品具有的光透射率為至少約94%。在根據ASTM測試程序D1003進行測量時,該塗佈製品具有的霧度(haze)為低於或等於約0.1%。同時,在以ASTM測試程序D3363-05進行測量時,該塗佈製品呈現出至少為6H的抗刮性。
在此類型之塗佈製品的某些具體實施方式中,自該塗佈製品在使用耐摩擦牢度測定儀(Crockmeter)進行第一次摩擦的光譜反射率初始量測開始,在使用耐摩擦牢度測定儀進行100次摩擦之後,塗佈製品的光譜反射率的變化量為低於約5%,且在使用耐摩擦牢度測定儀進行5000次摩擦之後,其變化量為低於約10%。
該多層塗層的其中至少一層可包含奈米等級的孔洞。
在某些例子中,該低折射參數材料為二氧化矽,而該高折射參數材料為二氧化鈦。
一種製造一塗佈製品的方法可包括提供一玻璃或玻璃陶瓷基板之步驟。該方法可包括製備一第一溶液,該第一溶液包含一高折射參數材料或該高折射參數材料之一前驅物,其中該高折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數,且其中該第一溶液不含最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體。此外,該方法包含於該玻璃或玻璃-陶瓷基板的一表面上配置該第一溶液。該 方法更包含於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第一溶液之該基板加熱,以於該玻璃或玻璃-陶瓷基板的該表面上形成包含該高折射參數材料之一第一層。
該方法也可包含製備一第二溶液,該第二溶液包含一低折射參數材料或該低折射參數材料之一前驅物,其中該低折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數,且其中該第二溶液不含最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體。該第二溶液可被配置在該高折射參數材料之該第一層上,然後於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第二溶液之該基板加熱,以於該第一層上形成包含該低折射參數材料之一第二層。
該方法可更包括在配置該第一溶液之前,先在該玻璃或玻璃-陶瓷基板之該表面的至少一部分上形成一中間層,其中該中間層包含一抗炫光塗層、一提供色彩組成份、一提供不透光性組成份、或一黏著劑或提高相容性之組成份。
另外,該方法可更包括製備一第三溶液,該第三溶液含有一高折射參數材料或該高折射參數材料之一前驅物,其中該高折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數,且其中該第三溶液不含一最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體。然後於該第二層上配置該第三溶液,接著於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第三溶液之該基板加熱,以於該第二層上形成包含該高折射參數材料之一第三層。
該方法可更包括製備一第四溶液,該第四溶液含有 一低折射參數材料或該低折射參數材料之一前驅物,其中該低折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數,且其中該第四溶液不含一最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體。然後是於該高折射參數材料之該第三層上配置該第四溶液,以及於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第四溶液之該基板加熱,以於該第三層上形成包含該低折射參數材料之一第四層。
在這類例子中,該第二溶液的該低折射參數材料或該低折射參數材料之該前驅物可與該第四溶液的該低折射參數材料或該低折射參數材料之該前驅物相同。類似地,該第一溶液的該高折射參數材料或該高折射參數材料之該前驅物可與該第三溶液的該高折射參數材料或該高折射參數材料之該前驅物相同。
此類型的塗佈製品可具有之一光譜反射率為小於或等於約該玻璃或玻璃-陶瓷基板在波長為約450奈米至約750奈米下單獨測得的光譜反射率的85%。同時,該塗佈製品在波長為約450奈米至約750奈米之光譜中所具之光譜反射率為低於7%。
應理解前述簡要說明與下述詳細說明係描述了各個具體實施例,且其意欲提供概要或架構來理解所請求之標的的本質與特性。所包含的如附圖式係用以提供對各個具體實施例的進一步理解,且這些圖式皆納入本說明書中並構成說明書的一部分。圖式說明了本文所述的各個具體實施例,且與說明內容一起用於解釋所請求之標的的原理與運作。
第1圖圖示說明根據實例1之各種製品的光譜反射率。
第2圖圖示說明根據實例2之各種製品的光譜反射率。
自從下述實施方式說明、如附圖式與如附申請專利範圍即可明顯理解這些與其他構想、優點與顯著特徵。
現參照圖式來進一步詳細說明例示具體實施例,其中相同的元件符號是代表數個圖式中相同的部件。在通篇說明中,各個元件可藉具有具體數值或參數而被識別。然而這些項目係被提供作為本發明說明之例示之用。確實,例示具體實施例並不限制各種構想與概念,因為有許多相當之參數、尺寸、範圍及/或數值皆可被實施。同樣地,用語「第一」、「第二」、「主要」、「次要」、「上」、「下」、「末端」、「近側」等,都不代表任何次序、量值或重要性,而是使用於區分一元件與另一元件。此外,用語「一」與「該」不代表數量的限制,而是代表存在「至少一個」所指項目。
本文所述為具有增進之抗反射性的各種塗佈製品,以及這些塗佈製品的製造與使用方法。在本文中,用語「抗反射性」或「抗反射」一般是指一表面在關注光譜中抵抗入射於該表面之光的光譜反射的能力。
一般而言,增進之製品包括一玻璃或玻璃-陶瓷基板以及直接或間接配置於其上的一多層塗層。相較於缺乏該多層塗層的類似或相同製品而言,該多層塗層有利地提供製品在至少約450奈米至約750奈米的波長間之增進之抗反射性。亦即,該多層塗層用以減少來自該塗佈製品表面上至少一實質部分之可見光(橫越約380奈米至約750奈米)的光譜反射。此外,且如同下文中將更詳細說明者,在其他特徵中,這些塗佈製品可呈現高透射性、低霧度與高耐用性。
如上述說明,上方直接或間接配置有多層塗層之基板係可包含玻璃或玻璃-陶瓷材料。玻璃或玻璃-陶瓷材料的選擇並不限於特定組成份,而可使用各種玻璃或玻璃-陶瓷組成份來得到增進之抗反射性。舉例而言,關於玻璃,所選擇之材料可為矽酸鹽、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、或硼鋁矽酸鹽玻璃組成物之廣泛範圍中的任何一者,視情況而可包括一或多種鹼性及/或鹼土族改質劑(modifier)。藉由說明,一個這種組成份係包括下列成份:莫耳百分率為58-72%(mol%)的二氧化矽、9-17 mol%的氧化鋁(Al2O3)、2-12 mol%的氧化硼(B2O3)、8-16 mol%的氧化鈉(Na2O)、以及0-4 mol%的氧化鉀(K2O),其中比例,改質劑包含鹼金屬氧化物。其他玻璃組成份包括下列成份:61-75 mol%的二氧化矽、7-15 mol%的氧化鋁、0-12 mol%的氧化硼、9-21 mol%的氧化鈉、0-4 mol%的氧化鉀、0-7 mol%的氧化鎂、以及0-3 mol%的氧化鈣。另外的例示玻璃組成份包含下列成份:60-70 mol%的二氧化矽、6-14 mol%的氧化鋁、0-15 mol% 的氧化硼、0-15 mol%的氧化鋰、0-20 mol%的氧化鈉、0-10 mol%的氧化鉀、0-8 mol%的氧化鎂、0-10 mol%的氧化鈣、0-5 mol%的氧化鋯、0-1 mol%的氧化錫、0-1 mol%的氧化鈰、低於50 ppm的氧化鋁、以及低於50 ppm的氧化銻,其中12 mol%Li2O+Na2O+K2O20 mol%,且0 mol%MgO+CaO10 mol%。還有其他的例示玻璃組成份包含下列成份:55-75 mol%的二氧化矽、8-15 mol%的氧化鋁、10-20 mol%的氧化硼、0-8 mol%的氧化鎂、0-8 mol%的氧化鈣、0-8 mol%的氧化鍶、以及0-8 mol%的氧化鋇。
同樣地,關於玻璃-陶瓷,所選材料可為玻璃相與陶瓷相之廣泛範圍中的任何一者。例示之玻璃-陶瓷包含下述材料,其中玻璃相係由矽酸鹽、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、或硼鋁矽酸鹽所形成,而陶瓷相是由β-鋰輝石、β-石英、霞石、六方鉀霞石、或三斜霞石所形成。
玻璃或玻璃-陶瓷基板可採各種物理形式。亦即,從一截面觀點而言,該基板可為平坦的或平面的,或其可為彎面及/或急遽彎曲。同樣地,該基板可為單一的單元物件,或是可為一多層式結構或層積體。此外,該基板可視情況而經退火及/或強化(例如,藉由熱強化、化學離子交換、或類似程序)。
直接或間接配置在該基板的至少一部分表面上之該多層塗層可由各種材料形成。一般而言,該多層塗層包含至少一高折射參數材料層(亦即,在以波長為589奈米之黃色雙鈉光D線下測得之折射參數係大於或等於1.6),以及一低 折射參數材料層(亦即,在以波長為589奈米之黃色雙鈉光D線下測得之折射參數係低於1.6)。在某些實施方式中,該多層塗層可包含與複數個低折射材料層排列為交錯方式的複數個高折射參數材料層。無論膜層的數量為何,最外層(亦即離玻璃或玻璃-陶瓷基板最遠的)將包含一低折射參數材料。雖然低折射參數材料可作為最內層(亦即最接近玻璃或玻璃-陶瓷的表面),但該最內層也可包含一高折射參數材料。在多層塗層的某些實施方式中,其一或多層可具孔隙性,如下文將進一步所說明。
用以形成多層塗層的材料係經過選擇,使得他們可對最終的塗佈製品提供其他的所需特性(例如適當程度的霧度、透射性、耐用性等)。例示之高折射參數材料包括氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、三氟化鈰、二氧化鋅、二氧化錫、鑽石等。例示之低折射參數材料包含二氧化矽、氟化鎂、熔融石英(f-SiO2)等。
在某些具體實施例中,這些塗佈製品可包括夾置在該玻璃或玻璃-陶瓷基板以及該多層塗層之間的一層。此一視需要而配置的中間層可用以對該塗佈製品提供附加的特徵(例如抗炫光性或抗炫光特性、色度、不透光性、在該多層塗層的最內層與該基板之間增進之黏著性或相容性等等)。這類材料為熟習本發明所屬領域技術之人所習知。
用於製造上述塗佈製品的方法一般包含了提供一玻璃或玻璃-陶瓷基板、以及於該基板的表面的至少一部分上形成多層塗層之步驟。然而,在實施有視需要而設之中間層的 具體實施例中,這些方法一般係包含一附加步驟:在形成該多層塗層之前,先在該基板的至少一部分表面上形成該中間層。應注意當實施該中間層時,該基板上被該多層塗層所覆蓋的表面部分不需要與被該中間層所覆蓋的表面部分相同。
在玻璃或玻璃-陶瓷基板、多層塗層、以及視需要之中間層中所使用的材料選擇係基於最終塗佈製品所需的特定應用而進行。然而一般而言,可從塗佈製品之上述內容來選擇具體材料。
基板的提供可包括選擇已製造之一玻璃或玻璃-陶瓷物件,或是可對已製造之玻璃或玻璃-陶瓷物件進行處理,以製備形成視需要之中間層或奈米孔洞之塗層。這類預先塗佈處理的實例包括物理或化學性潔淨、物理或化學性強化、物理或化學性蝕刻、物理或化學性拋光、退火、成形等。這類程序為熟習本發明所屬領域技術之人所習知。
當已經選擇及/或製備該玻璃或玻璃-陶瓷基板,即可在基板上配置視需要之中間層或是多層塗層。根據所選的材料而定,可使用各種技術來形成這些塗層。重要的是要注意本文所述的這些塗層(亦即視需要之中間層以及多層塗層)並不是可施用(例如經由黏著劑或其他固定方式)至基板表面的自由常設薄膜,而是實際上為物理性形成於基板表面上。
一般而言,視需要之中間層係可利用化學氣相沉積(CVD)之變化形式(例如電漿增強之CVD、氣膠輔助之CVD、有機金屬之CVD等)中的任何一種、物理氣相沉積(PVD)之變化形式(例如離子輔助之PVD、脈衝雷射沉積、 陰極電弧沉積、濺鍍等)中的任何一種、噴塗、旋塗、浸塗、噴墨、溶膠-凝膠製程等。這類程序為熟習本發明所屬領域技術之人所習知。
相較之下,該多層塗層則是使用許多種以溶液為基礎之製程所形成,其中包括了噴塗、旋塗、浸塗、噴墨、凹版印刷塗佈、凹凸透鏡塗佈、以及溶膠-凝膠製程。同樣地,這類程序為熟習本發明所屬領域技術之人所習知。
該多層塗層中的每一層都是個別形成的。在實施以溶液為基礎之程序以形成該多層塗層中的一特定層之前,必須形成該特定層的塗佈材料之溶液。此一步驟可像是使特定層之該塗佈材料之一前驅物散佈或溶解於一溶劑中以使膠體粒子或聚結體的形成降至最低般簡單。具體而言,存在的任何膠體粒子或聚結體在其最長的截面維度上應小於約75奈米。在本文中,用語「最長的截面維度」是指一既定項目(例如膠體粒子、孔洞等等)的最長單一維度。因此,清楚而言,當一項目是圓形時,該最長截面維度即為圓形的直徑;當一項目為橢圓形時,該最長截面維度即為橢圓形的最長直徑;且當一項目為不規則形時,該最長截面維度則為在不規則形周徑上兩最遠相對點之間的直線。
在一特定層需要孔隙度的情況下,形成該特定層之溶液可包含使該特定層之該塗佈材料的前驅物在有溶劑或溶劑混合物的存在下與一孔洞形成材料(在本文中為求便利,稱為「致孔劑」)接觸,使得致孔劑與前驅物可分散於整個溶劑中,以使膠體粒子或聚結體的形成減至最低。同樣地, 存在的任何膠體粒子或聚結體在其最長截面維度上應小於約75奈米。
致孔劑可選自不與塗佈材料、溶劑或基板反應的各種中極兩性有機化合物或聚合物材料,這些致孔劑材料可選擇地從塗層中移除,以於塗層內留下孔洞。一種例示類型的致孔劑材料包括非離子性化合物。這些材料可包括例如聚(氧化乙烯)醇、聚(乙二醇)烷基醚(例如,辛乙二醇十八醚、二乙二醇十六醚、癸乙二醇油醚等)、聚(氧化乙烯)-聚(氧化丙烯)二段共聚物、聚(氧化乙烯)-聚(氧化丙烯)-聚(氧化乙烯)三段共聚物(例如,異丙基丙烯醯胺,例如,BASF公司以商品名PLURONIC所販售者)、聚(乙二醇)酯(例如,聚(乙二醇)山梨糖醇六油酸酯、聚(乙二醇)山梨醇酐四油酸酯等)等。
關於溶劑,則可使用各種習知溶劑中的任何一種。溶劑或溶劑的混合物可經選擇,以於溶液中保持低表面張力,進以促進基板的良好濕潤。熟習本發明所屬領域技術之人士可以直接選擇一種適當的溶劑來分散致孔劑與塗佈材料。舉例而言,可使用的具體溶劑包括醇類(例如甲醇、乙醇、2-丙醇、丁醇等)、酮類(例如丙酮、環己酮等)等。
一旦已經製備好一特定層之溶液,即可使用上述用於形成該塗層之以溶液為基礎的製程中任一種來使該溶液與基板接觸。其次,接觸基板之溶液可受到一單次或兩次個別處理(例如表面加熱、介電加熱、臭氧處理、溶劑萃取、超臨界氣體萃取等)以使塗佈材料固化,且如有需要,可移除致孔劑以形成多層塗層的該層。在例示之具體實施方式中, 可利用一低溫(亦即低於或等於約350℃)熱處理來使一特定層的塗佈材料固化(且如果有需要的話,自接觸基板之溶液中移除致孔劑),以形成層體。
可針對該多層塗層中的每一個別層重複進行用於形成該溶液、將溶液配置在基板上(或在該多層塗層之一內層上)、並使塗佈材料固化之上述程序。
一旦已經形成該塗佈製品,該塗佈製品即可被用於使用者將看見該塗佈製品的各種應用方式中。這些應用方式包括各種電子裝置(例如手持電話、個人資料助理、電腦、平板電腦、全球定位系統導航裝置等)之觸控顯示器螢幕或蓋板、電子裝置的非觸控元件、家用裝置(例如冰箱、微波爐、暖爐爐頂、烤箱、洗碗機、洗衣機、烘乾機等)的表面、車輛元件、以及光電裝置,僅列出部分裝置。
已知本文所述的增進之塗佈製品之可能使用廣泛性,應理解一特定塗佈製品的具體特徵與性質將依其最後應用或其用途而定。然而下列說明將提供某些一般性情況。
對本文考量之基板的平均厚度並無特定限制,然而在許多例示應用中,該平均厚度係小於或等於約15毫米(mm)。若該塗佈製品是欲使用於需要因重量、成本與強度特性而使厚度達最佳化的應用中(例如電子裝置等),則可使用更薄的基板(例如小於或等於約5 mm)。舉例而言,若該塗佈製品是用於作為觸控螢幕顯示器之蓋板,則該基板可具有約0.02 mm至2.0 mm之一平均厚度。
相較於厚度對受限制之玻璃或玻璃-陶瓷基板,多層 塗層的平均厚度則應小於或等於約1微米(μm)。若該多層塗層比此一厚度厚出許多,則對霧度、光透射性及/或最終塗佈製品的反射性會有不良影響。在高透射性及/或低霧度為重要或關鍵(除奈米孔洞塗層所提供的增進之抗反射性以外)的應用方式中,該多層塗層的平均厚度應小於或等於500奈米。
該多層塗層中的每一層的平均厚度都應小於或等於約500奈米。然而在高透射性及/或低霧度為重要或關鍵(除奈米孔洞塗層所提供的增進之抗反射性以外)的應用方式中,該多層塗層中的每一層的平均厚度應小於或等於200奈米。
視需要之中間層的厚度係由其功能決定。例如,對於抗炫光性而言,平均厚度應小於或等於約200奈米。平均厚度大於此厚度之塗層會使光線散射而降低抗炫光特性。
對於有孔洞的多層塗層中的每一層而言,該特定層的孔隙度一般係依製造中所實施的致孔劑數量、以及自該層中已經移除致孔劑的程度而定。該層中的孔隙度程度必須在過多孔隙(會降低該層(因而可能降低整體塗層)的抗刮性與耐用性、也會導致反射增加)與過少孔隙(導致塗層的耐刮性與耐用性增加、但使反射減少)之間求得平衡。然而一般而言,每一含孔洞層所具有的孔隙度可包含個別層體的整體體積的至少約1 vol%(體積百分率),且不大於約60 vol%。熟習該領域技術之人士將理解,在抗刮性為關鍵的實施方式中,將需要較低程度的孔隙度(例如小於層體的總體積的40 vol%)。
此外,在一既定層中的孔洞的平均最長截面維度應小於或等於約100奈米,以使光學散射降至最小,並且為該層產生一低有效折射參數。在某些情況中,一既定層的孔洞的平均最長截面維度可為約5奈米至約75奈米。
一般而言,塗佈製品的光學透射性將依所選材料類型而定。舉例而言,若使用為添加有任何染料的玻璃或玻璃-陶瓷基板,且/或該多層塗層為充分薄時,該塗佈製品在整個可見光譜間可具有至少約85%的透光度。在該塗佈製品被用於例如電子裝置的觸控螢幕架構的情況下,該塗佈製品於可見光譜上的透光度可為至少約92%。在基板包含有染料(或因其材料成份而呈無色彩)及/或該多層塗層為充分厚的情況下,透光度會降低,甚至達到在整個可見光譜上都為不透光的程度。因此,對於塗佈製品本身的光學透射性並無特別限制。
與透射性相同,該塗佈製品的霧度可依特定應用而予以調整。在本文中,用語「霧度」及「透射霧度」是指根據ASTM程序D1003(其內容係藉由引用形式而整體併入本文中,且如下文所述)中在±4.0°的角錐外部所散射之透射光百分比。對於一光學平滑的表面而言,透射霧度一般係接近為零。在塗佈製品被使用於一電子裝置的觸控螢幕架構的情況下,塗佈製品的霧度可小於或等於約5%。
不管應用或用途為何,相對於缺少本文所述之多層塗層的類似或相同製品而言,本文所述之塗佈製品係提供了 增進之抗反射性。此一增進之抗反射性係發生於至少一實質部分之可見光譜。在某些情況中,該增進之抗反射性係發生於整個可見光譜間,該可見光譜包含波長為約380奈米至約750奈米的輻射光。在其他情況中,增進之抗反射性係發生於波長介於約450奈米至約1000奈米之輻射。
藉由測量塗佈製品的光譜反射率、並將其與缺少該多層塗層之一類似或相同製品的光譜反射率進行比較,即可量化該抗反射性。一般而言,相對於缺少本文所述之多層塗層的類似或相同製品而言,這些塗佈製品會在整個相關光譜間降低光譜反射率達至少15%。以另一方式言之,這些塗佈製品的光譜反射率會大致低於或等於未塗佈基板本身之光譜反射率的85%。在某些情況下,相對於缺少本文所述之多層塗層的類似或相同製品而言,可降低這些塗佈製品在整個相關光譜間的光譜反射率達至少35%。
一般而言,該多層塗層本身在整個可見光光譜內將具有低於約5%的光譜透射性。然而,在某些情況下,該多層塗層本身在整個可見光光譜內將具有低於約1.5%的光譜透射性。
本文所述之塗佈製品可呈現高耐用性。塗佈耐用性(也稱為抗摩擦性,Crock Resistance)是指多層塗層對以一布料進行重複摩擦的抵抗能力。抗摩擦性測試是指以一塗佈製品模擬外層或纖維之間的實體接觸,並測定在這類處理之後配置在基板上的塗層的耐用性。
耐摩擦牢度測定儀是用以測定受摩擦之一表面的抗 摩擦性的一種標準儀器。耐摩擦牢度測定儀是使一基板直接接觸於固定在一加重臂端部上的一摩擦尖端部或「指部」。耐摩擦牢度測定儀所供應之標準指部是一種直徑為15毫米(mm)之固體壓克力塑膠桿。一片乾淨的標準耐摩擦牢度測定布料係固定至此一壓克力塑膠指部。接著該指部係以900克之壓力停抵於樣品上,且該臂係機械性地於整個樣品上重複來回移動,以嘗試觀察耐用性/抗摩擦性的變化。在本文所述測試中所使用的耐摩擦牢度測定儀是一種機動化模式,該模式提供每分鐘60轉之均勻衝程速率。該耐摩擦牢度測定儀測試係說明於ASTM測試程序F1319-94中,名為「測定商務複印設備複製影像的抗磨耗與汙損性能之標準測試方法(Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products)」,其內容係藉由引用形式而整體併入本文。
本文所述塗佈製品的抗摩擦性或耐用性是藉由在進行以ASTM測試程序F1319-94所定義之特定摩擦(wipe)次數之後以光學(例如反射性、霧度或透射性)測量所測定。「摩擦(wipe)」是定義為摩擦尖端部或指部的兩個衝程或一次循環。
在某些具體實施方式中,本文所述之塗佈製品的反射性在從摩擦前測得之一初始反射性數值開始進行100次摩擦之後,變化係低於約15%。在某些情況中,在經過1000次摩擦之後,塗佈製品的反射性變化係小於初始反射性數值的約15%;在其他具體實施例中,在經過5000次摩擦之後,塗 佈製品的反射性變化係小於初始反射性數值的約15%。
本文所述之塗佈製品也可呈現高抗刮性或硬度。抗刮性或硬度是利用ASTM測試程序D3363-05所測得,該程序名為「鉛筆測試之薄膜硬度標準測定方法(Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test)」,其等級是介於9B(表示最軟且最不抗刮的薄膜類型)到9H(表示最硬且最抗刮的薄膜類型)。ASTM測試程序D3363-05的內容係藉由引用形式而整體併入本文。
本文所述之含奈米孔洞塗層一般具有至少為2B之抗刮性或硬度。在某些實施方式中,抗刮性或硬度可至少為6B。
在特別有利於例如觸控存取或觸控操作之電子裝置之類應用的特定具體實施例中,係使用經化學性強化(離子交換)之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片來形成一抗反射性塗佈製品。經化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片具有之層體深度係大於或等於20微米,且具有至少400 MPa之壓縮強度。
該多層塗層是藉由先製備在不含可視性膠體之溶劑中含有二氧化鈦溶膠-凝膠前驅物之一溶液、然後將該溶液直接旋塗於該玻璃片的一表面上而形成。接著將上方配置有旋塗溶液之該鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片加熱至低於或等於約315℃之溫度,以固化該二氧化鈦前驅物或將該二氧化鈦前驅物轉化為二氧化鈦。然後,製備一第二溶液,該第二溶液包含在一溶劑中之二氧化矽溶膠-凝膠前驅物且不含可視性膠體。此溶液被直接旋塗於二氧化鈦層上,並將上方配置有旋 塗溶液之塗佈有二氧化鈦之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片加熱至低於或等於約315℃之溫度,以固化該二氧化矽前驅物或將該二氧化矽前驅物轉化為二氧化矽。因此,該多層塗層即包括一二氧化鈦內層以及一二氧化矽外層。
有利地,在如此低溫下,加熱步驟並不會實質減低離子交換程序所產生的壓縮應力。此程序有利地使經化學性強化之玻璃可被塗佈該多層抗反射塗層,而不是先對玻璃塗佈該多層抗反射塗層、然後再進行化學性強化。在後者中,多層塗層可能會成為化學性強化步驟的擴散阻障,因而抑制玻璃之強化。因此,經化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片的塗佈表面係具有大於或等於20微米之層深度,並且在熱處理後可具有至少400 MPa之壓縮強度。
鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片的平均厚度為小於或等於約1毫米,而多層塗層的平均厚度為小於或等於約200奈米。二氧化鈦層的平均厚度為小於或等於約150奈米,而二氧化矽層的平均厚度為小於或等於約50奈米。
此一塗佈製品可使用於製造一電子裝置之觸控螢幕顯示器。該塗佈製品可具有至少約94%之光學透射性以及低於約0.1%之霧度。在操作中,該塗佈製品可具有高抗反射性,其中該塗佈製品具有在波長橫跨約450奈米至約850奈米之光譜間為低於或等於約7%之一光譜反射率。就這類塗佈製品的抗摩擦性或耐用性而言,在以耐摩擦牢度測定儀進行100次摩擦之後,光譜反射率之變化係低於在第一次摩擦之前所測得之初始光譜反射率的約5%。此外,在使用耐摩擦牢度測 定儀進行5000次摩擦之後,光譜反射率之變化為低於初始光譜反射率的約10%。最後,含奈米孔洞之甲基矽氧烷塗層的抗刮性或硬度為至少7H。
在另一特定具體實施例中,係使用經化學性強化(離子交換)之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片來形成一抗反射性塗佈製品。經化學性強化(離子交換)之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片係具有大於或等於20微米之層深度,並具有至少400 MPa之壓縮強度。
該多層塗層是藉由先製備在不含可視性膠體之溶劑中含有二氧化鈦溶膠-凝膠前驅物之一溶液、然後將該溶液直接旋塗於該玻璃片的一表面上而形成。接著將上方配置有旋塗溶液之該鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片加熱至低於或等於約315℃之溫度,以固化該二氧化鈦前驅物或將該二氧化鈦前驅物轉化為一第一二氧化鈦層。然後,製備一第二溶液,該第二溶液包含在一溶劑中之二氧化矽溶膠-凝膠前驅物且不含可視性膠體。此溶液被直接旋塗於二氧化鈦層上,並將上方配置有旋塗溶液之塗佈有二氧化鈦之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片加熱至低於或等於約315℃之溫度,以固化該二氧化矽前驅物或將該二氧化矽前驅物轉化為一第一二氧化矽層。利用相同或不同的二氧化鈦溶液在該第一二氧化矽層上產生一第二二氧化鈦層,並加熱至低於或等於約315℃之溫度,以固化該二氧化鈦前驅物或將該二氧化鈦前驅物轉化為二氧化鈦。最後,使用相同或不同的二氧化矽溶液在該第二二氧化鈦層上產生一第二二氧化矽層,並加熱至低於或等於約315℃之 溫度,以固化該二氧化矽前驅物或將該二氧化矽前驅物轉化為二氧化矽。因此,該多層塗層即包括交替的二氧化鈦與二氧化矽層,其中一二氧化矽層為最外層,而一二氧化鈦層為最內層。
有利地,在如此低溫下,加熱步驟並不會實質減低離子交換程序所產生的壓縮應力。此程序有利地使經化學性強化之玻璃可被塗佈該多層抗反射塗層,而不是先對玻璃塗佈該多層抗反射塗層、然後再進行化學性強化。在後者中,多層塗層可能會成為化學性強化步驟的擴散阻障,因而抑制玻璃之強化。因此,經化學性強化之鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片的塗佈表面係具有大於或等於20微米之層深度,並且在熱處理後可具有至少400 MPa之壓縮強度。
鹼性鋁矽酸鹽平坦玻璃片的平均厚度為小於或等於約1毫米,而該多層塗層的平均厚度為小於或等於約350奈米。第一二氧化鈦層的平均厚度為小於或等於約25奈米,第一二氧化矽層的平均厚度為小於或等於約35奈米,第二二氧化鈦層的平均厚度為小於或等於約170奈米,而第二二氧化矽層的平均厚度為小於或等於約120奈米。
此一塗佈製品可使用於製造一電子裝置之觸控螢幕顯示器。該塗佈製品可具有至少約95%之初始光學透射性以及低於約0.2%之霧度。在操作中,該塗佈製品可具有高抗反射性,其中該塗佈製品具有在波長橫跨約450奈米至約850奈米之光譜間為低於或等於5%之一光譜反射率。就這類塗佈製品的抗摩擦性或耐用性而言,在以耐摩擦牢度測定儀進行 100次摩擦之後,光譜反射率之變化係低於在第一次摩擦之前所測得之初始光譜反射率的約3%,此外,在使用耐摩擦牢度測定儀進行5000次摩擦之後,光譜反射率之變化為低於初始光譜反射率的約8%。最後,含奈米孔洞之甲基矽氧烷塗層的抗刮性或硬度為至少8H。
本發明的各種具體實施例係由下列非限制實例進一步予以說明。
實例: 實例1:於平坦玻璃基板上製造兩層式之塗層
在此實例中,兩層式抗反射塗層係由二氧化鈦之第一層(或內層)以及二氧化矽之第二層(或外層)所形成。該二氧化鈦層為完全緻密,而該二氧化矽層中則具有奈米等級之孔洞。
約63.25毫升(mL)之乙醇與約1.43 mL的水以及約0.32 mL的濃縮硝酸(69%)混合。在混合這些成分之後,加入約3.03 mL的鈦酸異丙酯(titanium(IV)isopropoxide(Aldrich))並在室溫下攪拌約1小時。進一步以乙醇稀釋此溶液為一50/50之混合物,並於實驗室等級之混合機混合約30秒,而形成一高參數材料前驅物(「TT」)之溶液。其次,以每分鐘約1500轉(1500 RPM)將此溶液旋塗至一鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板上達約30秒,而形成該兩層式抗反射塗層中的第一層。在進行第二次塗佈步驟之前,從溶液「TT」所形成之薄膜係於約300℃下固化約1小時。
個別地,約200 mL的甲醇與約25 mL的四乙氧基 矽烷(Tetraethyl orthosilicate or tetraethoxysilane,TEOS(Aldrich))以及約25 mL、在水中為0.01M之HCl混合,產生之pH值約為3。此混合物係於迴流加熱下攪拌約兩小時。因而形成之溶液是澄清而無裸眼可見之膠體的形成證據。此溶液係與一塊狀共聚物界面劑(Pluronic P103(BASF))混合,以促進奈米孔洞形成並使固化薄膜的此層折射參數降低至約1.41,而非完全緻密薄膜之約1.45。對於低孔隙度之混合物而言,在約5 mL的溶膠-凝膠前驅物中溶解約0.048克的P103,並於實驗室等級之混合器進行混合約30秒,而產生一低折射參數之溶膠-凝膠前驅物溶液(「AA」)。此前驅物溶液係於4000 RPM下旋塗於鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板上所形成之前述二氧化鈦塗層上達約30秒,以形成該兩層式塗層中的第二層。這些樣品接著在約315℃下、於周圍大氣中進行固化。
最終塗層具有之厚度約為141奈米。具體而言,二氧化鈦層具有之厚度約為125奈米,而二氧化矽層之厚度約為16奈米。二氧化鈦層的折射參數(在550奈米下測得)為約2.02,而二氧化矽層的折射參數(在550奈米下測得)約為1.41。
根據此一實例而製得之代表性塗層的光譜反射係如第1圖所示,且標示為「實驗組:兩層式之二氧化鈦-二氧化矽(低孔隙度)」。相較於未塗佈之玻璃樣品(標示為「未塗佈之玻璃(控制組)」),可於約425奈米與850奈米之間得到增進之抗反射性結果。實驗組塗層所得之結果係與第1圖所示設計目標塗層的電腦模擬之預期結果(標示為「模擬: 兩層式二氧化鈦-二氧化矽(1.41)」)相符。
光譜繪示於第1圖中之塗層為一鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板上之單側塗層。約為4%之基線反射率乃為玻璃的未塗佈側之反射。因此,在第1圖中約5%的反射是對應於約1%之玻璃未塗佈側之反射。
在前驅物溶液或最終薄膜中都沒有裸眼可視的霧度外觀或光線散射。塗佈之玻璃樣品係置於顯示器系統中作為蓋板玻璃,且在各種通明環境下所測得之對比度(全亮螢幕照明除以全暗螢幕照明)係等於或大於自一片裸露、未塗佈、平坦的蓋板玻璃所測得之對比度(此片「控制組」之未塗佈蓋板玻璃也具有本質上為零之霧度或光線散射)。
這些樣品之擴散以及全反射與透射分量都經測試,發現到光線散射係達最低、甚至不存在,如透射之霧度值低於約0.2%所示。這代表在薄膜頂層內所形成的孔洞是非常小的(一般小於約100奈米),而且是分散良好的。
實例2:於平坦玻璃基板上製造四層式塗層
在此實例中,四層式抗反射塗層係由二氧化鈦之第一層(或最內層)、二氧化矽之第二層、二氧化鈦之第三層、以及二氧化矽之第四層(或最外層)所形成。此塗層中的所有層體都是完全緻密的。
根據實例1而製備前驅物「TT」。以約1600 RPM將此溶液「TT」旋塗至一鹼性鋁矽酸鹽玻璃基板上達約30秒,而形成該塗層中的第一層。在進行第二次塗佈步驟之前,從溶液「TT」所形成之此一薄膜係於約300℃下固化約1小 時。
個別地,約200 mL的甲醇與約25 mL的四乙氧基矽烷(Tetraethyl orthosilicate or tetraethoxysilane,TEOS(Aldrich))以及約25 mL、在水中為0.01M之HCl混合,產生之pH值約為3。此混合物係於迴流加熱下攪拌約兩小時,形成塗佈溶液「A」。該溶液是澄清而無裸眼可見之膠體的形成證據。此溶液係進一步稀釋為溶液「A」:甲醇之比例為約49:51,並於實驗室等級之混合器進行混合約30秒,形成塗佈溶液「AA-2」。塗佈溶液「AA-2」係以藉由約4000RPM、約30秒之旋塗而施用於二氧化鈦塗層上方,形成該塗層中的第二層。接著再次於約315℃下使該樣品固化兩小時。
約63.25 mL之乙醇與約3.5 mL的水以及約1.25 mL的濃縮鹽酸(37.5%)混合。在混合這些之後,加入約9.09 mL的鈦酸異丙酯(Aldrich)並在室溫下攪拌20分鐘。接著在溶液中再加入約10 mL的乙醇,並在室溫下另外攪拌約40分鐘,產生溶液「T」。進一步以異丙醇稀釋溶液「T」為一50/50之混合物,並於實驗室等級之混合機混合約30秒,而形成一溶液「TT-2」。以1000 RPM將溶液「TT-2」旋塗至該塗層的頭兩層上達約30秒。接著在約300℃下使該層固化約2小時。在2000 RPM下,於剛形成的層體頂部上旋塗另一層的溶液TT-2,然後在約315℃下固化約2小時。這兩次塗佈步驟一起形成了塗層結構中的第三層。
為了形成塗層中的最終層,以約1300 RPM而於頭三層的頂部上旋塗溶液「A」達30秒。然後該最終層係於約 315℃下固化約2小時。
該最終塗層具有之厚度約為235奈米。具體而言,第一二氧化鈦層之厚度約為17奈米,第一二氧化矽層之厚度約為24奈米,第二二氧化鈦層具有之厚度約為110奈米,而外層之二氧化矽層具有之厚度約為84奈米。每一層二氧化鈦層的折射參數(在550奈米下測得)為約2.02,而每一層二氧化矽層的折射參數(在550奈米下測得)約為1.45。
根據此一實例而製得之代表性塗層的光譜反射係如第2圖所示,且標示為「四層式抗反射塗層:實例2」。相較於未塗佈之玻璃樣品(標示為「未塗佈之玻璃(控制組)」),可於約425奈米與850奈米之間得到增進之抗反射性結果。該塗層證實了在450-850奈米的連續波長範圍中之單側反射率係低於1%。
經測量,該塗層具有8H或更高之鉛筆硬度。
在前驅物溶液或最終薄膜中都沒有裸眼可視的霧度外觀或光線散射。塗佈之玻璃樣品係置於顯示器系統中作為蓋板玻璃,且在各種通明環境下所測得之對比度(全亮螢幕照明除以全暗螢幕照明)係等於或大於自一片裸露、未塗佈、平坦的蓋板玻璃所測得之對比度(此片「控制組」之未塗佈蓋板玻璃也具有本質上為零之霧度或光線散射)。
這些樣品之擴散以及全反射與透射分量都經測試,發現到光線散射係達最低、甚至不存在,如透射之霧度值低於約0.2%所示。
本文所揭露之具體實施例係為說明目的而提出,然 前述說明不應被視為對揭露內容或如附申請專利範圍之限制。因此,熟習該領域技術人士係可進行諸多修飾、應用或調整,且其皆不脫離本發明內容或如附申請專利範圍之精神與範疇。

Claims (10)

  1. 一種塗佈製品,包括:一玻璃或玻璃-陶瓷基板;以及一多層塗層,該多層塗層係配置在該玻璃或該玻璃-陶瓷基板的一表面的至少一部分上,且具有之一平均厚度為小於或等於約1微米;其中該多層塗層包含一低折射參數材料層以及一高折射參數材料層,該低折射參數材料層具有在一波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數,該高折射參數材料層具有在一波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數;其中該低折射參數材料層離該玻璃或玻璃-陶瓷基板最遠;其中該塗佈製品具有之一光譜反射率為小於或等於約該玻璃或玻璃-陶瓷基板在波長為約450奈米至約750奈米下單獨測得的一光譜反射率的85%;其中該多層塗層具有在波長約450奈米至約750奈米之光譜間為低於5%之一光譜反射率。
  2. 如請求項1所述之塗佈製品,進一步包括配置於該玻璃或玻璃-陶瓷基板與該多層塗層之間的一中間層,其中該中間層包含一抗炫光塗層、一提供色彩組成份、一提供不透光性組成份、或一黏著劑或提高相容性之組成份。
  3. 如請求項1所述之塗佈製品,其中該多層塗層中的至少其中一層包含奈米等級的孔洞。
  4. 如前述請求項中任一項所述之塗佈製品,其中該塗佈製品包含一電子裝置之一觸控顯示器螢幕或一蓋板的一部分、一電子裝置的一非觸控元件、家用裝置之一表面、或一車輛元件之一表面。
  5. 一種製造一塗佈製品的方法,該方法包括:提供一玻璃或玻璃-陶瓷基板;製備一第一溶液,該第一溶液包含一高折射參數材料或該高折射參數材料之一前驅物,其中該高折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數,且其中該第一溶液不含最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體;製備一第二溶液,該第二溶液包含一低折射參數材料或該低折射參數材料之一前驅物,其中該低折射參數材料具有在波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數,且其中該第二溶液不含最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體;於該玻璃或玻璃-陶瓷基板的一表面上配置該第一溶液;於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第一溶液之該基板加熱,以於該玻璃或玻璃-陶瓷基板 的該表面上形成包含該高折射參數材料之一第一層;於該高折射參數材料之該第一層上配置該第二溶液;及於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第二溶液之該基板加熱,以於該第一層上形成包含該低折射參數材料之一第二層。
  6. 如請求項5所述之方法,更包括在配置該第一溶液之前,先在該玻璃或玻璃-陶瓷基板之該表面的至少一部分上形成一中間層,其中該中間層包含一抗炫光塗層、一提供色彩組成份、一提供不透光性組成份、或一黏著劑或提高相容性之組成份。
  7. 如請求項5所述之方法,其中該第一層或該第二層中至少其一包含奈米等級之孔洞。
  8. 如前述請求項中任一項所述之方法,更包括:製備一第三溶液,該第三溶液含有一高折射參數材料或該高折射參數材料之一前驅物,其中該高折射參數材料具有在一波長為589奈米下測得為大於或等於1.6之一折射參數,且其中該第三溶液不含一最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體;製備一第四溶液,該第四溶液含有一低折射參數材料或該低折射參數材料之一前驅物,其中該低折射參數材料具有在一波長為589奈米下測得為小於1.6之一折射參數, 且其中該第四溶液不含一最長截面維度大於約75奈米的膠體粒子或聚結體;於該第二層上配置該第三溶液;於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第三溶液之該基板加熱,以於該第二層上形成包含該高折射參數材料之一第三層;於該高折射參數材料之該第三層上配置該第四溶液;及於低於或等於約攝氏320度之一溫度下,對上方配置有該第四溶液之該基板加熱,以於該第三層上形成包含該低折射參數材料之一第四層。
  9. 如請求項8所述之方法,其中該第二溶液的該低折射參數材料或該低折射參數材料之該前驅物係與該第四溶液的該低折射參數材料或該低折射參數材料之該前驅物相同。
  10. 如請求項8所述之方法,其中該第一溶液的該高折射參數材料或該高折射參數材料之該前驅物係與該第三溶液的該高折射參數材料或該高折射參數材料之該前驅物相同。
TW102101164A 2012-01-13 2013-01-11 抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法 TWI641570B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261586234P 2012-01-13 2012-01-13
US61/586,234 2012-01-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201335090A true TW201335090A (zh) 2013-09-01
TWI641570B TWI641570B (zh) 2018-11-21

Family

ID=47604226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102101164A TWI641570B (zh) 2012-01-13 2013-01-11 抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130183489A1 (zh)
TW (1) TWI641570B (zh)
WO (1) WO2013106638A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107001128A (zh) * 2014-10-31 2017-08-01 皮尔金顿集团有限公司 减反射的涂覆的玻璃制品
CN107076874A (zh) * 2014-05-12 2017-08-18 康宁股份有限公司 具有耐久性和耐划痕性的防反射制品
US10995404B2 (en) 2014-08-01 2021-05-04 Corning Incorporated Scratch-resistant materials and articles including the same
US11002885B2 (en) 2015-09-14 2021-05-11 Corning Incorporated Scratch-resistant anti-reflective articles
TWI729973B (zh) * 2014-05-12 2021-06-11 美商康寧公司 耐用抗反射物件
CN116323508A (zh) * 2020-10-28 2023-06-23 贺利氏特种光源有限公司 具有反射层的发射器部件及其生产方法
US11714213B2 (en) 2013-05-07 2023-08-01 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US11906699B2 (en) 2018-08-17 2024-02-20 Corning Incorporated Inorganic oxide articles with thin, durable anti reflective structures

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9684097B2 (en) 2013-05-07 2017-06-20 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9110230B2 (en) 2013-05-07 2015-08-18 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
US9359261B2 (en) 2013-05-07 2016-06-07 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US9703011B2 (en) 2013-05-07 2017-07-11 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with a gradient layer
WO2015038835A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with retained optical properties
TWI592311B (zh) * 2013-09-13 2017-07-21 康寧公司 具有多層光學膜的低色偏抗刮物件
EP3105194B1 (en) 2014-02-12 2021-01-20 Pilkington Group Limited Coated glass article having an anti-reflective coating and laminated glass thereof
US9650290B2 (en) * 2014-05-27 2017-05-16 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique (C.R.V.C.) Sarl IG window unit for preventing bird collisions
TWI758263B (zh) 2015-11-19 2022-03-21 美商康寧公司 顯示螢幕保護器
JP6657872B2 (ja) 2015-12-03 2020-03-04 Agc株式会社 反射防止膜付きガラス板
WO2017223434A1 (en) * 2016-06-24 2017-12-28 Advenira Enterprises, Inc. Stacks including sol-gel layers and methods of forming thereof
KR20180050457A (ko) 2016-11-04 2018-05-15 코닝 인코포레이티드 코팅 과정 동안에 글래스 기반 제품의 주변 에지를 마스킹하는 장치 및 방법, 그리고 이에 의해 제조된 제품
KR20180050452A (ko) 2016-11-04 2018-05-15 코닝 인코포레이티드 코팅 과정에서의 글래스 기반 제품의 마스킹 및 고정, 및 이에 의해 제조된 제품
WO2018090046A1 (en) 2016-11-14 2018-05-17 Medtronic Advanced Energy Llc Controlled optical properties vitreous enamel composition for electrosurgical tool
CN110325663B (zh) 2017-02-13 2022-08-02 康宁股份有限公司 用于喷溅装置的基材支撑体
JP2020516450A (ja) 2017-04-18 2020-06-11 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ.Dsm Ip Assets B.V. 防汚コーティング組成物を製造する方法及びそれから製造されるコーティング
CN110753619A (zh) 2017-06-09 2020-02-04 康宁股份有限公司 包含各向异性层的可弯曲的层压制品
TW201906798A (zh) 2017-06-23 2019-02-16 美商康寧公司 包括結構化島狀層的可折曲疊層製品及其製造方法
US11709291B2 (en) 2018-01-25 2023-07-25 Corning Incorporated Fiberglass composite cover for foldable electronic display and methods of making the same
CN111936310A (zh) 2018-02-14 2020-11-13 康宁股份有限公司 包括光学透明聚合硬涂层的可折叠玻璃制品及其制造方法
EP3774678B1 (en) 2018-04-09 2023-11-08 Corning Incorporated Locally strengthened glass-ceramics and methods of making the same
WO2020041032A1 (en) 2018-08-24 2020-02-27 Corning Incorporated Article comprising puncture resistant laminate with ultra-thin glass layer
EP3867205A1 (en) 2018-10-16 2021-08-25 Covestro (Netherlands) B.V. Coating and coating formulation
CN113039166B (zh) 2018-11-09 2023-04-04 康宁股份有限公司 具有聚合物涂层的挠性玻璃盖板
CN111204989A (zh) * 2018-11-22 2020-05-29 康宁股份有限公司 低翘曲的强化制品以及制造其的不对称离子交换方法
US20220267198A1 (en) 2019-08-07 2022-08-25 Corning Incorporated Thin flexible glass cover with a fragment retention hard coating
WO2021041035A1 (en) 2019-08-28 2021-03-04 Corning Incorporated Bendable articles including adhesive layer with a dynamic elastic modulus
EP3978453B1 (en) * 2020-09-30 2023-08-16 Saint-Gobain Glass France Solar control glazing for automobile and its manufacture
US11986774B1 (en) * 2021-03-17 2024-05-21 Memzyme, LLC Robust membrane supporting structures
WO2023141046A1 (en) 2022-01-24 2023-07-27 Corning Incorporated Display module comprising circular polarizing layer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5105310A (en) * 1990-10-11 1992-04-14 Viratec Thin Films, Inc. Dc reactively sputtered antireflection coatings
CN1059276C (zh) * 1997-04-29 2000-12-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 二氧化硅增透膜的制备方法
JP2000047007A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Sony Corp 反射防止膜及び陰極線管
US6165598A (en) * 1998-08-14 2000-12-26 Libbey-Owens-Ford Co. Color suppressed anti-reflective glass
DE10051724A1 (de) * 2000-10-18 2002-05-02 Flabeg Gmbh & Co Kg Thermisch vorgespanntes Glas mit einer abriebfesten, porösen SiO¶2¶-Antireflexschicht
CN100462318C (zh) * 2001-03-27 2009-02-18 Hoya株式会社 玻璃陶瓷及其基片、液晶嵌镶板用对置基片和防尘基片
US7230663B1 (en) * 2004-08-13 2007-06-12 Research Foundation Of The University Of Central Florida Transflective LCD using multilayer dielectric film transflector
MX2007014980A (es) * 2005-05-31 2008-04-08 Xerocoat Pty Ltd Control de la morfologia de peliculas de silice.
EP1942356A4 (en) * 2005-10-26 2012-04-18 Central Glass Co Ltd SUBSTRATE REFLECTING NEAR INFRARED RADIATION AND LAMINATED GLASS REFLECTING NEAR INFRARED RADIATION EMPLOYING THIS SUBSTRATE, AS WELL AS DOUBLE LAYER LAYER REFLECTING NEAR INFRARED RADIATION
JP2010231172A (ja) * 2009-03-04 2010-10-14 Seiko Epson Corp 光学物品およびその製造方法
DE102010009999B4 (de) * 2010-03-02 2017-02-09 Schott Ag Verwendung von Nanopartikeln und/oder Organosilanen zur Herstellung von vorgespannten, mehrlagig beschichteten Glas-Substraten

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11714213B2 (en) 2013-05-07 2023-08-01 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
CN107076874A (zh) * 2014-05-12 2017-08-18 康宁股份有限公司 具有耐久性和耐划痕性的防反射制品
CN107076874B (zh) * 2014-05-12 2018-07-24 康宁股份有限公司 具有耐久性和耐划痕性的防反射制品
TWI729973B (zh) * 2014-05-12 2021-06-11 美商康寧公司 耐用抗反射物件
TWI745212B (zh) * 2014-05-12 2021-11-01 美商康寧公司 耐用抗反射物件
US10995404B2 (en) 2014-08-01 2021-05-04 Corning Incorporated Scratch-resistant materials and articles including the same
CN107001128A (zh) * 2014-10-31 2017-08-01 皮尔金顿集团有限公司 减反射的涂覆的玻璃制品
US11002885B2 (en) 2015-09-14 2021-05-11 Corning Incorporated Scratch-resistant anti-reflective articles
US11698475B2 (en) 2015-09-14 2023-07-11 Corning Incorporated Scratch-resistant anti-reflective articles
US11906699B2 (en) 2018-08-17 2024-02-20 Corning Incorporated Inorganic oxide articles with thin, durable anti reflective structures
CN116323508A (zh) * 2020-10-28 2023-06-23 贺利氏特种光源有限公司 具有反射层的发射器部件及其生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI641570B (zh) 2018-11-21
WO2013106638A1 (en) 2013-07-18
US20130183489A1 (en) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI641570B (zh) 抗反射玻璃製品及製造與使用該製品的方法
JP6684319B2 (ja) 反射低減ガラス物品ならびにその製造方法および使用方法
JP6271051B2 (ja) イージークリーンコーティングでのコーティングのための基材要素
US20150024191A1 (en) Reflection-Resistant Glass Articles and Methods for Making and Using Same
TWI540109B (zh) 具有抗反射層的玻璃構件和製造方法
US10858520B2 (en) Smudge-resistant glass articles and methods for making and using same
JP6843743B2 (ja) 耐性を持つ多機能表面特性を有するコーティングされたガラス基板又はガラスセラミック基板、該基板を製造する方法及び該基板の使用
TWI729973B (zh) 耐用抗反射物件
JP6214526B2 (ja) イージークリーンコーティングでのコーティングのための基材要素
TW201411227A (zh) 具有包埋式散射抗眩光層的顯示元件
CN106537190A (zh) 具有减少的划痕与指纹可见性的低反差减反射制品
TW201707957A (zh) 紅外反射膜
TW201335956A (zh) 色調校正膜及使用其的透明導電性膜
TW201841856A (zh) 具有光滑抗指紋塗層之玻璃、玻璃陶瓷及陶瓷物件與其製造方法
JP2007241177A (ja) 反射防止構造及び構造体
JPWO2019073946A1 (ja) カバー部材