TW201602623A - 耐久防刮之抗反射物件 - Google Patents

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Abstract

本發明描述耐久抗反射物件之實施例。在一或更多個實施例中，物件包括基板及安置於主表面上的光學塗層。光學塗層包括抗反射塗層及防刮塗層，從而形成抗反射表面。如在抗反射表面上藉由Berkovich壓頭硬度測試沿約100nm或更大之壓痕深度所量測，物件展現約12GPa或更大之最大硬度。一些實施例之物件展現出在自約400nm至約800nm範圍內的光學波長區間內、於抗反射表面處所量測之約8%或更小之單側平均光反射率，及在透射或反射中小於約2之參考點色移。在一些實施例中，物件展現出在偏離正入射至20度或更大之入射照射角的所有角度處的約5或更小之角度色移。

Description

耐久防刮之抗反射物件 【相關申請案之交互參照】
本申請案根據專利法主張於2015年4月2日提交申請之美國臨時申請案第62/142114號、2014年12月31日提交申請之美國臨時申請案第62/098,836號、2014年12月31日提交申請之美國臨時申請案第62/098,819號、2014年7月23日提交申請之美國臨時申請案第62/028,014號、2014年6月10日提交申請之美國臨時申請案第62/010,092號及2014年5月12日提交申請之美國臨時申請案第61/991,656號之優先權權益，本案依據該等申請案之內容且該等申請案之內容以引用之方式全部併入本文。
本發明係關於耐久防刮之抗反射物件及製造該等物件的方法，且更特定言之，係關於具有多層抗反射塗層的物件，該等抗反射塗層展現出耐磨性、防刮性、低反射率及無色透射率及/或反射率。
覆蓋物件通常用於保護電子產品內的關鍵裝置，以提供用於輸入及/或顯示的使用者介面及/ 或許多其他功能。此類產品包括行動裝置，諸如智慧型電話、mp3播放器及平板電腦。覆蓋物件亦包括建築物件、運輸物件(例如，用於汽車應用、火車、飛機、輪船等中的物件)、電氣設備物件或任何需要某種透明度、防刮性、耐磨性或上述之組合的物件。就最大光透射率及最小反射率而言，該等應用常常要求防刮性及強光學效能特徵。此外，一些覆蓋應用需要在反射及/或透射中展現出或感知到的色彩不會明顯隨著視角變化而改變。在顯示器應用中，此原因在於，若反射或透射中的色彩隨視角變化至可觀程度，則產品使用者將感知到顯示器之色彩或亮度上的變化，此可降低顯示器之感知品質。在其他應用中，色彩的變化可不利地影響美學需求或其他功能需求。
可藉由使用各種抗反射塗層改良覆蓋物件之光學效能；然而，已知抗反射塗層易受磨損或磨耗。此類磨耗可損害由抗反射塗層所實現之任何光學效能改良。舉例而言，濾光器常常由具有不同折射率的多層塗層製成並由光學透明介電材料(例如，氧化物、氮化物及氟化物)製成。用於此類濾光器的大部分典型氧化物為寬帶隙材料，該等材料並不具有供行動裝置、建築物件、運輸物件或電氣設備物件中使用的必需機械特性(諸如硬度)。氮化物及類金剛石塗層可展現出高硬度值，但此類材料並未展現出此類應用所需的透射率。
磨耗損壞可包括與對立面物體(例如，手指)的往復滑動接觸。另外，磨耗損壞可產生熱量，該熱量可使薄膜材料中的化學鍵降解並引起剝落及對覆蓋玻璃的其他類型損壞。由於磨耗損壞常常經歷比引起刮傷的單個事件更長的時期，安置而經歷磨耗損壞的塗層材料亦可氧化，從而進一步劣化塗層之耐久性。
已知抗反射塗層亦易受刮傷損壞，且常常甚至比安置有此類塗層的下層基板更易受刮傷損壞。在一些情形中，此類刮傷損壞之顯著部分包括微延性刮傷，該等微延性刮傷通常在材料中包括單個凹槽，該凹槽具有延伸長度及自約100nm至約500nm範圍內的深度。微延性刮傷可伴隨有其他類型可見損壞，諸如表面下破裂、摩擦破裂、碎屑及/或磨損。證據表明，大多數此類刮傷及其他可見損壞由發生在單個接觸事件中的尖銳接觸造成。一旦覆蓋基板上出現明顯刮傷，則劣化物件之外觀，因為刮傷引起光散射增加，從而可引起顯示器上的影像之亮度、清晰度及對比度明顯減小。明顯刮傷亦可影響包括觸敏顯示器的物件之精確度及可靠性。單個事件刮傷損壞可與磨耗損壞形成對比。單個事件刮傷損壞並非由多個接觸事件造成，該等接觸事件諸如與硬對立面物體(例如，砂、礫石及砂紙)的往復滑動接觸，亦非由通常產生熱量造成，該熱量可使薄膜材料中的化學鍵 降解並引起剝落及其他類型損壞。另外，單個事件刮傷通常並不引起氧化或涉及引起磨耗損壞的相同條件，且因此常用於防止磨耗損壞的解決方案可無法亦防止刮傷。此外，已知刮傷及磨耗損壞解決方案常常損害光學特性。
因此，需要新的覆蓋物件及該等覆蓋物件製造方法，該等覆蓋物件為耐磨、防刮的且具有改良之光學效能。
本發明描述耐久防刮之抗反射物件之實施例。在一或更多個實施例中，物件包括基板及光學塗層，該光學塗層經安置在形成抗反射表面的主表面上。在一或更多個實施例中，光學塗層包括抗反射塗層。
如由本文所描述之Berkovich壓頭硬度測試在抗反射表面上沿約50nm或更大(例如，約100nm或更大、自約50nm至約300nm、自約50nm至約400nm、自約50nm至約500nm、自約50nm至約600nm、自約50nm至約1000nm或自約50nm至約2000nm)之壓痕深度所量測，物件藉由展現出約12GPa或更大之最大硬度而展現出防刮性。
如使用如本文所描述之Taber測試在抗反射表面上進行500個循環磨耗後所量測，物件展現 出耐磨性。在一或更多個實施例中，如使用具有孔的霧度計所量測，物件展現出包含約1%霧度或更小之耐磨性(在抗反射表面上所量測)，其中該孔具有約8mm之直徑。在一或更多個實施例中，如由原子力顯微鏡所量測，物件展現出包含約12nm或更小之平均粗糙度Ra之耐磨性(在抗反射表面上所量測)。在一或更多個實施例中，如使用用於散射量測的成像球體、利用2mm孔在600nm波長處在正入射透射中所量測，物件展現出包含在約40度或更小之極性散射角下的約0.05(以1/立體弧度為單位)或更小之散射光強度之耐磨性(在抗反射表面上所量測)。在一些情形中，如使用用於散射量測的成像球體、利用2mm孔在600nm波長處在正入射透射中所量測，物件展現出包含在約20度或更小之極性散射角下的約0.1(以1/立體弧度為單位)或更小之散射光強度之耐磨性(在抗反射表面上所量測)。
就光透射率及/或光反射率而言，一或更多個實施例之物件展現出優良的光學效能。在一或更多個實施例中，物件展現出在光學波長區間內(例如，自約400nm至約800nm或自約450nm至約650nm範圍內)約92%或更大(例如，約98%或更大)之平均光透射率(僅在抗反射表面上量測)。在一些實施例中，物件展現出在光學波長區間內約2%或更小(例如，約1%或更小)之平均光反射率(僅 在抗反射表面處量測)。物件可展現出在光學波長區間內具有約1個百分點或更小之平均振盪幅度的平均光透射率或平均光反射率。在一或更多個實施例中，如僅在抗反射表面上量測，物件展現出在正入射下約1%或更小之平均適光反射率。在一些實施例中，物件展現出僅在抗反射表面上的以正入射或以近似正入射(例如，0-10度)量測之小於約10%之單側平均適光反射率。在一些實施例中，單側平均適光反射率為約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小、約2%或更小。
在一些情形中，當使用照明體在抗反射表面處檢視時，物件展現出自參考照射角至自約2度至約60度範圍內的入射照射角的小於約10(例如，5或更小、4或更小、3或更小、2或更小或約1或更小)之角度色移(如本文所描述)。示例性照明體包括CIE F2、CIE F10、CIE F11、CIE F12及CIE D65中的任一者。在一或更多個實施例中，物件可展現出在CIE L*、a*、b*色度系統中自約0至約60度範圍內的所有入射照射角下的小於約2之b*值。替代地或另外，一些實施例之物件展現出在抗反射表面處以正入射所量測之透射色彩(或透射色彩坐標)及/或反射色彩(或反射色彩坐標)，該等色彩具有偏離參考點的小於約2之參考點色移，如本文所定義。在一或 更多個實施例中，參考點可為L*a*b*色彩空間中的原點(0,0)(或色彩坐標a*=0，b*=0或a*=-2，b*=-2)或基板之透射或反射色彩坐標。在D65及/或F2照明體下觀察本文所描述之角度色移、參考點色移及色彩坐標(a*及/或b*)。在一些實施例中，在F2照明體下觀察本文所描述之光學效能，已知該照明體因F2照明源之尖銳光譜特徵而更具挑戰。
在一或更多個實施例中，抗反射塗層可包括複數個層。舉例而言，在一些實施例中，抗反射塗層包括一週期，該週期包含第一低RI層及第二高RI層。該週期可包括第一低RI層及安置於第一低RI層上的第二高RI或反之亦然。在一些實施例中，該週期可包括第三層。抗反射塗層可包括複數個週期以使得第一低RI層與第二高RI層交替。抗反射塗層可包括至最高達10或20個週期。
在一些實施例中，光學塗層包括防刮層。在包括防刮層的情況中，可在抗反射塗層上安置此類層。在其他實施例中，在抗反射塗層與基板之間安置防刮塗層。如藉由如本文所定義之Berkovitch壓頭硬度測試所量測，示例性防刮層可展現出自約8GPa至約50GPa範圍內的最大硬度。
可在基板與抗反射塗層之間安置防刮層。在一些實施例中，抗反射塗層可包括第一部分及第二部分，以使得在第一部分與第二部分之間安置防 刮層。防刮層之厚度可處於自約200奈米至約3微米範圍內。
在一些實施例中，物件可包括具有大於約1.8之折射率的層。可用於彼層的材料包括SiNx、SiOxNy、SiuAlvOxNy、AlNx、AlOxNy或上述之組合。
在一些情形中，物件可包括額外層，諸如易清潔塗層、類金剛石碳(diamond-like carbon；「DLC」)塗層、防刮塗層或上述之組合。可在抗反射塗層上或抗反射塗層之兩層之間安置此類塗層。
在物件之一或更多個實施例中所使用之基板可包括非晶基板或結晶基板。非晶基板之實例包括玻璃，該玻璃可選自由鈉鈣玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃組成的群組。在一些實施例中，可將玻璃強化且玻璃可包括在強化玻璃內自化學強化玻璃之表面延伸至至少約10μm之層深度(depth of layer；DOL)的壓縮應力(compressive stress；CS)層，該層具有至少250MPa之表面CS。
在隨後的詳細描述中將闡述額外特徵及優勢，且部分特徵及優勢將自彼描述對熟習此項技術者顯而易見，或藉由實踐本文(包括隨後的詳細描 述、申請專利範圍以及附圖)所描述之實施例來認識到該等特徵及優勢。
應理解，以上概括描述及以下詳細描述兩者僅為示例性，且意欲提供概述或框架用於理解申請專利範圍之本質及特徵。附圖被包括在內以提供進一步理解且併入本說明書並構成本說明書的一部分。該等圖式圖示一或更多個實施例，且與描述一起用來解釋各個實施例之原理與操作。
100‧‧‧物件
110‧‧‧基板
112‧‧‧相對主表面
114‧‧‧相對主表面
116‧‧‧相對次表面
118‧‧‧相對次表面
120‧‧‧光學塗層
122‧‧‧抗反射表面
130‧‧‧抗反射塗層
130A‧‧‧第一低RI層
130B‧‧‧第二高RI層
130C‧‧‧第三層
131‧‧‧蓋層
132‧‧‧週期
140‧‧‧額外塗層
150‧‧‧防刮層
305‧‧‧層
310‧‧‧層
320‧‧‧層
330‧‧‧層
340‧‧‧層
345‧‧‧防刮層/折射率梯度
345A‧‧‧子層
345B‧‧‧子層
345C‧‧‧子層
345D‧‧‧子層
345E‧‧‧子層
345F‧‧‧子層
345G‧‧‧子層
345H‧‧‧子層
345I‧‧‧子層
350‧‧‧層
360‧‧‧層
380‧‧‧層
390‧‧‧層
392‧‧‧層
500‧‧‧AS玻璃
第1圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第2圖係根據一或更多個特定實施例的物件之側視圖；第3圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第4圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第5圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第6圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第7圖係根據一或更多個實施例的物件之側視圖；第8圖係根據實例1的物件之側視圖； 第9圖係實例2之物件之單側反射光譜，該圖圖示隨入射照射角自0°變化至約60°的反射率；第10圖係實例2之物件之反射色彩光譜，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩；第11圖係實例3之物件之單側反射光譜，該圖圖示隨入射照射角自0°變化至約60°的反射率；第12圖係實例3之物件之反射色彩光譜，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩；第13圖係模型化實例8之反射光譜，該反射光譜使用10°觀察器在不同視角下僅自抗反射表面計算；第14圖係實例8之物件之反射色彩，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩；第15圖係模型化實例9之反射光譜，該反射光譜使用10°觀察器在不同視角下僅自抗反射表面計算；第16圖係實例9之物件之反射色彩，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩； 第17圖係模型化實例10之反射光譜，該反射光譜使用10°觀察器在不同視角下僅自抗反射表面計算；第18圖係實例10之物件之反射色彩，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩；第19圖係模型化實例11之反射光譜，該反射光譜使用10°觀察器在不同視角下僅自抗反射表面計算；第20圖係實例11之物件之反射色彩，該圖圖示使用10°觀察器在不同照明體下的不同視角下之反射色彩；以及第21圖係圖示硬度量測值隨壓痕深度及塗層厚度函數變化之曲線圖。
現將詳細參看各個實施例，該等實施例之實例被圖示於附圖中。
參看第1圖，根據一或更多個實施例的物件100可包括基板110及安置於基板上的光學塗層120。基板110包括相對的主表面112、114及相對的次表面116、118。在第1圖中將光學塗層120圖示為被安置於第一相對主表面112上；然而，除安置於第一相對主表面112上外，或替代安置於第一相對主表面112上，可在第二相對主表面114及/或相對 次表面中的一者或兩者上安置光學塗層120。光學塗層120形成抗反射表面122。
光學塗層120包括至少一種材料的至少一個層。術語「層」可包括單層或可包括一或更多個子層。此類子層可彼此直接接觸。子層可由相同材料或兩種或更多種不同材料形成。在一或更多個替代實施例中，此類子層可具有安置在兩層之間的不同材料之介入層。在一或更多個實施例中，層可包括一或更多個相連且不中斷的層及/或一或更多個不連續且中斷的層(亦即，具有不同材料的層鄰近彼此而形成)。可藉由此項技術中的任何已知方法形成層或子層，該等方法包括分立沉積或連續沉積製程。在一或更多個實施例中，可僅使用連續沉積製程或替代地僅使用分立沉積製程形成層。
光學塗層120之厚度可為約1μm或更大，同時仍提供展現本文所描述之光學效能的物件。在一些實例中，光學塗層120厚度可處於自約1μm至約20μm(例如，自約1μm至約10μm或自約1μm至約5μm)之範圍內。
如本文所使用，術語「安置」包括使用此項技術中的任何已知方法塗覆、沉積及/或形成材料至表面上。所安置材料可構成如本文所定義之層。用語「安置在……上」包括形成材料至表面上以使得材料與表面直接接觸之情形，並且亦包括在表面上形 成材料的情況中在所安置材料與表面之間具有一或更多種介入材料之情形。介入材料可構成如本文所定義之層。
如第2圖所示，光學塗層120包括抗反射塗層130，該抗反射塗層可包括複數個層(130A、130B)。在一或更多個實施例中，抗反射塗層130可包括週期132，該週期包含兩個或更多個層。在一或更多個實施例中，兩個或更多個層可經特徵化為具有彼此不同的折射率。在一個實施例中，週期132包括第一低RI層130A及第二高RI層130B。第一低RI層與第二高RI層之折射率的差可為約0.01或更大、0.05或更大、0.1或更大或甚至0.2或更大。
如第2圖所示，抗反射塗層130可包括複數個週期(132)。單個週期包括第一低RI層130A及第二高RI層130B，以使得當提供複數個週期時，第一低RI層130A(為說明而指定為「L」)及第二高RI層130B(為說明而指定為「H」)按以下層序列交替：L/H/L/H或H/L/H/L，以使得第一低RI層及第二高RI層呈現出沿抗反射塗層120之實體厚度交替。在第2圖之實例中，抗反射塗層130包括三個週期。在一些實施例中，抗反射塗層130可包括至多25個週期。舉例而言，抗反射塗層130可包括自約2至約20個週期、自約2至約15個週期、自約2至約10 個週期、自約2至約12個週期、自約3至約8個週期、自約3至約6個週期。
在第3圖所示之實施例中，抗反射塗層130可包括額外蓋層131，該蓋層可包括相比第二高RI層130B而言的較低折射率材料。在一些實施例中，週期132可包括一或更多個第三層130C，如第3圖所示。第三層130C可具有低RI、高RI或中RI。在一些實施例中，第三層130C可具有與第一低RI層130A或第二高RI層130B相同的RI。在其他實施例中，第三層130C可具有中RI，該中RI介於第一低RI層130A之RI與第二高RI層130B之RI之間。或者，第三層130C可具有比第二高RI層130B大的折射率。可按以下示例性配置在抗反射塗層120中提供第三層：L第三層/H/L/H/L；H第三層/L/H/L/H；L/H/L/H/L第三層；H/L/H/L/H第三層；L第三層/H/L/H/L/H第三層；H第三層/L/H/L/H/L第三層；L第三層/L/H/L/H；H第三層/H/L/H/L；H/L/H/L/L第三層；L/H/L/H/H第三層；L第三層/L/H/L/H/H第三層；H第三層//H/L/H/L/L第三層；L/M第三層/H/L/M/H；H/M/L/H/M/L；M/L/H/L/M；及其他組合。在該等配置中，不具有任何下標之「L」係指第一低RI層，且不具有任何下標之「H」係指第二高RI層。對「L第三子層」之提及係指具有低RI的第三層，「H第三 子層」係指具有高RI的第三層，且「M」係指具有中RI的第三層，全部相對於第一層及第二層而言。
如本文所使用，術語「低RI」、「高RI」及「中RI」係指RI與另一RI之相對值(例如，低RI<中RI<高RI)。在一或更多個實施例中，當與第一低RI層或與第三層一起使用時，術語「低RI」包括自約1.3至約1.7或1.75之範圍。在一或更多個實施例中，當與第二高RI層或與第三層一起使用時，術語「高RI」包括自約1.7至約2.5(例如，約1.85或更大)之範圍。在一些實施例中，當與第三層一起使用時，術語「中RI」包括自約1.55至約1.8之範圍。在一些情形中，低RI、高RI及中RI的範圍可重疊；然而，在大多數情形中，抗反射塗層130之層具有以下關於RI的大體關係：低RI<中RI<高RI。
第三層130C可被提供為與週期132分離的層且安置可在該週期或複數個週期與蓋層131之間，如第4圖所示。第三層亦可被提供為與週期132分離的層且可已安置在基板110與複數個週期132之間，如第5圖所示。可除了代替蓋層131的額外塗層140之外使用第三層130C，或除了蓋層之外使用第三層130C，如第6圖所示。
適用於抗反射塗層130中的示例性材料包括：SiO2、Al2O3、GeO2、SiO、AlOxNy、AlN、SiNx、SiOxNy、SiuAlvOxNy、Ta2O5、 Nb2O5、TiO2、ZrO2、TiN、MgO、MgF2、BaF2、CaF2、SnO2、HfO2、Y2O3、MoO3、DyF3、YbF3、YF3、CeF3、聚合物、氟聚合物、電漿聚合之聚合物、矽氧烷聚合物、倍半矽氧烷、聚醯亞胺、氟化聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚苯碸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸聚合物、胺甲酸乙酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、下文作為適用於防刮層所引用之其他材料及此項技術中已知的其他材料。用於第一低RI層中的適宜材料之一些實例包括SiO2、Al2O3、GeO2、SiO、AlOxNy、SiOxNy、SiuAlvOxNy、MgO、MgAl2O4、MgF2、BaF2、CaF2、DyF3、YbF3、YF3及CeF3。可最小化用於第一低RI層中的材料之氮含量(例如，在諸如Al2O3及MgAl2O4之材料中)。用於第二高RI層中的適宜材料之一些實例包括SiuAlvOxNy、Ta2O5、Nb2O5、AlN、Si3N4、AlOxNy、SiOxNy、HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3及類金剛石碳。可最小化用於第二高RI層及/或防刮層的材料之氧含量，尤其是在SiNx或AlNx材料中。可將AlOxNy材料視為摻雜氧的AlNx，亦即，該等材料可具有AlNx晶體結構(例如，纖鋅礦)且不必具有AlON晶體結構。示例性較佳AlOxNy高RI材料可包含自約0原子%至約20原子%之氧或自約5原子%至約15原子%之氧，同時包括 30原子%至約50原子%之氮。示例性較佳SiuAlvOxNy高RI材料可包含自約10原子%至約30原子%或自約15原子%至約25原子%之矽、自約20原子%至約40原子%或自約25原子%至約35原子%之鋁、自約0原子%至約20原子%或自約1原子%至約20原子%之氧及自約30原子%至約50原子%之氮。上述材料可經氫化至多約30重量%。在需要具有中等折射率的材料情況中，一些實施例可使用AlN及/或SiOxNy。可特定地特徵化第二高RI層及/或防刮層之硬度。在一些實施例中，如藉由Berkovitch壓頭硬度測試所量測，第二高RI層及/或防刮層之最大硬度可為約8GPa或更大、約10GPa或更大、約12GPa或更大、約15GPa或更大、約18GPa或更大或約20GPa或更大。在一些情況中，可將第二高RI層材料沉積為單層且可特徵化為防刮層，且此單層可具有約500與2000nm之間的厚度以用於可重複硬度測定。
在一或更多個實施例中，抗反射塗層130之至少一個層可包括特定光學厚度範圍。如本文所使用，術語「光學厚度」由(n*d)決定，其中「n」係指子層之RI，且「d」係指層之實體厚度。在一或更多個實施例中，抗反射塗層130之至少一個層可包括自約2nm至約200nm、自約10nm至約100nm、自約15nm至約100nm、自約15至約500nm 或自約15至約5000nm範圍內的光學厚度。在一些實施例中，抗反射塗層130中之所有層可各自具有自約2nm至約200nm、自約10nm至約100nm、自約15nm至約100nm、自約15至約500nm或自約15至約5000nm範圍內的光學厚度。在一些情況中，抗反射塗層130之至少一個層具有約50nm或更厚之光學厚度。在一些情況中，第一低RI層中之各者具有自約2nm至約200nm、自約10nm至約100nm、自約15nm至約100nm、自約15至約500nm或自約15至約5000nm範圍內的光學厚度。在其他情況中，第二高RI層中之各者具有自約2nm至約200nm、自約10nm至約100nm、自約15nm至約100nm、自約15至約500nm或自約15至約5000nm範圍內的光學厚度。在另其他情況中，第三層中之各者具有自約2nm至約200nm、自約10nm至約100nm、自約15nm至約100nm、自約15至約500nm或自約15至約5000nm範圍內的光學厚度。
在一些實施例中，可最小化光學塗層130之一或更多個層之厚度。在一或更多個實施例中，最小化高RI層及/或中RI層之厚度以使得該厚度小於約500nm。在一或更多個實施例中，高RI層、中RI(層)及/或高RI與中RI層組合之組合厚度小於約500nm。
在一些實施例中，可最小化光學塗層中的低RI材料之量。在不受理論束縛的情況下，由於同時影響折射率及硬度的原子鍵結及電子密度之本質，低RI材料通常亦為較低硬度材料，且因此最小化此類材料可最大化硬度，同時維持本文所描述之反射率及色彩效能。在表示為光學塗層之實體厚度之片斷的情況下，低RI材料可包含光學塗層之實體厚度的小於約60%、小於約50%、小於約40%、小於約30%、小於約20%、小於約10%或小於約5%。替代地或另外，低RI材料之量可經量化為安置於光學塗層中最厚的高RI層上方(亦即，在基板相對側、使用者側或空氣側上)的低RI材料之所有層之實體厚度總和。在不受理論束縛的情況下，具有高硬度的厚的高RI層有效地遮蔽下方(或厚RI層與基板之間)的層避免許多或大多數刮傷。因此，在最厚的高RI層上方安置的層可對整個物件之防刮性具有特別大的效應。當最厚的高RI層具有大於約400nm之實體厚度，且如藉由Berkovich壓頭硬度測試所量測，具有大於約12GPa之硬度時，此效應特別相關。安置於最厚的高RI層上(亦即，在基板相對側、使用者側或空氣側上)的低RI材料之量可具有小於或等於約150nm、小於或等於約120nm、小於或等於約110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、 40nm、30nm、25nm、20nm、15nm或小於或等於約12nm之厚度。
在一些實施例中，最頂部空氣側層可包含亦展現出高硬度的高RI層，如模型化實例8至模型化實例9所示。在一些實施例中，可在此最頂部空氣側的高RI層之頂部上安置額外塗層140(例如，額外塗層可包括低摩擦塗層、拒油性塗層或易清潔塗層)。此外，如模型化實例10所說明的，當添加至包含高RI層的最頂部空氣側層時，具有非常低厚度(例如，約10nm或更小、約5nm或更小或約2nm或更小)的低RI層之添加對光學效能具有最小影響。具有非常低厚度的低RI層可包括SiO2、拒油性或低摩擦層或者SiO2與拒油性材料之組合。示例性低摩擦層可包括類金剛石碳，此類材料(或光學塗層之一或更多個層)可展現出小於0.4、小於0.3、小於0.2或甚至小於0.1之摩擦係數。
在一或更多個實施例中，抗反射塗層130具有約800nm或更小之實體厚度。抗反射塗層130可具有自約10nm至約800nm、自約50nm至約800nm、自約100nm至約800nm、自約150nm至約800nm、自約200nm至約800nm、自約10nm至約750nm、自約10nm至約700nm、自約10nm至約650nm、自約10nm至約600nm、自約10nm至約550nm、自約10nm至約500 nm、自約10nm至約450nm、自約10nm至約400nm、自約10nm至約350nm、自約10nm至約300nm、自約50至約300範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍之實體厚度。
在一或更多個實施例中，可特徵化第二高RI層之組合實體厚度。舉例而言，在一些實施例中，第二高RI層之組合厚度可為約100nm或更大、約150nm或更大、約200nm或更大、約500nm或更大。組合厚度為抗反射塗層130中個別高RI層之厚度之計算組合，甚至當存在介入低RI層或其他層時亦如此。在一些實施例中，第二高RI層之組合實體厚度可為抗反射塗層之總實體厚度之大於30%，該或該等第二高RI層亦可包含高硬度材料(例如，氮化物或氮氧化物材料)。舉例而言，第二高RI層之組合實體厚度可為抗反射塗層之總實體厚度之約40%或更大、約50%或更大、約60%或更大、約70%或更大、約75%或更大或甚至約80%或更大。另外或替代地，光學塗層中所包括的高折射率材料之量可經特徵化為物件或光學塗層120之最上部(亦即，使用者側或基板相對的光學塗層側)500nm之實體厚度之百分比，該高折射率材料亦可為高硬度材料。在表示為物件或光學塗層之最上部500nm之百分比的情況下，第二高RI層之組合實體厚度(或高折射率材料之厚度)可為約50%或更大、約60%或更大、約70%或 更大、約80%或更大或甚至約90%或更大。在一些實施例中，亦可同時實行抗反射塗層內的硬且高折射率材料之更大比例以同樣展現出低反射率、低色彩及高耐磨性，如本文別處所進一步描述。在一或更多個實施例中，第二高RI層可包括具有大於約1.85之折射率的材料，且第一低RI層可包括具有小於約1.75之折射率的材料。在一些實施例中，第二高RI層可包括氮化物或氮氧化物材料。在一些情形中，光學塗層中(或安置於光學塗層之最厚的第二高RI層上的多層中)的所有第一低RI層之組合厚度可為約200nm或更小(例如，約150nm或更小、約100nm或更小、約75nm或更小或約50nm或更小)。
在一些實施例中，當僅在抗反射表面122處量測時(例如，當諸如經由在耦接至吸收器的背表面上使用折射率匹配油劑或其他已知方法自物件之未塗覆背表面(例如，第1圖中的114)移除反射時)，抗反射塗層130在光學波長區間內展現出約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小或約2%或更小之平均光反射率。平均反射率(可為適光平均值)可處於自約0.4%至約9%、自約0.4%至約8%、自約0.4%至約7%、自約0.4%至約6%或自約0.4%至約5%範圍內以及上述範圍之間的所有範圍。在一些情形中，抗反射塗層120可在其他波長範 圍內展現出此類平均光反射率，該等波長範圍諸如自約450nm至約650nm、自約420nm至約680nm、自約420nm至約700nm、自約420nm至約740nm、自約420nm至約850nm或自約420nm至約950nm。在一些實施例中，抗反射表面122在光學波長區間內展現出約90%或更大、92%或更大、94%或更大、96%或更大或98%或更大之平均光透射率。除非另有規定，在自約0度至約10度之入射照射角下量測平均反射率或透射率(然而，可在45度或60度之入射照射角下提供此類量測)。
物件100可包括安置於抗反射塗層上的一或更多個額外塗層140，如第6圖所示。在一或更多個實施例中，額外塗層可包括易清潔塗層。在2012年11月30日提交申請之標題為「PROCESS FOR MAKING OF GLASS ARTICLES WITH OPTICAL AND EASY-TO-CLEAN COATINGS」之美國專利申請案第13/690,904號中描述適宜的易清潔塗層之實例，該美國專利申請案以引用之方式全部併入本文。易清潔塗層可具有自約5nm至約50nm範圍內之厚度且可包括諸如氟化矽烷之已知材料。在一些實施例中，易清潔塗層可具有自約1nm至約40nm、自約1nm至約30nm、自約1nm至約25nm、自約1nm至約20nm、自約1nm至約15nm、自約1nm至約10nm、自約 5nm至約50nm、自約10nm至約50nm、自約15nm至約50nm、自約7nm至約20nm、自約7nm至約15nm、自約7nm至約12nm或自約7nm至約10nm範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍之厚度。
額外塗層140可包括一或多個防刮層。在一些實施例中，額外塗層140包括易清潔材料與防刮材料之組合。在一個實例中，該組合包括易清潔材料及類金剛石碳。此類額外塗層140可具有自約5nm至約20nm範圍內之厚度。可在分離層中提供額外塗層140之成分。舉例而言，可將類金剛石碳安置為第一層且可將易清潔材料安置為類金剛石碳之第一層上的第二層。第一層及第二層之厚度可處於以上針對額外塗層所提供之範圍內。舉例而言，類金剛石碳之第一層可具有約1nm至約20nm或自約4nm至約15nm(或更特定而言約10nm)之厚度，且易清潔材料之第二層可具有約1nm至約10nm(或更特定而言約6nm)之厚度。類金剛石塗層可包括四面體非晶碳(Ta-C)、Ta-C：H及/或a-C-H。
如本文所論及，光學塗層120可包括防刮層150或塗層(當使用複數個防刮層時)，該防刮層或塗層可被安置於抗反射塗層130與基板110之間。在一些實施例中，在抗反射塗層130之多個層之間安置防刮層150或塗層(諸如，如第7圖中的150 所示或如第8圖中的345所示)。抗反射塗層之兩個區段(亦即，安置於防刮層150與基板110之間的第一區段及安置於防刮層上的第二區段)可具有彼此不同的厚度，或可具有彼此基本上相同的厚度。抗反射塗層之兩個區段中的層可在組成物、次序、厚度及/或排列上彼此相同或可彼此不同。
用於防刮層150或塗層(或用作額外塗層140的防刮層/塗層)中的示例性材料可包括無機碳化物、氮化物、氧化物、類金剛石材料或該等材料之組合。用於防刮層或塗層之適宜材料之實例包括金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬碳化物、金屬碳氧化物及/或上述之組合。示例性金屬包括B、Al、Si、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta及W。可用於防刮層或塗層中的材料之特定實例可包括Al2O3、AlN、AlOxNy、Si3N4、SiOxNy、SiuAlvOxNy、金剛石、類金剛石碳、SixCy、SixOyCz、ZrO2、TiOxNy及上述之組合。防刮層或塗層亦可包含奈米複合材料，或具有受控微結構以改良硬度、韌度或耐磨耗性/耐磨損性的材料。舉例而言，防刮層或塗層可包含自約5nm至約30nm大小範圍內之奈米微晶體。在實施例中，防刮層或塗層可包含變換韌化氧化鋯、部分穩定氧化鋯或氧化鋯韌化氧化鋁。在實施例中，防刮層或塗層展現 出大於約1MPa√m之斷裂韌度值並同時展現出大於約8GPa之硬度值。
防刮層可包括單層150(如第7圖所示)、多個子層或展現出折射率梯度345之多子層或單層(如第8圖所示)。在使用多個層的情況中，此類層形成防刮塗層845。舉例而言，防刮塗層845可包括SiuAlvOxNy之組成梯度，其中改變Si、Al、O及N之任何一或更多者之濃度以增加或減小折射率。亦可使用孔隙率形成折射率梯度。在2014年4月28日提交申請之標題為「Scratch-Resistant Articles with a Gradient Layer」之美國專利申請案第14/262224號中更完整地描述此類梯度，該美國專利申請案藉此以引用之方式全部併入本文。
防刮層或塗層之組成物可經改進以提供特定特性(例如，硬度)。在一或更多個實施例中，如藉由Berkovitch壓頭硬度測試在防刮層或塗層之主表面上所量測，防刮層或塗層展現出自約5GPa至約30GPa範圍內之最大硬度。在一或更多個實施例中，防刮層或塗層展現出自約6GPa至約30GPa、自約7GPa至約30GPa、自約8GPa至約30GPa、自約9GPa至約30GPa、自約10GPa至約30GPa、自約12GPa至約30GPa、自約5GPa至約28GPa、自約5GPa至約26GPa、自約 5GPa至約24GPa、自約5GPa至約22GPa、自約5GPa至約20GPa、自約12GPa至約25GPa、自約15GPa至約25GPa、自約16GPa至約24GPa、自約18GPa至約22GPa範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍之最大硬度。在一或更多個實施例中，防刮塗層可展現出大於15GPa、大於20GPa或大於25GPa之最大硬度。在一或更多個實施例中，防刮層展現出自約15GPa至約150GPa、自約15GPa至約100GPa或自約18GPa至約100GPa範圍內之最大硬度。最大硬度為在壓痕深度範圍內所量測之最高硬度值。沿約50nm或更大或約100nm或更大(例如，自約100nm至約300nm、自約100nm至約400nm、自約100nm至約500nm、自約100nm至約600nm、自約200nm至約300nm、自約200nm至約400nm、自約200nm至約500nm或自約200nm至約600nm)之壓痕深度展現此類最大硬度值。
防刮塗層或層之實體厚度可處於自約1nm至約5μm之範圍內。在一些實施例中，防刮塗層之實體厚度可處於自約1nm至約3μm、自約1nm至約2.5μm、自約1nm至約2μm、自約1nm至約1.5μm、自約1nm至約1μm、自約1nm至約0.5μm、自約1nm至約0.2μm、自約1nm至約0.1μm、自約1nm至約0.05μm、自約5nm至 約0.05μm、自約10nm至約0.05μm、自約15nm至約0.05μm、自約20nm至約0.05μm、自約5nm至約0.05μm、自約200nm至約3μm、自約400nm至約3μm、自約800nm至約3μm範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，防刮塗層之實體厚度可處於自約1nm至約25nm之範圍內。在一些情形中，防刮層可包括氮化物或氮氧化物材料，且可具有約200nm或更大、500nm或更大或約1000nm或更大之厚度。
在根據Taber測試在抗反射表面122上磨耗至少約500個循環後，一或更多個實施例之物件可根據如藉由各種方法量測之耐磨性來描述。此項技術中已知各種形式之磨耗測試，諸如ASTM D1044-99中所指定的、使用Taber Industries供應之磨耗介質之測試方法。可使用不同類型磨耗介質、磨耗幾何形狀及運動、壓力等產生與ASTM D1044-99相關的改良磨耗方法，以便提供可重複且可量測之磨耗或磨損軌跡來有意義地區分不同樣本之耐磨性。舉例而言，不同測試條件將經常適用於軟塑膠對比硬無機測試樣本。本文所描述之實施例經受本文所定義之Taber測試，該測試為ASTM D1044-99之特定改良版本，給出不同樣本之間耐久性之明確且可重複區分，該等樣本主要包含硬無機材料，諸如氧化物玻璃及氧化物或氮化物塗層。本文所 使用之用語「Taber測試」係指使用由Taber Industries供應之TaberLinear Abraser 5750(TLA 5750)及附件、在包括約22℃±3℃之溫度及至多約70%之相對濕度的環境中進行的測試方法。TLA 5750包括具有6.7mm直徑磨耗器頭的CS-17磨耗器材料。根據Taber測試磨耗每個樣本且使用霧度與雙向透射率分佈函數(Haze and Bidirectional Transmittance Distribution Function；CCBTDF)量測兩者以及其他方法評估磨耗損壞。在Taber測試中，磨耗每個樣本之程序包括在剛性平坦表面上置放TLA 5750及平坦樣本支撐件，且將TLA 5750及樣本支撐件緊固至表面。在根據Taber測試磨耗每個樣本之前，使用附接於玻璃之新S-14重整表面帶重整磨耗器表面。磨耗器經受使用25個循環/分鐘之循環速度及1吋之行程長度的10個重整表面循環，不添加額外重量(亦即，在重整表面期間使用約350g之總重量，該總重量為固持磨耗器之心軸與筒夾之組合重量)。程序隨後包括操作TLA 5750磨耗樣本，其中樣本被置放在與磨耗器頭接觸且支撐施加至磨耗器頭之重量的樣本支撐件中，使用25個循環/分鐘之循環速度，及1吋之行程長度，及一重量以使得施加至樣本之總重量為850g(亦即，除心軸與筒夾之350g組合重量以外施加500g輔助重量)。程序包括在每 個樣本上形成兩個磨損軌跡以獲得可重複性，且在每個樣本上的兩個磨損軌跡之各者中磨耗每個樣本500個循環數。
在一或更多個實施例中，根據上述Taber測試磨耗物件100之抗反射表面122，且如使用由BYK Gardner以商標Haze-Gard plus®供應之霧度計在所磨耗側面上所量測，物件展現出約10%或更小之霧度，該霧度計使用源埠上方的孔，該孔具有8mm之直徑。
在有與沒有任何額外塗層(包括本文將描述之額外塗層140)的情況，一或更多個實施例之物件100展現出此耐磨性。在一些實施例中，霧度可為約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小、約2%或更小、約1%或更小、約0.5%或更小或約0.3%或更小。在一些特定實施例中，物件100展現出自約0.1%至約10%、自約0.1%至約9%、自約0.1%至約8%、自約0.1%至約7%、自約0.1%至約6%、自約0.1%至約5%、自約0.1%至約4%、自約0.1%至約3%、自約0.1%至約2%、自約0.1%至約1%、0.3%至約10%、自約0.5%至約10%、自約1%至約10%、自約2%至約10%、自約3%至約10%、自約4%至約10%、自約5%至約10%、自約6%至約10%、自約7%至約10%、自約1%至約8%、 自約2%至約6%、自約3%至約5%範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍之霧度。
此處亦涵蓋量化耐磨性之替代方法。在一或更多個實施例中，藉由Taber測試在抗反射表面122上磨耗之物件100可展現出如藉由原子力顯微鏡(atomic force microscopy；AFM)表面輪廓化所量測之耐磨性，該原子力顯微鏡表面輪廓化可例如在抗反射表面122之80x80微米區域或多個80x80微米區域(取樣磨耗區域的較大部分)上實施。自該等AFM表面掃描，可評估表面粗糙度統計資料，諸如RMS粗糙度、Ra粗糙度及波峰至波谷表面高度。在一或更多個實施例中，在根據上文所描述之Taber測試加以磨耗後，物件100(或特定而言，抗反射表面122)可展現出約50nm或更小、約25nm或更小、約12nm或更小、約10nm或更小或約5nm或更小之平均表面粗糙度(Ra)值。
在一或更多個實施例中，在藉由Taber測試磨耗抗反射表面122後，如藉由光散射量測所量測，物件100可展現出耐磨性。在一或更多個實施例中，光散射量測包括使用Radiant Zemax IS-SATM儀器實施之雙向反射率分佈函數(bi-directional reflectance distribution function；BRDF)或雙向透射率分佈函數(bi-directional transmittance distribution function； BTDF)量測。此儀器具有使用反射中偏離正入射至約85度入射及透射中偏離正入射之約85度入射的任何輸入角來量測光散射之靈活性，同時亦擷取反射或透射中的所有散射光輸出至2*π立體弧度(反射或透射中的完整半球)中。在一個實施例中，物件100展現出使用正入射下的BTDF並分析選定角度範圍處的透射散射光所量測之耐磨性，該選定角度範圍例如極性角度中的自約10°至約80°及任何角度範圍。可分析及整合角度之完整方位角範圍，或可選擇特定方位角角度部分，例如方位角自約0°至90°。在線性磨耗情況中，可需要選擇實質上與磨耗方向正交之方位角方向，以便增加光學散射量測之訊噪比。在一或更多個實施例中，當以正入射透射的CCBTDF模式使用Radiant Zemax IS-SA工具、利用2mm孔及設置成600nm波長的單色器時，且當以自約15°至約60°範圍內(例如，特定而言，約20°或約40°)的極性散射角下評估時，如在抗反射塗層120處所量測，物件100可展現出約小於約0.1、約0.05或更小、約0.03或更小、約0.02或更小、約0.01或更小、約0.005或更小或約0.003或更小(以1/立體弧度為單位)之散射光強度。正入射透射可另稱為零度透射，此可藉由儀器軟體表示為180°入射。在一或更多個實施例中，可沿方位角方向量測散射光強度，該方位角方向實質上正交於Taber測試所磨耗之 樣本之磨耗方向。在一個實例中，Taber測試可使用自約10個循環至約1000個循環，及上述範圍之間的所有值。該等光學強度值亦可對應於輸入光強度之小於約1%、小於約0.5%、小於約0.2%或小於約0.1%，該輸入光強度經散射至大於約5度、大於約10度、大於約30度或大於約45度之極性散射角中。
大體而言，如本文所描述之正入射下的BTDF測試與透射霧度量測密切相關，因為兩者皆量測在穿過樣本(或在此情況中為磨耗抗反射塗層120後的物件100)的透射中所散射之光量。與霧度量測相比，BTDF量測提供更高靈敏度以及更詳細角度資訊。BTDF允許對進入不同極性及方位角中的散射之量測，例如允許吾等選擇性地評估進入方位角中的散射，該等方位角實質上與線性Taber測試中的磨耗方向正交(此為自線性磨之光散射最高情況中的角度)。透射霧度基本上為對由正入射BTDF所量測的、進入大於約+/-2.5度之極性角度之整個半球中的所有散射光之積分。
可就藉由Berkovich壓頭硬度測試所量測之硬度而言描述光學塗層120及物件100。本文所使用之「Berkovich壓頭硬度測試」包括藉由用金剛石Berkovich壓頭壓印表面而在材料之表面上量測材料之硬度。Berkovich壓頭硬度測試包括用金剛石Berkovich壓頭壓印物件之抗反射表面122 或光學塗層120之表面(或在抗反射塗層中的任何一或更多個層之表面)以形成壓痕至自約50nm至約1000nm範圍內之壓痕深度(或抗反射塗層或層之整個厚度，取較小者)，且自此壓痕沿整個壓痕深度範圍或此壓痕深度之區段(例如，自約100nm至約600nm範圍內)量測最大硬度，一般使用以下文獻中所闡述之方法：Oliver,W.C.；Pharr,G.M的.An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments.J.Mater.Res.，第7卷，第6期，1992，第1564頁-第1583頁；及Oliver,W.C.；Pharr,G.M.的Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation：Advances in Understanding and Refinements to Methodology.J.Mater.Res.，第19卷，第1期，2004，第3頁-第20頁。如本文所使用之硬度係指最大硬度，而非平均硬度。
通常，在比下層基板更硬的塗層之奈米壓痕量測方法(諸如藉由使用Berkovich壓頭)中，所量測之硬度因淺壓痕深度處的塑性區之發展而呈現出最初增加，而隨後增加且在較深壓痕深度處達到最大值或平臺值。此後，由於下層基板效應，在甚至 更深的壓痕深度處，硬度開始減小。在使用具有與塗層相比增加之硬度的基板情況中，可看到相同效應；然而，由於下層基板效應，在更深的壓痕深度處，硬度增加。
可選擇壓痕深度範圍及某一或某些壓痕深度範圍處的硬度值以識別本文所描述之光學薄膜結構及層之特定硬度回應，而無下層基板之效應。當用Berkovich壓頭量測光學薄膜結構(當安置於基板上時)之硬度時，材料之永久變形區域(塑性區)與材料硬度關聯。在壓痕期間，彈性應力場良好地延伸超過此永久變形區域。隨著壓痕深度增加，表觀硬度及模數受到與下層基板之應力場相互作用的影響。在較深壓痕深度處(亦即，通常在大於約10%之光學薄膜結構或層厚度的深度處)發生基板對硬度的影響。此外，另一複雜因素在於硬度回應需要某一最小負載以在壓痕過程期間發展完全可塑性。在彼某個最小負載之前，硬度展示了大體增加的趨勢。
在小壓痕深度(亦可經特徵化為小負載)(例如，至多約50nm)處，材料之表觀硬度呈現出對比壓痕深度的顯著增加。此小壓痕深度區間並不表示硬度之真實量度，而是反映了前述塑性區之發展，此與壓頭之曲率之有限半徑有關。在中間壓痕深度處，表觀硬度接近最高位準。在較深壓痕深度處，基板之影響隨壓痕深度增加而變得更加明顯。一旦壓痕 深度超出光學薄膜結構厚度或層厚度之約30%，硬度可開始急劇下降。
第21圖圖示所量測之硬度值的變化隨壓痕深度及塗層厚度的函數變化。如第21圖所示，在中間壓痕深度處(在此處，硬度接近並維持在最高位準上)及在較深壓痕深度處所量測之硬度取決於材料或層之厚度。第21圖圖示具有不同厚度的四個不同AlOxNy層之硬度回應。使用Berkovich壓頭硬度測試量測每個層之硬度。500nm厚度的層展現出，在自約100nm至180nm之壓痕深度處存在最大硬度，接著在自約180nm至約200nm之壓痕深度處的硬度急劇減小，從而指示基板硬度影響硬度量測。1000nm厚度的層展現出，在自約100nm至約300nm之壓痕深度處存在最大硬度，接著在大於約300nm之壓痕深度處的硬度急劇減小。1500nm厚度的層展現出在自約100nm至約550nm之壓痕深度處存在最大硬度，且2000nm厚度的層展現出在自約100nm至約600nm之壓痕深度處存在最大硬度。儘管第21圖圖示厚的單個層，但是在較薄塗層及包括多個層的彼等層(諸如本文所描述之實施例之抗反射塗層120)中觀察到相同行為。
在一些實施例中，光學塗層120可展現出約8GPa或更大、約10GPa或更大或約12GPa或更大(例如，14GPa或更大、16GPa或更大、 18GPa或更大、20GPa或更大)之硬度。光學塗層120之硬度可為至多約20GPa或30GPa。如藉由Berkovitch壓頭硬度測試在抗反射表面122上所量測，包括如本文所描述之抗反射塗層120及任何額外塗層的物件100展現出約5GPa或更大、約8GPa或更大、約10GPa或更大或約12GPa或更大(例如，14GPa或更大、16GPa或更大、18GPa或更大、20GPa或更大)之硬度。光學塗層120之硬度可為至多約20GPa或30GPa。可藉由光學塗層120及/或物件100沿約50nm或更大或約100nm或更大(例如，自約100nm至約300nm、自約100nm至約400nm、自約100nm至約500nm、自約100nm至約600nm、自約200nm至約300nm、自約200nm至約400nm、自約200nm至約500nm或自約200nm至約600nm)之壓痕深度展現此類所量測之硬度值。在一或更多個實施例中，物件展現出比基板硬度大的硬度(該基板硬度可在與抗反射表面的相對表面上量測)。
光學塗層120可具有至少一個層，如藉由Berkovich壓頭硬度測試所量測，該層具有約12GPa或更大、約13GPa或更大、約14GPa或更大、約15GPa或更大、約16GPa或更大、約17GPa或更大、約18GPa或更大、約19GPa或更大、約20GPa或更大、約22GPa或更大、約23GPa或 更大、約24GPa或更大、約25GPa或更大、約26GPa或更大或約27GPa或更大(至多約50GPa)之硬度(在此類層之表面上所量測，例如，第2圖之第二高RI層130B之表面或防刮層之表面上所量測)。如藉由Berkovich壓頭硬度測試所量測，此類層之硬度可處於自約18GPa至約21GPa之範圍內。可藉由該至少一個層沿約50nm或更大或約100nm或更大(例如，自約100nm至約300nm、自約100nm至約400nm、自約100nm至約500nm、自約100nm至約600nm、自約200nm至約300nm、自約200nm至約400nm、自約200nm至約500nm或自約200nm至約600nm)之壓痕深度展現此類所量測之硬度值。
在一或更多個實施例中，如藉由用Berkovitch壓頭對於抗反射表面122壓印而在彼表面上所量測，光學塗層120或光學塗層內的個別層可展現出約75GPa或更大、約80GPa或更大或約85GPa或更大之彈性模數。該等模數值可表示非常接近於抗反射表面(例如，在0nm至約50nm之壓痕深度處)所量測之模數，或可表示在較深壓痕深度(例如，自約50nm至約1000nm)處所量測之模數。
在包括防刮層(當用作抗反射塗層的一部分，例如，第7圖之150或第8圖之345時)或防刮 塗層(當用作額外塗層140時)的物件之實施例中，如藉由Berkovich壓頭硬度測試分別在抗反射表面122或防刮塗層表面上所量測，物件可展現出自約12GPa至約25GPa範圍內之最大硬度。可沿約50nm或更大或約100nm或更大(例如，自約100nm至約300nm、自約100nm至約400nm、自約100nm至約500nm、自約100nm至約600nm、自約200nm至約300nm、自約200nm至約400nm、自約200nm至約500nm或自約200nm至約600nm)之壓痕深度展現此類所量測之硬度值。甚至當防刮層並未被安置在抗反射表面122上或附近(例如，如第7圖及第8圖所示)時，亦可展現出此硬度。
來自光學塗層120/空氣界面與光學塗層120/基板110界面的反射波之間的光學干涉可導致光譜反射及/或透射振盪，從而在物件100中產生明顯的色彩。本文所使用之術語「透射率」被定義為在給定波長範圍內穿過材料(例如，物件、基板或光學薄膜或上述之部分)透射之入射光學功率之百分比。類似地，術語「反射率」被定義為在給定波長範圍內自材料(例如，物件、基板或光學薄膜或上述之部分)反射之入射光學功率之百分比。使用特定線寬量測透射率及反射率。在一或更多個實施例中，透射率及反射率之特徵化之光譜解析度小於5nm或0.02 eV。色彩可在反射中更加明顯。在具有視角的反射中之角度色移係由於入射照射角下的光譜反射振盪中的偏移。具有視角的透射中的角度色移亦由於入射照射角下的光譜透射振盪中的相同偏移。在入射照射角下所觀察之色彩及角度色移常常使裝置使用者分心或不適，特別是在具有尖銳光譜特徵(諸如螢光發光及一些LED發光)的照射下如此。在透射中的角度色移亦可在反射中的色移上產生作用，且反之亦然。透射及/或反射中的角度色移中之因素亦可包括因視角之角度色移或遠離某一白點之角度色移，該白點可由特定照明體或測試系統界定的材料吸收所引起(某種程度上獨立於角度)。
可就振幅而言描述振盪。如本文所使用之術語「振幅」包括反射率或透射率中的波峰至波谷變化。片語「平均振幅」包括對光學波長區間內的若干振盪循環或波長子範圍求平均值的反射率或透射率中的波峰至波谷變化。如本文所使用之「光學波長區間」包括自約400nm至約800nm(且更特定言之自約450nm至約650nm)之波長範圍。
就不同照明體下在偏離正入射之變化入射照射角下所檢視的無色及/或較小角度色移而言，本發明之實施例包括抗反射塗層以提供改良的光學效能。
本發明之一個態樣係關於一種在反射及/或透射中展現出無色的物件，甚至當在照明體下的不同入射照射角下檢視時亦如此。在一或更多個實施例中，物件展現出在參考照射角與本文所提供之範圍中的任何入射照射角之間的反射及/或透射中的約5或更小或約2或更小之角度色移。如本文所使用之片語「色移」(角度或參考點)係指在反射及/或透射中CIE L*、a*、b*色度系統中的a*與b*兩者之變化。應理解，除非另作說明，本文所描述之物件之L*坐標在任何角度或參考點處皆為相同，且並不影響色移。舉例而言，可使用以下方程式(1)決定角度色移：(1)√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)，其中a*1及b*1表示在入射參考照射角(可包括正入射)處檢視時的a*及b*坐標，且a*2及b*2表示在入射照射角下檢視時的a*及b*坐標，條件是入射照射角與參考照射角不同，且在一些情況中與參考照射角相差至少約1度、2度或約5度。在一些情形中，當在照明體下自參考照射角之各種入射照射角下檢視時，藉由物件展現反射及/或透射中的約10或更小(例如，5或更小、4或更小或2或更小)之角度色移。在一些情形中，反射及/或透射中的角度色移為約1.9或更小、1.8或更小、1.7或更小、1.6或更小、1.5或更小、1.4或更小、1.3或更小、1.2或更小、1.1或更小、1或更小、0.9或更小、0.8或更小、0.7或 更小、0.6或更小、0.5或更小、0.4或更小、0.3或更小、0.2或更小或0.1或更小。在一些實施例中，角度色移可為約0。照明體可包括由CIE所決定之標準照明體，包括A照明體(表示鎢絲發光)、B照明體(日光模擬照明體)、C照明體(日光模擬照明體)、D系列照明體(表示自然日光)及F系列照明體(表示各種類型螢光發光)。在特定實例中，當在CIE F2、F10、F11、F12或D65照明體下，或更特定言之在CIE F2照明體下，自參考照射角之入射照射角下檢視時，物件展現出反射及/或透射中的約2或更小之角度色移。
參考照射角可包括正入射(亦即，自約0度至約10度)或偏離正入射5度、偏離正入射10度、偏離正入射15度、偏離正入射20度、偏離正入射25度、偏離正入射30度、偏離正入射35度、偏離正入射40度、偏離正入射50度、偏離正入射55度或偏離正入射60度，條件是參考照射角之間的差及入射照射角與參考照射角之間的差為至少約1度、2度或約5度。相對於參考照射角，入射照射角可處於偏離參考照射角自約5度至約80度、自約5度至約70度、自約5度至約65度、自約5度至約60度、自約5度至約55度、自約5度至約50度、自約5度至約45度、自約5度至約40度、自約5度至約35度、自約5度至約30度、自約5度至約25度、自約5度至約20度、自約5 度至約15度範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍。當參考照射角為正入射時，物件可展現出在自約2度至約80度(或自約10度至約80度或自約20度至約80度)範圍內的所有入射照射角下及沿該等入射照射角的本文所描述之反射及/或透射中的角度色移。在一些實施例中，當入射照射角與參考照射角之間的差為至少約1度、2度或約5度時，物件可展現出在自約2度至約80度(或自約10度至約80度或自約20度至約80度)範圍內的所有入射照射角下及沿該等入射照射角的本文所描述之反射及/或透射中的角度色移。在一個實例中，物件可展現出在偏離等於正入射的參考照射角自約2度至約60度、自約5度至約60度或自約10度至約60度範圍內的任何入射照射角下5或更小(例如，4或更小、3或更小或約2或更小)之反射及/或透射中的角度色移。在其他實例中，當參考照射角為10度及入射照射角為偏離參考照射角自約12度至約60度、自約15度至約60度或自約20度至約60度範圍內的任何角度時，物件可展現出5或更小(例如，4或更小、3或更小或約2或更小)之反射及/或透射中的角度色移。
在一些實施例中，可在自約20度至約80度範圍內的參考照射角(例如，正入射)與入射照射角之間的所有角度處量測角度色移。換言之，在自約0度至20度、自約0度至約30度、自約0度至約40 度、自約0度至約50度、自約0度至約60度或自約0度至約80度範圍內的所有角度處，角度色移可經量測且可小於約5或小於約2。
在一或更多個實施例中，在照明體(照明體可包括由CIE所決定之標準照明體，包括A照明體(表示鎢絲發光)、B照明體(日光模擬照明體)、C照明體(日光模擬照明體)、D系列照明體(表示自然日光)及F系列照明體(表示各種類型螢光發光))下，物件展現出在反射及/或透射中CIE L*、a*、b*色度系統中的色彩，以使得距參考點的透射色彩或反射坐標之間的距離或參考點色移小於約5或小於約2。在特定實例中，當在CIE F2、F10、F11、F12或D65照明體下，或更特定言之在CIE F2照明體下，自參考照射角之入射照射角下檢視時，物件展現出反射及/或透射中的約2或更小之色移。換言之，物件可展現出抗反射表面122處所量測之透射色彩(或透射色彩坐標)及/或反射色彩(或反射色彩坐標)，該等色彩與參考點具有小於約2之距參考點之參考點色移，如本文所定義。除非另作說明，在物件之兩個表面上量測透射色彩或透射色彩坐標，該兩個表面包括物件之抗反射表面122及相對裸表面(亦即，114)。除非另作說明，僅在物件之抗反射表面122上量測反射色彩或反射色彩坐標。然而，可使用雙表面量測(自物件之兩側的反射皆被包括在內)或單表 面量測(僅自物件之抗反射表面122的反射被量測)之任一者在物件之抗反射表面122及物件之相對側(亦即，第1圖中的主表面114)上量測本文所描述之反射色彩或反射色彩坐標。在該等量測中，單表面反射率量測通常為更具挑戰性的量度，以實現抗反射塗層之低色彩或低色移值，且此適用於將物件之背表面黏合至光吸收介質(諸如黑墨水或LCD或OLED裝置)中之應用(諸如智慧型手機等)中。
在一或更多個實施例中，參考點可為CIE L*、a*、b*色度系統中的原點(0,0)(或色彩坐標a*=0，b*=0)、坐標(a*=-2,b*=-2)或基板之透射或反射色彩坐標。應理解，除非另作說明，本文所描述之物件之L*坐標與參考點相同，且並不影響色移。在相對於基板界定物件之參考點色移的情況中，物件之透射色彩坐標係與基板之透射色彩坐標相比較，且物件之反射色彩坐標與基板之反射色彩坐標相比較。
在一或更多個特定實施例中，透射色彩及/或反射色彩之參考點色移可小於1或甚至小於0.5。在一或更多個特定實施例中，透射色彩及/或反射色彩之參考點色移可為1.8、1.6、1.4、1.2、0.8、0.6、0.4、0.2、0及上述範圍之間的所有範圍及子範圍。在參考點為色彩坐標a*=0、b*=0的情況中，藉由方程式(2)計算參考點色移。
(2)參考點色移=√((a*物件)2+(b*物件)2)
在參考點為色彩坐標a*=-2、b*=-2的情況中，藉由方程式(3)計算參考點色移。
(3)參考點色移=√((a*物件+2)2+(b*物件+2)2)
在參考點為基板之色彩坐標的情況中，藉由方程式(4)計算參考點色移。
(4)參考點色移=√((a*物件-a*基板)2+(b*物件-b*基板)2)
在一些實施例中，物件可展現出透射色彩(或透射色彩坐標)及反射色彩(或反射色彩坐標)，以使得當參考點為基板之色彩坐標、色彩坐標a*=0、b*=0及坐標a*=-2、b*=-2時，參考點色移小於2。
在一或更多個實施例中，在CIE L*、a*、b*色度系統中的自約0至約60度(或自約0度至約40度或自約0度至約30度)範圍內的所有入射照射角下，物件可展現出在反射中自約-5至約1、自約-5至約0、自約-4至約1或自約-4至約0範圍內之b*值(僅在抗反射表面處所量測)。
在一或更多個實施例中，在CIE L*、a*、b*色度系統中的自約0至約60度(或自約0度至約40度或自約0度至約30度)範圍內的所有入射照射角下，物件可展現出在透射中小於約2(或約1.8或更小、約1.6或更小、1.5或更小、1.4或更小、1.2 或更小或約1或更小)之b*值(在物件之抗反射表面及相對裸表面處所量測)。在透射中的b*值下限可為約-5。
在一些實施例中，在照明體D65、A及F2下自約0度至約60度範圍內的入射照射角下，物件展現中出在透射中自約-1.5至約1.5(例如，-1.5至-1.2、-1.5至-1、-1.2至1.2、-1至1、-1至0.5或-1至0)範圍內之a*值(在抗反射表面及相對裸表面處)。在一些實施例中，在照明體D65、A及F2下自約0度至約60度範圍內的入射照射角下，物件展現出在透射中自約-1.5至約1.5(例如，-1.5至-1.2、-1.5至-1、-1.2至1.2、-1至1、-1至0.5或-1至0)範圍內之b*值(在抗反射表面及相對裸表面處)。
在一些實施例中，在照明體D65、A及F2下自約0度至約60度範圍內的入射照射角下，物件展現出在反射中自約-5至約2(例如，-4.5至1.5、-3至0、-2.5至0.25)範圍內之a*值(僅在抗反射表面處)。在一些實施例中，在照明體D65、A及F2下自約0度至約60度範圍內的入射照射角下，物件展現出在反射中自約-7至約0範圍內之b*值(僅在抗反射表面處)。
一或更多個實施例之物件或者一或更多個物件之抗反射表面122可展現出在自約400nm至 約800nm範圍內之光學波長區間內約95%或更大(例如，約9.5%或更大、約96%或更大、約96.5%或更大、約97%或更大、約97.5%或更大、約98%或更大、約98.5%或更大或約99%或更大)之平均光透射率。在一些實施例中，物件或者一或更多個物件之抗反射表面122可展現出在自約400nm至約800nm範圍內之光學波長區間內約2%或更小(例如，約1.5%或更小、約1%或更小、約0.75%或更小、約0.5%或更小或約0.25%或更小)之平均光反射率。可在整個光學波長區間內或光學波長區間之選定範圍內(例如，光學波長區間內的100nm波長範圍、150nm波長範圍、200nm波長範圍、250nm波長範圍、280nm波長範圍或300nm波長範圍)觀察到該等光透射率及光反射率的值。在一些實施例中，該等光反射率及透射率的值可為總反射率或總透射率(考慮到抗反射表面122及相對主表面114兩者上的反射率或透射率)，或可在物件之單側上觀察到該等值，如僅在抗反射表面122上量測(不考慮相對表面)。除非另有規定，在自約0度至約10度範圍內的入射照射角下量測平均反射率或透射率(然而，可在45度或60度之入射照射角下提供此類量測)。
在一些實施例中，一或更多個實施例之物件或者一或更多個物件之抗反射表面122可展現出在光學波長區間內約1%或更小、約0.7%或更小、 約0.5%或更小或約0.45%或更小之平均可見光反射率。可在自約0°至約20°、自約0°至約40°或自約0°至約60°範圍內的入射照射角下展現該等適光反射率值。如本文所使用，適光反射率藉由根據人眼靈敏度加權反射率對比波長光譜來模擬人眼回應。根據諸如CIE色彩空間慣例之已知慣例，適光反射率亦可被定義為亮度或反射光之三色激勵Y值。平均適光反射率在方程式(4)中被定義為光譜反射率R(λ)乘以照明體光譜I(λ)及CIE色彩匹配函數，與人眼光譜回應相關：
在一些實施例中，物件展現出僅在抗反射表面上的正入射或近似正入射(例如，0-10度)處量測之小於約10%之單側平均適光反射率。在一些實施例中，單側平均適光反射率為約9%或更小、約8%或更小、約7%或更小、約6%或更小、約5%或更小、約4%或更小、約3%或更小、約2%或更小。在一特定實施例中，一或更多個物件之抗反射表面122(亦即，當僅經由單側量測來量測抗反射表面時)可展現出上述平均適光反射率值，同時在使用D65照射及/或F2照明體下自約5度至約60度(其中參考照射角為正入射)之整個入射照射角範圍內展現出小於約5.0、小於約4.0、小於約3.0、小於約2.0、小於約 1.5或小於約1.25之最大反射色移。該等最大反射色移值表示在與正入射偏離自約5度至約60度之任何角度處所量測之最高色彩點值減去相同範圍內的任何角度處所量測之最低色彩點值。該等值可表示a*值中的最大變化(a*最高-a*最低)、b*值中的最大變化(b*最高-b*最低)、a*與b*值兩者中的最大變化或量中的最大變化√((a*最高-a*最低)2+(b*最高-b*最低)2)。
基板
基板110可包括無機材料且可包括非晶基板、結晶基板或上述之組合。基板110可由人造材料及/或天然存在材料(例如，石英及聚合物)形成。舉例而言，在一些情形中，基板110可經特徵化為有機物且可特定為聚合物。適宜聚合物之實例包括但不限於：熱塑性塑膠，包括聚苯乙烯(polystyrene；PS)(包括苯乙烯共聚物及摻合物)、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)(包括共聚物及摻合物)、聚酯(包括共聚物及摻合物，包括聚對苯二甲酸二乙酯及聚對苯二甲酸二乙酯共聚物)、聚烯烴(polyolefins；PO)及環狀聚烯烴(環狀PO)、聚氯乙烯(polyvinylchloride；PVC)、包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)的丙烯酸聚合物(包括共聚物及摻合物)、熱塑性胺甲酸乙酯(thermoplastic urethanes； TPU)、聚醚醯亞胺(polyetherimide；PEI)及該等聚合物與彼此之摻合物。其他示例性聚合物包括環氧樹脂、苯乙烯類、酚醛樹脂、三聚氰胺及聚矽氧樹脂。
在一些特定實施例中，基板110可特定排除聚合物、塑膠及/或金屬基板。基板可經特徵化為含鹼基板(亦即，基板包括一或更多種鹼)。在一或更多個實施例中，基板展現出自約1.45至約1.55範圍內之折射率。在特定實施例中，基板110可展現出一或更多個相對主表面上的表面處之平均應變致損率，如使用環上球測試且使用至少5個、至少10個、至少15個或至少20個樣本所量測，該平均應變致損率為0.5%或更大、0.6%或更大、0.7%或更大、0.8%或更大、0.9%或更大、1%或更大、1.1%或更大、1.2%或更大、1.3%或更大、1.4%或更大、1.5%或更大或甚至2%或更大。在特定實施例中，基板110可展現出在一或更多個相對主表面上的表面處之平均應變致損率，該平均應變致損率為約1.2%、約1.4%、約1.6%、約1.8%、約2.2%、約2.4%、約2.6%、約2.8%或約3%或更大。
適宜基板110可展現出自約30GPa至約120GPa範圍內之彈性模數(或楊氏模數)。在一些情形中，基板之彈性模數可處於自約30GPa至約110GPa、自約30GPa至約100GPa、自約30 GPa至約90GPa、自約30GPa至約80GPa、自約30GPa至約70GPa、自約40GPa至約120GPa、自約50GPa至約120GPa、自約60GPa至約120GPa、自約70GPa至約120GPa範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍。
在一或更多個實施例中，非晶基板可包括玻璃，該玻璃可為強化的或非強化的。適宜玻璃之實例包括鈉鈣玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃。在一些變形中，玻璃可不含氧化鋰。在一或更多個替代實施例中，基板110可包括結晶基板，諸如玻璃陶瓷基板(可為強化玻璃或非強化玻璃)，或可包括單晶體結構，諸如藍寶石。在一或更多個特定實施例中，基板110包括非晶基底(例如，玻璃)及結晶包層(例如，藍寶石層、多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl2O4)層)。
一或更多個實施例之基板110可具有比物件硬度小的硬度(由本文所描述之Berkovich壓頭硬度測試量測)。可使用技術中的已知方法量測基板硬度，該等方法包括但不限於Berkovich壓頭硬度測試或維氏硬度測試。
儘管其他實施例可使用彎曲或以其他方式成形或雕刻之基板，但基板110可為實質平面或類片材。基板110可為實質上透光、透明的且無光散射。在此類實施例中，基板可展現出在光學波長區間 內約85%或更大、約86%或更大、約87%或更大、約88%或更大、約89%或更大、約90%或更大、約91%或更大或約92%或更大之平均光透射率。在一或更多個替代實施例中，基板110可為不透明或展現出在光學波長區間內小於約10%、小於約9%、小於約8%、小於約7%、小於約6%、小於約5%、小於約4%、小於約3%、小於約2%、小於約1%或小於約0%之平均光透射率。在一些實施例中，該等光反射率及透射率的值可為總反射率或總透射率(考慮到基板之兩個主表面上的反射率或透射率)或可在基板之單側上觀察到該等值(亦即，僅在抗反射表面122上，不考慮相對表面)。除非另有規定，否則在0度之入射照射角下量測平均反射率或透射率(然而，可在45度或60度之入射照射角下提供此類量測)。基板110可視情況展現出色彩，諸如白色、黑色、紅色、藍色、綠色、黃色、橙色等。
另外或替代地，基板110之實體厚度可出於美學及/或功能原因沿該基板之維度之一或更多者而變化。舉例而言，基板110之邊緣與基板110之較中心區域相比可更厚。基板110之長度、寬度及實體厚度亦可根據物件100之應用或使用而變化。
可使用各種不同製程提供基板110。舉例而言，在基板110包括諸如玻璃之非晶基板的情況 中，各種成形方法可包括浮法玻璃製程及向下拉製製程，諸如熔合拉製及狹縫拉製。
一旦成形，基板110可經強化以形成強化基板。如本文所使用之術語「強化基板」可指示已經化學強化之基板，例如在基板表面中經由較大離子對較小離子之離子交換。然而，可使用技術中已知的其他強化方法形成強化基板，該等強化方法諸如熱回火或使用基板多部分之間的熱膨脹係數之不匹配產生壓縮應力與中心張力區域。
在藉由離子交換製程化學強化基板的情況中，由具有相同原子價或氧化態的較大離子置換基板表面層中的離子，或該等較大離子與基板表層中的離子交換。通常藉由將基板浸沒在含有較大離子的熔鹽浴中以與基板中的較小離子交換來實施離子交換製程。熟習此項技術者應瞭解，包括但不限於浴組成物及溫度、浸沒時間、基板在鹽浴(或多個浴)中的浸沒次數、多種鹽浴之使用、額外步驟(諸如退火、洗滌等)的離子交換製程之參數大體上由基板之組成物及起因於強化操作之所欲壓縮應力(compressive stress；CS)、基板之壓縮應力層深度(或層深度)決定。舉例而言，可藉由在至少一種含鹽熔浴中浸沒實現含鹼金屬的玻璃基板之離子交換，該鹽諸如但不限於硝酸鹽、硫酸鹽及較大鹼金屬離子之氯化物。熔鹽浴之溫度通常處於自約380 ℃向上至約450℃之範圍內，而浸沒時間範圍自約15分鐘向上至約40小時。然而，亦可使用與上文所描述之彼等不同的溫度及浸沒時間。
另外，在以下美國專利申請案中描述了離子交換製程之非限制性實例，其中在多個離子交換浴中浸沒玻璃基板，以及在浸沒之間利用洗滌及/或退火步驟：由Douglas C.Allan等人於2009年7月10日提交申請之標題為「Glass with Compressive Surface for Consumer Applications」之美國專利申請案第12/500,650號，且該美國專利申請案主張於2008年7月11日提交申請之美國臨時專利申請案第61/079,995號之優先權，其中藉由在不同濃度之鹽浴中的多個相繼離子交換處理來強化玻璃基板；及由Christopher M.Lee等人於2012年11月20日頒予且標題為「Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass」之美國專利第8,312,739號，且該美國專利主張於2008年7月29日提交申請之美國臨時專利申請案第61/084,398號之優先權，其中藉由在用流出離子稀釋之第一浴中進行離子交換繼之以在具有比第一浴更小濃度之流出離子的第二浴中浸沒來強化玻璃基板。美國專利申請案第12/500,650號及美國專利第8,312,739號之內容以引用之方式全部併入本文。
藉由離子交換所實現之化學強化的程度可基於中心張力(central tension；CT)、表面CS及層深度(depth of layer；DOL)參數得以量化。可靠近表面或在強化玻璃內之各種深度處量測表面CS。最大CS值可包括在強化基板之表面處所量測之CS(CSs)。針對玻璃基板內的壓縮應力層相鄰之內區域計算之CT可由CS、實體厚度t及DOL計算。使用技術中已知的彼等手段量測CS及DOL。此類手段包括但不限於使用市售儀器進行的表面應力量測(measurement of surface stress；FSM)，該等儀器諸如由Luceo Co.,Ltd.(東京，日本)製造的FSM-6000等，及在標題為「Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass」之ASTM 1422C-99中及標題為「Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed,Heat-Strengthened,and Fully-Tempered Flat Glass」之ASTM 1279.19779中描述量測CS及DOL之方法，該等文獻之內容以引用之方式全部併入本文。表面應力量測取決於應力光學係數(stress optical coefficient；SOC)之精確量測，該應力光學係數與玻璃基板之雙折射率有關。 隨後藉由技術中已知的彼等方法量測SOC，該等方法諸如纖維及四點彎曲法，兩者皆在標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之ASTM標準C770-98(2008)中描述，該文獻之內容以引用之方式全部併入本文，以及塊狀圓柱體法。由表達式(1)給出CS與CT之間的關係：CT=(CS‧DOL)/(t-2 DOL) (1)，其中t為玻璃物件之實體厚度(μm)。在本發明之各段中，本文之CT及CS以兆帕(megaPascals；MPa)表示，實體厚度 t 以微米(μm)或毫米(mm)表示，且DOL以微米(μm)表示。
在一個實施例中，強化基板110可具有250MPa或更大、300MPa或更大、例如400MPa或更大、450MPa或更大、500MPa或更大、550MPa或更大、600MPa或更大、650MPa或更大、700MPa或更大、750MPa或更大或800MPa或更大之表面CS。強化基板可具有10μm或更大、15μm或更大、20μm或更大(例如，25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或更大)之DOL及/或10MPa或更大、20MPa或更大、30MPa或更大、40MPa或更大(例如，42MPa、45MPa或50MPa或更大)但小於100MPa(例如，95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa 或更小)之CT。在一或更多個特定實施例中，強化基板具有以下之一或更多者：大於500MPa之表面CS，大於15μm之DOL及大於18MPa之CT。
儘管涵蓋其他玻璃組成物，但是可用於基板中的示例性玻璃可包括鹼鋁矽酸鹽玻璃組成物或鹼鋁硼矽酸鹽玻璃組成物。此類玻璃組成物能夠藉由離子交換製程化學強化。一個示例性玻璃組成物包含SiO2、B2O3及Na2O，其中(SiO2+B2O3)66莫耳%及Na2O9莫耳%。在一實施例中，玻璃組成物包括至少6重量%之氧化鋁。在另一實施例中，基板包括具有一或更多種鹼土氧化物的玻璃組成物，以使得鹼土氧化物之含量為至少5重量%。在一些實施例中，適宜玻璃組成物進一步包含K2O、MgO及CaO中的至少一者。在一特定實施例中，用於基板中的玻璃組成物可包含61-75莫耳%之SiO2；7-15莫耳%之Al2O3；0-12莫耳%之B2O3；9-21莫耳%之Na2O；0-4莫耳%之K2O；0-7莫耳%之MgO；及0-3莫耳%之CaO。
適用於基板的另一示例性玻璃組成物包含：60-70莫耳%之SiO2；6-14莫耳%之Al2O3；0-15莫耳%之B2O3；0-15莫耳%之Li2O；0-20莫耳%之Na2O；0-10莫耳%之K2O；0-8莫耳%之MgO；0-10莫耳%之CaO；0-5莫耳%之ZrO2；0-1莫耳%之SnO2；0-1莫耳%之CeO2；小於50 ppm之As2O3；及小於50ppm之Sb2O3；其中12莫耳%(Li2O+Na2O+K2O)20莫耳%且0莫耳%(MgO+CaO)10莫耳%。
適用於基板的又一示例性玻璃組成物包含：63.5-66.5莫耳%之SiO2；8-12莫耳%之Al2O3；0-3莫耳%之B2O3；0-5莫耳%之Li2O；8-18莫耳%之Na2O；0-5莫耳%之K2O；0-7莫耳%之MgO；0-2.5莫耳%之CaO；0-3莫耳%之ZrO2；0.05-0.25莫耳%之SnO2；0.05-0.5莫耳%之CeO2；小於50ppm之As2O3；及小於50ppm之Sb2O3；其中14莫耳%(Li2O+Na2O+K2O)18莫耳%且2莫耳%(MgO+CaO)7莫耳%。
在一特定實施例中，適用於基板的鹼鋁矽酸鹽玻璃組成物包含氧化鋁、至少一種鹼性金屬，且在一些實施例中大於50莫耳%之SiO2，在其他實施例中至少58莫耳%之SiO2，且在又其他實施例中至少60莫耳%之SiO2，其中比率(Al2O3+B2O3)/□改質劑(亦即，改質劑之和)大於1，其中在比率中，以莫耳%表達組分且改質劑為鹼性金屬氧化物。在特定實施例中，此玻璃組成物包含：58-72莫耳%之SiO2；9-17莫耳%之Al2O3；2-12莫耳%之B2O3；8-16莫耳%之Na2O；及0-4 莫耳%之K2O，其中比率(Al2O3+B2O3)/□改質劑(亦即，改質劑之和)大於1。
在另一實施例中，基板可包括鹼鋁矽酸鹽玻璃組成物，該玻璃組成物包含：64-68莫耳%之SiO2；12-16莫耳%之Na2O；8-12莫耳%之Al2O3；0-3莫耳%之B2O3；2-5莫耳%之K2O；4-6莫耳%之MgO；及0-5莫耳%之CaO，其中：66莫耳%SiO2+B2O3+CaO69莫耳%；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10莫耳%；5莫耳%MgO+CaO+SrO8莫耳%；(Na2O+B2O3)-Al2O3 2莫耳%；2莫耳%Na2O-Al2O3 6莫耳%；及4莫耳%(Na2O+K2O)-Al2O3 10莫耳%。
在一替代實施例中，基板可包含鹼鋁矽酸鹽玻璃組成物，該玻璃組成物包含：2莫耳%或更多之Al2O3及/或ZrO2，或4莫耳%或更多之Al2O3及/或ZrO2。
在基板110包括晶體基板的情況中，基板可包括單晶體，該單晶體可包括Al2O3。此類單晶體基板被稱為藍寶石。用於晶體基板的其他適宜材料包括多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl2O4)。
視情況，結晶基板110可包括玻璃陶瓷基板，該玻璃陶瓷基板可為強化玻璃或非強化玻璃。適宜玻璃陶瓷之實例可包括Li2O-Al2O3-SiO2系 統(亦即，LAS系統)玻璃陶瓷、MgO-Al2O3-SiO2系統(亦即，MAS系統)玻璃陶瓷及/或包括一主要晶相的玻璃陶瓷，該主要晶相包括β-石英固溶體、β-鋰輝石固溶體、堇青石及二矽酸鋰。可使用本文所揭示之化學強化製程強化玻璃陶瓷基板。在一或更多個實施例中，可在Li2SO4熔鹽中強化MAS系統玻璃陶瓷基板，藉此可發生2Li+對Mg2+之交換。
根據一或更多個實施例的基板110可具有自約100μm至約5mm範圍內之實體厚度。示例性基板110實體厚度範圍自約100μm至約500μm(例如，100、200、300、400或500μm)。其他示例性基板110實體厚度範圍自約500μm至約1000μm(例如，500、600、700、800、900或1000μm)。基板110可具有大於約1mm(例如，約2、3、4或5mm)之實體厚度。在一或更多個特定實施例中，基板110可具有2mm或更小或小於1mm之實體厚度。基板110可經酸性研磨或以其他方式處理以移除或減少表面裂紋效應。
抗反射塗層
如第1圖所示，抗反射塗層130可包括複數個層，以使得可在與抗反射塗層130相對的基板110之側上(亦即，在主表面114上)(在第1圖中所示)安置一或更多個層。
安置於主表面114上的抗反射塗層130之實體厚度可處於自約0.1μm至約5μm之範圍內。在一些情形中，安置於主表面114上的抗反射塗層140之實體厚度可處於自約0.01μm至約0.9μm、自約0.01μm至約0.8μm、自約0.01μm至約0.7μm、自約0.01μm至約0.6μm、自約0.01μm至約0.5μm、自約0.01μm至約0.4μm、自約0.01μm至約0.3μm、自約0.01μm至約0.2μm、自約0.01μm至約0.1μm、自約0.02μm至約1μm、自約0.03μm至約1μm、自約0.04μm至約1μm、自約0.05μm至約1μm、自約0.06μm至約1μm、自約0.07μm至約1μm、自約0.08μm至約1μm、自約0.09μm至約1μm、自約0.2μm至約1μm、自約0.3μm至約5μm、自約0.4μm至約3μm、自約0.5μm至約3μm、自約0.6μm至約2μm、自約0.7μm至約1μm、自約0.8μm至約1μm或自約0.9μm至約1μm範圍內以及上述範圍之間的所有範圍及子範圍。
下文在表1至表2中提供本文所描述之物件之示例性實施例。
如表1及表2所示，光學薄膜的層之實體厚度可變化，其中防刮層(層6)具有最大厚度。層的實體厚度範圍可如表3至表4所示。在上文之16層及12層設計兩者中，層7具有最大實體厚度且向光學塗層及物件賦予明顯硬度及防刮性。應理解，可製造不同層以具有最大實體厚度。然而，在該等特定設計中，最厚層(在此情況中，層7)上方及下方的阻抗匹配層意謂存在用於調整最厚層之厚度的較大光學設計自由度，如下文表3至表4所示。
本發明之第二態樣係關於一種用於形成本文所描述之物件的方法。在一個實施例中，該方法包括：在塗覆腔室中提供具有主表面的基板；在塗覆 腔室中形成真空；在主表面上形成本文所描述之耐久光學塗層；視情況在光學塗層上形成額外塗層，該額外塗層包含易清潔塗層及防刮塗層之至少一者；及自塗覆腔室移除基板。在一或更多個實施例中，在相同塗覆腔室中或在不破壞真空情況下的獨立塗覆腔室中形成光學塗層及額外塗層。
在一或更多個實施例中，該方法可包括：在載體上裝載基板，該等載體隨後用於移動基板進出不同的塗覆腔室，該步驟在負載鎖定條件下進行，使得在移動基板時保持真空。
可使用各種沉積方法形成光學塗層120及/或額外塗層140，該等沉積方法諸如真空沉積技術，例如，化學氣相沉積(例如，電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)、低壓化學氣相沉積、大氣壓力化學氣相沉積及電漿增強大氣壓力化學氣相沉積)、物理氣相沉積(例如，反應性或非反應性濺射或雷射剝蝕)、熱或電子束蒸發及/或原子層沉積。亦可使用基於液體的方法，諸如噴塗、浸塗、旋塗或槽塗(例如，使用溶膠-凝膠材料)。在使用真空沉積的情況下，可在一個沉積執行中使用直列製程形成光學塗層120及/或額外塗層140。在一些情形中，可藉由線性PECVD源產生真空沉積。
在一些實施例中，該方法可包括控制光學塗層120及/或額外塗層140之厚度，使得沿抗反射表面122之區域的至少約80%或沿基板區域的任一點處與各層之靶材厚度相比，該塗層厚度並未變化超過約4%。在一些實施例中，可控制光學塗層120及/或額外塗層140之厚度，使得沿抗反射表面122之區域的至少約95%的塗層厚度變化不超過約4%。
實例
將藉由以下實例進一步闡明各個實施例。在該等實例中，應注意，發現AlOxNy與SiuAlvOxNy在模型化實例中作為高折射率材料實質上可互換，其中僅需要較小製程調整來重新產生目標折射率分散值並提供層厚度設計，上述要求對於一般熟習此項技術者顯而易見。
實例1
實例1包括12層光學塗層300，該光學塗層包括在彼此頂部上依次安置之層305、310、320、330、340、350、360、370、380、390及400，並且安置在強化鋁矽酸鹽玻璃基板201上，該玻璃基板具有約58莫耳%之SiO2、16.5莫耳%之Al2O3、17莫耳%之Na2O、3莫耳%之MgO及約6.5莫耳%之P2O5的標稱組成物。光學塗層300亦包括安置於抗反射塗層之層內的防刮層345(包括子層345A-345I)。在第8圖中圖示物件之結構(第8圖 所示之厚度並不精確且欲為說明性的)，且在表5中展示層之相對厚度。
藉由AJA工業濺射沉積工具中的反應性濺射製成SiO2與SiuAlvOxNy層兩者。藉由在離子輔助下自Si靶材的DC反應性濺射沉積SiO2；藉由在離子輔助下與RF疊加DC濺射組合的DC反應性濺射沉積SiuAlvOxNy材料。靶材為3”直徑矽及3”直徑Al。反應性氣體為氮及氧，且「工作」(或惰性)氣體為氬。供應給矽的功率為13.56Mhz之射頻(radio frequency；RF)。供應給鋁的功率為DC。
在表6中展示製成抗反射塗層結構的濺射製程條件。
週期3之層340及345A-345I包括具有實質均質組成物的層(層340)及複數個層，當彼此比較時，該複數個層具有經由自一個層至下一相鄰層改變複數個層之組成物形成的折射率梯度(層345A-345I)，使得折射率自2.015至2.079至2.015逐步或單調增加，如表5所示。並未量測層345B-345D及345F-345H之折射率，但基於技術中的已知方法估算該等折射率。根據實例1所製造之物件展現出與比較未塗覆裸玻璃基板之耐磨性及防刮性相比明顯改良的耐磨性以及在光學波長區間的一部分上低於1%之反射率。
模型化實例2至模型化實例3與比較模型化實例4
模型化實例2至模型化實例3使用模型化來實證包括光學塗層之實施例的物件之反射光譜，如本文所描述。在模型化實例2至模型化實例5中，光學塗層包括SiuAlvOxNy與SiO2層，及強化鋁矽酸鹽玻璃基板，該玻璃基板具有約58莫耳%之SiO2、17莫耳%之Al2O3、17莫耳%之Na2O、3莫耳%之MgO、0.1莫耳%之SnO及6.5莫耳%之P2O5的標稱組成物。
為了測定塗層材料之折射率分散曲線，在約50℃溫度下，使用離子輔助，藉由自矽靶材、鋁靶材、矽與鋁組合或共同濺射之靶材或氟化鎂靶材(分別)進行DC、RF或RF疊加DC反應性濺射使每一塗層材料之層形成於矽晶圓上。在一些層之沉積期間將晶圓加熱200℃，並使用具有3吋直徑的靶材。所使用之反應性氣體包括氮、氟及氧；將氬用作惰性氣體。在13.56Mhz下將RF功率供應給矽靶材且將DC功率供應給Si靶材、Al靶材及其他靶材。
使用橢圓偏振光譜法量測已形成的層及玻璃基板中每一者之折射率(隨波長函數變化)。由此量測之折射率隨後用於計算模型化實例2至模型化實例5中的反射光譜。為了方便起見，模型化實例在各自描述性表格中使用單個折射率值，該值對應於選自約550nm波長處的分散曲線中的點。
模型化實例2包括具有在彼此頂部上依次安置之層的12層光學塗層，該光學塗層經安置於強化鋁矽酸鹽玻璃基板200上，如表7所示。
以不同檢視入射照射角或照射角(angle of illumination；「AOI」)計算模型化實例2之物件之單側反射率，並在第9圖中圖示所得反射光譜。亦基於D65照明體及F2照明體下的10°觀察器量測反射色，且將a*及b*值根據在有規律的增量下偏離正入射變化0度至約60度之入射照射角或AOI進行繪圖。在第10圖中圖示展示反射色彩之曲線圖。
模型化實例3包括具有在彼此頂部上依次安置之層的10層光學塗層，該光學塗層經安置於強化鋁矽酸鹽玻璃基板200上。在表8中展示層之相對厚度。
以不同檢視入射照射角或照射角(angle of illumination；「AOI」)計算模型化實例3之物件之單側反射率，並在第11圖中圖示所得反射光譜。亦基於D65照明體及F2照明體下的10°觀察器量測反射色，且將a*及b*值根據在有規律的增量下偏離正入射變化0度至約60度之入射照射角或AOI進行繪圖。在第12圖中圖示展示反射色之曲線圖。
將模型化實例3之光學效能與比較模型化實例4相比較，該比較模型化實例4包括交替Nb2O5與SiO2層之6層抗反射塗層及安置於抗反射塗層上的疏水性塗層。為了產生比較模型化實例4， 使用離子輔助之電子束沉積將Nb2O5之單層沉積在矽晶圓上及SiO2之單層沉積在矽晶圓上。使用橢圓偏振光譜法量測該等層隨波長函數變化之折射率。隨後在比較模型化實例4中使用所量測之折射率。所評估之光學效能包括自約450nm至約650nm之波長範圍內的平均反射率，及當在F02及D65照明體下偏離正入射約0度至約60度範圍內的入射照射角下檢視時的色移(參看a*及b*坐標(-1,-1)，使用方程式√((a*實例-(-1))2+(b*實例-(-1))2))。表9展示模型化實例3與比較模型化實例4之平均反射率及最大色移。
如表12所示，在比較模型4展現出較低平均反射率的同時，亦展現出最大色移。儘管反射率略微增加，但模型化實例3具有明顯較小的色移。基於具有相似材料的相似塗層之製造及測試，咸信模型化實例3應展現出比比較模型化實例4優良的防刮性及耐磨性。
實例5
實例5包括：強化鋁矽酸鹽玻璃基板，該玻璃基板具有約58莫耳%之SiO2、17莫耳%之Al2O3、17莫耳%之Na2O、3莫耳%之MgO、0.1莫耳%之SnO及6.5莫耳%之P2O5的標稱組成物；及16層光學塗層，該光學塗層包括2微米防刮層，如表10所示。
實例5展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為0.71%、0.76%、1.43%及4.83%之單側適光平均反射率(亦即，自抗反射表面122量測)。實例5展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為99.26%、99.21%、98.54%及95.14%之單側適光平均透射率(亦即，穿過抗反射表面122量測)。
實例5展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為4.80%、4.99%、6.36%及12.64%之總適光平均反射率(亦即，自抗反射表面122及相對的主表面114量測)。實例5展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為95.18%、94.99%、93.61%及87.33%之總適光平均透射率(亦即，穿過抗反射表面122及相對的主表面114量測)。
在表11A至表11D中展示在自0度至60度之入射照射角或AOI及照明體D65及F2下針對實例5之單個表面(亦即，抗反射表面122)及兩個表面(亦即，第1圖之抗反射表面122及主表面114)的反射及透射色彩坐標。藉由自主表面114消除透射或反射來量測單個表面色彩坐標，此為此項技 術中已知的。使用以下方程式計算色移：√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)，其中a*1與b*1表示在正入射(亦即，AOI=0)下檢視時的物件之a*與b*坐標，且a*2與b*2表示在與正入射不同或偏離正入射之入射照射角(亦即，AOI=1-60)處檢視時的物件之a*與b*坐標。
實例6
實例6包括與實例5相同的強化鋁矽酸鹽玻璃基板及塗層，該塗層為包括2微米防刮層的12層光學塗層，如表12所示。
實例6展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為0.73%、0.80%、1.47%及4.85%之單側適光平均反射率(亦即，自抗反射表面122量測)。實例6展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為99.26%、99.18%、98.52%及95.13%之單側適光平均透射率(亦即，穿過抗反射表面122量測)。
實例6展現出在D65照射下的0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為4.74%、4.94%、6.32%及12.56%之總 適光平均反射率(亦即，自抗反射表面122及相對的主表面114量測)。實例6展現出在0°、30°、45°及60°之入射照射角下、在光學波長區間內分別為95.24%、95.04%、93.67%及87.42%之總適光平均透射率(亦即，穿過抗反射表面122及相對的主表面114量測)。
使用與實例5相同的方法，在表13A至表13D中展示在自0度至60度之入射照射角或AOI及照明體D65及F2下針對實例6之單個表面(亦即，抗反射表面122)及兩個表面(亦即，第1圖之抗反射表面122及主表面114)的反射及透射色彩坐標。亦使用與實例5相同的方法計算色移。
實例7
實例7包括與實例5相同的強化鋁矽酸鹽玻璃基板及塗層，該塗層為包括2微米防刮層的12層光學塗層，如表14所示。
模型化實例8至模型化實例11
模型化實例8至模型化實例11使用模型化來實證包括耐久且防刮光學塗層之實施例的物件之反射光譜，如本文所描述。在模型化實例8至模型化實例11中，光學塗層包括AlOxNy與SiO8層，及強化鋁矽酸鹽玻璃基板，該玻璃基板具有約58莫耳%之SiO2、17莫耳%之Al2O3、17莫耳%之Na2O、3莫耳%之MgO、0.1莫耳%之SnO及6.5莫耳%之P2O5的標稱組成物，如表15至表19所示。使用與模型化實例2至模型化實例5相似的方式獲得用於模型化實例8至模型化實例11之塗層材料及基板之折射率分散曲線。
第13圖至第14圖分別圖示僅針對模型化實例8之抗反射表面的計算反射光譜及計算反射色 彩。第15圖至第16圖分別圖示僅針對模型化實例9之抗反射表面的計算反射光譜及計算反射色彩。第17圖至第18圖分別圖示僅針對模型化實例10之抗反射表面的計算反射光譜及計算反射色彩。
在表22中匯總模型化實例8至模型化實例11之光學效能。
如第13圖、第15圖、第17圖及第19圖所示，模型化實例8至模型化實例11展現出在光學波長區間內對於8°、20°及40°之視角的低反射率(亦即，值小於約10%及小於約8%)，而對於60°之視角的反射率略高。模型化實例11展現出對於8°、20°、40°及60°之視角非常低的反射率(例如，約 7%或更小之最大平均反射率)。在8°、20°及40°之視角下，平均反射率甚至更低(亦即，小於約2%)。
如第14圖及第20圖所示，模型化實例8及模型化實例11展現出針對D65及F2照明體兩者在偏離正入射至60°之視角下小於約2之反射色彩。如第16圖及第18圖所示，模型化實例9及模型化實例10展現出針對D65及F2照明體兩者在偏離正入射至60°之視角下小於約3之一系列反射色彩。
咸信，如藉由Berkovich壓頭硬度測試所量測，實例8至實例11亦展現出本文所描述之硬度值(且詳言之為自約14GPa至約21GPa範圍內之硬度)。
將模型化實例8至模型化實例11之光學效能與模型比較實例4相比較。所評估之光學效能包括自約450nm至約650nm之波長範圍內的平均反射率，及當在F02及D65照明體下偏離正入射約0度至約60度範圍內的入射照射角下檢視時的色移(相對於a*及b*坐標(-1,-1)，使用方程式√((a*實例-(-1))2+(b*實例-(-1))2))。模型比較實例4展現出較低平均反射率，但亦展現出沿0度至60度之視角的明顯較大之色移。
實例12
實例12包括如表23所示之16層光學塗層，該光學塗層包括在彼此頂部上依次安置的層，且 安置在強化鋁矽酸鹽玻璃基板上，該玻璃基板具有約65莫耳%之SiO2、5莫耳%之B2O3、14莫耳%之Al2O3、14莫耳%之Na2O及2.5莫耳%之MgO的標稱組成物。
藉由AJA工業濺射沉積工具中的反應性濺射製成SiO2與SiuAlvOxNy層兩者。藉由在離子輔助下自Si靶材的DC反應性濺射沉積SiO2；藉由在離子輔助下與RF疊加DC濺射組合的DC反應性濺射沉積SiuAlvOxNy材料。靶材為3”直徑矽及3”直徑Al。反應性氣體為氮及氧，且「工作」(或惰性)氣 體為氬。供應給矽的功率為13.56Mhz之射頻(RF)。供應給鋁的功率為DC。
在表23中展示用於形成實例12之光學塗層的濺射製程條件。
實例13展現出表22及表23中所示之光學特性。表22展示自基板之抗反射表面及相對的裸表面兩者量測的反射及透射色彩(使用總反射率或雙側量測)。表23展示僅自抗反射表面量測的反射色彩(使用單側量測)。
實例12展現出在抗反射表面上所量測之硬度及楊氏模數，如表28所示。使用本文所描述之Berkovich壓頭量測兩個值。
對熟習此項技術者將顯而易見的是，在不脫離本發明之精神或範疇的情況下可做出各種修改及變化。

Claims (10)

  1. 一種物件，包含：一基板，該基板具有一主表面；以及一光學塗層，該光學塗層經安置於該主表面上且形成一抗反射表面，該光學塗層包含一抗反射塗層，藉由一Berkovich壓頭硬度測試在該抗反射表面上沿約100nm或更大之一壓痕深度所量測，該物件展現出約12GPa或更大之一最大硬度；其中該物件展現出在自約400nm至約800nm範圍內的一光學波長區間內、於該抗反射表面處所量測之約8%或更小之一單側平均光反射率及以下之任一者或兩者：在處於正入射的一國際照明委員會的照明體下於(L*,a*,b*)色度系統中之物件透射色彩坐標，該物件透射色彩坐標展現出在該抗反射表面處所量測之偏離一參考點的小於約2之一參考點色移，該參考點包含色彩坐標(a*=0,b*=0)及該基板之透射色彩坐標中的至少一者，以及在處於正入射的一國際照明委員會的照明體下於該(L*,a*,b*)色度系統中之物件反射色彩坐標，該物件反射色彩坐標展現出在該抗反射表面處所量測之偏離一參考點的小於約5之一 參考點色移，該參考點包含色彩坐標(a*=0,b*=0)、色彩坐標(a*=-2,b*=-2)及該基板之反射色彩坐標中的至少一者，其中，當該參考點為色彩坐標(a*=0,b*=0)時，該色移由√((a*物件)2+(b*物件)2)定義，其中，當該參考點為色彩坐標(a*=-2,b*=-2)時，該色移由√((a*物件+2)2+(b*物件+2)2)定義，以及其中，當該參考點為該基板之色彩坐標時，該色移由√((a*物件-a*基板)2+(b*物件-b*基板)2)定義。
  2. 如請求項1所述之物件，其中該物件展現出在一國際照明委員會的照明體下相對於正入射之20度或更大之一入射照射角下的約5或更小之一角度色移，該國際照明委員會照明體選自由A系列照明體、B系列照明體、C系列照明體、D系列照明體及F系列照明體所組成的群組，其中使用方程式√((a*2-a*1)2+(b*2-b*1)2)計算角度色移，其中a*1及b*1表示在正入射下檢視時的該物件之坐標，且a*2及b*2表示在該入射照射角下檢視時的該物件之坐標。
  3. 如請求項2所述之物件，其中該基板具 有比該物件之該最大硬度小的一硬度。
  4. 如前述請求項中任一項所述之物件，其中在於該抗反射表面上使用一Taber測試進行一500個循環之磨耗後，該物件展現出一耐磨性，該耐磨性包含以下之任何一或更多者：使用具有一孔的一霧度計所量測之約1%霧度或更小，其中該孔具有約8mm之一直徑，藉由原子力顯微鏡所量測之約12nm或更小之一平均粗糙度Ra，使用用於散射量測的一成像球體、利用一2mm孔在600nm波長處在透射中以正入射所量測，在約40度或更小之一極性散射角下的約0.05(以1/立體弧度為單位)或更小之一散射光強度，以及使用用於散射量測的一成像球體、利用一2mm孔在600nm波長處在透射中以正入射所量測，在約20度或更小之一極性散射角下的約0.1(以1/立體弧度為單位)或更小之一散射光強度。
  5. 如請求項4所述之物件，其中該抗反射塗層包含複數個層，其中該複數個層包含一第一低RI層、一第二高RI層及一可選第三層。
  6. 如請求項4所述之物件，其中在自約6度至約40度範圍內的一視角下，在該光學波長區間內的該單側平均光反射率為約2%或更小。
  7. 如請求項4所述之物件，其中該基板包含一非晶基板或一結晶基板。
  8. 如請求項7所述之物件，其中該非晶基板包含一玻璃，該玻璃選自由鈉鈣玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、含鹼硼矽酸鹽玻璃及鹼鋁硼矽酸鹽玻璃所組成的群組，其中該玻璃視情況經化學強化，且包含在該化學強化玻璃內自該化學強化玻璃之一表面延伸至至少約10μm之一層深度(DOL)的一壓縮應力(CS)層，該層具有至少250MPa之一表面CS。
  9. 如請求項4所述之物件，進一步包含安置於該光學塗層上的一易清潔塗層、一類金剛石塗層或一防刮塗層，且其中該光學塗層包含一防刮層，該防刮層具有自約1微米至約3微米範圍內之一厚度。
  10. 一種物件，包含：一基板，該基板具有一主表面；以及一光學塗層，該光學塗層經安置在該主表面上而形成一抗反射表面，其中該光學塗層包含至少一個抗反射塗層及安置於該抗反射塗層與該基板之間的一防刮層，其中藉由一Berkovich壓頭硬度測試在該抗 反射表面上沿約50nm或更大之一壓痕深度所量測，該物件展現出約12GPa或更大之一最大硬度，其中在處於正入射之一D65或F2照明體下，該物件展現出，在該抗反射表面上所量測，在該光學波長區間內約10%或更小之一平均可見光適光反射率，在該(L*,a*,b*)色度系統中之物件透射色彩坐標，該物件透射色彩坐標展現出在該抗反射表面處所量測之偏離一參考點的小於約2之一參考點色移，該參考點包含色彩坐標(a*=0,b*=0)及該基板之透射色彩坐標中的至少一者，以及在該(L*,a*,b*)色度系統中之物件反射色彩坐標，該物件反射色彩坐標展現出在該抗反射表面處所量測之偏離一參考點的小於約5之一參考點色移，該參考點包含色彩坐標(a*=0，b*=0)、色彩坐標(a*=-2,b*=-2)及該基板之反射色彩坐標中的至少一者，其中，當該參考點為色彩坐標(a*=0,b*=0)時，該色移由√((a*物件)2+(b*物件)2)定義，其中，當該參考點為色彩坐標(a*=-2,b*=-2)時，該色移由√((a*物件+2)2+(b*物件+2)2)定義，以及 其中，當該參考點為該基板之色彩坐標時，該色移由√((a*物件-a*基板)2+(b*物件-b*基板)2)定義。
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