TWI529407B - 具有多層光學薄膜之低色抗刮物件 - Google Patents

Description

具有多層光學薄膜之低色抗刮物件 【相關申請案之交叉引用】

本申請案根據專利法主張2014年3月18號提出申請之美國臨時申請案第61/954,697號、2013年9月13號提出申請之美國臨時申請案第61/877,568號及2013年5月7號提出申請之美國臨時申請案第61/820,407號之優先權權益，各案之內容為本文之依據且全文以引用方式併入本文中。

本揭示案係關於具有保留光學特性之抗刮物件且更特定而言係關於展示以不同入射照射角觀察時之低色移以及高硬度之物件。

覆蓋基板通常用於消費性電子產品中以保護產品內之關鍵器件，以提供用於輸入及/或顯示之使用者介面，及/或許多其他功能。此等消費性電子產品包括行動器件，例如智能手機、mp3播放器及平板電腦。此等應用及其他通常亦需要耐久的(例如，抗刮的)覆蓋基板，該覆蓋基板亦具有強光學效能特徵。通常，出於此目的，覆蓋基板包括玻璃。

覆蓋基板應用中需要在最大光透射及最小反射率方面之強光學效能。此外，覆蓋基板應用需要反射及/或透射中所展示或所感知顏色不隨視角(或入射照射角)變化而發生明顯變化。這是因為，若顏色、反射率或透射隨視角變化至一明顯程度，併入覆蓋玻璃之產品之使用者將感知顯示器之顏色或亮度變化，此變化可能降低顯示器之感知品質。此等變化中之顏色變化對使用者來說通常為最明顯的及最負面的。

已知的覆蓋基板包括玻璃與薄膜組合，該等組合通常在惡劣操作條件下使用後展示刮痕。證據表明單一事件中發生之尖銳接觸造成的損壞為用於行動器件中之此玻璃薄膜覆蓋基板之可見刮痕之主要源。一旦大量刮痕出現在覆蓋基板上，產品之外觀因刮痕造成光散射增加而退化，該光散射增加可能造成顯示器上之圖像之亮度、清晰度及對比度大幅下降。大量刮痕亦可能影響觸摸式顯示器之精確性及可靠性。此等刮痕(及甚至少量刮痕)為不美觀的且可能影響產品效能。

單一事件刮痕損壞可與磨損損壞形成對比。覆蓋基板通常不經歷磨損損壞，因為磨損損壞通常由自硬反面物體(例如砂、砂礫及砂紙)之往復滑動接觸造成的。相反，用於顯示應用中之覆蓋基板通常僅經受自柔軟物體(例如指狀物)之往復滑動接觸。另外，磨損損壞可產生熱量，此熱量可降低薄膜材料中之化學鍵並對覆蓋玻璃造成剝落及其他類型的損壞。另外，因磨損損壞通常經歷相比於造成刮痕之單 一事件之更長時期，故經歷磨損損壞之薄膜材料亦可能氧化，此氧化進一步降低薄膜之耐久性且因此降低玻璃薄膜積層之耐久性。造成刮痕之單一事件通常不涉及相同情況，因為造成磨損損壞之事件及因此通常用以防止磨損損壞之解決方案可能不適用於防止覆蓋基板中之刮痕。此外，已知的刮痕及磨損損壞解決方案通常有損光學特性。

因此，存在對新穎覆蓋基板及用於製造該等新穎覆蓋基板之方法的需求，該等新穎覆蓋基板為抗刮的並具有良好光學效能。

本揭示案之一個態樣屬包括具有表面之基板及安置在形成有塗佈表面之基板之表面上的光學薄膜之一種物件。當在照明體之下以與法線呈約0度至約60度之範圍內之入射照射角觀察時，一或多個實施例之物件展示約2或更小之色移或約0.5或更小之色移。示例性照明體包括國際照明委員會(「CIE」)F2或CIE F10。

一些實施例之物件展示約8GPa或更大之表面硬度，如在塗佈表面上藉由以下步驟所量測：使用Berkovitch壓頭對塗佈表面進行壓痕以形成自塗佈表面之表面具有至少約100nm之壓痕深度之壓痕。在一些實例中，物件可能展示高達約500GPa之表面硬度。物件可視情況包括安置在光學薄膜與基板之間或光學薄膜內之裂紋緩和層。

在一或多個實施例中，光學薄膜包括抗刮層。該抗 刮層可展示約8GPa或更大之硬度。一些實施例之抗刮層可展示約1.7或更大之折射率。該抗刮層可包括AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Al₂O₃、SixCy、Si_xO_yC_z、ZrO₂、TiO_xN_y、金剛石、類金剛石碳及Si_uAl_vO_xN_y中之一或多種。

一或多個實施例之光學薄膜包括安置在抗刮層與基板之間的光學干涉層。光學干涉層可包括第一低折射率(refractive index，RI)子層及第二高RI子層。第一低RI子層之折射率與第二高RI子層之折射率之間的差為約0.01或更大。在一或多個實施例中，光學干涉層包括複數個子層組(例如，高達約10個子層組)，該等複數個子層組可包括第一低RI子層及第二高RI子層。第一低RI子層可包括SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、SiO、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、MgO、MgF₂、BaF₂、CaF₂、DyF₃、YbF₃、YF₃及CeF₃中之一或多種。第二高RI子層可包括Si_uAl_vO_xN_y、Ta₂O₅、Nb₂O₅、AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、HfO₂、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃及MoO₃中之至少一種。

在一些實例中，光學干涉層可包括第三子層。第三子層可安置在複數個子層組與抗刮層之間。或者，第三子層可安置在基板與複數個子層組之間。一或多個實施例之第三子層可具有在第一低RI子層之折射率與第二高RI子層之折射率之間的RI。一些實施例之光學薄膜可包括安置在抗刮層上之覆蓋層。

光學干涉層之第一低RI子層及/或第二高RI子層可具有在約2nm至約200nm之範圍內之光學厚度(n*d)。光 學干涉層可展示約800nm或更小之厚度。

在一些實施例中，光學干涉層展示在光學波長區內約0.5%或更小之平均光反射。在一些實施例中，物件展示在光學波長區內具有約5百分點或更小之平均振幅的平均透射率或平均反射率。

一或多個實施例之基板可包括非晶基板或晶體基板。非晶基板可包括玻璃，該玻璃選自由以下玻璃組成之群：鹼石灰玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬的硼矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。玻璃可視情況經化學強化及/或可包括在化學強化玻璃內自該化學強化玻璃之表面延伸至層深度(depth of layer,DOL)之具有至少250MPa之表面CS的壓應力(compressive stress,CS)層。此基板所展示之DOL可為至少約10μm。

將在以下詳細描述中闡述額外特徵及優勢。額外特徵及優勢將對於熟悉此項技術者顯而易見或藉由實踐本文以及所附圖式中所描述之實施例來瞭解。

應理解，前文總體描述及以下詳細描述兩者僅為示例性的，且意欲提供用於理解申請專利範圍之性質與特性的概覽或框架。包括隨附圖式以提供進一步理解，且隨附圖式併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式圖示一或多個實施例，且與描述一起用於解釋各種實施例之原理及操作。

100‧‧‧物件

101‧‧‧塗佈表面

110‧‧‧基板

112‧‧‧主要表面

114‧‧‧主要表面

116‧‧‧次要表面

118‧‧‧次要表面

120‧‧‧光學薄膜

130‧‧‧光學干涉層

131‧‧‧子層

131A‧‧‧第一低RI子層

131B‧‧‧第二高RI子層

140‧‧‧抗刮層

150‧‧‧覆蓋層

200‧‧‧物件

210‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

230‧‧‧光學干涉層

231A‧‧‧子層

231B‧‧‧子層

240‧‧‧抗刮層

250‧‧‧覆蓋層

300‧‧‧物件

310‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

320‧‧‧光學薄膜

330‧‧‧光學干涉層

331A‧‧‧子層

331B‧‧‧子層

331C‧‧‧第三子層

331D‧‧‧第三子層

340‧‧‧抗刮層

350‧‧‧覆蓋層

400‧‧‧物件

410‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

420‧‧‧光學薄膜

430‧‧‧光學干涉層

431A‧‧‧子層

431B‧‧‧子層

431C‧‧‧第三子層

431D‧‧‧第三子層

440‧‧‧抗刮層

450‧‧‧覆蓋層

500‧‧‧物件

510‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

520‧‧‧光學薄膜

530‧‧‧光學干涉層

531A‧‧‧子層

531B‧‧‧子層

531C‧‧‧第三子層

540‧‧‧抗刮層

550‧‧‧覆蓋層

600‧‧‧物件

610‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

620‧‧‧光學薄膜

630‧‧‧光學干涉層

621A‧‧‧子層

621B‧‧‧子層

621C‧‧‧第三子層

640‧‧‧抗刮層

650‧‧‧覆蓋層

700‧‧‧物件

710‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

720‧‧‧光學薄膜

730‧‧‧光學干涉層

731A‧‧‧子層

731B‧‧‧子層

731C‧‧‧第三子層

740‧‧‧抗刮層

750‧‧‧覆蓋層

800‧‧‧物件

810‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

820‧‧‧光學薄膜

830‧‧‧光學干涉層

831B‧‧‧子層

831A‧‧‧子層

831C‧‧‧第三子層

840‧‧‧抗刮層

850‧‧‧覆蓋層

900‧‧‧物件

910‧‧‧鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板

920‧‧‧光學薄膜

930‧‧‧光學干涉層

931A‧‧‧子層

931B‧‧‧子層

931C‧‧‧第三子層

940‧‧‧抗刮層

950‧‧‧覆蓋層

1000‧‧‧物件

1010‧‧‧玻璃基板

1020‧‧‧光學薄膜

1030‧‧‧光學干涉層

1030A‧‧‧子層

1030B‧‧‧子層

1040‧‧‧抗刮層

1050‧‧‧覆蓋層

第1圖為已知的基板及抗刮材料實施例之圖解；第2圖為包括單層干涉層之已知物件的圖解； 第3圖為第2圖所示之物件之反射率光譜；第4圖為圖示基於第3圖所示之反射率光譜之所計算之a*及b*色移之範圍的圖表；第5圖為根據一或多個實施例之物件之圖解；第6圖為第5圖所示之物件之更詳細的圖解；第7圖為根據模型化實例1之具有光學干涉層之物件的所計算之反射率光譜，該光學干涉層具有三個子層組；第8圖為圖示模型化實例1之所計算之a*及b*色移之範圍的圖表；第9圖為根據模型化實例2之物件之示意圖；第10圖為根據模型化實例2之物件的所計算之反射率光譜；第11圖為圖示模型化實例2之所計算之a*及b*色移之範圍的圖表；第12圖為根據模型化實例3之物件之示意圖；第13圖為根據模型化實例3之物件之所計算之反射率光譜；第14圖為圖示模型化實例3之經計算之a*及b*色移之範圍的圖表；第15圖為根據模型化實例4之物件之示意圖；第16圖為根據模型化實例4之物件之所計算之反射率光譜；第17圖為圖示模型化實例4之所計算之a*及b*色移之範圍的圖表； 第18圖為根據模型化實例5之物件之示意圖；第19圖為根據模型化實例5之物件之所計算之反射率光譜；第20圖為根據模型化實例6之物件之示意圖；第21圖為根據模型化實例6之物件的所計算之反射率光譜；第22圖為根據模型化實例7之物件之示意圖；第23圖為根據模型化實例7之物件的所計算之反射率光譜；第24圖為根據模型化實例8之物件之示意圖；第25圖為根據模型化實例8之物件的所計算之反射率光譜；第26圖為圖示模型化實例6-8之所計算之a*及b*色移之範圍的圖表；第27圖為根據模型化實例9之物件之示意圖；第28圖為根據模型化實例9之物件的所計算之反射率光譜；第29圖圖示根據實例10-11及對比實例12之物件的所量測之透射率光譜；第30圖圖示以不同入射照射角之實例10-11及原始玻璃的所量測之反射顏色坐標；第31圖圖示以5度之入射照射角之實例10-11的所量測之透射光顏色坐標；及第32圖為根據模型化實例13之物件之示意圖。

現將詳細參考各種實施例，該等實施例之實例在隨附圖式中加以圖示。在可能情況下，貫穿該等圖式，相同元件符號將用以代表相同部分或類似部分。

已知的抗刮材料(例如AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y及SiO_xN_y)具有高折射率，例如，在約1.7至約2.1之範圍內之折射率。包括抗刮材料之常見基板為玻璃及塑膠基板。玻璃及塑膠材料通常具有在約1.45至約1.65之範圍內之折射率。抗刮材料之折射率與基板之折射率之差可導致不良的光干涉效應。在抗刮材料具有在約0.05至約10微米之範圍內之實體厚度之情況下，此等不良的光干涉效應可為更加明顯的。自抗刮材料/空氣介面10(如第1圖所示)及抗刮材料/基板介面20(如第1圖所示)之反射波之間的光干涉可導致光譜反射振盪，該等光譜反射振盪在抗刮材料30(及/或抗刮材料30與基板40之組合)中，尤其在反射中，產生表觀顏色。歸因於光譜反射振盪中隨入射照射角之偏移，該顏色在反射中隨視角偏移。經觀測之顏色及隨入射照射角之色移通常對器件使用者而言為使人分心或負面的，尤其是在具有尖銳光譜特徵之照明之下，例如熒光照明及一些LED照明。

經觀測之顏色及色移可藉由最小化一或兩個介面10及20處的反射率而減少，因此減少對於全部物件之反射振盪及反射色移。對於抗刮材料而言，反射率之減小通常在抗刮材料/基板介面20處為最可行的，同時保留抗刮材料/空氣介面10之高耐久性或抗刮性。用以減小反射率之各種方式包括 單一光學干涉層(如第2圖所示)或在抗刮材料/基板介面20處具有折射率的單調梯度之層的使用。然而，此等選擇通常在各種照明體之下在透射率及/或反射率光譜中展示大振盪。單層干涉層經包括於第2圖所示之物件中。物件包括鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃基板10、具有約80奈米(nm)之實體厚度的Al₂O₃之單層干涉層50、具有約2000nm之實體厚度的Si_uAl_vO_xN_y之抗刮層30及具有約10nm之實體厚度的SiO₂之層60。第3圖圖示第2圖所示之物件之模型化反射率光譜。該光譜在光學波長區內展示振盪，該等振盪具有在約3.5百分點(例如，在約520nm至540nm之波長範圍內的約8.5%之低反射率及約12%之峰值反射率)至約8百分點(例如，在約400nm至410nm之波長處的約6.5%之低反射率及約14.5%之峰值反射率)之範圍內之振幅。如本文所使用，術語「振幅」包括反射率或透射率之峰穀變化。如本文所使用，術語「透射率」經界定為經傳遞穿過材料(例如物件、基板或光學薄膜或以上之部分)之在給定波長範圍內的入射光功率之百分比。術語「反射率」類似地經界定為自材料(例如物件、基板或光學薄膜或以上之部分)反射之在給定波長範圍內的入射光功率之百分比。透射率及反射率使用特定線寬加以量測。在一或多個實施例中，透射率及反射率之特徵化之光譜解析度為小於5nm或0.02eV。

片語「平均振幅」包括在光學波長區內之每一可能的100nm之波長範圍內求平均之反射率或透射率之峰穀變化。如本文所使用，「光學波長區」包括約420nm至約700nm 之波長範圍。由此資訊，可預計當在不同照明體之下以與法線入射呈不同入射照射角觀察時，如第2圖及第3圖所示之物件將展示相對大的色移(如第4圖所示)。

本揭示案之實施例利用包括安置在基板與抗刮材料之間的多層之光學干涉層。在不同照明體之下以與法線入射呈不同入射照射角觀察之情況下，該光學干涉層在無色及/或較小色移方面達成改良的光學效能。此光學干涉層經得起較單調梯度設計的更快速製造之考驗，且併入光學干涉層之物件提供抗刮性及優良的光學特性。

本揭示案之第一態樣屬即使當在照明體之下以不同入射照射角觀察時展示無色之一種物件。在一或多個實施例中，針對本文所提供之範圍之內的任何入射照射角，物件展示約2或更小之色移。如本文所使用，片語「色移」係指在CIE L*、a*、b*比色法系統之下的a*及b*兩者之變化。舉例而言，色移可使用以下方程式決定：((a*₂-a*₁)²+(b*₂-b*₁)²)，當以法線入射(亦即，a*₁及b*₁)及偏離法線入射呈入射照射角(亦即，a*₂及b*₂)觀察時，物件之a*及b*坐標提供入射照射角與法線入射不同且在一些情況下，與法線入射相差至少約2度或約5度。經由不同觀測器的收集的各種顏色之量測指示，當色移為約2時，平均觀測器看見兩種顏色中之恰可辨差異。在一些實例中，當在照明體之下以與法線入射呈各種入射照射角觀察時，物件展示約2或更小之色移。在一些實例中，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，色移可為約0。照明體可包括如CIE所決定之標準照明體，該等標準照明體包括A照明體(表示鎢絲照明)、B照明體(日光模擬照明體)、C照明體(日光模擬照明體)、D系照明體(表示自然日光)及F系照明體(表示各種類型的熒光照明)。在特定實例中，當在CIE F2、F10、F11、F12或D65照明體之下以與法線入射呈入射照射角觀察時，物件展示約2或更小之色移。入射照射角偏離法線入射可在約0度至約80度、約0度至約75度、約0度至約70度、約0度至約65度、約0度至約60度、約0度至約55度、約0度至約50度、約0度至約45度、約0度至約40度、約0度至約35度、約0度至約30度、約0度至約25度、約0度至約20度、約0度至約15度、約5度至約80度、約5度至約80度、約5度至約70度、約5度至約65度、約5度至約60度、約5度至約55度、約5度至約50度、約5度至約45度、約5度至約40度、約5度至約35度、約5度至約30度、約5度至約25度、約5度至約20度、約5度至約15度之範圍之內，且可在所有範圍與該等範圍之間的子範圍內。物件可以法線入射及沿偏離法線入射呈約0度至約80度之範圍內之入射照射角展示本文所描述之最大色移。在一個實例中，物件可以偏離法線入射呈約0度至約60度、約2度至約60度或約5度至約60度之範圍內的入射照射角展示2或更小之色移。

參見第5圖，根據一或多個實施例之物件100可包括基板110及安置在該基板之上的光學薄膜120。基板110包括相對的主要表面112、114及相對的次要表面116、118。光學薄膜120在第5圖上圖示為安置在第一相對的主要表面112之上；然而，除了或代替安置在第一相對的主要表面112之上，光學薄膜120可安置在第二相對的主要表面114之上及/或相對的次要表面中之一或兩者之上。物件100包括塗佈表面101。

光學薄膜120包括至少一種材料之至少一個層。術語「層」可包括單一層或可包括一或多個子層。此等子層可彼此直接接觸。子層可由相同材料或兩種或多種不同材料形成。在一或多個替代實施例中，此等子層可具有安置在子層之間的不同材料的中介層。在一或多個實施例中，層可包括一或多個連續的及不間斷的層及/或一或多個不連續的及間斷的層(亦即，彼此相鄰形成之具有不同材料的層)。層或子層可藉由此項技術中之任何已知的方法形成，該方法包括離散沉積製程或連續沉積製程。在一或多個實施例中，層可僅使用連續沉積製程形成，或替代地，可僅使用離散沉積製程形成。

如本文所使用，術語「安置」包括使用此項技術中之任何已知的方法將材料塗佈、沉積及/或形成至表面之上。如本文所界定，經安置之材料可構成層。片語「安置在...之上」包括將材料形成至表面之上以便該材料與該表面直接接觸之實例且亦包括材料經形成在表面之上的實例，其中一或 多種中介材料在所安置之材料與表面之間。如本文所界定，中介材料可構成層。

在一或多個實施例中，物件100展示約8GPa或更大、約10GPa或更大、約14GPa或更大、約18GPa或更大之平均硬度，如在塗佈表面101上藉由以下步驟所量測：使用Berkovitch壓頭對塗佈表面進行壓痕以形成自塗佈表面之表面具有至少約100nm之壓痕深度之壓痕。在一些實施例中，物件之平均硬度可在約5GPa至約30GPa、約6GPa至約30GPa、約7GPa至約30GPa、約8GPa至約30GPa、約9GPa至約30GPa、約10GPa至約30GPa、約12GPa至約30GPa、約5GPa至約28GPa、約5GPa至約26GPa、約5GPa至約24GPa、約5GPa至約22GPa、約5GPa至約20GPa、約12GPa至約25GPa、約15GPa至約25GPa、約16GPa至約24GPa、約18GPa至約22GPa之範圍之內且可在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。

在一或多個實施例中，物件100亦展示抗磨損性。在一些實施例中，抗磨損性藉由此項技術中之已知的試驗(例如使用耐摩擦牢度測定儀(Crockmeter)、Taber耐磨器及其他相似的標準儀器之彼等試驗)加以量測。舉例而言，耐摩擦牢度測定儀用以決定經受此摩擦之表面的抗摩擦性。耐摩擦牢度測定儀使表面經受與安裝在負重臂之端部之摩擦端或「指狀物」的直接接觸。具有耐摩擦牢度測定儀之標準指狀物為具有15毫米(mm)之直徑的固體丙烯酸桿。一塊乾淨的標準摩擦脫色布經安裝至此丙烯酸指狀物。該指狀物接著 使用900g之壓力擱置在樣品之上且該臂橫跨該樣品反復地機械地來回移動試圖觀測耐久性/抗摩擦性之變化。用於本文所描述之試驗之耐摩擦牢度測定儀為提供每分鐘60轉之均勻沖數的機動模型。耐摩擦牢度測定儀試驗在標題為「Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products」之ASTM試驗程序F1319-94之中加以描述，該試驗程序之內容全部以引用之方式併入本文中。本文所描述之塗佈物件之抗摩擦性或耐久性在ASTM試驗程序F1319-94所界定之特定數目的擦拭之後藉由光學(例如反射率、霧度或透射率)量測決定。「擦拭」經界定為摩擦端或指狀物之兩次衝程或一次循環。

根據一或多個實施例，物件100展示約80%或更大之平均光透射。術語「光透射」係指經由介質傳遞之光的量。光透射之量測為進入介質之光的量與離開介質之光的量之間的差。換言之，光透射為在未吸收或散射的情況下穿過介質之光。術語「平均光透射」係指與發光效率函數相乘的光透射之光譜平均值，如CIE標準觀測器所描述。特定實施例之物件100可展示80%或更大、82%或更大、85%或更大、90%或更大、90.5%或更大、91%或更大、91.5%或更大、92%或更大、92.5%或更大、93%或更大、93.5%或更大、94%或更大、94.5%或更大或95%或更大之平均光透射。

在一或多個實施例中，物件100具有20%或更小之總反射率。舉例而言，物件可具有20%或更小、15%或更小、 10%或更小、9%或更小、8%或更小、7%或更小、6%或更小之總反射率。在一些特定實施例中，物件具有6.9%或更小、6.8%或更小、6.7%或更小、6.6%或更小、6.5%或更小、6.4%或更小、6.3%或更小、6.2%或更小、6.1%或更小、6.0%或更小、5.9%或更小、5.8%或更小、5.7%或更小、5.6%或更小或5.5%或更小之總反射率。根據一或多個實施例，物件100具有與基板110之總反射率相同或比該總反射率小之總反射率。

在一或多個實施例中，物件100展示在光學波長區內相對平的透射率光譜、反射率光譜或透射率及反射率光譜。在一些實施例中，沿全部光學波長區或光學波長區中之波長範圍段，相對平的透射率及/或反射率光譜包括約5百分點或更小之平均振幅。波長範圍段可為約50nm、約100nm、約200nm或約300nm。在一些實施例中，平均振幅可為約4.5百分點或更小、約4百分點或更小、約3.5百分點或更小、約3百分點或更小、約2.5百分點或更小、約2百分點或更小、約1.75百分點或更小、約1.5百分點或更小、約1.25百分點或更小、約1百分點或更小、約0.75百分點或更小、約0.5百分點或更小、約0.25百分點或更小或約0百分點，及可在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。在一或多個特定實施例中，物件展示在光學波長區內約100nm或200nm之所選定之波長範圍段內的透射率，其中自光譜之振盪具有約80%、約82%、約84%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%或約95%且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內之最大峰值。

在一些實施例中，沿光學波長區中之特定波長範圍，相對平的平均透射率及平均反射率包括經表達為平均透射率或平均反射率之百分比的最大振幅。平均透射率或平均反射率亦將沿光學波長區中之相同的特定波長範圍段經量測。波長範圍段可為約50nm、約100nm或約200nm。在一或多個實施例中，物件100展示具有約10%或更小、約5%或更小、約4.5%或更小、約4%或更小、約3.5%或更小、約3%或更小、約2.5%或更小、約2%或更小、約1.75%或更小、約1.5%或更小、約1.25%或更小、約1%或更小、約0.75%或更小、約0.5%或更小、約0.25%或更小或約0.1%或更小且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內的平均振幅的平均透射率及/或平均反射率。沿光學波長區內的約50nm、約100nm、約200nm或約300nm之波長範圍段，物件可展示此基於百分比的平均振幅。舉例而言，沿光學波長區內約500nm至約600nm之波長範圍，物件可展示約85%之平均透射率，該波長範圍為約100nm之波長範圍段。沿相同的波長範圍(500nm至約600nm)，物件亦可展示約3%之基於百分比的振幅，此意謂沿500nm至600nm之波長範圍，絕對的(非基於百分比的)振幅為約2.55百分點。

基板

基板110可包括非晶基板、晶體基板或以上之組合。基板110可由人造材料及/或天然形成之材料。在一些特定實施例中，基板110可特定地排除塑膠基板及/或金屬基板。在一或多個實施例中，基板展示在約1.45至約1.55之範 圍內之折射率。在特定實施例中，基板110可展示一或多個相對的主要表面之上的表面處的平均的應變造成之損壞，該應變造成之損壞為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，如使用至少5、至少10、至少15或至少20個樣品的環上球試驗所量測。在特定實施例中，基板110可展示一或多個相對的主要表面之上的該基板之表面處的平均的應變造成之損壞，該應變造成之損壞為約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。

適當的基板110可展示在約30GPa至約120GPa之範圍內之彈性模數(或楊氏模數)。在一些實例中，基板之彈性模數可在約30GPa至約110GPa、約30GPa至約100GPa、約30GPa至約90GPa、約30GPa至約80GPa、約30GPa至約70GPa、約40GPa至約120GPa、約50GPa至約120GPa、約60GPa至約120GPa、約70GPa至約120GPa之範圍內，且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。

在一或多個實施例中，非晶基板可包括可為強化或非強化之玻璃。適當的玻璃之實例包括鹼石灰玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬的硼矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。在一些變體中，玻璃可能不含氧化鋰。在一或多個替代實施例中，基板110可包括晶體基板，例如玻璃陶瓷基板(可為強化或非強化的)，或可包括單一晶體結構，例如 藍寶石。在一或多個特定實施例中，基板110包括非晶基部(例如玻璃)及晶體包層(例如藍寶石層、多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl₂O₄)層)。

基板110可為實質上平坦的或片狀的，儘管其他實施例可利用彎曲的或以其他方式成形或雕刻的基板。基板110可能為實質上光學清晰的、透明的及沒有光散射。在此實施例中，，基板可展示在光學波長區內的約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%或更大的平均光透射。在一或多個替代實施例中，基板110可為不透明的或展示在光學波長區內的小於約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。基板110可視情況展示顏色，例如白色、黑色、紅色、藍色、綠色、黃色、橘色等。

額外地或替代地，針對美觀原因及/或功能原因而言，基板110之實體厚度可隨該基板之一或多個尺寸而變化。舉例而言，相比於基板110之更中心的區域，基板110之邊緣可為更厚的。基板110之長度、寬度及實體厚度尺寸亦可根據物件100之應用或使用而變化。

基板110可使用多種不同製程提供。例如，在基板110包括非晶基板(例如玻璃)之情況下，各種形成方法可包括浮式玻璃製程及向下拉伸製程，例如熔融拉伸及狹槽拉伸。

一旦形成，基板110可經強化以形成強化基板。如 本文所使用，術語「強化基板」可指經化學強化之基板，例如經由基板之表面中之較大離子與較小離子之離子交換。然而，此項技術中之已知的其他強化方法(例如熱回火或在基板之部分之間應用熱膨脹係數之失配以產生壓應力及中心拉力區域)可用以形成強化基板。

在基板藉由離子交換製程經化學強化之情況下，基板中之表面層中之離子可由具有相同的價態或氧化態之較大離子替代或與該等較大離子交換。離子交換製程通常藉由將基板浸泡於含有將與基板中之較小離子交換的較大離子的熔鹽浴之中加以實施。熟悉此項技術者將瞭解離子交換製程之參數(包括但不限於浴組成物及溫度、浸泡時間、鹽浴(或多種浴)中之基板之浸泡次數、多種鹽浴之用途、額外步驟(例如回火、清洗)及類似者)通常藉由基板之組成物及基板之預期的壓應力(CS)、壓應力層深度(或層深度)決定，該壓應力及壓應力層深度由強化操作造成。舉例而言，含鹼金屬之玻璃基板之離子交換可藉由含有鹽(例如但不限於較大鹼金屬離子之硝酸鹽、硫酸鹽及氯化物)的至少一個熔浴中之浸泡達成。當浸泡時間在約15分鐘至約40小時之範圍內時，熔鹽浴之溫度通常在約380℃至約450℃之範圍內。然而，亦可使用不同於以上所述之彼等溫度及浸泡時間的溫度及浸泡時間。

另外，在浸泡之間以清洗及/或退火步驟之離子交換製程(其中玻璃基板浸泡於多種離子交換浴中)在以下專利中描述：Douglas C.Allan等人在2009年7月10號提出申請 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2008年7月11號提出申請之美國臨時專利申請案第61/079,995號之優先權，其中在不同濃度之鹽浴中玻璃基板藉由以多種連續的離子交換處理之浸泡強化；及Christopher M.Lee等人在2012年11月20號發佈之標題為「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2008年7月29號提出申請之美國臨時專利申請案第61/084,398號之優先權，其中玻璃基板藉由使用流出物離子稀釋之第一浴中之離子交換、隨後藉由較比第一浴具有更小流出物離子濃度的第二浴中之浸泡進行強化。美國專利申請案第12/500,650號及美國專利第8,312,739號之內容全部以引用之方式併入本文中。

藉由離子交換達成之化學強化程度可基於中心張力(central tension,CT)、表面CS及層深度(DOL)之參數量化。表面CS可在靠近表面或在強化玻璃內之各種深度處經量測。最大CS值可在強化玻璃之表面(CS_s)處包括所量測之CS。針對鄰近玻璃基板內之壓應力層之內部區域計算的CT可根據CS、實體厚度t及DOL計算。CS及DOL使用此項技術中已知的彼等手段量測。此手段包括但不限於使用例如由Luceo Co.,Ltd.(日本東京)製造之FSM-6000或類似者之商購儀器的表面應力量測(measurement of surface stress,FSM)，及測量CS及DOL之方法描述於標題為「Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass」之ASTM 1422C-99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，ASTM 1422C-99及ASTM 1279.19779之內容全部以引用之方式併入本文中。表面應力量測依據應力光學係數(stress optical coefficient,SOC)之精確量測，該應力光學係數係關於玻璃基板之雙折射率。藉由此項技術中已知的彼等方法(例如纖維及四點彎曲法，此兩種方法描述於標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之ASTM標準C770-98(2008)，ASTM標準C770-98(2008)之內容全部以引用之方式併入本文中)，及整體柱狀法，SOC依次經量測。CS與CT之間的關係藉由表達式(1)給定：CT=(CS‧DOL)/(t-2 DOL)(1)，其中t為玻璃物件之實體厚度(μm)。在本揭示案之各個部分中，CT及CS在本文中以兆帕(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。在一或多個特定實施例中，強化基板具有以下之一或多個：大於500MPa之表面CS、大於15μm之DOL及大於18MPa之CT。

可用於基板之示例性玻璃可包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃組成物，然而，其他玻璃組成物亦可考慮。此玻璃組成物能夠藉由離子交換製程加以化學強化。一種示例性玻璃組成物包含SiO₂、B₂O₃及Na₂O，其中(SiO₂+B₂O₃)66莫耳%，且Na₂O9莫耳%。在實施例中，玻璃組成物包括至少6重量%之氧化鋁。在進一步實施例中，基板包括具有一或多種鹼土金屬氧化物之玻璃組成物，如此鹼土金屬氧化物之含量為至少5重量%。在一些實施例中，適當的玻璃組成物進一步包含K₂O、MgO及CaO中之至少一者。在特定實施例中，用於基板之玻璃組成物可包含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。

適用於基板之進一步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50ppm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%。

適用於基板之進一步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、1-7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%。

在特定實施例中，適用於基板之鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物包含氧化鋁、至少一種鹼金屬及在一些實施例中之大於50莫耳%之SiO₂、在其他實施例中之至少58莫耳%之SiO₂及在其他實施例中之至少60莫耳%之SiO₂，其中比，其中在該比中，成分以莫耳%表示且改質劑為鹼金屬氧化物。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。

在另一實施例中，基板可包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物，該鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物包含：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%。

在替代實施例中，基板可包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物，該鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物包含：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包括晶體基板之情況下，該基板可包括單晶體，該單晶體可包括Al₂O₃。此單晶體基板被稱為藍寶石。用於晶體基板之其他適當的材料包括多晶氧化鋁層及/或尖晶石(MgAl₂O₄)層。

視情況，晶體基板110可包括玻璃陶瓷基板，該玻璃陶瓷基板可為強化的或非強化的。適當的玻璃陶瓷之實例可包括Li₂O-Al₂O₃-SiO₂體系(亦即，LAS-體系)玻璃陶瓷、MgO-Al₂O₃-SiO₂體系(亦即，MAS-體系)玻璃陶瓷及/或包括主晶體相之玻璃陶瓷，包括β-石英固溶體、β-鋰輝石ss、堇青石及二矽酸鋰。玻璃陶瓷基板可使用本文所揭示之化學強化製程強化。在一或多個實施例中，MAS-體系玻璃陶瓷基板可在Li₂SO₄熔鹽中強化，藉此可發生2Li⁺與Mg²⁺之交換。

根據一或多個實施例之基板110可具有在約100μm至約5mm之範圍內之實體厚度。示例性基板110之實體厚度範圍為約100μm至約500μm(例如100、200、300、400或 500μm)。進一步示例性基板110之實體厚度範圍為約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可經酸磨光或以其他方式處理以消除或減小表面裂紋之效應。

光學薄膜

如第5圖至第6圖所示，光學薄膜120可包括複數個層130、140、150。額外層亦可包括於光學薄膜120中。此外，在一些實施例中，一或多個薄膜或層可安置於基板110之與光學薄膜120相對的面上(亦即，在主要表面114上)。

光學薄膜120之實體厚度可在約0.1μm至約3μm之範圍內。在一些實例中，光學薄膜120之實體厚度可在約0.1μm至約2.9μm、約0.1μm至約2.8μm、約0.1μm至約2.7μm、約0.1μm至約2.6μm、約0.1μm至約2.5μm、約0.1μm至約2.4μm、約0.1μm至約2.3μm、約0.1μm至約2.2μm、約0.1μm至約2.1μm、約0.1μm至約2μm、約0.5μm至約3μm、約1μm至約3μm、約1.1μm至約3μm、約1.2μm至約3μm、約1.3μm至約3μm、約1.4μm至約3μm或約1.5μm至約3μm之範圍內，且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。

光學薄膜120可展示大於約5GPa之平均硬度，如在塗佈表面101上藉由以下步驟所量測：使用Berkovitch壓頭對彼表面進行壓痕以形成具有至少約100nm(自塗佈表面 101所量測)之壓痕深度之壓痕。舉例而言，光學薄膜120可展示在約6GPa至約30GPa、約7GPa至約30GPa、約8GPa至約30GPa、約9GPa至約30GPa、約10GPa至約30GPa、約12GPa至約30GPa、約5GPa至約28GPa、約5GPa至約26GPa、約5GPa至約24GPa、約5GPa至約22GPa、約5GPa至約20GPa、約12GPa至約25GPa、約15GPa至約25GPa、約16GPa至約24GPa、約18GPa至約22GPa之範圍內及在所有範圍以及該等範圍之間的子範圍內的平均硬度。

在一或多個實施例中，光學薄膜包括安置在基板110之主要表面112上之光學干涉層130、安置在該光學干涉層130上之抗刮層140及安置在該抗刮層140上之可選的覆蓋層150。在所示實施例中，光學干涉層130安置在基板110與抗刮層140之間，因此對基板110與抗刮層140之間的介面進行改質。

光學干涉層130可包括兩個或多個子層。在一或多個實施例中，兩個或多個子層經表徵為具有不同折射率。在實施例中，光學干涉層130包括第一低RI子層及第二高RI子層。第一低RI子層與第二高RI子層之折射率差可為約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6圖所示，光學干涉層可包括複數個子層組(131)。單一子層組可包括第一低RI子層及第二高RI子層。例如，子層組131包括第一低RI子層131A及第二高RI子層131B。在一些實施例中，光學干涉層可包括複數個子層組， 以致於第一低RI子層(出於說明之目的指定為「L」)及第二高RI子層(出於說明之目的指定為「H」)可提供以下子層順序：L/H/L/H或H/L/H/L，如此第一低RI子層及第二高RI子層呈現為沿光學干涉層之實體厚度交替的。在第6圖中之實例中，光學干涉層130包括三個子層組。在一些實施例中，光學干涉層130可包括多達10個子層組。例如，光學干涉層130可包括約2至約12個子層組、約3至約8個子層組、約3至約6個子層組。

在一些實施例中，光學干涉層可包括一或多個第三子層。一或多個第三子層可具有低RI、高RI或中間RI。在一些實施例中，一或多個第三子層可具有與第一低RI子層131A或第二高RI子層131B之RI相同的RI。在其他實施例中，一或多個第三子層可具有在第一低RI子層131A之RI與第二高RI子層131B之RI之間的中間RI。一或多個第三子層可安置在複數個子層組與抗刮層140之間(參見第12圖，231C)或基板與複數個子層組之間(參見第12圖，231D)。或者，第三子層可包含於複數個子層組中(未圖示)。在以下示例性配置中第三子層可提供於光學干涉層中：L_第三子層/H/L/H/L、H_第三子層/L/H/L/H、L/H/L/H/L_第三子層、H/L/H/L/H_第三子層、L_第三子層/H/L/H/L/H_第三子層、H_第三子層/L/H/L/H/L_第三子層、L_第三子層/L/H/L/H、H_第三子層/H/L/H/L、H/L/H/L/L_第三子層、L/H/L/H/H_第三子層、L_第三子層/L/H/L/H/H_第三子層、H_第三子層//H/L/H/L/L_第三子層、L/M/H/L/M/H、H/M/L/H/M/L、M/L/H/L/M及其他組合。在此等配置中，無任何下標之「L」係指第一低RI子層且無任何 下標之「H」係指第二高RI子層。對「L_第三子層」之參考係指具有低RI之第三子層，「H_第三子層」係指具有高RI之第三子層且「M」係指具有中間RI之第三子層。

如本文所使用，術語「低RI」、「高RI」及「中間RI」係指RI相對於另一RI之值(例如低RI<中間RI<高RI)。在一或多個實施例中，當與第一低RI子層或第三子層一起使用時，術語「低RI」包括約1.3至約1.7之範圍。在一或多個實施例中，當與第二低RI子層或第三子層一起使用時，術語「高RI」包括約1.6至約2.5之範圍。在一些實施例中，當與第三子層一起使用時，術語「中間RI」包括約1.55至約1.8之範圍。在一些實例中，低RI、高RI及中間RI之範圍可重疊；然而，在大多數實例中，光學干涉層之子層具有與RI有關之一般關係式：低RI<中間RI<高RI。適用於光學干涉層130之示例性材料包括：SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、SiO、AlO_xN_y、AlN、Si₃N₄、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂、ZrO₂、TiN、MgO、MgF₂、BaF₂、CaF₂、SnO₂、HfO₂、Y₂O₃、MoO₃、DyF₃、YbF₃、YF₃、CeF₃、聚合物、氟聚合物、電漿聚合物、矽氧烷聚合物、矽倍半氧烷、聚醯亞胺、含氟聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚苯碸、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯、聚2，6萘二甲酸乙二酯、丙烯酸聚合物、胺酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、以下所述之適用於抗刮層之其他材料，及此項技術中已知的其他材料。用於第一低RI子層之適當的材料之一些實例包括SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、SiO、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、MgO、MgF₂、BaF₂、CaF₂、 DyF₃、YbF₃、YF₃及CeF₃。用於第二高RI子層之適當的材料之一些實例包括Si_uAl_vO_xN_y、Ta₂O₅、Nb₂O₅、AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、HfO₂、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃及MoO₃。

在一或多個實施例中，光學干涉層之一或多個子層之至少一者可包括特定光學厚度範圍。如本文所使用，術語「光學厚度」藉由(n*d)決定，其中「n」係指子層之RI且「d」係指子層之實體厚度。在一或多個實施例中，光學干涉層之子層之至少一者可包括在約2nm至約200nm、約10nm至約100nm或約15nm至約100nm之範圍內之光學厚度。在一些實施例中，光學干涉層130中之所有子層可各自具有在約2nm至約200nm、約10nm至約100nm或約15nm至約100nm之範圍內之光學厚度。在一些情況下，光學干涉層130之至少一個子層具有約50nm或更大之光學厚度。在一些情況下，第一低RI子層中之每一者具有在約2nm至約200nm、約10nm至約100nm或約15nm至約100nm之範圍內之光學厚度。在其他情況下，第二高RI子層中之每一者具有在約2nm至約200nm、約10nm至約100nm或約15nm至約100nm之範圍內之光學厚度。在其他情況下，第三子層中之每一者具有在約2nm至約200nm、約10nm至約100nm或約15nm至約100nm之範圍內之光學厚度。

在一或多個實施例中，光學干涉層130具有約800nm或更小之實體厚度。光學干涉層130可具有在約10nm至約800nm、約50nm至約800nm、約100nm至約800nm、約150nm至約800nm、約200nm至約800nm、約10nm至 約750nm、約10nm至約700nm、約10nm至約650nm、約10nm至約600nm、約10nm至約550nm、約10nm至約500nm、約10nm至約450nm、約10nm至約400nm、約10nm至約350nm、約10nm至約300nm、約50至約300之範圍內且在所有範圍以及該等範圍之間的子範圍內的實體厚度。

在一些實施例中，當在浸泡狀態下量測時，光學干涉層展示在光學波長區內約2%或更小、1.5%或更小、0.75%或更小、0.5%或更小、0.25%或更小、0.1%或更小或甚至0.05%或更小之平均光反射率。如本文所使用，術語「浸泡狀態」包括藉由扣除或另外消除在介面而涉及非光學干涉層之彼等介面處之由物件所產生之反射的平均反射率之量測。在一些實例中，光學干涉層可展示在例如約450nm至約650nm、約420nm至約680nm、約420nm至約740nm、約420nm至約850nm或約420nm至約950nm之其他波長範圍內的此平均光反射率。在一些實施例中，光學干涉層可展示在光學波長區內約90%或更大、92%或更大、94%或更大、96%或更大、98%或更大之平均光反射。

本文所描述之實施例之光學干涉層130可由具有單調折射率梯度之層區分。在抗刮層140與基板110之間包括光學干涉層130之物件展示改良的光學效能(例如本文所描述之高平均光透射、低平均光反射率及低色移)，同時減小光學薄膜120之實體厚度。單調折射率梯度層具有類似光學特性但可不需要更大之實體厚度。

一或多個實施例之抗刮層140可包括無機碳化物、 氮化物、氧化物、類金剛石材料或以上之組合。用於抗刮層140之適當的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/或以上之組合。示例性金屬包括B、Al、Si、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta及W。可應用於抗刮層140之材料之特定實例可包括Al₂O₃、AlN、AlO_xN_y、Si₃N₄、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、金剛石、類金剛石碳、Si_xC_y、Si_xO_yC_z、ZrO₂、TiO_xN_y及以上之組合。抗刮層亦可包含奈米複合材料或具有可控微結構之材料以改良硬度、韌度或抗磨損性/抗磨性。例如，抗刮層可包含具有尺寸範圍為約5nm至約30nm之奈米晶體。在實施例中，抗刮層可包含相變增韌氧化鋯、部分穩定氧化鋯或氧化鋯增韌氧化鋁。在實施例中，抗刮層展示大於約1MPam之斷裂韌度值並同時展示大於約8GPa之硬度值。

抗刮層140之組成物可經改質以具有特定特性(例如硬度)。在一或多個實施例中，抗刮層140展示在約5GPa至約30GPa之範圍內之平均硬度，該硬度如在抗刮層之主要表面上藉由以下步驟所量測：使用Berkovitch壓頭對此表面進行壓痕以形成具有至少約100nm(自抗刮層之主要表面所量測)之壓痕深度之壓痕。在一或多個實施例中，抗刮層140展示在約6GPa至約30GPa、約7GPa至約30GPa、約8GPa至約30GPa、約9GPa至約30GPa、約10GPa至約30GPa、約12GPa至約30GPa、約5GPa至約28GPa、約5GPa至約26GPa、約5GPa至約24GPa、約5GPa至約22GPa、約5GPa至約20GPa、約12GPa至約25GPa、約15GPa至約 25GPa、約16GPa至約24GPa、約18GPa至約22GPa之範圍內及在所有範圍以及該等範圍之間的子範圍內的平均硬度。在一或多個實施例中，抗刮層140可展示大於15GPa、大於20GPa或大於25GPa之平均硬度。在一或多個實施例中，抗刮層展示在約15GPa至約150GPa、約15GPa至約100GPa或約18GPa至約100GPa之平均硬度。

抗刮層140之實體厚度可在約1.5μm至約3μm之範圍內。在一些實施例中，抗刮層140之實體厚度可在約1.5μm至約3μm、約1.5μm至約2.8μm、約1.5μm至約2.6μm、約1.5μm至約2.4μm、約1.5μm至約2.2μm、約1.5μm至約2μm、約1.6μm至約3μm、約1.7μm至約3μm、約1.8μm至約3μm、約1.9μm至約3μm、約2μm至約3μm、約2.1μm至約3μm、約2.2μm至約3μm、約2.3μm至約3μm之範圍內，且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。在一些實施例中，抗刮層140之實體厚度可在約0.1μm至約2μm、或約0.1μm至約1μm或0.2μm至約1μm之範圍內。

在一或多個實施例中，抗刮層140具有約1.6或更大之折射率。在一些實例中，抗刮層140之折射率可為約1.65或更大、1.7或更大、1.8或更大、1.9或更大、2或更大、或2.1或更大。抗刮層可具有大於基板110之折射率的折射率。在特定實施例中，當在約550nm之波長處量測時，抗刮層具有大於基板之折射率之約0.05指數單位或0.2指數單位之折射率。

一或多個實施例之覆蓋層150可包括低折射率材 料，例如SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、SiO、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、MgO、MgF₂、BaF₂、CaF₂、DyF₃、YbF₃、YF₃、CeF₃及其他此等材料。覆蓋層之實體厚度可在約0至約100nm、約0.1nm至約50nm、約1nm至約50nm、約5nm至約50nm、約10nm至約50nm、約0nm至約40、約0nm至約30、約0nm至約20nm、約0nm至約10nm、約0.1nm至約15nm、約0.1nm至約12nm、約0.1nm至約10nm、約0.1nm至約8nm、約4nm至約30nm、約4nm至約20nm、約8nm至約12nm、約9nm至約10nm之範圍內且在所有範圍及該等範圍之間的子範圍內。在一或多個實施例中，在塗佈表面101處物件具有約1.7或更大之折射率，該物件可包括覆蓋層。覆蓋層150可使用基於矽烷的低摩擦材料藉由液相沉積法或氣相沉積法形成，該材料包括氟矽烷、烷基矽烷、矽倍半氧烷及類似者。在一或多個實施例中，覆蓋層可包含兩種或多種材料或兩個或多個子層(例如4個子層或6個子層)。覆蓋層可提供抗反射功能，尤其應用多個子層時。子層可包括不同的折射率且可包括具有高折射率(H)及低折射率(L)之層，其中「高」及「低」是相對於另一個的並在抗反射薄膜之已知範圍內。子層可經安置以使高折射率子層及低折射率交替。材料或子層可包括例如SiO₂或SiO_xN_y。在此等實施例中，一或多個子層可具有各自或組合地在約4nm至約50nm之範圍內之厚度。在一些實施例中，覆蓋層150可包括基於矽烷的低摩擦子層，該子層具有在約0.1nm至約20nm之範圍內之厚度並安置在覆蓋層(例如一或多個SiO₂及/或SiO_xN_y層)之底層 子層上。

在一些實施例中，光學干涉層130亦可包含裂紋緩和層。此裂紋緩和層可壓制或防止裂紋橋接於抗刮層140與基板110之間，因此更改或改善物件之機械特性或強度。裂紋緩和層之實施例進一步描述於美，國專利申請案第14/052,055號、第14/053,093號及第14/053139號中，各案之內容全部以引用之方式併入本文中。裂紋緩和層可包含裂紋鈍化材料、裂紋轉向材料、裂紋阻止材料、堅韌材料或黏附可控的介面。裂紋緩和層可包含用於任一光學干涉層130或抗刮層140之聚合材料、奈米多孔材料、金屬氧化物、金屬氟化物、金屬材料或本文所提及之其他材料。裂紋緩和層之結構可為多層結構，其中多層結構經設計以轉向、抑制或防止裂縫擴展，同時提供本文所描述之光干涉效益。裂紋緩和層可包括奈米晶體、奈米複合材料、相變增韌材料、多層有機材料、多層無機材料、多層交錯的有機與無機材料或混合的有機與無機材料。裂紋緩和層可具有大於約2%或大於約10%之應變造成之損壞。此等裂紋緩和層亦可與本文所描述之基板、抗刮層及一或多個光學干涉層分別組合，無需嚴格要求裂紋緩和層同時作為光學干涉層。在實施例中，在光學干涉層存在的情況下裂紋緩和層可執行其功能(反之亦然)。若需要，光學干涉層之設計可經調整以適應裂紋緩和層之存在。

裂紋緩和層可包括：堅韌或納米結構無機物，例如氧化鋅、某些Al合金、Cu合金、鋼或穩定四方氧化鋯(包 括相變增韌氧化鋯、部分穩定氧化鋯、氧化釔穩定氧化鋯、氧化鈰穩定氧化鋯、氧化鈣穩定氧化鋯及氧化鎂穩定氧化鋯)；氧化鋯增韌陶瓷(包括氧化鋯增韌氧化氯)；陶瓷與陶瓷複合材料；碳陶瓷複合材料；纖維加強或晶須加強陶瓷或玻璃陶瓷(例如SiC或Si₃N₄纖維加強或晶須加強陶瓷)；金屬陶瓷複合材料；多孔或非多孔混合有機與無機材料，例如納米複合材料、聚合物陶瓷複合材料、聚合物玻璃複合材料、纖維加強聚合物、碳納米管或石墨烯陶瓷複合材料、矽倍半氧烷、聚矽倍半氧烷或「ORMOSIL」(有機改質氧化矽或矽酸鹽)；及/或多種多孔或非多孔的聚合材料，例如矽氧烷、聚矽氧烷、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、PI(聚醯亞胺)、含氟聚醯亞胺、聚醯胺、PAI(聚醯胺醯亞胺)、聚碳酸酯、聚碸、PSU或PPSU(聚芳基碸)、氟聚合物、氟橡膠、內醯胺、多環烯烴及類似材料(包括但不限於PDMS(聚二甲基矽氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、BCB(苯環丁烯)、PEI(聚***亞胺)、例如PEEK(聚(醚/醚/酮))之聚亞芳基醚、PES(聚醚碸)及PAR(聚芳酯))、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘酸亞乙基酯，亦即聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯)、FEP(氟化乙烯丙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟代烷氧基聚合物，例如商品名Teflon®、Neoflon®)及類似材料。其他適當材料包括改質聚碳酸酯、一些版本的環氧樹脂、氰酸酯、PPS(聚苯硫醚)、聚苯、聚吡嚨(polypyrrolone)、聚喹喔啉及雙馬來亞醯胺。

光學薄膜120之層之實體厚度及/或光學厚度可經調 節以達成預期光學特性及機械特性(例如硬度)。例如，抗刮層140可製作的更薄，例如在約100nm至約500nm之範圍內，同時仍提供對刮、磨損或損壞事件(包括物件下落於例如瀝青、水泥或砂紙之表面上的事件)之一些抗性。覆蓋層之實體厚度及/或光學厚度亦可調節。當甚至需要低總反射時，可包括覆蓋層。覆蓋層亦可經包括以進一步調整物件之顏色。例如，在a*或b*坐標，本文所描述之光學薄膜隨入射照射角之變化而最小化色移，但亦可展示對反射率光譜之輕微斜率。覆蓋層150可包括於光學薄膜120中且覆蓋層之實體厚度及/或光學厚度可經輕微調節(例如約10nm至約14nm)以提供橫跨光學波長區之甚至更平的反射率光譜(或具有振盪之反射率光譜，該振盪具有甚至更小的振幅)。

光學薄膜120可使用例如真空沉積技術之各種沉積方法形成，該真空沉積技術例如化學氣相沉積法(例如電漿加強化學氣相沉積法、低壓力化學氣相沉積法、大氣壓化學氣相沉積法及電漿加強大氣壓化學氣相沉積法)、物理氣相沉積法(例如反應或未反應的濺射或鐳射消熔法)、熱或電子束蒸發法及/或原子層沉積法。光學薄膜120之一或多個層可包括納米孔或混合材料以提供特定折射率範圍或值。

光學薄膜120之層或子層之實體厚度可變化小於約10nm、小於約5nm、小於約1nm或小於約0.5nm(表示自目標值之六個標準偏差之範圍)以達成最大目標重複性(例如針對反射F2照明，不大於+/- 0.2之a*及b*變化)。在一些實施例中，可容許層之實體厚度之較大變化同時仍達成用 於一些應用之本發明之預期目標(例如針對反射F2照明，不大於+/- 2.0之a*及b*變化)。

在一些實施例中，高角光學效能可藉由添加額外層至光學薄膜120及/或物件100加以改良。在一些情況下，此等額外層可延伸波長，在該波長處，反射率光譜具有低振幅振盪(例如進入近IR波長，例如至800nm、900nm或甚至1000nm)。此舉在高入射角導致較低振盪及較低色，因為在較高光入射角通常物件之全部反射率光譜移動至更短波長。在一些情況下，在無必要添加更多層之情況下，此延伸頻帶效能可藉由調整光學干涉層之設計達成，例如藉由允許更高振幅以達成低振盪之較寬波長頻帶。低振盪之此延伸頻帶或寬波長頻帶(關於干涉層之低反射率的延伸頻帶)亦可用於製作物件，該物件可容許在定向沉積製程中產生暗影之沉積非均勻性、基板彎曲，基板雕刻或基板成形，或產生相對於通常理想的目標厚度之所有層厚度之實質均勻相對移動的其他幾何因數。

實例

各種實施例將由以下實例進一步加以闡明。實例1-9使用模型化以理解物件之反射率光譜及色移，該物件包括具有光學干涉層、抗刮層及覆蓋層之光學薄膜。模型化基於自各種材料之形成層及強化鋁硼矽酸鹽(「ABS」)玻璃基板之收集的折射率數據。實例10、11及對比實例12為實驗性製造地多層加工實例，該等實例進一步證明模型化實例1-9之原理。

在矽晶圓上，由DC反應濺射法、反應DC及射頻(radio frequency，RF)濺射法及電子束蒸發法形成層。一些形成層包括SiO₂、Nb₂O₅或Al₂O₃並使用離子輔助在約50℃溫度下(分別)藉由自矽、鈮或鋁靶材之DC反應濺射法沉積於矽晶圓上。以此方式形成之層使用指示符「RS」表示。在無離子輔助之情況下，包括SiO₂之其他層藉由加熱晶圓至300℃並使用電子束蒸發法沉積於矽晶圓上。此等層使用指示符「E」表示。在無離子輔助之情況下，Ta₂O₅之層藉由加熱晶圓至300℃並使用電子束蒸發法沉積於矽晶圓上。

在存使用AJA-工業提供之濺射沉積工具的離子輔助之情況下，Si_uAl_vO_xN_y之層藉由與RF疊加DC濺射法組合之DC反應濺射法沉積於矽晶圓上。在沉積期間晶圓加熱至200℃，且使用具有3吋之直徑之矽靶材及具有3吋之直徑之鋁靶材。所使用之反應氣體包括氮氣及氧氣，且氬氣用作惰性氣體。RF功率以13.56Mhz提供給矽靶材，且DC功率提供給鋁靶材。所得Si_uAl_vO_xN_y層具有在500nm下約1.95之折射率及大於約15GPa之所量測之硬度，在正測試的Si_uAl_vO_xN_y層之表面上使用Berkovitch壓頭，如本文所描述。

光學薄膜及玻璃基板之形成之層的折射率(作為波長函數)使用橢圓偏振光譜儀加以量測。表1-7包括所量測之折射率及色散曲線。因此所量測之折射率接著用於計算各種模型化實例的反射率光譜及角色移。

表4：RS-Al₂O₃層對波長之折射率及色散曲線。

表5：E-Ta₂O₅層對波長之折射率及色散曲線。

表6：E-SiO₂層對波長之折射率及色散曲線。

表7：RS-Nb₂O₅層對波長之折射率及色散曲線。

實例1

模型化實例1包括具有如第6圖所示之相同結構的物件。模型化實例1包括化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃基板及安置在該基板上之光學薄膜。光學薄膜包括具有三組子 層之光學干涉層、安置在光學干涉層上之抗刮層及安置在抗刮層上之覆蓋層。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表8中。

模型化實例1之所計算之反射率光譜圖示於第7圖中。如第7圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.5百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第8圖所示。第7圖圖示在F2照明下具有0.2之半徑之靶材，該靶材居中於基板之顏色坐標上，該基板不具有安置在其上之光學薄膜。

實例2

模型化實例2包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板210及安置在該基板上之光學薄膜220之物件200。光學薄膜220包括光學干涉層230、安置在光學干涉層上之抗刮層240及覆蓋層250，如第9圖所示。光學干涉層230包括四組子層231A、231B。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表9中。

模型化實例2之所計算之反射率光譜圖示於第10圖 中。如第10圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.5百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第11圖所示。第11圖圖示在F2照明下具有0.2之半徑之靶材，該靶材居中於基板之顏色坐標上，該基板不具有安置在其上之光學薄膜。

實例3

模型化實例3包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板310及安置在該基板上之光學薄膜320之物件300。光學薄膜320包括光學干涉層330、安置在光學干涉層上之抗刮層340及安置在抗刮層250上之覆蓋層350。光學干涉層包括兩組子層331A與331B、安置在複數個子層與抗刮層間之第三子層331C及安置在複數個子層與基板間之第三子層331D，如第12圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表10中。

模型化實例3之所計算之反射率光譜圖示於第13圖中。如第13圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.5百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第14圖所示。第14圖圖示在F2照明下具有0.2之半徑之靶材，該靶材居中於基板之顏色坐標上，該基板不具有安置在其上之光學薄膜。

實例4

模型化實例4包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板410及安置在該基板上之光學薄膜420之物件400。光學薄膜420包括光學干涉層430、安置在光學干涉層上之抗刮層440及安置在抗刮層上之覆蓋層450。光學干涉層包括三組子層431A與431B、安置在複數個子層與抗刮層間之第三子層431C及安置在複數個子層與基板間之第三子層431D，如第15圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表11中。

模型化實例4之所計算之反射率光譜圖示於第16圖中。如第16圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.5百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第17圖所示。第17圖圖示在F2照明下具有0.2之半徑之靶材，該靶材居中於基板之顏色坐標上，該基板不具有安置在其上之光學薄膜。

實例5

模型化實例5包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板510及安置在該基板上之光學薄膜520之物件500。光學薄膜520包括光學干涉層530、安置在該光學干涉層上之抗刮 層540及安置在抗刮層540上之覆蓋層550。光學干涉層包括六組子層531A、531B及安置在複數個子層與抗刮層間之第三子層531C，如第18圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表12中。

模型化實例5之所計算之反射率光譜圖示於第19圖中。如第19圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約1百分點)，此將導致當在照明體下以與法線入射呈約0度至約60度之範圍內的入射視角觀測時的相對低的可見色移。

實例6

模型化實例6包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板610及安置在該基板上之光學薄膜620之物件600。光學薄膜620包括光學干涉層630、安置在光學干涉層上之抗刮層640及安置在抗刮層650上之覆蓋層650。光學干涉層包括兩組子層631A、631B及安置在複數個子層與基板間之第三子層631C，如第20圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表13中。

模型化實例6之所計算之反射率光譜圖示於第21圖中。如第21圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約1百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第26圖所示。第26圖圖示在F2照明下具有0.2之半徑之靶材，該靶材居中於基板之顏色坐標上，該基板不具有安置在其上之光學薄膜。

實例7

模型化實例7包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板710及安置在該基板上之光學薄膜720之物件700。光學薄膜720包括光學干涉層730、安置在光學干涉層上之抗刮層740及安置在抗刮層750上之覆蓋層750。光學干涉層包括三組子層731A、731B及安置在複數個子層與基板間之第三子層731C，如第22圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表14中。

模型化實例7之所計算之反射率光譜圖示於第22圖中。如第22圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.5百分點，且在一些實例中，在光學波長區內小於約0.1百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第26圖所示。

實例8

模型化實例8包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板810及安置在該基板上之光學薄膜820之物件800。光學薄膜820包括光學干涉層830、安置在光學干涉層上之抗刮層840及安置在抗刮層850上之覆蓋層850。光學干涉層包括四組子層831A、831B及安置在複數個子層與抗刮層間之第三子層831C，如第23圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表15中。

模型化實例8之所計算之反射率光譜圖示於第25圖中。如第25圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約0.25百分點，且在一些實例中，在光學波長區內小於約0.1百分點)，從而導致10度觀測器之在F2照明體下與法線入射呈自60度之入射視角範圍內的相對低的經計算之可見色移，如第26圖所示。

實例9

模型化實例9包括具有化學強化鹼金屬鋁硼矽酸鹽基板910及安置在該基板上之光學薄膜920之物件900。光學薄膜920包括光學干涉層930、安置在光學干涉層上之抗刮層940及安置在抗刮層950上之覆蓋層950。光學干涉層包括三組子層931A、931B及安置在複數個子層與抗刮層間之第三子層931C，如第27圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提供於表16中。

模型化9之所計算之反射率光譜圖示於第28圖中。 如第28圖所示，反射率光譜中之振盪很小(亦即在光學波長區內小於約1百分點，且在一些實例中，在光學波長區內小於約0.1百分點)，此將導致在照明體下以與法線入射呈約0度至約60度之範圍內的入射視角觀測時的相對低的可見色移。

實例10-11及對比實例12

實例10經製作並包括基板及安置在基板上之光學薄膜。基板包括具有約900MPa之壓應力及約45μm之DOL的化學強化ABS玻璃基板。如表17所示，光學薄膜包括具有六個子層組之光學干涉層。六個子層組包括SiO_xN_y之第一低RI子層(在約550nm之波長處具有約1.49之折射率值)及AlO_xN_y之第二高RI子層(在約550nm之波長處具有約2.0之折射率值)。光學薄膜亦包括AlO_xN_y抗刮層。在氧化及氮化環境下使用AJA-工業濺射沉積工具、使用反應性磁控濺射形成實例10之光學干涉層。所使用之濺射靶材包括具有3吋之直徑的矽靶材及具有3吋之直徑的鋁靶材。

第一低RI層藉由提供約490W之RF至矽靶材而形成。在第一低RI層形成期間，約75W之RF及50W之DC經提供至鋁靶材；然而，鋁擋板經關閉以防止鋁沉積。在第一低RI子層沉積期間，氧氣以約3.3sccm之流速流入反應器，氬氣以約30sccm之流速流入反應器，且氮氣以約30sccm之流速流入反應器。第一低RI子層之沉積次數經修改以提供表17及18所示之厚度。

第二高RI子層使用針對鋁靶材之RF重疊的DC功 率加以安置。將約300W之DC功率提供至鋁靶材，且將約200W之RF提供至Al靶材。在第二高RI層形成期間，約50W之RF功率提供至矽靶材；然而，矽擋板經關閉以防止矽沉積。在第二高RI子層沉積期間，氧氣以約0.25sccm之流速流入反應器，氬氣以約30sccm之流速流入反應器，且氮氣以約30sccm之流速流入反應器。第二高RI子層之沉積次數經修改以提供表17及18所示之厚度。

表17亦提供在約550nm之波長處之各別第一低RI子層、第二高RI子層及抗刮層的折射率值。用於此等子層之全部色散曲線與用於模型化實例1-9之類似材料(該等材料之折射率色散亦經實驗性量測)相似。用於模型化實例1-9之色散曲線可藉由在每一波長處的線性量或比例量可向上或向下移以達成用於實例10及11之目標折射率，以便在工作實例10及11中非常接近的重現材料之實際色散曲線。

在第一低RI子層(SiO_xN_y)及第二高RI子層(AlO_xN_y)間之每一過渡處，當氣流經過渡為以下子層所需之彼等氣流時，矽擋板及鋁擋板兩者經關閉60秒。在此過渡期間，功率及氣流經調節。濺射經保持為「開啟」，但所濺射之材料移動至關閉的擋板上。因第二高RI子層利用低氧氣流(相比於用於形成第一低子層之氧氣流)，故在一些情況下，提供至矽靶材之功率處於約500W。在用於各種層之氣體存在的情況下，在為給定子層打開擋板之前，此製程允許濺射靶材達到該靶材之預期功率。

使用用於形成第二高RI子層之相同條件形成抗刮 層。與所描述之光學干涉層組合之所得抗刮層展示約15GPa之硬度(如使用本文所描述之Berkovitch壓頭所量測)及約212GPa之模數(如藉由已知奈米壓痕方法所量測)。

總時間：35523.0

實例11使用與實例10相同的設備及相似的反應濺射製程而形成；然而，實例11在第二高RI子層中包括Si_uAl_vO_xN_y作為抗刮層，該抗刮層在約550nm之波長處包括約1.998之折射率。在實例10與實例11中使用相同基板。用於實例11之光學薄膜設計及用於形成實例11之濺射製程條件圖示於表19及20。

針對硬度，實例11使用Berkovitch金剛石壓頭及約100nm之壓痕深度加以量測，如本文所描述，且實例11之物件具有21GPa之所量測硬度。實例11亦展示237GPa之彈性模數。

對比實例12使用與實例10及11所用之相同基板形成，但安置在基板上之薄膜使用Shincron旋轉筒式塗佈機藉由反應濺射形成。對比實例12之薄膜包括安置在抗刮層與玻璃基板間之單一光學干涉層。對比實例12包括以下結構：玻璃基板/115nm之Al₂O₃光學干涉層/2000nm之AlO_xN_y抗刮層/32nm之SiO₂覆蓋層。

實例10與11及對比實例12之光學特性概括於第29圖至第31圖中。第29圖圖示用於實例10-11及對比實例12之透射率光譜。第30圖圖示實例10-11之以不同入射照射角(例如5、20、40及60度)使用F2照明所量測之反射光顏色坐標。第31圖圖示實例10-11之以5度之入射照射角使用D65照明所量測之透射光顏色坐標。圓形目標線圖示於第30圖及31圖，如眼睛所見。

在約450nm至約650nm或約400nm至約700nm之更寬之波長範圍內，實例10之透射率振幅針對任何50nm 或100nm之波長範圍段經量測為小於約3百分點。如第30圖所示，實例10之以在5至60度間變化之量測入射照射角用F2照明的反射顏色坐標之最大變化在b*顏色坐標中小於+/- 1.5並在a*顏色坐標中小於+/- 0.5。如圖31所示，實例10之以5度之入射照射角及在D65照明下之透射顏色坐標與未塗佈玻璃色彩坐標在b*顏色坐標中相差小於+/- 0.2及在a*顏色坐標中相差小於+/- 0.1。

在約450nm至約650nm或約400nm至約700nm之更寬之波長範圍內，實例11之透射率振幅針對任何50nm或100nm之波長範圍段經量測為小於約3百分點。在一些實例中，在50nm或100nm之一些波長範圍段，振幅甚至小於2百分點。如第30圖所示，實例11之以在5至60度間變化之量測入射照射角在F2照明下的反射顏色坐標之最大變化在a*及b*顏色坐標中小於+/-0.4。如圖31所示，實例11之在5度之入射照射角及在D65照明下之透射顏色坐標與未塗佈玻璃色彩坐標在b*顏色坐標中相差小於+/- 0.4及在a*顏色坐標中相差小於+/- 0.1。

用於對比實例12之透射率振幅相當大，如第29圖所示。由此資料，可預計顏色坐標a*及b*在如用於評估實例10及11之相同照明體及相同入射照射角下將實質不同。

用於實例10及11之絕對顏色坐標藉由添加如模型化實例所示之覆蓋層(例如具有在約5nm至約25nm範圍內之厚度之SiO₂或SiO_xN_y覆蓋層)可進一步加以調整。儘管顏色變化比在模型化實例中所見之顏色變化稍大，但實例10及 11中所見之顏色變化及反射率/透射率振幅之範圍在低且有用的範圍內。據信，模型化實例1-9與實例10-11間之差異為反應RF濺射製程期間遭遇之層厚度及指數變化之函數。存在用於形成實例10-11之光學薄膜之此項技術中已知且本文所描述的多種方法，該等方法不用於此等實驗中，此舉可進一步改良對實驗性製造層及子層厚度與折射率之控制。示例性方法包括在光學薄膜中之最薄層之較慢沉積率、在沉積期間層厚度或子層厚度之光學或石英晶體厚度監測、在沉積期間腔室中之氣體組成之電漿發射與質譜監測、及用於在薄膜沉積中控制層厚度及組成之其他已知技術。

用於實例之光學干涉層經設計以最小化抗刮層與基板間之反射，因此減小整個物件之反射率振盪。所減小之反射率振盪(或具有減小之振幅的反射率振盪)提供在多種照明源下以不同入射視角觀測之低顏色及低色移，該等照明源包括具有急劇波長峰值之照明源，例如CIE F2及F10照明。當使用Berkovitch壓頭量測時，抗刮層展示大於約15GPa之硬度，如本文所描述，而在一些情況下，甚至大於約20GPa。

實例13

模型化實例13包括具有化學強化玻璃基板1010及安置在基板上之光學薄膜1020之物件1000。光學薄膜1020包括光學干涉層1030、安置在光學干涉層上之抗刮層1040及安置在抗刮層1040上之覆蓋層1050。在基板與抗刮層間，光學干涉層包括三組子層1031A、1031B，如第32圖所示。按順序安置在光學薄膜中之每一層之光學薄膜材料及厚度提 供於表21中。

實例13具有對稱的光學干涉層。在一或多個實施例中，只要保持對稱性，光學干涉層可經修改以具有不同子層及具有不同厚度之子層。

熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神或範疇的情況下可進行各種修改及變化。

100‧‧‧物件

101‧‧‧塗佈表面

110‧‧‧基板

112‧‧‧主要表面

114‧‧‧主要表面

116‧‧‧次要表面

118‧‧‧次要表面

120‧‧‧光學薄膜

130‧‧‧光學干涉層

131‧‧‧子層

131A‧‧‧第一低RI子層

131B‧‧‧第二高RI子層

140‧‧‧抗刮層

150‧‧‧覆蓋層

Claims (27)

1. 一種物件，該物件包含：一基板，該基板具有一表面且包含一玻璃、一玻璃陶瓷或單一晶體藍寶石；及一光學薄膜，安置在形成有一塗佈表面之該基板表面上，該光學薄膜包含一抗刮層與安置在該抗刮層與該基板之間的一光學干涉層，其中，該物件包含約14GPa或更大之硬度，如藉由以下步驟所量測：使用一Berkovitch壓頭對該塗佈表面進行壓痕以形成自該塗佈表面之該表面具有至少約100nm之一壓痕深度之一壓痕，其中，該物件包含85%或更大之一平均透射；及其中當在一國際照明委員會照明體之下以與法線呈約2度至約60度之範圍內之一入射照射角觀察時，該物件包含約2或更小之一色移，該國際照明委員會照明體選自由以下照明體組成之群：A系列照明體、B系列照明體、C系列照明體、D系列照明體與F系列照明體，其中該色移使用方程式((a*₂-a*₁)²+(b*₂-b*₁)²)來計算，其中a*₁與b*₁表示當以法線觀察時該物件之坐標，且a*₂與b*₂表示當以該入射照射角觀察時該物件之坐標。
2. 如請求項1所述之物件，其中該光學干涉層包含一第一低折射率RI子層及一第二高RI子層。
3. 如請求項2所述之物件，其中該第一低RI子層之折射率與該第二高RI子層之折射率之間的差為約0.01或更大。
4. 如請求項1所述之物件，其中該光學干涉層包含複數個子層組，該等複數個子層組包含一第一低RI子層及一第二高RI子層。
5. 如請求項4所述之物件，其中該光學干涉層進一步包含一第三子層，該第三子層安置在以下中之至少一者之間：該等複數個子層組與該抗刮層之間；及該基板與該等複數個子層組之間，及其中該第三子層具有在該第一低RI子層之該折射率與該第二高RI子層之該折射率之間的一RI。
6. 如請求項4所述之物件，其中該光學干涉層包含高達約10個子層組。
7. 如請求項4所述之物件，其中該第一低RI子層及該第二高RI子層中之至少一者包含在約2nm至約200nm之範圍內之一光學厚度(n*d)。
8. 如請求項1所述之物件，其中該光學干涉層包含約800nm或更小之一厚度。
9. 如請求項1所述之物件，其中該光學干涉層包含在該光學波長區內約0.5%或更小之一平均光反射。
10. 如請求項1所述之物件，其中該物件包含在該光學波長區內具有約5百分點或更小之一平均振幅的一平均透射率或平均反射率。
11. 如請求項1所述之物件，其中該物件包含約16GPa或更大之一硬度，如藉由以下步驟所量測：使用一Berkovitch壓頭對該塗佈表面進行壓痕以形成自該塗佈表面之該表面具有至少約100nm之一壓痕深度之一壓痕。
12. 如請求項1所述之物件，其中該物件包含約14GPa或更大之一硬度，如在該塗佈表面上藉由以下步驟所量測：使用一Berkovitch壓頭對該塗佈表面進行壓痕以形成自該塗佈表面之該表面具有至少約100nm之一壓痕深度之一壓痕。
13. 如請求項1所述之物件，其中該基板選自由以下玻璃組成之群：鹼石灰玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬的硼矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
14. 如請求項13所述之物件，其中該基板經化學強化及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到至少約10μm之層深度之具有至少250MPa之一表面CS的壓應力(compressive stress,CS)層。
15. 如請求項1所述之物件，其中該物件包含一彎曲基板。
16. 如請求項1所述之物件，其中該基板包含在約30GPa至約120GPa之範圍內之一楊氏模數。
17. 如請求項1所述之物件，其中該基板包含在約1.45至約1.55之範圍內之一折射率。
18. 如請求項1所述之物件，其中該入射照射角在約5度至約30度之範圍內，且該照明體包含一國際照明委員會F系列照明體。
19. 一種物件，該物件包含：一基板，該基板包含一基板表面且包含一玻璃、一玻璃陶瓷或單一晶體藍寶石；及一光學薄膜，安置在形成有一塗佈表面之該基板表面上，其中，該光學薄膜包含一抗刮層與安置在該抗刮層與該基板之間的一光學干涉層，該光學干涉層包含至少一子層 組，該等子層組包含一第一低RI子層及一第二高RI子層，其中，該物件包含在約14GPa至約50GPa之範圍內之硬度，如藉由以下步驟所量測：使用一Berkovitch壓頭對該塗佈表面進行壓痕以形成自該塗佈表面之該表面具有至少約100nm之一壓痕深度之一壓痕，其中該物件包含85%或更大之一平均透射；及其中當在一國際照明委員會照明體與F系列照明體之下以與法線呈約2度至約60度之範圍內之一入射照射角觀察時，該物件包含小於約2之一色移，及其中該色移使用方程式((a*₂-a*₁)²+(b*₂-b*₁)²)來計算，其中a*₁與b*₁表示當以法線觀察時該物件之坐標，且a*₂與b*₂表示當以該入射照射角觀察時該物件之坐標。
20. 如請求項19所述之物件，其中該第一低RI子層包含SiO₂、Al₂O₃、GeO₂、SiO、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Si_uAl_vO_xN_y、MgO、MgF₂、BaF₂、CaF₂、DyF₃、YbF₃、YF₃及CeF₃中之至少一者，及其中該第二高RI子層包含Si_uAl_vO_xN_y、Ta₂O₅、Nb₂O₅、AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、HfO₂、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Al₂O₃及MoO₃中之至少一者。
21. 如請求項19所述之物件，其中該抗刮層包含AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Al₂O₃、Si_xC_y、Si_xO_yC_z、ZrO₂、TiO_xN_y、金剛石、類金剛石碳及Si_uAl_vO_xN_y中之至少一者。
22. 如請求項19所述之物件，其中該物件進一步包含一裂紋 緩和層。
23. 如請求項19所述之物件，其中該物件包含一彎曲基板。
24. 如請求項19所述之物件，其中該基板包含在約30GPa至約120GPa之範圍內之一楊氏模數。
25. 如請求項19所述之物件，其中該基板包含一玻璃或一玻璃陶瓷。
26. 如請求項25所述之物件，其中該基板包含在約1.45至約1.55之範圍內之一折射率。
27. 如請求項19所述之物件，其中該入射照射角在約30度至約60度之範圍內。