减反射玻璃制品及其制备和使用方法_4

文档序号:9421759阅读:来源:国知局
的熔盐。对于非 完美的随机推积凸面构件,凸面构件覆盖60 X 0. 93 % = 55. 8 %至90 X 93 % = 83. 7 %的表 面,因此16. 3%至44. 2%的表面暴露于熔盐,这意味着玻璃基材表面上存在凸面构件不会 实质性延缓离子交换过程。对于通过银离子交换进行抗微生物处理的情况,随机堆积的凸 面构件允许16. 3%至44. 2%的含银离子玻璃基材暴露于环境,从而保留了含银离子玻璃 所提供的抗微生物作用的强度。
[0070] -旦形成涂覆的制品,即可将其用于多种应用,其中由用户观察制品。这些应 用包括用于多种电子装置(如手机、个人数据助手、计算机、平板、全球定位系统导航装 置等)的触敏显示屏或盖板、电子装置的非触敏部件、家用电器(如冰箱、微波炉、炉顶 (stovetops)、烤箱、洗碗机、洗衣机、烘干机等)的表面、车辆零部件和光伏器件,这里仅列 举了一些装置。
[0071] 考虑到本文所述改进的制品的潜在应用的宽度,应理解特定制品的特定特征或特 性取决于其最终应用或其用途。但以下说明书会提供一些总体考虑。
[0072] 对于本文中包括的基材的平均厚度,没有特定限制。但在许多示例性应用中,该平 均厚度小于或等于约15毫米(mm)。如果将制品用于其中需要针对重量、成本和强度特性优 化厚度的应用中(例如在电子装置中等),则可以使用甚至更薄的基材(例如小于或等于约 5mm)。例如,如果制品旨在作为触摸显示屏的盖板,则该基材可具有约0? 02mm至约2. 0mm 的平均厚度。
[0073] 可选的中间层的厚度由其功能决定。例如,对于防眩光,该平均厚度应小于或等于 约200_。平均厚度大于此的涂层可以破坏防眩光特性的方式对光进行散射。
[0074] 通常,制品的光学透射率取决于所选的材料类型。例如,如果在不向其中添加任何 色素的情况下使用玻璃基材,该制品在整个可见光谱上的透明度为至少约85%。例如,在其 中制品用于构造电子装置触摸屏的某些情况下,可见光谱上该制品的透明度可以是至少约 92%。在基材包含色素(或由于其材料组成而不是无色)的情况下,透明度可减弱,甚至减 弱到在可见光谱上不透明的程度。因此,对于涂覆的制品本身的光学透射率,不存在特定限 制。
[0075] 类似于透射率,可根据特定应用调节制品的雾度。本文中所用术语"雾度"和"透 射雾度"表示根据ASTM方法D1003测定的在±4. 0°的角锥以外散射的透射光的百分数, 该标准方法的全部内容通过引用纳入本文,如同全部列于下文。对于光学平滑表面,透射雾 度通常接近于零。在其中制品用于构建电子装置的触摸屏的那些情况下,涂覆的制品的雾 度可小于或等于约5%。
[0076] 不考虑应用或用途,相对于缺少本文所述整合的减反射组分的类似或相同制品, 本文所述制品提供改进的(较低的)反射。该改进的(较低的)反射至少出现在可见光谱 的大部分上。在某些情况下,该改进的(较低的)反射出现在整个可见光谱上,其包含波长 为约380nm至约750nm的福射。在其他情况下,该改进的(较低的)反射出现于波长为约 450nm至约lOOOnm的福射。
[0077] 可通过测量制品的镜面反射率并将其与缺少整合的减反射组分的类似或相同制 品的镜面反射率比较来定量反射的减少。通常,相对于缺少整合的减反射组分的类似或相 同制品,在感兴趣的光谱上制品的镜面反射率降低了至少15%。换言之,制品的镜面反射 率小于或等于基材本身的镜面反射率的约85%。但在某些情况下,相对于缺少本文所述整 合的减反射组分的类似或相同制品,能够在感兴趣的光谱上将制品的镜面反射率降低至少 75%。
[0078] 通常,该制品在整个可见光谱上的镜面反射率为小于约4%。但在一些情况下,该 制品在整个可见光谱上的镜面反射率可小于约3%、2%或甚至1%。
[0079] 在一个或多个实施方式中,该制品可显示降低的指纹或其他表面污染物(包括 油)的可见性。如图2A所示,在基材110上包含凸面构件120的制品110可消除来自其上 整合有凸面构件的玻璃基材表面的反射。因此,剩余仅有的反射表面是油性表面,因此降低 了总反射。为进行比较,图2B显示了具有多层、基于干扰的抗反射涂层130 (例如具有高折 射指数层132和低折射指数层134)的玻璃基材110。该多层、基于干扰的抗反射涂层130 不消除来自玻璃基材表面110的光反射,并且因此在与来自油性表面的反射合并时,总反 射是图2A所示具有凸面构件120的玻璃基材的反射的两倍。换言之,与具有多层、基于干 扰的抗反射涂层的玻璃基材相比,本发明所公开的一个或多个实施方式所述的具有凸面构 件的玻璃基材将指纹或其他含油表面污染的可见性降低了 2倍。
[0080] 本文所述制品可具有高耐久性。耐久性(也称作耐磨擦性(Crock Resistance)) 表示制品耐受布料的反复摩擦的能力。耐磨擦性测试是用来模拟服装或织物与制品的物理 接触,并且用来测定这类处理之后的耐久性。
[0081] 摩擦计(crockmeter)是用来测定受到这类摩擦的表面耐磨擦性的标准设备。摩 擦计使得样品与安装在负重臂端部的摩擦尖端或"指"直接接触。提供给摩擦计的标准指 状元件是直径为15毫米(mm)的固体丙烯酸类小棒。将清洁的标准摩擦布料小片安装在该 丙烯酸指上。然后以900克的压力将指状元件放置在样品上且该臂在样品上机械地重复往 复移动,以观察耐久性/耐磨擦性的变化。本文所述的测试中使用的摩擦计是马达驱动型, 其提供60转/分钟的均匀划摩(stroke)频率。在ASTM测试方法F1319-94中描述了摩擦 计测试,其标题为"用来测试由商用复制产品得到的图像的耐磨性和抗污性的标准测定方 法(Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products)",其内容通过引用全文纳入本文。
[0082] 本文所述制品的耐磨擦性或者耐久性是通过按照ASTM测试步骤F1319-94所述进 行特定次数的擦拭之后进行光学(例如反射率、雾度或者透明度)测量来测定的。一次"擦 拭"定义为用摩擦尖端或者指状元件进行两次划摩或者一个循环。
[0083] 在某些实施方式中,相对于擦拭前测量的初始反射率值,100次擦拭后本文所述制 品的反射率变化小于约15%。在一些情况下,相对于初始反射率值,1000次擦拭后本文所 述制品的反射率变化小于约15 %,且在其他实施方式中,相对于初始反射率值,5000次擦 拭后本文所述制品的反射率变化小于约15 %。
[0084] 本文所述制品还能够显示高耐刮擦性或硬度。使用ASTM测试方法D3363-05测 量耐刮擦性或硬度,其标题为"通过铅笔测试的膜硬度的标准测试方法(Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test)",其量级范围为9B(其代表最软和最不耐刮 擦类型的膜)至9H(其代表最硬和最耐刮擦类型的膜)。ASTM测试方法D3363-05的内容 通过引用全文纳入本文,如同全部列于下文。本文所述制品通常具有至少2H的耐刮擦性或 硬度。在某些实施方式中,该耐刮擦性或硬度可以是至少6H。
[0085] 通过下述非限制性实施例,进一步阐述本发明的各种实施方式。
[0086] 实施例:
[0087] 实施例1 :减反射制品的制诰
[0088] 通过从异丙醇(IPA)中3%胶体溶液中浸涂的方式,使用随机堆积的单层100nm 直径二氧化硅球涂覆〇. 7mm厚玻璃基材的2 X 2"样品,该玻璃基材含有包含以下物质的组 合物:61mol % < Si02< 75mol % ;7mol % < A1 203< 15mol % ;0mol % < B 203< 12mol % ; 9mol % < Na20 < 21mol % ;0mol % < K20 < 4mol % ;0mol % < MgO < 7mol % ;以及 Omol % 彡CaO彡3mol%。图3a - 3b显示这些样品的代表性扫描电子显微镜(SEM)图。
[0089] 随后,将这些样品置于充满水蒸汽的约600°C (蒸汽)和正常大气压下熔炉中。从 1至7小时,每经过一个小时提取两个样品。一旦取出熔炉并冷却至室温,即获取俯视和截 面SEM图像。代表性SEM图像示于图4a-4c。如图4所示,出现了显著和快速的熔合。在 蒸汽中的最初两个小时内,颗粒下沉/溶解至玻璃中,几乎最多至其直径的一半,且在7小 时内,所得表面是基本平的。其次,至少对于该实施例的加工条件(其中腔室中是约100% 的水蒸汽环境),颗粒与玻璃熔合,但颗粒之间不仅不熔合在一起,还在热液处理前在其彼 此相接触处发展出小空间或间隙。
[0090] 图5a - 5c分别显不600°C蒸汽中1、2和7小时后样品的反射光谱。
[0091] 实施例2 :减反射制品的制诰
[0092] 通过从IPA中3%胶体溶液中浸涂的方式,使用随机堆积的单层100nm直径二氧化 硅球涂覆〇. 7_厚玻璃基材的两个2X2"样品,该玻璃基材含有与实施例1相同的组合物。 一个样品在约600°C (蒸汽)和正常大气压下使用水蒸汽热液处理1小时,且另一个样品在 约600°C (蒸汽)下使用水蒸汽热液处理两小时。图6a-6b显示这些样品的代表性扫描电 子显微镜(SEM)图。图6a显不1小时热液处理后的样品,且图6b显不2小时热液处理后 的样品。
[0093] 通过从IPA中10%胶体溶液中浸涂的方式,使用随机堆积的单层200nm直径二氧 化硅球涂覆0. 7mm厚玻璃基材的两个2X2"样品,该玻璃基材含有与实施例1的玻璃基材 相同的组合物。一个样品在约600°C (蒸汽)和正常大气压下使用水蒸汽处理1小时,且另 一个样品在600°C (蒸汽)下使用水蒸汽处理两小时。图7a-7b显示这些样品的代表性扫 描电子显微镜(SEM)图。图7a显不1小时热液处理后的样品,且图7b显不2小时热液处 理后的样品。
[0094] 如图6a_6b和图7a_7b所示,热液处理实现了不同尺寸颗粒的熔合。在一些情况 下,如图7a_7b所示,当颗粒具有较大的直径时,热液处理似乎在缩短的颗粒层(truncated particle layer)的有效厚度(或者维持在下方玻璃基材表面上方的颗粒层的厚度)中产 生了较显著的变化,并因此实现了较高的熔合速度。换言之,与颗粒具有较小直径时相比, 颗粒具有较大直径时热液处理实现了较快的熔合(并更多地降低缩短的颗粒层的厚度)。
[0095]实施例3:减反射制品的制诰
[0096] 通过从IPA中10%胶体溶液中浸涂的方式,使用随机堆积的单层200nm直径二氧 化硅球涂覆0.7mm厚玻璃基材的两个2x22X2"样品,该玻璃基材含有与实施例1的玻璃基 材相同的组合物。在约600°C (蒸汽)和正常大气压下使用水蒸汽分别热液处理样品2. 5 小时(实施例3A)和3小时(实施例3B)。图8显示实施例3A和3B的总反射光谱(镜面 反射和漫反射的总和)。图8还显示,可见波长范围(390nm至790nm)中最低的平均反射 可在550nm达到低至0. 34% (每侧)。观察到熔合的程度随着热液处理时间的增加而增 加,因此保留在玻璃基材表面上方的缩短的颗粒层的厚度下降。如图8所示,最低反射波长 相应地迀移至较短(蓝色)波长。图9显示实施例3A -侧上的仅镜面反射光谱。如图9 所示,镜面反射低于总反射。具体而言,550nm处镜面反射为0. 25 %,而550nm处总反射为 0.34%。此外
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