用于红外线传感器的具高硬度及抗反射性质的盖制品的制作方法

本发明涉及用于电子装置的耐用及/或防刮盖制品，更特别地，涉及用于红外线传感器及其他传感器的耐用及/或防刮盖制品。

背景技术：

1、盖制品通常用于保护电子产品内的关键装置，以提供用于输入及/或显示的用户接口、及/或许多其他功能。此类产品包括移动装置，诸如智能型手机、mp3播放器及计算机平板。盖制品也包括建筑制品、运输制品(例如，用于汽车应用、火车、飞机、海船等的制品)、电器制品或需要一定透明度、抗刮性、耐磨性或其组合的任何制品。

2、就最大透光率及最小反射率来说，这些应用通常需要抗刮性及强光学性能特性。此外，一些盖应用要求在反射及/或透射中表现或感知的色彩不会随着视角的改变而可察觉地改变。在显示器应用中，这是因为，若反射或透射中的色彩随着视角改变至可察觉的程度，则产品的用户将感知显示器的色彩或亮度的改变，这会减少显示器的感知质量。在其他应用中，色彩的改变可能会对美学要求或其他功能要求产生负面影响。

3、最近，红外线(infrared，ir)传感器越来越多地部署于这些相同的应用中，举例来说，lidar或飞行时间红外线感测的应用中，诸如用于相机焦点及面部识别的距离感测。这些ir传感器(其可包括ir相机)通常在历史上已开发的半导体ir组件的波长下操作，由半导体能带间隙因素(例如，硅、砷化镓(gaas)、锗、磷化铟(inp)、ingaas、gainasp、algainas、(ga)inas+量子点以及gainnas(sb)发射及吸收波长)、稀土及其他发射元素及化合物(例如，铒、镱、钕钇铝石榴子石)的发射波长以及电信(例如，二氧化硅光纤)透明窗口因素，以及在约1260-1675nm的波长窗口内操作的波长分多任务电信应用所驱动。典型的示例性波长包括在850nm、940nm、1060nm、1260nm、1310nm及1550nm周围的中心波长处或附近(例如，在50nm内)的那些波长。

4、通过使用各种抗反射涂层，可改善盖制品的光学性能。然而，已知的抗反射(anti-reflective，ar)涂层容易受到磨耗、磨损及/或刮擦损伤。此类磨耗、磨损及刮擦损伤可能会损害通过ar涂层所达成的任何光学性能改善。此外，一些已知的抗反射涂层在可见光谱中表现出良好的性能，但在由ir传感器所利用的红外线光谱(例如，1000-1700nm)中也表现出高反射率及/或低透射率。

5、此外，采用玻璃或玻璃陶瓷基板及外分层膜的传统盖制品可能会整体机械性能降低。具体来说，在这些基板上包括外分层膜及ar涂层，在光学性能及某些机械性质(例如，抗刮性)方面提供了优势；然而，这些基板与外分层膜的传统组合(例如，为改善的抗刮性而优化有高模数及/或硬度)导致所得制品的强度水平较差。应注意，基板上外分层膜的存在会不利地降低制品的强度水平，使其低于没有外分层膜的裸露形式的基板的强度。

6、因此，需要用于电子装置(例如，其采用ir传感器)的盖制品，这些盖制品是耐用(例如，具有高硬度、耐损坏性及/或残留强度)及/或抗刮擦的，具有改善的光学性能(例如，低反射率及/或高透射率)，特别在包括可见光及红外光两者的光谱中或红外光的光谱中。

技术实现思路

1、根据本发明的方面，提供一种用于传感器的盖制品，包括：基板，包含50μm至5000μm的厚度、外主要表面及内主要表面，其中外主要表面与内主要表面彼此相对；及外分层膜，设置于基板的外主要表面上。基板是化学强化玻璃基板或玻璃陶瓷基板。盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。

2、根据本发明的另一方面，提供一种用于传感器的盖制品，包括：基板，包含50μm至5000μm的厚度、外主要表面及内主要表面，其中外主要表面与内主要表面彼此相对；及外分层膜，设置于基板的外主要表面上。基板是化学强化玻璃基板或玻璃陶瓷基板。外分层膜表现出至少8gpa的硬度，如用berkovich压头硬度试验自外分层膜的最外表面至约100nm至约500nm的深度所测量的。此外，盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。

3、根据本发明的进一步方面，提供一种用于传感器的盖制品，包括：基板，包含50μm至5000μm的厚度、外主要表面及内主要表面，其中外主要表面与内主要表面彼此相对；及外分层膜，设置于基板的外主要表面上。基板是化学强化玻璃基板或玻璃陶瓷基板。外分层膜包含多个交替的高折射率层与低折射率层。高折射率层中的每一个包含氮化物或氧氮化物，且折射率大于低折射率层中的每一个的折射率。外分层膜包含具有约80nm至10000nm厚度的抗刮层。低折射率层中的一者是界定外分层膜的最外表面的帽层，且帽层具至少110nm的厚度。此外，外分层膜包含抗刮层上方的抗反射区，且抗反射区包含约100nm至约525nm的厚度。此外，抗反射区的低折射率层包含小于275nm的总厚度。此外，外分层膜表现出至少8gpa的硬度，如用berkovich压头硬度试验自外分层膜的最外表面至约100nm至约500nm的深度所测量的。此外，盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对自1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。

4、根据本发明的进一步方面，提供一种用于传感器的盖制品，包括：基板，包含50μm至5000μm的厚度、外主要表面及内主要表面，其中外主要表面与内主要表面彼此相对；及外分层膜，设置于基板的外主要表面上。基板是化学强化玻璃基板或玻璃陶瓷基板。盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。此外，外分层膜表现出大于或等于700mpa的剩余压应力及大于或等于140gpa的弹性模数。

5、根据本发明的进一步方面，提供一种盖制品，包括：玻璃陶瓷基板，包含第一主要表面及第二主要表面，该些主要表面彼此相对；及外分层膜，界定一外表面，外分层膜设置于第一主要表面上。盖制品表现出大于15gpa的硬度，如通过berkovich硬度试验在距离外分层膜的外表面约125nm的压头深度处所测量的。另外,盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。

6、额外特征及优势将在以下详细描述中阐述，且本领域技术人员将自该描述或通过实践本文所述的实施例，包括以下详细描述、权利要求书以及附图而容易地看出部分特征及优势。

7、应理解，前述一般性描述及以下详细描述仅是示例性的，旨在提供用于理解权利要求书的性质及特征的概述或框架。包括附图以提供进一步的理解，并并入本说明书中，构成本说明书的一部分。附图图示一或多个实施例，并与说明书一起用于解释各种实施例的原理及操作。

技术特征：

1.一种用于一传感器的盖制品，包含：

2.根据权利要求1所述的盖制品，其中所述外分层膜包含抗刮层，所述抗刮层包含氮化物或氧氮化物并具有约80nm至10000nm的厚度。

3.根据权利要求2所述的盖制品，其中所述外分层膜包含折射率梯度。

4.根据权利要求2所述的盖制品，其中所述外分层膜包含多个交替的高折射率层与低折射率层，且其中所述高折射率层中的每一个包含氮化物或氧氮化物，并具有比所述低折射率层中的每一个的折射率大的折射率。

5.根据权利要求4所述的盖制品，其中所述低折射率层中的一者是界定所述外分层膜的最外表面的帽层，所述帽层具有至少110nm的厚度，且进一步地其中所述外分层膜包含所述抗刮层上方的抗反射区，所述抗反射区的所述低折射率层包含小于275nm的总厚度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长进一步表现出大于85％的双表面平均透射率。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长表现出小于5％的第一表面平均反射率。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°的一入射角下对800nm至1000nm的波长进一步表现出2％至5％的一第一表面平均反射率。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品对0°至90°的所有入射角进一步表现出第一表面反射cie色彩，其中a*为-10至+10，b*为-12至+5(cie坐标b*)，以上是根据在d65光源照射下所测量的。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在约8°的入射角下表现出小于2％的第一表面平均光反射率。

11.根据权利要求2及4-10中任一项所述的盖制品，其中所述抗刮层及所述高折射率层中的每一个包含sinx或sioxny。

12.根据权利要求2及4中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜包含所述抗刮层上方的抗反射区，且所述抗反射区包含至少五个交替的高折射率层与低折射率层。

13.根据权利要求2及4-12中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜包含所述抗刮层与所述基板之间的光学干扰层，所述光学干扰层包含交替的高折射率层与低折射率层。

14.根据权利要求5-13所述的盖制品，其中所述帽层的所述厚度为110nm至约200nm。

15.根据权利要求5-14所述的盖制品，其中相邻于所述帽层的高折射率层具有约10nm至小于150nm的厚度。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出大于或等于700mpa的剩余压应力以及大于或等于140gpa的弹性模数。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的盖制品，其中所述基板是玻璃陶瓷，其包含大于85gpa的弹性模数以及大于0.8mpa·√m的断裂韧性。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出700mpa至1100mpa的剩余压应力以及140gpa至200gpa的弹性模数。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出140gpa至180gpa的弹性模数。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至1200mpa的剩余表面压应力以及5μm至150μm的压缩深度(doc)。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的盖制品，其中所述基板进一步表现出80mpa至200mpa的最大中心张力(ct)值，且进一步地其中所述基板具有约1.5mm或更小的厚度。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至400mpa的剩余表面压应力。

23.根据权利要求1-22中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的所述外表面处于张力下的环上环试验中表现出800mpa或更大的平均破坏应力。

24.一种用于智能型手机的玻璃屏幕保护器，包含：

25.一种消费电子产品，包含：

26.一种用于传感器的盖制品，包含：

27.根据权利要求26所述的盖制品，其中所述外分层膜包含折射率梯度。

28.根据权利要求26所述的盖制品，其中所述外分层膜包含多个交替的高折射率层和低折射率层，且其中每个高折射率层包含氮化物或氧氮化物，并且每个高折射率层的折射率大于每个低折射率层的折射率。

29.根据权利要求28所述的盖制品，其中所述外分层膜包含具有约80nm至10,000nm厚度的抗刮层，并且进一步地其中所述外分层膜在抗刮层上方包含抗反射区，且所述抗反射区的厚度约为100nm至约525nm。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长进一步表现出大于85％的双表面平均透射率。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长表现出小于5％的第一表面平均反射率。

32.根据权利要求26至31中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在大约8°的入射角下表现出小于2％的第一表面平均光反射率。

33.根据权利要求26至32中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在8°的入射角下对800nm至1000nm的波长进一步表现出2％至5％的第一表面平均反射率。

34.根据权利要求26至33中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品对0°至90°的所有入射角进一步表现出第一表面反射cie色彩，其中a*为-10至+10，b*为-12至+5(cie坐标b*)，以上是根据在d65光源照射下所测量的。

35.根据权利要求29至34中任一项所述的盖制品，其中所述抗刮层和所述每个高折射率层包含sinx或sioxny。

36.根据权利要求28至35中任一项所述的盖制品，其中所述抗反射区包含至少五个交替的高折射率层和低折射率层。

37.根据权利要求26至36中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出大于或等于700mpa的剩余压应力和大于或等于140gpa的弹性模数。

38.根据权利要求26至37中任一项所述的盖制品，其中所述基板是包含大于85gpa的弹性模数和大于0.8mpa·m的断裂韧性的玻璃陶瓷。

39.根据权利要求26至38中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出700mpa至1100mpa的剩余压应力和140gpa至200gpa的弹性模数。

40.根据权利要求26至39中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出140gpa至180gpa的弹性模数。

41.根据权利要求26至40中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至1200mpa的剩余表面压应力和5微米至150微米的压缩深度(doc)。

42.根据权利要求26至41中任一项所述的盖制品，其中所述基板进一步表现出80mpa至200mpa的最大中心张力(ct)值，并且进一步其中所述基板的厚度约为1.5毫米或更小。

43.根据权利要求26至42中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至400mpa的剩余表面压应力。

44.根据权利要求26至43中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的外表面处于张力下的环上环试验中表现出800mpa或更大的平均破坏应力。

45.根据权利要求26至44中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在大约8°的入射角下表现出小于2％的第一表面平均光反射率。

46.一种用于智能型手机的玻璃屏幕保护器，包含：

47.一种消费电子产品，包含：

48.一种用于传感器的盖制品，包含：

49.根据权利要求48所述的盖制品，其中所述盖制品进一步表现出在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长大于85％的双表面平均透射率。

50.根据权利要求48或49所述的盖制品，其中所述盖制品进一步表现出在60°的入射角下对1000nm至1700nm的红外波长大于75％的双表面平均透射率。

51.根据权利要求48至50中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品表现出在8°至40°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的红外波长小于5％的第一表面平均反射率。

52.根据权利要求48至51中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品进一步表现出在8°的入射角下对800nm至1000nm的波长2％至5％的第一表面平均反射率。

53.根据权利要求48至52中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品进一步表现出在0°至90°的所有入射角下第一表面反射cie色彩，其中a*为-10至+10，b*为-12至+5(cie坐标b*)，以上是根据在d65光源照射下所测量的。

54.根据权利要求48至53中任一项所述的盖制品，其中所述抗刮层和每个高折射率层包含sinx或sioxny。

55.根据权利要求48至54中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品表现出在大约8°的入射角下小于2％的第一表面平均光反射率。

56.根据权利要求48至55中任一项所述的盖制品，其中所述帽层的厚度为110nm至约200nm。

57.根据权利要求48至56中任一项所述的盖制品，其中相邻于所述帽层的高折射率层的厚度约为10nm至小于150nm。

58.根据权利要求48至57中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出大于或等于700mpa的剩余压应力和大于或等于140gpa的弹性模数。

59.根据权利要求48至58中任一项所述的盖制品，其中所述基板是包含大于85gpa的弹性模数和大于0.8mpa·√m的断裂韧性的玻璃陶瓷。

60.根据权利要求48至59中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出700mpa至1100mpa的剩余压应力和140gpa至200gpa的弹性模数。

61.根据权利要求48至60中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出140gpa至180gpa的弹性模数。

62.根据权利要求48至61中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至1200mpa的剩余表面压应力和5微米至150微米的压缩深度(doc)。

63.根据权利要求48至62中任一项所述的盖制品，其中所述基板进一步表现出80mpa至200mpa的最大中心张力(ct)值，并进一步其中所述基板的厚度约为1.5毫米或更小。

64.根据权利要求48至63中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至400mpa的剩余表面压应力。

65.根据权利要求48至64中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的外表面处于张力下的环上环试验中表现出800mpa或更大的平均破坏应力。

66.一种用于智能手机的玻璃屏幕保护器，包含：

67.一种消费电子产品，包含：

68.一种用于传感器的盖制品，包含：

69.根据权利要求68所述的盖制品，其中所述外分层膜包含具有约80nm至10,000nm厚度的抗刮层，所述抗刮层包含氮化物或氧氮化物。

70.根据权利要求69所述的盖制品，其中所述外分层膜包含折射率梯度。

71.根据权利要求69所述的盖制品，其中所述外分层膜包含多个交替的高折射率层和低折射率层，其中每个高折射率层包含氮化物或氧氮化物，并且所述每个高折射率层的折射率大于每个低折射率层的折射率。

72.根据权利要求68至71中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出700mpa至1100mpa的剩余压应力和140gpa至200gpa的弹性模数。

73.根据权利要求68至72中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出140gpa至180gpa的弹性模数。

74.根据权利要求68至73中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至1200mpa的剩余表面压应力和5微米至150微米的压缩深度(doc)。

75.根据权利要求68至74中任一项所述的盖制品，其中所述基板进一步表现出80mpa至200mpa的最大中心张力(ct)值，并且进一步其中所述基板的厚度约为1.5毫米或更小。

76.根据权利要求68至75中任一项所述的盖制品，其中所述基板具有200mpa至400mpa的剩余表面压应力。

77.根据权利要求68至76中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的外表面处于张力下的环上环试验中表现出800mpa或更大的平均破坏应力。

78.根据权利要求68至77中任一项所述的盖制品，其中所述基板是包含大于85gpa的弹性模数和大于0.8mpa·√m的断裂韧性的玻璃陶瓷。

79.一种用于智能型手机的玻璃屏幕保护器，包含：

80.一种消费电子产品，包含：

81.一种用于传感器的盖制品，包含：

82.根据权利要求81所述的盖制品，其中：

83.根据权利要求81或82所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出大于或等于700mpa的剩余压应力和大于或等于140gpa的弹性模数。

84.根据权利要求81至83中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出700mpa至1100mpa的剩余压应力和140gpa至200gpa的弹性模数。

85.根据权利要求81至84中任一项所述的盖制品，其中所述外分层膜表现出140gpa至180gpa的弹性模数。

86.根据权利要求81至85中任一项所述的盖制品，其中所述玻璃陶瓷基板具有200mpa至1200mpa的剩余表面压应力和5微米至150微米的压缩深度(doc)。

87.根据权利要求81至86中任一项所述的盖制品，其中所述玻璃陶瓷基板进一步表现出80mpa至200mpa的最大中心张力(ct)值，并且进一步其中所述玻璃陶瓷基板的厚度约为1.5毫米或更小。

88.根据权利要求81至87中任一项所述的盖制品，其中所述玻璃陶瓷基板具有200mpa至400mpa的剩余表面压应力。

89.根据权利要求81至88中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的外表面处于张力下的环上环试验中表现出700mpa或更大的平均破坏应力。

90.根据权利要求81至89中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品在所述外分层膜的外表面处于张力下的四点弯曲试验中表现出500mpa或更大的平均破坏应力。

91.根据权利要求81至90中任一项所述的盖制品，其中所述盖制品表现出大于17gpa的硬度，所述硬度是通过berkovich硬度测试在所述外分层膜的外表面至大约125nm的压痕深度处测量的。

92.一种用于智能型手机的玻璃屏幕保护器，包含：

93.一种消费电子产品，包含：

技术总结
本文描述一种用于传感器的盖制品，包括：基板，包含50μm至5000μm的厚度、外主要表面及内主要表面；及外分层膜，设置于外主要表面上。基板是化学强化玻璃基板或玻璃陶瓷基板。盖制品在8°至60°的至少一个入射角下对1000nm至1700nm的波长表现出小于10％的第一表面平均反射率。

技术研发人员：杰明·阿明,詹森·托马斯·哈里斯,尚登·迪伊·哈特,卡尔·威廉·科赫三世,卡洛·安东尼·科西克·威廉姆斯,林琳,亚历山大·米歇尔·马约莱,文东建,吴定烘,詹姆斯·约瑟夫·普莱斯,沙琳·玛丽·史密斯,阿南塔纳拉亚南·萨勃拉曼尼亚,利耶卡·乌克兰奇克,徐廷戈
受保护的技术使用者：康宁公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11