[发明专利]包括耐磨层的层压件、包括所述层压件的设备及制造所述层压件的方法

说明书

公开了一种层压件(100)，其包括设置在光学透射衬底(103)的表面(102)上的耐磨层(101)，其中，所述层包括延伸远离所述表面的材料的空间上分离的突起(104)的图案，以及所述突起之间插入的二氧化硅(105)，其中，所述材料具有根据ASTM E384努氏硬度标准测量的大于二氧化硅的努氏硬度的努氏硬度。还公开了一种包括包含层压件的光学透射部件的设备，以及制造所述层压件的方法。

技术领域

本发明涉及一种包括设置在光学透射衬底的表面上的耐磨层的层压件，以及包括所述层压件的设备。本发明还涉及制造所述层压件的方法。

背景技术

诸如窗玻璃或触摸屏的光学界面理想地将是耐刮擦和呈现低反射率两者的。耐刮擦性由光学界面承受来自常见材料的磨损的能力确定。一种这样的常见材料是二氧化硅，其是沙子的常见成分。二氧化硅具有800-900g_F·mm^-2的努氏硬度(HK)，其是根据ASTM E384努氏硬度标准测量的。因此，如果要将光学界面制造为比二氧化硅更硬(即，使得其具有例如大于1000g_F·mm^-2的努氏硬度)，则其将能够抵抗沙子的磨损。

该问题可以通过采用诸如蓝宝石的硬质光学透射材料代替玻璃来解决，以便防止由于与沙子(二氧化硅)、钥匙(钢制品)等的接触引起的常见刮擦。然而，增加的材料硬度倾于与增加的折射率一致，因为这两个性质与材料的密度有关，使得较硬的材料引起增加的反射率(并且因此较低的透射率)，这对于光学界面应用而言显然是不期望的。例如，诸如蓝宝石(HK＝2000g_F·mm^-2)和金刚石(HK＝7000g_F·mm^-2)的硬质材料分别具有1.78和2.4的折射率。例如，蓝宝石的较高折射率意味着其反射率接近玻璃的反射率的两倍。这在诸如手表表面和触摸屏的应用中尤其不利，其中，光从空气穿过，通过光学界面，并且返回到空气中；因此在进入和离开光学界面两者时发生反射。

增加的反射率的问题可以通过将防反射涂层应用于硬质材料(例如蓝宝石)来解决，但是这可能不改进抗刮擦性，因为这样的涂层(例如MgF ₂(HK＝415g_F·mm^-2)或聚合物层倾于比它们所应用于的硬质材料更软。

备选地，较硬的保护层能够被应用到较软的材料(例如玻璃)，以便保护较软的材料免受磨损。保护层可以例如应用于保护暴露于环境的光学界面的表面。然而，这也具有硬质材料可以在空气-保护层界面处和保护层-软材料界面两者处增加反射率(并因此降低透射率)的问题。此外，当将这种硬质层应用在较软的材料上(例如玻璃上)时，耐磨性可能不显著改进，因为由于由较软的材料不充分支撑，硬质材料在刮擦时能够破裂。

图案化层已经被示出为改进(即降低)反射率。具体地，这样的图案化层能够是纳米结构的(即，由具有几百纳米或更小的区域中的尺寸的特征形成的)，使得它们的反射率能够降低到例如每个界面小于1％。该降低的反射率是由于纳米结构层，其包括形成特征的材料和插入特征之间的空气两者；空气有助于降低图案化层的总折射率，使得空气-图案化层界面处的反射率可以被降低。然而，这种纳米结构层倾向于易碎，使得它们易受损坏。这样的层也能够由例如可以变得插入纳米尺寸的特征之间的皮肤残留物污染，从而有害于图案化层的光学性质。

发明内容

本发明寻求提供一种层压件，其包括设置在光学透射衬底的表面上的耐磨层，所述层比常规图案化层更鲁棒并且更不易受污染物的影响。

本发明还寻求提供一种包括所述层压件的设备。

本发明还寻求提供一种制造所述层压件的方法。

本发明由独立权利要求定义。从属权利要求提供有利的实施例