耐划抗反射涂层制造技术

本发明专利技术涉及具有抗反射涂层(5)的透明元件。抗反射涂层(5)包括四个层(51、52、53、54)并且设置为反射光的色位对层厚的变化具有减小的依赖性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及光干涉涂层。更具体地，本专利技术涉及与高耐划性相关的抗反射涂层。
技术介绍
用于便携式电子设备、例如智能手机或平板电脑的显示器的化学钢化玻璃是已知的。通常铝硅酸盐玻璃用作这些显示器的盖玻璃。这些铝硅酸盐玻璃通常在波长为550nm时具有大于1.5的折射率。化学钢化盖玻璃用于视觉显示器也是已知的并且是常例。由于化学钢化(在化学钢化期间玻璃的钠离子与来自盐浴的钾离子交换)，几微米厚的表面附近的区域中富含钾。那里钾的含量处于在高达质量百分比几的范围中。通过化学钢化，实现弯曲强度以及耐划伤强度的提升。然而，在典型的产品使用短时间之后，将发现划伤形式的表面损坏。例如，虽然化学钢化防止了玻璃受到弯曲应力时容易破碎，因为预压应力防止或延迟了例如由划伤而导致的裂纹的扩大，但是划伤仍然无法避免。是疏油的或疏水的或双疏的防指纹涂层(AFP)能涂覆到玻璃，以便不产生指纹或至少很容易地清除指纹。现在的产品通常具有非永久防指纹的AFP，使得容易清洁和减少指纹的明显性的作用只持续几个月。AFP通常是局部有机层，该局部有机层非常薄地涂覆以便是不旋光的。因此产品的反射性主要由玻璃表面限定。因此，在垂直入射时，约百分之四的光在玻璃表面处被反射，这是令人烦恼的，特别是在明亮情况下，例如阳光下，并且限制了显示器的内容的可读性。抗反射涂层用于避免玻璃表面的反射是已知的。根据实践，抗反射涂层由涂覆在玻璃基底的一个侧面或两个侧面上的几层构成。根据产品的应用，期待机械稳定的、即耐损坏或耐划伤设计的抗反射系统。光学抗反射涂层的普遍目的主要是均匀地抑制电磁光谱的可见部分的反射，如果可能的话，从而没有源自不均匀的剩余反射的色彩显著性。这种色彩中性的、耐划的抗反射涂层的示例在US2012/0212826A1中被公开。在手机盖的制造工艺期间，上述的玻璃可在背对使用者的侧面(即，盖的后面，其通常为黑或白色的)上设有装饰性印刷物。通常，制造商的公司名字或产品名字以银字的方式印刷。抗反射涂系统通常由多个层构成，特别是在希望在大部分的可见光谱上而不是仅在特定的波长下均匀地避免反射的情况下。两个相继的层具有不同的折射率。具有较高折射率的层与具有较低折射率的层交替。取决于波长的反射比轮廓是界面处的各反射相互作用的结果。均匀的中性色彩反射是光学层厚度的完美匹配的顺序的结果，即折射率和层厚的乘积。如果一层或多层被修改，反射条件将改变，因而反射结果将改变，特别是反射的颜色坐标或色位。例如，层厚度方面与工艺相关的变化(就像在样品载体中不同位置处发生的那样)或生产批次之间的变化因而导致色位的强烈的变化。根据层厚度的变化的程度，将引起色位特别明显的变化，因而降低生产产量。
技术实现思路
因此，本专利技术基于以下目的，提供一种抗反射系统，该抗反射系统呈现对玻璃基底的良好的附着性和高的耐划性，是防指纹涂层的良好的基础，特别是在层厚度的典型的工艺有关的变化的情况下色位仅有很小的变化。本专利技术特别设计包括具有四层的抗反射涂层的透明元件。该抗反射涂层根据以上目的设计，使得反射光的色位对层厚度的变化呈现减小的依赖性。根据本专利技术的抗反射干扰层系统包括一系列的交替的具有较高折射率的层和具有较低折射率的层。因此，折射率在层与层之间交替地增大和减小。该层系统包括至少四层。通过使用用于至少一个具有较高折射率的层的透明硬质材料获得高耐划性。已经发现，在一个四层的抗反射涂层中，通过使用多于两种材料能获得色位的与层厚相关的变化的减小。涂覆在基底上的第一高折射率层应具有折射率n中，折射率n中在进一步更高折射率层n高的折射率和低折射率层n低的折射率之间。因此，本专利技术提供片状元件，其包括：在可见光谱范围中透明的片状基底；和沉积在基底上的抗反射涂层，其中该抗反射涂层包括：四个连续的层，其中各相邻层在折射率方面是不同的，使得折射率在层与层之间交替地增大和减小，使得具有较低折射率的层与具有较高折射率的层交替。四个层中的最底层是折射率较高的层并因而具有比相邻的第二底层更高的折射率。四个层现在具有至少三种不同的折射率，使得与基底相邻的并且具有更高折射率的最底层的折射率小于折射率进一步更高的层的折射率。折射率更高的最底层所具有的折射率在1.665和1.795之间，优选小于1.790，更优选小于1.785。具有较高折射率的最底层优选由含氧材料制成。由于这些特点，片状元件在层厚变化的情况下特别地呈现小的颜色坐标的变化。与基底相邻的抗反射涂层的最底层优选是氮氧化物层或氧化物层。包括硅或铝或这两种材料的混合物的氮氧化物层是特别合适的，因为这些材料是高度透明的并且同时是硬质的，并且在涂布工艺期间能通过氧含量对折射率进行很好地调整和适应。通常也能使用多种组分用于层的组成。例如，根据本专利技术的一个实施例，想到最底层包含氮氧化物或氧化物形式的至少三种不同组分，合计为总组成的1原子百分比以上。使用氮氧化物有助于形成多层抗反射涂层系统，因为氮氧化硅或氮化铝、氮氧化铝、或铝和硅的混合物的氮化物或氮氧化物也能用于具有进一步更高折射率的硬质材料层。因为后者的折射率应更高，所以其氧含量更低。因此根据本专利技术的实施例想到具有较高折射率的两个层是氮氧化硅层或氮氧化铝层或氮氧化硅和氮氧化铝的混合物，其中具有较高折射率的最底层比具有进一步更高折射率的层具有更高的氧含量。如果期望利用溅射工艺形成纯氧化(oxidisches)层系统，那么只有氧能用作活性气体。活性气体的混合物被排除。但是，能利用由至少两种材料构成的合金靶以此方式生产根据本专利技术的抗反射层系统，使得一种材料的氧化物具有高折射率而另一材料的氧化物具有低折射率。通过仔细选择合金靶的成分，现在能通过溅射工艺在含氧工艺气氛中生产混合的氧化物，就较高折射率而言这满足了以上要求，但该较高折射率低于具有进一步更高折射率的层的折射率。这里提到的不排除其他选择的实例是具有锆添加物的硅靶或具有锆添加物的铝靶。在上面已经说明的，最底层的形成中涉及多于两个组分也是可行的。具体地，可包含在氮氧化物或氧化物形式的至少三种不同组分，合计为总组成的1原子百分比以上。例如，除了Si和Al，可包含比例为1或更多原子百分比的一种其他组分，并且这种其他组分可以氧化物形式或氮氧化物的形式被并入。抗反射涂层的该系列的四个层最优选直接涂覆于基底。因此，基底表面直接与抗反射涂层的该系列的四个层相邻。根据本专利技术的特别优选的实施例，含氟有机膜可涂覆在抗反射涂层上。这种层可特别形成为氟有机分子单层、优选具有1nm至20nm的层厚、更优选具有1nm至10nm的层厚。含氟有机膜可例如是疏油涂层。已经发现以下的层系统不仅有效地降低指纹的明显度和提供易清洁性，而且被这样涂布的化学钢化玻璃基底和因而获得的本专利技术的元件特别有助于防止划伤，在该层系统中，额外的含氟有机膜添加到抗反射涂层上，该抗反射涂层包括厚的硬质材料上层，该硬质材料上层具有抗反射涂层的最大厚度。这归因于以下的事实，另外的含氟有机膜可能减小了表面的摩擦系数使得表面的损坏更小。为了沉积根据本专利技术的抗反射涂层，优选采用溅射工艺，特别是反应溅射法。附图说明现在参考附图并通过示例性实施例对本专利技术进行说明。在附图中相同的附图标记指代相同或类似的层。在附图中：图1示出具有四层的抗反射涂层的基底；图2示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片状元件(1)，其包括：‑在可见光谱范围中透明的基底(3)；和‑沉积在所述基底(3)上的抗反射涂层(5)，所述抗反射涂层(5)包括：四个相继的层(51、52、53、54)，其中各相邻层在其折射率方面不同，使得折射率在层与层之间交替地增大和减小，使得具有较低折射率的层(52、54)与具有较高折射率的层交替；并且其中四个层(51、52、53、54)的最底层(51)是较高折射率的层，其具有比相邻的第二底层(52)更高的折射率；其中四个层(51、52、53、54)有至少三种不同的折射率，使得与所述基底(3)相近的具有较高折射率的所述最底层(51)的折射率小于具有进一步更高折射率的层(53)的折射率，其中，具有较高折射率的所述最底层(51)的折射率在1.665和1.795之间，优选小于1.790，更优选小于1.785，并且其中，具有较高折射率的所述最底层(1)由含氧材料制成，因而所述片状元件(1)在层厚变化的情况下特别呈现低的色位变化。

【技术特征摘要】
2015.09.04 DE 102015114877.31.一种片状元件(1)，其包括：-在可见光谱范围中透明的基底(3)；和-沉积在所述基底(3)上的抗反射涂层(5)，所述抗反射涂层(5)包括：四个相继的层(51、52、53、54)，其中各相邻层在其折射率方面不同，使得折射率在层与层之间交替地增大和减小，使得具有较低折射率的层(52、54)与具有较高折射率的层交替；并且其中四个层(51、52、53、54)的最底层(51)是较高折射率的层，其具有比相邻的第二底层(52)更高的折射率；其中四个层(51、52、53、54)有至少三种不同的折射率，使得与所述基底(3)相近的具有较高折射率的所述最底层(51)的折射率小于具有进一步更高折射率的层(53)的折射率，其中，具有较高折射率的所述最底层(51)的折射率在1.665和1.795之间，优选小于1.790，更优选小于1.785，并且其中，具有较高折射率的所述最底层(1)由含氧材料制成，因而所述片状元件(1)在层厚变化的情况下特别呈现低的色位变化。2.根据前述权利要求所述的片状元件(1)，其中所述基底(3)是玻璃基底，特别是化学钢化玻璃基底。3.根据前述两个权利要求中任一项所述的片状元件(1)，其中与所述基底(3)相近的所述抗反射涂层(5)的所述最底层(51)是氮氧化物层、优选包含硅或铝、或硅和铝，或是氧化物层、特别是含ZrO2的层；以及或者其中两个具有较高折射率的层(51、53)是氮氧化硅层，其中具有较高折射率的最底层(51)相比于具有进一步更高折射率的层(53)具有更高的氧含量；以及/或者其中所述最底层(51)所含的氧的范围为5至10原子百分比，或其中在氮氧化物中以原子百分比计的氧与氮的含量的比的范围为0.41至1.02。4.根据前述权利要求中任一项所述的片状元件(1)，其中作为四层的所述抗反射涂层(5)的第二顶层的具有较高折射率的上层是四个层(51、52、53、54)中具有最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·达姆，C·海茵，A·哈恩，S·穆特，S·里布萨门，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE