具有光学涂层和易清洁涂层的玻璃制品的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，其中在首先施涂光学涂层和其次施涂ETC涂层的连续的步骤中，可将光学涂层如AR涂层和ETC涂层都施涂至玻璃基材制品，且使用基本上相同的过程，但在施涂所述光学涂层和ETC涂层期间的任意时间都不将所述制品暴露于大气。后处理所述制品来在沉积于所述基材上的ETC涂层和光学涂层之间形成强力的化学连接，并在ETC分子之间交联之后，在用#0钢丝绒和1厘米表面积1千克重量负载进行5500次磨损循环之后，所述制品的平均水接触角为至少70°。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 优先权 本申请根据35 U.S.C. § 120,要求于2011年11月30日提交的美国临时申请序列 号61/565024的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。 领域 本专利技术涉及用于制备具有光学涂层和在所述光学涂层上的易清洁涂层的玻璃制 品的改进方法。具体来说，本专利技术涉及一种方法，其中可使用相同的设备连续地实施施涂所 述光学涂层和易清洁涂层。
技术介绍
玻璃特别是化学强化的玻璃，已变成许多（如果不是多数）消费者电子产品的显 示屏的材料选择。玻璃尤其受到触摸屏产品的垂青，不管它们是小产品如手机、音乐播 放器、电子书阅读器和电子笔记本，还是更大的产品如计算机、自动售货机、机场自助服务 机和其他这种电子产品。许多这些产品中要求在玻璃上施涂减反射（AR）涂层，来减少 从玻璃反射的可见光，从而改善对比度和可读性，特别是当在直射阳光下使用该器件时。但 是，AR涂层的不足之一是它对表面污染的敏感性和低劣的耐刮擦可靠性。在AR涂层表面 上，AR涂层上的指纹和污点是非常显而易见的。因此，高度期望任意触摸器件的玻璃表面 是易清洁的。因此，许多器件具有施涂至玻璃表面的易清洁（ETC）涂层。 用于制备同时具有减反射涂层和易清洁涂层的现有方法要求使用不同的设备来 施涂该涂层，因此需要使用分开的制造工艺。基本步骤是提供玻璃制品；例如使用化学气相 沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）方法来施涂减反射（AR）涂层。 在目前现有技术方法中，将把光学涂覆的（例如AR涂覆的）制品从涂覆设备转移 至另一设备，来在所述AR涂层顶部施涂ETC涂层。虽然这些方法可制备同时具有AR涂层 和ETC涂层的制品，它们需要独立的工艺且因需要额外的加工而具有更高的产率损失。此 夕卜，因为在AR涂层和ETC涂层步骤之间的额外加工发生污染，它们还可导致最终产品的低 劣可靠性。此外，在光学涂层上涂覆ETC涂层的最先进的2步涂覆方法得到的涂层在触摸 应用中易于刮擦，其中用户通常使用手指来进入和使用器件上的应用，并随后希望使用布 来擦拭在触摸表面上形成雾度的手指油和水分。虽然可在施涂ETC涂层之前清洁AR涂覆 的表面，但这涉及额外的加工。所有额外的步骤导致更高的产品成本。因此，高度期望寻找 一种方法，其中可使用相同的基本步骤和设备来施涂两种涂层，由此降低制造成本。 概述 本专利技术涉及一种方法，其中在首先施涂光学涂层和其次施涂ETC涂层的连续的步 骤中，可将光学涂层如AR涂层和ETC涂层都施涂至玻璃基材制品，且使用基本上相同的过 程，但在施涂所述光学涂层和ETC涂层期间的任意时间都不将所述制品暴露于大气。可靠 的ETC涂层为玻璃表面、透明导电涂层（TCO)和光学涂层提供润滑。玻璃和光学涂层的耐 磨损性将比现有技术的2步涂覆法好上10倍，或者比通过原位一步法形成的没有ETC涂层 的AR涂层好上100-1000倍。此外，在设计阶段将ETC涂层看作光学涂层的一部分并加工， 从而不会改变光学性能。 光学涂层包括减反射涂层（ARC)、带通过滤器、边缘中性镜面涂层和束分离器、多 层高反射率涂层和边缘滤光器，以及用于其它光学目的的涂层（参见：《薄膜滤光器》（Thin Film Optical Filters),第3版，H?安格斯马克罗德（H.Angus Macleod)，物理出版社 (Institute of Physics Publishing)，布里斯托尔（Bristol)和费城（Philadelphia), 2001)。光学涂层可用于显示器、相机镜头、通讯组件、医疗和科学仪器，以及还可用于光致 变色设备、电致变色设备、光电设备和其他元件和设备。可在与光学涂层相同的腔室内在所 述光学涂层上施涂ETC涂层，或者可在分开的腔室内施涂ETC涂层，具用真空锁或隔离阀将 光学涂层腔室和一个或多个ETC涂层腔室分开。 原位涂覆方法的另一实施方式是等离子体增强的化学气相沉积（PECVD)方法，其 中将ARC沉积在基材上来形成例如但不限于，Si0 2/Ti02/Si02/Ti02基材制品，其中以所示 的顺序依次用SiO 2的前体四乙氧基硅烷（TEOS)和TiO2的前体异丙氧基钛（TIPT)涂覆所述 基材，SiO 2层是最后一层。（用等离子体增强的化学气相沉积来沉积用于减反射涂层的SiO2 和 TiO2 薄膜（Deposition of SiO2 and TiO2 thin films by plasma enhanced chemical vapor deposition for antireflection coating)，C?马提内特（C. Martinet)，V.帕里德 (V.Paillard), A.加奈尔（A. Gagnaire)，J.约瑟夫（J. Joseph),非晶体固体期刊（Journal of Non-Crystalline Solids)，第 216 卷，1997 年8 月 I 日，第 77-82 页）。在完成 ARC之 后，例如使用道康宁（Dow-Corning) DC2634和大金（Daikin) DSX和溶剂作为前体，在ARC的 SiO2封盖层顶部施涂ETC涂层。 TCO涂层包括ITO (氧化铟锡）、AZO (Al掺杂的氧化锌）、IZO (Zn稳定的氧化铟）、 In2O3和其它本
所公知的两元和三元氧化物化合物。 光学涂层包括高、中等和低折射率材料。示例性高折射率材料（n = 1. 7-3. 0) 是：ZrO2, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, Y2O3, Si3N4, SrTiO3 和 W03。一种示例中等折射率材料（n = 1. 6-1. 7)是Al2O3。示例低折射率材料（n = 1. 3-1. 6)是SiO2, MgF2, YF3, YbF3。光学涂层必 须包括至少一涂层周期来提供选定的光学功能，例如但不限于，减反射性质。在一种实施方 式中，光学涂层由多个周期组成，各周期由一种高折射率材料和一种低折射率材料或中等 折射率材料组成。虽然通常情况下，在各周期中使用相同的材料，但也可在不同的周期中使 用不同的材料。例如，在两周期的AR涂层中，第一周期可以仅为SiO 2，且第二周期可为TiO2/ SiO2。这种能力可用来设计复杂的含ARC的滤光器。在某些情况下，可使用单一材料来沉 积ARC，例如氟化镁，厚度大于50纳米。 PVD涂覆（溅射的或IAD-EB涂覆的ARC且热蒸发ETC)的主要优势之一是它是一 种冷过程，其中基材温度小于l〇〇°C，结果是不降低化学钢化玻璃的强度。术语IAD指 离子辅助的沉积，指在沉积涂层时来自离子源的离子轰击涂层。还可在涂覆之前，用离子 来清洁基材表面。 在一方面中，本专利技术涉及一种用于制备玻璃制品的方法，所述玻璃制品具有在所 述玻璃制品上的光学涂层和在所述光学涂层顶部的易清洁（ETC)涂层，所述方法包括： 提供涂覆设备，该涂覆设备具有用于沉积光学涂层和ETC涂层的至少一个腔室； 在所述至少一个腔室内提供用于所述光学涂层的至少一种源材料和用于所述ETC 涂层的源材料，其中当需要多种源材料来制备所述光学涂层时，在分开的源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备玻璃制品的方法，所述玻璃制品具有在所述玻璃制品中的光学涂层和在所述光学涂层顶部的易清洁ETC涂层，所述方法包括：提供涂覆设备，该涂覆设备具有用于沉积光学涂层和ETC涂层的至少一个腔室；在所述腔室内提供用于所述光学涂层的源材料和用于所述ETC涂层的源材料，其中当需要多种源材料来制备所述光学涂层时，在分开的源容器中各自提供所述多种源材料；提供待涂覆的衬底，所述基材具有长度、宽度和厚度，以及具有由所述长度和所述宽度形成的玻璃表面之间的至少一种边缘；将所述腔室排空至小于或等于10‑4托的压力；在所述基材上沉积所述光学涂层材料，以形成光学涂层；停止沉积所述光学涂层；在沉积所述光学涂层之后，在所述光学涂层顶部沉积所述ETC涂层；停止沉积所述ETC涂层；从所述腔室取出所述基材，由此提供具有光学涂层和ETC涂层的玻璃制品；以及在空气中或在相对湿度RH为40％<RH<100％的潮湿环境中，在60‑200℃的温度范围中将所述制品后处理5‑60分钟范围的时间，从而在所述ETC涂层和沉积在所述基材上的所述光学涂层之间形成强力的化学连接，并在ETC涂层分子之间形成交联；其中所述光学涂层是多层涂层，其由具有在1.7‑3.0范围的折射率的高折射率材料H、和选自(i)和(ii)中一种材料的交替层组成，(i)具有1.3‑1.6范围的折射率的低折射率材料L氧化物以及(ii)具有1.6‑1.7范围的折射率的中等折射率材料；铺设顺序为H(L或M)或者(L或M)H,且将各对H(L或M)或者(L或M)H的层认为是一涂层周期；以及所述H层和所述L(或M)层的厚度各自独立，在单个周期中各自在5纳米‑200纳米的范围。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.30 US 61/565,0241. 一种用于制备玻璃制品的方法，所述玻璃制品具有在所述玻璃制品中的光学涂层和 在所述光学涂层顶部的易清洁ETC涂层，所述方法包括： 提供涂覆设备，该涂覆设备具有用于沉积光学涂层和ETC涂层的至少一个腔室； 在所述腔室内提供用于所述光学涂层的源材料和用于所述ETC涂层的源材料，其中当 需要多种源材料来制备所述光学涂层时，在分开的源容器中各自提供所述多种源材料； 提供待涂覆的衬底，所述基材具有长度、宽度和厚度，以及具有由所述长度和所述宽度 形成的玻璃表面之间的至少一种边缘； 将所述腔室排空至小于或等于1〇_4托的压力； 在所述基材上沉积所述光学涂层材料，以形成光学涂层； 停止沉积所述光学涂层； 在沉积所述光学涂层之后，在所述光学涂层顶部沉积所述ETC涂层； 停止沉积所述ETC涂层； 从所述腔室取出所述基材，由此提供具有光学涂层和ETC涂层的玻璃制品；以及 在空气中或在相对湿度RH为40% <RH〈100%的潮湿环境中，在60-200°C的温度范围中 将所述制品后处理5-60分钟范围的时间，从而在所述ETC涂层和沉积在所述基材上的所述 光学涂层之间形成强力的化学连接，并在ETC涂层分子之间形成交联； 其中所述光学涂层是多层涂层，其由具有在1. 7-3. 0范围的折射率的高折射率材料H、 和选自（i)和（ii)中一种材料的交替层组成， (i)具有1. 3-1. 6范围的折射率的低折射率材料L氧化物以及（ii)具有1. 6-1. 7范围 的折射率的中等折射率材料；铺设顺序为H(L或M)或者（L或M)H，且将各对H(L或M)或 者（L或M) H的层认为是一涂层周期；以及 所述H层和所述L (或M)层的厚度各自独立，在单个周期中各自在5纳米-200纳米的 范围。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多层光学涂层中的周期数目范围是 2-20,且所述多层涂层的厚度范围是100纳米-2000纳米。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高折射率材料选自下组：ZrO2, HfO2, Ta2 05, Nb2O5, TiO2, Y2O3, Si3N4, SrTiO3 和 W03。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低折射率材料选...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·李，卢小锋，M·X·欧阳，张军红，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US