用于基材的有力地结合的铝和疏油/疏水涂层制造技术

提供了具有有力地结合的疏油/疏水(O/H)涂层的光学品质镜，以及用于制备和使用这种涂层和镜的方法。所述O/H涂层是薄膜涂层，其导致水和油形成球，并变得可容易地从镜面移去，并因此改善镜的清洁性、抗污染性和使用寿命。抗污染性和使用寿命。抗污染性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基材的有力地结合的铝和疏油/疏水涂层
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月9日提交的美国临时专利申请第63/049,951号的权益，其整体通过引用纳入本文中。


[0003]本公开内容大体上涉及用于基材的涂层，且具体地涉及有力地结合(energetically bonded)的铝和疏油/疏水(O/H)基材涂层以及用于形成和使用涂层的方法。

技术介绍

[0004]可将包括诸如铝、金、银的材料以及介电材料的涂层施加到玻璃制品上以使所述玻璃制品具有反射性并产生镜面化的表面(mirrored surface)。为制备光学品质镜(其需要高度均匀性和反射率)，在涂层的产生和沉积期间，需要比例如家用镜(其不需要相同高度的均匀性或反射率)更大的抛光和精度。这种光学品质镜被用于在多种应用(包括但不限于光束转向、干涉测量、照明、以及成像系统的光学部件)和行业(包括但不限于生命科学、天文学、气象学、半导体、和太阳能)中反射光。
[0005]疏油/疏水(O/H)涂层是薄膜涂层，其可被施加到表面以造成油和水成球(bead，小滴)并容易地掉落或以其它方式从所述表面移去，而非以薄的、平坦的层在整个表面上铺展。O/H涂覆的玻璃通常被用于眼镜、手机屏幕、ATM显示器和其它小型显示装置、尤其是具有高触摸表面的那些小型显示装置中。这些物项的O/H涂层允许显示装置抵抗环境污染物的积聚并改善清洁所述装置的容易性。
[0006]在光学品质镜的制造中，持续的问题是不能配制提供改善的抗磨性以及物理降解、可清洁性和抗模糊性的耐久涂层。先前提供此类涂层的尝试的特征一般在于所述涂层与基材之间的粘附性差，导致在所述涂层与所述基材分离和/或(在保留在所述基材上的同时)降解之前，所述涂层的使用寿命短。在光学镜的许多应用中，镜面可频繁地暴露于刮擦或其它冲击和/或碎屑和环境污染物，其中任一种都可损坏或破坏镜面的均匀性和反射率。因此，关键的是，在这些应用中使用的镜耐刮擦和损坏并且易于清洁，尤其是因为难以清洁的镜可能更容易遭受刮擦和损坏(即，因为需要更大的压力或摩擦力来清洁所述镜)。因此，减少碎屑和污染物对表面的粘附的用于光学镜的涂层可提供双重益处，因为它不仅改善了所述镜的可清洁性，而且还改善了所述镜对磨损和物理降解的耐受性。
[0007]因此，本领域中需要用于光学镜的涂层，该涂层改善镜对磨损和其它物理损坏的耐受性及其对污染的耐受性和/或清洁的容易性，同时保持镜的光学品质(即均匀性和反射率)。进一步有利的是，此类涂层相对于现有技术的涂层具有改善的涂层
‑
基材粘附性。进一步需要用于产生此类涂层并将所述涂层施加到基材、最常见地玻璃基材的设备和方法。

技术实现思路

[0008]在本公开内容的一个方面，光学镜包括：(1)基层(base layer)；(2)粘合剂层，该粘合剂层覆盖并有力地结合到所述基层，包含铝金属；(3)反射层，该反射层覆盖所述粘合剂层，包含铝金属；(4)保护层，该保护层覆盖所述反射层，包含二氧化硅；和(5)顶层，该顶层覆盖所述保护层，其中所述顶层为疏油的和疏水的中的至少一种。
[0009]在某些实施方案中，所述粘合剂层可以第一预定速率沉积，并且所述反射层可以第二预定速率沉积。
[0010]在某些实施方案中，所述粘合剂层和所述保护层中的至少一个可经由离子辅助沉积来沉积。所述离子辅助沉积可为但不必为氩离子辅助沉积。
[0011]在某些实施方案中，以下中的至少一个可为真：(i)所述粘合剂层的厚度在约50埃和约450埃之间；(ii)所述反射层的厚度在约500埃和约900埃之间；(iii)所述保护层的厚度在约950埃和约2350埃之间；和(iv)所述顶层的厚度在约100埃和约300埃之间。
[0012]在某些实施方案中，所述光学镜包括前述实施方案中的一个或多个，并且所述粘合剂层、所述反射层、所述保护层和所述顶层的组合厚度在整个顶层的表面区域中可变化不大于约2％、不大于约1.5％或不大于约1％。
[0013]所述光学镜可包括前述实施方案中的一个或多个，并且所述第一预定速率任选地不大于约5埃/秒。
[0014]在一些任选实施方案中，沉积所述粘合剂层的第一预定速率在约0.1埃/秒和约5.0埃/秒之间。
[0015]所述光学镜任选地包括前述实施方案中的任意一个或多个，并且所述第二预定速率为至少约15埃/秒。
[0016]在一些实施方案中，沉积所述反射层的第二预定速率任选地在约15埃/秒和约50埃/秒之间。
[0017]在一些实施方案中，所述反射层是通过真空沉积铝镀银工艺来沉积的。
[0018]所述光学镜可包括前述实施方案中的任意一个或多个，并且任选地，所述保护层通过离子辅助沉积而沉积在所述反射层上。所述离子辅助沉积任选地为氩离子辅助沉积。
[0019]在一些实施方案中，所述保护层是以在约2埃/秒和约5埃/秒之间的速率沉积在所述反射层上的。
[0020]所述光学镜可包括前述实施方案中的一个或多个，并且任选地，所述保护层为第一保护层，并且所述光学镜进一步包括位于所述第一保护层和所述顶层之间的第二保护层。因此，所述第一保护层可任选地为下保护层(lower protective layer)，并且因此，所述第二保护层可任选地为上保护层。
[0021]在一些实施方案中，第一保护层是通过离子辅助沉积施加到所述反射层。
[0022]所述第一保护层任选地具有在约950埃和约1750埃之间的第一厚度。
[0023]所述第二保护层是任选地通过非离子辅助真空沉积工艺施加到所述第一保护层的。
[0024]所述第二保护层任选地具有在约1埃和约600埃之间的第二厚度。
[0025]在一些实施方案中，所述顶层是通过离子辅助沉积来沉积的。任选地，所述顶层是使用氩离子辅助沉积方法来沉积的。
[0026]所述光学镜可包括前述实施方案中的一个或多个，并且所述顶层可任选地包含以下中的一种：Substance WR4
‑
SF Surfclear 100A和Surfclear300。
[0027]所述光学镜任选地包含前述实施方案中的一个或多个，并且所述基层包含玻璃。
[0028]替代地，在一些实施方案中，所述基层包含塑料、金属或聚合物。
[0029]在一些实施方案中，在450纳米和650纳米之间的波长范围内，所述光学镜的平均反射率为至少约85％。
[0030]在某些实施方案中，所述顶层的表面上的水接触角为至少约90
°
。另外地或替代地，所述顶层的表面上的油接触角为至少约70
°
。
[0031]所述光学镜可包括前述实施方案中的一个或多个，并且任选地，在将所述顶层施加在所述保护层的顶上之前清洁所述保护层。
[0032]在一些实施方案中，通过离子清洁方法来清洁所述保护层。
[0033]任选地，用于所述离子清洁方法的离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.光学镜，其包括：基层；粘合剂层，该粘合剂层覆盖并有力地结合到所述基层，包含铝金属；反射层，该反射层覆盖所述粘合剂层，包含铝金属；保护层，该保护层覆盖所述反射层，包含二氧化硅；和顶层，该顶层覆盖所述保护层，其中所述顶层为疏油的和疏水的中的至少一种。2.权利要求1所述的光学镜，其中所述粘合剂层和所述保护层中的至少一个是经由离子辅助沉积来沉积的。3.权利要求2所述的光学镜，其中所述离子辅助沉积为氩离子辅助沉积。4.权利要求1所述的光学镜，其中以下中的至少一个为真：(i)所述粘合剂层的厚度在约50埃和约450埃之间；(ii)所述反射层的厚度在约500埃和约900埃之间；(iii)所述保护层的厚度在约950埃和约2350埃之间；和(iv)所述顶层的厚度在约100埃和约300埃之间。5.权利要求1所述的光学镜，其中所述反射层是通过真空沉积铝镀银工艺来沉积的。6.权利要求1所述的光学镜，其中所述保护层是以在约2埃/秒和约5埃/秒之间的速率沉积在所述反射层上的。7.权利要求1所述的光学镜，其中所述顶层是通过离子辅助沉积来沉积的。8.权利要求7所述的光学镜，其中所述离子辅助沉积为氩离子辅助沉积。9.权利要求1所述的光学镜，其中在450纳米和650纳米之间的波长范围内，所述光学镜的平均反射率为至少约85％。10.权利要求1所述的光学镜，其中所述顶层的表面上的水接触角为至少约90
°
。11.权利要求1所述的光学镜，其中所述顶层的表面上的油接触角为至少约70
°
。12.权利要求1所述的光学镜，其中所述粘合剂层、所述反射层、所述保护层和所述顶层的组合厚度在整个所述光学镜的区域中变化不大于约2％。13.权利要求12所述的光学镜，其中所述组合厚度在整个所述光学镜的区域中变化不大于约1.5％。14.权利要求13所述的光学镜，其中所述组合厚度在整个所述光学镜的区域中变化不大于约1％。15.权利要求1所述的光学镜，其中所述粘合剂层以第一预定速率沉积，并且所述反射层以第二预定速率沉积。16.权利要求15所述的光学镜，其中所述第一预定速率不大于约5埃/秒。17.权利要求16所述的光学镜，其中所述第一预定速率在约0.1埃/秒和约5.0埃/秒之间。18.权利要求15所述的光学镜，其中所述第二预定速率为至少约15埃/秒。19.权利要求18所述的光学镜，其中所述第二预定速率在约15埃/秒和约50埃/秒之间。20.权利要求1
‑
19任一项所述的光学镜，其中所述保护层为第一保护层，并且所述光学镜进一步包括位于所述第一保护层和所述顶层之间的第二保护层。21.权利要求20所述的光学镜，其中所述第一保护层是通过离子辅助沉积施加到所述
反射层的。22.权利要求20所述的光学镜，其中所述第一保护层具有在约950埃和约1750埃之间的第一厚度。23.权利要求20所述的光学镜，其中所述第二保护层是通过非离子辅助真空沉积工艺施加到所述第一保护层的。24.权利要求20所述的光学镜，其中所述第二保护层具有在约1埃和约600埃之间的第二厚度。25.权利要求1
‑
19任一项所述的光学镜，其中所述顶层包含以下中的一种：Substance WR4
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SF Surfclear 100A和Surfclear 300。26.权利要求1
‑
19任一项所述的光学镜，其中在将所述顶层施加在所述保护层的顶上之前清洁所述保护层。27.权利要求26所述的光学镜，其中通过离子清洁方法来清洁所述保护层。28.权利要求27所述的光学镜，其中用于所述离子清洁方法的离子源与用于通过离子辅助沉积来沉积所述光学镜的一个或多个层的离子源相同。29.权利要求27所述的光学镜，其中用于离子清洁方法的离子源是氩。30.权利要求1
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19任一项所述的光学镜，其中所述光学镜进一步包括作为凹面的前表面。31.权利要求30所述的光学镜，其中所述前表面具有在约9英尺和约12英尺之间的曲率半径。32.权利要求30所述的光学镜，其中所述前表面的形状适于准直从通过投影仪照射的漫射屏幕散射的光。33.权利要求30所述的光学镜，其中所述前表面具有包括球形、抛物线形、椭圆形及其组合的至少一部分的形状。34.权利要求30所述的光学镜，其中所述前表面为包括第一侧和第二侧的主体的一部分。35.权利要求34所述的光学镜，其中所述第一侧与所述第二侧全等。36.权利要求34所述的光学镜，其中所述第一侧和所述第二侧大约垂直于所述前表面取向。37.权利要求34所述的光学镜，其中所述基层是所述主体的一部分。38.权利要求34所述的光学镜，其中所述基层由第一材料形成，所述主体包括不同于所述第一材料的第二材料，并且所述基层接合或互连到所述主体。39.权利要求38所述的光学镜，其中在将所述粘合剂层有力地结合到所述基层之前，将所述基层结合到或互连到所述主体。40.权利要求38所述的光学镜，其中在将所述粘合剂层、所述反射层、所述保护层和所述顶层中的一个或多个施加到所述基层之后，将所述基层接合或互连到所述主体。41.权利要求1
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40任一项所述的光学镜，其中所述基层包含玻璃。42.权利要求1
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40任一项所述的光学镜，其中所述基层包含塑料、金属或聚合物。43.用于光学镜的涂层，该涂层包括：粘合剂层，该粘合剂层以第一速率沉积在下层的基材上，包含铝金属；
反射层，该反射层以第二速率沉积，覆盖在所述粘合剂层上，包含铝金属；保护层，该保护层覆盖在所述反射层上，包含二氧化硅；和顶层，该顶层覆盖在所述保护层上，其中所述顶层为疏油的和疏水的中的至少一种。44.权利要求43所述的涂层，其中以下中的至少一个为真：(i)所述粘合剂层的厚度在约50埃和约450埃之间；(ii)所述反射层的厚度在约500埃和约900埃之间；(iii)所述保护层的厚度在约950埃和约2350埃之间；和(iv)所述顶层的厚度在约100埃和约300埃之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：飞行安全国际公司，
类型：发明
国别省市：