用于涂布易清潔涂層的基底元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于涂布易清潔涂層的基底元件，其中所述易清潔涂層在疏水和疏油性質(zhì)方面以及更特別地在其長期穩(wěn)定性方面通過所述基底元件有提高的效果。所述基底元件首要的是包括由玻璃或玻璃-陶瓷構成的支撐材料和抗反射涂層，所述抗反射涂層由一個層或至少兩個層組成，其中所述一個層或所述至少兩個層的最頂層為粘結(jié)層，所述粘結(jié)層能夠與易清潔涂層相互作用并包含混合氧化物，特別是硅的混合氧化物。
【專利說明】用于涂布易清潔涂層的基底元件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于涂布易清潔涂層的基底元件，其包括支撐板和設置在所述支撐板上的抗反射涂層，所述抗反射涂層的最頂薄層為適用于與易清潔涂層相互作用的粘合促進劑層。本發(fā)明還涉及制造這種基底元件的方法和這種基底元件的用途。
【背景技術】
[0002]表面處理，更特別是透明材料例如玻璃或玻璃-陶瓷的表面處理，取得了更顯著的意義，主要是由于接觸或傳感器圖像屏幕(觸控屏幕)市場的強勢增長造成的，和在例如具有交互式輸入的觸控面板應用領域中的情況相同。此處，要求接觸表面滿足透明度和功能性的要求，其在例如多觸控應用部分中變得甚至更加嚴格。發(fā)現(xiàn)觸控屏幕用作例如操作智能電話、自動柜員機的手段，或用作信息監(jiān)視器例如用于例如火車站的列車時間信息。此外，在游戲機中也使用觸控屏幕或用于控制例如工業(yè)中的機械(工業(yè)PC)。關于屏幕工作場所，在歐洲顯不器屏幕指不 90/270/EEC (European Display Screen Directive90/270/EEC)中關于屏幕工作的法令已經(jīng)要求顯示器屏幕不發(fā)生反射。透明玻璃或玻璃-陶瓷表面的處理正在成為所有覆蓋屏幕的焦點，但尤其是用于移動電子產(chǎn)品的覆蓋屏幕，例如用于筆記本電腦、便攜式電腦 、手表或手機的顯示器。然而，關于例如冷藏裝置、顯示窗、電話亭或玻璃櫥柜等的玻璃或玻璃-陶瓷表面，表面處理越來越重要。在所有應用中，目標是使得在結(jié)合具有高度美觀效果的有效透明度下在不需要高清潔努力的條件下確保良好且衛(wèi)生的功能性，其中高度美觀效果的一部分因例如污垢和指紋殘留物而受到損害。
[0003]已知的一種表面處理是玻璃表面的蝕刻以例如用于防眩光屏幕。然而，此處的劣勢是透明度和圖像分辨率的急劇下降，因為結(jié)構化表面是指從裝置到觀察者的成像光也因顯示屏幕而折射和散射。為了實現(xiàn)高圖像分辨率，在利用易清潔涂層對表面進行涂布的領域中需要另外可能的方案。
[0004]在需要的品質(zhì)中，尤其是關于觸控屏幕，最重要的是接觸表面的觸知和觸覺感知性，所述接觸表面應是平滑的，尤其是用于多觸控應用時。對使用者而言，此處的關鍵因素是更少的任何可測的粗糙度和更高的觸知感知性。此外重要的是具有低反射特性的高透明度；高水平的抗污垢性和清潔便利性，尤其是在使用之后且在多次清潔循環(huán)之后易清潔涂層的長期耐久性；抗刮擦性和抗磨蝕性，例如當使用輸入筆時，對因手指出汗造成的化學品暴露的抗性，所述汗含有鹽和脂肪；以及即使在氣候和UV暴露下任何涂層仍還具有耐久性。易清潔效果確保，因環(huán)境而到達表面的污染物或因自然使用而造成的污染物能夠容易地再次除去，或防止殘留物粘附到表面。在此情況中，易清潔表面具有如下性質(zhì):由例如指紋造成的污染物絕大部分不再可見，并因此即使在不清潔的條件下在使用下表面仍呈現(xiàn)為清潔。于是，這種情況是易清潔表面的特殊情況:防指紋表面。接觸表面必須對水、鹽和脂肪的沉積具有抗性，所述水、鹽和脂肪是在使用中由使用者的例如指紋殘留物造成的。接觸表面的潤濕性質(zhì)必須使得表面既疏水又疏油。
[0005]大多數(shù)已知的易清潔涂層基本是對水具有高接觸角的有機氟化合物。由此，關于這種保護層的制造，DE19848591描述了處于液體體系形式的式Rf-V有機氟化合物的使用，所述液體體系包含在載液中的有機氟化合物，其中在式Rf-V中Rf表示可部分或完全氟化的脂族烴基團且可以為直鏈、支鏈或環(huán)狀的，關于烴基團，其可被一個或多個氧、氮或硫原子間斷。V表示選自如下基團的極性基團或雙極性基團:-COOR、-COR、-COF、-CH2OR、-OCOR、-CONR2、-CN、-CONH-NR2、-CON=C (NH2) 2、_CH=N0R、-NRCONR2、-NR2COR' NRW、_S03R、_0S02R、-OH、-SH、=B,-OP(OH)2, -OPO(OH)2,-OP(ONH4)2、-OPO(ONH4)2、-CO-CH=CH2，其中基團 V 中的 R 可以相同或不同且表示氫、苯基基團或者直鏈或支鏈的烷基或烷基醚基團，所述烷基或烷基醚基團具有最高達12個、優(yōu)選最高達8個碳原子且可以為部分或完全地氟化或氯氟化，且w為2或3，或者表示-RvV-。在式-Rv-V-中，V表示上述極性基團或雙極性基團，且Rv表示直鏈或支鏈亞烷基基團，所述亞烷基基團具有I至12個、優(yōu)選最高達8個碳原子且可以部分或完全地氟化或氯氟化。
[0006]另外，ΕΡ0844265描述了用于基底表面涂層例如金屬、玻璃和塑料材料表面涂層的含硅的有機氟聚合物，從而賦予表面足夠且長持續(xù)時間的抗污垢品質(zhì)、足夠的耐候性、潤滑性、不粘品質(zhì)、疏水性和對油性污染物和指紋的抗性。還指定了用于表面處理工藝的處理溶液，其包含含硅的有機氟聚合物、含氟的有機溶劑以及硅烷化合物。關于涂布這種有機氟聚合物的基底表面的適用性未進行描述。
[0007]US2010/0279068描述了用于防指紋涂層的氟聚合物或氟硅烷。在上下文中，US2010/0279068已經(jīng)指出，單獨具有這種涂層的表面涂層不足以提供防指紋涂層所需要的表面性質(zhì)。為了解決所述問題，US2010/0279068提出，玻璃制品的表面具有在其中進行浮雕圖案化或?qū)⒘Ｗ訅喝肫渲械慕Y(jié)構。這種用于涂布防指紋涂層的表面的制備非常復雜且昂貴，并在玻璃制品中因所需要的熱操作而產(chǎn)生不期望的應力。
[0008]US2010/0285272描述了用于防指紋涂層的具有低表面張力的聚合物或低聚物，例如氟聚合物或氟硅烷。為了 制備用于涂布防指紋涂層的表面，提出了對玻璃表面進行噴砂并利用物理或化學氣相沉積將金屬或金屬氧化物例如氧化錫、氧化鋅、氧化鈰、鋁或鋯施加到其上。為了制備用于防指紋涂層的表面，還提出，對通過濺射施加的金屬氧化物膜進行蝕亥IJ，或?qū)νㄟ^氣相沉積施加的金屬膜進行陽極氧化(eloxieren)。目的是提供具有兩個拓撲面的級形面結(jié)構。于是，防指紋涂層構成另外的級形拓撲結(jié)構。這些工藝同樣復雜且成本密集，并通過結(jié)構化表面僅導致具有聚合物機械錨固特征的疏水和疏油表面，而未充分考慮所需要的其它性質(zhì)。
[0009]US2009/0197048描述了處于在玻璃覆蓋層上的防指紋涂層或易清潔涂層，其處于具有氟端基例如全氟碳基團或含全氟碳基團的外部涂層的形式，這為玻璃覆蓋層提供一定程度的疏水性和疏油性，由此最小化水和油對玻璃表面的潤濕。為了將這種涂層施加到玻璃表面，提出了利用離子交換、通過特別是鉀離子代替鈉離子和/或鋰離子的嵌入，對表面進行化學固化。此外，在防指紋或易清潔涂層下面的玻璃覆蓋層可以包含由二氧化硅、透明硅石、氟摻雜的二氧化硅、氟摻雜的透明硅石、MgF2、HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3或Gd2O3構成的抗反射層。還提出，利用蝕刻、光刻或粒子涂布在防指紋涂層之前在玻璃表面上產(chǎn)生紋理或圖案。另一個提議是，在離子交換固化之后但在防指紋涂層之前，使玻璃表面經(jīng)歷酸處理。這些工藝同樣復雜且不會導致滿足全部所需性質(zhì)的易清潔涂層。
[0010]EP2103965A1描述了一種抗反射層，在無另外特定涂層的條件下，所述抗反射層旨在同時具有防指紋性質(zhì)。施加到玻璃或塑料基底的是如下層:高折射率的第一層，其包含元素錫、鎵或鈰中至少一種元素的氧化物以及氧化銦；第二層，其由選自銀和鈀中的金屬構成；第三層，其對應高折射率第一層；以及作為最頂層的第四層，低折射率層，其由二氧化硅、氟化鎂或氟化鉀組成。通過濺射分別施加所述層。然而，這種涂層不會導致滿足全部所需性質(zhì)的易清潔涂層。
[0011 ] US5, 847，876同樣描述了一種抗反射層，其在無任何另外特定涂層的條件下旨在同時具有防指紋性質(zhì)。施加到玻璃基底的是Al2O3的高折射率第一層和MgF2的低折射率第二層。然而，這種涂層還是不會導致滿足全部所需性質(zhì)的易清潔涂層。
[0012]根據(jù)現(xiàn)有技術的這種易清潔層的特殊劣勢是所述層受限的長期耐久性，意味著因化學和物理侵蝕而觀察到易清潔性質(zhì)急劇下降。這種劣勢不僅取決于易清潔涂層的性質(zhì)，還取決于施加所述涂層的基底表面的性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明的目的是提供高度降低反射的基底元件，所述基底元件以使得易清潔涂層性質(zhì)改善且接觸表面具有足夠程度所需性質(zhì)的方式而具有適用于與多種易清潔涂層相互作用的特定表面，這種基底的生產(chǎn)廉價且簡單。
[0014]本發(fā)明用權利要求1、權利要求24、權利要求28和權利要求30至33的特征以令人預料不到的簡單方式解決了該問題。在從屬權利要求2至23、25至27和29中描述了進一步有利的本發(fā)明實施方案。
[0015]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于滿足所有所需性質(zhì)的易清潔涂層，必須在要涂布的基底元件上設置特殊的粘合促進劑層。這種粘合促進劑層作為抗反射涂層的最頂層設置在支撐基底上，并由金屬氧化物組成且具有與后來施加上的易清潔涂層相互作用的性質(zhì)。
[0016]所述相互作用是本發(fā)明基底的粘合促進劑層與待后來施加的易清潔涂層之間的化學鍵合，更特別地是共價鍵合，并具有提高易清潔涂層的長期穩(wěn)定性的效果。
[0017]易清潔(ETC)的涂層例如更特別的防指紋(AFP)涂層，是具有高抗污垢性品質(zhì)、易于清潔并還可展示防指紋效果的涂層。這種易清潔涂層中的材料的表面對例如指紋的沉積物例如液體、鹽、脂肪、污垢和其它材料展示抗性。這既是指對這種沉積物具有耐化學性，又是指關于這種沉積物具有低潤濕特性。而且，其是指抑制、避免或減少在使用者接觸時形成指紋。特別地，指紋含有鹽、氨基酸和脂肪；如下的物質(zhì)，例如滑石，汗，死亡皮膚細胞、化妝品和洗劑的殘留物；和在某些情況中非常寬泛類型中的任何液體或粒子形式的污垢。
[0018]因此，這種易清潔涂層必須不僅對具有鹽的水，而且對脂肪和油性沉積物具有抗性，且必須對兩者都具有低潤濕特性。特別地，必須對在鹽水噴霧試驗中的高抗性進行關注。具有易清潔涂層的表面的潤濕特征必須使得表面證明既疏水又疏油，所述疏水是表面與水之間的接觸角大于90°，且所述疏油是指表面與油之間的接觸角大于50°。
[0019]現(xiàn)有技術的方案特別地用于提高接觸角的目的，所述效應稱作荷葉效應。這是以表面的雙重結(jié)構為基礎的，其結(jié)果是所述表面與位于其上的粒子和水滴之間的接觸面積以及因此的粘合力大大下降。通過在約10至20微米范圍內(nèi)的特征性成形的表面結(jié)構并通過施加到所述結(jié)構的易清潔涂層形成這種雙重結(jié)構。液體在固體粗糙表面上的潤濕特性，對于低接觸角可以通過Wenzel模型描述,或?qū)τ诟呓佑|角可以通過Cassie-Baxter模型描述，如由例如US2010/0285272所提出的。與這種結(jié)構的效果相反，本發(fā)明通過基于化學的路線解決了所述問題。
[0020]在一個優(yōu)選實施方案中，作為抗反射涂層的最頂?shù)谋踊驅(qū)樱稣澈洗龠M劑層是液相涂層，更特別地是熱凝固的溶膠-凝膠層?？蛇x地，所述粘合促進劑層可以為CVD涂層(通過等離子體輔助的化學氣相沉積施加的層)，其是例如利用PECVD、？100)、低壓CVD或在大氣壓下的化學氣相沉積制造的。可選地，所述粘合促進劑層可以為PVD涂層(通過等離子體輔助的物理氣相沉積施加的層)，其是例如利用濺射、熱蒸發(fā)或激光束、電子束或光弧蒸發(fā)制造的?？蛇x地，所述粘合促進劑層可以為火焰熱解層。
[0021]更特別地，所研究的層是硅的混合氧化物層，所述共混物優(yōu)選為至少一種如下元素的氧化物和/或氟化鎂:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。
[0022]用于本發(fā)明目的的硅氧化物為一氧化硅與二氧化硅之間的任何硅氧化物。用于本發(fā)明目的的硅被理解為金屬并理解為半金屬。硅的混合氧化物為硅氧化物與至少一種其它元素的氧化物的混合物，且可以為均勻或非均勻的、化學計量或非化學計量的。
[0023]這種粘合促進劑層具有大于lnm、優(yōu)選大于10nm、更優(yōu)選大于20nm的層厚度。此處關鍵因素是，考慮與易清潔涂層相互作用的深度，能夠全面探索所述層的粘合促進劑的功能。此外，所述層厚度與抗反射涂層的其它層的厚度相互作用，以使得光的反射大大下降。在粘合促進劑層的厚度方面，上限由如下條件確定:至少作為抗反射涂層的最頂層的部分，其在層的抗反射效果方面總體上發(fā)揮作用和/或有助于抗反射涂層整體組件的抗反射效果。
[0024]這種粘合促進劑層具有在1.35至1.7的范圍、優(yōu)選在1.35至1.6的范圍、更優(yōu)選在1.35至1.56的范圍內(nèi)的折射率(對于588nm的參照波長)。
[0025]用于本發(fā)明目的的抗反射層是如下的層，其至少在電磁波的可見光、紫外線和/或紅外線光譜的一部分中使得在涂布有這種層的支撐材料表面上的反射下降。由此，本發(fā)明特別地提高電磁輻射的透射比例。
[0026]原則上，可以將任何已知的涂層用作抗反射涂層。根據(jù)本發(fā)明，對最頂層進行改性?？衫糜∷⒓夹g、噴霧技術或氣相沉積，優(yōu)選利用液相涂布，更優(yōu)選利用溶膠-凝膠工藝，來施加這種抗反射涂層。也可以利用CVD涂布施加所述抗反射涂層，所述CVD涂布可以例如為PECVD、？100)、低壓CVD或在大氣壓下的化學氣相沉積。也可以利用PVD涂布施加所述抗反射涂層，所述PVD涂布可以例如為濺射、熱蒸發(fā)、或激光束、電子束或光弧蒸發(fā)。
[0027]也可利用不同工藝的組合來制造粘合促進劑層和抗反射涂層的其它層。由此，在一個優(yōu)選方案中，通過濺射施加抗反射層，所述抗反射層在層組件中任選地在面對空氣側(cè)不具有最頂層，并利用溶膠-凝膠工藝施加粘合促進劑層以作為涂層設計中的最頂層。
[0028]所述抗反射涂層的層的設計可以是任意的。尤其優(yōu)選的是包括中、高和低折射率層的交替層，更特別地，具有三個層，其中最頂粘合促進劑層為低折射率層。此外，還優(yōu)選的是包括高折射率和低折射率層的交替層，更特別地具有四個或六個層，其中最頂粘合促進劑層還是低折射率層。另外的實施方案是單層抗反射系統(tǒng)，或其中一個或多個層被非常薄的光學惰性中間層間斷的層設計。本發(fā)明的粘合促進劑層，其至少在面對空氣側(cè)上具有粘合性質(zhì)，也可在具有大致相同折射率的情況下具有與下層不同的組成，從而整體制造抗反射系統(tǒng)的降低光反射的外層。
[0029]在總體設計中，抗反射涂層首先也可實施為不完全的抗反射層組件，以如下的方式進行調(diào)整，該方式使得具有粘合促進劑層和任選后來具有易清潔涂層的補充涂層在光學上完成抗反射層組件。
[0030]所述抗反射涂層的一個單獨層或兩個或更多個單獨層的厚度還可以以如下方式進行改性、優(yōu)選給出簡化構造，該方式使得具有易清潔涂層的基底元件的后來的、隨后的涂層在光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生完全期望的抗反射效果。在此情況中，考慮作為總體涂層組件的一部分的ETC層的光學效果。
[0031]一個優(yōu)選實施方案是處于熱凝固溶膠-凝膠涂層形式的抗反射涂層，其中最頂層形成粘合促進劑層。
[0032]另一個實施方案還是本發(fā)明的粘合促進劑層，將其作為光學惰性或幾乎光學惰性的層放置在一個或多個層的抗反射層系統(tǒng)上。這種粘合促進劑層的厚度通常小于10nm，優(yōu)選小于8nm,更優(yōu)選小于6nm。
[0033]在本發(fā)明自身的粘合促進劑層另外的實施方案中，作為單獨層或作為被一個或多個中間層間斷的層，還形成抗反射層。這是當粘合促進劑層的折射率小于支撐基底的表面材料的折射率時的情況，所述支撐基底例如為相對高折射率的相應玻璃或具有導電涂層的那些玻璃，例如ITO(銦錫氧化物)涂布的玻璃。
[0034]優(yōu)選通過溶膠-凝膠工藝或通過涉及化學或物理氣相沉積的工藝，更特別地通過濺射，可施加本發(fā)明的粘合促進劑層。
[0035]本發(fā)明的巨大優(yōu)勢是，如果基底由玻璃組成或包含玻璃，則這種玻璃同樣還可熱預應力化并因此在涂布之后發(fā) 生熱硬化，而因此涂層不會受到明顯的損傷。取決于玻璃的厚度，優(yōu)選通過至少使玻璃的待硬化區(qū)域處于約600°C至約750°C的溫度、優(yōu)選約670°C的溫度下并持續(xù)例如約2分鐘至6分鐘、優(yōu)選4分鐘的時間來完成熱硬化。
[0036]如果在施加溶膠-凝膠層之前將支撐材料的表面活化，則結(jié)果可提高施加的層的粘合。利用洗滌操作或通過電暈放電、火焰處理、UV處理、等離子體活化和/或機械方法例如粗糙化、噴砂和/或化學法例如蝕刻的活化形式的操作，可以有利地實施處理。
[0037]抗反射涂層可以由多個具有不同折射率的單獨層組成。特別地，這種涂層充當抗反射層，其中最頂層為低折射率層并形成本發(fā)明的粘合促進劑層。
[0038]在一個實施方案中，抗反射涂層由交替的高折射率和低折射率層組成。所述層系統(tǒng)具有至少兩個、或四個、六個或更多個的層。在兩層系統(tǒng)的情況中，高折射率第一層T與支撐材料鄰接，且施加到其上的低折射率層S形成本發(fā)明的粘合促進劑層。所述高折射率層T主要包含氧化鈦TiO2,但還包含氧化銀Nb2O5、氧化鉭Ta2O5、氧化鋪CeO2、氧化鉿HfO2及其與氧化鈦或相互的混合物。低折射率層S優(yōu)選包含硅的混合氧化物，更特別地包含混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的娃氧化物:招、錫、鎂、磷、鋪、錯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。對于588nm的參照波長，這種單獨層的折射率位于如下范圍內(nèi):高折射率層T在1.7至2.3內(nèi)，優(yōu)選在2.05至2.15內(nèi)，且低折射率層S在1.35至1.7內(nèi)，優(yōu)選在1.38至1.60內(nèi)，更優(yōu)選在1.38至1.58內(nèi)，更特別地在1.38 至 1.56 內(nèi)。
[0039]在另一個尤其優(yōu)選的實施方案中，所述抗反射涂層由交替的中、高和低折射率層組成。所述層系統(tǒng)具有至少三個或五個或更多個的層。在三層系統(tǒng)的情況中，這種涂層包括用于可見光譜范圍的抗反射層。所研究的系統(tǒng)是由三個層制成的干涉濾光器，具有如下單獨層的構造:
[0040]支撐材料/M/T/S，其中M為中折射率層，T為高折射率層，且S為低折射率層。中折射率層M主要包括硅氧化物和氧化鈦的混合氧化物層，但還使用氧化鋁。高折射率層T主要包含氧化鈦，且低折射率層S包含硅的混合氧化物，更特別地包含混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的娃氧化物:招、錫、鎂、磷、鋪、錯、鈦、銫、鋇、銀、銀、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。對于588nm的參照波長，這種單獨層的折射率位于如下范圍內(nèi):中折射率層M在1.6至1.8內(nèi)，優(yōu)選在1.65至1.75內(nèi)，高折射率層T在1.9至
2.3內(nèi)，優(yōu)選在2.05至2.15內(nèi)，且低折射率層S在1.38至1.56內(nèi)，優(yōu)選在1.42至1.50內(nèi)。通常，這種單獨層的厚度，對于中折射率層M為30至60nm，優(yōu)選35至50nm，更優(yōu)選40至46nm ;對于高折射率層T為90至125nm,優(yōu)選100至115nm,更優(yōu)選105至Illnm ;且對于低折射率層S為70至105nm,優(yōu)選80至IOOnm,更優(yōu)選85至91nm。
[0041]在本發(fā)明另外優(yōu)選的實施方案中，在所述涂層由多個具有不同折射率的單獨層構造的條件下，抗反射涂層的單獨層包含UV穩(wěn)定且溫度穩(wěn)定的無機材料和來自如下無機氧化物中的一種或多種材料或混合物:氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鈰、氧化鉿、硅氧化物、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯。特別地，這種涂層的特征是具有至少四個單獨層的干涉層系統(tǒng)。
[0042]在另外的實施方案中，這種涂層包含具有至少五個單獨層的干涉層系統(tǒng)，其具有如下的層構造: [0043]支撐材料/M1/T1/M2/T2/S，其中Ml和M2各自是中折射率層，Tl和T2是高折射率層，且S是低折射率層。中折射率層M主要包括硅氧化物和氧化鈦的混合氧化物層，但還使用氧化鋁或氧化鋯。高折射率層T主要包含氧化鈦，但還包含氧化鈮、氧化鉭、氧化鈰、氧化鉿以及其與氧化鈦或相互的混合物。低折射率層S包含硅的混合氧化物，更特別地包含混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的娃氧化物:招、錫、鎂、磷、鋪、錯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。對于588nm的參照波長，通常這種單獨層的折射率位于如下范圍內(nèi):對于中折射率層Ml和M2在1.6至1.8范圍內(nèi)，對于高折射率層Tl和T2在大于或等于1.9的范圍內(nèi)，且對于低折射率層S在小于或等于1.58的范圍內(nèi)。通常，這種層的厚度，對于層Ml為70至lOOnm，對于層Tl為30至70nm，對于層M2為20至40nm，對于層T2為30至50nm且對于層S為90至llOnm。
[0044]在EP1248959Bl,“UV-reflecting interference layer system”(反射 UV 的干涉層系統(tǒng))中描述了包括至少四個單獨層、更特別地包括五個單獨層的這種涂層，將其公開內(nèi)容以全文形式由此并入并使其成為本說明書的一部分。
[0045]本發(fā)明的組成部分另外是如下的層系統(tǒng)，所述層系統(tǒng)可以是通過將與此處所提供系統(tǒng)不同的不同M層、T層和S層抗反射系統(tǒng)合并而實現(xiàn)的。在本發(fā)明的意義中，旨在認為，允許如下的所有降低反射的層系統(tǒng)，其在具有面對空氣側(cè)的層始終構成本發(fā)明粘合促進層的性質(zhì)的情況下，相對于基底材料至少在光譜區(qū)域中產(chǎn)生光反射的下降，且通過這種層影響對ETC材料的粘結(jié)效果。
[0046]在本發(fā)明的一個實施方案中，基底元件的至少一個表面包括抗反射涂層，所述抗反射涂層包括被粘合促進劑層覆蓋的單層，在所述情況中所述粘合促進劑層優(yōu)選非常薄并呈光學惰性或幾乎光學惰性。在這種構造中由一個層組成的抗反射涂層是低折射率層，其可還任選地被非常薄的幾乎光學惰性的中間層間斷。這種中間層的厚度為0.3至10nm，優(yōu)選I至3nm,更優(yōu)選1.5至2.5nm。在這種構造中，粘合促進劑層是具有小于10nm、優(yōu)選小于8nm、更優(yōu)選小于6nm的層厚度的低折射率層。其由硅的混合氧化物組成，更特別地由混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的硅氧化物組成:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。
[0047]所述抗反射層可以由多孔單層抗反射系統(tǒng)、氟化鎂層或氟化鎂-硅混合氧化物層組成。所述單層抗反射系統(tǒng)可以更特別地為多孔溶膠-凝膠層。當孔的體積分數(shù)為抗反射層總體積的10%至60%時，特別地，利用單層抗反射層可獲得特別良好的抗反射性質(zhì)。這種多孔單抗反射層具有1.2至1.38、優(yōu)選1.2至1.35、優(yōu)選1.2至1.30、優(yōu)選1.25至1.38、更優(yōu)選1.28至1.38的折射率(對于588nm的參照波長)。所述折射率取決于包括孔隙率的因素。
[0048]這種多孔單層抗反射涂層還可直接充當粘合促進劑層。在任何情況中，其至少在面對空氣側(cè)的表面區(qū)域中，以使得易清潔涂層實現(xiàn)長期穩(wěn)定性的方式，包含能夠與易清潔涂層相互作用的混合氧化物。
[0049]在本發(fā)明的另一個實施方案中，單層抗反射涂層包含金屬混合氧化物，優(yōu)選硅的混合氧化物，更特別地為混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的硅氧化物:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。這種單層抗反射涂層同時是粘合促進劑層。在硅-鋁混合氧化物層的情況中，在混合氧化物中鋁與硅的摩爾比為約3%至約30%，優(yōu)選約5%至約20%，更優(yōu)選約7%至約12%。這種單抗反射層具有1.35至1.7、優(yōu)選1.35至1.6、更優(yōu)選1.35至1.56的折射率(對于588nm的參照波長)。
[0050]將包括單層的抗反射涂層的這種構造限定至其中支撐材料具有相應更高折射率的應用，從而使得各個層彰顯其抗反射效果。作為單層，抗反射涂層由如下的層組成，其作為粘合促進劑層并具有如下的 折射率，該折射率對應于支撐材料或支撐材料表面的折射率的平方根±10%、優(yōu)選±5%且更優(yōu)選±2%。可利用幾乎光學惰性的粘合促進劑層交替覆蓋所述抗反射涂層。
[0051]例如，在高折射率支撐材料上的這種涂層適用于從LED應用耦合出的改進光或適用于眼鏡鏡片或光學玻璃的其它應用。
[0052]有利的是，如果抗反射層，更特別地是在面對空氣的最頂層中的抗反射層，包含具有約2nm至約20nm、優(yōu)選約5nm至約10nm、更優(yōu)選約8nm的粒度的多孔納米粒子。多孔納米粒子有利地包含娃氧化物和氧化招。
[0053]如果在陶瓷納米粒子的混合氧化物中鋁與硅的摩爾比為約1:4.0至約1:20，更優(yōu)選約1:6.6，且因此如果硅-鋁混合氧化物包含其中x=0.05至0.25、優(yōu)選0.15的組合物(SiO2)1I(Al2O3)M，則涂層的機械抗性和耐化學性特別高。粘合促進劑層同樣可包含多孔納米粒子。通過具有約2nm至約20nm、優(yōu)選約5nm至約10nm、更優(yōu)選約8nm粒度的多孔納米粒子，有利實現(xiàn)的效果是，因散射而僅很少地損害層或?qū)酉到y(tǒng)的透射和反射性質(zhì)。
[0054]在一個實施方案中，存在設置在抗反射層與支撐材料之間的至少一個阻擋層，所述阻擋層更特別的是采用鈉阻擋層的形式。這種阻擋層的厚度為3至lOOnm，優(yōu)選5至50nm，更特別地為10至35nm。所述阻擋層優(yōu)選包含金屬氧化物和/或半金屬氧化物。更特別地，阻擋層基本由硅氧化物和/或氧化鈦和/或氧化錫形成。利用火焰熱解、利用物理工藝(PVD)或利用化學氣相沉積(CVD)工藝，或另外利用溶膠-凝膠工藝，施加這種阻擋層。這種阻擋層優(yōu)選處于基本為玻璃層的形式。[0055]在DE102007058927.3, “Substrate having a sol-gel layer and method forproducing a composite material ”(具有溶膠-凝膠層的基底和制造這種復合材料的方法)中以及在 DE102007058926.5,“Solar glass and method for producing a solar glass”(太陽能玻璃和制造太陽能玻璃的方法)中描述了具有阻擋層的這種單層，將其中每項的公開內(nèi)容以全文形式并入并使其成為本說明書的一部分。阻擋層的效果是將抗反射層穩(wěn)定地粘附到支撐基底。
[0056]本發(fā)明另外的部分是其中一個或多個層通過一個或多個非常薄的光學惰性或幾乎惰性的中間層相互隔開的層系統(tǒng)。特別地，這用于防止層內(nèi)的應力。例如，特別地，充當粘合促進劑層的低折射率混合氧化物最頂層可以通過一個或多個純硅氧化物中間層而分開。然而，也可以分開高折射率或中折射率層。在各種情況中，以亞層和一個或多個中間層具有幾乎相同折射率的方式調(diào)適折射率。這種中間層的厚度為0.3至10nm，優(yōu)選I至3nm，更優(yōu)選 1.5 至 2.5nm。
[0057]在一個實施方案中，粘合促進劑層可以具有外層。必須以通過外層在粘合促進劑層與易清潔層之間存在足夠可能的相互作用的方式實施這種外層；換言之，粘合促進劑層與后來施加的易清潔涂層之間存在化學鍵合，更特別地是共價鍵合。這種層例如為多孔溶膠-凝膠層或通過火焰熱解施加的薄的、部分先前的氧化物層。所述層還可為用于能夠后來施加的易清潔涂層的賦予支撐結(jié)構的層。這種外層可構造為微?；蚨嗫讓?。特別有利的是由硅氧化物產(chǎn)生這種外層，在所述情況中，所述硅氧化物還可以為硅的混合氧化物，更特別地為混合有至少一種如下元素的氧化物或混合有氟化鎂的硅氧化物:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼。例如，適用于制造這種外層的是，通過例如火焰熱解的涂布、其它熱涂布工藝、低溫氣體噴霧或濺射。
[0058]用于施加本發(fā)明粘合促進劑層的合適支撐材料原則上是所有合適材料，例如金屬、塑料、晶體、陶瓷或復合材料。然而，優(yōu)選玻璃或玻璃-陶瓷。此處尤其優(yōu)選的是，使用預應力化玻璃以用于其用途。通過離子交換以化學方式或通過熱已經(jīng)對這種玻璃預應力化。尤其優(yōu)選的是低鐵鈉鈣玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽、鋰鋁硅酸鹽玻璃和玻璃陶瓷，所述物質(zhì)是例如通過拉伸法例如上拉伸或下拉伸法、溢流熔融、浮法技術或從鑄造或壓延的玻璃得到的。特別地，在鑄造或壓延工藝的情況中或在浮法玻璃的情況中，通過拋光技術可以獲得例如用于顯示器前屏幕所需要的表面所需要的光學品質(zhì)。
[0059]可有利地使用低鐵或不含鐵的玻璃，更特別地具有小于0.05重量％、優(yōu)選小于
0.03重量％的Fe2O3含量，因為這種玻璃具有下降的吸收并因此特別地使得透明度提高。
[0060]然而，關于其它應用，灰色玻璃或著色玻璃也是優(yōu)選的。所述支撐材料、更特別地是玻璃，可以是透明的、半透明的或不透明的。對于白色書寫板的設計，例如，優(yōu)選使用具有乳白色外觀的玻璃，例如得自Mainz，Schott AG的Opalikax玻璃。
[0061]如果支撐材料是透明硅石，則可以在紫外線光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)突出的光學性質(zhì)。此外，充當支撐材料的可以為光學玻璃，例如重燧石玻璃、重鑭燧石玻璃、燧石玻璃、輕質(zhì)燧石玻璃、冕玻璃、硼硅酸鹽冕玻璃、鋇冕玻璃、重冕玻璃或氟冕玻璃。
[0062]作為支撐材料，優(yōu)選使用如下玻璃組成的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其由如下物質(zhì)組成(單位為重量％):
【權利要求】
1.一種用于涂布易清潔涂層的基底元件(11、12、13)，所述基底元件(11、12、13)包括支撐材料(2)和抗反射涂層(3、4、5)，其特征在于，所述抗反射涂層(3、4、5)由一個層(5)或至少兩個層(31、32、33、41、42、43、44)組成，且所述一個層(5)或所述至少兩個層的最頂層(31、41)是粘合促進劑層，所述粘合促進劑層以使得其能夠與易清潔涂層相互作用的方式實現(xiàn)，其特征還在于，所述粘合促進劑層包含混合氧化物。
2.如權利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)為液相涂層，更特別地為熱凝固的溶膠-凝膠層。
3.如權利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)為CVD涂層或火焰熱解層。
4.如權利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)為PVD涂層，更特別地為濺射層。
5.如前述權利要求中的任一項所述的基底元件，其中以使得對所述基底元件隨后涂布易清潔涂層可在光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生完全期望的抗反射效果的方式，在至少一個單獨層、優(yōu)選以簡化形式構造的至少一個單獨層的厚度方面對所述抗反射涂層(3、4、5)進行改性。
6.如前述權利要求中的任一項所述的基底元件，其中利用如下手段制造所述抗反射涂層(3、4):CVD或PVD工藝、更特別地是濺射工藝；印刷技術、噴霧技術或氣相沉積，優(yōu)選液相涂布，更優(yōu)選溶膠-凝膠涂布。
7.如前述權利要求中的任一項所述的基底元件，其中利用不同工藝的組合制造所述粘合促進劑層(31、41)和所述抗反射涂層的剩余層(32、33、42、43、44)。
8.如前述權利要求中的任一項所述的基底元件，其中將所述抗反射涂層(3、4)構造為不完全的抗反射層組件，并以具有粘合促進劑層并具有易清潔涂層的涂層在光學上完成所述抗反射層組件的方式對所述組件進行改性。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的基底元件，其中所述抗反射涂層(3)由中、高和低折射率的交替的三個或更多個層(31、32、33)組成，且所述粘合促進劑層(31)為低折射率層。
10.如權利要求1至8中的任一項所述的基底元件，其中所述抗反射涂層(4)由高和低折射率的交替的兩個或更多個層(41、42、43、44)組成，且所述粘合促進劑層(41)是低折射率層。
11.如權利要求1至8中的任一項所述的基底元件，其中所述抗反射涂層由低折射率層組成，更特別地由多孔單層抗反射系統(tǒng)、由氟化鎂層或由氟化鎂-硅的混合氧化物層組成，且所述粘合促進劑層是具有小于10nm、優(yōu)選小于8nm、更優(yōu)選小于6nm的層厚度的低折射率層。
12.如權利要求1至11中的任一項所述的基底元件，其中所述抗反射涂層的至少一個層、優(yōu)選所述粘合促進劑層(5、31、41)通過一個或多個中間層再分為亞層，且所述一個或多個中間層具有與所述亞層幾乎相同的折射率。
13.如權利要求1至12中的任一項所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)的折射率為1.35至1.7，優(yōu)選1.35至1.6，更優(yōu)選1.35至1.56。
14.如權利要求1至5中的任一項所述的基底元件，其中所述抗反射涂層(5)由如下的層組成，所述層為所述粘合促進劑層(5)并具有如下的折射率，所述折射率與所述支撐材料表面的折射率的平方根±10%、優(yōu)選±5%且更優(yōu)選±2%相對應。
15.如權利要求1至5中的任一項或權利要求14所述的基底元件，其中所述抗反射涂層(5)由具有1.2至1.38、優(yōu)選1.25至1.38、更優(yōu)選1.28至1.38的折射率的層組成，并至少在面對空氣側(cè)的表面區(qū)域中包含混合氧化物，所述混合氧化物能夠以實現(xiàn)易清潔涂層的長期穩(wěn)定性的方式與所述易清潔涂層相互作用。
16.如權利要求1至15中的任一項所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)為硅的混合氧化物層，更特別地是混合有至少一種如下元素的氧化物和/或氟化鎂的硅氧化物層:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，優(yōu)選包含至少一種元素鋁的氧化物。
17.如權利要求1至1 6中的任一項所述的基底元件，其中所述粘合促進劑層(5、31、41)總共達到的厚度大于Inm,優(yōu)選大于IOnm,更優(yōu)選大于20nm。
18.如權利要求1至17中的任一項所述的基底元件，其中在所述粘合促進劑層(5、31、41)上設置外層(6)，且該外層(6)為微粒層或多孔層。
19.如權利要求18中所述的基底元件，其中所述外層(6)由硅氧化物或硅的混合氧化物組成。
20.如權利要求1至19中的任一項所述的基底元件，其中所述支撐材料(2)為金屬、塑料、晶體、陶瓷、玻璃、玻璃-陶瓷或復合材料。
21.如權利要求1至19中的任一項所述的基底元件，其中所述支撐材料(2)為鋰鋁硅酸鹽玻璃、鈉鈣硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、堿金屬鋁硅酸鹽玻璃或者不含堿金屬或低堿金屬的鋁硅酸鹽玻璃。
22.如權利要求1至21中的任一項所述的基底元件，其中所述支撐材料(2)在表面(20)上進行結(jié)構化，且更特別地具有蝕刻的表面。
23.如權利要求1至22中的任一項所述的基底元件，其中在將易清潔涂層施加到所述粘合促進劑層(5、31、41)之后，在中性鹽噴霧試驗中暴露較長的時間之后，與所述易清潔涂層的水接觸角，比未施加粘合促進劑層的相同易清潔涂層在所述中性鹽噴霧試驗中暴露相應更短時間后的水接觸角更高，其中所述較長的時間與所述相應更短時間相比大于1.5倍、優(yōu)選大于兩倍、更優(yōu)選大于三倍。
24.一種制造用于涂布易清潔涂層的基底元件(11、12、13)的方法，所述方法包括如下步驟: -提供支撐材料(2)，更特別地，所述支撐材料(2)由具有至少一個表面(20)的玻璃或玻璃-陶瓷制成； -利用溶膠-凝膠施加技術在所述支撐材料的所述至少一個表面(20)上涂布一個層(5)或抗反射涂層的至少兩個薄層(3、4)，所述一個層或所述至少兩個層的外部最頂層形成粘合促進劑前體層； -對具有所述粘合促進劑前體層的所述抗反射涂層進行熱凝固并將所述粘合促進劑前體層轉(zhuǎn)化為所述粘合促進劑層(5、31、41)，所述粘合促進劑層包含混合氧化物，優(yōu)選硅的混合氧化物，更優(yōu)選混合有至少一種如下元素的氧化物或氟化鎂的硅氧化物:鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼，從而能夠利用噴霧、浸潰、擦拭或印刷工藝將易清潔涂層施加到制得的基底元件(11、12、13)。
25.如權利要求24所述的制造基底元件(11、12、13)的方法，其中在低于所述支撐材料的軟化溫度下，更特別地在小于550°C、優(yōu)選350至500°C的溫度下，更優(yōu)選在400至500°C基底表面溫度的溫度下，在所述支撐材料(2)上實施所述粘合促進劑前體層的熱凝固和所述粘合促進劑前體層到所述粘合促進劑層(5、31、41)的轉(zhuǎn)化。
26.如權利要求24和25中的任一項所述的制造基底元件(11、12、13)的方法，其中通過優(yōu)選在低于300°C的溫度下、更優(yōu)選在低于200°C的溫度下對所述粘合促進劑前體層進行干燥，進行所述粘合促進劑前體層的熱凝固和所述粘合促進劑前體層到所述粘合促進劑層(5、31、41)的轉(zhuǎn)化。
27.如權利要求24至26中的任一項所述的制造基底元件(12)的方法，其中在所述粘合促進劑前體層熱凝固且所述粘合促進劑前體層轉(zhuǎn)化為所述粘合促進劑層(5、31、41)之后，在所述粘合促進劑層(5、31、41)上施加外層(6)，更特別地利用火焰熱解來施加，所述外層(6)優(yōu)選由硅氧化物或硅的混合氧化物組成，且這種外層為微粒層或多孔層，從而能夠利用噴霧、浸潰、擦拭或印刷工藝將易清潔涂層直接施加到制得的基底元件。
28.如前述權利要求中的任一項所述的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于涂布易清潔涂層，更特別地涂布有機氟化合物或納米層系統(tǒng)，所述基底元件(11、12、13)包括:支撐板(2)，更特別地是玻璃或玻璃-陶瓷的支撐板(2);和抗反射涂層(3、4、5)，所述抗反射涂層由一個層(5)或至少兩個層(31、32、33、41、42)組成，所述一個層(5)或所述至少兩個層的最頂層(31、41)為粘合促進劑層，所述粘合促進劑層包含混合氧化物，優(yōu)選硅的混合氧化物，更優(yōu)選混合有至少一種如下元素的氧化物和/或混合有氟化鎂的硅氧化物:鋁、錫、鎂、磷、鋪、錯、鈦、銫、鋇、銀、銀、鋅、硼。
29.如權利要求28所述的基底元件(11、12、13)的用途，其用于涂布易清潔涂層，更特別地涂布有機氟化合物或納米層系統(tǒng)，其中在所述粘合促進劑層(5、31、41)上設置外層(6)，且這種外層為微?；蚨唷た讓硬⒏貏e地由硅氧化物或硅的混合氧化物組成。
30.如前述權利要求中的任一項所述的涂布有易清潔涂層的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干擾的或?qū)Ρ冉档偷姆瓷?，用作覆蓋層；用作監(jiān)視器的顯示屏幕或補充顯示屏幕，優(yōu)選用作3D顯示器或柔性顯示器；用作內(nèi)部和外部建筑部分中的玻璃窗例如顯示窗；用作圖片、玻璃櫥柜、柜臺、冷凍裝置或難以接近以進行清潔的裝置的玻璃窗；用作烘箱前屏幕；用作裝飾玻璃元件，尤其在相對高污染風險的暴露區(qū)域中，例如廚房、浴室或?qū)嶒炇?；或用作太陽能模組的覆蓋層。
31.如前述權利要求中的任一項所述的涂布有易清潔涂層的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干擾的或?qū)Ρ冉档偷姆瓷?；用作交互式輸入元件的基底，所述交互式輸入元件更特別地構造為觸控功能，更優(yōu)選具有通過電阻、電容、光學或利用紅外線或表面聲波起作用的觸控技術；更特別地用作具有觸控屏幕功能的顯示屏幕，更優(yōu)選用作單觸控、雙觸控或多觸控的顯示器。
32.如前述權利要求中的任一項所述的涂布有易清潔涂層的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干擾的或?qū)Ρ冉档偷姆瓷?；用作復合元件的基底，在所述復合元件中利用光學適應化合物避免在所述復合元件內(nèi)具有中間空氣空間的一個或多個界面處的反射。
33.一種具有顯示元件或操作元件的裝置，其包括如權利要求1至27中的任一項所述的 基底兀件。
【文檔編號】C03C17/00GK103582617SQ201280026550
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權日:2011年5月31日
【發(fā)明者】馬藤·沃瑟爾, 瑪塔·克爾扎卡 申請人:肖特公開股份有限公司