用于獲得提供有涂層的基材的方法
【專利說明】用于獲得提供有涂層的基材的方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于獲得一種基材的方法，該基材在它的至少一個(gè)面的至少一部分上 被提供有涂層，該涂層包含該涂層的至少一種性質(zhì)的空間調(diào)制圖案。本發(fā)明還設(shè)及用于處 理被提供有至少一個(gè)涂層的基材W產(chǎn)生該涂層的至少一種性質(zhì)的空間調(diào)制圖案的裝置，和 設(shè)及一種基材，該基材在它的至少一個(gè)面的至少一部分上被提供有涂層，該涂層包含該涂 層的至少一種性質(zhì)的空間調(diào)制圖案。
[0002] 通常的是，為基材，尤其由玻璃或者有機(jī)聚合物材料制成的基材提供為它們提供 特定性質(zhì)，尤其光學(xué)性質(zhì)（例如在給定波長(zhǎng)范圍中的福射的反射或者吸收）、導(dǎo)電性質(zhì)或者 與清潔容易醒相關(guān)或者與該基材的自清潔的可能性有關(guān)的性質(zhì)的涂層。運(yùn)些涂層，其可W 是單層的或者多層的，通?；跓o機(jī)化合物，尤其金屬、氧化物、氮化物或者碳化物。運(yùn)些涂 層可W是薄層或者薄層堆疊體。對(duì)于本發(fā)明來說，該術(shù)語"薄層"表示其厚度低于微米并 通常為數(shù)納米至幾百納米的層，由此定性為"薄"。
[0003] 作為為基材提供特定性質(zhì)的涂層的實(shí)例，可W提到： -改變?cè)摶脑诳梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)范圍中的反射性質(zhì)的涂層，如反射金屬涂層，尤其基于金 屬銀，其用于形成反射鏡，或者抗反射涂層，其目的在于減少在空氣和基材之間的界面的福 射反射?？狗瓷渫繉涌蒞尤其由具有在空氣的折光指數(shù)和基材的折光指數(shù)之間的折光指數(shù) 的層，如溶膠-凝膠類型的薄層或者多孔層形成；或者由具有交替地較低和較高的折光指 數(shù)的薄層堆疊體（充當(dāng)在空氣和基材之間的界面干設(shè)濾波器）形成；或者由具有在空氣的 折光指數(shù)和基材的折光指數(shù)之間連續(xù)的或者分階的折光指數(shù)梯度的薄層堆疊體形成； -為基材提供紅外福射反射性質(zhì)的涂層，如包含至少一個(gè)薄金屬層（尤其基于銀）的透 明涂層。運(yùn)些具有薄金屬層的透明涂層用于形成日照控制窗玻璃，特別地抗日光窗玻璃，目 的為減少進(jìn)入的太陽能的量，或者低發(fā)射率窗玻璃，目的為減少從建筑物或者交通工具向 外部消散的能量的量； -為基材提供導(dǎo)電性質(zhì)的涂層，如包含至少一個(gè)薄金屬層，尤其基于銀的薄金屬層的涂 層，或者基于透明導(dǎo)電氧化物（TC0)的薄層，例如基于銅和錫混合氧化物（IT0)，基于銅鋒 混合氧化物（IZ0)，基于用嫁或者用侶滲雜的氧化鋒，基于用妮進(jìn)行滲雜的氧化鐵，基于錫 酸儒或者錫酸鋒，基于用氣和/或用錬滲雜的氧化錫的薄層。運(yùn)些具有導(dǎo)電性質(zhì)的涂層尤 其用在加熱窗玻璃中，其中使電流流通過該涂層中W便經(jīng)由焦耳效應(yīng)產(chǎn)生熱量，或者用作 為在層狀電子裝置中的電極，特別地用作為位于有機(jī)發(fā)光二極管裝置（0LED)，光電裝置或 者電致變色裝置的正面上的透明電極； -為該基材提供自清潔性質(zhì)的涂層，如基于氧化鐵的薄層，其促進(jìn)有機(jī)化合物在紫外福 射作用下的退化并且在水流動(dòng)的作用下除去無機(jī)污物。
[0004] 對(duì)于某些應(yīng)用，希望局部地，例如周期性地改變被沉積在基材上的涂層的性質(zhì)，W 便獲得具有該涂層的性質(zhì)（無論它是光學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)電性質(zhì)等等）的空間調(diào)制圖案。特別地， 可W尋求該涂層的光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制W便改變?cè)摻?jīng)涂覆基材的視覺外觀，出于美學(xué)的或者功 能的目的。例如，其涂層包含反射顏色梯度或者任何其它具有反射顏色的調(diào)制圖案的窗玻 璃可W用作為用于內(nèi)部或者外部應(yīng)用的裝飾玻璃。類似地，使透明區(qū)域與反射和/或吸收 區(qū)域交替的窗玻璃可w用作為裝飾玻璃，或者作為隔板，尤其用于"開放空間"類型的開放 辦公室的隔板，允許在該窗玻璃的不透明區(qū)域的位置限定私人空間而同時(shí)維持在該透明區(qū) 域位置的優(yōu)良的光透射。
[0005] 該涂層的光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制還可W允許調(diào)節(jié)經(jīng)涂覆的基材對(duì)某些福射的光學(xué)響應(yīng)， 并因此調(diào)節(jié)該基材的性能。例如，其涂層包含紅外線福射反射的縷空?qǐng)D案的日光控制窗玻 璃允許控制太陽熱量的增加。
[0006] 除了光學(xué)性質(zhì)的調(diào)制，可W尋求該涂層的導(dǎo)電性質(zhì)的調(diào)制W便在基材上產(chǎn)生圖案 或者電導(dǎo)率特定制圖。例如，在它的表面包含導(dǎo)電柵格的窗玻璃可W用作為用于層狀電子 裝置的電極，尤其作為透明電極（當(dāng)在該柵格的網(wǎng)眼之間的空間是透明的時(shí)），或者作為加 熱窗玻璃，或者可W充當(dāng)法拉第筒類型的透明等位面。
[0007] 在實(shí)踐中，在涂層的沉積期間使圖案與涂層的性質(zhì)的調(diào)制結(jié)合是復(fù)雜的，尤其在 工業(yè)方法的背景下。特別地，雖然目前在大的基材表面上沉積薄層是相對(duì)容易的（尤其通 過磁場(chǎng)-增強(qiáng)的陰極瓣射，亦被稱為該"磁控管"方法），但是通過作用于沉積條件仍然難 W在空間上調(diào)制運(yùn)些薄層的性質(zhì)。在經(jīng)由磁控管方法在基材上沉積層期間掩模的使用產(chǎn)生 問題，尤其對(duì)于維持該基材的清潔度，運(yùn)限制它在工業(yè)規(guī)模上的實(shí)施。
[0008] 而且存在各種用于在涂層上形成圖案的技術(shù)，一旦該涂層已經(jīng)被沉積在基材上 后。第一種已知的技術(shù)是激光微加工廣laserpatterning"),其中通過使用點(diǎn)激光束的掃 描實(shí)施至少一部分涂層的燒蝕或者蒸發(fā)。運(yùn)種技術(shù)然而是局部的、緩慢的技術(shù)，其難W對(duì)大 尺寸基材實(shí)施并且產(chǎn)生相對(duì)低生產(chǎn)速率。另一種已知的技術(shù)是絲網(wǎng)印刷，其允許通過穿過 印刷屏沉積瓷釉或者通過數(shù)字印刷使該基材的一部分變得不透明。該絲網(wǎng)印刷技術(shù)然而在 分辨率方面是受限制的并且要求在至少600°C的溫度下熱處理該基材W便保證瓷釉化產(chǎn)品 的穩(wěn)定性，運(yùn)是不利的。在又一種已知的技術(shù)中，通過平版印刷術(shù)或者絲網(wǎng)印刷在要處理的 涂層上設(shè)置樹脂掩模，例如光敏樹脂掩模，然后實(shí)施該未被樹脂掩模保護(hù)的涂層部分的燒 蝕或者氧化。運(yùn)種技術(shù)具有是緩慢的并且昂貴的方法的缺點(diǎn)，它設(shè)及數(shù)個(gè)步驟。
[0009] 本發(fā)明更特別地通過提出用于獲得被提供有涂層的基材的方法旨在解決運(yùn)些缺 點(diǎn)，該涂層包含該涂層的至少一種性質(zhì)的空間調(diào)制圖案，該方法同時(shí)是經(jīng)濟(jì)的、簡(jiǎn)單的W及 快速的，并且其允許實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率，運(yùn)種方法對(duì)于該涂層的性質(zhì)的調(diào)制來說確保高分辨率 水平并且甚至適用于大尺寸基材，運(yùn)種方法還特別地是靈活的W便允許在生產(chǎn)線上（對(duì)于 同一個(gè)基材或者從一個(gè)基材至另一個(gè)基材）該涂層的性質(zhì)在空間結(jié)構(gòu)中的快速改變。
[0010] 為此，本發(fā)明主題是用于獲得基材的方法，該基材在它的至少一個(gè)面的至少一部 分上被提供有涂層，該涂層包含該涂層的至少一種性質(zhì)的空間調(diào)制圖案，特征在于該方法 包括使用激光福射熱處理在該基材上沉積的連續(xù)涂層的步驟，其中在熱處理之前該涂層至 少部分地吸收激光福射，運(yùn)種熱處理步驟使得該基材使用W至少一根激光線的形式被聚焦 在涂層上的激光福射進(jìn)行照射，保持該涂層是連續(xù)的并且不烙化該涂層，使該基材和該聚 焦在該涂層上的激光線在與該激光線的縱向方向橫交的方向中相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)在運(yùn)種相對(duì) 移動(dòng)期間對(duì)該激光線的功率作為該相對(duì)移動(dòng)的速度和該圖案在相對(duì)移動(dòng)方向中的尺寸的 函數(shù)進(jìn)行時(shí)間調(diào)制（modulationtemporelle)。
[0011] 在本發(fā)明的范圍中，"激光線"是W具有比它的橫向尺寸更大的縱向尺寸的線的 形式進(jìn)行聚焦的激光束，其通過一個(gè)或者數(shù)個(gè)激光源產(chǎn)生和其在該線的縱向中的所有點(diǎn)同 時(shí)地通過一個(gè)或多個(gè)激光源進(jìn)行照射。因此，激光線通過同時(shí)由一個(gè)或多個(gè)激光源照射該 線的整個(gè)表面而獲得。
[0012] 對(duì)于本發(fā)明來說，一個(gè)方向（當(dāng)它與另一個(gè)方向形成非零角度時(shí)）是相對(duì)于該另 一個(gè)方向是橫交的。此外，對(duì)于本發(fā)明來說，在基材的面的一部分上存在的涂層是連續(xù)的， 當(dāng)該涂層基本上覆蓋整個(gè)該部分時(shí)。根據(jù)本發(fā)明，該涂層的運(yùn)種連續(xù)性質(zhì)在該熱處理步驟 期間得到保存。
[0013] 當(dāng)使用激光束照射沉積在基材上的涂層時(shí)，其中該涂層至少部分地吸收激光福 射，提供足W引起該涂層的晶體和/或化學(xué)性質(zhì)改變的能量。特別地，經(jīng)由在已經(jīng)在該涂層 中存在的晶核周圍的晶體的物理化學(xué)生長(zhǎng)機(jī)理，該提供的能量促進(jìn)該涂層的結(jié)晶，同時(shí)保 持為固相。該提供的能量還促進(jìn)，當(dāng)該涂層與氧化性或者非氧化性反應(yīng)性氣氛接觸時(shí)，該涂 層的化學(xué)組成的改變，例如在氧化性氣氛存在時(shí)通過該涂層的氧化，或者在含氮?dú)夥沾嬖?時(shí)通過該涂層的氮化。該涂層的晶體和/或化學(xué)性質(zhì)的運(yùn)種改變通常引起在該涂層的至 少一種性質(zhì)，尤其該涂層的電導(dǎo)率，發(fā)射率，福射的透射（尤其在可見光和/或紅外線范圍 中），福射的反射（尤其在可見光和/或紅外線范圍中），福射的吸收（尤其在可見光和/ 或紅外線范圍中），在透射中和/或在反射中的濁度，在反射中和/或在透射中的比色坐標(biāo)， 親水性，或者光催化活性的改變。
[0014] 本發(fā)明人已經(jīng)利用激光福照對(duì)該涂層的運(yùn)些效果W形成該涂層的至少一種性質(zhì) 的調(diào)制圖案。實(shí)際上，該圖案根據(jù)本發(fā)明通過使至少一根在焦平面中具有調(diào)節(jié)強(qiáng)度的激光 線聚焦在該涂層上并且通過隨著時(shí)間調(diào)制運(yùn)種激光線的功率（同時(shí)基材和激光線進(jìn)行相 對(duì)移動(dòng)）而獲得。由于激光線的功率隨著時(shí)間而改變，該涂層的一種或多種性質(zhì)在相對(duì)移 動(dòng)期間在空間上進(jìn)行調(diào)制。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的方法允許在涂層中產(chǎn)生任何類型的該涂層的至少一種性質(zhì)的調(diào)制 圖案，其通過調(diào)節(jié)激光線的功率的時(shí)間調(diào)制（作為在基材和激光線之間的相對(duì)移動(dòng)的速度 的函數(shù)和作為所期望圖案的空間結(jié)構(gòu)的函數(shù)）來進(jìn)行。有利地，運(yùn)種方法可適用于任何尺 寸的基材，包括大尺寸的基材，因?yàn)榧す饩€的長(zhǎng)度能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行調(diào)節(jié)W對(duì)應(yīng)于期望圖案 所有的尺寸。該方法允許在該涂層中產(chǎn)生小尺寸的圖案，大約數(shù)十微米的圖案，其難W使用 其它整體處理方法如絲網(wǎng)印刷來實(shí)現(xiàn)。激光線的功率的時(shí)間調(diào)整可W是特別快速的，由此 允許實(shí)現(xiàn)高分辨率水平和高生產(chǎn)速率。由于本發(fā)明，可W快速獲得該涂層的至少一種性質(zhì) 的調(diào)制圖案，甚至對(duì)于大尺寸基材也如此，通過使用點(diǎn)激光束的掃描（如用于激光微加工） 不是運(yùn)種情況。而且，借助于快速地調(diào)制該激光線的功率的可能性，根據(jù)本發(fā)明的方法使得 可W在生產(chǎn)線上引起在該涂層的性質(zhì)的調(diào)制的空間結(jié)構(gòu)中的快速改變，無論對(duì)于同一個(gè)基 材或者對(duì)于在生產(chǎn)線上的一個(gè)基材至另一個(gè)基材。
[0016] 應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的方法不設(shè)及通過從烙融材料開始的冷卻的結(jié)晶機(jī) 理，因?yàn)檫\(yùn)將將需要使涂層升至極其高溫W烙化它。有利地，根據(jù)本發(fā)明的熱處理步驟僅僅 加熱涂層，而不明顯加熱整個(gè)基材，運(yùn)使得該方法適用于由有機(jī)聚合物材料制成的基材。此 夕F，在玻璃基材的情況下，它因此不再需要在切割或者保存該玻璃之前實(shí)施該基材的緩慢、 受控冷卻。
[0017] 該基材優(yōu)選是玻璃片材、玻璃陶瓷片材或者有機(jī)聚合物材料片材。它優(yōu)選地是透 明的，無色的或者有色的。該玻璃優(yōu)選地是娃鋼巧類型，但是它還可W由棚娃酸鹽或者侶棚 娃酸鹽類型玻璃制成。該優(yōu)選的有機(jī)聚合物材料是聚碳酸醋，聚甲基丙締酸甲醋，聚對(duì)苯二 酸乙二醇醋（PET)，聚糞二甲酸乙二醇醋（陽腳，或含氣聚合物如乙締四氣乙締巧TFE)。該 基材可W是平面的或彎曲的，甚至?xí)孕缘摹?br>[0018] 該基材有利地具有至少一個(gè)大于或等于Im，甚至2m，甚至3m的維度。優(yōu)選地，該 基材的主面的表面積大于或等于ΙηΛ更優(yōu)選地大于或等于1. 4m2。在一種有利的實(shí)施方案 中，經(jīng)處理的基材是具有1. 3m長(zhǎng)度和1.Im寬度的平行六面體。在玻璃基材的情況下，該基 材的厚度通常在0. 5毫米和19毫米之間，優(yōu)選地在0. 7毫米和9毫米之間，尤其在2毫米 和8毫米之間，甚至在4毫米和6毫米之間。由有機(jī)聚合物材料制成的基材可W具有顯著 更低的厚度，例如在25微米和100微米之間的厚度。
[0019] 在玻璃基材的情況下，它優(yōu)選地是浮法類型玻璃基材，即它可已經(jīng)經(jīng)由W下方法 獲得，該方法在于將該烙化玻璃傾倒