光学涂覆方法、设备和产品.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104302589 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104302589 A (21)申请号 201280068398.1 (22)申请日 2012.11.30 61/565,024 2011.11.30 US 61/709,423 2012.10.04 US C03C 17/00(2006.01) C03C 17/42(2006.01) C23C 14/50(2006.01) C23C 16/458(2006.01) C23C 14/54(2006.01) C23C 14/24(2006.01) (71)申请人 康宁股份有限公司 地址 美国纽约州

2、(72)发明人 CM李 卢小锋 MX欧阳 张军红 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 郭辉 (54) 发明名称 光学涂覆方法、 设备和产品 (57) 摘要 本发明涉及用于制备具有光学涂层和在该光 学涂层上的易清洁涂层的玻璃制品的方法， 涉及 用于所述方法的设备以及涉及使用所述方法制备 的产品。具体来说， 本发明涉及一种方法， 其中可 使用单一设备连续地实施所述光学涂层和易清洁 涂层的施涂。使用本文所述的涂覆设备和衬底载 体的组合， 得到具有光学涂层和易清洁涂层的玻 璃制品， 该玻璃制品具有改善的耐刮擦耐久性和 光学性能， 此外所得制品是 “不含阴影的” 。

3、(30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.29 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2012/067383 2012.11.30 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/082488 EN 2013.06.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 19 页 附图 16 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书19页 附图16页 (10)申请公布号 CN 104302589 A CN 104302589 A 1/4 页 2 1. 一种用于制备玻璃制品的方法， 所述玻璃制品具有光学涂层和

4、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 涂层的真空室 ； 在所述真空室内提供可旋转的磁性穹顶， 用于磁性地设置磁性衬底载体， 该衬底载体 用于在该载体上接纳待涂覆的玻璃衬底 ； 在所述真空室内提供用于光学涂层的源材料和用于 ETC 涂层的源材料 ； 把所述玻璃衬底装载至所述磁性衬底载体上， 并把其上具有所述玻璃衬底的所述磁性 衬底载体磁性地连接至所述可旋转的磁性穹顶 ； 排空所述真空室 ； 旋转所述可旋转的磁性穹顶并在玻璃衬底上沉积光学涂层 ； 旋转所述可旋转的磁性穹顶并于沉积所述光学涂层之后在所述光学涂层顶

5、部沉积 ETC 涂层， 其中在沉积所述 ETC 涂层之前所述光学涂层没有暴露于环境气氛 ； 以及 从所述真空室取出具有所述光学涂层和所述 ETC 涂层的所述玻璃衬底， 来获得包括不 含阴影的沉积在所述玻璃衬底上的光学涂层以及沉积在所述光学涂层上的 ETC 涂层的玻 璃衬底。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括固化所述 ETC 涂层。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 其中在空气中于室温下固化所述 ETC 涂层。 4. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 通过加热所述 ETC 涂层来固化所述 ETC 涂 层。 5. 如权利要求 1-4 中任一

6、项所述的方法， 其特征在于， 所述真空室排空至小于或等于 10-4托的压力。 6. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括在沉积所述光 学涂层时致密化所述光学涂层。 7. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述真空室包含用来蒸发用于 所述光学涂层的所述源材料的至少一种电子束源。 8.如权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述至少一种电子束源包括大于或等于2且 小于或等于 6 的电子束源， 且把来自各源的电子束引导至固定被涂覆材料的独立容器。 9. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述磁性衬底载体选自下组 ： 固 定

7、的磁性衬底载体和可调节的磁性衬底载体。 10. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 沉积所述光学涂层包括沉积多 层光学涂层， 该多层光学涂层包括至少一个周期的高折射率材料和低折射率材料， 其中 ： 所述高折射率涂层材料选自下组 ： ZrO2,HfO2,Ta2O5,Nb2O5,TiO2,Y2O3,Si3N4,SrTiO3和 WO3； 以及 所述低折射率材料选自下组 ： SiO2,MgF2,YF3,YbF3和 Al2O3。 11. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述玻璃衬底由离子交换的氧 化硅玻璃、 非离子交换的氧化硅玻璃、 铝硅酸盐玻璃、 硼硅酸盐玻

8、璃、 铝硼硅酸盐玻璃或钠 钙玻璃形成。 12. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 用于所述 ETC 涂层的所述源 材料是具有通式 (RF)xSiX4-x的烷基全氟碳硅烷， 其中 RF是直链 C6-C30烷基全氟碳， X Cl 权 利 要 求 书 CN 104302589 A 2 2/4 页 3 或 -OCH3- 且 x 2 或 3。 13. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 从玻璃衬底的光学涂层的第一 边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层的厚度变化小于或等于 3。 14. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 从玻璃衬底的光学涂层的第

9、一 边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层的厚度变化小于或等于 2。 15. 如权利要求 1-4 中任一项所述的方法， 其特征在于， 从玻璃衬底的光学涂层的第一 边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层的厚度变化小于或等于 1。 16. 一种用于在涂覆过程中固定衬底的磁性衬底载体， 所述磁性衬底载体包括 ： 非磁性衬体载体基座 ； 连接至所述非磁性衬体载体基座的多个磁体 ； 用于支撑设置在所述磁性衬底载体上玻璃衬底的表面的多个销钉 ； 弹簧系统， 其包括通过弹簧固定到位的可收缩的销钉、 多个固定销钉以及多个侧面停 止销 ； 其中， 所述弹簧收缩所述可收缩的销钉， 所述可收缩的销钉沿着与所述弹簧相反的方

10、向延伸， 所述侧面停止销从所述非磁性衬底载体基座延伸一定距离， 该距离使得当所述玻 璃衬底位于所述多个销钉上时， 所述多个侧面停止销的顶部在所述玻璃衬底的顶部表面以 下。 17. 一种用于在涂覆过程中固定衬底的磁性衬底载体， 所述磁性衬底载体包括 ： 非磁性载体基座 ； 连接至所述非磁性载体基座的多个磁体 ； 用于支撑所述玻璃衬底表面的多个销钉 ； 外壳， 在该外壳中设置可收缩的销钉， 其中通过弹簧将所述可收缩的销钉固定到位， 所 述可收缩的销钉从所述外壳向外偏移 ； 任选的停止销 ； 以及 用于固定玻璃衬底边缘的多个可移动的销钉。 18. 一种玻璃制品， 所述玻璃制品包括光学涂层和在所述光学

11、涂层顶部的易清洁涂层， 所述玻璃制品在所述玻璃制品的整个光学涂覆的表面上都是不含阴影的， 其中 ： 所述光学涂层包括多个周期， 所述周期由具有折射率 n 大于或等于 1.7 且小于或等于 3.0的高折射率材料H层、 以及具有折射率n大于或等于1.3且小于或等于1.6的低折射率 材料 L 层组成， 所述高折射率材料 H 层是各周期的第一层且所述低折射率材料 L 层是各周 期的第二层 ； 以及 SiO2封盖层， 所述 SiO2封盖层被施涂至所述多个周期顶部， 且厚度范围为大于或等于 20 纳米且小于或等于 200 纳米。 19.如权利要求18所述的玻璃制品， 其特征在于， 涂层周期的数目范围是大于

12、或等于2 且小于或等于 1000。 20. 如权利要求 18 所述的玻璃制品， 其特征在于， 所述光学涂层的厚度范围是大于或 等于 100 纳米且小于或等于 2000 纳米。 21.如权利要求18所述的玻璃制品， 其特征在于， 涂层周期的数目范围是大于或等于2 且小于或等于 20， 且各层高折射率材料 H 和低折射率材料 L 的厚度范围是大于或等于 5 纳 米至小于或等于 200 纳米。 权 利 要 求 书 CN 104302589 A 3 3/4 页 4 22. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 所述高折射率材料 H 层 选自下组 ： ZrO2,HfO2,Ta2

13、O5,Nb2O5,TiO2,Y2O3,Si3N4,SrTiO3和 WO3。 23. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 所述低折射率材料 L 层 选自下组 ： SiO2,MgF2,YF3,YbF3和 Al2O3。 24. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 在 6000 次磨损循环之 后， 所述玻璃制品的水接触角为至少 75。 25. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 在 8000 次磨损循环之 后， 在所述玻璃制品表面上的刮擦长度小于 2 毫米。 26.如权利要求18-20中任一项所述的玻璃制品， 其特征在

14、于， 在至少8000次磨损/擦 拭循环之后的所述玻璃制品的反射率基本上与未磨损 / 未擦拭的玻璃制品的反射率 相同。 27.如权利要求18-20中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 在至少8000次磨损/擦 拭循环之后的所述玻璃制品的透射率基本上与未磨损 / 未擦拭的玻璃制品的透射率 相同。 28. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 从所述玻璃制品的光学 涂层的第一边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层的厚度变化小于或等于 3。 29. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 从所述玻璃制品的光学 涂层的第一边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层

15、的厚度变化小于或等于 2。 30. 如权利要求 18-20 中任一项所述的玻璃制品， 其特征在于， 从所述玻璃制品的光学 涂层的第一边缘到光学涂层的第二边缘的光学涂层的厚度变化小于或等于 1。 31. 一种用来用光学涂层和 ETC 涂层涂覆衬底的涂覆设备， 所述涂覆设备包含 ： 真空室 ； 位于所述真空室中的可旋转的磁性穹顶 ； 位于所述真空室中的至少一种电子束源 ； 位于所述真空室中的至少一种热蒸发源 ； 以及 可调节地位于所述真空室中的支撑件上的阴影掩模。 32. 如权利要求 31 所述的涂覆设备， 其特征在于， 所述设备还包括位于所述真空室内 的等离子体源。 33. 如权利要求 31 所

16、述的涂覆设备， 其特征在于， 所述可旋转的磁性穹顶包括 ： 在所述可旋转的磁性穹顶顶部中央的开口 ； 覆盖所述可旋转的磁性穹顶的所述开口的透明玻璃板 ； 以及 位于所述透明玻璃板开口中的石英监测器， 用来监测在所述真空室中沉积的涂层材料 的沉积速率。 34. 如权利要求 33 所述的涂覆设备， 其特征在于， 所述涂覆设备还包括位于所述透明 玻璃板以上的光纤， 其中当涂覆所述透明玻璃板时， 所述光纤收集从所述透明玻璃板反射 的光来测定所述透明玻璃板的反射率变化， 并由此测定施涂至所述透明玻璃板的涂层厚 度。 35. 如权利要求 31 所述的涂覆设备， 其特征在于， 把可旋转的磁性穹顶连接至真空屏

17、 蔽的旋转主轴， 来促进所述可旋转的磁性穹顶的旋转。 权 利 要 求 书 CN 104302589 A 4 4/4 页 5 36. 如权利要求 31 所述的涂覆设备， 其特征在于， 所述涂覆设备还包括磁性地连接至 所述可旋转的磁性穹顶的至少一种磁性衬底载体。 权 利 要 求 书 CN 104302589 A 5 1/19 页 6 光学涂覆方法、 设备和产品 优先权 0001 本申请要求于 2011 年 11 月 30 日提交的题为 “用于制备具有光学涂层和易清洁 涂层的玻璃制品的方法” (Process for Making of Glass Articles With Optical and

18、 Easy-To-Clean Coatings) 的美国临时专利申请第 61/565024 号的优先权， 本申请以该文 为基础且该文的全部内容通过引用纳入本文， 本申请还要求于 2012 年 10 月 4 日提交的题 为 “光学涂覆方法、 设备和产品” (Optical Coating Method,Apparatus and Product) 的美 国临时专利申请第 61/709423 号的优先权， 本申请以该文为基础且该文的全部内容通过引 用纳入本文。 领域 0002 本发明涉及一种用于制备玻璃制品的方法， 所述玻璃制品具有光学涂层和在所述 光学涂层上的易清洁 (ETC) 涂层， 涉及一种

19、用于实施所述方法的设备和使用所述方法制备 的制品。 具体来说， 本发明涉及一种方法， 其中可使用相同的设备连续地实施施涂所述光学 涂层和 ETC 涂层。 背景 0003 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。例如， 化学强化的玻璃尤其受到 “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类似的电子产品。这些产品中的许多要求在玻璃上施涂减反射 (“AC” ) 涂层， 来减少从玻璃反射的可见光， 由此改善对比度和可读性， 例如当在直射

20、阳光 下使用该器件时。 但是， AR涂层的一些不足是它对表面污染的敏感性、 它不良的耐刮擦耐久 性， 即在使用中 AR 涂层容易被刮掉， 例如被擦拭布或用户手指上的灰尘和污垢刮掉。在 AR 涂覆的表面上的指纹和污点是非常显而易见的， 且不总是易于除去。 因此， 非常期望任何触 摸器件的玻璃表面是易清洁的， 这可通过把易清洁 (ETC) 涂层施涂到玻璃表面来实现。施 涂到玻璃表面来实现。 0004 用于制备同时具有减反射涂层和 ETC 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。基本步骤是把涂减反射 (“AR” ) 涂层施涂至玻 璃制品， 例如使用化学气相沉积

21、(“CVD” ) 或物理气相沉积 (“PVD” ) 方法。在常规的方法 中， 把光学涂覆的制品 ( 例如具有 AR 涂层的制品 )， 从光学涂覆设备转移到另一设备， 来在 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。因为在 AR 涂层和 ETC 涂层 步骤之间的额外加工发生污染， 这可导致最终产品的低劣可靠性。例如， 使用常规的把 ETC 涂层涂覆至光学涂层上的 2- 步涂覆方法得到的产品在触摸屏应用中容易被刮擦。此外， 虽 然可在施涂 ETC 涂层之前清洁 AR 涂覆的表面， 但

22、这涉及在制造方法中的额外步骤。所有额 外的步骤增加产品成本。因此， 需要可替代的方法和设备， 通过所述方法和设备， 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。本文所述的优势和所得产品将 在下面的段落和权利要求中详细描述。 说 明 书 CN 104302589 A 6 2/19 页 7 概述 0005 在一种实施方式中， 本发明提供一种用于制备玻璃制品的方法， 所述玻璃制品具 有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 涂层的真空室 ； 在所述真空室内提供可旋转的磁性 穹顶， 用于

23、磁性地设置磁性衬底载体， 该衬底载体用于在该载体上接纳待涂覆的玻璃衬底 ； 在所述真空室内提供用于光学涂层的源材料和用于 ETC 涂层的源材料。所述方法还包括把 所述玻璃衬底装载至所述磁性衬底载体上， 并把磁性衬底载体上具有所述玻璃衬底的所述 磁性衬底载体磁性地连接至所述可旋转的磁性穹顶 ； 排空所述真空室 ； 旋转所述可旋转的 磁性穹顶并在玻璃衬底上沉积光学涂层 ； 旋转所述可旋转的磁性穹顶并于沉积所述光学涂 层之后在所述光学涂层顶部沉积 ETC 涂层， 其中在沉积所述 ETC 涂层之前所述光学涂层没 有暴露于环境气氛。所述方法还包括从所述真空室取出具有所述光学涂层和所述 ETC 涂层 的所

24、述玻璃衬底， 来获得包括沉积在所述玻璃衬底上的不含阴影的光学涂层以及沉积在所 述光学涂层上的 ETC 涂层的玻璃衬底。 0006 在另一种实施方式中， 本发明提供一种用于在涂覆过程中固定衬底的磁性衬底载 体， 其中所述磁性衬底载体包括非磁性衬体载体基座， 连接至所述非磁性衬体载体基座的 多个磁体， 用于支撑设置在所述磁性衬底载体上玻璃衬底的表面的多个销钉， 以及一种弹 簧系统， 其包括通过弹簧固定到位的可收缩的销钉且该弹簧收缩所述可收缩的销钉， 其中 所述可收缩的销钉可沿着与所述弹簧相反的方向延伸。 所述弹簧系统还包括多个固定销钉 以及多个侧面停止销， 所述侧面停止销从所述非磁性衬底载体基座延

25、伸一定距离， 该距离 使得当所述玻璃衬底位于所述多个销钉上时， 所述多个侧面停止销的顶部在所述玻璃衬底 的顶部表面以下。 0007 还在另一种实施方式中， 本发明提供一种用于在涂覆过程中固定衬底的磁性衬底 载体， 其中所述磁性衬底载体包括非磁性载体基座， 连接至所述非磁性载体基座的多个磁 体， 以及用于支撑所述玻璃衬底表面的多个销钉。所述衬底载体还包括用于可收缩的销钉 的外壳， 在该外壳中设置可收缩的销钉， 其中通过弹簧将所述可收缩的销钉固定到位， 所述 可收缩的销钉从所述外壳向外偏移， 任选的停止销 ； 以及用于固定玻璃衬底边缘的多个可 移动的销钉。 0008 还在另一种实施方式中， 本发明

26、提供玻璃制品， 所述玻璃制品包括光学涂层和在 所述光学涂层顶部的易清洁涂层， 所述玻璃制品在所述玻璃制品的整个光学涂覆的表面上 都是不含阴影的。所述光学涂层包括多个周期， 所述周期由一层具有折射率 n 大于或等于 1.7 且小于或等于 3.0 的高折射率材料 H、 以及一层具有折射率 n 大于或等于 1.3 且小于或 等于 1.6 的低折射率材料 L 组成。高折射率材料层是各周期的第一层且低折射率材料 L 层 是各周期的第二层。把 SiO2封盖层施涂至所述多个周期顶部， 且所述 SiO2封盖层厚度范围 为大于或等于 20 纳米且小于或等于 200 纳米。 0009 在另一种实施方式中， 本发明

27、提供用来用光学涂层和 ETC 涂层涂覆衬底的涂覆设 备。所述涂覆设备可包括 ： 真空室 ； 位于所述真空室中的可旋转的磁性穹顶 ； 位于所述真空 室中的至少一种电子束源 ； 位于所述真空室中的至少一种热蒸发源 ； 以及可调节地位于所 述真空室中的支撑件上的阴影掩模。 0010 在以下的详细描述中提出了本发明所述方法的其他特征和优点， 其中的部分特征 说 明 书 CN 104302589 A 7 3/19 页 8 和优点对本领域的技术人员而言， 根据所作描述就容易看出， 或者通过实施包括以下详细 描述、 权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。 0011 应理解， 前面的一般性描述和以

28、下的详细描述介绍了各种实施方式， 用来提供理 解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。 包括的附图提供了对各种实施方式的 进一步的理解， 附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了 本文所述的各种实施方式， 并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。 附图简要说明 0012 图 1A 是根据本文所述的一个或多个实施方式的涂覆设备 100 的示意图 ； 0013 图1B示意性地显示了玻璃板116的放大视图， 并显示了用于容纳石英监测器的开 口 116a ； 0014 图 1C 示意性地显示了玻璃板的放大视图， 该玻璃板具有已接纳在所述开口的石 英监测器和光纤，

29、 石英监测器和光纤都用来测量和控制把光学涂层材料沉积到连接至衬底 载体的玻璃衬底上 ； 0015 图 2 是图片， 显示了穿过图 1A 所示的涂覆设备的一部分的穹顶的俯视图， 显示了 磁性地连接至该穹顶的多个衬底载体 ； 0016 图 3A 示意性地显示了图 1A 所示的涂覆设备的穹顶片段的倾斜的侧面俯视图， 有 多个衬底载体磁性地连接至该穹顶 ； 0017 图 3B 示意性地显示支撑穹顶片段 110a 的框架 ； 框架 160 包括外部唇缘 / 轮辋 161( 如图 3A 所示 )， 在开口 164 处的内部轮辋 ( 未编号 ) 且旋转主轴 117 可连接至该开口 164( 未显示 )， 以

30、及多个辐条 162， 该辐条 162 的宽度足以容纳显示为 168 的穹顶片段的侧 面边缘 ； 0018 图 4A 示意性地显示了非磁性衬底载体 130， 其具有用于把该载体磁性地连接至穹 顶 110 并在涂覆过程中固定玻璃衬底 / 制品 140 的多个元件 134 ； 0019 图 4B 是图 4A 的侧视图， 显示了放置在从所述衬底载体表面 130a 以一定距离延伸 进入衬底载体基座 130 的销钉 136 上的玻璃衬底 140、 从衬底载体 130 的表面 130a 延伸并 以大于基座 130b 的距离穿过该基座延伸的磁体 134、 从载体 130 基座延伸至距离玻璃制品 140 的顶部

31、表面 140a 有一定距离的侧面停止销 150 ； 0020 图 5 示意性地显示了固定玻璃衬底 140 的销钉 138a 和 138b 中的一种， 通过装载 在销钉 138a 上的可调节的弹簧顶着玻璃衬底 140 施加的力来顶着该销钉固定该玻璃衬底 140， 且成形的边缘 141( 在这种情况下是倒棱缘 ) 与销钉接触 ； 0021 图 6 显示了连接至穹顶 110 的衬底载体 130， 从而把可收缩的销钉 138A 设置成垂 直于旋转方向， 即比销钉 138b( 也如图 6 所示 ) 更接近穹顶 110 顶部 T 的开口 ； 0022 图 7a-c 示意性地显示了氟化硅烷和玻璃或氧化物 A

32、R 涂层的接枝反应 ； 0023 图 8 显示了位于 ETC 涂层下面的 AR 光学涂层， 其用来提供隔离玻璃表面化学和污 染的屏障， 以及还用来提供具有更低活化能的位点， 使氟化硅烷以最大的涂层密度化学连 接至 AR 光学涂层以及在涂覆表面上交联， 从而最大化磨损可靠性 ( 耐久性 ) ； 0024 图 9 显示了用于光纤 206 和其它一些应用的、 AR-ETC 涂覆的 GRIN 镜片 208 ； 0025 图 10 比较了具有在 6 层 ARC(Nb2O5/SiO2) 涂层上的 PVD 8-10nmETC 的玻璃制品和 只有喷涂的 ETC 涂层的玻璃制品的磨损测试数据 ； 说 明 书 C

33、N 104302589 A 8 4/19 页 9 0026 图 11 比较了具有 6 层 PVD IAD-EB AR 涂层和沉积在该 AR 涂层顶部的 8-10nm 热 沉积的 ETC 涂层的玻璃制品， 相对于具有在第一常规涂覆机中沉积的 PVDAR 涂层和在第二 常规涂覆机中沉积的 ETC 的玻璃制品的磨损可靠性 ； 0027 图 12 是用 AR 涂层和 ETC 涂层涂覆的玻璃制品在 6 千 (K),7K,8K 和 9K 次擦拭后 的反射率相对于波长的图片 ； 0028 图 13 是具有 AR 涂层和 ETC 涂层的玻璃制品在 6K,7K,8K 和 9K 次擦拭后的透射 率相对于波长的图片

34、 ； 0029 图14是反射率相对于波长的图像， 显示了相对于无AR涂层的玻璃， AR涂层/周 期的数目对反射率的影响 ； 0030 图 15 显示了基本上类似于图 4A 所示的载体 130 的可调节的磁性载体 130a， 使得 能对于不同尺寸的衬底使用单一载体 ； 0031 图 16A 显示了现有技术的、 具有用来放置待涂覆的镜片的多个开口 302 的穹顶载 体 300 ； 0032 图 16B 显示了从一载体 300 肩部 306 内侧开口 302 滑落的镜片 304， 镜片 304 处于 当载体 300 冷却时会破碎的位置 ； 0033 图 17A 显示了涂覆设备的一种实施方式， 其具有

35、覆盖穹顶选定区域的阴影掩模， 从而改善光学涂层的均匀性 ； 0034 图 17B 是显示水接触角相对于磨损循环的图片， 显示了使用图 17A 中所示的掩模 所获得的改善 ； 0035 图 18 是用 6 层 AR 涂层 (Nb2O5/SiO2) 和 ETC 涂层涂覆且 AR 涂层的厚度变化为 2 的玻璃衬底的反射率 (y 轴 ) 随波长 (x 轴 ) 的变化的模拟 ； 以及 0036 图 19 图形化地显示了用 6 层 AR 涂层 (Nb2O5/SiO2) 和 ETC 涂层涂覆的多个实际样 品的反射率 (y 轴 ) 随波长的变化。 详细描述 0037 现在将详细参考示例如附图所示的、 用光学涂

36、层和易清洁涂层涂覆的玻璃制品以 及用于形成所述玻璃制品的方法和设备的实施方式。只要有可能， 在所有附图中使用相同 的附图标记来表示相同或类似的部分。 图1A示意性的显示了涂覆设备的一种实施方式。 涂 覆设备通常包括真空室， 室内设置了磁性穹顶。 涂覆设备还包括电子束源， 热蒸发源和等离 子体源。待涂覆的玻璃衬底可通过磁性地连接至穹顶的下侧， 并可使用电子束源和热蒸发 源分别用光学涂层和 ETC 涂层涂覆该玻璃衬底。在一些实施方式中， 等离子体源可用来致 密化沉积的光学涂层材料。 下文将参考具体的附图， 更加详细地描述用于把光学涂层和ETC 涂层依次施涂至玻璃衬底的设备和方法的各种实施方式。 0

37、038 本文中术语 “方法 (process) 和 “方法 (method)” 可互换使用。此外， 本文的术语 “无阴影的” 和 “不含阴影的” 指光学涂层均匀地沉积在玻璃衬底的整体表面上， 从而当观察 具有使用本文所述的方法和设备沉积的涂层的玻璃制品时， 没有观察到在具有使用常规光 学涂层方法和设备制备的光学涂层的玻璃制品上观察到阴影。 当被涂覆的衬底区域屏蔽该 衬底表面， 使其不能沉积光学涂层材料时， 出现在常规涂覆的玻璃制品上观察到的阴影。 在 邻近用来在涂覆过程中把被涂覆的衬底固定到位的元件处、 或者用来把被涂覆的载体和元 件传送出入涂覆机的衬底载体上频繁地观察到这些阴影。 说 明 书

38、 CN 104302589 A 9 5/19 页 10 0039 本文互换使用术语 “玻璃制品” 和 “玻璃衬底” ， 并通常指用本文所述的方法和设备 涂覆的任意玻璃物品。 0040 本发明涉及一种方法， 其中可在连续的步骤中 ( 即， 首先施涂光学涂层并随后在 所述光学涂层上施涂 ETC 涂层 ) 使用相同的工序把光学涂层 ( 如包括高折射率和低折射率 材料的交替层的 AR 涂层 )、 以及 ETC 涂层 ( 如全氟烷基硅烷涂层 ) 施涂至玻璃衬底， 而在 施涂所述光学涂层和 ETC 涂层时的任意时间都不会把制品暴露于空气或环境气氛。可靠的 ETC 涂层为玻璃的一个或多个表面、 透明导电涂层

39、 (TCC) 和光学涂层提供润滑。此外， 如图 10、 11和17B图形化所示， 通过使用原位一步法(其中连续地施涂涂层)形成的玻璃和光学 涂层的耐磨损性可比常规涂覆方法好上 10 倍， 或者比无 ETC 涂层的 AR 涂层好上 100-1000 倍。使用这种技术， 设计时可把 ETC 涂层考虑为光学涂层的一部分， 这样 ETC 涂层将不改变 所需的光学性能。本文所述的玻璃制品在所有光学涂覆的玻璃表面都不含阴影。 0041 原位法的一具体示例是如图 1A 示意性所示的箱式涂覆机。箱式涂覆机配备了用 于光学涂层材料的电子束 (e- 束 ) 源、 用于 ETC 涂层材料的热蒸发源、 以及离子束或等

40、离子 体源， 该离子束或等离子体用来在涂覆之前清洗表面以及在涂覆时压紧光学涂层从而增加 涂层密度和涂层表面的光滑度。 0042 光学涂层包括高、 中等或低折射率材料。 具有折射率n大于或等于1.7且小于或等 于 3.0 的示例高折射率材料包括 ： ZrO2,HfO2,Ta2O5,Nb2O5,TiO2,Y2O3,Si3N4,SrTiO3和 WO3； 具 有折射率 n 大于或等于 1.5 且小于 1.7 的示例中等折射率材料是 Al2O3； 具有折射率 n 大于 或等于 1.3 且小于或等于 1.6 的示例低折射率材料包括 ： SiO2,MgF2,YF3和 YbF3。沉积在衬 底上的光学涂层堆叠件

41、包括至少一种材料 / 层， 以提供特殊的光学功能。在大多数情况下， 高和低折射率材料可用来设计复杂的滤光器 ( 包括 AR 涂层 )， 例如使用 HfO2作为高折射率 材料以及 SiO2作为低折射率材料。适用于所述涂层的 TCC( 两组分涂层 ) 材料包括 ITO( 氧 化铟锡 )、 AZO(Al 掺杂的氧化锌 )、 IZO(Zn 稳定的氧化铟 )、 In2O3和类似的两元和三元化合 物。 0043 在一些实施方式中， 使用 PVD 涂层 ( 使用 ETC 涂层的热蒸发溅射的或者 IAD-EB 涂 覆的光学涂层 ) 来施涂光学涂层。PVD 是一种 “冷” 过程， 其中衬底的温度小于 100。因

42、 此， 这不会降低待施涂涂层的化学强化或钢化的玻璃衬底的强度。 0044 在本文所述的实施方式中， 用来制备本文所述的不含阴影、 光学和 ETC 涂覆的玻 璃制品的玻璃可以是离子交换的玻璃或者非离子交换的玻璃。示例性玻璃包括氧化硅玻 璃、 铝硅酸盐玻璃、 硼硅酸盐玻璃、 铝硼硅酸盐玻璃和钠钙玻璃。 玻璃制品的厚度范围是0.2 毫米 -1.5 毫米， 且长度和宽度适于预期的目的。玻璃制品的长度和宽度， 可从手机的长度 和宽度变化到笔记本计算机的长度和宽度， 或者更大。 0045 本文所指的光学涂层包括减反射涂层 (AR 涂层 )、 带通滤光器涂层、 边缘中性镜 面涂层和束分离器、 多层高反射率涂

43、层和边缘滤光器， 如下文所述 ： H. 安格斯马克罗德 (H.Angus Macleod) 的 薄膜滤光器 (Thin Film Optical Filters)， 第 3 版， 物理出版社 (Institute of Physics Publishing). 布里斯托尔 (Bristol) 和费城 (Philadelphia)， 2001。使用这种光学涂层的应用包括显示器、 相机镜头、 通讯组件、 仪器、 医疗设备、 光致变 色设备、 电致变色设备、 光电设备和其他元件和设备。 0046 高和低折射率材料的交替层可用来形成光学涂层， 例如用于紫外 (“UV” )、 可见 说 明 书 CN 1

44、04302589 A 10 6/19 页 11 (“VIS” ) 和红外 (“IR” ) 应用的减反射或防眩光。可使用各种方法来沉积光学涂层。本 文使用 PVD 方法 ( 即， 离子辅助的电子束沉积 ) 作为示例方法来沉积光学涂层。所述光学 涂层包括至少一层高折射率材料 H 和至少一层低折射率材料 L。多层涂层由多个交替的高 和低折射率层例如 HL,HL,HL等或者 LH,LH,LH等组成。一对 HL 层 ( 或者 LH 层 ) 称为 “周期” 或者 “涂层周期” 。中等折射率材料 M 可用来取代所有或一些低折射率层中的 低折射率材料。如本文所使用， 术语 “折射率 (index)” 指材料的

45、折射率。在多层涂层中， 周 期的数目可取决于预期产品的功能而广泛变化。例如， 对于 AR 涂层， 周期的数目范围可大 于或等于 2 且小于或等于 20。还可把任选的 SiO2最终封盖层沉积到 AR 涂层顶部作为最终 层。可使用各种技术来把 ETC 材料沉积到光学涂层顶部， 不会把光学涂层暴露于环境气氛 中， 所述技术包括， 但不限于 ： 化学气相沉积 (CVD) 或者原子层沉积 (ALD)。 0047 本文所述的沉积在所述玻璃衬底上的光学涂层可以是多层光学涂层， 其包括至少 一周期的高折射率材料和低折射率材料。 高折射率材料可选自 ： ZrO2,HfO2,Ta2O5,Nb2O5,TiO2 ,Y

46、2O3,Si3N4,SrTiO3和 WO3； 但是， 应理解可使用其它合适的高折射率材料。低折射率材料可 选自下组 SiO2,MgF2,YF3和 YbF3； 但是， 应理解可使用其它合适的低折射率材料。在一些实 施方式中， 可用中等折射率材料例如 Al2O3或其它合适的中等折射率材料来取代低折射率 材料。 0048 在一种实施方式中， 本发明涉及一种方法， 其中在第一步骤中， 把多层光学涂层沉 积在玻璃衬底上， 然后在第二步骤中， 在与所述光学涂层相同的腔室中热蒸发并沉积 ETC 涂层。 在另一种实施方式中， 在一腔室中把多层光学涂层沉积在玻璃衬底上， 然后在第二腔 室中热蒸发 ETC 涂层并

47、把它沉积在所述多层涂层顶部上， 前提是把所述多层涂覆的衬底从 所述第一腔室转移到所述第二腔室是以下述方式在线实施的 ： 所述衬底没有暴露于在施涂 多层涂层和ETC涂层之间的空气。 所用的涂覆技术可包括， 但不限于 ： PVD,CVD/PECVD和ALD 涂覆技术。取决于一个或多个腔室的尺寸以及待涂覆的衬底的尺寸， 可在单一腔室内同时 涂覆一个或多个衬底。 0049 所述多层光学涂层通常是氧化物涂层， 其中高折射率涂层是镧系氧化物， 例如 La,Nb,Y,Gd 或其它镧系金属， 以及低折射率涂层是 SiO2。ETC 材料可以是例如氟化硅烷， 通常是具有通式 (RF)xSiX4-x的烷基全氟碳硅烷

48、， 其中 Rf是直链 C6-C30烷基全氟碳， X Cl 或-OCH3-且x2或3。 氟碳化合物的碳主链长度范围是大于或等于3纳米且小于或等于50 纳米。氟碳化合物可从市售供应商处购买， 包括但不限于 ： 道康宁 (Dow-Corning)( 例如氟 碳化合物2604和2634),3M公司(如ECC-1000和4000)。 大金公司(Daikin Corporation)， 卡农(Canon)， 东(Don)(南朝鲜)， 瑟克(Ceko)(南朝鲜)， 克特科公司(Cotec-GmbH)(例如 DURALON UltraTec) 和赢创 (Evonik)。 0050 图 1A 示意性地显示了根据

49、本文所述的一种或更多种实施方式的涂覆设备 100 和 该设备的各种操作元件。提供坐标轴作为参考。在前视图中， x 是从侧面 - 到 - 侧面 ( 即， 从左到右 )， y 是从前 - 到 - 后 ( 即， 进出页面 ) 以及 z 是从底部 - 到 - 顶部。涂覆设备 100 通常包括真空室102， 在该真空室102中具有含唇缘161(如图3A所示)的可旋转的磁性穹 顶 110， 该唇缘 161 是支撑穹顶 110 的框架 160( 如图 3B 所进一步显示 ) 的一部分。该穹顶 包括多个衬底载体130， 其磁性地连接至如图2所示的穹顶的下侧。 等离子体源118位于真 空室 102 中， 且在穹顶 110 下面， 并通常取向来向上发射离子或等离子体， 到达穹顶 110 的 说 明 书 CN 104302589 A 11 7/19 页 12 下侧。在沉积光学涂层材料之时和 / 或沉积光学涂层材料之后， 使用等离子体源来致密化 它， 由此增加最终光学涂层的硬度。具体来说， 沉积之时和 / 或在已施涂涂层之后， 从等离 子体源发