专利名称：具有抗反射特性的光学层系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有抗反射特性的光学层系统，包括位于一个光学透明基底上的多个层，并且尤其可以有利地用于显示设备，例如用于计算机及电视屏幕的液晶显示器，或者用于触感显示设备例如所谓的触板或触摸屏，还用于透明导电层的折射率修正，例如用于折射率匹配的铟锡氧化物(IMITO)层以及用于窗玻璃、透明玻璃和建筑部分、展示柜玻璃和光学透镜，涉及它们的制造方法，以及涉及它们的使用。
背景技术：
一段时间以来，已经知道透明基底上的光学层系统被用于增加透过基底的光。
因此，通常，例如，在一个基底上施加多个层叠的高低折射率交替的干涉层。这导致在某个波长范围内反射的波实际上完全消失。
例如在H.K.Pulker，玻璃上的涂层(Coatings on glass)，薄膜科技(Thin films science and technology)，1984年第6期401-405页中描述，这种类型的多个层，通常通过蒸发方法例如溅射、CVD(化学蒸气沉积)或PVD(物理蒸气沉积)施加到基底上。但是，也有通过化学湿选法从借助溶胶凝胶方法预备的溶液施加该层的多层系统。
只能通过相当大的努力来制造多层系统，并且此外在该系统中具有固有的机械应力，如果要得到一个无应力系统，必须通过特殊措施补偿该固有的机械应力。此外，多层系统的透射曲线通常具有或多或少的明显的“V”或“W”形状。这导致该系统具有通常不希望有的残留色。较好地，要求抗反射涂层的透射曲线在一个宽的波长范围内具有均匀的高透射。
进一步已知要提供具有单个涂层的透明基底以获得抗反射效果。在此情况下，一个所谓的λ/4层被施加到该基底上，即，具有λ/4(λ＝入射光的波长)的光学厚度的一个层，其中该抗反射层的折射率n在理想情况下应满足条件 在此情况下，反射波长的幅度被消去了。如果，例如，采用折射率n＝1.5的低铁玻璃，该抗反射层的最佳折射率为1.22。在此情况下，波长λ的电磁辐射的反射降到零。
所用的单个涂层主要是通过各种蒸气沉积方法制成的MgF2层。所施加的厚度为λ/4的一个该类型的层通常具有1.38的折射率。因此在最小反射处有明显大于1％的残余反射。折射率小于1.38的密的耐用材料还是未知的。
此外，折射率小于1.38并且因此能够使被涂覆基底的残余反射最小的多孔耐用层现在式是可以获得的。通过玻璃蚀刻、在玻璃上施加一个多孔层或者多孔层与蚀刻方法的结合，可以得到这种类型的多孔层。
具有一定程度的磨损稳定性的多孔层可以例如使用DE 198 28231或DE 100 51 725中所述用于金属氧化物溶胶在多孔光学层的沉积的方法获得。
WO 00/10934公开了用于制造具有多孔抗反射层的一个层系统的方法，其中具有多孔层的基底依次用一种涂层溶液处理，该涂层溶液由重量比从1∶1至9∶1的至少一种金属氧化物溶胶和至少一种四(C1-C4)烷基正硅酸盐组成。该涂层溶液并不会明显地削弱该多孔抗反射层的反射值。该系统中各层的折射率未公开。随后意欲提高多孔层的耐用性而施加的保护层具有粗糙的表面，因为所施加溶胶的颗粒尺寸较好地为20nm。
根据WO 03/027015，通过使用包括[SiOx(OH)y]n颗粒其中0＜y＜4且0＜x＜2的混合溶胶，可以获得具有高光透射的耐磨SiO2抗反射层，它包括颗粒尺寸为4-15nm的一个颗粒部分与在一种含水溶剂中平均颗粒尺寸为20-60nm的第二颗粒部分的混合物，其中该混合溶胶是采用一种专门的分步方法预备的。这使得能够在玻璃上制造折射率在1.20与1.40之间的耐磨的光学透明的SiO2层。
但是，这种类型的多孔抗反射层的使用，由于例如它们的粗糙表面，因此必然在需要使用抗反射层的一些领域受到限制。
显示器的抗反射特性是极其需要的，以使用户能够在任何视角的观察不受阻碍。
在近年来日益多地使用的触感显示器，所谓的触摸屏或触板中，良好的抗反射特性特别重要，它们由于其用户友好的操作模式而通常用于停车场和旅行售票机，或袖珍计算机，或例如银行中的信息或客户终端以及其它的游客常去机构。
图1显示一个触板的图解结构。触板能够数字地记录屏幕某个位置的机械压力。为此，一个稳定的、刚性的基底(5)，通常由玻璃组成并具有透明的导电层(4)，一般位于一个液晶元件(6)上。该层结构通过垫片(3)连接到一个透明的、压敏的柔性层(1)，通常是一个塑料膜，它同样地具有一个透明的导电层(2)。这些层的排列方式使得导电层仅用垫片隔开。如果手指、铁笔或类似物在压敏层的一点处加压，导电层将互相接触。该接触的位置通过施加在其中一个导电层的电压以及由该接触产生的线性压降确定。
当光通过该显示器玻璃时，由于不同材料的折射率的差异，在玻璃板的表面发生反射。如果从平角观察屏幕，这些反射特别碍事。
一直试图通过利用抗反射层减小这些不希望有的反射，抗反射层位于该刚性支撑与其上面的导电层之间，或者位于该柔性层与其上面的导电层之间，或者两系统中都有。这里该系统内抗反射层的位置也可以不同。
因此，例如，US6.512,512 B1描述了具有改进的光学特性的一种触板，在该触板的多层结构内，在每个接触空气的界面处都具有抗反射涂层。该涂层由SiO2或MgF2的蒸气沉积层组成。但是，由于使用这些材料能够达到的折射率分别为1.46和1.38，因此关于抗反射性质，仅能够获得不令人满意的结果。此外，位于两个导电层之间的至少一个层必须通过蚀刻方法做出孔，否则将不发生电接触。
在WO 03/045865中，包括一个玻璃基底和一个导电层的层系统依靠玻璃上的多层涂层从而具有抗反射特性，该多层涂层包括一个钛/镨氧化物层、一个MgF2层、又一个钛/镨氧化物层、一个铟锡氧化物(ITO)层以及又一个MgF2层。该层系统仅能通过一个极其复杂的方法获得，因此相对昂贵并且需要高技术。
JP-A-08-195138描述了一种触板，包括透明的铟锡氧化物的导电层，导电层的一面或两面涂覆有抗反射层，抗反射层的折射率从1.2至1.5，层厚度从0.2至0.8μm。该层系统位于该柔性基底或该刚性基底上并且也可以这两个基底上都有。借助于该层结构，目的是防止形成牛顿环，尤其是在曲面基底的情况下。
JP-A-07-257945公开了一种触板，其中在一个透明的导电层的一面或两面具有折射率≤1.6的抗反射层。在一个例子中，厚度为1100埃、折射率为1.46的SiO2层施加到两面，因此在波长550nm处获得95.1％的光透明度。
对于高质量触板，尤其结合新研制的高分辨率彩色平板显示器，使用玻璃基底时需要每个玻璃界面通过抗反射层增加至少2％较好地3％的光透明度。在玻璃基底普通双面涂层通常具有92％的透明度的情况下，这导致需要至少96％(在可见光谱区域积分并加权)的透明度。在玻璃基底的抗反射涂层中使用的多孔层无法容易地施加到触板中的层系统上，该层系统包括一个基底和一个透明导电层，因为必须考虑该导电层的光学特性。此外，由通常使用的SiO2组成的多孔层是不耐碱的，这在制造触板的普通方法中会造成困难。多孔层的另一个缺点是，当其用于紧接一个透明导电层时，由于其制造导致的粗糙表面，在导电性并且因此在该层的层电阻上具有不利的影响。这会导致信号位置确定过程中的传输误差。
发明内容
因此本发明的目的是在一个透明的平面基底上提供具有抗反射特性的光学层系统，在额外施加到该基底的一个透明导电层具有光滑的表面，并与位于其上的一个透明导电层结合的情况下，该系统还达到极好的透射值，导致其中均匀的层电阻，该系统是耐酸耐碱且机械稳定的，由最低可能数量的层组成并且可以通过一种简单方法廉价地制造。
本发明的目的借助于具有抗反射特性的一种光学层系统实现，该光学层系统包括一个透明的平面基底，具有本质上互相平行的两个表面并且在至少一个表面上具有层包，该层包包括- 在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层，以及- 在第一层上的折射率从1.40至1.48的光滑的第二层。
本发明的目的进一步通过用于制造光学层系统的一种方法实现，其中a)具有本质上互相平行的两个表面的一个平面基底在其至少一个表面上被涂覆折射率范围从1.20至1.37的层，以及
b)该层被涂覆折射率从1.40至1.48的一个光滑的层。
本发明的目的此外还通过利用上述光学层系统实现，用于制造抗反射涂覆的玻璃和塑料，它们用于窗玻璃、透明建筑物和车辆零件、展示柜玻璃、光学透镜、显示器、触感显示器以及用于折射率修正的透明的导电层。
本发明进一步涉及抗反射涂覆的玻璃和塑料，用于窗玻璃、透明建筑物和车辆零件、展示柜玻璃、光学透镜、显示器、触感显示器以及包括上述光学层系统的折射率修正的透明的导电层。
根据本发明的光学层系统由一个透明的平面基底组成，该平面基底具有本质上互相平行的两个表面并且在其至少一个表面上具有层包，该层包包括在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层，以及在第一层上的折射率从1.40至1.48的光滑的第二层。
用于根据本发明的光学层系统的合适的基底是众所周知的平面基底，它在太阳光谱的一个宽的范围，尤其是在可见光范围内是透明的，通常用于制造光学层系统。
这些平面基底具有本质上互相平行的两个表面，即，它们是层形材料，例如板、片等等，具有本质上均匀的厚度。这里的平面基底同样地可以变形或弯曲。
根据本发明的用于光学层系统的基底是柔性的或刚性的，即刚硬的或柔软的，但是其层厚度满足普通涂覆方法所需的足够刚度。
尤其，该基底由柔性或刚性的玻璃或者柔性或刚性的塑料组成。特别地，所用的玻璃材料是硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英玻璃以及较好地是所谓的浮法玻璃。可用的塑料是，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯(例如杜邦的MYLAR D)、聚碳酸酯(例如G.E.LEXAN)或聚乙烯。
图2表示本发明的最简单的实施例。在基底(7)的至少一个表面上有一个层包，该层包包括直接在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层(8)，以及在第一层上的折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层(9)。该层包还可以选择性地位于平面基底的两个表面上。图3表示了这种实施例。这里在每种情况下相同的数字表示相同类型的层。这些层具有所述的特性，但是也可以由不同材料组成。
但是，包括层(8)和(9)的上述层包同样可能仅位于平面基底的一个表面上，而仅该层包的一部分，即仅直接在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的一个层(8)或者仅直接在基底表面上的折射率范围从1.40至1.48的一个光滑的层(9)，位于该基底的相反表面上。图4和图5表示了这些实施例。
更多的层也可以应用到上述光学层系统中，它们尤其是额外施加的透明的导电层。
这些透明的导电层本身是已知的，并且包括材料例如氧化铟(IO)、铟锡氧化物(ITO)、掺锑氧化锡(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)、氧化锌(ZO)、掺铟氧化锌(IZO)、锡酸镉(CTO)、掺铝氧化锌(AlZnO)，或其混合物。这些导电层尤其较好地包括铟锡氧化物(ITO)。
在图6所示的另一个实施例中，一个透明的导电层(10)直接位于上述层系统的上层上面，即在折射率范围从1.40至1.48的光滑的层(9)上。
这里有利的是该层包包括额外位于相反的基底表面上的上述折射率范围从1.20至1.37的层(8)以及折射率范围从1.40至1.48的层(9)(见图7)。
但是，也可能在一个实施例中，一个层包，包括直接在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层(8)，以及在第一层上的折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层(9)，位于平面基底(7)的一个表面上，而一个透明的导电层(10)，可以同样地由上述材料组成，位于相反的表面上。图8表示了该实施例。
另外两个实施例(见图9和10)由一个平面基底(7)组成，在一个表面上具有层包，该层包包括直接在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层(8)，以及在第一层上的折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层(9)，而该基底的相反的表面上是折射率范围从1.20至1.37的一个层(8)或折射率范围从1.40至1.48的一个光滑的层(9)以及施加在其上的一个透明的导电层(10)。这里给出了该变型的首选项，其中折射率范围从1.40至1.48的一个光滑的层(9)以及施加在其上的一个透明的导电层(10)位于该第二基底表面上。
在另一个较好实施例中，包括折射率范围从1.20至1.37的第一层(8)以及折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层(9)的该层包位于平面基底(7)的一个表面上，而包括交替的高折射率(n≥1.8)层和低折射率(n＜1.8)层的多层抗反射层系统(11)施加到基底的相反表面上。
尤其有利的是，包括上述材料的一个透明的导电涂层(10)位于该多层抗反射层上。图11表示了这个尤其较好的实施例。
由现有技术，这种类型的多层抗反射层系统(11)被充分地认识。
所用高折射率的材料尤其是绝缘材料，例如TiO2、ZrO2、SnO2、SiO、In2O3、Nb2O5，稀土金属的氧化物以及上述材料的混合氧化物，并且所用低折射率的材料是绝缘材料，例如SiO2、Al2O3或其与稀土金属氧化物的混合氧化物，或MgF2。
本发明的上述实施例，依赖其使用类型，也可以具有更多的层或者结合其它层系统使用。这里更多层和层系统的材料仅由于它们必须不削弱根据本发明的光学层系统的减少反射的特性而受到限制。
根据本发明，光学层系统包括在一个透明平面基底的至少一面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层。
尤其，该层的折射率范围从1.22至1.30。该层在基底上的厚度较好地从50至130nm，尤其从70至90nm。
用于该层的合适的材料是能够满足规定折射率范围的任何材料。
尤其，用于该层的合适的材料是SiO2。为了能够得到规定范围内的折射率，SiO2较好地位于一个多孔层中。可以例如以一种简单的方式得到折射率范围从1.20至1.37的多孔层，如果它由如WO03/027015中所述的一种混合溶胶制造。因此如WO03/027015中所述的混合溶胶是制造折射率范围从1.20至1.37的多孔SiO2层的较好的起始物料，WO03/027015的全部内容在此作为参考。
如果折射率范围从1.20至1.37的层由多孔的SiO2层组成，则它具有粗糙的表面并且通常具有微裂纹。
根据本发明的光学层系统额外地包括折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层，位于折射率范围从1.20至1.37的第一层的表面上。
该第二层的折射率范围较好地从1.40至1.46。
该光滑层的层厚度较好地从5至30nm并且尤其较好地从10至20nm。
该层的材料没有限制。能够满足规定折射率范围的任何材料原则上都可以使用，但是，首选项使用SiO2。
折射率从1.40至1.48的一个SiO2层比折射率从1.20至1.37的一个SiO2层具有明显低的孔隙度，以及具有无裂纹的光滑表面并且本质上没有干扰的不平性。
在一个尤其较好的实施例中，如果折射率范围从1.20至1.37的第一层和折射率范围从1.40至1.48的光滑的第二层都由SiO2组成，则令人惊奇地发现，尽管材料相同，但是较厚的第一层的表面上的孔和裂缝没有转换到明显较薄的光滑的第二层。因此总的说来，该光滑的第二层向该光学层系统提供一个光滑的表面，它明显简化了随后的薄的同种的光滑的层的应用。尤其，发现施加到光滑的第二层的包括上述材料的一个透明导电层可以顺利地施加，使得在其应用中，例如在触板中，具有一个均匀的稳定的层电阻，这在仅一个多孔SiO2层位于一个透明平面基底上，透明导电层直接位于多孔SiO2层上的一个对比试验中是无法实现的。包含一个额外施加的透明的导电层的该光学层系统的要求，即在使用玻璃基底的情况下，实现每个玻璃界面的透明度的增加大于2％并且较好地大于3％，采用根据本发明的光学层系统可以同样地满足。同时，遵守足够的耐酸和耐碱度。此外，根据本发明的光学层系统能够以一种简单的方式制造。
根据本发明，上述光学层系统通过一种方法制造，该方法包括以下步骤在两个表面本质上互相平行的一个透明平面基底的至少一个表面上a)基底被涂覆折射率范围从1.20至1.37的一个层，以及b)该层被涂覆折射率范围从1.40至1.48的一个光滑的层。
合适的基底是以上已经描述的基底。首选项使用柔性或刚性的玻璃作为基底。但是，同样所述的柔性或刚性的塑料基底也可以使用。
根据工序a)和b)，该透明平面基底仅在一个表面或者在两个表面具有涂层。
但是，也可能在一个表面执行工序a)和b)，而在相反的表面仅执行步骤a)或步骤b)。这里有利的是在两个表面同时执行步骤a)和/或b)。较好地，一个透明导电层也随后施加到步骤b)中施加的至少一个层上。对于该透明平面基底已经通过工序a)和b)涂覆到一个表面上，但是仅通过工序a)涂覆到另一个表面的情况，通过工序a)得到的涂层还可以具有一个透明的导电层。
在另一个实施例中，根据工序a)和b)的两个层被施加到该透明平面基底的一个表面上，而一个透明的导电层或者包括交替的高折射率(n≥1.8)层和低折射率(n＜1.8)层的一个常规的多层抗反射层系统被施加到相反的基底表面上。
在对着该层包的基底表面涂覆一个常规的多层抗反射层系统的情况下，后者较好地也额外涂覆一个透明的导电层。
为此这里所用的材料对应上述用于透明导电层以及用于高和低折射率层的层材料。
在此情况下，有利地通过由现有技术已知的蒸发技术例如溅射、CVD、PVD、电子束蒸发、离子镀等等，施加该透明导电层或该多层抗反射层系统。
但是，该多层抗反射层系统也可以通过旋涂方法、辊涂方法、印刷方法或类似方法施加到基底上，各个层材料通过湿化学方法例如溶胶凝胶方法准备。但是，在此情况下，必须采取额外措施保护基底的相反的表面免受液体层材料的污染。
不用说，依靠根据本发明的光学层系统的应用选定的任何所需的更多层，都可以施加到如上述涂覆的平面基底的每个表面。
首选项是本发明的一个实施例，其中平面基底在其至少一个表面根据工序a)和b)涂覆一个层包，并且随后涂覆一个透明的导电层，后者非常较好地由铟锡氧化物组成。
在另一个尤其较好的实施例中，平面基底在其一个表面根据工序a)和b)涂覆一个层包，并且在相反的表面涂覆由上述材料组成的一个常规的多层抗反射层系统，以及随后在该抗反射层系统上涂覆一个透明的导电层，该导电层非常较好地由铟锡氧化物组成。
根据本发明，在工序a)中，一个透明的平面基底的至少一个表面被涂覆折射率范围从1.20至1.37，较好地从1.22至1.30的一个层。
由于范围从1.20至1.37的折射率实际上不可能采用包括普通涂层材料的密的单层得到，因此，在工序a)中较好地应用一个多孔层，该多孔层较好地由SiO2组成。
这种类型的多孔SiO2层的制造是已知的。
因此，例如，DE198 28 231中或DE100 51 725中描述的溶胶可以用作起始物质，用于使基底涂覆折射率范围从1.20至1.37的一个层。
但是，如上所述，WO03/027015中详细描述的一种混合溶胶较好地用于根据工序a)制造根据本发明的第一层。该混合溶胶，包括[SiOx(OH)y]n颗粒，其中0＜y＜4且0＜x＜2，包括一种颗粒尺寸为4-15nm的颗粒部分与一种在含水溶剂中平均颗粒尺寸为20-60nm的第二颗粒部分的混合物，是通过四烷氧基硅烷在一个水性的含溶剂的媒质中的水解缩聚准备的，使得二氧化硅氢氧化物颗粒具有4-15nm的颗粒尺寸，另外单分散的氢氧化硅溶胶在水解缩聚开始之后的某个时间点具有从20-60nm的平均颗粒尺寸以及最多20％的标准偏差。
这种混合溶胶应用于玻璃使得能够以一种简单的方式制造折射率范围从1.20至1.40的充分的磨损稳定的、光学透明的SiO2层。
从溶胶凝胶方法湿化学地得到的这种类型的涂层溶液被应用到准备的基底上，即，已经被清洁的，可选择地通过常规方法预处理并干燥的基底。这里用于应用该层的合适的方法是已知的方法，例如浸涂、旋涂方法、辊涂方法、印刷方法如丝网印刷方法、流涂方法如幕涂，或者所谓的弯月涂。
作为这些方法中最简单的，浸涂被有利地采用。如果基底的两个表面将同时根据工序a)涂覆一个层，浸涂尤其适合作为涂覆方法。但是，如果采取特殊措施例如通过两个基底结合来保护第二层，则也可能通过浸涂方法仅涂覆基底的单个表面。
依赖所需的层厚度，这里需要使涂层溶液的粘性和涂覆方法的参数如待涂覆基底的浸入和拉出速率彼此匹配。因此浸涂方法中的常见拉出速率通常在0.5与70cm/min之间。
上述所有其它的应用方法对于根据工序a)在一面或两面上应用液体层都是合适的。
在应用这种类型的多孔层之后，如果需要，可选择地干燥和/或固化。这里该层的固化必须避免烧结。因此对于常规的多孔SiO2涂层，通常的固化温度低于大约550℃，因为烧结过程通常在该温度以上开始。由上述混合溶胶制造的多孔SiO2层在某些条件下也可以经受700℃以上的温度而不发生烧结。
在基底上的折射率范围从1.20至1.37的第一层的可选择的干燥和/或固化之后，它根据工序b)被涂覆第二层。
但是，多孔SiO2层的应用也可以通过蚀刻方法进行。
这里，如US4,019,884中所述，可以使用蚀刻剂从例如基体的具有析相作用的玻璃将一个相从基体中溶解出。
但是，如例如US4,535,026中所公开，通过湿化学方法得到的液体涂层溶液，也可能借助于上述已知方法如浸涂等施加到一个基底，并且随后可能通过蚀刻方法制造一个多孔层。
同样地，SiO2层可能通过已知的蒸发方法例如溅射、CVD或PVD施加到一个基底，并且随后，如果需要，同样地被蚀刻以制造更高的孔隙度。
在蚀刻操作之后，以此方式涂覆的基底以常规方式进行后处理，即，可选择地洗涤和/或干燥。随后可以根据本发明的工序b)进行涂覆。
根据工序a)的折射率范围从1.20至1.37的层较好地通过上述方法借助于在湿化学溶胶凝胶方法中准备的涂层溶液进行应用。
该干燥及可选固化的层较好地具有从50至130nm并且尤其从70至90nm的干燥层厚度。
作为第二层，折射率范围从1.40至1.48，较好地从1.40至1.46的一个层被施加到步骤a)中施加的涂层上。
该层是光滑的并且在其表面没有裂纹或干扰的不平性。此外，它比工序a)中施加的第一层具有明显低的孔隙度。
工序b)中施加的第二层较好地由SiO2制造。
这里，借助于由现有技术已知的蒸发方法例如溅射方法、CVD方法或PVD方法或类似方法，由金属硅、SiO、SiO2或有机硅化合物组成的一种涂层材料较好地施加到第一层上。以此方式制造的SiO2层是光滑的并且折射率范围从1.40至1.48，并且尤其从1.40至1.46。
但是，通过压实在步骤a)中施加的第一层也可以得到该第二层。如果基底上的第一层和第二层都由相同材料组成并且尤其两个层都由SiO2组成，则该方法被较好地执行。
这里，通过将一种含硅烷涂层溶液施加到该SiO2层的表面上，执行第一多孔SiO2层的压实。这里，通过上述方法如浸涂、旋涂、辊涂、印刷、幕涂、弯月涂或类似方法，该施加可以被执行。含硅烷涂层溶液渗入第一层的表面的孔和裂缝并充满它们。同时，整个表面覆盖极薄层的涂层溶液，干燥之后，该表面没有孔和/或裂纹。
这里所用的含硅烷涂层溶液较好地是正硅酸乙酯与包括水的溶剂的混合物，并且借助于酸稳定。该涂层溶液中存在的SiO2低聚物通常具有小的平均颗粒尺寸。它有利地在从大约2至大约10nm的范围内并且尤其为大约5nm。
在多孔的第一层的表面的压实过程中，在其表面同样地得到折射率范围从1.40至1.48，并且尤其从1.40至1.46的一个光滑的层。
不管工序b)中涂覆方法的类型，设置第二层的干燥层厚度使其较好地在从5至30nm的范围，并且尤其在从10至20nm的范围。
如果通过第一多孔层的压实得到该层，则在第一层施加过程中必须观察其层厚度，因为这里必须施加随含硅烷层的渗入深度而增加的干燥层厚度。
含硅烷涂层溶液施加到第一多孔层的表面之后，得到的涂层可选择地被干燥和/或固化。
随后依据需要和应用面积，根据本发明的光学层系统可以被涂覆更多的层。因此，由已述材料组成的一个透明的导电层被施加到上面的光滑层是尤其有利的。由于根据本发明的光学层系统的光滑表面，随后的层也可以被施加均匀的层厚度。此外，它与下面的根据本发明的光学层系统的上层是全面积接触。这导致该透明的导电层具有稳定的层电阻，这尤其在触板的使用中被证明是特别有利的。在一个玻璃基底的两个表面都施加该层包以及随后在一个表面涂覆一个透明导电层的情况下，包含导电层的该层系统总体上的至少96％(在整个可见光谱上积分和加权)的必需透射值也可以达到。此外，根据本发明的光学层系统关于其透射曲线表现得类似一个单层系统。因此，透过率在一个宽的波长范围均匀地高并且透射曲线没有明显的“V”或“W”形状。
为此，根据本发明的光学层系统极其适用于目前发展水平的显示器系统，尤其适用于触感显示器并且非常尤其适用于结合高分辨率彩色平板显示器的触板。
但是，根据本发明的光学层系统可以同样有利地用于制造玻璃及塑料上的抗反射涂层，通常用于窗玻璃、透明建筑物和车辆零件、展示柜玻璃、光学透镜、显示器，以及用于制造折射率修正的透明的导电层，尤其用于制造所谓的折射率匹配的ITO(IMITO)层。
图1显示没有根据本发明的具有抗反射特性的光学层系统的一个常规的触感显示器(触板)的图解表示。
图2至11表示本发明的各种实施例。
具体实施例方式
以下例子意欲解释本发明而非限制它。
例子1尺寸350×400mm厚度1.8mm的一块浮法玻璃板首先使用含水二氧化铈泥浆随后使用碱性清洁剂清洁。如WO03/027015中所述的一种混合溶胶涂层溶液，SiO2的重量百分比为0.9％，借助于浸涂方法以大约20cm/min的拉出速率被施加到基底的两面。得到的层在一个鼓风机辅助的烘箱中在550℃固化10分钟。形成的层是多孔的并且具有大约100nm的干燥层厚度。以此方式涂覆的玻璃基底在一个洗玻璃机中清洁，并且随后通过溅射方法在两面的每个面上都涂覆15nm层厚度的SiO2层。随后厚度10nm的一个铟锡氧化物层也被溅射到其中的一个基底表面上。
例子2尺寸350×400mm厚度1.8mm的一块浮法玻璃板使用碱性清洁剂在95℃清洁。如WO03/027015中所述的一种混合溶胶涂层溶液，SiO2的重量百分比为1.6％，借助于浸涂方法以大约7cm/min的拉出速率被施加到基底的两面。得到的层在一个鼓风机辅助的烘箱中在550℃固化10分钟。形成的层是多孔的并且具有大约70nm的干燥层厚度。以此方式涂覆的基底随后受到第二次浸涂。
第二涂层溶液由原硅酸四乙酯、乙醇、n-丁醇、n-醋酸丁酯、硝酸和水混合2-丙醇组成。拉出速率为4cm/min。涂层在一个鼓风机辅助的烘箱中在100℃干燥10分钟，在550℃固化60分钟。以此方式涂覆的基底的一面通过蒸发方法被涂覆厚度9nm的铟锡氧化物层。该层在400℃经受60分钟的热处理。
例子3尺寸350×400mm厚度1.8mm的一块浮法玻璃板使用碱性清洁剂在95℃清洁。在每种情况下，两块这样的清洁板在整个面积互相紧密粘结。该板类似例子1被涂覆混合溶胶。该板被分开，并在一个鼓风机辅助的烘箱中在550℃固化10分钟。在每个玻璃基底的一个面上得到干燥层厚度大约100nm的一个多孔的SiO2层。厚度15nm的一个SiO2层被溅射到每个这些多孔层上。在每种情况下，玻璃基底的未涂覆的面借助于蒸发方法被涂覆厚度9nm的铟锡氧化物层。该层在400℃受到经受60分钟的热处理。
例子4尺寸350×400mm厚度1.8mm的一块浮法玻璃板在一个标准水平洗玻璃机线上使用碱性清洁剂清洁。如WO03/027015中所述的一种含SiO2混合溶胶涂层溶液，借助于离心涂方法被施加到该清洁的浮法玻璃板的一面。得到的层随后在一个带式炉中的垂直位置以650℃的最高炉温固化。形成的层是多孔的并且具有大约70nm的干燥层厚度。以此方式涂覆的玻璃基底随后通过溅射方法在预涂覆面涂覆20nm层厚度的SiO2层。玻璃基底的未涂覆面借助于溅射方法被涂覆共4层的交替的Nb2O5层和SiO2层，并且通常对于一个4层抗反射涂层的常见的层厚度。该4层系统随后借助于溅射方法被涂覆厚度15nm的铟锡氧化物层。
例子5如例子1中相同尺寸的一块浮法玻璃板首先采用根据例子4的一种方法在一面涂覆两个SiO2层，随后，代替一个4层系统，厚度15nm的一个SiO2层被溅射到玻璃基底的未涂覆面上。它随后类似于例子4借助于溅射方法被涂覆厚度15nm的铟锡氧化物层。
权利要求
1.具有抗反射特性的光学层系统，包括一个透明的平面基底，具有本质上互相平行的两个表面并且在至少一个表面上具有层包，该层包包括-在基底表面上的折射率范围从1.20至1.37的第一层，以及-在第一层上的折射率从1.40至1.48的光滑的第二层。
2.根据权利要求1的光学层系统，其中在基底的两个表面上都有层包。
3.根据权利要求1的光学层系统，其中基底的一个表面有层包，并且在第二基底表面上具有折射率范围从1.20至1.37的一个层或者折射率从1.40至1.48的一个光滑的层。
4.根据权利要求1的光学层系统，其中基底的一个表面有层包，并且在第二基底表面上具有一个导电层。
5.根据权利要求1的光学层系统，其中基底的至少一个表面有层包，并且该层包的光滑的上层的至少一个层上具有一个导电层。
6.根据权利要求1的光学层系统，其中基底的一个表面有层包，并且在第二基底表面上具有包括交替的高折射率(n≥1.8)层和低折射率(n＜1.8)层的多层抗反射层系统。
7.根据权利要求6的光学层系统，其中在该多层抗反射层系统上额外具有一个导电层。
8.根据权利要求6和7的光学层系统，其中高折射率的层由TiO2、ZrO2、SnO2、SiO、In2O3、Nb2O5，稀土金属的氧化物以及上述氧化物的混合氧化物组成，并且低折射率的层由SiO2、Al2O3或其与稀土金属氧化物的混合氧化物，或MgF2组成。
9.根据权利要求3的光学层系统，其中该层包上具有一个导电层，在折射率从1.40至1.48的光滑层上，或者在折射率范围从1.20至1.37的层上。
10.根据权利要求4、5、7和9的光学层系统，其中该导电层是透明的，并且包括铟锡氧化物、氧化铟、掺锑氧化锡、掺氟氧化锡、氧化锌、掺铟氧化锌、锡酸镉、掺铝氧化锌、或其混合物。
11.根据权利要求1至10之一的光学层系统，其中该透明的平面基底由柔性或刚性的玻璃或者柔性或刚性的塑料组成。
12.根据权利要求1至11之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.20至1.37的层的层厚度为50-130nm。
13.根据权利要求1至12之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.40至1.48的光滑层的层厚度为5-30nm。
14.根据权利要求1至13之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.20至1.37的层由SiO2组成。
15.根据权利要求1至14之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.40至1.48的光滑层由SiO2组成。
16.根据权利要求1至15之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.20至1.37的层是多孔的。
17.根据权利要求1至16之一或更多的光学层系统，其中折射率范围从1.40至1.48的光滑层比折射率范围从1.20至1.37的层具有较低的孔隙度。
18.用于制造根据权利要求1至17的光学层系统的方法，包括步骤在具有本质上互相平行的两个表面的一个透明的平面基底的至少一个表面上a)在基底上涂覆折射率范围从1.20至1.37的一个层，以及b)在该层上涂覆折射率范围从1.40至1.48的一个光滑的层。
19.根据权利要求18的方法，其中步骤a)中施加一个SiO2层。
20.根据权利要求18或19的方法，其中步骤b)中施加一个SiO2层。
21.根据权利要求18至20的方法，其中折射率范围从1.20至1.37的层是多孔的，并且借助于浸涂方法、旋涂方法、辊涂方法、印刷方法或流涂方法施加，并且在根据步骤b)涂覆之前可选择地干燥和/或固化。
22.根据权利要求18至20的方法，其中折射率范围从1.20至1.37的层是多孔的，并且借助于浸涂方法、旋涂方法、辊涂方法、印刷方法或流涂方法，或者借助于蒸发方法施加，并且随后蚀刻，然后根据步骤b)涂覆。
23.根据权利要求18至22之一或更多的方法，其中折射率范围从1.40至1.48的层比来自步骤a)的层具有较低的孔隙度，并且借助于溅射方法、CVD方法或PVD方法施加。
24.根据权利要求18至22之一或更多的方法，其中折射率范围从1.40至1.48的层比来自步骤a)的层具有较低的孔隙度，并且通过来自步骤a)的层的表面的压实来制造。
25.根据权利要求24的方法，其中通过将一种含硅烷层施加到该多孔层的表面上执行压实，并且随后可选择地干燥和/或固化。
26.根据权利要求18至25之一或更多的方法，其中基底的两个表面都根据步骤a)和b)涂覆。
27.根据权利要求26的方法，其中基底的每个表面都同时根据步骤a)和b)涂覆。
28.根据权利要求18至25之一或更多的方法，其中基底的一个表面根据步骤a)和b)涂覆，第二表面根据步骤a)或b)涂覆。
29.根据权利要求18至25之一或更多的方法，其中基底的一个表面根据步骤a)和b)涂覆，第二表面涂覆一个导电层或包括交替的高折射率(n≥1.8)层和低折射率(n＜1.8)层的一个多层抗反射层系统。
30.根据权利要求28和29之一的方法，其中一个导电层额外施加到在步骤a)或步骤b)中施加到第二表面的层，或者施加到该多层抗反射层系统。
31.根据权利要求18至29之一或更多的方法，其中基底的至少一个表面根据步骤a)和b)涂覆，并且一个导电层施加到光滑的上层上。
32.根据权利要求29至31的方法，其中施加的导电层是一个透明的铟锡氧化物、氧化铟、掺锑氧化锡、掺氟氧化锡、氧化锌、掺铟氧化锌、锡酸镉、掺铝氧化锌、或其混合物的层。
33.根据权利要求18至32之一或更多的方法，其中基底是柔性或刚性的玻璃或者柔性或刚性的塑料。
34.根据权利要求18至33之一或更多的方法，其中在步骤a)中施加的层具有50-130nm的干燥层厚度。
35.根据权利要求18至34之一或更多的方法，其中在步骤b)中施加的层具有5-30nm的干燥层厚度。
36.使用根据权利要求1至17之一或更多的光学层系统，用于制造抗反射涂覆的玻璃和塑料，它们用于窗玻璃、透明建筑物和车辆零件、展示柜玻璃、光学透镜、显示器、触感显示器以及用于折射率修正的透明的导电层。
37.根据权利要求36在触板中使用，以及用于折射率匹配的ITO层(IMITO)。
38.抗反射涂覆的玻璃和塑料，用于窗玻璃、透明建筑物和车辆零件、展示柜玻璃、光学透镜、显示器、触感显示器以及折射率修正的透明的导电层，包括根据权利要求1至17之一或更多的光学层系统。
39.根据权利要求38的抗反射涂覆的玻璃和塑料，用于触板以及折射率匹配的ITO层(IMITO)。
全文摘要
本发明涉及具有抗反射特性的光学层系统，其中一个层包包括折射率范围从1.20至1.37的第一层，以及折射率从1.40至1.48的光滑的第二层，该层包位于一个透明的平面基底的至少一个表面上，涉及用于制造它的一种方法，以及涉及它的使用。
文档编号C03C17/34GK1580823SQ200410058830
公开日2005年2月16日 申请日期2004年7月30日 优先权日2003年8月1日
发明者莫尼卡·库尔萨韦, 埃德加·贝姆, 徐方运 申请人:默克专利股份有限公司