用于涂布易清洁涂层的基底元件的制作方法

用于涂布易清洁涂层的基底元件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于涂布易清洁涂层的基底元件，其中所述易清洁涂层在疏水和疏油性质方面以及更特别地在其长期稳定性方面通过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-陶瓷构成的支撑材料和抗反射涂层，所述抗反射涂层由一个层或至少两个层组成，其中所述一个层或所述至少两个层的最顶层为粘结层，所述粘结层能够与易清洁涂层相互作用并包含混合氧化物，特别是硅的混合氧化物。
【专利说明】用于涂布易清洁涂层的基底元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于涂布易清洁涂层的基底元件，其包括支撑板和设置在所述支撑板上的抗反射涂层，所述抗反射涂层的最顶薄层为适用于与易清洁涂层相互作用的粘合促进剂层。本发明还涉及制造这种基底元件的方法和这种基底元件的用途。
【背景技术】
[0002]表面处理，更特别是透明材料例如玻璃或玻璃-陶瓷的表面处理，取得了更显著的意义，主要是由于接触或传感器图像屏幕(触控屏幕)市场的强势增长造成的，和在例如具有交互式输入的触控面板应用领域中的情况相同。此处，要求接触表面满足透明度和功能性的要求，其在例如多触控应用部分中变得甚至更加严格。发现触控屏幕用作例如操作智能电话、自动柜员机的手段，或用作信息监视器例如用于例如火车站的列车时间信息。此外，在游戏机中也使用触控屏幕或用于控制例如工业中的机械(工业PC)。关于屏幕工作场所，在欧洲显不器屏幕指不 90/270/EEC (European Display Screen Directive90/270/EEC)中关于屏幕工作的法令已经要求显示器屏幕不发生反射。透明玻璃或玻璃-陶瓷表面的处理正在成为所有覆盖屏幕的焦点，但尤其是用于移动电子产品的覆盖屏幕，例如用于笔记本电脑、便携式电脑 、手表或手机的显示器。然而，关于例如冷藏装置、显示窗、电话亭或玻璃橱柜等的玻璃或玻璃-陶瓷表面，表面处理越来越重要。在所有应用中，目标是使得在结合具有高度美观效果的有效透明度下在不需要高清洁努力的条件下确保良好且卫生的功能性，其中高度美观效果的一部分因例如污垢和指纹残留物而受到损害。
[0003]已知的一种表面处理是玻璃表面的蚀刻以例如用于防眩光屏幕。然而，此处的劣势是透明度和图像分辨率的急剧下降，因为结构化表面是指从装置到观察者的成像光也因显示屏幕而折射和散射。为了实现高图像分辨率，在利用易清洁涂层对表面进行涂布的领域中需要另外可能的方案。
[0004]在需要的品质中，尤其是关于触控屏幕，最重要的是接触表面的触知和触觉感知性，所述接触表面应是平滑的，尤其是用于多触控应用时。对使用者而言，此处的关键因素是更少的任何可测的粗糙度和更高的触知感知性。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洁便利性，尤其是在使用之后且在多次清洁循环之后易清洁涂层的长期耐久性；抗刮擦性和抗磨蚀性，例如当使用输入笔时，对因手指出汗造成的化学品暴露的抗性，所述汗含有盐和脂肪；以及即使在气候和UV暴露下任何涂层仍还具有耐久性。易清洁效果确保，因环境而到达表面的污染物或因自然使用而造成的污染物能够容易地再次除去，或防止残留物粘附到表面。在此情况中，易清洁表面具有如下性质:由例如指纹造成的污染物绝大部分不再可见，并因此即使在不清洁的条件下在使用下表面仍呈现为清洁。于是，这种情况是易清洁表面的特殊情况:防指纹表面。接触表面必须对水、盐和脂肪的沉积具有抗性，所述水、盐和脂肪是在使用中由使用者的例如指纹残留物造成的。接触表面的润湿性质必须使得表面既疏水又疏油。
[0005]大多数已知的易清洁涂层基本是对水具有高接触角的有机氟化合物。由此，关于这种保护层的制造，DE19848591描述了处于液体体系形式的式Rf-V有机氟化合物的使用，所述液体体系包含在载液中的有机氟化合物，其中在式Rf-V中Rf表示可部分或完全氟化的脂族烃基团且可以为直链、支链或环状的，关于烃基团，其可被一个或多个氧、氮或硫原子间断。V表示选自如下基团的极性基团或双极性基团:-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，其中基团 V 中的 R 可以相同或不同且表示氢、苯基基团或者直链或支链的烷基或烷基醚基团，所述烷基或烷基醚基团具有最高达12个、优选最高达8个碳原子且可以为部分或完全地氟化或氯氟化，且w为2或3，或者表示-RvV-。在式-Rv-V-中，V表示上述极性基团或双极性基团，且Rv表示直链或支链亚烷基基团，所述亚烷基基团具有I至12个、优选最高达8个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层例如金属、玻璃和塑料材料表面涂层的含硅的有机氟聚合物，从而赋予表面足够且长持续时间的抗污垢品质、足够的耐候性、润滑性、不粘品质、疏水性和对油性污染物和指纹的抗性。还指定了用于表面处理工艺的处理溶液，其包含含硅的有机氟聚合物、含氟的有机溶剂以及硅烷化合物。关于涂布这种有机氟聚合物的基底表面的适用性未进行描述。
[0007]US2010/0279068描述了用于防指纹涂层的氟聚合物或氟硅烷。在上下文中，US2010/0279068已经指出，单独具有这种涂层的表面涂层不足以提供防指纹涂层所需要的表面性质。为了解决所述问题，US2010/0279068提出，玻璃制品的表面具有在其中进行浮雕图案化或将粒子压入其中的结构。这种用于涂布防指纹涂层的表面的制备非常复杂且昂贵，并在玻璃制品中因所需要的热操作而产生不期望的应力。
[0008]US2010/0285272描述了用于防指纹涂层的具有低表面张力的聚合物或低聚物，例如氟聚合物或氟硅烷。为了 制备用于涂布防指纹涂层的表面，提出了对玻璃表面进行喷砂并利用物理或化学气相沉积将金属或金属氧化物例如氧化锡、氧化锌、氧化铈、铝或锆施加到其上。为了制备用于防指纹涂层的表面，还提出，对通过溅射施加的金属氧化物膜进行蚀亥IJ，或对通过气相沉积施加的金属膜进行阳极氧化(eloxieren)。目的是提供具有两个拓扑面的级形面结构。于是，防指纹涂层构成另外的级形拓扑结构。这些工艺同样复杂且成本密集，并通过结构化表面仅导致具有聚合物机械锚固特征的疏水和疏油表面，而未充分考虑所需要的其它性质。
[0009]US2009/0197048描述了处于在玻璃覆盖层上的防指纹涂层或易清洁涂层，其处于具有氟端基例如全氟碳基团或含全氟碳基团的外部涂层的形式，这为玻璃覆盖层提供一定程度的疏水性和疏油性，由此最小化水和油对玻璃表面的润湿。为了将这种涂层施加到玻璃表面，提出了利用离子交换、通过特别是钾离子代替钠离子和/或锂离子的嵌入，对表面进行化学固化。此外，在防指纹或易清洁涂层下面的玻璃覆盖层可以包含由二氧化硅、透明硅石、氟掺杂的二氧化硅、氟掺杂的透明硅石、MgF2、HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3或Gd2O3构成的抗反射层。还提出，利用蚀刻、光刻或粒子涂布在防指纹涂层之前在玻璃表面上产生纹理或图案。另一个提议是，在离子交换固化之后但在防指纹涂层之前，使玻璃表面经历酸处理。这些工艺同样复杂且不会导致满足全部所需性质的易清洁涂层。
[0010]EP2103965A1描述了一种抗反射层，在无另外特定涂层的条件下，所述抗反射层旨在同时具有防指纹性质。施加到玻璃或塑料基底的是如下层:高折射率的第一层，其包含元素锡、镓或铈中至少一种元素的氧化物以及氧化铟；第二层，其由选自银和钯中的金属构成；第三层，其对应高折射率第一层；以及作为最顶层的第四层，低折射率层，其由二氧化硅、氟化镁或氟化钾组成。通过溅射分别施加所述层。然而，这种涂层不会导致满足全部所需性质的易清洁涂层。
[0011 ] US5, 847，876同样描述了一种抗反射层，其在无任何另外特定涂层的条件下旨在同时具有防指纹性质。施加到玻璃基底的是Al2O3的高折射率第一层和MgF2的低折射率第二层。然而，这种涂层还是不会导致满足全部所需性质的易清洁涂层。
[0012]根据现有技术的这种易清洁层的特殊劣势是所述层受限的长期耐久性，意味着因化学和物理侵蚀而观察到易清洁性质急剧下降。这种劣势不仅取决于易清洁涂层的性质，还取决于施加所述涂层的基底表面的性质。

【发明内容】

[0013]因此，本发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洁涂层性质改善且接触表面具有足够程度所需性质的方式而具有适用于与多种易清洁涂层相互作用的特定表面，这种基底的生产廉价且简单。
[0014]本发明用权利要求1、权利要求24、权利要求28和权利要求30至33的特征以令人预料不到的简单方式解决了该问题。在从属权利要求2至23、25至27和29中描述了进一步有利的本发明实施方案。
[0015]发明人已经发现，对于满足所有所需性质的易清洁涂层，必须在要涂布的基底元件上设置特殊的粘合促进剂层。这种粘合促进剂层作为抗反射涂层的最顶层设置在支撑基底上，并由金属氧化物组成且具有与后来施加上的易清洁涂层相互作用的性质。
[0016]所述相互作用是本发明基底的粘合促进剂层与待后来施加的易清洁涂层之间的化学键合，更特别地是共价键合，并具有提高易清洁涂层的长期稳定性的效果。
[0017]易清洁(ETC)的涂层例如更特别的防指纹(AFP)涂层，是具有高抗污垢性品质、易于清洁并还可展示防指纹效果的涂层。这种易清洁涂层中的材料的表面对例如指纹的沉积物例如液体、盐、脂肪、污垢和其它材料展示抗性。这既是指对这种沉积物具有耐化学性，又是指关于这种沉积物具有低润湿特性。而且，其是指抑制、避免或减少在使用者接触时形成指纹。特别地，指纹含有盐、氨基酸和脂肪；如下的物质，例如滑石，汗，死亡皮肤细胞、化妆品和洗剂的残留物；和在某些情况中非常宽泛类型中的任何液体或粒子形式的污垢。
[0018]因此，这种易清洁涂层必须不仅对具有盐的水，而且对脂肪和油性沉积物具有抗性，且必须对两者都具有低润湿特性。特别地，必须对在盐水喷雾试验中的高抗性进行关注。具有易清洁涂层的表面的润湿特征必须使得表面证明既疏水又疏油，所述疏水是表面与水之间的接触角大于90°，且所述疏油是指表面与油之间的接触角大于50°。
[0019]现有技术的方案特别地用于提高接触角的目的，所述效应称作荷叶效应。这是以表面的双重结构为基础的，其结果是所述表面与位于其上的粒子和水滴之间的接触面积以及因此的粘合力大大下降。通过在约10至20微米范围内的特征性成形的表面结构并通过施加到所述结构的易清洁涂层形成这种双重结构。液体在固体粗糙表面上的润湿特性，对于低接触角可以通过Wenzel模型描述,或对于高接触角可以通过Cassie-Baxter模型描述，如由例如US2010/0285272所提出的。与这种结构的效果相反，本发明通过基于化学的路线解决了所述问题。
[0020]在一个优选实施方案中，作为抗反射涂层的最顶的薄层或层，所述粘合促进剂层是液相涂层，更特别地是热凝固的溶胶-凝胶层。可选地，所述粘合促进剂层可以为CVD涂层(通过等离子体辅助的化学气相沉积施加的层)，其是例如利用PECVD、？100)、低压CVD或在大气压下的化学气相沉积制造的。可选地，所述粘合促进剂层可以为PVD涂层(通过等离子体辅助的物理气相沉积施加的层)，其是例如利用溅射、热蒸发或激光束、电子束或光弧蒸发制造的。可选地，所述粘合促进剂层可以为火焰热解层。
[0021]更特别地，所研究的层是硅的混合氧化物层，所述共混物优选为至少一种如下元素的氧化物和/或氟化镁:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。
[0022]用于本发明目的的硅氧化物为一氧化硅与二氧化硅之间的任何硅氧化物。用于本发明目的的硅被理解为金属并理解为半金属。硅的混合氧化物为硅氧化物与至少一种其它元素的氧化物的混合物，且可以为均匀或非均匀的、化学计量或非化学计量的。
[0023]这种粘合促进剂层具有大于lnm、优选大于10nm、更优选大于20nm的层厚度。此处关键因素是，考虑与易清洁涂层相互作用的深度，能够全面探索所述层的粘合促进剂的功能。此外，所述层厚度与抗反射涂层的其它层的厚度相互作用，以使得光的反射大大下降。在粘合促进剂层的厚度方面，上限由如下条件确定:至少作为抗反射涂层的最顶层的部分，其在层的抗反射效果方面总体上发挥作用和/或有助于抗反射涂层整体组件的抗反射效果。
[0024]这种粘合促进剂层具有在1.35至1.7的范围、优选在1.35至1.6的范围、更优选在1.35至1.56的范围内的折射率(对于588nm的参照波长)。
[0025]用于本发明目的的抗反射层是如下的层，其至少在电磁波的可见光、紫外线和/或红外线光谱的一部分中使得在涂布有这种层的支撑材料表面上的反射下降。由此，本发明特别地提高电磁辐射的透射比例。
[0026]原则上，可以将任何已知的涂层用作抗反射涂层。根据本发明，对最顶层进行改性。可利用印刷技术、喷雾技术或气相沉积，优选利用液相涂布，更优选利用溶胶-凝胶工艺，来施加这种抗反射涂层。也可以利用CVD涂布施加所述抗反射涂层，所述CVD涂布可以例如为PECVD、？100)、低压CVD或在大气压下的化学气相沉积。也可以利用PVD涂布施加所述抗反射涂层，所述PVD涂布可以例如为溅射、热蒸发、或激光束、电子束或光弧蒸发。
[0027]也可利用不同工艺的组合来制造粘合促进剂层和抗反射涂层的其它层。由此，在一个优选方案中，通过溅射施加抗反射层，所述抗反射层在层组件中任选地在面对空气侧不具有最顶层，并利用溶胶-凝胶工艺施加粘合促进剂层以作为涂层设计中的最顶层。
[0028]所述抗反射涂层的层的设计可以是任意的。尤其优选的是包括中、高和低折射率层的交替层，更特别地，具有三个层，其中最顶粘合促进剂层为低折射率层。此外，还优选的是包括高折射率和低折射率层的交替层，更特别地具有四个或六个层，其中最顶粘合促进剂层还是低折射率层。另外的实施方案是单层抗反射系统，或其中一个或多个层被非常薄的光学惰性中间层间断的层设计。本发明的粘合促进剂层，其至少在面对空气侧上具有粘合性质，也可在具有大致相同折射率的情况下具有与下层不同的组成，从而整体制造抗反射系统的降低光反射的外层。
[0029]在总体设计中，抗反射涂层首先也可实施为不完全的抗反射层组件，以如下的方式进行调整，该方式使得具有粘合促进剂层和任选后来具有易清洁涂层的补充涂层在光学上完成抗反射层组件。
[0030]所述抗反射涂层的一个单独层或两个或更多个单独层的厚度还可以以如下方式进行改性、优选给出简化构造，该方式使得具有易清洁涂层的基底元件的后来的、随后的涂层在光谱范围内产生完全期望的抗反射效果。在此情况中，考虑作为总体涂层组件的一部分的ETC层的光学效果。
[0031]一个优选实施方案是处于热凝固溶胶-凝胶涂层形式的抗反射涂层，其中最顶层形成粘合促进剂层。
[0032]另一个实施方案还是本发明的粘合促进剂层，将其作为光学惰性或几乎光学惰性的层放置在一个或多个层的抗反射层系统上。这种粘合促进剂层的厚度通常小于10nm，优选小于8nm,更优选小于6nm。
[0033]在本发明自身的粘合促进剂层另外的实施方案中，作为单独层或作为被一个或多个中间层间断的层，还形成抗反射层。这是当粘合促进剂层的折射率小于支撑基底的表面材料的折射率时的情况，所述支撑基底例如为相对高折射率的相应玻璃或具有导电涂层的那些玻璃，例如ITO(铟锡氧化物)涂布的玻璃。
[0034]优选通过溶胶-凝胶工艺或通过涉及化学或物理气相沉积的工艺，更特别地通过溅射，可施加本发明的粘合促进剂层。
[0035]本发明的巨大优势是，如果基底由玻璃组成或包含玻璃，则这种玻璃同样还可热预应力化并因此在涂布之后发 生热硬化，而因此涂层不会受到明显的损伤。取决于玻璃的厚度，优选通过至少使玻璃的待硬化区域处于约600°C至约750°C的温度、优选约670°C的温度下并持续例如约2分钟至6分钟、优选4分钟的时间来完成热硬化。
[0036]如果在施加溶胶-凝胶层之前将支撑材料的表面活化，则结果可提高施加的层的粘合。利用洗涤操作或通过电晕放电、火焰处理、UV处理、等离子体活化和/或机械方法例如粗糙化、喷砂和/或化学法例如蚀刻的活化形式的操作，可以有利地实施处理。
[0037]抗反射涂层可以由多个具有不同折射率的单独层组成。特别地，这种涂层充当抗反射层，其中最顶层为低折射率层并形成本发明的粘合促进剂层。
[0038]在一个实施方案中，抗反射涂层由交替的高折射率和低折射率层组成。所述层系统具有至少两个、或四个、六个或更多个的层。在两层系统的情况中，高折射率第一层T与支撑材料邻接，且施加到其上的低折射率层S形成本发明的粘合促进剂层。所述高折射率层T主要包含氧化钛TiO2,但还包含氧化银Nb2O5、氧化钽Ta2O5、氧化铺CeO2、氧化铪HfO2及其与氧化钛或相互的混合物。低折射率层S优选包含硅的混合氧化物，更特别地包含混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的娃氧化物:招、锡、镁、磷、铺、错、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。对于588nm的参照波长，这种单独层的折射率位于如下范围内:高折射率层T在1.7至2.3内，优选在2.05至2.15内，且低折射率层S在1.35至1.7内，优选在1.38至1.60内，更优选在1.38至1.58内，更特别地在1.38 至 1.56 内。
[0039]在另一个尤其优选的实施方案中，所述抗反射涂层由交替的中、高和低折射率层组成。所述层系统具有至少三个或五个或更多个的层。在三层系统的情况中，这种涂层包括用于可见光谱范围的抗反射层。所研究的系统是由三个层制成的干涉滤光器，具有如下单独层的构造:
[0040]支撑材料/M/T/S，其中M为中折射率层，T为高折射率层，且S为低折射率层。中折射率层M主要包括硅氧化物和氧化钛的混合氧化物层，但还使用氧化铝。高折射率层T主要包含氧化钛，且低折射率层S包含硅的混合氧化物，更特别地包含混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的娃氧化物:招、锡、镁、磷、铺、错、钛、铯、钡、银、银、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。对于588nm的参照波长，这种单独层的折射率位于如下范围内:中折射率层M在1.6至1.8内，优选在1.65至1.75内，高折射率层T在1.9至
2.3内，优选在2.05至2.15内，且低折射率层S在1.38至1.56内，优选在1.42至1.50内。通常，这种单独层的厚度，对于中折射率层M为30至60nm，优选35至50nm，更优选40至46nm ;对于高折射率层T为90至125nm,优选100至115nm,更优选105至Illnm ;且对于低折射率层S为70至105nm,优选80至IOOnm,更优选85至91nm。
[0041]在本发明另外优选的实施方案中，在所述涂层由多个具有不同折射率的单独层构造的条件下，抗反射涂层的单独层包含UV稳定且温度稳定的无机材料和来自如下无机氧化物中的一种或多种材料或混合物:氧化钛、氧化铌、氧化钽、氧化铈、氧化铪、硅氧化物、氧化镁、氧化铝、氧化锆。特别地，这种涂层的特征是具有至少四个单独层的干涉层系统。
[0042]在另外的实施方案中，这种涂层包含具有至少五个单独层的干涉层系统，其具有如下的层构造: [0043]支撑材料/M1/T1/M2/T2/S，其中Ml和M2各自是中折射率层，Tl和T2是高折射率层，且S是低折射率层。中折射率层M主要包括硅氧化物和氧化钛的混合氧化物层，但还使用氧化铝或氧化锆。高折射率层T主要包含氧化钛，但还包含氧化铌、氧化钽、氧化铈、氧化铪以及其与氧化钛或相互的混合物。低折射率层S包含硅的混合氧化物，更特别地包含混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的娃氧化物:招、锡、镁、磷、铺、错、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。对于588nm的参照波长，通常这种单独层的折射率位于如下范围内:对于中折射率层Ml和M2在1.6至1.8范围内，对于高折射率层Tl和T2在大于或等于1.9的范围内，且对于低折射率层S在小于或等于1.58的范围内。通常，这种层的厚度，对于层Ml为70至lOOnm，对于层Tl为30至70nm，对于层M2为20至40nm，对于层T2为30至50nm且对于层S为90至llOnm。
[0044]在EP1248959Bl,“UV-reflecting interference layer system”(反射 UV 的干涉层系统)中描述了包括至少四个单独层、更特别地包括五个单独层的这种涂层，将其公开内容以全文形式由此并入并使其成为本说明书的一部分。
[0045]本发明的组成部分另外是如下的层系统，所述层系统可以是通过将与此处所提供系统不同的不同M层、T层和S层抗反射系统合并而实现的。在本发明的意义中，旨在认为，允许如下的所有降低反射的层系统，其在具有面对空气侧的层始终构成本发明粘合促进层的性质的情况下，相对于基底材料至少在光谱区域中产生光反射的下降，且通过这种层影响对ETC材料的粘结效果。
[0046]在本发明的一个实施方案中，基底元件的至少一个表面包括抗反射涂层，所述抗反射涂层包括被粘合促进剂层覆盖的单层，在所述情况中所述粘合促进剂层优选非常薄并呈光学惰性或几乎光学惰性。在这种构造中由一个层组成的抗反射涂层是低折射率层，其可还任选地被非常薄的几乎光学惰性的中间层间断。这种中间层的厚度为0.3至10nm，优选I至3nm,更优选1.5至2.5nm。在这种构造中，粘合促进剂层是具有小于10nm、优选小于8nm、更优选小于6nm的层厚度的低折射率层。其由硅的混合氧化物组成，更特别地由混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的硅氧化物组成:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。
[0047]所述抗反射层可以由多孔单层抗反射系统、氟化镁层或氟化镁-硅混合氧化物层组成。所述单层抗反射系统可以更特别地为多孔溶胶-凝胶层。当孔的体积分数为抗反射层总体积的10%至60%时，特别地，利用单层抗反射层可获得特别良好的抗反射性质。这种多孔单抗反射层具有1.2至1.38、优选1.2至1.35、优选1.2至1.30、优选1.25至1.38、更优选1.28至1.38的折射率(对于588nm的参照波长)。所述折射率取决于包括孔隙率的因素。
[0048]这种多孔单层抗反射涂层还可直接充当粘合促进剂层。在任何情况中，其至少在面对空气侧的表面区域中，以使得易清洁涂层实现长期稳定性的方式，包含能够与易清洁涂层相互作用的混合氧化物。
[0049]在本发明的另一个实施方案中，单层抗反射涂层包含金属混合氧化物，优选硅的混合氧化物，更特别地为混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的硅氧化物:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。这种单层抗反射涂层同时是粘合促进剂层。在硅-铝混合氧化物层的情况中，在混合氧化物中铝与硅的摩尔比为约3%至约30%，优选约5%至约20%，更优选约7%至约12%。这种单抗反射层具有1.35至1.7、优选1.35至1.6、更优选1.35至1.56的折射率(对于588nm的参照波长)。
[0050]将包括单层的抗反射涂层的这种构造限定至其中支撑材料具有相应更高折射率的应用，从而使得各个层彰显其抗反射效果。作为单层，抗反射涂层由如下的层组成，其作为粘合促进剂层并具有如下的 折射率，该折射率对应于支撑材料或支撑材料表面的折射率的平方根±10%、优选±5%且更优选±2%。可利用几乎光学惰性的粘合促进剂层交替覆盖所述抗反射涂层。
[0051]例如，在高折射率支撑材料上的这种涂层适用于从LED应用耦合出的改进光或适用于眼镜镜片或光学玻璃的其它应用。
[0052]有利的是，如果抗反射层，更特别地是在面对空气的最顶层中的抗反射层，包含具有约2nm至约20nm、优选约5nm至约10nm、更优选约8nm的粒度的多孔纳米粒子。多孔纳米粒子有利地包含娃氧化物和氧化招。
[0053]如果在陶瓷纳米粒子的混合氧化物中铝与硅的摩尔比为约1:4.0至约1:20，更优选约1:6.6，且因此如果硅-铝混合氧化物包含其中x=0.05至0.25、优选0.15的组合物(SiO2)1I(Al2O3)M，则涂层的机械抗性和耐化学性特别高。粘合促进剂层同样可包含多孔纳米粒子。通过具有约2nm至约20nm、优选约5nm至约10nm、更优选约8nm粒度的多孔纳米粒子，有利实现的效果是，因散射而仅很少地损害层或层系统的透射和反射性质。
[0054]在一个实施方案中，存在设置在抗反射层与支撑材料之间的至少一个阻挡层，所述阻挡层更特别的是采用钠阻挡层的形式。这种阻挡层的厚度为3至lOOnm，优选5至50nm，更特别地为10至35nm。所述阻挡层优选包含金属氧化物和/或半金属氧化物。更特别地，阻挡层基本由硅氧化物和/或氧化钛和/或氧化锡形成。利用火焰热解、利用物理工艺(PVD)或利用化学气相沉积(CVD)工艺，或另外利用溶胶-凝胶工艺，施加这种阻挡层。这种阻挡层优选处于基本为玻璃层的形式。[0055]在DE102007058927.3, “Substrate having a sol-gel layer and method forproducing a composite material ”(具有溶胶-凝胶层的基底和制造这种复合材料的方法)中以及在 DE102007058926.5,“Solar glass and method for producing a solar glass”(太阳能玻璃和制造太阳能玻璃的方法)中描述了具有阻挡层的这种单层，将其中每项的公开内容以全文形式并入并使其成为本说明书的一部分。阻挡层的效果是将抗反射层稳定地粘附到支撑基底。
[0056]本发明另外的部分是其中一个或多个层通过一个或多个非常薄的光学惰性或几乎惰性的中间层相互隔开的层系统。特别地，这用于防止层内的应力。例如，特别地，充当粘合促进剂层的低折射率混合氧化物最顶层可以通过一个或多个纯硅氧化物中间层而分开。然而，也可以分开高折射率或中折射率层。在各种情况中，以亚层和一个或多个中间层具有几乎相同折射率的方式调适折射率。这种中间层的厚度为0.3至10nm，优选I至3nm，更优选 1.5 至 2.5nm。
[0057]在一个实施方案中，粘合促进剂层可以具有外层。必须以通过外层在粘合促进剂层与易清洁层之间存在足够可能的相互作用的方式实施这种外层；换言之，粘合促进剂层与后来施加的易清洁涂层之间存在化学键合，更特别地是共价键合。这种层例如为多孔溶胶-凝胶层或通过火焰热解施加的薄的、部分先前的氧化物层。所述层还可为用于能够后来施加的易清洁涂层的赋予支撑结构的层。这种外层可构造为微粒或多孔层。特别有利的是由硅氧化物产生这种外层，在所述情况中，所述硅氧化物还可以为硅的混合氧化物，更特别地为混合有至少一种如下元素的氧化物或混合有氟化镁的硅氧化物:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼。例如，适用于制造这种外层的是，通过例如火焰热解的涂布、其它热涂布工艺、低温气体喷雾或溅射。
[0058]用于施加本发明粘合促进剂层的合适支撑材料原则上是所有合适材料，例如金属、塑料、晶体、陶瓷或复合材料。然而，优选玻璃或玻璃-陶瓷。此处尤其优选的是，使用预应力化玻璃以用于其用途。通过离子交换以化学方式或通过热已经对这种玻璃预应力化。尤其优选的是低铁钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐、锂铝硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷，所述物质是例如通过拉伸法例如上拉伸或下拉伸法、溢流熔融、浮法技术或从铸造或压延的玻璃得到的。特别地，在铸造或压延工艺的情况中或在浮法玻璃的情况中，通过抛光技术可以获得例如用于显示器前屏幕所需要的表面所需要的光学品质。
[0059]可有利地使用低铁或不含铁的玻璃，更特别地具有小于0.05重量％、优选小于
0.03重量％的Fe2O3含量，因为这种玻璃具有下降的吸收并因此特别地使得透明度提高。
[0060]然而，关于其它应用，灰色玻璃或着色玻璃也是优选的。所述支撑材料、更特别地是玻璃，可以是透明的、半透明的或不透明的。对于白色书写板的设计，例如，优选使用具有乳白色外观的玻璃，例如得自Mainz，Schott AG的Opalikax玻璃。
[0061]如果支撑材料是透明硅石，则可以在紫外线光谱范围内实现突出的光学性质。此外，充当支撑材料的可以为光学玻璃，例如重燧石玻璃、重镧燧石玻璃、燧石玻璃、轻质燧石玻璃、冕玻璃、硼硅酸盐冕玻璃、钡冕玻璃、重冕玻璃或氟冕玻璃。
[0062]作为支撑材料，优选使用如下玻璃组成的锂铝硅酸盐玻璃，其由如下物质组成(单位为重量％):
【权利要求】
1.一种用于涂布易清洁涂层的基底元件(11、12、13)，所述基底元件(11、12、13)包括支撑材料(2)和抗反射涂层(3、4、5)，其特征在于，所述抗反射涂层(3、4、5)由一个层(5)或至少两个层(31、32、33、41、42、43、44)组成，且所述一个层(5)或所述至少两个层的最顶层(31、41)是粘合促进剂层，所述粘合促进剂层以使得其能够与易清洁涂层相互作用的方式实现，其特征还在于，所述粘合促进剂层包含混合氧化物。
2.如权利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)为液相涂层，更特别地为热凝固的溶胶-凝胶层。
3.如权利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)为CVD涂层或火焰热解层。
4.如权利要求1所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)为PVD涂层，更特别地为溅射层。
5.如前述权利要求中的任一项所述的基底元件，其中以使得对所述基底元件随后涂布易清洁涂层可在光谱范围内产生完全期望的抗反射效果的方式，在至少一个单独层、优选以简化形式构造的至少一个单独层的厚度方面对所述抗反射涂层(3、4、5)进行改性。
6.如前述权利要求中的任一项所述的基底元件，其中利用如下手段制造所述抗反射涂层(3、4):CVD或PVD工艺、更特别地是溅射工艺；印刷技术、喷雾技术或气相沉积，优选液相涂布，更优选溶胶-凝胶涂布。
7.如前述权利要求中的任一项所述的基底元件，其中利用不同工艺的组合制造所述粘合促进剂层(31、41)和所述抗反射涂层的剩余层(32、33、42、43、44)。
8.如前述权利要求中的任一项所述的基底元件，其中将所述抗反射涂层(3、4)构造为不完全的抗反射层组件，并以具有粘合促进剂层并具有易清洁涂层的涂层在光学上完成所述抗反射层组件的方式对所述组件进行改性。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的基底元件，其中所述抗反射涂层(3)由中、高和低折射率的交替的三个或更多个层(31、32、33)组成，且所述粘合促进剂层(31)为低折射率层。
10.如权利要求1至8中的任一项所述的基底元件，其中所述抗反射涂层(4)由高和低折射率的交替的两个或更多个层(41、42、43、44)组成，且所述粘合促进剂层(41)是低折射率层。
11.如权利要求1至8中的任一项所述的基底元件，其中所述抗反射涂层由低折射率层组成，更特别地由多孔单层抗反射系统、由氟化镁层或由氟化镁-硅的混合氧化物层组成，且所述粘合促进剂层是具有小于10nm、优选小于8nm、更优选小于6nm的层厚度的低折射率层。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的基底元件，其中所述抗反射涂层的至少一个层、优选所述粘合促进剂层(5、31、41)通过一个或多个中间层再分为亚层，且所述一个或多个中间层具有与所述亚层几乎相同的折射率。
13.如权利要求1至12中的任一项所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)的折射率为1.35至1.7，优选1.35至1.6，更优选1.35至1.56。
14.如权利要求1至5中的任一项所述的基底元件，其中所述抗反射涂层(5)由如下的层组成，所述层为所述粘合促进剂层(5)并具有如下的折射率，所述折射率与所述支撑材料表面的折射率的平方根±10%、优选±5%且更优选±2%相对应。
15.如权利要求1至5中的任一项或权利要求14所述的基底元件，其中所述抗反射涂层(5)由具有1.2至1.38、优选1.25至1.38、更优选1.28至1.38的折射率的层组成，并至少在面对空气侧的表面区域中包含混合氧化物，所述混合氧化物能够以实现易清洁涂层的长期稳定性的方式与所述易清洁涂层相互作用。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)为硅的混合氧化物层，更特别地是混合有至少一种如下元素的氧化物和/或氟化镁的硅氧化物层:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，优选包含至少一种元素铝的氧化物。
17.如权利要求1至1 6中的任一项所述的基底元件，其中所述粘合促进剂层(5、31、41)总共达到的厚度大于Inm,优选大于IOnm,更优选大于20nm。
18.如权利要求1至17中的任一项所述的基底元件，其中在所述粘合促进剂层(5、31、41)上设置外层(6)，且该外层(6)为微粒层或多孔层。
19.如权利要求18中所述的基底元件，其中所述外层(6)由硅氧化物或硅的混合氧化物组成。
20.如权利要求1至19中的任一项所述的基底元件，其中所述支撑材料(2)为金属、塑料、晶体、陶瓷、玻璃、玻璃-陶瓷或复合材料。
21.如权利要求1至19中的任一项所述的基底元件，其中所述支撑材料(2)为锂铝硅酸盐玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃或者不含碱金属或低碱金属的铝硅酸盐玻璃。
22.如权利要求1至21中的任一项所述的基底元件，其中所述支撑材料(2)在表面(20)上进行结构化，且更特别地具有蚀刻的表面。
23.如权利要求1至22中的任一项所述的基底元件，其中在将易清洁涂层施加到所述粘合促进剂层(5、31、41)之后，在中性盐喷雾试验中暴露较长的时间之后，与所述易清洁涂层的水接触角，比未施加粘合促进剂层的相同易清洁涂层在所述中性盐喷雾试验中暴露相应更短时间后的水接触角更高，其中所述较长的时间与所述相应更短时间相比大于1.5倍、优选大于两倍、更优选大于三倍。
24.一种制造用于涂布易清洁涂层的基底元件(11、12、13)的方法，所述方法包括如下步骤: -提供支撑材料(2)，更特别地，所述支撑材料(2)由具有至少一个表面(20)的玻璃或玻璃-陶瓷制成； -利用溶胶-凝胶施加技术在所述支撑材料的所述至少一个表面(20)上涂布一个层(5)或抗反射涂层的至少两个薄层(3、4)，所述一个层或所述至少两个层的外部最顶层形成粘合促进剂前体层； -对具有所述粘合促进剂前体层的所述抗反射涂层进行热凝固并将所述粘合促进剂前体层转化为所述粘合促进剂层(5、31、41)，所述粘合促进剂层包含混合氧化物，优选硅的混合氧化物，更优选混合有至少一种如下元素的氧化物或氟化镁的硅氧化物:铝、锡、镁、磷、铈、锆、钛、铯、钡、锶、铌、锌、硼，从而能够利用喷雾、浸溃、擦拭或印刷工艺将易清洁涂层施加到制得的基底元件(11、12、13)。
25.如权利要求24所述的制造基底元件(11、12、13)的方法，其中在低于所述支撑材料的软化温度下，更特别地在小于550°C、优选350至500°C的温度下，更优选在400至500°C基底表面温度的温度下，在所述支撑材料(2)上实施所述粘合促进剂前体层的热凝固和所述粘合促进剂前体层到所述粘合促进剂层(5、31、41)的转化。
26.如权利要求24和25中的任一项所述的制造基底元件(11、12、13)的方法，其中通过优选在低于300°C的温度下、更优选在低于200°C的温度下对所述粘合促进剂前体层进行干燥，进行所述粘合促进剂前体层的热凝固和所述粘合促进剂前体层到所述粘合促进剂层(5、31、41)的转化。
27.如权利要求24至26中的任一项所述的制造基底元件(12)的方法，其中在所述粘合促进剂前体层热凝固且所述粘合促进剂前体层转化为所述粘合促进剂层(5、31、41)之后，在所述粘合促进剂层(5、31、41)上施加外层(6)，更特别地利用火焰热解来施加，所述外层(6)优选由硅氧化物或硅的混合氧化物组成，且这种外层为微粒层或多孔层，从而能够利用喷雾、浸溃、擦拭或印刷工艺将易清洁涂层直接施加到制得的基底元件。
28.如前述权利要求中的任一项所述的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于涂布易清洁涂层，更特别地涂布有机氟化合物或纳米层系统，所述基底元件(11、12、13)包括:支撑板(2)，更特别地是玻璃或玻璃-陶瓷的支撑板(2);和抗反射涂层(3、4、5)，所述抗反射涂层由一个层(5)或至少两个层(31、32、33、41、42)组成，所述一个层(5)或所述至少两个层的最顶层(31、41)为粘合促进剂层，所述粘合促进剂层包含混合氧化物，优选硅的混合氧化物，更优选混合有至少一种如下元素的氧化物和/或混合有氟化镁的硅氧化物:铝、锡、镁、磷、铺、错、钛、铯、钡、银、银、锌、硼。
29.如权利要求28所述的基底元件(11、12、13)的用途，其用于涂布易清洁涂层，更特别地涂布有机氟化合物或纳米层系统，其中在所述粘合促进剂层(5、31、41)上设置外层(6)，且这种外层为微粒或多·孔层并更特别地由硅氧化物或硅的混合氧化物组成。
30.如前述权利要求中的任一项所述的涂布有易清洁涂层的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干扰的或对比降低的反射，用作覆盖层；用作监视器的显示屏幕或补充显示屏幕，优选用作3D显示器或柔性显示器；用作内部和外部建筑部分中的玻璃窗例如显示窗；用作图片、玻璃橱柜、柜台、冷冻装置或难以接近以进行清洁的装置的玻璃窗；用作烘箱前屏幕；用作装饰玻璃元件，尤其在相对高污染风险的暴露区域中，例如厨房、浴室或实验室；或用作太阳能模组的覆盖层。
31.如前述权利要求中的任一项所述的涂布有易清洁涂层的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干扰的或对比降低的反射；用作交互式输入元件的基底，所述交互式输入元件更特别地构造为触控功能，更优选具有通过电阻、电容、光学或利用红外线或表面声波起作用的触控技术；更特别地用作具有触控屏幕功能的显示屏幕，更优选用作单触控、双触控或多触控的显示器。
32.如前述权利要求中的任一项所述的涂布有易清洁涂层的基底元件(11、12、13)的如下用途，其用于防止干扰的或对比降低的反射；用作复合元件的基底，在所述复合元件中利用光学适应化合物避免在所述复合元件内具有中间空气空间的一个或多个界面处的反射。
33.一种具有显示元件或操作元件的装置，其包括如权利要求1至27中的任一项所述的 基底兀件。
【文档编号】C03C17/00GK103582617SQ201280026550
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】马藤·沃瑟尔, 玛塔·克尔扎卡 申请人:肖特公开股份有限公司