具有抗静电涂层的光学透镜的制作方法

本申请是申请日为2011年9月30日且发明名称为“具有抗静电涂层的光学透镜”的中国专利申请no.201110300741.8的分案申请。

本发明涉及光学透镜，其特别地用作眼镜镜片，具有透镜元件和产生抗静电效应的涂层，所述涂层被施加于所述透镜元件，且包括多个层。

此外，本发明还涉及一种用于制造用于透镜元件、具有多个层的抗静电涂层的方法。

背景技术：

抗静电眼镜镜片在本领域中是已知的。其提供的优势是由于不具有静电吸力而造成较低程度的灰尘颗粒附着于眼镜镜片。没有抗静电涂层时，眼镜镜片更快地受污染，从而需要更经常地被清洁。此外，灰尘通常是难于移除的。因此，对于眼镜镜片的涂层而言，导电且因此抗静电的层通常被插入在涂层内。出于该目的，时至今日，已有独立的层被插入眼镜镜片的抗反射涂层中。

示例性地，可从文件us2003/0179343a1获取关于这样的涂层的示例。其描述了一种涂层，其中具有特定的厚度、由铟锡氧化物(ito)构成的抗静电层被插入抗反射涂层中。但是，将这样的ito层插入抗反射涂层具有一定的劣势，诸如涂布的更高成本，以及对该抗反射涂层的机械以及光学性能的损害。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于光学透镜(特别是眼镜镜片)的抗静电涂层，其可被简单且高成本效率地整合入光学透镜的抗反射涂层中。

因此，根据本发明的第一方面，提出通过两个彼此结合的层提供该抗静电效应，其中所述两个彼此结合的层中的至少一个被亚化学计量地(substoichiometrically)形成。

根据本发明的第二方面，提出开发在引言中提到的方法，以便施加彼此结合的两个层，其中通过所述两个彼此结合的层提供抗静电效应，且其中所述两个彼此结合的层中的至少一个被亚化学计量地形成。

在该情形，“亚化学计量”应被理解为，当施加相应的层时，氧注入被保持为低于在施加的层中获得化学计量比所需的注入。因此，在化学计量层中氧缺乏占主导。

通过这样的方式，根据本发明，并非通过单个由导电材料形成的层的方式，而是通过两种材料的复合物，实现了抗静电效应，在施加所述层的过程中在合适的工艺控制下，两种材料的复合物制造了导电中间层或导电界面。

作为产生这样多层的传统工艺，pvd(物理气相沉积)，例如、通过电子束、溅射或者电弧气化实现的固态物质的气化，以及ibad(离子束辅助沉积)是已知的。但是，任何其他的物理气化工艺(不论有或是没有离子或等离子体的辅助)以及诸如cvd(化学气相沉积)或是等离子体辅助化学气相沉积(诸如pecvd(等离子增强化学气相沉积)或是picvd(等离子脉冲气相沉积)也是可能的。

由于两个彼此结合的层中的一个被以亚化学计量的方式形成，且两个层彼此互相直接接触，在两个层之间可形成导电边界层。通过所述边界层的导电性产生抗静电效应。如果两个彼此结合的层的材料无论如何会用于抗反射涂层的层，则可以这样的方式在抗反射涂层中特别简单地实现抗静电效应的整合。

具体地，根据本发明，提供有一种光学透镜，其具有透镜元件以及用于产生抗静电效应的涂层，该涂层被施加于透镜元件上，且具有多个层，其中抗静电效应由两个彼此结合的层提供，其中通过tiox(其中x＜2)的亚化学计量形成的第一层以及由al2o3的第二层来提供所述两个彼此结合的层。因此，该第二层在第一层之后被施加。因此，该第二层位于第一层之上。通过这样的方式，该第二层被布置为离透镜元件较第一层而言更远。

特别地，根据本发明，还提供一种制造用于透镜元件、包括多个层的抗静电涂层的方法，其包括下列步骤：施加tiox的第一层，其中所述第一层被亚化学计量地施加，其中x＜2，和在所述第一层上施加al2o3的第二层。

因此完全实现了在引言部分陈述的目标。

在根据本发明的第一方面的光学透镜的一个优选实施例中，规定两个彼此结合在一起的层由第一层和第二层提供，所述一层由氧化钛(tio2)制造，而所述第二层由氧化铝(al2o3)制造。

材料tio2和al2o3都是用于制造光学层系统的传统材料。特别地，作为高折射指数材料的tio2和作为低折射指数材料的al2o3由于其高透明度而被用于制造光学透镜元件的抗反射涂层。所述层独立使用时都和传统氧化物层一样，不具有高导电率。然而，在该复合物中，所述涂层可具有导电性，其继而具有了抗静电效应。

特别地，在此情形中提供所述第一层(即由tio2制造的层)被亚化学计量地形成。

因此亚化学计量层的成分为ti＞1o＜2或tio2-y。换句话说，第一层由其中x＜2.0(特别地，1.66＜x＜2)的tiox制造。特别地，第一层可形成为其中的氧的比例小于tio2中氧的比例，特别是小于tio1.95，特别是小于tio1.9，特别是小于tio1.85，但特别地，其中氧的比例大于tio1.66中的氧的比例，特别是大于tio1.7。特别是大于tio1.75，特别是大于tio1.85。特别地，第一层的亚化学计量成分可被形成于tio1.66至tio2之间，特别地，其可被形成为tio1.7和tio1.95之间，特别地，其可被形成为tio1.75和tio1.9之间，特别地，其可被形成为tio1.8和tio1.85之间。特别地，第一层可示例性地由tio1.66形成；由tio1.7形成；由tio1.75形成；由tio1.8形成；由tio1.85形成；由tio1.9形成；由tio1.95形成；由tio1.97形成。此外，第一层也可被形成为tio1.66和tio1.8之间；其也可被形成为tio1.8和tio1.95之间。

施加具有期望层厚的tio2和al2o3在本领域中都是已知的。例如，文件ep1284302b1公开了一种制造tio2溅射靶的可行方式。

为了提供由tio2制造的第一层，例如可以施加pvd方法。在该情形，物质ti3o5被用作产生tio2的传统初始物质。为了获得透明氧化tio2层，氧通常在气化过程中被相伴随地允许进入气化室中。该过程可额外地由离子辅助，以获得特别高的折射指数以及紧密的层。通过特定的气化速率以及在气化过程中被相伴随地允许进入气化室中的特定数量的氧，通常可获得化学计量层(即，准确的tio2)。通过略少的氧注入，获得上述的亚化学计量层，其此时为ti＞1.0o＜2.0。

在第一方面的一个实施例中，可设定该第一层在第二层之后被施加。但是，在第一层之后施加第二层也是可行的。

此处，术语“之后”涉及在施加过程中将多层施加至光学透镜元件的顺序。如果镜片元件在横截面中被指定为最底层，其后的层因此被布置在其上方。

如果第一层(即tio2层)在第二层(即al2o3层)之后被施加，应注意确保气化区域中仍然不存在氧过量，从而使得tio2层保持亚化学计量，且使得tio2层的导电性也被保持。因此，相反的顺序，将第二层(即al2o3层)施加于第一层(即tio2层)上有优势，因为不必须考虑气化区域中的氧过量。

在一个另外的优选实施例中，可设定由tio2制造的第三层被施加于第二层上。因此产生了tio2-al2o3-tio2涂层。

此外，可假设，在第一层和第二层的相反的施加后，由al2o3制造的第四层被施加于第一层之上，因此产生了al2o3-tio2-al2o3层。

在施加第四层时，此时必须注意确保所述层被通过气相沉积施加，此时气化区域中没有额外的氧被允许进入，且没有离子的辅助。这确保了在化学计量tio2层和al2o3层(即第一层和第二层)之间的边界层内，没有额外的氧被引入，所述氧可通过将亚化学计量tio2朝向化学计量tio2改变而降低或阻止所述导电性。

在上述根据本发明的第二方面的方法中，可设定所述两个彼此结合的层由从tio2制造的第一层和从al2o3制造的第二层提供。特别地，在此情形中所述第一层被亚化学计量地形成也是可行的。

此外，替代式地，该第一层可在第二层后被施加，或该第二层可在第一层后被施加。

如果第二层在第一层之后被施加，由tio2制造的第三层可被施加于该第二层上。如果第一层在第二层之后被施加，由al2o3制造的第四层可被施加于该第一层上。此时，特别地，设定该第四层在没有附加的氧和/或没有离子辅助的状况下被施加。

根据本发明的第二方面的方法因此具有和根据本发明的第一方面的光学透镜相同的优势。

通常通过在限定距离处的电场强度测量装置来测量抗静电效应。不包括导电层的抗反射层在由合适的材料(例如刷子或布)充电后，达到了若干千伏(kv)的场强度。包括具有抗静电效应的涂层的光学透镜在所述充电的情形中，保持显著低于1千伏的限值。此处存在的涂层的抗静电效应具有如此高的放电能力，使得所带电荷保持为大约为零。

不言而喻的是，上述以及在下文中将解释的特征不仅可以以分别示出的组合被使用，也可被以其他的组合或各自单独被使用，而不背离本发明的范围。

附图说明

本发明的示例性实施例被示出在附图中，且在下文的描述中被更详尽地解释。在所述附图中：

图1示出了第一实施例中光学透镜的示意横截面图，

图2示出了第二实施例中光学透镜的示意横截面图，

图3示出了第三实施例中的光学透镜的示意横截面图，

图4示出了第四实施例中的光学透镜的示意横截面图，和

图5示出了在优选实施例中根据本发明的方法的示意流程图。

具体实施方式

图1示出了一实施例中的光学透镜10。该光学透镜10具有设置有涂层14的透镜元件12。该涂层14包括随后施加的多个层16。

特别地，涂层14包括第一层18，其由氧化钛(tio2)以亚化学计量比形成。此处，术语“亚化学计量”指的是氧缺乏占主导；该成分因此导致ti＞1o＜2。由氧化铝(al2o3)制造的第二层20被设置于其上。亚化学计量第一层18和该第二层20一起形成了导电边界层，考虑到其导电性，导电边界层在所述光学透镜10中整合了抗静电效应。

该第一层18和第二层20在涂层14内的布置并不必须在涂层14的表面处。示例性地，可在第一层18或第二层20和透镜元件12之间提供有下层22，其提供了进一步的抗反射效应。此外，上层24，例如超疏水端层(未示出)可被设置在第一层18或第二层20之上。

此处指定的“顶部”和“底部”以及“之后”和“之前”涉及工艺顺序26。涂层14的多个层16被接续地施加至透镜元件12。相应地，透镜元件12形成了下端。因此多个层16中此后施加的层离透镜元件12更远，且因此位于多个层16中此前施加的层的更上方。

因此，在示出的实施例中，通过两个彼此结合的层(即第一层18和第二层20)提供抗静电效应，其中所述两个彼此结合的层中的一个(即第一层18)被以亚化学计量的方式形成。

图2示出了本发明的又一实施例。图2类似地示出了具有透镜元件12的光学透镜10，所述透镜元件12具有涂层14。该涂层类似地包括多个层16。在图2中示出的实施例中，第一层18和第二层20被以相反的顺序施加。此时，由al2o3制造的第二层20首先被施加，而由tio2以亚化学计量比形成的第一层18随后被施加。

该实施例也在第一层18和第二层20之间形成了导电边界层，以提供抗静电效应。优势地，使用的材料也是提供具有抗反射效应的涂层的常用的材料，从而用简单的方式将该抗静电效应整合入透镜元件12的抗反射涂层中。

图3示出了本发明的又一实施例。图3中示出的实施例基本对应着图1中示出的实施例；因此，相同的元件被相同的附图标记标定，且在下文中仅讨论不同处。

在图3中示出的实施例中，由tio2按照亚化学计量比类似地形成的第三层28被施加至第二层。因此，第一层18和第二层20，以及第二层20和第三层28都形成了边界导电层，以使得整个涂层14的抗静电效应被改善。

图4示出了本发明的又一实施例。图4中的实施例大致对应于图2中示出的实施例，因此相同的元件被以相同的附图标记标出。下文中仅讨论不同处。

在图4示出的实施例中，由al2o3构成的第四层30被施加至由tio2以亚化学计量比形成的第一层18。此时，应注意确保第四层被施加时不具有附加的氧，以使得第一层不回复至化学计量比。又一次地，导电边界层被形成于第一层18和第二层20之间，且形成于第一层18和第四层30之间，因此增加了涂层14的抗静电效应。

图5示出了方法32的优选实施例。

方法以起始步骤34开始，此后首先在步骤36中提供透镜元件12。

随后，在步骤38中施加由al2o3构成的层。这可通过在引言中提及的pvd、ibad、cvd、pecvd或picvd方法中的一种来实现。所述方法理论上是为本领域技术人员所知的。

在步骤36和38之间，理论上也可将其他层施加至透镜元件。

在步骤38中施加的由al2o3构成的层继而形成了第二层20。

在步骤40中，由tio2以亚化学计量比构成的层继而被直接施加至在步骤38中施加的第二层20。

这样的亚化学计量的施加例如通过如下所述地配置的pvd方法来实现。典型的涂层设备例如可为由satisloh提供的“boxcoater1200dlf”。ti3o5被用作起始物质。施加速率大约为0.4nm/sec。这通过利用end-hall离子源markii+，使用160伏特的放电电压以及2安培的放电电流，在离子源的工作中实现。此外，30sccmo2(sccm＝标准每分钟立方厘米，对应着标准条件(即气压为101325pa，温度为0℃)下每分钟1ccm气体体积)在气相沉积中被相伴随地引入。为了获得亚化学计量ti＞1o＜2层，总体少于40sccm的o2被相伴随地加入涂层区域中。

在步骤40中施加的层因此为第一层18。

此后，没有额外的氧以及离子辅助、由al2o3构成的另一个层在步骤42中被施加至第一层18。因此获得如图4所示的涂层，其除抗反射性质之外，还额外地具有抗静电效应，且可被特别简单地制造，而不需要高的附加成本。

最后，该方法以步骤44终结，且可随后重新开始。