光学涂覆方法、设备和产品的制作方法

光学涂覆方法、设备和产品的制作方法
【专利摘要】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”。
【专利说明】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 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"(〇ptical 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（"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。 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η大于或等于 1. 7且小于或等于3. 0的高折射率材料Η、以及一层具有折射率η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SiO 2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 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IA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IB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IC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，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IA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IA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IlOa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AR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(Nb205/Si0 2)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；
[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；
[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（Nb205/Si02)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（Nb205/Si0 2)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IA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。
[0038] 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。
[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（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IA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η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η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η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HfO 2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KKTC。因 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 ("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SiO 2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 ，Y2O3, 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, ￥&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Al2O 3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Si02。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，其中R f是直链C6-C3tl烷基全氟碳，X = Cl 或-OCH3-且X = 2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 DURAL0N UltraTec)和赢创（Evonik)。
[0050] 图IA示意性地显示了根据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 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 子体源发射的离子或等离子体压紧涂层，导致沉积的材料的致密化。致密化沉积的光学涂 层改善了该光学涂层的耐磨损性。例如，在一些实施方式中，所述沉积的光学涂层的磨损可 靠性或耐磨损性是不使用等离子体源而沉积的光学涂层的至少两倍。
[0051] 涂覆设备还包括位于穹顶110以下的电子束源120,以及电子束反射器122,该电 子束反射器122用于把来自电子束源的电子束引导至施涂至玻璃衬底的光学涂层材料，由 此蒸发光学材料。阴影掩模125位于穹顶110以下，其用于实现在整个穹顶上均匀的涂覆。 阴影掩模125的形状和位置是可调节的，从而所述阴影掩模是"可调的"，以取得所需的涂 覆均匀性。阴影掩模125位于支撑件125a上，从而阴影掩模125的位置可垂直地沿着该支 撑件125a来调节，如虚线双头箭头所示。如有需要，当施涂光学涂层时，可调节阴影掩模 125在支撑体125a上的位置，来避免该阴影掩模屏蔽位于穹顶110下侧的玻璃衬底，使从等 离子体源118发射的离子或等离子体不能到达该玻璃衬底。虽然图IA显示了单一的电子 束源120,应理解可使用多个电子束源来把从一种涂层材料变化到另一种涂层材料的时间 降到最低，例如从Nb 2O5变化到SiO2或者再次变回来，如沉积所需数量的用于光学涂层的单 独层所需。例如，在一些实施方式中，所述涂覆设备可包括大于或等于2个电子束源且小于 或等于6个电子束源。当使用多个电子束源时，各电子束源可导向固定待涂覆材料的分开 的容器（即，舟126,本文将进一步描述）。
[0052] 涂覆设备100还包括光学涂层载体124,其具有含光学涂层材料的多个舟126。舟 126是独立的来源容器，用来容纳用于沉积光学涂层的不同材料。光学涂层载体124位于 真空室102中，从而可通过电子束反射器122把从电子束源120发射的电子束反射到容纳 在舟126中的光学涂层材料上，由此蒸发该光学涂层材料。舟126包括不同的光学涂层材 料，从而每次只施涂一类的涂层材料（例如，高折射率材料、低折射率材料或者中等折射率 材料）。在一种涂层材料达到合适的厚度以后，关闭相应的舟的盖子（未显示），并打开含 待施涂的不同涂层材料的另一舟的盖子。通过这种方式,可以交替的形式施涂高折射率材 料、低折射率材料或者中等折射率材料，从而形成具有所需光学性质的光学涂层材料。
[0053] 涂覆设备100还包括用于蒸发ETC涂层材料至少一种热蒸发源128,来促进把涂 层材料沉积到固定在穹顶110下侧的玻璃衬底上。所述至少一种热蒸发源128位于真空室 102中，且位于穹顶110以下。
[0054] 仍然根据图1A，穹顶110由磁性或含磁性材料的轻量材料制成，例如但不限于含 铁的铝或其它合适的磁性材料。顺时针或逆时针旋转穹顶110。穹顶顶部的中央是开口 164 (如图3B所示），且把透明玻璃板116设置在该穹顶的下侧来覆盖该开口。透明玻璃板 116可包括开口 116a，如图IB中所示的透明玻璃板116的放大视图所示。在透明玻璃板 116中接纳石英监测器114,且该石英监测器114穿过该透明玻璃板116。如图所示，把光纤 112设置在透明玻璃板116以上。石英监测器114通过反馈至电子束电源来控制光学材料 的沉积速率，从而涂层材料的沉积速率保持基本恒定。光纤112位于透明玻璃板116以上， 保护它远离在真空室102之内的沉积材料。光纤测量反射率来决定应何时停止沉积各层涂 层材料，因为它已经达到目标设计的厚度。
[0055] 图IC是图IA的透明玻璃板116的圆圈区域的放大，显示了光纤112、石英监测器 114和透明玻璃板116的相对取向。石英监测器114位于透明玻璃板116的中央，并穿过 开口 116a。光纤112位于石英监测器114的侧面。从光纤112传输的光穿过透明玻璃板 116,且当涂覆该透明玻璃板的表面时，光被反射回去。邻近％ R的箭头示意性地显示了当 涂覆透明玻璃板时，来自透明玻璃板的表面116b的光的反射率。反射率随施涂至透明玻璃 板的表面116b的涂层厚度增力卩。从透明玻璃板的表面116b反射的光被引导回结合到电子 束源控制器（未显示）的光学传感器（未显示）。控制器利用光学传感器的输出（它是施 涂的光学涂层和/或ETC涂层的厚度的指示）来测定涂层的沉积厚度。这样，可使用反射 的光来控制单独的层的沉积厚度、涂层周期和整体光学涂层以及ETC涂层的沉积厚度。
[0056] 穹顶110的顶部连接至通过平行虚线标示的真空屏蔽旋转主轴117。真空屏蔽的 旋转主轴117具有连接到该真空屏蔽的旋转主轴的真空密封轴承，用于旋转真空屏蔽的旋 转主轴117和穹顶110。因此，应理解真空屏蔽的旋转主轴117是真空密封至穹顶110顶部 的。通过位于真空室102外部的外部电机（未显示），来驱动真空屏蔽的旋转主轴117。在 一种实施方式中，穹顶110可以约20rpm(转/分钟）-约120rpm范围的旋转频率旋转。在 另一种实施方式中，旋转频率范围是约40rpm-约83rpm。
[0057] 图2示意性地显示了穹顶110的片段110a。如图2所示，多个衬底载体130磁性 地连接至穹顶110。利用衬底载体130来把用于涂覆的玻璃衬底固定在涂覆设备100中。
[0058] 图3A是图片，显示了穹顶110的片段IlOa的倾斜侧面仰视图，显示了唇缘161，以 及多个衬底载体130磁性地连接至穹顶110。图3B显示了用来支撑多个片段IlOa的框架 160。框架160包括外部唇缘161 (如图3A所示）、邻近开口 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），以及多个辐条162,该辐条162从轮辋内部 向外径向延伸。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。
[0059] 图17A是用于在衬底上沉积光学涂层和ETC涂层的涂覆设备的可替代的实施方式 的简要示意图。在本实施方式中，涂覆设备包括覆盖穹顶选定区域的阴影掩模127来改善 沉积在衬底上的光学涂层的均匀性。用于可调节地支撑阴影掩模127的支撑体没有在图 17A中显示。在图17A的涂覆设备中，等离子体源是离子源118a。因为用于蒸发光学涂层 材料的离子源118a和电子束源120位于真空室的不同侧，阴影掩模不会屏蔽离子源，由此 改善离子源118a在硬化沉积的光学涂层材料中的效率。使用离子源来把光学涂层材料致 密化到接近本体密度，由此增加光学涂层的密度，改善光学涂层的磨损可靠性/耐磨损性。
[0060] 现在参考图4A和4B，示意性地显示了制备来携带单一尺寸衬底的衬底载体130。 如图4A所示，衬底载体130具有非磁性衬底载体基座131和多个磁体134,该磁体134用 于把该载体磁性地连接至穹顶110并使衬底载体偏离（off-setting)穹顶一定距离。衬底 载体130还包括多个销钉136,其用于支撑玻璃衬底140的表面（如图4B所示）和弹簧系 统132。弹簧系统132通常包括多个固定的固定销钉138b和通过弹簧133 (如箭头示意性 地显示）固定到位的可收缩的销钉138a，该弹簧133使可收缩的销钉138a沿箭头所示的 方向偏移。销钉138a和138b用来在涂覆玻璃衬底时，把玻璃衬底140 (通过虚线标示）固 定到位至衬底载体130上。图4B是图4A的侧视图，显示了支撑在从所述衬底载体基座表 面131a以一定距离延伸进入非磁性衬底载体基座131的销钉136上的玻璃衬底140、从衬 底载体130的表面131a延伸并以大于基座131b的距离穿过该基座延伸的磁体134、从非 磁性衬底载体基座131延伸至距离玻璃衬底140的顶部表面140a有一定距离的侧面停止 销150。侧面停止销150使在非磁性衬底载体基座131上玻璃衬底取向，而不影响涂层的施 涂，由此防止在玻璃衬底的表面上形成"阴影"。具体来说，玻璃衬底的顶部表面140a将是 用光学涂层和易清洁涂层涂覆的表面。对于具有厚度为5毫米的玻璃衬底，侧面停止销150 的顶部将在距离玻璃衬底140的顶部表面140a以下2-3毫米的范围。衬底载体中央的开 口（未编号）降低了载体的重量。
[0061] 现在参考图15,显示了可调节的衬底载体130a，其类似于如图4A所示的固定衬底 载体130。可调节的衬底载体130a包括非磁性衬底载体基座131，其包括多个用于把可调 节的衬底载体连接至如上所述的涂覆设备的穹顶的多个磁体134。可调节的衬底载体130a 还包括多个销钉136,其从衬底载体的表面延伸、用于支撑位于可调节的衬底载体130a上 的玻璃衬底的表面。在接近可调节的衬底载体130a边缘处设置外壳138aa，其遮盖可收缩 的销钉138a(显不成部分地从该外壳延伸）。外壳138aa包括位于该外壳138aa中的弹簧 (未显示）。弹簧使可收缩的销钉138a从外壳138aa向外偏移。可调节的衬底载体130a 可任选的包括侧面停止销150 (图15中没有显示），来使在可调节的衬底载体130a上的玻 璃衬底取向。在图15所示的实施方式中，可调节的衬底载体130a还包括用于固定玻璃衬 底边缘的多个可移动的销钉139。可移动的销钉139位于槽137中，用来辅助相对于可调节 的衬底载体130a调节可移动的销钉139的位置。可移动的销钉139与可收缩的销钉138a 结合，使得能为不同尺寸的衬底使用单一载体。可以针对图4A如上所述的相同的方式，通 过销钉和任意任选的侧面停止销150来固定一种或更多种衬底，从而在该衬底上形成不含 阴影的涂层。
[0062] 如上一段落所示，衬底载体130、130a包括非磁性衬底载体基座131和多个磁体 134,该磁体134用于把该载体固定至穹顶110并使载体偏离穹顶一定距离。相对于涂覆光 学元件如镜片中使用的穹顶载体，这些磁性载体的使用是一种进步。例如，图16A显示了具 有用于放置待涂覆的镜片的多个开口 302的常规穹顶载体300。当涂覆镜片时，把镜片插入 载体的开口中。但是，在常规的设计中，难以同时均匀地涂覆穹顶的内侧和外侧。还难以保 持涂层材料远离不需涂覆的镜片表面。此外，当加热穹顶时，被涂覆的零件可相对于该穹顶 中的开口移动，导致当穹顶在涂覆后冷却时发生破裂。例如，图16B显示了从穹顶载体的开 口 302内侧的一支撑肩306滑落的镜片304。由图容易发现，如果载体比镜片304冷却得更 快，载体的收缩可导致镜片发生破裂。在本发明中，因为通过把载体固定到穹顶的磁体使衬 底载体偏离穹顶一定距离，所以最小化了传热，且当穹顶冷却时不会发生破裂。此外，因为 载体/衬底结合接近穹顶的内表面，所以被涂覆的玻璃制品只有一侧暴露于涂层材料。因 此，可避免上述的在常规穹顶载体中的困难。
[0063] 现在参考图5,示意性地显示了销钉138a和138b的横截面，通过可收缩的销钉 138a顶着施加至玻璃衬底的力来顶着该销钉固定该玻璃衬底。玻璃衬底具有成形的边缘， 其卡在销钉138a和138b的头部138h和该销钉主体的其余部分之间。玻璃衬底的边缘可 以是倒棱缘的（如141所示）、圆的、外圆角的（bull nosed)或者呈现其它轮廓。当玻璃 衬底140与销钉138a、138b啮合时，玻璃衬底的顶部140a距离销钉138a或138b顶部以下 2-3毫米。在本图中，附图标记140b指示玻璃衬底140的底部表面。
[0064] 现在参考图4A和图6,把玻璃衬底140装载到衬底载体130上，且把玻璃衬底140 和衬底载体130的组合磁性地连接至穹顶110的下侧。当把具有玻璃衬底140 (虚线）的 衬底载体130装载到穹顶110上用于涂覆时，把可收缩的销钉138a设置成垂直于穹顶110 的旋转方向，如箭头所示；即，与固定销钉138b相比，销钉更接近穹顶110的顶部T的开口。 当这样放置衬底载体时，可把光学涂层均匀地沉积到玻璃衬底140的整个表面上，来形成 "无阴影"或"不含阴影"的涂覆的玻璃衬底140。这些术语，"无阴影"和"不含阴影"指下 述事实，如果： ⑴可收缩的销钉138a没有如所描述和如图6所示的位于穹顶110上时，以及 (2) 玻璃衬底140的顶部表面140a在销钉138a的顶部138h以下不足1毫米，以及 (3) 侧面停止销150的顶部不低于顶部表面140a ; 那么在固定该衬底的这些元件和其它元件所在的区域，光学涂层的沉积是非均匀的因 此，更接近这些元件处的光学涂层更薄，而远离这些元件的光学涂层更厚。结果是非均匀的 光学沉积或者可被制品的使用者发现的"阴影"。使用本文所述的设备和方法可避免这种阴 影。
[0065] 参考图1A，一旦可调节的衬底载体130a磁性地连接至穹顶110,用于把光学涂层 施涂至玻璃衬底的材料就被装载进入光学涂层载体124的独立的舟126 (即，独立的来源容 器）中。如上所述，光学涂层包括高和低折射率材料的交替层，或者高和中等折射率材料的 交替层。具有折射率η大于或等于1. 7且小于或等于3. 0的示例高折射率材料是：ZrO2, Hf 02, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, Y2O3, Si3N4, SrTiO3, WO3 ;具有折射率 η 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η大于或等于1. 3且小于或等于1. 6的示例低折射 率材料是：SiO2, MgF2, YF3, YbF3。在一些实施方式中，可使用中等折射率材料来形成低折射 率L层。因此，在一些实施方式中，低折射率材料可选自SiO 2, MgF2, YF3, YbF3和Al203。在一 种示例实施方式中，所述光学涂层材料通常是氧化物涂层，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。此外，把用于施涂易清洁 (ETC)涂层的材料装载进入至少一种热蒸发源128。如上所述，ETC材料可以是例如氟化硅 烷，通常是具有通式（R f) xSiX4_x的烷基全氟碳硅烷，其中Rf是直链C 6-C3tl烷基全氟碳，X = Cl或-OCH3-且X = 2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。
[0066] 一旦装载了涂层材料，密封真空室102,并排空至压力小于或等于KT4托（Torr)。 然后，通过选自真空屏蔽的旋转主轴117,来在真空室中选自穹顶110。然后，激活等离子体 源118,把离子和/或等离子体引导至位于穹顶110下侧的玻璃衬底，从而在把光学涂层材 料施涂至玻璃衬底时致密化该光学涂层材料。然后，连续地把光学涂层和ETC涂层施涂至 玻璃衬底。首先通过蒸发位于光学涂层载体124的舟126中的光学材料，来施涂光学涂层。 具体来说，对电子束源120通电，发射电子流，通过电子束反射器122把该电子流引导至光 学涂层载体124的舟126上。当玻璃衬底随穹顶110 -起旋转时，蒸发的材料沉积在该玻璃 衬底的表面上。穹顶110的旋转，加上阴影掩模125和玻璃衬底在衬底载体130上的取向， 允许光学涂层材料均匀地涂覆至玻璃衬底载体上，由此避免在玻璃衬底的涂覆表面上形成 "阴影"。如上所述，使用电子束源120来连续地沉积高折射率材料和底折射率材料或中等 折射率材料的层，取得具有所需光学性质的光学涂层。使用石英监测器114和光纤112来 监测沉积的材料的厚度，由此控制光学涂层的沉积，如本文所述。
[0067] 一旦使用所需的一种或更多种涂层材料把光学涂层施涂至玻璃衬底并到达所需 的厚度，停止光学涂覆，且在玻璃衬底随穹顶Iio-起旋转时，通过热蒸发在光学涂层上施 涂ETC涂层。具体来说，加热位于至少一种热蒸发源128中的ETC材料，由此在真空室102 中蒸发ETC材料。通过冷凝，把蒸发的ETC材料沉积在玻璃衬底上。穹顶110的旋转，加上 玻璃衬底在衬底载体130上取向，促进了把ETC材料均匀地涂覆至玻璃衬底上。使用石英 监测器114和光纤112来监测沉积的材料的厚度，由此控制ETC涂层的沉积，如本文所述。 [0068] 图7 (a)-(c)是氟化硅烷与玻璃或氧化物光学涂层的接枝反应（即，ETC涂层材料 和玻璃，或者ETC涂层材料与氧化物光学涂层之间的反应）的示意图。图7c显示，当把氟 碳三氯硅烷接枝到玻璃时，硅烷的硅原子可与玻璃衬底或涂覆在该衬底上的多层氧化物涂 层的表面形成三键（3个Si-O键），或者与玻璃衬底形成双键且与邻近的R FSi部分形成一 个Si-O-Si键。ETC涂覆的加工时间是非常短的，可用来在新鲜施涂的光学涂层上提供厚 度范围为大于或等于3纳米至小于或等于50纳米的ETC涂层，却不破坏真空（即，不把光 学涂层暴露于环境气氛）。在本文所述的涂覆过程中，从单一来源蒸发ETC材料。但是，应 理解还可同时从多个来源蒸发ETC材料。例如，已发现具有2-5种独立的ETC材料源是优 选地。具体来说，使用多个含ETC材料的来源得到更加均匀的ETC涂层，且可增强涂层耐久 性。如本文所使用，术语"源"指容器或坩锅，从该容器或坩锅热蒸发ETC材料。
[0069] 在本文所述的实施方式中，通常施涂SiO2层作为用于光学涂层的封盖层。通常在 沉积ETC涂层之前，沉积SiO2层作为光学涂层的一部分。这种SiO2层提供用于接枝和交联 ETC涂层的硅原子的致密表面，因为这些层是在高真空（KT4-KT6托）下沉积的，不存在游 离的0H。游离的0H(例如在玻璃或AR表面上的薄层的水）在沉积ETC材料时是有害的， 因为OH阻止ETC材料中的硅原子与金属氧化物或硅氧化物表面即光学涂层表面的氧原子 连接。当沉积设备中的真空被打破时，即设备对大气开放时，包含水蒸汽的空气被允许进入 该设备，ETC涂层的硅原子与光学涂层表面反应，来构建在ETC硅原子和表面氧原子之间的 至少一种化学键，一旦暴露于空气就释放醇或酸。因为ETC涂层材料通常包含1-2种含氟 基团和2-3种反应性基团例如CH 3O-基团，ETC涂层能与光学涂层表面的2-3氧原子连接， 或者与如图7(c)所示的另一涂层分子交联，来构建强力连接的ETC涂层。PVD沉积的SiO 2 表面是原始的并具有反应性表面。例如，如图8所不，对于PVD沉积的SiO2封盖层而言，结 合反应的活化能比具有复杂表面化学的玻璃、玻璃表面上具有环境污染物或水层的玻璃表 面低得多。
[0070] 因此，一旦已把ETC涂层施涂至光学涂层上，就把具有光学涂层和ETC涂层的玻璃 衬底从室中取出，并在空气中固化。如果只通过在室温（约18-25°C，相对湿度（RH)40% ) 下静置来固化，固化将进行1-3天。可利用升高的温度来迅速完成固化。例如，在一种实施 方式中，可把ETC涂覆的制品加热到80-KKTC的温度并保持约10分钟-约30分钟的时段， RH范围为大于50%且小于100%。通常，相对湿度范围是50-85%。
[0071] 一旦ETC涂层已固化，用软刷或异丙醇擦拭垫擦拭涂层表面，来除去没有连接至 光学涂层的任何ETC材料。
[0072] 本文所述的方法和设备可用来制备涂覆的玻璃制品，例如涂覆的玻璃衬底，其同 时具有光学涂层（例如AR涂层或类似的光学功能涂层）和设置在光学涂层上的ETC涂层。 使用本文所述的方法和设备，在该玻璃制品的整个光学涂覆表面上，涂覆的玻璃制品通常 不含阴影。在一些实施方式中，施涂至玻璃制品的光学涂层可具有多个周期，所述周期由一 层具有折射率η大于或等于I. 7且小于或等于3. O的高折射率材料H，以及一层具有折射率 η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。所述高折射率材料层可以是 各周期的第一层，且所述低折射率材料L层可以是各周期的第二层。或者，所述低折射率材 料层可以是各周期的第一层，且所述高折射率材料H层可以是各周期的第二层。在一些实 施方式中，在光学涂层中的涂层周期的数目可大于或等于2且小于或等于1000。光学涂层 还可进一步包括SiO 2封盖层。封盖层可施涂至一或多个周期上，且厚度范围可为大于或等 于20纳米且小于或等于200纳米。在本文所述的一种实施方式中，光学涂层的厚度范围可 为大于或等于100纳米至小于或等于2000纳米。但是，取决于涂覆的制品的预期应用，更大 的厚度也是可能的。例如，在一些实施方式中，光学涂层的厚度范围可以是100纳米-2000 纳米。在其它一些实施方式中，光学涂层的厚度范围可以是400纳米-1200纳米或甚至是 400纳米-1500纳米。
[0073] 各层高折射率材料和低折射率材料的厚度范围可为大于或等于5纳米且小于或 等于200纳米。各层商折射率材料和低折射率材料的厚度范围可为大于或等于5纳米且小 于或等于100纳米。如下文所进一步描述，使用本文所述的特殊的涂覆方法和技术形成的 涂覆的玻璃制品呈现改善的耐磨损性。可通过对玻璃涂层进行磨损测试之后的水接触角， 来评估施涂至玻璃制品的涂层的降解。可在IOkg法向负荷下，通过用级别0000#钢丝绒摩 擦玻璃衬底的整个涂覆表面，来实施磨损测试。磨损的面积lOmmxlOmm。磨损频率是60Hz， 且钢丝绒的移动距离是50毫米。在相对湿度RH〈40%下，实施磨损测试。在本文所述的实 施方式中，在6000次磨损循环后，玻璃制品的水接触角至少为75°。在一些实施方式中，在 6000次磨损循环后，玻璃制品的水接触角至少为105°。还在一些实施方式中，在10600次 磨损循环后，玻璃制品的水接触角至少为大于90°。
[0074] 还可通过在磨损测试后，存在于玻璃制品上的刮痕长度来评估玻璃制品的耐磨损 性和降解。在本文所述的实施方式中，在8000次磨损循环后，玻璃制品的表面刮痕长度为 小于2毫米。
[0075] 此外，如下文所进一步描述，还可通过磨损测试后玻璃制品的反射率和/或透射 率变化，来评估玻璃制品的耐磨损性和降解。在一些实施方式中，在至少8000次磨损/擦 拭循环后，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。在 一些实施方式中，在至少8000次磨损/擦拭循环后，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。
[0076] 本文所述的沉积方法可用来制备不含阴影的的光学涂层。这意味着光学涂层均匀 地沉积在玻璃衬底的整个涂覆表面上。在本文所述的涂覆的玻璃衬底的实施方式中，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4%。例 如，在一些实施方式中，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%。例如，在其它一些实施方式中，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2 %。例如，还在其它一 些实施方式中，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 %。
[0077] 对于涂覆中小尺寸的玻璃衬底而言，例如面部尺寸范围为约40mmX60mm至约 180mmX320mm的那些（取决于室尺寸），离子辅助的电子束沉积提供独特的优势。离子辅助 的涂覆过程提供在玻璃表面上的新鲜沉积的光学涂层，考虑到后续ETC涂层的施涂该光学 涂层具有低表面活化能，因为不存在可能损害ETC涂层性能和可靠性的表面污染（水或其 它环境污染）。在光学涂层完成后直接施涂ETC涂层，改善了两种氟碳官能团之间的交联， 改善了耐磨损性，并改善了在施加至涂层的几千次的磨损循环之后的接触角性能（更高的 疏油性和疏水性接触角）。此外，离子辅助的电子束涂覆大大减少了涂覆循环时间，增强了 涂覆机利用率和通量。此外，因为光学涂层表面的更低的活化能，无需沉积之后的热处理或 UV固化ETC涂层，这使得该过程可与不允许加热的后ETC过程兼容。使用本文所述的离子 辅助电子束PVD过程，可把ETC材料涂覆在选定区域上，避免污染衬底的其它位置。 实施例1 :
[0078] 把4-层Si02/Nb205/Si02/Nb 205/衬底AR光学涂层沉积在60片大猩猩玻璃 (Gorilla? Glass)(可从康宁有限公司（Corning Incorporated)购买）上，玻璃的尺寸 (长、宽、厚）为约115mm Lx60mmWx0. 7mm T。使用本文所述的方法来沉积该涂层。AR涂层 的厚度为约600纳米。在沉积AR涂层之后，通过使用具有碳链长度范围为5纳米-20纳米 的全氟烧基三氯娃烧（使用大金工业公司（Daikin Industries)的Optool?氟涂层作为示 例物质）的热蒸发，把ETC涂层施涂至AR涂层顶部，在如图IA所示的单一腔室涂覆设备中 实施AR和ETC涂层的沉积。在沉积AR涂层之后，关闭AR涂层源材料，热蒸发ETC材料，并 把ETC材料沉积在AR涂覆的玻璃上。包括零件装载/卸载，涂覆过程是73分钟。后续地， 在固化ETC涂层之后且在用如表1所示的各种磨损循环磨损表面之后，测定水接触角。用 #0钢丝绒和Ikg重量负载实施磨损测试。表1所示的数据表明样品具有非常好的磨损性质 和疏水性质。用于在玻璃衬底上的6-层Nb 205/Si02的涂覆顺序和层厚度见表2。 表-1 :水接触角磨损测试结果 实施例2 :
【权利要求】
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中任一项所述的方法，其特征在于，所述真空室排空至小于或等于 1〇_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：Zr02, Hf02, Ta205, Nb205, Ti02, Y203, Si3N4, SrTi03和 W03 ;以及 所述低折射率材料选自下组：Si02, MgF2, YF3, YbF3和A1203。
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C 6-C3(l烷基全氟碳，X = C1 或-〇CH3-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. -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 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. -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. -种玻璃制品，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，其中： 所述光学涂层包括多个周期，所述周期由具有折射率η大于或等于1. 7且小于或等于 3. 0的高折射率材料Η层、以及具有折射率η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Η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 Si02封盖层，所述Si02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Η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。
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Η层 选自下组：Zr02, Hf02, Ta205, Nb205, Ti02, Y203, Si3N4, SrTi03 和冊3。
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：Si02, MgF2, YF3, YbF3 和 A1203。
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. -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 蔽的旋转主轴，来促进所述可旋转的磁性穹顶的旋转。
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。
【文档编号】C23C14/24GK104302589SQ201280068398
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】C·M·李, 卢小锋, M·X·欧阳, 张军红 申请人:康宁股份有限公司