專利名稱：降低一氮化鈦光學(xué)涂層易裂性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂覆柔性基材以獲得預(yù)期光學(xué)特性的方法和系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及降低一氮化鈦光學(xué)涂層易裂性的方法。
背景技術(shù)：
大量單層涂層及多層堆棧體被用于透光或光反射元件以提供所需的光學(xué)特性。例如，通過在窗戶上施加適當(dāng)?shù)膯螌油繉踊蚨鄬油繉涌善鸬椒罆褡饔?，從而提高居室、建筑物或汽車?nèi)部的舒適度。防曬涂層在此定義為可見光(400-700nm)以及近紅外光(700-2100nm)透射率低的涂層。在比較中，波長選擇度在此定義為日光光譜中可見光部分的透射率與近紅外光部分的透射率之比。
將金屬氮化物層用于窗-能量控制是業(yè)界已知的，具體有一氮化鈦、氮化鋯和氮化鉿單層。如Woodard等人的美國專利US6,188,512所述，一氮化鈦特別值得關(guān)注，因?yàn)橐坏佂磕ぞ哂欣硐氲幕瘜W(xué)穩(wěn)定性和波長選擇性。一氮化鈦層的化學(xué)穩(wěn)定性是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的。一氮化鈦涂膜的可見光部分(TVIS)透射率高于近紅外光部分，因此其波長選擇度大于1。Woodard等人的專利描述了一個(gè)具體實(shí)施方式

，其中在一特定基材的相對兩側(cè)上都形成一氮化鈦層，這顯著提高了550nm透射與1500nm波長透射之比。
包含一氮化鈦的單層或多層光學(xué)涂層可直接形成在玻璃基材上，或者先形成在聚合物基材上然后在加到玻璃上。Joret的美國專利6,114,043描述了一種多層結(jié)構(gòu)，其形成于欲用作建筑物門窗或車窗玻璃的基材上。該多層結(jié)構(gòu)可以是三層的防曬涂層，直接施用于玻璃。三層中的第一層為一氮化鈦層。第二層形成于一氮化鈦層之上，是氮化硅層，含有控制量的氧及碳。然后，形成一層碳氧化硅層作為該多層結(jié)構(gòu)的最外層。全部三層都用氣相熱分解技術(shù)形成。Joret的專利指出，中間層的作用是在玻璃基材隨后被切割和熱處理彎曲或韌化涂層玻璃時(shí)保護(hù)一氮化鈦層。如此，如果將涂層玻璃彎曲成汽車擋風(fēng)玻璃的形狀，中間層將在這樣的彎曲過程中保護(hù)一氮化鈦層。
當(dāng)一氮化鈦曾貼合柔性基材的表面形成時(shí)特別容易受損。在前述Woodard等人的專利中，一氮化鈦是沉積在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的?？梢詫ET卷材進(jìn)行涂覆，然后整體切割成所需的形狀用于例如各種車窗的貼膜。然而，壓縮應(yīng)力下，一氮化鈦涂層表現(xiàn)為陶瓷薄膜。這樣，含一氮化鈦層的涂層就會(huì)有問題。具體地說，當(dāng)涂覆后的聚合物基材被彎曲時(shí)，一氮化鈦層易于龜裂。裂紋經(jīng)常是蜿蜒扭曲的，因此稱其為“龜裂紋”。一氮化鈦層的厚度影響正其易裂性。一氮化鈦薄則不易龜裂。舉例而言，厚7.4nm的一氮化鈦層具有60％的TVIS，20.4nm的一氮化鈦具有35％的TVIS，前者不易龜裂。
所以，需要降低一氮化鈦層易裂性的方法，該方法需同時(shí)保留以一氮化鈦為主的涂層的優(yōu)點(diǎn)，例如其波長選擇性和化學(xué)穩(wěn)定性等。

發(fā)明內(nèi)容
通過在基材和一氮化鈦層之間提供抗損層提高了一般透明基材上以一氮化鈦為主的光學(xué)涂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。一氮化鈦層厚度的選擇主要以獲得所需的光學(xué)特性例如防曬為目的，抗損層厚度的選擇主要以獲得所需的機(jī)械特性為目的?？箵p層由灰金屬形成。優(yōu)選的灰金屬是鎳鉻。對基材例如柔性聚合物基材進(jìn)行等離子體預(yù)輝光和/或在柔性聚合物基材有待灰金屬就以一氮化鈦為主的光學(xué)涂層形成的面上施加增滑劑可進(jìn)一步減低一氮化鈦層的易裂性。
在防曬
具體實(shí)施例方式
中，一氮化鈦層是可見光透射率(TVIS)為10％-60％的單層光學(xué)涂層?？箵p層和一氮化鈦層沉積在柔性聚合物基材例如PET卷材上。較佳的是，這兩層都由濺射沉積(sputter deposition)形成?；医饘俨牧峡蛇x自Ni、Cr、Ti、W、Zr、Hf、Ta、Nb、Fe、V和Mo，以及合金，例如蒙乃爾合金(Monel)、因科鎳合金(Inconel)及不銹鋼中至少其一。試驗(yàn)顯示，鎳鉻可作為優(yōu)選。
使用中間灰金屬層時(shí)一氮化鈦層之所以在基材受壓時(shí)龜裂傾向降低尚不能在動(dòng)力學(xué)上晚期解釋清楚。由于灰金屬層的延展性比一氮化鈦層高，所以，當(dāng)基材被彎曲時(shí)，灰金屬層消減了部分施加于一氮化鈦層的應(yīng)力。此外，因灰金屬將降低透光率，可以在保持光學(xué)涂層TVIS達(dá)到要求的前提下減小一氮化鈦層的厚度。要用單一材料達(dá)成要求的TVIS，一氮化鈦層必須比鎳鉻層厚約3倍。這樣，用鎳鉻來形成抗損層允許一氮化鈦層厚度減薄，因而較不容易產(chǎn)生裂紋。此外，鎳鉻層還起著打底(primer)層的作用，提高了一氮化鈦層與聚合物基材之間的粘合力。
用來改進(jìn)以一氮化鈦為主的涂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的等離子體預(yù)輝光可在輝光氣體為氬、氧、或氮之一或其組合非環(huán)境下進(jìn)行。對聚合物基材的等離子體預(yù)輝光處理通過產(chǎn)生期望的官能團(tuán)或通過單純提高表面粗糙度而提高了粘合力?？赡苁且陨蟽上嘁蛩刂换騼烧吖餐档土藝婂円坏亴釉诨膹澢鷷r(shí)龜裂與離層的傾向。
已知在基材上施加增滑劑可提高油墨、染料等對基材的粘合力。增滑劑是一種提高PET之類基材表面粗糙度的化學(xué)涂層。增滑劑在此處定義為主要用于降低基材摩擦系數(shù)的添加劑。用于聚酯基材的增滑劑是業(yè)界已知的。舉例言，玻璃珠可加至聚酯基材或可涂覆其上來形成粗糙表面。根據(jù)本發(fā)明，增滑劑用來降低濺射沉積的一氮化鈦層的易裂性。
本發(fā)明之優(yōu)點(diǎn)是，透明基材的以一氮化鈦為主的光學(xué)涂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性顯著提高。當(dāng)一氮化鈦被用作柔性基材上的單層防曬涂層時(shí)，基材彎曲時(shí)不易出現(xiàn)“worm tracks”。結(jié)果，減少了防曬產(chǎn)品實(shí)地應(yīng)用中實(shí)效的情形。


圖1本發(fā)明一種具有抗損層的以一氮化鈦為主的涂層的透視圖。
圖2圖1之光學(xué)元件的側(cè)視剖面圖。
圖3圖2光學(xué)元件粘合于玻璃的側(cè)視圖。
圖4第二種光學(xué)元件粘合于玻璃的實(shí)施方式的側(cè)視圖。
圖5制造圖1-3中光學(xué)元件的濺射裝置的示意圖。
實(shí)施方式結(jié)合圖1和圖2，以下將對本發(fā)明實(shí)施方式之一即光學(xué)元件10進(jìn)行描述。舉例說明的光學(xué)元件被視為優(yōu)選實(shí)施例。但本發(fā)明可用于其它以一氮化鈦為主的易裂的光學(xué)涂層。
光學(xué)元件10包括基材12，基材12可以是適合貼在窗戶上的可撓性基材，所述窗戶例如為汽車的擋風(fēng)玻璃或住宅或商務(wù)建物的窗戶。雖然未顯示于圖1及圖2，在加上各層之前，基材可呈卷材的形式。常用基材之一是PET。
圖1中，只有基材12的顯示是完整的。為了方便說明，逐步擴(kuò)大涂層14、16就18的缺損。這樣，基材12的上表面20只露出一角。上表面20上有增滑劑14。增滑劑是業(yè)界已知的。Siddiqui的美國專利5,278,221和Heberger的美國專利4,302,506揭示用于聚酯基材如PET是增滑劑。Siddiqui的專利中，增滑劑即加入的玻璃珠和加入的火成二氧化硅。選用適量粒徑分布合適的玻璃珠來提高聚酯薄膜的動(dòng)摩擦系數(shù)，火成二氧化硅則用來改變靜摩擦系數(shù)。增滑劑曾被用于基材以提高增加油墨、染料等與基材的粘合力。相比之下，圖1及圖2中的增滑劑14則是用來控制一氮化鈦層18的應(yīng)力龜裂。
介于增滑劑14與一氮化鈦層1 8之間的是抗損層16。該抗損層由灰金屬形成。優(yōu)選實(shí)施例中，所述灰金屬選自Ni、Cr、Ti、W、Zr、Hf、Ta、Nb、V和Mo中至少其一。最佳實(shí)施例中，所述灰金屬是鎳鉻。此外，優(yōu)選實(shí)施例中，灰金屬層16的厚度為1-20nm?；医饘賹雍穸鹊倪x擇基準(zhǔn)是達(dá)到要求的機(jī)械特性從而進(jìn)一步降低一氮化鈦層18的易裂性。然而，在選擇灰金屬層的最佳厚度時(shí)必需考慮光學(xué)組件10的光學(xué)特性。當(dāng)本發(fā)明作為防曬涂層時(shí)，光學(xué)元件的TVIS需介于10％至60％。若TVIS值較高(例如TVIS＝60％)，一氮化鈦層的厚度應(yīng)小于10nm，這樣，可減少關(guān)于應(yīng)力龜裂的擔(dān)憂。然而，當(dāng)一氮化鈦層厚度大于10nm，灰金屬層的益處特別明顯。優(yōu)選實(shí)施例中，鎳鉻灰金屬層被用于厚10-50nm的一氮化鈦層。已證明，鎳鉻層的厚度需至少是一氮化鈦層厚度的5％。
灰金屬，尤其是鎳鉻，因其低反射和與聚合物基材之間的良好粘合而被選用作抗損層。即，抗損層被設(shè)計(jì)成與基材和一氮化鈦層之間具有機(jī)械協(xié)調(diào)關(guān)系，而不是象常規(guī)抗反射層那樣與一氮化鈦層存在光學(xué)協(xié)調(diào)關(guān)系，在常規(guī)抗反射層中連續(xù)各層與涂層的目標(biāo)波長之間是四分之一波長-四分之一波長(QQ)的關(guān)系。當(dāng)基材12被彎曲時(shí)，灰金屬層16可降低一氮化鈦層18出現(xiàn)龜裂紋(“worm tracks”)的可能性。除了增強(qiáng)一氮化鈦層與基材的粘合力之外，鎳鉻層的延展性比一氮化鈦高，因此鎳鉻層可緩和基材彎曲時(shí)施加于一氮化鈦層的部分應(yīng)力。
增滑劑14被顯示為獨(dú)立的一層，但增滑劑14也可與基材12整合為一體。例如，若基材由PET制成，可將顆粒加入PET聚合物從而凸出于基材表面。增滑劑被發(fā)現(xiàn)可降低一氮化鈦的易裂性或并防止與基材脫離。表面粗糙度的提高增強(qiáng)了各層與基材的粘合力。
提高一氮化鈦層18穩(wěn)定性的第三向因素是等離子體預(yù)輝光?？山邮艿妮x光氣體包括氬、氧、氮及其組合。已知，對聚合物基材12進(jìn)行這樣的處理可通過產(chǎn)生期望的官能團(tuán)或通過提高表面粗糙度來提高粘合力。粘合力的提高可在聚合物基材12彎曲時(shí)降低噴鍍涂層的易裂性并防止離層。
圖3顯示光學(xué)元件粘著于玻璃22上?？捎脡好裟z(PSA)將光學(xué)元件粘和到玻璃件上，玻璃件可以是汽車擋風(fēng)玻璃或建筑物或住宅的窗戶。第二PET基材26用層合粘合劑28與一氮化鈦層18結(jié)合。可在順序疊加的基材層和其它各層的外側(cè)用保護(hù)層30來提高該多層的耐用性。所述保護(hù)層可以包括硬涂層和潤滑層。潤滑層可以是低表面能且耐磨的的氟碳化合物，從而便于清潔且抗刮擦。硬涂層可以是以硅氧為主的硬涂層，硅胺烷(silozane)硬涂層、蜜胺硬涂層、丙烯酸系硬涂層等材料。此類材料的折射率一般為1.40至1.60。厚度可以是于1-20μm。雖然未顯示于圖3，兩層PET基材12和26的各表面可以都具有硬涂層。
可用一薄的打底層來促進(jìn)噴鍍層與硬涂層之間的粘合力。打底層可以是沉積后了轉(zhuǎn)化例如氧化成基本透明且基本無色的無機(jī)材料的金屬或半導(dǎo)體?？捎玫拇虻撞牧侠绻?、鈦、鉻及鎳。打底層的厚度以小于50埃為宜。
現(xiàn)在參照圖4，其中各組成與圖3中的相同，但兩層PET基材12和26的順序正相反，并且，PET基材12被倒置。圖3中還可以增加硬涂層、粘合促進(jìn)層和增滑劑層，這都不悖離本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的范圍還包括對圖3所示實(shí)施例的其它修改。例如，不是在基材之一上形成一組NiCr/TiN排列，而是讓基材12和26各自具有NiCr層和TiN層，這樣，當(dāng)用層合粘合劑將這兩個(gè)層合物層合時(shí)，NiCr/TiN組合就夾在了二基材之間。
圖5顯示卷材濺射涂膜裝置38，該裝置用于形成圖1及圖2之光學(xué)元件10。該卷材涂覆系統(tǒng)包括真空室40，通過對真空管42施加負(fù)壓而將真空室40抽真空。真空室內(nèi)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)柔性基材材料12通過一對磁控管噴鍍站44及46。驅(qū)動(dòng)卷材的部件包括進(jìn)料輥50、托輥52、54、56、58、60、62、64及卷取輥66。基材卷材從冷卻托輥轉(zhuǎn)鼓68上經(jīng)過。
可用一對監(jiān)視器70和72來測定卷材在加上涂層前的光學(xué)特性，用第二對監(jiān)視器74和76來測定加上涂層后的光學(xué)特性。光學(xué)特性根據(jù)目標(biāo)用途而不同。濺射裝置38被配制成能夠用噴鍍站44和46分開的各磁控管陰極同時(shí)和連續(xù)地將各層濺射沉積在卷材12上。
當(dāng)基材卷材12繞轉(zhuǎn)鼓68外圍經(jīng)過，基材首先到達(dá)預(yù)輝光站78。如前所述，對聚合物基材的預(yù)輝光處理通過產(chǎn)生所需的官能團(tuán)或通過單純提高表面粗糙度增強(qiáng)了隨后沉積的各層與基材之間的粘合力?？捎脟婂冋?4來沉積抗損層16。增滑劑14宜在卷材12裝入濺射裝置38之前加入?？捎玫诙婂冋?6來沉積一氮化鈦層18。只要多次通過同一噴鍍站就可由這同一噴鍍站形成多個(gè)涂層。
可用同類涂覆機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)裝備和傳感器來完成對濺射裝置38的控制及檢測。質(zhì)量流量控制器80用來調(diào)節(jié)進(jìn)入噴鍍站44和46的氣體流量。卷軸動(dòng)量控制器82原來調(diào)節(jié)卷材12通過濺射裝置38時(shí)的張力、速度及位移?？捎幸换蚨鄠€(gè)直流或交流電源84向二噴鍍站供電。光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)86用來測定卷材在400-2000nm光譜區(qū)域的光學(xué)特征。該光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)與監(jiān)視器70、72、74和76相連。預(yù)輝光的電源88控制著預(yù)輝光站78的運(yùn)作。
實(shí)驗(yàn)測定了上述技術(shù)降低基材被彎曲時(shí)基材上一氮化鈦易裂性的良好效果。在表1所示的實(shí)驗(yàn)之前，發(fā)現(xiàn)TVIS值為60％的TiNx涂層遠(yuǎn)沒有TVIS值為35％的TiNX涂層那么易裂。這是厚度差異的直接結(jié)果。TVIS值為60％的涂層厚約7.4nm，TVIS值35％的厚約20.4nm。為了提供有關(guān)涂層龜裂傾向的充分信息，表1所列10個(gè)樣本的目標(biāo)可見光透射率都是35％。表1中的TVIS值都超過這一目標(biāo)值是因?yàn)門VIS值原本應(yīng)是原位測量的，但這些記錄值是基于樣本從真空室取出后的測量值，期間發(fā)生了一些氧化。

十個(gè)樣本都用圖5所示濺射裝置38制得。在該裝置中，轉(zhuǎn)鼓68以水冷卻以防聚合物基材卷材12的熱畸變。光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)86用監(jiān)視器70、72、74和76來檢測卷材的紫外光、可見光及紅外光透射和反射率。雖然未顯示于圖5，但該濺射裝置還配有非接觸式薄材電阻檢測器，原來測定噴鍍涂層的電導(dǎo)率。應(yīng)實(shí)驗(yàn)之需，濺射裝置38在置輝光站78配備了直流等離子體預(yù)輝光、在噴鍍站44配置了直流磁控管陰極，并在后一噴鍍站46配置了交流雙磁控管陰極。各個(gè)等離子體源各自位于獨(dú)立的小室內(nèi)，各小室彼此隔開，各自形成各自離子體的局部氣體環(huán)境。用鋁輝光桿作為等離子體預(yù)輝光的陰極。鎳鉻靶裝在直流磁控管內(nèi)，鈦靶則裝于交流雙磁控管內(nèi)。
在表1中的各種樣本上用閉合回路、計(jì)算機(jī)控制的氮?dú)饬?，基?50nm的等離子體發(fā)射強(qiáng)度沉積一氮化鈦層。氬流設(shè)定為可獲得30mTorr壓力(即93SCCMs)，功率設(shè)定為5kW，PEM發(fā)射強(qiáng)度由此被設(shè)定在10V。然后降低PEM設(shè)定點(diǎn)電壓，使得控制回路將氮?dú)饧尤脞伒入x子體。加入氮?dú)鈺r(shí)，調(diào)整卷材的線速度使得可見光透射率保持在35％左右。降低PEM設(shè)定點(diǎn)是為了盡可能降低沉積膜的電阻。優(yōu)選PEM設(shè)定點(diǎn)可獲得氮含量適宜因而波長選擇性最高的沉積薄。
需要指出的是，盡管以盡力減少氧背景氣體，但在所有實(shí)際真空卷材涂覆機(jī)中，仍會(huì)有少量氧氣滲入一氮化鈦層。因此，實(shí)際上沉積的的氧一氮化鈦。然而，如果一氮化鈦涂層摻入了過多的氧，則對波長選擇性不利。據(jù)信，噴鍍過程中氧/氮分壓比必須小于0.5，從而確保TiOxNy層有足夠的波長選擇性。
表1實(shí)驗(yàn)所用的基材材料12是1密耳厚的PET基材，有一增滑面(即有增滑劑的一面)和一光面。
為了將實(shí)驗(yàn)過程解釋得更清楚，以下詳細(xì)描述樣本6和8的制造。樣本8中，在PET基材的光面形成一TiNX單層。線速度設(shè)定為12.76毫米/秒。進(jìn)行直流預(yù)輝光的空氣流量為35 SCCMs，電流為200mA，由此獲得的壓力為29mTorr，電壓為1500伏特。向交流鈦靶提供5.2kW的能量，同時(shí)提供87 SCCMs氬氣和15.2SCCMs氮?dú)?，由此在小室?nèi)形成3.16mTorr的壓力。PEM電壓設(shè)定點(diǎn)為5.7伏特。原位可見光透射率為35％。
至于樣本6，是按照樣本8的制備過程，但將線速度就預(yù)輝光電流提高1.5倍而制得。然后，加上NiCr(80/20合金)以達(dá)到35％的總原位可見光透射率。線速度設(shè)定為19.14毫米/秒。直流預(yù)輝光的空氣流量為42.3SCCMs，電流為300mA，由此獲得的壓力是33mTor，電壓為1500伏特。向交流鈦靶提供5.2kW的能量，同時(shí)提供以87 SCCMs氬氣和15.2 SCCMs氮?dú)猓纱嗽谛∈覂?nèi)形成3.16mTorr的嚴(yán)厲。PEM電壓設(shè)定點(diǎn)為5.7伏特。向直流磁控管NiCr靶系提供0.35kW的能量，加入28.5SCCMs氬氣來獲得3.18mTor的壓力。
用于表1中所有樣本的NiCr靶的大小為15.75吋(400mm)×5.25吋(133.55mm)。鈦靶的大小為15.652吋(396.8mm)×3.25吋(82.5mm)。
樣本的測量表1樣本的TiNX和NiCr涂層厚度的測量方式是將圖5所示噴鍍站44和46的陰極的功率各自設(shè)定為固定值，然后記錄不同線速度下得到的可見光透射率。隨后，將線速度降至極低值(例如0.5毫米/秒)，一條薄帶置于PET基材上并進(jìn)行涂覆。將薄帶從基材上取走，用市售表面光度儀測定涂層的階高(step height)。由于1/線速度隨著光密度(即-log(分量光透射率))以線性方式改變，故可算出涂層厚度與各種光透射率之間的對應(yīng)關(guān)系。
制得樣本后，需要有試驗(yàn)方法來測定涂層龜裂的傾向。為此，將6吋×14吋樣本(152.4毫米×355.6毫米樣本)縱向兩端夾住。保持樣本松弛，將一端相對于另一端旋轉(zhuǎn)90度。然后將樣本拉緊。如此重復(fù)5次。然后以幻燈片投影機(jī)燈為光源檢視各樣本。各樣本依據(jù)檢測到得的螺旋軌跡的數(shù)目和大小被評以一個(gè)數(shù)字登記。沒有螺旋軌跡的樣本評為“0”級，最差的樣本評為“7”級。如表1所示，只有鎳鉻(80/20合金)的樣本(樣本9)獲得0級，未經(jīng)預(yù)輝光且只有TiNX的樣本(樣本10)為7級。用市售裝置和已知方法測定了樣本的光學(xué)特性和防曬性能。
樣本的結(jié)果在表1的說明部分，2.0x線速度表示一堆棧體，其中，當(dāng)TiNX層達(dá)到35％透射率后，線速度提高2倍，并視需要添加鎳鉻將TVIS測量恢復(fù)到35％左右。該層的厚度也顯示在表中。
TVIS和TSOL(日光透射率)值是在樣本制備后10個(gè)月測定的。表1中的選擇性性指TVIS值除以TSOL值。選擇性越高表示涂層越傾向于允許更多可見光而非近紅外光透過。這對于有待通過涂層來過濾日光然后用于窗玻璃的光學(xué)元件來說是普遍期望的優(yōu)選特性。由表1數(shù)據(jù)可知，實(shí)際上有多重因素影響著涂層形成螺旋轉(zhuǎn)機(jī)的傾向。這種傾向可通過這些方式降低在基材與一氮化鈦之間增加灰金屬層(鎳鉻)，對基材進(jìn)行等離子體預(yù)輝光，以及將涂層沉積在基材的增滑面上。其中，增加灰金屬層最有效。
另一項(xiàng)需要考慮的重要因素是選擇性。與單純金屬相比，使用一氮化鈦的優(yōu)點(diǎn)之一是可獲得高選擇性。在表1中，選擇性隨著樣本鎳鉻含量的升高而降低。這樣，必須以足以抗螺旋軌跡產(chǎn)生所需為限限制鎳鉻含量。優(yōu)選實(shí)施例中，選擇性高于1.15。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，灰金屬基層的厚度為1nm至20nm，一氮化鈦層厚度應(yīng)為10nm至50nm。
權(quán)利要求
1.一種形成光學(xué)元件的方法，包括提供具有第一表面的柔性基材；和在所述第一表面上提供抗損層來保護(hù)隨后形成的光學(xué)涂層，所述抗損層是灰金屬；和提供所述光學(xué)涂層，該層是以一氮化鈦為主的結(jié)構(gòu)，其中的一氮化鈦層位于所述抗損層背向柔性基材的那面上；其中，所述一氮化鈦層的厚度滿足達(dá)到所需光學(xué)特性的要求，所述灰金屬的厚度滿足達(dá)到所需機(jī)械特性的要求。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供所述光學(xué)涂層的步驟包括沉積一氮化鈦層成為單層防曬涂層，該單層防曬涂層與所述抗損層共同賦予10％至60％的可見光透射率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供灰金屬層即沉積鎳鉻層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中將鎳鉻層沉積為1nm至20nm厚；而且，提供的一氮化鈦層厚度為10nm至50nm。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，鎳鉻層和一氮化鈦層濺射沉積而成；提供柔性基材即提供基本透明的含增滑劑的聚合物基材，一氮化鈦即噴鍍沉積于其上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供該抗損層包括從Ni、Cr、Ti、W、Zr、Hf、Ta、Nb、Fe、V和Mo中選擇至少其一以實(shí)現(xiàn)物理粘合和低反射率。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述第一表面形成抗損層之前對所述柔性基材進(jìn)行等離子體預(yù)輝光處理，由此在提供光學(xué)涂層之后減少一氮化鈦層的應(yīng)力破裂。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在所述柔性基材的所述第一表面上提供增滑劑，從而進(jìn)一步減少破裂。
9.一種光學(xué)元件，包含柔性聚合物基材；位于所述聚合物基材上的灰金屬層，該灰金屬層的厚度為1nm至20nm；單層一氮化鈦光學(xué)涂層，該光學(xué)涂層的厚度為10nm至50nm，可見光透射率為10％至60％，該單層光學(xué)涂層位于灰金屬層背向柔性聚合物基材的那面上。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)元件，還包含位于柔性聚合物基材一面上的增滑劑，這一面即灰金屬層形成所在面。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)元件，形成所述灰金屬層的材料選自Ni、Cr、Ti、W、Zr、Hf、Ta、Nb、Fe、V和Mo中至少其一。
12.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)元件，所述灰金屬層是鎳鉻層。
13.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)元件，所述柔性聚合物基材是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明卷材。
14.一種形成光學(xué)元件的方法，包括提供基本透明的基材；在所述基材的第一表面上形成NiCr層；形成與所述NiCr層相接觸的單層防曬涂層，所述防曬涂層是TiN層；其中，形成所述NiCr層的步驟包括至少部分根據(jù)抑制TiN層龜裂所需選擇層該層的厚度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中形成所述NiCr層的步驟包括噴鍍1nm至20nm厚的TiN；形成所述TiN的步驟層包括噴鍍10nm至50nm厚的TiN，所述TiN層和所述NiCr層共同賦予10％至60％的可見光透射率。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成所述NiCr層之前對所述透明基材進(jìn)行等離子體預(yù)輝光處理。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，所述等離子體預(yù)輝光處理使用氧、氮及氬中至少其一。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，提供該基本透明的基材包括采用在一面上含有增滑劑的聚合物基材，這一面即NiCr層形成所在面。
全文摘要
一種以一氮化鈦為主之光學(xué)涂層，通過在一氮化鈦層(18)與基材(12)之間提供一抗損基底層(16)提升了該涂層之結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對用于防曬的光學(xué)涂層來說，一氮化鈦層的選擇主要獲得所需的光學(xué)特性為目的，抗損層厚度的選擇主要以獲得所需的機(jī)械特性。所述抗損層由灰金屬形成，以鎳鉻為佳。灰金屬層降低了一氮化鈦層龜裂的可能性。對基材進(jìn)行等離子體預(yù)輝光(88)和/或在基材上將涂以光學(xué)涂層的那面上涂以增滑劑(14)進(jìn)一步降低了光學(xué)涂層龜裂和形成裂紋的傾向。
文檔編號B32B27/36GK1688904SQ03822436
公開日2005年10月26日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者F·E·伍達(dá)得, 戴依盛 申請人:南壁技術(shù)股份有限公司, 胡伯光學(xué)國際私人有限公司