專利名稱：生產(chǎn)涂漬的合成物體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂布合成的底物以生產(chǎn)涂漬的物體，涉及實(shí)施這種方法的裝置并涉及它們的應(yīng)用。
本發(fā)明涉及任何類型和形狀的物體。特別是考慮被給予彎曲的物體或稍為彎曲的物體，例如柔性焦距透鏡組。也考慮平的或近似平直的物體諸如顯示屏前的防護(hù)玻璃，例如用在移動(dòng)式無線電通信單元、固定的電話局等場所。提及的塑料有，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其衍生物，或基本上與之相同的塑料。PMMA已經(jīng)杰出地在各種應(yīng)用領(lǐng)域中證實(shí)其本身價(jià)值，并且成本上也是有實(shí)效的。
這種涂布是一種多重涂布。各別涂層是光學(xué)功能性層諸如，例如，一層抗反射層或由許多各別層組成的抗反射層體系；但也包括具有特定機(jī)械性質(zhì)的層諸如，例如，憎水性的復(fù)蓋層、可容易地被機(jī)械清洗的清洗層，或抗刻痕層。一種所謂增進(jìn)粘合層，這里很普遍地被稱為“中間層”，一般被施敷在功能性層和底物之間。所說的中間層對于整個(gè)產(chǎn)品的使用性能具有決定性的重要性。具體地說，它擔(dān)負(fù)著把底物上的整個(gè)層狀組件粘合在一起的任務(wù)。這種中間層可以是單一的均勻?qū)印Ｋ部梢允嵌嘀貙?。在后一種情況下，從直接跟隨著底物的一層開始，各別的層形成一個(gè)梯度，并且作為有機(jī)化合物與所說的底物基本上相同或相似的，直到接近下一層后繼的功能性層的一層，后者作為無機(jī)化合物基本上和這后繼的功能性層相同或相似。
由有機(jī)聚合物制造的涂漬的光學(xué)組件，正愈來愈多地替代玻璃制造的組件用于各種用途中，因?yàn)樗鼈兡芴峁┮幌盗械膬?yōu)點(diǎn)。聚合物可在一次操作中被制造并因而無需昂貴的二次加工，而且具有高的表面性能。這樣，就使大批量生產(chǎn)費(fèi)用較低。此外，聚合物為成型和小型化以及表面的微結(jié)構(gòu)化提供更好的可能性。對于一些特定的用途，聚合物較輕的重量也是有益的。
用于光學(xué)應(yīng)用的帶有干涉涂層的聚合物組件部分，目前是通過離子協(xié)助的蒸氣沉積法來涂布的。例如在這種情況下，這些聚合物可以用帶有抗反射性層的體系涂漬。通過與已確立的對玻璃底物的涂漬工藝進(jìn)行比較，當(dāng)涂漬聚合物時(shí)需要觀察一些特別的特色。因?yàn)榫酆衔镌跓釋W(xué)性能及機(jī)械性能方面與以玻璃作為底物材料及普通的介電層材料諸如TiO2和SiO2兩者相比有本質(zhì)上的差別，高的應(yīng)用——專一需求被放在底物/層粘合以及層體系的長期穩(wěn)定性上。從材料選擇、經(jīng)底物生產(chǎn)直到實(shí)際的涂布方法的整個(gè)工藝都必須按照這些需求來設(shè)計(jì)。高的熱負(fù)荷改變，諸如，例如在具有很高發(fā)光功率或能量密度的光學(xué)體系中，常常會(huì)甚至超過為層粘合設(shè)計(jì)的負(fù)載極限以及涂漬的光學(xué)聚合物的壽命。此外，聚合物對溫度是敏感的，因此在涂布過程中僅能暴露于低的熱負(fù)荷條件下。
已知有許多方法用于生產(chǎn)所說類型的對象、就是說其上置有許多層的合成底物。
WO01/07678A1涉及純的無機(jī)物層的沉積，特別是在無機(jī)底物上。在這一文獻(xiàn)中沒有檢驗(yàn)無機(jī)物層在塑料上，即有機(jī)底物上的粘合問題，也沒有對這一公開內(nèi)容的解決方案。
DE 19740806A1描述了由塑料制造的微量滴定板，為了增加它對于有機(jī)溶劑的化學(xué)耐受性，提供了一層由SiOxCyHz和/或TiOxCyHz制成的層。然而這一文獻(xiàn)中沒有涉及在合成底物上的光學(xué)層或抗刻痕層。
US 5,900,285涉及具體是在聚碳酸酯上的防滲涂層。但是沒有提及光學(xué)涂層，特別是沒有在PMMA上的涂層。
EP 0752483A1和DE 19523444A1涉及借助PACVD方法(PACVD方法即等離子體協(xié)助的CVD方法)來涂布金屬及合成材料表面。然而應(yīng)用的涂布條件比較激烈，從而發(fā)生對底物的損害，特別是給出需要一小時(shí)的涂布時(shí)間，并且具體地是在PMMA上。
按照EP 0285870，為了更好地涂布，要把底物加熱到100℃或更高的溫度。這樣把底物暴露于加熱條件下是不希望發(fā)生的，特別是對于PMMA，會(huì)導(dǎo)致底物表面的損傷。進(jìn)一步，按照這一文獻(xiàn)，粘合層不是用CVD方法涂敷的。
DE 19703538A1描述了一種修飾PMMA底物表面的方法。在這種情況下底物表面被提供了一層防護(hù)層。其目的為使隨后要施敷的功能性層改進(jìn)的粘附性容易達(dá)成。所說的防護(hù)層的應(yīng)用組成了另外的方法步驟，因此它意味著額外的復(fù)雜性和費(fèi)用開支。
往合成底物上施敷薄層的進(jìn)一步方法，被描述于DE 3413019A1、EP 0422323A1、DE 4004116A1以及其它專利中。這也涉及，施敷到底物上的層的粘合性，特別是借助于CVD或PECVD方法。DE 10010766展示并描述了一種涂布底物的方法和裝置，具體地是對彎曲的底物，例如柔性焦距透鏡組。
前面應(yīng)用的這些方法尚未證實(shí)是滿意的。在這種情況下特別是必需的粘合性沒有達(dá)成。更確切地說，以這種方式生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品的情況下，上述中間層，以及因此涉及整個(gè)層型組件所具有的風(fēng)險(xiǎn)，被放松了。這可能導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)品實(shí)際上不能使用。
這樣，本發(fā)明的一個(gè)目的是指定一種方法和裝置，借助于這種方法和/或裝置，合成的底物，具體地是含有PMMA的底物，可以被一層中間層，即所謂的粘合增進(jìn)層以及至少是功能性層，所涂敷。中間層打算被可靠地粘合到底物上，并且其余各別的層同樣也相互粘合，從而使任何層間的分離得以排除。這種方法和裝置在成本上是有實(shí)效的。其目的是使氣候耐受性和/或紫外線耐受性產(chǎn)品的生產(chǎn)變得容易。還有，本發(fā)明也要指定一種合適的產(chǎn)物，它通過可靠地粘合在底物、中間層和功能性層之間而區(qū)別于其它產(chǎn)品，它可以成本上有效地被生產(chǎn)，并且如果合適，它可以是氣候耐受性和紫外線耐受性的。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的包括提供一種透明的涂漬底物，它除了光學(xué)功能以外，能滿足對于穩(wěn)定性和層間粘合性方面的嚴(yán)格需要，并且提供一種經(jīng)濟(jì)的和對環(huán)境友好的方法來生產(chǎn)透明的涂漬底物。
這些目的可通過描述在權(quán)利要求中的本發(fā)明的實(shí)施方案來達(dá)成。
具體地說，本發(fā)明涉及一種涂布合成底物的方法，該底物涂布后將具有至少一層功能性層和至少一層位于功能性層和底物之間的中間層，這種方法包括以下方法步驟(1)借助于PECVD方法把中間層施敷到底物上，施敷過程是結(jié)合底物的最小能量負(fù)荷完成的；(2)施敷至少一層功能性層。
按照本發(fā)明，中間層和，優(yōu)選地，至少還有一層功能性層是借助所謂PECVD方法來施敷的(PECVD意指“Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition”，即“等離子體強(qiáng)化的化學(xué)蒸汽沉積”)，也就是說，一種用等離子體協(xié)助的CVD方法。特別優(yōu)選所有各層都用這同一種方法來施敷。
本發(fā)明人尤其認(rèn)識到，在用以前應(yīng)用的PECVD方法往底物上施敷涂層時(shí)，邊界表面或施敷層與底物之間的界面會(huì)被與之相伴隨的能量負(fù)荷所擾動(dòng)，或者其結(jié)構(gòu)被毀壞。這將伴隨底物和界面層之間粘合力的降低。按此本發(fā)明人認(rèn)識到與等離子體放電相伴的能量負(fù)荷必須降至最小以增強(qiáng)粘合力。這涉及使用能量的數(shù)值以及應(yīng)用能量的方式兩方面。為達(dá)到實(shí)用中滿意的粘合力的目的而允許的能量負(fù)荷極限值可通過實(shí)驗(yàn)來決定。
應(yīng)用這些發(fā)現(xiàn)的主要方式如下首先，能量負(fù)荷可以這樣一種方式使之保持在一定限度以內(nèi)，即以脈沖方式來使用等離子體，也就是說以周期性方式，例如，以總是保持同樣時(shí)間間隔的方式，或者是間歇性地，即時(shí)間間隔不需要保持恒定。這種方法被本發(fā)明申請人引入并稱其為“PICVD”方法(PICVD意指“等離子體脈沖化學(xué)蒸汽沉積”)。所提及的脈沖操作模式在這種情況下是必要的。底物的能量負(fù)荷將因此而降低。同時(shí)，伴隨等離子體處理產(chǎn)生的結(jié)合效應(yīng)得以保持。
在這樣的PICVD方法中，等離子體作用的總持續(xù)時(shí)間應(yīng)至少是沒有等離子體作用的兩個(gè)脈沖之間的間隔時(shí)間的1/1000，并且最多等于所說的間隔時(shí)間。按照本發(fā)明方法的這種實(shí)施方案，進(jìn)一步優(yōu)選應(yīng)用等離子體作用脈沖的時(shí)間持續(xù)在0.1和10毫秒之間，更優(yōu)選在0.5和5毫秒之間。
其次，可能貫徹本發(fā)明所說的基本概念，也就是說減小底物和施敷層之間的能量負(fù)荷，特別是在PECVD方法步驟中以高的涂布速率實(shí)施涂敷時(shí)。這意味著這時(shí)涂層可能很快地增長或變厚，從而在最短的可能的時(shí)間間隔內(nèi)有盡可能多的成層物質(zhì)被施敷。最好是，每單位時(shí)間內(nèi)施敷的層的厚度，也就是涂布速率，在等離子體作用期間為大于10納米/分，更優(yōu)選大于100納米/分。特別是在底物涂漬的開始階段應(yīng)當(dāng)選擇這樣的高涂布速率。
把兩種提到的方式結(jié)合起來也是可能的。這樣，操作的脈沖模式可以和高的涂布速率相結(jié)合，用這種措施可達(dá)到特別類型的反應(yīng)條件。
按照本發(fā)明，合成底物可被涂漬，而塑料應(yīng)被理解為一種有機(jī)聚合化合物。給予考慮的是這樣高性能的塑料，即它在高達(dá)100℃或更高溫度時(shí)仍然盡可能是穩(wěn)定的。本發(fā)明的方法即使對于那些比較熱敏感的塑料也具有有利的效果，因?yàn)榈孜锏臏囟仍谕繚n操作期間保持著低溫，優(yōu)選在室溫或最多40℃。
優(yōu)選涂漬透明的塑料?？梢蕴峒白鳛閷?shí)例的這類塑料有諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚-亞酰胺、環(huán)烯聚合物(COP)、環(huán)烯共聚物(COC)或者它們的混合物或摻合物。
在這種情況下可以用以下市售聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(Plexiglas)、聚碳酸酯(Makrolon)、環(huán)烯共聚物(Topas或Zeonex)、聚醚亞酰胺(Ultem)或聚醚砜(Ulrrason)。
特別是，可能第一次借助本發(fā)明在PMMA上涂漬一種層型組件，后者是難于涂漬的；并可以對PMMA的衍生物或與它基本相同的塑料進(jìn)行這種涂漬，例如丙烯酸和甲基丙烯酸的聚合物和共聚物以及它們的衍生物，包括聚丙烯腈或基本與其相同的塑料，這種涂漬產(chǎn)生很高的粘合可靠性。這樣，對于很薄的高級涂層就可能以微米或亞微米量級范圍可靠地粘合到底物上。
本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進(jìn)是透明涂漬的底物。借助于CVD把至少一層含有至少一種金屬氧化物的層施敷到底物上。金屬氧化物優(yōu)選金屬Si、Ti、Ta或Nb的氧化物。雖然Si一般被指定為半金屬，但按照本發(fā)明它被歸屬為金屬一組，因?yàn)樵诒景l(fā)明方法中它表現(xiàn)得像一種金屬化合物。特別優(yōu)選這種金屬氧化物是SiO2、TiO2、Ta2O5或Nb2O5。把這些金屬氧化物用于層的粘合會(huì)獲得很好的結(jié)果。
作為一條規(guī)則，總要施敷至少一層含硅的層。適宜于用作含硅層的有機(jī)硅化合物的前體化合物包括硅烷類、硅氧烷類和硅氮烷類，并且是，例如，下列化合物之一甲基甲硅烷、二甲基甲硅烷、三甲基甲硅烷、二乙基甲硅烷、丙基甲硅烷、苯基甲硅烷、六甲基乙硅烷、1，1，2，2-四甲基乙硅烷、雙(三甲基甲硅烷基)甲烷、雙(二甲基甲硅烷基)甲烷、六甲基乙硅氧烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三乙氧基甲硅烷、乙基甲氧基甲硅烷、乙基三甲氧基甲硅烷、二乙烯基四甲基乙硅氧烷、二乙烯基六甲基丙硅氧烷和三乙烯基五甲基丙硅氧烷、1，1，2，2-四甲基乙硅氧烷、六甲基乙硅氧烷、乙烯基三甲基甲硅烷、甲基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三甲氧基甲硅烷和六甲基乙硅氮烷。優(yōu)選的硅化合物有四甲基乙硅氧烷、六甲基乙硅氧烷(HMDSO)、六甲基乙硅氮烷、四甲基甲硅氮烷、二甲氧基二甲基甲硅烷、甲基三甲氧基甲硅烷、四甲氧基甲硅烷、甲基三乙氧基甲硅烷、二乙氧基二甲基甲硅烷、甲基三乙氧基甲硅烷、三乙氧基乙烯基甲硅烷、四乙氧基甲硅烷、二甲氧基甲基苯基甲硅烷、苯基三甲氧基甲硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基甲硅烷、二乙氧基甲基苯基甲硅烷、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基甲硅烷、苯基三乙氧基甲硅烷和二甲氧基二苯基甲硅烷。
按照本發(fā)明，用來作為粘合增進(jìn)層的所謂“中間層”首先被施敷到底物上。所說的粘合增進(jìn)層對于整個(gè)產(chǎn)品的實(shí)用性具有很決定性的重要性，因?yàn)槭撬ＷC使整個(gè)層型體系粘合在底物上。這種中間層可以是單一的均勻?qū)?。它也可以是多重的層。在這樣一種多重層的情況下，各別的層從直接跟隨底物的一層開始直到第一個(gè)功能性層所跟隨的一層為止可以形成一個(gè)梯度，開始的一層作為有機(jī)化合物與底物基本上相同或類似，而緊接功能性層的那一層作為無機(jī)化合物與第一個(gè)功能性層基本上相同或類似。術(shù)語“有機(jī)化合物”在這種情況下應(yīng)理解為基本上是有機(jī)化合物，也就是說它富含碳和/或烴類，諸如例如，一種有機(jī)聚合化合物。與之形成對照，“無機(jī)化合物”是一種無機(jī)的、低含碳量的化合物諸如，例如金屬氧化物。中間層優(yōu)選厚度至少為10納米、更優(yōu)選至少200納米或1,000納米。這種層可生產(chǎn)成任何所需的厚度，但超過2,000納米的厚度將不再是經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樗鼈兊纳a(chǎn)時(shí)間將太長。
按照本發(fā)明，除中間層以外底物上還要涂布至少一層功能性層。優(yōu)選施敷至少兩層功能性層從而得到多層體系。
所述功能性層可被施敷用來作為，例如，所謂光學(xué)層，也就是說具有特定光學(xué)性質(zhì)的層，諸如具有特別的透明性、特別的折光率、特定的顏色等。又例如由許多各別的層所組成的抗反射層或抗反射層體系。
進(jìn)一步，所述功能性層也可以是具有特定機(jī)械性質(zhì)的層，諸如，例如抗刻痕層。還有憎水性的復(fù)蓋層及所謂清洗層，它能容易地進(jìn)行機(jī)械清洗，也可以施敷。此外，這類功能性層還能為底物提供防滲性質(zhì)、對化學(xué)、紫外線或氣候的耐受性質(zhì)等。
這類功能性層每層具有，例如，0.1微米至5微米的層厚度。不過依賴于使用情況，也可能施敷厚度為納米范圍內(nèi)的層。
實(shí)施這種方法和有關(guān)的裝置在成本上是很有實(shí)效的，因?yàn)檎麄€(gè)涂布過程可優(yōu)選地借助一臺并且是同樣一臺裝置來施敷，也就是說所有各層可在一次操作中施敷。實(shí)際的試驗(yàn)已顯示這些涂層能經(jīng)受住按照DIN 58196第6部分的方法用粘合膠帶進(jìn)行的粘合性試驗(yàn)。
進(jìn)一步的重要優(yōu)點(diǎn)是對氣候的耐受性和對紫外線的耐受性。這些可在原則上達(dá)成。這樣，這些涂層能經(jīng)受住按照ISO 9022-2的方法進(jìn)行的氣候耐受試驗(yàn)并隨后用粘合膠帶進(jìn)行的如上所述的試驗(yàn)。
本發(fā)明可用任何類型的涂料來施敷。涂層的性質(zhì)可通過所用的原料以及系統(tǒng)的操作參數(shù)來控制。涂層的性質(zhì)可在寬廣的限度內(nèi)變化。中間層最好是由許多層組成的所謂梯度層，在這種情況下最靠近底物的一層基本上和底物相同，而離底物最遠(yuǎn)的一層則基本上和功能性層相同。
本發(fā)明也可以在使用所謂遠(yuǎn)距離PECVD方法或遠(yuǎn)距離PICVD方法的情況下施敷。在這種情況下已知等離子體空間和涂布空間是彼此分離的。激發(fā)的和/或解離的物種由等離子體空間被導(dǎo)入涂布空間。
本發(fā)明將更詳盡地借助于附圖來闡明，圖中有以下的詳盡說明

圖1描繪了本發(fā)明的物體的透視剖面圖解，圖2顯示了涂布底物的裝置的圖解說明，圖3是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的圖解說明，圖4顯示按本發(fā)明方法涂漬的底物的抗刻痕性試驗(yàn)，圖5顯示按本發(fā)明方法涂漬的底物的抗反射性質(zhì)。
進(jìn)一步，本發(fā)明還涉及這樣的涂漬物體，它包含合成底物，中間層和至少一層、優(yōu)選多于一層的功能性層，中間層被安排在底物和功能性層之間，并且對涂漬物體而言它可以用本發(fā)明的方法來生產(chǎn)。
在這種情況下可包含任何所需型式和形狀的物體。具體給予考慮的是彎曲的物體或稍為彎曲的物體，例如柔性焦距透鏡組。平的或近似平的物體諸如顯示器熒屏前的防護(hù)玻璃，例如在移動(dòng)通信單元、固定式電話局等處所用的那些，也在考慮之內(nèi)。
按照本發(fā)明，物體優(yōu)選包含有前面所列舉的塑料中的一種塑料，具體優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及它的衍生物，或基本上與之相同的那些塑料。
圖1顯示按照本發(fā)明方法涂漬的底物的一個(gè)實(shí)例。在圖1中可看到底物1，施敷到底物1上的是中間層2，后者具有粘合增進(jìn)劑的功能。它被可靠地固定在底物上，因?yàn)榘凑毡景l(fā)明它是以最小的能量負(fù)荷這種方式被施敷到底物上的。中間層2可以是所謂梯度層，它是由許多具有不同組成的各別的層所構(gòu)成的。其中最靠近底物1的一層基本上與底物1相同，而遠(yuǎn)離底物的較上部的層則基本上與后續(xù)的層相同。后續(xù)的層為功能性層3，后者，例如，覆行一種光學(xué)功能。復(fù)蓋層4形成終端。
顯示在圖2中的裝置具有下列組件可以看到涂布反應(yīng)器21負(fù)載著底物1，微波窗口23，微波波導(dǎo)管24，氣體入口25和底物支架26。
圖3顯示的是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的剖面視圖。具有粘合增進(jìn)劑功能的中間層32被施敷在底物31上。接著是作為第一功能性層的抗刻痕層33。安排在后者上面的是抗反射層35，按照這一實(shí)施方案它是由總共、例如，六層交替的SiO2/TiO2層所組成的。清洗層最后被安排作為復(fù)蓋層。
在圖3中底物表面是以平面的方式來說明的。然而，借助于實(shí)例，移動(dòng)電話顯示器大都具有稍為彎曲或更強(qiáng)烈彎曲的表面。借助于本發(fā)明的方法，即使在這種具有彎曲表面的情況下，也可以在底物的一面或兩面達(dá)成均勻的涂布。
像顯示在圖3中那樣的層型結(jié)構(gòu)，特別對于顯示器的蓋面是合適的，諸如移動(dòng)電話顯示器。在這一實(shí)例中用作底物的是PMMA類。所有各層相繼地在單一操作中用同一臺PICVD裝置借助PICVD方法來施敷。在室內(nèi)使等離子體點(diǎn)火的能量是以頻率典型地為2.45GHz的微波形式被引入的。由不同的方法條件和/或進(jìn)料到小室內(nèi)的前體化合物來產(chǎn)生不同的層，如果合適可結(jié)合氧氣和/或進(jìn)一步的載氣或反應(yīng)氣體。例如，粘合增進(jìn)劑層仍然富含碳并且基本上與有機(jī)PMMA底物相同。這一層由于它的聚合性質(zhì)是柔韌的。令人驚奇地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，借助于本發(fā)明的方法粘合增進(jìn)層也能未曾預(yù)料到地很好粘合到PMMA底物上，否則它是很難涂布的，并且同時(shí)在這種情況下對底物的表面沒有發(fā)生任何損害。施敷在它上面的抗刻痕層33是具有較低含碳量的涂層，它以較大的硬度而區(qū)別于其它層。同樣的有機(jī)硅原料化合物諸如，例如六甲基乙硅氧烷(HMDSO)可被用來產(chǎn)生層32和層33，氧氣被引入系統(tǒng)中以產(chǎn)生一種無機(jī)涂層。依賴于方法的條件，通過完全氧化HMDSO中的烴組份使之形成二氧化碳和水，可以產(chǎn)生出純無機(jī)的石英涂層，或者也可以通過不完全的氧化來形成富含碳的有機(jī)聚合化合物。在這種情況下，從這樣一層中間層過渡到抗刻痕層也可以通過逐漸改變方法條件以構(gòu)造成梯度層來完成。一種前體化合物諸如TiCl4與氧氣一道被引入體系中以便產(chǎn)生TiO2層。室內(nèi)所含氣體在等離子體放電以后最好是在每個(gè)脈沖之后改變，以使得在等離子體本身中沒有梯度產(chǎn)生。通過這種方法可能達(dá)成很均勻的涂布。
這樣獲得的多層體系是具有氣候耐受性的，并且像前面描述過的那樣能經(jīng)受住粘合性試驗(yàn)的考驗(yàn)。
因?yàn)槭褂妹}沖方法，可以在很低的溫度、甚至是室溫下進(jìn)行操作，從而對底物表面或底物和中間層之間的界面不會(huì)造成損害。進(jìn)一步，也可能達(dá)成封閉性的和很均勻的涂層。
圖4顯示的PMMA底物的照片(右手邊影像)，它是按照本發(fā)明方法涂布的，與之相比較的是未涂布的PMMA底物(左手一邊的影像)。底物被置于刻痕試驗(yàn)，表面按照DIN 58196，第5部分的方法用一塊所謂粗濾布以450克的承壓力磨擦100次。在未涂布的底物上可以清楚地看到擦痕，而按照本發(fā)明方法涂漬過的底物則仍然保持未受損傷的表面。
圖5顯示抗反射層的反射減少性質(zhì)，該層像前面的實(shí)施例那樣被包含在PMMA表面上。雖然未經(jīng)涂布的PMMA具有大約7％的基線反射，但是按本發(fā)明方法涂布過的底物在可見光區(qū)域內(nèi)卻使反射大為降低。
本發(fā)明也涉及透明的涂布底物，它包含有機(jī)聚合物底物，以及至少在底物的一面，含有至少一層借助CVD方法施敷的介電層。
聚合物底物優(yōu)選借助于脈沖的、等離子體協(xié)助的CVD方法(PICVD)來涂布。在這種情況下等離子體是通過用微波照射而產(chǎn)生的。這種方法提供下列優(yōu)點(diǎn)(i)聚合物底物在涂布期間可受輕微加熱得到高的涂布品質(zhì)；并且沉積層的粘合可通過合適的選擇脈沖周期以及插入等離子體中的脈沖功率來實(shí)施。
(ii)除等離子體脈沖的參數(shù)以外，這種方法還提供一定范圍的進(jìn)一步加工的自由度，借助于它可以專一性地影響逐次施敷的各層的性質(zhì)，并優(yōu)化有關(guān)于對穩(wěn)定性方面的需要。
本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進(jìn)是，透明的涂漬底物，這種有機(jī)聚合物底物包括至少一種聚合物諸如聚碳酸酯、聚醚亞酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)狀烯烴類或烯烴的共聚物或它們的混合物和摻合物，或至少一種熱塑性無定形樹脂。
在這種情況下可使用以下市售聚合物聚碳酸酯(Makrolon)、環(huán)烯烴共聚物(Topas或Zeonex)、聚醚亞酰胺(Ultem)、或聚醚砜(Ultrason)。
本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，一種透明的涂漬底物，它借助于CVD方法把至少一層含有至少一種金屬氧化物的層施敷到底物上。金屬氧化物優(yōu)選金屬Si、Ti、Ta或Nb的氧化物。特別優(yōu)選金屬氧化物是SiO2、TiO2、Ta2O5或Nb2O5。在層粘合的情況下用這些金屬氧化物可獲得很好的結(jié)果。
本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，一種透明的涂漬底物，在底物上的層供選擇地包括一層中間層，其上是一層抗反射層，供選擇地在抗反射層上是一層復(fù)蓋層，并且中間層、抗反射層和復(fù)蓋層各自包括至少一層。所有這些層最好以一種方法施敷。
本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的改進(jìn)是，一種透明的涂漬底物，其中的中間層厚度可達(dá)10微米，抗反射層的厚度為50納米至1微米并且復(fù)蓋層的厚度為0至1微米。在層粘合的情況下用這些層厚度可獲得很好的結(jié)果。
按照本發(fā)明的這種透明的涂漬底物，可具有平面的、平凸的、雙面凸的、平凹的、雙面凹的、凹凸的或者任何需要的非球面的形狀。
按照本發(fā)明，提供了一種生產(chǎn)透明地涂漬底物的方法，它借助于CVD方法，優(yōu)選借助PSCVD或PECVD方法，供選擇地把一層中間層和在它上面的一層抗反射層，以及在抗反射層上面供選擇地一層復(fù)蓋層施敷到透明的底物上。
按照本發(fā)明，提供了把透明的涂漬底物用作光學(xué)透鏡的方法。進(jìn)一步，按照本發(fā)明還提供了使用這種透明的涂漬底物作為照明或成像光學(xué)系統(tǒng)中的組件。按照本發(fā)明這種光學(xué)系統(tǒng)具有很好的光學(xué)性質(zhì)并能滿足對于混濁度和層粘合性方面的要求。
本發(fā)明的這一實(shí)施方案在下面要借助于進(jìn)一步的實(shí)例來更詳盡地闡明。
用特別的試樣夾把Topas 6015材料做成的透鏡引入涂布反應(yīng)器中。在將壓力抽空到1毫巴數(shù)量級之后，為了活化底物表面接著進(jìn)行簡單的等離子體預(yù)處理。隨后，在透鏡上沉積一層中間層，并在它上面沉積抗反應(yīng)射層組件，后者由4層組成，用SiO2作為低析射率層材料，用TiO2作為高析射率層材料。在這種情況下，等離子體脈沖的脈沖占空系數(shù)(負(fù)載比)約為5％。在涂漬過程中底物的溫度為30℃。除測量它們的光譜透射比以外，經(jīng)過涂漬的透鏡還要被置于以下試驗(yàn)中(i)膠帶試驗(yàn)(粘合性膠帶試驗(yàn))，(ii)溫度在20℃和85℃之間的緩慢變化，停留時(shí)間為2.5小時(shí)(5次循環(huán))，(iii)恒定的氣候，在55℃和100％相對濕度的條件下放置16小時(shí)，在膠帶試驗(yàn)后，沒有發(fā)生層組件的層離。同樣，在溫度變化試驗(yàn)和恒定氣候試驗(yàn)之后，也沒有看到層離現(xiàn)象。這種涂布的透鏡呈現(xiàn)出一種恒定的涂料明度。涂布的欠缺特征，諸如，例如龜裂或混濁都沒有被觀察到。隨后，在經(jīng)過溫度變化試驗(yàn)的恒定氣候試驗(yàn)之后進(jìn)行的光學(xué)學(xué)譜性質(zhì)的測量也沒有產(chǎn)生改變。
權(quán)利要求
1.一各涂布合成底物的方法，該底物具有至少一層功能性層和至少一層位于功能性層和底物之間的中間層，它包括以下方法步驟(1)借助于PECVD方法往底物上施敷中間層，這種施敷應(yīng)結(jié)合底物的最小能量負(fù)荷來完成，并且(2)施敷至少一層功能性層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中中間層和/或至少一層功能性層是借助PICVD方法來施敷的。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中至少有兩層功能性層被施敷到中間層上。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其中等離子體作用的總持續(xù)時(shí)間至少為兩個(gè)等離子體脈沖之間的無作用的時(shí)間間隔的1/1000，并且最多等于所說的脈沖時(shí)間間隔。
5.權(quán)利要求2、3或4的方法，其中施加等離子體的作用脈沖時(shí)間持續(xù)在0.1和10毫秒之間。
6.在前面權(quán)利要求之一的方法，其中被涂布的合成底物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或它的衍生物，或一種基本上與之相同的塑料。
7.在前面權(quán)利要求之一的方法，其中在等離子體作用的情況下所用的涂布速率大于10納米/分。
8.一種涂布合成底物的裝置，該底物具有至少一層功能性層和位于底物和功能性層之間的一層中間層，該裝置包括用來把中間層施敷到底物上的PECVD裝置，施敷是結(jié)合底物表面的最小能量負(fù)荷完成的。
9.權(quán)利要求8的裝置，其中包括結(jié)合底物表面的最小能量負(fù)荷把中間層施敷到底物上的PICVD裝置。
10.一種包含合成底物、中間層和至少一層功能性層的涂漬體，該中間層被安排在底物和功能性層之間，該涂漬體可用權(quán)利要求1至7中之一的方法來產(chǎn)生。
11.權(quán)利要求10的涂漬體，其中的底物包括PMMA或它的衍生物，或基本上與之相同的塑料。
12.權(quán)利要求1至7中之一的方法在生產(chǎn)顯示屏前的防護(hù)玻璃中的應(yīng)用。
13.權(quán)利要求1至7中之一的方法在生產(chǎn)光學(xué)透鏡中的應(yīng)用。
14.權(quán)利要求13的應(yīng)用，其用作照明或成像光學(xué)系統(tǒng)中的組份。
全文摘要
本發(fā)明涉及涂布合成的底物來產(chǎn)生涂漬體，涉及實(shí)施這一方法的裝置，以及它們的應(yīng)用。
文檔編號B05D7/00GK1537034SQ02807605
公開日2004年10月13日 申請日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者M·庫爾, D·沃爾夫, M·瓦爾特, S·貝勒, S·保爾, L·克利佩, C·默勒, L·貝維格, F·科佩, T·屈佩爾, W·馬林, J·海恩茨, M 庫爾, 宥 , 鞔 申請人:肖特玻璃制造廠