專利名稱：用于光學涂層的保護層的制作方法
發明的背景發明的領域本發明涉及用于透明底物上的光學涂層的保護層。本發明具體涉及臨時性的碳保護層的用途。此外，本發明涉及用于各種光學涂層最外層的劃痕傳播阻滯劑(scratch propagation blocker)(SPB)保護層。
背景技術：
的討論光學涂層沉積在透明底物上以反射或改變底物上入射的某些或全部輻射的傳遞。例如，鏡子的光學涂層是用于反射可見光。發射率低的光學涂層是用于降低紅外輻射的傳遞。光學涂層一般包括厚度分別在小于1nm-大于500nm范圍內的兩個或多個不同的層。
在運輸和處理的過程中，光學涂層經常因刮劃和暴露于腐蝕性環境而損壞。自從幾十年前引入穿孔市場，基于銀的低發射率涂層尤其受到腐蝕問題的困擾。在改善光學涂層的耐久性的嘗試中，已經涉及了使用臨時性保護層，諸如背涂塑性粘合劑的膜。人們已經通過在玻璃上施加并固化基于聚合物的溶劑以形成其它保護層。
但是，使用粘膜和聚合物膜作為光學涂層上的保護層帶來許多問題。向光學涂層施加粘膜和聚合物膜需要昂貴的專業設備。當從光學涂層上撕除粘膜時，粘膜有帶走部分光學涂層的危險。即使未帶走部分光學涂層，因除去粘膜而作用在光學涂層上的力也會損壞光學涂層。必須將施加于光學涂層的基于溶劑的聚合物膜干燥，并以環境友好的方式除去溶劑。從光學涂層上除去聚合物膜需要專業的洗滌劑，會輕易地損壞光學涂層。
為了免受腐蝕，目前使用的銀基低發射率疊層在直接接觸中，并且在兩側銀層的一側上使用隔離層或覆蓋層。本領域公知各種薄膜層可以對腐蝕性流體，諸如水蒸汽和氧氣的移動起隔離的作用。已知金屬層由于其物理和化學抑制腐蝕性流體擴散的能力而可以作為特別有效的擴散膜。與介電層，諸如氧化物相比，金屬層對于擴散是更為有效的物理隔離層，因為蒸發和噴鍍的金屬層比氧化物層含有更少的針孔缺陷。通過與擴散通過針孔的流體反應，使所有化學鍵連的流體分子停止運動，金屬層還趨于化學阻斷擴散。鍵連的流體分子隨即限制其它流體通過針孔。對于化學阻斷而言，反應性更高的金屬特別有效。
回火(tempering)極大地減少了與銀基低發射率涂層有關的腐蝕問題。回火導致原子能階重構為較低的能態并使銀具有低的腐蝕傾向。回火還改善了光學涂層的硬度和耐劃傷性。
但是，在光學涂層被回火之前，涂層仍然特別容易受刮劃和腐蝕的損害。甚至在回火之后，光學涂層也不能免于劃傷和腐蝕。
光學涂層中的劃痕通常是不可見的，直至涂層被加熱并回火，而這會導致劃痕生長并傳播。
碳已經被用作玻璃底物上的保護涂層。例如，U.S.專利No.6,303,226公開了無定形金剛石狀的碳(DLC)作為玻璃底物上的保護層的用途。
需要用于保護光學涂層的改進方法和保護層。
發明的概述本發明提供了一種劃痕和其它表面缺陷數量減少的透明制品的制備方法。透明制品包括透明底物上的光學涂層。根據本發明，在光學涂層上形成改善光學涂層，尤其是生產過程中的耐久性和耐劃傷性的保護層。
保護層可以包括基本上由碳組成的層。在回火之前，在光學涂層上形成碳保護層。在未回火的光學涂層的運輸和處理過程中，碳層作為低摩擦的抗劃傷保護層。在大氣壓下加熱和回火對碳具有反應性的光學涂層和/或透明底物，消耗了碳保護層，因此消除了碳中的任何劃痕或其它表面缺陷。碳保護層轉化為含碳氣體，留下了相對沒有劃痕的光學涂層。
保護層還可以包括劃痕傳播阻滯劑(SPB)材料的薄保護層。在回火過程中，SPB材料抑制了劃痕向各種光學涂層的脆性玻璃質最外層中的傳播。諸如Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W，及其氧化物和氮化物的SPB材料適合用在氮化硅(例如Si3N4)的最外層上。SPB層可以通過以下方法形成將Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta或W中的至少一種金屬、金屬低氧化物(sub-oxide)或金屬低氮化物(sub-nitride)的擴散隔離層沉積在光學涂層的最外層；隨后將擴散隔離層與含氧氣氛，諸如空氣反應，形成含TiO2、SiO2、ZnO、SnO2、In2O3、ZrO2、Al2O3、Cr2O3、Nb2O5、MoO3、HfO2、Ta2O5和WO3中的至少一種的金屬氧化物SPB層。SPB層可以與或不與在SPB層上的碳保護層一起使用。
在生產具有光學涂層的透明制品時使用臨時性的碳保護層，明顯減少了通過生產工藝引入光學涂層中的劃痕的數量和嚴重程度。由于在回火過程中除去了碳層，碳層不會影響光學涂層的光學性質。盡管SPB層并未在回火過程中除去，并且可以影響光學涂層的光學性質，但是通過抑制劃痕的傳播，SPB層尤其適用于保護光學涂層的脆性玻璃質最外層免于形成可見的劃痕。金屬、金屬低氧化物或金屬低氮化物尤其適用于在回火之前提供腐蝕保護，并且可以通過在含氧氣氛中回火而轉化為對可見光基本透明的金屬氧化物SPB層。
附圖的簡述參照以下附圖詳細描述本發明的優選實施方案。
圖1A-1C顯示了碳保護層沉積在玻璃底物上的光學涂層上并隨后除去碳保護層。
圖2顯示了用光學涂層、劃痕傳播阻滯劑層和碳保護層涂覆玻璃底物。
圖3顯示了劃痕傳播通過Si3N4層。
圖4A-4C顯示了金屬層沉積在玻璃底物上的光學涂層上，而隨后金屬層轉化為金屬氧化物劃痕傳播阻滯劑層。
圖5比較了在刮劃時具有帶或不帶碳保護層的相同光學涂層的玻璃底物。
圖6比較了在刮劃時具有帶或不帶碳保護層的相同光學涂層的玻璃底物。
優選實施方案的詳述本發明提供了一種沉積在透明底物上的光學涂層上，以抑制在光學涂層上形成劃痕以及對光學涂層的腐蝕的保護涂層。
透明底物可以是塑料或玻璃。優選透明底物是可以通過加熱并淬滅而被回火的玻璃。
在實施方案中，保護涂層包括碳保護層。碳是典型的低摩擦材料。即使研磨劑在最初就劃傷了碳，研磨劑通常也會被碳涂覆。用最低的一個摩擦系數表征在碳涂覆的研磨劑和碳之間的隨后接觸，μ靜≈μ動＝0.1-0.2。因此，碳涂覆的研磨劑趨向于從碳上滑落，不會進一步損傷碳。碳在許多腐蝕性環境中也是惰性的，并且對于堿和大多數酸表現出良好的耐受性。因此，光學涂層上的碳層能夠保護光學涂層在處理過程中免于劃傷和環境腐蝕。
圖1A-1C闡述了本發明的實施方案，其中在光學涂層上形成臨時性碳層，以保護光學涂層在生產過程中免于劃傷和環境腐蝕。圖1A顯示了涂有光學涂層2的玻璃底物1。圖1B顯示了為了在運輸和處理過程中保護光學涂層免于劃傷和環境腐蝕，在光學涂層2上沉積碳保護層3。圖1C顯示了在碳的反應性氣氛中，于升高的溫度下回火光學涂層2和/或玻璃底物1之后，碳保護層3轉化為含碳氣體，已經存在于碳保護層3中的任何劃痕或其它損傷被消除。
碳保護層是基本上由碳組成的層。術語“基本上由...組成”排除了其它未特別指出的在碳與反應性氣氛完全反應以形成含碳氣體時作為固體殘余物遺留下來的元素和化合物，同時未排除不可避免的雜質。在實施方案中，碳層由碳和不可避免的雜質組成。
碳層可以通過蒸汽沉積法沉積在光學涂層上。用于蒸汽沉積碳的技術和方法是本領域公知的。適合的蒸汽沉積法包括蒸發和等離子沉積法，諸如等離子化學蒸汽沉積、離子注入和噴鍍。噴鍍可以是DC或RF。含或不含少量其它氣體，諸如氫氣和氮氣的惰性氣體，諸如Ar可用于等離子沉積法以形成碳層。惰性氣體中存在1-10％氮氣有助于石墨碳的沉積。惰性氣體中的氮氣可用于用氮摻雜碳。
碳層可以包括一個或多個碳相，諸如碳的石墨、金剛石和無定形相。碳層還可以包括金剛石狀碳。石墨中的碳具有sp2結合。金剛石中的碳具有sp3結合。無定形碳通常包括sp2和sp3結合，但長程無序。金剛石狀的碳還包括sp2和sp3結合，并表現出類似于金剛石的硬度。
碳層通常是1-10nm厚。小于1nm厚的碳層不能提供適當的耐劃傷性。大于10nm厚的碳層變得難以在碳的反應性氣氛中完全除去。
用于將碳保護層轉化為含碳氣體的反應性氣氛可以包括本領域已知的各種對碳呈反應性的氣體。例如，反應性氣氛可以包括氫氣，其能夠將碳轉化為甲烷氣體。鹵素，諸如氟或氯可用于在升高的溫度下形成四鹵代甲烷氣體，諸如CF4或CCl4。反應性氣氛中的氧氣可用于形成一氧化碳和二氧化碳氣體。由于光學涂層和玻璃通常含有各種在氧氣中呈惰性的氧化物，碳的反應性氣氛優選含有氧氣。由于空氣(含有O2)廉價易得，更優選反應性氣氛是空氣。
回火是一種包括將材料加熱至升高的溫度并隨后淬滅的方法。已知回火能夠明顯增加玻璃以及玻璃上的光學涂層的強度和韌度。玻璃可以通過加熱至400-650℃的溫度范圍，隨后淬滅至室溫而回火。含Ag層的光學涂層可以通過加熱至低于Ag的熔點960℃以下的溫度范圍，隨后淬滅至室溫而回火。例如，含銀層的低發射率光學涂層可以通過加熱至約730℃數分鐘，隨后淬滅而回火。優選在至少400℃的溫度下將玻璃和光學涂層回火。在本發明的實施方案中，玻璃和光學涂層均在保持為升高溫度下的烘箱中回火。在其它實施方案中，為了避免必須將整塊玻璃加熱，僅將光學涂層回火。例如，可以通過火焰燈或高亮度燈將光學涂層加熱至足以將光學涂層回火并燒去碳保護層的溫度，而不是在烘箱中加熱。
因此，在碳的反應性氣氛中將被碳保護層覆蓋的光學涂層回火，能夠使碳形成含碳氣體，并離開光學涂層的表面。碳層中的任何劃痕隨碳層一起消失。優選反應性氣氛回火從光學涂層上除去所有的碳保護層。
碳保護層可以保護光學涂層免于在涂層的生產過程中由，例如運輸和處理引起的劃傷。此外，碳保護層還可以保護光學涂層免于腐蝕性環境，在空氣中儲存帶碳保護層的光學涂層一天或數天或者進行洗滌時會出現所述腐蝕性環境。在緊鄰除去碳保護層之后，優選光學涂層中的劃痕數目不超過緊鄰碳沉積于光學涂層之前光學涂層中的劃痕數目的110％。
在本發明的實施方案中，在碳保護層和光學涂層之間可以形成SPB層。優選SPB層具有均一的組成并且完全是均勻的。SPB層由具有抑制回火過程中劃痕傳播并開裂至光學涂層最外層的性質的材料制成。不同的最外層需要SPB層中材料不同。形成SPB層的材料應當比光學涂層最外層的脆性和玻璃狀更低。優選SPB材料的斷裂韌性高于最外層的。
圖2顯示了本發明的實施方案，其中SPB層4夾在碳保護層3和光學涂層2的最外層Si3N4層2a之間。SPB層4和碳保護層3均為光學涂層2提供了劃痕保護。尤其是SPB層4抑制了碳保護層3向下并進入Si3N4層2a的傳播。
優選氮化硅最外層具有均一的組成并且完全是均勻的。
在回火的條件下，在玻璃底物上的光學涂層中優選無定形氮化硅最外層(例如無定形Si3N4)。無定形氮化硅在加熱至玻璃回火所需的溫度時不進行相改變。此外，無定形氮化硅的密度在回火之前和之后是相同的，因此回火不會將應力留在氮化硅和其余的光學涂層的界面而引起分層。
無定形氮化硅還抑制了在光學涂層中形成渾濁。當材料一起混合形成兩相體系時，出現渾濁，引起折光指數作為整個層的狀態的函數而變化。由于氮化硅的相穩定性防止了混合，帶有氮化硅最外層的光學涂層中的渾濁在回火后降低。
由于氮化硅保持了無定形，在光學涂層之間的界面上的原子移動少于相改變時會產生的原子移動，這使得層之間最初的粘合更好地得以保留。
光學涂層中無定形氮化硅最外層的一個問題是氮化硅的共價結合和無定形結構產生了開裂傳播特性類似于玻璃的硬質材料。很小的開裂很容易地通過硬的玻璃質材料傳播。
圖3闡述了開裂能夠傳播通過具有氮化硅最外層的光學涂層2的可能機理。小劃痕最初較淺，并且不可通過用于大多數回火生產線的“肉眼”檢查方法檢測出來。這是由于劃痕并未完全穿過氮化硅最外層。但是，小的開裂通過加熱傳播通過氮化硅，達到底層，例如Ag。一旦暴露于開裂，Ag就會在其非約束表面上聚結。當Ag聚結時，開裂變得可見，部分產品必須淘汰。
在圖2所示的實施方案中，通過在回火之前將SPB層沉積在氮化硅上并將C層沉積在SPB層上，使得回火后帶有氮化硅最外層的光學涂層中的開裂最小。可以使用相同的噴鍍設備，將SPB/C結合物和光學涂層沉積在玻璃上。
如上所述，碳提供了典型的低摩擦表面，甚至當研磨劑最初劃傷碳時，研磨劑變得被碳覆蓋，產生摩擦非常低的碳-碳滑動。
如果研磨劑繼續刺穿碳保護層，那么研磨劑將與SPB層相遇。但是，大多數由研磨劑形成的劃痕或開裂將不會在隨回火傳播通過SPB層。盡管與碳保護層不同的是，SPB層在回火之后保留下來，SPB中的大多數劃痕保持為肉眼不可見。
適合用于形成SPB層的材料包括諸如Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的金屬、這些金屬的氧化物以及這些金屬的氮化物。
此處使用的術語“氧化物”包括化學計量的氧化物、含有多于化學計算量的氧的過氧化物以及含有少于化學計算量的氧的低氧化物。此處使用的術語“金屬低氧化物”包括摻有少量，例如0.1-10原子％氧的金屬。
此處使用的術語“氮化物”包括化學計量的氮化物、含有多于化學計算量的氮的過氮化物以及含有少于化學計算量的氮的低氮化物。此處使用的術語“金屬低氮化物”包括摻有少量，例如0.1-10原子％氮的金屬。
適用于形成SPB層的化學計量氧化物包括TiO2、SiO2、ZnO、SnO2、In2O3、ZrO2、Al2O3、Cr2O3、Nb2O5、MoO3、HfO2、Ta2O5、WO3。適用于形成SPB層的化學計量氮化物包括TiN。TiO2在抑制劃痕上尤其優異。SPB層可以通過本領域已知的蒸汽沉積技術而形成。
SPB層可以是2-8nm厚。當SPB層是化學計量的氧化物或氮化物時，SPB層優選2-8nm，更優選3-6nm厚。當SPB層是金屬時，SPB層優選4-8nm，更優選4-6nm厚。如果化學計量氧化物或氮化物SPB層薄于2nm，或金屬層薄于4nm，那么SPB層抑制劃痕傳播的趨勢表現為降低。SPB層厚于8nm的優點較小，因為由SPB層產生的劃痕傳播的抑制在約8nm的厚度下飽和，并且SPB層對光學涂層的光學特征的影響隨SPB層的厚度增加，而這是必須要考慮的。但是，如上所述，作為擴散隔離層使用的金屬、金屬低氧化物和金屬低氮化物(在回火過程中被氧化之后，可以形成基本上是不可見的金屬氧化物SPB層)可以厚于2nm。
如上所述，在實施方案中，SPB層可以與SPB層頂部的碳保護層結合。在其它實施方案中，SPB層可以在光學涂層上形成僅有的保護層。SPB層甚至在沒有碳保護層的情況下有助于防止處理過程中的劃痕和劃痕傳播。
在本發明的實施方案中，可以通過在回火之前，將用于提供腐蝕保護的擴散隔離層氧化為光學涂層而形成SPB層。擴散隔離層是金屬、金屬低氧化物或金屬低氮化物材料，包括選自Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的金屬元素。擴散隔離層在回火光學涂層之前沉積在光學涂層的最外層上。在含氧的氣氛中回火光學涂層，將擴散隔離層轉化為金屬氧化物SPB層。優選擴散隔離層含有Ti、Zr或Al，通過在空氣中加熱，它們可以分別轉化為金屬氧化物TiO2、ZrO2或Al2O3的SPB層。優選金屬低氧化物含有的氧是最充分氧化的金屬化學計量氧化物中所存在氧的約80％或更低。與被大于約80％地充分氧化的反應性沉積膜相比，被約80％或更低地充分氧化的金屬低氧化物沉積膜趨于形成更佳的擴散隔離層。
如上所述，已知金屬層對于腐蝕性流體的擴散移動是特別有效的隔離層。金屬低氧化物和金屬低氮化物作為擴散隔離層的作用類似于金屬。與相應的充分氧化的金屬相比，當噴鍍或蒸發時，金屬低氧化物和金屬低氮化物趨于形成致密的層，并且化學抑制氧和水蒸汽擴散的程度更好。
金屬低氧化物和金屬低氮化物可以通過本領域已知的蒸汽沉積法形成。例如，金屬低氧化物和金屬低氮化物可以通過在含有受控量的氧和氮的氣氛中蒸汽沉積金屬而形成。
金屬低氧化物和低氮化物趨于光學吸收和降低光學涂層的可見光傳遞，直至將其加熱并反應為充分氧化的狀態。
在金屬低氮化物中，氮和金屬之間的結合通常不像金屬低氧化物中的氧和金屬之間的結合那樣強。在含氧氣氛中加熱金屬低氮化物，通常將金屬低氮化物轉化為相應的金屬氧化物或者至少轉化為基本上透明的金屬氧氮化物。
擴散隔離層可以是4-8nm厚，優選4-6nm厚。如果金屬的厚度是2nm或更薄，反應性金屬層在室溫空氣中通常充分氧化。更厚的金屬層通常氧化為深度2nm，而層的其余部分保持為金屬。如果金屬暴露于能源，諸如熱量或者比空氣更具化學反應性的環境，氧化過程可以更深入地進行。在本發明的實施方案中，沉積的擴散隔離層厚于室溫下進行完全氧化的厚度。按照這種方式，層保留為金屬并在回火之前作為有效的腐蝕隔離層。為了在氧化之前提供上述的耐劃痕傳播性，優選沉積的擴散隔離層是4nm或更厚。為了保證擴散隔離層在回火過程中充分氧化，擴散隔離層的沉積厚度是8nm或更薄，優選6nm或更薄。
當4-6nm厚的金屬、金屬低氧化物或金屬低氮化物充分氧化時，其趨向于在光學疊層上具有少量的光學效應。由于與金屬、金屬低氧化物和金屬低氮化物相比，金屬氧化物對可見光更透明，充分氧化擴散隔離層產生有效的光學不可見的金屬氧化物SPB層。
在可回火的低發射率光學涂層上使用回火方法，由擴散隔離層形成金屬氧化物SPB層，既保護了涂層在回火之前免于腐蝕，又消除了回火后在低發射率光學涂層上以擴散隔離層作為SPB層有關的許多不希望的光學效應。在進一步的實施方案中，可以將碳層沉積在可回火低發射率光學涂層上的擴散隔離層，作為光學涂層的額外保護。那么，通過在空氣中加熱而將光學涂層回火，既燒去了碳層，又將擴散隔離層轉化為透明的金屬氧化物SPB層。
圖4A-4C闡述了本發明的實施方案，其中金屬氧化物SPB層是通過將金屬沉積于光學涂層并隨后在含氧氣氛中氧化金屬以形成氧化物而形成的。圖4A顯示了提供有光學涂層2的玻璃底物1。圖4B顯示了沉積在光學涂層2上的金屬層5。圖4C顯示了通過在含氧氣氛，諸如空氣中加熱金屬層5，金屬層5轉化為金屬氧化物劃痕傳播阻滯劑層4。
實施例以下實施例用于進一步闡述本發明，但并不限制所附權利要求中定義的使用范疇。
實施例1圖5(1)-5(4)是根據本發明，通過在回火前將臨時性碳保護層沉積在光學涂層上，并隨后通過在反應性氣氛中回火除去碳保護層而得到的顯示劃痕明顯減少的光學顯微鏡照片。每個樣品具有相同的光學涂層。光學涂層包括多層Zn、Ag和NiCr，以及36nm厚的Si最外層。1nm厚的碳保護層沉積在圖5(1)和5(2)所示樣品的光學涂層上，但圖5(3)和5(4)所示樣品的光學涂層上未沉積。隨后在相同的條件下使用相同的市售砂輪(TABER輪)刮劃樣品。圖5(1)和5(2)顯示出代表最嚴重劃痕的碳保護樣品的不同區域。圖5(1)中的劃痕約10-15nm寬。圖(1)和5(3)顯示了回火之前的劃痕樣品。圖5(2)和5(4)顯示了在空氣中于730℃下回火4分鐘后的劃痕樣品。在空氣中的回火過程中，劃痕的寬度大概加倍。圖5(2)所示樣品上的碳保護層在回火過程中隨大部分劃痕一起燒去。
圖5顯示了當碳層被燒去時，回火之前存在于光學涂層上的碳保護層大大降低了在空氣中回火之后出現在光學涂層上的劃痕數量。
實施例2圖6顯示了比較9個樣品(標號1-9)在回火之后，不同的碳保護層厚度對殘留在光學涂層上的劃痕的影響。每個樣品具有相同的光學涂層。光學涂層包括多層Zn、Ag和NiCr，以及36nm厚的Si最外層。下表1顯示了不同厚度的碳保護層沉積在樣品上。樣品1-2不含碳保護層。
表1
在相同條件下使用相同的市售砂輪(TABER輪)刮劃樣品。9個樣品分別在空氣中于730℃下回火4分鐘。圖6顯示了回火后的樣品1-9。
如圖6所示，在空氣中回火后，包括臨時性碳保護層的樣品3-9的劃痕明顯少于不含碳保護層的樣品1-2。回火后樣品3-8的顏色與回火前樣品1-2的顏色相同，這表明樣品3-8上的碳層被完全除去。回火后在樣品9上殘留了少量碳。
實施例3
將各種SPB材料和碳的保護層沉積于玻璃上的相同光學涂層。在相同條件下使用相同的市售砂輪(TABER輪)刮劃樣品。表2顯示了各個SPB材料和碳減少劃痕損害的相對能力。
表2
在表1中，“損壞％”是垂直于摩擦工具的方向上每單位長度的劃痕的大約數目。
表2顯示了SPB層甚至在沒有碳保護層的情況下有助于防止處理過程中劃傷和劃痕傳播。SPB和C層的結合在抑制劃痕方面效果更佳。可以根據需要改變各個SPB層和C層的厚度。
實施例4將不同厚度的Zr層沉積于玻璃底物上的相同銀基低發射率光學涂層。Zr涂覆的光學涂層在相對濕度80％的室溫空氣中保留24小時。隨后在空氣于730℃將光學涂層回火。發現2nm和3nm厚的Zr層未對銀基低發射率涂層提供腐蝕保護。相反，發現4nm和8nm厚的Zr層為銀基低發射率涂層提供了基本的腐蝕保護。
通過具體的實施方案描述了本發明，同時并不局限于所列的具體細節，而且還包括各種對本領域技術人員顯而易見的變化和變型，所有這些均落入以下權利要求所限定的本發明的范疇。
權利要求
1.一種制備透明制品的方法，所述方法包括在底物上的光學涂層上形成包括基本上由碳組成的層的保護涂層；在反應性氣氛中加熱保護涂層；將由碳組成的層與反應性氣氛反應，形成含碳氣體；以及從光學涂層上除去基本上由碳組成的層，以形成透明制品。
2.權利要求1的方法，其中所述形成包括蒸汽沉積保護涂層。
3.權利要求2的方法，其中所述蒸汽沉積包括噴鍍。
4.權利要求1的方法，其中在加熱之前，基本上由碳組成的層是1-10nm厚。
5.權利要求1的方法，其中用氮摻雜基本上由碳組成的層。
6.權利要求1的方法，其中基本上由碳組成的層是由碳和不可避免的雜質組成的。
7.權利要求1的方法，其中在基本上由碳組成的層中，碳包括至少一種選自金剛石狀碳和石墨的形式的碳。
8.權利要求1的方法，其中反應性氣氛是含氧氣氛。
9.權利要求8的方法，其中含氧氣氛是空氣。
10.權利要求1的方法，其中含碳氣體包括至少一種選自一氧化碳和二氧化碳的化合物。
11.權利要求1的方法，其中所述加熱包括將保護涂層的溫度升高為至少400℃。
12.權利要求1的方法，其中所述加熱使光學涂層回火。
13.權利要求1的方法，其中所述加熱使底物回火。
14.權利要求1的方法，其中底物包括玻璃。
15.權利要求14的方法，其中玻璃對可見光是透明的。
16.權利要求1的方法，其中所述反應從光學涂層上除去全部基本上由碳組成的層。
17.權利要求1的方法，其中所述除去之后光學涂層中的劃痕數目不多于緊鄰所述形成之前光學涂層中劃痕數目的110％。
18.權利要求1的方法，其中光學涂層在距底物最遠處包括含氮化硅的均勻最外層。
19.權利要求18的方法，其中保護涂層在基本上由碳組成的層和最外層之間還包括劃痕傳播阻滯劑層；而劃痕傳播阻滯劑層是包括選自下列的材料的均勻層Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氧化物；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氮化物；及其混合物。
20.權利要求19的方法，其中劃痕傳播阻滯劑層由不可避免的雜質以及選自下列的材料組成Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氧化物；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氮化物；及其混合物。
21.權利要求19的方法，其中劃痕傳播阻滯劑層的厚度是2-8nm。
22.一種制備透明制品的方法，所述方法包括提供具有光學涂層的底物，所述光學涂層在距底物最遠處包括均勻的最外層；和在最外層上形成劃痕傳播阻滯劑層，其中劃痕傳播阻滯劑層是包括選自下列的材料的均勻層Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氧化物；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氮化物；及其混合物。
23.權利要求22的方法，其中最外層包括氮化硅。
24.權利要求22的方法，其中所述形成包括在最外層上蒸汽沉積劃痕傳播阻滯劑層。
25.權利要求22的方法，其中劃痕傳播阻滯劑層包括選自TiO2、SiO2、ZnO、SnO2、In2O3、ZrO2、Al2O3、Cr2O3、Nb2O5、MoO3、HfO2、Ta2O5、WO3及其混合物的材料；以及所述形成包括在最外層上沉積含有至少一種選自Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的元素的金屬、金屬低氧化物或金屬低氮化物擴散隔離層；在含氧氣氛中加熱擴散隔離層；以及將擴散隔離層與氧反應，形成劃痕傳播阻滯劑層。
26.權利要求25的方法，其中擴散隔離層的厚度是4-6nm。
27.權利要求25的方法，其中含氧氣氛是空氣。
28.權利要求25的方法，其中所述加熱包括將光學涂層的溫度升高為至少400℃。
29.權利要求25的方法，其中所述加熱使光學涂層回火。
30.權利要求25的方法，其中所述加熱使底物回火。
31.權利要求25的方法，還包括在加熱擴散隔離層之前，在擴散隔離層上沉積基本上由碳組成的層；以及將基本上由碳組成的層與氧反應，形成含碳氣體。
32.權利要求31的方法，其中含碳氣體包括至少一種選自一氧化碳和二氧化碳的化合物。
33.權利要求22的方法，其中底物包括玻璃。
34.權利要求33的方法，其中玻璃對于可見光是透明的。
35.一種透明制品，包括底物；在底物上的包括一個或多個層的光學涂層，其中一個或多個層在距底物最遠處包括含氮化硅的均勻最外層；和最外層上的保護涂層，其中保護涂層由最外層上的劃痕傳播阻滯劑層和劃痕傳播阻滯劑層上的基本上由碳組成的層組成；而劃痕傳播阻滯劑層是包括選自下列的材料的均勻層Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氧化物；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氮化物及其混合物。
36.權利要求35的透明制品，其中用氮摻雜基本上由碳組成的層。
37.權利要求35的透明制品，其中基本上由碳組成的層是由碳和不可避免的雜質組成的。
38.權利要求35的透明制品，其中在基本上由碳組成的層中，碳包括至少一種選自金剛石狀碳和石墨的形式的碳。
39.一種透明制品，包括底物；在底物上的包括一個或多個層的光學涂層，其中一個或多個層在距底物最遠處包括含氮化硅的均勻最外層；和最外層上的保護涂層，其中保護涂層由最外層上的劃痕傳播阻滯劑層組成，而劃痕傳播阻滯劑層是包括選自下列的材料的均勻層Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氧化物；Ti、Si、Zn、Sn、In、Zr、Al、Cr、Nb、Mo、Hf、Ta和W的氮化物；及其混合物。
40.權利要求39的透明制品，其中光學涂層是回火后的涂層。
全文摘要
為透明底物(1)上的光學涂層提供臨時性碳層(3)作為生產過程中抗劃傷和腐蝕性環境的保護。當在碳的反應性氣氛，諸如空氣中，將光學涂層和/或底物回火時，碳層以含碳氣體的形式除去。對于帶有距底物(1)最遠處的脆性玻璃質最外層(2a)的光學涂層而言，通過在最外層(2a)和碳保護層(3)之間的劃痕傳播阻滯劑層(4)提供了額外的保護。
文檔編號C03C17/36GK1620408SQ03802615
公開日2005年5月25日 申請日期2003年1月27日 優先權日2002年1月25日
發明者K·W·胡卡里, P·A·馬施威茨, R·D·丹嫩伯格 申請人:Afg工業公司