本申請是申請日為2011年9月30日且發(fā)明名稱為“具有抗靜電涂層的光學(xué)透鏡”的中國專利申請no.201110300741.8的分案申請。

本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡，其特別地用作眼鏡鏡片，具有透鏡元件和產(chǎn)生抗靜電效應(yīng)的涂層，所述涂層被施加于所述透鏡元件，且包括多個(gè)層。

此外，本發(fā)明還涉及一種用于制造用于透鏡元件、具有多個(gè)層的抗靜電涂層的方法。

背景技術(shù)：

抗靜電眼鏡鏡片在本領(lǐng)域中是已知的。其提供的優(yōu)勢是由于不具有靜電吸力而造成較低程度的灰塵顆粒附著于眼鏡鏡片。沒有抗靜電涂層時(shí)，眼鏡鏡片更快地受污染，從而需要更經(jīng)常地被清潔。此外，灰塵通常是難于移除的。因此，對于眼鏡鏡片的涂層而言，導(dǎo)電且因此抗靜電的層通常被插入在涂層內(nèi)。出于該目的，時(shí)至今日，已有獨(dú)立的層被插入眼鏡鏡片的抗反射涂層中。

示例性地，可從文件us2003/0179343a1獲取關(guān)于這樣的涂層的示例。其描述了一種涂層，其中具有特定的厚度、由銦錫氧化物(ito)構(gòu)成的抗靜電層被插入抗反射涂層中。但是，將這樣的ito層插入抗反射涂層具有一定的劣勢，諸如涂布的更高成本，以及對該抗反射涂層的機(jī)械以及光學(xué)性能的損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于光學(xué)透鏡(特別是眼鏡鏡片)的抗靜電涂層，其可被簡單且高成本效率地整合入光學(xué)透鏡的抗反射涂層中。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出通過兩個(gè)彼此結(jié)合的層提供該抗靜電效應(yīng)，其中所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層中的至少一個(gè)被亞化學(xué)計(jì)量地(substoichiometrically)形成。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出開發(fā)在引言中提到的方法，以便施加彼此結(jié)合的兩個(gè)層，其中通過所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層提供抗靜電效應(yīng)，且其中所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層中的至少一個(gè)被亞化學(xué)計(jì)量地形成。

在該情形，“亞化學(xué)計(jì)量”應(yīng)被理解為，當(dāng)施加相應(yīng)的層時(shí)，氧注入被保持為低于在施加的層中獲得化學(xué)計(jì)量比所需的注入。因此，在化學(xué)計(jì)量層中氧缺乏占主導(dǎo)。

通過這樣的方式，根據(jù)本發(fā)明，并非通過單個(gè)由導(dǎo)電材料形成的層的方式，而是通過兩種材料的復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了抗靜電效應(yīng)，在施加所述層的過程中在合適的工藝控制下，兩種材料的復(fù)合物制造了導(dǎo)電中間層或?qū)щ娊缑妗?/p>

作為產(chǎn)生這樣多層的傳統(tǒng)工藝，pvd(物理氣相沉積)，例如、通過電子束、濺射或者電弧氣化實(shí)現(xiàn)的固態(tài)物質(zhì)的氣化，以及ibad(離子束輔助沉積)是已知的。但是，任何其他的物理氣化工藝(不論有或是沒有離子或等離子體的輔助)以及諸如cvd(化學(xué)氣相沉積)或是等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(諸如pecvd(等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)或是picvd(等離子脈沖氣相沉積)也是可能的。

由于兩個(gè)彼此結(jié)合的層中的一個(gè)被以亞化學(xué)計(jì)量的方式形成，且兩個(gè)層彼此互相直接接觸，在兩個(gè)層之間可形成導(dǎo)電邊界層。通過所述邊界層的導(dǎo)電性產(chǎn)生抗靜電效應(yīng)。如果兩個(gè)彼此結(jié)合的層的材料無論如何會用于抗反射涂層的層，則可以這樣的方式在抗反射涂層中特別簡單地實(shí)現(xiàn)抗靜電效應(yīng)的整合。

具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供有一種光學(xué)透鏡，其具有透鏡元件以及用于產(chǎn)生抗靜電效應(yīng)的涂層，該涂層被施加于透鏡元件上，且具有多個(gè)層，其中抗靜電效應(yīng)由兩個(gè)彼此結(jié)合的層提供，其中通過tiox(其中x＜2)的亞化學(xué)計(jì)量形成的第一層以及由al2o3的第二層來提供所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層。因此，該第二層在第一層之后被施加。因此，該第二層位于第一層之上。通過這樣的方式，該第二層被布置為離透鏡元件較第一層而言更遠(yuǎn)。

特別地，根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造用于透鏡元件、包括多個(gè)層的抗靜電涂層的方法，其包括下列步驟：施加tiox的第一層，其中所述第一層被亞化學(xué)計(jì)量地施加，其中x＜2，和在所述第一層上施加al2o3的第二層。

因此完全實(shí)現(xiàn)了在引言部分陳述的目標(biāo)。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)透鏡的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，規(guī)定兩個(gè)彼此結(jié)合在一起的層由第一層和第二層提供，所述一層由氧化鈦(tio2)制造，而所述第二層由氧化鋁(al2o3)制造。

材料tio2和al2o3都是用于制造光學(xué)層系統(tǒng)的傳統(tǒng)材料。特別地，作為高折射指數(shù)材料的tio2和作為低折射指數(shù)材料的al2o3由于其高透明度而被用于制造光學(xué)透鏡元件的抗反射涂層。所述層獨(dú)立使用時(shí)都和傳統(tǒng)氧化物層一樣，不具有高導(dǎo)電率。然而，在該復(fù)合物中，所述涂層可具有導(dǎo)電性，其繼而具有了抗靜電效應(yīng)。

特別地，在此情形中提供所述第一層(即由tio2制造的層)被亞化學(xué)計(jì)量地形成。

因此亞化學(xué)計(jì)量層的成分為ti＞1o＜2或tio2-y。換句話說，第一層由其中x＜2.0(特別地，1.66＜x＜2)的tiox制造。特別地，第一層可形成為其中的氧的比例小于tio2中氧的比例，特別是小于tio1.95，特別是小于tio1.9，特別是小于tio1.85，但特別地，其中氧的比例大于tio1.66中的氧的比例，特別是大于tio1.7。特別是大于tio1.75，特別是大于tio1.85。特別地，第一層的亞化學(xué)計(jì)量成分可被形成于tio1.66至tio2之間，特別地，其可被形成為tio1.7和tio1.95之間，特別地，其可被形成為tio1.75和tio1.9之間，特別地，其可被形成為tio1.8和tio1.85之間。特別地，第一層可示例性地由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，第一層也可被形成為tio1.66和tio1.8之間；其也可被形成為tio1.8和tio1.95之間。

施加具有期望層厚的tio2和al2o3在本領(lǐng)域中都是已知的。例如，文件ep1284302b1公開了一種制造tio2濺射靶的可行方式。

為了提供由tio2制造的第一層，例如可以施加pvd方法。在該情形，物質(zhì)ti3o5被用作產(chǎn)生tio2的傳統(tǒng)初始物質(zhì)。為了獲得透明氧化tio2層，氧通常在氣化過程中被相伴隨地允許進(jìn)入氣化室中。該過程可額外地由離子輔助，以獲得特別高的折射指數(shù)以及緊密的層。通過特定的氣化速率以及在氣化過程中被相伴隨地允許進(jìn)入氣化室中的特定數(shù)量的氧，通常可獲得化學(xué)計(jì)量層(即，準(zhǔn)確的tio2)。通過略少的氧注入，獲得上述的亞化學(xué)計(jì)量層，其此時(shí)為ti＞1.0o＜2.0。

在第一方面的一個(gè)實(shí)施例中，可設(shè)定該第一層在第二層之后被施加。但是，在第一層之后施加第二層也是可行的。

此處，術(shù)語“之后”涉及在施加過程中將多層施加至光學(xué)透鏡元件的順序。如果鏡片元件在橫截面中被指定為最底層，其后的層因此被布置在其上方。

如果第一層(即tio2層)在第二層(即al2o3層)之后被施加，應(yīng)注意確保氣化區(qū)域中仍然不存在氧過量，從而使得tio2層保持亞化學(xué)計(jì)量，且使得tio2層的導(dǎo)電性也被保持。因此，相反的順序，將第二層(即al2o3層)施加于第一層(即tio2層)上有優(yōu)勢，因?yàn)椴槐仨毧紤]氣化區(qū)域中的氧過量。

在一個(gè)另外的優(yōu)選實(shí)施例中，可設(shè)定由tio2制造的第三層被施加于第二層上。因此產(chǎn)生了tio2-al2o3-tio2涂層。

此外，可假設(shè)，在第一層和第二層的相反的施加后，由al2o3制造的第四層被施加于第一層之上，因此產(chǎn)生了al2o3-tio2-al2o3層。

在施加第四層時(shí)，此時(shí)必須注意確保所述層被通過氣相沉積施加，此時(shí)氣化區(qū)域中沒有額外的氧被允許進(jìn)入，且沒有離子的輔助。這確保了在化學(xué)計(jì)量tio2層和al2o3層(即第一層和第二層)之間的邊界層內(nèi)，沒有額外的氧被引入，所述氧可通過將亞化學(xué)計(jì)量tio2朝向化學(xué)計(jì)量tio2改變而降低或阻止所述導(dǎo)電性。

在上述根據(jù)本發(fā)明的第二方面的方法中，可設(shè)定所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層由從tio2制造的第一層和從al2o3制造的第二層提供。特別地，在此情形中所述第一層被亞化學(xué)計(jì)量地形成也是可行的。

此外，替代式地，該第一層可在第二層后被施加，或該第二層可在第一層后被施加。

如果第二層在第一層之后被施加，由tio2制造的第三層可被施加于該第二層上。如果第一層在第二層之后被施加，由al2o3制造的第四層可被施加于該第一層上。此時(shí)，特別地，設(shè)定該第四層在沒有附加的氧和/或沒有離子輔助的狀況下被施加。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的方法因此具有和根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光學(xué)透鏡相同的優(yōu)勢。

通常通過在限定距離處的電場強(qiáng)度測量裝置來測量抗靜電效應(yīng)。不包括導(dǎo)電層的抗反射層在由合適的材料(例如刷子或布)充電后，達(dá)到了若干千伏(kv)的場強(qiáng)度。包括具有抗靜電效應(yīng)的涂層的光學(xué)透鏡在所述充電的情形中，保持顯著低于1千伏的限值。此處存在的涂層的抗靜電效應(yīng)具有如此高的放電能力，使得所帶電荷保持為大約為零。

不言而喻的是，上述以及在下文中將解釋的特征不僅可以以分別示出的組合被使用，也可被以其他的組合或各自單獨(dú)被使用，而不背離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

本發(fā)明的示例性實(shí)施例被示出在附圖中，且在下文的描述中被更詳盡地解釋。在所述附圖中：

圖1示出了第一實(shí)施例中光學(xué)透鏡的示意橫截面圖，

圖2示出了第二實(shí)施例中光學(xué)透鏡的示意橫截面圖，

圖3示出了第三實(shí)施例中的光學(xué)透鏡的示意橫截面圖，

圖4示出了第四實(shí)施例中的光學(xué)透鏡的示意橫截面圖，和

圖5示出了在優(yōu)選實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的方法的示意流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了一實(shí)施例中的光學(xué)透鏡10。該光學(xué)透鏡10具有設(shè)置有涂層14的透鏡元件12。該涂層14包括隨后施加的多個(gè)層16。

特別地，涂層14包括第一層18，其由氧化鈦(tio2)以亞化學(xué)計(jì)量比形成。此處，術(shù)語“亞化學(xué)計(jì)量”指的是氧缺乏占主導(dǎo)；該成分因此導(dǎo)致ti＞1o＜2。由氧化鋁(al2o3)制造的第二層20被設(shè)置于其上。亞化學(xué)計(jì)量第一層18和該第二層20一起形成了導(dǎo)電邊界層，考慮到其導(dǎo)電性，導(dǎo)電邊界層在所述光學(xué)透鏡10中整合了抗靜電效應(yīng)。

該第一層18和第二層20在涂層14內(nèi)的布置并不必須在涂層14的表面處。示例性地，可在第一層18或第二層20和透鏡元件12之間提供有下層22，其提供了進(jìn)一步的抗反射效應(yīng)。此外，上層24，例如超疏水端層(未示出)可被設(shè)置在第一層18或第二層20之上。

此處指定的“頂部”和“底部”以及“之后”和“之前”涉及工藝順序26。涂層14的多個(gè)層16被接續(xù)地施加至透鏡元件12。相應(yīng)地，透鏡元件12形成了下端。因此多個(gè)層16中此后施加的層離透鏡元件12更遠(yuǎn)，且因此位于多個(gè)層16中此前施加的層的更上方。

因此，在示出的實(shí)施例中，通過兩個(gè)彼此結(jié)合的層(即第一層18和第二層20)提供抗靜電效應(yīng)，其中所述兩個(gè)彼此結(jié)合的層中的一個(gè)(即第一層18)被以亞化學(xué)計(jì)量的方式形成。

圖2示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例。圖2類似地示出了具有透鏡元件12的光學(xué)透鏡10，所述透鏡元件12具有涂層14。該涂層類似地包括多個(gè)層16。在圖2中示出的實(shí)施例中，第一層18和第二層20被以相反的順序施加。此時(shí)，由al2o3制造的第二層20首先被施加，而由tio2以亞化學(xué)計(jì)量比形成的第一層18隨后被施加。

該實(shí)施例也在第一層18和第二層20之間形成了導(dǎo)電邊界層，以提供抗靜電效應(yīng)。優(yōu)勢地，使用的材料也是提供具有抗反射效應(yīng)的涂層的常用的材料，從而用簡單的方式將該抗靜電效應(yīng)整合入透鏡元件12的抗反射涂層中。

圖3示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例。圖3中示出的實(shí)施例基本對應(yīng)著圖1中示出的實(shí)施例；因此，相同的元件被相同的附圖標(biāo)記標(biāo)定，且在下文中僅討論不同處。

在圖3中示出的實(shí)施例中，由tio2按照亞化學(xué)計(jì)量比類似地形成的第三層28被施加至第二層。因此，第一層18和第二層20，以及第二層20和第三層28都形成了邊界導(dǎo)電層，以使得整個(gè)涂層14的抗靜電效應(yīng)被改善。

圖4示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例。圖4中的實(shí)施例大致對應(yīng)于圖2中示出的實(shí)施例，因此相同的元件被以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)出。下文中僅討論不同處。

在圖4示出的實(shí)施例中，由al2o3構(gòu)成的第四層30被施加至由tio2以亞化學(xué)計(jì)量比形成的第一層18。此時(shí)，應(yīng)注意確保第四層被施加時(shí)不具有附加的氧，以使得第一層不回復(fù)至化學(xué)計(jì)量比。又一次地，導(dǎo)電邊界層被形成于第一層18和第二層20之間，且形成于第一層18和第四層30之間，因此增加了涂層14的抗靜電效應(yīng)。

圖5示出了方法32的優(yōu)選實(shí)施例。

方法以起始步驟34開始，此后首先在步驟36中提供透鏡元件12。

隨后，在步驟38中施加由al2o3構(gòu)成的層。這可通過在引言中提及的pvd、ibad、cvd、pecvd或picvd方法中的一種來實(shí)現(xiàn)。所述方法理論上是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的。

在步驟36和38之間，理論上也可將其他層施加至透鏡元件。

在步驟38中施加的由al2o3構(gòu)成的層繼而形成了第二層20。

在步驟40中，由tio2以亞化學(xué)計(jì)量比構(gòu)成的層繼而被直接施加至在步驟38中施加的第二層20。

這樣的亞化學(xué)計(jì)量的施加例如通過如下所述地配置的pvd方法來實(shí)現(xiàn)。典型的涂層設(shè)備例如可為由satisloh提供的“boxcoater1200dlf”。ti3o5被用作起始物質(zhì)。施加速率大約為0.4nm/sec。這通過利用end-hall離子源markii+，使用160伏特的放電電壓以及2安培的放電電流，在離子源的工作中實(shí)現(xiàn)。此外，30sccmo2(sccm＝標(biāo)準(zhǔn)每分鐘立方厘米，對應(yīng)著標(biāo)準(zhǔn)條件(即氣壓為101325pa，溫度為0℃)下每分鐘1ccm氣體體積)在氣相沉積中被相伴隨地引入。為了獲得亞化學(xué)計(jì)量ti＞1o＜2層，總體少于40sccm的o2被相伴隨地加入涂層區(qū)域中。

在步驟40中施加的層因此為第一層18。

此后，沒有額外的氧以及離子輔助、由al2o3構(gòu)成的另一個(gè)層在步驟42中被施加至第一層18。因此獲得如圖4所示的涂層，其除抗反射性質(zhì)之外，還額外地具有抗靜電效應(yīng)，且可被特別簡單地制造，而不需要高的附加成本。

最后，該方法以步驟44終結(jié)，且可隨后重新開始。