[发明专利]具有用于改善耐久性的纳米叠层的光学涂层

说明书

光学涂层，例如抗反射涂层(ARC)或用于光学设备的有色涂层，特别适合于移动设备。ARC由低折射率和高折射率的交替层构成。这些层中的至少一个层，优选顶层，由纳米叠层构成。所述纳米层叠是交替的纳米层的结构，每个纳米层由具有与其所替换的层类似的折射率的材料制成。任选地，这些层中的每一个层由纳米叠层构成，使得具有低折射率的层由具有低折射率的纳米层的纳米叠层构成，而高折射率层由具有高折射率的纳米层的纳米叠层构成。每个纳米层都为2‑10nm厚度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月1日提交的第62/513,933号美国临时专利申请、于2018年4月2日提交的第62/651,617号美国临时专利申请的优先权，它们的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及光学涂层例如抗反射涂层的领域，并且涉及这种光学涂层的制造。

背景技术

抗反射涂层(ARC)用于许多应用，例如眼镜、平板玻璃(例如汽车挡风玻璃)、平面显示器和触摸屏。在许多这些应用中，对ARC的要求包括可见光波长下的有效抗反射性质、高透明度和耐久性。当然，这些性质需要以商业上可接受的成本实现。

通常，存在两种在衬底上形成ARC的方法即湿法和干法。干法使用沉积或溅射来使多个交替的高折射率和低折射率薄层层叠。该方法提供层间界面处的优异粘附性和对层厚度的高度精确控制，但是需要相对高的生产成本。湿法涉及用湿溶液涂覆衬底，然后干燥溶剂。同样在该方法中，也形成低折射率和高折射率交替层，使得需要重复该过程，从而导致与干法相比，在层的界面处相对弱的粘附性。

在例如美国专利9,482,789、8,358,467、6,532,112和5,106,671中描述了用于形成ARC的湿法和干法的实例。

常规ARC的一个问题是，产生ARC的大多数大批量成本竞争方法不产生在设备上使用的足够耐刮擦或耐磨的涂层，所述设备经受连续使用或用于恶劣环境。移动设备例如移动电话是不能由常规ARC涂层服务的应用的实例。原因是对ARC的任何损坏强烈地折射由屏幕发射的光，因此在设备中产生非常可见的缺陷。这种高度可见的缺陷消除了AR涂层的抗反射益处。

因此，本领域需要一种改进的ARC，其可用于例如平板显示器和触摸屏。

发明内容

为了提供对本发明的一些方面和特征的基本理解，包括以下发明内容。该发明内容不是本发明的广泛综述，因此其并不旨在具体地标识本发明的关键或重要元素或限定本发明的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，作为以下呈现的具体实施方式的序言。

所公开实施方案提供了一种改进的光学涂层结构，其具有改进的光学和机械性质，尤其是高耐久性和耐刮擦性。所公开的实施方案利用可以在大批量制造中以可接受的商业成本实现的制造方法。

在所公开实施方案中，使用多个超晶格，所述超晶格也称为纳米叠层，形成光学涂层例如ARC，每个超晶格具有交替折射率的多个纳米层，以产生改进的ARC结构。每个超晶格由具有交替组成和/或结晶相但具有匹配折射率的至少两个nm级层(即，一个双层)组成。所述多个超晶格以交替的有效折射率堆叠。超晶格的有效折射率是构成双层的两个纳米层的平均折射率，由纳米层的厚度加权。在所公开的实施方案中，每个纳米层的厚度不超过30纳米，更通常为2-10nm。在一些实施方案中，整个ARC结构由纳米层制成。在替代实施方案中，形成标准ARC层，其中一个光学层，通常是最后一个光学层由多个纳米层制成，形成硬覆盖层。

在一般方面，提供了一种光学涂层，其包括：多个低折射率层，每个低折射率层具有第一折射率；多个高折射率层，每个高折射率层具有高于所述第一折射率的第二折射率；其中所述低折射率层和高折射率层以交错方式交替布置以形成堆叠；其中选自低折射率层和高折射率层的至少一个层包括由两种不同材料的交替纳米层构成的纳米叠层。