[发明专利]含透明基板和具匹配反射率的耐磨层的元件及制造方法

说明书

本发明涉及一种耐磨的透明元件(60)、尤其是耐刮擦和/或抗冲击的透明元件，包括：在波长为380nm至780nm的可见光谱范围内、优选在400nm至700nm的波长范围内透明的基板(7)，优选玻璃基板或玻璃陶瓷基板；以及布置在该透明基板(7)的表面(700)上、具有至少两个依次的层的层系统(70)。该层系统具有折射率n₁的层(71)和优选邻接该具有折射率n₁的层(71)的另外的具有折射率n₂的层(72)。折射率n₁大于折射率n₂。折射率n₂具有至少1.60的值。基于元件(60)的表面(600)，元件(60)在380nm至780nm的波长范围内、优选在400nm至700nm的范围内的反射率为至少2％，这些层(71、72)分别由无机化合物形成，并且折射率差n₁‑n₂为至少0.05。

技术领域

本发明总体上涉及包含透明基板的透明元件，其具有减磨或耐磨涂层，诸如防刮涂层和/或耐硬尖物损伤涂层。本发明尤其是涉及包含透明基板的透明元件，其具有减磨或耐磨的多层涂层，即例如多层防刮涂层和/或耐硬尖物损伤的多层涂层，其与现有技术相比反射率减少且色度减小。

背景技术

众所周知，通过施加由高硬度材料制成的涂层来提高玻璃的耐磨性。就此根据相关要求和所用基板材料而使用不同的涂层材料。例如，这种涂层可以构造为防刮涂层，即减少表面刮擦。

近期研究表明，当玻璃与坚硬、尖锐的物体接触时，这种层可以降低玻璃的破裂风险。这种载荷又称为急剧冲击载荷(sharp-impact-Belastungen)。耐磨涂层尤其也可以配置为保护经涂布的基板免于与坚硬、尖锐的物体接触的涂层。还可以将涂层配置为兼备两种功能，即既能保护基板表面免受刮擦或至少降低表面刮擦趋势，又能降低急剧冲击载荷时发生破裂的风险。

公知的用于玻璃和玻璃陶瓷的透明耐磨层包括例如所谓的硬质材料层，诸如Si₃N₄、氮氧化硅、Al₂O₃、氮氧化铝、氮化铝、掺硅氮化铝、掺硅氮氧化铝、氧化锆、例如钇稳定氧化锆，或所谓的类金刚石碳层(DLC)。一般而言，这类用于改进基板耐磨性的耐磨涂层具有几百纳米直至几微米厚的厚度。

在本文件的上下文中，硬质材料层应理解为包含硬质材料或由硬质材料构成的层和/或涂层。硬质材料为具有高硬度的材料。尤其可以理解为金属和/或硼和/或硅的碳化物或氮化物，而铝和锆的氧化物也算硬质材料。呈金刚石结构的碳也称为硬质材料，又称为所谓的类金刚石碳，还称为DLC(Diamond Like Carbon)。

在本文件的上下文中，术语减磨涂层、耐磨涂层和防磨涂层用作同义词。

这类旨在提高基板(例如由玻璃或玻璃陶瓷制成的透明基板)的耐磨性的单层的缺点在于由涂层产生的光学特性。这是因为用于防磨涂层的常用材料具有高折射率。这些涂层中所用材料的折射率一般明显高于常规透明基板(例如玻璃)的折射率，其在550nm下的折射率n_550nm为约1.50。这又导致这种经涂布的基板的反射率增加。高折射率材料(例如Si₃N₄)作为防磨涂层时，其折射率n_550nm为约2.00，在空气界面处产生的反射率为约11％，而具有上述折射率的未涂布的玻璃在空气界面处的反射率为约4％。

在本公开的上下文中，针对可见波长范围，即针对从380nm至780nm波长的范围规定折射率。在专业文献中，波长通常规定为500nm至600nm(含)的波长，例如为500nm、550nm或589nm。色散通常非常低，以致于折射率小数点后第二位的值可能略有不同。在本公开的上下文中，规定关于550nm波长的折射率n(或n_550nm)，除非另作明确说明。在本公开的上下文中，除非另作明确说明，n_550nm和n同义地用于表示550nm波长下的折射率。