專利名稱：具有抗靜電涂層的光學透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學透鏡，其特別地用作眼鏡鏡片，具有透鏡元件和產生抗靜電效應的涂層，所述涂層被施加于所述透鏡元件，且包括多個層。此外，本發明還涉及一種用于制造用于透鏡元件、具有多個層的抗靜電涂層的方法。
背景技術：
抗靜電眼鏡鏡片在本領域中是已知的。其提供的優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，眼鏡鏡片更快地受污染，從而需要更經常地被清潔。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，導電且因此抗靜電的層通常被插入在涂層內。出于該目的，時至今日，已有獨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US 2003/0179343A1獲取關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械以及光學性能的損害。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用于光學透鏡(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透鏡的抗反射涂層中。因此，根據本發明的第一方面，提出通過兩個彼此結合的層提供該抗靜電效應，其中所述兩個彼此結合的層中的至少一個被亞化學計量地(substoichiometrically)形成。根據本發明的第二方面，提出開發在引言中提到的方法，以便施加彼此結合的兩個層，其中通過所述兩個彼此結合的層提供抗靜電效應，且其中所述兩個彼此結合的層中的至少一個被亞化學計量地形成。在該情形，“亞化學計量”應被理解為，當施加相應的層時，氧注入被保持為低于在施加的層中獲得化學計量比所需的注入。因此，在化學計量層中氧缺乏占主導。通過這樣的方式，根據本發明，并非通過單個由導電材料形成的層的方式，而是通過兩種材料的復合物，實現了抗靜電效應，在施加所述層的過程中在合適的工藝控制下，兩種材料的復合物制造了導電中間層或導電界面。作為產生這樣多層的傳統工藝，PVD (物理氣相沉積)，例如、通過電子束、濺射或者電弧氣化實現的固態物質的氣化，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 (化學氣相沉積)或是等離子體輔助化學氣相沉積(諸如PECVD (等離子增強化學氣相沉積)或是 PICVD(等離子脈沖氣相沉積)也是可能的。由于兩個彼此結合的層中的一個被以亞化學計量的方式形成，且兩個層彼此互相直接接觸，在兩個層之間可形成導電邊界層。通過所述邊界層的導電性產生抗靜電效應。如果兩個彼此結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現抗靜電效應的整合。具體地，根據本發明，提供有一種光學透鏡，其具有透鏡元件以及用于產生抗靜電效應的涂層，該涂層被施加于透鏡元件上，且具有多個層，其中抗靜電效應由兩個彼此結合的層提供，其中通過TiOx(其中X < 2)的亞化學計量形成的第一層以及由Al2O3的第二層來提供所述兩個彼此結合的層。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。特別地，根據本發明，還提供一種制造用于透鏡元件、包括多個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計量地施加，其中X < 2，和在所述第一層上施加Al2O3的第二層。因此完全實現了在引言部分陳述的目標。在根據本發明的第一方面的光學透鏡的一個優選實施例中，規定兩個彼此結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T^2和Al2O3都是用于制造光學層系統的傳統材料。特別地，作為高折射指數材料的TiA和作為低折射指數材料的Ai2O3由于其高透明度而被用于制造光學透鏡元件的抗反射涂層。所述層獨立使用時都和傳統氧化物層一樣，不具有高導電率。然而，在該復合物中，所述涂層可具有導電性，其繼而具有了抗靜電效應。特別地，在此情形中提供所述第一層(即由TiO2制造的層)被亞化學計量地形成。因此亞化學計量層的成分為TL1Oq或！！仏丨換句話說，第一層由其中χ <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TiO1J，特別是小于TiOu，特別是小于TiOu5，但特別地， 其中氧的比例大于TiO1J中的氧的比例，特別是大于TiOu。特別是大于TiO1J5，特別是大于TiOu515特別地，第一層的亞化學計量成分可被形成于TiOu6至TiA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TiOu和TiOu5之間。特別地，第一層可示例性地由TiO1J形成；由TiOu形成；由 TiOl75形成；由TiOh8形成；由TiO1^5形成；由TiO1^形成；由TiOh95形成；由TiO1^7形成。 此外，第一層也可被形成為TiO1J和TiOu之間；其也可被形成為TiOu和TiO1J之間。施加具有期望層厚的TiO2和Al2O3在本領域中都是已知的。例如，文件EP 1 284 302B1公開了一種制造TW2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Ti3O5被用作產生TW2的傳統初始物質。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入氣化室中的特定數量的氧，通常可獲得化學計量層(即，準確的TiO2)。通過略少的氧注入，獲得上述的亞化學計量層，其此時為TiutlOm 在第一方面的一個實施例中，可設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，術語“之后”涉及在施加過程中將多層施加至光學透鏡元件的順序。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，應注意確保氣化區域中仍然不存在氧過量，從而使得TW2層保持亞化學計量，且使得Tio2層的導電性也被保持。因此，相反的順序，將第二層(即Al2O3層)施加于第一層(即TiO2層)上有優勢， 因為不必須考慮氣化區域中的氧過量。在一個另外的優選實施例中，可設定由TiA制造的第三層被施加于第二層上。因此產生了 TiO2-Al2O3-TiA 涂層。此外，可假設，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，因此產生了 Al2O3-TiO2-Al2O3層。在施加第四層時，此時必須注意確保所述層被通過氣相沉積施加，此時氣化區域中沒有額外的氧被允許進入，且沒有離子的輔助。這確保了在化學計量TiA層和Al2O3層 (即第一層和第二層)之間的邊界層內，沒有額外的氧被引入，所述氧可通過將亞化學計量 TiO2朝向化學計量TiA改變而降低或阻止所述導電性。在上述根據本發明的第二方面的方法中，可設定所述兩個彼此結合的層由從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計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TW2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，特別地，設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。根據本發明的第二方面的方法因此具有和根據本發明的第一方面的光學透鏡相同的優勢。通常通過在限定距離處的電場強度測量裝置來測量抗靜電效應。不包括導電層的抗反射層在由合適的材料(例如刷子或布)充電后，達到了若干千伏(kV)的場強度。包括具有抗靜電效應的涂層的光學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被使用，而不背離本發明的范圍。
本發明的示例性實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示出了第一實施例中光學透鏡的示意橫截面圖，圖2示出了第二實施例中光學透鏡的示意橫截面圖，圖3示出了第三實施例中的光學透鏡的示意橫截面圖，圖4示出了第四實施例中的光學透鏡的示意橫截面圖，和圖5示出了在優選實施例中根據本發明的方法的示意流程圖。
具體實施例方式圖1示出了一實施例中的光學透鏡10。該光學透鏡10具有設置有涂層14的透鏡元件12。該涂層14包括隨后施加的多個層16。特別地，涂層14包括第一層18，其由氧化鈦(TiO2)以亞化學計量比形成。此處， 術語“亞化學計量”指的是氧缺乏占主導；該成分因此導致TiyOq。由氧化鋁(Al2O3)制造的第二層20被設置于其上。亞化學計量第一層18和該第二層20—起形成了導電邊界層，考慮到其導電性，導電邊界層在所述光學透鏡10中整合了抗靜電效應。該第一層18和第二層20在涂層14內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，其提供了進一步的抗反射效應。此外，上層對，例如超疏水端層(未示出)可被設置在第一層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的多個層16被接續地施加至透鏡元件12。相應地，透鏡元件12形成了下端。因此多個層16 中此后施加的層離透鏡元件12更遠，且因此位于多個層16中此前施加的層的更上方。因此，在示出的實施例中，通過兩個彼此結合的層(即第一層18和第二層20)提供抗靜電效應，其中所述兩個彼此結合的層中的一個(即第一層18)被以亞化學計量的方式形成。圖2示出了本發明的又一實施例。圖2類似地示出了具有透鏡元件12的光學透鏡10，所述透鏡元件12具有涂層14。該涂層類似地包括多個層16。在圖2中示出的實施例中，第一層18和第二層20被以相反的順序施加。此時，由Al2O3制造的第二層20首先被施加，而由TW2以亞化學計量比形成的第一層18隨后被施加。該實施例也在第一層18和第二層20之間形成了導電邊界層，以提供抗靜電效應。 優勢地，使用的材料也是提供具有抗反射效應的涂層的常用的材料，從而用簡單的方式將該抗靜電效應整合入透鏡元件12的抗反射涂層中。圖3示出了本發明的又一實施例。圖3中示出的實施例基本對應著圖1中示出的實施例；因此，相同的元件被相同的附圖標記標定，且在下文中僅討論不同處。在圖3中示出的實施例中，由TW2按照亞化學計量比類似地形成的第三層觀被施加至第二層。因此，第一層18和第二層20，以及第二層20和第三層觀都形成了邊界導電層，以使得整個涂層14的抗靜電效應被改善。圖4示出了本發明的又一實施例。圖4中的實施例大致對應于圖2中示出的實施例，因此相同的元件被以相同的附圖標記標出。下文中僅討論不同處。在圖4示出的實施例中，由Al2O3構成的第四層30被施加至由TW2以亞化學計量比形成的第一層18。此時，應注意確保第四層被施加時不具有附加的氧，以使得第一層不回復至化學計量比。又一次地，導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。圖5示出了方法32的優選實施例。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方法中的一種來實現。所述方法理論上是為本領域技術人員所知的。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構成的層繼而形成了第二層20。在步驟40中，由TW2以亞化學計量比構成的層繼而被直接施加至在步驟38中施加的第二層20。這樣的亞化學計量的施加例如通過如下所述地配置的PVD方法來實現。典型的涂層設備例如可為由Mtisloh提供的“Boxcoater 1200DLF”。Ti3O5被用作起始物質。施加速率大約為0. 4nm/sec。這通過利用END-Hall離子源Mark II+，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現。此外，30sCCm 02(SCCm=標準每分鐘立方厘米，對應著標準條件(即氣壓為101325Pa，溫度為0°C )下每分鐘Iccm氣體體積)在氣相沉積中被相伴隨地引入。為了獲得亞化學計量Ti > i0<2層，總體少于40sCCm的&被相伴隨地加入涂層區域中。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構成的另一個層在步驟42中被施加至第一層18。因此獲得如圖4所示的涂層，其除抗反射性質之外，還額外地具有抗靜電效應， 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，且可隨后重新開始。
權利要求
1.一種光學透鏡(10)，其具有透鏡元件(1 以及產生抗靜電效應的涂層(14)，所述涂層(14)被施加于所述透鏡元件(1 上并具有多個層(16)，其中所述抗靜電效應由兩個彼此結合的層(18，20)提供，其中所述兩個彼此結合的層(18，20)通過TiOx亞化學計量地形成的第一層(18)以及Al2O3的第二層00)提供，其中χ < 2，其中所述第二層00)位于所述第一層(18)之上。
2.一種光學透鏡(10)，其特別地被用作眼鏡鏡片，具有透鏡元件(1 以及產生抗靜電效應的涂層(14)，所述涂層被施加于所述透鏡元件(1 上并具有多個層(16)，其中所述抗靜電效應由兩個彼此結合的層(18，20)提供，其中所述兩個彼此結合的層(18，20)中的至少一個被亞化學計量地形成，其特征在于所述兩個彼此結合的層(18，20)通過由TiO2制造的第一層(18)和由Al2O3制造的第二層00)提供，其中所述第一層(18)被亞化學計量地形成，該第一層中的氧比例低于TiO2的氧比例，且其中所述第二層00)在所述第一層(18) 之后被施加。
3.如權利要求1或2所述的光學透鏡，其特征在于由TW2形成的第三層08)被施加至所述第二層OO)上。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的光學透鏡，其特征在于所述第一層(18)被形成為氧比例大于TiO1J的氧比例。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的光學透鏡，其特征在于所述第一層(18)被形成為氧比例小于TiO1J的氧比例。
6.一種制造具有多個層(16)的抗靜電涂層(14)的方法，所述涂層用于透鏡元件 (12)、，其包括下列步驟:施加由TiOx的第一層(18)，其中所述第一層(18)被亞化學計量地施加，其中χ < 2，和將Al2O3的第二層OO)施加至所述第一層(18)上。
7.—種制造具有多個層(16)的抗靜電涂層(14)的方法，所述涂層用于透鏡元件 (12)，其包括下列步驟施加兩個彼此結合的層(18，20)，其中通過所述兩個彼此結合的層(18，20)提供抗靜電效應，其中所述兩個彼此結合的層(18，20)中的至少一個被亞化學計量地形成，且其特征在于所述兩個彼此結合的層(18，20)通過由TiO2制造的第一層(18)和由Al2O3制造的第二層OO)提供，其中所述第一層(18)被亞化學計量地形成為氧比例低于TiO2的氧比例， 且其中所述第二層OO)在所述第一層(18)之后被施加。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于由TiO2制造的第三層( )，被施加至所述第二層OO)上。
9.如權利要求6至8中任意一項所述的方法，其特征在于所述第一層(18)被形成為氧比例大于TiO1J的氧比例。
10.如權利要求6至9中任意一項所述的方法，其特征在于所述第一層(18)被形成為氧比例小于TiO1J的氧比例。
全文摘要
本發明涉及一種光學透鏡和一種制造具有多個層的抗靜電涂層的方法，該涂層用于透鏡元件。所述光學透鏡具有透鏡元件以及產生抗靜電效應的涂層，所述涂層被施加于所述透鏡元件上并具有多個層，其中所述抗靜電效應由兩個彼此結合的層提供，其中所述兩個彼此結合的層通過TiOx(其中x＜2)亞化學計量地形成的第一層以及Al2O3的第二層提供，其中所述第二層位于所述第一層之上。根據本發明，抗靜電涂層可被簡單且高成本效率地整合入光學透鏡的抗反射涂層中。
文檔編號G02B1/10GK102565884SQ20111030074
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年10月1日
發明者A.紐弗 申請人:卡爾蔡司視覺有限責任公司