DE2728127A1

DE2728127A1 - Antireflexbelag fuer ein kunststoffsubstrat

Info

Publication number: DE2728127A1
Application number: DE19772728127
Authority: DE
Inventors: Hideo Ikeda; Hidetaka Takayama
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1978-01-05
Also published as: FR2371497A1; US4196246A; FR2371497B1

Description

BLUMBACH · WEStR · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2728127

Palentconsull Radedcestraße 43 8000 München 60 Telefon (08V) e83603/e83604 Telex 05-212313 Telegramme Paienlconsult Patenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (C6121) 562943/561998 Telex 04-186237 loiegomme Patenlcontull

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antireflexbelag für ein Kunststoffsubstrat.

Die bisher bekannten Antireflexbelag für Kunststoffsubstrate hatten einen schlechten spektralen Reflexionsfaktor, besaf3en niedrige mechanische Festigkeit und niedriges Haftungsvermögen und litten darüberhinaus an starker Alterung.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, für ein Kunststoffsubstrat einen Antireflexbelag bereitzustellen, der einen guten spektralen Reflexionsfaktor, hohe mechanische Festigkeit, geringere Alterungsanfälligkeit und gutes Haftungsvermögen besitzt.

Es ist bekannt, auf ein Substrat eine dicke Schicht aufzudampfen, deren Brechungsindex sich in Dicken-Richtung kontinuierlich ändert, um so den Brechungsindex des an das Substrat angrenzenden Schichtteils an den des Substrates anzupassen und den Brechungsindex der dicken Schicht in deren Dicken-Richtung zu

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Oipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brchm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbeden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl-W-Ing.

variieren. Es ist auch bekannt, daß ein optisches Glied, das eine solche Dickschicht auf einem Substrat umfaßt, optisch einem Substrat äquivalent ist, dessen Brechungsindex gleich dem der Dickschicht an deren zur Luft benachbarten Seite ist.

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Methode wird erfindungsgemäß ein Antireflexbelag bereitgestellt, bei dem mehrere Schichten aus einem oder mehreren der nachstehend angegebenen Materialien, nämlich Quarzglas (SiO₂) oder Quarzglas und Aluminiumoxid (AIpO-,), ferner Titanmonoxid (TiO), Titandioxid (TiO₂), Titantrioxid (Ti₂O₃), Zirkonoxid (ZrO₂), Indiumoxid (In₂O₃), Siliciumdioxid (SiO₂), Cerdioxid (CeO₂) und dergleichen, auf einem Kunststoffsubstrat, wie CR-39, Acryl-Kunststoff, Polycarbonat und dergleichen im Vakuum aufgedampft oder anderweitig niedergeschlagen werden.

Erfindungsgemaß umfaßt der Antireflexionsbelag für ein Kunststoffsubstrat eine erste Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiO₂) gebildet ist, das auf das Substrat in einer geometrischen Dicke von 1 bis 5 Mikrometer aufgedampft ist, eine zweite Schicht, die aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) gebildet ist, das auf die erste Schicht in einer optischen Dicke von λ/4 aufgedampft ist, und eine dritte Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiO₂) oder Hagnesiuiiifluorid (1IgF₂) gebildet ist, das auf die ζλ/eite Schicht in einer optischen Dicke von AA aufgedampft ist.

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Nachstehend ist die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen ira einzelnen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 den Aufbau einer zweiten Ausfühnmgsforra,

Fig. 3 den Aufbau einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 de;· Aufbau einer vierten Ausführungsforrn,

Fig. 5 den Aufbau einer fünften Ausführungsforrn,

Fig. 6 die Beziehung zv/ischen Brechungsindex und Schichtdicke bei der ersten Ausführungnform,

Fig. 7 und 8 die Beziehungen zwischen Schichtbilduncs^eschwindigkeit des Schichtmaterials bei der ersten Ausführungsform,

Fig. 9 die Beziehung zv/ischen Brechungsindex und Schichtdicke bei der zweiten Ausführungsform,

Fig. 10 und 11 die Beziehung zv/ischen Schichtdicke und Schichtbildungsgeschv/indigkeit des Schichtinaterials bei der zv/eiten Ausführungsform,

Fig. 12 die Beziehung zv/ischen Brechungsindex und Schichtdicke bei der dritten Ausführungsform,

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Fig. 13 , V4 und 15 die Beziehungen zwischen Schichtdicke und Schichtbildungsgeschwindigkeit des Schichtraaterials bei der dritten Ausführungsform,

Fig. 16 bis 20 den spektralen Reflexionsfaktor bei verschiedenen Beispielen der ersten Ausführungsform,

Fig. 21 den spektralen Reflexionsfaktor der zweiten Ausführungsform,

Fig. 22 bis 26 den spektralen Reflexionsfaktor bei verschiedenen Beispielen der dritten Ausführungsform,

Fig. 27 den spektralen Reflexionsfaktor der vierten Aus führung inform und

Fig. 20 bis 32 den spektralen Reflexionsfaktor bei verschiedenen Jini spiel en der vierten Au s führung s form.

Der Aufbau dor ersten Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt; die Beziehung zwischen Brechungsindex und Schichtdicke bei dieser Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt; die Beziehung zwischen 5i0_o--Sc;bichtbildungsgeschwindigkeit und Schichtdicke bei dieser Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt; und die Beziehung zwischen AlpO^-Schichtbildungsgeschwindigkeit und Schichtdicke bei dieser Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt.

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ORIGINAL INSPECTED

Bei jeder Ausführungsform ist CR-39 als das Material für das Kunststoffsubstrat verwendet.

Im einzelnen wird das CR-39-Substrat 2 gereinigt, sodann wird hierauf unter einem Druck von 5 x 10 Torr bei einer Substrattemperatur von 120 ⁰C oder darunter Siliciumdioxid (SiO₂) mit einer Geschv/indigkeit von 1 bis 5 nm/sec beispielsweise durch VakuumaufdampjCung niedergeschlagen, bis eine Schicht einer geometrischen Dicke von 1 bis 5 Mikrometer (Fig. 7) erhalten wird. Auf diese Weise v/ird eine erste Schicht U großer Dicke erzeugt.

Anschließend an die Bildung der SiO₂-5chicht v/ird Aluminiumoxid (AIpO,) als eine Schicht einer optischen Dicke von λ/4 auf die SiOp-Dickscbicht niedergeschlagen, wodurch die zweite Schicht 6 entsteht, wie dieses in Fig. 8 dargestellt ist. (In der vorliegenden Beschreibung liegt die Wellenlänge λ durchweg zv/ischen 450 und 580 nm). Der Brechungsindex von Aluminiumoxid (AIpO^) liegt zwischen 1,51 und 1,63.

Nach der Erzeugung der AlpO^-Schicht wird eine Siliciumdioxidschicht (SiOp) in einer optischen Dicke von λ/4 und mit einem Brechungsindex von 1,46 oder darunter erzeugt, um die dritte Schicht 8 zu erhalten, wie dieses in Fig. 7 dargestellt ist.

Fünf Beispiele der ersten Ausführungsform sind nachstehend wiedergegeben. 709Ö81/0910

	1. 2.	Schicht Schicht	Material	Schichtdicke	Brechungs index
Beispiel	3.	Schicht	SiO₂ Al₂O₃	1 pm λ/4	1,47 1,60
Ί	1. 2.	Schicht Schicht	SiO,	λ/4	1,46
Beispiel ο	3.	Schicht	SiO₂ Al₂O₃	2 u ι*¹ λ/4	1,47 1,60
	1. 2.	Schicht Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
Beispiel -χ.	3.	Schicht	SiO₂ Al₂O₃	3 γ^ λ/4	1,47 1,60
J	1. 2.	Schicht Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
Beispiel 4	3.	Schicht	SiO₂ Al₂O₃	4 η.·" λ/4	1,47 1,60
Beispiel	1. 2.	Schicht Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
	3.	Schicht	SiO₂ Al₂O₃	λ/4 '	1,47 1,60
		SiO₂	λ/4	1,46

Der spektrale Reflexionsfaktor der Beispiele 1, 2, 3, 4 und 5 sind in Fig. 16, 17, 18, 19 bzw. 20 dargestellt.

Beim Erzeugen der SiO₂~Schicht in großer Dicke v/ird die Riffelungsperiode verkleinert, wie dieses aus den Fig. 16 bis 20

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ersichtlich ist. Weiterhin ist der Brechungsindex des Siliciundioxids (SiO₂) etwa gleich den von CR-39» so daß die Reproduzierbarkeit verbessert wird, wenn die Riffelungsaniplitude verringert wird. Da weiterhin CR-39 und Siliciumdioxid ausgezeichnete Affinität zueinander besitzen und SiO₂ niedrigen Schmelzpunkt besitzt, kann letzteres leicht auf das CR-39 Substrat 2 aufgedampft werden. Darüberhinaus verbessert das SiO₂ auch die mechanische Festigkeit der Oberfläche des Substrates 2.

Der Brechungsindex des bisher als die zweite Schicht benutzton Materials liegt zwischen 1,70 und 2,10, ein Vert also, der höher als der Brechungsindex von Aluminiumoxid (AlpO_T) liegt. Dieses hatte zur Folge, daß der spektrale Reflexionsfaktor bei dem üblicherweise benutzten Material zwar in der Mitte des sichtbaren Bereiches deutlich verringert aber an den Rändern des sichtbaren Bereiches erhöht wird, was zu einer intensiv purpurroten Reflexionsfarbe führt, die in vielerlei Hinsicht nicht zweckmäßig ist. Bei der Aluminiumoxid (AIpO-,) benutzenden Ausführungsform nimmt jedoch der Reflexionsfaktor einen flacheren Verlauf an, wie dieses etwa aus Fig. 18 ersichtlich ist. Im Ergebnis wird die Reflexionsfarbe magenta, was ein günstiges Verhalten bedeutet, wenn diese Ausführungsform beispielsweise bei Brillen oder dergleichen benutzt wird. Aluminiumoxid (Al₂O₇) ist auch von hoher mechanischer Fest.ig-

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ORIGINAL INSPECTED

keit, was zu einer verbesserten mechanischen Festigkeit des gesamten Belages beiträgt. Darüberhinaus trägt die chemische Stabilität von AIpO- zur Bildung einer Schicht bei, die weniger alterungsanfällig ist.

Man sieht also, daß mit der vorliegenden Ausführungsform ein Antireflexbelag erhalten wird, dessen mechanische Festigkeit hoch ist und eier nicht wesentlich altert und der Magenta als die Rcflexionofcrbe liefert, v/as seinerseits gute Reproduzierbarkeit bedeutet.

Es sei nun die zweite Ausführungsiorn der Erfindung beschrieben. Der Aufbau dieser Ausführuiigsforr:! ist in Fig. 2 dargestellt, während Fig. 10 und 11 die Beziehungen zwischen Filmdicke und SiO^- bzw. AlpOv-Schichtbilclungsgeschwindigkeit zeigen.

Von zv/ei Verdampfungsquellen aus werden unter einem Druck von

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5 x 10 Torr oder weniger und bei einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 nm/sec eine Siliciumdioxidschicht und eine Aluminiumoxidschicht auf dem CR~?39-Substrat 2 niedergeschlagen.

Zunächst wird hierbei mit vorbestimmter Geschwindigkeit eine SiO2~Schicht niedergeschlagen (siehe Fig. 10) und wird die AlgO-z-Schichtbildungsgeschwindigkeit allmählich verringert

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ORIGINAL INSPECTED

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(Fig. 11), wodurch eine erste Schicht 14 erhalten wird, die eine Mischung der beiden Materialien ist. Die Schicht 14 wird aus den beiden Verdampfungsquellen so erzeugt, daß ihr Brechungsindex im benachbart zum Substrat 2 gelegenen Teil zwischen 1,47 und 1,49 liegt und, hiervon ausgehend, in Richtung zunehmender Schichtdicke kontinuierlich über die Schichtdicke von 1 bis 5 Mikrometer hinweg auf einen Endwert von 1,45 bis 1,47 abnimmt. Sonach liegt der Brechungsindex des benachbart zum Substrat 2 gelegenen Teils der ersten Schicht 14 äußerst dicht beim Brechungsindex 1,50 des Substrates, wodurch (siehe Fig. 21, die den spektralen Reflexionsfaktor für den Fall einer 3 Mikrometer dicken ersten Schicht 14 wiedergibt) die spektrale Reflexion dieses Ausführungsbcispieles die der ersten Ausführungsform (siehe beispielsweise Fig. 18) dahingehend übersteigt, daß die Riffelungsamplitude kleiner und die Reproduzierbarkeit verbessert wird.

Anschließend wird die SiOp-Schichtbildungsgeschwindigkeit abrupt reduziert, während gleichzeitig die ΛΙρΟ-,-Schichtbildungsgeschwindigkeit abrupt erhöht wird. Diese Schichtbildungsgeschwindigkeiten werden alsdann konstant gehalten und man erhält unter diesen Bedingungen eine zweite Schicht 6, deren Brechungsindex zwischen 1,51 und 1,63 gelegen ist und deren optische Dicke λ/4 beträgt. Hierauf folgend wird nun die AIpO-.-Filmbildungsgeschwindigkeit abrupt reduziert (siehe Fig. 10),

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INSPECT⁰

während die SiOo-Schichtbildungsgeschwindigkeit erhöht wird. Hierdurch entsteht mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 nra/sec eine dritte Schicht 8, deren Brechungsindex bei 1,46 oder darunter gelegen ist und deren optische Dicke λ/Α beträgt. Die Methode, den Belag aus zwei Verdampfungsquellen zu erzeugen, verstärkt dessen Haftungsvermögen weiter, da die bei der ersten Ausführurigsform vorhandene definierte Grenzfläche zwischen der ersten Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₀) und der zweiten Schicht aus Aluminiumoxid (AIpO-,) fehlt und der Belag im ganzen und kontinuierlich auf dem Substrat 2 erzeugt wird.

Die Schichtdicken in den jeweiligen Grenzgebieten reichen von 1 bis 10 nm und ihr Einfluß auf den spektralen Reflexionsfaktor in jenen Grenzgebieten ist vernachlässigbar.

Sonach erhält man entsprechend dieser Ausführungsform einen Antireflexbelag für ein Kunststoffsubstrat, der hinsichtlich Haftungsvermögen und Schichtreproduzierbarkeit noch besser ist als die erste Ausführungsform.

Die erste Schacht V+ braucht nicht immer unter Verwendung zweier Verdampfungsquellen zur Mischung von Aluminiumoxid (AIpO^) und Siliciumdioxid (SiOp) hergestellt zu werden. Es kann auch eine Schicht aus jedem Material alternierend hergestellt werden, um den selben optischen Effekt zu erhalten.

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Zum Erhalt einer zur zweiten Ausführungsform äquivalenten Wirkung können verschiedene spezielle Teile der ersten Schicht, geteilt durch ein Vielfaches der optischen Schichtdicke λ/4, durch drei Schichten aus Siliciumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (AIpO^) und Siliciumdioxid (SiO₂) unter Anwendung der Theorie äquivalenter Schichten ersetzt v/erden.

Als nächstes sei die dritte Ausführung form beschrieben, deren Aufbau in Fig. 3 dargestellt ist. Die ftir diese Ausführurigr.--form geltende Beziehung zwischen Schichtbildungsgeschwindirkc.it und Schichtdicke von Siliciumdioxid (SiO₀) ist in Fig. 13 dargestellt; ferner ist die Beziehung zv/ischon der Scliichtbildijn ■:;-geschwindigke.it und der Schichtdicke von Siliciumdioxid (SiO₀) oder Zirkonoxid (ZrOp) in Fig. 14 dargestellt, während Fig. Vj die Beziehung zwischen der Schichtlvilclungsgeschv.'indjgkeit und Schichtdicke von Zirkonoxid (ZrO₂) oder Titantrioxid (Ti₂O-,.) zeigt.

Bei dieser Ausführungsform wird auf das Substrat 2 eine 1 bis 5 Mikrometer dicke Schicht aus Siliciumdioxid (Si0_o) als die erste Schicht 4 wie bei der ersten Aus fühi'ungs forin niedergeschlagen. Hierauf v/ird dann eine in zv/ei Teilschichten unterteilte zweite Schicht niedergeschlagen, wobei die untere Teilschicht 10 eine Schicht aus Siliciuiamonoxid (SiO₂) oder Zirkonoxid (ZrO₂) einer optischen Schichtdicke von >./4 ist, und es

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sich bei der oberen Teilschicht 12 der zweiten Schicht um eine Schicht r.us Zirkonoxid (ZrO₂) oder Titantrioxid (Ti₂O,) mit einer optischen Dicke von λ/4 handelt. Anschließend wird als die dritte Schicht 8 Siliciumdioxid (SiO₂) in einer Dicke von λ/4 auf die zweite Schicht aufgebracht.

Im einzelnen liegt der Brechungsindex n,, der ersten Schicht zwischen 1,4!) und 1,48, ferner der Brechungsindex n~ des unteren Teils 10 der zweiten Schicht zwischen 1,70 und 2,10 und schließlich der Brechungsindex n-, des oberen Teils 12 der zweiten Schicht zwischen 1,80 und 2,1)0. Zwischen den Brechungsindices n.., n_? und n- gilt die Beziehung

für das Verhältnis n~ : n-, existiert eine weitere Beziehung, nämlich

v/orin n< der Brechungsindex der dritten Schicht 8 ist und Ro der Reflexionsfaktor dieses optischen Gliedes für eine gewünschte Wellenlänge λ .

Die Ausführungsfonn muß die Bedingungen (A) und (B) erfüllen.

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Fünf Beispiele der dritten Ausführungsform sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben (in der die beiden Teilschichten der zweiten Schicht als zweite und dritte Schicht bezeichnet sind und die dritte Schicht als vierte Schicht geführt ist)

	1.	Schicht	Material	Filradicke	Brechungs index
	2.	Schicht	SiO₂	1 _r	1,47
Beispiel	3.	Schicht	ZrO₂	λ/4	1,95
6	4.	Schicht	ZrO_?	λ/4	2,15
	1.	Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
	2.	Schicht	SiO₂	²r>	1,47
Beispiel	3.	Schicht	ZrO₂	λ/4	1,95
7	4.	Schicht	ZrO₂	Λ/4	2,15
	1.	Schicht	SiO_?	λ/4	1,46
	2.	Schicht	SiO₂	3 jr^v	1,47
Beispiel	3.	Schicht	ZrO₂	λ/4	1,95
8	4.	Schicht	ZrO₂	λ/4	2,15
	1.	Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
	2.	Schicht	SiO₂	4 _μ.	1,47
Beispiel	3.	Schicht	ZrO₂	λ/4	1,95
9	4.	Schicht	ZrO₂	λ/4	2,15
		SiO₂	λ/4	1,46

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	1.	Schicht	Material	Filmdicke	Brechungs index
	2.	Schicht	SiO₂	5 ρ*	1,47
Beispiel	3.	Schicht	ZrO₂	λ/4	1,95
10	A.	Schicht	ZrO₂	λ/4	2,15
		SiO₂	V4	1,46

Die zugehörigen spektralen Reflexionsfaktoren für die Beispiele 6, 7, 8, 9 und 10 sind in den Fig. 22, 23, 24, 25 bzw. 26 wiedergegeben. Wie man aus dem Verlauf des spektralen Reflexionsfaktors sieht, ist die Reflexionsfarbe blaßgrlin, was bedeutet, daß der Bereich, in dem Entspiegelung erreicht wird, breiter ist als bei der ersten und zweiten Ausführungsforra.

Der selbe Effekt kann auch mit einer Schicht aus Titantrioxid (TipO,) einer optischen Dicke von \/k für den unteren Teil der zweiten Schicht und mit einer Schicht aus Titandioxid (TiOo) oder Cerdioxid (CeO₂) einer optischen Dicke von A/4 für den oberen Teil 12 der zweiten Schicht erreicht werden.

Sonach wird mit dem Aufbau dieser Ausführungsform zusätzlich zu der mit der ersten Ausführungsform erreichten Wirkung der im sichtbaren Bereich erreichbare Entspiegelungsbereich verbreitert, und man erhält Grün als Reflexionsfarbe, was wesentlich günstiger ist, wenn diese Ausführungsform bei Brillen oder dergleichen benutzt wir^ _{9 8 8 1 ; 0} g _{1 Q}

Es sei nun die vierte Ausführungsform (Fig. 4) beschrieben. Wie bei der dritten Ausführungsform wird eine 1 bis 5 Mikrometer dicke Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) auf einem CR-39-Substrat 2 erzeugt, um die erste Schicht 4 großer Dicke zu erhalten. Sodann folgt eine Schicht aus Aluminiumoxid (Al₂O,) einer optischen Dicke von λ/4 für den unteren Teil 6 der zweiten Schicht, gefolgt von einer Schicht aus Zirkonoxid (ZrO₂) oder Titandioxid (TiOp) einer optischen Dicke von λ/4 für den oberen Teil 16 der zweiten Schicht. Hieran schließt sich eine Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) einer optischen Dicke von λ/4 als die dritte Schicht 8 an. Auch bei dieser Ausführungsform muß die für die dritte Ausfuhrungsform geltende Bedingung (A) erfüllt sein.

Fig. 27 zeigt den spektralen Reflexionsfaktor für den Fall einer 3 Mikrometer dicken ersten Schicht 4. Wie bei der dritten AuGführungnform erhält man auch für die vorliegende Ausführungsform einen verbreiterten Entspiegelung.sbereich innerhalb des sichtbaren Bereiches und als Reflexionsfarbe Grün, was zur Entspiegelung von Brillen und dergleichen günstiger ist.

Bei der fünften Ausführungsform (Fig. 5) ist die obere Teilschicht 16 der zweiten Schicht der vierten Ausführungsform (Fig. 4), die aus ZrO₂ oder TiO₂ besteht und eine Dicke von λ/4 besitzt, nochmals in zwei Schichten 20 und 21 unterteilt, die

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ims ZrOp oder TiO₂ bestehen und je eine Schichtdicke von λ/4 haben. Ansonsten entspricht der Aufbau der fünften Ausführungsform dem der vierten Ausführungsform.

Fünf Beispiele der fünften Ausführungsform sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben (in der Tabelle sind die drei Teilschichten 6, 20 und 21 der zweiten Schicht als 2., 3. und

4. Schicht geführt und ist die dritte Schicht 8 aus SiOp als

5. Schicht bezeichnet).

	1.	Schicht.	Material	Schichtdicke	Brechungs index
	2. 3. 4.	Schicht Schicht Schicht	SiO₂	1 pm	1,47
Beispiel 11	5.	Schicht	Al₂O₃ ZrO₂ ZrO₂	λ/4 λ/4 λ/4	1,60 1,94 1,98
	1.	Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
	2. 3. 4.	Schicht Schicht Schicht	SiO₂	2 pm	1,47
Beispiel 12	5.	Schicht	Al₂O₃ ZrO₂ ZrO₂	λ/4 λ/4 λ/4	1,60 1,94 1,98
		SiO₂	λ/4	1,46

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	1.	Schicht	Material	Schichtdicke	Brechungs index
	2. 3. 4.	Schicht Schicht Schicht	SiO₂	3 pn	1,47
Beispiel 13	5.	Schicht	Al₂O₃ ZrO₂ ZrO₂	λ/4 λ/4 λ/4	1,60 1,94 1,98
	1.	Schicht	SiO₂	λ/4	1,46
	2. 3. 4.	Schicht Schicht Schicht	SiO₂	4 um	1,47
Beispiel 14	5.	Schicht	Al₂O₃ ZrO₂ ZrO₂	Λ/4 λ/4 λ/4	1,60 1,94 1,98
	1.	Schicht	SiO₂	Λ/4	1,46
	2. 3. 4.	Schicht Schicht Schicht	SiO₂	5 ^im	1,47
Beispiel 15	5.	Schicht	Al₂O₃ ZrO₂ ZrO₂	λ/ζ, λ/4 Λ/4	1,60 1,94 1,98
		SiO₂	λ/4	1,46

Der spektrale Reflexionsfaktor der Beispiele 11, 12, 13, 14 und 15 sind in den Fig. 28, 29, 30, 31 bzw. 32 v/iedergegeben. Man sieht, daß mit dieser Ausführungsform ein noch besseres Verhalten des spektralen Reflexionsfaktors als bei der vierten Ausführungsform erreichbar ist.

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Wie man aus den Kurven für den spektralen Reflexionsfaktor bei den verschiedenen Ausführungsformen sieht, liefert entsprechend der Erfindung die Verwendung einer 1 bis 5 Mikrometer dicken Dickschicht als die erste Schicht einen Antireflexbelag für ein Kunststoffsubstrat einer Belagsgesamtdicke von etwa gleichfalls 1 bis 5 Mikrometer, der einen ausgezeichneten spektralen Reflexionsfaktor besitzt, gute mechanische Festigkeit und hohes Ilaftungsvermögen aufweist und alterungsunempfind lich ist.

Das Ilaftungsvermögen des gesamten Antireflexbelages kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß die Dicke der ersten Schicht auf 1 bis 3 Mikrometer, insbesondere auf 1 bis 1,5 Mikrometer beschränkt wird.

Bei der dritten und vierten Ausführungsform ist die erste Schicht als ausschließlich Siliciumdioxid (SiOp) enthaltend beschrieben. Zum Erhalt einer entsprechenden Wirkung kann die erste Schicht aber auch wie bei der zweiten Ausführungsform als Mischung von Siliciumdioxid (SiO₂) und Aluminiumoxid (AIpO^) vorliegen.

Wenn der ersten Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiOp) oder aus einer Mischung von Siliciumdioxid (SiOp) und Aluminiumoxid O,) aufgebaut ist, v/eiterhin ein kleiner Metall- oder Me-

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talloxidzusatz zugegeben wird, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Chrom, Titanmonoxid (TiO) oder Indiumtri- oxid (In₂O,), dann wird der resultierende optische Belag eine Farbe annehmen, die für den betreffenden Metallzusatz charakteristisch ist und den Lichtabsorptionseigenschaften dieses Metalles zuzuschreiben ist. Es ist daher möglich, ein optisches Bauteil mit jeder gewünschten Farbe herzustellen und darüberhinaus einen Antireflexbelag bereitzustellen, der als Folge des Metallzusatzes hochdauerhaft ist.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht (d. h. die oberste Schicht 8) aus Magnosiumfluorid (MgF₂) statt aus Siliciumdioxid (SiO₂) aufgebaut sein.

Man erhält also erfindungsgemäß einen Antireilexionsbelag mit einem ausgezeichneten spektralen Reflexionsfaktor, ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und Alterungsbeständigkeit und ausgezeichnetem Haftungsvermögen.

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Claims

BLUMBACH . WEScH · BERGEN . KRAMER ZWIRNER - HIRSCH . BREHM PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND V/IESBADEN 2728127 Patentconsull Radeckeslraße 43 SCOU München 60 Telelon (039) 883o03/883A0< Telex 05-212313 Telegramme Patente onsult Patenlconsull Sonnenberger Straße *3 6200 Wiesbaden Telefon (0612)) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsul: Nippon Kogaku K. K. Tokyo, Japan Case 354 Antireflexbelag für ein Kunatstoffsubntrat Patentansprüche

1. Antireflexbelag für ein Kunststoffsubstrat gekennzeichnet durch eine erste Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiOp) gebildet ist, das auf das Substrat in einer geometrischen Dicke von 1 bis 5 Mikrometer aufgedampft ist,

eine zweite Schicht, die aus Aluminiumoxid (AlpO_v) gebildet 1st, das auf die erste Schicht in einer optischen Dicke von λ/4 aufgedampft ist, und

eine dritte Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiOp) oder Magnesiumfluorid (MgF₂) gebildet ist, das auf die zweite Schicht in einer optischen Dicke von λ/4 aufgedampft ist.

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Cipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch D>pl.-Ing. · M. P. Brehm Di-jl.-Chom. Or. phil. na'. Wiesbaden: P. G Blumbach Dipl.-Ing. · f. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. DIpI.-W-Ing.

ORIGINAL INSPECTED

2. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht 1 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter und dritter Schicht 1,47; 1,60 bzw. 1,46 betragen.

3. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste .Schicht 2 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zv/eiter und dritter Schicht 1,47; 1,60 bzv/. 1,46 betragen.

4. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 3 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zv/eiter und dritter Schicht 1,47; 1,60 bzw. 1,46 betragen.

5. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η . e i c h η e t , daß die erste Schicht 4 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter und dritter Schicht 1,47; 1,60 bzw. 1,46 betragen.

6. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 5 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter und dritter Schicht 1,47; 1,60 bzw. 1,46 betragen.

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7. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht als Mischung von Siliciumdioxid (SiOp) und Aluminiumoxid (AIpO,) vorliegt, die aus verschiedenen Quellen derart aufgedampft sind, daß in Richtung auf die zweite Schicht hin der SiO₂~Gehalt abnimmt und der Al₂0,-Gehalt zunimmt.

8. Antireflexbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des dem Substrat benachbarten Teils der ersten Schicht von 1,47 bis 1,49 reicht, daß der Brechungsindex des der zv.'eiten Schicht benachbarten Teils der ersten Schicht von 1,45 bis 1,47 reicht, daß der Brechungsindex der zweiten Schicht zwischen 1,51 und 1,63 gelegen ist und daß der Brechungsindex der dritten Schicht 1,46 oder weniger beträgt.

9. Antireflexbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Schicht zwischen die zweite und dritte Schicht eingefügt und entweder aus Zirkonoxid (ZrO₂) oder aus Titandioxid (TiO₂) gebildet ist, daß die vierte Schicht eine optische Dicke von λ/2 besitzt und daß die erste, zweite und vierte Schicht die folgende Bedingung erfüllen

n₁ < n₂ 4 n₄

wobei n^, n₂ und n^ die Brechungsindices der ersten, z\veiten, bzw. vierten

10. Antireflexbelag nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die vierte Schicht aus entv/eder Zirkonoxid (ZrO₂) oder aus Titandioxid (TiO₂) gebildet ist und zwei Schichten, nämlich eine vierte und eine fünfte Schicht, umfaßt, deren optische Dicken je λ/4 betragen.

11. Antireflexbelag nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht ein Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter, vierter, fünfter und dritter Schicht 1,47; 1,60; 1,94; 1,98 bzw. 1,46 botragen.

12. Antireflexbelag nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 2 Mikrometer dick ict und daß die Brechungsindices von erster, zweiter, vierter, fünfter und dritter Schicht 1,47; 1,60; 1,94; 1,98 bzw. 1,46 betragen.

13. Antireflexbelag nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 3 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter, vierter, fünfter und dritter Schicht 1,47; 1,60; 1,94; 1,98 bzw. 1,46 betragen.

14. Antireflexbelag nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 4 Mikrometer

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dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter, vierter, fünfter und dritter Schicht 1,47; 1,60; 1,94; 1,98 bzw. 1,46 betragen.

15. Antireflexbelag nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht 5 Mikrometer dick ist und daß die Brechungsindices von erster, zweiter, vierter, fünfter und dritter Schicht 1,47; 1,60; 1,94; 1,98 bzw. 1,46 betragen.

16. Antireflexbelag für ein Kunststoffsubstrat gekennzeichnet durch eine erste Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiOp) gebildet ist, das auf das Substrat in einer geometrischen Dicke von 1 bis 5 Mikrometer aufgedampft ist,

eine zweite Schicht, die aus Siliciumdioxid (SiOp), Zirkondioxid (ZrO₂) oder Titantrioxid (Ti₂O₃) gebildet ist und eine optische Dicke von λ/4 besitzt, eine dritte Schicht, die aus Zirkonoxid (ZrO₂), Titantrioxid (Ti₂O,), Titandioxid (TiO₂) oder Cerdioxid (CeO₂) gebildet st und eine optische Schichtdicke von λ/4 besitzt, eine vierte Schicht, die aus entweder Siliciumdioxid (SiO₂) oder Magnesiumfluorid (MgF₂) gebildet ist und eine optische Dicke von λ/4 besitzt,

wobei die erste, zweite, dritte und vierte Schicht die folgenden Bedingungen erfüllen:

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C n₂ C η- und

^l _ JE |i -ΠΓο η, Πλ ^ 1 + if"Ro '

mit η,, rip, n^ und n< = Brechungsindices von erster, zweiter, dritter bzv/. vierter Schicht, Ro = Reflexionsfaktor des Antireflexbelages bei einer gewünschten Wellenlänge λ.

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