DE3434583C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antireflexbeschichtung für ein
optisches Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
sowie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.
Aus der US-PS 39 58 042 ist eine Antireflexbeschichtung für
ein Glassubstrat bekannt, die eine Substanz mit niedrigem
und eine Substanz mit hohem Brechungsindex enthält, wobei
unter anderem MgF₂ als Substanz mit niedrigem
Brechungsindex und ein Oxid wie TiO, TiO₂, ThO₂, ZrO₂ als
Substanz mit hohem Brechungsindex verwendet wird. Die
Beschichtung wird durch Aufdampfen von Fraktionen des
Gemisches hergestellt. Da vor der Beschichtung mit MgF₂
eine Erwärmung des Substrats auf 300°C erforderlich ist,
ist eine derartige Antireflexbeschichtung nicht für ein
Kunststoffmaterial geeignet, weil dieses durch die
Erwärmung beschädigt würde.
Aus der US-PS 39 84 581 ist eine Antireflexbeschichtung für
ein Substrat aus Kunststoffmaterial bekannt, wobei für die
Beschichtung ein Gemisch aus Siliciumoxid und einer
Substanz mit höherem Brechungsindex verwendet wird. Es wird
angegeben, daß zwar eine Schicht mit MgF₂ in einer
Antireflexbeschichtung enthalten sein kann, nicht jedoch in
dem Fall, in dem das Substrat aus Kunststoffmaterial
besteht.
In "Physics of Thin Films", G. Hass u. a. Vol. 8, 1975, S.
51 bis 67, wird der Brechungsindex dielektrischer Gemische
beschrieben, wobei ein Verfahren zur Festlegung eines
Wertes des Brechungsindex eines Gemisches angegeben wird.
Schließlich ist aus der US-PS 41 08 751 bekannt, einen
Ionenstrahl auf ein Target zu richten, das aus einem auf
ein Substrat aufzudampfenden Material besteht, und
hierdurch einen Sekundärstrahl aus Neutronen oder Molekülen
zu bilden, die aus dem Target und den ionisierten Partikeln
gesputtert werden, wobei die beschleunigten ionisierten
Partikel die Substratoberfläche sputtern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Antireflexbeschichtung der eingangs angegebenen Art so
auszubilden, daß sie auch für ein Substrat aus
Kunststoffmaterial geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im
Kennzeichen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 gelöst. Es
wird als Beschichtungsmaterial ein Gemisch aus MgF₂ und
SiO₂ verwendet, die jeweils einen niedrigen Brechungsindex
aufweisen, wobei man einen Brechungsindex erhält, der sich
nicht stark von demjenigen von MgF₂ unterscheidet. Man
erhält somit eine Antireflexbeschichtung für ein
Kunststoffmaterial, die MgF₂ enthält, was bisher nur für
ein Glassubstrat als möglich angesehen wurde. Die sich
ergebende Beschichtung haftet sehr gut am
Kunststoffsubstrat und ist sehr schlag-, kratz- und
wetterfest.
Es ist bekannt, daß Fluoride wie MgF₂ keine dichte
Beschichtung bilden und sich leicht vom Substrat nach dem
Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ablösen, da die
innere Zugbeanspruchung, verglichen mit dem Haftvermögen,
am Substrat groß ist. Durch die Verwendung von 10 bis 30%
SiO₂ erhält man eine Beschichtung mit hohem Haftvermögen
nach dem Aufdampfen in Vakuum bei Raumtemperatur. Liegt die
Menge an SiO₂ bei unter 10%, so löst sich die aufgedampfte
Beschichtung leicht vom Substrat, während bei einem Anteil
über 30% die reflexvermindernde Wirkung nicht erhalten
werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
weiteren Ansprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht
ein Ausführungsbeispiel einer aus einer
einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden
Beschichtung auf einem Substrat,
Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum
bei Raumtemperatur,
Fig. 3 und 4 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung
gemäß Fig. 1 auf verschiedenen Substraten,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels der
aus einer einzigen Schicht
bestehenden reflexvermindernden Beschichtung
auf einem Substrat,
Fig. 6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur,
Fig. 7 und 8 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung
gemäß Fig. 5 auf verschiedenen Substraten,
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels einer
aus drei Schichten bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung auf einem
Substrat,
Fig. 10 und 11 die Kennlinien der spektralen Remission
der in Fig. 9 dargestellten, aus drei
Schichten bestehenden reflexvermindernden
Beschichtung auf verschiedenen Substraten,
Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels einer
aus drei Schichten bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung
auf einem Substrat,
Fig. 13 und 14 die Kennlinien der spektralen Remission
der in Fig. 12 dargestellten, aus drei
Schichten bestehenden reflexvermindernden
Beschichtung auf verschiedenen Substraten,
Fig. 15 und 16 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung
aus MgF₂ und 5% SiO₂ auf verschiedenen
Substraten,
Fig. 17 und 18 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung
aus MgF₂ und 40% SiO₂ auf verschiedenen
Substraten und
Fig. 19 und 20 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus drei Schichten bestehenden
reflexvermindernden Beschichtung aus
CeF₃-CeO₂-MgF₂ auf verschiedenen Substraten.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflexvermindernde
Beschichtung 12 auf einem Substrat 11 für ein
optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.
A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von
1,502 diente als Substrat 11 und wurde in der Drehkuppel
23 einer Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in
Fig. 2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das
dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben
wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das Substrat
11 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 22 aufgedampft.
In diesem Fall betrug das Endvakuum in der Kammer
8 × 10-6-2 × 10-6 Torr. Die in dieser Weise gebildete reflexvermindernde
aufgedampfte Beschichtung 12 b hatte einen
Brechungsindex von 1,389
mit einer ausgezeichneten spektralen Remission, wie
es in Fig. 3 dargestellt ist.
Es wurden anschließend die Kratzbeständigkeit, die Wärmefeuchtigkeitsbeständigkeit,
die Lösungsmittelbeständigkeit
und die Haftfestigkeit bei der reflexvermindernden aufgedampften
Beschichtung 12 b geprüft, wobei sich die Ergebnisse
zeigten, die in der später folgenden Tabelle 1 aufgeführt
sind.
Die Oberfläche des Substrates 11 wurde mit einem Reinigungstuch
unter einer Belastung von etwa 1 kg zwanzigmal abgerieben,
woraufhin der Abtrieb optisch bewertet wurde. Die Abriebfestigkeit
wurde in fünf Stufen A-E nach Maßgabe des Beschädigungsgrades
bewertet, wobei der Zustand ohne Abrieb mit S
bezeichnet ist.
Diese Prüfung erfolgte nach dem Verfahren gemäß Japanischer
Industrie-Norm JIS K-5400.
Die aufgedampfte Beschichtung 12 b wurde einer wiederholten
zyklischen Prüfung bei einer Temperatur von -40°C bis +80°C
oder einer Feuchtigkeit von 95% drei Tage lang ausgesetzt, um
das Auftreten von Rissen zu messen.
Die aufgedampfte Beschichtung 12 b wurde mit einem Reinigungstuch,
das Äthanol oder Methanol enthielt, zehnmal abgerieben, um
das Auftreten von Rissen zu messen.
Ein Klebeband (Breite: 15 mm) wurde in ausreichendem Maße auf
die aufgedampfte Beschichtung 12 b geklebt und dann sofort
abgezogen, nachdem das Ende des Bandes unter einem Winkel
von 45° hochgezogen war, wobei die Ablösung der aufgedampften
Beschichtung 12 b optisch beobachtet wurde, um die Haftfestigkeit
zu bewerten.
Aus den in der Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt sich,
daß die aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12 b ausgezeichnete
Eigenschaften als optisches Bauteil, wie beispielsweise
eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit oder Beständigkeit
und ähnliches zusätzlich zu verbesserten optischen Eigenschaften
hat.
B: Als Substrat 11 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz
mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,499
benutzt, wobei das gleiche Verfahren, wie es
oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine
aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12 c mit einem
Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung
12 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und verbesserte Eigenschaften
für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt
ist.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflexvermindernde
Beschichtung 32 auf einem Substrat 31 für ein
optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.
A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von
1,502 wurde als Substrat 31 benutzt und in der Drehkuppel
4 einer Vakuumaufdampfkammer 41 einer Vorrichtung zum Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in
Fig. 6 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das
dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben
wurde, als Aufdampfmaterial 45 benutzt und auf das Substrat
31 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 42 aufgedampft.
In diesem Fall betrug das Endvakuum im Inneren der
Kammer 41 6 × 10-6-2 × 10-5 Torr und es wurde ein Ar-Plasmaionenstrahl
46 von einer Ar-Ionenquelle 43 mit einem Ladedruck
von 2-8 × 10-5 Torr auf das Substrat 31 gestrahlt.
Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde
Beschichtung 32 b hatte einen Brechungsindex von 1,389.
Sie zeigte eine
ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 7 dargestellt
ist.
Die Eigenschaften der aufgedampften Beschichtung 32 b wurden
durch die gleichen Prüfungen, wie beim Beispiel 1, gemessen,
wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden. Aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt
sich, daß die Haltbarkeit oder Dauerhaftigkeit der aufgedampften
Beschichtung als optisches Bauteil weiter durch die
Bestrahlung mit dem Ar-Plasmaionenstrahl während der Vakuumaufdampfung
bei Raumtemperatur verbessert wurde.
B: Als Substrat 31 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz
mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,499
verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es
oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine
aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 32 c mit einem
Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung
32 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission,
wie es in Fig. 8 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften
für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle
1 aufgeführt ist.
Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, wurde eine aus drei Schichten
bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht 53, einer
zweiten Schicht 54 und einer dritten Schicht 55 als härtbare
reflexvermindernde Beschichtung 52 auf einem Substrat
51 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet:
A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von
1,502 diente als Substrat 51 verwandt und in der Drehkuppel
23 in der Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in
Fig. 2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch,
das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem CeF₃ zugegeben
wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das
Substrat 51 bei Raumtemperatur mittels Hilfe der Elektronenkanone
22 aufgedampft, um die erste Schicht 53 mit einem Brechungsindex
(α-Stahl) von 1,625 und einer optischen
Schichtstärke von 125 mµ auszubilden. Anschließend wurde ein
Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem
CeO₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei
dasselbe Verfahren, wie bei der Bildung der ersten Schicht
53 wiederholt wurde, um eine zweite Schicht 54 mit einem
Brechungsindex von 2,02 und einer optischen Schichtstärke
von 250 mµ auf der ersten Schicht 53 auszubilden. Danach wurde
ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂
dem MgF₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei
dasselbe Verfahren, wie bei der Ausbildung der ersten
Schicht 53, wiederholt wurde, um eine dritte Schicht 55 mit
einem Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke
von 125 mµ auf der zweiten Schicht 54 auszubilden.
Während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur zur
Bildung der ersten bis dritten Schicht lag das Endvakuum im
Inneren der Kammer 21 bei 6 × 10-6-2 × 10-5 Torr.
Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde
Beschichtung 52 b aus der ersten bis dritten Schicht zeigte
eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 10
dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das
optische Bauteil, wie es sich aus den Ergebnissen der Tabelle
1 ergibt, die durch dieselben Prüfungen erhalten wurden,
wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
B: Als Substrat 51 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz
mit einem Brechungsindex von 1,499
verwandt, wobei das gleiche Verfahren, wie es oben unter A
beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte
reflexvermindernde Beschichtung 52 c aus der ersten bis dritten
Schicht auszubilden. Die aufgedampfte Beschichtung 52 c
zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in
Fig. 11 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften
für das optische Bauteil, wie es in Tabelle 1 aufgeführt ist.
Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, wurde eine aus drei
Schichten bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht
63, einer zweiten Schicht 64 und einer dritten Schicht 65
als härtbare reflexvermindernde Beschichtung 62 auf einem
Substrat 61 für ein optisches Bauteil in der folgenden
Weise ausgebildet.
A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,502
wurde als Substrat 61 benutzt und in der Drehkuppel 44 in
der Vakuumaufdampfkammer 41 einer Vorrichtung zum Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 6
dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das
dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30% SiO₂ dem CeF₃ zugegeben
wurde, als Aufdampfmaterial 45 verwandt und auf das
Substrat 61 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone
42 aufgedampft, um eine erste Schicht 63 mit einem Brechungsindex
(α-Strahl) von 1,625 und einer optischen Schichtstärke
von 125 mµ auf dem Substrat 61 auszubilden. Anschließend
wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis
30% SiO₂ dem CeO₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial
verwandt, wobei derselbe Arbeitsvorgang wie bei der Ausbildung
der ersten Schicht 63 wiederholt wurde, umd die
zweite Schicht 64 mit einem Brechungsindex von 2,02 und
einer optischen Schichtstärke von 250 mµ auf der ersten
Schicht 63 auszubilden. Danach wurde ein Gemisch, das dadurch
erhalten wurde, daß 10 bis 30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben
wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei derselbe
Arbeitsvorgang wie bei der Bildung der ersten Schicht 63
wiederholt wurde, um die dritte Schicht 65 mit einem
Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke
von 125 mµ auf der zweiten Schicht 63 auszubilden. Während
des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur zur Ausbildung
der ersten bis dritten Schicht betrug das Endvakuum
im Inneren der Kammer 41 6 × 10-6 bis 2 × 10-5 Torr. Ein
Ar-Plasmaionenstrahl 46 wurde von einer Ar-Ionenquelle 43
mit einem Ladedruck von 2-8 × 10-5 Torr auf das Substrat
61 gestrahlt.
Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde
Beschichtung 62 b aus der ersten bis dritten Schicht
zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in
Fig. 13 dargestellt ist. Weiterhin waren die Dauerhaftigkeit
und Beständigkeit der aufgedampften Beschichtung als
optisches Bauteil durch die Bestrahlung mit dem Ar-Plasmaionenstrahl
während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur
weiter verbessert, wie es anhand der Ergebnisse
der Tabelle 1 ersichtlich ist, die bei denselben Prüfungen
erhalten wurde, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
B: Als Substrat 61 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz
mit einem Brechungsindex von 1,499
verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter
A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte
reflexvermindernde Beschichtung 62 c aus der ersten bis
dritten Schicht auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung
62 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es
in Fig. 14 dargestellt ist und hatte verbesserte Eigenschaften
für das Bauelement, wie es sich aus der Tabelle 1
ergibt.
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde,
wurde wiederholt, wobei A: Diäthylglycol-bis-allylcarbonat
und B: ein Acrylharzformteil als Substrat
für das optische Bauteil mit der Ausnahme verwandt wurde,
daß ein Gemisch als Aufdampfmaterial diente, das dadurch
erhalten wurde, daß 5% SiO₂ dem MgF₂ zugesetzt wurde. Die
in dieser Weise erhaltenen aufgedampften reflexvermindernden
Beschichtungen 70 b und 70 c hatten denselben
Berechungsindex und dieselbe optische Schichtstärke wie beim
Beispiel 1 und zeigten eine spektrale Remission, die im
wesentlichen gleich der der Fig. 3 und 4 ist, wie es
in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist. Es ist
zwar die Bildung einer Beschichtung ohne Risse möglich,
die Haftfestigkeit, Wetterbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit
sind jedoch als Eigenschaften des optischen
Bauteiles schlecht, wie es sich aus den Ergebnissen der
Tabelle 1 ergibt, die mit denselben Prüfungen erhalten wurden,
wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde,
wurde wiederholt, indem ein Gemisch, das dadurch erhalten
wurde, daß 40% SiO₂ dem MgF₂ zugesetzt wurde, als Verdampfungsmaterial
benutzt wurde, um härtbare, aufgedampfte,
reflexvermindernde Beschichtungen 80 b, 80 c mit einem
Berechungsindex von 1,406 bis 1,411 auf Substraten aus
Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und einem Acrylharzspritzgußteil
jeweils zu bilden.
Verglichen mit dem Beispiel 1 liegen die in dieser Weise
erhaltenen Beschichtungen um etwa 0,4% in der spektralen
Remission höher und es zeigen die erhaltenen Beschichtungen
eine Streuung in der Reproduzierbarkeit der spektralen
Remission, wie es in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist,
da SiO₂ in einer Menge von mehr als 40% zugegeben wurde.
Wenn beim Elektronenstrahlaufdampfen die Intensität des
Elektronenstrahls oder die Aufdampfgeschwindigkeit groß
ist, treten leicht Risse in der aufgedampften Beschichtung
während der Herausnahme des beschichteten Teils von der
Kammer in die Umgebungsluft auf. Die Beschichtung kann
weiterhin leicht mit dem Klebeband selbst bei der Haftfestigkeitsprüfung
abgelöst werden.
Es tritt insbesondere die ernste Schwierigkeit auf, daß die
Wärmeleitfähigkeit rapid abnimmt, was dazu führt, daß die
Verdampfungsgeschwindigkeit oder die Aufdampfgeschwindigkeit
instabil wird und folglich große Teilchen des Aufdampfmaterials
auf dem Substrat haften, was das Aussehen der
Beschichtungen unannehmbar macht, wenn SiO₂ in einem Anteil
von mehr als 40% im Aufdampfmaterial vorliegt. Das heißt,
daß es schwierig ist, die Bedingungen für die Ausbildung
der Beschichtung vor der Messung der aufgedampften Beschichtung
zu steuern, die aus einem Aufdampfmaterial mit
40% SiO₂ erhalten wird. Die aufgedampfte Beschichtung wird
weiterhin bei einer Prüfung ihres Aussehens leicht unannehmbar
und in ihren Eigenschaften für ein optisches Bauteil
unzureichend.
Dasselbe Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde,
wurde wiederholt, indem nur MgF₂ statt eines Gemisches aus
MgF₂ und SiO₂ als Aufdampfmaterial zur Bildung von aufgedampften
reflexvermindernden Beschichtungen auf Substraten
aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und einem
Acrylharzspritzgußteil verwandt wurde.
Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen hatten im
wesentlichen die gleichen spektralen Remissionen, wie sie
in den Fig. 15 und 16 dargestellt sind und sehr schlechte
Eigenschaften für optische Bauteile, wie es sich aus Tabelle
1 ergibt.
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 3 beschrieben wurde,
wurde wiederholt, um härtbare, aufgedampfte, reflexvermindernde
Beschichtungen mit einem Aufbau aus drei Schichten
100 b und 100 c auf Substraten aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat
und einem Acrylharzspritzgußteil
mit der Ausnahme auszubilden, daß nur CeF₃ als Aufdampfmaterial
für die ersten Schicht, nur CeO₂ als Aufdampfmaterial
für die zweite Schicht und nur MgF₂ als Aufdampfmaterial
für die dritte Schicht benutzt wurden und kein
SiO₂ jedem dieser Aufdampfmaterialien zugegeben wurde.
Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen 100 b
und 100 c zeigten die in den Fig. 19 und 20 dargestellten
spektralen Remissionen und hatten sehr schlechte Eigenschaften
für optische Bauteile, wie es in der Tabelle 1
dargestellt ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann eine
reflexvermindernde Beschichtung auf dem Substrat für ein
optisches Bauteil dadurch ausgebildet werden, daß ein Gemisch,
das dadurch erhalten wird, daß 10 bis 30% SiO₂ einem
Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Eigenschaft, wie
MgF₂ zugegeben wird, zur Bildung
wenigstens einer Schicht im Vakuum bei Raumtemperatur
durch Elektronenstrahlerwärmung aufgedampft wird, wobei erforderlichenfalls
mit einem Ar-Plasmaionenstrahl bestrahlt
wird. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:
- (I) Die reflexvermindernde Beschichtung mit einer hohen Haftfestigkeit kann auf einem Substrat wie warmhärtendem Harz, Spritzgießharz und ähnlichem Material, das für optische Bauteile üblich ist, durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden. Das heißt, daß sich die Beschichtung beim entsprechenden Test mit einem Klebeband nach der Ausbildung der Beschichtung nicht ablöst.
- (II) Die Härte ist hoch. Das heißt, daß die Beschichtung mit hoher Abriebfestigkeit durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden kann. Siliziumoxid, insbesondere Si < 0 in Atomprozent, ist nur ein Aufdampfmaterial, das eine hochfeste Beschichtung durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur verglichen mit anderen Aufdampfmaterialien liefert. Durch Zugabe dieses Oxids zu einem Fluorid oder einem ähnlichen Material mit guter Haftfestigkeit in einem Anteil von 10 bis 30% kann eine Beschichtung mit hoher Härte (höhere Abriebfestigkeit) durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten werden. Reflexvermindernde Beschichtungen mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften und hohere Dauerhaftigkeit können in Form einer einzigen Schicht unter Verwendung eines Gemisches aus MgF₂ und 10 bis 30% SiO₂ durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden, während reflexvermindernde Beschichtungen mit Mehrschichtaufbau und ausgezeichneter Härtbarkeit, Haftfestigkeit, Rißbeständigkeit dadurch ausgebildet werden können, daß 10 bis 30% SiO₂ jedem Fluorid, Oxid und ähnlichem Material beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur zugegeben wird.
- (III) Eine Beschichtung mit höhere Wärmebeständigkeit
(Wärmeschockbeständigkeit über einen Bereich von einer
niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur) und
einer hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit kann durch Aufdampfen
im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden.
Wenn das Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur unter Verwendung von nur MgF₂ erfolgt, wird eine Beschichtung mit ausgezeichneter Haftfestigkeit und Härte erhalten, die jedoch brüchig ist und bei einer wiederholten Änderung von einer niedrigen Temperatur (-40°) auf eine hohe Temperatur (+80°) Risse bildet. Wenn 10 bis 30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wird, hat die Beschichtung nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur eine hohe Viskosität und eine ausgezeichnete Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. - (IV) Die Lösungsmittelbeständigkeit ist verbessert. Das heißt, daß durch Zugabe von 10 bis 30% SiO₂, das eine gute Lösungsmittelbeständigkeit hat, zum Fluorid, zum Oxid oder zu einem ähnlichen Material mit einer schwachen Lösungsmittelbeständigkeit, die Beschichtung nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur eine ausgezeichnete Lösungsmittelbeständigkeit hat und zu keiner Rißbildung gegenüber einem Lösungsmittel, wie Äthanol, Methanol oder ähnlichen oder zu einem Ablösen aufgrund eines Abbaues neigt.
- (V) Es tritt keine Abnahme der optischen Eigenschaften auf. Selbst wenn SiO₂ (10 bis 30%) dem Fluorid oder Oxid zur Verwendung bei der Bildung der einzelnen Schicht oder der Mehrfachschicht zugegeben wird, ändert sich der Brechungsindex nicht, wobei die Dauerhaftigkeit und Festigkeit ohne eine Änderung der optischen Eigenschaften (spektrale Remission) verbessert werden können.
- (VI) Durch Zugabe von 10 bis 30% SiO₂ zum Aufdampfmaterial wird eine Dauerhaftigkeit und Beständigkeit beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten, die gleich der Dauerhaftigkeit und Beständigkeit bei dem herkömmlichen Warmbeschichtungsverfahren ist. Wenn weiterhin ein Ar-Ionenstrahl auf das Substrat während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur gestrahlt wird, wird die Dauerhaftigkeit der Beschichtung noch weiter durch die synergistische Wirkung der Ionenbindung verbessert.
Claims (5)
1. Antireflexbeschichtung für ein optisches Substrat,
wobei die Beschichtung ein Gemisch aus MgF₂ und einem
Oxid enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat aus einem organischen Kunststoff
besteht und daß als Oxid 10 bis 30 Gew.-% SiO₂ vorhanden
sind.
2. Antireflexbeschichtung für ein optisches Substrat,
wobei die Beschichtung aus mehreren
aufeinanderfolgenden Schichten besteht, von denen eine
ein Gemisch aus MgF₂ und einem Oxid enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat aus einem organischen Kunststoff
besteht und daß auf diesem eine Schicht mit 10 bis 30 Gew.-%
SiO₂ und Rest MgF₂ aufgebracht ist, auf der
wenigstens eine weitere Schicht aus einem Gemisch aus
einem Fluorid oder einem Oxid und SiO₂ aufgebracht ist.
3. Antireflexbeschichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Schichten 10 bis 30 Gew.-% SiO₂
enthalten.
4. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunstharzsubstrat aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat,
Acrylharz, Polycarbonat, Acrylnitrilstyrencopolymer
oder Polystyren besteht.
5. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluorid aus der Gruppe CeF₃, NdF₃, PbF₃,
Na₃AlF₆, NaF, LiF und MgF₂ und das Oxid aus der Gruppe
CeO₂, ZrO₂, Ti₂O₃, TiO und Al₂O₃ gewählt ist.
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