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DE102007059886B4 - A method for producing a reflection-reducing layer and an optical element having a reflection-reducing layer - Google Patents

A method for producing a reflection-reducing layer and an optical element having a reflection-reducing layer Download PDF

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DE102007059886B4
DE102007059886B4 DE102007059886.8A DE102007059886A DE102007059886B4 DE 102007059886 B4 DE102007059886 B4 DE 102007059886B4 DE 102007059886 A DE102007059886 A DE 102007059886A DE 102007059886 B4 DE102007059886 B4 DE 102007059886B4
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layer
nanostructure
reflection
lacquer layer
lacquer
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Dr. Schulz Ulrike
Prof. Dr. Kaiser Norbert
Dr. Rose Klaus
Dr. Munzert Peter
Nancy Bollwahn
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Schicht auf der Oberfläche eines optischen Elements (1), wobei – eine UV-härtbare oder thermisch härtbare Lackschicht (2) im flüssigen Zustand auf die Oberfläche des optischen Elements (1) aufgebracht wird, – die Lackschicht (2) durch Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Tempern teilweise verfestigt wird, – nachfolgend mittels eines Plasmaätzprozesses eine Nanostruktur (6) an der Oberfläche der Lackschicht (2) erzeugt wird, und – nach der Erzeugung der Nanostruktur (6) die Lackschicht (2) durch weitere Bestrahlung mit UV-Licht oder durch weiteres Tempern vollständig ausgehärtet wird.Method for producing a reflection-reducing layer on the surface of an optical element (1), wherein - a UV-curable or thermally curable lacquer layer (2) is applied in the liquid state to the surface of the optical element (1), - the lacquer layer (2) is partially solidified by irradiation with UV light or by tempering, - subsequently a nanostructure (6) is produced on the surface of the lacquer layer (2) by means of a plasma etching process, and - after the production of the nanostructure (6), the lacquer layer (2) through further irradiation with UV light or by further annealing is completely cured.

Description

Zur Reflexionsminderung der Oberflächen von optischen Elementen werden herkömmlicherweise eine oder mehrere dielektrische Schichten auf das optische Element aufgebracht.For reflection reduction of the surfaces of optical elements, one or more dielectric layers are conventionally applied to the optical element.

Die Druckschrift US 2006/0019114 A1 beschreibt eine Antireflexschicht, die eine nanoporöse Schicht ist oder Nanopartikel aufweist.The publication US 2006/0019114 A1 describes an antireflective layer that is a nanoporous layer or has nanoparticles.

Die Druckschrift US 2004/0156983 A1 beschreibt das Aufbringen einer Hartschicht und einer nachfolgenden Antireflexschicht mittels Spincoating auf eine Linse.The publication US 2004/0156983 A1 describes the application of a hard layer and a subsequent antireflection layer to a lens by spin coating.

Die Druckschrift US 2003/0138555 A1 beschreibt die Herstellung von Mikrostrukturen an einer Oberfläche durch ein mechanisches Transferverfahren.The publication US 2003/0138555 A1 describes the production of microstructures on a surface by a mechanical transfer process.

Die Druckschrift DE 10318566 A1 beschreibt die Herstellung einer unregelmäßigen Nanostruktur in einem polymeren Werkstoff, die durch galvanische Abformung als Negativ in ein Werkzeug übertragen wird, mit dem die Nanostruktur mechanisch auf ein optisches Element übertragen wird.The publication DE 10318566 A1 describes the production of an irregular nanostructure in a polymeric material, which is transferred as a negative into a tool by means of galvanic molding, with which the nanostructure is mechanically transferred to an optical element.

Eine alternative Möglichkeit zur Verminderung der Reflexion eines optischen Elements ist aus der Patentschrift DE 10241708 B4 bekannt. Bei diesem Verfahren wird an der Oberfläche eines Kunststoffsubstrats mittels eines Plasmaätzprozesses eine Nanostruktur erzeugt, durch die die Reflexion des Kunststoffsubstrats vermindert wird. Die Druckschrift DE 10 2007 009 512 A1 beschreibt die Herstellung einer solchen reflexionsmindernden Nanostruktur in einer Antibeschlagschicht.An alternative possibility for reducing the reflection of an optical element is known from the patent specification DE 10241708 B4 known. In this method, a nanostructure is produced on the surface of a plastic substrate by means of a plasma etching process, by means of which the reflection of the plastic substrate is reduced. The publication DE 10 2007 009 512 A1 describes the production of such a reflection-reducing nanostructure in an anti-fogging layer.

Die Entspiegelung eines optischen Elements durch die Erzeugung einer Nanostruktur an dessen Oberfläche hat den Vorteil, dass eine geringe Reflexion über einen weiten Einfallswinkelbereich erzielt wird. Allerdings ist die Nanostruktur nur bedingt mechanisch beständig, so dass das Risiko besteht, dass die Nanostruktur zum Beispiel bei der Reinigung der Oberfläche beschädigt wird.The antireflection of an optical element by the creation of a nanostructure on its surface has the advantage that a low reflection is achieved over a wide angle of incidence range. However, the nanostructure is only partially mechanically resistant, so there is a risk that the nanostructure is damaged, for example, when cleaning the surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Schicht anzugeben, bei der sich die reflexionsmindernde Schicht durch eine Nanostruktur mit einer verbesserten mechanischen Beständigkeit auszeichnet.The invention has for its object to provide an improved method for producing a reflection-reducing layer, in which the reflection-reducing layer is characterized by a nanostructure with improved mechanical resistance.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Schicht auf der Oberfläche eines optischen Elements gemäß der Erfindung wird zunächst eine UV-härtbare oder thermisch härtbare Lackschicht im flüssigen Zustand auf die Oberfläche des optischen Elements aufgebracht, zum Beispiel durch Spincoating oder Tauchbeschichtung. Das Aufbringen der Lackschicht erfolgt also insbesondere nasschemisch.In a method for producing a reflection-reducing layer on the surface of an optical element according to the invention, first a UV-curable or thermally curable lacquer layer is applied in the liquid state to the surface of the optical element, for example by spin coating or dip coating. The application of the lacquer layer thus takes place in particular wet-chemically.

Die Lackschicht wird nach dem Aufbringen auf die Oberfläche des optischen Elements durch Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Tempern teilweise verfestigt. Die Lackschicht wird dabei vorteilhaft derart teilvernetzt, dass ein Materialabtrag durch ein Plasmaätzverfahren möglich ist.The lacquer layer is partially solidified after being applied to the surface of the optical element by irradiation with UV light or by annealing. The lacquer layer is advantageously partially crosslinked in such a way that a removal of material by a plasma etching process is possible.

Nach der teilweisen Verfestigung der Lackschicht wird eine Nanostruktur an der Oberfläche der Lackschicht erzeugt. Erst nach der Erzeugung der Nanostruktur wird die Lackschicht durch weitere Bestrahlung mit UV-Licht oder durch weiteres Tempern vollständig ausgehärtet.After partial solidification of the lacquer layer, a nanostructure is produced on the surface of the lacquer layer. Only after the generation of the nanostructure is the lacquer layer completely cured by further irradiation with UV light or by further tempering.

Dadurch, dass die Lackschicht durch Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Tempern zunächst teilweise verfestigt wird, ist es möglich, eine reflexionsmindernde Nanostruktur an der Oberfläche einer Lackschicht zu erzeugen, bei der dies im noch flüssigen Zustand oder nach der Aushärtung jeweils nicht möglich wäre.Because the lacquer layer is first partially solidified by irradiation with UV light or by tempering, it is possible to produce a reflection-reducing nanostructure on the surface of a lacquer layer in which this would not be possible in the still liquid state or after the curing.

Auf diese Weise kann vorteilhaft eine reflexionsmindernde Nanostruktur in einer Lackschicht erzeugt werden, die sich durch eine hohe mechanische Beständigkeit, insbesondere eine vergleichsweise hohe Härte, auszeichnet.In this way, it is advantageously possible to produce a reflection-reducing nanostructure in a lacquer layer, which is distinguished by high mechanical resistance, in particular a comparatively high hardness.

Die Lackschicht ist bevorzugt aus einem anorganisch-organischen Hybridpolymer gebildet. Vorzugsweise enthält die Lackschicht ein Siloxan. Besonders bevorzugt ist die Lackschicht aus dem Polymer Ormocer® gebildet, das sich durch eine hohe mechanische Beständigkeit auszeichnet. Auf diese Weise wird die Oberfläche des optischen Elements insbesondere vor mechanischen Beschädigungen, die beispielsweise bei der Reinigung der Oberfläche auftreten könnten, geschützt.The lacquer layer is preferably formed from an inorganic-organic hybrid polymer. Preferably, the lacquer layer contains a siloxane. Particularly preferably, the coating layer of the polymer Ormocer ® is formed, which is characterized by a high mechanical resistance. In this way, the surface of the optical element is protected, in particular, from mechanical damage which might occur, for example, when cleaning the surface.

Das Erzeugen der Nanostruktur in der teilvernetzten Lackschicht erfolgt mittels eines Plasmaätzverfahrens. Die Durchführung des Plasmaätzprozesses erfolgt vorteilhaft mittels eines Plasmas, das Argon und/oder Sauerstoff enthält. Der Plasmaätzprozess ist an sich aus der Patentschrift DE 10241708 B4 bekannt, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich hiermit durch Referenz aufgenommen wird.The nanostructure in the partially crosslinked lacquer layer is produced by means of a plasma etching process. The plasma etching process is advantageously carried out by means of a plasma which contains argon and / or oxygen. The plasma etching process is per se from the patent DE 10241708 B4 The disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Vor der Erzeugung der Nanostruktur mittels eines Plasmaätzverfahrens wird vorzugsweise eine dünne Schicht auf die teilweise verfestigte Lackschicht aufgebracht. Die dünne Schicht kann beispielsweise eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht sein. Insbesondere kann die dünne Schicht Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid enthalten. Before the production of the nanostructure by means of a plasma etching process, a thin layer is preferably applied to the partially solidified lacquer layer. The thin layer may be, for example, an oxide layer, a nitride layer or a fluoride layer. In particular, the thin layer may contain silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide or magnesium fluoride.

Die dünne Schicht weist vorteilhaft eine Dicke von nur 2 nm oder weniger auf. Das Aufbringen dieser dünnen Schicht vor der Durchführung des Plasmaätzprozesses hat den Vorteil, dass die dünne Schicht als Initialschicht für den Plasmaätzprozess wirkt und somit das Erzeugen einer Nanostruktur auch in Polymeren ermöglicht, bei denen dies ohne die zuvorige Aufbringung der dünnen Schicht nur schwer oder gar nicht möglich wäre.The thin layer advantageously has a thickness of only 2 nm or less. The application of this thin layer before carrying out the plasma etching process has the advantage that the thin layer acts as an initial layer for the plasma etching process and thus enables the creation of a nanostructure in polymers in which this is difficult or impossible without the previous application of the thin layer it is possible.

Die mittels des Plasmaätzprozesses erzeugte Nanostruktur erstreckt sich vorteilhaft von der Oberfläche der Lackschicht aus bis in eine Tiefe von 50 nm oder mehr in die Lackschicht hinein. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Nanostruktur von der Oberfläche der Lackschicht aus bis in eine Tiefe zwischen 80 nm und 600 nm in die Lackschicht hinein.The nanostructure produced by means of the plasma etching process advantageously extends from the surface of the lacquer layer to a depth of 50 nm or more into the lacquer layer. Particularly preferably, the nanostructure extends from the surface of the lacquer layer into the lacquer layer to a depth of between 80 nm and 600 nm.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach der Erzeugung der Nanostruktur eine hydrophobe oder eine hydrophile Schicht auf die Nanostruktur aufgebracht. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die Oberfläche des optischen Elements nicht nur entspiegelt wird, sondern auch hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist.In an advantageous embodiment of the invention, after the formation of the nanostructure, a hydrophobic or a hydrophilic layer is applied to the nanostructure. In this way, it is advantageously achieved that the surface of the optical element is not only anti-reflective, but also has hydrophobic or hydrophilic properties.

Als hydrophobe Schicht ist beispielsweise eine Schicht geeignet, die Silikon oder fluorhaltiges organisches Material enthält. Die hydrophobe Schicht kann beispielsweise eine Dicke zwischen 1 nm und 10 nm aufweisen.As the hydrophobic layer, for example, a layer containing silicone or fluorine-containing organic material is suitable. The hydrophobic layer may, for example, have a thickness between 1 nm and 10 nm.

Als hydrophile Schicht ist zum Beispiel eine Schicht aus einem Siliziumoxid, insbesondere SiO2, geeignet. Die Dicke der hydrophilen Schicht beträgt vorteilhaft zwischen 10 nm und 50 nm, besonders bevorzugt zwischen 30 nm und 40 nm. Das Aufbringen einer Siliziumoxidschicht hat den Vorteil, dass sie nicht nur hydrophile Eigenschaften hat, sondern gleichzeitig auch eine Hartschicht darstellt, die die Nanostruktur zusätzlich schützt. Aufgrund dieser Eigenschaft kann eine hydrophile Siliziumoxidschicht auch als zusätzliche Schicht unterhalb einer nachfolgenden hydrophoben Schicht aufgebracht werden.As a hydrophilic layer, for example, a layer of a silicon oxide, in particular SiO 2 , is suitable. The thickness of the hydrophilic layer is advantageously between 10 nm and 50 nm, particularly preferably between 30 nm and 40 nm. The application of a silicon oxide layer has the advantage that it not only has hydrophilic properties, but at the same time represents a hard layer which additionally adds to the nanostructure protects. Due to this property, a hydrophilic silicon oxide layer can also be applied as an additional layer below a subsequent hydrophobic layer.

Die hydrophile und/oder die hydrophobe Schicht können sowohl vor der vollständigen Aushärtung der Lackschicht als auch nach der vollständigen Aushärtung der Lackschicht aufgebracht werden.The hydrophilic and / or the hydrophobic layer can be applied both before complete curing of the lacquer layer and after complete curing of the lacquer layer.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den 1 und 2 näher erläutert.The invention will be described below with reference to an embodiment in connection with the 1 and 2 explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

1A bis 1F ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer reflexionsmindernden Schicht gemäß der Erfindung anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten und 1A to 1F An embodiment of a method for producing a reflection-reducing layer according to the invention based on schematically illustrated intermediate steps and

2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optisches Element mit einer reflexionsmindernden Schicht, das mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist. 2 a schematic representation of a cross section through an optical element with a reflection-reducing layer, which is produced by the method according to the invention.

Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt. Die Figuren sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.Identical or equivalent elements are shown in the figures with the same reference numerals. The figures are not to be considered as true to scale, but individual elements may be exaggerated to illustrate.

Wie in 1A dargestellt, wird bei einem ersten Zwischenschritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine UV-härtbare oder thermisch härtbare Lackschicht 2 auf ein optisches Element 1 aufgebracht. Das optische Element 1 besteht beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Insbesondere kann das optische Element Polymethylmetacrylat, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polycycloolefin, CR39, Polythiourethan, Polyethylenterephtalat (PET) oder Triacetylacetat (TAC) enthalten.As in 1A is shown, in a first intermediate step of a method according to the invention, a UV-curable or thermally curable lacquer layer 2 on an optical element 1 applied. The optical element 1 consists for example of glass or plastic. In particular, the optical element may include polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethersulfone, polycycloolefin, CR39, polythiourethane, polyethylene terephthalate (PET) or triacetyl acetate (TAC).

Die thermisch härtbare oder UV-härtbare Lackschicht 2 kann insbesondere aus einem anorganisch-organischen Hybridpolymer gebildet sein. Insbesondere kann die Lackschicht 2 ein Siloxan enthalten. Derartige Polymere zeichnen sich insbesondere durch eine vergleichsweise große Härte im vernetzten Zustand auf, das heißt, sie sind nach der Aushärtung durch eine thermische Behandlung oder Bestrahlung mit UV-Licht sehr beständig gegen mechanische Beschädigungen. Als Polymer für die Lackschicht 2 ist insbesondere ein Ormocer® geeignet.The thermally curable or UV-curable varnish layer 2 may in particular be formed from an inorganic-organic hybrid polymer. In particular, the lacquer layer 2 contain a siloxane. Such polymers are characterized in particular by a comparatively high hardness in the crosslinked state, that is, they are very resistant to mechanical damage after curing by thermal treatment or irradiation with UV light. As a polymer for the lacquer layer 2 In particular, an Ormocer ® is suitable.

Das Aufbringen der Lackschicht 2 auf das optische Element erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Lackschicht im flüssigen Zustand in einer Lösung auf die Oberfläche aufgebracht wird. Insbesondere kann Spincoating oder ein Tauchziehverfahren zum Aufbringen der Lackschicht eingesetzt werden.The application of the lacquer layer 2 The optical element is preferably formed by applying the lacquer layer in the liquid state in a solution to the surface. In particular, spin coating or a dip-drawing process can be used to apply the lacquer layer.

Bei dem in 1B dargestellten Zwischenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lackschicht 2 durch Bestrahlung mit UV-Licht oder eine thermische Behandlung teilweise verfestigt. ”Teilweise verfestigt” bedeutet in diesem Fall, dass das Polymer, aus dem die Lackschicht 2 gebildet ist, nur teilweise vernetzt wird. Die teilweise Verfestigung der Lackschicht 2 erfolgt vorzugsweise derart, dass in einem nachfolgenden Verfahrensschritt eine Nanostruktur an der Oberfläche der Lackschicht 2 mittels eines Plasmaätzverfahrens erzeugt werden kann.At the in 1B illustrated intermediate step of the method according to the invention is the paint layer 2 partially solidified by irradiation with UV light or a thermal treatment. "Partially solidified" in this case means that the polymer from which the lacquer layer 2 is formed, is only partially networked. The partial solidification of the lacquer layer 2 is preferably such that in a subsequent process step, a nanostructure on the surface of the lacquer layer 2 can be generated by a plasma etching.

Nach der teilweisen Verfestigung der Lackschicht 2 wird eine reflexionsmindernde Nanostruktur an der Oberfläche der Lackschicht 2 erzeugt. In der der linken Hälfte der 1C ist das Verfahren zur Herstellung der Nanostruktur dargestellt, wobei die rechte Hälfte der 1C zum Vergleich ein nicht erfindungsgemäßes Prägeverfahren zeigt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die reflexionsmindernde Nanostruktur an der Oberfläche der Lackschicht 2 durch Ionenbeschuss mittels einer Plasmaionenquelle 4, wie in der linken Hälfte der 1C dargestellt, erzeugt. Dabei kann beispielsweise ein Argon-Sauerstoff-Plasma verwendet werden. Ein derartiges Plasmaätzverfahren ist an sich aus der Druckschrift DE 10241708 B4 bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.After partial solidification of the lacquer layer 2 becomes a reflection-reducing nanostructure on the surface of the lacquer layer 2 generated. In the left half of the 1C is the process of producing the nanostructure shown, with the right half of 1C For comparison, a not according to the invention embossing method shows. In the method according to the invention, the reflection-reducing nanostructure becomes on the surface of the lacquer layer 2 by ion bombardment by means of a plasma ion source 4 as in the left half of the 1C represented, produced. In this case, for example, an argon-oxygen plasma can be used. Such a plasma etching is per se from the document DE 10241708 B4 is known and will therefore not be explained in detail here.

Bei der Herstellung der Nanostruktur mittels eines Plasmaätzverfahrens wird bevorzugt vor der Durchführung des Plasmaätzprozesses eine dünne Schicht 3 auf die zuvor teilweise verfestigte Lackschicht 2 aufgebracht. Die dünne Schicht 3 ist vorzugsweise eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht. Insbesondere sind dünne Schichten aus TiO2, SiO2, MgF2 oder aus einem Siliziumnitrid geeignet.During the production of the nanostructure by means of a plasma etching process, a thin layer is preferably used prior to the plasma etching process 3 on the previously partially solidified paint layer 2 applied. The thin layer 3 is preferably an oxide layer, a nitride layer or a fluoride layer. In particular, thin layers of TiO 2 , SiO 2 , MgF 2 or of a silicon nitride are suitable.

Die dünne Schicht 3 weist bevorzugt eine Dicke von 2 nm oder weniger, besonders bevorzugt von 1,5 nm oder weniger auf. Unter der Dicke der dünnen Schicht 3 wird dabei eine über die Oberfläche der Lackschicht 2 gemittelte Dicke verstanden. Die mittlere Dicke der dünnen Schicht 3 kann beim Aufwachsen beispielsweise mit einem kalibrierten Schwingquarzmesssystem bestimmt werden, wobei die mittlere Schichtdicke aus der aufgebrachten Masse berechnet wird. Die mittlere Dicke der dünnen Schicht entspricht der Dicke einer gleichmäßig dicken Schicht, die die gleiche Masse wie die tatsächlich aufgebrachte ungleichmäßig dicke Schicht aufweist.The thin layer 3 preferably has a thickness of 2 nm or less, more preferably 1.5 nm or less. Under the thickness of the thin layer 3 becomes one over the surface of the paint layer 2 average thickness understood. The average thickness of the thin layer 3 can be determined during growth, for example with a calibrated quartz crystal measuring system, wherein the average layer thickness is calculated from the applied mass. The average thickness of the thin layer corresponds to the thickness of a uniformly thick layer which has the same mass as the actually applied unevenly thick layer.

Das Aufbringen der dünnen Schicht 3 erfolgt beispielsweise durch Vakuumbedampfung aus einer Verdampfungsquelle 4. Insbesondere kann es sich bei der Verdampfungsquelle 4 um eine Elektronenstrahlverdampfungsquelle oder um eine thermische Verdampfungsquelle handeln. Alternativ können auch andere PVD-Verfahren zum Aufbringen der dünnen Schicht 3 eingesetzt werden. Insbesondere ist das Aufbringen durch Sputtern, zum Beispiel durch reaktives Magnetronsputtern, geeignet. Das Aufbringen der dünnen Schicht 3 mittels Sputterns hat den Vorteil, dass auch vergleichsweise große Flächen mit der dünnen Schicht 3 beschichtet werden können. Beispielsweise ist es möglich, auch größere optische Elemente 1 mit einer Größe von beispielsweise 50 cm × 50 cm oder mehr zu beschichten.The application of the thin layer 3 takes place for example by Vakuumevampfung from an evaporation source 4 , In particular, it may be the evaporation source 4 to be an electron beam evaporation source or a thermal evaporation source. Alternatively, other PVD methods for applying the thin layer may be used 3 be used. In particular, deposition by sputtering, for example by reactive magnetron sputtering, is suitable. The application of the thin layer 3 Sputtering has the advantage that comparatively large areas with the thin layer 3 can be coated. For example, it is possible, even larger optical elements 1 to coat with a size of, for example, 50 cm × 50 cm or more.

Nach der Durchführung des Plasmaätzverfahrens weist die Oberfläche der Lackschicht 2 auf dem optischen Element 1 eine reflexionsmindernde Nanostruktur 6 auf, wie in 1D dargestellt ist. Die reflexionsmindernde Nanostruktur 6 erstreckt sich vorzugsweise von der Oberfläche der Lackschicht 2 bis mehr als 50 nm in die Lackschicht hinein, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 80 nm und einschließlich 600 nm in die Lackschicht hinein.After performing the plasma etching, the surface of the paint layer 2 on the optical element 1 a reflection-reducing nanostructure 6 on, like in 1D is shown. The reflection-reducing nanostructure 6 preferably extends from the surface of the lacquer layer 2 to more than 50 nm into the lacquer layer, more preferably between 80 nm and 600 nm inclusive into the lacquer layer.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann, wie in 1E dargestellt, eine dünne hydrophobe oder hydrophile Schicht 7 auf die Nanostruktur 6 aufgebracht werden. Die hydrophile oder hydrophobe Schicht 7 ist dabei vorzugsweise derart dünn, dass sie die Erhebungen und Vertiefungen der Nanostruktur nachbildet, so dass die reflexionsmindernde Wirkung der Nanostruktur 6 nicht oder nur geringfügig beeinträchtig wird. Durch das Aufbringen der hydrophilen oder hydrophoben Schicht kann der Oberfläche des optischen Elements 1 neben der Verminderung der Reflexion eine weitere vorteilhafte funktionelle Eigenschaft verliehen werden.In a further method step, as in 1E shown, a thin hydrophobic or hydrophilic layer 7 on the nanostructure 6 be applied. The hydrophilic or hydrophobic layer 7 is preferably so thin that it simulates the elevations and depressions of the nanostructure, so that the reflection-reducing effect of the nanostructure 6 not or only slightly affected. By applying the hydrophilic or hydrophobic layer, the surface of the optical element 1 in addition to the reduction of the reflection, a further advantageous functional property can be imparted.

Beispielsweise ist das Aufbringen einer hydrophilen Schicht 7 von Vorteil, wenn das mögliche Auftreten von Beschlag auf der Oberfläche vermindert werden soll. Weiterhin kann die hydrophile Schicht 7, bei der es sich insbesondere um eine 10 nm bis 50 nm dicke Siliziumoxidschicht handeln kann, als Hartschicht für die Nanostruktur fungieren und stellt somit einen Schutz für die Nanostruktur dar.For example, the application of a hydrophilic layer 7 advantageous if the possible occurrence of fogging on the surface should be reduced. Furthermore, the hydrophilic layer 7 , which may be in particular a 10 nm to 50 nm thick silicon oxide layer, act as a hard layer for the nanostructure and thus provides protection for the nanostructure.

Eine hydrophobe Schicht 7 ist von Vorteil, wenn die Oberfläche des optischen Elements schmutz- oder wasserabweisend sein soll.A hydrophobic layer 7 is advantageous if the surface of the optical element should be dirt or water repellent.

Die hydrophobe Schicht 7 kann auch als zusätzliche Schicht auf eine zuvor aufgebrachte hydrophile Schicht aufgebracht sein. In diesem Fall werden also zwei zusätzliche Schichten auf die Nanostruktur aufgebracht (nicht dargestellt).The hydrophobic layer 7 may also be applied as an additional layer on a previously applied hydrophilic layer. In this case, therefore, two additional layers are applied to the nanostructure (not shown).

Nach dem optionalen Aufbringen der optionalen hydrophilen und/oder hydrophoben Schicht 7 wird die Lackschicht 2, wie in 1F dargestellt, mittels einer weiteren Bestrahlung mit UV-Licht oder eine weitere thermische Behandlung vollständig ausgehärtet. Dabei wird das Polymer der Lackschicht 2 vorzugsweise vollständig vernetzt.After the optional application of the optional hydrophilic and / or hydrophobic layer 7 becomes the paint layer 2 , as in 1F shown completely cured by means of a further irradiation with UV light or another thermal treatment. In this case, the polymer of the lacquer layer 2 preferably fully crosslinked.

Die in den 1E und 1F dargestellten Verfahrensschritte können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist also möglich, die Lackschicht 2 zuerst mittels Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Tempern vollständig auszuhärten und nachfolgend eine hydrophile und/oder eine hydrophobe Schicht 7 aufzubringen.The in the 1E and 1F illustrated method steps can also be performed in reverse order. So it's possible the varnish layer 2 first completely cured by irradiation with UV light or by annealing and subsequently a hydrophilic and / or a hydrophobic layer 7 applied.

Das auf diese Weise hergestellte Ausführungsbeispiel eines optischen Elements, das mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und in 2 dargestellt ist, weist daher vorteilhaft eine reflexionsmindernde Nanostruktur 6 auf, die in der Oberfläche der ausgehärteten Lackschicht 2 ausgebildet ist. Da die Lackschicht 2 aus einem thermisch oder UV-härtbaren Polymer gebildet ist, das insbesondere ein anorganisch-organisches Hybridpolymer ist, zeichnet sie sich vorteilhaft durch eine hohe mechanische Beständigkeit gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen mechanische Beschädigungen, aus. Durch die gehärtete Lackschicht, die insbesondere ein Siloxan aufweisen kann, wird erreicht, dass das optische Element 1 gereinigt werden kann, ohne die Oberflächenstruktur 6 zu beschädigen. Durch die optional zusätzlich aufgebrachte hydrophile oder hydrophobe Schicht 7 können der Oberfläche des optischen Elements weitere funktionelle Eigenschaften hinzugefügt sein.The thus produced embodiment of an optical element, which is produced by the method according to the invention and in 2 is therefore advantageously has a reflection-reducing nanostructure 6 on top of the surface of the cured lacquer layer 2 is trained. Because the paint layer 2 is formed from a thermally or UV-curable polymer, which is in particular an inorganic-organic hybrid polymer, it is advantageously characterized by a high mechanical resistance to external influences, in particular against mechanical damage. Due to the hardened lacquer layer, which may in particular have a siloxane, it is achieved that the optical element 1 can be cleaned without the surface texture 6 to damage. By the optionally additionally applied hydrophilic or hydrophobic layer 7 For example, further functional properties may be added to the surface of the optical element.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Schicht auf der Oberfläche eines optischen Elements (1), wobei – eine UV-härtbare oder thermisch härtbare Lackschicht (2) im flüssigen Zustand auf die Oberfläche des optischen Elements (1) aufgebracht wird, – die Lackschicht (2) durch Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Tempern teilweise verfestigt wird, – nachfolgend mittels eines Plasmaätzprozesses eine Nanostruktur (6) an der Oberfläche der Lackschicht (2) erzeugt wird, und – nach der Erzeugung der Nanostruktur (6) die Lackschicht (2) durch weitere Bestrahlung mit UV-Licht oder durch weiteres Tempern vollständig ausgehärtet wird.Method for producing a reflection-reducing layer on the surface of an optical element ( 1 ), wherein - a UV-curable or thermally curable lacquer layer ( 2 ) in the liquid state onto the surface of the optical element ( 1 ) is applied, - the lacquer layer ( 2 ) is partially solidified by irradiation with UV light or by tempering, - subsequently by means of a plasma etching a nanostructure ( 6 ) on the surface of the lacquer layer ( 2 ), and - after the generation of the nanostructure ( 6 ) the lacquer layer ( 2 ) is completely cured by further irradiation with UV light or by further annealing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (2) aus einem anorganisch-organischen Hybridpolymer gebildet ist.A method according to claim 1, characterized in that the lacquer layer ( 2 ) is formed from an inorganic-organic hybrid polymer. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (2) ein Siloxan enthält.A method according to claim 2, characterized in that the lacquer layer ( 2 ) contains a siloxane. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Nanostruktur (6) eine dünne Schicht (3) auf die teilweise verfestigte Lackschicht (2) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to the generation of the nanostructure ( 6 ) a thin layer ( 3 ) on the partially solidified lacquer layer ( 2 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht (3) eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht ist.Method according to claim 4, characterized in that the thin layer ( 3 ) is an oxide layer, a nitride layer or a fluoride layer. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht (3) Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid enthält.Method according to claim 5, characterized in that the thin layer ( 3 ) Contains silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide or magnesium fluoride. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht (3) eine mittlere Dicke von 2 nm oder weniger aufweist.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the thin layer ( 3 ) has an average thickness of 2 nm or less. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydrophobe Schicht und/oder eine hydrophile Schicht (7) auf die Nanostruktur (6) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a hydrophobic layer and / or a hydrophilic layer ( 7 ) on the nanostructure ( 6 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Schicht (7) Silikon oder ein fluorhaltiges organisches Material enthält.Method according to claim 8, characterized in that the hydrophobic layer ( 7 ) Contains silicone or a fluorine-containing organic material. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Schicht (7) eine Dicke zwischen 1 nm und 10 nm aufweist.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the hydrophobic layer ( 7 ) has a thickness between 1 nm and 10 nm. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Schicht (7) eine Siliziumoxidschicht ist.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the hydrophilic layer ( 7 ) is a silicon oxide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Schicht (7) eine Dicke zwischen 10 nm und 50 nm aufweist.Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the hydrophilic layer ( 7 ) has a thickness between 10 nm and 50 nm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014003922B3 (en) * 2014-03-19 2015-05-28 Rodenstock Gmbh Process for the hydrophobization of hardcoat surfaces and hard-lacquered substrate with hydrophobized surface
WO2019193174A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Microstructured object

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20101529A1 (en) * 2010-08-09 2012-02-10 Consiglio Nazionale Ricerche PLASTIC OPTICAL ELEMENTS WITH ANTI-FOLDING CHARACTERISTICS AND METHOD FOR THEIR REALIZATION
WO2013024887A1 (en) 2011-08-16 2013-02-21 三菱レイヨン株式会社 Microscopic roughness structure with protective film and fabrication method therefor
KR102013503B1 (en) 2011-09-28 2019-08-22 뷔흘러 알제나우 게엠베하 Method and apparatus for producing a reflection-reducing layer on an substrate
DE102013103075B4 (en) * 2013-03-26 2015-11-12 Friedrich-Schiller-Universität Jena Method for producing an antireflection coating on a substrate
DE102016125197B4 (en) 2016-12-21 2020-07-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for producing a reflection-reducing layer system
CN120796913B (en) * 2025-09-15 2026-01-09 陕西澳威激光科技有限公司 Optical module coating and preparation process thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030138555A1 (en) * 1999-11-30 2003-07-24 3M Innovative Properties Company Thermal transfer of microstructured layers
US20040156983A1 (en) * 2002-12-17 2004-08-12 Vision-Ease Lens, Inc. Rapid, thermally cured, back side MAR resistant and antireflective coating for ophthalmic lenses
DE10318566A1 (en) * 2003-04-15 2004-11-25 Fresnel Optics Gmbh Process and tool for producing transparent optical elements from polymeric materials
US20060019114A1 (en) * 2003-05-20 2006-01-26 Thies Jens C Method of preparing nano-structured surface coatings and coated articles
DE102007009512A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Friedrich-Schiller-Universität Jena Optical element with an anti-fogging layer and process for its preparation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002189106A (en) * 2000-12-20 2002-07-05 Dainippon Printing Co Ltd Anti-glare film, method for producing the same, and display device using anti-glare film
DE10241708B4 (en) 2002-09-09 2005-09-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. A method of reducing the interfacial reflection of plastic substrates and such modified substrate and its use
JP2006039450A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Seiko Epson Corp Antireflection film forming method, antireflection film forming apparatus, antireflection film, and optical component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030138555A1 (en) * 1999-11-30 2003-07-24 3M Innovative Properties Company Thermal transfer of microstructured layers
US20040156983A1 (en) * 2002-12-17 2004-08-12 Vision-Ease Lens, Inc. Rapid, thermally cured, back side MAR resistant and antireflective coating for ophthalmic lenses
DE10318566A1 (en) * 2003-04-15 2004-11-25 Fresnel Optics Gmbh Process and tool for producing transparent optical elements from polymeric materials
US20060019114A1 (en) * 2003-05-20 2006-01-26 Thies Jens C Method of preparing nano-structured surface coatings and coated articles
DE102007009512A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Friedrich-Schiller-Universität Jena Optical element with an anti-fogging layer and process for its preparation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014003922B3 (en) * 2014-03-19 2015-05-28 Rodenstock Gmbh Process for the hydrophobization of hardcoat surfaces and hard-lacquered substrate with hydrophobized surface
WO2019193174A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Microstructured object
DE102018108053A1 (en) 2018-04-05 2019-10-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Microstructured object

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