DE10250564B4 - Process for coating a surface, product and use of the product - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Substrats (2), umfassend
Beschichten des Substrates (2) mit einer ersten Entspiegelungsschichtanordnung (10) und
mit einer Antikratzschicht oder einer chemischen Barriereschicht, bei welchem
die erste Entspiegelungsschichtanordnung (10) zwischen der Antikratz- oder Barriereschicht und dem Substrat (2) aufgebracht wird und
das Substrat (2) mit einer zweiten Entspiegelungsschichtanordnung (20) beschichtet wird,
wobei die Antikratz- oder Barriereschicht zwischen der ersten und zweiten Entspiegelungsschichtanordnung (10, 20) aufgebracht wird dadurch gekennzeichnet dass
als Entspiegelungsschichtanordnung jeweils TiO2-Schichten und SiO2-Schichten und als Schichtmaterial für die Antikratz- oder Barriereschicht SiOxCyHz aufgebracht wird.A method of coating a surface of a substrate (2) comprising
Coating the substrate (2) with a first antireflective coating arrangement (10) and
with an anti-scratching layer or a chemical barrier layer in which
the first anti-reflection layer arrangement (10) is applied between the anti-scratch or barrier layer and the substrate (2) and
the substrate (2) is coated with a second anti-reflection layer arrangement (20),
wherein the anti-scratch or barrier layer is applied between the first and second anti-reflection layer arrangement (10, 20), characterized in that
TiO 2 layers and SiO 2 layers are applied as anti-reflection layer arrangement and SiO x C y H z as layer material for the anti-scratch or barrier layer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche, ein beschichtetes Erzeugnis, sowie die Verwendung des Erzeugnisses.The The invention relates to a method for coating a surface coated product, as well as the use of the product.
Optische Elemente, z. B. optische Linsen werden bislang häufig aus Glas hergestellt. Glas hat den Vorteil, dass es hohe Qualitätsanforderungen hinsichtlich der Oberflächengüte, -härte und der Bearbeitbarkeit der Oberfläche, z. B. Polierbarkeit und Beschichtbarkeit erfüllt.optical Elements, e.g. B. optical lenses are often made of glass. Glass has the advantage that it has high quality requirements the surface quality, hardness and the machinability of the surface, z. As polishability and coatability met.
Andererseits besteht ein großer Bedarf an Ersatzmaterialen für Glas, da Glas ein hohes Gewicht aufweist und zum Teil aufwendig herzustellen und zu verarbeiten ist. Aufgrund ihres zumeist deutlich geringeren Gewichts, ihrer einfachen Handhabung und kostengünstigen Massenherstellung finden diesbezüglich transparente Kunststoffe mehr und mehr Verwendung in traditionellen Glasanwendungsgebieten.on the other hand there is a big one Need for replacement materials for Glass, because glass has a high weight and sometimes expensive manufacture and process is. Because of her mostly clear lower weight, ease of use and cost-effective Mass production can be found in this regard transparent plastics more and more use in traditional Glass applications.
Der Vorteil des geringeren Gewichts von Kunststoffen ist z. B. für die Verwendung als Material für Brillenlinsen besonders interessant, da das Gewicht einer Brille mit Glaslinsen im wesentlichen durch das Linsengewicht bestimmt wird und hier folglich ein erhebliches Gewichtseinsparpotential besteht. Andererseits besteht eine große Nachfrage nach leichten und komfortablen Brillen.Of the Advantage of the lower weight of plastics is z. For use as material for Eyeglass lenses especially interesting as the weight of a pair of glasses with glass lenses essentially determined by the lens weight and here consequently a considerable weight saving potential consists. On the other hand, there is a great demand for light and comfortable glasses.
Daher erfreuen sich Kunststofflinsen für Brillen immer größerer Beliebtheit.Therefore enjoy plastic lenses for Glasses are becoming increasingly popular.
Aber auch in anderen Bereichen wie z. B. im Automobilbau besteht ein immerwährender Bedarf an Gewichtsreduzierung und Kostenersparnis, weshalb auch in diesem Bereich transparente Kunststoffe mehr und mehr Glas verdrängen. Beispielhaft sind hier Scheinwerferabdeckungen genannt. Insbesondere auch im Fahrzeuginnenraum werden Kunststoffdisplays verwendet, damit im Falle eines Unfalls keine Glassplitter zu Verletzungen führen.But also in other areas such. B. in the automotive industry consists everlasting Need for weight reduction and cost savings, which is why In this area transparent plastics displace more and more glass. exemplary are here called headlight covers. In particular, in the vehicle interior Plastic displays are used in case of accident no broken glass leads to injuries.
Kunststoffe besitzen aber auch erhebliche Nachteile gegenüber Glas.plastics but also have significant disadvantages compared to glass.
Für die Anwendung im Automobilbereich sind transparente Kunststoffe häufig nicht ausreichend UV-beständig.For the application In the automotive industry, transparent plastics are often not sufficiently UV-resistant.
Ferner ist die Beständigkeit gegenüber Chemikalien zumeist schlechter als bei Glas.Further is the resistance across from Chemicals mostly worse than glass.
Besonders nachteilig ist aber die hohe Kratzempfindlichkeit von Kunststoffen, insbesondere z. B. bei kostengünstigen Polycarbonaten.Especially disadvantageous, however, is the high scratch sensitivity of plastics, in particular z. B. at low cost Polycarbonates.
Aus diesem Grund werden Kunststoffoberflächen durch Aufbringen einer Kratzschutz- oder Antikratzschicht gehärtet. Als Antikratzschicht wird z. B. eine Siliziumdioxidschicht aufgedampft oder ein Epoxidlack aufgetragen. Allerdings sind die Haftungseigenschaften der Antikratzschicht relativ schlecht, wenn diese mit einem physikalischen Aufdampfverfahren unmittelbar auf einem Kunststoffsubstrat aufgebracht wird.Out For this reason, plastic surfaces by applying a Scratch-resistant or anti-scratch coating hardened. As an anti-scratch coating is z. For example, a silicon dioxide layer is applied by vapor deposition or an epoxy paint is applied. However, the adhesion properties of the anti-scratch layer are relative bad if this with a physical vapor deposition process is applied directly on a plastic substrate.
Daher wird typischerweise eine Haftvermittlerschicht unter der Antikratzschicht aufgebracht.Therefore Typically, a primer layer will be under the anti-scratch layer applied.
Ein
weiterer Aspekt neben der Kratzempfindlichtkeit sind die Reflexionseigenschaften
des Substrats oder Erzeugnisses. Um das Reflexionsvermögen zu verringern,
wurde bereits 1935 von A. Smakula in der Patentschrift
So
wird z. B. in der Druckschrift
Erstens werden auf dasselbe Brillenglas Schichten mit unterschiedlichen Verfahren aufgebracht, so dass sich die Herstellung kompliziert, langwierig und daher kostenaufwendig gestaltet.First be on the same lens layers with different Applied process, so that the production complicated, tedious and therefore costly designed.
Zweitens beeinträchtigen bei diesem Verfahren die Haftschicht und die Hartschicht die entspiegelnde Wirkung der Antireflexschicht erheblich, so dass die erzielten Reflexionseigenschaften verbesserungswürdig sind.Secondly impair In this method, the adhesive layer and the hard layer anti-reflective effect the anti-reflection layer significantly, so that the achieved reflection properties be improved.
Aus
der Druckschrift
Aus
der Druckschrift
Die vorstehend beschriebenen Nachteile treffen zumindest teilweise auch auf die in den beiden letztgenannten Druckschriften beschriebenen Lehren zu.The disadvantages described above also apply at least in part to those described in the latter two publications Teach too.
Aus
der Druckschrift
Ferner
ist aus der Druckschrift
Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Entspiegelung bereitzustellen, welche in Zusammenwirken mit einer Nutzschicht, insbesondere einer Antikratzschicht und/oder mit einer Haftvermittlerschicht eine geringe Reflexion aufweist.From that Based on an object of the invention, an antireflection coating provide, in cooperation with a wear layer, in particular an anti-scratching layer and / or with a bonding agent layer has a low reflection.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum effizienten, einfachen und/oder kostengünstigen Aufbringen von insbesondere multifunktionalen Schichten oder Schichtsystemen auf ein Substrat zur Verfügung zu stellen.Yet An object of the invention is to provide a method for efficient, simple and / or inexpensive Application of in particular multifunctional layers or layer systems on a substrate available to deliver.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entspiegelung bereitzustellen, welche über dem gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich eine geringe Reflexion aufweist.A Another object of the invention is to provide an antireflection coating, which over the entire visible wavelength range has a low reflection.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Entspiegelung für ein Erzeugnis, bzw. ein solches Erzeugnis bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder zumindest mindert.Yet An object of the invention is to provide a method for the production an anti-reflective coating for to provide a product or product, which avoids or at least reduces the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe der Erfindung wird in überraschend einfacher Weise bereits durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 11 gelöst.The The object of the invention is surprising simple way already by the subject of claims 1 and 11 solved.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Anspruch 21 betrifft eine erfindungsgemäße Verwendung.further developments The invention are the subject of the dependent claims. Claim 21 relates to a use according to the invention.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Erzeugnisses, z. B. eines optischen Elements zunächst ein Substrat bereitgestellt. Daraufhin wird das Erzeugnis mit einer ersten Entspiegelungsschichtanordnung beschichtet, die gleichzeitig als Haftvermittler dient. Ferner wird das Erzeugnis mit einer Nutzschicht, mit chemischer und/oder mechanischer Funktionalität, insbesondere einer Schutzschicht beschichtet, wobei die erste Entspiegelungsschichtanordnung unter der Nutzschicht oder zwischen der Nutzschicht und dem Substrat angeordnet wird.According to the invention is at the method of coating a surface of a product, e.g. B. an optical element first a substrate provided. The product is then replaced with a coated first antireflective layer assembly, the same time serves as a bonding agent. Furthermore, the product with a wear layer, with chemical and / or mechanical functionality, in particular a protective layer coated, wherein the first anti-reflection layer arrangement under the wear layer or between the wear layer and the substrate is arranged.
Dabei ist das Beschichten des Erzeugnisses derart zu verstehen, dass entweder unmittelbar auf das Substrat oder auf bereits auf dem Substrat vorhandene Schichten beschichtet wird. Vorzugsweise wird also zuerst die erste Entspiegelungsschichtanordnung, insbesondere unmittelbar auf das Substrat, und danach die Nutzschicht, insbesondere unmittelbar auf die erste Entspiegelungsschichtanordnung aufgebracht.there the coating of the product is to be understood as meaning either directly on the substrate or already on the substrate Layers is coated. Preferably, therefore, first becomes the first Antireflective coating arrangement, in particular directly on the Substrate, and then the wear layer, in particular directly on applied the first anti-reflection layer arrangement.
Die erfindungsgemäße Reihenfolge, die erste Entspiegelungsschichtanordnung unter der Nutzschicht anzuordnen, stellt einen höchst überraschenden Ansatz dar, da bislang üblicherweise Antireflexschichten lediglich zuoberst oder zuletzt aufgebracht wurden.The order according to the invention, to arrange the first anti-reflection layer arrangement under the wear layer, represents a most surprising Approach since then usually Antireflection layers applied only at the top or last were.
Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass die erfindungsgemäße Anordnung ebenfalls eine sehr effektive Verringerung des Reflexionsvermögens auf zumindest den Wert eines nicht mit einer Nutzschicht belegten Substrates bewirkt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Entspiegelungsschichtanordnung unter der Nutzschicht gegen äußere Einflüsse wie Kratzer geschützt ist, insbesondere, wenn die Nutzschicht als Antikratzschicht ausgebildet ist.However, the inventors have found that the arrangement according to the invention also brings about a very effective reduction of the reflectivity to at least the value of a substrate not occupied by a wear layer. Another advantage is that the anti-reflection layer arrangement is protected under the wear layer against external influences such as scratches, especially when the wear layer as anti-scratch layer is formed.
Zusätzlich ist eine zweite Entspiegelungsschichtanordnung vorgesehen, was die Wirksamkeit der Entspiegelung weiter verbessert, so dass in dieser Kombination ein erheblich reduziertes Reflexionsvermögen gegenüber dem vorstehend genannten Stand der Technik erzielt wird. Die erste und/oder zweite Entspiegelungsschichtanordnung umfassen bevorzugt jeweils zumindest eine hochbrechende erste und eine niedrigbrechende zweite Schicht, wobei insbesondere die erste und/oder zweite Schicht der ersten Entspiegelungsschichtanordnung aus demselben Material bestehen wie die erste bzw. zweite Schicht der zweiten Entspiegelungsschichtanordnung.In addition is a second anti-reflection layer arrangement is provided, which enhances the effectiveness The antireflection further improved, so in this combination a significantly reduced reflectivity over the above State of the art is achieved. The first and / or second antireflective layer arrangement preferably each comprise at least one high-index first and a low-refractive second layer, wherein in particular the first and / or second layer of the first antireflective layer arrangement consist of the same material as the first or second layer the second anti-reflection layer arrangement.
Als besonders vorteilhaftes Verfahren für das Aufbringen der Schichten, z. B. der Nutzschicht, der ersten und/oder zweiten Entspiegelungsschichtanordnung und/oder weiterer einzelner oder aller Schichten hat sich die chemische Dampfabscheidung (chemical vapor deposition, CVD) erwiesen. Besonders hervorzuheben sind Plasma-unterstützte CVD-Verfahren (Plasma assisted CVD, PACVD) oder Plasmaverstärkte CVD-Verfahren (Plasma enhanced CVD, PECVD). Hierbei wird das abzuscheidende Material mittels eines Niedertemperatur-Plasmas zur Verfügung gestellt. Besonders bevorzugt sind gepulste Plasma-unterstütze CVD-Verfahren (Plasma Impulse CVD, PICVD). Bei diesen wird das Plasma durch eine gepulste Gleichstrom- (DC), Hochfrequenz- (HF) oder Mikrowelleneinstrahlung (MW) gezündet, wobei Pulsdauer und -frequenz der elektromagnetischen Welle einstellbar und/oder variierbar sind.When particularly advantageous method for applying the layers, z. B. the wear layer, the first and / or second anti-reflection layer arrangement and / or further single or all layers has become the chemical Vapor deposition (chemical vapor deposition, CVD) proved. Especially special mention should be made of plasma assisted CVD (plasma assisted CVD, PACVD) or plasma enhanced CVD methods (Plasma enhanced CVD, PECVD). This is the material to be deposited provided by means of a low-temperature plasma. Especially preferred are pulsed plasma assisted CVD methods (Plasma Impulse CVD, PICVD). In these, the plasma is replaced by a pulsed direct current (DC), radio frequency (RF) or microwave irradiation (MW) ignited, wherein pulse duration and frequency of the electromagnetic wave adjustable and / or are variable.
Vorteilhafterweise ist die thermische Belastung des Substrats bei dem gepulsten Verfahren gegenüber kontinuierlichen Verfahren herabgesetzt, was besonders für Kunststoffsubstrate interessant ist.advantageously, is the thermal stress of the substrate in the pulsed process opposite continuous Process reduced, which is particularly interesting for plastic substrates is.
Durch die Verwendung eines CVD-Verfahrens zur Abscheidung der Schichten ergibt sich der synergetische Effekt, dass das Substrat in einem einheitlichen Produktionsablauf, in ein und derselben Beschichtungsanlage, z. B. in demselben Rezipienten, verbleibt und nicht für verschiedene Schichten verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Dieser enorme Kosten- und Zeitvorteil kommt besonders zum Tragen, wenn die Antikratzschicht und die erste Entspiegelungsschichtanordnung und/oder eine Haftvermittlerschicht mit demselben Verfahren, z. B. PICVD aufgedampft werden, da bisher die Antikratzschicht häufig als Lack aufgetragen wurde. Bevorzugt werden also zumindest die erste Entspiegelungsschichtanordnung und die Nutzschicht, vorzugsweise aber auch einzelne, mehrere oder alle weiteren Schichten zumindest teilweise mit demselben Verfahren aufgebracht oder aufgedampft.By the use of a CVD method for depositing the layers results in the synergetic effect that the substrate in one uniform production process, in one and the same coating plant, z. B. in the same recipient, remains and not for different Layers of different methods are used. This enormous Cost and time advantage comes especially to bear, if the anti-scratch layer and the first anti-reflection layer arrangement and / or an adhesion promoter layer with the same procedure, e.g. B. PICVD vaporized, since so far the anti-scratch layer frequently was applied as a varnish. Preferably, therefore, at least the first anti-reflection layer arrangement and the wear layer, preferably but also single, several or all other layers at least partly applied by the same method or vapor-deposited.
Weiter vorteilhaft ist, dass die erste und/oder zweite Entspiegelungsschichtanordnung, die Nutzschicht und/oder einzelne, mehrere oder alle weiteren Schichten aus demselben, insbesondere gasförmigen Ausgangsmaterial, einem sogenannten ”Precursor”, z. B. TiCl4 oder Hexamethyldisiloxan (HMDSO) oder aus einer Mischung aus diesen, erzeugt werden können. Hierzu werden insbesondere nur Verfahrensparameter während des Beschichtens, wie z. B. Gasdruck, Gaszusammensetzung, Pulsdauer, Pulsfrequenz und/oder Mikrowellenleistung variiert.It is also advantageous that the first and / or second anti-reflection layer arrangement, the wear layer and / or individual, several or all other layers of the same, in particular gaseous starting material, a so-called "precursor", z. As TiCl 4 or hexamethyldisiloxane (HMDSO) or from a mixture of these, can be produced. In particular, only process parameters during coating, such as. As gas pressure, gas composition, pulse duration, pulse rate and / or microwave power varies.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und/oder zweite Entspiegelungsschichtanordnung mehrschichtig, d. h. umfassen zumindest 2, 3, 4, 5 oder 6 Schichten. Insbesondere ist der Brechungsindex zumindest einer Schicht, z. B. der Substratnächsten Schicht der ersten und/oder zweiten Entspiegelungsschichtanordnung höher als der Brechungsindex des Substrats.According to one particularly preferred embodiment The invention relates to the first and / or second antireflective coating arrangement multi-layered, d. H. comprise at least 2, 3, 4, 5 or 6 layers. In particular, the refractive index of at least one layer, for. B. the substrate next Layer of the first and / or second anti-reflection layer arrangement higher than the refractive index of the substrate.
Ferner ist der Brechungsindex der unmittelbar an die Substrat-nächste Schicht angrenzenden Schicht vorzugsweise geringer als der Brechungsindex der Substrat-nächsten Schicht. Als hochbrechende Schichten werden vorzugsweise Metalloxide verwendet.Further is the refractive index of the immediately next to the substrate-next layer adjacent layer preferably less than the refractive index the substrate next Layer. As high-index layers are preferably metal oxides used.
Bevorzugt wird das Erzeugnis mit einer Haftvermittlerschicht beschichtet, welche insbesondere unmittelbar auf dem Substrat aufgebracht wird.Prefers if the product is coated with a primer layer, which is applied in particular directly on the substrate.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Haftvermittlerschicht ein optisch funktionaler Bestandteil der ersten Entspiegelungsschichtanordnung, d. h. sie wirkt mittels ihrer Brechungseigenschaften an der Verringerung des Reflexionsvermögens mit.According to one Advantageous development, the adhesive layer is an optical functional component of the first antireflective coating arrangement, d. H. it acts by reducing its refraction properties of reflectivity With.
Bevorzugt umfasst dabei die Haftvermittlerschicht, eine oder mehrere Schichten, welche ein Metall, eine Metallverbindung und/oder ein Metalloxid, insbesondere TiO2, Al2O3, Ni2O5, Ta2O5, Ti2O5, ZrO2 und/oder CrO2 enthalten.The adhesion promoter layer preferably comprises one or more layers which comprise a metal, a metal compound and / or a metal oxide, in particular TiO 2 , Al 2 O 3 , Ni 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Ti 2 O 5 , ZrO 2 and / or CrO. 2
Vorzugsweise ist die Reihenfolge der Schichtanordungen unmittelbar oder unter Zulassung weiterer Schichten wie folgt:
- – Substrat
- – Haftvermittlerschicht
- – erste Entspiegelungsschichtanordnung
- – Antikratzschicht
- – zweite Entspiegelungsschichtanordnung
- – Luft
- - Substrate
- - Adhesive layer
- - First anti-reflection layer arrangement
- - Anti-scratch coating
- Second antireflective layer arrangement
- - Air
Versuche haben gezeigt, dass eine mittels PICVD aufgebrachte Metalloxidhaftvermittlerschicht zu einer sehr guten Haftung auf Polycarbonat-Substraten führt. Dies gilt auch dann, wenn anschließend eine relativ dicke SiO2-Schicht als Antikratzschicht aufgebracht wird. Durch die hochbrechende Metalloxidhaftvermittlerschicht und eine nachfolgende Antikratzschicht aus z. B. SiO2 entsteht allerdings eine stärkere Interferenzwelligkeit als nur durch eine (üblicherweise dem Substrat im Brechungsindex ähnlichen) Antikratzschicht. Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß dennoch verhindert, dass starke Interferenzwelligkeiten durch die Antikratzschicht auftreten, so dass eine gegenüber herkömmlichen Verfahren verbesserte Entspiegelung erzielt wird.Tests have shown that a PICVD applied metal oxide adhesion promoter layer leads to a very good adhesion to polycarbonate substrates. This also applies if subsequently a relatively thick SiO 2 layer is applied as an anti-scratch layer. Due to the high refractive index metal oxide mediator layer and a subsequent anti-scratch layer of e.g. B. SiO 2 , however, creates a stronger interference ripple than just by a (usually similar to the substrate in the refractive index) anti-scratch layer. Advantageously, the present invention nevertheless prevents strong interference ripples from occurring due to the anti-scratching layer, so that an improved antireflection coating is achieved in comparison to conventional methods.
Vorzugsweise umfasst die erste Haftvermittlerschicht eine erste hochbrechende Schicht, wobei unter hochbrechend insbesondere ein Material mit einem Brechungsindex von n = 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3 oder 2,4 verstanden wird.Preferably For example, the first primer layer comprises a first high refractive index Layer, wherein among high-breaking in particular a material with a refractive index of n = 1.7; 1.8; 1.9; 2.0; 2.1; 2.2; 2,3 or 2,4 is understood.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Entspiegelungsschichtanordnung eine erste niedrigbrechende Schicht. Unter einer niedrigbrechenden Schicht wird insbesondere eine Schicht verstanden, welche einen Brechungsindex kleiner als den der Haftvermittlerschicht und/oder kleiner als 1,7; 1,6 oder 1,5 aufweist. Die erste niedrigbrechende Schicht schließt sich vorzugsweise unmittelbar angrenzend an die Haftvermittlerschicht auf deren Substrat-abgewandter Seite an.According to one preferred embodiment of the invention comprises the first anti-reflection layer arrangement a first low refractive layer. Under a low-breaking Layer is understood in particular a layer which has a Refractive index less than that of the primer layer and / or less than 1.7; 1.6 or 1.5. The first low-refractive Layer closes preferably immediately adjacent to the primer layer on the substrate-side facing away.
Ferner bevorzugt ist eine erste Entspiegelungsschichtanordnung aus 3, 5, 7 oder mehr Schichten, welche spiegelsymmetrisch bezüglich der Schichtmaterialien und/oder bezüglich der Schichtdicken ist. Alternativ sind auch 4, 6, 8 oder mehr bezüglich der Schichtmaterialien alternierende Schichten einsetzbar.Further a first anti-reflection layer arrangement from 3, 5 is preferred 7 or more layers which are mirror-symmetric with respect to Layered materials and / or re the layer thicknesses. Alternatively, 4, 6, 8 or more with respect to Layer materials alternating layers can be used.
Eine besonders effektive Entspiegelung wird erzielt, wenn das Substrat und die Gesamtheit der ersten Entspiegelungsschichtanordnung zusammen mit der Nutzschicht eine Anpassung bezüglich der Brechungsindizes aufweisen. Ferner kann der äquivalente Brechungsindex der ersten Entspiegelungsschichtanordnung, insbesondere etwa in der Mitte in einem Intervall von +/–50 zwischen dem Brechungsindex des Substrats und der Nutzschicht liegen, um eine effektive Entspiegelung zu erzielen.A Particularly effective antireflection is achieved when the substrate and the entirety of the first antireflective layer assembly together with the wear layer an adjustment with respect to the refractive indices exhibit. Furthermore, the equivalent Refractive index of the first antireflective coating arrangement, in particular approximately in the middle at an interval of +/- 50 between the refractive index of the substrate and the wear layer to provide effective antireflection to achieve.
Die Nutzschicht ist z. B. als Antikratzschicht und/oder als chemische Barriereschicht ausgebildet. Dabei weist die Nutzschicht insbesondere eine Dicke auf, welche um ein Vielfaches, z. B. mindestens 5-faches oder 10-faches größer ist als die Dicke der übrigen Schichten. Für die Antikratzschicht haben sich Siliziumverbindungen, insbesondere SiOXCYHZ besonders bewährt, da dessen mechanische und optische Eigenschaften vorteilhaft sind.The wear layer is z. B. formed as anti-scratch and / or as a chemical barrier layer. In this case, the wear layer in particular has a thickness which by a multiple, for. B. at least 5 times or 10 times greater than the thickness of the remaining layers. For the anti-scratch layer are silicon compounds, particularly useful in particular SiO X C Y H Z, since its mechanical and optical properties are advantageous.
Die Nutzschicht ist bevorzugt als Gradientenschicht, z. B. bezüglich ihrer Härte oder ihres Brechungsindex ausgebildet.The Wear layer is preferred as a gradient layer, z. B. with respect to her Hardness or their refractive index formed.
Als Substrat wird z. B. ein transparentes Material, insbesondere ein Kunststoff verwendet. Das Substrat weist hierbei einen Brechungsindex von n = 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2 oder 2,3 auf. Das Verfahren zur Entspiegelung einer Oberfläche eignet sich aber ebenfalls für die Beschichtung von Glas und anderen Materialien. Als Kunststoffe wurden erfolgreich Polycarbonate (PC) und Polymethylacrylate (PMA) beschichtet.When Substrate is z. B. a transparent material, in particular a Plastic used. The substrate in this case has a refractive index of n = 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 2.0; 2.1; 2.2 or 2.3 on. The However, a process for anti-reflection of a surface is also suitable for the Coating of glass and other materials. As plastics were successfully coated polycarbonate (PC) and polymethylacrylate (PMA).
Vorzugsweise werden der Brechungsindex und/oder die Dicke einer, mehrerer oder aller Schichten derart aufeinander und/oder an den Brechungsindex des Substrats angepasst, dass das Erzeugnis ein verringertes Reflexionsvermögen aufweist.Preferably are the refractive index and / or the thickness of one, several or all layers of each other and / or to the refractive index adapted to the substrate that the product has a reduced reflectivity.
Vorzugsweise wird die Nutzschicht über, d. h. substratferner, der ersten Entspiegelungsschichtanordnung und die zweite Entspiegelungsschichtanordnung über der Nutzschicht, jeweils unmittelbar oder unter Zulassung von weiteren Zwischenschichten aufgebracht.Preferably is the wear layer over, d. H. Substrate further, the first anti-reflection layer arrangement and the second antireflective layer assembly over the wear layer, respectively directly or under the authorization of further intermediate layers applied.
Die erste Entspiegelungsschichtanordnung besitzt vorzugsweise eine Dicke von 10 nm bis 1000 nm, insbesondere 50 nm bis 200 nm.The first antireflective layer arrangement preferably has a thickness of 10 nm to 1000 nm, in particular 50 nm to 200 nm.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein Erzeugnis hergestellt, welches ein mittleres Reflexionsvermögen von ≤ 4%; 1,5%; 1% oder 0,5% im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 780 nm aufweist. Eine Rotverschiebung der Entspiegelung zur Nutzung der Erfindung im nahen und fernen Infrarot ist jedoch ebenso möglich.With the method according to the invention a product was prepared which has an average reflectivity of ≤ 4%; 1.5%; 1% or 0.5% in the wavelength range between 380 nm and 780 nm. A redshift of the anti-reflective coating however, to use the invention in the near and far infrared equally possible.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.in the The invention is based on preferred embodiments and explained in more detail with reference to the figures. Same or similar Elements are provided with the same reference numerals.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Es zeigen:It demonstrate:
Unmittelbar
auf der Entspiegelungsschichtanordnung, genauer unmittelbar auf
der TiO2-Schicht
Um die Stöchiometrie der Antikratzschicht zu ermitteln, wurden XPS-Messungen an Schichten die mit 15% HMDSO in Sauerstoff hergestellt wurden, durchgeführt. Dies entspricht etwa dem unteren Wert der für die Antikratzschichten verwendeten Konzentrationen. Da vorzugsweise die HMDSO-Konzentration während einer Gradientenschicht variiert wird, ist dies aber lediglich als Richtwert anzusehen.Around the stoichiometry To determine the anti-scratch layer, XPS measurements were made on layers made with 15% HMDSO in oxygen. This is about the lower value of those used for the anti-scratch layers Concentrations. Since preferably the HMDSO concentration during a Gradient layer is varied, but this is only a guideline to watch.
Wasserstoff kann mit XPS nicht nachgewiesen werden, scheint allerdings nur in sehr geringen Konzentrationen vorzukommen.hydrogen can not be detected with XPS, but only in very low concentrations occur.
Das
Ergebnis einer XPS-Messung ist wie folgt:
Daraus
ergibt sich folgendes Verhältnis:
Unmittelbar
auf der Antikratzschicht
Die
drei Schichten
Der
Brechungsindex des Substrates
Somit
ist die TiO2-Schicht
Die
Antikratzschicht
Dabei
zeigt die Kurve
Die
Kurve
Die
Kurve
Die
hervorragende Entspiegelungswirkung, d. h. geringes Reflexionsvermögen ist
ein Ergebnis der Zwischenschaltung der ersten Entspiegelungsschichtanordnung
Zweite beispielhafte AusführungsformSecond exemplary embodiment
Bezugnehmend
auf
Verfahren zur SchichtabscheidungProcess for layer deposition
Im Folgenden wird das Verfahren zur Aufbringung der verschiedenen Schichten auf dem Substrat näher beschrieben.in the Following is the method of applying the different layers closer to the substrate described.
Alle Schichten sind mit einem gepulsten chemischen Plasma-Dampfabscheidungsverfahren (Plasma Impulse Chemical Vapor Deposition PICVD) aufgebracht. Bei dem PICVD-Verfahren wird ein Ausgangsmaterial oder Grundstoff, ein sogenannter precursor, in einen Rezipienten, z. B. eine Vakuumkammer eingebracht. Der Grundstoff ist z. B. TiCl4 oder HMDSO (Hexamethyldisiloxan), welches auf etwa 40 Grad vorgeheizt wird, um den Gasdruck zu erhöhen. Mittels der Mikrowellenleistung wird die Verbindung des Grundstoffes zu chemisch äußerst reaktiven Bestandteilen zertrümmert.All layers are applied by a pulsed plasma plasma chemical vapor deposition (PICVD) process. In the PICVD process, a starting material or precursor, a so-called precursor, is introduced into a recipient, e.g. B. introduced a vacuum chamber. The basic material is z. Example, TiCl 4 or HMDSO (hexamethyldisiloxane), which is preheated to about 40 degrees to increase the gas pressure. By means of the microwave power, the compound of the basic substance is smashed to extremely chemically reactive constituents.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Mikrowellenleistung gepulst, was den Vorteil hat, dass die thermische Belastung für das Substrat gering gehalten wird.at the method according to the invention The microwave power is pulsed, which has the advantage that the thermal load for the substrate is kept low.
Dies ist besonders für Kunststoffe vorteilhaft. Mittels der Verfahrensparameter: Temperatur, Gaszusammensetzung, Gasdruck und Beschichtungszeit in der Kammer sind die Zusammensetzung und Dicke der jeweils aufzubringenden Schicht einstellbar. Vorteilhafterweise können so mit ein und demselben Verfahren und ggf. Grundstoff verschiedene Schichtmaterialien und Dicken erzeugt werden, so dass alle Schichten erzeugt werden können, ohne dass das Erzeugnis aus dem Rezipienten entfernt wird.This is especially for Plastics advantageous. By means of the process parameters: temperature, Gas composition, gas pressure and coating time in the chamber are the composition and thickness of each layer to be applied adjustable. Advantageously, with one and the same Process and possibly base different layer materials and Thicknesses are generated so that all layers can be created without that the product is removed from the recipient.
Im Folgenden sind die Verfahrensparameter für die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die verwendete Einheit sccm entspricht cm3/min bei Standardbedingungen.The process parameters for the two embodiments of the invention described above are described below. The unit used, sccm, corresponds to cm 3 / min at standard conditions.
Die
SiO2-Schichten werden mit folgenden Parametern
abgeschieden:
Die
TiO2-Schichten werden mit folgenden Verfahrensparametern
abgeschieden:
Die
SiOXCYHZ-Schicht
wird mit folgenden Parametern abgeschieden:
Hierbei ist zu beachten, dass der HMDSO-Fluss abfallend, insbesondere kontinuierlich abfallend eingestellt werden kann.in this connection It should be noted that the HMDSO flow decreases, in particular continuously can be set down.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr die Schichtdicken, Schichtmaterialien und Schichtabfolgen variiert werden können, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.It is for those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to the above described embodiments limited is, but rather the layer thicknesses, layer materials and Layer sequences can be varied without the spirit of the invention to leave.
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
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| R079 | Amendment of ipc main class |
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