DE69327535T2

DE69327535T2 - Antireflektierende beschichtungen

Info

Publication number: DE69327535T2
Application number: DE69327535T
Authority: DE
Inventors: C. Peck; E. Woodard
Original assignee: Southwall Technologies Inc
Current assignee: Southwall Technologies Inc
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: CA2142847A1; EP0655974B1; US5494743A; DE69327535D1; CN1085919A; WO1994004356A1; EP0655974A4; AU5005393A; EP0655974A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Behandlung organischer Polymeroberflächen mit Antireflektionsbeschichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbundstruktur, die eine Substratfolie aus organischem Polymer mit mindestens einer Beschichtung auf einer oder beiden Oberflächen aufweist, welche die Lichtreflektion vermindert und die Lichtdurchlässigkeit erhöht. Die Beschichtungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß sie relativ geringe Grade der Verfärbung und Trübung herbeiführen.

Beschreibung des Stands der Technik

Ein Verfahren zur Verringerung der Lichtreflektion von einem Substrat (wie einer Polymeroberfläche) ist die Beschichtung der Oberfläche mit einer Antireflektionsschicht mit einer Dicke von etwa einer Viertel Wellenlänge. Die Antireflektionsschicht kann ein zweites Polymer oder ein anorganisches Material, wie ein Metallfluorid, Metalloxid oder Metallnitrid, sein, wobei die abgeschiedene Schicht einen geringeren Brechungsindex als das Substrat aufweist. Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schicht ist in dem US-Patent Nr. 4 066 814 beschrieben. Wenn die abgeschiedene Antireflektionsschicht mit der Luft in Berührung ist, wird die maximale Verringerung der Reflektion erzielt, wenn der Brechungsindex der abgeschiedenen Antifreflektionsschicht der Quadratwurzel des Brechungsindex des Substrats entspricht. Diese Vorgehensweise hat zwei Einschränkungen. Erstens, Antireflektionsbeschichtungen aus einer Einzelschicht mit einem niedrigen Brechungsindex besitzen eine beträchtliche Reflektions- und Transmissionsverfärbung. Zweitens, die in diesen Antireflektionsbeschichtungen typischerweise verwendeten anorganischen Materialien mit einem niedrigen Brechungsindex, beispielsweise Magnesiumfluorid, Siliciumdioxid oder Kryolith, werden häufig durch Verdampfungstechniken, nicht durch Gleichstrom-Magnetron-Sputtering, abgeschieden, eine verbreitetes Verfahren zur präzisen Beschichtung von Polymersubstraten.
Antireflektionsbeschichtungen mit breiteren Bandbreiten (und folglich weniger Färbung) können auch durch mehrfach abgeschiedene Schichten erhalten werden. Wie in Optical Thin Films Users Handbook von James D. Rancourt, Macmillan Publishing Company, 1987, beschrieben, sind zwei gängige Antireflektionsbeschichtungsmuster die Viertel-Viertel- und die Viertel-Halb- Viertel-Stapel. Das bedeutet, die Reflektionsbeschichtung besteht aus einer Reihe von Schichten mit Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex, wobei jede einer Dicke von einem Viertel oder der Hälfte der Wellenlänge, die antireflektiv werden soll, entspricht. Die Anwendbarkeit dieser Muster auf Gleichstrom-Magnetron-Sputtering ist aufgrund der Verfügbarkeit von Materialien und der Herstellungskomplexität eingeschränkt.
Ein weiterer Weg zur Verringerung der Reflektion einer Substratoberfläche ist der Einschluß einer porösen Beschichtung. Wie in dem US-Patent Nr. 4 252 843 gelehrt, sind poröse Beschichtungen, die zu einem abgestuften Brechungsindex führen, besonders effektive Antireflektionsbeschichtungen. Allerdings gibt es sehr wenige, kommerziell durchführbare Verfahren zur Herstellung solcher Beschichtungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine effektive Antireflektionsbeschichtung sollte dem restlichen reflektierten Licht eine minimale Farbe verleihen und sollte im Falle eines transparenten oder transluzenten Substrats dem hindurchgelassenen Licht eine minimale Farbe verleihen. Die Beschichtung sollte bei dem Substrat im Höchstfall nur eine minimale Trübung bewirken und dennoch chemisch stabil und leicht herzustellen sein.
Wir fanden heraus, daß eine Polymeroberfläche auf Kohlenstoffbasis effektiv antireflektiv sein kann durch Aufbringen auf die Oberfläche von einer oder mehreren Schichten aus transparenten anorganischen Metallverbindungen mit größeren Brechungsindizes als dem Brechungsindex des Polymers auf Kohlenstoffbasis. Diese Schichten haben eine kumulative Gesamtdicke im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 300 nm. Bei Betrachtung mit einem Abtastelektronenmikroskop ist bzw. sind die transparente(n) Antireflektionschicht(en) mit hohem Index der Erfindung, wie zu sehen, eine diskontinuierliche Abscheidung bzw. Überzug mit geringer Packdichte, bestehend aus zahlreichen Aggregaten, die sich von dem Polymersubstrat auf Kohlenstoffbasis erheben. Die Form, Größe und Höhe einzelner Aggregate variiert. Allerdings haben die meisten ein dendritisches stielförmiges Aussehen, wobei einige Stiele an der Oberseite mit abgerundeten oolithi schen Strukturen, die wie Blümchen aussehen, versehen sind. In einigen Fällen sind die Blümchen bis zu dem Punkt angewachsen, daß Stiele nicht deutlich erkennbar sind. Die Höhen der Stiel/Blümchen-Strukturen in einer optimal abgestimmten Antireflektionsbeschichtung liegen in dem obengenannten Bereich von 10 bis 300 nm und schwanken noch üblicher zwischen 75 und 150 nm. Die Durchmesser der einzelnen Stiele/Bümchen liegen im Bereich von 5 bis etwa 250 nm und besonders vorteilhaft im Bereich von 40 bis 130 nm. Anhand von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Aufnahmen, von oben nach unten betrachtet, wird deutlich, daß die Packdichte der resultierenden diskontinuierlichen Beschichtungen weniger als 70%, d. h. 10% bis etwa 70% derjenigen, die bei einer völlig kontinuierlichen monolithischen Beschichtung festzustellen war, ausmachte.
Allgemein gesagt, die Erfindung schließt eine Polymeroberfläche auf Kohlenstoffbasis ein, die mit der diskontinuierlichen Antireflektionsschicht aus einer oder mehreren anorganischen Metallverbindung(en) mit einem hohen Brechungsindex beschichtet ist, wobei die Schicht Teilchen der Metallverbindung mit einer Packdichte von weniger als 0,7 umfaßt und durch Sputter- Abscheidung erhältlich ist. Diese Polymeroberfläche kann eine Polymertafel, ein Polymerkörper oder eine Polymerbeschichtung auf einem ansonsten nichtpolymeren Gegenstand oder einer Oberfläche sein.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren bereit, um eine Polymeroberfläche antireflektiv zu machen durch Bilden einer diskontinuierlichen dendritischen Antireflektionsschicht auf einer Polymeroberfläche, wobei eine diskontinuierliche Beschichtung von 10 bis 300 nm und insbesondere 50 bis 200 nm aus einer oder mehreren anorganischen Metallverbindungen mit Brechungsindizes von größer als denjenigen des Polymers und einer Packdichte von weniger als dem 0,7- fachen (das heißt 70%) derjenigen der entsprechenden kontinuierlichen Beschichtung aufweist. Diese Schicht wird durch reaktives Sputtering, insbesondere durch reaktives Gleichstrom- Magnetron-Sputtering, auf die Polymeroberfläche abgeschieden.
Die Erfindung ist auch ein Verfahren, um eine Substratoberfläche, wie eine Glasoberfläche, antireflektiv zu machen, in welchem eine Schicht aus transparentem Polymer auf Kohlenstoffbasis auf die Substratoberfläche abgeschieden oder laminiert wird, wobei die Polymerschicht eine 10 bis 300 nm dicke Beschichtung mit eine Packdichte von weniger als 0,7 trägt, die aus einer oder mehreren anorganischen Metallverbindungen mit größeren Brechungsindizes als den Bre chungsindizes des Polymers besteht, wobei die Beschichtung auf die Polymerschicht vor oder nach der Laminierung abgeschieden wird.
Die Ziel der Erfindung ist in den anhängigen Ansprüchen definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen:
ist die Fig. 1 ein Diagramm der Reflektionszunahme, die allgemein erwartet wird, wenn ein polymeres Substrat mit einem transparenten Material mit einem größeren Brechungsindex als dem vom Substrat beschichtet ist. Insbesondere wurde diese Figur aus einem optischen Modell erhalten, in welchem angenommen wurde, daß 100 nm an dichtem gesputterten Tantaloxid auf 50,8 um (0,002 Inch) dickem Polyethylenterephthalat abgeschieden wurden. Die für das optische Modell erforderlichen Brechungsindizes wurden durch Anpassen am Computer der Reflektions- und Transmissionsspektren (UV, VIS und NIR) für eine PET-Folie und für auf eine gut gekennzeichnete Glasplatte gesputtertes Tantaloxid bestimmt. Bei einer Wellenlänge von 550 nm waren die für Tantaloxid und PET verwendeten Werte für n 2,01 bzw. 1,65;
ist die Fig. 2 ein Diagramm der Reflektionsabnahme, die erwartet wird, wenn ein Substrat mit einem transparenten Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Substrat beschichtet ist. Diese computersimulierten Spektren wurden wie für die Fig. 1 beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, daß die abgeschiedene Beschichtung als Magnesiumfluorid ähnlich angenommen wurde. Der Realteil des Brechungsindex wurde mit 1,38 ohne eine Wellenlängenstreuung und ohne Absorption angenommen;
ist die Fig. 3 die Reflektionsspektren für Tantaloxid, das auf ein 50,8 um (0,002 Inch) dickes PET (ICI 393) gemäß der vorliegenden Erfindung unter Sputtern aufbeschichtet wurde; die physikalische Dicke für die Tantaloxidbeschichtung war etwa 100 nm;
ist die Fig. 4 ein schematisches Diagramm für eine Magnetron-Sputter-Anlage, die zur Bildung der Antireflektionsschichten der Erfindung geeignet ist;
zeigen die Fig. 5 und 6 zwei rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen eines mit Titanoxid beschichteten PET-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung; die Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Beschichtung. Die Fig. 6 ist eine Draufsicht;
zeigen die Fig. 7 und 8 zwei rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen eines mit Titanoxid, gefolgt von Indiumoxid, beschichteten PET-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Beschichtung; die Fig. 8 ist eine Draufsicht;
ist die Fig. 9 ein Diagramm des Reflektionsgrades, der erzielt wird, wenn unterschiedliche Anteile einer primären Metallverbindung (ZrO&sub2;) durch eine sekundäre Metallverbindung (SnO2) in der Antireflektionsschicht der Erfindung ersetzt werden;
sind die Fig. 10, 12, 14 und 17 schematische, nicht maßstabsgetreue Ansichten von antireflektiven Kunststoffsubstraten bei Verwendung in Glasierungsstrukturen mit Bereichen mit vergrößertem Maßstab, wie in den Fig. 9, 11, 13, 15, 16 bzw. 18 gezeigt.

Die Polymere, die antireflektiv sind

Die Polymere, die von der Antireflektionsbeschichtung profitieren, und das Verfahren der Erfindung sind Materialien auf Kohlenstoffbasis. Sie schließen klassische organische Polymere, wie Polyester und Polycarbonate, und Fluorkohlenstoff und Fluorkohlenwasserstoffmaterialien ebenso ein. Diese Materialien weisen typischerweise Brechungsindizes von 1,2 bis 1,7, und insbesondere von 1,4 bis 1,7, auf.
Repräsentative organische Polymere schließen Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat) ("PET"), Polycarbonate, Polyacrylate und Polymethacrylate, wie Poly(methylmethacrylat) ("PMMA"), Poly(ethylmethacrylat) und Copolymere, wie Poly(methylmethacrylat-co-Ethylmethacrylat) ein. Fluorkohlenstoffpolymere, wie Teflon, können ebenso verwendet werden. Andere Polymere, die niedrigere Brechungsindizes als die Antireflektionsbeschichtungen aufweisen, können auf Wunsch verwendet werden.
Obwohl sie keine Einschränkung der Anwendung der Erfindung bedeuten, liefern klare, transparente und farblose Kunststoffmaterialien (d. h. Kunststofftafeln, -folien oder -körper mit integrierten Transmissionen über die sichtbaren Wellenlängen von mindestens 75%, d. h. von 70% bis 90% ohne deutliche Absorptions- oder Reflektionspeaks in diesem Bereich) besonders attraktive Endprodukte. Die Materialien weisen üblicherweise 5 bis 20% Reflektion über die sichtbaren Wellenlängen auf, zum Beispiel reflektiert PET 10-15% des sichtbaren Lichts.
Die Polymersubstrate selbst sind kommerziell verfügbar oder können durch verschiedene in dem Fachbereich bekannte Verfahren hergestellt werden.
Diese Polymere können in einer beliebigen Form präsentiert werden, welche eine Oberfläche liefert, die eine Antireflektion erfordert. Solche Oberflächen können durch feste Körper, durch Tafelfolien oder durch Kunststofffolien bereitgestellt werden, die auf nichtpolymere Oberflächen wie Glas aufgebracht oder laminiert werden.

Die Antireflektionsbeschichtungen

Die Antireflektionsbeschichtungen bestehen aus einer oder mehreren transparenten anorganischen Metallverbindung(en), die alle einen größeren Massenbrechungsindex besitzen als das Polymer. Der Brechungsindex des anorganischen Materials liegt somit im Bereich von 1,4 oder 1,7 am unteren Ende bis 2,7. Um die Verzerrung zu minimieren, sind die Beschichtungen aus einer anorganischen Metallverbindung vorzugsweise im wesentlichen farblos. Eine "im wesentlichen farblose" Beschichtung zeigt eine integrierte Absorption von weniger als 25% (d. h. 0 bis 25%) ohne signifikante Absorptionspeaks über die sichtbaren Wellenlängen (400-700 nm).
Oxide und Oxynitride aus einem oder mehreren einer Gruppe von Metallen, die hierin als "primäre" Metalle bezeichnet werden, d. h. Tantal (Ta), Niob (Nb), Titan (Ti), Hafnium (Hf), Wolfram (W) und Zirconium (Zr), bieten besonders wirksame Antireflektionscharakteristika. Ein Oxynitrid ist eine Metallverbindung, die mit einer Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff gebildet wird, so daß mindestens SO % der Mischung Sauerstoff ist. Kleinere Bestandteile an anderen Materialien können, falls gewünscht, vorhanden sein. Primäre Metallverbindungen schließen die Oxide Ta&sub2;O&sub5;, Nb&sub2;O&sub5;, TiO&sub2;, HfO&sub2;, WO&sub3; und ZrO&sub2;; und Mischungen dieser Oxide mit den Nitriden Ta&sub3;N&sub5;, Nb&sub3;N&sub5;, Ti&sub3;N&sub4;, Hf&sub3;N&sub4;, WN&sub2; und Zr&sub3;N&sub4; ein. Diese sind empirische Formeln, die eigentlichen Materialien können etwas weniger vollständig oxidiert oder nitriert sein, zum Beispiel bis zum 0,9-fachen des empirischen Wertes.
Bei einer anderen bevorzugten Konfiguration können bis zu 80% der primären Metallverbindungen (Oxide und Oxynitride) durch Verbindungen (Oxide oder Oxynitride) von einem oder mehreren aus drei Metallen, die als "sekundäre" Metalle bezeichnet werden, d. h. Indium (In), Zinn (Sn) und Zink (Zn), z. B. die Oxide In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2; und ZnO&sub2;; und Mischungen dieser Oxide mit den Nitriden InN, Sn&sub3;N&sub4; und Zn&sub3;N&sub4; ersetzt werden. Wenn eine Schicht aus einer oder mehreren dieser sekundären Metallverbindungen auf eine Schicht aus einer primären Metallverbindung abgeschieden wird, werden ausgezeichnete Resultate bezüglich der Transparenz, Farblosigkeit und Antireflektivität erzielt.
Während in der Theorie die primären und sekundären Metallverbindungen zusammen aufgebracht werden könnten, ist es bevorzugt, die primäre Metallverbindung zuerst aufzubringen und anschließend diese mit der sekundären Metallverbindung zu überziehen. Obwohl es kein sicheres Verständnis darüber gibt, erscheint es, daß die primären Metalloxide oder Oxynitride am besten zuerst aufgebracht werden können, um die Charakteristiken einer dendritischen, diskontinuierlichen Beschichtungsstruktur der Erfindung zu bilden, und anschließend mit dem sekundären Metalloxid oder Oxynitrid überzogen werden können.
Wie in Fig. 9 gezeigt, verbessert die Zugabe gewisser Mengen an sekundären Metallverbindungen tatsächlich die Antireflektionseigenschaften der Beschichtung. In Fig. 9 wird eine Probe von PET mit dem primären Metalloxid (ZrO&sub2; und andere Proben werden mit einer mit SnO&sub2; überzogenen ZrO&sub2;-Schicht gebildet. Die Gesamtdicke ist konstant und das integrierte Reflektionsvermögen fällt von 12% (keine Beschichtung) auf 6% (mit einer reinen ZrO&sub2;-Beschichtung) bis 5,5% (mit einem ZrO&sub2;/SnO&sub2; bei Beschichtungsfraktionen von 0,4 : 0,6 bis 0,6 : 0,4) ab, bevor es dann bei hohen Fraktionen einer sekundären Metallverbindung zunimmt.
Zusätzlich zu den Leistungsvorteilen bietet die Verwendung von sekundären Metallverbindungen Herstellungsvorteile, wenn eine reaktive Sputter-Abscheidung als Herstellungsverfahren angewandt wird, da die sekundären Metalle (in Verbindungsform) viel rascher sputtern als die primären Metalle.
Die Dicke der Metallverbindungsschicht(en) ist maßgeschneidert. Die Regulierung der Dicke erfolgt nicht nur aus Kosten- und Effizienzgründen, sondern auch, um die Antireflektionsschicht zu optimieren, um die Farbverzerrung sowohl bei dem durchgelassenen Licht als auch bei dem restlichen reflektierten Licht zu minimieren. Bei einigen Beschichtungen ist möglicherweise eine gelbe Farbschattierung festzustellen. Diese gelbe Farbschattierung kann durch Regulieren der Beschichtungsdicke minimiert werden. Typische Beschichtungsdicken liegen im Bereich von 10 bis 300 nm und vorzugsweise 50 bis 200 nm. Besonders bevorzugte Dicken sind 50 bis 200 nm. Die Einstellung der Dicke innerhalb dieser Bereiche kann das spektrale Reflektionsminimum auf unter 700 nm, vorzugsweise weniger als S50 nm, abstimmen.
Wenn eines sekundäre Metallverbindung, wie eine Beschichtung aus mehreren Schichten (primäre Metallverbindungsschicht unter sekundärer Metallverbindungsschicht) vorliegt, liegt die Gesamtdicke typischerweise innerhalb der obenstehenden Grenzen. Wie zuvor erwähnt, können die relativen Verhältnisse von primären und sekundären Metallverbindungen in der Antireflektionsbeschichtung im Bereich von 100% primär bis 20% primär - 80% sekundär liegen. Wenn man die komplexe Hinzufügung einer sekundären Metallverbindung in Angriff nimmt, ist es allgemein bevorzugt, mehr als einen unwesentlichen Anteil hinzuzufügen. Somit liegt der bevorzugte Anteil an primären und sekundären Metallverbindungen im Bereich von 75% primär - 25% sekundär bis 25% primär - 75% sekundär. Die Integrierung dieser Anteile mit den Antireflektionsschichtgesamtdicken zeigt, daß die primäre(n) Metallverbindungsschicht(en) im Bereich von beispielsweise 5 nm bis 300 nm liegen kann, wobei der verbleibende Rest zum Gesamtwert, d. h. 5 bis 240 nm, die sekundäre(n) Metallschicht(en) sind. Bevorzugte Schichtdicken für die Zweischichtenstrukturen sind 25 bis 100 nm an primärer Metallverbindung und 25 bis 100 nm an sekundärer Metallverbindung mit einer Gesamtdicke von 70 bis 170 nm. Besonders bevorzugte Strukturen weisen 35 bis 85 nm einer primären Metallverbindung und 35 bis 85 nm einer sekundären Metallverbindung mit einer Gesamtdicke von 70 bis 170 nm auf.
Wie untenstehend erläutert wird und in den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen in den Fig. 5 bis 8 gezeigt, sind die Antireflektionsbeschichtungen diskontinuierlich und erscheinen dendritisch (d. h. fingerähnlich) oder oolithisch (d. h. kugelförmige Teilchenform). Alle diese Dicken werden dann als der Abstand vom Boden der Schicht zu der geschätzten Mitte der oberen Enden der Dendrite oder Oolithe definiert.
Die Fig. 1 zeigt ein verallgemeinertes Diagramm der erwarteten Reflektionsspektren auf Basis einer Computermodellierung von einem Kunststoff-(PET-)Substrat, das mit einem transparenten Material mit einem größeren Brechungsindex als demjenigen des Substrats überzogen ist. Dem gegenüber zeigt die Fig. 2 die erwarteten Spektren auf der Basis einer Computermodellierung von einem Substrat, das mit einem Material mit einem geringeren Brechungsindex als demjenigen des Substrats überzogen ist.
Diese zwei Figuren zeigen die Eigenschaften, die erwartet werden, wenn die kontinuierlichen Schichten einer Überzugsschicht aufgebracht werden. Im Falle von Fig. 1 (Beschichtung mit einem größeren Brechungsindex) nimmt das Reflektionsvermögen von 12% (mehr oder weniger) auf bis zu 20-21% zu. Wenn ein Beschichtungsmaterial mit einem geringeren Index verwendet wird, wie in Fig. 2, ist vorauszusehen, daß das Reflektionsvermögen von 12% auf 6% bei einigen Wellenlängen abnimmt. Die Fig. 3 zeigt das unerwartete Resultat, welches mit den Beschichtungen der Erfindung, die diskontinuierlich sind, aber auf Metallverbindungen mit einem höheren Index basieren, tatsächlich erzielt wird.
Ein Vergleich der Diagramme der Fig. 1 und 3 zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen dem, was erwartet wird, wenn ein transparentes Material mit einem hohen Index auf ein transparentes Substrat abgeschieden wird, und was de facto festzustellen ist, wenn die vorliegenden transparenten Materialien mit einem hohen Index (d. h. die Oxide der primären Metalle) auf polymere Substrate in diskontinuierlichen Formen mit einer geringen Packdichte durch Sputtern abgeschieden werden. Wie in Kapitel 4 des Referenztextes, "Optical Thin Films Users Handbook", James D. Rancourt, Macmillan Publishing Company, NY, 1987, beschrieben, erhöht die herkömmliche Beschichtung von Fig. 1 die Reflektion des Substrats über den Wert hinaus, welcher ohne die Beschichtung festzustellen ist, bei allen Wellenlängen außer jenen, die ganzen Vielfachen von λ/2 entsprechen, wobei λ sich auf die optische Dicke der Beschichtung bezieht. Bei Wellenlängen, die ganzen Vielfachen von λ/2 entsprechen, entspricht die Reflektion des beschichteten Substrats derjenigen des unbeschichteten Substrats, während die Reflektion des beschichteten Substrats bei Wellenlängen ihr Maximum erreicht, die ungeraden Vielfachen von λ/4 entsprechen.
Andererseits, wie in der obengenannten Referenzschrift beschrieben und wie in Fig. 2 dargelegt, treten dann, wenn ein transparentes Material mit einem geringeren Index als demjenigen des Substrats abgeschieden wird, Reflektionsminima bei einer Wellenlänge auf, die ungerade Vielfache von λ/4 sind.
Entgegen der obenstehend für Materialien mit einem hohen Index vorhergesagten charakteristischen Leistungsfähigkeit verringern die Beschichtungen mit einem hohen Index der vorliegenden Erfindung die Reflektion des polymeren Substrats, und erhöhen diese nicht, wie in Fig. 3 gezeigt. De facto liefern, wie durch den Vergleich der Fig. 2 und 3 deutlich wird, die Materialien mit einem hohen Index der vorliegenden Erfindung Reflektionsspektren, die typischer sind für Materialien mit einem geringen Index. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß, wenn diese Materialien mit einem hohen Brechungsindex direkt auf Glas aufbeschichtet wurden, keine Antireflektion festzustellen war, als daß die Reflektion erhöht wurde, wie zu erwarten war. (Dies ist hierin in Beispiel II nachgewiesen.)
Im Spektralbereich von sichtbarem Licht zeigen primäre Metallverbindungen (z. B. Oxide) Brechungsindizes von etwa 1,8 bis etwa 2,7, sekundäre Metallverbindungen (z. B. Oxide) besitzen Brechungsindizes von 1,8 bis 2,2. Die polymeren Substrate auf Kohlenstoffbasis besitzen Brechungsindizes von 1,4 bis 1,7. Es ist allgemein bevorzugt, daß Antireflektionsbeschichtungen zur Verwendung im sichtbaren Bereich Reflektions- und Transmissionsspektren aufweisen, die so flach wie möglich sind zwischen 400 nm und 700 nm. Flache Spektren sind bevorzugt, da sie eine minimale Färbung zeigen. Die Färbung kann durch mehrere Faktoren entstehen, darin eingeschlossen:
(a) eine inhärente Absorption in dem Beschichtungsmaterial oder dem Substrat,
(b) von der Wellenlänge abhängende optische Interferenzeffekte, die in komplementären Transmissions- und Reflektionsfarben resultieren,
(c) von der Wellenlänge abhängige Lichtstreuung (allgemein wird Licht mit kürzerer Wellenlänge am stärksten gestreut, was häufig zu einer gelben Transmissionsfarbe führt).

Herstellungsmethode

Die Antireflektionsbeschichtungen werden unter Anwendung von Sputtering hergestellt. Die primäre Metallverbindungsschicht wird auf das Substrat entweder allein aufgebracht oder bevor die sekundäre Metallverbindung abgeschieden wird. Dies könnte durch Aufbringen des primären Metalls von einer Metallkathode mit einer Magnetron-Sputtervorrichtung und einem Sputter- Inertgas, wie Argon, und anschließendes Umwandeln des aufgebrachten Metalls zu der gewünschten Verbindung durch Reaktion mit Sauerstoff oder einer Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff gegebenenfalls unter Wasserstoffzusetzung erfolgen. Noch üblicher jedoch wird die primäre Metallverbindung durch direktes reaktives Sputtern aufgebracht, wobei die Sputter- Kathode das primäre Metall ist und unter Verwendung von reaktivem Gas (Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff) und gegebenenfalls eines Sputter-Inertgases, wie Argon, gesputtert wird unter Erhalt der gewünschten Verbindungsschicht. Wir erzielten die besten Resultate mit Titan, wenn Sputter-Inertgas nicht hinzugefügt wird, da dies zu einer Minimierung einer unerwünschten Bogenbildung (arcing) tendiert. Bei anderen Metallen führt der Zusatz von Sputter-Inertgas zu guten Resultaten.
Im Anschluß daran - und wahlweise - wird die sekundäre Metallverbindung ebenfalls abgeschieden, typischerweise durch reaktives Sputtern, und zwar wiederum mit einem geeigneten Gasgemisch.
Die Dicke der verschiedenen Schichten wird reguliert durch Variieren der Spannung und des Stroms, welcher den Elektroden-Targets zugeführt wird, der Gasströmungsraten und, im Falle von kontinuierlichen Systemen, wo das Polymersubstrat und das Sputter-Target sich relativ zueinander bewegen, der Geschwindigkeit, bei welcher das Substrat am Target vorbei befördert wird.
Falls gewünscht, kann dem Aufbringen der primären Metallverbindungsschicht eine leichte Vorglühbehandlung vorausgehen, um die Haftung zu verbessern.
Eine Sputter-Abscheidungs-Vorrichtung, die für das Aufbringen dieser verschiedenen Antireflektionsschichten geeignet ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Die Sputter-Abscheidung ist ein kommerzielles Verfahren zum Abscheiden anorganischer Materialien, z. B. von Metallen, Oxynitriden oder Oxiden, auf Oberflächen. Repräsentative Beschreibungen von Sputter-Abscheidungs- Verfahren und -Gerätschaft sind in den US-Patenten Nr. 4 204 942 und 4 948 087 zu finden.
Beim Sputtern wird eine Spannung an eine Metall- oder Metallverbindungs-Sputterkathode in Gegenwart eines reaktiven oder nichtreaktiven Gases angelegt, um ein Plasma zu erzeugen. Die Wirkung des Sputtergas-Plasmas auf die Kathode führt dazu, daß Atome der Kathode (Target) verdrängt werden und auf einem Substrat wandern, das in der Nähe einer Sputterquelle angeordnet ist, anlagern.
Typischerweise ist das Sputtergas ein Edelgas, wie Krypton oder Argon. Argon ist das gängigste Sputtergas aufgrund seiner attraktiven Kosten. Auch ist in dem Fachbereich die Verwendung von 1% bis 90% (oder gar 100% im Fall eines Titan-Targets) von einem oder mehreren reaktiven Gasen als Komponenten eines Sputtergasgemisches bekannt.
Wenn ein reaktives Gas vorhanden ist, führt dies dazu, daß ein Metall als Oxid (wenn eine Oxidquelle vorliegt) oder als Oxynitrid (wenn eine Sauerstoff und Stickstoffquelle vorliegt) abgeschieden wird. Dieses reaktive Sputter-Verfahren ist allgemein bekannt und wird kommerziell eingesetzt.
Angewandt auf die vorliegende Erfindung, kann das reflektive Metall unter Verwendung eines Sputtergases abgeschieden werden, welches Sauerstoff oder Sauerstoff und Stickstoff einschließt, um Oxid oder Oxynitrid vorzusehen. Die primäre Metallschicht wird unter Verwendung einer Kathode, z. B. von Zirconium, Tantal, Niob oder Titan, und eines Sputtergases, einschließlich Sauerstoff und gegebenenfalls Stickstoff und/oder Wasserstoff abgeschieden, wodurch das gewünschte Oxid oder Oxynitrid erhalten wird.
Die Fig. 4 zeigt eine kontinuierliche Bahnbeschichtungs-Sputtermaschine. Das Bahnbeschichtungssytem ist als System 10 in Fig. 4 gezeigt. Das System 10 schließt die Vakuumkammer 12 ein, die über die Leitung 14 evakuiert wird. In der Kammer 12 ist ein Antriebsmechanismus zum Befördern einer Folie eines flexiblen Polymersubstrats 16 auf Kohlenstoffbasis vorbei an einer Reihe von Magnetron-Sputterstationen 50, 48 und 46 enthalten. Der Antriebsmechanismus schließt die Zuführwalze 18, die Spann- bzw. Stützwalzen 20, 22, 24, 26, 28, 30 und 32 und die Aufnahmewalze 34 ein.
Der Film wird ebenso um die gekühlte Spannwalzentrommel 36 geführt. Der Film wird an einem Monitorpaar zur Bestimmung seiner Durchlässigkeit 38 und des Reflektionsvermögens 40 vor der Beschichtung und einem ähnlichen Monitorpaar 42 und 44 nach der Beschichtung vorbeigeführt. Dieser Beschichter ist so konfiguriert, daß mit Hilfe von drei getrennten Gleichstrom- Magnetron-Kathoden 46, 48 und 50 gleichzeitig bis zu drei Schichten unter Sputtern auf die Bahn aufbeschichtet werden. Typischerweise wird die Kathode 46 zur Aufbringung der primären Metallverbindungsschicht verwendet, danach als Nitrid-, Oxynitrid- oder Oxidschicht. Die Ka thode 48 kann zur Aufbringung der sekundären Metallverbindungsschicht verwendet werden. Ferner ist in dem System eine Vorglühstation 52 für die wahlweise Ionisiertes-Gas-Reinigung oder die Oberflächenmodifizierung des Substrats vor dem Beschichten eingerichtet. Jede dieser vier Stationen ist räumlich voneinander als Minikammer isoliert (siehe das US-Patent Nr. 4 298 444); wodurch eine lokale Umgebung für die Aufnahme der verschiedenen Plasmagase gebildet wird. Dies ermöglicht gleichzeitig die Durchführung getrennter Verfahren an jeder Station mit Variationen bezüglich der Atmosphäre von Station zu Station, aber ohne eine Kreuzkontamination unter den vier Quellen.
Die Steuerung und Überwachung des Sputtersystems werden normalerweise unter Verwendung von Gerätschaft und Sensoren bewerkstelligt, die in dieser Beschichtungsmaschine Standard sind. Diese sind in Fig. 1 gezeigt und schließen ein: 1) Masseflußregler (MKS) zur Regelung der Gasströmung in die Kathoden-Minikammern; 2) 5-10-Kilowatt Gleichstrom-Energiequellen (Vorschubenergie) für alle drei Sputterkathoden; 3) ein optisches Überwachungssystem (Hexatron/Southwall Technologies), welches sowohl das Reflektionsvermögen als auch die Transmission des Films über den Spektralbereich von 400 bis 2000 nm mißt, und 4) eine Filmbewegungs-Steuerungssystem (Drivex), welches die Spannung, Geschwindigkeit und den Abstand des Films regelt, während diese das System durchläuft.

Verwendung der beschichteten Materialien

Die beschichteten Kunststoffmaterialien der Erfindung finden in zahlreichen Anwendungen Verwendung. Eine Anwendung von besonderem Interesse ist eine Anwendung als interne Kunststoffoberflächen von Mehrscheibenfenster-Verglasungseinheiten. Diese Kunststoffoberflächen können als Kunststofffolien oder als Kunststoffbeschichtungen auf Glasoberflächen vorliegen. Mehrscheiben-Fensterkonstruktionen, die Kunststofffolien oder innere Glasoberflächen enthalten, sind in dem Fachbereich bekannt, zum Beispiel wie in den US-Patenten Nr. 3 935 351; 4 335 166; 4 853 264 gezeigt.
Wenn die Antireflektionsbeschichtungen der Erfindung durch ein Elektronenmikroskop untersucht werden, können sie sich als porös oder dendritisch oder nichtkontinuierlich erweisen. Diese Struktur ist in den Fig. 5 bis 8 gezeigt. Diese Struktur ist relativ unbeständig und unterliegt leicht einer Beschädigung durch Abrieb, so daß es vorteilhaft ist, die Beschichtungen in Umgebungen einzusetzen, wo sie kaum einer physikalischen Abnutzung unterliegen, wie in Mehrscheibenfenstern.
Eine repräsentative Anwendung der Antireflektionsbeschichtung ist in Fig. 10 als Verglasungseinheit 80 gezeigt. Die Einheit 80 schließt zwei Glas- (oder andere starre Verglasungs-)tafeln 72 und 74 ein, die durch die Abstandshalter 76 und 78 und das Versiegelungsmittel 81 parallel zueinander getrennt gehalten werden und den inneren Zwischenraum 82 bilden. Eine dritte Verglasungstafel 84 ist in dem inneren Zwischenraum 82 angeordnet. Es besteht aus Kunststoff und schließt, wie in Fig. 11 gezeigt, das Kunststoffsubstrat 86 auf Kohlenstoffbasis, die durch Sputtern abgeschiedene primäre Metallverbindungsschicht 88 und die sekundäre Metallverbindungsschicht 92 ein. Die Schichten 88 und 92 sorgen für eine effektive Antireflektion der Kunstofftafel 84.
Eine zweite reprästentative Anwendung ist in Fig. 12 als Verglasungseinheit 90 gezeigt. Diese weist zahlreiche der Komponenten der Einheit 80 auf, weist aber die Kunststoffschicht 84 auf, die als eine direkt an einer der starren nichtplastischen Verglasungsflächen 74 anhaftende Beschichtung oder Laminat vorliegen. Wie in Fig. 13 gezeigt, besitzt die Antireflektionsbeschichtung dieselbe Art des Aufbaus, die in Bezug auf die Fig. 11 skizziert ist.
Eine dritte repräsentative Anwendung ist in Fig. 14 als die Verglasungseinheit 100 gezeigt. Die Einheit 100 ähnelt der Einheit 70, bei den folgenden Variationen: Erstens, die Verglasungsflächen 72 und 74 tragen wärmereflektierende Metall-/dielektrisch-induzierte-Transmissions- oder Interferenz-Wärmereflektionsstapel 98 und 98' auf ihren jeweiligen inneren Oberflächen. Wie in Fig. 16 gezeigt, bestehen diese wärmereflektierenden Stapel, z. B. der Stapel 98', aus einer Sequenz von Schichten. Die Schicht 106 ist eine Schicht aus einem transparenten Dielektrikum, die Schicht 104 ist eine dünne Folie aus Metall, vorzugsweise aus Silber, und die Schicht 108 ist eine zweite Schicht aus einem Dielektrikum. Falls gewünscht, kann dies ein aus fünf oder sieben oder mehr Schichten aufgebauter Stapel sein. Diese wärmereflektierenden Filter werden kommerziell von Southwall Technologies, Inc., auf Kunststoff vertrieben. Diese sind auch in den US-Patenten Nr. 4 337 990; 4 017 661 und der Re. 90/002223 beschrieben. Die Einheit 100 weist ebenfalls als innere Kunststofffläche 84' ein Material mit Antireflektionsschichten der Erfindung auf beiden ihren Seiten auf. Wie in Fig. 15 gezeigt, bestehen diese Antireflektions schichten aus einer primären Metallverbindungsschicht 88 oder 88' und einer sekundären Metallschicht 92 bzw. 92'.
Eine vierte repräsentative Anwendung der Beschichtungen der Erfindung ist als die Verglasungseinheit 110 in Fig. 17 gezeigt. Diese Einheit ähnelt der Einheit 74 mit den in Fig. 18 gezeigten Änderungen, nämlich daß die Fläche 84 auf ihrer anderen Seite einen Metall- /dielektrisch-induzierten-Transmissions- oder Interferenz-Host- bzw. Wirtsreflektor 106/104/108 trägt. Ferner besteht die Antireflektionsbeschichtung aus einer Einzelschicht 88 aus einer primären Metallverbindung.
Die Erfindung wird weiter anhand der nachstenden Beispiele beschrieben. Diese dienen der Erläuterung der Erfindung und sind nicht als Einschränkungen der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist, zu interpretieren.

BEISPIELE

Beispiel I

Eine Walze aus 76,2 um (0,003 Inch) dickem PET (ICI 393) wurde in die in Fig. 4 dargestellte Walzen-Sputtermaschine geladen. Die Walze wurde so ausgerichtet, daß die rutschfeste oder unbehandelte Seite der Walze dem Sputter-Target gegenüberlag. Ein Tantal-Target (5,0 · 15,625 Inch) wurde in eine mit 50 in Fig. 4 gekennzeichnete Position installiert. Nach dem Herunterpumpen auf 2 · 10&supmin;&sup5; Torr wurden Argon und Sauerstoff in die Minikammer mit Strömungen von 9,5 bzw. 19 sccm eingeführt, um einen Druck von 5,24 · 10&supmin;³ Torr zu erhalten. Das reaktive Sputtern erfolgte unter Anlegung von negativen 503 Volt an das Tantal-Target unter Erhalt eines Stroms von 7,98 A. Das PET-Substrat wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 3,50 Millimeter/Sekunde bewegt. Das Reflektionsspektrum für die resultierende Probe ist in Fig. 3 gezeigt. Die Tantaloxidschicht verringerte die sichtbare Reflektion (bezogen auf ein C-Illuminationsmittel) des PET-Films von 11,8% auf 5,9%.

Beispiel II

In diesem Experiment wurde ein Corning-Deckglas (Nr. 1, 22 · 30 mm) auf ein-76,2-um-(3- mil-)ICI 393-PET-Substrat geklebt. Nach dem Herunterpumpen wurde Tantaloxid wie in Bei spiel I beschrieben gesputtert. Die Reflektion des PET-Substrats wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verringert; hingegen wurde das Reflektionsvermögen der Glasplatte erhöht (d. h. von ca. 8% bei 400 nm auf etwa 13%).

Beispiel III

Für dieses Beispiel wurde Tantaloxid auf 127 um (0,005 Inch) dickes Polycarbonat, hergestellt von Rohm und Haas, gesputtert. Die Abscheidungsbedingungen waren ähnlich wie die in Beispiel I beschrieben. Argon und Sauerstoff wurden in die Minikammer bei Strömungen von 9,5 bzw. 19 sccm eingeführt, wodurch ein Druck von 4,68 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Ein reaktives Sputtern wurde durchgeführt, wobei negative 456 Volt an das Tantal-Target angelegt wurden unter Erhalt eines Stromes von 8,8 A. Das PET-Substrat wurde bei einer Anlagengeschwindigkeit von 3,50 Millimeter/Sekunde bewegt. Der resultierende Tantaloxidüberzug verringerte die mit Illuminationsmittel C sichtbare Reflektion von 10,4% auf 8,3%.

Beispiel 1V

Ein 76,2 um (3 mil) dicker Teijin-PET-Film wurde in den in Fig. 4 dargestellten Walzenbeschichter geladen. Die aktiven Beschichtungsmodule waren die Gleichstrom-Plasma-Glüh- und Ein-Kathoden-Position, wie in Fig. 4 als die Elemente 52 bzw. 50 gezeigt. Für den ersten Durchlauf wurde die Walze so ausgerichtet, daß die rutschfeste oder unbehandelte Seite der Walze dem Sputter-Target und der Gleichstrom-Glühkammer gegenüberlag. Ein Titan-Target (5,0 · 15,625 Inch) wurde an der mit 50 in Fig. 4 gekennzeichneten Position installiert. Ein Aluminiumstab wurde als Elektrode bei dem Gleichstromglühen verwendet. Nach dem Herunterpumpen auf 2 · 10&supmin;&sup5; Torr wurde Sauerstoff in die Sputter-Minikammer bei einer Strömung von 44,6 sccm eingeführt, wodurch ein Druck von 8,0 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Das reaktive Sputtern wurde durchgeführt, wobei negative 419 Volt an das Tantal-Target unter Erhalt eines Stroms von 15,0 A angelegt wurden. Eine Strömung von 17,5 sccms Luft wurde in die Gleichstrom-Glühkammer eingeführt, wodurch ein Druck von 11 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Eine negative Gleichstromspannung von 1250 Volt wurde an den Gleichstrom-Glühstab angelegt, wodurch ein Strom von 25 mA erhalten wurde. Das PET-Substrat wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 2,50 Millimeter/Sekunde durch die Beschichtungszone bewegt.
Für den zweiten Durchlauf wurde die PET-Walze schnell bewegt, so daß die gleitfähige oder behandelte Seite der Walze dem Sputter-Target und der Gleichstrom-Glühkammer gegenüberlag. Sauerstoff wurde in die Sputter-Minikammer mit einer Strömung von 42,9 sccm eingeführt, wodurch ein Druck von 8,0 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Ein reaktives Sputtern wurde durchgeführt, wobei negative 425 Volt an das Titan-Target angelegt wurden unter Erhalt eines Stromes von 15,0 A. Eine Strömung von 16,8 sccms Luft wurde in die Gleichstrom-Glühkammer eingeführt, wodurch ein Druck von 11 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Eine negative Gleichstromspannung von 1250 Volt wurde an den Gleichstrom-Glühstab angelegt, wodurch ein Strom von 25 mA erhalten wurde. Das PET wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 2,50 Millimeter/Sekunde durch die Beschichtungszone bewegt.
Als beide Seiten des Teijin-PET wie obenstehend erläutert behandelt wurden, wurde das Beleuchtungsmittel-C-Reflektionsvermögen des Substrats von 12% auf 2,0% verringert. Eine rasterlektronenmikroskopische Aufnahme der hier erläuterten Titanoxidbeschichtung ist die Fig. 7.

Beispiel 5

3 mil dickes Teijin-PET wurde in den in Fig. 4 gezeigten Walzenbeschichter geladen. Die aktiven Beschichtungsmodule waren die Gleichstrom-Plasma-Glüh- und Zwei-Kathoden-Position, wie in Fig. 4 als die Elemente 52, 46 bzw. 50 gezeigt. Für den ersten Durchlauf wurde die Walze so ausgerichtet, daß die rutschfeste oder unbehandelte Seite der Walze dem Sputter-Target und der Gleichstrom-Glühkammer gegenüberlag. Ein Titan-Target (5,0 · 15,625 Inch) wurde an der mit 46 in Fig. 4 gekennzeichneten Position installiert. Ein Indium-Target (5,0 · 15,625 Inch) wurde an der mit 50 in Fig. 4 gekennzeichneten Position installiert. Ein Aluminiumstab wurde als Elektrode bei dem Gleichstromglühen verwendet. Nach dem Herunterpumpen auf 2 · 10&supmin;&sup5; Torr wurde Sauerstoff in die Titan-Sputter-Minikammer bei einer Strömung von 39,8 sccm eingeführt, wodurch ein Druck von 8,0 · 1 W Torr erhalten wurde. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Argon wurden in die Indiumkammer bei Strömungen von 22,7, 10,3, 4,0 bzw. 5,0 eingeführt, wodurch ein Gesamtdruck von 4,0 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Das reaktive Sputtern wurde durchgeführt, wobei negative 428 Volt an das Titan-Target unter Erhalt eines Stroms von 15,0 A angelegt wurden. Negative 310 Volt wurden an das Indium-Target angelegt, wodurch ein Strom von 5,46 A erhalten wurde. Eine Strömung von 17,0 sccms Luft wurde in die Gleichstrom-Glühkammer eingeführt, wodurch ein Druck von 11 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Eine negative Gleichstromspannung von 1250 Volt wurde an den Gleichstrom-Glühstab angelegt, wo durch ein Strom von 25 mA erhalten wurde. Das PET wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 5,00 Millimeter/Sekunde durch die Beschichtungszone bewegt.
Für den zweiten Durchlauf wurde die PET-Walze schnell bewegt, so daß die gleitfähige oder behandelte Seite der Walze dem Sputter-Target und der Gleichstrom-Glühkammer gegenüberlag. Sauerstoff wurde in die Titan-Sputter-Minikammer mit einer Strömung von 39,3 sccm eingeführt, wodurch ein Druck von 8,0 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Argon wurden in die Indiumkammer bei Strömungen von 22,3, 10,0, 4,0 bzw. 5,0 eingeführt, wodurch ein Gesamtdruck von 4,0 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Ein reaktives Sputtern wurde durchgeführt, wobei negative 426 Volt an das Titan-Target angelegt wurden unter Erhalt eines Stromes von 15,0 A. Negative 313 Volt wurden an die Indiumkathode unter Erhalt eines Stromes von 5,44 A angelegt. Eine Strömung von 18,2 sccms Luft wurde in die Gleichstrom- Glühkammer eingeführt, wodurch ein Druck von 12 · 10&supmin;³ Torr erhalten wurde. Eine negative Gleichstromspannung von 1250 Volt wurde an den Gleichstrom-Glühstab angelegt, wodurch ein Strom von 25 mA erhalten wurde. Das PET wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 5,0 Millimeter/Sekunde durch die Beschichtungszone bewegt.
Als beide Seiten des Teijin-PET wie obenstehend erläutert behandelt wurden, wurde das Beleuchtungsmittel-C-Reflektionsvermögen des Substrats von 12% auf 2, 2% verringert. Eine rasterlektronenmikroskopische Aufnahme der hier erläuterten Titanoxidbeschichtung ist die Fig. 6.

Experiment VI

Unter Anwendung ähnlicher Techniken wie in den vorausgehenden Experimenten wurden zahlreiche Einzel- und Doppelschichtüberzüge unter Verwendung der primären und sekundären Metalloxide in Teijin-PET-Substrat hergestellt. Dieses Substrat weist eine sichtbare Reflektion von etwa 12% und eine sichtbare Transmission von etwa 88% vor der Beschichtung auf. In jedem Fall wurden sowohl die gleitfähigen als auch die rutschfesten Seiten des PET-Substrats beschichtet. Die für verschiedene Proben erhaltenen optischen Parameter (d. h. die sichtbare Reflektion, die sichtbare Transmission, der Transmissions-Gelöstich-Index und die Transmissionstrübung) sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt. Diese Proben wurden alle unter Verwendung eines Gleichstrom-Glühens zur Vorbehandlung des PET-Substrats, um die Beschichtungshaftung zu verbessern, hergestellt. Beachten Sie, daß die exakten optischen Parameter, die erhalten wurden, jetzt von der Beschichtungsdicke, dem Substrat-Typ und den Glühbe dingungen abhängen. Allgemein führt eine höhere Energiedosierung durch das Glühen zu einer geringeren Reflektionsunterdrückung.

Claims

1. Polymer mit einer Oberfläche mit Antireflektionseigenschaften, umfassend ein festes organisches Polymersubstrat, das eine Oberfläche liefert, die antireflektiv sein soll, wobei an die Oberfläche eine Antireflektionsschicht anhaftet, umfassend eine diskontinuierliche Schicht aus Teilchen aus einer transparenten anorganischen Metallverbindung mit einem größeren Brechungsindex als dem Brechungsindex des Polymersubstrats, wobei die Schicht durch Sputter-Abscheidung der transparenten anorganischen Metallverbindung auf die Oberfläche erhältlich ist, und umfassend Teilchen mit einer Packdichte von weniger als 0,7.

2. Polymer mit einer Oberfläche mit Antireflektionseigenschaften, umfassend ein festes organisches Polymersubstrat, das eine Oberfläche liefert, die antireflektiv sein soll, wobei an die Oberfläche eine Antireflektionsschicht anhaftet, umfassend eine erste diskontinuierliche Schicht aus Teilchen aus einer transparenten anorganischen Metallverbindung mit einem größeren Brechungsindex als dem Brechungsindex des Polymersubstrats, wobei die erste Schicht an die Oberfläche anhaftet und eine zweite diskontinuierliche Schicht aus Teilchen aus einer zweiten transparenten anorganischen Metallverbindung ebenfalls einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex des Polymersubstrats aufweist, wobei die Teilchen der zweiten transparenten anorganischen Metallverbindung an den Teilchen der ersten transparenten anorganischen Metallverbindung anhaften und auf diesen aufgebaut sind.

3. Polymer nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Antifreflektionsschicht eine mittlere Dicke von 10 bis 300 nm aufweist, wobei die Packungsdichte der Teilchen in den diskontinuierlichen Schichten 0,2 bis 0,7 beträgt, wobei die erste anorganische Metallverbindung aus Oxiden, Nitriden und Oxynitriden von Tantal, Niob, Hafnium, Wolfram und Zirkonium gewählt ist und wobei die zweite anorganische Metallverbindung aus Oxiden und Oxynitriden von Zink, Zinn und Indium gewählt ist.

4. Polymer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, wobei das Polymer Polyester ist.

5. Polymer nach Anspruch 4, wobei der Polyester Poly(ethylenterephthalat) ist.

6. Polyesteroberfläche mit einem integrierten Reflexionsvermögen für sichtbares Licht von unterhalb 8%, umfassend: ein Polyestersubstrat mit einem Brechungsindex von 1,4 bis 1,7, das eine Oberfläche mit einem inhärenten Reflektionsvermögen von etwa 12% liefert, wobei an die Oberfläche eine Antireflektionsschicht anhaftet, umfassend eine Dicke von 70 bis 170 nm, eine Packungsdichte von 0,2 bis 0,7, wobei die diskontinuierliche Schicht aus transparenter anorganischer Metallverbindung einen Brechungsindex von 1,7 bis 2,7 aufweist und aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden und Oxynitriden von Tantal, Titan, Niob, Hafnium, Wolfram und Zirkonium, ausgewählt ist.

7. Polyesteroberfläche mit einem integrierten Reflexionsvermögen für sichtbares Licht von unterhalb 5%, umfassend: ein Polyestersubstrat mit einem Brechungsindex von 1,4 bis 1,7, das eine Oberfläche mit einem inhärenten Reflektionsvermögen von etwa 12% liefert, wobei an die Oberfläche eine Antireflektionsschicht anhaftet, umfassend eine Dicke von 25 bis 100 nm integrierten Reflexionsvermögen für sichtbares Licht, eine Packungsdichte von 0,2 bis 0,7, wobei die diskontinuierliche erste Schicht aus Teilchen eine erste transparente anorganische Metallverbindung mit einem Brechungsindex von 1,7 bis 2,7 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden und Oxynitriden von Tantal, Titan, Niob, Hafnium, Wolfram und Zirkonium, sowie eine zweite 25 bis 100 nm dicke Teilchenschicht, umfassend eine zweite transparente anorganische Metallverbindung, die ebenfalls einen Brechungsindex von 1,7 bis 2,7 aufweist und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Oxiden und Oxynitriden von Zink, Zinn und Indium, wobei die Teilchen der zweiten transparenten anorganischen Metallverbindung an den Teilchen der ersten transparenten anorganischen Metallverbindung anhaften und auf diesen aufgebaut sind, wobei die erste Schicht an der Oberfläche anhaftet.

8. Verfahren zur Verleihung von Antireflektionseigenschaften an die Oberfläche eines festen organischen Polymersubstrats, welches eine Oberfläche besitzt, die antireflektiv sein soll, umfassend: das Sputter-Abscheiden auf der Oberfläche einer Antireflektionsschicht, umfassend eine diskontinuierliche Schicht aus Teilchen aus einer transparenten anorganischen Metallverbindung mit einem Brechungsindex von größer als der Brechungsindex des Polymersubstrats, wobei die diskontinuierliche Schicht Teilchen mit einer Packungsdichte von 0,2 bis 0,7 umfaßt.

9. Verfahren zur Verleihung von Antireflektionseigenschaften an die Oberfläche eines festen organischen Polymersubstrats, welches eine Oberfläche liefert, die antireflektiv sein soll, umfassend: die Sputter-Abscheidung auf der Oberfläche einer ersten Schicht aus Teilchen aus einer ersten transparenten anorganischen Metallverbindung mit einem größeren Brechungsindex als dem Brechungsindex des Polymersubstrats, wobei die erste Schicht an der Oberfläche anhaftet, und die anschließende Sputter-Abscheidung auf die Teilchen einer zweiten Teilchenschicht aus einer zweiten transparenten anorganischen Metallverbindung, die ebenfalls einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex des Polymersubstrats aufweist, wobei die Teilchen der zweiten transparenten anorganischen Metallverbindung an den Teilchen der ersten transparenten anorganischen Metallverbindung anhaften und auf diesen aufgebaut sind.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, wobei es sich bei beiden Sputter-Abscheidungen um eine reaktive Sputter-Abscheidung handelt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Teilchenschicht 25 bis 100 nm dick ist, eine Packungsdichte von 0,2 bis 0,7 aufweist und ein Material umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxiden und Oxynitriden von Tantal, Titan, Niob, Hafnium, Wolfram und Zirkonium, und wobei die zweite Schicht 25 bis 100 nm dick ist und ein Material umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxiden und Oxynitriden von Zink, Zinn undd Indium.