CH718597A2 - Schichtsystem mit Antibeschlag- und Antireflex-Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems. - Google Patents

Abstract

Es wird ein Schichtsystem (100) mit einem Substrat (1), das zumindest an einer Oberfläche (10) ein Antibeschlagmaterial (2) aufweist, angegeben, wobei auf der Oberfläche (10) eine wasserdurchlässige Zwischenschicht (4) angeordnet ist und auf der wasserdurchlässigen Zwischenschicht (4) eine wasserdurchlässige Nanostruktur (5) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen angeordnet ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems (100) angegeben.

Description

[0001] Für eine Vielzahl von optischen Anwendungen werden optische Komponenten mit einer Vergütung versehen, um eine Antireflexeigenschaft zu erzielen. Weiterhin sind Beschichtungen bekannt, mit denen ein Beschlagen der optischen Elemente vermindert werden soll. Eine Antibeschlagbeschichtung, die gleichzeitig auch eine hohe Güte hinsichtlich der reflexionsmindernden Eigenschaften aufweist, ist jedoch mit konventionellen Verfahren nicht ohne weiteres zu erzielen.

[0002] Eine Aufgabe ist es, ein Schichtsystem anzugeben, das gute Antibeschlag- und Antireflex-Eigenschaften aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems angegeben werden.

[0003] Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Schichtsystem beziehungsweise ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

[0004] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

[0005] Es wird ein Schichtsystem mit einem Substrat, das zumindest an einer Oberfläche ein Antibeschlagmaterial aufweist, angegeben. Die Oberfläche kann durch das Substrat selbst oder durch eine auf dem Substrat aufgebrachte Beschichtung mit dem Antibeschlagmaterial gebildet sein.

[0006] Beispielsweise weist das Substrat Glas, etwa Kronglas, Quarz oder einen Kunststoff, etwa Polycarbonat, auf oder besteht aus einem dieser Materialien. Ein solches Substrat kann mit einem Antibeschlagmaterial beschichtet sein. Beispielsweise beträgt eine Schichtdicke des Antibeschlagmaterials mindestens 1 µm. Beispielsweise kann sich die Antibeschlageigenschaft dadurch ergeben, dass das Antibeschlagmaterial dazu eingerichtet ist, Wasser aufzunehmen oder dadurch, dass das Antibeschlagmaterial eine stark hydrophile Oberfläche bildet.

[0007] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems ist auf der Oberfläche eine wasserdurchlässige Zwischenschicht angeordnet. Für die Zwischenschicht eignet sich beispielsweise ein Oxid, etwa Siliziumoxid, Titanoxid oder Aluminiumoxid oder ein Fluorid, etwa Magnesiumfluorid.

[0008] Die Zwischenschicht ist vorzugsweise anorganisch oder zumindest teilanorganisch. Die Zwischenschicht weist beispielsweise eine Schichtdicke zwischen einschließlich 10 nm und einschließlich 200 nm auf.

[0009] Die Zwischenschicht kann das Antibeschlagmaterial vollständig überdecken. Die Zwischenschicht ist jedoch bei der Herstellung gezielt so ausgebildet, dass sie wasserdurchlässig ist. Im Unterschied hierzu sind Schichten aus den obigen Materialien in einem konventionellen Interferenzschichtsystem für die Ausbildung einer Antireflexbeschichtung möglichst dicht und somit wasserundurchlässig ausgebildet, da das Eindringen von Wasser in eine Schicht eines Interferenzschichtsystems den Brechungsindex verändern und dadurch die Wirkung des Interferenzschichtsystems beeinträchtigen würde.

[0010] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems ist eine wasserdurchlässige Nanostruktur mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen auf der Zwischenschicht angeordnet. Die Nanostruktur befindet sich also auf der dem Antibeschlagmaterial abgewandten Seite der Zwischenschicht. Die Nanostruktur kann für sich alleine genommen oder in Verbindung mit weiteren Komponenten des Schichtsystems, insbesondere in Verbindung mit dem Antibeschlagmaterial und/oder auf der Nanostruktur angeordneten weiteren Schichten eine Antireflexeigenschaft bewirken.

[0011] Die Antireflexeigenschaft wird also mittels der Nanostruktur erzielt und basiert insbesondere nicht auf Interferenzeffekten an alternierend angeordneten Schichten mit niedrigem und hohem Brechungsindex.

[0012] In mindestens einer Ausführungsform des Schichtsystems weist das Schichtsystem ein Substrat, das zumindest an einer Oberfläche ein Antibeschlagmaterial aufweist, auf, wobei auf der Oberfläche eine wasserdurchlässige Zwischenschicht angeordnet ist und auf der wasserdurchlässigen Zwischenschicht eine wasserdurchlässige Nanostruktur mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen angeordnet ist.

[0013] Durch die Anordnung der Nanostruktur auf dem Antibeschlagmaterial können gleichzeitig Antibeschlageigenschaften und Antireflexeigenschaften mit hoher Güte erzielt werden. Insbesondere wird die Antibeschlageigenschaft des Antibeschlagmaterials durch die darauf aufgebrachte Beschichtung mit der Nanostruktur nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinträchtigt, da die Zwischenschicht und die Nanostruktur wasserdurchlässig ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise sind alle auf dem Antibeschlagmaterial angeordneten Schichten wasserdurchlässig.

[0014] Wasserdurchlässig bedeutet im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere, dass Wasser, etwa im gasförmigen Aggregatszustand aus der Umgebungsluft, durch die betreffende Schicht hindurch treten kann. So kann der Wasserdampf zu dem Antibeschlagmaterial gelangen, auch wenn dieses nicht unmittelbar an die Umgebungsluft angrenzt.

[0015] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems weist das Antibeschlagmaterial eine Strukturierung auf. Die Strukturierung kann zusammen mit der wasserdurchlässigen Nanostruktur eine Antireflexeigenschaft bewirken. In diesem Fall weist das Schichtsystem also mindestens zwei optisch wirksame Strukturierungen auf, so dass die Antireflexeigenschaft durch das Zusammenwirken von mindestens zwei strukturierten Schichten zustande kommt.

[0016] Beispielsweise bildet die Strukturierung Vertiefungen in dem Antibeschlagmaterial aus. Die Vertiefungen sind beispielsweise zumindest teilweise nicht mit dem Material der Zwischenschicht befüllt, so dass Hohlräume entstehen. Durch diese Hohlräume verringert sich der effektive Brechungsindex des Antibeschlagmaterials im Bereich der Strukturierung.

[0017] Beispielsweise erstrecken sich die Vertiefungen zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 200 nm in das Antibeschlagmaterial hinein.

[0018] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems ist die wasserdurchlässige Nanostruktur mittels einer Schicht gebildet, die vorzugsweise anorganisch oder teil-anorganisch ist. Die Schicht weist bevorzugt eine poröse Struktur auf. Über diese poröse Struktur kann die Durchlässigkeit für Wasser gezielt erreicht werden. Die Poren der Schicht sind hierbei klein im Vergleich zur lateralen Ausdehnung der nebeneinander angeordneten Säulen der Nanostruktur. Eine laterale Ausdehnung bezeichnet hierbei eine Ausdehnung parallel zur Oberfläche des Substrats. Die Schicht muss für eine hinreichende Wasserdurchlässigkeit jedoch nicht zwingend porös sein. Es genügt auch, wenn die abgeschiedene Dicke an Flanken und/oder zwischen benachbarten Säulen geringer ist als auf den Spitzen der Säulen. Eine solche Bedeckung kann durch Bedampfen oder Besputtern ausgebildet werden.

[0019] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems weisen zumindest einige der Säulen Hohlräume auf. Die Hohlräume sind insbesondere groß im Vergleich zu den gegebenenfalls vorhanden Poren der Schicht der Nanostruktur. Beispielsweise ist das Volumen der Hohlräume mindestens um den Faktor 5 oder mindestens um den Faktor 10 größer als das mittlere Volumen der Poren.

[0020] Eine laterale Ausdehnung der Hohlräume beträgt zumindest für einige Säulen beispielsweise mehr als 10 nm. Die Hohlräume sind insbesondere von der Schicht der Nanostruktur und der Zwischenschicht umschlossen.

[0021] Aufgrund der Hohlräume kann für die wasserdurchlässige Nanostruktur ein besonders niedriger Brechungsindex erzielt werden, beispielsweise ein effektiver Brechungsindex zwischen einschließlich 1,1 und 1,4, vorzugsweise zwischen einschließlich 1,1 und einschließlich 1,25.

[0022] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems sind die Säulen stochastisch zufällig über die Oberfläche verteilt und zumindest für einige Säulen beträgt ein Abstand zur am nächsten liegenden Säule zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 70 nm.

[0023] Bei der Herstellung der Nanostruktur erfolgt die Ausbildung der Säulen also selbst-organisiert.

[0024] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems weisen die Säulen ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis von mindestens 1,0 auf, vorzugsweise von mindestens 1,5 oder mindestens 2. Eine Höhe der Säulen, also eine Ausdehnung senkrecht zur Oberfläche des Substrats, beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 40 nm und einschließlich 300 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 70 nm und einschließlich 200 nm.

[0025] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems ist ein effektiver Brechungsindex der wasserdurchlässigen Nanostruktur kleiner als ein effektiver Brechungsindex der Zwischenschicht. Insbesondere kann der effektive Brechungsindex der Zwischenschicht auch größer sein als der effektive Brechungsindex des Antibeschlagmaterials, so dass sich im Bereich der Zwischenschicht ein lokales Maximum des Brechungsindexprofils ergibt.

[0026] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems weist das Antibeschlagmaterial ein wasseraufnehmendes Polymer auf und weist insbesondere eine Dicke von mindestens 1 µm auf. Das Antibeschlagmaterial ist also ein Material, das zur Wasseraufnahme eingerichtet ist oder besteht aus einem solchen Material. Das Antibeschlagmaterial kann so Wasser, das ansonsten zum Beschlagen führen würde, aufnehmen und so ein Beschlagen verhindern.

[0027] Insbesondere sind die wasseraufnehmenden Polymere UV-härtend oder thermisch härtend ausgebildet. Beispielsweise sind als wasseraufnehmende Polymere Poly(ethylen-alt-maleinsäure), Polyurethane und Polymere, die auf Basis von Polyolen, Siloxanen und/oder Acrylsäuren gebildet werden, geeignet. Die genannten Polymere sind insbesondere einzeln oder in Kombination untereinander als Antibeschlagmaterial einsetzbar.

[0028] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtsystems ist das Antibeschlagmaterial ein stark hydrophiles Material. Beispielsweise ist das Antibeschlagmaterial ein anorganisch-organisches Netzwerk, das durch Beimischungen stark hydrophil ausgerüstet ist. Ein solches Material zeichnet sich durch einen besonders niedrigen Kontaktwinkel für Wasser nahe 0° aus, beispielsweise beträgt der Kontaktwinkel höchstens 5° oder höchstens 1°. Beispielsweise basiert das anorganischorganische Netzwerk auf Siliziumdioxid. Zum Beispiel ist das Antibeschlagmaterial ein Siloxan-basiertes Material, etwa in Form eines Lacks.

[0029] In diesem Fall kann die Zwischenschicht und/oder die Nanostruktur wasseraufnehmend wirken. Weiterhin ist das Antibeschlagmaterial an der Oberfläche in diesem Fall vorzugsweise unstrukturiert, um einen vergleichsweise aggressiven Ätzprozess zu vermeiden.

[0030] Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung des vorstehend beschriebenen Schichtsystems. In Zusammenhang mit dem Schichtsystem angegebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.

[0031] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Schichtsystems umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem ein Substrat bereitgestellt wird, das an zumindest einer Oberfläche ein Antibeschlagmaterial aufweist. Das Antibeschlagmaterial kann beispielsweise durch ein Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, beispielsweise durch ein Tauchverfahren.

[0032] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine wasserdurchlässige Zwischenschicht auf der Oberfläche ausgebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann das Antibeschlagmaterial strukturiert oder unstrukturiert sein.

[0033] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine wasserdurchlässige Nanostruktur mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen auf der wasserdurchlässigen Schicht ausgebildet.

[0034] In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Substrat, das an zumindest einer Oberfläche ein Antibeschlagmaterial aufweist, bereitgestellt. Eine wasserdurchlässige Zwischenschicht wird auf der Oberfläche ausgebildet und eine wasserdurchlässige Nanostruktur mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen wird auf der wasserdurchlässigen Zwischenschicht ausgebildet.

[0035] Mittels der wasserdurchlässigen Nanostruktur auf dem Antibeschlagmaterial kann erzielt werden, dass sowohl gute Antibeschlag- als auch Antireflex-Eigenschaften erreicht werden können.

[0036] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Zwischenschicht eine anorganische oder teilanorganische Schicht, die durch ein Plasma-Verfahren aufgebracht wird und bei der die Abscheideparameter so eingestellt werden, dass die Zwischenschicht wasserdurchlässig ist. Hierbei können insbesondere die Beschichtungsrate und die Ionenstützung durch Einstellung der elektrischen Vorspannung eingestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass hohe Abscheideraten und/oder niedrige Ionenenergien tendenziell zu einer höheren Wasserdurchlässigkeit führen.

[0037] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Antibeschlagmaterial strukturiert, bevor die wasserdurchlässige Zwischenschicht aufgebracht wird. Insbesondere wird eine Strukturierung ausgebildet, die den effektiven Brechungsindex des Antibeschlagmaterials im Bereich der Strukturierung verringert.

[0038] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Strukturieren des Antibeschlagmaterials eine temporäre Schicht aufgebracht und nachfolgend erfolgt über die Oberfläche ein hinsichtlich einer Abtragtiefe lokal variierender Materialabtrag, mit dem die temporäre Schicht entfernt und das Antibeschlagmaterial strukturiert wird.

[0039] Die Strukturierung des Antibeschlagmaterials erfolgt also über die Kombination der temporären Schicht in Verbindung mit dem den Materialabtrag bewirkenden Verfahren. Der Materialabtrag erfolgt beispielsweise durch Ionenbeschuss.

[0040] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Oberfläche des Antibeschlagmaterials beim Aufbringen der Zwischenschicht unstrukturiert. In diesem Fall trägt das Antibeschlagmaterial selbst nicht oder zumindest nicht wesentlich zur Antireflexeigenschaft der Schichtstruktur bei. Die Antireflexeigenschaft wird also im Wesentlichen durch die Nanostruktur erzielt, gegebenenfalls in Verbindung mit darauf aufgebrachten weiteren Schichten und/oder einer oder mehrerer weiteren Nanostruktur.

[0041] Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der wasserdurchlässigen Nanostruktur die Schritte des Ausbildens einer nanostrukturierten Schicht auf der Zwischenschicht, das Überschichten der nanostrukturierten Schicht mit einer insbesondere porösen anorganischen oder teilanorganischen Schicht und das Durchführen einer Nachbehandlung, bei der die nanostrukturierte Schicht zumindest teilweise versetzt oder entfernt wird. Die nanostrukturierte Schicht weist vorzugsweise ein organisches Material auf. Das Material kann jedoch auch anorganische Bestandteile aufweisen.

[0042] Das Ausbilden der nanostrukturierten Schicht kann durch ein Plasmaverfahren erfolgen, bei dem eine Ausgangsschicht zunächst abgeschieden und nachfolgend stellenweise wieder abgetragen wird, so dass eine säulenartige Struktur entsteht.

[0043] Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die nanostrukturierte Schicht mindestens eine ringförmig angeordnete Gruppierung mit konjugierten Stickstoff- und Kohlenstoffatomen. Die nanostrukturierte Schicht wird insbesondere im Vakuum aufgedampft und weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 80 nm und einschließlich 1000 nm auf. Vorzugsweise weist das organische Material für die nanostrukturierte Schicht eine von Purin, Pyrimidin oder Triazin ableitbare Molekülstruktur auf.

[0044] Als organische Materialien eignen sich insbesondere solche mit konjugierten C=N-Gruppen und Derivate davon. Beispielsweise eignet sich ein Material aus der Klasse der Triazine, beispielsweise TIC (1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione), Acetoguanamin (6-Methyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine), Melamin (2,4,6-Triamino-1,3,5-triazin), Cyanursäure (3,5-Triazine-2,4,6-triol,2,4,6-Trihydroxy-1,3,5-triazine), der Purine, etwa Xanthin (2,6-Dihydroxypurine), Adenin (7H-purin-6-amine), Guanin (2-amino-3,7-dihydropurin-6-one), der Pyrimidine, beispielsweise Uracil (1H-pyrimidine-2,4-dione) oder UEE (Uracil-5-carboxylic acid ethyl ester), der Imidazole, etwa Kreatinin (2-Amino-1-methyl-2-imidazolin-4-one) oder der Phenylamine, etwa NPB (N,N'-Di(naphth-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidin), TPB (N,N,N',N'-Tetraphenylbenzidine) oder TCTA (Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine).

[0045] Das Abscheiden der insbesondere porösen, anorganischen Schicht der Nanostruktur kann so erfolgen, dass sie die Struktur der nanostrukturierten Schicht nachbildet. Hierbei kann die abgeschiedene Dicke an den Flanken der Säulen und/oder zwischen benachbarten Säulen auch wesentlich dünner sein als auf den Spitzen der Säulen. Wenn die Schicht durch physikalische Dampfabscheidung wie Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht wird, bedeckt sie die weitgehend senkrecht stehenden Strukturen mit unterschiedlicher Dicke, je nach Winkel der auftreffenden Teilchen. Davon abweichend kann die Bedeckung auch konform erfolgen, zum Beispiel durch Atomlagenabscheidung. In diesem Fall ist ihre Gesamtdicke jedoch typischerweise auf wenige Nanometer begrenzt.

[0046] Vorteilhaft beträgt die Dicke der Schicht zwischen einschließlich 5 nm und einschließlich 100 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 15 nm und einschließlich 50 nm.

[0047] Bei der Nachbehandlung wird beispielsweise ein Plasmaätzprozess durchgeführt, bei dem eine Grundform der zuvor ausgebildeten Nanostruktur erhalten bleibt. Die Geometrie und/oder das Höhe-zu-Breite-Verhältnis der Säulen der Nanostruktur ändern sich durch die Nachbehandlung also nicht oder zumindest nicht wesentlich.

[0048] Alternativ oder ergänzend kann die Nachbehandlung auch durch eine thermische Behandlung erfolgen, beispielsweise bei einer Temperatur von über 70 °C.

[0049] Insbesondere können durch die Nachbehandlung die organischen Bestandteile der nanostrukturierten Schicht vollständig oder zumindest nahezu vollständig entfernt werden.

[0050] Im Anschluss an die Ausbildung der Nanostruktur können weitere Schichten aufgebracht werden, beispielsweise eine wasserdurchlässige Deckschicht und/oder zumindest eine weitere Nanostruktur, wobei die weitere Nanostruktur wie im Zusammenhang mit der Nanostruktur beschrieben ausgebildet werden kann.

[0051] Vorzugsweise werden zumindest die Schritte, in denen eine Beschichtung des gegebenenfalls strukturierten Antibeschlagmaterials erfolgt, in einer Anlage in einem geschlossenen Vakuum-Prozess durchgeführt. Die Herstellung des Schichtsystems kann so besonders effizient erfolgen. Insbesondere können auch alle Schritte, in denen eine Abscheidung, Strukturierung oder Nachbehandlung erfolgt, in einer Anlage durchgeführt werden.

[0052] Weiterhin kann das reflexionsmindernde Schichtsystem technisch zuverlässig durch konventionelle Vakuumtechnik realisiert werden. Dadurch eignet sich das Verfahren auch besonders für die Massenfertigung.

[0053] Das Schichtsystem und das Herstellungsverfahren eignen sich allgemein für optische Komponenten, etwa aus Glas oder Kunststoff, insbesondere für Linsen, Linsenarrays, optische Fenster, miniaturisierte Kunststofflinsen oder mikrooptische Bauelemente oder Teile davon. Beispielsweise können die optischen Komponenten für Objektive, Kameras, für die Beleuchtung, für Displays, für die virtuelle Realität oder die erweiterte Realität vorgesehen sein. Zum Beispiel eignet sich das Schutzsystem für Schutzschilde, Displayabdeckungen, Anzeigen im Bereich Sicherheitstechnik, in der Beleuchtungsoptik oder in der Laseroptik, beispielsweise für LIDAR-Anwendungen (LIDAR kurz für englisch: „Light Imaging, Detection and Ranging“).

[0054] Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.

[0055] Es zeigen: Die Figuren 1A bis 1I ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten, wobei Figur 1I ein fertiggestelltes Schichtsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Schichtsystem; und Die Figuren 3 bis 7 jeweils ein Reflexionsspektrum eines Beispiels eines Schichtsystems.

[0056] Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können verschiedene Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur verbesserten Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

[0057] Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0058] Bei dem anhand der Figuren 1A bis 1I schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Substrat 1 bereitgestellt, beispielsweise ein Glassubstrat oder ein Kunststoffsubstrat (Figur 1A). Auf das Substrat wird ein Antibeschlagmaterial 2 aufgebracht, so dass das Antibeschlagmaterial an einer Oberfläche 10 vorhanden ist. Von diesem Ausführungsbeispiel abweichend kann das Substrat 1 auch selbst durch ein Antibeschlagmaterial gebildet sein, so dass die Oberfläche 10 durch das Substrat 1 gebildet ist und keine zusätzliche Schicht mit einem Antibeschlagmaterial erforderlich ist.

[0059] Auf die Oberfläche 10 wird eine temporäre Schicht 3 aufgebracht. Die temporäre Schicht 3 hat beispielsweise eine Schichtdicke zwischen einschließlich 1 nm und einschließlich 2 nm auf und wird beispielsweise mittels Aufdampfen in Vakuum oder durch ein anderes Verfahren abgeschieden. Als Material für die temporäre Schicht 3 eignet sich beispielsweise ein dielektrisches Material, etwa Titandioxid (Figur 1B).

[0060] Nachfolgend wird an der Oberfläche 10 eine Strukturierung 20 mit unregelmäßig angeordneten Vertiefungen 21 ausgebildet. Diese unregelmäßig ausgebildete Strukturierung 20 kann beispielsweise durch einen Ionenbeschuss erfolgen, wodurch die temporäre Schicht 3 vollständig entfernt wird und die unregelmäßige Strukturierung 20 des Antibeschlagmaterials 2 bewirkt wird (Figur 1C).

[0061] Wie in Figur 1D dargestellt, wird auf die Oberfläche 10 eine Zwischenschicht 4 aufgebracht. Die Zwischenschicht 4 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und einschließlich 200 nm auf und wird gezielt so abgeschieden, dass sie wasserdurchlässig ist.

[0062] Die Zwischenschicht 4 kann durch ein Plasmaverfahren hergestellt werden, wobei die Einstellung der Wasserdurchlässigkeit der Zwischenschicht 4 durch die Anpassung der Beschichtungsrate R und der Ionenenergie bei der Abscheidung in der Plasmabeschichtungsanlage erfolgt.

[0063] Eine entsprechende Matrix mit Variation der Beschichtungsrate R und der mittleren Ionenenergie zeigt Tabelle 1 für eine Siliziumdioxid-Schicht. Hierbei indiziert ein (-), dass mit den angegebenen Werten für die Beschichtungsrate und die mittlere Ionenenergie des Gases mit dem das Substrat während des Aufwachsens der Schichte beschossen wird, eher dichte wasserundurchlässige Schichten erzeugt werden, während ein Plus (+) angibt, dass wasserdurchlässige Schichten erzeugt wurden.

Tabelle 1

[0064] 0 eV +++ +++ +++ 80 eV +++ +++ ++ 100 eV ++ + - 120 eV + - - 150 eV - - -

[0065] Tendenziell verbessern also niedrige Ionenenergien und große Abscheideraten die Wasserdurchlässigkeit der Schicht. Auf ähnliche Weise können auch die nachfolgenden Schichten des Schichtsystems wasserdurchlässig ausgebildet werden. Dies ist grundsätzlich auch auf andere Materialien übertragbar, wobei die Parameter an die Materialien und die Eigenschaften der Abscheideanlage anzupassen sind.

[0066] Die Vertiefungen 21 sind zumindest zum Teil nicht mit Material der Zwischenschicht 4 gefüllt. Die so entstehenden Hohlräume bewirken im Bereich der Strukturierung 20 eine Verringerung des effektiven Brechungsindex verglichen mit dem darunterliegenden unstrukturierten Antibeschlagmaterial 2.

[0067] Wie in Figur 1E dargestellt, wird eine Ausgangsschicht 510 für eine nanostrukturierte Schicht aufgebracht. Die nanostrukturierte Schicht 51 weist vorzugsweise ein organisches Material auf, kann jedoch auch anorganische Bestandteile enthalten, solange das Material für die nanostrukturierte Schicht 51 leichter durch ein Plasmaätzverfahren strukturierbar ist als die darunterliegende Zwischenschicht.

[0068] Wie in Figur 1F dargestellt, wird die Ausgangsschicht 510 durch ein Plasmaverfahren in die nanostrukturierte Schicht 51 strukturiert, so dass eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Säulen 55 entsteht. Die Säulen 55 erstrecken sich senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 10. Zwischen den Säulen 55 liegt die Zwischenschicht 4 zumindest stellenweise frei. Die nanostrukturierte Schicht 51 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 40 nm und einschließlich 250 nm auf.

[0069] Wie in Figur 1G dargestellt, werden die Säulen 55 mit einer anorganischen oder zumindest teilanorganischen Schicht als Schicht 52 überschichtet. Diese Schicht wird wie im Zusammenhang mit der Zwischenschicht 4 vorzugsweise gezielt so abgeschieden, dass sie wasserdurchlässig ist, etwa in Form einer porösen Schicht. Die Poren der Zwischenschicht 4 und der porösen Schicht 52 sind in den Figuren durch Punkte veranschaulicht.

[0070] Nachfolgend wird, wie in Figur 1H dargestellt, eine Nachbehandlung durchgeführt, bei der die nanostrukturierte Schicht 51 zumindest stellenweise zersetzt oder entfernt wird. Dadurch entsteht ein anorganisch-organisches Hybridmaterial. Vorzugsweise werden die organischen Bestandteile bei der Nachbehandlung vollständig entfernt. Im Unterschied zu der Strukturierung in dem in Figur 1F gezeigten Zwischenschritt bleibt die Geometrie der Nanostrukturierung 5 mit den Säulen 55 weitgehend erhalten. Insbesondere ändert sich das Höhe-zu-Breite-Verhältnis der Säulen 55 nicht oder nicht wesentlich. Durch die Nachbehandlung entstehen Hohlräume 56 in den Säulen 55. Über die Hohlräume 56 ergibt sich für die Nanostruktur 5 ein besonders geringer effektiver Brechungsindex.

[0071] Die Nachbehandlung kann durch ein Plasmaätzverfahren erzielt werden. Hierbei ist die zu bearbeitende Schicht im Unterschied zu dem in Figur 1F dargestellten Zwischenschritt von einer darüber liegenden Schicht, der porösen Schicht 52, überdeckt. Alternativ oder ergänzend zu einer Nachbehandlung mit einem Plasmaätzverfahren kann auch eine thermische Behandlung, beispielsweise bei einer Temperatur von mindestens 70 °C durchgeführt werden.

[0072] Auf die Nanostruktur 5 kann optional eine Deckschicht 6 aufgebracht werden (Figur 11). Die Deckschicht wird, wie im Zusammenhang mit der Zwischenschicht 4 beschrieben, gezielt wasserdurchlässig ausgebildet.

[0073] Vorzugsweise wird für alle Plasmaprozesse immer die gleiche Plasmaquelle verwendet, beispielsweise eine Plasmaquelle vom Typ Leybold APS.

[0074] Das fertiggestellte Schichtsystem 100 vereint die Antibeschlageigenschaft des Antibeschlagmaterials 2 mit einer guten Antireflexeigenschaft, die durch die Strukturierung 20 des Antibeschlagmaterials 2 in Verbindung mit den darüber angeordneten wasserdurchlässigen Schichten erreicht wird.

[0075] Die Antireflexeigenschaft des Schichtsystems 100 wird über den Verlauf des effektiven Brechungsindexprofils erzielt. Der effektive Brechungsindex der Teilbereiche des Schichtsystems 100 wird wesentlich durch den Volumenanteil an Hohlräumen beeinflusst. Den höchsten prozentualen Anteil an Hohlräumen weist die Nanostruktur 5 auf. Die Zwischenschicht 4 weist vorzugsweise den niedrigsten Anteil an Hohlräumen und entsprechend einen vergleichsweise hohen Brechungsindex auf. Beispielsweise bildet die Zwischenschicht 4 ein lokales Maximum des Brechungsindexverlaufs. Der Anteil an Hohlräumen im Bereich der Strukturierung 20 des Antibeschlagmaterials 2 liegt vorzugsweise zwischen dem Anteil an Hohlräumen in der Nanostruktur 5 und dem Anteil an Hohlräumen in der Zwischenschicht 4. Beispielsweise liegt der Anteil an Hohlräumen im Bereich der Strukturierung 20 zwischen einschließlich 20 % und einschließlich 30 %, in der Zwischenschicht 4 zwischen einschließlich 2 % und 8 %, beispielsweise bei etwa 5 %, und in Bereich der Nanostruktur 5 zwischen einschließlich 60 % und einschließlich 80 %.

[0076] Der effektive Brechungsindex der Zwischenschicht 4 beträgt beispielsweise zwischen 1,37 und 1,45. Der effektive Brechungsindex der Nanostruktur 5 weist beispielsweise einen effektiven Brechungsindex zwischen 1,1 und 1,25 auf. Im Bereich der Deckschicht 6 ist der effektive Brechungsindex vorzugsweise größer als der effektive Brechungsindex der Nanostruktur 5. Dadurch ist das Minimum des effektiven Brechungsindexprofils des Schichtsystems 100 von der Grenzfläche zum umgebenden Medium beabstandet.

[0077] In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bewirkt das Antibeschlagmaterial 2 mit der Strukturierung 20 zusammen mit der Nanostruktur 5 eine Antireflexeigenschaft. Es hat sich gezeigt, dass sich die Antireflexeigenschaften so im Vergleich zu einer Strukturierung des Antibeschlagmaterials 2 allein deutlich verbessern lassen. Zudem bestehen wesentlich bessere Möglichkeiten in Bezug auf die erreichbaren optischen Eigenschaften, beispielsweise im Hinblick auf die Zielwellenlänge, die spektrale Breite, die Abhängigkeit vom Auftreffwinkel und Kombinationen dieser Eigenschaften.

[0078] Eine Strukturierung des Antibeschlagmaterials 2 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

[0079] Dies wird anhand der Figur 2 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 10 des Antibeschlagmaterials 2 unstrukturiert. Das Substrat 1 ist durch das Antibeschlagmaterial 2 gebildet. Davon abweichend kann das Antibeschlagmaterial 2 aber auch wie im vorherigen Ausführungsbeispiel in Form einer Beschichtung auf dem Substrat 1 angeordnet sein. Diese Ausgestaltung ist insbesondere bevorzugt, wenn das Antibeschlagmaterial 2 nur schwer chemisch strukturierbar ist. Die Antireflexeigenschaft wird durch die auf der Oberfläche 10 aufgebrachte Nanostruktur 5 erzielt. Gegebenenfalls kann in diesem Ausführungsbeispiel wie auch im vorangegangenen Ausführungsbeispiel auf der Nanostruktur 5 eine weitere Nanostruktur angeordnet sein. Diese weitere Nanostruktur kann weitgehend analog zur Nanostruktur 5 ausgebildet werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich eine Deckschicht Anwendung finden.

[0080] Die Antibeschlageigenschaft des Schichtsystems 100 kann durch den im Nachfolgenden beschriebenen Antibeschlagtest geprüft werden.

[0081] Zunächst wird Wasser in einem schmalen hohen Gefäß, das zur Hälfte gefüllt ist, auf eine Temperatur von ungefähr 40°C erhitzt. Hierbei bildet sich oberhalb der Grenzfläche zum Wasser innerhalb des hohen Gefäßes ein Volumen mit einer hohen Luftfeuchtigkeit. Das zu prüfende Schichtsystem wird für 30 s über das Volumen mit der hohen Luftfeuchtigkeit gehalten und für 5 s die Transmission des Schichtsystems gemessen.

[0082] Wird ein Substrat 1 ohne Schichtsystem dem Antibeschlagtest unterzogen, so tritt eine zeitweise Trübung aufgrund von einem Beschlag der Oberfläche des Substrats 1 mit Wasser auf.

[0083] Das Schichtsystem 100, das mit dem beschriebenen Verfahren erzeugt wird, weist in dem Antibeschlagtest die gleichen Eigenschaften auf wie eine Oberfläche, die lediglich mit dem Antibeschlagmaterial 2 bedeckt ist. Mit anderen Worten beeinträchtigen weder die Strukturierung 20 des Antibeschlagmaterials 2 noch die darauf aufgebrachten weiteren Schichten die Antibeschlageigenschaften des Schichtsystems 100.

[0084] Die Antibeschlageigenschaft ist insbesondere bestätigt, wenn es auch nach dreimaliger Belastung nicht zu sichtbarem Beschlag oder sonstiger Eintrübung kommt.

[0085] Im Folgenden werden fünf Beispiele für konkrete Schichtabfolgen mit unterschiedlichen Anforderungen an die Antireflexeigenschaften beschrieben, wobei die jeweiligen Reflexionsspektren in den Figuren 3 bis 7 gezeigt sind.

[0086] Beim Beispiel 1 handelt es sich um eine Entspiegelung, die für eine Zielwellenlänge von 950 nm und einen Lichteinfallswinkelbereich von 0° bis 50° optimiert ist. Auf eine Glasscheibe als Substrat 1 wird eine 3 µm dicke Polymerschicht als Antibeschlagmaterial 2 aufgebracht (Typ HCF 100, Exxene Corporation).

[0087] Als temporäre Schicht 3 wird eine dielektrische Schicht zum Beispiel aus Titandioxid aufgebracht. Diese Schicht bewirkt, dass ein nachfolgender Ätzprozess mit einer Plasmaquelle zu der Strukturierung 20 des Antibeschlagmaterials 2 führt. Dieser Ätzprozess wird in einer Beschichtungsanlage des Typs APS 904 des Herstellers Leybold-Optics durchgeführt. Die nachfolgenden Parameter für die Beschichtung beziehen sich auf diesen Anlagentyp und können entsprechend für andere Anlagetypen angepasst werden. Die Ätzdauer beträgt etwa 300 Sekunden in einem Argon/Sauerstoffplasma bei einem Druckbereich zwischen 1 × 10<-4>mbar und 1 × 10<-3>mbar mit einem Gasfluss für Argon von etwa 14 sccm und für Sauerstoff von ungefähr 30 sccm. Die Spannung, mit der die Ionen des Plasmas beschleunigt werden und die ein Maß für die mittlere Energie der auf die Oberfläche auftreffenden Ionen ist, beträgt 120 V, während der Entladestrom des Plasmas ungefähr 50 A beträgt.

[0088] Als Zwischenschicht 4 wird eine 50 nm dicke Siliziumdioxidschicht aufgebracht, wobei die Parameter wie vorstehend beschrieben so gewählt werden, dass die Schicht wasserdurchlässig ist. So entsteht ein erstes Teilschichtsystem mit dem strukturierten Antibeschlagmaterial 2 und der Zwischenschicht 4. Die Strukturierung erstreckt sich etwa 130 nm in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Oberfläche 10 und erreicht einen mittleren effektiven Brechungsindex von 1,32.

[0089] Als Ausgangsschicht 510 für die nanostrukturierte Schicht 51 wird Xanthin mit einer Dicke von 250 nm aufgedampft. Aus der organischen Schicht bildet sich innerhalb von 400 Sekunden durch Plasmaätzen eine 150 nm hohe Struktur. Diese wird mit 20 nm porösem Siliziumdioxid als poröse Schicht 52 überschichtet.

[0090] Anschließend wird als Nachbehandlung ein Plasmaätzverfahren durchgeführt, um die organischen Bestandteile zu entfernen. Im Anschluss werden etwa 60 nm Siliziumdioxid als Deckschicht 6 aufgebracht. Die Deckschicht wird mittels Elektronenstrahlverdampfung aufgebracht und wie die vorherigen Schichten so ausgebildet, dass ein Wassertransport möglich bleibt.

[0091] Die Transmission des Schichtsystems 100 wird mittels in-situ-Messung verfolgt und die Abscheidung der letzten Schicht genau dann gestoppt, wenn das Reflexionsminimum im gewünschten Spektralbereich liegt. Wie Figur 3 zeigt, liegt das Minimum der Restreflexion bei etwa 950 nm und bei dieser Wellenlänge auch für alle Lichteinfallswinkel von 0° bis 50° (dargestellt in Winkelschritten von 10° durch die Kurven R0 bei 0°, R10, R20, R30, R40 und R50) unterhalb von 0,3%.

[0092] Im Antibeschlagtest zeigt die Oberfläche die gleichen Eigenschaften wie das ursprüngliche Antibeschlagmaterial ohne die darauf aufgebrachten Schichten.

[0093] Das zweite Beispiel ist eine Entspiegelung für den Spektralbereich von 400 nm bis 1000 nm, für das das Reflexionsspektrum in Figur 4 gezeigt ist.

[0094] In den Figuren 4 bis 7 stellt die Kurve R0 jeweils den Restreflex eines unbeschichteten Substrats dar, während die Kurven R1 den Restreflex für das jeweilige Schichtsystem 100 zeigen.

[0095] Als Substrat 1 dient in diesem Beispiel ein Kunststoffsubstrat, nämlich eine Polycarbonatscheibe, auf welche eine 3 µm dicke Polymerschicht als Antibeschlagmaterial 2 aufgebracht wird (HCF 100, Exxene Corporation). Das Aufbringen erfolgt im Tauchverfahren.

[0096] Die Strukturierung des Antibeschlagmaterials 2 erfolgt wie im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel beschrieben. Als Zwischenschicht 4 wird eine 30 nm dicke Siliziumdioxidschicht aufgebracht, die wiederum so abgeschieden wird, dass die Zwischenschicht wasserdurchlässig ist. Die vertikale Ausdehnung der so entstehenden Strukturierung 20 mit der Zwischenschicht beträgt insgesamt etwa 120 nm. Der mittlere effektive Brechungsindex liegt bei 1,32.

[0097] Als Ausgangsschicht für die nanostrukturierte Schicht 51 wird Xanthin mit einer Schichtdicke von 150 nm aufgebracht. Aus der Ausgangsschicht 510 bildet sich innerhalb von 400 Sekunden durch Plasmaätzen eine 90 nm hohe Struktur, die mit 30 nm porösem Siliziumdioxid als poröse Schicht 52 überschichtet wird. Anschließend werden die organischen Bestandteile durch Plasmaätzen entfernt. Wie Figur 4 zeigt, liegt der erzielte Restreflex über dem gesamten gewünschten Spektralbereich unter 0,5 %. Im Antibeschlagtest zeigt die Oberfläche die gleichen Eigenschaften wie das ursprüngliche Antibeschlagmaterial 2 ohne darauf aufgebrachte Schichten.

[0098] Das dritte Beispiel ist eine Entspiegelung für den Spektralbereich von 350 bis 600 nm, für die das resultierende Spektrum in Figur 5 dargestellt ist.

[0099] Als Substrat 1 wird eine Quarzscheibe verwendet, welche mit einer etwa 3 µm dicken Acrylat-basierten Schicht als Antibeschlagmaterial 2 beschichtet wird. Als temporäre Schicht wird ein 0,5 nm dicke dielektrische Schicht aus Titandioxid aufgebracht. Die Strukturierung des Antibeschlagmaterials 2 erfolgt wie vorstehend beschrieben.

[0100] Nachfolgend wird als Zwischenschicht 4 eine 30 nm dicke Siliziumdioxidschicht aufgebracht, welche wiederum so abgeschieden wird, dass diese wasserdurchlässig ist. Die resultierende Struktur erstreckt sich in vertikaler Richtung 80 nm in Richtung des Substrats 1.

[0101] Mittels optischer Simulation wird der mittlere effektive Brechungsindex von 1,34 verifiziert. Die Ausbildung der Nanostruktur 5 erfolgt wie in den vorherigen Beispielen, jedoch mit einer Ausgangsschichtdicke der Ausgangsschicht 510 von 100 nm Xanthin. Die resultierende Struktur mit hohlen Siliziumdioxidsäulen wird mit einer 20 nm dicken Deckschicht 6 aus Siliziumdioxid überschichtet, so dass insgesamt eine Schichtdicke von 100 nm mit einem mittleren effektiven Brechungsindex von 1,13 erreicht wird.

[0102] Wie Figur 5 zeigt, beträgt der mittlere Restreflex im Spektralbereich von 350 nm bis 650 nm überaus niedrige Werte von kleiner als 0,05 %. Die Oberfläche zeigt auch nach Aufbringen der Schichten auf das Antibeschlagmaterial 2 ausgezeichnete Antibeschlageigenschaften.

[0103] Bei dem vierten Beispiel, dessen Spektrum in Figur 6 gezeigt ist, handelt es sich um eine Entspiegelung für den Spektralbereich von 400 nm bis 800 nm. Hierfür wird eine Glasscheibe aus Kronglas mit einem Brechungsindex von 1,53 mit einer etwa 1 bis 3 µm dicken Schicht aus einem Siloxan-basierten Antibeschlagmaterial 2 beschichtet.

[0104] Im Unterschied zu den vorangegangen Beispielen wird das Antibeschlagmaterial 2 wie in Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben nicht strukturiert. Als Zwischenschicht 4 wird eine 60 nm Siliziumdioxidschicht aufgebracht, die wiederum so abgeschieden wird, dass sie wasserdurchlässig ist. Der effektive Brechungsindex der Schicht beträgt 1,43.

[0105] Darauf wird wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben eine Nanostruktur 5 aufgebracht, wobei als Ausgangsschicht 510 Xanthin mit einer Ausgangsschichtdicke von 140 nm erzeugt wird. Die resultierende Struktur mit etwa 150 nm hohen hohlen Siliziumdioxidsäulen wird mit einer 16 nm dicken Siliziumdioxidschicht als Deckschicht 6 überschichtet, so dass insgesamt 116 nm mit einem mittleren effektiven Brechungsindex von 1,13 erreicht werden. Der mittlere Restreflex im Spektralbereich von 400 bis 800 nm beträgt weniger als 0,15 %. Im Antibeschlagtest konnten wiederum ausgezeichnete Antibeschlageigenschaften bestätigt werden.

[0106] Bei dem fünften Beispiel handelt es sich um eine Entspiegelung mit einer Zielwellenlänge von 1100 nm.

[0107] Hierbei wird wie im Beispiel 4 eine Glasscheibe aus Kronglas mit einer etwa 1 bis 4 µm dicken Siloxan-basierten Schicht als Antibeschlagmaterial 2 beschichtet. Diese Schicht wird wiederum nicht strukturiert. Als Ausgangsschicht 510 wird Xanthin mit einer Ausgangsschichtdicke von 280 nm eingesetzt. Auf der resultierenden hohlen Nanostruktur 5 mit einer Höhe von etwa 200 nm wird als Deckschicht 6 eine 26 nm dicke Siliziumdioxidschicht aufgebracht. So werden insgesamt 226 nm Schichtdicke mit einem mittleren effektiven Brechungsindex von 1,23 erreicht. Der mittlere Restreflex für die Zielwellenlänge von 1100 nm beträgt weniger als 0,5 %. Wiederum zeigen sich ausgezeichnete Antibeschlageigenschaften im Antibeschlagtest.

[0108] Die obigen Beispiele belegen, dass verschiedene anwendungsspezifische Antireflexeigenschaften bei gleichzeitig ausgezeichneten Antibeschlageigenschaften erreicht werden können. Dies ist mit konventionellen Schichtsystemen nicht zu erreichen. Insbesondere können hohe Anforderungen an die Parameter des Restreflexes erfüllt werden, beispielsweise ein besonders niedriger Wert für den Restreflex für die Zielwellenlänge, gegebenenfalls auch in Kombination mit einem breiten Spektralbereich, beispielsweise von 400 nm oder mehr, und/oder einem großen Bereich für den Auftreffwinkel, beispielsweise von 30° oder mehr. Weiterhin eignet sich das Schichtsystem nicht nur für den sichtbaren Spektralbereich, sondern auch für Zielwellenlängen im Nahen Infrarot. Selbstverständlich können die verwendeten Materialien und Schichtdicken für die Herstellung einer oder mehrerer Nanostrukturen 5 auf dem Antibeschlagmaterial in weiten Grenzen variiert werden, um das Schichtsystem an vorgegebene Antireflexeigenschaften angepasst werden. Insbesondere können die im allgemeinen Teil der Beschreibung angeführten Materialien für die Schichten des Schichtsystems verwendet werden.

[0109] Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

[0110] 1 Substrat 10 Oberfläche 100 Schichtsystem 2 Antibeschlagmaterial 20 Strukturierung 21 Vertiefung 3 temporäre Schicht 4 Zwischenschicht 5 Nanostruktur 51 nanostrukturierte Schicht 510 Ausgangsschicht 52 poröse Schicht 55 Säulen 56 Hohlräume 6 Deckschicht

Claims (15)

1. Schichtsystem mit einem Substrat (1), das zumindest an einer Oberfläche (10) ein Antibeschlagmaterial (2) aufweist, wobei auf der Oberfläche (10) eine wasserdurchlässige Zwischenschicht (4) angeordnet ist und auf der wasserdurchlässigen Zwischenschicht (4) eine wasserdurchlässige Nanostruktur (5) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen (55) angeordnet ist.

2. Schichtsystem nach Anspruch 1, wobei das Antibeschlagmaterial (2) eine Strukturierung (20) aufweist, die zusammen mit der wasserdurchlässigen Nanostruktur eine Antireflexeigenschaft bewirkt.

3. Schichtsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wasserdurchlässige Nanostruktur (5) mittels einer Schicht (52), die anorganisch oder teil-anorganisch ist, gebildet ist.

4. Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest einige der Säulen (55) Hohlräume (56) aufweisen.

5. Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Säulen (55) stochastisch zufällig über die Oberfläche (10) verteilt sind und zumindest für einige Säulen ein Abstand zur am nächsten liegenden Säule zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 70 nm beträgt.

6. Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Säulen (55) ein Höhe-zu-Breite-Verhältnis von mindestens 1,0 aufweisen.

7. Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein effektiver Brechungsindex der wasserdurchlässigen Nanostruktur (5) kleiner ist als ein effektiver Brechungsindex der Zwischenschicht.

8. Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Antibeschlagmaterial (2) ein wasseraufnehmendes Polymer ist und eine Dicke von mindestens 1 µm aufweist.

9. Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Antibeschlagmaterial (2) ein anorganisch-organisches Netzwerk ist, das durch Beimischungen stark hydrophil ausgerüstet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Substrats (1), das an zumindest einer Oberfläche (10) ein Antibeschlagmaterial (2) aufweist; b) Ausbilden einer wasserdurchlässigen Zwischenschicht (4) auf der Oberfläche (10); c) Ausbilden einer wasserdurchlässigen Nanostruktur (5) mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Säulen (55) auf der wasserdurchlässigen Zwischenschicht (4).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zwischenschicht (4) eine anorganische oder teilanorganische Schicht ist, die durch ein Plasma-Verfahren aufgebracht wird und bei der die Abscheideparameter so eingestellt werden, dass die Zwischenschicht (4) wasserdurchlässig ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei das Antibeschlagmaterial (2) strukturiert wird, bevor die wasserdurchlässige Zwischenschicht (4) aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei vor dem Strukturieren des Antibeschlagmaterials (2) eine temporäre Schicht (3) aufgebracht wird und nachfolgend über die Oberfläche ein hinsichtlich einer Abtragtiefe lokal variierender Materialabtrag erfolgt, mit dem die temporäre Schicht (3) entfernt und das Antibeschlagmaterial (2) strukturiert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Antibeschlagmaterial (2) beim Aufbringen der Zwischenschicht (4) unstrukturiert ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Ausbilden der wasserdurchlässigen Nanostruktur (5) die folgenden Schritte umfasst: c1) Ausbilden einer nanostrukturierten Schicht (51) auf der Zwischenschicht (4); c2) Überschichten der nanostrukturierten Schicht (51) mit einer Schicht (52); c3) Durchführen einer Nachbehandlung, bei der die nanostrukturierte Schicht (51) zumindest stellenweise zersetzt oder entfernt wird.