DE102008018866A1

DE102008018866A1 - Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102008018866A1
Application number: DE102008018866A
Authority: DE
Inventors: Ulrike Dr. Schulz; Peter Dr. Munzert; Norbert Prof. Dr. Kaiser
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-10-22
Also published as: US20110051246A1; US8192639B2; EP2274641A1; EP2274641B1; WO2009127581A1

Abstract

Es wird ein reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem angegeben, das mehrere alternierende Schichten (2, 3, 4) aufweist, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, wobei mindestens eine Schicht (4) des Interferenzschichtsystems eine nanostrukturierte Schicht aus einem organischen Material oder einem organisch-anorganischen Hybridmaterial ist. Mit dem Interferenzschichtsystem kann eine sehr geringe Reflexion über einen weiten Wellenlängen- und Einfallswinkelbereich erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Zur Entspiegelung von Oberflächen, insbesondere von optischen Elementen oder Displays, werden üblicherweise reflexionsmindernde Interferenzschichtsysteme verwendet, die mehrere alternierende Schichten aus hochbrechenden und niedrigbrechenden Materialien enthalten, verwendet. Als Material mit einem besonders niedrigen Brechungsindex im sichtbaren Spektralbereich wird derzeit MgF₂ mit n = 1,38 eingesetzt. Die Entspiegelungswirkung herkömmlicher dielektrischer Schichtsysteme könnte verbessert werden, wenn Materialien mit geringerem Brechungsindex zur Verfügung stehen würden.
Aus der Druckschrift EP 1791002 A1 ist bekannt, Partikel aus MgF₂ in amorphes Siliziumoxid einzubinden, um eine Schicht mit noch geringerem Brechungsindex zu erzielen.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift EP 1403665 A2 , hohle Nanopartikel in eine anorganische Siliziumoxidschicht einzubinden, um eine Schicht mit besonders geringem Brechungsindex herzustellen.
Eine alternative Möglichkeit zur Verminderung der Reflexion eines optischen Elements ist aus der Patentschrift DE 10241708 B4 bekannt. Bei diesem Verfahren wird an der Oberfläche eines Kunststoffsubstrats mittels eines Plasmaätzprozesses eine Nanostruktur erzeugt, durch die die Reflexion des Kunststoffsubstrats vermindert wird. Die Entspiegelung eines optischen Elements durch die Erzeugung einer Nanostruktur an dessen Oberfläche hat den Vorteil, dass eine geringe Reflexion über einen weiten Einfallswinkelbereich erzielt wird.
Die Herstellung von Nanostrukturen mittels eines Plasmaätzverfahrens kann bei Kunststoffoberflächen, zum Beispiel aus PMMA oder anderen Thermoplasten sowie weichen Lacken, angewandt werden, ist aber nicht ohne weiteres für härtere Materialien anwendbar.
Breitbandige Entspiegelungen, die weitestgehend unabhängig vom Lichteinfallswinkel sind, wären aber auch für Materialien wie beispielsweise Glas oder Quarz wünschenswert, die nicht ohne weiteres mit einem Plasmaätzverfahren nanostrukturiert werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem anzugeben, das sich durch eine geringe Reflexion über einen weiten Wellenlängen- und Einfallswinkelbereich auszeichnet und insbesondere auch auf Materialien wir Glas oder Quarz verwendet werden kann. Weiterhin soll ein vergleichsweise einfaches und kostengünstiges Verfahren zu dessen Herstellung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem mehrere alternierende Schichten auf, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, wobei mindestens eine Schicht des Interferenzschichtsystems eine nanostrukturierte Schicht aus einem organischen Material oder einem organisch-anorganischem Hybridmaterial ist.
Mit einem derartigen Interferenzschichtsystem kann vorteilhaft eine besonders geringe Reflexion über einen weiten Wellenlängenbereich erzielt werden, die weitestgehend unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts ist. Dies beruht insbesondere darauf, dass die nanostrukturierte Schicht aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischen Hybridmaterial ein poröse Struktur mit einem sehr geringem effektiven Brechungsindex aufweist, der mit herkömmlichen Materialien für Interferenzschichtsysteme nicht erzielt werden könnte. Insbesondere kann die nanostrukturierte Schicht einen effektiven Brechungsindex aufweisen, der geringer ist als der Brechungsindex n = 1,38 von MgF₂. Unter dem effektiven Brechungsindex ist dabei der über die Schicht gemittelte Brechungsindex zu verstehen, der aufgrund der Nanostrukturierung geringer ist als er bei einer homogenen Schicht aus dem gleichen Material.
Bevorzugt weist die nanostrukturierte Schicht einen effektiven Brechungsindex n < 1,3 auf. Besonders bevorzugt beträgt der Brechungsindex n der nanostrukturierten Schicht sogar weniger als 1,25.
Die nanostrukturierte Schicht ist vorzugsweise mittels eines Plasmaätzverfahrens nanostrukturiert. Die Erzeugung einer Nanostruktur mittels eines Plasmaätzprozesses ist an sich aus der Patentschrift DE 10241708 B4 bekannt, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die nanostrukturierte Schicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 150 nm auf. Die Nanostruktur erstreckt sich vorteilhaft von der Oberfläche der nanostrukturierten Schicht aus bis in eine Tiefe von 25 nm oder mehr in die nanostrukturierte Schicht hinein. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Nanostruktur von der Oberfläche bis in eine Tiefe von mehr als 50 nm in die nanostrukturierte Schicht hinein. Es ist vorteilhaft, wenn sich die Nanostruktur nahezu durch die gesamte nanostrukturierte Schicht erstreckt. Auf diese Weise wird ein besonders geringer effektiver Brechungsindex der nanostrukturierten Schicht erzielt.
Bei der nanostrukturierten Schicht kann es sich insbesondere um eine durch Plasmapolymerisation hergestellte Schicht handeln. Bei der Plasmapolymerisation werden dampfförmige organische Vorläuferverbindungen (Precursor) in einer Vakuum-Prozesskammer durch ein Plasma zunächst aktiviert. Durch die Aktivierung entstehen ionisierte Moleküle und es bilden sich bereits in der Gasphase erste Molekülfragmente in Form von Clustern oder Ketten. Die anschließende Kondensation dieser Fragmente auf der Substratoberfläche bewirkt dann unter Einwirkung von Substrattemperatur, Elektronen- und/oder Ionenbeschuss die Polymerisation und somit die Bildung einer geschlossenen Schicht. Auf diese Weise hergestellte Polymere werden auch als Plasmapolymere bezeichnet. Die Plasmapolymerschicht kann insbesondere Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Allylamin, Allylalkohol, Vilylacetat oder Styrol enthalten.
Weiterhin kann die nanostrukturierte Schicht Parylen, Ormocer, polyurethanhaltigen Lack, Polyamid, Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, Pentacen oder Polytetrafluorethylen (PTFE) enthalten.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die nanostrukturierte Schicht ein organisches Material, in das anorganische Nanopartikel eingebunden sind, auf.
Die nanostrukturierte Schicht ist vorzugsweise die Deckschicht des Interferenzschichtsystems. In diesem Fall wirkt sich der geringe Brechungsindex der nanostrukturierten Schicht besonders vorteilhaft aus, da auf diese Weise der Brechungsindexunterschied zum Umgebungsmedium, beispielsweise Luft, vermindert wird, sodass eine besonders geringe Reflexion des Interferenzschichtsystems erzielt werden kann.
Um die nanostrukturierte Schicht vor Umgebungseinflüssen, insbesondere einer mechanischen Beschädigung, zu schützen, wird die nanostrukturierte Schicht vorzugsweise mit einer Schutzschicht versehen. Bei der Schutzschicht kann es sich beispielsweise um eine SiO₂-Schicht handeln. Vorzugsweise weist die Schutzschicht eine Dicke von 50 nm oder weniger auf.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere alternierende Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex auf ein Substrat aufgebracht. Weiterhin wird eine Schicht aus einem organischen Material oder aus einem organisch-anorganischem Hybridmaterial aufgebracht und nachfolgend eine Nanostruktur in der Schicht aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial mit einem Plasmaprozess erzeugt.
Bei einer bevorzugten Variante werden sowohl die alternierenden Schichten und die Schicht aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial jeweils durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht. Das Aufbringen der alternierenden Schichten des Interferenzschichtsystems kann beispielsweise durch konventionelles Aufdampfen, ionengestütztes Aufdampfen oder Sputtern erfolgen. Die zur Erzeugung der Nanostruktur vorgesehene zumindest teilweise organische Schicht wird vorzugsweise ebenfalls mit einem Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht. Insbesondere kann dazu ein CVD-Verfahren eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die zumindest teilweise organische Schicht, in der die Nanostruktur erzeugt werden soll, mittels Plasmapolymerisation aufgebracht.
Da auch der nachfolgende Plasmaätzprozess, mit dem die zumindest teilweise organische Schicht strukturiert wird, ein Vakuumprozess ist, kann vorteilhaft das gesamte Interferenzschichtsystem in einem Vakuumprozess hergestellt werden.
Alternativ ist es aber auch möglich, die Schicht aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial durch ein nasschemisches Verfahren aufzubringen und anschließend durch ein Plasmaätzverfahren zu strukturieren.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird vor der Erzeugung der Nanostruktur in der zumindest teilweise organischen Schicht eine dünne Schicht auf die zumindest teilweise organische Schicht aufgebracht.
Die dünne Schicht kann beispielsweise eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht sein. Insbesondere kann die dünne Schicht Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid enthalten.
Die dünne Schicht weist vorteilhaft eine Dicke von nur 2 nm oder weniger auf. Das Aufbringen dieser dünnen Schicht vor der Durchführung des Plasmaätzprozesses hat den Vorteil, dass die dünne Schicht als Initialschicht für den Plasmaätzprozess wirkt und somit das Erzeugen einer Nanostruktur auch in Materialien ermöglicht, bei denen dies ohne die vorherige Aufbringung der dünnen Schicht nur schwer oder gar nicht möglich wäre.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 7 näher erläutert.
Es zeigen:
1A bis 1E ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten,
2 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung,
3 eine grafische Darstellung der Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für die Einfallswinkel 0° und 45° bei einem Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung,
5 eine grafische Darstellung der Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung,
6 eine grafische Darstellung der Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für die Einfallswinkel 0°, 45° und 60° bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung, und
7 eine grafische Darstellung der Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für den Einfallswinkel 0° bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Bei dem in 1A dargestellten ersten Zwischenschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems sind mehrere Schichten 2, 3, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, auf ein Substrat 1 aufgebracht worden. Bei dem Substrat 1 kann es sich insbesondere um ein optisches Element handeln, dessen Oberfläche durch Aufbringen eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems entspiegelt werden soll. Beispielsweise kann das Substrat 1 eine Linse wie zum Beispiel ein Brillenglas oder die Oberfläche eines Displays sein.
Das Substrat 1 kann insbesondere ein Substrat aus Glas oder Quarz sein, es kann aber auch aus einem Kunststoff gebildet sein. Das Substrat 1 kann beispielsweise einen Brechungsindex von n = 1,5 aufweisen.
Die Schichten 2, 3 des Interferenzschichtsystems weisen vorzugsweise abwechselnd hohe und niedrige Brechungsindizes auf. Dabei werden unter Schichten mit niedrigem Brechungsindex solche Schichten verstanden, die einen Brechungsindex n ≤ 1,7 aufweisen. Unter Schichten mit hohem Brechungsindex werden solche Schichten verstanden, die einen Brechungsindex n > 1,7, insbesondere n > 2,0, aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1A sind auf das Substrat 1 eine erste Schicht 2 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 3 mit niedrigem Brechungsindex und eine weitere Schicht 2 mit hohem Brechungsindex nacheinander aufgebracht.
Die Schicht 3 mit niedrigem Brechungsindex kann beispielsweise eine SiO₂-Schicht sein. Die Schichten 2 mit hohem Brechungsindex können beispielsweise TiO₂-Schichten sein.
Die alternierenden Schichten 2, 3 werden vorzugsweise mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens nacheinander aufgebracht. Insbesondere können die Schichten 2, 3 durch ein PVD-Verfahren, wie beispielsweise konventionelle Verdampfung, ionengestützte Verdampfung oder Sputtern, aufgebracht werden.
Bei dem in 1B dargestellten Zwischenschritt ist auf die alternierenden Schichten 2, 3 eine Schicht 4 aus einem organischen Material oder einem organisch-anorganischem Hybridmaterial aufgebracht worden. Die zumindest teilweise organische Schicht 4 kann insbesondere Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Allylamin, Allylalkohol, Vilylacetat, Styrol, Parylen, Ormocer, polyurethanhaltigen Lack, Polyamid, Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, Pentacen oder Polytetrafluorethylen (PTFE) enthalten.
Die zumindest teilweise organische Schicht 4 wird vorzugsweise wie die darunter liegenden alternierenden Schichten 2, 3 mit einem Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht. Zum Beispiel kann zum Aufbringen der zumindest teilweise organischen Schicht 4 ein CVD-Verfahren eingesetzt werden. Insbesondere kann die Herstellung der zumindest teilweise organischen Schicht 4 mittels eines Plasmapolymerisationsverfahrens erfolgen.
Alternativ ist es aber auch möglich, die zumindest teilweise organische Schicht 4 mit einem nasschemischen Verfahren aufzubringen.
Nach dem Aufbringen der zumindest teilweise organischen Schicht 4 wird vorzugsweise, wie in 1C dargestellt, eine dünne Schicht 5 aufgebracht, die als Initialschicht für einen nachfolgenden Plasmaätzprozess dient. Die dünne Schicht 5 ist vorzugsweise eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht. Insbesondere ist eine dünne Schicht 5 aus TiO₂, SiO₂, MgF₂ oder aus einem Siliziumnitrid geeignet.
Die dünne Schicht 5 weist bevorzugt eine Dicke von 2 nm oder weniger, besonders bevorzugt von 1,5 nm oder weniger auf. Bei einer so geringen Dicke befindet sich die dünne Schicht noch im Anfangsstadium ihres Wachstums und kann daher ungleichmäßig dick sein. Unter der Dicke der dünnen Schicht 5 wird deshalb eine über die dünne Schicht 5 Bemittelte Dicke verstanden. Die mittlere Dicke der dünnen Schicht 5 kann beim Aufwachsen beispielsweise mit einem kalibrierten Schwingquarzmesssystem bestimmt werden, wobei die mittlere Schichtdicke aus der aufgebrachten Masse berechnet wird. Die mittlere Dicke der dünnen Schicht 5 entspricht der Dicke einer gleichmäßig dicken Schicht, die die gleiche Masse wie die tatsächlich aufgebrachte ungleichmäßig dicke Schicht aufweist.
Nach dem Aufbringen der dünnen Schicht 5 wird, wie in 1D dargestellt, ein Plasmaätzprozess durchgeführt, um eine Nanostruktur in der zumindest teilweise organischen Schicht 4 zu erzeugen. Die Erzeugung der Nanostruktur erfolgt vorzugsweise durch Ionenbeschuss mittels einer Plasma-Ionenquelle 6. Dabei kann beispielsweise ein Argon- Sauerstoff-Plasma verwendet werden. Ein derartiges Plasmaätzverfahren ist an sich aus der Druckschrift DE 10241708 B4 bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
In 1E ist das reflexionsmindernde Interferenzschichtsystem nach der Erzeugung einer Nanostruktur 7 in der zumindest teilweise organischen Schicht 4 dargestellt. Die Nanostruktur 7 erstreckt sich vorteilhaft von der Oberfläche der zumindest teilweise organischen Schicht 4 bis in eine Tiefe von 25 nm oder mehr, bevorzugt von 50 nm oder mehr, in die teilweise organische Schicht 4 hinein. Aufgrund der Nanostrukturierung weist die teilweise organische Schicht 4 vorteilhaft einen sehr geringen Brechungsindex auf. Bevorzugt beträgt der Brechungsindex der zumindest teilweise organischen Schicht 4 n = 1,3 oder weniger, besonders bevorzugt n = 1,25 oder weniger.
Das in 2 dargestellte reflexionsmindernde Interferenzschichtsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht im Wesentlichen dem in 1E dargestellten Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich von dem in 1E dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zusätzlich eine Schutzschicht 8 auf die Nanostruktur 7 in der teilweise organischen Schicht 4 aufgebracht wurde. Bei der Schutzschicht 8 kann es sich insbesondere um eine Schicht aus SiO₂ handeln. Die Schutzschicht 8 weist vorzugsweise eine Dicke von 50 nm oder weniger auf. Durch die Schutzschicht 8 wird die Nanostruktur 7 vorteilhaft vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor einer mechanischen Beschädigung, geschützt.
In 3 ist die Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ bei einem Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung für die Einfallswinkel 0° und 45° dargestellt. Das der Berechnung zugrunde liegende Schichtsystem ist wie das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel aufgebaut und weist ausgehend von einem Substrat mit einem Brechungsindex n = 1,5 folgende Schichtfolge auf: 5 H, 110 L, 2,5 H, 140 X. Hier und im Folgenden wird ”H” als Abkürzung für eine Schicht mit hohem Brechungsindex (n = 2,3) aus TiO₂ verwendet. Die Abkürzung ”L” steht für eine Schicht mit geringem Brechungsindex (n = 1,46) aus SiO₂. Weiterhin wird die Abkürzung ”X” für eine nanostrukturierte Schicht mit einem effektiven Brechungsindex n = 1,2 verwendet. Die Zahlen vor den als Abkürzung verwendeten Buchstaben geben jeweils die Schichtdicke in Nanometer an. 3 verdeutlicht, dass mit dem angegebenen reflexionsmindernden Interferenzschichtsystem im Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 700 nm sowohl bei einem Einfallswinkel von 0° als auch bei einem Einfallswinkel von 45° jeweils eine Reflexion R < 0,5 erzielt werden kann.
Das in 4 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung weist im Vergleich zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei zusätzliche alternierende Schichten auf. Ausgehend vom Substrat 1 enthält das Schichtsystem eine Schicht 2 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 3 mit niedrigem Brechungsindex, eine weitere Schicht 2 mit hohem Brechungsindex, eine weitere Schicht 3 mit niedrigem Brechungsindex, eine weitere Schicht 2 mit hohem Brechungsindex, und darauf die nanostrukturierte teilweise organische Schicht 4, die wie das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel mit einer Schutzschicht 8 versehen ist. Eine Erhöhung der Anzahl der alternierenden Schichten in dem reflexionsmindernden Interferenzschichtsystem hat den Vorteil, dass sich die Anzahl der optimierbaren Parameter des Schichtsystems erhöht und somit eine noch geringe Reflexion in einem gewünschten Spektralbereich erzielt werden kann.
In 5 ist die Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für den Einfallswinkel 0° bei einem Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems dargestellt, das wie das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Das Schichtsystem hat folgenden Schichtaufbau: 34 H, 32 L, 111 H, 34 L, 11 H, 100 X. Die als Abkürzung verwendeten Buchstaben H, L und X haben dabei die gleiche Bedeutung wie bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, und die Zahlen vor den Buchstaben geben die Schichtdicke der einzelnen Schichten in Nanometer an. Der in 5 dargestellte Verlauf der Reflexion R verdeutlicht, dass in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 700 nm eine Reflexion R < 0,1% erzielt werden kann.
In 6 ist die Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems dargestellt. Das Schichtsystem hat unter Verwendung der Abkürzungen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen folgenden Schichtaufbau: 9 H, 55 L, 32 H, 29 L, 46 H, 51 L, 16 H, 149 X. Die Anzahl der alternierenden Schichten ist also im Vergleich zu dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel nochmals um zwei Schichten erhöht worden. Die drei Kurven in 6, die die Reflexion für die Einfallswinkel 0°, 45° und 60° darstellen, verdeutlichen, das mit einem derartigen reflexionsmindernden Interferenzschichtsystem für diese Einfallswinkel im Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 700 nm eine Reflexion R < 1,5 % erzielt werden kann.
7 zeigt eine grafische Darstellung der Reflexion R in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ für den Einfallswinkel 0° bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems gemäß der Erfindung. Das Schichtsystem weist insgesamt 13 alternierende Schichten auf und hat unter Verwendung der bereits zuvor eingeführten Abkürzungen folgenden Schichtaufbau: 9 H, 71 L, 23 H, 46 L, 43 H, 20 L, 171 H, 19 L, 44 H, 46 L, 17 H, 151 L, 140 X. Die Grafik in 7 verdeutlicht, dass mit diesem Schichtsystem im Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 2000 nm bei einem Einfallswinkel von 0° eine Reflexion von weniger als 1% erzielt werden kann.
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 Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1791002 A1 [0003]
- EP 1403665 A2 [0004]
- DE 10241708 B4 [0005, 0013, 0048]

Claims

Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem mit mehreren alternierenden Schichten (2, 3, 4), die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht des Interferenzschichtsystems eine nanostrukturierte Schicht (4) aus einem organischen Material oder einem organisch-anorganischem Hybridmaterial ist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach Anspruch 1, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) einen effektiven Brechungsindex n < 1,3 aufweist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) mittels eines Plasmaätzverfahrens nanostrukturiert ist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) eine Dicke zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 150 nm aufweist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Nanostruktur (7) von der Oberfläche der nanostrukturierten Schicht (4) aus bis in eine Tiefe von 25 nm oder mehr in die nanostrukturierte Schicht (4) hinein erstreckt.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Allylamin, Allylalkohol, Vilylacetat, Styrol, Parylen, Ormocer, polyurethanhaltigen Lack, Polyamid, Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, Pentacen oder Polytetrafluorethylen (PTFE) enthält.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) ein organisches Material, in das anorganische Nanopartikel eingebettet sind, enthält.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) die Deckschicht des Interferenzschichtsystems ist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nanostrukturierte Schicht (4) mit einer Schutzschicht (8) versehen ist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach Anspruch 9, wobei die Schutzschicht (8) eine SiO₂-Schicht ist.
Reflexionsminderndes Interferenzschichtsystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Schutzschicht (8) eine Dicke von 50 nm oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines reflexionsmindernden Interferenzschichtsystems, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Aufbringen mehrerer alternierender Schichten (2, 3) mit unterschiedlichem Brechungsindex auf ein Substrat, – Aufbringen einer Schicht (4) aus einem organischen Material oder einem organisch-anorganischem Hybridmaterial, – Erzeugung einer Nanostruktur (7) in der Schicht (4) aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial mit einem Plasmaätzprozess.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die alternierenden Schichten (2, 3) und die Schicht (4) aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial jeweils durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei vor der Erzeugung der Nanostruktur (7) eine dünne Schicht (5) auf die Schicht (4) aus dem organischen Material oder dem organisch-anorganischem Hybridmaterial aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die dünne Schicht (5) eine Oxidschicht, eine Nitridschicht oder eine Fluoridschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die dünne Schicht (5) Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Titanoxid oder Magnesiumfluorid enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die dünne Schicht (5) eine mittlere Dicke von 2 nm oder weniger aufweist.