DE3434583C2

DE3434583C2 -

Info

Publication number: DE3434583C2
Application number: DE3434583A
Authority: DE
Inventors: Hajime Tokio/Tokyo Jp Ichikawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1990-07-12
Also published as: DE3434583A1; US4599272A; JPS6064301A; JPH0642003B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Antireflexbeschichtung für ein optisches Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Aus der US-PS 39 58 042 ist eine Antireflexbeschichtung für ein Glassubstrat bekannt, die eine Substanz mit niedrigem und eine Substanz mit hohem Brechungsindex enthält, wobei unter anderem MgF₂ als Substanz mit niedrigem Brechungsindex und ein Oxid wie TiO, TiO₂, ThO₂, ZrO₂ als Substanz mit hohem Brechungsindex verwendet wird. Die Beschichtung wird durch Aufdampfen von Fraktionen des Gemisches hergestellt. Da vor der Beschichtung mit MgF₂ eine Erwärmung des Substrats auf 300°C erforderlich ist, ist eine derartige Antireflexbeschichtung nicht für ein Kunststoffmaterial geeignet, weil dieses durch die Erwärmung beschädigt würde.

Aus der US-PS 39 84 581 ist eine Antireflexbeschichtung für ein Substrat aus Kunststoffmaterial bekannt, wobei für die Beschichtung ein Gemisch aus Siliciumoxid und einer Substanz mit höherem Brechungsindex verwendet wird. Es wird angegeben, daß zwar eine Schicht mit MgF₂ in einer Antireflexbeschichtung enthalten sein kann, nicht jedoch in dem Fall, in dem das Substrat aus Kunststoffmaterial besteht.

In "Physics of Thin Films", G. Hass u. a. Vol. 8, 1975, S. 51 bis 67, wird der Brechungsindex dielektrischer Gemische beschrieben, wobei ein Verfahren zur Festlegung eines Wertes des Brechungsindex eines Gemisches angegeben wird.

Schließlich ist aus der US-PS 41 08 751 bekannt, einen Ionenstrahl auf ein Target zu richten, das aus einem auf ein Substrat aufzudampfenden Material besteht, und hierdurch einen Sekundärstrahl aus Neutronen oder Molekülen zu bilden, die aus dem Target und den ionisierten Partikeln gesputtert werden, wobei die beschleunigten ionisierten Partikel die Substratoberfläche sputtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antireflexbeschichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie auch für ein Substrat aus Kunststoffmaterial geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 gelöst. Es wird als Beschichtungsmaterial ein Gemisch aus MgF₂ und SiO₂ verwendet, die jeweils einen niedrigen Brechungsindex aufweisen, wobei man einen Brechungsindex erhält, der sich nicht stark von demjenigen von MgF₂ unterscheidet. Man erhält somit eine Antireflexbeschichtung für ein Kunststoffmaterial, die MgF₂ enthält, was bisher nur für ein Glassubstrat als möglich angesehen wurde. Die sich ergebende Beschichtung haftet sehr gut am Kunststoffsubstrat und ist sehr schlag-, kratz- und wetterfest.

Es ist bekannt, daß Fluoride wie MgF₂ keine dichte Beschichtung bilden und sich leicht vom Substrat nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ablösen, da die innere Zugbeanspruchung, verglichen mit dem Haftvermögen, am Substrat groß ist. Durch die Verwendung von 10 bis 30% SiO₂ erhält man eine Beschichtung mit hohem Haftvermögen nach dem Aufdampfen in Vakuum bei Raumtemperatur. Liegt die Menge an SiO₂ bei unter 10%, so löst sich die aufgedampfte Beschichtung leicht vom Substrat, während bei einem Anteil über 30% die reflexvermindernde Wirkung nicht erhalten werden kann.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur,

Fig. 3 und 4 die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung gemäß Fig. 1 auf verschiedenen Substraten,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,

Fig. 6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur,

Fig. 7 und 8 die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung gemäß Fig. 5 auf verschiedenen Substraten,

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,

Fig. 10 und 11 die Kennlinien der spektralen Remission der in Fig. 9 dargestellten, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf verschiedenen Substraten,

Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,

Fig. 13 und 14 die Kennlinien der spektralen Remission der in Fig. 12 dargestellten, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf verschiedenen Substraten,

Fig. 15 und 16 die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung aus MgF₂ und 5% SiO₂ auf verschiedenen Substraten,

Fig. 17 und 18 die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung aus MgF₂ und 40% SiO₂ auf verschiedenen Substraten und

Fig. 19 und 20 die Kennlinien der spektralen Remission einer aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung aus CeF₃-CeO₂-MgF₂ auf verschiedenen Substraten.

Beispiel 1

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflexvermindernde Beschichtung 12 auf einem Substrat 11 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.

A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,502 diente als Substrat 11 und wurde in der Drehkuppel 23 einer Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das Substrat 11 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 22 aufgedampft. In diesem Fall betrug das Endvakuum in der Kammer 8 × 10^-6-2 × 10^-6 Torr. Die in dieser Weise gebildete reflexvermindernde aufgedampfte Beschichtung 12 b hatte einen Brechungsindex von 1,389 mit einer ausgezeichneten spektralen Remission, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Es wurden anschließend die Kratzbeständigkeit, die Wärmefeuchtigkeitsbeständigkeit, die Lösungsmittelbeständigkeit und die Haftfestigkeit bei der reflexvermindernden aufgedampften Beschichtung 12 b geprüft, wobei sich die Ergebnisse zeigten, die in der später folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind.

Reibtest mit einem Reinigungstuch

Die Oberfläche des Substrates 11 wurde mit einem Reinigungstuch unter einer Belastung von etwa 1 kg zwanzigmal abgerieben, woraufhin der Abtrieb optisch bewertet wurde. Die Abriebfestigkeit wurde in fünf Stufen A-E nach Maßgabe des Beschädigungsgrades bewertet, wobei der Zustand ohne Abrieb mit S bezeichnet ist.

Bleistift-Härteprüfung

Diese Prüfung erfolgte nach dem Verfahren gemäß Japanischer Industrie-Norm JIS K-5400.

Wärmefeuchtigkeits-Beständigkeitsprüfung

Die aufgedampfte Beschichtung 12 b wurde einer wiederholten zyklischen Prüfung bei einer Temperatur von -40°C bis +80°C oder einer Feuchtigkeit von 95% drei Tage lang ausgesetzt, um das Auftreten von Rissen zu messen.

Lösungsmittel-Festigkeitsprüfung

Die aufgedampfte Beschichtung 12 b wurde mit einem Reinigungstuch, das Äthanol oder Methanol enthielt, zehnmal abgerieben, um das Auftreten von Rissen zu messen.

Haftfestigkeitsprüfung

Ein Klebeband (Breite: 15 mm) wurde in ausreichendem Maße auf die aufgedampfte Beschichtung 12 b geklebt und dann sofort abgezogen, nachdem das Ende des Bandes unter einem Winkel von 45° hochgezogen war, wobei die Ablösung der aufgedampften Beschichtung 12 b optisch beobachtet wurde, um die Haftfestigkeit zu bewerten.

Aus den in der Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt sich, daß die aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12 b ausgezeichnete Eigenschaften als optisches Bauteil, wie beispielsweise eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit oder Beständigkeit und ähnliches zusätzlich zu verbesserten optischen Eigenschaften hat.

B: Als Substrat 11 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,499 benutzt, wobei das gleiche Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12 c mit einem Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 12 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.

Beispiel 2

Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflexvermindernde Beschichtung 32 auf einem Substrat 31 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.

A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,502 wurde als Substrat 31 benutzt und in der Drehkuppel 4 einer Vakuumaufdampfkammer 41 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 45 benutzt und auf das Substrat 31 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 42 aufgedampft. In diesem Fall betrug das Endvakuum im Inneren der Kammer 41 6 × 10^-6-2 × 10^-5 Torr und es wurde ein Ar-Plasmaionenstrahl 46 von einer Ar-Ionenquelle 43 mit einem Ladedruck von 2-8 × 10^-5 Torr auf das Substrat 31 gestrahlt.

Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 32 b hatte einen Brechungsindex von 1,389. Sie zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Die Eigenschaften der aufgedampften Beschichtung 32 b wurden durch die gleichen Prüfungen, wie beim Beispiel 1, gemessen, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. Aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt sich, daß die Haltbarkeit oder Dauerhaftigkeit der aufgedampften Beschichtung als optisches Bauteil weiter durch die Bestrahlung mit dem Ar-Plasmaionenstrahl während der Vakuumaufdampfung bei Raumtemperatur verbessert wurde.

B: Als Substrat 31 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,499 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 32 c mit einem Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 32 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.

Beispiel 3

Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, wurde eine aus drei Schichten bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht 53, einer zweiten Schicht 54 und einer dritten Schicht 55 als härtbare reflexvermindernde Beschichtung 52 auf einem Substrat 51 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet:

A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,502 diente als Substrat 51 verwandt und in der Drehkuppel 23 in der Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem CeF₃ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das Substrat 51 bei Raumtemperatur mittels Hilfe der Elektronenkanone 22 aufgedampft, um die erste Schicht 53 mit einem Brechungsindex (α-Stahl) von 1,625 und einer optischen Schichtstärke von 125 mµ auszubilden. Anschließend wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem CeO₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie bei der Bildung der ersten Schicht 53 wiederholt wurde, um eine zweite Schicht 54 mit einem Brechungsindex von 2,02 und einer optischen Schichtstärke von 250 mµ auf der ersten Schicht 53 auszubilden. Danach wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie bei der Ausbildung der ersten Schicht 53, wiederholt wurde, um eine dritte Schicht 55 mit einem Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke von 125 mµ auf der zweiten Schicht 54 auszubilden. Während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur zur Bildung der ersten bis dritten Schicht lag das Endvakuum im Inneren der Kammer 21 bei 6 × 10^-6-2 × 10^-5 Torr.

Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 52 b aus der ersten bis dritten Schicht zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es sich aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ergibt, die durch dieselben Prüfungen erhalten wurden, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.

B: Als Substrat 51 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex von 1,499 verwandt, wobei das gleiche Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 52 c aus der ersten bis dritten Schicht auszubilden. Die aufgedampfte Beschichtung 52 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 11 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in Tabelle 1 aufgeführt ist.

Beispiel 4

Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, wurde eine aus drei Schichten bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht 63, einer zweiten Schicht 64 und einer dritten Schicht 65 als härtbare reflexvermindernde Beschichtung 62 auf einem Substrat 61 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.

A: Diäthylglykol-bis-allylcarbonat mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,502 wurde als Substrat 61 benutzt und in der Drehkuppel 44 in der Vakuumaufdampfkammer 41 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30% SiO₂ dem CeF₃ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 45 verwandt und auf das Substrat 61 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 42 aufgedampft, um eine erste Schicht 63 mit einem Brechungsindex (α-Strahl) von 1,625 und einer optischen Schichtstärke von 125 mµ auf dem Substrat 61 auszubilden. Anschließend wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30% SiO₂ dem CeO₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei derselbe Arbeitsvorgang wie bei der Ausbildung der ersten Schicht 63 wiederholt wurde, umd die zweite Schicht 64 mit einem Brechungsindex von 2,02 und einer optischen Schichtstärke von 250 mµ auf der ersten Schicht 63 auszubilden. Danach wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei derselbe Arbeitsvorgang wie bei der Bildung der ersten Schicht 63 wiederholt wurde, um die dritte Schicht 65 mit einem Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke von 125 mµ auf der zweiten Schicht 63 auszubilden. Während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur zur Ausbildung der ersten bis dritten Schicht betrug das Endvakuum im Inneren der Kammer 41 6 × 10^-6 bis 2 × 10^-5 Torr. Ein Ar-Plasmaionenstrahl 46 wurde von einer Ar-Ionenquelle 43 mit einem Ladedruck von 2-8 × 10^-5 Torr auf das Substrat 61 gestrahlt.

Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 62 b aus der ersten bis dritten Schicht zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Weiterhin waren die Dauerhaftigkeit und Beständigkeit der aufgedampften Beschichtung als optisches Bauteil durch die Bestrahlung mit dem Ar-Plasmaionenstrahl während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur weiter verbessert, wie es anhand der Ergebnisse der Tabelle 1 ersichtlich ist, die bei denselben Prüfungen erhalten wurde, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.

B: Als Substrat 61 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex von 1,499 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 62 c aus der ersten bis dritten Schicht auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 62 c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 14 dargestellt ist und hatte verbesserte Eigenschaften für das Bauelement, wie es sich aus der Tabelle 1 ergibt.

Vergleichsbeispiel 1

Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, wobei A: Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und B: ein Acrylharzformteil als Substrat für das optische Bauteil mit der Ausnahme verwandt wurde, daß ein Gemisch als Aufdampfmaterial diente, das dadurch erhalten wurde, daß 5% SiO₂ dem MgF₂ zugesetzt wurde. Die in dieser Weise erhaltenen aufgedampften reflexvermindernden Beschichtungen 70 b und 70 c hatten denselben Berechungsindex und dieselbe optische Schichtstärke wie beim Beispiel 1 und zeigten eine spektrale Remission, die im wesentlichen gleich der der Fig. 3 und 4 ist, wie es in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist. Es ist zwar die Bildung einer Beschichtung ohne Risse möglich, die Haftfestigkeit, Wetterbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit sind jedoch als Eigenschaften des optischen Bauteiles schlecht, wie es sich aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ergibt, die mit denselben Prüfungen erhalten wurden, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, indem ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 40% SiO₂ dem MgF₂ zugesetzt wurde, als Verdampfungsmaterial benutzt wurde, um härtbare, aufgedampfte, reflexvermindernde Beschichtungen 80 b, 80 c mit einem Berechungsindex von 1,406 bis 1,411 auf Substraten aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und einem Acrylharzspritzgußteil jeweils zu bilden.

Verglichen mit dem Beispiel 1 liegen die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen um etwa 0,4% in der spektralen Remission höher und es zeigen die erhaltenen Beschichtungen eine Streuung in der Reproduzierbarkeit der spektralen Remission, wie es in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist, da SiO₂ in einer Menge von mehr als 40% zugegeben wurde.

Wenn beim Elektronenstrahlaufdampfen die Intensität des Elektronenstrahls oder die Aufdampfgeschwindigkeit groß ist, treten leicht Risse in der aufgedampften Beschichtung während der Herausnahme des beschichteten Teils von der Kammer in die Umgebungsluft auf. Die Beschichtung kann weiterhin leicht mit dem Klebeband selbst bei der Haftfestigkeitsprüfung abgelöst werden.

Es tritt insbesondere die ernste Schwierigkeit auf, daß die Wärmeleitfähigkeit rapid abnimmt, was dazu führt, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit oder die Aufdampfgeschwindigkeit instabil wird und folglich große Teilchen des Aufdampfmaterials auf dem Substrat haften, was das Aussehen der Beschichtungen unannehmbar macht, wenn SiO₂ in einem Anteil von mehr als 40% im Aufdampfmaterial vorliegt. Das heißt, daß es schwierig ist, die Bedingungen für die Ausbildung der Beschichtung vor der Messung der aufgedampften Beschichtung zu steuern, die aus einem Aufdampfmaterial mit 40% SiO₂ erhalten wird. Die aufgedampfte Beschichtung wird weiterhin bei einer Prüfung ihres Aussehens leicht unannehmbar und in ihren Eigenschaften für ein optisches Bauteil unzureichend.

Vergleichsbeispiel 3

Dasselbe Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, indem nur MgF₂ statt eines Gemisches aus MgF₂ und SiO₂ als Aufdampfmaterial zur Bildung von aufgedampften reflexvermindernden Beschichtungen auf Substraten aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und einem Acrylharzspritzgußteil verwandt wurde.

Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen hatten im wesentlichen die gleichen spektralen Remissionen, wie sie in den Fig. 15 und 16 dargestellt sind und sehr schlechte Eigenschaften für optische Bauteile, wie es sich aus Tabelle 1 ergibt.

Vergleichsbeispiel 4

Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 3 beschrieben wurde, wurde wiederholt, um härtbare, aufgedampfte, reflexvermindernde Beschichtungen mit einem Aufbau aus drei Schichten 100 b und 100 c auf Substraten aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat und einem Acrylharzspritzgußteil mit der Ausnahme auszubilden, daß nur CeF₃ als Aufdampfmaterial für die ersten Schicht, nur CeO₂ als Aufdampfmaterial für die zweite Schicht und nur MgF₂ als Aufdampfmaterial für die dritte Schicht benutzt wurden und kein SiO₂ jedem dieser Aufdampfmaterialien zugegeben wurde.

Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen 100 b und 100 c zeigten die in den Fig. 19 und 20 dargestellten spektralen Remissionen und hatten sehr schlechte Eigenschaften für optische Bauteile, wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist.

Wie oben beschrieben wurde, kann eine reflexvermindernde Beschichtung auf dem Substrat für ein optisches Bauteil dadurch ausgebildet werden, daß ein Gemisch, das dadurch erhalten wird, daß 10 bis 30% SiO₂ einem Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Eigenschaft, wie MgF₂ zugegeben wird, zur Bildung wenigstens einer Schicht im Vakuum bei Raumtemperatur durch Elektronenstrahlerwärmung aufgedampft wird, wobei erforderlichenfalls mit einem Ar-Plasmaionenstrahl bestrahlt wird. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:

(I) Die reflexvermindernde Beschichtung mit einer hohen Haftfestigkeit kann auf einem Substrat wie warmhärtendem Harz, Spritzgießharz und ähnlichem Material, das für optische Bauteile üblich ist, durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden. Das heißt, daß sich die Beschichtung beim entsprechenden Test mit einem Klebeband nach der Ausbildung der Beschichtung nicht ablöst.
(II) Die Härte ist hoch. Das heißt, daß die Beschichtung mit hoher Abriebfestigkeit durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden kann. Siliziumoxid, insbesondere Si < 0 in Atomprozent, ist nur ein Aufdampfmaterial, das eine hochfeste Beschichtung durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur verglichen mit anderen Aufdampfmaterialien liefert. Durch Zugabe dieses Oxids zu einem Fluorid oder einem ähnlichen Material mit guter Haftfestigkeit in einem Anteil von 10 bis 30% kann eine Beschichtung mit hoher Härte (höhere Abriebfestigkeit) durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten werden. Reflexvermindernde Beschichtungen mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften und hohere Dauerhaftigkeit können in Form einer einzigen Schicht unter Verwendung eines Gemisches aus MgF₂ und 10 bis 30% SiO₂ durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden, während reflexvermindernde Beschichtungen mit Mehrschichtaufbau und ausgezeichneter Härtbarkeit, Haftfestigkeit, Rißbeständigkeit dadurch ausgebildet werden können, daß 10 bis 30% SiO₂ jedem Fluorid, Oxid und ähnlichem Material beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur zugegeben wird.
(III) Eine Beschichtung mit höhere Wärmebeständigkeit (Wärmeschockbeständigkeit über einen Bereich von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur) und einer hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit kann durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden.
Wenn das Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur unter Verwendung von nur MgF₂ erfolgt, wird eine Beschichtung mit ausgezeichneter Haftfestigkeit und Härte erhalten, die jedoch brüchig ist und bei einer wiederholten Änderung von einer niedrigen Temperatur (-40°) auf eine hohe Temperatur (+80°) Risse bildet. Wenn 10 bis 30% SiO₂ dem MgF₂ zugegeben wird, hat die Beschichtung nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur eine hohe Viskosität und eine ausgezeichnete Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
(IV) Die Lösungsmittelbeständigkeit ist verbessert. Das heißt, daß durch Zugabe von 10 bis 30% SiO₂, das eine gute Lösungsmittelbeständigkeit hat, zum Fluorid, zum Oxid oder zu einem ähnlichen Material mit einer schwachen Lösungsmittelbeständigkeit, die Beschichtung nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur eine ausgezeichnete Lösungsmittelbeständigkeit hat und zu keiner Rißbildung gegenüber einem Lösungsmittel, wie Äthanol, Methanol oder ähnlichen oder zu einem Ablösen aufgrund eines Abbaues neigt.
(V) Es tritt keine Abnahme der optischen Eigenschaften auf. Selbst wenn SiO₂ (10 bis 30%) dem Fluorid oder Oxid zur Verwendung bei der Bildung der einzelnen Schicht oder der Mehrfachschicht zugegeben wird, ändert sich der Brechungsindex nicht, wobei die Dauerhaftigkeit und Festigkeit ohne eine Änderung der optischen Eigenschaften (spektrale Remission) verbessert werden können.
(VI) Durch Zugabe von 10 bis 30% SiO₂ zum Aufdampfmaterial wird eine Dauerhaftigkeit und Beständigkeit beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten, die gleich der Dauerhaftigkeit und Beständigkeit bei dem herkömmlichen Warmbeschichtungsverfahren ist. Wenn weiterhin ein Ar-Ionenstrahl auf das Substrat während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur gestrahlt wird, wird die Dauerhaftigkeit der Beschichtung noch weiter durch die synergistische Wirkung der Ionenbindung verbessert.

Claims

1. Antireflexbeschichtung für ein optisches Substrat, wobei die Beschichtung ein Gemisch aus MgF₂ und einem Oxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem organischen Kunststoff besteht und daß als Oxid 10 bis 30 Gew.-% SiO₂ vorhanden sind.

2. Antireflexbeschichtung für ein optisches Substrat, wobei die Beschichtung aus mehreren aufeinanderfolgenden Schichten besteht, von denen eine ein Gemisch aus MgF₂ und einem Oxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem organischen Kunststoff besteht und daß auf diesem eine Schicht mit 10 bis 30 Gew.-% SiO₂ und Rest MgF₂ aufgebracht ist, auf der wenigstens eine weitere Schicht aus einem Gemisch aus einem Fluorid oder einem Oxid und SiO₂ aufgebracht ist.

3. Antireflexbeschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Schichten 10 bis 30 Gew.-% SiO₂ enthalten.

4. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharzsubstrat aus Diäthylglycol-bis-allylcarbonat, Acrylharz, Polycarbonat, Acrylnitrilstyrencopolymer oder Polystyren besteht.

5. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorid aus der Gruppe CeF₃, NdF₃, PbF₃, Na₃AlF₆, NaF, LiF und MgF₂ und das Oxid aus der Gruppe CeO₂, ZrO₂, Ti₂O₃, TiO und Al₂O₃ gewählt ist.