DE69327420T2

DE69327420T2 - Antireflex-Beschichtung

Info

Publication number: DE69327420T2
Application number: DE69327420T
Authority: DE
Inventors: Naoki Kobayashi; Hiroaki Kumagai; Nagato Osano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: US5392156A; EP0564134A3; EP0564134B1; EP0564134A2; DE69327420D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Bauelement mit einem Reflexionsverhinderungsfilm, beispielsweise eine Linse oder ein Filter.

Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Ein bekannter reflexionsverhindernder Film eines optischen Bauelements, beispielsweise einer Linse, die die Reflexionsverhinderung benötigt, ist ein mehrlagiger Film, gebildet durch abwechselndes Laminieren einer stark brechenden Substanz, z. B. TiO&sub2; oder ZrO&sub2; und einer schwachbrechenden Substanz, wie z. B. MgF&sub2;, durch ein Vakuum-Dampfniederschlagungsverfahren oder durch ein Flüssigkeitsauftragsverfahren. Die nahe der Luft liegende Schicht muß aus einer Substanz bestehen, die einen möglichst niedrigen Brechungsindex besitzt. Gemäß dem Stand der Technik wird diese Schicht aus MgF&sub2; gebildet, die einen nd = 1,38 besitzt (nd ist der Brechungsindex bezüglich eines 587 um Strahls). Obschon kristalline Fluorkohlenstoffharze niedrigere Brechungsindices besitzen als MgF&sub2; - beispielsweise besitzt Polytetrafluorethylen nd = 1,35 -, besitzen sie schlechte Formbarkeit und ein sehr geringes Lösungsvermögen in allgemeinen organischen Lösungsmitteln. Deshalb wurden im Stand der Technik kristalline Fluorkohlenstoffharze nicht zur Ausbildung dünner Filme, beispielsweise Reflexionsverhinderungsfilme verwendet.
Die EP-A-0224985 offenbart ein mehrlagiges optisches Verbundelement mit der Durchlässigkeit, welches eine Basisschicht, eine zweite Schicht, die auf einer Seite der Basis-Schicht angebracht und über diese hinweg verteilt ist, und eine dritte Schicht aufweist, die mit der freiliegenden Seite der zweiten Schicht verbunden und über diese hinweg verteilt ist. Die zweite Schicht ist aus einem aromatischen Polymer gebildet, die dritte Schicht besteht aus einer Fluorkohlenstoffverbindung. Der Brechungsindex der zweiten Schicht beträgt etwa 1,7, der Brechungsindex der dritten Schicht beträgt etwa 1,4.
Die JP-A-63-228101 zeigt eine Glasplatte mit einer mehrlagigen Beschichtung, die dadurch unempfindlich gegen getrocknete Flüssigkeitsrückstände gemacht wird, daß auf ihr eine äußerste Schicht ausgebildet ist, bei der es sich um eine Polytetrafluorethylen-Schicht mit einem Brechungsindex von 1,35 handelt.
Transparente Stoffe mit einem Antireflexüberzug aus mindestens zwei Schichten auf der Oberfläche eines transparenten Substrats finden sich auch in der EP-A- 01 19331.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Bauelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 der begleitenden Ansprüche, ferner auch ein Verfahren gemäß Anspruch 14, welches zur Fertigung des vorerwähnten optischen Bauelements dient.
Ausführungsformen des vorliegenden optischen Bauelements enthalten eine Schicht nahe der Luft, die einen niedrigeren Brechungsindex als eine MgF&sub2;-Schicht gemäß dem Stand der Technik aufweist, und erreichten ein gutes Reflexionsvermeidungs- Verhalten. Flüssigkeiten, die ein Material zur Bildung der verschiedenen Überzüge gemäß der Erfindung enthalten, können nach jedem beliebigen Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise durch Tauchbeschichtung oder Schleuderbeschichtung. Ausführungsformen des vorliegenden optischen Bauelements zeigen ein gutes Haften zwischen dem reflexionsverhindernden Film und der transparenten Basisplatte.
Das vorliegende optische Bauelement erreicht deshalb gute Reflexionsverhinderungs-Kennwerte, weil die zweite, näher an der Luft befindliche Schicht aus einem transparenten, amorphen Fluorkohlenstoffharz gebildet ist, welches einen Brechungsindex (nd ≤ 1,35 hat), der niedriger ist als der Brechungsindex von MgF&sub2;, eine hohe Löslichkeit in einem organischen Lösungsmittel aufweist und eine gute Durchlaßkennlinie bezüglich sichtbarer Strahlen und Strahlen im nahen Infrarotbereich besitzt.
Weil außerdem das amorphe, transparente Fluorkohlenstoffharz in organischen Lösungsmitteln löslich ist, läßt sich der Reflexionsverhinderungsfilm durch ein Flüssigauftragverfahren ausbilden, beispielsweise durch Tauchbeschichtung oder Schleuderbeschichtung.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein optisches Bauelement mit einem Reflexionsverhinderungsfilm, bei dem das Haften zwischen den Kontaktflächen dadurch gesteigert wird, daß zwischen den Kontaktflächen eine Klebstoffschicht vorgesehen wird oder daß die Oberfläche der aus Glas oder einem makromolekularen Harz bestehenden transparenten Basisplatte und/oder die Oberfläche der ersten Schicht, die aus einer Substanz mit hohem Brechungsindex (nd ≥ 1,58) besteht, beispielsweise durch Coronaentladung, Plasmabehandlung oder durch Ultraviolettstrahlung gebildetes Ozon behandelt wird.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines optischen Bauelements mit einem Reflexionsverhinderungsfilm gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines optischen Bauelements mit einem Reflexionsverhinderungsfilm, der Klebstoffschichten gemäß der Erfindung enthält.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung des Reflexionsvermögens des optischen Bauelements gemäß Beispiel 1 der Erfindung.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Reflexionsvermögens des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des Reflexionsvermögens des optischen Bauelements gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung des Reflexionsvermögens des optischen Bauelements gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein optisches Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: eine transparente Basisplatte aus Glas oder einem makromolekularen Harz; eine erste Schicht aus einer Substanz mit einem Brechungsindex von 1,58 oder darüber; eine zweite Schicht, die von der transparenten Platte weiter entfernt ist als die erste Schicht, und die aus einem amorphen, transparenten Fluorkohlenstoffharz mit einem Brechungsindex von 1,35 oder weniger ausgebildet ist, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht einen Film zum Verhindern von Reflexion bilden.
Vorzugsweise sollte die erste Schicht ehe optische Dicke n&sub1;d&sub1; haben, die eine der folgenden Ungleichungen erfüllt:
0,8 · kλ&sub1;/2 ≤ n&sub1;d&sub1; ≤ 1,2 · kλ&sub1;/2
oder 0,8 · kλ&sub1;/4 ≤ n&sub1;d&sub1; ≤ 1,2 · kλ&sub1;/4
und die zweite Schicht sollte eine optische Dicke n&sub2;d&sub2; aufweisen, die folgende Ungleichung erfüllt:
0,8 · Lλ&sub2;/4 ≤ n&sub2;d&sub2; ≤ 1,2 · Lλ&sub2;/4
wobei k und L positive ungerade Zahlen sind; n&sub1; und n&sub2; die Brechungsindices der ersten bzw. der zweiten Schichten, d&sub1; und d&sub2; die Dicken der ersten bzw. der zweiten Schicht sind und λ&sub1; und λ&sub2; die Sollwellenlängen der ersten bzw. der zweiten Schicht sind, die exakt oder annähernd gleich sind und ausgewählt sind aus einem Wellenlängenbereich von 400-900 nm. Wenn die Sollwellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; nicht exakt gleich sind, sollte ihre Differenz vorzugsweise λ&sub1; = λ&sub2; ± 10 nm betragen, noch mehr bevorzugt, λ&sub1; = λ&sub2; ± 5 nm.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält ein optisches Bauelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform: eine transparente Basisplatte 1, eine darauf ausgebildete erste Schicht 2 und eine oben auf der ersten Schicht 2 ausgebildete zweite Schicht 3. Die erste und die zweite Schicht 2, 3 bilden einen Reflexionsverhinderungsfilm.
Ein optisches Bauelement gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist auf: eine Klebstoffschicht 4 zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2, und eine weitere Klebstoffschicht 5 zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3.
Die erste und die zweite Schicht 2, 3 sollten vorzugsweise dadurch gebildet werden, daß auf die transparente Basisplatte 1 die Beschichtungsformulierungen aufgetragen werden, die erhalten werden durch Dispergieren oder Lösen der jeweiligen Stoffe für diese Schichten in organischen Lösungsmitteln.
Beispiele des Materials für die transparente Basisplatte 1 gemäß der Erfindung sind: Gläser, so z. B. optisches Glas, wie man es zum Herstellen von Linsen oder ähnlichem verwendet, und Quarzglas, welches zur Herstellung von Filtern oder ähnlichem dient und makromolekulare Harze, wie z. B. Polymethylacrylat, Polystyrol, Polycarbonat, Polyolefin und Copolymere von jeweils zwei oder mehr der vorstehend angegebenen Polymere.
Das stark brechende Material zur Bildung der ersten Schicht 2 besitzt einen nd = 1,58 oder darüber (nd ist ein Brechungsindex bezüglich des d-Strahls (587 nm) von Na). Der Brechungsindex der ersten Schicht 2 sollte vorzugsweise höher als der der transparenten Basisplatte 1 sein. Dieses stark brechende Material kann eine anorganische oder eine organische Substanz sein.
Beispiele für das anorganische starkbrechenden Materials zur Ausbildung der ersten Schicht 2 sind Oxide von Metallen, z. B. von Titan Ti, Cerium Ce, Zirkon Zr, Zinn Sn, Antimon Sb und Tantal Ta. Die erste Schicht 1 wird dadurch hergestellt, daß eine Beschichtungsflüssigkeit, die ein solches Metalloxid enthält, auf die transparente Basisplatte 1 mit Hilfe eines Tauchbeschichtungsverfahren oder Schleuderbeschichtungsverfahren aufgebracht und anschließend die aufgebrachte Beschichtungsflüssigkeit erhitzt wird. Die Beschichtungsflüssigkeit erhält man durch Dispergieren von Metalloxid-Partikeln mit einer Partikelgröße von 1-100 nm in einem organischen Lösungsmittel zusammen mit einem Bindemittel wie z. B. Tetraalkoxysilan, und einem. Feinpartikel-Stabilisiermittel.
Beispiele für das organische, hochbrechende Material der ersten Schicht 2 sind makromolekulare Polymere wie z. B. Polystyrol, Polycarbonat, Polysterol-Derivate, Polycarbonat-Derivate und Polymethylmethacrylat-Derivate. Diese Derivate enthalten Schwefelatome, Halogen-Atome oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, chemisch gebunden mit oder mechanisch eingefangen in Polystyrol, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die erste Schicht 2 wird gebildet, indem eine Überzugsflüssigkeit, die ein derartiges makromolekulares Harz enthält, auf die transparente Basisplatte 1 durch Tauchbeschichtung aufgebracht und anschließend die aufgebrachte Flüssigkeit durch Wärme getrocknet wird. Die Überzugsflüssigkeit wird dadurch erhalten, daß man das makromolekulare Harz in einem organischen Lösungsmittel auflöst. Beispiele für das organische Lösungsmittel sind: aromatische Kohlenwasserstoffe wie z. B. Toluol; Ester wie z. B. Isobutylacetat; Alkohol wie z. B. Isopropylalkohol; Ketone wie z. B. Methylethylketon; Ether wie z. B. Diisopropylether, außerdem Gemische der vorstehend genannten Lösungsmittel.
Die Konzentration, die Viskosität etc. der Überzugsflüssigkeit mit einem organischen Lösungsmittel und entweder einem Feinpartikel-Metalloxid oder einem makromolekularen Harz variieren in Abhängigkeit der gewünschten Dicke des resultierenden Films. Allerdings wird am meisten bevorzugt eine Überzugsflüssigkeit mit einer Viskosität im Bereich von 1-15 cps (20ºC), weil eine solche Überzugsflüssigkeit signifikant die Fluktuation des Films verringert, z. B. die Inkonsistenz der Dicke, wenn der Film durch Tauchbeschichtung oder Schleuderbeschichtung aufgebracht wird.
Die amorphe Struktur des zur Bildung der zweiten Schicht 3 verwendeten amorphen transparenten Fluorkohlenstoffharzes läßt sich verifizieren durch Herstellen eines transparenten Films. Außerdem läßt sich die amorphe Struktur durch eine Röntgenstrahl-Kristallanalyse feststellen. Ist eine amorphe Struktur erreicht, so wird mit dieser Analyse keinerlei Kristall beobachtet.
Beispiele für das in einem organischen Lösungsmittel lösbare amorphe transparente Fluorkohlenstoffharz sind Polymere deren Hauptketten eine Wiederholung einer der folgenden Wiederholungseinheiten aufweisen:
wobei m, m', n und n' natürliche Zahlen sind und wobei mindestens eines der Fluoratome substituiert wird mit mindestens einem aus folgenden ausgewählten Stoffs (Aminogruppen, Aldehydgruppen, Carboxylgruppen, Alkoholgruppen, Silanolgruppen, Phosphonylgruppen, Sulfonylgruppen, Cyangruppen, Nitrogruppen, Vinylgruppen, Epoxygruppen und Fluorverbindungen, wie z. B. Perfluoralkyle, Perfluoralkylether und Perfluoralkene mit funktionellen Gruppen an den Anschlüssen. Außerdem kann das bevorzugte amorphe transparente Fluorkohlenstoffharz ein Copolymer sein, welches eine der oben angegebenen Wiederholungseinheiten sowie eine Wiederholungseinheit betrifft, die durch eine der obigen Formeln ohne substituierte Fluoratome dargestellt wird. Beispiele für die vorerwähnten funktionellen Gruppen, die an die Anschlüsse der Fluorverbindungen gebunden sind, sind: eine Amino-Gruppe, Aldehydgruppe, Carboxylgruppe, Alkoholgruppe, Silanolgruppe, Phosphonylgruppe, Sulfonylgruppe, Cyangruppe, Nitrogruppe, Vinylgruppe und Epoxygruppe.
Das oben angegebene amorphe transparente Fluorkohlenstoffharz ist in verschiedenen Lösungsmitteln löslich, so z. B. in: aromatischen Kohlenwasserstoffen wie z. B. Toluol, Ketonen wie z. B. Methylethylketon, Estern wie z. B. Isobutylacetate, Ethern wie z. B. Diisobutylether, Alkohole wie z. B. Isopropylalkohol, Gemischen aus jeglichen vorgenannten Lösungsmitteln und Fluorkohlenstoff-Lösungsmitteln wie z. B. Tetradecafluorhexan und Octadecafluoroctan. Insbesondere Fluorkohlenstoff-Lösungsmittel eignen sich zur Ausbildung eines Films mit amorphem transpa renten Fluorkohlenstoffharz durch Tauchbeschichtung oder Schleuderbeschichtung, weil sie ein amorphes transparentes Fluorkohlenstoffharz leicht lösen und das zur Bildung der ersten Schicht 2 verwendete hochbrechende makromolekulare Harz nicht korrodieren.
Die Konzentration, Viskosität etc. der Lösung eines amorphen transparenten Harzes variieren in Abhängigkeit der gewünschten Dicke des erhaltenen Films. Allerdings sollte die Lösung eines amorphen transparenten Harzes vorzugsweise eine Viskosität von 1-15 cps (20ºC) haben, um Fluktuationen des Films im wesentlichen zu unterbinden, so z. B. eine Dicken-Inkonsistenz.
Um das Haften zwischen der transparenten Basisplatte 1, die aus Glas oder einem makromolekularen Harz besteht, und der aus einem hochbrechenden Metalloxid oder makromolekularem Harz bestehenden ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten, aus schwachbrechendem amorphen transparenten Fluorkohlenstoffharz bestehenden zweiten Schicht 3 zu verbessern, können die Oberflächen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 durch ein Oberflächenmodifizierverfahren behandelt werden, so z. B. einer Plasmabehandlung, einer Coronaentladungsbehandlung, einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen werden, wobei letzteres die Oberflächen unter Verwendung von durch Ultraviolettstrahlen erzeugtes Ozon aktiviert. Diese Oberflächenbehandlung kann auch durchgeführt werden durch Bestrahlen der Oberflächen mit Elektronen- oder Ionenstrahlen.
Außerdem können Klebstoffschichten zwischen der auf einem Glas oder einem makromolekularen Harz bestehenden Basisplatte 1 und der auf einem hochbrechenden Metalloxid oder makromolekularen Harz bestehenden ersten Schicht 2 sowie zwischen der ersten Schicht 2 und der auf einem schwachbrechenden amorphen transparenten Fluorkohlenstoffharz bestehenden zweiten Schicht 3 vorgesehen sein. Beispiel für den verwendeten Klebstoff der Klebstoffschichten sind: Silan- Kopplungsmittel mit reaktiven funktionellen Gruppen wie z. B. N-β(aminoethyl)γ- aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-aminopropyltriethoxysilan, N-phenyl-γ- aminopropyltrimethoxysilan, β(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, γ- glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, γ(methacryloxypropyl)trimethoxysilan; Titanat-Kopplungsmittel wie z. B. Isopropyltrioctanyltitanat, tetra(2,2-diallyloxymethyl-1-butyl)bis(ditridecyl)phosphit-titanat, Dicumylphenyloxyacetat-titanat und Diisostearylethylen-titanat; Zircoaluminat- Kopplungsmittel, repräsentiert durch folgende allgemeine Formel:
und Methacrylat-Monomere wie z. B. Isopropylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Polypropylglycolmethacrylat und Glycerolmonomethacrylat.
Beispiele für das geeignete Verfahren zum Steigern des Haftens zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 sind;
1. Ein Verfahren, bei dem die Kunststoffschichten zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 3 angeordnet werden.
2. Ein Verfahren, bei dem die UV-Ozon-Behandlung durchgeführt wird bezüglich der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1, bevor diese mit der ersten Schicht 2 überzogen wird und/oder die Oberfläche der ersten Schicht 2 behandelt wird, bevor diese mit der zweiten Schicht 3 überzogen wird.
3. Ein Verfahren, bei dem die Coronaentladungsbehandlung bezüglich der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1 vor deren Beschichtung mit der ersten Schicht 2 durchgeführt wird und/oder bezüglich der Oberfläche der ersten Schicht 2 vor dem Überziehen mit der zweiten Schicht 3 durchgeführt wird. 4. Ein Verfahren, bei dem die Plasmabehandlung der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1 vor dem Überziehen mit der ersten Schicht 2 behandelt wird und/oder die Oberfläche der ersten Schicht 2 vor dem Überziehen mit der zweiten Schicht 3 behandelt wird.
5. Ein Verfahren, bei dem die UV-Ozon-Behandlung bezüglich der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1 und/oder der Oberfläche der ersten Schicht 2 erfolgt, und die Klebstoffschichten zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 vorgesehen werden.
6. Ein Verfahren, bei dem die Coronaentladungsbehandlung bezüglich der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1 und/oder der Oberfläche der ersten Schicht 2 durchgeführt wird und die Klebstoffschichten zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 3 vorgesehen werden.
7. Ein Verfahren, bei dem die Plasmabehandlung bezüglich der Oberfläche der transparenten Basisplatte 1 und/oder der ersten Schicht 2 durchgeführt wird. Klebstoffschichten zwischen der transparenten Basisplatte 1 und der ersten Schicht 2 und/oder zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 vorgesehen werden.
Mit Hilfe des Tauchbeschichtungsverfahrens kann auf jeder der beiden Seitenflächen der transparenten Basisplatte 1 ein Antireflexionsfilm ausgebildet werden. Mit Hilfe des Schleuderbeschichtungsverfahrens kann auch auf nur einer Seite der bei den Seitenflächen der transparenten Basisplatte 1 ein Antireflexionsfilm ausgebildet werden.

Beispiel 1

Eine gründlich gewaschene Glas-Basispllatte (BK7, nd = 1,517, 76 · 24 · 1 mm) wurde 30 Minuten lang in eine Ethanollösung eingetaucht, die 1 Gew.-% N- β(aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilan enthielt, und wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. herausgezogen. Nach dem Trocknen bei 80ºC während 30 Minuten wurde die Glasplatte mit Ethanol gewaschen und dann getrocknet, gefolgt von einer Oberflächenbehandlung mit einem Silankupplungsmittel. Die mit dem Silankupplungsmittel behandelte Glas-Basisplatte wurde 2 Minuten lang in eine Toluollösung eingetaucht, die 3 Gew.-% Polystyrol enthielt (nd = 1,592, STYRON® G8259, ASAHI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.), anschließend wurde sie mit einer Geschwindigkeit von 90 mm/Min. aus der Lösung gezogen, woran sich ein 30- minütiges Trocknen bei 150ºC anschloß. Auf diese Weise wurden erste Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 166 nm und einem K-Wert von 1 - Die Basisplatte mit der ersten Schicht wurde 30 Minuten lang in eine γ-aminopropyltrimethoxysilan eingetaucht und dann mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. aus der Lösung gezogen, gefolgt von einem 30-minütigen Trocknen bei 80ºC und einem Abwaschen mit Ethanol. Anschließend wurde die Platte zwei Minuten lang in eine Octadecafluoroctan-Lösung getaucht, die 2 Gew.-% Fluorwasserstoffharz enthielt (nd = 1,338, CYTOP-CTX®, ASAHI GLASS COMPANY, LIMITED) mit folgenden Wiederholungseinheiten:
(n, m sind natürliche Zahlen),
und es wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 80 mm/Min., gefolgt von einem Trocknen während 60 Minuten bei 150ºC. Auf diese Weise wurden zweite Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 99 nm und einem L-Wert von 1.
Das so hergestellte optische Bauelement auf der Basisplatte und den darauf ausgebildeten Reflexionsverhinderungsschichten zeigte folgende spektroskopische Eigenschaften: Reflexionsvermögen 1,5% oder weniger, Durchlässigkeit 98% oder mehr in einem sichtbaren Bereich von 400-700 nm. Das Ergebnis dieser spektroskopischen Analyse ist in Fig. 3 dargestellt.

Vergleichsbeispiel

Es wurde ein optisches Bauelement im wesentlichen genau so wie im Beispiel 1 hergestellt, nur daß die Ausbildung der Polystyrolschicht übersprungen wurde. Insbesondere wurde, nachdem eine Glasplatte mit einem Silankupplungsmittel im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt worden war, darauf sofort ein Fluorkohlenstoff in im wesentlichen in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 ausgebildet. Die Reflexionsvermögen-Kennwerte dieses optischen Bauelements sind in Fig. 4 dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, zeigte das optische Bauelement Reflexionswerte von bis zu etwa 1,5-3,5% in einem sichtbaren Bereich von 400-700 nm.

Beispiel 2

Die intensiv mit IPA gewaschene Acrylharzlinse (Polymethylmethacrylat, nd = 1,492, Durchmesser 27 mm, effektiver Durchmesser 23 mm, konvexer Krümmungsradius 60,24, konkaver Krümmungsradius 37,67) wurde in eine Isobutylacetat-Lösung getaucht, die 3 Gew.-% Polystyrol (STYRON® G8259) enthielt und wurde dann nach 20 Sekunden auf der Lösung mit einer Geschwindigkeit von 90 mm/Min. gezogen, woran sich ein Trocknen während 20 Minuten bei 60ºC anschloß. Auf diese Weise wurden erste Schichten gebildet, jeweils mit 166 nm und einem K-Wert von 1. Die Linse mit den ersten Schichten wurde einer 10-minütigen Plasmabehandlung unter folgenden Bedingungen unterzogen: Ausgangsleistung 250 W, Sauerstoffstrom 500 scm³ und ein Torr. Anschließend wurde die Platte 2 Minuten lang in eine Octadecafluoroctan-Lösung mit 2 Gew.-% Fluorkohlenwasserstoffharz getaucht (nd = 1,338, CYTOP-CTX®) mit folgenden Wiederholungseinheiten:
(n, m sind natürliche Zahlen),
anschließend wurden sie auf der Lösung mit einer Geschwindigkeit von 80 mm/Min. gezogen und zwei Stunden lang bei 60ºC getrocknet. Auf diese Weise wurden zweite Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 99 nm und einem L-Wert von 1.
Das so gebildete optische Bauelement, bestehend aus der Acrylharzlinse und den darauf ausgebildeten Reflexionsverhinderungsschichten zeigte folgende spektroskopische Merkmale: Reflexionsvermögen 1,3% oder weniger, und Durchlässigkeit 98% oder höher, im sichtbaren Bereich von 400-700 nm.

Beispiel 3

Eine intensiv gewaschene Glasplatte (BK7, nd = 1,517, 76 · 24 · 1 mm) wurde einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen. Jede der beiden Seitenflächen der Glas- Grundplatte wurde mit Ultraviolettlicht (drei 25-W-Lampen) bestrahlt und anschließend 3 Minuten lang mit dem dadurch entstandenen Ozon behandelt (die Ozonkonzentration erreichte drei Minuten nach Beginn der UV-Bestrahlung 230 ppm und sank danach ab). Die so behandelte Gllas-Grundplatte wurde zwei Minuten lang in eine Beschichtungsflüssigkeit getaucht, die folgende Zusammensetzung hatte: 3 Gew.-% ZrO&sub2; mit einer mittleren Teilchengröße von 15 ± 1 nm; 9,6 Gew.-% Tetraethoxysilan; 1 Gew.-% Siliciumoberflächen-Aktivmittel; 1 Gew.-% Wasser; 0,4 Gew.-% Hydrochlorid; 25 Gew.-% Ethylacetat; 60 Gew.-% Ethanol.
Anschließend wurde die Glasplatte auf der Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von 240 mm herausgezogen und dann 30 Minuten lang bei 120ºC getrocknet, woran sich ein weiteres Trocknen während 60 Minuten bei 250ºC anschloß. Auf diese Weise wurden erste Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 160 nm und einem k-Wert von 1. Der Brechungsindex dieser Schicht betrug nd = 1,66, was durch Messung ermittelt wurde. Die Glas-Grundplatte mit den ersten Schichten wurde in etwa der gleichen Weise wie oben erläutert einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen (jede Fläche wurde 3 Minuten lang behandelt). Anschließend wurde die Platte 2 Minuten lang in eine Octadecafluoroctan-Lösung eingetaucht, die 3 Gew.-% Fluorkohlenwasserstoffharz (nd = 1,31, TEFLON®, Du Pont) bei folgenden Wiederholungseinheiten enthielt:
(n, m sind natürliche Zahlen),
anschließend wurde sie mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. aus der Lösung gezogen, gefolgt von einem 60-minütigen Trocknen bei 180ºC. Auf diese Weise wurden zweite Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 99 nm und einem L- Wert von 1.
Das so erhaltene optische Bauelement aus der Glas-Basisplatte und den darauf ausgebildeten Reflexionsverhinderungsschichten zeigten folgende spektroskopische Eigenschaften: Reflexionsvermögen 1,5% oder weniger, Durchlässigkeit 98% oder darüber im sichtbaren Bereich von 400-700 nm. Das Ergebnis dieser spektroskopischen Analyse ist in Fig. 5 dargestellt.

Beispiel 4

Eine intensiv gewaschene Quarz-Basisplatte (nd = 1,458, 76 · 24 · 1 mm) wurde in eine Ethanol-Lösung getaucht, die 1 Gew.-% N-β(aminoethyl)γ-aminopropyltriethoxysilan enthielt, und zwar 30 Minuten lang, um dann mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. aus der Lösung herausgezogen zu werden. Nach dem 30- minütigen Trocknen bei 80ºC wurde die Glas-Basisplatte mit Ethanol gewaschen und getrocknet, gefolgt von einer Oberflächenbehandlung mit einem Silankupplungsmittel. Die mit dem Silankupplungsmittel behandelte Glas-Grundplatte wurde in eine Toluollösung getaucht, die 3 Gew.-% Polystyrol (nd = 1,583, PanLite® AD5503, TEIJIN CHEMICALS LTD.) enthielt, um nach 2 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 70 nm/Min. aus der Lösung herausgezogen zu werden, gefolgt von einem 30-minütigen Trocknen bei 150ºC. Auf diese Weise wurden erste Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 123 nm und einem k-Wert von 1. Die Basisplatte mit der ersten Schichten wurde eingetaucht in eine 1 Gew.-%ige γaminopropyltriethoxysilanethanol-Lösung während 30 Minuten, um dann mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. aus der Lösung herausgezogen zu werden, gefolgt von einem 30-minütigen Trocknen bei 80ºC und einem Spülen mit Ethanol. Anschließend wurde die Platte 2 Minuten lang in eine Octadecafluoroctan-Lösung getaucht, die 2 Gew.-% Fluorkohlenwasserstoffharz enthielt (nd = 1,338, CYTOP- CTX®), die folgende Wiederholungseinheiten enthielt:
(n, m sind natürliche Zahlen),
um dann mit einer Geschwindigkeit von 60 mm/Min. aus der Lösung herausgezogen zu werden, gefolgt von einem 60-minütigen Trocknen bei 150ºC. Auf diese Weise wurden zweite Schichten gebildet, jeweils mit einer Dicke von 146 nm und einem L-Wert von 1.
Das so gebildete optische Bauelement, bestehend aus der Quarz-Grundplatte und den darauf ausgebildeten Reflexionsverhinderungsschichten, zeigte folgende spektroskopische Eigenschaften: Reflexionsvermögen 1% oder weniger, Durchlässigkeit 98% oder mehr im nahen Infrarotbereich von 700-900 nm. Das Ergebnis dieser spektroskopischen Analyse ist in Fig. 6 gezeigt.
Während die Erfindung unter Bezugnahme darauf erläutert wurde, daß derzeit als bevorzugte Ausführungsformen angesehen wird, so versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Ausgestaltungen abdecken, die im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

1. Optisches Bauelement mit einer transparenten Basisplatte (1), einer ersten Schicht (2), die aus einer Substanz eines Brechungsindex von 1, 58 oder darüber gebildet ist, und einer zweiten Schicht (3), die von der transparenten Basisplatte weiter entfernt ist als die erste Schicht und die aus einem transparenten Fluorkohlenstoff-Harz eines Brechungsindex von 1, 35 oder weniger gebildet ist, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht einen Film zum Verhindern von Reflexion bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkohlenstoff-Harz ein amorphes Harz ist, das in einem organischen Lösungsmittel löslich ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Fluorkohlenstoff-Harz löslich ist in einem aromatischen Kohlenwasserstoff, einem Keton, einem Ether oder irgendeinem Gemisch davon.

3. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Fluorkohlenstoff-Harz in einem Fluorkohlenstoff-Lösungsmittel löslich ist.

4. Bauelement nach Anspruch 3, bei dem das Fluorkohlenstoff-Harz in Tetradekafluorhexan oder Oktadekafluoroktan löslich ist.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche ibis 4, bei dem das Fluorkohlenstoff-Harz ein Polymer ist, dessen Hauptkette eine Wiederholung einer der folgenden Einheiten ist:

worin

m, m', n und n' positive ganze Zahlen sind.

6. Bauelement nach Anspruch 5, bei dem das Fluorkohlenstoff-Harz ein Polymer ist, dessen Hauptketten eine Wiederholung einer der folgenden Einheiten ist:

worin

m, m', n und n' positive ganze Zahlen sind und mindestens eines der Fluoratome durch mindestens eine Gruppe substituiert ist, die aus Folgendem ausgewählt ist: Aminogruppen; Aldehydgruppen; Carboxylgruppen; Alkoholgruppen; Silanolgruppe; Phosphonylgruppe; Sulfonylgruppe; Cyanogruppe; Nitrogruppe; Vinylgruppe; Epoxygruppe; und Fluorverbindungen wie Perfluoralkyle, Perfluoralkylether und Perfluoralkene mit funktionellen Gruppen an den Enden; wobei die funktionellen Gruppen ausgewählt sind aus Aminogruppen, Aldehydgruppen, Carboxylgruppen, Alkoholgruppen, Silanolgruppen, Phosphonylgruppen, Sulfonylgruppen, Cyanogruppen, Nitrogruppe, Vinylgruppe, und Epoxygruppe sowie Copolymere, die irgendeine der oben angegebenen Wiederholungseinheiten und eine durch eine der obigen Formeln ohne substituierte Fluoratome repräsentierte Wiederholungseinheit umfassen.

7. Optisches Bauelement nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Schicht eine optische Dicke n&sub1;d&sub1; aufweist, die eine der folgenden Ungleichungen erfüllt:

0,8 · kλ&sub1;/2 ≤ n&sub1;d&sub1; ≤ 1,2 · kλ&sub1;/2

oder 0,8 · kλ&sub1;/4 ≤ n&sub1;d&sub1; ≤ 1,2 · kλ&sub1;/4

und die zweite Schicht eine optische Dicke n&sub2;d&sub2; aufweist, die folgender Ungleichung genügt:

0,8 · kλ&sub2;/4 ≤ n&sub2;d&sub2; ≤ 1,2 · kλ&sub2;/4

worin

k und L positive ungerade Zahlen sind;

n&sub1; und n&sub2; die Brechungsindizes der ersten bzw. der zweiten Schicht sind;

d&sub1; und d&sub2; die Dicken der ersten bzw. der zweiten Schicht sind; und

λ&sub1; und λ&sub2; die Soll-Wellenlängen für die erste bzw. die zweite Schicht sind, die genau oder annähernd gleich sind und aus einem Wellenlängenbereich von 400-900 nm ausgewählt sind.

8. Optisches Bauelement nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Schicht Feinpartikel eines Metalloxids und ein Bindemittel enthält.

9. Optisches Bauelement nach Anspruch 8, bei dem das Metalloxid aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Titan Ti, Cer Ce, Zirkon Zr, Zinn Sn, Antimon Sb und Tantal Ta.

10. Optisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die erste Schicht aus einem makromolekularen Harz gebildet ist.

11. Optisches Bauelement nach Anspruch 10, bei dem das makromolekulare Harz ausgewählt ist aus folgender Gruppe: Polystyrol, Polycarbonat, Polystyrol-Derivate, Polycarbonat-Derivate und Polymethylmethacrylat-Derivate.

12. Optisches Bauelement nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem es sich um eine Linse oder ein Filter handelt.

13. Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend das Bereitstellen einer transparenten Basisplatte und das Ausbilden der ersten Schicht und der zweiten Schicht dadurch, daß auf die transparente Basisplatte Beschichtungsflüssigkeiten aufgebracht werden, die erhalten wurden durch Dispergieren oder Lösen der jeweiligen Stoffe der ersten Schicht und der zweiten Schicht in organischen Lösungsmitteln.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das organische Lösungsmittel für die zweite Schicht ein Fluorkohlenstoff ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das organische Lösungsmittel für die zweite Schicht Tetradekafluorhexan oder Oktadekafluoroktan ist.

16. Optisches Bauelement nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei dem die erste Schicht durch eines der folgenden Verfahren hergestellt ist:

- Bereitstellen einer Klebstoffschicht auf der transparenten Basisplatte und Ausbilden der ersten Schicht auf der Klebstoffschicht;

- Ultraviolett-Ozon-Behandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte und Ausbilden der ersten Schicht auf der ultraviolett-ozon-behandelten Oberfläche;

- Koronaentladungs-Behandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte und Ausbilden der ersten Schicht auf der koronaentladungsbehandelten Oberfläche;

- Plasmabehandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte und Ausbilden der ersten Schicht auf der plasmabehandelten Oberfläche;

- Ultraviolett-Ozon-Behandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte, Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der ultraviolett-ozon-behandelten Oberfläche und anschließendes Ausbilden der ersten Schicht auf der Klebstoffschicht;

- Koronaentladungs-Behandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte, Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der koronaentladungsbehandelten Oberfläche und anschließendes Ausbilden der ersten Schicht auf der Klebstoffschicht; oder

- Plasmabehandeln einer Oberfläche der transparenten Basisplatte, Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der plasmabehandelten Oberfläche und anschließendes Ausbilden der ersten Schicht auf der Klebstoffschicht.

17. Optisches Bauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem die zweite Schicht durch eines der folgenden Verfahren gebildet wird:

- Bereitstellen einer Klebstoffschicht auf der ersten Schicht und Ausbilden der zweiten Schicht auf der Klebstoffschicht;

- Ultraviolett-Ozon-Behandeln der Oberfläche der ersten Schicht und Ausbilden der zweiten Schicht auf der ultraviolett-ozon-behandelten Schicht;

- Koronaentladungs-Behandeln der Oberfläche der ersten Schicht und Ausbilden der zweiten Schicht auf der koronaentladungs-behandelten Oberfläche;

- Plasmabehandeln der Oberfläche der ersten Schicht und Ausbilden der zweiten Schicht auf der plasmabehandelten Oberfläche;

- Ultraviolett-Ozon-Behandeln der Oberfläche der ersten Schicht, Bilden einer Klebstoffschicht auf der ultraviolett-ozon-behandelten Oberfläche und anschließendes Ausbilden der zweiten Schicht auf der Klebstoffschicht;

- Koronaentladungs-Behandeln der Oberfläche der ersten Schicht, Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der koronaentladungs-behandelten Oberfläche der ersten Schicht und anschließendes Ausbilden der zweiten Schicht auf der Klebstoffschicht; oder

- Plasmabehandeln der Oberfläche der ersten SchichtBasisplatte, Ausbilden einer Klebstoffschicht auf der plasmabehandelten Oberfläche der ersten Schicht und anschließendes Ausbilden der zweiten Schicht auf der Klebstoffschicht.