用于制造抗反射层的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在衬底上、尤其在用于光学应用的弯曲的玻璃衬底或者塑料 衬底上制造抗反射层的方法。
[0002] 本专利申请要求德国专利申请10 2013 106 392.6的优先权，该德国专利申请的 公开内容就此通过引用的方式并入。
【背景技术】
[0003] 为了尤其光学元件的或者显示器的表面的抗反射，通常使用减少反射的干涉层系 统，所述干涉层系统包含多个由高折射率和低折射率的材料制成的交替的层。作为具有在 可见光谱范围中的特别低的折射率的材料，当前使用具有n=l. 38的MgF2。如果具有更低的 折射率的材料可供使用，则可以改善常规的电介质层系统的抗反射效应。
[0004] -种用于减小光学元件的反射的替代的方案由专利文献DE10241708B4已知。在 该方法中，借助等离子体蚀刻工艺在塑料衬底的表面上产生纳米结构，通过所述纳米结构 减小塑料衬底的反射。光学元件的通过在光学元件的表面上产生纳米结构引起的抗反射具 有以下优点：通过宽广的入射角范围实现低反射。
[0005] 出版文献DE102008018866A1描述了一种减少反射的干涉层系统，施加有机层到 所述干涉层系统上，借助等离子体蚀刻工艺给所述有机层配备纳米结构。
[0006] 然而，在大多材料上的经等离子体蚀刻的纳米结构仅仅达到100nm至200nm的深 度。这样的厚度对于平坦的并且略微弯曲的表面是足够的，以便使衬底在从400nm至700nm 的可见光谱范围中对于从0°(垂直的光入射)至60°的光入射角抗反射，使得残余反射仅 仅是约1%。但有时要求宽带的抗反射，其应该在还更大的光入射角范围上起作用。
[0007] -个特别的问题是，在低折射率（n〈l. 7)的强烈弯曲的表面上制造抗反射层。通 过定向的真空涂覆工艺如溅射、蒸镀而沉积的层在其所生长的位置上具有与入射的蒸汽的 角度相关的厚度。层厚度随着增加的入射角度而减小。因此，在干涉层系统中，所有层的物 理厚度d随着增加的入射角度而减小。然而，低于光学功能而言，光学厚度n*d是重要的， 其中η是折射率。在由高折射率的和低折射率的材料构成的层系统中，折射率η是不同的， 使得光学功能在改变的厚度的情况下附加地发生改变。由于该问题，在透镜的边缘区域中 抗反射层的残余反射通常具有非所期望地高的值。
[0008] 如果可以如此厚地制造低折射率的梯度层，使得容忍至少50%的厚度下降，则可 以实现改善。在高折射率的衬底（η>1. 7)上的技术实现相比于在常用的、低折射率的玻璃 上更简单地成形，因为借助天然材料已经可以实现在其中折射率逐渐减小的层构造。
[0009] 对于具有有效折射率〈1. 38的相对厚的层的制造，技术上仅仅具有小的可能性。 在出版文献W.J〇〇、H.J.Kim和J.K.Kim所著的"BroadbandAntireflectionCoating CoveringfromVisibletoNearInfraredWavelengthsbyUsingMultilayered NanoporousBlockCopolymerFilms"（Langmuir26 (7)，2010 年，5110-5114)中，描述了 借助溶胶-凝胶工艺制造厚的梯度层，但其中在此在弯曲表面上的沉积可能是困难的。
[0010] -种用于制造多层的梯度层的真空技术方法由出版文献S.R.Kennedy、M.J.Brett所著的"PorousBroadbandAntireflectionCoatingbyGlancingAngle D印osition"（ApplOpt. 42,4573-4579,2003年）已知。在此，氧化物或者氟化物在倾斜 的角度下蒸镀到衬底上。通过遮暗效应，在此同样产生多孔层。出于该原因，衬底因此必须 相对于蒸汽入射角倾斜地定位。然而，在强烈弯曲的表面上将发生通过透镜几何结构引起 的附加的遮暗效应，使得对于弯曲的透镜不能够容易地应用该方法。
【发明内容】
[0011] 本发明所基于的任务是，说明一种用于制造抗反射层的改善的方法，借助所述方 法使不同的表面可以宽带地并且与角度无关地抗反射，其中所述方法应尤其适合于具有折 射率n〈l. 7的低折射率的玻璃和塑料并且适合于强烈弯曲的表面。
[0012] 所述任务通过根据独立权利要求1所述的、用于制造抗反射层的方法来解决。本 发明的有利的构型和扩展方案是从属权利要求的主题。
[0013] 在用于在衬底上制造抗反射层的方法中，在第一材料中借助第一等离子体蚀刻工 艺产生第一纳米结构。第一材料可以是所述衬底的材料或者替代地是施加到所述衬底上的 由第一有机材料制成的层的材料。通过第一等离子体蚀刻工艺在第一材料中有利地产生折 射率梯度，其中所述折射率在从衬底延伸至表面的方向上减小。
[0014] 在另一方法步骤中将由第二有机材料制成的层施加到借助第一等离子体蚀刻工 艺产生的第一纳米结构上。随后，在由第二有机材料制成的层中借助第二等离子体蚀刻工 艺产生第二纳米结构。通过这种方式有利地在由第二有机材料制成的层中产生折射率梯 度，其中折射率在从衬底延伸至表面的方向上减小。
[0015] 在所述方法中，所述第二材料在第二等离子体蚀刻工艺的执行中相比所述第一材 料有利地具有较大的蚀刻速率。这具有以下优点：先前产生的第一纳米结构在第二等离子 体蚀刻工艺的执行中不受影响或者仅仅轻微受影响。
[0016] 在这里描述的用于制造抗反射层的方法中，有利地以由第二有机材料制成的层层 叠借助第一等离子体蚀刻工艺产生的第一纳米结构，所述第一纳米结构形成第一折射率梯 度层，在第二有机材料中借助第二等离子体蚀刻工艺构造第二纳米结构，所述第二纳米结 构形成第二折射率梯度层。通过这种方式有利地可能的是，产生由两个子层构成的相对厚 的折射率梯度层，该折射率梯度层在弯曲的衬底上也引起在大的角度范围内的很好的抗反 射。由第一纳米结构和第二纳米结构构成的折射率梯度层的总厚度优选是至少250nm。
[0017] 在一种有利的构型中，在第一等离子体蚀刻工艺中产生的第一纳米结构具有在 100nm和200nm之间的深度。换言之，纳米结构伸入衬底中或者伸入施加到衬底上的由第一 材料制成的层中直至在l〇〇nm与200之间的深度。
[0018] 有利地，所述第一纳米结构具有在1. 25和1. 4之间的平均有效折射率叫。有效折 射率在此和在下面可以理解为通过纳米结构平均的折射率，所述折射率的值由于在第一材 料中的通过纳米结构产生的凹部而相比于由第一材料制成的连续层的折射率有利地更小。
[0019] 根据一种优选的构型，由第二有机材料制成的层以在200nm和400nm之间的层厚 度施加到第一纳米结构上。在该范围中的层厚度的情况下，由第二有机材料制成的层一方 面足够厚使得可以在该层中产生足够深的纳米结构并且另一方面足够薄使得在该层中可 以产生达到与第一纳米结构的边界面的区域中的折射率梯度。
[0020] 第二纳米结构如第一纳米结构那样有利地具有在100nm和200nm之间的深度。 [0021] 第二纳米结构的平均有效折射率1! 2优选地小于第一纳米结构的平均有效折射率 叫。优选地，第二纳米结构具有在1. 08和1. 25之间的范围中的平均有效折射率n2。因此， 第二纳米结构有利地具有以下有效折射率，该有效折射率比第一纳米结构的有效折射率还 更小并且特别是如此小使得其借助均质层是不可实现的。
[0022] 优选地，第一和第二纳米结构分别具有突起部、凹部或者小孔形式的