抗反射涂层的制作方法
【专利说明】抗反射涂层
[0001]发明背景
(a)
技术领域
[0002]本发明涉及光学涂层，具体地涉及抗反射光学涂层，并且本发明能够用于避免或大大地减少来自用于光通信和信息处理的显示器和装置的环境光反射。
(b)
【背景技术】
[0003]例如SPIE (Washington, USA, 2004)出版的 P.W.Baumeister "Optical CoatingTechnology〃，第4.3.2章节第1_3页附图1_7和第4_11页中描述的基材上的一种公知的抗反射涂层包括一个非金属层，该非金属层具有比基材折射率小的折射率且为四分之一波长的光学厚度(层的光学厚度是其物理厚度乘以该层的折射率)。公知的抗反射涂层将环境光残余反射降低到1.5-2%，而裸基材为4-5 %。此一层抗反射涂层的缺点在于相对较高的残余反射。
[0004]例如SPIE(Washington, USA, 2004)出版的 P.W.Baumeister"0ptical CoatingTechnology〃，第4.3.3.1章节第4_12页中描述的基材上的另一种公知的抗反射涂层包括第一非金属层和第二非金属层，第一非金属层具有比基材折射率大的折射率并且第二非金属层具有比基材折射率小的折射率，其中将第一非金属层置于第二非金属层与基材之间。此公知的抗反射涂层将环境光残余反射降低到0.5-1%，而裸基材为4-5 %。此两层抗反射涂层的缺点在于反射光有显眼的颜色而非所要求的灰色。
[0005]例如SPIE (Washington, USA, 2004)出版的 P.W.Baumeister "Optical CoatingTechnology〃，第1.3.1.3章节第1_14页中描述的基材上的另一种公知的抗反射涂层包括具有一组交替具有高折射率和低折射率的层(不少于四层)。此公知的抗反射涂层将环境光残余反射降低到0.1-0.5%，而裸基材为4-5%。此四层抗反射涂层的缺点是由于多层沉积以及调整困难导致制造成本相对较高。
[0006]美国专利4，327，967中公开了可见光范围面板中的热(红外线范围)反射但是高度透明。此面板包括沉积在玻璃基材上且折射率大于2的一个非金属层、沉积在此非金属层上的金层和覆盖金层用于反射颜色中和的其他金属薄层。此面板的缺点是可见光范围中相对较高的反射(>8% )。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是一种在基材上提供的抗反射涂层，其以所要求的灰色提供对于可见光低至0.1-0.5%的环境光残余反射。
[0008]在按所要求的灰色提供低环境光残余反射的同时，本发明的另一个目的是要将组成抗反射涂层的层数减到最小(不多于三层)，由此确保低成本。
[0009]根据本发明的第一实施例，针对可见光的这些目的是通过基材上的抗反射涂层来实现，该基材上的抗反射涂层包括厚度范围从2至5纳米的一个金属层以及折射率范围从1.3至1.6和厚度范围从40至80纳米的一个非金属层，其中将该金属层置于非金属层与基材之间。
[0010]根据本发明的第二实施例，针对可见光的这些目的是通过基材上的抗反射涂层来实现，该基材上的抗反射涂层包括厚度范围从2至12纳米的一个金属层、折射率不超过1.7且厚度范围从30至100纳米的第一非金属层以及折射率大于1.7且厚度范围从10至50纳米的第二非金属层，且第二与第一非金属层的折射率之差不小于0.3，其中将第二非金属层置于基材上，将金属层置于第二非金属层上，且将第一非金属层置于金属层上。
[0011]附图简述
[0012]本发明通过附图来阐明，这些附图不完全涵盖且不限制本发明的技术方案的整个权利要求范围，而仅是图示该抗反射涂层的一些实施例。
[0013]图1示出抗反射涂层的第一实施例，该抗反射涂层由折射率不大于1.6的一个非金属层和厚度范围从2至5纳米且置于非金属层与基材之间的一个金属层组成。
[0014]图2示出根据图1的抗反射涂层的环境可见光反射光谱。
[0015]图3示出抗反射涂层的第二实施例，该抗反射涂层由折射率不大于1.7的第一非金属层和折射率大于1.7的第二非金属层以及一个金属层组成，其中将第二非金属层置于基材上，将金属层置于第二非金属层上，将第一非金属层置于金属层上。
[0016]图4示出根据图3的抗反射涂层的环境可见光反射光谱。
【具体实施方式】
[0017]在图1中，示出针对可见光的基材上的抗反射涂层3的第一实施例，其包括厚度范围从2至5纳米的一个金属层I以及折射率范围从1.3至1.6和厚度范围从40至80纳米的一个非金属层2，其中将该金属层I置于非金属层2与基材3之间。
[0018]抗反射涂层按如下工作。环境白光4进入抗反射涂层并从如下每个介面反射:“空气-非金属层2”、“非金属层2-金属层1”、“金属层1-基材3”。由于反射光的相消干涉，在非金属层I的某个适合选择的厚度和折射率下以及金属的光学特性及其厚度下，反射光5的总强度是非常低的。
[0019]优选地，金属层由选自如下组成的组的金属制成:金Au、银Ag、铝Al、铜Cu、铬Cr、钛T1、镍N1、锰Mn、钼Mo、铋B1、锡Sn、铑Rh、铂Pt、锑Sb以及所提到的物质的任何合金或固溶体。为了更好地粘合到基材3和所提到的非金属层2，金属层I可以包括附加的从属层，该附加的从属层厚度不大于I纳米且由选自包括如下的组的材料制成:铬Cr、钛T1、镍N1、钒V、锆Zr、铪Hf、铌Nb、钼Mo以及所提到的物质的任何混合物、合金或固溶体。
[0020]金属层I的厚度取决于使用了哪种金属以及非金属层2的厚度和折射率，并且其范围是从2至5纳米。低于2纳米的金属厚度对可见光反射没有显著影响，相比之下仅非金属层有显著影响。高于5纳米的金属层增加“蓝色”和“红色”波长范围下的可见光反射，并且因此增加了可见白光的总反射；还生成非期望的反射光显眼颜色。
[0021]使用如下多种公知方法将金属层I沉积在基材3上:热蒸镀、电子束蒸镀、粉化沉积、离子束沉积、阴极粉化沉积、辅助以等离子的气相化学沉积等。
[0022]非金属层2由选自包括如下的组的物质制成:镁、I丐、钡、招、镧氟化物MgF2, CaF2,AlF3, LaF3, S12以及所提到的物质的任何混合物、合金或固溶体。还使用由丙烯酸聚合物和含氟聚合物组成的有机聚合物组。使用折射率不超过1.6且本文未提及的其他材料是可能的。
[0023]非金属层2的厚度取决于非金属物质的类型，主要取决于其折射率以及金属层I的厚度和类型，并且其范围是从40至80纳米。使用如下公知方法来沉积非金属层2:热蒸镀、电子束蒸镀、通过离子束粉化沉积、阴极粉化沉积、辅助以等离子的气相化学沉积等。还使用湿法涂覆方法。
[0024]基材3 (显示器或其他装置的外表面)由介电材料制成，例如由玻璃或聚合物制成。
[0025]在图2中，示出根据图1的抗反射涂层的环境可见光反射光谱。明显地见到，白光的残余反射不超过0.35%，且具有大部分灰色(由于可见光谱范围内的均匀反射)。
[0026]在图3中，示出本发明的第二实施例。这种针对可见光的基材上的抗反射涂层3包括厚度范围从2至12纳米的一个金属层1、折射率不超过1.7且厚度范围从30至100纳米的第一非金属层2以及折射率大于1.7且厚度范围从10至50纳米的第二非金属层6，且第二与第一非金属层的折射率之差不小于0.3，其中将第二非金属层6置于