[发明专利]防反射涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基材上形成的防反射涂层及其制备方法，特别地，所述防反射涂层具有适当的折射率、对于宽波长范围的光线的优秀防反射性能以及优秀的耐刮伤性、对于基材的粘附性、机械强度和防潮性。

背景技术

光学基材，例如光学接收装置和半导体装置中的物镜、眼镜片、光学反射镜、低通滤波器等等，都具有防反射涂层以提高透光率。通常通过物理方法形成防反射涂层，例如真空蒸汽沉积、溅射、离子电镀等等。然而，因为需要真空设备，所以这些膜层形成方法是昂贵的。

设计了单层防反射涂层，以使其折射率小于基材的折射率并且大于入射介质(例如空气等等)的折射率。对于在具有大约1.5折射率的玻璃透镜上形成的防反射涂层，具有1.2-1.25的折射率被认为是理想的。然而，没有能够通过物理方法形成为防反射涂层的具有这种理想折射率的材料。因此，具有1.38折射率的MgF₂被广泛地用于防反射涂层。

由于使用宽波长区域的光线的光学设备最近已经投入实际使用，因此需要在宽波长范围内具有优秀光学特征的防反射涂层。因为很多光学构件都由多个镜头构成，在每个透镜表面上由反射产生的透射损失应该被尽可能地抑制。出于这个目的，通常使用多层防反射涂层。设计多层防反射涂层，从而使得在每个界面反射的光线和进入每层的光线由于干涉而抵消。然而，多层防反射涂层的缺点在于成本较高。

由此提出了一种通过利用包括脱水缩聚的溶胶-凝胶方法的湿法形成防反射涂层的方法(浸渍涂覆方法、滚转涂覆方法、旋转涂覆方法、流动涂覆方法、喷雾涂覆方法，等等)。

例如，日本专利JP 2006-215542 A提出了一种防反射涂层，所述防反射涂层包括致密涂层和多孔二氧化硅气凝胶层，所述致密涂层和多孔二氧化硅气凝胶层按照这种顺序形成在基材上，其具有从基材到多孔二氧化硅气凝胶层按照这种顺序减小的折射率。这种多孔二氧化硅气凝胶层通过如下方式形成：(i)使得二氧化硅溶胶或者凝胶与有机改性剂反应，以形成有机改性溶胶或者凝胶，(ii)将有机改性溶胶或者由有机改性凝胶形成的溶胶涂覆在致密涂层上，生成的有机改性二氧化硅凝胶层通过回弹现象转变为有机改性二氧化硅气凝胶层；以及(iii)对有机改性二氧化硅气凝胶层进行热处理，以去除有机改性基团。

多孔二氧化硅气凝胶层具有小至大约1.20的折射率，具有这种多孔二氧化硅气凝胶层的防反射涂层在宽波长范围具有优秀的防反射特征。此外，因为多孔二氧化硅气凝胶层能够通过溶胶-凝胶方法形成，所以其具有优秀的成本性能。然而，多孔二氧化硅气凝胶层具有较小的机械强度和对于基材的粘附性，以及不足的耐刮伤性。

日本专利JP 2006-130889 A提出一种透明、多孔、无机涂层，尽管其厚度超过1微米，由于通过热处理产生的收缩，所述涂层不会发生破裂和剥落，所述涂层具有小折射率，并且在从可见光到近红外光的区域中具有90％或者更高的高透光率，其是一种形成在基材上的薄的、中孔的二氧化硅层并且具有纳米级的微孔。这种薄的、中孔的二氧化硅层通过如下方式形成：将混合溶液涂覆在基材上以形成有机-无机复合涂层，对这种涂层进行干燥，并且对其进行光氧化以去除有机成分，其中所述混合溶液包括表面活性剂、二氧化硅形成材料(例如四乙氧基硅烷)、水、有机溶剂以及酸或碱。

日本专利3668126提出用于形成具有低介电常数(高孔隙率和低折射率)的陶瓷层的方法，所述方法通过制备包括例如四乙氧基硅烷、催化剂、表面活性剂和溶剂的陶瓷前体的液体，将液体涂覆在基材上，并且去除溶剂和表面活性剂以形成多孔二氧化硅层。

然而，日本专利JP 2006-130889 A的薄的、中孔的二氧化硅层以及日本专利3668126的多孔二氧化硅层在防反射性能、折射率、耐刮伤性、对于基材的粘附性、机械强度以及防潮性的平衡上都是不足的。此外，因为日本专利JP 2006-130889 A的薄的、中孔的二氧化硅层以及日本专利3668126的多孔二氧化硅层通过如下方式形成：在涂层的干燥过程中围绕表面活性剂胶束形成硅酸盐网络，并且进行硅酸盐的水解和缩聚以将网络转化为薄的固体层，所以它们是不均匀的，它们的制备花费较长的时间用于涂覆、水解和缩聚。