[发明专利]具有降低的光反射的纳米结构薄膜

说明书

技术领域

本发明一般性涉及光学膜领域。更具体而言，本发明涉及一种具有 抗反射性质的单一涂层及一种制造该涂层的方法。此类涂层一般显示一 纳米结构表面。

背景技术

在光学膜领域中，光学透明的基材通常为平滑的，且如同所有其他 平滑涂层，这会在涂层/空气界面导致某种程度的光反射。这种性质在本 技术领域许多不同应用中已被视为一个问题。一实例为在显示装置前的 玻璃的不想要的反射。此问题已大体上通过使用涂敷涂层来解决，在厚 度及折射率方面调整该类涂层以便产生改进的抗反射效能，该改进的抗 反射效能通过相对于基材的光的透射的增加来测量。

如美国专利5,582,859所述，已知一作为形成涂层的多层体系的一 部分的涂敷涂层可在光谱的整个可见光区域内光透射的增加，该涂层的 多层体系中各涂层均具有经精心选择的厚度及折射率。该类涂层的基本 原理可根据来自空气-和膜界面的反射光与来自膜-基材界面的反射光的 相消干涉来理解。例如，玻璃或塑料基材要求一具有约等于1.2的低有 效折射率n_eff的抗反射膜。由于缺乏此类低折射率的材料，故使用均质 单层涂层不能实现此要求，且因此已使用多层涂层。

虽然一单层膜可有效降低极窄波长范围内的光反射，但是更通常使 用一包含相互重叠的数层透明层(一般以金属氧化物为基体)的多层膜 来降低宽波长区域内的反射(意即，宽频带反射控制)。对该结构而言， 半波长层与四分之一波长层交替来改良效能。一多层抗反射膜可包含 二、三、四或甚至更多层。形成该多层膜一般需要复杂的方法，其包括 多个与层数相对应的气相沉积程序或溶胶-凝胶涂覆，其中各层均具有预 定的折射率及厚度。对这些干涉层而言，要求精确控制各层的厚度。合 适的多层抗反射膜的设计已熟知于此专利技术领域及技术资料中，以及 描述于多种课本及专利中，例如H.A.Macleod，“Thin Film Optical Filters，”Adam Hilger，Ltd.，Bristol 1985及James D.Rancourt，“Optical Thin Films User’s Handbook”，Macmillan Publishing Company，1987及美 国专利6,210,858，后者描述了一种包含含有无机细小粒子的低折射率层 的抗反射多层膜。膜的折射率的降低主要通过填隙空气空隙得到。

多层膜涂层遭遇三类问题。第一是多层涂层的抗反射效能存在角度 依赖性问题。这意味着透射将自法线角至斜角而有所不同。第二，该类 具有精确控制的厚度及光学性质的多层涂层的再生加工是困难的，且因 此成本高且耗时。第三，这是一极昂贵的方法。

也已知包含一单层的抗反射层。此类单层一般仅在单一波长处(在 较宽的450至650nm范围内)提供低于1％的反射率值。一普遍使用的 抗反射单层涂层包含一诸如氟化镁(MgF₂)的金属氟化物层。该层可通 过众所周知的真空沉积技术或通过溶胶-凝胶技术来涂敷。该层一般在需 要反射率最小值的波长处具有大约四分之一波长的光学厚度(光学厚度 意即，该层的折射率乘以该层厚度的乘积)。

共同转让的共同待审申请，2005年4月7日提交的USSN 11/101,004 公布了一种具有抗反射层的透明载体，该抗反射层在形状上大体上与该 层下方的表面一致。该抗反射层含有分散于粘合剂聚合物中的聚合物粒 子，该粒子的形状是球形的且为纳米级中空的以致具有大于50m²/g的 表面积。