DE2944404A1

DE2944404A1 - Verfahren zum herstellen einer mikrostrukturierten oberflaeche und danach hergestellter gegenstand

Info

Publication number: DE2944404A1
Application number: DE19792944404
Authority: DE
Inventors: Kent N Maffitt; Richard F Willson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1978-11-01
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1980-05-22
Also published as: FR2440784A1; IT7950725A0; FR2440784B1; GB2036627A; US4340276A; AU533600B2; BR7907066A; DE2944404C2; AU5234879A; CA1134320A; GB2036627B; IT1207004B

Description

M 4167

Minnesota Mining and Manufacturing Company, SaintPaul, Minnesota, V. St. A.

Verfahren zum Herstellen einer mikrostrukturierten überfläche und danach hergestellter Gegenstand

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einer, mikrostrukturierten Oberfläche sowie den resultierenden Gegenstand. Die Oberfläche des Gegenstandes bildet eine Schnittfläche zwischen dem Gegenstand und dem angrenzenden Medium, die, falls der Gegenstand und das Medium unterschiedliche Brechungsindizes haben, eine verbesserte Lichttransmission und verringerte Lichtreflexion ohne wesentliche diffuse Streuung bewirkt.

Es sind unterschiedliche Arten von Beschichtungen bekannt, mit denen man den Reflexionsgrad verringern und die Trans-

030021/011·'

parenz von Gegenständen wie bspw. Linsen und Fenstern verbessern und den Wirkungsgrad von Sonnenzellen und Sonnenlichtabsorptionsplatten erhöhen will. Am bekanntesten sind vielleicht die ein- oder vorzugsweise mehrschichtigen Interferenzbeschichtungen auf optischen Linsen und Filtern, die man auch als reflexionsmindernde Beschichtung auf Fenstern findet. Während solche Beschichtungen erwünscht sind, da sie dauerhaft sind und erwiesenermaßen bei bestimmten Wellenlängen einen extrem geringen Reflexionsgrad aufweisen, haben sie eine Anzahl von Nachteilen. Bspw. sind die optischen Eigenschaften derartiger einlagiger Schichten extrem wellenlängenabhängig, so daß man mehrlagige Schichten einsetzten muß. Verwendet man jedoch solche mehrlagigen Schichten, muß man sich auch mit einer erheblichen Empfindlichkeit gegenüber der Richtung des einfallenden Lichts abfinden. Interferenzbeschichtungen, deren reflexionsmindernde Eigenschaften sowohl wellenlängenunabhängig als auch in einem breiten Bereich an Einfallswinkeln im wesentlichen gleichmäßig sind, sind bisher nicht bekannt. Weiterhin sind derartige interferometrische Schichten in der Herstellung verhältnismäßig teuer und erfordern eine sorgfältige Einhaltung der Schichtdicke sowie mehrere Beschichtung svorgänge.

z_MüüL"l.ich zu solchen Gegenständen, bei denen der Reflexionsqrad durch eine Beschichtung mit optischen Interferenzeigenschaften verrringert wird, sind Gegenstände oekannt, bei denen

010021/0718

₇_ 29U40A

das Reflexionsvermögen mit einer mikrostrukturierten Oberfläche reduziert wird, über die der wirksame Brechungsindex sich vom Substrat zum umgebenden Medium stetig ändert vergl. bspw. die US-PS 2 432 484. Vermutlich wird die hohe Empfindlichkeit des Gesichtssinns von Nachtinsekten wie Motten mridestens teilweise durch die niedrigere Ref lexionsf ahigkeit der Augenoberfläche infolge deren mikrostrukturierter Oberfläche hervorgerufen - vergl. G. C. Bernard u.a. in Acta Physiologica Scand., Vol. 63,243, S.l - 75 (1965).

Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer reflexionsarmen Oberfläche unter Verwendung einer regelmäßigen Anordnung aus mikroskopisch kleinen Vorsprüngen ist in der US-PS 4 ol3 465 offenbart.

Desgl. sind Sonnenlichtkollektoren bekannt, die poröse Beschichtungen tragen, um die Absorptionsfähigkeit zu erhöhen und den Strahlungsverlust infolge reflektierter Strahlung im sichtbaren oder IR-Bereich zu verringern. Weiterhin ist bekannt, Mikroporen, Nuten oder dergl. "Textureffekte" bei solchen Einrichtungen anzuwenden, um ihre Absorptionsfähigkeit zu erhöhen (J. Vac.Sci.Techn., Vol. 12 No. 1, Januar/ Februar 197b). Bspw. offenbart die US-PS 3 49o 982 ein Verfahren L-UMi Behandeln einer GlaGoberrlache, um ihr eine Mikrostruktur zu erteilen, die ihre Reflexionsfähigkeit verringert.

030021/OtI β

_ _β _ 29U404

Einige dieser Beschichtungen, Oberflächenbehandlungen und dergl. Verfahren aus den oben genannten Druckschiften sind gewerblich nicht angenommen worden - möglicherweise infolge der Instabilität der Oberflächen, des Kostenaufwandes oder der Unmöglichkeit, nach diesen Verfahren gleichmäßige Strukturen über größere Flächenbereiche zu erzielen.

Gegenstände mit mikrostrukturierter Oberfläche sind auch in der US-Patentanmeldung 77o.o43 vom 18. 2. 1977 offenbart. Diese Anmeldung gibt eine Behandlung für eine Aluminiutnoberfläche zur Ausbildung eines Aluminiumhydrats bzw. einer Boehmit-Zusammensetzung auf dieser an, die eine Vielzahl von regellos verteilten Blättchen aufweist, die der so behandelten Oberfläche reflexionsmindernde Eigenschaften erteilen. Auf ähnliche Weise offenbaren die US-PS 3 871 881, 3 975 197 und 4 o54 467 Erfindungen, nach denen Aluminiumoberflächen zur Bildung von mikrostrukturierten B_oehmitoberflachen behandelt werden, die sich dann mit anderen Beschichtungen fest verbinden, die vor der Behandlung auf das Aluminium aufgetragen wurden. Schließlich zeigt die US-PS 3 664 888 ein elektrochemisches Verfahren zur Behandlung von Aluminium- oder Al-Legierungsoberflächen, bei dem die Oberfläche angeätzt wird, so daß winzige Unregelmäßigkeiten und Nadellöcher in ihr verbleiben, die, wie behauptet wird, eine feste Verankerung von nachträglich aufgebrachten Harzbeschichtungen bewirken.

030021/0710

₉_ 29U404

Im Gegensatz zu mikrostrukturierten Gegenständen des Standes der Technik (bspw. aus der US-PS 4 114 983), bei denen ein homogener Polymerisatgegenstand durch Replikation einer Musteroberfläche in einem Polymerisatwerkstoff entsteht, ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf einen Gegenstand, auf dessen Oberfläche unmittelbar eine dauerhafte Mikrostruktur ausgebildet wird, so daß eine Replikation entfallen kann.

solcher Gegenstand, der vorzugsweise aus einer Vielzahl von Polymerisaten gebildet sein kann, wie sie gewerblich zunehmend an Wichtigkeit gewinnen, wird nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem man zunächst ein Substrat wählt, das unter vorgegebenen Sputterbildungen eine vorbestimmte Sputterätzrate ("rate of Sputter etching") zeigt.

Dann bringt man auf das Substrat in einer Dicke von o,l bis Io nm ein Material auf, dessen Sputterätzrate unter den gleichen Sputterbedingungen niedriger ist, um eine Verbundoberfläche auszubilden, an der Teile des Substrats zwischen diskreten Mikroinseln des Materials offenliegen. Schließlich wird die Verbundoberfläche unter den gegebenen Sputterbedingungen sputtergeätzt, um vorzugsweise die offenliegenden Teile des Substrats mit der höheren Sputterrate abzuätzen, während die diskreten Mikroinseln schwächer geätzt werden, so daß man eine Topographie aus mikroskopischen Rriesten erhält, deren Höhe im Bereich von etwa o,ol bis o,2 ,um und deren gegen-

030021/0110

- Io -

seitiger Abstand im Bereich von etwa o,o5 bis o,5 .um liegt. Es hat sich herausgestellt, daß eine solche Topographie aus Mikropodesten eine Oberfläche mit erheblich verringerter Spiegelreflexion ohne gleichzeitige Zunahme der diffusen Streuung ergibt; gleichzeitig erhält man eine verbesserte Verankerung von nachträglich aufgebrachten Beschichtungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wählt man als Substanz ein im wesentlichen transparentes organisches Polymerisat, vorzugsweise ein klares Acrylharz. Nach der Ausbildung der i^viikropodeste auf dieser Oberfläche zeigt diese einen verbesserten Transmissionsgrad sowie einen verringerten Reflexionsgrad. Selbst wenn der Gegenstand an sich nicht transparent ist (bspw. wenn er ein Substrat auf der Oberfläche eines anderen Grundmaterials ist), dient das Substrat dennoch als nichtreflektierender nicht absorbierender Kanal, der einfallende Strahlung so wirkungsvoll wie möglich entweder vollständig durch den Gegenstand hindurch (wie bspw. bei einer Linse oder derq.l.) oder in e.lri Sürahlunq absorbierendes Element hinein leitet (bspw. einen Wärmeabsorber).

Weiterhin hat es sich als bevorzugt ergeben, zur Bildung der diskreten Inseln ein temperaturfestes Metall wie bspw. Chrom zu verwenden. Wenn auf die meisten Polymerisate aufgetragen, i:eigt ein solches Metall entweder im metallischen Zustand

030021/0710

oder zu einem Metalloxid umgewandelt eine Sputterätzrate, die typischerweise mindestens eine Größenordnung geringer als die des Polymerisats ist, so daß sich beim Sputterätzen die Mikropodeste sehr schnell bilden. Dieser Vorgang wird erwünschterweise in einer reaktionsfähigen - bspw. Sauerstoff- - Atmosphäre durchgeführt. Vermutlich fördert eine solche Atmosphäre die Bildung von Metalloxiden, die häufig eine erheblich geringere Sputterätzrate als das Metall haben. Weiterhin fördert eine solche reaktionsfähige Atmosphäre vermutlich auch den allgemeinen Abbau der Polymerisatsubstrate derart, daß die Sputterätzrate steigt.

Die Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind gekennzeichnet sowohl durch das Vorliegen von Mikropodesten und die dadurch bewirkte verringerte Spiegelreflexion und verbesserten Haftungseigenschaften, aber auch durch das Vorliegen eines allgemein nachweisbaren Materials mit niedriger .Sputterätzrate, das nach Abschluß der Sputteratzbehandlung zurückbleibt und zum verbesserten Strahlungsübergang an der Grenzfläche beitragen kann.

Fig. 1 ist eine Elektronenmikrophotographie einer mikrostrukturierten Oberfläche eines Gegenstands nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

030OiI/0710

29U404

Fig. 2 zeigt mit den Kurven A und B die prozentuale Gesamtreflexion als Punktion der Wellenlänge für eine unbehandelte Oberfläche eines P_olycarbonatgegenstandes nach dem Stand der Technik einerseits und für Oberflächen eines Polycarbonatgegenstandes, von denen eine mit Chrom nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behandelt wurde;

Fig. 3 zeigt mit den Kurven A und B die prozentuale Gesamttransmission als Funktion der Wellenlänge für einen unbehandelten Polycarbonatgegenstand nach dem Stand der Technik einerseits und für einen Polycarbonatgegenstand, der auf einer Fläche nach einer Ausführungsform der Erfindung mit Chrom behandelt wurde;

Fig. 4 zeigt mit den Kurven A, B, C und D die diffuse Streuung, d.h. die Streuung als Funktion des Einfallswinkels (zur Flächennormalen) für den ungestreuten Strahl (A), für einen unbehandelten Polycarbonatgegenstand nach dem Stand der Technik (B), einen auf beiden Oberflächen nach einer Ausführungsform der Erfindung behandelten Polycarbonatgegenstand (C) und einen unter Bedingungen außerhalb der Grenzwerte der vorliegenden Erfindung :

i behandelten Polycarbonatgegenstand (D); i

I¹'ig. S zeigt mit den Kurven Λ und B die prozentuale Reflexion ; als Funktion der Wellenlänge für eine unbehandelte ι

030021/0710

29U404

Oberfläche auf einem orientierten Polyestergegenstand nach dem Stand der Technik bzw. für die Oberflächen eines orientierten Polyestergegenstandes, die beide mit Chrom nach einer Ausführungsform der Erfindung behandelt wurden;

Fig. 6 zeigt mit den Kurven A und B die prozentuale Gesamttransmission als Funktion der Wellenlänge für einen unbehandelten Gegenstand aus orientiertem Polyester nach dem Stand der Technik bzw. für einen orientierten Polyestergegenstand, der auf beiden Seiten nach einer Ausführungsform der Erfindung mit Chrom behandelt worden war;

Fig. 7 zeigt mit den Kurven A und B die prozentuale Gesamtreflexion als Funktion der Wellenlänge für unbehandelte Oberflächen eines Gegenstandes aus einem orientierten Polyester nach dem Stand der Technik bzw. für die Oberflächen eines Gegenstands aus einem orientierten Polyester, die beide nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Glas behandelt worden waren; und

Fig. 8 zeigt mit den Kurven A und B die prozentuale Gesamttransmission als Funktion der Wellenlänge für einen Gegenstand aus orientiertem Polyester nach dem Stand \

der Technik bzw. einen Gegenstand aus orientiertem Po- j

lyester, der auf beiden Seiten nach einer Ausführungs- !

form der vor liegenden. Erfindung, mit Glas behandelt worden war. |30051/θΤΠί

.μ- 29U404

In der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß unterschiedliche Verbundoberflächen den erforderlichen Unterschied der Sputterätzraten aufweisen. Diese Unterschiede der Ätzrate bzw. des Sputterertrags ("sputter yield") v/erden bestimmt durch örtliche Unterschiede in der Zusammensetzung oder Kristallinität. Während das bevorzugte Verfahren zum Erzeugen und zum Einstellen solcher Unterschiede sich darauf richtet, eine diskontinuierliche Metall- oder Metalloxidschicht auf eine Oberfläche aus einem organischen Polymerisat aufzubringen, liegen andere Verfahrensweisen entsprechend im Umfang der vorliegenden Erfindung. Bspw. kann man diskrete Metallteilchen auf ein Substrat aus einem organischen Polymerisat aufbringen. Derartige Teilchen sind jedoch gewöhnlich verhältnismäßig groß und ballen sich oft zu Klumpen zusammen, so daß die resultierenden diskreten Mikroinseln groß genug sind, um nach dem Sputterätzen der Verbundfläche die Mikropodeste so groß zu machen, daß die Reflexionseigenschaften der Oberfläche außerhalb der für die Erfindung gewünschten Grenzen liegen.

Entsprechend hat sich die Sputterätzrate der kristallinen Polymerisate als in vielen Fällen unterschiedlich von der der nichtkristallinen Analoga erwiesen. Hat man also ein Polymerisat, das sowohl kristalline als auch nichtkristalline Bereiche enthält, kann der Unterschied der Sputterätzraten dazu benutzt werden, die erforderlichen Mikropodeste aus^u-

030021/0710

bilden. Da diese Unterschiede der Sputterätzrate für die meisten Stoffe jedoch ziemlich klein sind, kann es langer dauern als bei anderen Verfahren notwendig, Mikropodeste der gewünschten Höhe zu erreichen.

Nach einem anderen Verfahren präpariert man ein Polymerisat mit Metalloxidteilchen im Durchmesserbereich von Io bis 5o nm, die gleichmäßig im Polymerisat verteilt werden. Beim Sputterätzen werden die Metalloxidteilchen weniger stark sputtergeätzt als ein umgebendes Polymerisat. Während solche Verbundstoffe verfügbar sind, ist die Anzahl der brauchbaren Polymerisate hier ziemlich klein, so daß der Nutzen dieser Technik begrenzt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Struktur, die erforderlich ist, um die Spiegelreflexion im gesamten sichtbaren Spektrum unter einen erwünschten Wert von 1 % pro Oberfläche zu drücken, in der Höhe regellos innerhalb der Grenzen von o,öl bis o,2 /Um, wobei eine überwiegende Anzahl der Mikropodeste in der Struktur im Bereich von o,l bis o,2 ,um liegt. Der Spitzenabstand ist ebenfalls regellos und liegt vorzugsweise innerhalb der Grenzen von o,o5 und o,5 ,um; der Vorzugsabstand liegt im Bereich von o, 1 bis o,2 .um.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden derartige Strukturen vorzugsweise mit folgender Schrittfolge hergestellt: Zunächst wählt man ein Substrat mit einer bestimmten Sputterätzrate unter gegebenen Sputterbedingungen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Substrat um ein organisches Polymerisat wie Polyester, Celluloseacetatbutyrat, Acrylharz und PoIycarbonat. Auf dieses Substrat dampft oder sputtert man diskontinuierliche Mikroinseln aus einem Material auf, dessen Sputterätzrate unter den gleichen Sputteratzbedingungen geringer als die des Substratmaterials ist. Ein solches Material trägt man in einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von o,l bis Io nm auf; die bevorzugte Dicke liegt in den meisten Fällen unter 2,ο nm. Diese durchschnittliche Dicke ist gering genug, daß das Material sich zu den oben erwähnten diskontinuierlichen Mikroinseln ablagert. Während die Verfahrensweise, mit der die Mikroinseln ausgebildet werden, nicht besonders kritisch ist, hat sich das Sputtern als bevorzugt erwiesen, da sich dieses Verfahren besser steuern läßt. Im allgemeinen läuft das Aufsputtern langsamer ab. Weiterhin trifft aufgesputtertes Material vermutlich mit höherer kinetischer Energie auf die Substratoberfläche auf als bspw. aufgedampfte Atome, so daß die Materialteilchen eine höhere Mobilität haben. Diese höhere Mobilität erlaubt dem abgelagerten Material, sich auf der Substratoberfläche zu bewegen und mit anderen Materialablagerungen zu vereinigen, so daß diskontinuierliche Mikroinseln verbleiben, deren

030021/0710

.17- 29A440A

durchschnittliche Dicken größer sind als die mit aufgedampften Schichten erhältlichen.

Die so gebildete Verbundoberfläche wird dann sputtergeätzt. Da die aus den abgelagerten Schichten gebildeten diskontinuierlichen Mikroinseln oder die Ablagerungen feiner Teilchen oder dergl. aus Stoffen gebildet sind, deren Sputterätzrate geringer als die des Substrats ist, ätzen die offenliegenden Teile des darunterliegenden Substrats schneller ab als die Mikroinseln. Diese unterschiedliche Ätzrate führt zur Ausbildung einer tegellosen Topographie aus Mikropodesten, deren Höhe im Bereich von etwa o,ol bis o,2 nm liegt. Die Mikropodeste sind untereinander etwa o,o5 bii( o,5 nm beabstandet. Der Spitzenabstand der resultierenden Mikropodeste wird durch den Abstand der diskontinuierlichen Mikroinseln bestimmt, während sich die Gesamthöhe der Mikropodeste durch die Sputterätzdauer und -leistung, und dem Unterschied zwischen dem Sputterertrag des Materials der Mikroinseln und dem des darunterliegenden Substrats ergibt.

Die gewünschten Unterschiede der SputterMtzrate des abstrats und des auf diesem aufgebrachten Materials, um die diskontinuierlichen Mikroinseln zu bilden, liegt typischerweise im Bereich eines Faktors von Io bis looo. Bspw. hat sich ergeben, daß die meisten geeigneten Polymerisate sich mit etwa 15o bis 3oo nm/m bei etwa o,4 W/cm^ und einem Druck von 5

ORIGINAL INSPECTED

bis Io ,um Sauerstoff sputterätzen lassen. Diese Werte sind im allgemeinen unter den gleichen Sputterätzbedingungen um das 2- bis 4-fache kleiner, wenn man eine Partialatmosphäre eines Inertgases wie Argon verwendet. Verwendet man Mikroinseln aus einem Edelmetall, ist die Sputterätzrate etwa l/lo bis 1/25 der eines typischen Polymerisats. Für ein temperaturfestes Metall wie Chrom ist die Sputterätzrate typischerweise kleiner als l/lo der dieser Polymerisate, und wo ein Metalloxid vorgesehen ist, braucht die Sputterrate typischerweise nur noch l/loo der des Substrats zu sein.

Während für die vorliegende Erfindung in erster Linie organische Polymerisatsubstrate wichtig sind, umfaßt sie gleichermaßen auch anorganische Substrate. Bspw. kann man Quarzsubstrate verwenden, indem man auf dieses Substrat diskontinuierliche Inseln aus einem Polymerisat ausbildet, dann die Verbundoberfläche mit einem Plasma, das einen Stoff wie Trifluormethan enthält, differentiell sputterätzt.

Indem man den Unterschied der Ätzraten so groß wie möglich hält, verringert man die Zeit, die erforderlich ist, auf vielen Polymerisaten eine reflexionsmindernde MikroStruktur auszubilden; diese Maximierung erreicht man am besten durch reaktives Sputterätzen in Sauerstoff. Infolge des Sauerstoffs bildet sich ein Oxid auf der diskontinuierlichen Beschichtung

030021/0710

29U4Q4

und reduziert deren Ätzrate, während er gleichzeitig mit dem Polymerisat reagiert und dessen Ätzrate erhöht. Typischerweise ist die Ätzrate von Polymerisaten wie Polyester und CR-39 in Sauerstoff zwei- bis viermal höher als in Argon.

Die durchschnittliche Schichtdicke, die erforderlich ist, um eine diskontinuierliche Schicht auszubilden, die zur Erzeugung von reflexionsmindernden Mikrostrukturen geeignet ist, hängt von dem aufgebrachten Material, der Zusammensetzung und der Struktur des Substrats, der Temperatur des Substrats, dem Beschichtungsverfahren sowie der Beschichtungsgeschwindigkeit und den Unterdruckbedingungen ab.

Einige Kombinationen, die die erwünschten Mikrostrukturen ergeben, sind unten aufgelistet; die Erfindung ist jedoch nicht auf sie beschränkt:

Substratzusammensetzung

Polyester (orientiert) Polyester (amorph) Celluloseacetatbutyrat

Acrylharz (Rohm & Haas, Typ 147F, Methylmethacrylat)

Polycarbonat CR-39

Zusammensetzung d.
aufqetr. Schicht

Cr, Glas, Al

Au

Glas, Cr

Cr Cr

Beschichtungsverfahren

Sputtern Sputtern Sputtern

Sputtern oder Aufdampfen

Sputtern

030 021

- 2ο -

CR-39 ist ein geschütztes Polycarbonat der Fa. Pittsburgh Plate Glass Inc. (PPG Corp.), insbesondere für optische Linsen uswv; es besteht aus Diallylglycolcarbonat.

Wie sich aus den Ergebnissen der unten ausgeführten Beispiele zeigen wird, hat das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile gegenüber den bisherigen Verfahren zur Herstellung reflexionsmindernder Oberflächen:

1. Das Verfahren läßt sich auf jedes Material anwenden, dessen Sputterertrag höher als der von Metalloxidteilchen ist.

2. Mikrostrukturierte Oberflächen lassen sich auf Polymerisaten wie orientierten Polyestermaterial herstellen, die nur unter Schwierigkeiten prägbar sind.

3. Das Verfahren läßt sich in einer kontinuierlich laufenden Produktionsstraße zur Herstellung eines Bahnmaterials anwenden.

4. Die resultierenden mikrostrukturierten Oberflächen zeigen eine höhere Festigkeit als die des Standes der Technik.

5. Es entfällt die Notwendigkeit einer teuren Form, die verschleißt und sich zusetzt.

030021/0710

294440A

6. Die Abmessungen der MikroStruktur lassen sich innerhalb breiter Bereiche variieren.

7. Das Substrat kann beliebig geformt sein, solange die Oberflache sich beschichten läßt.

Die Bedeutung der Topographiesteuerung einer mikrostrukturierten Oberfläche, die man nach der vorliegenden Erfindung erhält, läßt sich weiterhin an den folgenden Beispielen sowie den beigefügten Figuren ersehen.

Die Fig. 1 zeigt ein Rasterelektronenmikrobild einer typischen mikrostrukturierten Oberfläche eines Gegenstandes nach der vorliegenden Erfindung. Wie die Fig. 1 zeigt, hat ein typischer optischer Gegenstand aus Polymerisatmaterial nach der vorliegenden Erfindung eine mikrostrukturierte Oberflächentopographie, die sich allgemein beschreiben läßt als eine Vielzahl regellos verteilter Gipfel, deren Höhe überwiegend irn Bereich von o,o2o bis o,2o ,um liegt. Derartige Gegenstände zeigen ein erheblich geringeres Reflexionsvermögen als entsprechende unbehandelte Gegenstände; falls die Gegenstände ein transparentes Substrat aufweisen, ist dessen Transmission erheblich höher. Vermutlich sind diese Eigenschaften zurückzuführen auf einen allmählichen Übergang des Brechungsindex zwischen dem des Mediums außerhalb der Oberfläche des Gegenstands und dem des Gegenstandes selbst. In der vorliegenden

03Ö021/Ö?1(T

29U404

Erfindung ändert der effektive Brechungsindex sich über eine Strecke, die zwischen der Wellenlänge des Lichts bis zu einem Zehntel dieses Wertes liegt. Daher läßt sich annehmen,daß diese Eigenschaft der allmählichen Änderung des Brechungsindex über diese Strecke den Gegenstand nach der vorliegenden Erfindung reflexionsärmer und unter bestimmten Bedingungen über einen erweiterten Bereich der Lichtwellenlängen lichtdurchlässiger macht.

Beispiel 1

Von einem 15o mm χ 2oo mm χ 1,6 mm großen Stück Homalit 911 (Polycarbonat in optischer Qualität, allgemein als CR-39 bekannt) der Fa. SGL Industries, Inc., Wilmington, Delaware, V. St. A., wurde das Schutzpapier mit druckempfindlicher Unterlage abgezogen und die auf der Polymerisatoberflache verbliebenen Kleberückstände mit 95 % Äthanol abgerieben. Die Oberfläche wurde dann mit einem milden Reinigungsmittel und Wasser erneut gereinigt, mit Wasser und schließlich mit 95 % Äthanol (auf o,8 .um gefiltert) gespült. Die Probe wurde mit Stickstoffgas trockengeblasen und, sofern nicht weiterbehandelt, bis zur weiteren Verwendung in einer sauberen Haube unter laminarer Strömung vorgehalten.

Die weitere Behandlung erfolgt in einer HF-Diodensputtervorrichtung des Typs Vecco 776 mit verstellbarem Impedanzanpaß-

030021/0710

29ΛΑ404

gerät bei einer Frequenz von 13,56 MHz. Die Vorrichtung enthielt zwei im wesentlichen parallele abgeschirmte Aluminiumelektroden mit einem Durchmesser von 4o6 mm in einem Abstand von 5o mm. Die Elektroden befanden sich in einem Glasgefäß mit HF-Abschirmung. Dieses Gefäß ließ sich mit einer mechanischen Vor- und Grobpumpe mit wassergekühltem Auffänger und öldiffusionspumpe evakuieren. Das Kathodenpodest war mit umlaufendem Wasser gekühlt und mit einer Platte aus doppeltfestem Fensterglas abgedeckt, um ein Bestäuben der darunterliegenden Aluminiumelektroden zu verhindern.

Die CR-39-Probe wurde in der Mitte der Al-Anodenplatte mit kleinen Stücken Klebeband an den Probenecken festgelegt, wobei die Oberfläche der CR-39-Probe, die mit einerj&ufgestäubten Schicht versehen werden sollte, der Kathode zugewandt war. Die Quelle des aufzustäubenden Materials war eine aufgedampfte Chromschicht von mehr als o,o5 ,um Dicke auf einer Scheibe doppeltfestes Fensterglas, die auf die glasbedeckte Kathode so aufgebracht wurde, daß die Cr-Schicht der CR-39-Probe auf der Anode zugewandt war.

Das System wurde dann bis 2 χ lo~ Torr evakuiert und durch ein Nadelventil Argongas eingelassen. Während des Durchpumpens des Systems mit Argon wurde ein Gleichgewichtsdruck von 6 bis 9 χ lo" Torr aufrecht erhalten.

ÖVÖÖiW'öTir

.24- 29A4A0A

Dann wurde die HF-Energie kapazitiv auf die Kathode gekoppelt, so daß ein Plasma entstand, und bis zu einer Kathodenleistungs-

2
dichte von o,38 W/cm verstärkt. Dabei wurde Chrom von der Kathode abgehoben und auf der gegenüberliegenden Anode abgelagert. Diese Sputterbehandlung der Probe mit Chrom wurde 7 Minuten + Io Sekunden fortgesetzt. Dabei wurde weniger als 2 % der Leistung reflektiert. Die Ankoppelkapazität wurde kontinuierlich von Hand so nachgestellt, daß die oben angegebene Leistungsdichte erhalten blieb.

Spätere Schichtdickenmessungen als Funktion der Zeit unter den gleichen Bedingungen mit einem Schichtdickenmeßgerat "Airco j'emescal FDC 8000" zeigten, daß sich eine diskontinuierliche Schicht mit etwa o,13 nm/m bildete; nach 7 Minuten betrug die durchschnittliche Schichtdicke daher etwa o,9 nm.

Die HF-Leistungszufuhr wurde dann unterbrochen, das Argon-Nadelventil geschlossen und das System mit o,2 ,um-gefilterter Luft bis zum Atmosphärendruck aufgefüllt. Das chrombeschichtete doppeltfeste Fensterglas wurde herausgenommen und zeigt das saubere unbeschichtete Glas auf der Al-Kathodenplatte. Die Probe wurde von der Anode abgenommen und auf die saubere glasbedeckte Kathode so aufgelegt, daß ihre mit Chrom bestäubte Seite der Anode zugewandt war.

Das System wurde dann auf 2 χ lo~ Torr evakuiert und Sauer-

030021/0710

stoff durch ein Nadelventil eingeführt. Ein Sauerstoff-Gleichgewichtsdruck von 6 χ lo~ Torr wurde im System beibehalten und HF-Energie kapazitiv auf die Kathode gekoppelt, so daß sich ein Plasma bildete. Die Energie wurde erhöht bis

2 zu einer Leistungsdichte an der Kathode von o,31 W/cm .

Dieses reaktive Sputterätzen wurde 6o Sekunden + 3 Sekunden lang fortgesetzt.

Auf diese Weise entstand eine mikrostrukturierte Oberfläche aus mit Chrom- oder Chromoxidkappen abgedeckten pyramidenartigen Mikropodesten mit einem gegenüber den Wellenlängen des sichtbaren Lichts geringen Spitzenabstand, wie in Fig. gezeigt.

Die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung entsprechend dem Bsp. 1 hergestellten Gegenstände zeigten eine erhebliche Abnahme der Grenzflächen-Reflexion, eine erhöhte Gesamttransmission und keine wesentliche Zunahme der Lichtstreuung. Das Reflexionsverhalten der Luft/Substrat-Grenzfläche über einen Wellenlängenbereich von 4oo bis 7oo nm bei einer nichtstrukturierten CR-39-Oberflache nach dem Stand der Technik und der oben beschriebenen mikrostrukturierten Oberfläche ist in Fig. 2, Kurve A bzw. B gezeigt. Wie ersichtlich, erhält man eine starke Abnahme der Grenzflächen-Reflexion; im Bereich von 4oo - 52o nm ist die Reflexion im wesentlichen auf null gesunken und beträgt im übrigen Wellenlängenbereich

nicht mehr als o,7 %. Bei optischen Elementen ist es sehr oft erwünscht, die Grenzflächen-Transmission zu erhöhen und die Spiegelreflexion abzuschwächen; in solchen Fällen muß die diffuse Beflexion verhindert werden. Die Tatsache, daß das Produkt nach der vorliegenden Erfindung dies in der Tat leistet, ist durch die Fig. 3 bewiesen, die die Transmission für eine unbehandelte CR-39-Platte und ein wie im Bsp. 1 behandelte Platte zeigt.

Eine weitere Bestätigung des relativen Wegfalls der diffusen Streuung ergibt sich aus der Fig. 4, in der die Intensität von Licht (HeNe-Laser mit einer Wellenlänge von 633 nm), das ein gegebener Gegenstand streut, halblogarithmisch als Funktion des Winkels zur Flächenormale aufgetragen ist. Dabei zeigt die Kurve A der Fig. 4 die Intensität des Lichts ohne einen Gegenstand im Strahlweg, die Kurve B die Lichtstreuung für eine Vergleichsprobe aus CR-39 nach dem Stand der Technik ohne Oberflächenbehandlung,die Kurve C demgegenüber die Intensität des Streulichts von einer CR-39-Probe, deren beide ; Flächen behandelt worden waren, wie im Bsp. 1 beschrieben. Wie ersichtlich, ist die Intensität des im Winkel von ü° zur Flächennormalen gestreuten Lichts etwa fünf Größenordnungen schwächer als das Intensitätsmaximum in der Normalen. Die Kurve D zeigt das Ergebnis einer unerwünschten MikroStruktur der Oberfläche. In diesem Fall wurde 9 Minuten lang, nicht

•10021/071·

6o Sekunden wie im Bsp. 1 behandelt, so daß absichtlich Pyramiden entstanden, die größer als der Vorzugsbereich der Erfindung waren. Wie ersichtlich, ist die Lichtstreuung außerhalb der Flächennormalen etwa zwei Größenordnungen stärker als bei dem bevorzugten Gegenstand. Die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung so hergestellte mikrostrukturierte Oberfläche ergibt also eine Grenzfläche, deren Reflexionsvermögen verhältnismäßig unabhängig vom Einfallswinkel ist - entsprechend den mikrostrukturierten Oberflächen, die mit anderen Mitteln hergestellt wurden, wie sie bspw. in der US-PS 4 114 983 offenbart sind.

Beispiel 2

Die ebene Probe des Beispiels 1 wurde durch einen plankonvexen Linsenrohling aus CR-39-Polycarbonat ersetzt. Beide Seiten des Linsenrohlings wurden nach dem im Bsp. 1 angegebenen Verfahren mikrostrukturiert, wobei jedoch das Chrom drei Minuten aufgestäubt und 9o Sekunden anstelle der 6o Sekunden des Bsp. 1 geätzt wurde. Die Topographie der beiden Oberflächen erwies sich als im wesentlichen die der Fig. 1. Da beide Oberflächen mikrostrukturiert sind, wurde für einen Lichtstrahl im Wellenbereich von 4oo - 7oo nm eine Transmission von fast genau loo % fast ohne Streuung aus der Achse erreicht.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde anstelle der Polycarbonatproben der vorgehenden Beispiele ein loomm χ 2 mm großes Stück ausgepreßtes Polymethylmethacrylat-Plattenmaterial (Typ 147 F der Fa. E. I. DuPont Corp.) verwendet. Dieses Material wurde in einem milden Reinigungsmittel und Wasser wie im Bsp. 1 gereinigt, dann in destilliertem, entionisiertem und gefiltertem Wasser abgespült und mit Stickstoffgas trockengeblasen. Danach wurde auf die Probe wie im Bsp. 1 Chrom aufgestäubt; die Behandlungszeit betrug jedoch fünf Minuten und es ergab sich eine durchschnittliche Schichtdicke von etwa o,6 nm. Die weitere Behandlung erfolgte wie im Bsp. 1, wobei jedoch die Sputterätzzeit etwa 135 Sekunden betrug. Die nach dieser Verfahrensweise erreichte Luft/Probe-Grenzfläche zeigte eine verringerte Reflexion, eine erhöhte Transmission an der Grenzfläche und keine wesentliche Zunahme der optischen Streuung - ähnlich wie bei den im Bsp. 1 erzielten Ergebnissen.

Beispiel 4

Um den Nutzen des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bei Anwendung anderer Verfahrensweisen zum Aufbringen der diskontinuierlichen Inseln zu zeigen, waren in diesem Beispiel sämtliche Werkstoffe, Verfahrensschritte usw. die gleichen wie im Bsp. 3; jedoch wurde der diskontinuierliche Chromschicht durch Widerstandsverdampfen aus einem Wolfram-

030021/0710

-29- . 29U404

schiffchen im Vakuum von etwa 2 χ lo~ Torr erzeugt. Unter Benutzung des oben beschriebenen Schichtdickenmeßgeräts "Airco Temescal FDC 8000" wurde eine Schicht von etwa o,l nm aus Chrom abgelagert. Nach dem Sputterätzen wie oben ergab sich über den Wellenbereich von 4oo bis 7oo nm an der Luft/Acryl-Grenzflache eine Reflexion von etwa 1 % bis 2,5 %. Es ließ sich also ein erheblich verringertes Reflexionsvermögen und somit eine verbesserte Transmission nachweisen, obgleich die erzielten Ergebnisse nicht ganz so gut wie im Fall der bevor-*· zug ten Schichtaufbringung durch Aufstäuben waren.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurden beide HauptflMchen einer loo ,um dicken Folie aus orientiertem Polyester nach der folgenden bevorzugten Ausführungsform der Erfindung behandelt. Die Polyesteroberflächen waren im Empfangszustand sauber und brauchten daher vor der Behandlung nicht gereinigt zu werden. Diese Probe wurde wie im Bsp. 1 behandelt, dabei jedoch die diskontinuierliche Chromschicht durch Aufstäuben für die Dauer von acht Minuten von einer Chromkathode bei

einer Leistungsdichte von o,38 W/cm und einem Unterdruck von 5 bis 6 χ lo~ Torr in Argon in einer durchschnittlichen Dicke von etwa l,o nm hergestellt. Die Verbundoberfläche

ρ wurde dann Io5 Sekunden lang mit o,31 W/cm in 5 bis 6 ,um Sauerstoff sputtergeätzt. Die Fig. 5 und 6 zeigen die Ergebnisse hinsichtlich der Verringerung der Reflexion an der

D30 0217071Ö

Grenzfläche und der dadurch verursachten Erhöhung der Transmission. In der Fig. 5 zeigt die Kurve A die Gesamtreflexion an beiden Oberflächen einer unbehandelten Folie zu 13 %, während nach der Behandlung (Kurve B) die Gesamtreflexion auf etwa 3 % verringert war. In der Fig. 6 zeigt die Kurve A die Gesamttransmission einer unbehandelten Folie, die Kurve B die Gesamttransinission der behandelten Folie, der wesentlich

höher ist.

Beispiel 6

Um die Anwendbarkeit des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens : auf nichtmetallische Werkstoffe zur Herstellung der diskontinuierlichen Mikroinseln zu zeigen, wurden diese in diesem Beispiel aus Glas hergestellt. Wie im Bsp. 5 wurde eine loo ,um dicke orientierte Polyesterfolie beidseitig behandelt. Die Oberflächen waren bei Empfang sauber und brauchten daher nicht gereinigt zu werden. Eine diskontinuierliche Glasschicht ' wurde auf die Polyesteroberflächen durch Aufsputtern von einer ;

2
Fensterglaskathode bei o,38 W/cm in 6 bis 7 .um Argon (acht Minuten Behandlungsdauer) zu einer diskartinuierlichen Glasschicht in einer durchschnittlichen Dicke von o,7 nm aufge- ' bracht. Das Sputterätzen erfolgte 15o Sekunden lang bei o,31 j W/cm in 5 bis 6 .um Sauerstoff. Die Fig. 7 und 8 zeigen die ! an diesem Beispiel erreichten Ergebnisse. Die Kurve B in Fig. 7I zeigt eine Gesamtreflexion von etwa 4 % über das sichtbare ^: Spektrum für die behandelte Probe, während die Kurve B in ;

Ö30Q21/071Ö

Fig. 8 eine entsprechende Zunahme der Transmission aufweist.

Beispiel 7

Dieses Beispiel sseigt die Verwendung anderer Metalle, insbesondere solcher, die leicht in ein Metalloxid mit sehr geringer Sputterätzrate übergehen. Eine orientierte Polyesterfolie wie im Bsp. 5 und 6 wurde einseitig von einer Aluminium-

2 —3

platte bei o,23 W/cm und 6 χ Io Torr in Argon bei lominütiger Behandlungsdauer mit einer diskontinuierlichen Schicht aus Aluminium versehen. Unter diesen Bedingungen lagert sich Aluminium mit etwa o,l nm pro Minute ab; es entstand daher eine diskontinuierliche Schicht mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa l,o nm. Die Verbundoberfläche

2 —3 wurde dann vier Minuten lang bei o,23 W/cm in 6 χ Io Torr¹ Sauerstoff geätzt. Es wurde eine Abnahme der Reflexion der behandelten Oberfläche von etwa 5 % und eine entsprechende Zunahme der Transmission von etwa 4 % im Wellenlängenbereich von 4oo bis 7oo nm ermittelt.

Beispiel 8

Dieses Beispiel zeigt die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf ein anderes Polymerisat und ein anderes Material für die diskontinuierliche Schicht. In diesem Fall wurde eine dünne ausgepreßte Folie aus einer Schicht aus einer amorphen Mischung aus 8o % Terephthalat und 2o % Isophthalat auf einem

0*00*1/0710

orientierten Polyestersubstrat in 3o Sekunden von einer GoId-

2 -3

kathode bei o,38 W/cm in 6 χ Io Torr Argon zu einer durchschnittlichen Schichtdicke von etwa 2,8 nm mit Gold bestäubt.

Diese Oberfläche wurde dann eine bis drei Minuten bei o,31

2 —3

W/cm in 5 bis 6 χ Io Torr Sauerstoff sputtergeätzt. Die dabei entstandene rakrostrukturierte Oberfläche ergab wie in den vorgehenden Beispielen eine Verringerung des Reflexionsvermögens.

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde ein Basisharz aus Celluloseacetatbutyrat (CAB) ohne Auspreßzusatz zu einer groben, etwa 25o ,um dicken Folie ausgepreßt und diese dann in einer Presse bei 15o°C und einem Druck von 9 kg/cm zwischen verchromten und stahlabgestützten Platten thermisch flachgedrückt, dann fünf

3 2

Minuten lang in 5 bis 6 χ lo~ Torr Argon bei o,38 W/cm von einer Weichglaskathode mit Glas zu einer diskontinuierlichen Glasschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 1,2 nm bestäubt. Die so beschichtete Oberfläche wurde dann drei Minuten lang in 6 χ lo~ Torr Sauerstoff bei o,31

W/cm geätzt, um die mirkostrukturierte Oberfläche auszubilden. Es wurde auf diese Weise eine Verringerung der Reflexion und eine Zunahme der Transmission wie in den vorgehenden Beispielen erreicht.

030021/0710

- 33 - 294U04

Beispiel Io

Dieses Beispiel zeigt die Anwendbarkeit der Erfindung aui^; ein geschichtetes Substrat. Hierzu wurden eine CAB-Lösung mit 3o % Feststoffanteil und 5o/5o MEK/Toluol auf ein CK-39-Substrat gegossen und bei 3o°C unter Stickstoff getrocknet.

Die Probe wurde dann wie im Bsp. 9 behandelt, wobei sie je-

2 doch von einer Chromkathode bei o,38 W/cm und 6 bis 8 χ lo~ Torr Argon bei 75 Sekunden Behandlungszeit mit einer diskontinuierlichen Schicht Chrom in einer Dicke von etwa o,15 nm beschichtet wurde. Die Verbundoberfläche wurde 2,25

2 —3

Minuten lang bei o,31 W/cm in 8 χ Io Torr Sauerstoff sputtergeätzt. Auch hier zeigte die Oberfläche eine verringerte Reflexion und erhöhte Transmission als Resultat der erzielten MikroStruktur.

Die Brauchbarkeit der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Oberfläche mit verbesserten Haftungseigenschaften erweist sich aus den folgenden Beispielen:

Beispiel 11

Zwei loomm χ 3oomm große Stücken aus o,762 mm dicker PoIycarbonatfolie ("Tuffak" der Fa. Rohm & Haas) wurden unter folgenden Bedingungen sputtergeätzt. Zunächst wurden diskontinuierliche Mikroinseln aus metallischem Cr auf die Folie in einer HF-Diodensputteranordnung in einem AR-Gas-

030021

plasma bei einer Frequenz von 13,56 MHz, einer Behandlungs-

zeit von 6 Minuten und einer Leistungsdichte von o,4 W/cm aufgebracht. Unmittelbar danach wurde in einem (^-Gasplasma

2 2,5 Minuten lang bei einer Leistungsdichte von o,32 W/cm reaktiv geätzt, um die gewünschte MikroStruktur herzustellen.

Ein Stück dieser mikrostrukturierten Polycarbonatfolie wurde einen Klebebandabziehtest wie folgt unterworfen. Es wurde ein loomm langes Stück Reparaturband ("Scotch Brand Magic Mending Tape") über 1/3 seiner Länge auf sich selbst zurückgefaltet und der verbleibende Bandabschnitt fest auf die mikrostrukturierte Polycarbonatoberflache aufgeklebt. Dann wurde das Band von der Oberfläche mit einer kräftigen Aufwärtsbewegung abgezogen, so daß der Kleber sich über die gesamte mikrostrukturierte Oberfläche von seiner Bandunterlage löste. Demgegenüber löste sich der Kleber nicht von der Unterlage, als der gleiche Test an einer unstrukturierten Polycarbonatoberfläche durchgeführt wurde.

Das zweite Stück des mikrostrukturierten Polycarbonats wurde mit einer UV-polymerisierbaren, epoxyabgeschlossenen Silanverbiridung beschichtet und zu einer harten abriebfesten Schicht gehärtet. In die gehärtete Schicht wurden waagerecht und senkrecht minimal 3,9 Linien/Cm (Io L./in.) über ein Gebiet von mindestens 2,5 cm eingerissen (Kreuzschraffur) und dann transparentes Klebeband ("Scotch Brand Magic") fest auf den

030021/0710

-as- 29A4404

schraffierten Bereich aufgeklebt. Beim Entfernen des Bandes wurde ein Ablösen des Klebers beobachtet, wobei jedoch keinerlei Anzeichen eines Abhebens der Deckschicht erkennbar waren. Im gleichen Test an einer entsprechenden Deckschicht auf unstrukturiertem Polycarbonatfolie wurde die Deckschicht vollständig abgezogen, während der Kleber weiter haftete.

Beispiel 12

Zwei loomm χ loomm χ 6,3 mm große Stücke Homalit 911 CR-39 (Diallylglycolcarbonat) der Fa. SGL Industries wurden wie im Bsp. 11 sputtergeätzt. In diesem Beispiel wurde die Cr-AV)lagerungszeit auf sieben Minuten verlängert, die Op-Atzzeit auf 1,25 Minuten verkürtet. Es ergab sich eine Mikrostruktur.

Ein Stück CR-39 wurde dem Klebebandabziehtest wie im Bsp. unterworfen. Dabei löste der Kleber auf der mikrostrukturierten Oberfläche sich von der Bandunterlage, während er beim Test mit der unstrukturierten Oberfläche auf der Bandunterlage verblieb.

Das zweite Stück mikrostrukturiertes CR-39 wurde mit einer epoxyabgeschlossenen Silanzusammensetzung beschichtet und wie im Bsp. 11 gehärtet. Die beschichtete Oberfläche wurde dann angerissen und das Klebeband fest auf sie aufgeklebt, wie

030051/0710

294U04

ebenfalls im Bsp. 11 angegeben. Beim Entfernen des Bandes löst der Kleber sich von der Unterlage; Anzeichen für ein Abheben der Beschichtung waren nicht erkennbar. Unter den gleichen Testbedingungen löst sich die Beschichtung von unstrukturiertem CR-39 vollständig ab.

Beispiel 13

Zwei loomm χ 3oomm große Stücke aus 2 mm starkem Acrylplattenmaterial, wie im Bsp. 3 beschrieben, wurden wie im Bsp. sputtergeätzt, wobei jedoch in diesem Beispiel Mikroinseln aus Weichglas über eine Behandlungszeit von 5,5 Minuten aufgetragen wurden. Nach dem Sputterätzen in Op wie im Bsp. 11 ergab sich eine MikroStruktur.

Ein Stück des mikrostrukturierten Acrylplattenmaterials wurde dann dem Klebebandtest wie im Bsp. 11 unterworfen. Der Kleber löste sich dabei infolge der mikrostrukturierten Oberfläche ab - im Gegensatz zu einer unstrukturierten Oberfläche; dies entsprach den Ergebnissen des Bsp. 11.

Das zweite Stück des mikrostrukturierten Acrylplattenmaterials wurde ebenfalls mit einem φoxyabgeschlossenen Silan beschichtet und ausgehärtet. Die beschichtete Oberfläche wurde dann angerissen und das Klebeband fest auf sie aufgeklebt, wie im Bsp. 11. Beim Entfernen des Bandes waren keine Anzeichen eines·

030021/0710

Abhebens der Beschichtung zu erkennen. Als einentsprechend beschichtetes unstrukturiertes Acrylplattenmaterial dem gleichen Test unterworfen wurde, löst die Beschichtung sich vollständig ab.

Beispiel 14

Zwei loomm χ 3oomm große Stücke aus o,l nun starker Polyesterfolie wurden wie im Bsp. 11 sputtergeätzt, wobei in diesem Beispiel jedoch die Op-Behandlungszeit auf 1,75 Minuten verkürzt wurde. Es ergab sich eine MikroStruktur.

Ein Stück der mikrostrukturierten Polyesterfolie wurde dann dem Klebebandabziehtest wie im Bsp. 11 unterworfen. Der auf die mikrostrukturierte Oberfläche aufgebrachte Kleber löste sich dabei ab, der auf der unstrukturierten Oberfläche haftete jedoch weiter auf seiner Unterlage.

Das zweite Stück der mikrostrukturierten Polyesterfolie wurde mit der epoxyabgeschlossenen Silanzusammensetzung beschichtet und gehärtet. Dann wurde die beschichtete Oberfläche ein^ gerissen und das Klebeband fest auf sie aufgeklebt, wie im Bsp. 11 erläutert. Beim Entfernen des Bandes waren keine Anzeichen eines Ablösens der Beschichtung zu erkennen. Im gleichen Test löste sich die Beschichtung vollständig von einer entsprechend beschichteten unstrukturierten Polyesterfolie.

29U4Q4

— JO —

Beispiel 15

Kine 76 .um starke Folie aus Polyvinylidenfluorid wurde 6

ρ
Minuten bei o,38 W/cm in 5 ,um Argon mit SiO₂ HF-bestäubt, Dann wurde die abgedeckte ("masked") Folie in einem mit Hl·' erzeugten Sauerstoff plasma drei Minuten lang bei o,31 VJ/cm in 5 ,um 0„ geätzt, um der Oberfläche die Mikrostruktur ■zu erteilen. Beim Testen entsprechend dem Bsp. 11 ergab sich, daß die resultierende Folienoberfläche den Kleber von Reparaturband ("Scotch Brand Magic Mending Tape") abhob, wohingegen der Kleber bei einer unbehandelten Probe der gleichen Folie auf der Bandunterlage weiter haftete.

Beispiel 16

76 ,um dicke Folien aus Polyathylenterephthalat und Polybutylenterephthalat wurden für 6 Minuten in 5 .um Argon mit einer

2
HF-Leistungsdichte von o,38 W/cm mit SiOp bestäubt, und die Folien dann in eine Sauerstoffplasma drei Minuten lang mit

2 einer HF-Leistungsdichte von o,31 W/cm 5 .um O₂ geätzt, um die Oberfläche zu strukturieren. Beim Test wie im Bsp. 11 lösten die resultierenden Mikrostrukturen den Kleber vom Klebeband ab, während unter gleichen Bedingungen dies mit unstrukturierten Proben nicht möglich war.

Beispiel 17

Ein 2,b mm starkes Stück Nylonharz (Monsanto Vydyne RP-2bo)

03QÖ21/0710

wurde für G Minuten mit einer HF-Leistungsdichte von o,3b W/ cm in 5 ,um Argon mit SiOp bestäubt, die Folie dann 3 Minuten bei o,31 W/cm in 5 ,um Op-Plasma geätzt, so daß die mikrostrukturierte Oberfläche sich entwickelte. Die Oberfläche wurde getestet wie vor und löste dabei denKleber vom Klebeband ab - im Gegensatz zu einer unbehandelten Ober*lache.

Beispiel 18

Ein 2,5 mm starkes Stück Acrylnitril-Butadienstyrol-Mischpolymerisat wurde für 6 Minuten bei einer HF-Leistungsdichtc in 5 .um Argon mit SiO₂ bestäubt. Die Folie wurde dann in einem

2
Sauerstoff plasma bei o,31 W/crn in 5 .um Op geätzt, so daß sich eine mikrostrukturierte Oberfläche ergab. Diese Oberfläche löste ebenfalls den Kleber vom Klebeband ab, während eine unbehandelte Probe hierzu nicht in der Lage war.

Beispiel 19

din 2,5 mm starkes Stück Harzmaterial auf Phenyloxidbasis (Noryl PN-235 der Fa. G. E. Corp.) wurde 6 Minuten bei einer

HF-Leistungsdichte von o,38 W/cm in 5 ,um Argon mit SiOp bestäubt, dann die Probe drei Minuten in Sauerstoffplasma bei o,31 W/cm in 5 ,um Op geätzt, so daß sich die mikrostrukturierte Oberfläche ergab. Wie in den vorgehenden Beispielen löste die behandelte Oberfläche den Kleber von der Unterlage, während eine unbehandelte Probe hierzu nicht in der Lage war*

Cl/Be ί

030021/0710

Leerseite

Claims

294U0A

BERLIN33 8M0NCHEN80

Dr. RUSCHKE & PARTNER Z

ZZ Γηβ· PATENTANWÄLTE ^H"»^E·

T.I. (030) β 26 8896/8 28 44 81 BERLIN - MÖNCHEN tI—L—I·

Telegramm-Adrett·: !•!•■,!■«»•-Λ*··»··.

Quadratur Berlin Quadratur Mün*.n

TELEX: 183786 TELEX: 522787

M 4167

Patentansprüche

.) Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche, indem man ein Substrat waiilL, auf dan Substrat eine diskontinuierliche Deckschicht aus einem Material aufbringt, so daß man eine Verbundoberfläche erhält, auf der Teile des Substrats zwischen den diskreten Teilen der Deckschicht offenliegen, und mindestens einiges Material an den offenliegenden Teilen des Substrats abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) als Substrat ein solches wählt, das unter gegebenen Sputterbedingungen eine vorbestimmte Sputterätzrate aufweist, (b) zur Bildung der Deckschicht auf das Substrat diskontinuierliche Mikroinseln eines Materials mit unter den gegebenen Sputterbedingungen geringerer Sputterätzrate als der vorbestimmten aufbringt, wobei man auch eine solche Verbundoberfläche erzeugt, auf der Teile des Substrats zwischen den diskontinuierlichen Mikroinseln offenliegen, und das Material zu einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von o,l bis Io nm aufgebracht wird, und daß man (c) die Verbundoberfläche unter den gegebenen Sputterbedingungen ionenätzt, um vorzugsweise die offenliegenden Teile des Substrats abzuheben, während die

636021/0718

_₂_ 2944A04

diskontinuierlichen Fiikroinseln langsamer abgehoben werden, so daß man eine Topographie aus Mikropodesten erhält.

?.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet·., daß man die Verbundoberfläche unter gegebenen Sputterbedingungen sputterätzt, um die Topographie aus regellos verteilten Mikropodesten auszubilden, deren Hohe im Bereich von et v/a o,öl bis o,2 ,um liegen kann und deren gegenseitiger Abstand im Bereich von etwa o,o5 bis o,5 ,um liegt, so daß die Topographie aus den Mikropodesten eine Oberfläche ergibt, die eine erheblich verringerte Spiegelreflexion ohne gleichzeitige Verstärkung der diffusen Streuung zeigt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat ein im wesentlichen transparentes Polymerisat wählt, so daß bei der Bildung der Mikropodeste die resultierende Oberfläche eine erhöhte Transmission ebenso wie eine verringerte Reflexion zeigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbundoberfläche unter gegebenen Sputterbedingungen sputterätzt, um die Topographie aus regellosen Mikropodesten auszubilden, so daß diese Topographie eine vorbereitete Gber-1:lache ergibt, die eine verbesserte Haftung für später aufgetragene Beschichtungen zeigt.

D30021/0710

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nan Mikroinseln aus einem Material aufbringt, das man aus der aus den Hetalloxiden, temperaturfesten Metallen und Edelmetallen bestehenden Gruppe wählt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Sputterätzen das Substrat auf die Kathode einer HF-Diodensputteranordnung bringt, die Elektrode in einen evakuierbaren Behälter einsetzt, diesen auf einen Druck von weniger als Io "^ Torr evakuiert, mit Sauerstoff auf

einen Druck im Bereich von Io Torr auffüllt, HF-Leistung zwischen die Anode und die Kathode der Anordnung einkoppelc, um zwischen ihnen ein Plasma auszubilden, und das Plasma beii einer vorbestimmten Leistungsdichte über eine gegebene Dauer aufrechterhält.

7. Gegenstand mit einer mikrostrukturierten Oberfläche, gekennzeichnet durch ein Substrat, das auf eine vorbestimmte Sputterätzrate unter gegebenen Sputterbedingungen gewählt worden ist und eine regellose Topographie diskreter Mikropodeste aufweist, wobei den Mikropodesten ein allgemein nachweisbares Material mit einer Sputterätzrate zugeordnet ist, die unter den gegebenen Sputterbedingungen niedriger als die vorbestimmte Sputterätzrate ist.

030021/0710

i'i. Gegenstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet;, dab die Mikropodeste eine Höhe im Bereich von etwa o,ol bis o,Z ,um haben und regellos voneinander im Bereich von ο φ bis ο,5 .um beabstandet sind, so daß diese Topographie eine mikrostrukturierte überfläche ergibt, die eine erheblich geringere Spiegelreflexion ohne gleichzeitige Zunahme der diffusen Streuung zeigt.

9. Gegenstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat eine Topographie aus diskreten Mikropodesten vorliegt, denen ein allgemein nachweisbares Material zugeordnet ist, das unter den gegebenen Sputterbedingungen eine bestimmte Sputterätzrate hat, daß auf das Substrat eine Schicht aligebracht ist und das Vorliegen der Mikropodeste die Haftung der Schicht auf dem Substrat verbessert.

10. Gegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikropodeste eine Höhe im Bereich von etwa o,ol bis o,2 ,um aufweisen und voneinander in einem Bereich von etwa o,ob bis o,5 ,um beabstandet sind, so daß die Topographie sowohl eine verbesserte Haftung der Schicht als auch eine Grenzfläche zwischen Substrat und Schicht ergibt, an der der optische Brechungsindex sich so ändert, daß die Grenzfläche j.iri wesentlichen unsichtbar ist.

030021/0710