[发明专利]宽带全向聚合物抗反射涂层

说明书

使用沉积工艺和/或溶解工艺产生用于聚合物基底的抗反射涂层的方法可以在基底的外表面上提供涂层。一些实施例可包括在基底上通过GLAD产生的含氟聚合物涂层或共蒸发的含氟聚合物涂层，其可实现聚合物基底的超低折射率以及改善的粘合性和耐久性。在一些实施例中，进行沉积工艺使得可以蒸发含氟聚合物以形成含氟聚合物的链片段。扩散到基底中的链片段随后可以再聚合，从而与基底的聚合物链互锁。在一些实施例中，共蒸发工艺可以形成含氟聚合物的纳米多孔聚合物链支架，牺牲材料可以从该支架中溶出。形成的涂层可以是多层或连续渐变的抗反射涂层，其与基底具有强粘合性。

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及并要求于2017年1月17日提交的美国临时申请第62/447,060号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦政府资助研究与开发的声明

本发明是在能源部授予的批准号DE-AR0000626的政府支持下完成的。政府拥有发明的某些权利。

技术领域

本发明的实例涉及使用掠射角沉积或其他工艺产生用于聚合物基底的抗反射涂层、用于产生这种涂层的设备、所形成的涂层、具有这种涂层的基底以及与其相关的创新。

背景技术

常规抗反射涂层的示例可以从美国专利公开号2006/0099396、美国专利公开号2010/0259823、美国专利公开号2013/0271843、美国专利公开号2014/0202984、美国专利公开号2014/0374377、美国专利公开号2016/0233825、美国专利号7,914,852和美国专利号5,900,288中得到理解。从光学透镜和成像系统到显示器、太阳能聚光器和/或光伏器件等的应用中均使用有当前的宽带抗反射(AR)涂层。

常规抗反射系统和方法可能不适合某些光学系统(例如，塑料光学)。这可能是由于粘合性差、热膨胀严重不匹配、涂层工艺温度的固有限制和/或其他缺陷。另外，常规的抗反射系统和方法可以在有限的带宽(例如，到可见光谱范围)下操作。此外，传统系统和方法的复杂性(例如，大多数可以包括使用四层或更多层)可能造成额外的障碍。

发明内容

本文公开了抗反射涂层和制备这种涂层的方法。一些实施例可包括对涂层进行纳米结构化使得对其折射率渐变。一些实施例可包括通过低压和/或低温技术使得折射率渐变。涂层的实施例可以应用于光学系统的基底(例如，弯曲透镜、菲涅耳透镜等)。涂层的实施例可以表现出与基底的曲面兼容性。一些实施例可以包括掠射角沉积(GLAD)以在基底的实施例上产生涂层的实施例。一些实施例可包括选择性溶解技术以在基底的实施例上产生涂层的实施例。一些实施方式可以促进产生施加于聚合物基底的含氟聚合物涂层，所述聚合物基底可以由聚合物材料构成，如丙烯酸材料、聚碳酸酯材料、环烯烃聚合物材料(例如Zeonex牌环烯烃聚合物材料)、环烯烃共聚物材料(例如TOPAS牌环烯烃共聚物)、聚乙烯材料或塑料材料。

实施例可以进一步包括光学部件，该光学部件可以包括施加到配置用作光学元件(例如，透镜)的基底的实施例的至少一部分上的涂层的实施例。这可以用于改变基底的光学透射率。光学部件的实施例可以表现出宽带全向抗反射性能和/或极端耐久性。可以进行涂层的沉积，使得涂层材料裂解成分子片段，随后分子片段扩散到聚合物基底的表面中、然后以与待涂覆涂层的基底表面处的聚合物基底的聚合物链互锁的方式再聚合。扩散和再聚合可以发生在从外表面延伸到基底中的深度内(例如，从基底的外表面延伸到基底的前1微米(μm)中，可以认为是从表面延伸进入到基底1μm深，从基底的外表面延伸进入到基底前10至50纳米(nm)深，可以认为是从外表面延伸进入到基底10至50nm深等)。

在至少一个实施例中，产生抗反射涂层的方法可包括通过沉积工艺在聚合物基底的表面上形成涂层。可以在基底表面上形成涂层，使得涂层材料在涂层材料汽化期间汽化形成涂层材料的链片段，随后，汽化的链片段扩散到聚合物基底的表面中、随着链片段的层被施加到基底的表面上而进入基底表面一定深度，随后，扩散到基底中的链片段再聚合以与基底的聚合物链互锁。