CN110382431A - 在角度和磨损下具有稳定的反射率和颜色的防反射涂层 - Google Patents

在角度和磨损下具有稳定的反射率和颜色的防反射涂层 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种耐机械性的防反射系统。为此目的,设置了一种透明元件(1),该透明元件包括透明基板(3)并且在该基板(3)上具有多层的防反射涂层(5),所述多层的防反射涂层包括至少四个层,其中,具有较高折射率的层(51、53)和具有较低折射率的层(50、52、54)交替,并且其中,具有较高折射率的层(51、53)比具有较低折射率的层(50、52、54)具有更大的硬度,并且其中,多层的防反射涂层(5)的最上层(60)是具有较低折射率的层,并且其中,在给定折射率的情况下如此选择层(51‑54)的厚度,使得当最上层(60)的层厚度减小10%或10nm时,取决于这两种情况中的哪一个产生了较低的剩余层厚度,使得适用以下特征中的至少一个:‑在CIE xyz颜色系统中,在最上层(54)的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选不大于Δx=0.03、Δy=0.03,特别优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02,‑在层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%。

Description

在角度和磨损下具有稳定的反射率和颜色的防反射涂层
技术领域
防反射的层系统是当今的现有技术,并且以各种方式被使用。应用领域包括图像玻璃,诸如透镜之类的光学元件,例如照相机。这些应用不会暴露于很重的机械应力。
背景技术
EP2492251B1描述了用于钟表玻璃工业的防反射层系统的生产。除了防反射作用之外,通过引入由具有铝的混合物的Si3N4构成的硬质材料层作为具有较高折射率的层,从而改善了AR系统的硬度。因为钟表以及特别是用于日期显示的粘合到钟表玻璃上的所谓的放大镜通常由于刮擦而受到机械应力,所以使用传统的防反射层系统没有意义,因为它们会由于机械应力而被完全去除,并且形成基板材料的反射。基于根据EP2492251B1改进的硬AR系统提供了一种防反射系统,其在机械方面比传统的光学涂层更耐用。
由于蓝宝石经常作为钟表玻璃应用在钟表工业中,但是防反射涂层通常比蓝宝石软得多,所以期望的是,尽管存在机械应力,仍能够尽可能地获得防反射效果,即,在机械应力之后,残余反射保持尽可能低。这是根据EP2492251B1通过硬质材料层实现的,这实现了层系统的高耐磨性,并且因此层厚度的变化也很小。
在硬质材料层中,双组分系统在传统上起主要作用。这里主要是Cr、Si、Ti和Zr的氧化物和氮化物。这些主要用于工具的涂层中,因此它们对于这种应用不必是透明的。已知的透明硬质材料层例如是如DE20106167中所述的Al2O3和钇稳定的ZrO2。EP1453770B1描述了涂覆有碳掺杂的氮化硅的玻璃陶瓷基板。
WO2009/010180A1和DE102008054391A1描述了作为单个层具有耐刮擦作用的铝掺杂的SiN或SiON层。
DE102016125689A1和DE102014104798A1描述了AR系统,其中具有较高折射率的层的组成变化,其中根据DE102016125689A1的层是无定形的,而根据DE102014104798A1的层含有纳米晶体。已知的防反射涂层的缺点在于,尤其是在倾斜入射角的残余反射的颜色、磨损后的残余反射的颜色和在一定角度磨损后的残余反射的颜色,以及在一定角度磨损后的反射率都没有被考虑。通常希望可以减少磨损后反射率的变化。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种耐机械性的防反射系统,其在磨损之前和之后、在正常入射角和各种其他角度都具有与具有硬质材料层的防反射系统的现有技术相当的耐机械性,并且还优化了光学性质(平均反射率、适光反射率、残余反射的颜色),例如减小了倒角(以一定角度)上的不舒服的颜色效果,以及减小了由于磨损而引起的颜色效果和反射率的变化。
磨损可以通过磨损试验来完成,例如改进的拜耳试验,基于ASTMF735-11,但优选用2kg刚玉砂和8000次循环进行试验。在上述文献DE102016125689A1和DE102014104798A1中也描述了这种改进的拜耳试验,其公开内容就此包含在本申请中。这种试验通常从防反射涂层的最上层去除超过十纳米的材料。该材料量也对应于超过层厚度的百分之十的典型的层厚度。实验已经表明,改进的拜耳试验应用到在EP1453770B1、DE102014104798A1和DE102016125689A1中描述的涂层上导致最上层的材料被去除。例如,拜耳试验可以将平均层厚度从100nm减小到80nm。此外,会出现很多划痕,但如果大面积地(例如在5×5mm2的面积上)测量反射光谱,则可以为磨损的涂层分配引起的宏观反射率或引起的对应于视觉印象的宏观残余反射颜色。
为了使残余反射的变化尽可能对磨损不敏感,本发明基于的思想是,在设计层系统时使层序列通过以下方式进行比较或选择,使得当层系统的最上层的层厚度改变时,关于残余反射的颜色、其角度依赖性以及尤其残余反射强度的方面的光学参数发生的改变尽可能小。
为此,根据本发明提供了一种透明元件,其包括透明基板,并且在该基板上具有多层的防反射涂层,所述多层的防反射涂层包括至少四个层,其中,具有较高折射率的层和具有较低折射率的层交替,并且其中,具有较高折射率的层通常比具有较低折射率的层具有更大的硬度,并且其中,多层的防反射涂层的最上层是具有较低折射率的层,并且其中在给定折射率的情况下,如此选择层厚度,使得当最上层的层厚度减小10%或10nm时,使得在第一种提到的情况下在减小之后层厚度仍然是原始层厚度的0.9倍,这取决于这些情况中的哪一个产生了较低的剩余层厚度,适用以下特征中的至少一个:
-在CIE xyz颜色系统中,在最上层(54)的层厚度减小的情况下,在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,
-在层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%。
关于量对此差异应理解为:
术语“较高折射率”和“较低折射率”应理解为相对于彼此的比较。因此,具有较高折射率的层被理解为其折射率高于具有较低折射率的层,而不是量化折射率的绝对值。
适光反射率是指在足够的亮度(白天视觉)下用人眼的灵敏度曲线加权之后积分的反射率。对于本文给出的信息,标准光源D65被用作根据ISO标准3664的光源,其是色温为6504开尔文的辐射分布。
层厚度减小10纳米的情况使得最上层的层厚度小于100纳米。
根据本发明的一个实施方案,还可以设计防反射涂层,使得在CIE xyz颜色系统中,在最上层的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层的层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.03、Δy=0.03,优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02。
此外,根据本发明的实施方案,上述两个特征Δx=0.05、Δy=0.05和/或适光反射率的变化至多为ΔR_ph=1.5%,即使在最上层的层厚度更显着减小,即20%或30%、甚至40%时也可以实现。
优选地,在给定折射率的情况下如此选择防反射涂层的厚度,使得在CIE xyz颜色系统中在层厚度减小10%的情况下在30°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在30°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。
根据改进方案,此外如此设计层系统,使得在最上层的层厚度减小到0.9倍之后,在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率变化不大于ΔR_ph=1%、特别优选不大于ΔR_ph=0.5%、非常特别优选不大于ΔR_ph=0.25%。
根据本发明的另一改进方案,在给定折射率的情况下如此选择层厚度,使得在CIExyz颜色系统中在层厚度减小10%的情况下在45°入射角的残余反射的颜色与在层厚度未减小的情况下在45°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选Δx=0.03、Δy=0.03,更优选Δx=0.02、Δy=0.02。
此外,还可以进一步调整层系统,使得透明元件具有以下特征中的至少一个、优选地还具有多个特征、特别是还具有以下的所有特征:
在CIE xyz颜色系统中,防反射涂层(5)在30°入射角的残余反射的颜色与0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.02、Δy=0.02,
在45°入射角的残余反射的颜色与0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,
在0°入射角的适光反射率小于1.5%,
在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的反射率的最大值小于1.5%,
在30°入射角的适光反射率与在0°入射角的适光反射率之差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
在45°入射角的适光反射率与0°入射角的适光反射率之差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内平均的平均反射率小于1.5%,
在450nm和700nm之间的波长范围内平均的情况下,在30°入射角与0°入射角的平均反射率之间的差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
在450nm和700nm之间的波长范围内平均的情况下,在45°入射角与0°入射角的平均反射率之间的差的绝对值小于0.5%,
在30°入射角和0°入射角时在450nm和700nm之间的波长范围内的反射率的最大值之间的差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
在45°入射角和0°入射角时在450nm和700nm之间的波长范围内的反射率的最大值之间的差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,作为平均反射率在此指的是450nm至700nm的波长范围内的反射率的平均值。
在该实施方案的改进方案中,涂层甚至可以实现以下特征中的至少一个:
在0°入射角的适光反射率小于1%、优选小于0.8%,
在30°入射角的适光反射率与在0°入射角的适光反射率之差的绝对值小于0.1%,
在30°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率与在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率之差的绝对值小于0.1%,
在45°入射角的适光反射率与在0°入射角的适光反射率之差的绝对值小于0.2%,
在45°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率与在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率之差的绝对值绝对地小于0.2%,
在0°入射角在450nm和700nm之间平均的平均反射率小于1.0%。
为了定制设计,可以定义所谓的目标。这些是例如反射率光谱、适光(积分的)反射率、残余反射颜色等的规格。可以针对不同角度定义这些目标,并且对它们的重要性或优先性进行加权。这些目标可以具有的值例如作为诸如“小于”或“尽可能接近”的关系。颜色被定义为“尽可能接近”所需的颜色位置,反射率被定义为“小于”期望的界限。此外,然后可以对偏差进行罚分(penalisiert),并且通过这些罚分可以以实现最小可能的罚分的方式优化设计的层厚度。利用权重使不同参数的偏差可以以不同的程度等级进行罚分。所以例如在45°的残余反射颜色或反射率不如在0°的重要。在该过程中调节权重,以便实现所需的涂层特性的结果。
特别地,限定了至少两个、优选多个设计,其在所有层厚度和层材料中是相同的,并且仅在最后层的层厚度方面不同。如果例如涂层由具有两种交替材料的5层构成,其中d1、d2,...是层厚度,L和H两种材料(较低折射率和较高折射率),则可以将涂层设计(B1)描述如下:B1:d1[L]d2[H]d3[L]d4[H]d5[L]。
对此,[L]表示具有较低折射率的层,[H]是具有较高折射率的层,d1-d5是这些层的各自的层厚度。
最后一层的厚度改变的其他设计此时可以例如描述如下:
B2:d1[L]d2[H]d3[L]d4[H](d5-20nm)[L];或
B3:d1[L]d2[H]d3[L]d4[H](d5-40nm)[L]。
特别地,还可以引入根据本发明最一般的实施方式的层厚度d1至d4不变的条件d5*0.9[L],其中最上层的层厚度相差10%。
该方法此时包括,为这些设计中的每一个定义上述目标,并且同时调整所有设计(通过改变层厚度d1、d2,......),使设计仍然仅有相同的层厚度差异。不同涂层设计的目标可能不同,并且加权不同。所以例如,其中最后一层的厚度减小40nm的设计的残余反射颜色或反射率的权重不如最后一层的厚度未减小的设计重要
经历该过程的自动调节方法通常产生若干不同的解决方案,这些解决方案有不同的最佳效果或关于不同的参数有不同的最佳效果。所以例如一种方案可在减小最后一层的厚度的情况下保持残余反射的颜色恒定,另一种解决方案更倾向于保持适光反射率恒定。
根据本发明的用于制备透明元件的方法可总结如下:
对于包含至少四个层的至少一对防反射涂层,其中,具有较高折射率的层(51、53)与具有较低折射率的层(50、52、54)交替,其中,具有较高折射率的层(51、53)的硬度高于具有较低折射率的层(50、52、54)的硬度,并且其中多层的防反射涂层(5)的最上层(54)是具有较低折射率的层,在考虑到基板的折射率的情况下计算以下的至少一个参数:
-在0°光入射角的残余反射的颜色;和
-在0°入射角的适光反射率
其中,两个防反射涂层仅在最上层的层厚度方面不同,使得在一个防反射涂层中的层厚度与另一个防反射涂层的层厚度相比减少为至少0.9倍,并且检查是否两个防反射涂层都满足至少一个条件:
在CIE xyz颜色系统中在层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,
在层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%,并且其中,在对于第一对不能满足条件时,对于至少另一对计算残余反射的颜色和适光反射率的参数并且检查其中的至少一个条件,并且其中,具有较厚的最上层的层序列选自满足其中至少一个条件的一对防反射涂层,并且其中,将具有所选择的层序列的防反射涂层沉积在基板上。
代替仅一对,可以将更多数量的设计引入同时的调节过程中,例如四种设计,其中在最终层厚度中如前所述第二层减少10%,第三层减小20%的层厚度并且第四层减小30%的层厚度。
如果没有满足其中一个条件,则根据本发明无论如何在找到的方案中继续搜索。此外,通常需要优化目标的权重和值,以便设计的定制产生满足或最佳满足所需条件的方案。特别地,如果已经找到合适的一对防反射涂层,或者为了满足上面已经提到的其他条件,或者为了找到最好的层系统,也可以继续这种搜索。一般而言,在任何情况下,可以检查多对的上述条件(即,在0°入射角的残余反射的颜色的差和/或在0°入射角的适光反射率的差),并且在研究的对中选出用于沉积的层系统,在其中存在0°光入射角的残余反射的颜色的最小差异和/或0°光入射角的适光反射率的最小差异,然后沉积该层系统。
可以选择由特定的一对防反射涂层构成的防反射层系统,以确定是否存在其他条件,即特别是上面已经列出的特征。因此,在本发明的一个改进方案中,规定如此选择防反射涂层(5),即
在CIE xyz颜色系统中,在30°入射角的一对的两个防反射涂层(5、6)的残余反射的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,或者
在CIE xyz颜色系统中,在45°入射角的一对的两个防反射涂层(5、6)的残余反射的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。
特别是,本发明适用于无机基板。优选的基板是蓝宝石。该基板特别优质,坚硬且透明,因此本发明的优点是提供高质量、坚硬且耐磨的不敏感的防反射涂层体系。
氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)以及氮氧化物(AlwSixNyOz)和所述材料的混合物特别适用于具有较高折射率的层。这些材料不仅具有较高折射率,而且具有高硬度。在氮化物中,特别是氮化铝和氮化硅可以作为合适的层材料。材料可以是掺杂的,或者可以不是纯的形式。因此,具有硅含量(例如,在0.05和0.25之间)的氮化铝,或相反地,具有铝含量的硅(例如,也在0.05和0.25之间)可以用作较高折射层的材料。
如果最上层的层厚度进一步减小到层厚度未减小时的至多0.8倍、更优选至多0.7倍、特别优选0.6倍,则根据本发明的改进方案,在反射率和颜色位置方面的所有上述特征也可以得到满足。
附图说明
图1示出了具有四层防反射涂层的两个透明元件,
图2示出了具有包括五层防反射涂层的防反射涂层的两个透明元件,
图3示出了具有蓝色残余反射的各种防反射涂层的颜色位置图,
图4示出了具有中性的或无色的残余反射的各种防反射涂层的颜色位置图,
图5示出了蓝宝石基板上的多个防反射涂层的最下一对层的层厚度的频率分布,
图6示出了硼硅酸盐玻璃基板上的涂层的相应频率分布,
图7示出了在蓝宝石基板上从上面数第三界面与多个防反射涂层的表面的距离的频率分布,
图8示出了硼硅酸盐玻璃基板上的涂层的相应频率分布,
图9示出了在蓝宝石基板上多个防反射涂层的一对最上层和一对第二上层的层厚度差的频率分布,
图10示出了硼硅酸盐玻璃基板上的涂层的相应频率分布,
图11至图14示出了绘制有根据本发明的不同类型的防反射涂层的最上层的层厚度的图,
图15至图18示出了绘制有根据本发明的不同类型的防反射涂层的最下层的具有较高折射率的层的层厚度的图。
具体实施方式
图1示出了两个分图(a)和(b)。对此,分图(a)示出了根据本发明的透明元件1的示例。透明元件1包括透明的、尤其无机的基板3,例如由玻璃制成。在基板3上沉积有多层的防反射涂层5。该防反射涂层具有至少四个层51、52、53、54。层51、53是高折射的,并且层52、54具有较低折射率,使得层51、53具有比层52、54更高的折射率。层材料的特征通过不同的阴影线表示。从图示中可以看出,具有较高折射率的层51、53与具有较低折射率的层52、54交替。防反射涂层5的高硬度和耐受性特别是由具有较高折射率的层51、53引起,其比低折射层具有更大的硬度。
层54形成防反射涂层的最上层60,并且是具有低折射率的层。因此,可以通过磨损更容易地去除该层60。
分图(b)中所示的透明元件1此时与根据分图(a)的元件1的不同之处仅在于,在防反射涂层6中最上层60的层厚度减少量为Δd。在根据分图(a)的根据本发明的防反射涂层5随着时间的推移由于磨损而被去除时,则会发生这种情况。此时根据本发明如此选择层51-54的层厚度,使得在给定层的材料和基板的折射率的情况下在层厚减小时根据在两个分图(a)、(b)之间的变化,残余反射的颜色和/或表面的反射率几乎没有变化。具体地,在CIExyz颜色系统中在0°入射角的情况下在层厚度根据分图(b)减小的情况下残余反射的颜色与在最上面的层60的厚度未减小的情况下的颜色彼此相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。另一种替代或特别附加的标准是,在不同光入射角的适光反射率。对此,在0°入射角的情况下在层厚度减小时的适光反射率与在0°入射角的情况下在层厚度未减小时的适光反射率可以相差不大于ΔR_ph=1.5%。在层厚度d的减小量Δd为至少0.1*d,即至少10%时,则在防反射涂层5的情况下也可以满足这些标准。
通常,防反射涂层5可如此设计,使得在最上层60的层厚度未减小的情况下防反射涂层具有下列特性的所有特性或大多数特性(多个、优选大多数、特别优选几乎所有、非常特别优选所有):
a)防反射涂层5在0°入射角的情况下具有(例如,在CIE颜色系统中)预定颜色的残余反射,例如蓝色(例如x=0.20+/-0.05、y=0.20+/-0.05)或中性色(例如x=0.30+/-0.05、y=0.32+/-0.05)。
b)防反射涂层5在30°入射角的残余反射的颜色与在0°入射角的颜色相差不大于例如Δx=0.02、Δy=0.02)。
c)防反射涂层5在45°入射角的残余反射的颜色与在0°入射角的颜色相差不大于例如Δx=0.05、Δy=0.05)。
d)防反射涂层5在0°入射角的适光反射率(用人眼的灵敏度曲线加权)小于1.5%(例如也小于2%、优选小于1.5%、特别优选小于为1.0%、最优选小于0.8%)。
e)防反射涂层5在30°入射角的适光反射率与在0°入射角的值相差小于0.2%、特别优选小于0.1%。
f)防反射涂层5在45°入射角的适光反射率与在0°入射角的值相差小于0.2%、特别优选小于0.1%。
g)防反射涂层5在0°入射角的平均反射率(在例如450nm和700nm之间的范围内平均的)小于1.5%、优选小于1.25%、特别优选小于1.0%。
h)防反射涂层5在30°入射角的平均反射率与在0°入射角的值相差小于0.5%、优选小于0.2%、特别优选小于0.1%。
i)防反射涂层5在45°入射角的平均反射率与在0°入射角的值相差小于0.5%、优选小于0.2%、特别优选小于0.1%。
j)在0°入射角的绝对反射率(在例如450nm和700nm之间的范围内的最大值)小于2%、优选小于1.5%、特别优选小于1.0%。
k)在30°入射角的绝对反射率与在0°入射角的值相差小于0.5%、优选小于0.2%、特别优选小于0.1%。
l)在45°入射角的绝对反射率与在0°入射角的值相差小于0.5%、优选小于0.2%、特别优选小于0.1%。
如果根据本发明的防反射涂层5的层厚度减少10%、优选减少20%、特别优选减少30%、最优选减少40%、或甚至减少50%,则获得防反射涂层6,例如在图1的分图(b)中所示,以下特征可以单独存在或组合地存在:
m)具有层厚度减小的层60的防反射涂层6在0°入射角的残余反射的颜色与具有层厚度未减小的层60的防反射涂层5在0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选不大于Δx=0.03、Δy=0.03,特别优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02,非常特别优选不大于Δx=0.01、Δy=0.01。
n)具有层厚度减小的层60的防反射涂层6在30°入射角的残余反射的颜色与具有层厚度未减小的层60的防反射涂层5在30°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选不大于Δx=0.03、Δy=0.03,特别优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02,非常特别优选不大于Δx=0.01、Δy=0.01。
o)具有层厚度减小的层60的防反射涂层6在45°入射角的残余反射的颜色与具有层厚度未减小的层60的防反射涂层5在45°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选不大于Δx=0.03、Δy=0.03,特别优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02,非常特别优选不大于Δx=0.01、Δy=0.01。
p)具有层厚度减小的层60的防反射涂层6在0°入射角的适光反射率与具有层厚度未减小的层60的防反射涂层5在0°入射角的颜色相差不大于ΔR_ph=1.5%、优选不大于ΔR_ph=1%、特别优选不大于ΔR_ph=0.5%、非常特别优选不大于ΔR_ph=0.25%。
在图1所示的示例中,防反射涂层5由总共四个层组成,其中,最下层51是具有较高折射率的层。在基板的折射率显着低于高折射层的折射率时,这种层系统是有利的。然而,在基板的折射率大于1.65的情况下,提供与基板接触的较低折射的层是有利的。图2示出了这样的示例,其也具有最上层60的层厚度未减小的分图(a)和具有类似的防反射涂层6的分图(b),但其中最上层60的厚度减小为分图(a)中所示的最上层60的层厚度d的最多0.9倍。
因此,通常图2的实施例基于以下事实:基板3涂覆有根据本发明的防反射涂层5,其中基板3具有高于1.65的折射率,并且防反射涂层5具有至少五个彼此交替的具有较低折射率和具有较高折射率的层序列,其中最下层50是具有较低折射率的层。
优选地,该实施例的基板3是蓝宝石。然后,透明元件可以是例如用于钟表玻璃或用于钟表玻璃的放大镜,例如用于放大日期显示。作为基板材料,除了蓝宝石以外,也可使用钠钙玻璃、硼酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃、玻璃陶瓷和光学玻璃,例如可以使用商品名为NBK7、D263或B270的玻璃。
在较高折射率基板上的五层的防反射涂层中,如图5中的示例所示,根据本发明的两个实施例,关于各个层的层厚度,涂层5通常可以如下表征:
情况a):层厚度为:
基板3上的第一层、即最下层50的厚度d1:5nm-60nm,
第二层51的厚度d2:5nm-50nm,
第三层52的厚度d3:10nm-200nm,
第四层53的厚度d4:100nm-200nm,
第五以及最上层54的厚度d5:70nm-120nm,
情况b)层厚度为:
基板3上的第一层的厚度d1:5nm-60nm,
第二层51的厚度d2:30nm-200nm,
第三层52的厚度d3:10nm-200nm,
第四层53的厚度d4:150nm-300nm,
第五以及最上层54的厚度d5:70nm-120nm。
第一种情况通常获得具有蓝色或无色残余反射的防反射涂层,第二种情况通常产生紫色残余反射。这两种设计在第二和第四层的层厚度范围方面不同。
在这两种情况下,以下关系可适用于层厚度d1、d2、d3、d4、d5:
D=85nm+1.7*d1+1.1*d2–0.9*d3+0.0138*(d3-60nm)2。此处,D表示第四层的层厚度d4的值,其偏差为至多±15%、优选至多±10%、特别优选至多±5%。具有这些特征的防反射涂层证明在残余反射的颜色位置的稳定性和最上层54、60的磨损反射率方面是特别有利的。
图3示出了作为本发明的示例性实施例的四个不同防反射涂层上的残余反射的颜色位置的图。如在图2的示例中,涂层是五层的防反射涂层5的形式。基板3是蓝宝石盘片。分图(a)至(d)的图各自示出了表征在0°、20°和40°光入射角的残余反射的颜色的三个点。计算所有图表的值。
分图(a)示出了残余反射的颜色的x和y值,其中最上层60的层厚度没有减小。在分图(b)中,最上层60的层厚度减少10%,最上层的层厚度仍然是分图(a)的示例的层的0.9倍。在分图(c)中,最上层60的层厚度减少20%,而在分图(c)的情况下减少30%。
分图(a)、(b)之间的颜色位置的比较示出在CIE xyz颜色系统中在最上层54、60的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。这也适用于所有点,即适用于20°和40°的入射角。只有当根据分图(d)将层厚度减小30%时,才存在单个点,其处于大于0.25的x值,因此具有略大于0.05的偏差。
在根据分图(a)的层系统中,适光反射率(以百分比表示)在0°时为1.37、在20°时为0.935、在40°时为1.148。在分图(b)中,适光反射率在0°时为0.996、在20°时为0.985、在40°时为1.15。适光反射率的变化是:
ΔR_ph(0°)=1.37–0.996=0.374%;
ΔR_ph(20°)=0.935–0.985=-0.05%;
ΔR_ph(40°)=1.148–1.15=-0.002%。
因此,根据本发明提供的所有差异显着小于1.5%、特别是甚至小于0.5%。
因此,在根据分图(a)的防反射涂层由于磨损而使最上层60变薄时,则适光反射率和残余反射的颜色的变化仅非常小。
根据分图(a)的防反射涂层的层厚度(即在通过磨损减少最上层之前)与另一示例性实施例类似。根据该实施例,层厚度具体为:
最下层50(较低的折射率):55nm,
上一层51(较高的折射率):17nm,
上一层52(较低的折射率):80nm,
上一层53(较高的折射率):125nm,
最上层54或60(较低的折射率):80nm。
下表列出了上述层系统的在最上层54、60的层厚度减小10nm之前和之后在不同光入射角的CIE颜色位置(x,y)的计算值:
角度[°] 减小[nm] 颜色值x 颜色值y 颜色值的变化Δx 颜色值的变化Δy
0 0 0.162 0.145
15 0 0.162 0.135 0.000 0.010
30 0 0.171 0.122 0.009 0.023
45 0 0.211 0.164 0.049 0.019
0 10 0.171 0.099 0.009 0.046
15 10 0.176 0.097 0.014 0.038
30 10 0.197 0.109 0.026 0.013
45 10 0.249 0.171 0.038 0.007
在减少了0nm时,即层厚度未减小的情况下,在角度15°、30°和45°的颜色变化值Δx和Δy表示在0°光入射角的颜色值。作为示例,与0°处的值x相比并且也在层厚度未减小的情况下在30°光入射角的颜色变化值Δx是0.009。在层厚度减小且光入射角为15°、30°、45°(表的最后三行)的情况下,变化Δx、Δy是指相同角度的颜色值,但是层厚度未减小。因此,表格的最后一行中的0.038的变化Δx是在层厚度未减小的情况下以及减小10nm的情况下在低于45°光入射时的颜色值x的差的绝对值。
图4示出了根据本发明的基于计算出的残余反射的颜色值的图另一示例。为在0°、20°、40°和60°光入射角的反射确定残余反射的颜色。分图(a)再次示出层厚度未减小的颜色值,该分图显示最上层60的层厚度减少20%和50%的颜色值。在此,分图(b)和(c)中没有一个与根据分图(a)的颜色值偏离大于0.05,这在考虑到最上层60层厚度显着减小到一半是值得注意的。
对于适光反射率确定以下值:
对于分图(a),在层厚度未减小的情况下,光入射角为0°、20°和40°的情况下的反射率是1.658、1.536和1.590。
对于分图(b),在最上层的层厚度减小20%的情况下,光入射角为0°、20°和40°的情况下的反射率是1.063、1.076和1.480。
对于分图(c),在最上层的层厚度为一半的情况下,光入射角为0°、20°和40°的情况下的反射率是3.321、3.403和4.100。
虽然在磨损大的情况下反射率增加,但是颜色变化非常小。
在具有与根据图4的分图(a)的防反射涂层的层厚度类似的层厚度的另一示例性实施例中,各层如下给出:
最下层50(较低的折射率):35nm,
上一层51(较高的折射率):25nm,
上一层52(较低的折射率):40nm,
上一层53(较高的折射率):135nm,
最上层54或60(较低的折射率):100nm。
下表列出了在最上层54、60的层厚度减小10nm之前和之后在不同光入射角的该实施例的CIE颜色位置(x,y)的计算值:
角度[°] 减小[nm] 颜色值x 颜色值y 颜色值的变化Δx 颜色值的变化Δy
0 0 0.298 0.298
15 0 0.299 0.299 0.001 0.001
30 0 0.297 0.315 0.001 0.017
45 0 0.299 0.347 0.001 0.049
0 10 0.324 0.347 0.026 0.049
15 10 0.322 0.348 0.023 0.049
30 10 0.315 0.374 0.018 0.059
45 10 0.309 0.379 0.010 0.032
对于15°、30°和45°的角度来说,在减小0nm、即层厚度未减小时,颜色变化值Δx和Δy如前表中那样表示在0°光入射角的颜色值。作为一个例子,在45°光入射角的颜色变化值Δy=0.049为与在0°且层厚度未减小的情况下的值y的差。在层厚度减小的情况下且光入射角为15°、30°、45°(表的最后三行)的情况下,变化Δx、Δy指的是相同角度、但是层厚度未减小的颜色值,如上表中所示。
在下表中,将根据本发明的另一实施例与比较例进行比较。如上所述对涂层进行改进的拜耳试验,在磨损试验之前和之后测量反射率和颜色位置。
从表中可以看出,关于适光反射率磨损试验前的比较例略好于根据本发明的涂层。然而,根据本发明的涂层在磨损作用后的残余反射的颜色和反射率的改变显着小于比较例的。
本发明进一步不限于四个层或五个层的涂层,如图2和3中所示。还可以提供更多层。然而,通常优选的是,防反射涂层5具有至多12层、特别优选至多10层,以便将生产成本保持在限度内。
下面将解释其他实施例。下表针对五个示例列出了在最上层的磨损之前和之后以及在光的倾斜入射的情况下的光学性质。实施例3至5不仅在光的垂直入射下针对磨损优化为不敏感的光学性质,而且在光的倾斜入射下也进行了优化。实施例1和2分别仅满足在磨损时较低的颜色变化和适光反射率的变化的两个标准中的一个,而实施例3-6满足这两个标准,即,首先,在CIE xyz颜色系统中在最上层54的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,其次,在层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%。针对x=0.331、y=0.331附近的残余反射色点优化实施例。
表格:在磨损之前和之后的光学特性
示例1CIE颜色位置(x,y)
示例2
示例3
示例4
示例5
示例6
实施例1至5是蓝宝石或Al2O3基板上的防反射涂层。实施例6是以商品名Borofloat出售的硼硅酸盐玻璃上的涂层。
防反射涂层的各个层的层厚度如下(以从最下层到最上层的顺序):
示例1:35nm、35nm、23nm、78nm、86nm。
示例2:6.7nm、129nm、183nm、34nm、101nm。
示例3:20.5nm、32nm、25.6nm、133nm、79nm。
示例4:15.4nm、34nm、25nm、144nm、83nm。
示例5:38nm、13.9nm、105nm、18nm、26nm、100nm、80nm。
示例6:142nm、38nm、32nm、29nm、104nm、79nm。
这些实例的透明基板分别是折射率在1.7至1.8范围内的基板,例如,蓝宝石基板和氧化铝基板。
最下层在每种情况下都是具有较低折射率的层。在涂层中,具有较低折射率的层与具有较高折射率的层交替。不限于上述实施例,优选使用具有不同折射率的两种交替材料,使得折射率在从一层到另一层的两个值之间交替。
不限于根据一个实施方案的实施方案,具有较低折射率的层在550nm波长的折射率在1.3至1.6、优选1.45至1.5的范围内,并且具有较高折射率的层在550nm波长的折射率范围为1.8至2.3、优选1.95至2.1。
下面描述根据本发明的防反射涂层的层厚度的特征。结果表明,根据本发明的多层的防反射涂层5可以用特定的层厚度序列来实现。为此,在图5、7和9的实例中,在折射率在1.7和1.8之间的基板上、尤其是在蓝宝石基板上涉及根据本发明的81种不同的防反射涂层。防反射涂层的量包括五层和七层系统。
图5示出了两个最下层、即施加到基板的具有较低折射率的层和随后的具有较高折射率的层的组合的层厚度的频率分布。在图1所示的例子中,这些是层51和52。横坐标表示最下一对的分类层厚度,纵坐标表示它们的频率。从图5中可以看出,存在的层厚度在约10nm至360nm的范围内。然而,排除层厚度区域(a)和(b)约为80nm至130nm(区域(a))和240nm至280nm(区域(b))。这些例子是蓝宝石基板上的防反射涂层。
图6显示了在具有1.45和1.55之间的较低折射率基板、尤其是硼硅酸盐玻璃基板上的防反射涂层的相应分布。该基板在550nm处具有1.47的折射率。在此,还发现最下一对层的层厚度的相应排除范围“(a')”,在其中没有在防止最上层发生磨损的不变性方面具有良好的光学性质的防反射涂层。该范围从65nm直到120nm。
区域(a)和(a')的组合结果是排除的从80nm至120nm的波长范围,其大致取决于基板的折射率。
在图7中示出了用于蓝宝石上的涂层的从上数第三层的界面到表面的距离的频率分布,该距离即为第三和第四最上层(在图1的示例中,这将是层52和53之间的界面)之间的边界的距离。可以看出,该距离可以在70nm和500nm之间的宽范围内。然而,排除了在95nm和126nm之间(区域(c))和在374nm和480nm之间(区域(d))的范围。
图8显示了根据本发明的防反射涂层在硼硅酸盐玻璃上的相应分布。这里也示出了对应于区域(c)和(d)的区域(c)、(d')。区域(c')在100nm和120nm之间,因此类似于区域(c)。因此,根据本发明的一个实施例,对于从上数第三界面的距离,排除100nm至120nm的层厚度范围,基本上与基板的折射率无关。
另一区域(d')相对于区域(d)变化到较低的厚度。在考虑比总的排除区域稍窄的厚度间隔时,变化因子可以很好地近似为因子(n/n(Al2O3))2。这里,n表示所用基板的折射率,n(Al2O3)表示蓝宝石基板的折射率,特别是n(Al2O3)=1.76。这导致排除的厚度范围为380nm·(n/n(Al2O3))2至470nm·(n/n(Al2O3))2
图9示出了根据本发明的另一种典型的防反射涂层的标准。这里示出了最上的一对层与最上的第二对层的层厚度的差的频率分布,换句话说,是术语[(最上层+最上第二层)-(最上第三层+最上第四层)]的分布。因此,差异可以在-350nm和+320nm之间的宽范围内,其中排除的范围从-250nm到-150nm(区域(e))、从-50nm到+10nm(区域(f))和从+230nm到+270nm(区域(g))。
在图10中所示的最上层和最上第二层对的层厚度差的相应分布中示出了几乎全等的排除区域(g')。因此,在本发明的一个改进方案中提出,基本上不依赖于基板的折射率,在最上的一对和最上的第二对的层厚度的差中,排除了+230nm到+270nm的范围。
从获得图5、7、9的频率分布的涂层量得到的防反射涂层的层厚度的两个例子是(分别以从最下层到最上层的顺序):
示例7:8.8nm、30nm、7.1nm、116nm、87nm。
示例8:13.5nm、12.6nm、13.5nm、30nm、25nm、153nm、92nm。
图6、8和10的图示出了具有以下层厚度的两个另外的示例(同样分别以从最下层到最上层的顺序):
示例9:155nm、30nm、30nm、122nm。
示例10:25nm、15nm、147nm、13,5nm、10nm、77nm。
图5、7、9的频率分布中的两个示例的位置分别由“(7)”和“(8)”表示,并且图6、8、10中的示例的层用“(9)”、“(10)”以虚线表示。
因此,不限于具体实施例,根据本发明的一个方面,本发明的透明元件1包括透明基板3并且在该基板1上设有多层的防反射涂层5,其包括至少四个层,特别是至少五层,其中具有较高折射率的层51、53与具有较低折射率的层50、52、54交替,并且其中较高折射率的层51、53优选具有比较低折射率的层50、52、54更大的硬度,并且其中,多层的防反射涂层5的最上层60是具有较低折射率的层,并且其中对于层51-54的层厚度,适用以下特征中的至少一个:
(i)最下的一对层的层厚度在10nm至360nm的范围内,其中排除在80nm至120nm的范围内的层厚度;
(ii)最上第三界面与表面的距离在70nm和500nm之间,其中排除在100nm和120nm之间以及在380nm·(n/n(Al2O3))2到470nm·(n/n(Al2O3))2之间的至少一个范围,其中n是基板的折射率,n(Al2O3)是1.76的折射率,
(iii)最上的一对层和最上的第二对层的层厚度的差在-350nm和+320nm之间的范围内,排除+230nm到+270nm的范围。在具有1.7至1.8的折射率的基板的情况下,特别是蓝宝石基板的情况下,此外,在最上的一对层和最上的第二对层的层厚度之间有差异的情况下,可以使用-250nm至-150nm的范围,并且排除-50nm到+10nm,对应于图9中的区域(e)和(f)。
层厚度范围的特征特别适用于下述层:即波长为550nm,折射率低至1.3至1.6的范围内,优选1.45至1.5的层以及在550nm波长下的折射率高至1.8至2.3的范围内、优选1.95至2.1。
下面的附图描述了根据本发明的防反射涂层的其他特征,其基于蓝宝石和硼硅酸盐玻璃上的防反射涂层的两个层厚度数据组。
图1至14示出了四个图,其中根据本发明的四种不同类型的防反射涂层的最上层的层厚度彼此相邻地施加。在纵坐标上绘制以纳米为单位的层厚度。横坐标是对不同的层系统进行编号的连续索引。图11显示了蓝宝石上各种五层防反射涂层的最上层的层厚度。图12显示了根据本发明的防反射涂层在具有七层的蓝宝石上的层厚度。
图13显示了四个层防反射涂层的最上层的层厚度,图14显示了六层涂层的最上层的层厚度,两者都在作为基板的硼硅酸盐玻璃上。从图11至图14可以看出,最上层的层厚度在60nm和130nm之间的窄范围内,如在硼硅酸盐玻璃上的四个层防反射涂层中的单个实例可以看到的,具有明显更小的层厚度。厚度范围显然基本上与基板的类型或防反射涂层的层数无关。根据本发明的一个改进方案,因此提供了防反射涂层的最上层具有60nm至130nm范围内的上述层厚度。
图15至18示出了绘制有根据本发明的不同类型的防反射涂层的最下和具有最高折射率的层的层厚度的图。值的表示对应于图11至14。最下的较高折射率的层可以是防反射涂层5的最下或最下第二层。优选地,在较高折射率基板3中,最下层是具有较低折射率的层,因此最下第二层是较高折射率的最下层。对于较低折射率基板,例如硼硅酸盐玻璃基板,防反射涂层的最下层优选也是最下面层具有较高折射率。图15示出了在蓝宝石基板上的五层防反射涂层5的各种实施例的具有较高折射率的最下层的层厚度。图16显示了蓝宝石基板上的七层防反射涂层5的相应实例。图17和18显示了硼硅酸盐玻璃作为基板上的四个层(图17)和六层(图18)防反射涂层的最下的较高折射率的层的层厚度。类似于图5的直方图,存在有利于本发明的磨损不变性的区域和没有发现根据本发明的涂层的实例的区域。特别地,排除的层厚度范围在50nm和100nm之间以及层厚度范围在180nm和220nm之间。因此,本发明在改进方案中提供了具有较高折射率的最下层具有4nm至350nm之间的层厚度,其中排除180nm至220nm范围内和/或180nm至220nm范围内的层厚度。
以上参考图5至18的实例解释的根据本发明的防反射涂层5的实施例,对于制造透明元件1的方法或者用于设计合适的层系统特别有利,因为这些实施例在建立设计时用作限制条件,可以使用用于选择层厚度的方案。这大大减少了方案的数量,因此也减少了计算工作量。因此,在该方法的改进中提供了至少一个防反射涂层5、6,其中计算在0°光入射角的残余反射的颜色和在0°入射角的适光反射率的至少一个参数,选择为使得满足以下条件中的至少一个:
最下的一对层的层厚度在10nm至360nm的范围内,其中排除层厚度在80nm至120nm和225nm至280nm的范围内,
最上的第三界面与表面的距离在70nm和500nm之间,其中排除在100nm和120nm之间以及380nm·(n/n(Al2O3))2到470nm·(n/n(Al2O3))2中的至少一个范围,其中n是基板的折射率,n(Al2O3)是1.76的折射率,
最上的一对层和最上的第二对层的层厚度之间的差在-350nm和+320nm之间的范围内,排除+230nm到+270nm的范围。
防反射涂层的最上层的层厚度在60nm至130nm的范围内,
具有较高折射率的最下层具有4nm至350nm的层厚度,其中排除在180nm至220nm的范围内以及在180nm至220nm的范围内的层厚度。
本发明可用于对防反射涂层的机械性能有特殊要求的情况。除了作为钟表玻璃或用于钟表玻璃的放大镜的应用之外,本发明还可以用于建筑、消费电子和光学部件领域。在消费电子领域,本发明特别适用于智能手机、笔记本电脑、LCD显示器的盖玻片。
本发明不限于这些实施例,而是可以在权利要求主题的范围内进行各种变化。不同的实施例也可以彼此组合。因此,可以将防反射涂层施加到盘状基板的两侧。防反射涂层也可具有不同颜色的残余反射,例如根据图3和4的实例。

Claims (19)

1.一种透明元件(1),其包括透明基板(3)并且在所述基板(1)上具有多层的防反射涂层(5),所述多层的防反射涂层包括至少四个层,其中,具有较高折射率的层(51、53)和具有较低折射率的层(50、52、54)交替,并且其中,具有较高折射率的层(51、53)比具有较低折射率的层(50、52、54)具有更大的硬度,并且其中,多层的防反射涂层(5)的最上层(60)是具有较低折射率的层,并且其中,在给定折射率的情况下如此选择层(51-54)的厚度,使得当最上层(60)的层厚度减小10%或10nm时,取决于这两种情况中的哪一个产生了较低的剩余层厚度,使得适用以下特征中的至少一个:
-在CIE xyz颜色系统中,在最上层(54)的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,优选不大于Δx=0.03、Δy=0.03,特别优选不大于Δx=0.02、Δy=0.02,
-在层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%。
2.根据权利要求1所述的透明元件(1),其特征在于,在给定折射率的情况下如此选择所述层(51-54)的厚度,使得在CIE xyz颜色系统中,在层厚度减小10%的情况下在30°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在30°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。
3.根据权利要求1所述的透明元件(1),其特征在于,在给定折射率的情况下如此选择所述层(51-54)的厚度,使得在CIE xyz颜色系统中,在层厚度减小10%的情况下在45°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在45°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。
4.根据权利要求1所述的透明元件(1),其特征在于,在给定折射率的情况下如此选择所述层(51-54)的厚度,使得在最上层(60)的层厚度减小的情况下,使得层厚度在减小到初始层厚度的0.9倍之后,与在层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1%、特别优选不大于ΔR_ph=0.5%、非常特别优选不大于ΔR_ph=0.25%。
5.根据前一项权利要求所述的透明元件(1),其特征在于以下特征中的至少一项:
-在CIE xyz颜色系统中,在防反射涂层(5)的最上层的层厚度未减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该最上层的层厚度减小20%、优选30%、特别优选40%时在0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.0,
-在层厚度减小20%、优选30%、特别优选40%时在0°入射角的适光反射率与在该层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%,
-在CIE xyz颜色系统中,所述防反射涂层(5)在30°入射角的残余反射的颜色与在0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.02、Δy=0.02,
-在45°入射角的残余反射的颜色与在0°入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,
-在0°入射角的适光反射率小于1.5%,
-在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的反射率的最大值小于1.5%,
-在30°入射角的适光反射率与在0°入射角的适光反射率之差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
-在45°入射角的适光反射率与在0°入射角的适光反射率之差的绝对值绝对地小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
-在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内平均的平均反射率小于1.5%,
-在450nm和700nm之间的波长范围内平均的情况下,在30°入射角与0°入射角的平均反射率的差的绝对值绝对地小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
-在450nm和700nm之间的波长范围内平均的情况下,在45°入射角和0°入射角的平均反射率之间的差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
-在450nm和700nm之间的波长范围内在30°入射角和0°入射角的反射率的最大值之间的差的绝对值小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%,
-在45°入射角和0°入射角,绝对反射率的差绝对地小于0.5%、优选小于0.3%、特别优选小于0.1%。
6.根据前一项权利要求所述的透明元件(1),其特征在于以下特征中的至少一个特征:
-在0°入射角的适光反射率小于1%、优选小于0.8%,
-在30°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率与在0°入射角在450nm和700nm之间的波长范围内的平均反射率的差的绝对值小于0.1%,
-在45°入射角的适光反射率或平均反射率与在0°入射角的适光反射率的差绝对地小于0.2%,
-在0°入射角在450nm和700nm之间的范围中平均的平均反射率小于1.0%。
7.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,所述基板(3)是蓝宝石基板。
8.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,所述基板(3)具有高于1.65的折射率,并且所述防反射涂层(5)具有至少五个交替的具有较低折射率和具有较高折射率的层(50-54)的序列,其中最下层(50)是具有较低折射率的层。
9.根据前一项权利要求所述的透明元件,其特征在于,根据第一种情况,针对所述防反射涂层(5)的层(50、51、52、53、54)的层厚度d1、d2、d3、d4、d5适用:
基板3上的第一层、即最下层(50)的厚度d1为5nm-60nm,
第二层(51)的厚度d2为5nm-50nm,
第三层(52)的厚度d3为10nm-200nm,
第四层(53)的厚度d4为100nm-200nm,
第五层、即最上层(54)的厚度d5为70nm-120nm,
或根据第二种情况适用:
基板3上的第一层、即最下层(50)的厚度d1为5nm-60nm,
第二层(51)的厚度d2为30nm-200nm,
第三层(52)的厚度d3为10nm-200nm,
第四层(53)的厚度d4为150nm-300nm,
第五层、即最上层(54)的厚度d5为70nm-120nm,
其中,在两种情况下针对层厚度还适用:
D=85nm+1.7*d1+1.1*d2–0.9*d3+0.0138*(d3-60nm)2,其中,D表示第四层(53)的层厚度d4的值,其偏差为至多±15%、优选至多±10%、特别优选至多±5%。
10.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,具有较高折射率的层(51、53)由材料氧化铝(Al2O3)、氮化物或氮氧化物中的至少一种制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,所述防反射涂层(5)具有最多十二、优选最多十层。
12.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其中,在550nm波长处具有较低折射率的层的折射率在1.3至1.6的范围内,并且具有较高折射率的层的折射率在1.8至2.3的范围内,其特征在于,针对所述层51-54的层厚度适用以下特征中的至少一个:
(i)最下的一对层的层厚度在10nm至360nm的范围内,其中排除在80nm至120nm和225nm至280nm的范围内的层厚度,
(ii)最上的第三界面与表面的距离在70nm和500nm之间,其中排除在100nm和120nm之间以及在380nm·(n/n(Al2O3))2到470nm·(n/n(Al2O3))2之间的至少一个范围,其中n是基板的折射率,并且n(Al2O3)的折射率是1.76,
(iii)最上的一对层和最上的第二对层的层厚度的差在-350nm和+320nm之间的范围内,其中排除+230nm到+270nm的范围。
13.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,所述防反射涂层的最上层的层厚度在60nm至130nm的范围内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其特征在于,具有较高折射率的最下层具有4nm和350nm之间的层厚度,其中排除在180nm和220nm之间的范围内以及在180nm和220nm之间的范围内的层厚度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的透明元件(1),其被构造成钟表玻璃或钟表玻璃的放大镜。
16.用于制造透明元件(1)的方法,所述方法具有以下步骤:
-对于至少一对防反射涂层(5、6),所述防反射涂层包括至少四层,其中具有较高折射率的层(51、53)与具有较低折射率的层(50、52、54)彼此交替,其中,具有较高折射率的层(51、53)比具有较低折射率的层(50、52、54)具有更大的硬度,并且其中,多层的防反射涂层(5)的最上层(60)是具有较低折射率的层,在考虑所述基板(3)的折射率的情况下,计算以下参数中的至少一个参数:
-在0°光入射角的残余反射的颜色;和
-在0°入射角的适光反射率;
其中,两个防反射涂层仅在最上层(60)的层厚度方面不同,使得一个防反射涂层(6)中的层厚度与另一个防反射涂层(5)的层厚度相比减少为至少0.9倍,并且检查是否针对两个防反射涂层(5、6)都满足以下条件中的至少一个条件:
-在CIE xyz颜色系统中,在最上层(60)的层厚度减小的情况下在0°入射角的残余反射的颜色与在该层厚度未减小的情况下在0°光入射角的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,
-在所述最上层(60)的层厚度减小的情况下在0°入射角的适光反射率与在该层厚度未减小的情况下在0°入射角的适光反射率相差不大于ΔR_ph=1.5%,并且其中,在不能满足对于第一对的条件时,对于至少另一对计算残余反射的颜色和适光反射率参数,并且再次检查至少一个条件,并且其中,具有较厚的最上层(60)的层序列从满足至少一个条件的一对防反射涂层中被选出,并且其中,将具有所选择的层序列的防反射涂层(5)沉积在基板(3)上。
17.根据前一项权利要求所述的方法,其特征在于,在多对的情况下,检查在0°入射角的残余反射的颜色的差异或在0°入射角的适光反射率的差异的条件,并且在所研究的对的情况下,选择用于沉积的层系统,其中存在在0°光入射角的残余反射的颜色的最小差异和/或在0°光入射角的适光反射率的最小差异,并且然后沉积该层系统。
18.根据前两项权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,如此选择防反射涂层(5),使得
-在CIE xyz颜色系统中,在30°入射角的一对的两个防反射涂层(5、6)的残余反射的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05,或者
-在CIE xyz颜色系统中,在45°入射角的一对的两个防反射涂层(5、6)的残余反射的颜色相差不大于Δx=0.05、Δy=0.05。
19.根据前三项权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,如此选择防反射涂层(5、6)中的至少一个,对于该至少一个防反射涂层计算在0°光入射角的残余反射的颜色和在0°入射角的适光反射率中的至少一个参数,使得满足以下条件中的至少一个条件:
-最下的一对层的层厚度在10nm至360nm的范围内,其中排除在80nm至120nm和225nm至280nm的范围内的层厚度,
-最上的第三界面与表面的距离在70nm和500nm之间,其中排除在100nm和120nm之间以及380nm·(n/n(Al2O3))2到470nm·(n/n(Al2O3))2之间的范围中的至少一个范围,其中n是基板的折射率,并且n(Al2O3)的折射率是1.76,
-最上的一对层和最上的第二对层的层厚度之间的差在-350nm和+320nm之间的范围内,其中排除+230nm到+270nm的范围,
-防反射涂层的最上层的层厚度在60nm至130nm的范围内,
-具有较高折射率的最下层具有4nm和350nm之间的层厚度,其中排除在180nm至220nm之间的范围内以及在180nm至220nm之间的范围内的层厚度。
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