CN110794584A - 具有两个涂覆层分组的光学层状复合材料及其在增强现实中的应用 - Google Patents

具有两个涂覆层分组的光学层状复合材料及其在增强现实中的应用 Download PDF

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Abstract

一般而言，本发明涉及一种光学层状复合材料，特别是用于增强现实设备中。特别地，本发明涉及光学层状复合材料及其制备方法，包含该光学层状复合材料的设备及其制备方法，以及光学层状复合材料在增强现实设备中的用途。本发明涉及一种光学层状复合材料，包括：i.)具有正面、背面、正面和背面之间的厚度ds以及折射率ns的衬底。ii.)涂覆在正面上的涂层，该涂层具有2个区域，2个区域是区域A和区域B，其中区域A由一个或多个涂覆层构成，每个涂覆层满足标准i.)和ii.)中的一个或两个：i.)厚度低于5nm，ii.)折射率为1.6或更高；其中区域B由一个或多个涂覆层构成，每个涂覆层满足标准iii.)和iv.)中的一个或两个：iii.)厚度低于5nm，iv.)折射率低于1.6。

Description

具有两个涂覆层分组的光学层状复合材料及其在增强现实中 的应用
技术领域
一般而言，本发明涉及一种光学层状复合材料，特别是其用于增强现实设备中。特别地，本发明涉及光学层状复合材料及其制备方法，包含该光学层状复合材料的设备及其制备方法，以及光学层状复合材料在增强现实设备中的用途。
背景技术
增强现实是一个高活动技术领域，服务于娱乐、医疗、教育、建筑和运输等一系列使用领域，仅举几例。与虚拟现实的相关领域相比，增强现实主要集中在多媒体信息与真实世界感官输入的紧密集成上，通常通过选择性地将数字图像叠加到眼镜窗口上。技术挑战源于同时要求良好的真实世界图像、良好的重叠图像以及良好的可佩戴性。在国际专利申请号2017/176861A1中呈现了对增强现实设备的一个方法。该文献教导了一种系统，其中重叠的图像被耦合到可穿戴屏幕中并在横向方向上传播。对于改进的用于增强现实的设备仍然存在需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中与增强现实设备相关的至少一个挑战，特别是关于图像在光学体中的传播，特别是关于图像在具有高折射率的光学体中的传播。
本发明的一个目的是当图像在光学体中，特别是在具有高折射率的光学体中沿横向方向传播时增加图像传输。
本发明的一个目的是改善增强现实设备中的色彩保真度。
本发明的一个目的是提供一种设备，其中图像的横向传播得到改善，同时对于纵向入射光，特别是在具有高折射率的光学体中实现良好的抗反射特性。
本发明的一个目的是提供一种重量减轻且光学性能良好的增强现实设备。
通过本发明的实施方案作出贡献以至少部分地克服上述目的中的至少一个。在下文中，第X实施方案编号表示为|X|。
|1|一种光学层状复合材料，其包括
i.)具有正面、背面、正面和背面之间的厚度ds以及折射率ns的衬底。
ii.)涂覆在正面上的涂层，该涂层具有2个区域，该2个区域是区域A和区域B，
其中区域A由一个或多个涂覆层组成，每个涂覆层满足标准i.)和ii.)中的一个或两个：
i.)厚度低于5nm，
ii.)折射率为1.6或更高，
其中区域B由一个或多个涂覆层构成，每个涂覆层满足标准iii.)和iv.)中的一个或两个：
iii.)厚度低于5nm，
iv.)折射率低于1.6。
|2|根据实施方案|1|的光学层状复合材料，其中区域A比区域B更靠近衬底。
|3|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中区域A的涂覆层的平均折射率按厚度加权在1.7至2.5的范围内，优选在1.8至2.4的范围内，更优选在1.9到2.3的范围内。
|4|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中区域A的涂覆层的平均折射率按厚度加权为至少1.7至2.3，优选至少1.8，更优选至少1.9。
|5|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中区域A的涂覆层的平均折射率最高至2.5，优选最高至2.4，更优选最高至2.3。
|6|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中所述区域A具有比区域B更大的厚度。
|7|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中距离正面最远的厚度大于5nm的涂覆层具有低于1.6的折射率。
|8|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中所述涂层包含涂覆层，所述涂覆层的厚度为1至600nm，优选为5至400nm，更优选为8至300nm，更优选10-200nm。
|9|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中所述涂层包含厚度为至多600nm，优选至多400nm，更优选至多300nm，更优选至多200nm的涂覆层。
|10|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中所述涂层包含厚度为至少1nm，优选至少5nm，更优选至少8nm，更优选至少10nm的涂覆层。
|11|根据前述实施方案中任一项所述的层状复合材料，其中所述衬底的折射率为1.6或更高，优选为1.65或更高，更优选为1.7或更高。在该实施方案的一个方面，衬底的折射率为1.6-2.4，更优选为1.65-2.35，最优选为1.7-2.3。在该实施方案的一个方面，衬底的折射率为至多2.4，优选至多2.35，更优选至多2.3。
|12|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述衬底的折射率为1.6或更高，优选为1.65或更高，更优选为1.7或更高。在该实施方案的一个方面，衬底的折射率指数为1.6-2.4，更优选为1.65-2.35，最优选为1.7-2.3。在该实施方案的一个方面，衬底的折射率为至多2.4，优选至多2.35，更优选至多2.3。
|13|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中满足以下一个或多个：
i.)厚度ds的范围为10-1500μm，更优选10-1000μm，更优选10-500μm，更优选20-450μm，更多优选30-400μm；或者
厚度ds为至少10μm，优选至少20μm，更优选至少30μm；或者
厚度ds最高至1500μm，更优选最高至1000μm，更优选最高至500μm，更优选最高至450μm，更优选最高至400μm；或者
ii.)曲率半径大于600mm，优选大于800mm，更优选大于1100mm；
iii.)垂直于正面测量的面内光学损耗为至多20％，优选至多15％，更优选至多10％；
iv.)衬底的表面粗糙度小于5nm，优选小于3nm，更优选小于2nm；
v.)涂层的表面粗糙度小于5nm，优选小于3nm，更优选小于2nm；
vi.)总厚度变化小于5μm，优选小于4μm，更优选小于3μm，更优选小于2μm。
vii.)75％的正面上的最大局部厚度变化小于5μm，优选小于4μm，更优选小于3μm，更优选小于2μm。
viii.)翘曲小于350μm，优选翘曲小于300μm，更优选翘曲小于250μm
ix.)弓形畸变量小于300μm，优选弓形畸变量小于250μm，更优选弓形畸变量小于200μm。
在该实施方案的一些独立方面中，至少满足以下特征组合：ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+i.),ix.)+viii.)+vi.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+v.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+iv.),ix.)+viii.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+iii.),ix.)+viii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+ii.),ix.)+viii.)+i.),ix.)+viii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+i.),ix.)+vii.)+vi.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+i.),i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|14|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率为1.70至2.60，优选为1.80至2.60，更优选为1.90至2.50，更优选为1.95至2.45的涂覆层。
|15|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率为至少1.70，优选至少1.80，更优选至少1.90，更优选至少1.95的涂覆层。
|16|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率最高至2.60，优选最高至2.50，更优选最高至2.45的涂覆层。
|17|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率为1.37-1.60，优选1.37-1.55，更优选1.38-1.50的涂覆层。
|18|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率为至少1.37，更优选至少1.38的涂覆层。
|19|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含折射率最高至1.60，优选最高至1.55，更优选最高至1.50的涂覆层。
|20|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含由无机材料制成的涂覆层。
|21|根据实施方式20所述的光学层状复合材料，其中，无机材料包含电负性低于2，优选高于1.2的第一元素，和电负性高于2的其他元素。电负性优选根据鲍林法(Paulingmethod)。
|22|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述涂层包含涂覆层，所述涂覆层由选自SiO2、MgF2和包含SiO2和另外的氧化物的混合氧化物组成的组中的材料制成。在上下文中，优选的混合氧化物包含SiO2和Al2O3。在上下文中，优选的混合氧化物包含50至98重量％，更优选60至95重量％，更优选70至93重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含至多98重量％，更优选至多95重量％，更优选最高至93重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含至少50重量％，更优选至少60重量％，更优选至少70重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含50至98重量％，更优选60至95重量％，更优选70至93重量％的SiO2和2至50重量％，更优选5至40重量％，更优选7至30重量％的Al2O3。
|23|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中涂层包括由选自以下组成的组中的材料制成的涂覆层：Si3N4、ZrO2、Ta2O5、HfO2、Nb2O5、TiO2、SnO2、氧化铟锡、ZnO2、AlN、包含其中至少一种的混合氧化物、包含其中至少一种的混合氮化物和包含其中至少一种的混合氮氧化物；优选地，由选自ZrO2、Ta2O5、HfO2、Nb2O5、TiO2的材料和包含其中至少一种的混合氧化物组成的组中的材料制成。在该实施方案的一个方面，涂覆层由ZrO2或HfO2制成，优选由ZrO2制成。在该实施方案的一个方面，涂覆层由ZrO2、TiO2或Nb2O5制成，优选由TiO2或Nb2O5制成。优选的混合氧化物是TiO2/SiO2；Nb2O5/SiO2和ZrO2/Y2O3。优选的混合的氮化物是AlSiN。优选的混合氮氧化物是AlSiON。
|24|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述衬底选自玻璃、聚合物、电光陶瓷(optoceramics)或晶体。
|25|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述衬底选自由以下组成的组中：磷酸铌玻璃、硼酸镧玻璃、氧化铋玻璃、硅酸盐基玻璃。
|26|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其包括用于将光耦合到光学层状复合材料中或从光学层状复合材料中解耦的装置。
|27|根据实施方案|26|所述的光学层状复合材料，其中用于耦合光的装置具有在1mm2至100mm2范围内，优选在5至80mm2范围内，更优选在10至60mm2范围内的耦合表面积。
|28|实施方案|26|或者|27|所述的光学层状复合材料，其中用于耦合光的装置具有至少1mm2，优选至少5mm2，更优选至少10mm2的耦合表面积。
|29|实施方案|26|至|28|中任一项所述的光学层状复合材料，其中用于耦合光的装置的耦合表面积为最大100mm2，优选为最大80mm2，更优选为最大60mm2。
|30|实施方案|26|至|29|中任一项所述的光学层状复合材料，其中布置和调整用于耦合的装置以将光耦合到光学层状复合材料中，以横向于法线向量传播到正面。
|31|实施方案|26|至|30|中任一项所述的光学层状复合材料，其中布置和调整耦合装置以使光偏离至少30偏，或至少90至，或至少135少的角度。该角度可以最高至180。。
|32|实施方案|26|至|31|中任一项所述的光学层状复合材料，其中光学层状复合材料包括用于耦合光的装置和用于将光解耦的装置，其中耦合的光的行进方向与解耦的光的行进方向之间的角度为至少30角，或至少90至，或至少135少。该角度可以最高至180度。
|33|实施方案|26|至|32|中任一项所述的光学层状复合材料，其中光学层状复合材料包括用于在第一表面积上耦合光的装置和用于在另外的表面积上将光解耦的装置，其中第一表面积小于另外的表面积。另外的表面积优选为第一表面积的至少2倍，更优选为至少5倍，更优选为至少10倍。
|34|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中光学层状复合材料是晶片。
|35|根据实施方案|34|所述的光学层状复合材料，其中满足以下标准中的一个或多个或全部：
i.)正面的表面积为0.010至0.500m2，优选为0.013至0.200m2，更优选为0.017至0.100m2；或者
正面的表面积为至少0.010m2，优选至少0.013m2，更优选至少0.017m2；或者
正面的表面积最大为0.500m2，优选最大为0.200m2，更优选最大为0.100m2；
ii.)厚度ds为10至1500μm，更优选为10至1000μm，更优选为10至500μm，更优选为20至450μm，更多优选为30至400μm；
iii.)厚度ds为10至1500μm，更优选为10至1000μm，更优选为10至500μm，更优选为20至450μm，更多优选为30至400μm；或者
厚度ds为至少10μm，更优选为至少20μm，更优选为至少30μm；
厚度ds最高至1500μm，更优选最高至1000μm，更优选最高至500μm，更优选最高至450μm，更优选最高至400μm；
iv.)曲率半径大于600mm，优选大于800mm，更优选大于1100mm；
v.)垂直于正面测量的面内光学损耗为至多20％，优选至多15％，更优选至多10％；
vi.)衬底的表面粗糙度小于5nm，优选小于3nm，更优选小于2nm；
vii.)涂层的表面粗糙度小于5nm，优选小于3nm，更优选小于2nm；
viii.)总厚度变化小于5μm，优选小于4μm，更优选小于3μm，更优选小于2μm；
ix.)75％的正面上的最大局部厚度变化小于5μm，优选小于4μm，更优选小于3μm，更优选小于2μm；
x.)翘曲小于350μm，优选翘曲小于300μm，更优选翘曲小于250μm；
xi.)弓形畸变量小于300μm，优选弓形畸变量小于250μm，更优选弓形畸变量小于200μm；
xii.)圆形。
在该实施方案的一些独立方面中，至少满足以下特征组合：ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+v.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+vi.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+v.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iv.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+iii.),ix.)+viii.)+vii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.)+ii.),ix.)+viii.)+vii.)+i.),ix.)+viii.)+vii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+v.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iv.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+iii.),ix.)+viii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+vi.)+ii.),ix.)+viii.)+vi.)+i.),ix.)+viii.)+vi.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iv.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+iii.),ix.)+viii.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+v.)+ii.),ix.)+viii.)+v.)+i.),ix.)+viii.)+v.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+iii.),ix.)+viii.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iv.)+ii.),ix.)+viii.)+iv.)+i.),ix.)+viii.)+iv.),ix.)+viii.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+iii.)+ii.),ix.)+viii.)+iii.)+i.),ix.)+viii.)+iii.),ix.)+viii.)+ii.)+i.),ix.)+viii.)+ii.),ix.)+viii.)+i.),ix.)+viii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iv.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+v.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+v.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iv.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+iii.),ix.)+vii.)+vi.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+vi.)+ii.),ix.)+vii.)+vi.)+i.),ix.)+vii.)+vi.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+iii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iv.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iv.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.)+i.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+ii.),ix.)+vii.)+v.)+iii.)+i.),i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|36|根据前述实施方案中任一项所述的光学层状复合材料，其中将另外的涂层涂覆到背面。
|37|包含根据前述实施方案中任一项所述的一个或多个层状复合材料的设备。优选的设备是增强现实设备。优选的设备是护目镜、眼镜或平视显示器。
|38|根据实施方案37所述的设备，其包含实施方案|1|至|36|中任一项所述的x个层状复合材料的分组，x是至少为2的整数；
其中x个层状复合材料以堆叠的方式布置，它们的正面是平行的并且在相同的方向上取向，并且其中在正面与相邻的背面的每一配对之间存在由折射率低于1.3的材料制成的间隔区域。在该实施方案的一个方面，间隔区域由气体，优选空气制成。在该实施方案的一个方面，x优选在2至20的范围内，更优选在2至15的范围内，更优选在2至10的范围内。在该实施方案的一个方面，x优选至少为2。在该实施方案的一个方面，x为至多20，更优选至多15，更优选至多10。x的优选值为3。
|39|根据实施方案|37|或|38|所述的设备，其包括光源，将该光源布置并适于将光引入光学层状复合材料中。
|40|制备光学层状复合材料的方法，其包括以下步骤：
i.)提供具有正面和背面的衬底；
ii.)通过物理气相沉积，优选通过氧化物理气相沉积将一个或多个涂覆层涂覆到正面。
|41|制造增强现实设备的方法，其包括以下步骤：
i.)提供根据实施方案|34|或|35|所述的晶片；
ii.)减小正面的表面积以获得部分；
iii.)在增强现实设备中提供该部分作为观看屏幕。
|42|根据实施方案|1|至|36|中任一项所述的光学层状复合材料在增强现实设备中的用途。优选的设备是护目镜、眼镜或平视显示器。
|43|具有折射率至少1.7的第一区域和折射率低于1.7的另一区域的涂层的用途，其用于改善图像在衬底中的横向传播。
折射率
在具有均匀折射率的主体的情况下，主体的折射率优选为制造它的材料的折射率。
在具有不均匀折射率的主体的情况下，主体的有效折射率优选地是具有均匀折射率的相同厚度的主体所需的折射率，从而对在与正面成法向的方向上通过该主体的光带来相同的折射水平。在横向延伸上存在不均匀性的情况下，有效折射率是横向延伸的算术平均值。
厚度
衬底、衬底层、涂层和涂覆层的厚度优选在垂直于正面的方向上测量。衬底、衬底层、涂层和涂覆层的厚度优选在正面的法线方向上测量。
在主体的横向延伸范围的厚度变化的情况下，厚度优选地是横向延伸范围上的厚度的算术平均值。
光学层状复合材料
适应和调整优选的光学层状复合材料以传播光，优选传播图像。优选的光学层状复合材料适合于垂直于其正面传播光，优选传播图像，优选真实世界图像。优选的光学层状复合材料适合于横向于其正面传播光，优选传播图像，优选重叠图像。
在一个实施方案中，优选地，真实世界图像和重叠图像至少部分地重叠。可以在从光学层状复合材料的偏离背面的观察表面处(例如在眼睛处)观察到这种重叠。
重叠图像优选地是生成的图像。优选地，由本发明的设备产生重叠图像。重叠图像优选地由受控光源产生。
光学层状复合材料包括衬底和涂层。衬底的厚度优选为涂层厚度的至少20倍，更优选至少50倍，更优选至少100倍。衬底的厚度优选最高至涂层厚度的15,000倍，更优选最高至涂层厚度的5,000倍，更优选最高至涂层厚度的2,000倍。涂层厚度与衬底厚度之比优选为1:20至1:15,000，更优选为1:50至1:5,000，更优选为1:100至1:2,000。
优选的光学层状复合材料是分层的。优选的光学层状复合材料具有最小的笛卡尔尺寸，其小于下一个最小笛卡尔尺寸的宽度的一半。最小笛卡尔尺寸与下一个最小笛卡尔尺寸的比率优选地在1:1000至1:2的范围内，更优选地在1:1000至1:10的范围内，更优选地在1:1000至1:100的范围内。下一个最小的笛卡尔尺寸优选为最小笛卡尔尺寸的至少2倍，优选至少10倍，更优选至少100倍。下一个最小的笛卡尔尺寸优选地是最小笛卡尔尺寸的1000倍。下一个最小的笛卡尔尺寸可能是最小笛卡尔尺寸的10000倍。
在一个实施方案中，优选的光学层状复合材料的长宽比为2至1000，更优选10至1000，更优选100至1000。在一个实施方案中，优选的光学层状复合材料具有多达1000的长宽比。在一个实施方案中，优选的光学层状复合材料具有至少2，更优选至少10，更优选至少100的长宽比。长宽比可以最高至10000。
优选的层状光学层状复合材料适用于光的横向传播，优选重叠图像的横向传播。优选的分层的光学层状复合材料适用于光的横向传播。
光学层状复合材料的厚度优选在10至1500μm，更优选10至1000μm，更优选10至500μm，更优选20至450μm，更优选30至400μm的范围内。
光学层状复合材料的优选厚度为至多1500μm，更优选至多1000μm，更优选至多500μm，更优选至多450μm，更优选至多400μm。
光学层状复合材料的优选厚度为至少10μm，更优选至少20μm，更优选至少30μm。
光学层状复合材料优选适用于设备，优选为增强现实设备。设备可包括一个或多个光学层状复合材料。
取向
衬底具有正面和背面。正面和背面优选平行，法线变化小于15°，更优选小于10°，更优选小于5°。在透过正面的法线在背面上的点处测量背面的法线。
衬底的正面限定主方向。主方向优选为正面几何中心的正面法线。在本文中，主方向不同地称为“正面的法线”和“垂直于正面”。如本文中所使用的，术语“纵向”是指与主方向平行或反平行的方向。平行于法线或纵向的方向与法线之间优选小于45°，更优选小于30°，更优选小于10°，更优选小于5°。在分层或平面衬底的情况下，纵向传播对应于穿过最小笛卡尔尺寸行进。
正面限定了一个平面。该平面优选垂直于正面的法线。本公开中使用的术语“横向”、“侧向(lateral)”或“面内(in plane)”是指垂直于正面的法线平行于平面的方向。垂直于法线的方向、横向、侧向或面内与法线之间优选地大于45°，更优选大于60°，更优选小于80°，更优选小于85°。在分层或平面衬底的情况下，横向、侧向或面内传播对应于在分层或平面延伸内行进。
在设备的上下文中，优选地是增强现实设备，优选的是，将光学层状复合材料取向使得背面朝向使用者并且正面朝向真实世界。
在本公开的某些实施方案中，涂层不仅涂覆到正面，而且还涂覆到背面。在这种情况下，与背面上的涂层相关的主方向类似地根据背面来限定。
衬底
优选的衬底适合于传播图像，优选同时传播一个以上的图像。优选的衬底适合于传播真实世界的图像。优选的衬底适合于重叠图像的传播。
优选的衬底是分层的。优选的衬底具有最小的笛卡尔尺寸，该尺寸小于下一个最小笛卡尔尺寸的宽度的一半。最小笛卡尔尺寸与下一个最小笛卡尔尺寸的比率优选地在1:1000至1:2的范围内，更优选地在1:1000至1:10的范围内，更优选地在1:1000至1:100的范围内。下一个最小笛卡尔尺寸优选为最小笛卡尔尺寸的至少2倍，优选至少10倍，更优选至少100倍。下一个最小的笛卡尔尺寸优选地是最小笛卡尔尺寸的至多1000倍。下一个最小的笛卡尔尺寸可能是最小笛卡尔尺寸的10000倍。
在一个实施方案中，优选的衬底的长宽比为2至1000，更优选10至1000，更优选100至1000。在一个实施方案中，优选的衬底具有的长宽比为最高至1000。在一个实施方案中，优选的衬底具有至少2，更优选至少10，更优选至少100的长宽比。长宽比可以最高至10000。
优选的分层衬底适合于光的横向传播，优选重叠图像的横向传播。优选的分层衬底适合于光的横向传播。
衬底的优选厚度为10至1500μm，更优选10至1000μm，更优选10至500μm，更优选20至450μm，更优选在30至400μm。
衬底的优选厚度为至多1500μm，更优选至多1000μm，更优选至多500μm，更优选至多450μm，更优选至多400μm。
衬底的优选厚度为至少10μm，更优选至少20μm，更优选至少30μm。
在一个实施方案中，衬底的折射率为至少1.60，优选至少1.65，更优选至少1.70。在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为至少1.60，优选至少1.65，更优选至少1.70。在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为至少1.60，优选至少1.65，更优选至少1.70。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.60至2.40，优选为1.65至2.35，更优选为1.70至2.30。在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.60至2.40，优选1.65至2.35，更优选1.70至2.30。在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.60至2.40，优选1.65至2.35，更优选1.70至2.30。
在一个实施方案中，衬底的折射率最高至2.40，优选最高至2.35，更优选最高至2.30。在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为至多2.40，优选至多2.35，更优选至多2.30。在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率最高至2.40，优选最高至2.35，更优选最高至2.30。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.65至1.75。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.70至1.80。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.75至1.85。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.80至1.90。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.85至1.95。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.90至2.00。
在一个实施方案中，衬底的折射率为1.95至2.05。
在一个实施方案中，衬底的折射率为2.00至2.10。
在一个实施方案中，衬底的折射率为2.05至2.15。
在一个实施方案中，衬底的折射率为2.10至2.20。
在一个实施方案中，衬底的折射率为2.15至2.25。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.65至1.75。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.70至1.80。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.75至1.85。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.80至1.90。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.85至1.95。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.90至2.00。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为1.95至2.05。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为2.00至2.10。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为2.05至2.15。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为2.10至2.20。
在一个实施方案中，衬底在550nm下测量的折射率为2.15至2.25。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.65至1.75。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.70至1.80。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.75至1.85。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.80至1.90。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.85至1.95。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.90至2.00。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为1.95至2.05。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为2.00至2.10。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为2.05至2.15。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为2.10至2.20。
在一个实施方案中，衬底在589nm下测量的折射率为2.15至2.25。
优选的衬底可以由单个衬底层组成，或者可以由两个或更多个衬底层组成，优选由单个衬底层组成。
在单个衬底层的情况下，衬底可具有均相化学组成或非均相化学组成，优选均相化学组成。在单个衬底层的情况下，衬底可以具有均匀的折射率或非均匀的折射率，优选均匀的折射率。在非均匀的折射率的情况下，上面公开的优选范围优选适用于有效折射率。
在多于一个衬底层的情况下，每个衬底层可以具有均相化学组成或非均相化学组成，优选均相化学组成。在多于一个衬底层的情况下，上面公开的优选范围优选地适用于整个衬底的平均折射率。在多于一个衬底层的情况下，每个衬底层可以具有均匀的折射率或非均匀的折射率，优选均匀的折射率。在非均匀折射率的情况下，上面公开的优选范围优选适用于每层的平均折射率。
优选选择用于衬底的优选材料的化学组成以满足一个或多个上述物理要求。
用于衬底的优选材料是玻璃或聚合物，优选玻璃。
通过阿贝图分类的优选玻璃是折射率为1.6或更高的玻璃，例如致密燧石玻璃、镧燧石玻璃、致密镧燧石玻璃、钡燧石玻璃、致密钡燧石玻璃、致密冕玻璃、镧冕玻璃、超致密冕玻璃。
在一个实施方案中，用于衬底的优选玻璃是磷酸铌玻璃。
在一个实施方案中，用于衬底的优选玻璃是硼酸镧玻璃。
在一个实施方案中，用于衬底的优选玻璃是氧化铋玻璃。
在一个实施方案中，用于衬底的优选玻璃是硅酸盐基玻璃。
优选的玻璃组包括选自以下组成的组中的一种或多种：磷酸铌玻璃、硼酸镧玻璃、氧化铋玻璃、硅酸盐玻璃，而硅酸盐玻璃优选含有TiO2、La2O3、Bi2O3、Gd2O3、Nb2O5、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、WO3、GeO2、Ga2O3、ZrO2、BaO、SrO、ZnO、Cs2O和PbO中的一种或多种。
优选的硅酸盐基玻璃包含至少30重量％的SiO2，优选至少40重量％的SiO2，更优选至少50重量％的SiO2。优选的硅酸盐玻璃包含至多80重量％的SiO2，更优选至多70重量％的SiO2，更优选至多60重量％的SiO2。优选的硅酸盐基玻璃包含30至80重量％的SiO2，更优选40至70重量％的SiO2，更优选50至60％重量％的SiO2。优选的硅酸盐基玻璃包括选自以下组成的组中的一种或多种：TiO2、La2O3、Bi2O3、Gd2O3、Nb2O5、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、WO3、GeO2、Ga2O3、ZrO2、BaO、SrO、ZnO、Cs2O和PbO，优选其总量至少为20重量％，更优选至少30重量％，更优选至少40重量％，更优选至少50重量％。优选的硅酸盐基玻璃可包含选自以下组成的组中的一种或多种：TiO2、La2O3、Bi2O3、Gd2O3、Nb2O5、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、WO3、GeO2、Ga2O3、ZrO2、BaO、SrO、ZnO、Cs2O和PbO，其总量最高至70重量％。
在一个实施方案中，优选的玻璃可从SCHOTT(肖特)以下列名称之一商购获得：N-SF66、P-SF67、P-SF68、N-BASF64、N-SF1、N-SF6、N-SF8、N-SF15和N-SF57、来自Sumita的名称为K-PSFn214、来自OHARA的名称为L-BBH1、以及HOYA TaFD55。
在本上下文中，优选的聚合物是塑料。
本文中优选的聚合物是聚碳酸酯(PC)，例如
Figure BDA0002152971000000421
或
Figure BDA0002152971000000422
聚苯乙烯(PS)，例如或
Figure BDA0002152971000000424
丙烯酸聚合物(PMMA)，例如
Figure BDA0002152971000000425
Figure BDA0002152971000000426
或
Figure BDA0002152971000000427
聚醚酰亚胺(PEI)，例如
Figure BDA0002152971000000428
或
Figure BDA0002152971000000429
聚氨酯(PU)，例如
Figure BDA00021529710000004210
环烯烃共聚物(COC)，例如
Figure BDA00021529710000004211
环烯烃聚合物(COP)，例如
Figure BDA00021529710000004212
或聚酯，例如OKP4和OKP4HP；聚醚砜(PES)，例如和
Figure BDA00021529710000004215
一种优选的聚合物材料是聚碳酸烯丙基二甘醇酯(例如CR-39)。一种优选的聚合物材料是基于氨基甲酸酯的。
优选的电光陶瓷是钇铝石榴石(YAG，Y3Al5O12)及其变体、镥铝石榴石(LuAG)、具有立方烧绿石结构或如DE 10 2007 022 048A1中所述的萤石结构的电光陶瓷或硫化锌。
优选的晶体是蓝宝石、锐钛矿、金红石、金刚石、硫化锌和尖晶石。
涂层
优选的涂层适合于减少入射在光学层状复合材料上的光的反射。在涂层涂覆到正面的情况下，涂层适合于减少正面的光反射。在涂层涂覆到背面的情况下，涂层适合于减少背面处的光反射。
优选的涂层减少了衬底中光传播的损耗，优选地减少了衬底中光的横向传播的损耗。
优选的涂覆层是分层或平面的。涂层优选在平行于衬底平面的平面中延伸。
涂层优选涂覆正面面积的至少80％，优选至少90％，更优选至少95％，更优选至少99％，最优选是全部正面。
涂层包含一个或多个涂覆层。优选地，将涂层制成涂覆层的堆叠，优选布置成共面叠层的堆叠。
优选地，涂层的厚度在正面法线上确定。
优选的涂层产生低反射率区域。
优选的低反射率区域在450-650nm的范围内。对于，450至650nm范围内的最大反射率优选不超过未涂覆衬底的450至650nm范围内的最大反射率的50％，优选不超过40％，更优选不超过30％。
450至650nm范围内的最大反射率优选小于5％，优选小于4％，更优选小于3％，更优选小于2％，更优选小于1.5％，更多优选小于1.1％。
优选的低反射率区域覆盖宽的波长范围。优选地，存在宽度为至少175nm，更优选至少200nm，更优选至少225nm，更优选至少250nm的区域，其中最大反射率减去最小反射率小于1％。
优选的低反射率区域是平的。450至650nm范围内的最大反射率减去450至650hm范围内的最小反射率优选小于1.5％，更优选小于1.0％，最优选小于0.8％。
优选的涂层是无定形的。优选的涂层由无定形材料制成。优选的涂层是非结晶的。优选的涂层不具有长程有序。优选的涂层不表现出柱状生长。优选的涂层不表现出多孔生长。优选的涂层不表现出纹理化生长。优选的涂层具有不超过25体积％，优选不超过10体积％，更优选不超过5体积％的结晶含量。在该实施方案的一个方面，涂层不含结晶材料。在该实施方案的一个方面，涂层不含任何柱状生长。在该实施方案的一个方面，涂层不含任何多孔生长。在该实施方案的一个方面，涂层不含任何纹理化生长。柱状生长的存在和纹理化生长的存在各自优选通过使用扫描电子显微镜检查横截面切割表面来确定。结晶材料的存在优选通过拉曼光谱法测定。
涂覆层
涂层包含2个或更多个涂覆层。涂覆层优选堆叠布置，每个涂覆层平行于正面。
优选的涂覆层具有化学组成，该化学组成要么在其内部不发生变化，要么在其内部平稳且连续地变化，优选地在其内部不发送变化。优选的涂覆层或者具有均相的化学组成或者具有平稳且连续变化的化学组成，优选均相的化学组成。优选的涂覆层具有这样的化学组成，其中元素的最大局部重量％小于该元素的最小局部重量％的1.2倍，优选小于1.1倍，更优选小于1.05倍。优选地，这适用于每个元素。
优选的涂覆层具有的折射率要么在其内部不发生变化，要么在其内部平稳且连续地变化，优选地在其内部不发送变化。优选的涂覆层或者具有均匀的折射率或者具有平稳且连续变化的折射率，优选具有均匀的折射率。优选的涂覆层的最大局部折射率小于最小局部折射率的1.2倍，优选小于1.1倍，更优选小于1.05倍。
优选的涂覆层在其横向延伸上具有恒定的厚度。优选的涂覆层的最小厚度与最大厚度的比率在1：1至1：1.1的范围内，优选在1：1至1：1.05的范围内，更优选在1：1至1：1.01的范围内。
在一个实施方案中，涂层包含一个或多个A组涂覆层。A组涂覆层的折射率为至少1.7。优选的A组涂覆层的折射率为1.70-2.60，优选为1.80-2.60，更优选为1.90-2.50，更优选为1.95-2.45。优选的A组涂覆层的折射率为至少1.80，更优选至少1.90，更优选至少1.95。优选的A组涂覆层的折射率为最高2.60，更优选为最高2.50，更优选为最高2.45。优选的A组涂覆层由选自以下组成的组中的材料制成：Si3N4、ZrO2、Ta2O5、HfO2、Nb2O5、TiO2、SnO2、氧化铟锡、ZnO2、AlN、包含其中至少一种的混合氧化物、包含其中至少一种的混合氮化物和包含其中至少一种的混合氮氧化物；优选地，由选自ZrO2、Ta2O5、HfO2、Nb2O5、TiO2和包含其中至少一种的混合氧化物组成的组中的材料制成。在该实施方案的一个方面，涂覆层由ZrO2或TiO2制成，优选ZrO2制成。在该实施方案的一个方面，涂覆层由ZrO2、TiO2或Nb2O5制成，优选TiO2或Nb2O5制成。优选的混合氧化物是TiO2/SiO2；Nb2O5/SiO2和ZrO2/Y2O3。优选的混合氮化物是AlSiN。优选的混合氮氧化物是AlSiON。
在一个实施方案中，光学层状复合材料包含两个或更多个的A组层，其中至少一对A组层具有不同的材料。在另一个实施方案中，光学层状复合材料包含两个或更多个的A组层，其中所有A组层都是相同的材料。
在一个实施方案中，涂层包含一个或多个B组涂覆层。B组涂覆层的折射率小于1.7。优选的B组涂覆层的折射率为1.37-1.60，优选为1.37-1.55，更优选为1.38-1.50。优选的B组涂覆层的折射率为至少1.37，更优选为至少1.38。优选的B组涂覆层的折射率最高至1.60，优选最高至1.55，更优选最高至1.50。
优选的B组涂覆层由选自SiO2、MgF2和包含SiO2和另外的氧化物的混合氧化物组成的组中的材料制成。在上下文中，优选的混合氧化物包括SiO2和Al2O3。在这种情况下，优选的混合氧化物包含50至98重量％的SiO2，更优选60至95重量的SiO2，更优选70至93重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含至多98重量％，更优选至多95重量％，更优选至多93重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含至少50重量％，更优选至少60重量％，更优选至少70重量％的SiO2。在上下文中，优选的混合氧化物包含50至98重量％，更优选60至95重量％，更优选70至93重量％的SiO2以及2至50重量％，更优选5至40重量％，更优选7至30重量％的Al2O3。
在一个实施方案中，光学层状复合材料包含两个或更多个的B组层，其中至少一对B组层是不同的材料。在另一个实施方案中，光学层状复合材料包含两个或更多个的B组层，其中所有B组层都是相同的材料。
在一些实施方案中，根据A型和B型区域描述涂层结构，其中A型区域具有较高折射率，B型区域具有较低折射率。具有5nm或更小厚度的所谓针层不影响A型或B型区域的性质。区域的特征在于厚度大于5nm的涂覆层。
所谓的针层可能具有低至1nm的厚度。所谓的针层可以像原子单层一样薄。
层布置
一些优选的层布置如下：
S-a-b具有衬底，接着是A组的涂覆层，接着是B组的涂覆层，两个涂覆层中的每个具有大于5nm的厚度。任选地，存在厚度为5nm以下的另外的层。
S-A-B具有衬底，接着是A组的区域，接着是B组的区域。这些区域如本文中其他地方所定义。
耦合和解耦
优选的耦合装置适合于将光引入光学层状复合材料中，优选用于将图像引入光学层状复合材料中，优选为重叠图像。优选的解耦装置适合于从光学层状复合材料中去除光，优选用于从光学层状复合材料中去除图像，优选去除重叠图像。
在一个实施方案中，提供耦合装置，用于将重叠图像引入光学层状复合材料中。在一个实施方案中，提供耦合装置，用于将图像引入光学层状复合材料中以进行横向传播。
在一个实施方案中，提供解耦装置，用于从光学层状复合材料中去除重叠图像，优选从背面去除。在一个实施方案中，提供解耦装置，用于从光学层状复合材料中去除图像，其中图像在横向方向上传播。
在一个实施方案中，没有为真实世界图像提供耦合或解耦装置。
在一个实施方案中，提供耦合装置用于将光引入光学层状复合材料中。
在一个实施方案中，提供解耦装置，用于从光学层状复合材料中去除光。
优选的耦合装置是棱镜或衍射光栅。
耦合装置和解耦装置可以集成到光学层状复合材料中，或设置在光学层状复合材料的外部，优选地附接在光学层状复合材料上。
在一个实施方案中，光学层状复合材料包括比耦合装置更多的解耦装置。
在一个实施方案中，通过单个耦合装置耦合的光通过两个或更多个解耦装置解耦。
在一个实施方案中，光学层状复合材料包括两个或更多个解耦装置，并且每个解耦装置对应于图像的像素。
耦合装置可以存在于光学层状复合材料的前面、侧面或后面，优选在后面或侧面。
解耦装置优选存在于光学层状复合材料的后侧。
耦合优选包括使光偏离30至180°，优选45至180°，更优选90至180°，更优选135至180°。耦合优选地包括使光偏离至少30°，优选至少45°，更优选至少90°，更优选至少135°。
解耦优选包括使光偏离30至180°，优选45至135°，更优选60至120°，更优选70至110°的角度。解耦优选地包括光偏离至少30°，优选至少45°，更优选至少60°，更优选至少70°的角度。解耦优选地包括使光偏离最高至180°，优选最高至135°，更优选最高至120°，更优选最高至110°。
工艺
光学层状复合材料可以通过本领域技术人员已知的并且其认为合适的任何方法制备。优选的方法包括物理气相沉积。优选的物理气相沉积是溅射或蒸发，优选蒸发。优选的物理气相沉积是氧化物理气相沉积。
该工艺优选包括清洁步骤，优选对正面的清洁步骤。优选的清洁步骤可包括超声波。优选的清洁步骤可涉及水；碱性清洁剂，优选pH值为7.5-9的碱性清洁剂；或除水以外的pH中性的清洁剂。
涂覆层的沉积速率优选为0.5至10埃/秒，优选为0.75至8埃/秒，更优选为1至5埃/秒。涂覆层优选以至少0.5埃/秒，优选至少0.75埃/秒，更优选至少1埃/秒的速率沉积。涂覆层优选以最高至10埃/秒，优选最高至8埃/秒，更优选最高至5埃/秒的速率沉积。
物理气相沉积优选在110至250℃的范围内，更优选在120至230℃的范围内，更优选在140至210℃的范围内的衬底温度下进行。物理气相沉积优选在至少110℃，更优选至少120℃，更优选至少140℃的衬底温度下进行。物理气相沉积优选在最高至250℃，更优选最高至230℃，更优选最高至210℃的衬底温度下进行。
在聚合物衬底的情况下，低的沉积范围(例如100至150℃)是优选的。
物理气相沉积优选在小于1×10-2Pa，更优选小于5×10-3Pa，更优选小于3×10-3Pa的压力下进行。
设备
通过包括根据本发明的一个或多个光学层状复合材料的设备来做出克服上述参考目标中的至少一个的贡献。
设备可包含两个或更多个根据本发明的光学层状复合材料。优选地，光学层状复合材料是间隔开的。优选的间隔为600nm至1mm，优选为5μm至500μm，更优选为50μm至400nm。优选的间隔为至少600nm，优选至少5μm，更优选至少50μm。优选的间隔为至多1mm，优选至多500μm，更优选至多400nm。在包含2个或更多个光学层状复合材料的设备中，可以针对不同波长的光来适配和布置光学层状复合材料。
在一个实施方案中，提供三个光学层状复合材料，分别用于传播红色光、绿色光和蓝色光。在该实施方案的一个方面，提供了光学层状复合材料，用于传播波长范围为564-580nm的光。在该实施方案的一个方面，提供了光学层状复合材料，用于传播波长范围为534-545nm的光。在该实施方案的一个方面，提供了光学层状复合材料，用于传播波长范围为420-440nm的光。
该设备优选地包括投影仪，其用于通过耦合装置将图像投射到光学层状复合材料中。
面内光学损耗
本发明的一个方面涉及一种用于通过目标确定面内光学损耗的方法。该方法优选地包括：使光穿过目标并测量散射光的强度，优选地在垂直偏离穿过目标的光的路径的位置处测量散射光强度。该方法优选地包括针对穿过目标的路径长度将指数衰减拟合到散射光强度。光阱优选地位于穿过目标的路径长度的端部处。
通过选择包括以下步骤的光学层状复合材料的方法，做出对实现至少一个上述目的的贡献：
a.提供两个或更多个光学层状复合材料；
b.根据本文所述的方法确定光学层状复合材料的面内光学损耗；
c.选择一个或多个光学层状复合材料。
附图说明
现在通过非限制性附图举例说明本发明。
图1显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有衬底和2个涂覆层。
图2显示了用于本发明的衬底。
图3显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有重叠图像的侧面耦合。
图4显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有重叠图像的背面耦合。
图5示出了根据本发明的AR(增强现实)设备。
图6显示了根据本发明的具有2层涂层的光学层状复合材料。
图7显示了包括以堆叠布置的根据本发明的三个光学层状复合材料的设备。
图8示出了用于确定目标的面内光学损耗的布置。
图9显示了Boro33衬底的反射率结果。
图10显示了应用于各种衬底的ZrO2/SiO2涂层的反射率结果。
图11显示了反射率与折射率的关系图。
图12显示了最大反射率与折射率的关系图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有衬底和2个涂覆层。光学层状复合材料100包括具有正面和背面的衬底101。方向107从正面发出，方向106从背面发出。在正面上涂覆由第一涂覆层102和第二涂覆层103组成的涂层。
图2显示了用于本发明的衬底。衬底101具有正面604和背面605。方向107从正面604发出并且垂直于正面604。方向106从背面605发出并垂直于背面605。衬底具有长度602和宽度601，它们每个都平行于正面。衬底具有垂直于正面604确定的厚度603。
图3显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有重叠图像的侧面耦合。光学层状复合材料具有衬底101，衬底101具有正面和背面。在衬底101的正面上涂覆涂层201。真实世界图像204通过正面进入光学层状复合材料，穿过涂层201和衬底101，以从背面离开。重叠图像203在位于光学层状复合材料侧面的投影仪202处产生，并且横向于正面穿过光学层状复合材料，然后通过背面离开。真实世界图像204和重叠图像203都由位于背面后面的观看者观看。在一个变型中，涂层201可以涂覆到背面而不是正面。在一个变型中，将涂层201涂覆到背面和正面。未示出的是背面上的解耦装置，例如衍射光栅。在背面上存在涂层的情况下，解耦装置优选位于衬底和涂层之间。
图4显示了根据本发明的光学层状复合材料，其具有重叠图像的背面耦合。光学层状复合材料具有衬底101，衬底101具有正面和背面。在衬底101的正面上涂覆涂层201。真实世界图像204通过正面进入光学层状复合材料，穿过涂层201和衬底101，以从背面离开。重叠图像203在位于光学层状复合材料背面的投影仪202处产生，并且横向于正面穿过光学层状复合材料，然后通过背面离开。真实世界图像204和重叠图像203都由位于背面后面的观察者观看。在一个变型中，涂层201可以涂覆到背面而不是正面。在一个变型中，涂层201被涂覆到背面和正面。未示出的是背面上的解耦装置，例如衍射光栅。在背面上存在涂层的情况下，解耦装置优选位于衬底和涂层之间。
图5示出了根据本发明的AR设备。一组眼镜/面罩具有包含本发明的光学层状复合材料的屏幕301。真实世界图像204从前侧穿透屏幕301以到达后侧。从位于屏幕301后面的投影仪202投影重叠图像203。重叠图像203在屏幕301的平面内传播并通过其背面离开。真实世界图像204和重叠图像203都被接收在背面后面。
图6显示了根据本发明的具有2层涂层的光学层状复合材料。光学层状复合材料具有衬底101，衬底101具有在图中朝上的正面和相对的背面。依次将高折射率层401和低折射率层402涂覆到正面。在这种情况下，最终层402比另一层厚。从另一个角度来看，最终层402比前一层401厚。在这种情况下，层401和402中的每一层都厚于5nm。可选地，具有5nm或更小厚度的另外的针层可以位于层之间或层内。图6还可以描绘光学层状复合材料，其包括A型高折射率区域401和B型低折射率区域402。
图7显示了包括以堆叠布置的根据本发明的三个光学层状复合材料的设备。光学层状复合材料501平行取向，重叠成堆叠，其正面朝向相同方向。光学层状复合材料501由间隔物502隔开以在其间留下气隙。穿过光学层状复合材料的真实世界图像204顺序地通过其最后一层的背面离开。单独的投影仪202将重叠图像203注入每个光学层状复合材料中。在每种情况下，重叠图像203通过背面离开光学层状复合材料，并与背面后面的真实世界图像组合以达到增强现实。
图8示出了用于确定目标的面内光学损耗的布置。目标804具有圆形横截面，直径为20cm。光从光导图形801引入到目标804中并沿着路径802通过目标804。在目标804的相对侧上设置有光阱803。使用位于目标的几何中心之上50cm处的相机测量散射光的强度。
图9显示了涂覆后的Boro33衬底的反射率结果。将TiO2/SiO2系统(实施例1)绘制成正方形。将TiO2/MgF2系统(实施例2)绘制为菱形。将ZrO2/SiO2系统(实施例3)绘制成圆形。将ZrO2/MgF2系统(实施例4)绘制成三角形。
图10显示了涂覆于各种衬底的ZrO2/SiO2涂层的反射率结果。将Boro33衬底(实施例3)绘制成实心圆。将N-SF1衬底(实施例7)绘制成菱形。将N-SF6衬底(实施例11)绘制为三角形。将N-SF66衬底(实施例15)绘制成正方形。将P-SF68衬底(实施例19)绘制为空心圆。将L-BBH1衬底(实施例23)绘制成十字形。
图11显示了模拟实施例的反射率与折射率的关系图。对于ZrO2/SiO2系统，在550nm下进行反射。这些对应于实施例25至34。
图12显示了模拟实施例的最大反射率与折射率的关系图。对于ZrO2/SiO2系统，反射率被认为是450和650nm之间的最大值。这些对应于实施例25至34。
测试方法
除非另有说明，否则所有测试方法均在25℃的温度和101325Pa的压力下进行。除非另有说明，否则使用550nm波长光源进行光学测量。
弓形畸变量
弓形畸变量根据ASTM F534测量
翘曲
翘曲根据ASTM F657测量
面内光学损耗
提供的目标衬底或光学层状复合材料为直径15cm的圆盘。在光学层状复合材料的情况下，正面(具有涂层)朝上。数值孔径为0.15的光导纤维被布置成通过以下方式将光注入到目标中：在目标的一侧抛光3mm的平坦区域并将光纤的出口面布置成与目标平行并与其物理接触。从以下列表中选择的浸油并将其部署在纤维和目标之间：Cargille Labs系列A(1.460≤n≤1.640)、Cargille Labs系列B(1.642≤n≤1.700)、Cargille Labs系列M(1.705≤n≤1.800)、Cargille Labs系列H(1.81≤n≤2.00)、Cargille Labs系列EH(2.01≤n≤2.11)、Cargille Labs系列FH(2.12≤n≤2.21)、Cargille Labs系列GH(2.22≤n≤2.31)。选择折射率最接近目标折射率的浸油。将来自光导纤维的光射入目标的几何中心，并穿过目标到达其相对侧。光的扩展(spreading)由数值孔径0.15确定。光阱位于相对侧以减少反射。CCD(电荷耦合器件)相机位于目标几何中心上方50cm处，指向目标。相机拍摄目标的灰度图片。沿着注入点和相对侧之间的线以0.8cm的间隔测量散射光的强度。将散射光的强度拟合到指数衰减曲线，归一化并且将在相对侧的值外推以得到面内光学损耗。除非另有说明，否则使用450nm波长的光源测量面内光学损耗。
通过在目标中心使用积分球测量光电流来校准装置。图像处理算法生成与球体输入端口具有相同大小和位置的圆形区域。累积该区域内的灰度信号，以便将相机的灰度信号校准到世界辐射测量基准(the radiometric world)。
层厚度和化学组成
使用确定层排列的飞行时间次级离子质谱(ToF-SIMS)和确定层厚度的反射仪的组合来确定光学层状复合材料的层厚度和化学组成。首先使用异丙醇和去离子水清洁表面。清洁后，使用清洁条件以避免污染样品。对清洁过的样品进行ToF-SIMS测量。使用可从配备有25keV Ga+初级离子的ION-TOF GmbH获得的TOF-SIMS IV-100进行ToF-SIMS深度分布。在2个连续分析步骤中分析带正电荷和带负电荷的离子。带正电荷离子的分析在50×50μm2的面积上进行，初级离子电流为2.0pA。溅射处理通过O2溅射离子枪以交替模式进行，用于在300×300μm2的面积上进行正离子检测，能量为1.0keV，溅射电流为350nA。对于电荷补偿，使用电子泛光枪。带负电离子的分析在50×50μm2的面积上进行，初级离子电流为1.0pA。通过Cs+溅射离子枪以交替模式进行溅射处理，在300×300μm2的面积上进行负离子检测，能量为0.5keV，溅射电流为40nA。使用电子流枪(electron flood gun)进行电荷补偿。对于数据处理，使用了软件SurfaceLab 6.7。在图11中示出了在4层SiO2/TiO2系统的情况下的示例图。
一旦使用ToF-SIMS确定了层特性(identity)和排序，则使用表面反射率确定层厚度。首先，使用砂纸将样品无涂层的背面的表面粗糙化，以在背面上获得乳状外观(milkyappearance)，以避免镜面背面反射。然后使用“Edding8750”型的黑色永久性标记使背面变黑。使用Perkin Elmer的反射计Lambda900进行反射率测量。该工具测量镜面反射率与波长的关系。在400至700nm的范围内测量光谱。使用TFCalc光学设计软件将各个层的一组厚度和折射率值拟合到测量的反射曲线。
折射率
通过椭圆光度法(ellipsometry)测量折射率。首先，使用砂纸将样品无涂层的背面的表面粗糙化，以在背面上获得乳状外观，以避免镜面背面反射。然后使用“Edding8750”型的黑色永久性标记使背面变黑。使用Woollam M-2000在几个入射角下进行测量：60°、65°和70°。“Sellmeier”之后，使用分散模型对SiO2层进行建模，“Cody-Lorentz”之后，使用分散模型对TiO2层进行建模。衬底数据来自数据库。
粗糙度
使用来自Digital Instruments的DI型纳米镜D3100-S1的原子力显微镜测量表面粗糙度。在轻敲模式下扫描2μm×2μm的样品区域，每个图像扫描256行的区域，每行256个点。扫描速率为0.7Hz。悬臂具有尖端半径≤10nm的尖端。通过在扫描表面时评估振荡悬臂的振幅变化来测量样品的形貌。使用三阶多项式拟合，通过线拟合对原始数据进行平整。通过AFM软件使用以下公式计算均方根粗糙度Rrms，
Figure BDA0002152971000000531
其中n＝256*256＝65536并且yi是65536个测量位置中的每一个处的高度值。
实施例
现在通过非限制性实施例举例说明本发明。
实施例1
按照表2制备光学层状复合材料如下所述：首先，提供直径150mm晶片的300μm厚的圆形晶片。根据表格提供材料，可从Schott AG获得。在40℃的去离子水浴中用130kHz的超声波清洗晶片的正面200秒。然后将晶片在60℃空气下干燥500秒。获得几乎完全没有杂质颗粒的表面。将晶片安装在Leybold APS 1104的真空室中的蒸发圆顶上，并向蒸发机中加入适当的涂层材料。将真空室的压力降至1×10-3Pa。根据表2的层以2.5埃/秒的速率沉积，离子能量为60eV。表2中的层厚度表示用于降低450至650nm范围内的反射率的优化值。表1中给出了层材料的折射率。对于每个实施例，反射率分布的高度和宽度示于表2中。
表1
材料 n@450nm n@550 n@650nm
SiO<sub>2</sub> 1.463 1.460 1.450
MgF<sub>2</sub> 1.382 1.379 1.377
N-SF1 1.744 1.723 1.711
N-SF6 1.841 1.812 1.797
N-SF66 1.974 1.932 1.911
Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> 2.079 2.050 2.037
ZrO<sub>2</sub> 2.197 2.160 2.149
Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 2.183 2.141 2.117
HfO<sub>2</sub> 2.140 2.117 2.104
Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 2.452 2.360 2.316
TiO<sub>2</sub> 2.518 2.410 2.370
P-SF68 2.060 2.015 1.993
MX1 2.130 2.065 2.030
L-BBH1 2.19 2.11 2.08
钠钙玻璃 1.53 1.53 1.52
Boro33 1.479 1.473 1.469
*MX1:按60/40混合的TiO2/SiO2
表2
实施例2
首先使用TFCalcTM程序模拟首先具有衬底，接着是ZrO2层，接着是SiO2层的层系统。涂覆层的厚度在20nm至500nm的范围内变化，以使最大反射率在450至650nm的范围内最小化。针对衬底的一系列折射率来模拟和优化层系统，如表3所示。分别在550nm和538nm下的反射率绘制在图中。
表3
Figure BDA0002152971000000561
附图标记列表
100 光学层状复合材料
101 衬底
102 第一涂覆层
103 第二涂覆层
106 向后方向
107 向前方向
201 涂层
202 投影仪
203 重叠图像
204 真实世界图像
301 屏幕
401 高折射率层
402 低折射率层
501 光学层状复合材料
502 间隔物
601 宽度
602 长度
603 厚度
604 正面
605 背面
801 光导纤维
802 光路
803 光阱
804 目标
805 相机

Claims (14)

1.一种光学层状复合材料，其包括：
i.)衬底，所述衬底具有正面、背面、正面与背面之间的厚度ds以及折射率ns，
ii.)涂覆在正面上的涂层，所述涂层具有2个区域，所述2个区域是区域A和区域B，
其中所述区域A由一个或多个涂覆层构成，每个涂覆层满足标准i.)和ii.)中的一个或两个：
i.)厚度低于5nm，
ii.)折射率为1.6或更高，
其中所述区域B由一个或多个涂覆层构成，每个涂覆层满足标准iii.)和iv.)中的一个或两个：
iii.)厚度低于5nm，
iv.)折射率低于1.6。
2.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中区域A的涂覆层的平均折射率按厚度加权在1.7至2.5的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中区域A的厚度大于区域B的厚度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述衬底的折射率为1.6或更高。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中满足以下项中的一个或多个：
i.)厚度ds在10至1500μm的范围内；
ii.)曲率半径大于600mm；
iii.)垂直于所述正面测量的面内光学损耗最多为20％；
iv.)衬底的表面粗糙度小于5nm；
v.)涂层的表面粗糙度小于5nm；
vi.)总厚度变化小于5μm；
vii.)75％的正面上的最大局部厚度变化小于5μm；
viii.)翘曲小于350μm；
ix.)弓形畸变量小于300μm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述衬底选自玻璃、聚合物、电光陶瓷或晶体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其包括用于将光耦合到所述光学层状复合材料中或将光从所述光学层状复合材料解耦的装置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学层状复合材料，其中所述光学层状复合材料是晶片，所述光学层状复合材料优选满足以下标准中的一个或多个或全部：
i.)正面的表面积为0.010至0.500m2；
ii.)厚度ds在10至1500μm的范围内；
iii.)厚度ds在10至1500μm的范围内；
iv.)曲率半径大于600mm；
v.)垂直于正面测量的面内光学损耗最多为20％；
vi.)衬底的表面粗糙度小于5nm；
vii.)涂层的表面粗糙度小于5nm；
viii.)总厚度变化小于5μm；
ix.)75％的正面上的最大局部厚度变化小于5μm；
x.)翘曲小于350μm；
xi.)弓形畸变量小于300μm；
xii.)圆形。
9.一种设备，其包括根据前述权利要求中任一项所述的一个或多个层状复合材料。
10.根据权利要求10所述的设备，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的x个层状复合材料的分组，x是至少为2的整数；
其中所述x个层状复合材料以堆叠的方式布置，它们的正面是平行的并且在相同的方向上取向，并且其中在正面与相邻的背面的每一配对之间存在由折射率低于1.3的材料制成的间隔区域。
11.一种制备光学层状复合材料的方法，其包括以下工艺步骤：
i.)提供具有正面和背面的衬底；
ii.)通过物理气相沉积将一个或多个涂覆层涂覆到正面。
12.一种制作增强现实设备的方法，其包括以下步骤：
i.)提供权利要求8或9所述的晶片；
ii.)减小正面的表面积以获得部分；
iii.)在所述增强现实设备中提供所述部分作为观看屏幕。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的光学层状复合材料在增强现实设备中的用途。
14.具有折射率至少1.7的第一区域和折射率低于1.7的另一区域的涂层的用途，其用于改善图像在衬底中的横向传播。
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