CN113490866A - 无载体基底的干涉层系统、其制造方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干涉层系统,该干涉层系统包括多个光学透明层,其中,该干涉层系统不具有载体基底,并且这些光学透明层广延地彼此上下设置,其中,这些光学透明层选自由电介质、金属以及以上的组合组成的组,至少一个第一光学透明层具有折射率n1并且至少一个第二光学透明层具有折射率n2,并且第一折射率n1和第二折射率n2相差至少0.1。本发明还涉及干涉层系统的生产和用途。

Description

无载体基底的干涉层系统、其制造方法及其用途
技术领域
本发明涉及一种包括多个光学透明层的干涉层系统。本发明进一步涉及一种用于生产这种干涉层系统的方法及这种干涉层系统的用途。
背景技术
光学干涉层系统早已为人所知,并用于各种各样不同的目的。所有光学干涉层系统的共同点是采用的层的厚度大约是光波长的量级。例如,层厚根据光学干涉层系统被设计用于短波长(比如UV光谱范围)还是用于较长波长(比如红外(IR)光谱范围)而不同。光学干涉层系统由具有不同折射率的层堆组成。根据目标,层堆以不同数量的单独层、不同数量的不同层材料和不同的层厚度为特征。
基于掌控光学干涉层的物理定律,可以以定义的方式修改用于光的表面的光学特性,以允许实现特定的技术要求。示例是表面的反射性降低,这种干涉层系统的应用也被称为抗反射层。
在可见光谱范围内,即约380 nm至约780 nm,例如,具有n = 1.5的折射率的玻璃的反射率为约4%。
通过应用被设计为抗反射层的干涉层系统,可以将可见光谱范围内的反射率降低到低于1%的值。这种抗反射层广泛用于光学系统中,每个镜片表面都接纳有这种抗反射层。如从EP 2 437 084 A1已知的,抗反射层也用于眼镜片上。
除了抗反射效用之外,适当设计的干涉层系统也广泛用于增强反射率的应用,比如用于镜面层系统中;用于波长过滤中,比如在滤色器中;用于将光流分成2个偏振部分,比如用于偏振分束器中;用于波长范围的划分中,比如用于长通或短通滤波器中;以及用于产生定义的相移。所有这些应用的共同点是干涉层系统应用于基底。除了用于干涉层系统的基底的纯载体功能之外,许多基底还通过充当例如镜片、成像镜、分束器片或分束器立方体而有助于光学系统的光学成像。在作用模式方面,这些基底不是光学干涉层系统的组成部分,因为这些基底通常比所采用的光的相干长度更厚。一般表示的光的相干长度是电磁波能够干涉的长度。如果层或基底比这个长度更厚,则这个层或基底对光学干涉没有贡献。
需要能够从比如太阳光的照射光中滤除或反射选择性地定义的波长范围的光学滤波器。还需要在要过滤或反射的光谱范围方面可选择性调整的光学滤波器,比如,这种光学滤波器不仅对太阳光中的UV-A部分具有反射器效果,而且还对可见光的蓝色光谱范围具有滤波器效果,或者,例如对太阳光的IR部分具有选择性滤波器效果。附加地需要可以容易地减小尺寸的滤波器。尤其期望这种滤波器能够在例如粉碎后用于应用介质中,并且对人类和环境无害。
为了在比如涂料或印刷油墨等应用介质中应用,EP 0 950 693 A1披露了珠光颜料形式的干涉层系统,这些干涉层系统具有内部、居中设置的载体基底并且在观看者中引发颜色印象。
在从EP 0 950 693 A1已知的珠光颜料的情况下,高折射率层和低折射率层以湿化学方式被施加并包封到基底薄片上,示例是SiO2薄片等。对于观看者而言,珠光颜料通常产生感知到的与角度有关的颜色。因此,典型地,在珠光颜料的情况下,该系统在基底薄片的顶侧和底侧包括层结构,这个层结构与基底薄片对称,由于包封,高折射率层和低折射率层在边缘区域是封闭的。最外层包封下一个内层,下一个内层进而包封下一个内层等。然而,在EP 0 950 693 A1中描述的应用的情况下,缺点是调整光谱特性的可能性是有限的,因为例如在这些颜料的生产期间只能够沉积有限数量的层。
EP 1 270 683 A2涉及一种基于金属基底的多层光学系统,其上施加了至少一个折射率为n ≤ 1.8的无色介电层和折射率为n > 1.8的无色介电层,连同选择性或非选择性吸收层。
DE 41 24 937 A1披露了一种具有介电层和/或金属层的干涉层系统,其中该层系统在边缘区中包括层保持器。
US 2002/0171936 A1涉及一种多层干涉滤波器,其中滤波器的中心区域基本上不受力且无支撑。滤波器具有包围中心区域的框架。
US 2004/0070833 A1涉及一种法布里-珀罗滤波器(Fabry-Pérot filter),其中多层系统设置在第一反射器与第二反射器之间。
发明内容
相对于已知的现有技术,需要提供一种具有改进的滤波器特性的滤波器系统。
本发明所基于的目的是通过提供一种干涉层系统来实现的,该干涉层系统包括多个如权利要求1所述的光学透明层,其中干涉层系统没有载体基底,并且其中,光学透明层广延地彼此上下设置,其中,光学透明层选自由电介质、金属以及以上的组合组成的组,至少一个第一光学透明层具有折射率n1并且至少一个第二光学透明层具有折射率n2,并且第一折射率n1和第二折射率n2相差至少0.1。
本发明所基于的目的还通过提供如权利要求23所述的干涉层系统来实现。优选的发展在从属权利要求24至29中进行了详细说明。
根据本发明,干涉层系统在300 nm至800 nm波长范围内的反射率曲线具有至少两个反射率不同的区域。在干涉层系统的设计中,可以在300 nm至800 nm的波长范围内以定义的方式选择或调整这至少两个反射率不同的区域。因此,本发明允许提供一种干涉层系统,其中,可以自由地选择和/或定制反射率不同的至少两个波长范围以满足300 nm至800nm的波长曲线上的要求。
在本发明的意义上,“光学透明层”或“多个光学透明层”被理解为表示该层或这些层不吸收或基本上不吸收可见光谱范围内的光,优选地不吸收可见光谱范围内的光,和/或基本上不吸收没有IR范围内的辐射,优选地不吸收IR范围内的辐射。“基本上不吸收”被理解为是指极少吸收。该或这些光学透明层对于可见光谱范围内的光或IR范围内的辐射是或优选地是透明的。该或这些光学透明层基本上仅对于可见光谱范围内的光是透明的或优选地是透明的。该或这些光学透明层基本上仅对于IR范围内的辐射是透明的或优选地是透明的。“光学透明层”或“多个光学透明层”在本发明的意义上、更优选地根据本发明的一个实施例被理解为是指构成该层或这些层的材料在可见光谱范围内优选地仅极小吸收、更优选地不吸收。
可见光谱范围涵盖380 nm至780 nm的波长范围。
IR范围(IR:红外辐射)在本发明的意义上涵盖800 nm至1100 nm波长范围内的近IR。
UV-A范围(UV:紫外线辐射)在本发明的意义上涵盖315 nm到400 nm的波长范围。
单独层“透明”在本发明的意义上被理解为是指入射到光学透明层上的可见光或IR辐射的至少20%穿过该层。层的透明度优选地在25%至100%、更优选地30%至98%、更优选地40%至95%、更优选地45%至90%、更优选地50%至85%、更优选地55%到80%、更优选地从60%到75%的范围内。
当两个或更多个光学透明层在层包装中彼此上下设置时,透射率由干涉效果决定。因此,在光谱轮廓上,可能存在具有高透射率的波长范围和具有低透射率的波长范围。由两个或更多个光学透明层组成的层包装优选地在期望的波长范围内优选地具有大于20%的透射率。分别在所需波长范围内,整个层包装的透射率优选地在25%至100%、更优选地30%至98%、更优选地40%至95%、更优选地45%至90%、更优选地50%至85%、更优选地55%至80%、更优选地60%至75%的范围内。
在光学特性方面,构成层的材料的光学特性优选地由折射率n定义,更优选地由吸收指数k定义。在由特定应用确定的光谱范围内,光学透明层材料优选地具有吸收指数k <0.008、更优选地k < 0.005、更优选地k < 0.003、更优选地k < 0.001。吸收指数又被称为消光系数或被称为复折射率的虚部。
在本发明的意义上,针对折射率n1和n2以及针对吸收指数k报告的数据一致地基于在550 nm波长处测量的相应折射率或吸收指数。
经典的折射率,又被称为光密度,是一种物理光学特性。经典的折射率是光在真空中的波长与光在材料中的波长之比。折射率是无量纲的并且通常取决于光的频率。
根据以下公式 (I),复折射率由实部nr(即经典折射率)和虚部k构成:
n = nr-ik (I)。
复折射率描述了波的时间和空间进展及其吸收。通常大于1的实值分量nr会缩短在介质中的波长。复值分量会衰减波。
在本发明的意义上,干涉层系统是指多个光学透明层的布置,其中,因为各个光学透明层处的反射和透射现象而存在照射光的相长干涉和相消干涉。多个光学透明层应理解为是指至少2个、优选地至少4个、更优选地至少6个、更优选地至少8个、更优选地至少10个、更优选地至少12个、更优选地至少14个、更优选地至少16个、非常优选地至少18个、尤其优选地至少20个光学透明层。其中至少一个光学透明层的吸收指数kk > 0,优选地k ≥0.008入射光的吸收也起到部分作用。在这种情况下,透射率会因吸收而降低。根据一个优选实施例,本发明的干涉层系统仅仅由多个光学透明层的这种布置组成,因为各个光学透明层处的反射和透射现象而存在照射光的相长干涉和相消干涉。根据本发明,干涉层系统包括如权利要求1中详细说明的用于产生光学干涉的光学透明层堆。鉴于干涉层系统的不同层的这些反射和透射现象,在定义的波长范围内透射光的强度降低,优选地波长范围消失或相消干涉,由此产生光学滤波器效果。本发明意义上的干涉层系统又可以称为干涉滤波器。
本发明的干涉层系统没有载体基底。因此,本发明的干涉层系统不包含薄片状基底,例如玻璃薄片、SiO2薄片、Al2O3薄片、天然或合成云母薄片等。本发明的干涉层系统也不设置在眼镜片、光学镜片基底、玻璃盘、聚合箔片或聚合片等上。
根据本发明的一个实施例,干涉层系统还可以充当UV-A反射器(UV:紫外光),其中UV-A光被反射。
根据本发明的另一实施例,干涉层系统可以对360 nm至450 nm的波长范围具有滤波器效果。
根据本发明的另一实施例,干涉层系统可以对如下表1中所指定的可见光的某些波长范围具有滤波器效果。
表1:
颜色 波长范围[nm]
紫色 380-450
蓝色 450-482
绿蓝色 482-487
青绿色(蓝色) 487-492
蓝绿色 492-497
绿色 497-530
浅黄绿色 530-560
黄绿色 560-570
浅绿黄 570-575
黄色 575-580
浅黄橙色 580-585
橙色 585-595
浅红橙色 595-620
红色 620-780
根据本发明的另一实施例,干涉层系统可以被设计为优选地近红外范围内的热反射滤波器。此近红外(IR)被分为780 nm至1.4 µm范围内的IR-A和1.4 µm至3 µm范围内的IR-B。本发明的干涉层系统优选地在IR-A范围内具有滤波器效果。
根据另一优选实施例,本发明的干涉层系统是用于800 nm至850 nm波长范围的热反射滤波器。
根据另一优选实施例,本发明的干涉层系统是用于850 nm至900 nm波长范围的热反射滤波器。
根据另一优选实施例,本发明的干涉层系统是用于870 nm至950 nm波长范围的热反射滤波器。
根据另一优选实施例,本发明的干涉层系统是用于1000 nm至1100 nm波长范围的热反射滤波器。
本发明的干涉层系统的滤波器特性可以通过选择组成干涉层系统的各个层的材料、其层厚和/或层数和/或其层序列来加以调整。本发明的干涉层系统可以具有例如入射在干涉层系统上的光的反射率、透射率和/或吸收率的定义值。本发明的干涉层系统的滤波器特性还可以在入射光的定义入射角处出现。如果入射角不是0°,则滤波器特性也可能与入射光的偏振部分有关。0°的角度是指光束竖直地照射到表面上的情况。在入射角不同于0°时,入射角是相对于此表面的垂线测量的。
本发明的不具有载体基底的干涉层系统可以有利地与定义的滤波器特性相关地被选择和提供,滤波器特性优选地从由反射率、透射率、吸收率、期望波长范围中的光谱光过滤、以上的组合组成的组中选择和提供。
根据本发明的干涉层系统优选地通过气相沉积、优选地通过物理气相沉积(PVD)而生产。也可以通过化学气相沉积(CVD)或通过溅射来产生各个层。根据本发明的一个优选实施例,各个层通过PVD施加。
相应地,本发明的干涉层系统还可以被称为通过气相沉积产生的干涉层系统,例如PVD干涉层系统或CVD干涉层系统。本发明的干涉层系统优选地不是通过例如在液相中彼此上下且相继地沉淀各个层以湿化学方式生产的。根据本发明的一个优选实施例,本发明的干涉层系统是PVD干涉层系统。
本发明的干涉层系统或干涉滤波器在这里可以具有薄膜状或箔片状构造。在这种情况下,干涉层系统还可以被称为干涉层膜或干涉层箔片。
干涉层系统还可以具有颗粒构造。分别基于彼此上下施加的各个层的堆的总层厚,颗粒干涉层系统在整个区域上具有恒定的厚度,最大偏差为± 10%、优选地± 5%、更优选地± 2%。本发明的干涉层颗粒具有平坦表面。由于颗粒干涉层系统是通过从干涉层膜或干涉层箔片粉碎而产生的,因此其优选地具有至少部分直的断裂边缘。这从颗粒干涉层系统的扫描电子显微照片中可以清楚地看到。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统还可以被称为UV-A反射器或UV-A干涉滤波器。相应地,干涉层膜也可以称为UV-A干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为UV-A干涉滤波箔片。干涉层颗粒也可以称为UV-A干涉滤波颗粒或UV-A反射颗粒。
根据本发明的一个优选改进,本发明的干涉层系统不仅可以在UV-A范围内具有反射器效果,而且可以在可见光的紫光和/或蓝光范围内具有滤波器效果。根据本发明的另一优选实施例,本发明的干涉层系统降低了360 nm至450 nm范围内的透射率。根据本发明的另一优选实施例,本发明的干涉层系统将360 nm至450 nm范围内的透射率降低至少80%。如果在这个实施例中干涉层系统的所有层的吸收指数k为0,则80%的入射光被反射。实际上,当干涉层系统的所有层的吸收指数k为k < 0.003时,也实现了几乎80%的反射率。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统也可以被称为短通干涉滤波器。相应地,干涉层膜还可以被称为短通干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为短通干涉滤波箔片。干涉层颗粒还可以被称为短通干涉滤波颗粒。短通干涉滤波器优选地对短波长具有高透射比而对长波长具有低透射比。在本上下文中,短波长优选地在380 nm至780 nm、更优选地420 nm到800 nm的范围内。短通干涉滤波器的示例是IR滤波器,其在IR范围内透射率极小,但在可见光范围内透射率较高。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统还可以被称为长通干涉滤波器。相应地,干涉层膜还可以被称为长通干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为长通干涉滤波箔片。干涉层颗粒还可以被称为长通干涉滤波颗粒。长通干涉滤波器优选地对长波长具有高透射比而对短波长具有低透射比。在本上下文中,长波长优选地在420 nm至780 nm、更优选地450 nm到800 nm的范围内。长通干涉滤波器的示例是透射可见光的UV反射器/紫光滤波器。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统还可以被称为带通干涉滤波器。相应地,干涉层膜还可以被称为带通干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为带通干涉滤波箔片。干涉层颗粒还可以被称为带通干涉滤波颗粒。带通滤波器优选地对于定义的波长带具有高透射比,而较短的波长和较长的波长被反射或吸收。这种透射波长带可以位于例如500 nm至600 nm的范围内,以及还有例如位于540 nm至580 nm的范围内。透射波长范围可以替代地涉及不同的波长带。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统还可以被称为带阻干涉滤波器。相应地,干涉层膜还可以被称为带阻干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为带阻干涉滤波箔片。干涉层颗粒还可以被称为带阻干涉滤波颗粒。带阻滤波器优选地对于定义的波长范围具有低透射比,而较短的波长和较长的波长被透射。这种具有低透射率的波长范围可以位于例如500 nm至600 nm的范围内,以及还有例如位于540 nm至580 nm的范围内。具有低透射率的波长范围可以替代地涉及不同的波长范围。
在另一实施例中,本发明的干涉层系统还可以被称为IR干涉滤波器。相应地,干涉层膜还可以被称为IR干涉滤波膜,或者干涉层箔片还可以被称为IR干涉滤波箔片。干涉层颗粒还可以被称为IR干涉滤波颗粒。IR干涉滤波器优选地对800 nm至1100 nm、优选850 nm至1000 nm范围内的IR辐射具有低透射比。
当本发明的干涉层系统用于应用介质(比如涂布材料)时,优选地没有观看者可感知到的明显颜色变化或颜色产生,优选地没有影响应用介质(例如涂布材料)的颜色变化或颜色产生,至此程度上干涉层系统被设计为UV-A光谱范围的反射器。优选地很大程度上无色或中性、更优选地无色或中性的印象允许本发明的干涉层系统被用作光学滤波器和/或例如用作应用介质(例如,涂布材料)中的UV-A光的反射器,而没有对应用介质 - 例如涂布材料的颜色进行任何显著改变。在施加涂布材料之后,基底同样没有被本发明的干涉层系统在光学上显着更改,并且优选地没有被更改。
当本发明的干涉层系统用于应用介质(比如涂布材料)时,同样没有影响应用介质(例如涂布材料)的颜色变化或颜色产生,至此程度上干涉层系统被设计为IR光谱范围的滤波器或反射器。
在本发明的干涉层系统要用作着色剂的程度上,其还可以将着色 - 例如蓝色、绿色、黄色、红色或其组合 - 赋予应用介质,比如涂布材料,例如涂料或油墨,包括印刷油墨。
因此,本发明所基于的目的通过提供如权利要求1所述的干涉层系统来解决,该干涉层系统优选地附加地在UV-A光范围内、以及优选地还在380 nm至430 nm的波长范围内也具有反射器和/或滤波器效果,使得分别基于没有滤波器效果的透射率,UV-A光通过干涉层系统、优选地附加地在380 nm至430 nm的波长范围内的透射率优选地降低超过25%、更优选地降低超过50%、又更优选地降低超过60%。
为了优化滤波器效果,干涉层系统中的多个光学透明层的层厚和/或层数可以作为相应折射率的函数并且结合要反射和/或滤除的波长范围相对于彼此被调整。
干涉层系统没有载体基底对于本发明是重要的。在本发明意义上的载体基底是指其上施加有光学透明层的基底,该基底通常具有比光学透明层更高的机械稳定性。
根据本发明的一个优选发展,本发明的干涉层系统仅仅由电介质层构成,优选仅仅由金属氧化物层构成。在这个实施例中,本发明的干涉层系统优选地不包括纯金属层和/或包含元素金属的层。
根据本发明的另一个优选实施例,干涉系统可以包括至少一个光学半透明金属层。在这种情况下,本发明的干涉系统可以仅仅由多个半透明金属层构成。所涉及的金属可以是银、金、铝、铬、钛、铁或合金、或以上的混合物。如果层厚小于40 nm,则金属层是大致半透明的。在本发明的干涉层系统中,金属层优选地具有在5 nm至38 nm、更优选地8 nm至35nm、又更优选地10 nm至30 nm、又更优选地15 nm至25 nm范围内的厚度。
根据本发明的另一实施例,干涉层系统不仅包括由电介质、优选地金属氧化物组成的层,而且还包括由金属组成的层。例如,本发明的干涉层系统可以基本上由电介质层、优选金属氧化物层组成,并且可以附加地包括例如一个、两个或三个金属层。
根据本发明的另一实施例,干涉层系统还可以包括具有吸收指数k > 0.001、优选地k > 0.003、优选地k > 0.005、更优选地k > 0.008、例如k > 0.01的半透明层。在这种情况下,这些层可以包括例如波长短于吸收限的波长的金属氧化物。
本发明的干涉层系统的特征包括没有用于光学透明层的载体基底。发明人已经确定,如果这样的光学透明层彼此上下广延地、优选地彼此直接地广延地接界设置,则所得干涉层系统具有令人惊讶的机械稳定性并且特别是易于处理。
本发明的干涉层系统在这里可以采取膜或箔片的形式,或者颗粒形式。优选地,本发明的干涉层系统仅仅由彼此上下广延设置的光学透明层组成,这些层均基本上、优选地完全由介电材料或两种或更多种介电材料、优选地金属氧化物或两种或更多种金属氧化物组成。
干涉层系统因此可以是具有几平方厘米大小的膜状或箔片状。例如,干涉层系统可以具有1 cm2至400 cm2、优选地2 cm2至250 cm2、更优选地4 cm2至150 cm2的面积。
根据本发明的另一个优选实施例,本发明的干涉层系统还可以设置有一个或多个另外的表面层,即设置在光学透明层的层堆外部的表面层,这些一个或多个表面层不具有光学功能,而是改善了使用时的特性。例如,本发明的干涉层系统可以具有斥水层,以便例如抵抗可能的污染。还可能的是,例如,干涉层颗粒已经经历了表面化学改性,以便抵抗在比如涂布材料等应用介质中的聚集或沉降。
在这种情况下,干涉层系统可以具有柔性,允许将膜或箔片卷起。
尽管干涉层系统的柔性,但在受到机械力时,干涉层系统也会容易粉碎。相应地,在受到机械力时,可以粉碎以膜或箔片形式提供的干涉层系统以提供干涉层颗粒或干涉滤波颗粒。这些颗粒可以具有1 µm2至1 cm2、优选地5 µm2至40000 µm2、更优选地10 µm2至10000 µm2、更优选地100 µm2至5000 µm2的面积。
在从属权利要求2至16中详细说明根据本发明的干涉层系统的优选实施例。
本发明所基于的目的进一步通过提供如权利要求1至16中任一项所述的用于生产干涉层系统的方法来实现,所述方法包括以下步骤:
(a) 提供广延的载体基底材料,
(b) 施加脱离层,
(c) 施加多个光学透明层,以产生干涉层系统,
(d) 将该干涉层系统与该广延的载体基底材料分离。
在从属权利要求18和19中详细说明本发明的方法的优选发展。
根据本发明方法的一个优选实施例,广延的载体基底具有低表面粗糙度,优选地<3 nm rms、更优选地< 2 nm rms、更优选地< 1 nm rms的表面粗糙度。
“rms”是指均方根粗糙度,又被标识为Rq。均方根粗糙度rms或Rq表示表面高度分布的标准偏差,如E.S.Gadelmawla等人的“Roughness parameters [粗糙度参数]”,材料加工技术杂志(Journal of Materials Processing Technology)123 (2002) 133-145,第2.2节中所阐述的,其披露内容通过援引并入本文。在数学上,均方根粗糙度Rq如公式 (II) 中指定的那样被定义:
Figure 133175DEST_PATH_IMAGE001
(II),
其中:“l”是测量长度,
y”是表面高度,以及
长度“x”从0到“l”。
此外,本发明所基于的目的还通过提供一种光学滤波器来解决,该光学滤波器是或包括如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统。此光学滤波器可以是UV反射器、滤色器、热反射滤波器或IR滤波器和/或抗反射滤波器。
最后,本发明所基于的目的还通过提供一种应用介质来实现,该应用介质包括如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统。
根据本发明的一个优选发展,应用介质选自由釉料、玻璃、塑料和涂布材料、优选地涂料、清漆、印刷油墨组成的组。
根据本发明的另一优选实施例,应用介质是涂布材料。
本发明的干涉层系统的特征之一是其没有载体基底。
在本发明的干涉层系统中,光学透明层广延地彼此上下、优选地彼此接界设置。“彼此接界设置”在本发明的意义上是指相邻的层直接设置,即彼此广延接触。在这里,光学透明层优选地堆叠成在边缘区域齐平。相应地,在本发明的干涉层系统中,边缘区域,即“从侧面”观看,优选地包含“层开放端部”,即未被包封的层端部。
根据本发明,光学透明层没有包封施加。取而代之的是,光学透明层优选地是定义的层的层堆,每个层在干涉层系统的整个宽度上具有定义的层厚。通过光学透明层的这种设置,在干涉层系统的边缘区域以及中间区域中存在具有分别定义的层厚的相同且定义的层序列。优选地,层堆中没有包封光学透明层的边缘区域。
根据一个优选实施例,每个透光学透明层的层厚在5 nm至500 nm、优选地6 nm至460 nm、优选地7 nm至420 nm、优选地8 nm至380 nm、优选地9 nm至320 nm、优选地10 nm至280 nm、优选地11 nm至220 nm、优选地12 nm至180 nm、优选地13 nm至150 nm、优选地14nm至120 nm、更优选地15 nm至110 nm、更优选地25 nm至90 nm、又更优选地30 nm至80 nm的厚度范围内。在这里,每个层的厚度表示垂直于表面的层的空间范围。
在层序列方面,根据本发明的干涉层系统可以具有对称或不对称层结构。
不对称层结构例如可以由于设置在层堆中的层的层厚根据在层堆中的设置彼此不同而产生。不对称层结构还可以由于各个层中使用的金属氧化物彼此不同而产生,使得所得结构是不对称的。
不对称层结构还可能由于分别位于干涉层系统的顶侧和底侧的两个外层彼此不同而产生。例如,在交替设置高折射率层(例如TiO2层)和低折射率层(例如SiO2)的情况下,干涉层系统的底面可以采取SiO2层的形式,并且干涉层系统的上面可以采取TiO2层的形式。
在本发明的干涉层系统中,光学透明层都没有载体基底的功能。令人惊讶地,本发明的干涉层系统的机械稳定性是由于多个光学透明层产生的,单独考虑时每个光学透明层通常不具有足够的机械稳定性。发明人惊奇地发现,当刚好至少4个、优选地至少6个、更优选地至少8个、更优选地至少10个、更优选地至少12个、更优选地至少14个光学透明层彼此上下设置时,干涉层系统具有足够的机械稳定性。
本发明的干涉层系统是广延结构,优选地具有40 nm至5 µm、优选地80 nm至4 µm、更优选地140 nm至3 µm、又更优选地260 nm至2.5 µm、又更优选地400 nm至2 µm、又更优选地600 nm至1.5 µm的范围的总厚度。已经证明非常合适的是750 nm至1.3 µm、更优选地800nm至1.2 µm的厚度范围。
根据本发明的另一个优选实施例,干涉层系统包括4至100个、优选地6至80个、更优选地8至70个、又更优选地10至60个、又更优选地12至50个、又更优选地14至40个光学透明层,或由这些光学透明层组成。
借助于良好的机械稳定性,本发明的干涉层系统可以采取膜或箔片、优选地光学膜或光学箔片的形式,而没有载体基底。本发明的膜或箔片形式的干涉层系统优选地是柔性的,允许根据本发明的一个实施例的干涉层系统被卷起或与基底相符。
本发明的干涉层系统因此可以采取自由干涉层膜或自由干涉层箔片或自由颗粒的形式。“自由”根据本发明被理解为是指本发明的干涉层系统以未结合的形式存在,即没有载体基底或与载体基底分离。
本发明的干涉层膜或本发明的干涉层箔片在这里可以具有几平方厘米的面积,例如2 cm2至400 cm2、优选地3 cm2至200 cm2、更优选地4 cm2至120 cm2、更优选地8 cm2至100cm2的面积。
本发明的层系统,优选地是干涉层膜或干涉层箔片的形式,具有令人惊讶的良好处理质量。因此,例如,干涉层膜或干涉层箔片形式的干涉层系统可以例如在物理调研的背景下、或在复杂光学系统中直接用作光学膜,比如设置在安装件中。
替代性地,膜形式或箔片形式的干涉层系统在受到于机械力时会容易粉碎。因此,例如,本发明的干涉层膜或本发明的干涉层箔片可以通过在介质(例如气体或液体)中的流体化而被粉碎。例如,暴露于超声下也允许本发明的干涉层系统被粉碎。作为粉碎过程中持续时间和能量输入的函数,可以建立定义的粒度分布。本发明的干涉层系统因此也可以存在平均颗粒直径,又称为平均粒度,例如是1 µm至500 µm、更优选地2 µm至400 µm、更优选地5 µm至250 µm、又更优选地10 µm至170 µm、又更优选地20 µm至130 µm、又更优选地40 µm至90 µm。
根据本发明,平均粒度是指体积平均大小的中值D50,其中50%的颗粒的粒度低于指定的D50值,50%的颗粒的粒度高于指定的D50值。
在这里,粒度分布可以例如使用CILAS 1064仪器通过激光衍射测定法确定。
在粉碎干涉层系统时获得的颗粒在颗粒的整个区域(包括边缘区域)上具有统一的并因此定义的层结构。令人惊讶地发现,在粉碎本发明的干涉层系统之后,相应地获得的干涉层颗粒是机械稳定的并且是基本上平坦的。因此,优选地,干涉层颗粒基本上不以卷起的形式存在。非常优选地,本发明的干涉层颗粒以平坦形式存在,即不是卷起形式。
根据另一个优选实施例,光学透明层均包含一种或多种电介质,优选地金属氧化物,分别基于相应光学透明层的总重量,电介质的量为95至100 wt%、更优选地97至99.5wt%、更优选地98至99 wt%。
非常优选地,每个光学透明层仅仅由电介质、优选地金属氧化物或由多种电介质、优选地金属氧化物组成。根据另一个优选实施例,每个光学透明层由单一金属氧化物组成。
在本发明的意义上,“金属氧化物”是指金属氧化氢氧化物和金属氢氧化物、以及还有以上的混合物。非常优选地,该金属氧化物或这些金属氧化物是不含水部分的纯金属氧化物。
根据另一个优选实施例,本发明的干涉层系统具有:至少两个低折射率光学透明层,具有折射率n1 < 1.8;以及至少两个高折射率透明层,具有折射率n2 ≥ 1.8。
根据另一个优选实施例,低折射率光学透明层具有1.3至1.78范围的折射率n1并且优选地选自由氧化硅、氧化铝、氟化镁以及以上的混合物组成的组。氧化硼是另一种用作低折射率金属氧化物的可能情况。根据本发明的一个优选实施例,上述低折射率金属氧化物是x射线无定形的。
氧化硅优选地包括SiO2。在本发明的意义上,氧化硅、更特别地SiO2也被理解为是金属氧化物。氧化铝优选地包括Al2O3或AlOOH。氧化硼优选地包含B2O3。氟化镁优选地包含MgF2
非常优选地,低折射率光学透明层选自由氧化硅、氧化铝、氟化镁以及以上的混合物组成的组。优选地,上述低折射率金属氧化物是x射线无定形的。进一步优选地,氧化硅采取SiO2的形式。进一步优选地,氧化铝采取Al2O3的形式。进一步优选地,氟化镁采取MgF2的形式。
根据另一个优选实施例,高折射率光学透明层具有2.0至2.9范围的折射率n2并且优选地选自由氧化钛、氧化铁、氧化铌、氧化钽、氧化锆、氧化锡、氧化铈、氧化铬、氧化钴以及以上的混合物组成的组。根据本发明的一个优选实施例,上述高折射率金属氧化物是x射线无定形的。
氧化钛优选地包括TiO2。更优选地,TiO2是锐钛矿或金红石的形式,又更优选地是金红石的形式。根据本发明的另一实施例,TiO2是无定形形式,即优选地x射线无定形。氧化铁优选地是Fe2O3(赤铁矿)或Fe3O4(磁铁矿)形式,更优选地是Fe2O3形式。氧化铌优选地是Nb2O5形式。氧化钽优选地是Ta2O5形式。氧化锆优选地是ZrO2形式。氧化锡优选地是SnO2形式。
非常优选地,高折射率层选自由金红石、氧化铌、氧化钽、氧化锆以及以上的混合物组成的组。优选地,上述高折射率金属氧化物是x射线无定形的。根据另一优选实施例,氧化钛以TiO2形式、优选地金红石形式存在。
根据本发明的一个优选实施例,干涉层系统具有两个光学透明层的交替层序列,其中第一光学透明层的折射率是n1并且第二光学透明层的折射率是n2,并且n1和n2优选地相差0.1至1.4,更优选地相差0.2至1.3,更优选地相差0.3至1.2,更优选地相差0.4至1.1,更优选地相差0.5至1.0,更优选地相差0.6至0.9。
根据本发明的一个优选实施例,干涉层系统包括氧化硅层,优选地SiO2,作为低折射率层,以及氧化钛层,优选地TiO2,更优选地无定形TiO2,作为高折射率层,氧化硅层和氧化钛层优选地交替设置。本发明的干涉层系统优选地包括总共4至100个、优选地6至80个、优选地8至70个、更优选地10至60个、更优选地12至50个氧化钛层和氧化硅层,或由它们组成。根据一个优选实施例,氧化钛层和氧化硅层是x射线无定形的。
非常优选地,根据本发明的干涉层系统基本上由金属氧化物组成,优选地由金属氧化物组成。借助于优选的金属氧化物结构,根据本发明的干涉层系统不易腐蚀。有利地,因此,不需要施加单独的防腐蚀层。相应地,即使在腐蚀性环境中,例如在存在水和氧气的情况下,本发明的干涉层系统对于腐蚀也是稳定的。
非常有利地,根据本发明的干涉层系统从健康和环境的角度来看是无异议的,包括自然界中存在的金属氧化物方面。
本发明还涉及如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统作为光学滤波器的用途。此光学滤波器可以采取膜或箔片的形式。例如,干涉层膜或干涉层箔片可以设置在安装件中。
根据另一优选实施例,本发明涉及一种应用介质,优选地涂布材料,该应用介质包括如权利要求1至16中任一项所述的光学干涉层系统。
涂布材料可以包括清漆、涂料或油墨、或医疗装置。
应用介质可以是釉料、陶瓷或塑料。
本发明的干涉层系统可以通过如权利要求17所述的方法生产。
根据本发明,提供了广延的载体基底材料,其具有脱离层。随后,从由电介质、金属以及以上的组合组成的组中选择的多个光学透明层依次施加到此脱离层,以产生如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统。如此获得的干涉系统随后与广延的载体基底材料分离。
广延的载体基底材料可以是无机或有机表面。作为无机表面,可以使用例如金属基底或陶瓷基底。作为有机表面,可以使用塑料表面。在这里,塑料表面可以用涂层改性,例如聚硅氧烷基硬涂层。
在这种情况下,载体基底材料可以是固定的,例如呈板状基底的形式,或是可移动的,例如呈带状基底的形式。
根据本发明的一个优选实施例,所使用的载体基底材料是也用于生产聚合眼镜片的那种塑料材料。
载体基底材料可以包括塑料材料或由塑料材料组成,塑料材料选自由聚硫氨酯、聚环硫化物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚烯丙基二甘醇碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚砜、聚烯丙基、富马酸酸聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、生物聚合物以及以上的混合物组成的组。塑料材料优选地包括选自下组的聚合物材料或由其组成:聚硫氨酯、聚环硫化物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚烯丙基二甘醇碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚砜、聚烯丙基、富马酸酸聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、生物聚合物以及以上的混合物。
非常优选地,塑料材料选自由聚氨酯、聚脲、聚硫胺甲酸酯、聚环硫化物、聚碳酸酯、聚烯丙基二甘醇碳酸酯以及以上的混合物。
所使用的塑料材料可以与也用于生产聚合眼镜片的材料相同。合适的聚合物材料可例如以商品名MR6、MR7、MR8、MR10、MR20、MR174、CR39、CR330、CR607、CR630、RAV700、RAV7NG、RAV7AT、RAV710、RAV713、RAV720、TRIVEX、PANLITE、MGC 1.76、RAVolution等获得。
CR39、CR330、CR607、CR630、RAV700、RAV7NG、RAV7AT、RAV710、RAV713和RAV720的基材是聚烯丙基二甘醇碳酸酯。RAVolution和TRIVEX的基材是聚脲/聚氨酯。MR6、MR7、MR8和MR10的基材是聚硫胺甲酸酯。MR174和MGC1.76的基材是聚环硫化物。
从聚合眼镜片生产中已知的这些塑料材料通常设有抗反射涂层,然而,抗反射涂层永久地施加在塑料表面上。
根据本发明的一个优选实施例,载体基底涂布有涂布材料,例如聚硅氧烷基硬涂层材料。这种涂层提供防止机械损坏、例如防止划伤的防护。根据本发明的另一个优选实施例,底漆涂层设置在载体基底 - 例如塑料基底 - 与硬涂层之间,并改善硬涂层与载体基底 - 例如塑料基底的粘附。
硬涂层材料通常通过浸涂法或旋涂法以液体形式施加在基底的两侧上,然后例如热固化。根据涂布材料的成分,也可以使用UV光进行固化。在这种情况下,用UV光会引起化学反应,引起液体涂布材料完全固化。
这些硬涂层材料优选地比塑料基底更硬。优选地,这些涂布材料具有通过纳米压痕(也称为仪器化压痕试验)测量的大于150 MPa、更优选地大于250 MPa的压痕硬度。在这里,仪器化压痕深度是按照Oliver W.C.和Pharr, G.M.的“Measurement of hardness andelastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding andrefinements to methodology [通过仪器化压痕测量硬度和弹性模量:对方法论的理解和完善的进步]”,材料研究学报(J. Mater. Res.),第19卷,第1期,2004年1月,第3至20页中详细说明的那样确定的。
完全固化的硬涂层的层厚通常是1 µm、优选地大于1.5 µm,例如是2 µm或3 µm。
在本发明的另一实施例中,首先优选地通过浸涂法或旋涂法将液体底漆涂层直接施加到塑料基底上。在此底漆涂层热干燥之后,其通常具有> 400 nm的层厚,例如500 nm至1 µm。优选地,然后如上所述的硬涂层施加到此底漆涂层上。底漆涂层的目的是改善硬涂层在塑料基底上的粘附。
底漆涂层的底漆优选地选自由聚氨酯分散体、聚氨酯-聚脲分散体、以及以上的混合物组成的组。为了在这方面进一步参考,参考US 5,316,791,更具体地参考第3栏第41行至第6栏第11行,其内容通过援引并入本文。一种可购买到的底漆是例如美国加利福尼亚州92618欧文市帕克街45号100室(45 Parker, Suite 100 Irvine, CA 92618 USA)SDCTECHNOLOGIES, INC.公司的底漆PR-1165。
硬涂层材料优选地是聚硅氧烷,例如可通过至少一种有机硅烷和至少一种四烷氧基硅烷在胶态无机氧化物、氟化物或氟氧化物的存在下反应获得。为了在这方面进一步参考,参考DE 10 2011 083 960 A1,其内容通过援引并入本文。一种可购买到的聚硅氧烷硬涂层材料是例如美国加利福尼亚州92618欧文市帕克街45号100室SDC TECHNOLOGIES,INC.公司的MP-1154D。
根据本发明,完全固化的硬涂层优选地具有< 3 nm rms、优选地< 2 nm rms、更优选地< 1 nm rms的粗糙度。
硬涂层的粗糙度可以通过选择溶剂 - 例如1甲氧基-2-丙醇、乙醇和/或甲醇或以上的混合物 - 和/或通过使用至少一种流动控制添加剂来调整,示例是有机硅表面活性剂或含氟表面活性剂。
鉴于此优选低表面粗糙度,随后施加的脱离层以及还有施加到脱离层上的本发明的干涉层系统优选地采用光滑层的形式,光滑层优选地具有相应低的粗糙度。在光滑脱离层以及具有光滑层的干涉层系统的情况下,本发明的干涉层系统可以轻易地与载体基底分离。此外,本发明的干涉层系统中的平滑层产生定义的光学特性 - 例如定义的滤波器特性。
在本发明的情况下,脱离层被施加到广延的载体基底材料上,这个层能够分离或分开随后施加的多个含金属氧化物的层。
不同种类的材料可以用作脱离层。例如,可以施加可溶于有机溶剂的有机材料。作为有机脱离剂,例如可以使用可溶于例如有机溶剂的蜡或脂肪。
根据本发明,优选地使用水溶性无机盐作为脱离层。结合工作场所的安全和环境,优选地使用水溶性盐。
所使用的无机盐优选地是碱金属和/或碱土金属的盐。所使用的阴离子可以是一般盐的前身,示例卤化物、硫酸盐、磷酸盐等。卤化物、更优选地氯化物优选用于盐的阴离子。非常优选地,使用由NaCl制成的脱离层,作为廉价的盐。
脱离层以合适的层厚施加到载体基底材料上。该层优选地通过真空沉积以定义的层厚施加到广延的载体基底材料上。在这里,脱离层的厚度可以在10 nm到100 nm、优选地20 nm到50 nm的范围内。例如,由NaCl构成的30 nm脱离层的厚度已被证明是非常合适的。例如,可以使用没有反应气体的电极束蒸发器来施加脱离层。然后通过气相沉积将定义数量的含金属氧化物的层相继地、优选地一个紧接一个地施加到此脱离层上。
用于施加的含金属氧化物层的数量和厚度以及还有性质被根据特定最终用途 -例如干涉层系统的光学滤波器特性而设置。使用常规气相沉积单元、优选地PVD装置(PVD:物理气相沉积)施加脱离层或多个含金属氧化物层。进一步的过程条件,比如真空气相沉积速率、惰性气体、反应气体等,例如根据制造商信息和根据本发明的干涉层系统的期望光学特性进行调整。
在施加期望数量的含金属氧化物层之后,允许空气进入涂布单元,通常是真空涂布单元。然后将基底移除并存放在水蒸气气氛中,例如在环境大气中。相对大气湿度优选地大于30%。
脱离层 - 例如NaCl层 - 从环境大气中吸收水分,因此降低了气相沉积的干涉层系统与广延的载体基底材料之间的粘附。
所使用的涂布单元可以是例如德国韦茨拉尔35578的Satisloh GmbH公司的涂布单元,比如Satisloh 1200-DLX-2。
使用Satisloh 1200-DLX-2型涂布单元,使用本发明的方法在一次涂布中可以生产数克本发明的干涉层系统。
层的数量和厚度的计算是基于计算机的计算,其考虑了相应的折射率和期望的滤波器效果。为了计算本发明的干涉层系统,例如可以使用德国慕尼黑加尔兴85748的OptiLayer GmbH公司的12.37版软件程序OptiLayer,或使用美国亚利桑那州图森市Rotunda街2745 E号Thin Film Center Inc.公司的11.00.541版软件程序EssentialMacLeod。
已经证明,对于高折射率透明光学层材料而言非常合适的是氧化钛,更特别地是TiO2,而对于低折射率透明光学层材料而言非常合适的是氧化硅,更特别地是SiO2
分离的干涉层系统、优选地干涉层膜、或干涉层箔片可以用能量输入通过搅拌或通过超声辐照在合适的介质中,例如在气体中,更特别地在空气中,或在液体中,例如在水或水溶液中,被粉碎成期望的粒度或粒度分布。
本发明的干涉层系统也可以直接被引入到涂布材料中,比如涂料或清漆,并通过搅拌或超声辐照被粉碎到期望的粒度或粒度分布。
根据本发明,干涉层系统具有在300 nm至800 nm的波长范围内具有至少两个反射率不同的区域的反射率曲线。这至少两个反射率不同的区域在相应的波长范围内具有定义的反射率,其中至少一个第一反射区域的定义的反射率与至少第二反射区域的定义的反射率不同。分别基于所讨论的范围的最大反射率值,定义的反射率可以具有优选地25个百分点、更优选地20个百分点、非常优选地15个百分点、尤其优选地10个百分点内的反射率波动范围。在这里,最大反射率值不超过100%反射率,并且最小反射率值不低于0%反射率。在这个实施例中,特别优选地,干涉层系统具有反射率曲线,其在300 nm至800 nm的波长范围内具有如下至少一个区域:其中来自半峰全宽(FWHM)的分别至少70%、优选地至少75%、更优选地至少80%的区域的所有波长的反射率是至少85%、优选地至少90%、特别优选地至少95%。在300 nm至800 nm的波长范围内,但在上述区域之外,干涉层系统的反射率曲线具有如下至少一个区域:其中这个范围内的所有波长的反射率是优选地≤ 30%,更优选地≤ 25%,尤其优选地≤ 20%。在300 nm到800 nm的波长范围内,但在来自半峰全宽(FWHM)的分别至少70%、优选地至少75%、更优选地至少80%的区域的所有波长的反射率是至少85%、优选地至少90%、尤其优选地至少95%的范围之外,具有特别偏好的干涉层系统的反射率曲线具有如下至少两个区域:其中这个范围的所有波长的反射率是优选地≤ 30%、更优选地≤ 25%、尤其优选地≤ 20%。
在另一个优选实施例中,干涉层系统具有如下反射率曲线,该反射率曲线针对在300 nm到800 nm的波长范围内的、优选地选自包含波长λ0 = 380 nm和λ0 = 600 nm的380nm至600 nm的波长范围的任何期望波长λ0包括具有根据FWHM = (0.6 · λ0) - 170 nm计算的半峰全宽(FWHM)的至少一个第一区域。上述FWHM的计算的相对准确度是10%。在这至少一个第一区域中,优选在这恰好一个第一区域中,干涉层系统具有如下反射率曲线,该反射率曲线在半峰全宽(FWHM)= (0.6 · λ0) - 170 nm的分别至少65%、优选地至少70%、更优选地至少75%的至少一个波长范围内具有至少85%、优选地至少90%、尤其优选至少95%的反射率。上面给出的信息对于至少一个第一区域的所有波长都是有效的,即对于至少一个第一区域的每个波长,反射率曲线具有至少85%、优选地至少90%、尤其优选地至少95%的反射率。在这个另一优选实施例的情况下,干涉层系统具有如下反射率曲线,该反射率曲线针对在包含1.1 · λ0和800 nm的1.1 · λ0到800 nm的波长范围内的、优选地选自包含波长λ0= 380 nm和λ0 = 600 nm的380 nm至600 nm的波长范围的任何期望波长λ0、但在该至少一个第一区域外包括至少一个第二区域,其中这至少第二区域的所有波长的反射率是≤ 18%、优选地≤ 15%、尤其优选地≤ 13%。第一范围的任意波长λ0优选地被选择为与第二范围的任意波长相同。
在另一实施例中,干涉层系统不包括载体基底并且包括至少4个、更优选地至少6个、更优选地至少8个、非常优选地至少10个、尤其优选地至少12个具有不同折射率的层,这些层彼此上下交替设置。干涉系统的反射率曲线优选地在365 nm到425 nm的至少一个波长范围内对于所述波长中的每一个具有优选地至少85%、更优选地至少90%、非常特别地至少95%的反射率。在上述波长范围内,反射率曲线的半峰全宽(FWHM)优选地在60 nm至70 nm的范围内。在上述波长范围之外,在440 nm至800 nm的波长范围内,干涉系统的反射率曲线的反射率优选地小于17%、更优选地小于13%、尤其优选地小于10%。
在另一个优选实施例的情况下,干涉层系统包括至少20个层,这些层彼此上下交替设置并且它们的折射率不同。在550 nm的波长处,此折射率差优选地是至少0.90、更优选地至少0.952。包括至少20个层的这个干涉层系统的反射率曲线在半峰全宽(FWHM)的至少60%的区域中、更优选地至少65%的区域中、尤其优选地至少70%的区域中优选地具有优选地至少80%、更优选地至少85%、尤其优选地至少90%的反射率,其中FWHM = (0.6 · λ0) -170 nm,其中λ0 = 380 nm到600 nm,并且优选地在1.1 · λ0至800 nm的范围内具有优选地≤ 20%、更优选地≤ 15%、尤其优选地≤ 10%的反射率,其中λ0 = 380 nm到600 nm。优选地,以上定义的两个范围的λ0相同。前述FWHM计算的相对准确度是10%。这些至少20个层优选地包括以下光学层厚度,其中T在550 nm处的折射率为n = 2.420,并且L在550 nm处的折射率为n = 1.468:
光学层厚度λ<sub>0</sub>/4
1 0.227 T
2 1.097 L
3 0.661 T
4 0.793 L
5 1.109 T
6 0.668 L
7 1.083 T
8 0.922 L
9 0.810 T
10 0.971 L
11 1.012 T
12 0.708 L
13 1.153 T
14 1.055 L
15 0.611 T
16 0.939 L
17 1.340 T
18 0.263 L
19 1.458 T
20 1.564 L
在这里,λ0是可以自由选择的波长,优选地,λ0是380 nm到780 nm之间的可见光谱范围内的任意波长。以λ0/4的倍数表示的层厚的陈述可以如下转换为单位为nm的物理层厚度d:
Figure 784736DEST_PATH_IMAGE002
。在这里,n是层在波长λ0处的折射率。
在另一个优选实施例的情况下,干涉层系统包括至少22个层,这些层彼此上下交替设置并且它们的折射率不同。在550 nm的波长处,此折射率差优选地是至少0.90、更优选地至少0.952。包括至少22个层、优选地恰好22个层的这个干涉层系统的反射率曲线在半峰全宽(FWHM)的至少62%的区域中、更优选地至少67%的区域中、尤其优选地至少72%的区域中优选地具有优选地至少82%、更优选地至少87%、尤其优选地至少92%的反射率,其中FWHM =(0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm到600 nm,并且优选地在1.1 · λ0至800 nm的范围内具有优选地≤ 18%、更优选地≤ 15%、尤其优选地≤ 10%的反射率,其中λ0 = 380 nm到600 nm。优选地,以上定义的两个范围的λ0相同。前述FWHM计算的相对准确度是10%。这些至少22个层优选地包括根据以下变型A或变型B或变型C的光学层厚度,其中T在550 nm处的折射率为n = 2.420,并且L在550 nm处的折射率为n = 1.468:
变型A,光学层厚度,单位λ<sub>0</sub>/4 变型B,光学层厚度,单位λ<sub>0</sub>/4 变型C,光学层厚度,单位λ<sub>0</sub>/4
1 0.227 T 0.227 T 0.227 T
2 1.097 L 1.097 L 1.097 L
3 0.661 T 0.661 T 0.661 T
4 0.793 L 0.793 L 0.793 L
5 1.109 T 1.109 T 1.109 T
6 0.668 L 0.668 L 0.668 L
7 1.083 T 1.083 T 1.083 T
8 0.922 L 0.922 L 0.922 L
9 0.818 T 0.996 T 1.105 T
10 0.967 L 0.772 L 0.930 L
11 0.810 T 0.810 T 0.810 T
12 0.971 L 0.971 L 0.971 L
13 1.012 T 1.012 T 1.012 T
14 0.708 L 0.708 L 0.708 L
15 1.153 T 1.153 T 1.153 T
16 1.055 L 1.055 L 1.055 L
17 0.611 T 0.611 T 0.611 T
18 0.939 L 0.939 L 0.939 L
19 1.340 T 1.340 T 1.340 T
20 0.263 L 0.263 L 0.263 L
21 1.458 T 1.458 T 1.458 T
22 1.564 L 1.564 L 1.564 L
在这里,λ0是可以自由选择的波长,优选地,λ0是380 nm到780 nm之间的可见光谱范围内的任意波长。如下所述的那样转换成物理层厚度。
在另一个优选实施例的情况下,干涉层系统包括至少24个层,这些层彼此上下交替设置并且它们的折射率不同。在550 nm的波长处,此折射率差优选地是至少0.90、更优选地至少0.952。包括至少24个层、优选地恰好24个层的这个干涉层系统的反射率曲线在半峰全宽(FWHM)的至少65%的区域中、更优选地至少69%的区域中、尤其优选地至少74%的区域中优选地具有优选地至少85%、更优选地至少89%、尤其优选地至少93%的反射率,其中FWHM =(0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm到600 nm,并且优选地在1.1 · λ0至800 nm的范围内具有优选地≤ 17%、更优选地≤ 14%、尤其优选地≤ 10%的反射率,其中λ0 = 380 nm到600 nm。优选地,以上定义的两个范围的λ0相同。前述FWHM计算的相对准确度是10%。这些至少24个层优选地包括根据以下变型D至L之一的光学层厚度,其中T在550 nm处的折射率为n = 2.420,并且L在550 nm处的折射率为n = 1.468,并且光学层厚度用λ0/4表示:
<sup>1)</sup> D<sup>2)</sup> E F G H I J K L
1 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T
2 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L
3 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T
4 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L
5 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T
6 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L
7 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T
8 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L
9 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T
10 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L
11 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T
12 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L
13 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T
14 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L
15 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T
16 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L
17 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T
18 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L
19 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T
20 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L
21 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T
22 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L
23 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T
24 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L
1)
2)变型。
也是在这种情况下,λ0是可以自由选择的波长,优选地,λ0是380 nm到780 nm之间的可见光谱范围内的任意波长。如下所述的那样转换成物理层厚度。
在另一个优选实施例的情况下,干涉层系统包括至少26个层,这些层彼此上下交替设置并且它们的折射率不同。在550 nm的波长处,此折射率差优选地是至少0.90、更优选地至少0.952。包括至少26个层、优选地恰好26个层的这个干涉层系统的反射率曲线在半峰全宽(FWHM)的至少70%的区域中、更优选地至少73%的区域中、尤其优选地至少75%的区域中优选地具有优选地至少87%、更优选地至少90%、尤其优选地至少95%的反射率,其中FWHM =(0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm到600 nm,并且优选地在1.1 · λ0至800 nm的范围内具有优选地≤ 16%、更优选地≤ 13%、尤其优选地≤ 10%的反射率,其中λ0 = 380 nm到600 nm。优选地,以上定义的两个范围的λ0相同。前述FWHM计算的相对准确度是10%。这些至少26个层优选地包括根据以下变型M至Z和A’至M’之一的光学层厚度,其中在变型M至M‘的以下三个表中,T在550 nm处的折射率为n = 2.420,并且L在550 nm处的折射率为n =1.468,并且光学层厚度用λ0/4表示:
<sup>1)</sup> M<sup>2)</sup> N O P Q R S T U
1 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T
2 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L
3 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T
4 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L
5 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T
6 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L
7 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T
8 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L
9 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T
10 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L
11 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T
12 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L
13 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.818 T
14 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.967 L
15 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T
16 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L
17 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T
18 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L
19 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T
20 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L
21 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T
22 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L
23 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T
24 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L
25 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T
26 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L
1)
2)变型。
<sup>1)</sup> V<sup>2)</sup> W X X Z A‘ B‘ C‘ D‘
1 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T
2 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L
3 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T
4 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L
5 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T
6 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L
7 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T
8 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L
9 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T
10 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L
11 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T
12 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L
13 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T
14 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L
15 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T
16 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L
17 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T
18 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L
19 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T
20 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L
21 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T
22 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L
23 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T
24 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L
25 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T
26 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L
1)
2)变型。
<sup>1)</sup> E‘<sup>2)</sup> F‘ G‘ H‘ I‘ J‘ K‘ L‘ M‘
1 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T 0.227 T
2 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L 1.097 L
3 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T 0.661 T
4 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L 0.793 L
5 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T 1.109 T
6 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L 0.668 L
7 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T 1.083 T
8 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L 0.922 L
9 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T 0.818 T 0.996 T 1.105 T
10 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L 0.967 L 0.772 L 0.930 L
11 0.818 T 0.818 T 0.818 T 0.996 T 0.996 T 0.996 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T
12 0.967 L 0.967 L 0.967 L 0.772 L 0.772 L 0.772 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L
13 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T 1.105 T
14 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L 0.930 L
15 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T 0.810 T
16 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L 0.971 L
17 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T 1.012 T
18 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L 0.708 L
19 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T 1.153 T
20 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L 1.055 L
21 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T 0.611 T
22 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L 0.939 L
23 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T 1.340 T
24 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L 0.263 L
25 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T 1.458 T
26 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L 1.564 L
1)
2)变型。
如上所述,λ0,包括在变型M到A‘的上述三个表中的每一个表中,是可以自由选择的波长,其中λ0优选地是380 nm到780 nm之间的可见光谱范围内的任意波长。如下所述的那样转换成物理层厚度。
在另一个实施例中,本文所述的每个干涉层系统的表面粗糙度是优选地≤ 3 nmrms、更优选地≤ 2 nm rms、尤其优选地≤ 1 nm rms。
在上述实施例中描述的干涉层系统的反射率曲线优选地使用OptiLayer GmbH公司的12.37版OptiLayer软件程序参考相应干涉系统、即没有载体基底的干涉系统来计算。在这里特别强调的是,所述干涉层系统保留其反射特性,而不管所选择的周围介质如何。特别地,干涉层系统在以下周围介质(光入射和出射介质)中在彼此对应的范围的优选地10个百分点的范围内、更优选地在5个百分点的范围内表现出相同的反射特性:
- 空气(550 nm处的折射率n = 1.000),
- 水(550 nm处的折射率n = 1.330),
- 油性/脂肪性物质(550 nm处的折射率n = 1.400)。
因此,干涉层系统不仅可以在空气中使用,而且还可以在水性和/或油基制剂中使用,而它们的反射特性不会受到任何损失或显着改变。
替代性地,干涉系统的反射特性可以使用美国加利福尼亚州92121圣地亚哥Filmetrics, Inc.公司的F10-AR-UV反射光谱仪来确定。这种确定可以在具有载体基底的干涉系统上或在没有载体基底的干涉系统上进行。
反射率通常被理解为是指由反射强度IR除以入射辐射(在这种情况下为光)的总强度I0形成的商。结果在这里以%为单位报告:反射率R = IR/I0 · 100。
光入射到干涉层系统的表面上的角度不是0°时,会出现被称为偏振效应的效应;也就是说,在这种情况下,非偏振光的反射率不同于相对于入射平面的p或s偏振光的反射率。具体地,非偏振光的反射率是从p和s偏振光的反射率获得的平均值。本专利申请中的反射率的所有数据均指入射角范围为0°至15°的非偏振光。垂直于干涉层系统的表面确定光入射角。通过有针对性地利用s偏振光和p偏振光之间的反射率的偏振分离,还可以例如生产偏振分离器。
所描述的干涉层系统的优点在于,反射率曲线的至少一个第一区域和反射率曲线的至少一个不同于第一区域的第二区域在300 nm至800 nm的波长范围内可以是可变选择的。第一范围和第二范围优选地在整个相应范围内具有不同的反射率。当设计干涉层系统时,第一范围和第二范围优选地在300 nm至800 nm的波长范围内是可调整的。这种可调整性确保了对不同波长范围的适应性反射率。此外,波长范围可以变化,因此可以实现不同的颜色范围。例如,在干涉层系统的反射率曲线包括至少一个、优选地恰好一个具有高反射率的第一区域和至少一个具有低反射率的第二区域时,当设计干涉层系统时,该至少一个具有高反射率的第一区域可以移位到任意波长范围内,优选地300 nm到800 nm的任意波长范围内。
干涉层系统的另一个值得注意的优点是其反射率曲线在半峰全宽(FWHM)的至少60%的第一区域中、更优选地至少65%的第一区域中、非常优选地至少70%的第一区域中、尤其优选地至少75%的第一区域中具有优选地至少80%、更优选地至少85%、非常优选至少90%、尤其优选至少95%的反射率,其中FWHM = (0.6 · λ0) - 170 nm,其中优选地λ0 = 380 nm至600 nm。当设计干涉层系统时,这至少一个第一区域、优选地这恰好一个第一区域在优选地300 nm到800 nm的波长范围内是可调整的,从而允许可变地选择高反射率的范围。前述FWHM计算的相对准确度是10%。反射率曲线附加地优选地具有1.1 · λ0至800 nm的至少一个第二范围,其中λ0 = 380 nm至600 nm,其中,反射率优选地是20%、更优选地≤ 15%、尤其优选地≤ 10%。取决于至少一个第一区域、优选地恰好一个第一区域的设置,至少一个第二区域也在优选地300 nm到800 nm的波长范围内移位。这种设置在干涉层系统的设计期间通过选择λ0进行,其优选地从λ0 = 380 nm到600 nm的范围中选择。
上述不同反射率范围,更特别地至少一个具有高反射率的区域和至少一个具有比较低的反率射的区域可以用非常少的层数来实现。
另外的实施例由以下条款提供:
条款1:一种干涉层系统,包括多个光学透明层,其中,该干涉层系统不具有载体基底,并且这些光学透明层广延地彼此上下设置,其中,这些光学透明层选自由电介质、金属以及以上的组合组成的组,至少一个第一光学透明层具有折射率n1并且至少一个第二光学透明层具有折射率n2,并且第一折射率n1和第二折射率n2相差至少0.1。
条款2:根据条款1所述的干涉层系统,其中,每个光学透明层的层厚在5 nm至500nm的厚度范围内。
条款3:如条款1或2所述的干涉层系统,其中,这些光学透明层均包含电介质、优选地金属氧化物,分别基于相应光学透明层的总重量,电介质的量为95至100 wt%。
条款4:如条款1至3中任一项所述的干涉层系统,其中,该干涉层系统具有:至少2个低折射率光学透明层,具有折射率n1 < 1.8;以及至少2个高折射率光学透明层,具有折射率n2 ≥ 1.8。
条款5:如条款1至4中任一项所述的干涉层系统,其中,该干涉层系统包括4至100个光学透明层或由这些光学透明层组成。
条款6:如条款1至5中任一项所述的干涉层系统,其中,该低折射率光学透明层具有1.3至1.78范围的折射率n1并且优选地选自由氧化硅、氧化铝、氟化镁以及以上的混合物组成的组。
条款7:如条款1至6中任一项所述的干涉层系统,其中,该高折射率光学透明层具有2.0至2.9范围的折射率n2并且优选地选自由氧化钛、氧化铁、氧化铌、氧化钽、氧化锆、氧化铬、氧化铈、氧化钴以及以上的混合物组成的组。
条款8:如条款1至7中任一项所述的干涉层系统,其中,每个光学透明层仅仅由一种金属氧化物组成。
条款9:如条款1至8中任一项所述的干涉层系统,其中,该低折射率光学透明层和该高折射率光学透明层彼此上下交替设置并且优选地彼此接界。
条款10:如条款1至9中任一项所述的干涉层系统,其中,该干涉层系统是箔片、膜或颗粒。
条款11:一种用于生产根据条款1至10之一所述的干涉层系统的方法,该方法包括以下步骤:
(a) 提供广延的载体基底材料,
(b) 施加脱离层,
(c) 施加多个光学透明层,以产生干涉层系统,
(d) 将该干涉层系统与该广延的载体基底材料分离。
条款12:根据条款11所述的方法,其中,该光学透明层通过气相沉积被施加。
条款13:根据条款11或12所述的方法,该脱离层由水溶性无机盐形成。
条款14:一种光学滤波器,其中,该光学滤波器是或包括根据条款1至10之一的干涉层系统。
条款15:一种应用介质,其中,该应用介质包括根据条款1至10之一的干涉层系统。
附图说明
下面参考示例和附图更详细地说明本发明,但不限于此。
附图
图1示出了本发明的干涉层系统的计算的反射率曲线,该干涉层系统由交替设置的总共26个TiO2和SiO2层构成。
图2示出了在扫描电子显微镜载玻片上的本发明的干涉层膜或本发明的干涉层箔片,计算和测量了其图1的反射率曲线。
图3示出了本发明的干涉层膜的SEM显微照片(SEM:扫描电子显微镜),其图1的反射率曲线被计算和测量并且其可以在图2中看到。
图4示出了当使用干涉层系统时在350 nm到800 nm之间的波长范围内透射率的降低,其图1的反射率曲线被计算和测量并且其可以分别在图2和图3中看到。
具体实施方式
示例
根据制造商数据,在Satisloh 1200-DLF涂布单元中,将涂布有聚硅氧烷基硬涂层材料MP-1154D(SDC TECHNOLOGIES, INC.公司)的塑料基底形式的广延的基底材料作为载体基底材料被设置。
塑料基底材料是由CR39聚合物制成的无涂层眼镜片,并且具有6.5 cm的圆直径、以及1.5 mm的中间厚度。首先,将底漆PR-1156(SDC TECHNOLOGIES, INC.公司)以750 nm的层厚通过浸涂施加到塑料基底材料上。在德国施瓦巴赫D-91126 Memmert GmbH + Co. KG公司的ULE 600立式烤箱中在70°C的温度干燥5分钟。随后通过浸涂以2500 nm的层厚施加聚硅氧烷基硬涂层材料MP-1154D。然后在德国施瓦巴赫D-91126 Memmert GmbH + Co. KG公司的ULE 600立式烤箱中在110°C的温度干燥并固化120分钟。
在层材料的实际沉积开始之前,在处于小于8 × 10 -4 mbar的压力的真空中用离子轰击表面。离子来自End-Hall型离子源。此离子源是涂布单元的一部分。离子是能量在80eV到130 eV之间的Ar离子。到达基底的离子电流密度在20 µA/cm2到60 µA/cm2之间。用Ar离子轰击2分钟。
在Ar离子轰击结束后,首先在没有反应气体的高真空中,使用Satisloh涂布单元中的电子束蒸发器,在4 × 10-4 mbar压力下和以0.2 nm/s的沉积速率将30 nm厚的NaCl层施加到硬涂层塑料基底材料上。随后在处于4 × 10-4 mbar的压力的真空中施加总共26个TiO2和SiO2层。在TiO2层的涂布过程中,添加氧气作为反应气体(20 sccm),使得层生长而在可见光谱范围内没有吸收,因此是光学透明的。在TiO2的沉积过程中,也用离子轰击基底。这些离子来自End-Hall型离子源。此离子源是涂布单元的一部分。这些离子是能量在80 eV到130 eV之间的氧离子。到达基底的离子电流密度在20 µA/cm2到60 µA/cm2之间。用氧离子轰击生长的TiO2层,如添加反应气体一样,是光学透明层形式的TiO2层生长的一个促进因素。在这里,交替地施加TiO2层和SiO2层。直接施加到NaCl脱离层的第一金属氧化物层是TiO2层。TiO2层和SiO2层的分别施加的层厚以[nm]为单位报告在表2中。
表2
t/nm
基底 CR39
底漆 PR-1156 750
硬涂层 MP-1154D 2500
脱离层 NaCl 30
1 TiO<sub>2</sub> 8.6
2 SiO<sub>2</sub> 73.2
3 TiO<sub>2</sub> 25.1
4 SiO<sub>2</sub> 52.9
5 TiO<sub>2</sub> 42.1
6 SiO<sub>2</sub> 44.5
7 TiO<sub>2</sub> 41.1
8 SiO<sub>2</sub> 61.5
9 TiO<sub>2</sub> 31.0
10 SiO<sub>2</sub> 64.5
11 TiO<sub>2</sub> 37.8
12 SiO<sub>2</sub> 51.5
13 TiO<sub>2</sub> 41.9
14 SiO<sub>2</sub> 62.0
15 TiO<sub>2</sub> 30.7
16 SiO<sub>2</sub> 64.7
17 TiO<sub>2</sub> 38.4
18 SiO<sub>2</sub> 47.2
19 TiO<sub>2</sub> 43.7
20 SiO<sub>2</sub> 70.4
21 TiO<sub>2</sub> 23.2
22 SiO<sub>2</sub> 62.6
23 TiO<sub>2</sub> 50.8
24 SiO<sub>2</sub> 17.5
25 TiO<sub>2</sub> 55.3
26 SiO<sub>2</sub> 104.3
t/nm:厚度[nm]。
根据与涂布单元相关的制造商详细情况,通过气相沉积的持续时间设置相应的层厚。在这里,层厚是使用石英晶体振荡器系统(XTC控制器,瑞士巴特拉加茨CH-7310Inficon公司)确定的,该系统测量电晶体振荡器频率的变化,频率随不断生长的干涉层系统的层厚而变化。晶体振荡器在涂布过程中以类似的方式涂布在塑料载体基底上,同时测量其频率变化。计算的共有26个层(见表2)的干涉层系统的反射率曲线在图1中示出。
进行测量以便监测所施加的涂层:使用Filmetrics, Inc. 公司(美国加利福尼亚州92121圣地亚哥)的F10-AR-UV反射光谱仪测量反射率曲线,根据制造商的说明校准仪器后,测量头在制造干涉层系统之后直接被直接置于塑料载体基底的涂布区域上。此测量是当涂布已经结束时在允许空气进入真空涂布单元后5分钟内进行的。由于在与塑料载体基底分离的干涉层膜上测量反射率曲线是复杂的,所以在仍然粘附在塑料载体基底上的干涉层膜上测量反射率曲线。
使用OptiLayer GmbH公司的12.37版OptiLayer软件程序计算分别施加的层厚。为了计算目标反射率曲线的目的,考虑的因素是本发明的干涉层系统也在测量期间设置在载体基底材料上的脱离层、硬涂层和底漆涂层上。因此,为了计算,首先输入目标反射率曲线。软件程序具备计算干涉层系统的算法,考虑了边界条件。计算选择的算法是“渐进演化”。规定的边界条件是基底材料、具有光学特性和层厚的底漆涂层、具有光学特性和层厚的硬涂层、具有光学特性和层厚的NaCl脱离层以及TiO2和SiO2作为层材料的使用。最大层数被限制为26。算法优化了层数及其厚度,直到实现相对于目标曲线的最小偏差。这种优化的结果是表2中报告的层厚。测量的反射率曲线的结果与计算的目标反射率曲线一致。相应地,与载体基底分离的干涉层系统也具有计算/测量的反射率曲线。
涂布操作结束后,将涂布后的基底从涂布单元中取出并在实验室中室温静置5小时。实验室内相对大气湿度大于30%。然后使用镊子从基底表面取出干涉层膜或干涉层箔片。由于内应力,干涉层膜或干涉层箔片会自行卷起,如图2所示。
图3示出了本发明的干涉层膜的SEM显微照片(SEM:扫描电子显微镜)。各个TiO2和SiO2层是清晰可见的。为了确定在相对高粘度的涂布材料中的效果,在搅拌下将大约1%质量的分离的干涉层膜加入甘油中。搅拌使干涉层膜粉碎,得到干涉层颗粒。然后将含有干涉层颗粒的甘油的膜以50 µm的层厚施加到载玻片上,并使用美国弗吉尼亚州雷斯顿20190-5280日暮山路11491号Hunter Associates Laboratory, Inc.公司的Ultrascan分光光度计测量350 nm至1050 nm波长范围内的光谱透射率。为了单独计算干涉层颗粒的贡献,预先测量没有干涉层粒子的甘油膜。
在图4中,绘制了由于添加干涉层颗粒而引起的透射率变化ΔT。这被计算为在甘油中有和没有干涉层颗粒的透射率曲线之间的差。
从图4清楚的是,添加本发明的干涉层颗粒引起< 430 nm的波长范围内的透射率显着降低,而较长波长的透射率不受影响。
甘油被用作粘性涂层系统的模型时,甘油中的本发明的干涉层颗粒的平均粒度在光学显微镜下被确定并且被发现是约40 µm。
当甘油中干涉层颗粒的浓度增大时,可能会进一步降低透射率。

Claims (29)

1.一种干涉层系统,包括多个光学透明层,该干涉层系统不具有载体基底,并且其中,这些光学透明层广延地彼此上下设置,其中,这些光学透明层选自由电介质、金属以及以上的组合组成的组,至少一个第一光学透明层具有折射率n1并且至少一个第二光学透明层具有折射率n2,并且第一折射率n1和第二折射率n2相差至少0.1,其特征在于,
该干涉层系统在300 nm至800 nm波长范围内的反射率曲线具有至少两个反射率不同的区域。
2.如权利要求1所述的干涉层系统,
其特征在于,
每个光学透明层的层厚在5 nm至500 nm的厚度范围内。
3.如权利要求1或2所述的干涉层系统,
其特征在于,
这些光学透明层均包含电介质、优选地金属氧化物,分别基于相应光学透明层的总重量,这些电介质的量为95至100 wt%。
4.如权利要求1至3中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统具有:至少2个低折射率光学透明层,具有折射率n1 < 1.8;以及至少两个高折射率光学透明层,具有折射率n2 ≥ 1.8。
5.如权利要求1至4中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统包括4至100个光学透明层或由这些光学透明层组成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该低折射率光学透明层具有1.3至1.78范围的折射率n1并且优选地选自由氧化硅、氧化铝、氟化镁以及以上的混合物组成的组。
7.如权利要求1至6中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该高折射率光学透明层具有2.0至2.9范围的折射率n2并且优选地选自由氧化钛、氧化铁、氧化铌、氧化钽、氧化锆、氧化铬、氧化铈、氧化钴以及以上的混合物组成的组。
8.如权利要求1至7中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
每个光学透明层仅仅由金属氧化物组成。
9.如权利要求1至8中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该低折射率光学透明层和该高折射率光学透明层彼此上下交替设置并且优选地彼此接界。
10.如权利要求1至9中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统是箔片、膜或颗粒。
11.如权利要求1至10中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统的反射率曲线至少在半峰全宽(FWHM)的至少60%的第一区域中具有优选地至少70%的反射率,其中FWHM = (0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm至600 nm。
12.如权利要求11所述的干涉层系统,
其特征在于,
该半峰全宽(FWHM)的计算具有10%的相对误差。
13.如权利要求1至12中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统的反射率曲线至少在≥ 1.1 · λ0至≤ 800 nm的第二区域内具有≤20%的反射率,其中λ0 = 380 nm至600 nm。
14.如权利要求1至13中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统包括至少20个光学透明层,相邻两个层的折射率差是至少0.90。
15.如权利要求1至14中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统的反射率曲线是针对0°至15°的入射角范围内的非偏振光确定的。
16.如权利要求1至15中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉系统在以下光入射和出射介质中在彼此对应的区域的优选地10个百分点的区域内具有相同的反射特性:
- 在550 nm处折射率为n = 1.000的空气,或
- 在550 nm处折射率为n = 1.330的水,或
- 在550 nm处折射率为n = 1.400的油性/脂肪性物质。
17.一种用于生产如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统的方法,
其特征在于,
该方法包括以下步骤:
(a) 提供广延的载体基底材料,
(b) 施加脱离层,
(c) 施加多个光学透明层,以产生干涉层系统,
(d) 将该干涉层系统与该广延的载体基底材料分离。
18.如权利要求17所述的方法,
其特征在于,
通过气相沉积施加这些光学透明层。
19.如权利要求17或18所述的方法,
其特征在于,
该脱离层由水溶性无机盐形成。
20.一种光学滤波器,
其特征在于,
该光学滤波器是或包括如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统。
21.一种应用介质,
其特征在于,
该应用介质包括如权利要求1至16中任一项所述的干涉层系统。
22.如权利要求21所述的应用介质,
其特征在于,
该光学入射和出射介质是在550 nm处折射率为n = 1.000的空气、在550 nm处折射率为n = 1.330的水和/或在550 nm处折射率为n = 1.400的油性/脂肪性物质。
23.一种干涉层系统,包括至少20个彼此上下交替设置并具有不同折射率的层,
其特征在于,
该干涉层系统在300 nm和800 nm波长范围内的反射率曲线具有至少两个反射率不同的区域,并且这至少两个区域中的至少一个区域在半峰全宽(FWHM)的至少60%的区域中具有至少70%的反射率,其中FWHM = (0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm至600 nm。
24.如权利要求23所述的干涉层系统,
其特征在于,
该至少两个区域中的恰好一个区域在半峰全宽(FWHM)的至少60%的区域中具有至少70%的反射率,其中FWHM = (0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm至600 nm。
25.如权利要求23和24中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
与在半峰全宽(FWHM)的至少60%的区域中具有至少70%的反射率的区域不同,其中FWHM= (0.6 · λ0) - 170 nm,其中λ0 = 380 nm至600 nm,至少一个区域在≥ 1.1 · λ0至≤800 nm 的区域内具有≤ 20%的反射率,其中λ0 = 380 nm至600 nm。
26.如权利要求23至25中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
两个相邻层之间的折射率差是至少0.90。
27.如权利要求23至26中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统的反射率曲线是针对0°至15°的入射角范围内非偏振光确定的。
28.如权利要求23至27中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统的表面粗糙度表面粗糙度优选地是≤ 3 nm rms。
29.如权利要求23至28中任一项所述的干涉层系统,
其特征在于,
该干涉层系统,层序列为0.227 T/1.097 L/0.661 T/0.793 L/1.109 T/0.668 L/1.083 T/0.922 L/0.810 T/0.971 L/1.012 T/0.708 L/1.153 T/1.055 L/0.611 T/0.939L/1.340 T/0.263 L/1.458 T/1.564 L,光学层厚度为λ0/4,T在550 nm处的折射率为n =2.420,L在550 nm处的折射率为n = 1.468。
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