DE10111360A1 - Decoration arrangement used as a piece of jewelry contains a thin layer having non-transparent regions arranged to produce a pattern, and transparent regions - Google Patents

Decoration arrangement used as a piece of jewelry contains a thin layer having non-transparent regions arranged to produce a pattern, and transparent regions

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DE10111360A1
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Abstract

Decoration arrangement contains a thin layer (4) having a pattern applied on a substrate (1). The thin layer has non-transparent regions (2) arranged to produce a pattern, and transparent regions (3). The non-transparent and transparent regions are formed by the phase conversion of he layer material. An Independent claim is also included for a process for the production of a pattern on a decoration arrangement. Preferred Features: The thin layer is made from Ti, Nb, Cr, Al, Ce, Zr, V, Cu, Au, In, Mo, Ta, Si, Ge, Mg or their alloys, especially Ti, Nb or their alloys or a transparent conducting oxide, preferably Zn; AlO or In; SnO.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dekorationsmittel umfassend ein Substrat und darauf aufgebracht eine dünne Schicht, mit musterartig angeordneten nicht transparenten und transparenten Bereichen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dekorationsmittels unter Einsatz von Laserlicht zur Erzeugung des gewünschten Musters.The present invention relates to decoration means comprising a substrate and a thin layer is applied to it, with no pattern arranged transparent and transparent areas as well as a method of manufacture of such a decoration means using laser light for generation of the desired pattern.

Dekorationsmittel im Sinne der Erfindung können Schmuckstücke wie Anhänger, Broschen oder Ringe sein, die mit einem Muster oder einem Motiv versehen sind, oder ein dekorierter Gegenstand, wie zum Beispiel ein Spiegel, der mit einer Verzierung wie einem Motiv oder Muster versehen ist.Decoration means in the sense of the invention can be jewelry such as pendants, Brooches or rings with a pattern or motif or a decorated object, such as a mirror, an ornament such as a motif or pattern.

Insbesondere wird darunter aber eine Projektionsmaske für Beleuchtungstech­ niken verstanden, wie sie heute vielfach eingesetzt werden, um Bilder, Logos, Schriftzüge oder geometrische Figuren auch bei Tageslicht über große Entfer­ nungen hinweg zum Beispiel auf Wände, Decken und Fußböden zu projizieren.In particular, however, there is a projection mask for lighting technology niken understood how they are often used today to create images, logos, Lettering or geometric figures, even in daylight over long distances projections across walls, ceilings and floors.

Die Projektionsmaske besteht aus einem Glassubstrat, das mit einer lichtun­ durchlässigen Metallschicht beschichtet ist, wobei die Metallschicht musterartig strukturiert ist, indem in den Musterbereichen das Metall entfernt ist, so dass die Projektionsmaske in diesen Bereich für Licht transparent ist.The projection mask consists of a glass substrate that is illuminated with a light permeable metal layer is coated, the metal layer pattern is structured by removing the metal in the pattern areas, so that the Projection mask in this area is transparent to light.

Bei Bestrahlung mit einer starken Lichtquelle durch eine so erhaltene Projek­ tionsmaske entstehen auf den bestrahlten Flächen schwarz-weiß-Bilder.When irradiated with a strong light source through such a project black and white images are created on the irradiated surfaces.

Zur Abbildung des gewünschten Motivs werden hierbei mit dem gewünschten Motiv versehene Projektionsmasken, auch "Gobos" genannt, direkt in den Strahlengang eines Projektors, dem sogenannten "Scanner", eingeführt und ähnlich einem Dia mit Licht durchstrahlt.To illustrate the desired motif, use the one you want Projection masks with motifs, also called "gobos", directly in the Beam path of a projector, the so-called "scanner", introduced and similar to a slide shining through with light.

Typische Einsatzgebiete für die vorstehend beschriebenen Projektionsmasken sind zum Beispiel die Beleuchtung von Messeständen, Ausstellungen, von The­ atervorstellungen, bei denen die Kulisse nicht real aufgebaut ist, sondern mit Hilfe derartiger Projektionsmasken an eine Wand projiziert wird, oder auch Wer­ bezwecke. Typical areas of application for the projection masks described above are for example the lighting of exhibition stands, exhibitions, The Age ideas where the setting is not actually built, but with With the help of such projection masks is projected on a wall, or who its object.  

Da für die Bestrahlung leistungsstarke Projektoren eingesetzt werden, entstehen hohe Lichtintensitäten mit Farbtemperaturen bis zu 6000 Kelvin, so dass die zur Herstellung der Projektionsmasken verwendeten Materialien sowohl eine hohe Temperaturbeständigkeit als auch eine hohe Lichtechtheit aufweisen müssen.Since powerful projectors are used for the irradiation, arise high light intensities with color temperatures up to 6000 Kelvin, so that for Production of the projection masks used both high materials Temperature resistance as well as high light fastness must have.

Es ist auch bekannt, mit derartigen Projektionsmasken Farbeffekte zu erzeugen, in dem auf die Projektionsmaske eine oder mehrere farbige Schichten aufge­ bracht werden. Da die hierbei verwendeten Farbstoffe entsprechend tempera­ turstabil sein müssen, ist deren Auswahl eingeschränkt.It is also known to produce color effects with such projection masks, in which one or more colored layers are applied to the projection mask be brought. Since the dyes used here are tempera selection must be restricted.

Die Herstellung derartiger Projektionsmasken erfolgt üblicherweise mittels foto­ lithografischer Prozesse.Such projection masks are usually produced using photos lithographic processes.

Dabei wird zunächst auf einem transparenten Substrat, üblicherweise einer Glasscheibe, vollflächig ein nicht transparentes Material aufgebracht, auf diese Schicht aus einem nicht transparenten Material wird eine weitere Schicht aus einem Fotolack aufgetragen und anschließend durch eine Maske musterartig belichtet. Nach Entwicklung werden die belichteten Bereiche einschließlich des darunter befindlichen Metalls nasschemisch abgeätzt, wobei das Metall an den belichteten Stellen von dem Substrat unter Ausbildung des gewünschten Musters entfernt wird. Ein derartiges Verfahren ist in dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 296 22 154 U1 beschrieben.First, a transparent substrate, usually one Glass pane, a non-transparent material applied to the entire surface Layer of a non-transparent material becomes another layer applied with a photoresist and then pattern-like through a mask exposed. After development, the exposed areas including the underlying metal is etched away by wet chemistry, the metal on the exposed areas of the substrate to form the desired pattern Will get removed. Such a method is in the German utility model DE 296 22 154 U1.

Die Herstellung von Projektionsmasken mittels fotolithografischer Prozesse weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So ist die erzielbare Auflösung auf eine Größenordnung von 10 µm beschränkt.The production of projection masks using photolithographic processes shows however, there are a number of disadvantages. So is the achievable resolution on one The order of magnitude of 10 µm is limited.

Zudem ist diese Vorgehensweise sehr aufwendig, da es zahlreiche Schritte umfaßt, die zur Erzielung von möglichst exakten und scharfen Abbildungen äußerst präzise auszuführen sind, wie zum Beispiel die Auftragung des Foto­ lacks in einer gleichmäßigen homogenen Schicht, gleichmäßige Belichtung und Entwicklungsbedingungen über den gesamten Bereich, um ein sauberes Ätzen und Entfernen der gewünschten Bereiche zu erzielen. Ein weiteres Problem ist die Vermeidung von Unterätzungen. Hierbei gelangt an den Rändern der zu strukturierenden Bereiche Ätzflüssigkeit unter den verbliebenen Fotolack und löst dort in unerwünschter Weise Metall heraus, sodass die erhaltenen Strukturen unscharf und unregelmäßig sind und die damit erzielten Abbildungen ent­ sprechend unscharf sind. Folglich werden mit dem fotolithografischen Verfahren häufig mangelhafte Masken erhalten, so dass die Ausschussquote unerwünscht hoch ist.In addition, this procedure is very complex since there are numerous steps includes, to achieve the most accurate and sharp images possible are extremely precise, such as the application of the photo varnishes in a uniform, homogeneous layer, uniform exposure and Development conditions across the area to ensure a clean etching and removing the desired areas. Another problem is avoiding undercuts. Here comes to the edges structuring areas etching liquid under the remaining photoresist and dissolves metal out there in an undesirable manner, so that the structures obtained  are fuzzy and irregular and the resulting images ent are speaking out of focus. Consequently, using the photolithographic process often get defective masks, making the reject rate undesirable is high.

Grauabstufungen werden über die Pixeldichte eingestellt, die jedoch aufgrund des geringen Auflösungsvermögens, die derartigen Ätzverfahren inhärent ist, begrenzt ist.Shades of gray are set via the pixel density, but due to the low resolution that is inherent in such etching processes, is limited.

Projektionsmasken für farbige Abbildungen sind zum Beispiel in dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 296 06 215 U1 beschrieben, wobei eine oder mehrere far­ bige Schichten auf das Substrat aufgebracht werden. Das Muster wird erzeugt, indem die einzelnen Farben auf das mit jeweils verschieden beschnittenen Masken abdeckte Glas aufgedampft werden, so dass die einzelne Farbschicht jeweils nur auf bestimmte Flächenbereiche des Glases aufgebracht und in der Gesamtheit nach Aufbringen aller Schichten das gewünschte Muster ausgebildet wird. Auch hier sind zahlreiche Schritte erforderlich. Zudem müssen die ver­ wendeten Farben thermisch und mechanisch ausreichend stabil sein.Projection masks for colored images are, for example, in German Utility model DE 296 06 215 U1 described, wherein one or more far other layers are applied to the substrate. The pattern is created by the individual colors on the with each differently trimmed Masks covered glass are evaporated so that the single layer of paint only applied to certain areas of the glass and in the After applying all layers, the desired pattern was formed becomes. Numerous steps are also required here. In addition, the ver colors used are thermally and mechanically sufficiently stable.

Weiter können einfarbige Projektionen realisiert werden, indem ein hochtempe­ raturstabiler anorganischer Farbfilter mittels eines zweiten Filterrads in den Strahlengang des Projektors eingeführt wird. Dabei handelt es sich um optische Mehrschichtsysteme, die aus einer Kombination von Einzelschichten aus hoch- und niedrigbrechenden Materialien zur Erzeugung des gewünschten Farbtons bestehen, die auf einem transparenten Substrat wie einer Glasscheibe abge­ schieden werden. Zur reproduzierbaren Herstellung derartiger Projektionsmas­ ken für die einfarbige Abbildung ist jedoch ein hoher technologischer Aufwand notwendig, um die erforderliche hohe Schichtdickengenauigkeit der bis zu 30 Einzelschichtdicken zu gewährleisten.Furthermore, single-color projections can be realized by a high-temp Raturally stable inorganic color filter using a second filter wheel in the Beam path of the projector is introduced. These are optical Multi-layer systems that consist of a combination of single layers of high and low refractive index materials to produce the desired color exist that abge on a transparent substrate such as a glass be divorced. For the reproducible production of such projection masks However, for monochrome imaging is a high technological effort necessary to achieve the required high layer thickness accuracy of up to 30 To ensure single layer thicknesses.

Durch die Verwendung mehrerer der vorstehend beschriebenen Farbfiltergläser ist es möglich, Projektionsmasken für die Mehrfarbenprojektion zu erhalten, wo­ bei die eingesetzen Farbfiltergläser hintereinander angeordnet und miteinander verklebt werden. Hierbei ist jeder Filter in einem separaten Prozessschritt zu ätzen und positionieren. Derartige Multiglassysteme können nur mit speziellen Ätzprozessen strukturiert werden, wobei Unterätzungen und Kantenrundungen auftreten können, die zu unpräzisen Abbildungen führen. Mikrometergenaue Positionierarbeiten, problematische Klebverbindungen und Unschärfen durch die defokussierend wirkende Stapelung der einzelnen Farbfiltergläser machen die Herstellung und den Einsatz solcher Systeme aufwendig und teuer.By using several of the color filter glasses described above it is possible to get projection masks for multi-color projection where in the color filter glasses used one behind the other and with each other be glued. Each filter is closed in a separate process step etch and position. Such multi-glass systems can only be used with special  Etching processes are structured, under-etching and rounded edges can occur, which lead to imprecise images. Micrometer Exact Positioning work, problematic adhesive connections and blurring by the defocusing stacking of the individual color filter glasses make the Manufacture and use of such systems complex and expensive.

Es ist auch bekannt, Projektionsmasken herzustellen, indem in den zu struktu­ rierenden Bereichen das Metall mittels Lasereinstrahlung von dem Substrat ab­ getragen wird (sogenannte Laserablation). Hierfür werden hochenergetische Laser wie zum Beispiel CO2-Laser eingesetzt. Auch die damit erhaltenen Pro­ jektionsmasken zeigen eine nur ungenügende Auflösung, da die Abtragung des Materials durch Absprengen bzw. Abplatzen erfolgt, das nur schwer zu kontrol­ lieren ist.It is also known to produce projection masks by removing the metal from the substrate in the areas to be structured by means of laser radiation (so-called laser ablation). High-energy lasers such as CO 2 lasers are used for this. The projection masks obtained in this way also show an insufficient resolution, since the material is removed by being blasted off or flaking off, which is difficult to control.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehende Probleme zu lösen, und eine Projektionsmaske zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Auflösung zeigt und auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann. Insbesondere war es Aufgabe, eine derartige Projektionsmaske nicht nur für schwarz-weiß-, sondern auch für Multifarbabbildungen zur Verfügung zu stellen.It was an object of the present invention to solve the above problems and to provide a projection mask that has high resolution shows and can be produced in a simple manner. Was in particular it is the task of such a projection mask not only for black and white, but also available for multi-color images.

Neben der Bereitstellung von Projektionsmasken als Dekorationsmittel betrifft die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt die Bereitstellung von Dekorations­ mitteln wie Schmuckstücken oder Dekorationsgegenständen, die auf einfache Art und Weise mit dekorativen Mustern versehen werden können.In addition to the provision of projection masks as decoration, the Invention according to a further aspect, the provision of decoration means such as jewelry or decorative items that are simple Way can be provided with decorative patterns.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Dekorationsmittel, das ein Substrat und darauf aufgebracht mindestens eine dünne Schicht mit einem Muster aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster in der dünnen Schicht durch transparente und nicht transparente Schichtbereiche gebildet ist, und das Muster erzeugt wird, indem in dem Material für die dünne Schicht eine Phasenumwandlung induziert wird. The object of the invention is achieved by a decoration agent that a Substrate and applied thereon at least one thin layer with a Has pattern, characterized in that the pattern in the thin Layer is formed by transparent and non-transparent layer regions, and the pattern is created by using a in the material for the thin layer Phase change is induced.  

Weiter umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dekorationsmittels, wobei auf einem Substrat eine dünne Schicht aus einem Material aufgebracht wird, das bei Lasereinwirkung eine Phasenum­ wandlung eingeht und transparente neben nicht transparenten Bereichen unter Ausbildung eines Musters erzeugt werden.The present invention further comprises a method for producing a such decoration means, wherein a thin layer of on a substrate a material is applied that a phase change when exposed to laser change and transparent next to non-transparent areas Formation of a pattern can be generated.

Erfindungsgemäß weist das Dekorationsmittel ein Substrat und darauf aufge­ bracht mindestens eine dünne Schicht aus transparenten und nicht transparen­ ten Bereichen auf, die ein Muster ausbilden.According to the invention, the decoration means has a substrate and thereon brings at least a thin layer of transparent and non-transparent areas that form a pattern.

Als Material für die dünne Schicht wird ein Material verwendet, dass bei Laser­ einwirkung eine Phasenumwandlung von einem nicht transparenten Zustand in einen transparenten Zustand oder umgekehrt eingeht, so dass durch entspre­ chende Führung des Laserstrahls in dem Material ein Muster eingezeichnet werden kann, das aus den transparenten und nicht transparenten Bereichen gebildet ist. Die Phasenumwandlung ist hierbei auf die Bereiche begrenzt, die der Lasereinwirkung ausgesetzt sind.As material for the thin layer, a material is used that is used with lasers effect a phase change from a non-transparent state to a transparent state or vice versa, so that by correspond guiding the laser beam in the material a pattern is drawn can be made from the transparent and non-transparent areas is formed. The phase change is limited to the areas that are exposed to laser exposure.

Die vorliegende Erfindung macht sich den Umstand zu Nutze, dass durch Ein­ wirkung von Laserstrahlung einer geeigneten Wellenlänge der Zustand eines Materials zum Beispiel in Folge lokaler Oxidation geändert wird und damit ein neues Schichtmaterial mit anderen optischen Eigenschaften generiert wird. Hierbei kann das Material von einem nicht transparenten, hochbrechenden Zustand in einen transparenten Zustand mit niedrigerem Brechungsindex oder umgekehrt überführt werden.The present invention takes advantage of the fact that a effect of laser radiation of a suitable wavelength the state of a Material, for example, is changed as a result of local oxidation and thus one new layer material with different optical properties is generated. The material can be non-transparent, highly refractive State in a transparent state with a lower refractive index or be transferred vice versa.

Beispiele für solche Materialien sind Metalle wie zum Beispiel Titan Ti, Niob Nb, Chrom Cr, Aluminium Al, Cer Ce, Zirkon Zr, Vanadium V, Kupfer Cu, Gold Au, Indium In, Molybdän Mo, Tantal Ta, Silicium Si, Germanium Ge und Magnesium Mg. Weitere geeignete Beispiele sind SiN, SiO2, MgF2.
Auch Legierungen dieser Metalle sind geeignet.
Insbesondere bevorzugt sind Ti, Nb, Cr und Al, wobei Ti und Nb sowie Legie­ rungen davon besonders bevorzugt sind.
Examples of such materials are metals such as titanium Ti, niobium Nb, chromium Cr, aluminum Al, cerium Ce, zirconium Zr, vanadium V, copper Cu, gold Au, indium in, molybdenum Mo, tantalum Ta, silicon Si, germanium Ge and magnesium Mg. Further suitable examples are SiN, SiO 2 , MgF 2 .
Alloys of these metals are also suitable.
Ti, Nb, Cr and Al are particularly preferred, Ti and Nb and alloys thereof being particularly preferred.

Eine geeignete Titanlegierung kann Aluminium enthalten, wobei ein bevorzugter Anteil an Al 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 8 bis 13 Gew.-%, betragen kann. A suitable titanium alloy may contain aluminum, with a preferred one Al content of 0.1 to 15 wt .-%, in particular 8 to 13 wt .-%, can be.  

Die vorstehend beispielhaft genannten Metalle sind an sich nicht transparent. Infolge der Lasereinwirkung diffundiert Luftsauerstoff in die Bereiche des Materials ein, die der Lasereinstrahlung ausgesetzt sind und es werden die ent­ sprechenden Oxide und/oder Mischoxide ausgebildet, deren Brechungsindex von dem des Ausgangsmaterials verschieden ist. Auf Grund der unterschiedlichen Brechungsindices erscheinen die unbehandelten Bereiche und die dem Laser ausgesetzten Bereiche unterschiedlich transparent.The metals mentioned above by way of example are not transparent per se. As a result of laser exposure, atmospheric oxygen diffuses into the areas of the Material that are exposed to laser radiation and it ent speaking oxides and / or mixed oxides, whose refractive index of that of the starting material is different. Because of the different Refractive indices appear on the untreated areas and that of the laser exposed areas differently transparent.

Beispielsweise kann aus einer Ti- beziehungsweise Si-Schicht mit einem Bre­ chungsindex n550 = 1,88 (Ti) bzw. n550 = 4,1 (Si) durch Laserbeschuss ein oxidisches Material mit einem Brechungsindex n550 von ca. 2,95 (TiO2) bezie­ hungsweise n550 = 1,46 (SiO2) erhalten werden, das transparent erscheint.For example, an oxide material with a refractive index n 550 of approximately 2.95 can be obtained from a Ti or Si layer with a refractive index n 550 = 1.88 (Ti) or n 550 = 4.1 (Si) by laser bombardment (TiO 2 ) or n 550 = 1.46 (SiO 2 ) can be obtained, which appears transparent.

Für die erfindungsgemäße Anwendung können auch transparente leitfähige Oxide (die sogenannten TCO's) eingesetzt werden, wie zum Beispiel In­ dium/Zinn-Oxid (In/SnO) oder Zink/Aluminium-Oxid (Zn/AlO).Transparent conductive can also be used for the application according to the invention Oxides (the so-called TCO's) are used, such as In dium / tin oxide (In / SnO) or zinc / aluminum oxide (Zn / AlO).

In diesem Fall kann für die Ausbildung der dünnen Schicht das Ausgangsmate­ rial, aus dem sich diese transparenten leitfähigen Oxide erhalten lassen, auf das Substrat in nicht transparenter Form aufgebracht werden und durch Einwirkung von Laser geeigneter Wellenlänge in das entsprechende transparente leitfähige Material umgewandelt werden.In this case, the starting material can be used to form the thin layer rial from which these transparent conductive oxides can be obtained Substrate can be applied in a non-transparent form and by exposure of laser of suitable wavelength into the corresponding transparent conductive Material to be converted.

Bei dem Ausgangsmaterial handelt es sich hierbei üblicherweise um ein TCO- Material in nicht leitender opaker Form wie etwa sogenanntes "Black ITO" oder Zn:Al (opak) + = O2.The starting material is usually a TCO material in a non-conductive opaque form, such as so-called "Black ITO" or Zn: Al (opaque) + = O 2 .

Derartige TCO-Materialien, deren Erzeugung und Aufbringung als dünne Schicht auf ein Substrat sind an sich bekannt (siehe zum Beispiel US 5,536,466).Such TCO materials, their production and application as a thin layer on a substrate are known per se (see for example US 5,536,466).

Sollen transparente Bereiche in nicht transparente Bereiche umgewandelt wer­ den, kann die Laserbehandlung auch in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Beispielsweise kann hierfür die Behandlung unter For­ miergas mit ca. 98% N2 und ca. 2% H2 erfolgen.If transparent areas are to be converted into non-transparent areas, the laser treatment can also be carried out in a reducing atmosphere. For example, the treatment can take place under forming gas with approx. 98% N 2 and approx. 2% H 2 .

Für Schwarz-Weiß-Effekte erfolgt die Umwandlung üblicherweise über die ge­ samte Dicke der Schicht. For black and white effects, the conversion is usually done via the ge entire thickness of the layer.  

Grauschattierungen lassen sich erzielen durch Steuerung der Eindringtiefe des Lasers in das Schichtmaterial.Shades of gray can be achieved by controlling the depth of penetration of the Lasers in the layer material.

Die Phasenumwandlung des Schichtmaterials erfolgt in diesem Fall nicht über die gesamte Schichtdicke, sondern nur bis zu einer vorbestimmten Schichttiefe, wobei die Lichtdurchlässigkeit der Schicht in diesem Bereich in Abhängigkeit der Tiefe, bis zu der die Schicht umgewandelt wird eingestellt werden kann.In this case, the phase change of the layer material does not take place the entire layer thickness, but only up to a predetermined layer depth, the light transmittance of the layer in this area depending on the Depth to which the layer can be converted can be set.

Mit der vorliegenden Erfindung können auch mehrfarbige Abbildungen erzeugt werden.Multi-color images can also be produced with the present invention become.

Für die Erzeugung einer farbigen Abbildung wird hierfür das einfallende Licht an der dünnen Schicht in dem gewünschten Wellenlängenbereich reflektiert.The incident light is turned on for the creation of a colored image of the thin layer is reflected in the desired wavelength range.

Dabei hängt der Anteil des einfallenden Lichts, der an der Schicht reflektiert wird und folglich der Farbton von dem Schichtmaterial und der Schichttiefe ab, bis zu der die Phasenumwandlung durchgeführt worden ist. Hierbei ergibt sich die Farbe der teilweise phasenumgewandelten Schicht aus dem Brechungsindex­ unterschied des umgewandelten und des nichtumgewandelten Materials.The proportion of the incident light that is reflected on the layer depends and consequently the hue from the layer material and the layer depth down to the phase change has been carried out. This results in the Color of the partially phase-converted layer from the refractive index difference between the converted and the unconverted material.

Die Auswahl des Lasers richtet sich nach dem verwendeten Material und liegt innerhalb des fachmännischen Könnens. Beispielsweise können ein Argon-Io­ nenlaser oder ein gepulster Festkörperlaser wie ein Diodenlaser eingesetzt wer­ den.The choice of laser depends on the material used and lies within the professional skill. For example, an argon io laser or a pulsed solid-state laser such as a diode laser the.

Im Allgemeinen ist ein Diodenlaser ausreichend.A diode laser is generally sufficient.

Durch Einwirkung von Strahlung eines Diodenlasers können zum Beispiel die erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzenden Materialien wie Titan, Niob, Chrom oder Aluminium in den entsprechenden transparenten Zustand überführt werden. Typischerweise wird bei Laserleistungen bis zu 10 W und bei Wellenlänge in einem Bereich von vorzugsweise 500 nm gearbeitet.By exposure to radiation from a diode laser, for example Materials to be preferably used according to the invention, such as titanium, niobium, chromium or aluminum in the appropriate transparent state. Typically, laser power is up to 10 W and wavelength in worked in a range of preferably 500 nm.

Typische Strahlleistungen zur Erzeugung von Strukturen liegen bei einigen Milli­ watt.Typical beam powers for the generation of structures are a few milli watt.

Die Anwendung von Laserstrahlung ermöglicht ein exaktes und eng begrenztes Schreiben, wobei die Umwandlung lokal auf die Bereiche beschränkt ist, auf die der Laser einwirkt. The use of laser radiation enables an exact and narrowly limited Write with local conversion limited to the areas to which the laser acts.  

Beim Schreiben mit einem Laser wird der Laserstrahl üblicherweise über ein Strahlführungssystem mit Hilfe eines Computers direkt gesteuert, wodurch ein . exaktes und genaues Schreiben möglich ist und hochaufgelöste Strukturen mit einer Auflösung von 2 µm oder weniger erhalten werden können.When writing with a laser, the laser beam is usually over a Beam delivery system directly controlled using a computer, creating a. exact and exact writing is possible and high-resolution structures with a resolution of 2 µm or less can be obtained.

Anders als bei der Mustererzeugung durch Abtragung des Materials mittels Lasers (Ablation) können Defekte durch Kantenverrundung oder unkontrolliertes Abplatzen vermieden werden.Unlike when creating a pattern by removing the material using Lasers (ablation) can cause defects due to edge rounding or uncontrolled Chipping can be avoided.

Durch Aufweiten und Fokussieren kann der Laserstrahl verändert werden, so dass neben punkt- und strichförmigen Strukturen auch großflächige Bereiche homogen umgewandelt werden können.The laser beam can be changed by widening and focusing that in addition to point and line structures, large areas can be converted homogeneously.

Die Eindringtiefe des Lasers in das Schichtmaterial, und damit die Tiefe, bis zu der die Umwandlung des Materials in der Schicht erfolgt, lässt sich über die in den Laser eingekoppelte Energie steuern.The depth of penetration of the laser into the layer material, and thus the depth, up to The conversion of the material in the layer can be done via the in control the laser-coupled energy.

Die Aufbringung der dünnen Schicht auf das Substrat kann mittels herkömm­ licher Verfahren, wie sie für die genannten Materialien üblich sind, erfolgen. Als Beispiel hierfür können konventionelles Verdampfen, plasmachemische Verfah­ ren oder Kathodenzerstäubung im Vakuum genannt werden. Die Schichten können auch in ausreichender Qualität durch nasschemische oder galvanische Verfahren auf dem Substrat aufgebracht werden, wobei jedoch eine entspre­ chende Vorbehandlung des Substrats, zum Beispiel durch Vorbekeimung erfor­ derlich sein kann.The application of the thin layer to the substrate can by means of conventional Licher procedures, as are common for the materials mentioned, take place. As Examples of this can be conventional evaporation, plasma chemical processes ren or cathode sputtering in a vacuum. The layers can also be of sufficient quality by wet chemical or galvanic Methods are applied to the substrate, but one corresponds pretreatment of the substrate, for example by pre-seeding can be such.

In Abhängigkeit der Anordnung, Anzahl der Schichten und des Materials für die dünne Schicht kann die Abbildung des Musters durch Transmission oder Re­ flexion des einfallenden Lichtes erfolgen, je nachdem, ob das einfallende Licht durch die Musterbereiche in dem Dekorationsmittel hindurchdringt oder daran reflektiert wird. Depending on the arrangement, number of layers and the material for the thin layer can image the pattern by transmission or Re Flexion of the incident light take place, depending on whether the incident light penetrates through or on the pattern areas in the decoration means is reflected.  

Die Schichtdicken bestimmen sich im allgemeinen nach dem gewünschten Lichtdurchtritt beziehungsweise -reflexion. So liegen typische Schichtdicken für Reflexionsschichten in einem Bereich von 100-300 nm, für farbgebende transparente Schichten in einem Bereich von 6-300 nm, vorzugsweise 6-100 nm. Für niedrigbrechende Schichten werden üblicherweise höhere Schichtdicken gewählt als für Schichten mit höherem Brechungsindex.The layer thicknesses are generally determined by the desired one Light passage or reflection. Typical layer thicknesses are for Reflective layers in a range of 100-300 nm, for color transparent layers in a range of 6-300 nm, preferably 6-100 nm. For low refractive index layers, usually higher layer thicknesses are used chosen than for layers with a higher refractive index.

Das Material für das Substrat kann je nach Verwendungszweck ausgewählt werden. Es kann transparent, teilweise transparent oder nicht transparent sein. Beispiele für geeignete Substratmaterialien sind anorganische Materialien wie ein Glasmaterial, Metalle und Keramiken oder auch Kunststoffe.The material for the substrate can be selected depending on the intended use become. It can be transparent, partially transparent or non-transparent. Examples of suitable substrate materials are inorganic materials such as a glass material, metals and ceramics or plastics.

Für die Herstellung von Projektionsmasken können hierfür übliche und bekannte Glassubstrate verwendet werden, insbesondere Borosilikat-, Float- oder Quarz­ glas sowie Glaskeramiken.Conventional and known ones can be used for the production of projection masks Glass substrates are used, in particular borosilicate, float or quartz glass and glass ceramics.

Für die Herstellung eines Schmuckstückes oder Dekorationsgegenstandes kann der entsprechende Rohling für das Schmuckstück oder den Dekorationsgegen­ stand als Substrat verwendet werden, auf das die dünne Schicht zur Ausbildung des Musters aufgetragen wird.Can be used to make a piece of jewelry or a decorative item the corresponding blank for the piece of jewelry or the decorative item stood to be used as a substrate on which the thin layer to form of the pattern is applied.

Für lichtdurchlässige Substrate kann die Laserbestrahlung auch durch die Sub­ stratrückseite erfolgen.For transparent substrates, laser radiation can also be carried out by the sub back of the street.

Im Falle einer Abbildung durch Transmission wird als Substrat ein lichtdurch­ lässiges Substrat gewählt. Das einfallende Projektionslicht passiert die transpa­ renten Bereiche der dünnen Schicht und das Substrat.In the case of imaging by transmission, a light is transmitted as the substrate casual substrate chosen. The incident projection light passes through the transpa anneal areas of the thin layer and the substrate.

Für eine Abbildung durch Reflexion wird das einfallende Licht durch das Substrat selbst oder einer vorgesehenen Reflexionsschicht reflektiert.For imaging by reflection, the incident light is through the substrate itself or a reflection layer provided.

In Bezug auf die Projektionsmasken als erfindungsgemäß bevorzugte Ausfüh­ rungsform werden nachstehend auch die Begriffe "Transmissionsmaske" bezie­ hungsweise "Reflexionsmaske" verwendet. With regard to the projection masks as a preferred embodiment according to the invention The terms "transmission mask" are also used below approximately "reflection mask" used.  

Neben der einfachen Art der Herstellung und der erzielbaren hohen Auflösung der Muster haben die erfindungsgemäßen Dekorationsmittel den Vorteil, dass die phasenumgewandelten Bereiche eine verbesserte mechanische Stabilität und chemische Inertheit aufweisen.In addition to the simple type of manufacture and the high resolution that can be achieved of the pattern, the decoration means according to the invention have the advantage that the phase-converted areas have improved mechanical stability and have chemical inertness.

Nachstehend wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung am Beispiel einer Projektionsmaske als bevorzugter Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren im Detail erläutert.The principle of the present invention is illustrated below using the example of a Projection mask as a preferred embodiment with reference to the attached figures explained in detail.

Hierbei zeigtHere shows

Fig. 1 den schematischen Strahlengang durch eine Projektionsmaske in Transmission, Fig. 1 shows the schematic beam path by a projection mask in transmission,

Fig. 2 den schematischen Strahlengang in einer Projektionsmaske in Refle­ xion, Fig. 2 xion the schematic beam path in a projection mask in Refle,

Fig. 3 eine Anordnung für die Projektion einer Abbildung mittels einer Projekti­ onsmaske, und Fig. 3 shows an arrangement for the projection of an image by means of a projection mask, and

Fig. 4 eine Auswahl von in Reflexion gemessenen Farbwerten in Ti/TiOx- und Nb/NbOx-Schichtsystemen. Fig. 4 a selection of measured in reflection color values in Ti / TiOx- and Nb / NbO-layer systems.

In Fig. 1 ist schematisch der Strahlengang von Projektionslicht durch eine er­ findungsgemäße Projektionsmaske A in Transmission gezeigt, wobei durch Ein­ stellung der Tiefe bis zu der die Phasenumwandlung in der dünnen Schicht er­ folgt, unterschiedliche Grauschattierungen erzielt werden können.In Fig. 1, the beam path of projection light through a projection mask A according to the invention in transmission is shown schematically, different shades of gray can be achieved by adjusting the depth to which the phase change in the thin layer follows.

In den in Fig. 1 gezeigten Beispielen für Projektionsmasken A ist auf einem transparenten Substrat 1 eine dünne Schicht 4 mit einem nicht transparenten Be­ reich 2 und einem transparenten Bereich 3 aufgebracht. In der hier gezeigten Ausführungsform wurde zunächst auf das transparente Substrat 1 ein nicht transparentes Material 2 als dünne Schicht aufgebracht, wobei durch Laserein­ wirkung ein transparenter Bereich 3 durch Phasenumwandlung erzeugt worden ist. In Richtung des Projektionslichtes 10 betrachtet, erfolgte hierbei die Phasenumwandlung in dem rechten Schichtbereich über die gesamte Tiefe, so dass dieser Bereich für das Projektionslicht vollständig transparent ist und auf der Projektionsseite 11 in der Abbildung weiß erscheint. In dem mittleren Bereich erfolgte die Phasenumwandlung nur bis zu dem Übergang von hell nach dunkel, wodurch dieser Bereich für das Projektionslicht nur noch teilweise durchgängig ist und auf der Projektionsseite 11 eine dunkelgraue Farbschattierung bewirkt wird. Der rechte Bereich wurde keiner Lasereinwirkung ausgesetzt und ist daher nicht lichtdurchlässig, so dass auf der Projektionsseite 11 die Abb. 1 schwarz erscheint.In the examples of projection masks A shown in FIG. 1, a thin layer 4 with a non-transparent region 2 and a transparent region 3 is applied to a transparent substrate 1 . In the embodiment shown here, a non-transparent material 2 was first applied as a thin layer to the transparent substrate 1 , a transparent region 3 having been generated by phase conversion by laser action. When viewed in the direction of the projection light 10 , the phase conversion took place in the right layer area over the entire depth, so that this area is completely transparent to the projection light and appears white on the projection side 11 in the illustration. In the middle area, the phase conversion took place only up to the transition from light to dark, as a result of which this area is only partially continuous for the projection light and a dark gray shade of color is brought about on the projection side 11 . The right area was not exposed to laser exposure and is therefore not translucent, so that Fig. 1 appears black on the projection side 11 .

In der unteren Abbildung in Fig. 1 wurde die Eindringtiefe des Laserlichts tiefer eingestellt, sodass die Phasenumwandlung über einen höheren Schichtdicken­ anteil erfolgte und nur ein geringerer Anteil der Schichtdicke als nicht transpa­ rentes Material 2 verblieb. Dem gemäß wird auf der Projektionsseite 11 eine hellgraue Farbschattierung bewirkt.In the lower figure in FIG. 1, the penetration depth of the laser light was set lower, so that the phase conversion took place over a higher layer thickness and only a smaller proportion of the layer thickness remained as non-transparent material 2 . Accordingly, a light gray color shading is effected on the projection side 11 .

Durch die Steuerung der Eindringtiefe des Laserlichts in die Schicht und damit des Schichtdickenanteils bis zu dem die Phasenumwandlung erfolgt, ist es er­ findungsgemäß möglich, Projektionsmasken für hochpräzise hell-dunkel-Projek­ tionen mit vielfältigen Grauschattierungen für die Projektion in Transmission zu erzielen.By controlling the depth of penetration of the laser light into the layer and thus of the layer thickness fraction up to which the phase change takes place, it is possible according to the invention, projection masks for high-precision light-dark project with various shades of gray for projection in transmission achieve.

Mit Lasern können zudem feinste Punktraster in der Schicht erzeugt werden, wodurch sich feinste Grauabstufungen in der Projektion verwirklichen lassen.Lasers can also be used to produce the finest point grids in the layer, which enables the finest shades of gray to be achieved in the projection.

Die Projektion einer Abbildung mittels einer Projektionsmaske (hier Transmissionsmaske) durch einen Scanner ist schematisch in Fig. 3 dar­ gestellt.The projection of an image by means of a projection mask (here transmission mask) by a scanner is shown schematically in FIG. 3.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, hochaufgelöste farbige Muster abzubil­ den. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 1 ist hierbei der Strahlengang des Projektionslichtes 10 durch Pfeile angedeutet. Anders als in Fig. 1 geht in Fig. 2 das Projektionslicht 10 nicht durch die Maske hindurch, sondern wird an der Schicht je nach Umfang der in der Schicht erfolgten Pha­ senumwandlung reflektiert. In Abhängigkeit der Schichttiefe bis zu der die Pha­ senumwandlung erfolgt ist, werden bestimmte Wellenlängen des Projektionslichtes reflektiert 12 und andere durchgelassen 11, so dass durch die Wellen­ länge des reflektierten Lichtes die Farbe eingestellt werden kann.According to the invention, it is also possible to reproduce the high-resolution colored patterns. An example of this is shown in FIG. 2. As in FIG. 1, the beam path of the projection light 10 is indicated by arrows. Unlike in FIG. 1, the projection light 10 does not pass through the mask in FIG. 2, but is reflected on the layer depending on the extent of the phase conversion taking place in the layer. Depending on the layer depth up to which the phase conversion has taken place, certain wavelengths of the projection light are reflected 12 and others are transmitted 11 , so that the wavelength can be adjusted by the wavelength of the reflected light.

Wie in Fig. 1 wurde in Fig. 2 auf einem Substrat 1 zunächst eine dünne Schicht 4 aus einem nicht transparenten Material 2 aufgebracht, wobei der Be­ reich 3 durch Lasereinwirkung mittels Phasenumwandlung transparent bzw. teilweise transparent gemacht worden ist. In Richtung des Projektionslichtes 10 gesehen erfolgt an dem rechten nicht transparenten Schichtbereich eine voll­ ständige Reflexion 12, sodass die Abbildung weiß erscheint, in dem mittleren Be­ reich, in dem die Schichtumwandlung nicht vollständig, sondern nur bis zu einer bestimmten Tiefe durchgeführt worden ist, wird lediglich ein Teil des einge­ strahlten Lichtes reflektiert, der Rest kann das Substrat passieren, wobei in die­ sem Fall die Umwandlungstiefe der dünnen Schicht 4 so gewählt worden ist, dass Licht blauer Wellenlänge reflektiert wird. In dem linken, transparenten Be­ reich kann das Licht 11 vollständig die Projektionsmaske passieren, es erfolgt keine Reflexion und dieser Bereich erscheint in der Abbildung schwarz.As in FIG. 1, a thin layer 4 made of a non-transparent material 2 was first applied to a substrate 1 in FIG. 2, the region 3 being made transparent or partially transparent by the action of a laser by means of phase change. Seen in the direction of the projection light 10 , a complete permanent reflection 12 takes place on the right non-transparent layer region, so that the image appears white, in the middle region in which the layer conversion has not been carried out completely, but only to a certain depth only a part of the incident light is reflected, the rest can pass through the substrate, in which case the conversion depth of the thin layer 4 has been selected so that light of blue wavelength is reflected. In the left, transparent area, light 11 can completely pass the projection mask, there is no reflection and this area appears black in the illustration.

Über die Einstellung der Schichttiefe, bis zur der die Phasenumwandlung erfolgt, lassen sich in dieser Ausführungsform der Farbton, der reflektiert werden soll, einstellen. Selbstverständlich variiert die Schichtdicke für einen gewählten Farbton in Abhängigkeit des gewählten Schichtmaterials.By setting the layer depth up to which the phase change takes place In this embodiment, the hue to be reflected can be to adjust. Of course, the layer thickness varies for a chosen one Color depending on the selected layer material.

Die Farbe, die durch teilweise Reflexion des einfallenden Lichtes 10 an der teil­ weise phasenumgewandelten transparenten Schicht (Übergang 2/3) erhalten wird, ergibt sich aus dem Brechungsindexunterschied des phasenumgewandel­ ten transparenten Material zu dem nichtumgewandelten Material.The color, by partial reflection of the incident light 10 at the partial phase converted transparent layer (transition 2/3) is obtained, resulting from the difference in refractive index of the phase shift change th transparent material to the non-converted material.

Im Falle der Phasenumwandlung einer Si-Schicht erscheinen auszugsweise die bekannten Reflexionsfarben von SiO2 der 1. Ordnung in den Farben Blau im Schichtdickenbereich von 10-12 nm, Gelb im Bereich von 17-20 nm und Rot im Bereich von 24-35 nm.In the case of phase transformation of an Si layer, the known reflection colors of SiO 2 of the first order appear in extracts in the colors blue in the layer thickness range from 10-12 nm, yellow in the range from 17-20 nm and red in the range from 24-35 nm.

Für höherbrechende Schichtmaterialien lassen sich die entsprechenden Schichtdicken aus dem Brechzahlverhältnis durch Division des aus n(höher bre­ chend)/n(SiO2 = x errechneten Wertes erhalten, zum Beispiel n(TiO2)/n(SiO2) = 2,95/1,46 = 2,02. For higher refractive index layer materials, the corresponding layer thicknesses can be obtained from the refractive index ratio by dividing the value calculated from n (higher refractive index) / n (SiO 2 = x), for example n (TiO 2 ) / n (SiO 2 ) = 2.95 / 1.46 = 2.02.

Damit ist im Falle eines Schichtsystems Ti/TiO2 für die entsprechende Farbe die Schichtdicke um den Faktor 2,02 geringer zu wählen.In the case of a Ti / TiO 2 layer system, the layer thickness for the corresponding color should be selected to be 2.02 times smaller.

Die Bestimmung einer geeigneten Schichttiefe sowie eines geeigneten Materials für einen bestimmten Farbton kann hierbei auf einfache Art und Weise mittels weniger Routineversuche durchgeführt werden.The determination of a suitable layer depth and a suitable material for a certain color can be done in a simple way fewer routine attempts are made.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die dünne Schicht als Multilagen­ system mit mehr als zwei Schichten ausgebildet sein. Benachbarte Schichten bestehen hierbei vorzugsweise aus verschiedenen Materialien. Mit einem derar­ tigen Multilagensystem lässt sich die erzielbare Farbpalette erweitern und es können höhere Farbintensitäten erhalten werden. Die Schichten können hierbei je nach dem erwünschten Effekt in Dicke und Zusammensetzung variieren. Es können in dem Multilagenschichtsystem auch Schichten der gleichen Zusam­ mensetzung vorhanden sein, die von einer oder mehreren Schichten aus einem anderen Material getrennt sind. Beispiele für derartige Schichtsysteme finden sich in DE 199 45 730.According to a further embodiment, the thin layer can be in the form of multilayers system with more than two layers. Adjacent layers consist preferably of different materials. With a derar multi-layer system, the color palette that can be achieved can be expanded higher color intensities can be obtained. The layers can do this vary in thickness and composition depending on the desired effect. It can also layers of the same composition in the multilayer system be made up of one or more layers of one other material are separated. Find examples of such layer systems in DE 199 45 730.

Durch Laserbeschuss können Muster in dieses Schichtsystem unter Umwand­ lung des Schichtmaterials in transparente Phasen geschrieben werden. Durch Auswahl der Schichttiefe, bis zu der die Umwandlung erfolgt, können gezielt Farbintensitäten und Farbtöne eingestellt werden. Hierbei lassen sich durch Variation der Schichtmaterialien in Verbindung mit der gewählten Schichttiefe der Phasenumwandlung Farbvariationen in großer Vielzahl erhalten.By laser bombardment, patterns can be transformed into this layer system layer material in transparent phases. By Selection of the layer depth up to which the conversion takes place can be targeted Color intensities and hues can be set. This can be done by Variation of the layer materials in connection with the chosen layer depth of the Phase change Obtain a large number of color variations.

So ist in Fig. 4 eine Auswahl von in Reflexion gemessenen Farbwerten gezeigt, die mit einem Multilagensystem mit Titan- und Niobschichten gemäß nachfolgend beschriebenem Beispiel 2 erzielt worden sind.Thus, a selection of measured in reflection color values is shown in FIG. 4, which have been achieved with a multilayer system with titanium and niobium layers below-described according to Example 2.

Die entsprechenden Messwerte und erzielten Farbtöne sind in Tabelle 1 ange­ geben.The corresponding measured values and color shades achieved are shown in Table 1 give.

In den erfindungsgemäßen Reflektionsmasken kann die Erzeugung farbiger Strukturen auch über optische Gitter, den sogenannten holografischen Gittern, erfolgen, die mittels Laserbeschuss in die Schicht eingebracht werden können. The generation in the reflection masks according to the invention can be colored Structures also via optical gratings, the so-called holographic gratings, take place, which can be introduced into the layer by means of laser bombardment.  

Daneben haben Reflexionsmasken den Vorteil, dass aufgrund der veränderten Projektionslichtführung beim Einsatz in Scannersystemen die thermische Bela­ stung des Maskenmaterials erheblich reduziert werden kann.In addition, reflection masks have the advantage that due to the changed Projection light guide when used in scanner systems the thermal Bela The mask material can be significantly reduced.

Auf Grund der geringeren thermischen Belastung können für die erfindungsge­ mäßen Reflexionsmasken auch weniger thermostabile Schicht- und Substrat­ materialien eingesetzt werden, wodurch sich die möglichen Farbvarianten erhö­ hen und/oder Kosten verringern lassen.Due to the lower thermal load for the fiction reflection masks also less thermostable layer and substrate materials are used, which increases the possible color variations hen and / or reduce costs.

Wie bereits vorstehend ausgeführt ist das Material für das Substrat, auf dass die mindestens eine dünne Schicht aufgebracht werden kann, nicht weiter be­ schränkt und bestimmt sich je nach Anwendungsart des herzustellenden Deko­ rationsmittels.As already stated above, the material for the substrate on which the at least one thin layer can be applied, no further limits and is determined depending on the application of the decoration to be produced rationsmittels.

So sind für Transmissions-Projektionsmasken transparente Substrate einzuset­ zen, wie insbesondere entsprechende Gläser oder auch transparente Kunst­ stoffe.For example, transparent substrates are to be used for transmission projection masks zen, such as appropriate glasses or transparent art substances.

Für Reflexions-Projektionsmasken können auch nicht transparente Substrate verwendet werden.Non-transparent substrates can also be used for reflection projection masks be used.

Wirkt in diesem Fall das Substrat selbst als Reflexionsschicht, besteht es aus einem Metall. Andererseits kann auch eine reflektierende Metallschicht auf einem Substrat aus einem anderen Material oder auch einem Metall aufgebracht sein. Alternativ kann bei Schichten, die nur über einen Teil der Dicke phasenumge­ wandelt worden sind, der nichtumgewandelte Teilbereich als Reflexionsschicht wirken.In this case, if the substrate itself acts as a reflective layer, it consists of a metal. On the other hand, a reflective metal layer on a Substrate made of another material or a metal can be applied. Alternatively, layers that are only phase reversed over part of the thickness have been converted, the unconverted portion as a reflective layer Act.

Die erfindungsgemäßen Projektionsmasken können zusätzlich mit üblichen UV- beziehungsweise IR-Schutzfiltersystemen versehen sein. Da diese Schutzfilter­ systeme im relevanten Wellenlängenbereich der eingesetzten Laser transparent sind, können sie vorteilhafterweise bereits vor der Laserbehandlung auf die Projektionsmasken aufgebracht werden. The projection masks according to the invention can also be used with conventional UV or IR protection filter systems. Because this protective filter systems in the relevant wavelength range of the lasers used are, they can advantageously already on the laser treatment Projection masks are applied.  

Die vorliegende Erfindung eignet sich auch hervorragend zur Herstellung von Maskierungen für nasschemische Ätzprozesse, da phasenumgewandelte Schichtbereiche von dünnen Schichten aus einem Metall eine größere chemi­ sche Inertheit aufweisen als das metallische Ausgangsmaterial, so dass auf teure und speziell angefertigte Belichtungsmasken verzichtet werden kann.The present invention is also extremely suitable for the production of Masks for wet chemical etching processes, since phase-converted Layer areas of thin layers of metal a larger chemi have inertness than the metallic starting material, so that on expensive and specially made exposure masks can be dispensed with.

Dabei wird zunächst auf der Metallschicht durch Einwirkung eines Lasers musterartig eine oxidische Struktur erzeugt, wobei die Phasenumwandlung in das Oxid nicht über die gesamte Schichtdicke, sondern lediglich in dem Oberflä­ chenbereich der Schicht erfolgt. Anschließend wird die Metallschicht durch Ätzen entfernt. In den Bereichen, die durch die Oxidbildung oberflächlich geschützt sind, bleibt jedoch die Metallschicht bestehen, die als entsprechende Maske wirken kann.It is first applied to the metal layer by the action of a laser creates an oxidic structure in a pattern-like manner, the phase change in the oxide not over the entire layer thickness, but only in the surface area of the layer. Then the metal layer is etched away. In the areas protected by the oxide formation on the surface However, the metal layer remains as the corresponding mask can work.

Vorstehend wurde die Erzeugung der erfindungsgemäßen Dekorationsmittel, insbesondere von Projektionsmasken, mittels eines Verfahrens beschrieben, bei dem die Phasenumwandlung durch Laserbeschuss bewirkt wird.Above was the production of the decoration agents according to the invention, in particular of projection masks, described by means of a method, in which the phase change is caused by laser bombardment.

Die Phasenumwandlung und die dadurch bewirkten optischen Effekte sind je­ doch prinzipiell nicht auf die Einwirkung von Laser beschränkt, sondern können auch je nach Bedarf auf elektrochemischen Weg, wie zum Beispiel in GB 2 063 920 beschrieben, durch thermische Einwirkung oder durch Plasmabehandlung erzielt werden. Durch die Anwendung dieser Maßnahmen wird analog zur Einwirkung von Laser in dem Schichtmaterial die erwünschte Phasenumwandlung bewirkt.The phase change and the optical effects caused by it are different in principle not limited to the effects of lasers, but can also electrochemically as required, such as in GB 2 063 920, by thermal action or by Plasma treatment can be achieved. By applying these measures analogous to the effect of laser in the layer material, the desired Phase change causes.

Jedoch hat sich gezeigt, dass sich mit der Laserbehandlung höhere Auflösungen erhalten lassen.However, it has been shown that laser treatment results in higher resolutions let preserved.

Bei den vorstehend ausführlicher beschriebenen Projektionsmasken handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung umfasst jedoch auch Dekorationsmittel wie Schmuckgegenstände oder dekorative Ele­ mente für Möbelstücke, für die das vorstehend beschriebene Prinzip ebenfalls ohne weiteres verwirklichbar ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können in Projektionsmasken oder auch in anderen Dekorationsmitteln Muster in hoher Präzision und hohem Auflösungsvermögen auf einfache Art und Weise erzeugt werden, indem in einem Schichtmaterial mittels Lasereinwirkung eine Phasen­ umwandlung bewirkt wird, wobei das Material von einem nicht transparenten in einen transparenten (oder auch umgekehrt) Zustand übergeht. Hierbei kann eine umso feinere Struktur erzeugt werden, je präziser das Strahlführungssystem arbeitet, mit dem der Laser gesteuert wird.It is the projection masks described in more detail above are preferred embodiments of the invention. The invention includes but also decorative means such as jewelry or decorative ele elements for furniture, for which the principle described above also is easily achievable. According to the present invention, in Projection masks or in other decorations patterns in high Precision and high resolution are easily generated be made by a phase in a layer material by means of laser action conversion is effected, wherein the material from a non-transparent in  goes into a transparent (or vice versa) state. Here, a the finer the structure, the more precise the beam guidance system with which the laser is controlled.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung des erfindungsge­ mäßen Prinzips.The following examples serve to illustrate the fiction moderate principle.

1. Beispiel1st example Herstellung einer TransmissionsmaskeProduction of a transmission mask

Für die Herstellung von Transmissionsmasken wie sie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt sind, wurden auf ein Glassubstrat Titan- oder Niobschichten mit 300 nm Schichtdicke durch Aufdampfen oder Aufsputtern aufgebracht.For the production of transmission masks as shown, for example, in FIG. 1, titanium or niobium layers with a layer thickness of 300 nm were applied to a glass substrate by vapor deposition or sputtering.

In einem ersten Schritt wurden diese Schichten mit einer focusierten Laserleis­ tung von einigen mW mit einem üblichen Argon-Laser im Übergangsbereich 2/3 220 nm tief durchoxidiert. Das verbliebene metallische Restmaterial mit einer Dicke von ca. 80 nm wies bei der Durchstrahlung eine Transmission von kleiner 10% auf und erscheint somit in der Durchsicht dunkelgrau.In a first step, these layers were washed with a focusierten Leis laser processing of a few mW to a conventional argon laser in the transition region 2/3 of 220 nm deep oxidized through. The remaining metallic residual material with a thickness of approx. 80 nm showed a transmission of less than 10% during the transmission and thus appears dark gray in the view.

In einem zweiten Schritt wurde der sich hieran anschließende Schichtbereich mit doppelter Leistung bestrahlt und vollständig durchoxidiert. Der vollständig durchoxidierte Bereich erscheint in der Transmission weiß mit einer Transmis­ sion von mehr als 88%.In a second step, the layer area adjoining this became involved irradiated twice the power and completely oxidized. The completely through-oxidized area appears white in the transmission with a transmis sion of more than 88%.

Analog wurde eine weitere Transmissionsmaske hergestellt, wobei der Über­ gangsbereich 2/3 mit einer Strahlleistung höherer Stärke bestrahlt wurde, sodass die Schicht ca. 260 nm tief durchoxidiert wurde. Die verbleibende nicht phasenumgewandelte Schichtstärke betrug nunmehr 40 nm und erschien bei einer Transmission von ca. 60% hellgrau. Analogously was prepared a further transmission mask, wherein the transition region was about 2/3 of irradiated with a beam power of higher strength, so that the layer was about oxidized through nm deep 260th The remaining non-phase-converted layer thickness was now 40 nm and appeared light gray with a transmission of approx. 60%.

2. Beispiel2nd example Herstellung von farbgebenden SchichtenProduction of coloring layers

Für die Bestimmung der Farbwerte gemäß Fig. 4 wurden Titan- und Niob­ schichten auf Borosilikatglas in jeweils 300 nm Schichtdicke abgeschieden und mittels Laserbeschuss in einem Wellenlängenbereich von ca. 500 nm mit ver­ schiedenen Strahlleistungen beschossen.For the determination of the color values according to FIG. 4, titanium and niobium layers were deposited on borosilicate glass, each with a layer thickness of 300 nm, and bombarded by means of laser bombardment in a wavelength range of approximately 500 nm with different beam powers.

Die Farbmessung erfolgt durch Messung der Reflexion der eingefärbten, das heißt partiell phasenumgewandelten Schichtbereiche gemäß DIN 5033 Teil 4 ("Farbmessung; Spektralverfahren"). Die Bestimmung der einzelnen Farbwerte ergibt sich gemäß DIN 6174 ("farbmetrische Bestimmung von Farbabständen bei Körperfarben nach der CIELAB-Formel").The color measurement is done by measuring the reflection of the colored, the is called partially phase-converted layer areas according to DIN 5033 Part 4 ("Color measurement; spectral method"). The determination of the individual color values results according to DIN 6174 ("colorimetric determination of color differences at Body colors according to the CIELAB formula ").

Die wesentlichen Parameter sind in Tabelle 1 aufgeführt.The main parameters are listed in Table 1.

Hierbei bedeuten:
CIE = Commission Internationale de I'Eclairage
CIE C = Normlichtart C
SBW = Scan Bandwith, Halbwertsbreite der Messwert erfassung
Interval = Messintervall
Observer Angle = Gesichtsfeldmaß des farbmetrischen Normal beobachters
x, y, z, u', v', L*, a*, b* = Farbwerte
Here mean:
CIE = Commission Internationale de I'Eclairage
CIE C = standard illuminant C
SBW = Scan Bandwith, half-width of the measured value acquisition
Interval = measurement interval
Observer Angle = field of view of the colorimetric normal observer
x, y, z, u ', v', L *, a *, b * = color values

Tabelle 1 Table 1

Farbberechnungen color calculations

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

A Projektionsmaske
A projection mask

11

Substrat
substratum

22

nicht umgewandelter Schichtbereich
unconverted shift area

33

umgewandelter Schichtbereich
converted layer area

44

dünne Schicht
thin layer

55

Scanner
scanner

66

Linse
lens

77

projezierte Abbildung
projected image

1010

einfallendes Licht
incident light

1111

Projektionsseite
projection side

1212

reflektiertes Licht
reflected light

Claims (23)

1. Dekorationsmittel, enthaltend ein Substrat (1) und darauf aufgebracht mindestens eine dünne Schicht (4), wobei in der dünnen Schicht (4) ein Muster abgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht (4) zur Erzeugung des Musters musterartig angeordnete nicht transparente Bereiche (2) und transparente Bereiche (3) aufweist, und die nicht transparenten und transparenten Bereiche (2, 3) durch Phasenumwandlung des Schichtmaterials gebildet sind.1. Decoration means containing a substrate ( 1 ) and applied thereon at least one thin layer ( 4 ), a pattern being depicted in the thin layer ( 4 ), characterized in that the thin layer ( 4 ) is arranged in a pattern-like manner to produce the pattern Has non-transparent areas ( 2 ) and transparent areas ( 3 ), and the non-transparent and transparent areas ( 2 , 3 ) are formed by phase change of the layer material. 2. Dekorationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht (4) aus einem Material gebildet ist ausgewählt unter Titan, Niob, Chrom, Aluminium, Cer, Zirkon, Vanadium, Kupfer, Gold, Indium, Molybdän, Tantal, Silicium, Germanium und Magnesium sowie Legierungen dieser Metalle.2. Decoration agent according to claim 1, characterized in that the at least one thin layer ( 4 ) is formed from a material selected from titanium, niobium, chromium, aluminum, cerium, zirconium, vanadium, copper, gold, indium, molybdenum, tantalum, Silicon, germanium and magnesium as well as alloys of these metals. 3. Dekorationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht gebildet ist aus einem Material ausgewählt unter Titan, Niob und Legierungen dieser Metalle.3. decoration means according to claim 1, characterized, that the at least one thin layer is formed from one material selected from titanium, niobium and alloys of these metals. 4. Dekorationsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht (4) aus einer Titanlegierung gebildet ist, die Aluminium enthält, wobei Aluminium in der Legierung vorzugsweise in einem Gehalt von 0,1 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 8 bis 13 Gewichtsprozent, enthalten ist.4. Decoration agent according to claim 3, characterized in that the at least one thin layer ( 4 ) is formed from a titanium alloy containing aluminum, aluminum in the alloy preferably in a content of 0.1 to 15 percent by weight, preferably from 8 to 13 percent by weight is included. 5. Dekorationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht (4) gebildet ist aus einem transparenten leitfähigen Oxid, vorzugsweise Zn:AlO oder In:SnO. 5. Decoration means according to claim 1, characterized in that the at least one thin layer ( 4 ) is formed from a transparent conductive oxide, preferably Zn: AlO or In: SnO. 6. Dekorationsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) ein transparentes Substrat ist und auf dem Substrat (1) mindestens eine dünne Schicht (4) aufgebracht ist, die aus musterartig angeordneten nicht transparenten Bereichen (2) und transparenten Bereichen (3) aufgebaut ist, und das Muster durch Phasenumwandlung des Schichtmaterials erzeugt ist.6. Decoration means according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the substrate ( 1 ) is a transparent substrate and on the substrate ( 1 ) at least one thin layer ( 4 ) is applied, which consists of non-transparent areas arranged in a pattern ( 2 ) and transparent areas ( 3 ), and the pattern is generated by phase change of the layer material. 7. Dekorationsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekorationsmittel eine Projektionsmaske ist.7. decoration means according to claim 6, characterized, that the decoration medium is a projection mask. 8. Dekorationsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht (4) Bereiche aufweist, in denen sich die Phasenumwandlung nicht über die gesamte Schichtdicke erstreckt.8. Decoration agent according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one thin layer ( 4 ) has areas in which the phase change does not extend over the entire layer thickness. 9. Dekorationsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Schicht (4), die keiner Phasenumwandlung unterzogen worden sind, entfernt worden sind.9. Decoration means according to claim 8, characterized in that the areas of the layer ( 4 ) which have not been subjected to a phase change have been removed. 10. Dekorationsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) aus einem reflektierenden Material besteht oder alternativ auf dem Substrat (1) eine reflektierende Schicht aufgebracht ist, und das Dekorationsmittel auf dem Substrat (1) oder der darauf befindlichen Reflexionsschicht mindestens eine dünne Schicht (4) mit musterartig angeordneten nicht transparenten Bereichen (2), transparenten Bereichen (3) sowie gegebenenfalls Bereichen aufweist, in denen sich die Phasenumwandlung nicht über die gesamte Schichtdicke erstreckt. 10. Decoration means according to one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate (1) consists of a reflective material, or alternatively, a reflective layer is deposited on the substrate (1), and the decorative means on the substrate (1) or the reflecting layer thereon has at least one thin layer ( 4 ) with non-transparent regions ( 2 ) arranged in a pattern, transparent regions ( 3 ) and optionally regions in which the phase change does not extend over the entire layer thickness. 11. Dekorationsmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (1) bzw. der Reflexionsschicht ein Multilagensystem aus mindestens zwei dünnen Schichten (4) aufgebracht ist, die mindestens zwei dünnen Schichten (4) aus unterschiedlichen Materialien bestehen, in denen durch Phasenumwandlung ein Muster erzeugt ist.11. Decoration means according to claim 10, characterized in that on the substrate ( 1 ) or the reflection layer, a multilayer system of at least two thin layers ( 4 ) is applied, the at least two thin layers ( 4 ) made of different materials, in which Phase change a pattern is generated. 12. Dekorationsmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekorationsmittel eine Projektionsmaske ist, in der die Abbildung durch Reflexion erzeugt wird.12. decoration means according to claim 11, characterized, that the decoration medium is a projection mask in which the illustration is generated by reflection. 13. Projektionsmaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmaske ein metallisches Substrat (1) oder eine reflektierende metallische Schicht aufweist, auf die ein Multilagensystem aus mindestens zwei dünnen Schichten (4) aufgebracht ist und in dem Multilagensystem durch Phasenumwandlung transparente Bereiche (3) musterartig ausgebildet sind, wobei die Tiefe, bis zur der die Phasenumwandlung in dem Schichtsystem erfolgt ist, in Abhängigkeit des gewünschten Wellenlängenbereichs gewählt ist, der reflektiert werden soll.13. The projection mask as claimed in claim 12, characterized in that the projection mask has a metallic substrate ( 1 ) or a reflective metallic layer to which a multilayer system composed of at least two thin layers ( 4 ) is applied and transparent regions ( 3 ) are designed in a pattern-like manner, the depth to which the phase conversion has taken place in the layer system being selected as a function of the desired wavelength range which is to be reflected. 14. Projektionsmaske nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Multilagensystem aus Schichtfolgen mit abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Materialien besteht, wobei die hoch- beziehungsweise niedrigbrechenden Phasen durch Phasenumwandlung erhalten werden.14. Projection mask according to one of claims 12 or 13, characterized, that the multilayer system consists of layer sequences with alternating high and low-index materials, the high or low refractive index phases can be obtained. 15. Projektionsmaske nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Multilagensystem Schichten enthält, die aus mindestens einem Material erhalten werden, ausgewählt unter Titan, Niob und Silicium. 15. projection mask according to one of claims 12 to 14, characterized, that the multilayer system contains layers consisting of at least one Material can be obtained, selected from titanium, niobium and silicon.   16. Projektionsmaske nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine dünne Schicht (4) eine Schichtdicke von 6 nm bis 300 nm aufweist.16. Projection mask according to one of claims 13 to 15, characterized in that the at least one thin layer ( 4 ) has a layer thickness of 6 nm to 300 nm. 17. Verfahren zur Herstellung eines Musters auf einem Dekorationsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Substrat (1) mindestens eine dünne Schicht (4) aus einem Material aufgebracht wird, das durch Lasereinwirkung eine Phasen­ umwandlung unter Ausbildung unterschiedlich transparenter Bereiche erfährt.17. A method for producing a pattern on a decorative agent according to any one of claims 1 to 16, characterized in that at least one thin layer ( 4 ) made of a material is applied to a substrate ( 1 ), the phase change by laser exposure to form different transparent areas. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Ausbildung der dünnen Schicht (4) ein nicht transparentes Material gewählt wird, das durch Lasereinwirkung in eine transparente Phase übergeht und in das nicht transparente Material mittels Laser ein Muster geschrieben wird.18. The method according to claim 17, characterized in that a non-transparent material is selected as the material for the formation of the thin layer ( 4 ), which changes into a transparent phase by the action of a laser and a pattern is written into the non-transparent material by means of a laser. 19. Verfahren zur Herstellung eines Dekorationsmittels nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem transparenten Substrat (1) mindestens eine dünne Schicht (4) aus einem Material aufgetragen wird, das mittels Lasereinwirkung eine Phasenumwandlung unter Ausbildung von Bereichen mit unterschiedlich transparenten Bereichen erfährt und in diese mindestens eine dünne Schicht (4) mit Hilfe eines Lasers ein Muster eingeschrieben wird. 19. A method for producing a decorative agent according to one of claims 17 or 18, characterized in that at least one thin layer ( 4 ) made of a material is applied to a transparent substrate ( 1 ), which by means of laser action causes a phase change to form areas with different transparent areas and a pattern is written into these at least one thin layer ( 4 ) using a laser. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem reflektierenden Substrat (1) oder einem Substrat (1) mit einer reflektierenden Schicht mindestens eine dünne Schicht (4) aus einem Material aufgebracht wird, das durch Lasereinwirkung eine Phasenumwandlung zu unterschiedlich transparenten Bereichen erfährt und in die mindestens eine dünne Schicht (4) mittels Laser ein Muster eingeschrieben wird.20. The method according to any one of claims 17 or 18, characterized in that on a reflective substrate ( 1 ) or a substrate ( 1 ) with a reflective layer at least one thin layer ( 4 ) made of a material is applied, the phase change by laser action experiences differently transparent areas and a pattern is written into the at least one thin layer ( 4 ) by means of a laser. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem reflektierenden Substrat (1) bzw. dem Substrat (1) mit einer reflektierenden Schicht mindestens zwei dünne Schichten (4) aus unterschiedlichen Materialien aufgebracht werden, die durch Laser­ einwirkung eine Phasenumwandlung unter Ausbildung unterschiedlich transparenter Bereiche erfahren, und in dieses Schichtsystem ein Muster eingezeichnet wird, wobei die Tiefe bis zu der die Phasenumwandlung in dem Schichtsystem erfolgt variabel gewählt wird in Abhängigkeit des gewünschten zu reflektierenden Wellenlängenbereichs.21. The method according to claim 20, characterized in that at least two thin layers ( 4 ) of different materials are applied to the reflective substrate ( 1 ) or the substrate ( 1 ) with a reflective layer, the phase change by laser action with formation experience differently transparent areas, and a pattern is drawn into this layer system, the depth to which the phase conversion takes place in the layer system being chosen variably depending on the desired wavelength range to be reflected. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinstrahlung zur Umwandlung des Schichtmaterials auf der Seite des Substrats (1) erfolgt, auf der die mindestens eine dünne Schicht (4) aufgebracht ist oder für den Fall, dass ein transparentes Substrat (1) gewählt wird, die Einstrahlung von der Substratseite her erfolgt.22. The method according to any one of claims 17 to 21, characterized in that the laser radiation for converting the layer material on the side of the substrate ( 1 ) on which the at least one thin layer ( 4 ) is applied or in the event that a transparent substrate ( 1 ) is selected, the irradiation takes place from the substrate side. 23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenumwandlung im Oberflächenbereich der dünnen Schicht erfolgt und das nicht umgewandelte Schichtmaterial in den Bereichen, die nicht durch das oberflächlich phasenumgewandelte Material geschützt sind, entfernt wird.23. The method according to claim 17, characterized, that the phase change in the surface area of the thin layer takes place and the unconverted layer material in the areas that are not protected by the superficially phase-changed material, Will get removed.
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