DE102008041404B4 - Spectacle lens with improved mechanical properties and process for its preparation - Google Patents

Spectacle lens with improved mechanical properties and process for its preparation Download PDF

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DE102008041404B4 DE102008041404.2A DE102008041404A DE102008041404B4 DE 102008041404 B4 DE102008041404 B4 DE 102008041404B4 DE 102008041404 A DE102008041404 A DE 102008041404A DE 102008041404 B4 DE102008041404 B4 DE 102008041404B4
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Abstract

Brillenlinse (100) mit einem Substrat (122) mit einer konvexen Vorderfläche (102) und einer konkaven Rückfläche (104), wobei die konvexe Vorderfläche (102) eine erste Beschichtung (124) und die konkave Rückfläche (104) eine zweite Beschichtung (126) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) eine intrinsisch kompressive Vorspannung (128) aufweist und dass die zweite Beschichtung (126) eine intrinsisch tensile Vorspannung (134) aufweist, wobei die intrinsisch kompressive Vorspannung (128) der ersten Beschichtung (124) betragsmäßig größer als der Betrag von –10 MPa ist und die intrinsisch tensile Vorspannung (134) der zweiten Beschichtung (126) größer als 10 MPa ist.A spectacle lens (100) comprising a substrate (122) having a convex front surface (102) and a concave rear surface (104), wherein the convex front surface (102) comprises a first coating (124) and the concave rear surface (104) comprises a second coating (126 characterized in that the first coating (124) has an intrinsically compressive bias (128) and the second coating (126) has an intrinsic tensile bias (134), the intrinsically compressive bias (128) of the first coating (128) 124) is greater in magnitude than the amount of -10 MPa and the intrinsic tensile bias (134) of the second coating (126) is greater than 10 MPa.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brillenlinse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Brillenlinse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to a spectacle lens according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing a spectacle lens according to the preamble of patent claim 5.

Brillenlinsen bzw. Brillengläser sind während des Gebrauchs der Brille unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Es ist erfahrungsgemäß nicht zu vermeiden, dass die Brille (auch aus größerer Höhe) zu Boden fällt, dass die Brille gegen einen harten Gegenstand stößt oder von einem solchen getroffen wird. Es ist seitens des Herstellers so weit wie möglich auszuschließen, dass eine Brillenlinse bei einer derartigen mechanischen Belastung zerbricht, insbesondere um zu verhindern, dass sich der Brillenträger dabei (möglicherweise ernsthaft) verletzt. Insbesondere bei Kunststoffbrillengläsern ist die Gefahr der Verletzung beim Bruch groß.Eyeglass lenses or spectacle lenses are exposed to different loads during use of the glasses. Experience has shown that it is unavoidable that the glasses (even from a greater height) fall to the floor, that the glasses hit or are hit by a hard object. It is to be ruled out by the manufacturer as far as possible that a spectacle lens breaks down under such a mechanical load, in particular to prevent the wearer of the spectacles from injuring himself (possibly seriously). Especially with plastic eyeglass lenses, the risk of injury when breaking large.

Aus dem betriebsinternen Stand der Technik ist es bekannt, die Mittendicke der Brillenlinse hinreichend groß zu wählen, um einen Durchbruch unter erhöhter Belastung zu vermeiden. Aus ästhetischen Gründen und aus Gründen der Materialersparnis ist jedoch eine möglichst leichte Bauweise der Linse wünschenswert.From the internal state of the art, it is known to choose the center thickness of the spectacle lens sufficiently large in order to avoid a breakthrough under increased load. For aesthetic reasons and for reasons of material savings, however, the lightest possible construction of the lens is desirable.

Das Dokument US 2006/0079388 A1 beschreibt den grundsätzlichen Effekt, dass Beschichtungen intrinsische kompressive und tensile Vorspannungen besitzen können.The document US 2006/0079388 A1 describes the fundamental effect that coatings can have intrinsic compressive and tensile biases.

Das Dokument US 4,679,918 A zeigt eine Komposit-Brillenlinse, bei welcher eine dünne, photochromische Glasschicht auf einen Kunststoff-Rohling aufgesetzt ist. Die Dicke einer dazwischen liegenden elastischen Klebstoffschicht ist derart gewählt, dass sie Spannungen, die bei Temperaturänderungen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Kunststoff entstehen, durch Verformung ausgleichen kann.The document US 4,679,918 A shows a composite spectacle lens in which a thin, photochromic glass layer is placed on a plastic blank. The thickness of an intermediate elastic adhesive layer is chosen such that it can compensate for stresses that arise in the event of temperature changes due to the different thermal expansion coefficients of glass and plastic by deformation.

Das Dokument DE 103 02 622 A1 zeigt ein Verfahren zum Auftragen von Filmen auf ein Substrat, wobei die intrinsischen Spannungen auf der Vorder- und Rückfläche des Substrats ausgeglichen werden sollen.The document DE 103 02 622 A1 shows a method of applying films to a substrate while balancing the intrinsic stresses on the front and back surfaces of the substrate.

Das Dokument US 4,264,156 A beschreibt eine laminierte Glas-Kunststoff-Glas-Brillenlinse, bei der beim Abkühlen am Rand lokalisierte Spannungen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Kunststoff auftreten. Es treten sowohl auf der Vorderfläche als auch auf der Rückfläche der mittleren Kunststoff-Schicht tensile Vorspannungen auf, da die äußeren Ränder der Glas-Schichten sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückfläche durch das Schrumpfen der mittleren Kunststoff-Schicht jeweils tensil gespannt werden. Dieses Dokument zeigt punktuelle Spannungsspitzen an den Rändern der Brillenlinse. Wie in 1–3 dieses Dokuments gezeigt ist, liegen auf der Fläche der Brillenlinse im Wesentlichen Spannungswerte von 0 psi an.The document US 4,264,156 A describes a laminated glass-plastic-glass spectacle lens in which localized stresses occur on cooling at the edge due to the different thermal expansion coefficients of glass and plastic. Tension biases occur on both the front surface and the back surface of the central plastic layer, as the outer edges of the glass layers are tensively tensed on both the front and rear surfaces by the shrinkage of the central plastic layer , This document shows spikes at the edges of the spectacle lens. As in 1 - 3 of this document, substantially 0 psi voltage values are applied to the surface of the spectacle lens.

Den Seiten 405 bis 409 aus dem Lehrbuch „Vakuum Deposition of Thin Films” von L. Holland; London: Chapman & Hall von 1961 entnimmt man allgemeine Hintergrundinformationen zu Abscheideverfahren im Vakuum.Pages 405 to 409 from the textbook "Vacuum Deposition of Thin Films" by L. Holland; London: Chapman & Hall, 1961, gives general background information on vacuum deposition processes.

Das Dokument EP 1 312 586 A1 beschreibt die Verwendung von Lanthanoid-Fluorid als Beschichtung für optische Komponenten, wodurch eine Schicht mit besonders niedriger intrinsischer Vorspannung realisiert werden kann.The document EP 1 312 586 A1 describes the use of lanthanide fluoride as a coating for optical components, whereby a layer with a particularly low intrinsic bias can be realized.

Die Dokumente DE 100 34 158 A1 , DE 10 2004 056 965 A1 und DE 102 41 847 A1 beschreiben Antireflexionsbeschichtungen für Brillenlinsen aus alternierend aufgebrachten Schichten aus SiO2 und TiO2 auf Vorder- und Rückfläche.The documents DE 100 34 158 A1 . DE 10 2004 056 965 A1 and DE 102 41 847 A1 describe antireflection coatings for spectacle lenses made of alternately applied layers of SiO 2 and TiO 2 on front and back surface.

Aus der US 2005/0205998 A1 ist es bekannt, bei alternierend aufgebrachten SiO2- und TiO2-Schichten eine intrinsisch kompressive Vorspannung zu erzeugen, indem das Target-Material beim Magnetron-DC-Aufsputtern in geeigneter Weise gewählt wird. Eine einzelne SiO2-Schicht kann eine kompressive Vorspannung von –109,2 MPa bis 116,1 MPa aufweisen.From the US 2005/0205998 A1 For example, it is known to generate an intrinsically compressive bias for alternately deposited SiO 2 and TiO 2 layers by appropriately selecting the target material in magnetron DC sputtering. A single SiO 2 layer may have a compressive bias of -109.2 MPa to 116.1 MPa.

Die US 2006/0158738 A1 offenbart für eine einzelne SiO2-Schicht eine kompressive Vorspannung von –100 MPa.The US 2006/0158738 A1 discloses for a single SiO 2 layer a compressive bias of -100 MPa.

Strauss, G. N.: Mechanical Stress in Optical Coatings. In: Kaiser, N.; Pulker, H. K.: Optical Interference Coatings, Berlin: Springer, 2003, S. 220–221. – ISBN 978-3-642-05570-6 offenbart für eine einzelne SiO2-Schicht eine kompressive Vorspannung zwischen –10 MPa bis –1900 MPa.Strauss, GN: Mechanical Stress in Optical Coatings. In: Kaiser, N .; Pulker, HK: Optical Interference Coatings, Berlin: Springer, 2003, p. 220-221. ISBN 978-3-642-05570-6 discloses for a single SiO 2 layer a compressive bias between -10 MPa and -1900 MPa.

Die DE 10 2005 014 031 A1 offenbart Brillenlinsen, die sowohl auf der konvexen Vorderfläche, als auch auf der konkaven Rückfläche eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen.The DE 10 2005 014 031 A1 discloses eyeglass lenses having an antireflection coating on both the convex front surface and the concave back surface.

Aus der US 2005/0168685 A1 ist es bekannt, dass für Plastiklinsen, die als Brillenlinsen verwendet werden, als Antireflexionsbeschichtung eine einzelne Sio2-Schicht ausreicht.From the US 2005/0168685 A1 It is known that for plastic lenses that are used as eyeglass lenses, a single Sio 2 layer is sufficient as an antireflection coating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brillenlinse (insbesondere eine Kunststoffbrillenlinse) bereitzustellen, die eine hohe mechanische Belastbarkeit bei gleichzeitig geringer Mittendicke aufweist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines geeigneten Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Brillenlinse.The object of the invention is to provide a spectacle lens (in particular a plastic spectacle lens) which has a high mechanical load-bearing capacity and at the same time a low center thickness. In addition, there is the task of Invention in the provision of a suitable method for producing such a spectacle lens.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of claims 1 and 5. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung des Erfinders, dass die mechanischen Belastungen der oben genannten Art aufgrund der Form der Brillenlinse vorwiegend an ausgezeichneten Stellen auftreten. Eine Brillenlinse weist im Allgemeinen eine konvexe Vorderfläche und eine konkave Rückfläche auf. Trägt der Brillenträger die Brille bestimmungsgemäß, so ist diese nur im äußeren Bereich mit dem Gesicht des Brillenträgers in Kontakt. Eine äußere Einwirkung durch einen Stoß kann nur auf die konvexe Oberfläche der Vorderseite der Brillenlinse erfolgen. Ein Kontakt mit flachen Gegenständen wird vorwiegend im Bereich des geometrischen Zentrums der Vorderfläche erfolgen. Spitze Gegenstände werden aufgrund der Ausweichmöglichkeit der Brille dann die größte Belastung auf die Brillenlinse haben, wenn sie auf den Zentralbereich der Vorderfläche treffen. Hat der Brillenträger die Brillenlinse abgenommen, so wird die häufigste Ursache für eine Belastung ein zu Boden Fallen der Brillenlinse sein. Ein Kontakt mit einer üblicherweise ebenen Bodenfläche ist nur im Bereich der Berandung der konkaven Brillenlinsenfläche oder der stärksten Wölbung der konvexen Vorderfläche möglich. Im Allgemeinen wird der durch die oben beschriebenen mechanischen Belastungen der Brillenlinse hervorgerufene Stress auf der konvexen Seite kompressiv gerichtet sein, wohingegen der Spannungsverlauf auf der konkaven Seite eher tensil gerichtet ist.The invention is based on the observation of the inventor that the mechanical stresses of the above-mentioned type occur mainly due to the shape of the spectacle lens at excellent locations. A spectacle lens generally has a convex front surface and a concave back surface. If the spectacle wearer wears the spectacles as intended, this is in contact only with the face of the spectacle wearer in the outer area. An external impact by a shock can only be done on the convex surface of the front of the spectacle lens. Contact with flat objects will occur predominantly in the area of the geometric center of the front surface. Pointed objects will then have the greatest burden on the spectacle lens due to the possibility of evasion of the spectacles when they hit the central area of the front surface. If the wearer of the glasses has removed the spectacle lens, the most frequent cause of a stress will be a falling of the spectacle lens to the ground. A contact with a usually flat bottom surface is possible only in the region of the edge of the concave lens surface or the strongest curvature of the convex front surface. In general, the stress caused by the mechanical stresses of the spectacle lens described above will be compressively directed on the convex side, whereas the stress profile on the concave side tends to be tensilely directed.

Vergegenwärtigt man sich den Aufbau einer Brillenlinse konventioneller Art, so stellt man fest, dass diese aus einem Substrat mit einer konvexen Vorderfläche und einer konkaven Rückfläche besteht, wobei die konvexe Vorderfläche eine Beschichtung, nachfolgend zur Unterscheidung als erste Beschichtung bezeichnet, und/oder die konkave Rückfläche ebenfalls eine Beschichtung, der Unterscheidbarkeit halber nachfolgend als zweite Beschichtung bezeichnet, aufweist. Als Substrat kommt Kunststoff oder Silikatglas zum Einsatz. Beispiele für Kunststoffsubstrate sind Allyl-Diglyol Carbonat (CR-39, ADC), Mischungen aus Monomeren, wie Isocyanat und Thiolen (MR7, MR8, MR9), sowie Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC). Im Allgemeinen bestehen die Beschichtungen bei einem Kunststoffbrillenglas allein aus einer Antireflex- bzw. Entspiegelungsbeschichtung. In den meisten Fällen wird diese Entspiegelungsbeschichtung jeweils aus einer einzelnen Schicht wie z. B. SiO2, TiO2, Ta2O5, ZrO2, Al2O3 oder Nb2O5 bestehen. In zunehmendem Maß werden auch schmutzabweisende oder „easy to clean”-Schichten eingesetzt. Als Materialien für schmutzabweisende Schichten kommen z. B. Fluorhaltige Substanzen zum Einsatz. Bei einer Brillenlinse mit Silikatglas als Substrat wird meist neben den vorstehend angegebenen Schichten auch eine ein Zerkratzen des Glases vermindernde Hartschicht vorhanden sein. Als Hartschichtmaterialien sind z. B. Polysiloxane bekannt.Recognizing the structure of a spectacle lens of a conventional type, it will be noted that it consists of a substrate having a convex front surface and a concave back surface, the convex front surface denoting a coating, hereinafter referred to as first coating, and / or the concave one Rear surface also has a coating referred to for the sake of distinctness hereinafter as a second coating. The substrate used is plastic or silicate glass. Examples of plastic substrates are allyl-diglycol carbonate (CR-39, ADC), mixtures of monomers such as isocyanate and thiols (MR7, MR8, MR9), as well as polymethyl methacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC). In general, the coatings in a plastic spectacle lens alone consist of an antireflection or anti-reflection coating. In most cases, this AR coating is made up of a single layer such. As SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , Al 2 O 3 or Nb 2 O 5 exist. Increasingly, dirt-repellent or "easy to clean" layers are used. As materials for dirt-repellent layers z. B. Fluorine-containing substances used. In the case of a spectacle lens with silicate glass as a substrate, apart from the layers specified above, a hard layer which reduces the scratching of the glass will usually also be present. As hard-layer materials z. As polysiloxanes known.

Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass die erste Beschichtung in ihrer Gesamtheit (d. h. umfassend die o. a. Einzelschichten, soweit vorhanden) eine intrinsisch kompressive Vorspannung aufweist und dass die zweite Beschichtung ebenfalls in ihrer Gesamtheit eine intrinsisch tensile Vorspannung aufweist, wobei die intrinsisch kompressive Vorspannung der ersten Beschichtung betragsmäßig größer als der Betrag von –10 MPa ist und die intrinsisch tensile Vorspannung der zweiten Beschichtung größer als 10 MPa ist. Ist also die Gesamtspannung auf der konkaven Seite tensil und/oder auf der konvexen Seite kompressiv, dann verringern die Stressbeiträge der jeweiligen Beschichtungen die im Substratmaterial induzierten Spannungen. Damit wird das Brillenglas hinsichtlich üblicher Belastungen geschützt. Wirken jedoch umgekehrt auf der konkaven Seite eine kompressive Spannung und auf der konvexen Seite eine tensile Spannung, dann wird die Bruchfestigkeit verringert, weil sich die Scherspannungen im Substrat aufaddieren und die Fließgrenze (oder auch Festigkeitsgrenze) überschreiten können. Es entstehen Initialrisse bzw. Materialausbrüche und das Brillenglas bricht durch. Um das Brillenglas nicht durch die aufgebrachte AR-Schicht in ihrer mechanischen Belastungsfähigkeit zu verschlechtern, müssen die intrinsischen Spannungen in der jeweiligen AR-Schicht, d. h. auf konkaver oder konvexer Seite, mindestens in Summe 0 sein.The invention now provides that the first coating in its entirety (ie comprising the abovementioned individual layers, if present) has an intrinsically compressive bias and that the second coating also has in its entirety an intrinsic tensile bias, wherein the intrinsically compressive bias of the first The amount of coating is greater than the amount of -10 MPa and the intrinsic tensile bias of the second coating is greater than 10 MPa. Thus, if the total stress on the concave side is tensile and / or compressive on the convex side, then the stress contributions of the respective coatings reduce the stresses induced in the substrate material. Thus, the lens is protected in terms of usual loads. Conversely, if a compressive stress acts on the concave side and a tensile stress on the convex side, the fracture strength is reduced because the shear stresses in the substrate can add up and exceed the yield point (or strength limit). Initial cracks or material eruptions occur and the spectacle lens breaks through. In order not to degrade the spectacle lens by the applied AR layer in its mechanical load capacity, the intrinsic stresses in the respective AR layer, d. H. on concave or convex side, at least in total 0.

Die Lösung ist hier also nicht eine generelle Minimierung der Gesamtspannungen, sondern eine gezielte Ausrichtung der Spannungen der Beschichtungen von konvexer und/oder konkaver Seite. Um Risse innerhalb der Schichten zu vermeiden, sollten die Stressbeiträge einen gewissen Betrag nicht überschreiten, der jedoch von der jeweiligen Beschichtung und der Materialsorte, die beschichtet wird, abhängen. Jedoch ist die Ausrichtung der Spannungen auf der konkaven Seite im Allgemeinen wichtiger als auf der konvexen Seite. Dies ist durch das Zusammenwirken der mechanischen Belastung mit der konvexen Seite begründet: Durch die Belastung im Bereich des geometrischen Zentrums der konvexen Vorderfläche und das damit verbundene Verbiegen des Brillenglases ist es oft so, dass (insbesondere in herkömmlicher Weise) aufgebrachte Schichten auf der konvexen Seite reißen. Damit verbunden ist die Wirkung der Schichten dieser Seite vermindert bzw. ganz unterbunden.The solution here is therefore not a general minimization of the total stresses, but a targeted alignment of the stresses of the coatings of convex and / or concave side. In order to avoid cracks within the layers, the stress contributions should not exceed a certain amount, but will depend on the particular coating and the type of material being coated. However, the alignment of the stresses on the concave side is generally more important than on the convex side. This is due to the interaction of the mechanical stress with the convex side: Due to the stress in the area of the geometric center of the convex front surface and the bending of the spectacle lens, it is often the case that (especially in a conventional manner) applied layers on the convex side tear. Associated with this, the effect of the layers of this page is reduced or completely prevented.

Insbesondere aber nicht nur im Falle einer Brillenlinse aus Kunststoff, welche allein mit einer Entspiegelungsschicht (nachfolgend für die Vorderflächenbeschichtung als erste Antireflexionsschicht und für die Rückflächenbeschichtung als zweite Antireflexionsschicht bezeichnet) versehen ist, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Antireflexionsschicht eine intrinsisch kompressive Vorspannung aufweist und dass die zweite Antireflexionsschicht eine intrinsisch tensile Vorspannung aufweist. In particular, however, not only in the case of a plastic eyeglass lens, which is provided with an antireflection coating alone (referred to as the first antireflection coating for the front surface coating and as the second antireflection coating for the back surface coating), according to one embodiment of the invention, the first antireflection coating is intrinsically Compressive bias and that the second antireflection layer has an intrinsic tensile bias.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Brillenlinse mit erhöhter Bruchfestigkeit, welche auf einem Substrat mit einer konvexen Vorderfläche und einer konkaven Rückfläche basiert, wobei auf die konvexe Vorderfläche eine erste Beschichtung aufgebracht wird und wobei auf die konkave Rückfläche eine zweite Beschichtung aufgebracht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung mit einer intrinsisch kompressiven Vorspannung aufgebracht wird und/oder dass die zweite Beschichtung mit einer intrinsisch tensilen Vorspannung aufgebracht wird. Die intrinsisch kompressive Vorspannung der ersten Beschichtung ist betragsmäßig größer als der Betrag von –10 MPa. Die intrinisch tensile Vorspannung der zweiten Beschichtung ist größer als 10 MPa.The inventive method for producing a spectacle lens with increased breaking strength, which is based on a substrate having a convex front surface and a concave back surface, wherein a first coating is applied to the convex front surface and wherein a second coating is applied to the concave back surface is characterized in that the first coating is applied with an intrinsically compressive bias and / or that the second coating is applied with an intrinsically tensile bias. The intrinsically compressive bias of the first coating is greater in magnitude than the amount of -10 MPa. The intrinsic tensile bias of the second coating is greater than 10 MPa.

Die Eigenschaften einzelner Schichten können durch mehrere Größen beeinflusst werden. Üblicherweise werden z. B. Antireflexionsschichten unter Einsatz eines Abscheideverfahrens im Vakuum auf das gewünschte Substrat, im vorliegenden Fall Brillengläser, hergestellt. Zu den physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD) gehören thermisches Verdampfen, insbesondere Elektronenstrahlverdampfen, bei dem im Vakuum mit Hilfe einer Elektronenstrahlkanone das gewünschte Material verdampft wird, und Kathodenzerstäubung, insbesondere Magnetron-Sputtern, und auch Arc-Verdampfen, wobei bei den beiden zuletzt genannten Verfahren das Beschichtungsmaterial von so genannten Targets mittels Plasmaeinwirkung abgetragen wird und sich anschließend auf dem Substrat niederschlägt. Möglich sind auch chemische Gasphasenabscheidungsprozesse (CVD), insbesondere plasmaunterstütztes CVD (PECVD).The properties of individual layers can be influenced by several factors. Usually z. B. antireflection layers using a deposition method in a vacuum on the desired substrate, in the present case, spectacle lenses manufactured. The physical vapor deposition (PVD) include thermal evaporation, in particular electron beam evaporation, in which the desired material is evaporated in a vacuum with the aid of an electron beam gun, and cathode sputtering, in particular magnetron sputtering, and arc evaporation, wherein in the latter two methods Coating material of so-called targets is removed by plasma action and then deposited on the substrate. Also possible are chemical vapor deposition (CVD) processes, in particular plasma enhanced CVD (PECVD).

Der kompressive Charakter der ersten Beschichtung kann für den Fall, dass die erste Beschichtung mit einem Physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren aufgebracht wird, dadurch erhöht werden, dass sie unter Einsatz einer Ionenquelle aufgebracht wird. Je höher das Verhältnis von eingebrachtem Impuls der Ionen zu den schichtbildenden Atomen bzw. Molekülen ist, desto höher wird auch der kompressive Anteil der Beschichtung. Grund dafür ist, dass durch Erhöhung des Anteils der Ionen zu den schichtbildenden Teilchen die Schichten zunehmend komprimiert werden. Bei Verwendung einer Mark-II-Ionenquelle hat es sich als günstig herausgestellt, diese mit mindestens 1 Ampere Entladungsstrom und 100 Volt Entladungsspannung während der Abscheidung der ersten Beschichtung zu betreiben.The compressive character of the first coating may be increased by applying it using an ion source in the case where the first coating is applied by a physical vapor deposition method. The higher the ratio of introduced momentum of the ions to the layer-forming atoms or molecules, the higher the compressive portion of the coating becomes. The reason for this is that by increasing the proportion of ions to the layer-forming particles, the layers are increasingly compressed. When using a Mark II ion source, it has proven to be advantageous to operate them with at least 1 ampere discharge current and 100 volts discharge voltage during the deposition of the first coating.

Durch zusätzliches Gas z. B. während des Verdampfens wird der tensile Charakter der Schichten erhöht. Durch zusätzliches Gas wird nämlich der Druck während der Abscheidung erhöht, wodurch vermehrt das Fremdgas mit in die Schicht eingebaut wird, was zu tensilem Stress führt. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist daher für den Fall, dass die zweite Beschichtung mit einem Physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren abgeschieden wird, vorgesehen, diese unter Einsatz einer Gasquelle aufzubringen. Gute Eigenschaften lassen sich erzielen, wenn beim Aufbringen der zweiten Beschichtung mindestens 5 sccm Sauerstoff fließen.By additional gas z. B. during evaporation of the tensile character of the layers is increased. Namely, additional gas increases the pressure during the deposition, whereby the foreign gas is increasingly incorporated into the layer, which leads to tensilem stress. In a particular embodiment of the invention, therefore, in the event that the second coating is deposited by a physical vapor deposition method, it is provided to apply it using a gas source. Good properties can be achieved if at least 5 sccm of oxygen flow when applying the second coating.

Durch Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten zwischen Substrat und Beschichtung, insbesondere zwischen Kunststoffsubstrat und Entspiegelungsschicht (AR-Schicht), und vorgegebener Aufdampftemperatur kann zusätzlicher Stress in der Beschichtung generiert werden. Im Allgemeinen wird aufgrund des gegenüber den Beschichtungen höheren Ausdehnungskoeffizienten des Substrats der kompressive Anteil der Beschichtungen erhöht. Dies ist in Bezug auf die erste Beschichtung günstig.Due to differences in the coefficients of expansion between the substrate and the coating, in particular between the plastic substrate and the antireflection coating (AR layer), and given vapor deposition temperature, additional stress can be generated in the coating. In general, the higher the coefficient of expansion of the substrate compared to the coatings, the compressive portion of the coatings is increased. This is favorable in relation to the first coating.

Ist die Beschichtung sehr dünn (z. B. weniger als 100 nm), was ja in der Regel bei Entspiegelungen der Fall ist, erhöht der Grenzflächenbereich zwischen Substrat und Beschichtung im Allgemeinen den kompressiven Anteil der Schicht. Es gibt also zahlreiche Möglichkeiten, auf den Gesamtstress der Beschichtung bei gegebenen Schichtdicken Einfluss zu nehmen. Somit kann gezielt der resultierende Gesamtstress der Beschichtung beeinflusst und damit die Bruchfestigkeit der Brillenlinse erhöht werden.If the coating is very thin (for example, less than 100 nm), which is generally the case for antireflective coatings, the interface area between substrate and coating generally increases the compressive portion of the coating. There are therefore numerous possibilities for influencing the overall stress of the coating at given layer thicknesses. Thus, the resulting overall stress of the coating can be influenced in a targeted manner and thus the breaking strength of the spectacle lens can be increased.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1: Brillenlinse im Querschnitt und Kennzeichnung von Orten erhöhter mechanischer Beanspruchung, 1 : Spectacle lens in cross-section and marking of places of increased mechanical stress,

2: Schemazeichnung, aus der sich die Spannungen in einer Brillenlinse entnehmen lassen, die unter üblicher Belastung erzeugt werden, 2 : Schematic diagram from which the stresses can be taken in a spectacle lens, which are generated under normal load,

3: Schemazeichnung, aus der sich die Spannungen in einer Brillenlinse entnehmen lassen, wenn deren Vorderfläche mit einer Entspiegelungsschicht versehen ist, die eine kompressive Vorspannung aufweist, und wenn deren Rückfläche mit einer Entspiegelungsschicht versehen ist, die eine tensile Vorspannung aufweist, 3 : Schematic diagram from which the stresses in a spectacle lens can be seen if its front surface is provided with an antireflection coating which has a compressive bias, and if its rear surface is provided with an antireflection coating which has a tensile pretension.

4: Schemazeichnung, aus der sich die resultierenden Gesamtspannungen in einer Brillenlinse entnehmen lassen, wenn deren Vorderfläche mit einer Entspiegelungsschicht versehen ist, die eine kompressive Vorspannung aufweist, und wenn deren Rückfläche mit einer Entspiegelungsschicht versehen ist, die eine tensile Vorspannung aufweist, wie in der 3 angedeutet und wenn diese zusätzlich entsprechend der in der 2 dargestellten Weise mechanisch belastet ist. 4 : Schematic diagram from which the resulting total stresses in a spectacle lens can be seen if their front surface is provided with an antireflection coating which has a compressive bias and if its back surface is provided with an antireflection coating having a tensile pretension, as in US Pat 3 indicated and if this additionally according to the in the 2 is mechanically stressed manner shown.

Die 1 zeigt eine Brillenlinse 100 z. B. aus Kunststoff im Querschnitt mit einer konvexen Vorderfläche 102 und einer konkaven Rückfläche 104. Bei üblicher mechanischer Beanspruchung erfolgt die Krafteinwirkung 110, 112 aufgrund der Wölbung der Brillenlinse 100 vornehmlich im Bereich des Randes 106 der Rückfläche 104 und im Bereich der geometrischen Mitte 108 der Brillenlinse 100.The 1 shows a spectacle lens 100 z. B. plastic in cross-section with a convex front surface 102 and a concave back surface 104 , Under normal mechanical stress, the force is applied 110 . 112 due to the curvature of the spectacle lens 100 especially in the area of the edge 106 the back surface 104 and in the area of the geometric center 108 the spectacle lens 100 ,

Die 2 zeigt die Brillenlinse 100 nach der 1 im Querschnitt und die aufgrund der mechanischen Belastung 110, 112 auftretenden Spannungen 114, 116, 118, 120. Die Belastung 110, 112 erzeugt in dem Brillenglas 100 einen Spannungsverlauf 114, 116, 118, 120, der auf der konvexen Seite 102 kompressiv gerichtet ist (Bezugszeichen 114, 116) und auf der konkaven Seite 104 tensil (Bezugszeichen 118, 120).The 2 shows the spectacle lens 100 after 1 in cross-section and due to mechanical stress 110 . 112 occurring voltages 114 . 116 . 118 . 120 , The load 110 . 112 generated in the spectacle lens 100 a voltage curve 114 . 116 . 118 . 120 on the convex side 102 is directed compressively (reference numeral 114 . 116 ) and on the concave side 104 Tensil (reference numeral 118 . 120 ).

Die 3 zeigt die Brillenlinse 100 nach der 1, wobei diese dahingehend modifiziert ist, dass sie nicht nur wie in der 1 dargestellt ist aus einem Grundkörper oder Substrat 122 besteht, sondern dass dieser Grundkörper 122 beidseitig mit einer Entspiegelungsschicht 124, 126 versehen ist. Die Entspiegelungsschicht 124 auf der konvexen Vorderfläche 102 weist eine kompressive Vorspannung 128 auf. Die Entspiegelungsschicht 126 auf der konkaven Rückfläche 104 weist eine tensile Vorspannung 134 auf. Die Stressbeiträge 128, 134 der Entspiegelungsschichten 124, 126 verringern die im Substratmaterial 122 induzierten Spannungen um die in der 3 mit den Bezugszeichen 130, 132 gekennzeichneten Beträge.The 3 shows the spectacle lens 100 after 1 , which is modified so that they not only as in 1 is shown from a main body or substrate 122 exists, but that this body 122 both sides with an anti-reflective coating 124 . 126 is provided. The anti-reflective coating 124 on the convex front surface 102 has a compressive bias 128 on. The anti-reflective coating 126 on the concave back surface 104 has a tensile bias 134 on. The stress contributions 128 . 134 the anti-reflective coatings 124 . 126 reduce those in the substrate material 122 induced voltages around in the 3 with the reference numerals 130 . 132 amounts indicated.

Die 4 zeigt die durch Vektoraddition ermittelten resultierenden Spannungen 136, 138, 140 im Brillenglas 100, wenn man davon ausgeht, dass deren Vorderfläche 102 mit einer Entspiegelungsschicht 124 versehen ist, die eine kompressive Vorspannung 128 aufweist und wenn deren Rückfläche 104 mit einer Entspiegelungsschicht 126 versehen ist, die eine tensile Vorspannung 134 aufweist wie in der 3 angedeutet, und wenn diese zusätzlich entsprechend der in der 2 dargestellten Weise mechanisch durch die mit den Bezugszeichen 110, 112 gekennzeichneten Kräfte belastet ist.The 4 shows the resulting voltages determined by vector addition 136 . 138 . 140 in the spectacle lens 100 if one assumes that its front surface 102 with an anti-reflective coating 124 is provided, which is a compressive bias 128 and if its back surface 104 with an anti-reflective coating 126 is provided, which is a tensile bias 134 has as in the 3 indicated, and if this in addition according to the in the 2 manner shown mechanically by the reference numerals 110 . 112 marked forces is charged.

Claims (10)

Brillenlinse (100) mit einem Substrat (122) mit einer konvexen Vorderfläche (102) und einer konkaven Rückfläche (104), wobei die konvexe Vorderfläche (102) eine erste Beschichtung (124) und die konkave Rückfläche (104) eine zweite Beschichtung (126) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) eine intrinsisch kompressive Vorspannung (128) aufweist und dass die zweite Beschichtung (126) eine intrinsisch tensile Vorspannung (134) aufweist, wobei die intrinsisch kompressive Vorspannung (128) der ersten Beschichtung (124) betragsmäßig größer als der Betrag von –10 MPa ist und die intrinsisch tensile Vorspannung (134) der zweiten Beschichtung (126) größer als 10 MPa ist.Spectacle lens ( 100 ) with a substrate ( 122 ) with a convex front surface ( 102 ) and a concave back surface ( 104 ), wherein the convex front surface ( 102 ) a first coating ( 124 ) and the concave back surface ( 104 ) a second coating ( 126 ), characterized in that the first coating ( 124 ) an intrinsically compressive bias ( 128 ) and that the second coating ( 126 ) an intrinsic tensile bias ( 134 ), wherein the intrinsically compressive bias ( 128 ) of the first coating ( 124 ) is greater than the amount of -10 MPa and the intrinsic tensile bias ( 134 ) of the second coating ( 126 ) is greater than 10 MPa. Brillenlinse (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) eine erste Antireflexionsschicht umfasst und/oder dass die zweite Beschichtung (126) eine zweite Antireflexionsschicht umfasst.Spectacle lens ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the first coating ( 124 ) comprises a first antireflection layer and / or that the second coating ( 126 ) comprises a second antireflection layer. Brillenlinse (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antireflexionsschicht (122) eine intrinsisch kompressive Vorspannung (128) aufweist und/oder dass die zweite Antireflexionsschicht (126) eine intrinsisch tensile Vorspannung (134) aufweist.Spectacle lens ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the first antireflection coating ( 122 ) an intrinsically compressive bias ( 128 ) and / or that the second antireflection coating ( 126 ) an intrinsic tensile bias ( 134 ) having. Brillenlinse (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Substrats (122) ist.Spectacle lens ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first coating ( 124 ) has an expansion coefficient smaller than the coefficient of expansion of the substrate ( 122 ). Verfahren zum Herstellen einer Brillenlinse (100) mit einem Substrat (122) mit einer konvexen Vorderfläche (102) und einer konkaven Rückfläche (104), wobei auf die konvexe Vorderfläche (102) eine erste Beschichtung (124) aufgebracht wird und wobei auf die konkave Rückfläche (104) eine zweite Beschichtung (126) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) mit einer intrinsisch kompressiven Vorspannung (128) aufgebracht wird und dass die zweite Beschichtung (126) mit einer intrinsisch tensilen Vorspannung (134) aufgebracht wird, wobei die intrinsisch kompressive Vorspannung (128) der ersten Beschichtung (124) betragsmäßig größer als der Betrag von –10 MPa ist und die intrinsisch tensile Vorspannung (134) der zweiten Beschichtung (126) größer als 10 MPa ist.Method for producing a spectacle lens ( 100 ) with a substrate ( 122 ) with a convex front surface ( 102 ) and a concave back surface ( 104 ), wherein on the convex front surface ( 102 ) a first coating ( 124 ) and wherein on the concave back surface ( 104 ) a second coating ( 126 ), characterized in that the first coating ( 124 ) with an intrinsically compressive bias ( 128 ) and that the second coating ( 126 ) with an intrinsically tensile bias ( 134 ), wherein the intrinsically compressive bias ( 128 ) of the first coating ( 124 ) is greater than the amount of -10 MPa and the intrinsic tensile bias ( 134 ) of the second coating ( 126 ) is greater than 10 MPa. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung mit einem Physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD) unter Einsatz einer Ionenquelle aufgebracht wird.A method according to claim 5, characterized in that the first coating with a physical Vapor deposition (PVD) is applied using an ion source. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ionenquelle mit einem Entladungsstrom von mindestens 1 Ampere und einer Entladungsspannung von mindestens 100 Volt aktiv ist.A method according to claim 6, characterized in that an ion source with a discharge current of at least 1 ampere and a discharge voltage of at least 100 volts is active. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (126) mit einem Physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD) unter Einsatz einer Gasquelle aufgebracht wird.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the second coating ( 126 ) is applied by a physical vapor deposition (PVD) method using a gas source. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufbringens der zweiten Beschichtung (126) mindestens 5 sccm Sauerstoff fließen.Method according to claim 8, characterized in that during the application of the second coating ( 126 ) flow at least 5 sccm of oxygen. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (124) mit einem Ausdehnungskoeffizienten aufgebracht wird, der kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Substrats ist.Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that the first coating ( 124 ) is applied with an expansion coefficient smaller than the coefficient of expansion of the substrate.
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