DE102008051739A1

DE102008051739A1 - Transparente, farbiges sichtbares Licht reflektierende Interferenzschicht, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE102008051739A1
Application number: DE102008051739A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Melcher; Klaus Fischer; Stephanie Dr. Roche
Original assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG; Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht gemäß Figur 1 einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm, die die folgenden dielektrischen Schichten, in der angegebenen Reihenfolge übereinander liegend, umfasst: (A) eine transparente Schicht (3), bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, (B) eine transparente Schicht (4), bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, (C) eine transparente Schicht (5), bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, und (D) eine transparente Schicht (6), bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, wobei die Schichtdicken der Schichten (3) (A), (4) (B), (5) (C) und (6) (D) so eingestellt sind, dass die Interferenzschicht das einfallende sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert; Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue, transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung einer transparenten, farbiges Licht reflektierenden Interferenzschicht.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen, transparenten, farbiges Licht reflektierenden Interferenzschicht und der nach dem neuen Verfahren hergestellten transparenten, farbiges Licht reflektierenden Interferenzschicht zur Beschichtung von Substraten, insbesondere von Substraten mit hoher Transmission für sichtbares Licht.
Stand der Technik
”Interferenz” ist die Bezeichnung für Überlagerungserscheinungen zweier oder mehrerer Wellen, z. B. Licht- oder anderen elektromagnetischen Wellen oder Schallwellen. Die Interferenz von Licht ist wesentlich für Interferenzschichten oder Interferenzpigmente, deren farbgebende Wirkung ganz oder vorwiegend auf dem Phänomen der Brechung und Reflexion von Licht an dünnen, hoch brechenden Schichten beruht. Dabei fällt Licht, insbesondere weißes Licht, auf dünne, semitransparente Schichten mit unterschiedlichen Brechzahlen und wird dort zum Teil gebrochen oder zum Teil an den Begrenzungsflächen reflektiert, wobei die Interferenz – unter Umständen mehrfach – eintritt. Die Intensität und Wellenlänge des resultierenden Lichts hängt vor allem von der Dicke einer solchen Interferenzschicht und von der Beleuchtungs- beziehungsweise Beobachtungsrichtung ab, so dass das Auge unterschiedliche Intensitäten und Farbtöne wahrnehmen kann. Für die koloristische Bewertung von Interferenzschichten sind Messgeräte zu verwenden, die die Winkelabhängigkeit der Intensitäten des Farbtons berücksichtigen.
Farbiges Licht reflektierende Interferenzschichten sind beispielsweise aus dem amerikanischen Patent US 4,434,010 bekannt. Sie werden hergestellt durch die abwechselnde Abscheidung von Schichten aus dielektrischen Materialien mit niedrigen Brechungsindices und Materialien mit hohen Brechungsindices auf einem löslichen Trägermaterial wie ein Film aus Polyvinylalkohol. Beispiele geeigneter Materialkombinationen sind Magnesiumfluorid und Zinksulfid oder Siliciumdioxid und Titandioxid. Auch andere dielektrische Materialien wie Germanium-Silicium, Indiumoxid und Siliciummonoxid, kommen für die Herstellung in Betracht. Es resultiert somit ein Stapel dielektrischer Materialien, dessen Design durch (1/2 H L/2)⁴ beschrieben werden kann. Dabei bezeichnen ”L” und ”H” eine optische Dicke von einem Viertel der Wellenlänge der Schichten mit niedrigen und hohen Brechungsindices, so dass ”L/2” eine optische Dicke von einem Achtel der Wellenlänge entspricht.
Diese bekannten Interferenzschichten zeigen sehr intensive Farben und einen ausgesprochen starken Farbtonflop, beispielsweise von Gold nach Blau. Sie werden zur Herstellung von optisch variablen Pigmenten (OVP) verwendet. Zu diesem Zweck wird das lösliche Trägermaterial aufgelöst, wobei die Interferenzschicht zerbricht und die OVP entstehen. Wegen ihres starken Farbtonflops werden die OVP insbesondere in Sicherheitstinten zur Herstellung von fälschungssicheren Merkmalen beispielsweise auf Geldscheinen verwendet.
Sollen die Interferenzschichten großflächig auf Substrate aufgebracht werden, müssen die Laminate aus löslichem Trägermaterial und Interferenzschicht mit der freien Seite der Interferenzschicht auf das Substrat aufgeklebt oder heiß aufgepresst werden, wonach das lösliche Trägermaterial entfernt wird.
Wegen ihres hohen Deckvermögens sind die OVP für die Beschichtung von Gegenständen mit hoher Transmission für sichtbares Licht, wie z. B. Windschutzscheiben, nicht geeignet.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2004/074531 A2 sind Beschichtungen für transparente Gegenstände wie Fensterglas oder Verbundsicherheitsglas bekannt, die IR- und/oder UV-Strahlung blockieren, aber sichtbares Licht durchlassen. Die Beschichtung besteht aus einer Schicht aus CrTiN_x eine Dicke von 5 bis 90 nm zwischen zwei dielektrischen Schichten aus Siliciumnitrid einer Dicke von 10 bis 90 nm. Die Beschichtung zeigt auf klaren monolithischen Glassubstraten, von der Glasseite her gesehen, eine Farbreflexion (CIELAB, Lichtart C).
Aus dem amerikanischen Patent US 6,265,076 B1 sind Antireflexionsschichten bekannt, die für sichtbares Licht durchlässig sind. Sie dienen insbesondere der Beschichtung von Windschutzscheiben, die unter einem Winkel, der weit vom Normalwinkel abweicht, betrachtet werden. Wegen der in immer spitzeren Winkeln eingebauten Windschutzscheiben werden nämlich immer höhere Anteile des sichtbaren Lichts vom Armaturenbrett zur Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert und gelangen von da aus in die Augen des Fahrers und der Insassen auf den vorderen Sitzen, was sich störend bemerkbar macht und deshalb die Sicherheit beeinträchtigt. Die Beschichtung besteht aus einer ersten dielektrischen Schicht aus einem Metalloxid mit einem Brechungsindex n von 1,8 bis 2,6, wie Zinnoxid, Titandioxid, mit Fluor dotiertes Zinnoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid oder gemischte Metalloxide oder Oxinitride, und einer zweiten dielektrischen Schicht aus einem Metalloxid mit einem Brechungsindex n von 1,44 bis 1,6, wie Siliciumdioxid, wobei die Dicke der Metalloxidschichten so gewählt wird, dass die Reflektivität der beschichteten Windschutzscheibe bei einem vorgewählten, vom Normalwinkel abweichenden Betrachtungswinkel mindestens 3% geringer ist als die Reflektivität der unbeschichteten Windschutzscheibe. Zwischen dem Glassubstrat und der Beschichtung kann sich noch eine Barriereschicht aus Siliciumdioxid befinden.
Aus Beispiel 1 geht einer Antireflexionsschicht hervor, die aus einer 18,5 nm dicken Siliciumdioxidschicht, einer 105 nm dicken Schicht aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid und einer 110 nm dicken Siliciumdioxidschicht besteht. Die Dicke der Schichten ist so ausgewählt, dass die Reflektivität bei einem Betrachtungswinkel von 60° minimiert wird. Eine solche Antireflexionsschicht eignet sich insbesondere für eine Windschutzscheibe, die in einem Winkel von 58° bis 60° installiert wird. Bei Betrachtung unter dem Normalwinkel hierzu weist die beschichtete klare Floatglasscheibe einer Dicke von 3,137 mm des Beispiels 1 eine Transmission für sichtbares Licht von 90,8% und bei einem Beobachtungswinkel von 2° eine Farbe mit a* = –1,33 und b* = 3,35 gemäß CIELAB (Beleuchtung C) auf. Die Reflektivität in der Normalen liegt bei 6,4% mit einem a*-Wert von 0,8 und einem b*-Wert von –14,7.
Aus dem amerikanischen Patent US 6,165,598 ist ein beschichteter Glasgegenstand bekannt, der mit einer Antireflexionsschicht beschichtet ist, die die Farbe und die Irideszenz unterdrückt. Sie umfasst eine die Irideszenz und die Farbe unterdrückende Schicht direkt auf dem Glassubstrat, die eine Einzelschicht oder eine Doppelschicht, beispielsweise aus einer Zinnoxidschicht und einer Siliciumdioxidschicht, sein kann. Die Einzelschicht hat vorzugsweise eine Dicke von einem Viertel der Design-Wellenlänge von 500 nm. Die Dicken der Schichten der Doppelschicht werden so gewählt, dass die Doppelschicht eine optische Dicke von einem sechzehntel bis einem zwölftel der Design-Wellenlänge von 500 nm hat.
Auf der vorstehend beschriebenen Schicht befindet sich eine erste Schicht aus einem dielektrischen Material und hierauf eine zweite Schicht aus einem anderen dielektrischen Material, wobei das dielektrische Material der ersten Schicht einen Brechungsindex n aufweist, der mindestens 0,2 höher ist als der Brechungsindex des Materials der ersten Schicht. Vorzugsweise weist die erste dielektrische Schicht einen Brechungsindex n von 1,8 bis 2,6 und die zweite dielektrische Schicht einen Brechungsindex n von 1,25 bis 1,65 auf. Vorzugsweise liegen die Dicken der ersten und zweiten Schichten bei 70 bis 150 nm.
Beispielsweise können die Beschichtungen wie folgt aufgebaut sein:

– 21 nm Zinnoxid/23,5 nm Siliciumdioxid//80 nm mit Fluor dotiertes Zinnoxid/90 nm Siliciumdioxid (Beispiel 6) oder
– 17,5 nm Zinndioxid/30 nm Siliciumdioxid//100 nm Titandioxid/72,5 nm Siliciumdioxid (Beispiel 7).

Die beschichteten Gegenstände weisen eine ästhetisch neutrale Farbe in der Reflexion auf. Die Farbe wird vorzugsweise im CIELAB-Farbenraum angegeben mit a* = 6 bis –6 und b* = 6 bis –6. Die Farbsättigung c* (c* = Quadratwurzel aus a*² + b*²) ist verknüpft mit dem Auftreten von Irideszenz. Wenn c* < 12 Einheiten ist, tritt keine Irideszenz auf.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 510 690 A1 sind Antireflexionsschichten bekannt, die eine erste Schicht aus Si_1-xQ_x mit Q = Wasserstoff und x = 0 bis 0,5 oder Q = Stickstoff und x = 0 bis 0,58, eine Gradientenschicht aus Si_1-xQ_xO_y auf der ersten Schicht, worin mit dem Abstand zum Substrat der Index y von 0 bis 2 ansteigt, und eine dritte Schicht aus Siliciumdioxid enthalten. Vorzugsweise ist die erste Schicht 1 bis 8 nm dick, wenn der Index x = 0. Die Gradientenschicht ist vorzugsweise 1 bis 350 nm dick. Die dritte Schicht ist vorzugsweise 10 bis 500 nm dick. Die Antireflexionsschichten sind transparent und weisen eine hervorragende Antireflexionswirkung und eine sehr gute Haftung auf Glas auf.
Nicht zuletzt sind Antireflexionsschichten mit dem Aufbau Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid bekannt. Sie können in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise großflächig auf Substraten wie Flachglas hergestellt werden und sind gut verformbar, temperaturbeständig und kratzfest.
Wegen dieses vorteilhaften Eigenschaftsprofils wäre es wünschenswert, Schichten dieser Art so auszulegen, dass sie mit Vorteil als transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschichten verwendet werden können. Indes ergeben sich aus dem Stand der Technik keinerlei Anregungen und Hinweise darauf, durch welche Abwandlungen des Designs diese Aufgabe erfüllt werden könnte.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine neue, transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht bereitzustellen, die durch Brechung, Interferenz und Reflexion Licht einer bestimmten Farbe erzeugt. Dabei soll es die neue Interferenzschicht ermöglichen, jede bunte Farbe im Spektrum des sichtbaren Lichts zu erzeugen.
Sie soll gut verformbar sein und eine besonders hohe Haftfestigkeit auf Substraten wie Glas aufweisen, so dass sie beispielsweise bei der Herstellung von geformten Glasscheiben, wie sie in Verbundsicherheitsglasscheiben vorliegen, nicht reißt, splittert und/oder großflächig delaminiert.
Außerdem soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer temperaturbeständig sein, so dass sie auch bei Temperaturen > 50°C nicht geschädigt wird. Damit einhergehend, soll sie auch rasche und/oder extreme Temperaturwechsel sehr gut verkraften.
Des Weiteren soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer witterungsbeständig sein, so dass sie auch durch die Kombination von intensiver Sonnenstrahlung und extremer Luftfeuchtigkeit nicht geschädigt wird.
Ferner soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer chemisch beständig sein, so dass sie auch nicht durch sauren Regen, Vogelkot, Baumharz, organische Lösemittel, Streusalz oder Reinigungsmittel beschädigt wird.
Ferner sollen sie kratzfest sein, so dass sie nicht durch die mechanische Einwirkung, wie sie beispielsweise von Scheibenwischern, Putztüchern, Bürsten insbesondere Bürsten von Autowaschanlagen, oder Staubkörnern oder Steinen ausgeübt wird, beschädigt wird.
Insgesamt soll sich der durch die Interferenzschicht eingestellte Farbton während der Gebrauchsdauer nicht oder nur in vernachlässigbar geringem Ausmaß verändern.
Die neue Interferenzschicht soll sich in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise großflächig herstellen lassen.
Nicht zuletzt soll sich die neue Interferenzschicht für die Beschichtung der unterschiedlichsten Substrate, vorzugsweise von transparenten Substraten, insbesondere von Substraten mit hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich und speziell von Substraten aus Kunststoff, Glas und/oder natürlichen und synthetischen Mineralien eignen.
Die betreffenden beschichteten transparenten Substrate, insbesondere die beschichteten Substrate mit hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich, sollen sich hervorragend als Verglasungen im Transportwesen, Sicherheitswesen und Bauwesen oder für die Herstellung solcher Verglasungen eignen.
Erfindungsgemäße Lösung
Demgemäß wurde die neue, transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm gefunden, die zumindest die folgenden dielektrischen Schichten, in der angegebenen Reihenfolge übereinander liegend, umfasst:

(A) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8,
(B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
(C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, und
(D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,

Im Folgenden wird die neue, transparente, sichtbares Licht reflektierende Interferenzschicht als »erfindungsgemäße Interferenzschicht« bezeichnet.
Außerdem wurde das neue Verfahren zur Herstellung einer transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm gefunden, bei dem man auf ein temporäres oder permanentes Substrat zumindest die folgenden dielektrischen Schichten in der angegebenen oder in der umgekehrten Reihenfolge appliziert:

Im Folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung einer transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Nicht zuletzt wurde die neuartige Verwendung der erfindungsgemäßen Interferenzschicht und der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht für die Beschichtung von Substraten, vorzugsweise von transparenten Substraten und insbesondere von Substraten mit hoher Transmission für sichtbares Licht gefunden, was im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
Vorteile der Erfindung
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen Interferenzschicht, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
Insbesondere war es überraschend, dass mithilfe der erfindungsgemäßen Interferenzschicht und der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Interferenzschicht durch Brechung, Interferenz und Reflexion sichtbares Licht jeder bunten Farbe erzeugt werden konnte.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht waren sehr gut verformbar und wiesen eine hervorragende Haftung auf Substraten wie Glas auf, so dass sie beispielsweise bei der Herstellung von gebogenen Glasscheiben, wie sie beispielsweise in Windschutzscheiben aus Verbundsicherheitsglas verwendet werden, nicht rissen, splitterten und/oder großflächig delaminierten.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht waren während ihrer gesamten Gebrauchsdauer, die beispielsweise der üblichen Gebrauchsdauer von Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge oder von Verglasungen im Bauwesen entspricht, temperaturbeständig, so dass sie auch nicht bei Temperaturen > 50°C geschädigt wurden. Damit einhergehend, verkrafteten sie auch hervorragend rasche und/oder extreme Temperaturwechsel. Dabei waren sie auch während ihrer gesamten Gebrauchsdauer witterungsbeständig, so dass sie auch nicht durch die Kombination von intensiver Sonnenstrahlung und extremer Luftfeuchtigkeit geschädigt wurden.
Ferner waren sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer chemisch beständig, so dass sie auch nicht durch die Einwirkung aggressiver Stoffe, wie saurer Regen, Vogelkot, Baumharz, organische Lösemittel, Streusalz oder Reinigungsmittel beschädigt wurden.
Ferner waren sie kratzfest, so dass sie auch nicht durch die mechanische Einwirkung, wie sie beispielsweise durch Scheibenwischer, Putztücher, Bürsten insbesondere Bürsten von Autowaschanlagen, Staubkörner oder Steine hervorgerufen wird, beschädigt wurden.
Insgesamt änderte sich der jeweils eingestellte Farbton der erfindungsgemäßen Interferenzschicht und der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Interferenzschicht während ihrer Gebrauchsdauer nicht oder nur in vernachlässigbar geringem Ausmaß.
Des Weiteren überraschte, dass das erfindungsgemäße Verfahren großflächige, transparente, sichtbares Licht reflektierende Interferenzschichten, insbesondere erfindungsgemäße Interferenzschichten, mit hervorragendem Eigenschaftsprofil in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise lieferte.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Interferenzschicht waren im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung hervorragend für die Beschichtung der unterschiedlichsten Substrate, vorzugsweise von transparenten Substraten, insbesondere von Substraten mit hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich und speziell von Substraten aus Kunststoff, Glas und/oder natürlichen und synthetischen Mineralien, geeignet.
Die betreffenden beschichteten transparenten Substrate ließen sich vielfältig verwenden. Insbesondere waren sie hervorragend als Verglasungen im Transportwesen, Sicherheitswesen und Bauwesen oder für deren Herstellung geeignet.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht ist transparent. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht das einfallende Licht nicht vollständig reflektiert und streut, sondern einen Teil hiervon durchlässt.
Das von der Interferenzschicht reflektierte Licht ist farbig. Dies ist darauf zurückzuführen, dass vom gesamten eingestrahlten Licht Licht einer bestimmte Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs durch destruktive Interferenz gelöscht wird, wogegen das Licht der anderen Wellenlängen erhalten bleibt. Wird beispielsweise weißes Licht eingestrahlt und wird dessen Blauanteil durch destruktive Interferenz gelöscht, erscheint das reflektierte Licht in der Komplementärfarbe Gelb.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht hat eine Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm, vorzugsweise 250 bis 550 nm, besonders bevorzugt 300 bis 500 nm und insbesondere 300 bis 450 nm.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht umfasst zumindest vier transparente dielektrische Schichten (A), (B), (C) und (D), die in dieser Reihenfolge übereinander liegen.
Die transparente Schicht (A) besteht aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, vorzugsweise 1,8 bis 2,6, bevorzugt 1,8 bis 2,2 und insbesondere 2.
Die transparente Schicht (B) besteht aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n von 1,4 bis 1,65, vorzugsweise 1,4 bis 1,5.
Die transparente Schicht (C) besteht aus einem dielektrischen Material, dessen Brechungsindex n in demselben Bereich liegt wie der Brechungsindex n der Schicht (A), wobei die beiden Brechungsindices n genau gleich oder voneinander verschieden sein können.
Die transparente Schicht (D) besteht aus einem dielektrischen Material dessen Brechungsindex n in demselben Bereich liegt wie der Brechungsindex n der Schicht (C), wobei die beiden Brechungsindices n genau gleich oder voneinander verschieden sein können.
Dabei können die dielektrischen Materialien der Schichten (A) und (C) gleich oder voneinander verschieden sein. Vorzugsweise werden die gleichen dielektrischen Materialien verwendet.
Ebenso können die dielektrischen Materialien der Schichten (B) und (D) gleich oder verschieden voneinander sein. Vorzugsweise werden die gleichen dielektrischen Materialien verwendet.
Im Grunde kommen für den Aufbau der Schichten (A) und (C) alle transparenten dielektrischen Materialien in Betracht, die einen Brechungsindex n in dem vorstehend angegebenen Bereich haben. Beispiele geeigneter dielektrischer Materialien dieser Art sind aus dem amerikanischen Patent US 6,165,598 , Spalte 4, Zeilen 54 bis 67, bekannt. Insbesondere wird Siliciumnitrid verwendet.
Für den Aufbau der Schichten (B) und (D) kommen alle transparenten dielektrischen Materialien in Betracht, die einen Brechungsindex n in dem vorstehend angegebenen Bereich haben. Beispiele geeigneter dielektrischer Materialien sind die Modifikationen von Siliciumdioxid. Insbesondere wird amorphes Siliciumdioxid verwendet.
Erfindungsgemäß sind die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt, dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht das einfallende sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
Ausgehend von der ausgewählten Farbe, der ausgewählten Anzahl der Schichten und den ausgewählten Materialien mit ihren bekannten Brechungsindices n kann der Fachmann die Schichtdicken in einfacher Weiser unter Zuhilfenahme üblicher und bekannter Simulationsprogramme berechnen.
Das Verhältnis der Schichtdicken [(A) + (B)]:[(C) + (D)] kann breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,2 bis 1,5, bevorzugt 0,25 bis 1,4 und insbesondere 0,3 bis 1,3.
Auch das Verhältnis der Schichtdicken (A):(B) kann breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,1 bis 1, bevorzugt 0,15 bis 0,95 und insbesondere 0,2 bis 0,9.
Des Weiteren kann das Verhältnis der Schichtdicken (C):(D) sehr breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,05 bis 8 und insbesondere 0,1 bis 8.
Demnach können auch die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) breit variiert und so den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden.
Vorzugsweise liegt die Dicke der Schicht (A) bei 20 bis 100 nm und insbesondere 20 bis 90 nm.
Vorzugsweise liegt die Dicke der Schicht (B) bei 20 bis 180 nm und insbesondere 20 bis 170 nm.
Vorzugsweise liegt die Dicke der Schicht (C) bei 100 bis 200 nm und insbesondere 110 bis 190 nm.
Vorzugsweise liegt die Dicke der Schicht (D) bei 20 bis 200 nm und insbesondere 20 bis 190 nm.
Auf der Schicht (D) kann sich noch eine Schicht (E) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8 befinden. Als dielektrische Materialien kommen die vorstehend beschriebenen Materialien, insbesondere aber Siliciumnitrid, in Betracht. Sofern sie mit verwendet wird, kann der Fachmann die Dicke der Schicht (E) ebenfalls in einfacher Weise unter Zuhilfenahme üblicher und bekannter Simulationsprogramme ermitteln.
Eine solche zusätzliche Schicht (E) wird vorzugsweise dann verwendet, wenn eine Grenzfläche zwischen der Schicht (D) und einem Material mit dem gleichen Brechungsindex n wie der der Schicht (D) vermieden werden soll.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht kann mithilfe üblicher und bekannter Verfahren zur Erzeugung dünner Schichten hergestellt werden. Vorzugsweise wird sie mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung von anderen transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschichten verwendet werden. Vorzugsweise wird es indes zur Herstellung der erfindungsgemäßen Interferenzschicht eingesetzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zumindest die folgenden dielektrischen Schichten in der angegebenen oder in der umgekehrten Reihenfolge auf ein temporäres oder permanentes Substrat appliziert:

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die vorstehend beschriebenen Schichten (A), (B), (C) und (D) sowie gegebenenfalls (E) erzeugt.
Temporäre Substrate sind Substrate, von denen die erfindungsgemäße Interferenzschicht wieder abgelöst werden kann. Beispiele geeigneter temporärer Substrates sind in Wasser oder organischen Lösemitteln lösliche Kunststofffolien, die mithilfe der entsprechenden Lösemittel aufgelöst werden können, sowie Folien aus Kunststoff, Metall oder Glas, die mit einer Release-Schicht versehen sind, die das Ablösen der erfindungsgemäßen Interferenzschicht erleichtert. Die abgelöste erfindungsgemäße Interferenzschicht kann zerkleinert und als Interferenzpigment verwendet werden.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Interferenzschicht auf permanente Substrate appliziert. ”Permanent” bedeutet, dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht mit den betreffenden Substraten auf Dauer haftfest verbunden ist, so dass sie sich nicht mehr hiervon ablösen lässt, ohne dabei beschädigt oder zerstört zu werden. Die resultierenden beschichteten Substrate können daher im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung verwendet werden oder zur Herstellung von Gegenständen eingesetzt werden, die im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung verwendet werden können.
Die permanenten Substrate können transparent oder opak sein. Sie können die unterschiedlichsten Materialien, wie Metalle, Kunststoffe, Gläser und/oder natürliche und synthetische Mineralien, enthalten oder hieraus bestehen. Vorzugsweise sind sie transparent. Bevorzugt haben sie eine hohe Transmission für sichtbares Licht.
Besonders bevorzugt ist die Transmission für sichtbares Licht > 70%, insbesondere > 80%.
Vorzugsweise enthalten die transparenten Substrate, insbesondere die Substrate mit hoher Transmission für sichtbares Licht, Kunststoffe, Gläser und/oder natürliche oder synthetische Mineralien, bevorzugt Gläser, insbesondere Flachglas, oder sie bestehen hieraus.
Die permanenten Substrate können die unterschiedlichsten dreidimensionalen Formen aufweisen; vorzugsweise sind sie aber planar, wobei sie für die spätere erfindungsgemäße Verwendung geformt, insbesondere gebogen oder gewölbt, und/oder mit anderen Gegenständen verbunden werden können.
Für die Applikation der Schichten (A), (B), (C) und (D) sowie gegebenenfalls (E) können die üblichen und bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Abscheidung dünner Schichten verwendet werden. Bevorzugt werden additive Verfahren, wie sie für die Vergütung von Glas eingesetzt werden, und hierfür geeignete Vorrichtungen angewandt. Beispiele für solche Verfahren sind Vakuumbeschichtung durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung (Sputtern), Beschichtung durch Gasphasenreaktion, wie chemische Gasphasenabscheidung oder Sprühverfahren, oder Beschichtung durch flüssige Medien, wie Tauchverfahren oder Sol-Gel-Verfahren (vgl. Römpp Online 2008, »Glas«, Tabelle 4). Bevorzugt werden die Schichten durch physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, PVD; vgl. Römpp Online 2008, »Gasphasenabscheidung«) hergestellt. Die Verfahren können diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung dienen die erfindungsgemäßen Interferenzschichten und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Interferenzschichten der Beschichtung der vorstehend beschriebenen Substrate.
Die beschichteten Substrate, insbesondere die beschichteten transparenten Substrate, können in vielfältiger Weise verwendet werden. Beispielsweise können sie im Transportwesen, im Sicherheitswesen und im Bauwesen verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei den beschichteten transparenten Substraten, die in dieser Weise eingesetzt werden, um farbige, monolithische Glasbauteile und farbige Glasbauteile aus Verbundsicherheitsglas, die zur Herstellung von Türen, Fenstern, Möbeln, Heizungen u. a. zur Verwendung im Innen- und Außenbereich eingesetzt werden können.
Besonders bevorzugt werden die beschichteten transparenten Substrate als Fensterscheiben, bevorzugt von Fensterscheiben für Transportfahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, oder für deren Herstellung verwendet. Dabei kann es sich um Windschutzscheiben, Seitenscheiben und Rückscheiben handeln.
Zu diesem Zweck können die beschichteten transparenten Substrate mit weiteren funktionalen Schichten, wie UV- oder IR-Reflexionsfolien, Tönungsfolien, Wärmeschutz- oder -absorptionsfolien, elektrisch leitfähige Schichten, farbgebende Schichten, Schichten, die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds steigern, Barriereschichten zur Unterdrückung der Diffusion von Alkalimetallionen aus Glas und Antireflexionsschichten, verbunden werden.
Insbesondere werden Schichten, die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds steigern, verwendet. Dabei kann es sich um Haftschichten, Verbundfolien, mechanische Energie absorbierende Folien und selbst heilende Folien aus Gießharzen, wie härtbare Epoxidharze, oder um thermoplastische Kunststoffe, wie Polyvinylbutyral, PVB, Poly(ethylen-vinylacetat), EVA, Polyethylenterephthalat, PET, Polyvinylchlorid, PVC, Ionomerharze auf der Basis von Ethylen und/oder Propylen und alpha,beta-ungesättigten Carbonsäuren oder Polyurethan, PU, wie sie beispielsweise aus der deutschen Übersetzung des europäischen Patents EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 2 168 T2 , Seite 8, Absätze [0054] und [0055], oder den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/042246 A1 , WO 2006/034346 A1 und WO 2007/149082 A1 bekannt sind, handeln.
Bei dieser Verwendung zeigen die beschichteten Substrate, insbesondere die mit der erfindungsgemäßen Interferenzschicht beschichteten Fensterscheiben, besondere optische Effekte.
Hat das beschichtete transparente Substrat, insbesondere das Glassubstrat der Fensterscheiben, eine besonders hohe Transmission für sichtbares Licht, wie dies bei klarem Glas der Fall ist, dann kann das durchscheinende Licht sehr leicht das reflektierte Licht überstrahlen, wenn die beschichteten Substrate, insbesondere die beschichteten Fensterscheiben, vor einem hellen Hintergrund platziert werden. Indes sind die Innenräume von Kraftfahrzeugen wegen der überwiegend dunkel gefärbten Armaturenbretter, Seitenverkleidungen, Himmel und Sitze insgesamt dunkel, so dass die Farbe wieder sehr gut zum Vorschein kommt, wobei je nach Blickwinkel und äußeren und inneren Lichtverhältnissen der Farbeindruck in ästhetisch angenehmer Weise variieren kann.
Die beschichteten transparenten Substrate, insbesondere die Fensterscheiben auf der Basis von Glassubstraten einer besonders hohen Transmission für sichtbares Licht, zeigen auf ihrer Innenseite ebenfalls eine Färbung, die von dem Licht, das durch die erfindungsgemäße Interferenzschicht hindurch scheint, hervorgerufen wird. Wird beispielsweise grünes Licht reflektiert, ist die Farbe des Lichts in der Transmission violett. Wird beispielsweise goldenes Licht reflektiert, ist die Farbe des Lichts in der Transmission cyan. Wird beispielsweise violettes Licht reflektiert, ist die Farbe des Lichts in der Transmission grün.
Vorzugsweise wird diese Farbe der Transmission neutralisiert. Dies kann dadurch geschehen, dass auf der der erfindungsgemäßen Interferenzschicht abgewandten Seite des Glassubstrats eine Schicht aus Metallnanopartikeln aufgetragen wird.
Es können auch entsprechend getönte Schichten, vorzugsweise auf der Basis der vorstehend beschriebenen Folien und Schichten, bevorzugt getönte Glassubstrate oder Kunststoffschichten, insbesondere getönte Polyvinylbutyralfolien, verwendet werden, die die Komplementärfarbe der Farbe des transmittierten Lichts aufweisen. So kann beispielsweise transmittiertes grünes Licht mittels violett gefärbter Schichten, transmittiertes cyanfarbenes Licht mittels goldfarbener Schichten oder transmittiertes violettes Licht mittels grüner Schichten neutralisiert werden.
Ganz besondere Vorteile zeigt die erfindungsgemäße Interferenzschicht, insbesondere die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht, wenn sie in Verbundsicherheitsglasscheiben eingesetzt wird, die eine erste flache oder gebogene oder gewölbte äußere Glasscheibe, eine Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral und eine passgerecht geformte zweite, innere Glasscheibe umfassen. Der allgemeinen Konvention folgend, wird die äußere Oberfläche der ersten Glasscheibe als Oberfläche 1, die innere Oberfläche der ersten Glasscheibe als Oberfläche 2, die der Zwischenschicht zugewandten Seite der zweiten Glasscheibe als Oberfläche 3 und die gegenüberliegende freie Oberfläche der zweiten Glasscheibe als Oberfläche 4 bezeichnet.
Vorzugsweise befindet sich die erfindungsgemäße Interferenzschicht oder die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht auf der Oberfläche 1. In diesem Falle müssen die Schichten (A) bis (D) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der angegebenen Reihenfolge appliziert werden.
Die Interferenzschicht kann sich aber auch auf der Oberfläche 2 oder 3 befinden.
Befindet sich die Interferenzschicht auf der Oberfläche 2, ist die vorstehend beschriebene Schicht (A) am weitesten hiervon entfernt, während die Schichten (D) ihr am nächsten liegt. Demzufolge müssen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schichten in umgekehrter Reihenfolge, d. h. (D) bis (A), appliziert werden.
Befindet sich die Interferenzschicht auf der Oberfläche 3, ist die Schicht (A) wieder unmittelbar mit der Oberfläche 3 verbunden, so dass die Schichten (A) bis (D) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls in der angegebenen Reihenfolge appliziert werden müssen.
In diesen beiden Fällen muss außerdem dafür gesorgt werden, dass die Schicht (D), die einen Brechungsindex n in demselben Bereich wie Glas oder PVB hat, nicht unmittelbar an die Oberfläche 2 beziehungsweise an die Oberfläche von PVB angrenzt. Dies kann entweder dadurch gewährleistet werden, dass auf die Schicht (D) noch eine Schicht (E), die, wie vorstehend beschrieben, einen Brechungsindex n > 1,8 aufweist, aufgetragen wird oder aber diese Bedingung ist zwangsweise aufgrund des Aufbaus der erfindungsgemäßen Interferenzschicht erfüllt.
Die vorstehend beschriebenen neuen Verbundsicherheitsglasscheiben weisen besondere Vorteile wie eine hohe, für die Verwendung in Kraftfahrzeugen ausreichende Transmission und in der Reflektion eine ästhetisch besonders angenehme Farbe auf. Sie sind kratzfest, thermisch stabil, witterungsbeständig und chemisch beständig. Der durch die Interferenzschicht eingestellte Farbton ändert sich im Laufe der Zeit nicht oder nur in vernachlässigbar geringem Ausmaß. Die neuen Verbundsicherheitsglasscheiben haben daher eine besonders lange Lebensdauer, die der üblichen Gebrauchsdauer von Kraftfahrzeugen entspricht.
Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Gegenstand anhand der 1 und 2 beispielhaft erläutert. Bei den 1 und 2 handelt es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen sollen. Die schematischen Darstellungen brauchen daher nicht maßstabsgetreu zu sein. Die dargestellten Größenverhältnisse müssen daher auch nicht den bei der Ausübung der Erfindung in der Praxis angewandten Größenverhältnissen entsprechen.
Die 1 zeigt ein Substrat, das mit einer erfindungsgemäßen Interferenzschicht beschichtet ist, im Querschnitt.
Die 2 zeigt einen Verbund, der ein Substrat umfasst, das eine erfindungsgemäße Interferenzschicht enthält, im Querschnitt.

1

1a: beschichtetes transparentes Substrat,
2: transparentes Substrat,
3: transparente Schicht (A) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8,
4: transparente Schicht (B) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
5: transparente Schicht (C) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8 und
6: transparente Schicht (D) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65

2

1b: Verbund, umfassend ein Substrat, das mit einer erfindungsgemäßen Interferenzschicht beschichtet ist,
2: transparentes Substrat,
3: transparente Schicht (A) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8,
4: transparente Schicht (B) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
5: transparente Schicht (C) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8 und
6: transparente Schicht (D) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65
7: Schicht (E) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8,
8: Schicht, die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds steigert,
9: transparentes Substrat,
O1: Oberfläche 1 des transparenten Substrats (9),
O2: Oberfläche 2 des transparenten Substrats (9),
O3: Oberfläche 3 des transparenten Substrats (2) und
O4: Oberfläche 4 des transparenten Substrats (2).

Bei dem transparenten Substrat (2) des beschichteten transparenten Substrats (1a) handelt es sich vorzugsweise um eine Glasscheibe aus Hartglas oder Floatglas, wie sie beispielsweise in Einscheiben-Sicherheitsgläsern für den Bausektor oder für die Herstellung von Verbundsicherheitsglasscheiben, insbesondere für Kraftfahrzeugscheiben, verwendet wird. Das transparente Substrat (2) weist eine hohe Transmission für sichtbares Licht, vorzugsweise im Bereich > 70% auf. Es kann klar oder getönt sein. Es kann derart getönt sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht des beschichteten transparenten Substrats (1a) besteht aus den Schichten (3) bis (6). Sie weist eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200 bis 600 nm auf.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten Schichten (A) (3) und (C) (5) um Siliciumnitrid, wogegen es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten Schichten (B) (4) und (D) (6) um Siliciumdioxid handelt. Vorzugsweise liegt die Dicke der transparenten Schicht (A) (3) im Bereich von 20 bis 100 nm, die Dicke der transparenten Schicht (B) (4) bei 20 bis 180 nm, die Dicke der transparenten Schicht (C) (5) bei 100 bis 200 nm und die Dicke der Schicht (D) (6) bei 20 bis 200 nm. Die Schichtdicken werden mithilfe eines Simulationsprogramms so aufeinander abgestimmt, dass die jeweils gewünschte Farbe in der Reflexion resultiert.
Bei den transparenten Substraten (2) und (9) des Verbunds (1b) kann es sich um Glasscheiben aus Floatglas handeln, wie sie beispielsweise in oder für die Herstellung von Verbundsicherheitsglasscheiben, insbesondere für Kraftfahrzeugscheiben und für den Bausektor, verwendet werden. Die Substrate (2) und (9) können klar oder getönt sein. Insbesondere kann das Substrat (2) derart getönt sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Verbund (1b) um eine Verbundsicherheitsglasscheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe, für ein Kraftfahrzeug. Der allgemeinen Konvention folgend, handelt es sich bei der Oberfläche 1 (O1) der Floatglasscheibe (9) um die Außenseite der Verbundsicherheitsglasscheibe (1b). Demgemäß handelt es sich bei der Oberfläche 2 (O2) der Floatglasscheibe (9) um deren Innenseite. Bei der Oberfläche 3 (O3) der Floatglasscheibe (2) handelt es sich um deren Innenseite, wogegen ihre Oberfläche 4 (O4) dem Kraftfahrzeuginnenraum zugewandt ist. Somit tritt sichtbares Licht an der Oberfläche 1 (O1) ein. Ein Teil dieses Lichts wird von der erfindungsgemäßen Interferenzschicht mit der gewünschten Farbe nach außen reflektiert, wobei der andere Teil des eintretenden Lichts mit der entsprechend veränderten Farbe aus dem Verbund (1b) an der Oberfläche 4 (O4) austritt.
Die erfindungsgemäße Interferenzschicht des Verbundes (1b) besteht ebenfalls aus den Schichten (3) bis (6). Sie weist eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200 bis 600 nm auf.
Vorzugsweise handelt es sich auch hier bei dem dielektrischen Material der transparenten Schichten (A) (3) und (C) (5) um Siliciumnitrid, wogegen es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten Schichten (B) (4) und (D) (6) um Siliciumdioxid handelt. Vorzugsweise liegt die Dicke der transparenten Schicht (A) (3) im Bereich von 20 bis 100 nm, die Dicke der transparenten Schicht (B) (4) bei 20 bis 180 nm, die Dicke der transparenten Schicht (C) (5) bei 100 bis 200 nm und die Dicke der Schicht (D) (6) bei 20 bis 200 nm. Die Schichtdicken werden mithilfe eines Simulationsprogramms so aufeinander abgestimmt, dass die jeweils gewünschte Farbe in der Reflexion resultiert.
Der Verbund (1b) enthält zwischen der transparenten Schicht (A) (3) und der Oberfläche 2 (O2) des transparenten Substrats (9) noch eine transparente Schicht (7) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex in > 1,8. Die Schicht (7) fungiert als Schicht (E) und dient dazu, eine Grenzfläche zwischen der Schicht (D) (6) und dem transparenten Substrat (9), die beide den gleichen Brechungsindex n aufweisen, zu vermeiden. Vorzugsweise besteht die Schicht (E) (7) aus Siliciumnitrid.
Der Verbund (1b) enthält außerdem eine Schicht (8), die seine strukturelle Festigkeit steigert. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine PVB-Folie, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Verbundsicherheitsglasscheiben für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Die PVB-Folie (8) kann derart getönt sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
Beispiele
Beispiele 1 bis 4
Bestimmung der zur Erzeugung von Interferenzfarben notwendigen Schichtdicken in einer Interferenzschicht des Aufbaus Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid durch Simulation
Die zur Erzeugung der Interferenzfarben Grün (Beispiel 1), Gelb (Beispiel 2), Rot (Beispiel 3) und Blau (Beispiel 4) notwendigen Schichtdicken in einer Interferenzschicht des Aufbaus Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid wurde durch Simulation mithilfe eines üblichen und bekannten Computerprogramms bestimmt.
Für die Simulation wurden noch die folgenden Bedingungen festgelegt:

– Die Interferenzschicht befindet sich auf einer 3 mm dicken stark getönten Glasscheibe (VG 10 der Firma Saint-Gobain) mit der zweiten Siliciumdioxidschicht als der äußeren Schicht.
– Das eingestrahlte Licht entspricht dem CIELAB-Standard D65/10°.
– Der Betrachtungswinkel ist 0° (Normale).

Die Tabelle 1 gibt einen Überblick über die erhaltenen Ergebnisse der Simulation. Tabelle 1: Ergebnisse der Simulation

Beispiel	Schichtdicke/nm:				Farbabstand^a):			RL^b)/%	TR^c)/%	λmax^d)
Nr.	Si₃N₄	SiO₂	Si₃N₄	SiO₂	a*	b*		RL^b)/%	TR^c)/%	λmax^d)
1	32	73	187	24	–34,7	0,3	20,2	13,8	490
2	81	164	20	184	–0,6	39	21,8	13,6	570
3	86	99	114	177	44	0	20	14	670
4	50	75	168	155	0	–49,2	9	15,9	460

a) CIELAB-Farbabstandsformel;
b) Reflexion;
c) Transmission;
d) Maximum der Wellenlänge des reflektierten Lichts

Die Simulation zeigte überraschenderweise, dass es möglich war, durch die Einstellung der Schichtdicken eine bekanntermaßen als Antireflexionsschicht verwendete Schicht so zu variieren, dass sie mit Vorteil als Interferenzschicht verwendet werden konnte.
Beispiel 5 bis 7
Die Herstellung von beschichteten Gläsern
Für die Herstellung von violett gefärbtem Flachglas (Beispiel 5) wurde der Aufbau gemäß Beispiel 4 (blaue Interferenzschicht) verwendet.
Für die Herstellung von grün gefärbtem Flachglas (Beispiel 6) wurde der Aufbau gemäß Beispiel 1 (grüne Interferenzschicht) verwendet.
Für die Herstellung von goldfarbenem Flachglas wurde der Aufbau gemäß Beispiel 2 (gelbe Interferenzschicht) verwendet.
Die entsprechenden Interferenzschichten wurden physikalisch aus der Gasphase durch Magnetron-Sputtering (MPVD) auf klares Glas (PLX der Firma Saint-Gobain), leicht grün getöntes Glas (TSA3+ der Firma Saint-Gobain), leicht dunkel getöntes Glas (VG40 der Firma Saint-Gobain) und dunkel getöntes Glas (VG10 der Firma Saint-Gobain) appliziert. Alle Glasscheiben wiesen eine Dicke von 3 mm auf.
Die Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Transmission der beschichteten Gläser Tabelle 2: Transmission der beschichteten Gläser der Beispiele 5 bis 7 Beispiel Transmission/%:

Nr. PLX TSA3+ VG40 VG10 Farbe^a)

5 85 74 38 25 Grün

6 74 65 34 22 Violett

7 67 60 31 20 Cyan

a) Farbe des transmittierten Lichts

Die beschichteten Gläser der Beispiele 5 bis 7 wiesen in der Transmission eine Farbe auf, die der Komplementärfarbe des reflektierten Lichts entsprach. Die Farben in der Transmission waren bei dem beschichteten klaren Glas (PLX) am intensivsten.
Bei der Verwendung der beschichteten Gläser in Verbundsicherheitsglasscheiben konnten die Farben in der Transmission aber durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch die entsprechende Einfärbung der PVB-Schicht, wirksam unterdrückt werden, wodurch sogar noch die Intensität der Farbe des reflektierten Lichts verstärkt wurde.
In gleicher Weise wurde bei dem beschichteten Glas gemäß Beispiel 6 die violette Komplementärfarbe des Lichts in der Transmission durch das leicht grün gefärbte Glas (TSA3+) wirksam neutralisiert, wodurch die Intensität der grüne Farbe des reflektierten Lichts signifikant verstärkt wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4434010 [0005]
- WO 2004/074531 A2 [0009]
- US 6265076 B1 [0010]
- US 6165598 [0012, 0054]
- EP 0510690 A1 [0016]
- EP 0847965 B1 [0083]
- DE 697312168 T2 [0083]
- WO 2005/042246 A1 [0083]
- WO 2006/034346 A1 [0083]
- WO 2007/149082 A1 [0083]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Römpp Online 2008, »Glas«, Tabelle 4 [0078]
- Römpp Online 2008, »Gasphasenabscheidung« [0078]
- CIELAB-Standard D65/10° [0109]

Claims

Transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm, die zumindest die folgenden dielektrischen Schichten, in der angegebenen Reihenfolge übereinanderliegend, umfasst: (A) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, (B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, (C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, und (D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, wobei die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt sind, dass die Interferenzschicht das einfallende sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
Interferenzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material der Schichten (A) und (C) Siliciumnitrid ist.
Interferenzschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material der Schichten (B) und (C) Siliciumdioxid ist.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schichtdicken [(A) + (B)]:[(C) + (D)] bei 0,2 bis 1,5 liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schichtdicken (A):(B) bei 0,1 bis 1 liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schichtdicken (C):(D) bei 0,05 bis 8 liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (A) bei 20 bis 100 nm liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (B) bei 20 bis 180 nm liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (C) bei 100 bis 200 nm liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schicht (D) bei 20 bis 200 nm liegt.
Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Schicht (D) eine Schicht (E) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8 befindet.
Verfahren zur Herstellung einer transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm, bei dem man auf ein temporäres oder permanentes Substrat die folgenden dielektrischen Schichten in der angegebenen oder in der umgekehrten Reihenfolge appliziert: (A) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, (B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, (C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8, und (D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65, wobei die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt werden, dass die resultierende Interferenzschicht das einfallende sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine transparente, farbiges sichtbares Licht reflektierende Interferenzschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein permanentes Substrat verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine hohe Transmission für sichtbares Licht hat.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission für sichtbares Licht > 70% ist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und/oder mindesten eine hiermit verbundene Schicht derart getönt ist oder sind, dass das durch die transparente, sichtbares Licht reflektierende Interferenzschicht hindurch tretende Licht in seiner Farbe neutralisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass transmittiertes grünes Licht mittels einer violetten Tönung, transmittiertes cyanfarbenes Licht mittels einer goldfarbenen Tönung und transmittiertes violettes Licht mittels einer grünen Tönung neutralisiert wird.
Verwendung der transparenten, farbiges sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und der mithilfe des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18 hergestellten transparenten, farbiges sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht für die Beschichtung von Substraten.
Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die transparenten Substrate eine hohe Transmission für sichtbares Licht haben.
Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate Materialien aus der Gruppe, bestehend aus Kunststoffen, Gläsern und natürlichen und synthetischen Mineralien, enthalten oder hieraus bestehen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten Substrate im Transportwesen, Sicherheitswesen und Bauwesen verwendet werden.