DE102017105372B4 - Transparentes Element mit einer Antireflex-Beschichtung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Transparentes Element (1), umfassend- ein transparentes Substrat (3) und auf diesem Substrat (3)- eine mehrlagige Antireflex-Beschichtung (5), welche zumindest sechs Lagen umfasst, wobei sich Lagen (51, 53, 55) mit hohem Brechungsindex mit Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex abwechseln, und wobei- die Lagen (51, 53, 55) mit höherem Brechungsindex eine größere Härte als die Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex aufweisen, und wobei die oberste Lage (60) der mehrlagigen Antireflex-Beschichtung (5) eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex (56) ist, und wobei- das Substrat (3) zumindest zwei Oberflächenbereiche (30, 32) aufweist, die sich hinsichtlich ihrer Neigung unterscheiden, wobei- die Antireflex-Beschichtung (5) die Oberflächenbereiche (30, 32) unterschiedlicher Neigung bedeckt,- und wobei die Schichtdicke der Antireflex-Beschichtung (5) abhängig von der Neigung der Oberflächenbereiche (30, 32) variiert,- und wobei zwischen den Normalen der Oberflächenbereiche (30, 32) ein Winkel von mindestens 20° liegt,- und wobei für die Antireflex-Beschichtung (5) auf den Oberflächenbereichen (30, 32) zumindest eines der folgenden Merkmale (i), (ii) gilt:(i) die Farben der Restreflexion jeweils unter 0° Einfallswinkel auf die Oberflächenbereiche (30, 32) unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,(ii) die photopischen Reflektivitäten unter 0° Einfallswinkel der Oberflächenbereiche (30, 32) unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%,und wobei die Antireflex-Beschichtung (5) zusätzlich zu dem einen oder beiden der vorgenannten Merkmale (i), (ii) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:- die Farben der Restreflexion der Oberflächenbereiche (30, 32) verschiedener Neigung unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, wenn das transparente Element (1) mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche (30, 32) trifft,- die photopischen Reflektivitäten der Oberflächenbereiche verschiedener Neigung unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, wenn das transparente Element (1) mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft.

Description

  • Antireflektierende Schichtsysteme sind heute Stand der Technik und werden vielfältig eingesetzt. Anwendungsgebiete sind unter anderem Bilderverglasung, optische Komponenten, wie Linsen z.B. für Kameras. Diese Anwendungen sind keiner starken mechanischen Belastung ausgesetzt. Die DE 20 2015 104 722 U1 betrifft ein scheibenförmiges Element mit einem scheibenförmigen Substrat, welche eben sind, und stellt Schichtzusammensetzungen und Schichtabfolgen dar, um ein Antireflexsystem bereitzustellen, das eine gute Adhäsion an das Glassubstrat hat, eine hohe Kratzfestigkeit, eine gute Basis für eine Antifingerprintbeschichtung darstellt und bei typischen prozessbedingten Schichtdickenschwankungen eine nur geringe Änderung des Farbortes aufweist.
  • Die DE 600 31 629 T2 beschreibt ein transparentes Substrat mit einer Antireflexbeschichtung niedriger Emissivität oder Sonnenschutzbeschichung, wobei mindestens eine Schicht mit hohem Brechungsindex Titanoxid umfasst, das durch Kathodenzerstäubung aufgebracht und chemisch durch Stickstoff modifiziert worden ist, so dass sein Brechungsindex bis höchstens 2,40 bei einer Wellenlänge von 580 nm gesenkt worden ist.
  • Die DE 601 09 592 T2 gibt ein Verfahren an, wobei wechselweise Schichten verschiedener Brechungsindexes mittels eine plasmaunterstützten PVD-Verfahrens, insbesondere durch Sputtern, auf das Substrat aufgebracht werden, wobei der Abstand zwischen Target und Substrat so gewählt wird, dass die erhaltenen Schichten eine Kratzfestigkeit ähnlich oder höher als das Substrat aufweisen, so dass der Streulichtwert der aufgebrachten Entspiegelungsschicht nicht höher als doppelt so hoch ist wie derjenige des unbeschichteten Saphirglases.
  • Die US 2015/0323705 A1 offenbart einen Gegenstand, umfassend ein transparentes Substrat, welches eine veränderliche Dicke aufweisen kann und eine optische Beschichtung mit einer Antireflexbeschichtung mit Lagen unterschiedlicher Brechungsindizes und einer kratzfesten Schicht, wobei die Antireflexbeschichtung im CIE xyz-Farbsystem und im Winkelbereich von 2° bis 60° eine Farbverschiebung von weniger als 2 in Reflexion aufweisen kann.
  • Das Dokument Pfeiffer, K. et al, Ta2O5/Al2O3/SiO2 - antireflective coating for non-planar optical surfaces by atomic layer deposition. In: PROCEEDINGS OF SPIE 10115, Advanced Fabrication Technologies for Micro/Nano Optics and Photonics X, 1011513 (20 February 2017); doi: 10.1117/12.2250272 - beschäftigt sich mit Antireflexbeschichtungen mit einer konstanten Schichtdicke auf nicht planaren Oberflächen mittels Atomlagenabscheidung.
  • Die EP 2 492 251 B1 beschreibt die Herstellung von anti-reflektierenden Schichtsystemen für u.a. die Uhrenglasindustrie. Neben der Antireflex-Wirkung wird hierbei noch die Härte des AR Systems dadurch verbessert, dass als hochbrechende Schicht eine Hartstoffschicht aus Si3N4 mit einer Beimischung von Aluminium eingebracht wird. Da Uhren und insbesondere sog. Lupen für die Datumsanzeige, welche auf das Uhrenglas aufgeklebt werden, häufig mechanisch durch Verkratzen belastet werden, ist der Einsatz von herkömmlichen anti-reflektierenden Schichtsystemen nicht sinnvoll, da diese aufgrund der mechanischen Belastung komplett entfernt werden können und die Reflexion des Substratmaterials entsteht. Das harte AR System auf Basis der Entwicklung gemäß der EP 2 492 251 B1 liefert ein Antireflex-System, welches mechanisch deutlich beständiger ist als herkömmliche optische Vergütungen.
  • Da im Bereich der Uhrenindustrie häufig Saphir als Uhrenglas verwendet wird, Antireflex-Beschichtungen aber im Allgemeinen deutlich weicher sind als Saphir, wäre es wünschenswert, die Antireflex-Wirkung trotz mechanischer Belastung möglichst gut erhalten zu können, d.h. dass die Restreflexion auch nach mechanischer Belastung möglichst gering bleibt. Dies wird gemäß der EP 2 492 251 B1 durch die Hartstoffschichten gelöst, welche eine hohe Abrasionsbeständigkeit des Schichtsystems und damit auch eine nur geringe Änderung der Schichtdicken bewirken.
  • Unter den Hartstoffschichten spielen traditionell Zweistoffsysteme die Hauptrolle. Hier sind vor allem die Oxide und Nitride von Cr, Si, Ti und Zr zu nennen. Diese werden vornehmlich in der Beschichtung von Werkzeugen eingesetzt, müssen also für diese Anwendung nicht transparent sein. Bekannte transparente Hartstoffschichten sind z.B. Al2O3, wie in der DE 20106167 beschrieben, und Yttrium-stabilisiertes ZrO2. In der EP 1 453 770 B1 werden Glaskeramiksubstrate beschrieben, die mit Kohlenstoff-dotiertem Siliziumnitrid beschichtet sind. In der WO 2009/010180 A1 und DE 10 2008 054 139 A1 werden aluminiumdotierte SiN bzw. SiON-Schichten mit Kratzschutzwirkung als Einzelschichten beschrieben.
  • Die DE 10 2016 125 689 A1 und DE 10 2014 104 798 A1 beschreiben AR-Systeme mit veränderter Zusammensetzung der hochbrechenden Schicht, wobei die Schichten gemäß der DE 10 2016 125 689 A1 amorph sind, während die Schichten gemäß der DE 10 2014 104 798 A1 Nano-Kristallite enthalten.
  • Typischerweise werden kratzresistente Antireflex-Beschichtungen durch Sputtern abgeschieden. Dabei sind die im Stand der Technik beschriebenen Antireflex-Beschichtungen für ebene Unterlagen ausgelegt. Ist die Oberfläche nicht eben, so ändert sich lokal der Winkel der Oberflächennormale zur Sputterquelle. Dies führt zu einer richtungsabhängigen Dickenschwankung der einzelnen Lagen. Damit ändern sich die optischen Eigenschaften.
  • Ziel der Erfindung ist es daher, ein Antireflex-System bereit zu stellen, welches auch auf nicht ebenen Substrate abgeschieden werden kann und dennoch gute optische Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise ist das Schichtsystem auch gegenüber einer teilweisen Abrasion der obersten Schicht möglichst unempfindlich. Die Abrasion kann dabei mit einem Abrasionstest, z. B. dem modifizierten Bayer-Test, angelehnt an ASTM F735-11, vorzugsweise aber mit 2 kg Korundsand und 8000 Zyklen getestet werden. Dieser modifizierte Bayer-Test ist auch in den oben genannten Schriften DE 10 2016 125 689 A1 und DE 10 2014 104 798 A1 beschrieben, deren Offenbarung diesbezüglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Durch einen solchen Test werden von der obersten (letzten) Schicht der Antireflexbeschichtung typischerweise mehr als zehn Nanometer Material entfernt. Diese Menge an Material entspricht bei den typischen Schichtdicken auch mehr als zehn Prozent der Schichtdicke. Versuche haben gezeigt, dass der modifizierte Bayertest angewandt auf in der EP 1 453 770 B1 , DE 10 2014 104 798 A1 und DE 10 2016 125 689 A1 beschriebenen Beschichtungen eine solche Materialentfernung an der obersten Schicht bewirkt. So kann beispielsweise die durchschnittliche Schichtdicke durch den Bayertest von 100 nm auf 80 nm reduziert werden. Dabei treten viele Kratzer auf, aber wenn das Reflexionsspektrum großflächig (z. B. auf einer Fläche von 5×5 mm2) gemessen wird, kann man der abradierten Beschichtung eine makroskopische resultierende Reflektivität oder eine makroskopische resultierende Restreflektionsfarbe zuordnen, die dem visuellen Eindruck entspricht.
  • Um die Änderung der Restreflexion möglichst unempfindlich gegenüber dem Aufdampfwinkel zu machen, liegt der Erfindung die Idee zugrunde, bei der Auslegung des Schichtsystems Schichtabfolgen miteinander dahingehend zu vergleichen oder auszuwählen, dass eine möglichst geringe Änderung optischer Parameter hinsichtlich Farbe der Restreflexion, deren Winkelabhängigkeit und vor allem der Intensität der Restreflexion vorliegt, wenn die Schichtdicken der Lagen um einen jeweils gleichen Prozentsatz geändert wird.
  • Im Speziellen sieht die Erfindung ein transparentes Element vor, umfassend
    • - ein transparentes Substrat und auf diesem Substrat
    • - eine mehrlagige Antireflex-Beschichtung, welche zumindest sechs Lagen umfasst, wobei sich Lagen mit hohem Brechungsindex mit Lagen mit niedrigerem Brechungsindex abwechseln, und wobei
    • - die Lagen mit höherem Brechungsindex eine größere Härte als die Lagen mit niedrigerem Brechungsindex aufweisen, und wobei die oberste Lage der mehrlagigen Antireflex-Beschichtung eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex ist, und wobei
    • - das Substrat zumindest zwei Oberflächenbereiche aufweist, die sich hinsichtlich ihrer Neigung unterscheiden, wobei
    • - die Antireflex-Beschichtung die Oberflächenbereiche unterschiedlicher Neigung bedeckt,
    • - und wobei die Schichtdicke der Antireflex-Beschichtung (5) abhängig von der Neigung der Oberflächenbereiche variiert,
    • - und wobei zwischen den Normalen der Oberflächenbereiche ein Winkel von mindestens 20° liegt, und wobei für die Antireflex-Beschichtung auf den Oberflächenbereichen zumindest eines der folgenden Merkmale (i), (ii) gilt:
      1. (i) die Farben der Restreflexion jeweils unter 0° Einfallswinkel auf die Oberflächenbereiche unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02,
      2. (ii) die photopischen Reflektivitäten unter 0° Einfallswinkel der Oberflächenbereiche unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%.
  • Der Unterschied ist dabei jeweils betragsmäßig zu verstehen. Die Begriffe „höherer Brechungsindex“ und „niedrigerer Brechungsindex“ sind als Vergleich relativ zueinander zu verstehen. Als Lage mit höherem Brechungsindex wird also eine Lage verstanden, deren Brechungsindex höher ist, als eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex, ohne dass damit die absoluten Werte der Brechungsindizes beziffert sind.
  • Zusätzlich zu dem einen oder beiden der vorgenannten Merkmale (i), (ii) weist die Antireflex-Beschichtung außerdem mindestens eines der folgenden Merkmale auf:
    • - die Farben der Restreflexion der Oberflächenbereiche verschiedener Neigung unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, wenn das transparente Element (1) mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft,
    • - die photopischen Reflektivitäten der Oberflächenbereiche verschiedener Neigung unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, wenn das transparente Element mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft.
  • Als photopische Reflektivität wird die integrierte Reflektivität bezeichnet, nachdem diese mit der Sensitivitätskurve des menschlichen Auges bei ausreichender Helligkeit (Tagsehen) gewichtet wurde. Für die hierin gemachten Angaben wurde als Lichtquelle nach ISO-Norm 3664 die Normlichtart D65 zugrunde gelegt, eine Strahlungsverteilung mit einer Farbtemperatur von 6504 Kelvin.
  • Bedingt durch den mehr oder weniger gerichteten Abscheideprozess variiert die Schichtdicke der Antireflex-Beschichtung abhängig von der Neigung der verschiedenen Oberflächenbereiche. Das Schichtsystem wird dann so ausgelegt, dass dieses in Bezug auf die Reflektivität und die Farbe der Restreflexion möglichst wenig abhängig von einer gleichmäßigen Reduktion der Schichtdicken der einzelnen Lagen ist. Insbesondere kann die Antireflex-Beschichtung so ausgelegt sein, dass zumindest eines der folgenden Merkmale gilt:
    • - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die Farbe der Restreflexion unter einem Lichteinfallswinkel arccos(k) von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02,
    • - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die photopische Reflektivität unter einem Einfallswinkel arccos(k) von der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%. Da die Verminderung der Schichtdicken durch die Neigung der jeweiligen Fläche verursacht wird, sind diese beiden Größen im Wesentlichen proportional und können äquivalent verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Substrat einen ebenen Mittenbereich und eine Fase oder allgemeiner einen Randbereich auf, wobei die Antireflex-Beschichtung sowohl den Mittenbereich, als auch die Fase oder den Randbereich bedeckt, wobei die Schichtdicken der Lagen der Antireflex-Beschichtung auf der Fase oder dem Randbereich gegenüber den Schichtdicken im Mittenbereich reduziert sind. Diese Reduktion kann insbesondere gleichmäßig sein, indem alle Lagen in ihrer Dicke um den gleichen prozentualen Betrag reduziert sind. Eine solche Konfiguration ergibt sich, wenn die Antireflex-Beschichtung mit einem gerichteten Beschichtungsverfahren mit auf die Beschichtungsquelle ausgerichtetem Mittenbereich hergestellt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antireflex-Beschichtung ergibt sich dann keine oder zumindest keine erhebliche Abweichung der Farbe der Restreflexion oder der Reflektivität auf der Fase, beziehungsweise am Randbereich. Gemäß der Erfindung kann dabei zwischen der Oberflächennormale der Fase oder des Randbereichs und der Oberflächennormale des Mittenbereichs ein Winkel von mindestes 20° eingeschlossen werden. Insbesondere ist auch an Fasen mit einem Winkel von 30° bis 80° einschließlich der Fälle von unter 45° und 60° abgeschrägten Fasen gedacht. Allgemein ist es günstig, wenn bei einer bestimmten Neigung eines Oberflächenbereichs, also beispielsweise dem Winkel einer Fase die Antireflex-Beschichtung auch für diesen Winkel hinsichtlich der Farbe der Restreflexion und/oder der photopischen Reflektivität optimiert wird. Ist beispielsweise eine Fase mit einem bestimmten Winkel (z.B. 45°) zu einer ebenen Mittenfläche vorgesehen, kann das Schichtsystem so optimiert sein, dass der Unterschied der Farbwerte Δx, Δy für einen gleich großen Lichteinfallswinkel (also z.B. ebenso 45°) minimal ist oder wenigstens jeweils kleiner als 0,05, vorzugsweise kleiner als 0,03 beträgt.
  • Der Mittenbereich kann z. B. farbneutral gestaltet werden. Würde sich nun ein Design nur auf den Mittenbereich beschränken und die Wirkung auf der Fase dem Zufall überlassen, so könnte die Fase nach Beschichtung z. B. eine orange Restreflektionsfarbe aufweisen. Nun können sich in einer weiteren Ausführungsform sich die Designfarbe von Mittenbereich und Randbereich (z. B. der Fase) unterscheiden und der Mittenbereich z. B. farbneutral und die Fase bläulich ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise sind die Lagen der Antireflex-Beschichtung bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke weiterhin so ausgewählt, dass
    • - die Farbe der Restreflexion unter einem Einfallswinkel, der zwischen 30°-arccos(0.9)=4° und 30°+ arccos(0.9)=56° liegt, bei um 10% verminderten Schichtdicken sich von der Farbe unter 30° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet, und/oder
    • - die Farbe der Restreflexion unter einem Einfallswinkel, der zwischen 45°-arccos(0.9)=19° und 45°+ arccos(0.9)=71 ° liegt, bei um 10% verminderten Schichtdicken von der Farbe unter 45° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet.
  • Die Antireflex-Beschichtung kann überdies auch so ausgelegt werden, dass die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei gleichmäßig um mindestens 10% verminderten Schichtdicken aller Lagen sich von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel (Betrachtungswinkel bezüglich der Oberfläche in dem entsprechenden Oberflächenbereich) bei unverminderter Schichtdicke der obersten Lage im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, insbesondere um nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, bevorzugt nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02 unterscheidet.
  • Weiterhin können die beiden oben genannten Merkmale Δx=0.05, Δy=0.05 und/oder eine Änderung der photopischen Reflektivität um höchstens ΔR_ph=1.5% gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch bei deutlich größerer Reduktion der Schichtdicken aller Lagen, nämlich um 20%, oder 30%, oder sogar 40% erzielt werden.
  • Eine solche Reduktion aller Schichtdicken kontinuierlich und bis zu einem bestimmten Winkelbereich tritt z. B. bei Linsen und Domen, bzw. gewölbten Fenstern auf. Allerdings ist es sehr schwierig, über einen größeren Beschichtungswinkel hinweg sehr gute optische Eigenschaften zu erhalten. In vielen Fällen ist es daher von Vorteil, sich auf die Beschichtungswinkel beim Design zu beschränken, die tatsächlich auftreten. Bei einer ebenen Komponente mit 45° Fase, kann das Design z. B. auf die beiden Beschichtungswinkel 0° und 45° beschränkt sein, während der Betrachtungswinkel über den gesamten Bereich von 0° bis über 45° in das Design einfließen sollte.
  • Die Reduktion aller Schichtdicken ist darauf zurückzuführen, dass bei geneigten Oberflächen während der Beschichtung in gleicher Zeit auf den gleichen Querschnitt die gleiche Menge Material abgeschieden wird. Da der entsprechende Bereich der zu beschichtenden Fläche aber nun unter einem Winkel angeordnet ist (z. B. eine Fase von 45°) ist die tatsächliche Fläche größer und folglich die Schichtdicke geringer. Bei perfekter kollimierter/gerichteter Beschichtung wäre die Schichtdicke um einen Faktor des Cosinus des Neigungswinkels reduziert. Unter 0° wird wie gewohnt 100% relative Schichtdicke abgeschieden. Unter 45° wären es aber nur 71%. Bei typischen Sputterprozessen laufen aber Beschichtungen nicht vollständig gerichtet ab, sondern das Abscheiden erfolgt aus einer Art Wolke, so dass die Schichtdicken typischerweise etwas größer sind. Die folgende Tabelle zeigt gemessene Schichtdickenänderungen für eine Nitrid-Schicht beim Magnetron-Sputtern unter verschiedenen Winkeln der beschichteten Oberfläche zur Sputterquelle, sowie Änderungen des Brechungsindexes:
    Schichtdickenänderungen aufgrund von Neigungswinkeln beim Beschichten
    Beschichtungswinkel 0° 45° 60°
    Cos(Beschichtungswinkel) 100% 70.7% 50%
    Gemessene relative Schichtdicke 100% 72% 55%
    relativer Brechungsindex bei 550 nm 100% 100.14% 101.07%
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem kann gegebenenfalls weiter so optimiert werden, dass nicht nur eine Unempfindlichkeit der optischen Eigenschaften gegenüber einer gleichmäßigen Änderung der Schichtdicke aller Lagen, sondern auch einer Änderung der Schichtdicke nur der obersten Lage auftritt. Ein solcher Effekt ergibt sich, wenn die Beschichtung sich im Laufe der Zeit abnutzt. Dazu wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein transparentes Element bereitgestellt, umfassend ein transparentes Substrat und auf diesem Substrat eine mehrlagige, erfindungsgemäße Antireflex-Beschichtung, wobei die Lagen bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke so ausgewählt sind, dass bei einer Reduktion der Schichtdicke der obersten Lage um 10% oder 10 nm, je nachdem welcher dieser Fälle die geringere verbleibende Schichtdicke ergibt, so dass die Schichtdicke nach der Reduktion im ersten genannten Fall noch das 0,9-Fache der ursprünglichen Schichtdicke beträgt, und bei gleichbleibender Schichtdicke der übrigen Lagen zumindest eine der folgenden Merkmale gilt:
    • - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei verminderter Schichtdicke unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderter Schichtdicke der obersten Lage (54) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei verminderter Schichtdicke unterscheidet sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderter Schichtdicke um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%.
  • Der Fall einer Reduktion der Schichtdicke um 10 nm ergibt sich bei Schichtdicken der obersten Lage von kleiner als 100 nm.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist das Schichtsystem weiterhin so ausgelegt, dass bei der Reduktion der Schichtdicke aller Lagen um 10% die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als ΔR_ph=1 %, besonders bevorzugt um nicht mehr als ΔR_ph=0.5%, ganz besonders bevorzugt um nicht mehr als ΔR_ph=0.25% vom Wert bei unverminderten Schichtdicken abweicht.
  • Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lagen bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke so ausgewählt, dass die Farbe der Restreflexion unter 45° Einfallswinkel sich bei um 10% verminderten Schichtdicken aller Lagen von der Farbe unter 45° Einfallswinkel bei unverminderter Schichtdicke im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05, bevorzugt Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt Δx=0.02, Δy=0.02 unterscheidet.
  • Das Schichtsystem kann zusätzlich auch weiter dahingehend abgestimmt werden, dass das transparente Element zumindest in einem Bereich der Oberfläche zumindest eines der folgenden Merkmale, vorzugsweise auch mehrere, insbesondere auch alle Merkmale aufweist:
    • - die Farbe der Restreflexion an der Antireflex-Beschichtung unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02,
    • - die Farbe der Restreflexion unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%, bevorzugt kleiner als 1%, insbesondere kleiner als 0,8%
    • - das Maximum der Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 30° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,5%, bevorzugt kleiner als 0,3% besonders bevorzugt kleiner als 0,1%,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 45° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,5%, bevorzugt kleiner als 0,3% besonders bevorzugt kleiner als 0,1%,
    • - die durchschnittliche Reflektivität, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%, vorzugsweise kleiner als 1,0%,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivitäten unter 30° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm, beträgt weniger als 0,5%, bevorzugt weniger als 0,3% besonders bevorzugt weniger als 0,1 %,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivitäten unter 45° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm, beträgt weniger als 0,5%
    • - der Absolutbetrag der Differenz der Maxima der Reflektivitäten im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 30° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel beträgt weniger als 0,5%, bevorzugt weniger als 0,3% besonders bevorzugt weniger als 0,1 %,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der Maxima der Reflektivitäten im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 45° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel beträgt weniger als 0,5%, bevorzugt weniger als 0,3% besonders bevorzugt weniger als 0,1 %.
  • Als durchschnittliche Reflektivität wird hier der Durchschnittswert der Reflektivität im Wellenlängenbereich von 450 bis 700 nm bezeichnet.
  • In Weiterbildung dieser Ausführungsform kann die Beschichtung sogar zumindest eine der folgenden Merkmale erfüllen:
    • - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1 %, vorzugsweise kleiner als 0,8%,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 30° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,1 %,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 30° Einfallswinkel zur durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,1 %,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 45° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,2%,
    • - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 45° Einfallswinkel zur durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist absolut kleiner als 0,2%,
    • - die durchschnittliche Reflektivität, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,0%.
  • Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung wird das Schichtsystem so ausgelegt, dass sich unter einem gegebenen Blickwinkel auf das transparente Element die Flächen mit den verschiedenen Neigungen optisch möglichst wenig unterscheiden. Demgemäß soll zusätzlich mindestens ein weiterer Bereich der Oberfläche vorhanden sein, der in einem Winkel zum zuvor beschriebenen Bereich mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften angeordnet ist (z. B. eine Fase oder Krümmung), und auf dem beim Beschichtungsvorgang alle Lagen mit einer anderen Dicke abgeschieden werden und der zumindest eines der folgenden Merkmale, vorzugsweise auch mehrere, insbesondere auch alle Merkmale aufweist:
    • - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel auf dem ersten Bereich (oben beschriebener Hauptbereich) unterscheidet sich von der Farbe auf einem weiteren Bereich (z. B. Fase) unter ebenfalls jeweiligen 0° Lichteinfallswinkel auf diesem Bereich im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel auf dem ersten Bereich unterscheidet sich von der Farbe auf einem weiteren Bereich bei Lichteinfall aus der identischen Einfallsrichtung (Einfallswinkel ist in dem Fall der Neigungswinkel der beiden Oberflächenbereiche zueinander) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel auf dem ersten Bereich unterscheidet sich von der Farbe auf einem weiteren Bereich unter allen Lichteinfallswinkeln zwischen 0° und dem Neigungswinkel der beiden Oberflächenbereiche zueinander im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die Farbe der Restreflexion unter einem Einfallswinkel zwischen 0° und dem Neigungswinkel der beiden Oberflächenbereiche zueinander auf dem ersten Bereich unterscheidet sich von der Farbe auf einem weiteren Bereich unter Lichteinfall aus der identischen Richtung im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05.
  • Für das Anpassen des Designs können sogenannte Targets definiert werden. Dies sind Spezifikationen von z. B. Reflektivitätsspektrum, photopischer (integrierter) Reflektivität, Restreflektionsfarbe etc. Diese Targets können für verschiedene Winkel definiert und in ihrer Bedeutung bzw. Priorisierung gewichtet werden. Solche Targets können mit Werten z. B. als Verknüpfungen wie „kleiner als“ oder „so nah wie möglich bei“ festgelegt werden. Farben werden als „so nah wie möglich bei“ dem gewünschten Farbort festgelegt, Reflektivitäten als „kleiner als“ eine gewünschte Grenze. Weiterhin können dann Abweichungen penalisiert und mit diesen Penalisierungen die Schichtdicken des Designs derart optimiert werden, dass eine möglichst minimale Penalisierung erreicht wird. Mit Wichtungen können Abweichungen verschiedener Parameter unterschiedlich stark in die Penalisierung eingehen. So kann z. B. die Restreflektionsfarbe oder die Reflektivität unter 45° weniger wichtig gewichtet sein als unter 0°. Die Wichtungen werden bei dem Prozess derart angepasst, so dass gewünschte Ergebnisse der Beschichtungscharakteristika erreicht werden.
  • Insbesondere werden mindestens zwei, vorzugsweise mehrere Designs definiert, wobei die Schichtdicken und Schichtmaterialien derart gewählt sind, dass diese einem Beschichtungsprozess auf verschiedenen Oberflächenbereichen unterschiedlicher Neigungswinkel entsprechen. Werden z. B. ein Hauptbereich einer Oberfläche und unter Winkeln angeordnete weitere Bereiche gleichzeitig normal zur Hauptoberfläche beschichtet, wobei auf den weiteren Bereichen die Schichtdicken und gegebenenfalls auch die Brechungsindizes der unterschiedlichen Lagen im Vergleich zu den Parametern für den Hauptbereich verändert sind, dann sollen die weiteren Schichtdesigns eben diese veränderten Beschichtungs-Bedingungen abbilden. Besteht z. B. eine Beschichtung aus 7 Schichten mit zwei sich abwechselnden Materialien, wobei d1, d2, ... die Schichtdicken auf einem ersten Oberflächenbereich sind und die L und H die beiden Materialien (mit niedrigem und mit hohem Brechungsindex L1 und H1) könnte man ein Beschichtungsdesign für einen ersten Bereich einer Oberfläche (B1) nun folgendermaßen beschreiben:
    • B1: d1[L1] d2[H1] d3[L1] d4[H1] d5[L1] d6[H1] d7[L1].
  • Dabei bezeichnet [L1] eine Lage mit niedrigem Brechungsindex, [H1] eine Lage mit hohem Brechungsindex, d1 - d7 sind die jeweiligen Schichtdicken dieser Lagen.
  • Ein Design B2 mit veränderter Dicke und veränderter Brechungsindizes der Schichten lässt sich nun z. B. folgendermaßen beschreiben
    B2: 0,71*d1[L2] 0,71*d2[H2] 0,71*d3[L2] 0,71*d4[H2] 0,71*d5[L2] 0,71*d6[H2] 0,71*d7[L2]. Bei Design B2 sind mithin alle Lagen gleichmäßig um 29% in ihrer Dicke reduziert. Bei diesem Beispiel entspricht der Faktor 0.71 etwa dem Cosinus von 45° und es wird angenommen, dass das Design sich auf einen Oberflächenbereich bezieht, der im 45° Winkel zur Beschichtungsrichtung liegt. Der genaue Faktor kann in Vorversuchen ermittelt werden, da verschiedene Beschichtungsprozesse und Abscheideanlagen individuelle Schichtreduktionen ergeben können. Durch bestimmte 3-dimensionale Rotationssysteme der Substrathalter in Beschichtungsmaschinen kann dieser Faktor bis auf 1 erhöht werden. Die ermittelten Faktoren können sich auch für einen Bereich von Schichtmaterial zu Schichtmaterial unterscheiden.
  • Die unterschiedlichen Brechungsindizes jeweils eines Schichtmaterials beziehen sich dabei auf identische Beschichtungsmaterialien, die allerdings unter verschiedenen Winkeln abgeschieden auch unterschiedliche Brechungsindizes entwickeln.
  • Besonders bevorzugt werden mindestens drei, besonders bevorzugt noch mehr Designs definiert, wobei sich mindestens zwei Designs in allen Schichtdicken unterscheiden (zur Simulation der Beschichtung unter Winkel, z. B. auf einer Fase) und mindestens ein weiteres Design nur in der obersten Schicht eine reduzierte Dicke erfährt, die eine Simulation von Abrasion simuliert. Ist die Schichtdickenänderung aller Schichten, die unter einem Winkel α abgeschieden werden, nun gleich und ließe sich diese mit dem Faktor w ausdrücken (der typischerweise zwischen cos(a) und 1 liegt), ließen sich die drei Designs nun folgendermaßen beschreiben:
    • B1: d1[L1] d2[H1] d3[L1] d4[H1] d5[L1] d6[H1] d7[L1]
    • B2: w*d1[L2] w*d2[H2] w*d3[L2] w*d4[H2] w*d5[L2] w*d6[H2] w*d7[L2]
    • B3: d1[L1] d2[H1] d3[L1] d4[H1] d5[L1] d6[H1] 0.9*d7[L1]
  • Das Verfahren umfasst nun, dass man die Targets für jedes dieser Designs definiert und alle Designs gleichzeitig (simultan) anpasst, indem durch Änderung der Schichtdicken d1, d2, ... sich die Designs nach wie vor nur um die gleichen Schichtdickendifferenzen unterscheiden. Dabei können sich die Targets für die unterschiedlichen Beschichtungsdesigns unterscheiden und unterschiedlich gewichtet sein. So kann z. B. die Restreflektionsfarbe oder die Reflektivität für das Design, bei dem die letzte Schicht in ihrer Dicke um 40 nm reduziert ist, weniger wichtig gewichtet sein als für das Design, bei dem die letzte Schicht in ihrer Dicke nicht reduziert ist.
  • Ein automatisches Anpassungsverfahren welches diesem Vorgehen unterzogen wird, generiert in der Regel mehrere verschiedenen Lösungen, die unterschiedlich optimal oder bzgl. verschiedener Parameter unterschiedlich optimal ist. So kann z. B. eine Lösung die Restreflexionsfarbe unter Reduktion der Dicke der letzten Schicht konstanter halten und eine andere Lösung die eher photopische Reflektivität.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen transparenten Elements kann wie folgt zusammengefasst werden:
    • - es wird für mindestens ein Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6), welche zumindest sechs Lagen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) umfassen, wobei sich Lagen mit hohem Brechungsindex (51, 53, 55) mit Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex abwechseln, wobei die Lagen (51, 53, 55) mit höherem Brechungsindex eine größere Härte als die Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex aufweisen, und wobei die oberste Lage (56, 60) der mehrlagigen Antireflex-Beschichtung (5) eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex ist, unter Berücksichtigung des Brechungsindex des Substrats (3) zumindest einer der Parameter
    • - Farbe der Restreflexion und
    • - photopische Reflektivität
    berechnet, wobei sich die beiden Antireflex-Beschichtungen hinsichtlich der Schichtdicken aller Lagen unterscheiden, derart, dass die Schichtdicken aller Lagen bei einer Antireflex-Beschichtung um einen gemeinsamen Faktor, der einen Wert von höchstens 0,9, beziehungsweise zwischen 0 und 0,9, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,9 aufweist, gegenüber der Schichtdicke der anderen Antireflex-Beschichtung reduziert ist, und wobei überprüft wird, ob für beide Antireflex-Beschichtungen zumindest eine der Bedingungen erfüllt ist:
    • - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei gleichmäßig verminderten Schichtdicken unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05,
    • - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei gleichmäßig verminderter Schichtdicke aller Lagen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) unterscheidet sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%,
    • - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die Farbe der Restreflexion unter einem Lichteinfallswinkel arccos(k) von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02,
    • - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die photopische Reflektivität unter einem Einfallswinkel arccos(k) von der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, und wobei für mindestens ein weiteres Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6) die Parameter der Farbe der Restreflexion und der photopischen Reflektivität berechnet und erneut zumindest eine der Bedingungen überprüft wird, wenn für das erste Paar die Bedingung nicht erfüllt wird, und wobei eine Schichtabfolge mit nicht reduzierten Schichtdicken aus einem Paar von Antireflex-Beschichtungen ausgewählt wird, welches zumindest eine der Bedingungen erfüllt, und wobei eine Antireflex-Beschichtung mit dieser ausgewählten Schichtabfolge auf einem Substrat abgeschieden wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Farbe der Restreflexion und die photopische Reflektivität für senkrechten Lichteinfall, d.h. unter 0° Lichteinfallswinkel bestimmt. Statt nur einem Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6) kann auch eine größere Zahl an Designs in den simultanen Anpassprozess gebracht werden, z. B. vier Designs wobei das zweite in der letzten Schichtdicke, wie eben beschrieben, um 10% reduziert ist, ein drittes, mit 20% Schichtdickenreduktion und ein viertes mit 30% Schichtdickenreduktion. Auf diese Art und Weise kann eine besonders gute Anpassung des Schichtdesigns auch an kontinuierlich gewölbte Oberflächen erhalten werden.
  • Wird eine der Bedingungen nicht erfüllt, wird erfindungsgemäß jedenfalls unter den gefundenen Lösungen weitergesucht. Des Weiteren ist es typischerweise notwendig, die Wichtungen und Werte der Targets zu optimieren, so dass das Anpassen der Designs Lösungen generiert, die die gewünschten Bedingungen erfüllt oder so gut wie möglich erfüllt. Diese Suche unter kann insbesondere auch weitergeführt werden, wenn bereits ein geeignetes Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6) gefunden ist, entweder, um weitere Bedingungen, die bereits oben genannt sind, zu erfüllen, oder auch um ein möglichst optimales Schichtsystem zu finden. Allgemein kann jedenfalls bei einer Vielzahl von Paaren eine Überprüfung hinsichtlich der oben genannten Bedingungen erfolgen (nämlich des Unterschieds der Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel und/oder des Unterschieds der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel) und unter den untersuchten Paaren das Schichtsystem für die Abscheidung ausgewählt werden, bei welchem der kleinsten Unterschied der der Farbe der Restreflexion unter 0° Lichteinfallswinkel und/oder der kleinste Unterschied der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel vorliegt und dann dieses Schichtsystem abgeschieden wird.
  • Die Auswahl eines Antireflex-Schichtsystems aus einem bestimmten Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6) kann dahingehend erfolgen, ob weitere Bedingungen vorliegen, nämlich insbesondere die oben bereits aufgelisteten Merkmale. So ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Antireflex-Beschichtung (5) so ausgewählt wird, dass
    • - sich die Farbe der Restreflexion der beiden Antireflex-Beschichtungen (5, 6) eines Paars im CIE xyz-Farbsystem unter 30° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet, oder
    • - sich die Farbe der Restreflexion der beiden Antireflex-Beschichtungen (5, 6) eines Paars im CIE xyz-Farbsystem unter 45° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet.
  • Insbesondere ist die Erfindung für anorganische Substrate geeignet. Ein bevorzugtes Substrat ist Saphir. Dieses Substrat ist besonders hochwertig, hart und transparent, so dass hier die Vorteile der Erfindung, nämlich ein hochwertiges, hartes und gegenüber Abrasion sehr unempfindliches Antireflex-Schichtsystem bereitzustellen, besonders zur Geltung kommen. Neben Saphir können aber auch andere (Ein-)Kristalle, wie beispielsweise CaF2, oder Glaskeramiken oder Gläser, wie beispielsweise Kalk-Natron-Glas, Borosilicatglas, Aluminosilikatglas, Lithium-Aluminosilikatglas oder optische Gläser verwendet werden, beispielsweise Gläser mit den Handelsnamen NBK7, D263 oder B270 (vertrieben von der SCHOTT AG).
  • Besonders geeignet für die Lagen mit hohem Brechungsindex sind Siliziumnitrid (Si3N4), Aluminiumnitrid (AIN), Aluminiumoxid (Al2O3), sowie Oxinitride (AlwSixNyOz) und Mischungen der genannten Materialien. Diese Materialien weisen nicht nur einen hohen Brechungsindex auf, sondern auch eine große Härte. Unter den Nitriden sind insbesondere Aluminiumnitrid und Siliziumnitrid als geeignete Schichtmaterialien zu nennen. Die Materialien können dotiert sein, beziehungsweise müssen nicht in reiner Form vorliegen. So kann Aluminiumnitrid mit einem Anteil Silizium (z.B. zwischen 0,05 und 0,25) oder umgekehrt Silizium mit einem Anteil Aluminium (wiederum z.B. zwischen 0,05 und 0,25) als Material für die höherbrechenden Lagen eingesetzt werden.
  • Alle oben genannten Merkmale hinsichtlich Reflektivität und Farbort können gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung auch erfüllt werden, wenn die Schichtdicken aller Lagen noch weiter reduziert wird, auf höchstens das 0,8-fache, besonders bevorzugt höchstens das 0,7-fache, insbesondere bevorzugt höchstens noch das 0,6-fache der unverminderten Schichtdicken.
  • Die Erfindung ist besonders geeignet für kleine Substrate. Das Substrat hat vorzugsweise eine Kantenlänge oder einen Durchmesser von kleiner 200 mm, Bevorzugt wird eine Kantenlänge oder ein Durchmesser von kleiner 150 mm, insbesondere von kleiner 100 mm, ganz besonders von kleiner 50 mm. Eine solche Fläche kann mit einem PVD-Verfahren gleichmäßig beschichtet werden.
  • Vorzugsweise wird das Substrat auf mindestens einer Seite vollflächig beschichtet, es werden also keine aufliegenden Masken verwendet. Die Antireflex-Beschichtung ist durch die gleichzeitige Beschichtung der Bereiche vorzugsweise nahtlos, wie in 3 gezeigt. Alle Lagen der Antireflex-Beschichtung werden vorzugsweise in einem Arbeitsgang beschichtet, ohne dass das Substrat also zwischenzeitlich aus der Beschichtungskammer herausgenommen werden muss. Es ist insbesondere auch daran gedacht, mehrere Substrate gleichzeitig zu beschichten.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein transparentes Element mit einer sechslagigen Antireflex-Beschichtung.
    • 2 zeigt ein transparentes Element mit einer Antireflex-Beschichtung mit einer siebenlagigen Antireflex-Beschichtung.
    • 3 zeigt ein transparentes Element mit einer Antireflex-Beschichtung auf einer nicht ebenen Oberfläche.
    • 4 zeigt schematisch verschiedene Formen von Substraten.
  • 1 zeigt zwei Teilbilder (a) und (b). Dabei zeigt das Teilbild (a) ein Beispiel eines erfindungsgemäßen transparenten Elements 1. Das transparente Element 1 umfasst ein transparentes, insbesondere anorganisches Substrat 3, beispielsweise aus Glas. Auf dem Substrat 3 ist eine mehrlagige Antireflex-Beschichtung 5 abgeschieden. Diese weist mindestens sechs Lagen 51, 52, 53, 54, 55, 56 auf. Dabei sind die Lagen 51, 53, 55 hochbrechend und die Lagen 52, 54, 56 niedrigbrechend, so dass die Lagen 51, 53, 55 einen höheren Brechungsindex als die Lagen 52, 54, 55 aufweisen. Die Schichtmaterialien sind durch verschiedene Schraffuren gekennzeichnet. Wie anhand der Darstellung ersichtlich, wechseln sich Lagen mit höherem Brechungsindex 51, 53, 55 mit Lagen 52, 54, 56 mit niedrigerem Brechungsindex ab. Eine große Härte und Widerstandsfähigkeit der Antireflex-Beschichtung 5 wird insbesondere durch die Lagen 51, 53, 55 mit höherem Brechungsindex bewirkt, die eine größere Härte als die niedrigbrechenden Lagen aufweisen.
  • Die Lage 56 bildet die oberste Lage 60 der Antireflex-Beschichtung und ist eine niedrigbrechende Schicht. Das in Teilbild (b) gezeigte transparente Element 1 unterscheidet sich von dem Element 1 gemäß Teilbild (a) nun nur dahingehend, dass bei der Antireflex-Beschichtung 6 die Schichtdicken aller Lagen 51 - 56 jeweils um einen Faktor, dementsprechend um den gleichen prozentualen Betrag verringert sind. Es ergibt sich eine Reduktion Δd der Gesamt-Schichtdicke. Da alle Lagen in ihrer Dicke um den gleichen Faktor reduziert werden, gilt das Verhältnis der Reduktion Δd zur Gesamt-Schichtdicke D auch für die Schichtdicken der einzelnen Lagen. Jede der Lagen 51 - 56 ist also in ihrer Dicke um einen Faktor Δd/D reduziert. Eine solche Situation kann eintreten, wenn die erfindungsgemäße Antireflex-Beschichtung 5 gemäß Teilbild (a) teilweise auf einem zur Beschichtungsquelle geneigten Oberflächenbereich abgeschieden wird. Die Schichtdicken der Lagen 51 - 54 können nun erfindungsgemäß so ausgewählt werden, dass bei gegebenen Brechungsindizes der Schichtmaterialien und des Substrats bei einer Abnahme der Schichtdicke gemäß der Änderung zwischen den beiden Teilbildern (a), (b) die Farbe der Restreflexion und/oder die Reflektivität der Oberfläche nahezu unverändert bleibt. Im Speziellen kann die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei verminderter Schichtdicke gemäß Teilbild (b) sich von der Farbe bei unverminderten Schichtdicken gemessen im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05 voneinander abweichen. Ein weiteres, alternatives oder insbesondere zusätzliches Kriterium ist die photopische Reflektivität unter verschiedenen Lichteinfallswinkeln. Dabei kann die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei verminderten Schichtdicken gemäß Teilbild (b) sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken gemäß Teilbild (a) um nicht mehr als ΔR_ph=1.5 % unterscheiden. Diese Kriterien sind bei einer Antireflex-Beschichtung 5 auch dann erfüllbar, wenn die Abnahme Δd der Schichtdicke D mindestens 0,1*d, also mindestens 10% beträgt.
  • Allgemein kann die Antireflex-Beschichtung 5 so ausgelegt werden, dass diese bei unverminderter Schichtdicke gleichzeitig alle oder die meisten (viele, bevorzugt die meisten, besonders bevorzugt fast alle, ganz besonders bevorzugt alle) folgende Eigenschaften hat:
    1. a) Die Antireflex-Beschichtung 5 hat unter 0° Einfallswinkel eine Restreflexion einer (z. B. im CIE Farbraum) vordefinierten Farbe, z. B. blau (z. B. x=0.20 +/- 0.05, y=0.20 +/- 0.05) oder farbneutral (z. B. x=0.30 +/- 0.05, y=0.32 +/- 0.05).
    2. b) Die Farbe der Restreflexion der Antireflex-Beschichtung 5 unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als z. B. Δx=0.02, Δy=0.02.
    3. c) Die Farbe der Restreflexion der Antireflex-Beschichtung 5 unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als z. B. Δx=0.05, Δy=0.05).
    4. d) Die photopische Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 (gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges) unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5% (z. B. auch kleiner als 2 %, bevorzugt kleiner als 1,5%, besonders bevorzugt kleiner als 1,0%, ganz besonders bevorzugt kleiner als 0,8%).
    5. e) Die photopische Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1%.
    6. f) Die photopische Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1 %.
    7. g) Die durchschnittliche Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 (gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen z. B. 450 nm und 700 nm) unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%, bevorzugt kleiner als 1,25%, besonders bevorzugt kleiner als 1,0%.
    8. h) Die durchschnittliche Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als 0,5%, bevorzugt um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1 %.
    9. i) Die durchschnittliche Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 5 unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als weniger als 0,5 %, bevorzugt um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1 %.
    10. j) Die absolute Reflektivität (Maximum im Wellenlängenbereich zwischen z. B. 450 nm und 700 nm) ist unter 0° Einfallswinkel kleiner als 2 %, bevorzugt kleiner als 1,5%, besonders bevorzugt kleiner als 1,0%.
    11. k) die absolute Reflektivität unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als 0,5 %, bevorzugt um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1%.
    12. l) die absolute Reflektivität unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von dem Wert unter 0° Einfallswinkel um weniger als 0,5, bevorzugt um weniger als 0,2%, besonders bevorzugt um weniger als 0,1%.
  • Wird die Schichtdicke der erfindungsgemäßen Antireflex-Beschichtung 5 um 10%, bevorzugt um 20%, besonders bevorzugt um 30%, ganz besonders bevorzugt um 40%, oder sogar um 50%, reduziert so dass eine Antireflexbeschichtung 6 erhalten wird, wie sie beispielhaft Teilbild (b) der 1 zeigt, können folgende Merkmale einzeln oder in Kombination vorliegen:
    • m) Die Farbe der Restreflexion der Antireflex-Beschichtung 6 mit gleichmäßig verminderten Schichtdicken aller Lagen unter 0° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe der Antireflex-Beschichtung 5 mit unverminderten Schichtdicken aller Lagen unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02, ganz besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.01, Δy=0.01.
    • n) Die Farbe der Restreflexion unter 30° Einfallswinkel der Antireflex-Beschichtung 6 mit gleichmäßig verminderten Schichtdicken aller Lagen unterscheidet sich von der Farbe der Antireflex-Beschichtung 5 mit unverminderten Schichtdicken unter 30° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02, ganz besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.01, Δy=0.01.
    • o) Die Farbe der Restreflexion der Antireflex-Beschichtung 6 mit gleichmäßig verminderten Schichtdicken aller Lagen unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe der Antireflex-Beschichtung 5 mit unverminderten Schichtdicken unter 45° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02, ganz besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.01, Δy=0.01.
    • p) Die photopische Reflektivität der Antireflex-Beschichtung 6 mit gleichmäßig verminderten Schichtdicken aller Lagen unter 0° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe der Antireflex-Beschichtung 5 mit unverminderten Schichtdicken unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als ΔR_ph=1 ,5%, bevorzugt um nicht mehr als ΔR_ph=1 %, besonders bevorzugt um nicht mehr als ΔR_ph=0,5%, ganz besonders bevorzugt um nicht mehr als ΔR_ph=0,25%.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel besteht die Antireflex-Beschichtung 5 aus insgesamt sechs Lagen, wobei die unterste Lage 51 eine hochbrechende Lage ist. Ein solches Schichtsystem ist günstig, wenn der Brechungsindex des Substrates deutlich niedriger ist als der Brechungsindex der höherbrechenden Lagen. Im Falle eines Substrats mit einem Brechungsindex größer als 1,65 ist es hingegen vorteilhaft, in Kontakt mit dem Substrat eine niedriger brechende Lage 50 vorzusehen. Ein solches Beispiel zeigt 2, ebenfalls mit einem Teilbild (a) mit unverminderten Schichtdicken aller Lagen und einem Teilbild (b) mit einer gleichartigen Antireflex-Beschichtung 6, bei der aber alle Lagen um den gleichen prozentualen Anteil, beziehungsweise um den gleichen Faktor in ihrer Dicke reduziert sind.
  • Allgemein basiert die Ausführungsform der 2 also darauf, dass ein Substrat 3 mit einer Antireflex-Beschichtung 5 gemäß der Erfindung beschichtet ist, wobei das Substrat 3 einen Brechungsindex über 1,65 aufweist, wobei die unterste Lage 50 eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex ist.
  • Vorzugsweise ist das Substrat 3 dieser Ausführungsform ein Saphir. Das transparente Element kann dann beispielsweise ein Uhrglas oder eine Lupe für ein Uhrglas, wie sie verwendet wird, um die Datumsanzeige zu vergrößern. Als Substratmaterial kann neben Saphir auch andere (Ein-)Kristalle, wie beispielsweise CaF2, oder Glaskeramik oder Gläser, wie beispielsweise Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas, Aluminosilikatglas, Lithium-Aluminosilikatglas, optische Gläser verwendet werden, beispielsweise Gläser mit den Handelsnamen NBK7, D263 oder B270.
  • 3 zeigt einen wichtigen Anwendungsfall für die Erfindung. Das Schichtsystem ist durch die erfindungsgemäße Auslegung der Schichtdicken besonders geeignet für nicht ebene Oberflächen von Substraten. Allgemein ist dazu vorgesehen, dass die Antireflex-Beschichtung 5 verschiedene Oberflächenbereiche 30, 32 des Substrats 3 bedeckt, die sich hinsichtlich ihrer Neigung, beziehungsweise hinsichtlich der Richtung ihrer Oberflächennormalen unterscheiden, wobei die Schichtdicke der Antireflex-Beschichtung (und wie erläutert die Schichtdicken aller Lagen der Beschichtung) abhängig von der Neigung der Oberflächenbereiche variiert.
  • Bei einem mehr oder weniger gerichteten Abscheideverfahren ergeben sich dann abhängig von der lokalen Neigung der Oberfläche unterschiedliche Schichtdicken der Antireflex-Beschichtung 5. Dabei kann das Substrat 3 wie dargestellt insbesondere einen Randbereich aufweisen, dessen Neigung sich von einem ebenen Mittenbereich unterscheidet. Ein typischer Fall eines solchen Oberflächenbereichs 32 ist eine Fase 31. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel vorgesehen, dass die Antireflex-Beschichtung 5 sowohl den Mittenbereich als ersten Oberflächenbereich 30, als auch die Fase 31 oder allgemeiner einen Randbereich als weiteren Oberflächenbereich 32 bedeckt, wobei die Schichtdicken der Lagen der Antireflex-Beschichtung 5 auf der Fase 31 oder dem Randbereich gegenüber den Schichtdicken im Mittenbereich reduziert sind. Demgemäß ist auch die Gesamt-Schichtdicke d' der Antireflex-Beschichtung 5 im Randbereich geringer als die Schichtdicke d im ebenen Mittenbereich.
  • Die Eigenschaft eines erfindungsgemäßen Schichtsystems, hinsichtlich der optischen Eigenschaften tolerant gegenüber Dickenschwankungen zu sein, ist besonders von Vorteil, wenn deutliche Winkel zwischen den Oberflächennormalen verschiedener beschichteter Oberflächenbereiche vorhanden sind. Daher ist in Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zwischen der Oberflächennormale der Fase 31 oder des Randbereichs und der Oberflächennormale des Mittenbereichs ein Winkel von mindestens 20° eingeschlossen wird.
  • Wird bei einem gerichteten Abscheideverfahren, wie insbesondere beim Sputtern auf einer nicht senkrecht zur Strahlrichtung orientierte Oberfläche, also bei dem in 3 gezeigten Beispiel auf der Fase 31 abgeschieden, kann dies zu einer veränderten Dichte oder chemischen Zusammensetzung (z. B. Oxidationsgrad) der Lage verglichen mit einer senkrecht zur Strahlrichtung orientierten Fläche kommen. Mit der veränderten Dichte geht dann typischerweise trotz ähnlicher oder gleichbleibender Zusammensetzung des Schichtmaterials ein etwas veränderter Brechungsindex einher. Dieser Effekt kann bei der Auslegung des Schichtsystems bereits mit berücksichtigt werden. Jedenfalls ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Lagen der Antireflex-Beschichtung einen mit der Dicke der Lage und/oder der Neigung der Fläche variierende Brechungsindex aufweisen. Meist ist der Brechungsindex kleiner, je nach Zusammensetzung und Abscheideverfahren kann der Brechungsindex bei kleinerer Schichtdicke aber auch größer sein.
  • 4 zeigt drei Beispiele weiterer Substrate 3 mit Oberflächenbereichen 30, 32 unterschiedlicher Neigung. Die verschiedenen Oberflächenbereiche untergliedern sich allgemein in Haupt- und Nebenflächen, wobei als Maßstab der Anteil an der Gesamtfläche gilt. Der Flächenanteil der Nebenfläche beträgt weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 30%, insbesondere weniger als 10%, oder sogar weniger als 5%. Die Neigung der Hauptflächen liegt in den Beispielen (a), (b), (c) parallel zur gegenüberliegenden Seitenfläche des allgemein scheibenförmigen Substrats 3. Wie bei Beispiel (a) kann ein Oberflächenbereich 32 auch gewölbt, insbesondere domförmig sein. Damit ändert sich die Neigung in diesem Oberflächenbereich 32 kontinuierlich. Auch ein insgesamt gewölbtes, beispielsweise als Linse ausgebildetes Substrat kann aber vorgesehen sein. Randbereiche als Oberflächenbereiche 32 mit von der Hauptfläche abweichender Neigung können als Fase oder ebene Fläche, oder auch gewölbt ausgebildet sein, wie ebenfalls im Beispiel (a) illustriert.
  • Bei Beispiel (b) ist der Oberflächenbereich 30 in mehrere terrassenförmige Flächen untergliedert. Die Übergänge zwischen den Höhenstufen bilden Oberflächenbereiche 32 mit abweichender Neigung, die wiederum konstant sein kann oder in Form einer Wölbung kontinuierlich variiert.
  • Bei Beispiel (c) weist die Hauptfläche ein oder mehrere Einsenkungen auf, wobei auch hier der Übergang durch anders geneigte Randbereiche 32 gebildet wird. Ein Randbereich kann auch wie dargestellt konvex gewölbt sein.
  • Allgemein ist es von Vorteil, bei einer Untergliederung in Haupt- und Nebenfläche die Aspekte einer Farbgleichheit und Entspiegelung unterschiedlich zu gewichten. Für die Hauptfläche ist eine gute Entspiegelung besonders wichtig. Hier sollte die gemittelte Reflektivität im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere auch die photopische Reflektivität vorzugsweise kleiner als 5%, mehr bevorzugt kleiner 3%, am meisten bevorzugt kleiner 1,5% sein. Die Hauptfläche definiert auch die für den Betrachter wahrnehmbare Farbe der Restreflexion. Vorzugsweise ist diese farbneutral, kann aber auch beispielsweise bläulich sein. Bei dem Oberflächenbereich mit kleinerer Fläche, also der Nebenfläche spielt die Farbe der Restreflexion eine größere Rolle. Eine Abweichung von der Farbe der Hauptfläche wird eher als auffällig wahrgenommen, als eine lokal größere Reflexion. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Antireflex-Beschichtung allgemein so ausgelegt werden, dass die durchschnittliche oder gemittelte Reflektivität auf der Nebenfläche um einen Faktor 2 bis 5 höher ist, als auf der Hauptfläche, wobei die photopische Reflektivität aber immer noch geringer ist, als die des unbeschichteten Substrats. Bei Saphir als Substrat beträgt die gemittelte Reflektivität bei 0° Lichteinfall, also senkrechtem Lichteinfall 7,5% bis 8%, bei 45° Lichteinfall 30% bis 50%. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist das Schichtsystem bezüglich bestimmter Lichteinfallsrichtungen unter jeweils gleichem Winkel in Bezug auf die jeweiligen Normalen der Oberflächenbereiche optimiert. Mit anderen Worten ist das Schichtsystem so ausgelegt, dass unterschiedlich geneigte Oberflächenbereiche jeweils bei beispielsweise senkrechtem Lichteinfall möglichst gleiche Farben der Restreflexion und/oder möglichst niedrige Reflektivitäten aufweisen. Unter Beleuchtung mit einer realen Lichtquelle tritt aber der Fall auf, dass der Lichteinfallswinkel des Lichts je nach der Neigung des Oberflächenbereichs variiert. Gemäß der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Antireflex-Beschichtung 5 mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
    • - die Farben der Restreflexion der Oberflächenbereiche 30, 32 verschiedener Neigung unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, bevorzugt nicht mehr als Δx=0.03, Δy=0.03, besonders bevorzugt um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02, wenn das transparente Element 1 mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft,
    • - die photopischen Reflektivitäten der Oberflächenbereiche verschiedener Neigung unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, wenn das transparente Element 1 mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft. Dabei ist die Neigung wiederum deutlich unterschiedlich, so dass zwischen den Normalen der Oberflächenbereiche ein Winkel von mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 30° liegt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen des Gegenstands der Ansprüche vielfältig variiert werden. Dabei können verschiedene Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. So kann auf einem scheibenförmigen Substrat beidseitig eine Antireflex-Beschichtung aufgebracht werden. Die Antireflex-Beschichtungen können dann auch unterschiedliche Farben der Restreflexion aufweisen. Die Erfindung ist weiterhin nicht auf sechs- oder siebenlagige Beschichtungen, wie sie beispielhaft die 1 und 2 zeigen, beschränkt. Es können auch noch mehr Lagen vorgesehen werden, wie z. B. 9 Lagen im nachstehend beschriebenen Beispiel 2. Bevorzugt wird aber ganz allgemein, dass die Antireflex-Beschichtung 5 höchstens zwanzig, besonders bevorzugt höchstens fünfzehn Lagen aufweist, um den Fertigungsaufwand in Grenzen zu halten und die Abrasionsbeständigkeit zu erhalten.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schichtsysteme beschrieben. Beispiel 1 ist ein theoretisches, beziehungsweise berechnetes Beispiel einer Antireflex-Beschichtung (7 Schichten) auf Saphir:
    • Der Anpassprozess führt unter anderen zu folgender theoretischer Lösung für ein System, welches farblich neutral und antireflektiv auf der Hauptfläche 1 sein soll, welches auch unter Betrachtungswinkel farblich neutral und gering reflektierend bleibt, sowie diese Eigenschaft beibehält, wenn durch Abrasion die oberste Schicht beschädigt wird. Außerdem existiert eine zweite Fläche, die einen Winkel von 45° zur ersten Fläche hat und wenn man diese zweite Fläche aus einer Richtung betrachtet, die normal zur ersten Fläche +/-10° liegt, dann erscheint auch diese zweite Fläche farbneutral und geringer reflektierend als unbeschichtet.
    Schicht Nr. Brechungsindex
    SaphirSubstrat hoch
    1 niedrig 34.3 nm
    2 hoch 12.5 nm
    3 niedrig 174.9 nm
    4 hoch 15.2 nm
    5 niedrig 40.2 nm
    6 hoch 142.6 nm
    7 niedrig 85.6 nm
    Luft 1
    Fläche 1 beschichtet unter 0°
    Farbort-Ziel x 0.333
    Farbort-Ziel y 0.333
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.327
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.333
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.006
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.000
    Farbort CIE x betrachtet unter 20° 0.334
    Farbort CIE y betrachtet unter 20° 0.333
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 20° 0.001
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 20° 0.000
    photopische Reflektivität Ziel < 1.00%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 0.82%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 20° 0.87%
    Fläche 1: Dicke der letzten Schicht um 10% reduziert:
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.318
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.293
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.015
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.040
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 1.27%
    Fläche 2 (Fase) beschichtet unter 45°
    Farbort-Ziel x 0.333
    Farbort-Ziel y 0.333
    Farbort CIE x betrachtet unter 45° 0.334
    Farbort CIE y betrachtet unter 45° 0.330
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 45° 0.001
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 45° 0.003
    Farbort CIE x betrachtet unter 35° 0.337
    Farbort CIE y betrachtet unter 35° 0.373
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 35° 0.004
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 35° 0.040
    Farbort CIE x betrachtet unter 55° 0.342
    Farbort CIE y betrachtet unter 55° 0.309
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 55° 0.009
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 55° 0.024
    photopische Reflektivität Ziel < 4.00%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 2.98%
  • Die Fläche 2 entspricht also einer unter 45° gegenüber einem ebenen Mittenbereich geneigten Fase. Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass mit dem Schichtsystem mit den oben angegebenen Dicken der Lagen 1 bis 7 (entsprechend den Lagen 50 - 56 in 2) auch auf der Fase gute Antireflex-Eigenschaften aufweist und sich die Farborte nur geringfügig unterscheiden.
    Beispiel 2 ist ein Antireflex(AR)-Design auf Saphir (9 Schichten).
  • Die folgenden Tabellen zeigen sowohl Werte aus der theoretischen Simulation des Designs als auch Messwerte am abgeschiedenen Schichtsystem. Hierbei handelt es sich um eine Beschichtung, die farbneutral aber leicht bläulich sein soll, gering reflektiert, diese Eigenschaften in einem großen Betrachtungs-Winkelbereich von 0° bis 45° zeigt. Des Weiteren werden diese Eigenschaften beibehalten, wenn durch einen harschen Abrasionstest die oberste Schicht beschädigt wird. Außerdem umfasst das Substrat eine Fase von 60°, die normal zur Hauptoberfläche +/-10° (also selbst unter 60°+/-10°) betrachtet ebenfalls farbneutral und geringer reflektierend ist. Als Abrasionstest wurde der eingangs beschriebene modifizierte Bayertest verwendet, bei dem 2 kg Korundsand (Al2O3) mit 150 Zyklen/Minute 8000 Mal auf Grund seiner Trägheit über ein 100 mm hin- und her-bewegtes Substrat reibt.
  • Größtenteils werden die vielseitigen Herausforderungen gut im praktischen Beispiel getroffen und dadurch gezeigt, dass das entsprechende Design eine geeignete Umsetzung der Erfindung darstellt. Zwar waren die genauen Werte auf der kleinen Fase nicht genau messbar. Allerdings wurde eine visuelle Vergleichsbeurteilung unter Mikroskop durchgeführt: Der visuelle Eindruck ist tatsächlich, dass die Fase deutlich farbneutraler und geringer reflektierend ist als bei einer Standard-AR-Beschichtung.
    Fläche 1: beschichtet unter 0° Design gemessen
    Farbort-Designziel x 0.295
    Farbort-Designziel y 0.300
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.294 0.262
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.293 0.285
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.001 0.033
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.007 0.015
    Farbort CIE x betrachtet unter 30° 0.290 0.263
    Farbort CIE y betrachtet unter 30° 0.289 0.280
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 30° 0.005 0.032
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 30° 0.011 0.020
    Farbort CIE x betrachtet unter 45° 0.311 0.314
    Farbort CIE y betrachtet unter 45° 0.319 0.319
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 45° 0.016 0.019
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 45° 0.019 0.019
    photopische Reflektivität Ziel < 1.5%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 1.22% 1.52%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 30° 1.15% 1.13%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 45° 1.63% 1.31%
    Fläche 1: Dicke der letzten Schicht um 10% reduziert: Design
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.267
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.285
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.028
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.015
    Farbort CIE x betrachtet unter 30° 0.290
    Farbort CIE y betrachtet unter 30° 0.291
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 30° 0.005
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 30° 0.009
    Farbort CIE x betrachtet unter 45° 0.360
    Farbort CIE y betrachtet unter 45° 0.321
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 45° 0.065
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 45° 0.021
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 0.68%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 30° 0.77%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 45° 1.45%
    Fläche 1: Dicke der letzten Schicht um 20% reduziert: Design
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.266
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.281
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.029
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.019
    Farbort CIE x betrachtet unter 30° 0.325
    Farbort CIE y betrachtet unter 30° 0.301
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 30° 0.030
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 30° 0.001
    Farbort CIE x betrachtet unter 45° 0.402
    Farbort CIE y betrachtet unter 45° 0.317
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 45° 0.107
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 45° 0.017
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 0.67%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 30° 0.91%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 45° 1.82%
    Fläche 1: nach Bayer-Test (Sand-Abrasions-Test) Design gemessen
    Farbort CIE x betrachtet unter 0° 0.256
    Farbort CIE y betrachtet unter 0° 0.296
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 0° 0.039
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 0° 0.004
    Farbort CIE x betrachtet unter 30° 0.240
    Farbort CIE y betrachtet unter 30° 0.291
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 30° 0.055
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 30° 0.009
    Farbort CIE x betrachtet unter 45° 0.276
    Farbort CIE y betrachtet unter 45° 0.324
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 45° 0.019
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 45° 0.024
    photopische Reflektivität betrachtet unter 0° 1.59%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 30° 1.35%
    photopische Reflektivität betrachtet unter 45° 1.79%
    Fläche 2 (Fase): beschichtet unter 60° Design gemessen
    Farbort-Designziel x 0.295
    Farbort-Designziel y 0.300
    Farbort CIE x betrachtet unter 60° 0.305
    Farbort CIE y betrachtet unter 60° 0.274
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 60° 0.010
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 60° 0.026
    Farbort CIE x betrachtet unter 50° 0.282
    Farbort CIE y betrachtet unter 50° 0.253
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 50° 0.013
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 50° 0.047
    Farbort CIE x betrachtet unter 70° 0.323
    Farbort CIE y betrachtet unter 70° 0.302
    Farbort-Abweichung x vom Ziel betrachtet unter 70° 0.028
    Farbort-Abweichung y vom Ziel betrachtet unter 70° 0.002
  • Die Erfindung kann überall dort genutzt werden, wo spezielle Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von Antireflex-Beschichtungen gestellt werden. Neben der Applikation als Uhrengläser oder Lupen für Uhrengläser lässt sich die Erfindung auch im Bereich Architektur, Consumerelektronik und für optische Komponenten einsetzen. Im Bereich der Consumer-Elektronik eignet sich die Erfindung besonders für Deckgläser von Smartphones, Smartwatches, Notebooks, LCD Displays, Brillen, 3D-Brillen, Head-up-Displays.

Claims (18)

  1. Transparentes Element (1), umfassend - ein transparentes Substrat (3) und auf diesem Substrat (3) - eine mehrlagige Antireflex-Beschichtung (5), welche zumindest sechs Lagen umfasst, wobei sich Lagen (51, 53, 55) mit hohem Brechungsindex mit Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex abwechseln, und wobei - die Lagen (51, 53, 55) mit höherem Brechungsindex eine größere Härte als die Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex aufweisen, und wobei die oberste Lage (60) der mehrlagigen Antireflex-Beschichtung (5) eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex (56) ist, und wobei - das Substrat (3) zumindest zwei Oberflächenbereiche (30, 32) aufweist, die sich hinsichtlich ihrer Neigung unterscheiden, wobei - die Antireflex-Beschichtung (5) die Oberflächenbereiche (30, 32) unterschiedlicher Neigung bedeckt, - und wobei die Schichtdicke der Antireflex-Beschichtung (5) abhängig von der Neigung der Oberflächenbereiche (30, 32) variiert, - und wobei zwischen den Normalen der Oberflächenbereiche (30, 32) ein Winkel von mindestens 20° liegt, - und wobei für die Antireflex-Beschichtung (5) auf den Oberflächenbereichen (30, 32) zumindest eines der folgenden Merkmale (i), (ii) gilt: (i) die Farben der Restreflexion jeweils unter 0° Einfallswinkel auf die Oberflächenbereiche (30, 32) unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, (ii) die photopischen Reflektivitäten unter 0° Einfallswinkel der Oberflächenbereiche (30, 32) unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, und wobei die Antireflex-Beschichtung (5) zusätzlich zu dem einen oder beiden der vorgenannten Merkmale (i), (ii) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Farben der Restreflexion der Oberflächenbereiche (30, 32) verschiedener Neigung unterscheiden sich im CIE xyz-Farbsystem voneinander um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, wenn das transparente Element (1) mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche (30, 32) trifft, - die photopischen Reflektivitäten der Oberflächenbereiche verschiedener Neigung unterscheiden sich voneinander um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, wenn das transparente Element (1) mit Licht bestrahlt wird, welches senkrecht auf einen der Oberflächenbereiche trifft.
  2. Transparentes Element gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflex-Beschichtung zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist: - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die Farbe der Restreflexion unter einem Lichteinfallswinkel arccos(k) von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die photopische Reflektivität unter einem Einfallswinkel arccos(k) von der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%.
  3. Transparentes Element (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) einen ebenen Mittenbereich (30) und eine Fase (31) oder einen Randbereich (32) aufweist, und wobei die Antireflex-Beschichtung (5) sowohl den Mittenbereich (30), als auch die Fase (31) oder den Randbereich (32) bedeckt, und wobei die Schichtdicken der Lagen (50 - 56) der Antireflex-Beschichtung (5) auf der Fase (31) oder dem Randbereich (32) gegenüber den Schichtdicken im Mittenbereich (30) reduziert sind.
  4. Transparentes Element (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei zwischen der Oberflächennormale der Fase (32) oder des Randbereichs (32) und der Oberflächennormale des Mittenbereichs (30) ein Winkel von mindestens 20° eingeschlossen wird.
  5. Transparentes Element (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lagen (50 - 56) der Antireflex-Beschichtung (5) einen mit der Dicke der Lage oder der Neigung der Fläche variierenden Brechungsindex aufweisen.
  6. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (51 - 54) bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke so ausgewählt sind, dass - die Farbe der Restreflexion unter einem Einfallswinkel, der zwischen 30°arccos(0.9)=4° und 30°+ arccos(0.9)=56° liegt, bei um 10% verminderten Schichtdicken sich von der Farbe unter 30° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet, oder - die Farbe der Restreflexion unter einem Einfallswinkel, der zwischen 45°arccos(0.9)=19° und 45°+ arccos(0.9)=71 ° liegt, bei um 10% verminderten Schichtdicken von der Farbe unter 45° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet.
  7. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (51 - 54) bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke so ausgewählt sind, dass bei einer Reduktion der Schichtdicke aller Lagen um 10%, die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als ΔR_ph=1 % vom Wert bei unverminderten Schichtdicken abweicht.
  8. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - die Farbe der Restreflexion an der Antireflex-Beschichtung (5) unter 0° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05 bei Reduktion der Schichtdicke aller Lagen um 20% oder 30% oder 40%, - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei um 20% oder um 30% oder um 40% verminderten Schichtdicken aller Lagen unterscheidet sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, - die Farbe der Restreflexion an der Antireflex-Beschichtung (5) unter 30° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.02, Δy=0.02, - die Farbe der Restreflexion unter 45° Einfallswinkel unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0.05, Ay=0.05, - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%, - das Maximum der Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm , ist unter 0° Einfallswinkel kleiner als 1,5%, - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 30° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,5%, - der Absolutbetrag der Differenz der photopischen Reflektivität unter 45° Einfallswinkel zur photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist absolut kleiner als 0,5%, - die durchschnittliche Reflektivität, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,5%, - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivitäten unter 30° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm, beträgt absolut weniger als 0,5%, - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivitäten unter 45° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm, beträgt weniger als 0,5%, - der Absolutbetrag der Differenz der Maxima der Reflektivitäten im Wellenlängenbereich von 450 nm bis 700nm unter 30° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel beträgt weniger als 0,5%.
  9. Transparentes Element (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der Merkmale: - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1 %, - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 30° Einfallswinkel zur durchschnittlichen Reflektivität im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 0,1 %, - der Absolutbetrag der Differenz der durchschnittlichen Reflektivitäten unter 45° Einfallswinkel und unter 0° Einfallswinkel, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm, beträgt weniger als 0,5% - die durchschnittliche Reflektivität, gemittelt im Wellenlängenbereich zwischen 450 nm und 700 nm unter 0° Einfallswinkel ist kleiner als 1,0%.
  10. Transparentes Element (1), gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lagen (51 - 56) bei gegebenen Brechungsindizes hinsichtlich ihrer Dicke so ausgewählt sind, dass bei einer Reduktion der Schichtdicke der obersten Lage (60) um 10% oder um 10 nm, je nachdem welcher dieser beiden Fälle die geringere verbleibende Schichtdicke ergibt, und bei gleichbleibender Schichtdicke der übrigen Lagen (50 - 55) zumindest eines der folgenden Merkmale gilt: - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei verminderter Schichtdicke unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderter Schichtdicke der obersten Lage (54) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05, - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei verminderter Schichtdicke unterscheidet sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderter Schichtdicke um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%.
  11. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) ein Saphirsubstrat ist.
  12. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) einen Brechungsindex über 1,65 aufweist und die unterste Lage (50) eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex ist.
  13. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch Lagen (51, 53) mit hohem Brechungsindex aus zumindest einem der Materialien Aluminiumoxid (Al2O3), Nitrid oder Oxinitrid.
  14. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflex-Beschichtung (5) höchstens zwanzig Lagen aufweist.
  15. Transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ausgebildet als Uhrenglas oder Lupe eines Uhrenglases.
  16. Verfahren, bei dem ein transparentes Element (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt wird, mit den Schritten: - es wird für mindestens ein Paar von Antireflex-Beschichtungen (5, 6), welche zumindest sechs Lagen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) umfassen, wobei sich Lagen mit hohem Brechungsindex (51, 53, 55) mit Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex abwechseln, wobei die Lagen (51, 53, 55) mit höherem Brechungsindex eine größere Härte als die Lagen (50, 52, 54, 56) mit niedrigerem Brechungsindex aufweisen, und wobei eine oberste Lage (60) der mehrlagigen Antireflex-Beschichtung (5) vorliegt, die eine Lage mit niedrigerem Brechungsindex ist, unter Berücksichtigung des Brechungsindex des Substrats (3) zumindest einer der Parameter - Farbe der Restreflexion und - photopische Reflektivität berechnet, wobei sich die beiden Antireflex-Beschichtungen hinsichtlich der Schichtdicken aller Lagen unterscheiden, derart, dass die Schichtdicken aller Lagen bei einer Antireflex-Beschichtung (6) um einen gemeinsamen Faktor, der einen Wert zwischen 0 und 0,9 aufweist, gegenüber der Schichtdicke der anderen Antireflex-Beschichtung (5) reduziert ist, und wobei überprüft wird, ob für beide Antireflex-Beschichtungen (5, 6) zumindest eine der Bedingungen erfüllt ist: - die Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel bei gleichmäßig verminderten Schichtdicken unterscheidet sich von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05, - die photopische Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei gleichmäßig verminderter Schichtdicke aller Lagen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) unterscheidet sich von der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken um nicht mehr als ΔR_ph=1.5%, - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die Farbe der Restreflexion unter einem Lichteinfallswinkel arccos(k) von der Farbe unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) im CIE xyz-Farbsystem um nicht mehr als Δx=0.05, Δy=0.05, - bei verminderten Schichtdicken um einen Faktor k, der kleiner als 0,9 ist, unterscheidet sich die photopische Reflektivität unter einem Einfallswinkel arccos(k) von der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel bei unverminderten Schichtdicken der Lagen (50 - 56) um nicht mehr als ΔR_ph=1.5% und wobei für mindestens ein weiteres Paar die Parameter der Farbe der Restreflexion und der photopischen Reflektivität berechnet und erneut zumindest eine der Bedingungen überprüft wird, wenn für das erste Paar die Bedingung nicht erfüllt wird, und wobei eine Schichtabfolge mit nicht reduzierten Schichtdicken aus einem Paar von Antireflex-Beschichtungen ausgewählt wird, welches zumindest eine der Bedingungen erfüllt, und wobei eine Antireflex-Beschichtung (5) mit dieser ausgewählten Schichtabfolge auf einem Substrat (3) abgeschieden wird, wobei - das Substrat (3) zumindest zwei Oberflächenbereiche (30, 32) aufweist, die sich hinsichtlich ihrer Neigung unterscheiden und wobei zwischen den Normalen der Oberflächenbereiche (30, 32) ein Winkel von mindestens 20° liegt.
  17. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass unter einer Vielzahl von Paaren eine Überprüfung hinsichtlich der Bedingungen des Unterschieds der Farbe der Restreflexion unter 0° Einfallswinkel oder des Unterschieds der photopischen Reflektivität unter 0° Einfallswinkel erfolgt und unter den untersuchten Paaren das Schichtsystem für die Abscheidung ausgewählt wird, bei welchem der kleinsten Unterschied der Farbe der Restreflexion unter 0° Lichteinfallswinkel und/oder der kleinste Unterschied der photopischen Reflektivität unter 0° Lichteinfallswinkel vorliegt und dann dieses Schichtsystem abgeschieden wird.
  18. Verfahren gemäß einem der zwei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflex-Beschichtung (5) so ausgewählt wird, dass - sich die Farbe der Restreflexion der beiden Antireflex-Beschichtungen (5, 6) eines Paars im CIE xyz-Farbsystem unter 30° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet, oder - sich die Farbe der Restreflexion der beiden Antireflex-Beschichtungen (5, 6) eines Paars im CIE xyz-Farbsystem unter 45° Einfallswinkel um nicht mehr als Δx=0,05, Δy=0,05 unterscheidet.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3858606B1 (de) * 2020-01-28 2022-09-07 Cnbm Research Institute For Advanced Glass Materials Group Co., Ltd. Farbiges fassadenelement mit verbundscheibenstruktur
CN113629156B (zh) * 2021-08-11 2023-10-27 无锡中微晶园电子有限公司 适用于光电探测器的颜色均一性调节方法
CN116969691A (zh) * 2022-04-22 2023-10-31 荣耀终端有限公司 抗划伤减反射玻璃、电子设备的显示屏及电子设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20106167U1 (de) 2001-04-07 2001-06-21 Schott Glas Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte als Kochfläche
DE60109592T2 (de) 2000-04-19 2006-02-09 Blösch Ressourcen AG Verfahren zur herstellung einer entspiegelungsschicht auf anorganischen durchsichtigen substraten
DE60031629T2 (de) 1999-05-20 2007-09-13 Saint-Gobain Glass France Durchsichtiges substrat mit antireflektionsbeschichtung niedriger emissivität oder sonnenschutzbeschichtung
EP1453770B1 (de) 2001-12-11 2008-10-15 Eurokera Glaskeramikplatten, diese enthaltende heizplatten und herstellungsverfahren dafür
WO2009010180A1 (de) 2007-07-16 2009-01-22 Schott Ag Hartstoffbeschichteter glas- oder glaskeramik-artikel und verfahren zu dessen herstellung
DE102008054139A1 (de) 2008-10-31 2010-05-12 Schott Ag Glas- oder Glaskeramik-Substrat mit Kratzschutzbeschichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE202015104722U1 (de) 2015-09-04 2015-09-16 Schott Ag Kratzfeste Antireflexbeschichtung
DE102014104798A1 (de) 2014-04-03 2015-10-08 Schott Ag Harte anti-Reflex-Beschichtungen sowie deren Herstellung und Verwendung
US20150323705A1 (en) 2014-05-12 2015-11-12 Corning Incorporated Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
EP2492251B1 (de) 2011-02-23 2017-01-04 Schott Ag Substrat mit Antireflexionsbeschichtung und Verahren zu dessen Herstellung
DE102016125689A1 (de) 2016-12-23 2018-06-28 Schott Ag Substrat umfassend Anti-Reflex-Beschichtungssystem mit Hartstoffbeschichtung sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2856173B2 (ja) * 1996-09-17 1999-02-10 日本電気株式会社 反射防止構造とパターン形成方法
JP4887612B2 (ja) * 2004-10-20 2012-02-29 日油株式会社 減反射材及びそれを用いた電子画像表示装置
JP2011149710A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Seiko Epson Corp 時計用カバーガラス、及び時計
DE102014108058A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-17 Schott Ag Optisches Element mit hoher Kratzbeständigkeit
JP5728572B2 (ja) * 2011-05-17 2015-06-03 キヤノン電子株式会社 光学フィルタ及び光学装置
DE102012002927A1 (de) * 2012-02-14 2013-08-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gegenstand mit reflexionsmindernder Beschichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
US9201172B2 (en) * 2012-09-14 2015-12-01 Ricoh Imaging Company, Ltd. Anti-reflection coating, optical member having it, and optical equipment comprising such optical member
KR101910950B1 (ko) * 2013-07-05 2018-10-24 에씰로 앙터나시오날 가시 영역에서 매우 낮은 반사를 갖는 반사 방지 코팅을 포함하는 광학 물품
JP6746502B2 (ja) * 2014-05-23 2020-08-26 コーニング インコーポレイテッド 引っ掻き傷および指紋の視認性が低下した低コントラストの反射防止物品
CN104216034B (zh) * 2014-09-02 2016-04-06 西安应用光学研究所 一种用于大曲率透镜表面的0.532微米与1.064微米倍频减反射膜
US20170066684A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-09 Corning Incorporated Optical coatings including buffer layers
JP6983864B2 (ja) * 2016-07-11 2021-12-17 コーニング インコーポレイテッド 非平面基板のコーティング及びその生産方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60031629T2 (de) 1999-05-20 2007-09-13 Saint-Gobain Glass France Durchsichtiges substrat mit antireflektionsbeschichtung niedriger emissivität oder sonnenschutzbeschichtung
DE60109592T2 (de) 2000-04-19 2006-02-09 Blösch Ressourcen AG Verfahren zur herstellung einer entspiegelungsschicht auf anorganischen durchsichtigen substraten
DE20106167U1 (de) 2001-04-07 2001-06-21 Schott Glas Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte als Kochfläche
EP1453770B1 (de) 2001-12-11 2008-10-15 Eurokera Glaskeramikplatten, diese enthaltende heizplatten und herstellungsverfahren dafür
WO2009010180A1 (de) 2007-07-16 2009-01-22 Schott Ag Hartstoffbeschichteter glas- oder glaskeramik-artikel und verfahren zu dessen herstellung
DE102008054139A1 (de) 2008-10-31 2010-05-12 Schott Ag Glas- oder Glaskeramik-Substrat mit Kratzschutzbeschichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2492251B1 (de) 2011-02-23 2017-01-04 Schott Ag Substrat mit Antireflexionsbeschichtung und Verahren zu dessen Herstellung
DE102014104798A1 (de) 2014-04-03 2015-10-08 Schott Ag Harte anti-Reflex-Beschichtungen sowie deren Herstellung und Verwendung
US20150323705A1 (en) 2014-05-12 2015-11-12 Corning Incorporated Durable and scratch-resistant anti-reflective articles
DE202015104722U1 (de) 2015-09-04 2015-09-16 Schott Ag Kratzfeste Antireflexbeschichtung
DE102016125689A1 (de) 2016-12-23 2018-06-28 Schott Ag Substrat umfassend Anti-Reflex-Beschichtungssystem mit Hartstoffbeschichtung sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PFEIFFER, K. [et al.]: Ta2O5/Al2O3/SiO2 – antireflective coating for non-planar optical surfaces by atomic layer deposition. In: Proc. SPIE 10115, Advanced Fabrication Technologies for Micro/Nano Optics and Photonics X, 1011513 (20 February 2017); doi: 10.1117/12.2250272

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CN110431122A (zh) 2019-11-08
CH714955B8 (de) 2022-03-15
CH714955B1 (de) 2018-09-22

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