DE102018116993B4 - Optical component with scratch-resistant anti-reflection coating and method for its manufacture - Google Patents

Optical component with scratch-resistant anti-reflection coating and method for its manufacture Download PDF

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Abstract

Optische Komponente (10) mit einem Substrat (1), versehen mit einem Schichtstapel (2) mit mehreren aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes, welcher eine Antireflexbeschichtung bildet, wobei die optische Komponente (10) im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich zumindest teiltransparent ist, wobei die Lagen des Schichtstapels (2) aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen gebildet werden, so dass der Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält, wobei eine Lage ersten Typs (4) einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs (3) und eine Lage dritten Typs (5) einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs (3) aufweist, und wobei eine oberste Lage (7) und eine zweitoberste Lage vorgesehen sind, wobei die oberste Lage (7) eine Lage zweiten Typs (3) und die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs (4) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher höher ist als der Brechungsindex der obersten Lage (7) und wobei der Schichtstapel (2) zumindest eine weitere Lage aufweist, welche im Schichtstapel (2) unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs (5) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen.Optical component (10) with a substrate (1), provided with a layer stack (2) with several successive layers of different materials and different refractive indices, which forms an anti-reflective coating, wherein the optical component (10) is at least partially transparent in the infrared and visible spectral range , wherein the layers of the layer stack (2) are formed from at least three different materials or combinations of materials, so that the layer stack contains at least one layer of a first, second and third type with at least three different refractive indices, with a layer of the first type (4) having a higher refractive index as a second type layer (3) and a third type layer (5) has a lower refractive index than a second type layer (3), and wherein a top layer (7) and a second top layer are provided, the top layer ( 7) a second type ply (3) and the second top ply a first T ply yps (4) and thus has a refractive index which is higher than the refractive index of the top layer (7) and wherein the layer stack (2) has at least one further layer which is arranged in the layer stack (2) below the two top layers and is a layer of the third type (5) and thus has a refractive index which is lower than the refractive indices of the top two layers.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine mit einer Anti-Reflexionsbeschichtung versehene optische Komponente, und im Speziellen auf mit einer Anti-Reflexionsbeschichtung versehene optische Komponente mit einem Substrat und auf ein Verfahren zur Beschichtung der optischen Komponente sowie deren Verwendung.The invention relates generally to an anti-reflective coated optical component, and more particularly to an anti-reflective coated optical component having a substrate and to a method of coating the optical component and use thereof.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Antireflexionsbeschichtungen werden heutzutage vielfach dafür eingesetzt, die Transmission transparenter Substrate, wie etwa von Sichtscheiben, zu verbessern oder andererseits störende Reflexe am Substrat abzuschwächen. Je nach Verwendungszweck des Substrats kann die Antireflexionsbeschichtung allerdings hohen Abnutzungsbelastungen unterliegen. Beispielsweise treffen auf eine Außenbeschichtung einer Fahrzeug-Sichtscheibe während der Fahrt Sand- und Staubpartikel mit hoher Geschwindigkeit auf und können die Beschichtung im Laufe der Zeit abtragen. Eine besondere Belastung entsteht bei solchen Scheiben auch, wenn ein Scheibenwischer über die verschmutzte Scheibe geführt wird. Die Sand- und Staubpartikel werden dabei nicht nur über die Scheibe befördert, sondern gleichzeitig durch die Gummilippe des Scheibenwischers gegen die Scheibe gepresst. In der Beschichtung können auf diese Weise lange Kratzer entstehen.Antireflection coatings are often used today to improve the transmission of transparent substrates, such as viewing panes, or to reduce disruptive reflections on the substrate. However, depending on the intended use of the substrate, the anti-reflective coating can be subjected to high levels of wear and tear. For example, sand and dust particles hit the outer coating of a vehicle visor at high speed while driving and can wear away the coating over time. A particular stress also arises with such panes when a windshield wiper is run over the dirty pane. The sand and dust particles are not only transported over the windshield, but are also pressed against the windshield by the rubber lip of the windshield wiper. This can cause long scratches in the coating.

Kratzer und andere Beschädigungen führen durch Lichtstreuung zu Trübungen, vermindern durch Veränderung der Beschichtung deren Anti-Reflex-Wirkung und wirken daher dem Zweck einer Antireflex-Beschichtung gerade entgegen.Scratches and other damage lead to turbidity due to light scattering, reduce the anti-reflection effect of the coating by changing it and therefore counteract the purpose of an anti-reflection coating.

Es besteht daher Bedarf an einer Antireflex-Beschichtung mit einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Verkratzen und Abrieb.There is therefore a need for an anti-reflective coating with high resistance to scratching and abrasion.

Abrasion, bzw. die Ausbildung von Kratzern geht typischerweise dadurch von statten, dass ein abrasives Medium, z. B. ein Sandkorn, durch laterale Bewegung über die Oberfläche oder durch normales Auftreffen zum Teil nur nanometrisch große Risse im Material verursacht. Sichtbar und optisch relevant werden die Risse meist erst dann, wenn entlang der Risskanten zusätzlich Ausbrüche entstehen, die Licht streuen, oder sogar Schichtablösungen auftreten. Das Verhalten einer Oberfläche, Risse auszubilden, hängt von einer Vielzahl von Parametern ab, wie z. B. Elastizitätsmodul, Oberflächenrauheit, Sprödheit, Oberflächenspannung oder die Tendenz der beiden involvierten Materialien (Substrat und abrasives Medium), kovalente Bindungen einzugehen. Die Härte des Substrates, z. B. wie gemessen mit einem Indenter-Verfahren (z. B. Knoop-Härte), ist nur einer von vielen Einflussparametern, wenn auch einer der wichtigsten.Abrasion or the formation of scratches typically occurs when an abrasive medium, e.g. B. a grain of sand, caused by lateral movement over the surface or by normal impact cracks in the material, some of which are only nanometric in size. The cracks usually only become visible and optically relevant when additional breakouts occur along the crack edges that scatter light, or even layer detachments occur. The behavior of a surface to form cracks depends on a large number of parameters, such as e.g. E.g. modulus of elasticity, surface roughness, brittleness, surface tension or the tendency of the two materials involved (substrate and abrasive medium) to form covalent bonds. The hardness of the substrate, e.g. B. as measured with an indenter method (e.g. Knoop hardness), is just one of many influencing parameters, albeit one of the most important.

Aus der US 2005/0074591 A1 ist ein transparentes Substrat mit einer abriebfesten Antireflexbeschichtung bekannt. Die Antireflexbeschichtung wird aus vier Lagen mit abwechselndem hohen und niedrigem Brechungsindex zusammengesetzt. Die niedrigbrechenden Schichten bestehen aus Siliziumoxid (SiO2), die hochbrechenden Schichten aus Siliziumnitrid (Si3N4) oder Zinnoxid (SnO2). Die oberste Schicht des Schichtstapels wird dabei aus einer niedrigbrechenden Schicht gebildet. Nachteilig ist hier, dass die niedrigbrechende Siliziumoxidschicht verglichen mit den hochbrechenden Materialien, insbesondere verglichen mit Si3N4 sehr weich ist. Gerade die oberste Schicht kann sich daher nach wie vor schnell abnutzen. Ist die oberste Schicht abgetragen, so bildet dann eine hochbrechende Schicht die Oberfläche. Dies führt im ungünstigsten Fall zu einer Umkehrung des Entspiegelungs-Effekts, so dass die Schicht nun also an der Kratzerstelle eher wie ein dielektrischer (Halb-)Spiegel wirkt.From the U.S. 2005/0074591 A1 a transparent substrate with an abrasion-resistant anti-reflection coating is known. The anti-reflective coating is composed of four layers of alternating high and low refractive index. The low-index layers consist of silicon oxide (SiO 2 ), the high-index layers of silicon nitride (Si 3 N 4 ) or tin oxide (SnO 2 ). The top layer of the layer stack is formed from a low-index layer. The disadvantage here is that the low-index silicon oxide layer is very soft compared to the high-index materials, in particular compared to Si 3 N 4 . The top layer in particular can therefore still wear out quickly. Once the top layer has been removed, a highly refractive layer forms the surface. In the worst case, this leads to a reversal of the anti-reflective effect, so that the layer now acts more like a dielectric (half) mirror at the scratched area.

Ferner offenbart die CN 101782216 A einen Reflektor mit einer Schutzschicht, die aus drei Lagen besteht und in verschiedenen Bereichen des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spektrums antireflektierend ist. Die drei Lagen haben unterschiedliche Brechungsindizes. Von der Oberfläche des unter der Schutzschicht liegenden Substrats bis zur Luft weist die Größe der Brechungsindizes die Reihenfolge hoch - niedrig - mittel auf. Das Material der Lagen ist dielektrisch.Furthermore, the CN 101782216A a reflector with a protective coating that consists of three layers and is anti-reflective in different ranges of the visible part of the electromagnetic spectrum. The three layers have different refractive indices. From the surface of the substrate underlying the protective layer to the air, the magnitude of the refractive indices are in the order of high - low - medium. The material of the layers is dielectric.

Es existieren optische Anwendungen in verschiedenen Infrarotbereichen des elektromagnetischen Spektrums. Für den Einsatz in einem einzelnen Spektralbereich werden üblicherweise Materialien wie Saphir, Germanium oder Silizium verwendet. Soll eine optische Komponente aber gleichzeitig in mehreren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums funktionsfähig sein, beispielsweise

  • - im sichtbaren Wellenlängen-Bereich zwischen ca. 450 nm und ca. 650 nm,
  • - bei einer Laserwellenlänge im nahen Infrarotbereich zwischen 1000 nm und 1600 nm, beispielsweise bei den Laserwellenlängen von 1053nm, 1064 nm, 1535 nm oder 1550 nm,
  • - im mittleren Infrarotbereich zwischen 3500 nm und 5000 nm, sowie
  • - im fernen Infrarotbereich zwischen 7500 nm und 12000 nm
stehen nur wenige Materialien als Substrat für die optische Komponente zur Verfügung.Optical applications exist in various infrared regions of the electromagnetic spectrum. Materials such as sapphire, germanium or silicon are usually used for use in a single spectral range. However, if an optical component is to be functional in several areas of the electromagnetic spectrum at the same time, for example
  • - in the visible wavelength range between approx. 450 nm and approx. 650 nm,
  • - at a laser wavelength in the near infrared range between 1000 nm and 1600 nm, for example at the laser wavelengths of 1053 nm, 1064 nm, 1535 nm or 1550 nm,
  • - in the middle infrared range between 3500 nm and 5000 nm, as well as
  • - in the far infrared range between 7500 nm and 12000 nm
only a few materials are available as a substrate for the optical component.

Die Transmission für eine Wellenlänge im nahen Infrarotbereich im Bereich zwischen 1000 nm und 1600 nm kann für eine LIDAR bzw. sogenannte „range finder‟-Anwendung benötigt werden. Range Finder, deren aktives Lasermedium z. B. aus Ytterbium und Erbium dotiertem Phosphatglas, wie z. B. LG940, LG950 oder LG960 (hergestellt von der SCHOTT AG), aufgebaut sind, emittieren bei 1535 nm.The transmission for a wavelength in the near infrared range between 1000 nm and 1600 nm can be required for a LIDAR or so-called "range finder" application. Range finder whose active laser medium z. B. from ytterbium and erbium doped phosphate glass, such as. B. LG940, LG950 or LG960 (manufactured by SCHOTT AG), emit at 1535 nm.

Beispiele für geeignete Materialien für derartige Anwendungen sind Zinksulfid und Zinkselenid. Die meisten Materialien, welche für Anwendungen im infraroten Spektralbereich genutzt werden, transmittieren in mindestens einem oder mehrerer der vier oben genannten Bereiche nicht. So ist Saphir zwar im sichtbaren, nahen und mittleren Infrarotbereich nutzbar, transmittiert aber oberhalb von 6000 nm nicht mehr. Germanium oder Silizium, welche im fernen Infrarotbereich transmittieren, lassen sich als Fenster im Sichtbaren nicht nutzen. Die Auswahl an Substratmaterialen für eine Nutzung vom sichtbaren bis in den fernen Infrarotbereich ist stark eingeschränkt, und somit auch die Verfügbarkeit beliebiger Brechungsindices möglicher Substratmaterialien.Examples of suitable materials for such applications are zinc sulfide and zinc selenide. Most materials used for applications in the infrared spectral range do not transmit in at least one or more of the four ranges mentioned above. Although sapphire can be used in the visible, near and middle infrared range, it no longer transmits above 6000 nm. Germanium or silicon, which transmit in the far infrared range, cannot be used as a window in the visible. The choice of substrate materials for use from the visible to the far-infrared range is severely limited, and thus also the availability of any refractive index of possible substrate materials.

Derartige Materialien sind aber häufig weich bzw. wenig abrasionsbeständig und spröde und haben lediglich einen Brechungsindex im mittleren bis hohen Bereich (1,7 bis 2.5). Der relativ hohe Brechungsindex ist mit einer starken Reflexivität der Oberfläche des aus einem derartigen Material bestehenden Substrates verbunden. In solchen Fällen wird daher eine Anti-Reflexionsbeschichtung benötigt. Auch zu diesem Zweck sind nur wenige Materialien verfügbar. Als hochbrechende Schichtmaterialien für die Anti-Reflexionsbeschichtung kommen beispielweise Zinksulfid (ZnS), Hafniumoxid (HfO2), Scandiumoxid (SC2O3), Yttriumoxid (Y2O3), Zirkonoxid (ZrO2), Tantaloxid (Ta2O5), Nioboxid (Nb2O5), Titanoxid (TO2) und Ceroxid (CeO2) in Betracht. Als niedrig brechende Schichtmaterialien für die Anti-Reflexionsbeschichtung kommen beispielweise Bariumfluorid (BaF2), Kalziumfluorid (CaF2), Cerfluorid (CeF3), Lanthanfluorid (LaF3), Neodymfluorid (NdF3), Ytterbiumfluorid (YbF3), Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Dysprosiumfluorid (DyF3) sowie Yttriumfluorid (YF3) in Betracht. However, such materials are often soft or have little abrasion resistance and are brittle and only have a refractive index in the medium to high range (1.7 to 2.5). The relatively high refractive index is associated with a high reflectivity of the surface of the substrate made of such a material. In such cases, therefore, an anti-reflective coating is required. Only a few materials are available for this purpose as well. Zinc sulfide (ZnS), hafnium oxide (HfO 2 ), scandium oxide (SC 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) , niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium oxide (TO 2 ) and cerium oxide (CeO 2 ). Barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), neodymium fluoride (NdF 3 ), ytterbium fluoride (YbF 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), dysprosium fluoride (DyF 3 ) and yttrium fluoride (YF 3 ).

Insbesondere die niedrig brechenden Schichtmaterialien weisen den Nachteil auf, dass sie weich sind. Bei Anti-Reflexionsbeschichtungen ist es typischerweise notwendig, eine niedrig brechende Schicht ganz außen als letzte Schicht aufzubringen. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Anti-Reflexionsbeschichtung komplex ist, d.h. wenn sie stark entspiegelt (Substratmaterialien mit hohem Brechungsindex) oder in mehreren Spektralbereichen wirksam sein soll. Daher wird häufig eine Fluorid-Schicht als oberste Schicht verwendet. Insbesondere die niedrig brechenden Schichtmaterialien weisen aber den Nachteil auf, dass sie weich und daher nicht kratzfest sind. Es wird typischerweise in optischen Designs versucht, mangelnde Kratzfestigkeit zumindest zu einem kleinen Teil durch eine sehr große Schichtdicke der letzten Schicht oder durch eine verminderte Abhängigkeit der optischen Wirksamkeit der Beschichtung von der Schichtdicke der obersten Schicht zu kompensieren.In particular, the low-index layer materials have the disadvantage that they are soft. With anti-reflective coatings, it is typically necessary to apply a low index layer on the very outside as the last layer. This is particularly necessary when the anti-reflection coating is complex, i.e. when it is highly anti-reflective (substrate materials with a high refractive index) or is to be effective in several spectral ranges. Therefore, a fluoride layer is often used as the top layer. In particular, however, the low-index layer materials have the disadvantage that they are soft and therefore not scratch-resistant. In optical designs, an attempt is typically made to compensate for a lack of scratch resistance, at least to a small extent, by making the last layer very thick or by making the optical effectiveness of the coating less dependent on the thickness of the top layer.

Die verminderte Kratzbeständigkeit der weichen obersten Schicht ist nachteilig, bei einem Einsatz der jeweiligen optischen Komponente im Außenbereich, beispielsweise als Sensorfenster in militärischen Fahr- und Flugzeugen. Bei einem Einsatz beispielsweise in Wüstengebieten erhöht sich der Nachteil der mangelnden Kratzfestigkeit aufgrund des hohen Sandgehaltes in der Luft. Daher sind Fluoridschichten aus den oben aufgeführten Verbindungen für derartige Einsatzbedingungen ungeeignet. Aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit kommen auch einige der oben aufgeführten Oxide für solche Verwendungen nicht in Betracht.The reduced scratch resistance of the soft top layer is disadvantageous when the respective optical component is used outdoors, for example as a sensor window in military vehicles and aircraft. When used in desert areas, for example, the disadvantage of the lack of scratch resistance increases due to the high sand content in the air. Fluoride layers made from the compounds listed above are therefore unsuitable for such conditions of use. Due to their water solubility, some of the oxides listed above are also not suitable for such uses.

Um Oberflächen optischer Elemente vor einem Verkratzen zu schützen, ist es bekannt, die Oberfläche mit einer harten Beschichtung zu versehen. Aus der EP 2492251 A1 ist dabei eine harte Antireflexbeschichtung bekannt.In order to protect surfaces of optical elements from scratching, it is known to provide the surface with a hard coating. From the EP 2492251 A1 a hard anti-reflective coating is known.

Allgemein können hochbrechende Infrarotmaterialien, z. B. Germanium, mit einer extrem harten DLC-Schicht (diamond-like carbon) entspiegelt werden, da der Brechungsindex des Substrates deutlich höher ist als der der Schicht. Um eine Substratoberfläche mit einer Einzelschicht gegenüber Luft als angrenzendes Medium zu entspiegeln, wie dies in manchen Anwendungen mit DLC z. B. auf Germanium oder mit einer Fluoridschicht (z. B. MgF2) auf manchen Gläsern gemacht wird, sollte der Brechungsindex der Schicht idealerweise nahe der Quadratwurzel des Brechungsindex des Substrates liegen. Im Falle von Materialien, die einen Brechungsindex im Bereich von ZnS oder ZnSe und darunter haben, ist aber für mehrfache Spektralbereiche einschließlich des sichtbaren, DLC ungeeignet.In general, high refractive index infrared materials, e.g. B. germanium, with an extremely hard DLC layer (diamond-like carbon) are anti-reflective, since the refractive index of the substrate is significantly higher than that of the layer. In order to anti-reflection on a substrate surface with a single layer against air as the adjacent medium, as is the case in some applications with DLC, e.g. B. on germanium or with a fluoride layer (e.g. MgF 2 ) on some glasses, the refractive index of the layer should ideally be close to the square root of the refractive index of the substrate. In the case of materials having a refractive index in the range of ZnS or ZnSe and below, but for multiple spectral ranges including the visible, DLC is unsuitable.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Komponente zur Verwendung in mehreren Spektralbereichen mit einer Anti-Reflexionsbeschichtung bereitzustellen, die gegenüber den Beschichtungen nach dem Stand der Technik eine verbesserte Abrasionsbeständigkeit aufweist.The invention has for its object to provide an optical component for use in multiple spectral ranges with an anti-reflection coating compared to the Coatings according to the prior art has improved abrasion resistance.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments and embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße optische Komponente umfasst ein Substrat versehen mit einem Schichtstapel mit mehreren aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes, welcher eine Antireflexbeschichtung bildet, wobei die optische Komponente (10) im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich zumindest teiltransparent ist, wobei die Lagen des Schichtstapels aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen gebildet werden, so dass der Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält, wobei eine Lage ersten Typs einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs und eine Lage dritten Typs einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs aufweist, und wobei eine oberste Lage und eine zweitoberste Lage vorgesehen sind, wobei die oberste Lage eine Lage zweiten Typs und die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher höher ist, als der Brechungsindex der obersten Lage, und wobei der Schichtstapel zumindest eine weitere Lage aufweist, welche im Schichtstapel unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen.The optical component according to the invention comprises a substrate provided with a layer stack with several successive layers of different materials and different refractive indices, which forms an anti-reflective coating, the optical component (10) being at least partially transparent in the infrared and visible spectral range, the layers of the layer stack consisting of at least three different materials or material combinations are formed, so that the layer stack contains at least one layer of a first, second and third type with at least three different refractive indices, a first-type layer having a higher refractive index than a second-type layer and a third-type layer having a lower refractive index as a second type layer, and wherein a top layer and a second top layer are provided, the top layer being a second type layer and the second top layer being a first type layer and thus a Has a refractive index which is higher than the refractive index of the top layer, and wherein the layer stack has at least one further layer which is arranged in the layer stack below the two top layers and is a layer of the third type and thus has a refractive index which is lower than the refractive indices of the top two layers.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die oberste Lage, beziehungsweise die Lage des zweiten Typs eine Oxidschicht. Dies ist vorteilhaft, da bestimmte Oxide wie die weiter unter aufgeführten eine Kombination aus hoher Abrasionsbeständigkeit und mittlerem bis hohem Brechungsindex aufweisen.In a preferred embodiment of the invention, the top layer, or the layer of the second type, is an oxide layer. This is advantageous because certain oxides, such as those listed below, exhibit a combination of high abrasion resistance and moderate to high refractive index.

Ferner kann die Lage mit dem höchsten Brechungsindex aus dem gleichen Material bestehen wie das Substrat, z. B. aus ZnS. Dies kann z. B. ein Vorteil sein, wenn es darum geht, ein anderes Schichtmaterial für die erste Schicht zu nutzen, welches auf dem Substrat gute Hafteigenschaften zeigt und sich als Konsequenz potentiell sehr gut mit dem entsprechenden Schichtmaterial kombinieren lässt.Furthermore, the layer with the highest refractive index can consist of the same material as the substrate, e.g. B. from ZnS. This can e.g. B. can be an advantage when it comes to using a different layer material for the first layer, which shows good adhesion properties on the substrate and as a consequence can potentially be combined very well with the corresponding layer material.

Um in mehreren Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums einsetzbar zu sein, sind das Substrat und der Schichtstapel im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich zumindest teiltransparent. Als sichtbarer Spektralbereich kommt insbesondere der Wellenlängenbereich von 450 nm bis 650 nm in Betracht. Das Interferenzschichtsystem kann nun gemäß einer Ausführungsform der Erfindung so ausgelegt werden, dass das Substrat und der Schichtstapel in zumindest einem, vorzugsweise mehreren, insbesondere allen der folgenden Wellenlängenbereichen zumindest teiltransparent ist:

  • - im Bereich von 450 nm bis 650 nm,
  • - bei einer oder mehreren Wellenlängen im Bereich von 1000 nm bis 1600 nm,
  • - im Bereich von 3500 nm bis 5000 nm,
  • - im Bereich von 7500 nm bis 12000 nm.
In order to be able to be used in several wavelength ranges of the electromagnetic spectrum, the substrate and the layer stack are at least partially transparent in the infrared and visible spectral range. In particular, the wavelength range from 450 nm to 650 nm comes into consideration as the visible spectral range. According to one embodiment of the invention, the interference layer system can now be designed in such a way that the substrate and the layer stack are at least partially transparent in at least one, preferably several, in particular all of the following wavelength ranges:
  • - in the range from 450 nm to 650 nm,
  • - at one or more wavelengths in the range from 1000 nm to 1600 nm,
  • - in the range from 3500 nm to 5000 nm,
  • - in the range from 7500 nm to 12000 nm.

Typischerweise sind für gute Antireflex-Eigenschaften auch in mehreren Wellenlängenbereichen mehr als drei Lagen des Schichtstapels sinnvoll. In diesem Fall ist es bevorzugt, den Schichtstapel als Wechselschichtsystem mit einander abwechselnden Lagen des ersten und dritten Typs auszubilden und als oberste Lage eine Lage des zweiten Typs vorzusehen. Abschließend wird eine Lage zweiten Typs abgeschieden, so dass wie erfindungsgemäß vorgesehen die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs mit hohem Brechungsindex ist. Die zweitoberste Lage kann eine Lage des dritten Typs sein, wenn ihre Schichtdicke bevorzugt kleiner als 300 nm, besonders bevorzugt kleiner als 100 nm und ganz besonders bevorzugt kleiner als 20 nm ist. Alternativ können zusätzlich Schichten des dritten Typs durch eine Schicht des zweiten Typs ersetzt werden, so dass die ersetzte Schicht des zweiten Typs auf beiden Seiten durch jeweils eine Schicht des ersten Typs eingeschlossen wird. Dies kann von Vorteil sein, da das Material zweites Typs erfindungsgemäß härter ist als das Material des dritten Typs und die Kratzbeständigkeit nicht nur von den Eigenschaften einer Oberfläche abhängt, sondern auch von der Stabilität darunterliegender Materialien und Schichten, welche die Schicht an der Oberfläche stützen. Das umgekehrte Phänomen ist auch allgemein als sogenannter „Schokokuss-Effekt“ bekannt, bei der eine inhärent relativ harte Oberfläche (Schokolade) in darunter liegendes, weicheres Material (Zuckerschaum) einbrechen kann. Um diesem Effekt gegenzusteuern, bei dem die obersten beiden Schichten zweiten und ersten Typs in die dritt-oberste Schicht des dritten Materials einbrechen, ist es also von Vorteil, wenn nicht nur die oberste Schicht aus einem Material zweiten Typs besteht, sondern auch die dritt-oberste und möglicherweise auch die fünft-oberste. Der Einfachheit halber sind dabei die Schichten aus Materialien zweiten Typs sogar aus dem gleichen Material und ein solches Schichtsystem kann mit nur drei Materialien abgeschieden werden.Typically, more than three layers of the layer stack are useful for good antireflection properties, even in several wavelength ranges. In this case it is preferred to design the layer stack as an alternating layer system with layers of the first and third type alternating with one another and to provide a layer of the second type as the top layer. Finally, a layer of the second type is deposited, so that, as provided according to the invention, the second-top layer is a layer of the first type with a high refractive index. The second-top layer can be a layer of the third type if its layer thickness is preferably less than 300 nm, more preferably less than 100 nm and most preferably less than 20 nm. Alternatively, additional layers of the third type can be replaced by a layer of the second type, so that the replaced layer of the second type is enclosed on both sides by a layer of the first type. This can be advantageous since the material of the second type according to the invention is harder than the material of the third type and the scratch resistance depends not only on the properties of a surface but also on the stability of underlying materials and layers that support the layer at the surface. The reverse phenomenon is also commonly known as the so-called "chocolate kiss effect," where an inherently relatively hard surface (chocolate) can collapse into underlying, softer material (sugar foam). In order to counteract this effect, in which the top two layers of the second and first type collapse into the third-top layer of the third material, it is advantageous if not only the top layer consists of a material of the second type, but also the third- top and possibly also the fifth top. For the sake of simplicity, the layers made of materials of the second type are even made of the same material and such a layer system can be deposited with only three materials.

Allgemein ist es dann von Vorteil, wenn der Schichtstapel mehrere Lagen des ersten und mehrere Lagen des dritten Typs (jeweils mindestens zwei Lagen) und nur eine einzelne Lage des zweiten Typs aufweist, welche den Schichtstapel abschließt, beziehungsweise die oberste Lage des Schichtstapels bildet.In general, it is advantageous if the stack of layers has a plurality of layers of the first type and a plurality of layers of the third type (each at least two layers) and only a single layer of the second type, which closes the stack of layers or forms the top layer of the stack of layers.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Substrat der optischen Komponente aus Zinksulfid. Dieses Substrat erfüllt auch das Merkmal der Transparenz bei den vorstehend angegebenen Wellenlängen.In a further preferred embodiment of the invention, the substrate of the optical component consists of zinc sulphide. This substrate also satisfies the characteristic of being transparent at the wavelengths specified above.

Sofern die Lage zweiten Typs und damit die oberste Lage eine Oxidschicht ist, enthält sie bevorzugt ein Material, das der Gruppe entnommen ist, die Hafniumoxid (HfO2), Scandiumoxid (SC2O3), Yttriumoxid (Y2O3), Zirkonoxid (ZrO2), Tantaloxid (Ta2O5), Nioboxid (Nb2O5), Titanoxid (TiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), und Ceroxid (CeO2) und Mischoxide dieser Oxide umfasst. Der Grund für diese Auswahl besteht darin, dass die aufgeführten Materialien, bzw. Mischungen, mittel bis hochbrechend sind. Der Brechungsindex dieser Materialien liegt im Bereich 1,7 bis 2,2.If the layer of the second type and thus the top layer is an oxide layer, it preferably contains a material that is taken from the group consisting of hafnium oxide (HfO 2 ), scandium oxide (SC 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and cerium oxide (CeO 2 ) and mixed oxides of these oxides. The reason for this selection is that the listed materials or mixtures have medium to high refractive index. The refractive index of these materials ranges from 1.7 to 2.2.

Weiterhin wird eine Ausführungsform der optischen Komponente bevorzugt, bei der die weitere Lage eine Fluoridschicht ist. Aufgrund der Brechungsindizes der verwendeten Fluoride wird hierdurch ebenfalls das Anti-Reflexionsverhalten der Beschichtung der optischen Komponente weiter verbessert. Des Weiteren sind viele Fluoride in weiten Teilen der angeführten Wellenlängenbereichen transparent.Furthermore, an embodiment of the optical component is preferred in which the further layer is a fluoride layer. Due to the refractive indices of the fluorides used, this also further improves the anti-reflection behavior of the coating of the optical component. Furthermore, many fluorides are transparent in large parts of the wavelength ranges listed.

In diesem Fall enthält die weitere Lage ein Fluorid enthält, das der Gruppe entnommen ist, die Bariumfluorid (BaF2), Kalziumfluorid (CaF2), Cerfluorid (CeF3), Lanthanfluorid (LaF3), Neodymfluorid (NdF3), Ytterbiumfluorid (YbF3), Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Dysprosiumfluorid (DyF3) und Yttriumfluorid (YF3) umfasst. Die Brechungsindizes dieser Materialien liegen im Bereich 1,3 bis 1,9.In this case, the further layer contains a fluoride taken from the group consisting of barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), neodymium fluoride (NdF 3 ), ytterbium fluoride ( YbF 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), dysprosium fluoride (DyF 3 ) and yttrium fluoride (YF 3 ). The refractive indices of these materials range from 1.3 to 1.9.

Die zweitoberste Lage enthält ein Material, welches einen höheren Brechungsindex besitzt als das Material, das der Gruppe der Chalkogenide, insbesondere der Gruppe der Oxide, Sulfide oder Selenide (die zusammen mit den Telluriden als Chalkogenide bezeichnet werden) entnommen ist, und in den entsprechenden Wellenlängenbereichen transparent ist, z. B. das Sulfid ZnS. Die zweitoberste Lage kann eine Lage des dritten Typs sein, wenn ihre Schichtdicke bevorzugt kleiner als 300nm, besonders bevorzugt kleiner als 100nm und ganz besonders bevorzugt kleiner als 20nm ist.The second top layer contains a material which has a higher refractive index than the material taken from the group of chalcogenides, in particular the group of oxides, sulfides or selenides (which together with the tellurides are called chalcogenides) and in the corresponding wavelength ranges is transparent, e.g. B. the sulfide ZnS. The second-top layer can be a layer of the third type if its layer thickness is preferably less than 300 nm, more preferably less than 100 nm and most preferably less than 20 nm.

Weiterhin ist eine Ausführungsform der Beschichtung möglich, bei der für die erste Schicht ein Material gewählt wird, welches besonders gute Hafteigenschaften oder zumindest bessere Hafteigenschaften mit dem Substrat zeigt als das Material des dritten Typs. Der Hauptzweck dieser Schicht ist die Haftvermittlung zwischen Substrat und Beschichtung. Die Schicht erfüllt somit einen chemisch-mechanischen und keinen optischen Zweck. Zu diesem Zweck kann die Dicke dieser ersten Schicht nur wenige Nanometer umfassen. Beispielsweise kann die Schichtdicke dazu zwischen 1 nm und 15 nm betragen. Dafür ist es in manchen Anwendungen mit entsprechenden Transmissionsanforderungen möglich, auch Schichtmaterialien zu nutzen, die in den relevanten Wellenlängenbereichen weniger gut transmittieren als die genannten Materialien ersten, zweiten und dritten Typs. Als ein solcher Haftvermittler ist z. B. Aluminiumoxid (Al2O3) bekannt.Furthermore, an embodiment of the coating is possible in which a material is selected for the first layer which exhibits particularly good adhesion properties or at least better adhesion properties with the substrate than the material of the third type. The main purpose of this layer is to promote adhesion between the substrate and the coating. The layer thus fulfills a chemical-mechanical and not an optical purpose. For this purpose, the thickness of this first layer can be only a few nanometers. For example, the layer thickness for this can be between 1 nm and 15 nm. On the other hand, in some applications with corresponding transmission requirements, it is also possible to use layer materials which transmit less well in the relevant wavelength ranges than the materials of the first, second and third types mentioned. As such an adhesion promoter z. B. aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is known.

In einer speziellen Ausführungsform dieser Version mit verbesserter Schichthaftung besteht die Haftvermittlerschicht aus einem Material zweiten Typs, z. B. HfO2. Da in diesem Fall das Material aufgrund seiner Transparenzeigenschaften als optische Schichtmaterial nutzbar ist, kann somit die Dicke der Haftvermittlerschicht wieder so groß sein, dass sie eine Aufgabe als Bestandteil des optischen Designs erfüllt.In a special embodiment of this version with improved layer adhesion, the adhesion-promoting layer consists of a material of the second type, e.g. B. HfO 2 . Since in this case the material can be used as an optical layer material due to its transparency properties, the thickness of the adhesion promoter layer can again be so large that it fulfills a task as a component of the optical design.

Zur Beschichtung der erfindungsgemäßen optischen Komponente können verschiedene Verfahren genutzt werden. Insbesondere kann die oberste Lage mittels eines Verfahrens aufgetragen werden, das der Gruppe entnommen ist, die Ion Plating, Ion Implantation, Ion Assist/ advanced Plasma, Magnetron Sputtering, Ion Beam Sputtering, Cathodic Arc Deposition und Atomic Layer Deposition umfasst. Gerade die Ionen- oder Plasma-Unterstützung ist von Vorteil, um die Dichte, Härte und Kompressionsspannung der obersten Schicht zu erhöhen und damit resistenter gegenüber Abrasion zu machen.Various methods can be used to coat the optical component according to the invention. In particular, the top layer can be deposited by a method taken from the group consisting of ion plating, ion implantation, ion assist/advanced plasma, magnetron sputtering, ion beam sputtering, cathodic arc deposition and atomic layer deposition. Especially the ion or plasma support is advantageous to increase the density, hardness and compressive stress of the top layer and thus make it more resistant to abrasion.

Die oberste Lage der Beschichtung der erfindungsgemäßen optischen Komponente kann auch mittels eines anderen Verfahrens abgeschieden werden als die übrigen Lagen des Schichtstapels. So ist es auch möglich, wenn mehr als eine Schicht aus dem Material der letzten Schicht bestehen, dass die letzte Schicht mittels eines Verfahrens abgeschieden wird und die anderen oder weiteren Schichten desselben Materials mit einem anderen Verfahren. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn zur Erhöhung der Dichte, Härte oder Kompressionsspannung der obersten Schicht ein Verfahren genutzt wird, welches mit einem anderen Schichtmaterial nicht kompatibel ist.The top layer of the coating of the optical component according to the invention can also be deposited using a different method than the other layers of the layer stack. It is also possible, if more than one layer consists of the material of the last layer, for the last layer to be deposited using one method and the other or further layers of the same material using a different method. This is particularly advantageous when using a method to increase the density, hardness or compressive stress of the top layer which is not compatible with another layer material.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird der Schichtstapel mit Ausnahme der obersten Schicht, der selbst aus zwei oder mehr Materialien besteht, mittels klassischen Elektronenstrahlverdampfens abgeschieden und für die letzte Schicht wird zusätzlich ein lonen- oder Plasmaprozess hinzugeschaltet, wie z. B. Ion Plating, Ion Assist oder Advanced Plasma.In a particular embodiment of the invention, the layer stack with the exception of the top most layer, which itself consists of two or more materials, is deposited by means of classic electron beam evaporation and an ion or plasma process is additionally switched on for the last layer, e.g. B. Ion Plating, Ion Assist or Advanced Plasma.

Dabei kann es von Vorteil sein, das Abscheiden der obersten Schicht zunächst ohne den zusätzlichen Ionen- oder Plasmaprozess zu beginnen, um mit den ersten Nanometern Material das darunterliegende Material der zweitobersten Schicht vor dem Ionen- oder Plasmaprozess zu schützen. Dadurch spaltet sich die oberste Schicht in zwei Unterschichten gleichen Materials auf, welche einen ähnlichen Brechungsindex, allerdings nicht den gleichen haben. Typischerweise hat der Teil, der zusätzlich mit dem Ionen- oder Plasmaprozess abgeschieden wurde, einen etwas erhöhten Brechungsindex als der Teil, welcher ohne den zusätzlichen Prozess abgeschieden wurde.It can be advantageous to start depositing the top layer first without the additional ion or plasma process in order to protect the underlying material of the second top layer from the ion or plasma process with the first nanometers of material. This splits the top layer into two sub-layers of the same material, which have a similar refractive index, but not the same. Typically, the part that has been additionally deposited with the ion or plasma process has a slightly higher refractive index than the part that has been deposited without the additional process.

In einer weiteren Ausführung, kann diese Schutzschicht, welche die vormalig zweitoberste Schicht vor dem Ionen- oder Plasmaprozess schützt, aus einem weiteren Material bestehen. Die Schicht erfüllt einen mechanisch bzw. strahlungstechnischen und keinen optischen Zweck. Zu diesem Zweck kann die Dicke dieser ersten Schicht nur wenige Nanometer umfassen. Dafür ist es in manchen Anwendungen mit entsprechenden Transmissionsanforderungen möglich, auch Schichtmaterialien zu nutzen, die in den relevanten Wellenlängenbereichen weniger gut transmittieren als die genannten Materialien ersten, zweiten und dritten Typs. Für eine solche Schutzschicht lässt sich z. B. Aluminiumoxid (Al2O3) aber auch die Materialien des dritten Typs nutzen.In a further embodiment, this protective layer, which protects the former second-top layer from the ion or plasma process, can consist of a further material. The layer fulfills a mechanical or radiation-related purpose and not an optical purpose. For this purpose, the thickness of this first layer can be only a few nanometers. On the other hand, in some applications with corresponding transmission requirements, it is also possible to use layer materials which transmit less well in the relevant wavelength ranges than the materials of the first, second and third types mentioned. For such a protective layer z. B. aluminum oxide (Al 2 O 3 ) but also use the materials of the third type.

Der Schichtstapel kann eine derart alternierende Schichtabfolge aufweisen, dass mindestens eine weitere Lage mit dem gleichen Material wie eine der drei obersten Lagen vorhanden ist.The layer stack can have such an alternating layer sequence that there is at least one further layer with the same material as one of the three uppermost layers.

Die unterste Lage 9 kann eine Lage des dritten Schichttyps 5 mit niedrigstem Brechungsindex sein.The bottom layer 9 can be a layer of the third layer type 5 with the lowest refractive index.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Schichtstapel insgesamt zwischen sieben und dreißig Lagen auf, wobei sich je vier Lagen vom Typ der weiteren Lage mit solchen vom Typ der zweitobersten Lage, beziehungsweise vier Lagen des ersten Typs mit vier Lagen des zweiten Typs abwechseln. Hinzu kommt die oberste Lage als abschließende Lage, die gleichzeitig den Schichtstapel zur Umgebung abschließt. Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Ausgestaltung die Antireflexionseigenschaften besonders gut sind.According to one embodiment, the stack of layers has a total of between seven and thirty layers, with four layers of the type of the further layer alternating with those of the type of the second top layer, or four layers of the first type with four layers of the second type. In addition, there is the top layer as the final layer, which at the same time closes off the stack of layers from the environment. It has been found that the anti-reflection properties are particularly good in this configuration.

Erfindungsgemäß wird die optische Komponente im single- oder multispektralen sichtbaren und Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet.According to the invention, the optical component is used in the single or multispectral visible and infrared range of the electromagnetic spectrum.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which the same reference numbers designate the same elements.

In einer weiteren Ausführungsform werden in mindestens einer Schicht, die typischerweise vergleichsweise dick ist, sogenannte Nadeln eingefügt. Nadeln sind Schichten mit einer Dicke von wenigen Nanometern, vorzugsweise von 2 nm bis ca. 50 nm. Das untere Limit der Schichtdicken der Nadeln wird meist durch die Beschichtungstechnologie beschränkt. Beim Elektronenstrahl-Aufdampfen sind Schichten mit einer Dicke von weniger als 5 - 10 nm je nach Schichtmaterial meist nicht geschlossen oder zu heterogen, um für die Anwendung genutzt zu werden. Einige CVD-Verfahren, wie z. B. ALD (Atomic Layer Deposition), erlaubt dagegen nutzbare Schichten von z. B. 2 oder 3 nm.In a further embodiment, so-called needles are inserted in at least one layer, which is typically comparatively thick. Needles are layers with a thickness of a few nanometers, preferably from 2 nm to approx. 50 nm. The lower limit of the layer thickness of the needles is usually limited by the coating technology. With electron beam vapor deposition, layers with a thickness of less than 5 - 10 nm are usually not closed or too heterogeneous to be used for the application, depending on the layer material. Some CVD processes, such as B. ALD (Atomic Layer Deposition), however, allows usable layers of z. B. 2 or 3 nm.

Nadeln bringen verschiedene Vorteile mit sich. So unterbrechen sie z. B. Kristallwachstum und begrenzen Korngrenzen. Die Schichten sind statistisch amorpher und zeigen weniger Defekte und weniger Lichtstreuung. Ein weiterer Vorteil ist, dass Schichtspannung reduziert und kompensiert werden kann. Das Substrat zeigt weniger Beschichtungs-induzierte Wölbung (Reflected Wavefront Distorsion) und das Risiko der Schicht-Ablösungen entweder an der Grenzfläche zum Substrat oder aber auch zwischen Beschichtungslagen wird reduziert. Oft ist es sogar optisch von Vorteil und die spektrale Performance einer Beschichtung kann gesteigert werden, ohne dass die Gesamtdicke des Beschichtungslagenstapels deutlich vergrößert wird. Dies ist für die Beschichtungsdauer und somit Beschichtungskosten von Vorteil. Nadeln sind bei Fachleuten für das Design von optischen Beschichtungen bekannt. Sie sind insbesondere nützlich bei den erfindungsmäßigen Beschichtungen dieser Offenlegung, da aufgrund der Tatsache, dass die Beschichtung über einen sehr großen Wellenlängenbereich bis ins ferne Infrarot optisch transparent sein soll, relativ dicke Schichten Verwendung finden müssen.Needles bring various benefits. For example, they interrupt B. crystal growth and limit grain boundaries. The layers are statistically more amorphous and show fewer defects and less light scattering. Another advantage is that layer stress can be reduced and compensated. The substrate shows less coating-induced warping (Reflected Wavefront Distortion) and the risk of delamination either at the interface to the substrate or between coating layers is reduced. It is often even optically advantageous and the spectral performance of a coating can be increased without significantly increasing the overall thickness of the coating layer stack. This is advantageous for the duration of the coating and thus for the costs of the coating. Needles are well known to those skilled in the art of optical coating design. They are particularly useful in the inventive coatings of this disclosure since relatively thick layers must be used due to the fact that the coating is to be optically transparent over a very large range of wavelengths up to the far infrared.

Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Beschichtung mit Nadeln ist das Folgende: Als SchichtMaterialien für eine Beschichtung auf einem Substrat aus Zinksulfid werden Zinksulfid (ZnS) mit einem Brechungsindex von 2,24, Yttriumfluorid (YF3) mit einem Brechungsindex von 1,47, sowie Hafniumoxid (HfO2) mit einem Brechungsindex von 2,01, jeweils bei 1000 nm Wellenlänge verwendet. Die Beschichtung erfolgt mittels Elektronenstrahlverdampfung. Die oberste Schicht aus Hafniumoxid ist prozessmäßig zweigeteilt: Die ersten 10 Nanometer werden mittels normaler Eletronenstrahlverdampfung abgeschieden - der Rest der Schicht mit Hilfe von APS (Advanced Plasma Source). Die Schichtdicken sind wie folgt: Substrat (ZnS), (1.) 10 nm HfO2, (2.) 25 nm YF3, (3.) 25 nm ZnS, (4.) 225,8 nm YF3, (5.) 10 nm ZnS, (6.) 250 nm YF3, (7.) 10 nm ZnS, (8.) 250 nm YF3, (9.) 10 nm ZnS, (10.) 250 nm YF3, (11.) 10 nm ZnS, (12.) 150 nm YF3, (13.) 10 nm ZnS, (14.) 50 nm YF3, (15.) 60 nm ZnS, (16.) 65 nm HfO2, Luft. Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine Entspiegelung des sichtbaren Spektralbereichs sowie des Ferninfraroten von 8 bis 11 Mikrometern. Ein solcher Aufbau lässt sich auf zweierlei Weise interpretieren: (1) dicke Schichten eines Materials wechseln sich mit dünnen Schichten eines anderen Materials ab. Oder (2) ein sehr dicker niedrigbrechender Teil wird von sehr dünnen hochbrechenden Nadeln unterbrochen: Ein dicker niedrigbrechender Teil von 225,8 nm + 250 nm + 250 nm + 250 nm + 150 nm +50 nm = 1175,8 nm YF3 wird von 5 Nadeln unterbrochen, die jeweils aus 10 nm ZnS bestehen. Für das Licht, insbesondere die langwellige Strahlung im fernen Infrarotbereich (FIR), ist die optische Weglänge und somit die Phasenänderung innerhalb der Nadel zu vernachlässigen. Die Wechselwirkung mit der Materie wird hauptsächlich von der Reflektivität an den beiden Grenzflächen bestimmt. Die Ausführungsform mit den Nadeln stellt also allgemein, ohne Beschränkung auf das obige Beispiel, ein Wechselschichtsystem als Bestandteil der Beschichtung dar, bei welcher sich Lagen zweier Typen abwechseln, wobei die Lagen des einen Typs dicker sind als die Lagen des anderen Typs. Dieses Wechselschichtsystem umfasst vorzugsweise mindestens insgesamt vier aufeinanderfolgende Lagen. Vorzugsweise sind die Lagen des einen Typs dabei durchweg mindestens um einen Faktor zehn dicker als die Lagen des anderen Typs. Insbesondere können weiterhin die dünnen Lagen solche des ersten Typs (also mit hohem Brechungsindex) und die dicken Lagen solche des dritten Typs (also mit niedrigem Brechungsindex) sein. Entsprechend der obigen Dickenangabe für die Nadeln weisen die dünneren Lagen weiterhin vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von 2 nm bis 50 nm auf.An example of a coating with needles according to the invention is the following: Zinc sulfide (ZnS) with a refractive index of 2.24, yttrium fluoride (YF 3 ) with a refractive index of 1.47, and hafnium oxide are used as layer materials for a coating on a zinc sulfide substrate (HfO 2 ) with a refractive index of 2.01, all used at 1000 nm wavelength. The coating is carried out by means of electron beam evaporation. The top layer is made of hafnium oxide The process is divided into two: The first 10 nanometers are deposited using normal electron beam evaporation - the rest of the layer using APS (Advanced Plasma Source). The layer thicknesses are as follows: substrate (ZnS), (1.) 10 nm HfO 2 , (2.) 25 nm YF 3 , (3.) 25 nm ZnS, (4.) 225.8 nm YF 3 , (5 .) 10 nm ZnS, (6.) 250 nm YF 3 , (7.) 10 nm ZnS, (8.) 250 nm YF 3 , (9.) 10 nm ZnS, (10.) 250 nm YF 3 , ( 11.) 10 nm ZnS, (12.) 150 nm YF 3 , (13.) 10 nm ZnS, (14.) 50 nm YF 3 , (15.) 60 nm ZnS, (16.) 65 nm HfO 2 , Air. This example is an anti-reflective coating for the visible spectral range and the far infrared from 8 to 11 microns. Such a structure can be interpreted in two ways: (1) thick layers of one material alternate with thin layers of another material. Or (2) a very thick low-index part is interrupted by very thin high-index needles: A thick low-index part of 225.8 nm + 250 nm + 250 nm + 250 nm + 150 nm +50 nm = 1175.8 nm YF 3 is broken by 5 needles interrupted, each consisting of 10 nm ZnS. For the light, in particular the long-wave radiation in the far infrared range (FIR), the optical path length and thus the phase change within the needle is negligible. The interaction with the matter is mainly determined by the reflectivity at the two interfaces. The embodiment with the needles thus generally represents, without being restricted to the above example, an alternating layer system as part of the coating, in which layers of two types alternate, the layers of one type being thicker than the layers of the other type. This alternating layer system preferably comprises at least a total of four consecutive layers. Preferably, the layers of one type are consistently at least a factor of ten thicker than the layers of the other type. In particular, the thin layers can continue to be those of the first type (ie with a high refractive index) and the thick layers can be those of the third type (ie with a low refractive index). Corresponding to the above thickness specification for the needles, the thinner layers also preferably have a layer thickness in the range from 2 nm to 50 nm.

Bei einer erfindungsgemäßen Beschichtung können beliebig viele Bereiche mit einer Dicke von 100 nm oder mehr durch Nadeln unterbrochen sein: Neben überhaupt keinem, zwischen einem und allen. Jeder Bereich eines Materials mit einer Dicke von 100 nm oder mehr kann, neben von überhaupt keiner, durch eine oder mehr als eine Nadel unterbrochen sein. Unterschiedliche Bereiche mit einer Dicke von 100 nm oder mehr können durch unterschiedlich viele Nadeln unterbrochen sein. Es können sowohl Bereiche eines Materials mit einer Dicke von 100 nm oder mehr durch Nadeln eines anderen oder mehrerer anderer Materialien unterbrochen sein, als auch Bereiche unterschiedlicher Materialen mit einer Dicke von 100 nm durch Nadeln eines anderen oder mehrerer anderer Materialien unterbrochen sein. Ein Teil oder alle Nadeln können aus einem dritten Material bestehen, das sich von den beiden Materialien unterscheidet, die das Schichtsystem als hoch- und niedrigbrechende Schichten hauptsächlich aufbauen. Gibt man in einer Optimierungssoftware ein Beschichtungs-Design zur Optimierung frei, das entweder bereits Nadeln enthält, oder gibt man der Optimierungssoftware ein Beschichtungs-Design, das bereits Nadeln enthält, zur Optimierung frei, so kann es möglich sein, dass ein optimiertes Design Nadeln enthält, die es nicht nur mechanisch vorteilhaft gestalten, sondern dass das Design auch spektral bzw. optisch eine höhere Qualität aufweist als ein vergleichbares optimiertes Design ohne Nadeln.In a coating according to the invention, any number of areas with a thickness of 100 nm or more can be interrupted by needles: next to none at all, between one and all. Any region of material 100 nm or more thick may be interrupted by one or more needles, besides none at all. Different areas with a thickness of 100 nm or more can be interrupted by different numbers of needles. Both areas of a material with a thickness of 100 nm or more can be interrupted by needles of another or several other materials, and areas of different materials with a thickness of 100 nm can be interrupted by needles of another or several other materials. Some or all of the needles may be made of a third material, which differs from the two materials that mainly make up the layer system as high and low refractive index layers. If you release a coating design for optimization in optimization software that either already contains needles, or if you release a coating design that already contains needles for optimization in the optimization software, it may be possible that an optimized design contains needles , which not only make it mechanically advantageous, but that the design also has a higher quality spectrally and optically than a comparable optimized design without needles.

In einer besonderen Ausführung ist es von Vorteil, bereits abgeschiedene Schichten durch Nadeln eines dritten Materials vor dem Abscheidungsprozess der darauffolgenden Schicht mit einer relevanten optischen Dicke zu schützen. Dies ist z. B. der Fall, wenn unterstützende Plasma-Prozesse einer abzuscheidenden Schicht eine bereits abgeschiedene Schicht beschädigt und z. B. kovalente Bindungen aufbricht oder Atome einer Spezies herauslöst, aus der die darunterliegende Schicht besteht, und das Material an der Oberfläche in eine stöchiometrisch unvorteilhafte Zusammensetzung ändert, so dass diese z. B. eine höhere Absorption zeigt. In diesem Fall ist es von Vorteil, eine Nadel nur auf eine Schicht des Materials abzuscheiden, welches sensibel gegenüber dem Abscheidungsprozess des anderen Materials ist. In einem anderen Fall kann es aber auch möglich sein, dass zwei Materialien zusammen zwar optisch vorteilhaft für ein Design verwendet werden könnten, die beiden Materialien sich aber aus anderen Gründen nicht miteinander vertragen. Beispiele für Unverträglichkeiten sind z. B. mangelnde Schichthaftung oder die chemische Veränderung eines Schichtmaterials dadurch, dass eine seiner Atomspezies mit einer Spezies aus dem anderem Material an der Grenzfläche zu einem anderen optisch unvorteilhaften Material reagiert. Eine solche Reaktion kann entweder sofort während des Beschichtungsprozesses passieren, während eines anschließenden Tempervorganges (thermal annealing) oder später durch einen beschleunigten oder zusätzlichen Alterungs- bzw. Degradationsprozess. In dem oben angeführten Beispiel wurde eine Nadel direkt als erste Schicht auf dem Substrat abgeschieden, um als Haftvermittler zwischen Substrat und dem Rest der Beschichtung zu dienen. Insbesondere ist es sinnvoll, die vorletzte „dicke“ Schicht durch eine Nadel vor einem Plasmaprozess zu schützen, der für die letzte Schicht genutzt werden kann, um diese und somit die gesamte Beschichtung besonders abrasionsbeständig zu machen.In a particular embodiment, it is advantageous to protect layers that have already been deposited by needling a third material before the deposition process of the subsequent layer with a relevant optical thickness. This is e.g. B. the case when supporting plasma processes of a layer to be deposited damaged an already deposited layer and z. B. breaks covalent bonds or releases atoms of a species from which the underlying layer consists, and the material at the surface in a stoichiometrically unfavorable composition changes, so that these z. B. shows a higher absorption. In this case, it is advantageous to deposit a needle only on a layer of material that is sensitive to the deposition process of the other material. In another case, however, it can also be possible that two materials could be used together for a design that is optically advantageous, but the two materials are not compatible with each other for other reasons. Examples of incompatibilities are e.g. B. lack of layer adhesion or the chemical change of a layer material in that one of its atomic species reacts with a species from the other material at the interface to another optically unfavorable material. Such a reaction can either happen immediately during the coating process, during a subsequent tempering process (thermal annealing) or later as a result of an accelerated or additional aging or degradation process. In the example given above, a needle was deposited directly as the first layer on the substrate to serve as an adhesion promoter between the substrate and the rest of the coating. In particular, it makes sense to use a needle to protect the penultimate "thick" layer from a plasma process, which can be used for the last layer to make it and thus the entire coating particularly abrasion-resistant.

In einer weiteren Ausführung können sogenannte Nanolaminate als einzelne Lagen verwendet werden. Druckschriften, die „Nanolaminate“, also sehr dünne Schichten in einem Dickenbereich von beispielsweise 2 bis 10 nm, beschreiben sind etwa J. Meyer, et.al.: „Al2O3/ZrO2 Nanolaminates as Ultrahigh Gas-Diffusion Barriers - A Strategy for Reliable Encapsulation of Organic Electronics“, in: Advanced Mater. 2009, 21 1845-1849, Wiley-VCH Verlag Weinheim, 2009 oder J. Meyer: „The origin of low water vapor transmission rates through Al2O3/ZrO2 nanolaminate gas-diffusion barriers grown by atomic layer deposition“, in: Applied Physics Letters 96, 243308 (2010), American Institute of Physics, 2010.In a further embodiment, so-called nanolaminates can be used as individual layers. Publications that describe "nanolaminates", i.e. very thin layers in a thickness range of 2 to 10 nm, for example, are J. Meyer, et al.: "Al 2 O 3 /ZrO 2 Nanolaminates as Ultrahigh Gas-Diffusion Barriers - A Strategy for Reliable Encapsulation of Organic Electronics”, in: Advanced Mater. 2009, 21 1845-1849, Wiley-VCH Verlag Weinheim, 2009 or J. Meyer: "The origin of low water vapor transmission rates through Al 2 O 3 /ZrO 2 nanolaminate gas-diffusion barriers grown by atomic layer deposition", in: Applied Physics Letters 96, 243308 (2010), American Institute of Physics, 2010.

Nanolaminate sind Schichten, die aus einer Vielzahl von sehr dünnen Schichten aufgebaut sind, die meist aus zwei sich abwechselnden Materialien bestehen. Z. B. kann eine Nanolaminatschicht aus Al2O3 und HfO2 oder aus Al2O3 und Ta2O5 aufgebaut sein. Natürlich besteht die Möglichkeit, solche Nanolaminate auch aus mehr als nur zwei Materialien aufzubauen. Die einzelnen Schichten sind meist wenige Nanometer dick. Ein solches Nanolaminat wirkt optisch wie eine dicke Schicht, die einen durchschnittlichen Brechungsindex aufweist und kann somit in eine Interferenz-Vielschicht-Beschichtung mit weiteren dickeren Schichten eines oder mehrerer anderer Materialien integriert werden. Solche Nanolaminate werden in der Regel wegen vorteilhafter mechanischer Eigenschaften genutzt. Man könnte ein Nanolaminat als ein Schichtpaket interpretieren, welches ausschließlich aus Nadeln aufgebaut ist.
Nanolaminate erlangen ihre Eigenschaft durch die große Anzahl an Grenzflächen und sehr dünnen Schichten, bei denen Bulkeigenschaften teilweise vernachlässigbar sind. Parameter, welche die Eigenschaften von Nanolaminaten maßgeblich beeinflussen und die es für monolithische Schichten nicht gibt, sind z. B. der sogenannte „Duty Cycle“, d. h. welches Verhältnis die Schichtdicken der einzelnen Nadeln zueinander haben. Typische Beispiele sind jeweils 3 nm Al2O3 und Ta2O5 oder abwechselnd 3 nm Al2O3 und 10 nm Ta2O5. Solche Schichtdicken lassen sich mit klassischem Elektronenstrahlaufdampfverfahren nicht homogen herstellen. Es gibt aber andere Verfahren, wie z. B. Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD), welches in den angeführten Publikationen verwendet wird. Es ist sogar möglich, andere Schichten den der Beschichtung mittels ALD aufzubauen. In angeführten Beispielen werden ZnS und YF3 verwendet. Beide Materialien lassen sich ebenfalls mittels ALD abscheiden: J.R.Bakke, et.al.: „Atomic layer deposition of ZnS via in situ production of H2S“, in Thin Solid Films, Volume 518, Issue 19, 2010, 5400-5408 und Tero Pilvi, et.al.: „ALD of YF3 Thin Films from TiF4 and Y(thd)3 Precursors“ in Chemical Vapor Deposition, Volume15, Issue1-3, 2009, 27-32.
Nanolaminates are layers that are made up of a large number of very thin layers, which usually consist of two alternating materials. For example, a nanolaminate layer can be constructed from Al 2 O 3 and HfO 2 or from Al 2 O 3 and Ta 2 O 5 . Of course, it is also possible to construct such nanolaminates from more than just two materials. The individual layers are usually a few nanometers thick. Such a nanolaminate acts optically like a thick layer that has an average refractive index and can thus be integrated into an interference multilayer coating with further thicker layers of one or more other materials. Such nanolaminates are usually used because of their advantageous mechanical properties. A nanolaminate could be interpreted as a stack of layers made up exclusively of needles.
Nanolaminates get their properties from the large number of interfaces and very thin layers, where bulk properties are sometimes negligible. Parameters that significantly influence the properties of nanolaminates and that do not exist for monolithic layers are e.g. B. the so-called "duty cycle", ie the ratio of the layer thicknesses of the individual needles to each other. Typical examples are 3 nm Al 2 O 3 and Ta 2 O 5 each or alternating 3 nm Al 2 O 3 and 10 nm Ta 2 O 5 . Such layer thicknesses cannot be produced homogeneously with classic electron beam vapor deposition processes. But there are other methods, such as B. Atomic Layer Deposition (ALD) used in the cited publications. It is even possible to build up layers other than the coating using ALD. In the examples given, ZnS and YF 3 are used. Both materials can also be deposited using ALD: JRBakke, et.al.: "Atomic layer deposition of ZnS via in situ production of H 2 S", in Thin Solid Films, Volume 518, Issue 19, 2010, 5400-5408 and Tero Pilvi, et al.: "ALD of YF3 Thin Films from TiF4 and Y(thd)3 Precursors" in Chemical Vapor Deposition, Volume15, Issue1-3, 2009, 27-32.

In einer erfindungsgemäßen Beschichtung kann nun eine oder mehrere der Lagen als Nanolaminat aufgebaut sein. Dabei können sowohl hochbrechende Lagen als auch niedrigbrechende Lagen als auch mittelbrechende Lagen Nanolaminate sein. Insbesondere kann es von Vorteil sein, die letzte Schicht als Nanolaminat bestehend aus einem Oxid und einem Fluorid aufzubauen. Dadurch verbindet man den Vorteil der relativ größeren Härte des Oxids im Vergleich zum Fluorid mit dem Vorteil, dass ein solches Nanolaminat einen geringeren durchschnittlichen optisch relevanten Brechungsindex im Vergleich zum harten Oxid. Es ist für die optische Qualität eines Beschichtungsdesigns, welches eine geringe Reflektivität zeigen soll, wenn die letzte Schicht einen Brechungsindex aufweist, der so gering wie möglich ist. Dabei ist es weiterhin möglich, den Duty-Cycle dahingehend zu optimieren, dass das Nanolaminat prozentual aus mehr Fluorid besteht als aus Oxid und somit der Brechungsindex geringer ist als bei einem Nanolaminat, welches zu 50% aus Fluorid und zu 50% aus Oxid besteht, gleichzeitig aber noch eine deutlich größere Härte bzw. Abrasionsbeständigkeit als ein reines Fluorid aufweist.In a coating according to the invention, one or more of the layers can be constructed as a nanolaminate. Both high-index layers and low-index layers as well as medium-index layers can be nanolaminates. In particular, it can be advantageous to construct the last layer as a nanolaminate consisting of an oxide and a fluoride. This combines the advantage of the relatively greater hardness of the oxide compared to the fluoride with the advantage that such a nanolaminate has a lower average optically relevant refractive index compared to the hard oxide. It is for the optical quality of a coating design, which should exhibit low reflectivity, if the final layer has an index of refraction that is as low as possible. It is also possible to optimize the duty cycle in such a way that the nanolaminate consists of more fluoride than oxide and the refractive index is therefore lower than that of a nanolaminate that consists of 50% fluoride and 50% oxide. but at the same time has a significantly greater hardness or abrasion resistance than a pure fluoride.

Allgemein, ohne Beschränkung auf bestimmte Beispiele, ist also gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine der Lagen der Beschichtung ein Nanolaminat aus einer Vielzahl von Schichten mit Dicken zwischen 2 nm und 10 nm ist und diese Schichten aus mindestens zwei sich abwechselnden Materialien bestehen.In general, without being restricted to specific examples, it is therefore provided according to one embodiment of the invention that at least one of the layers of the coating is a nanolaminate made up of a large number of layers with thicknesses between 2 nm and 10 nm and these layers consist of at least two alternating materials .

Gemäß weiteren Ausführungsformen stellt wie gesagt die oberste Lage der Beschichtung ein solches Nanolaminat dar. Diese kann insbesondere wie oben erläutert ein Wechselschichtsystem aus Fluorid- und Oxidschichten umfassen.According to further embodiments, as stated, the top layer of the coating represents such a nanolaminate. As explained above, this can in particular comprise an alternating layer system of fluoride and oxide layers.

Des Weiteren ist aus den Offenlegungen CH 709 524 A2 („Harte Anti-Reflex-Beschichtungen sowie deren Herstellung und Verwendung“) und DE 10 2016 125 689 A1 („Substrat umfassend Anti-Reflex-Beschichtungssystem mit Hartstoffbeschichtung sowie Verfahren zu dessen Herstellung“) bekannt, dass eine höhere Abrasionsbeständigkeit einer Mehrschicht-Beschichtung auch erreicht werden kann, wenn zwar die oberste Schicht nicht verändert wird, aber darunter liegende Schichten deutlich härter oder stabiler gemacht werden. Dieses Phänomen lässt sich nun auch bei der erfindungsmäßigen Beschichtung anwenden, indem eine Schicht, welche unterhalb der obersten Schicht liegt, als Nanolaminat ausgebildet eine größere Härte aufweist. Beispielsweise kann die letzte Schicht, die ZnS umfasst, zusammen mit einem Oxid als Nanolaminat aufgebaut sein und so durch Unterstützung der abschließenden niedrigbrechendeten Schicht eine größere Stabilität geben.Furthermore, from the disclosures CH 709 524 A2 ("Hard anti-reflective coatings and their production and use") and DE 10 2016 125 689 A1 (“Substrate comprising anti-reflection coating system with hard material coating and method for its production”) that a higher abrasion resistance of a multi-layer coating can also be achieved if the top layer is not changed, but the layers underneath are significantly harder or more stable be made. This phenomenon can now also be applied to the coating according to the invention, in that a layer which lies below the top layer, designed as a nanolaminate, has a greater hardness. For example, the last layer, which includes ZnS, can be constructed together with an oxide as a nanolaminate and thus by supporting the give the final low-index layer greater stability.

Figurenlistecharacter list

In den Zeichnungen ist

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente,
  • 2 ein Diagramm der Transmission einer 4-Band Anti-Reflexionsbeschichtung auf einem 4 mm dicken Substrat aus ZnS.
  • 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente aus 1, versehen mit einer zusätzlichen Haftvermittlerschicht,
  • 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente aus 1, wobei die oberste Schicht in zwei Unterschichten aufgeteilt ist,
  • 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente aus 1, versehen mit einer zusätzlichen Schutzschicht,
  • 6 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente aus 1, versehen mit Nadeln, beziehungsweise dünnen Zwischenschichten, und
  • 7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schichtstapels der optischen Komponente aus 1, versehen mit einem Nanolaminat.
In the drawings is
  • 1 a schematic representation of the layer stack of the optical component according to the invention,
  • 2 a diagram of the transmission of a 4-band anti-reflection coating on a 4 mm thick ZnS substrate.
  • 3 a schematic representation of the layer stack according to the invention of the optical component 1 , provided with an additional adhesion promoter layer,
  • 4 a schematic representation of the layer stack according to the invention of the optical component 1 , where the top layer is divided into two sublayers,
  • 5 a schematic representation of the layer stack according to the invention of the optical component 1 , provided with an additional protective layer,
  • 6 schematic representation of the layer stack according to the invention of the optical component 1 , provided with needles or thin intermediate layers, and
  • 7 a schematic representation of the layer stack according to the invention of the optical component 1 , provided with a nanolaminate.

Ohne Beschränkung auf den gezeigten Schichtaufbau, zeigt 1 als Schnitt eine schematische Darstellung der Lagenfolge des Schichtstapels 2 einer optischen Komponente 10, wobei der Schichtstapel 2 als Antireflexionsbeschichtung dient.Without being restricted to the layer structure shown, shows 1 a schematic representation of the layer sequence of the layer stack 2 of an optical component 10 as a section, the layer stack 2 serving as an anti-reflection coating.

Eine optische Komponente 10 mit Antireflex-Beschichtung gemäß der Erfindung wird mit einem Verfahren hergestellt, bei welchem ein Substrat 1 mit einem Schichtstapel 2 mit mehreren aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes versehen wird, welcher eine Antireflexbeschichtung bildet, wobei die Lagen des Schichtstapels 2 aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen sukzessive abgeschieden werden, so dass der durch die sukzessive Abscheidung erzeugte Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält, wobei eine Lage ersten Typs einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs und eine Lage dritten Typs einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs aufweist, und wobei eine oberste Lage und eine zweitoberste Lage vorgesehen sind, wobei die oberste Lage 7 eine Lage zweiten Typs 3 und die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs 4 ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher höher ist als der Brechungsindex der obersten Lage, und wobei der Schichtstapel 2 zumindest eine weitere Lage aufweist, welche im Schichtstapel 2 unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs 5 ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen.An optical component 10 with an anti-reflection coating according to the invention is produced using a method in which a substrate 1 is provided with a layer stack 2 with a plurality of successive layers of different materials and different refractive indices, which forms an anti-reflection coating, the layers of the layer stack 2 consisting of at least three different materials or combinations of materials are deposited successively, so that the layer stack produced by the successive deposition contains at least one layer of a first, second and third type with at least three different refractive indices, with a first-type layer having a higher refractive index than a second-type layer and a third type layer has a lower refractive index than a second type layer, and wherein a top layer and a second top layer are provided, the top layer 7 being a second type layer 3 and the second top layer ei ne layer of the first type 4 and thus has a refractive index which is higher than the refractive index of the top layer, and wherein the layer stack 2 has at least one further layer which is arranged in the layer stack 2 under the two top layers and a layer of the third type 5 and thus has a refractive index which is lower than the refractive indices of the two uppermost layers.

Das Substrat 1 des gezeigten Beispiels ist mit einem Schichtstapel 2 versehen, der hier aus insgesamt neun aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes besteht. Die Lagen des Schichtstapels 2 werden aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen gebildet, so dass der Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs aufweist. Die Typen von Lagen unterscheiden sich hinsichtlich ihres Brechungsindexes, so dass der Schichtstapel Lagen mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält. Dabei weist eine Lage ersten Typs 4 einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs 3 und eine Lage dritten Typs 5 einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs 3 auf. Die oberste Lage 7 des Schichtstapels 2 steht in Kontakt mit der Umgebung, ist somit Umgebungseinflüssen ausgesetzt und sollte daher aus einem möglichst abrasionsbeständigen Material bestehen.The substrate 1 of the example shown is provided with a layer stack 2, which here consists of a total of nine consecutive layers of different materials and different refractive indices. The layers of the layer stack 2 are formed from at least three different materials or combinations of materials, so that the layer stack has at least one layer of a first, second and third type. The types of layers differ with regard to their refractive index, so that the layer stack contains layers with at least three different refractive indices. A first-type layer 4 has a higher refractive index than a second-type layer 3 and a third-type layer 5 has a lower refractive index than a second-type layer 3 . The top layer 7 of the layer stack 2 is in contact with the environment and is therefore exposed to environmental influences and should therefore consist of a material that is as abrasion-resistant as possible.

Die oberste Lage 7 ist eine Lage zweiten Typs 3 und die zweitoberste Lage ist eine Lage ersten Typs 4 und weist damit einen Brechungsindex auf, der noch höher ist als der Brechungsindex der obersten Lage 7. Der Schichtstapel 2 weist zumindest eine weitere Lage auf, welche im Schichtstapel 2 unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs 5 ist und daher einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen vom ersten und zweiten Typ 4,3. Unterhalb der Abfolge der obersten Lage 7, der zweitobersten Lage 4 und der weiteren Lage 5 wechseln sich Lagen ab, die aus dem gleichen Material bestehen wie die zweitoberste Lage 4 und die weitere Lage 5.The top layer 7 is a layer of the second type 3 and the second top layer is a layer of the first type 4 and thus has a refractive index which is even higher than the refractive index of the top layer 7. The layer stack 2 has at least one further layer which is arranged in the layer stack 2 under the two uppermost layers and is a layer of the third type 5 and therefore has a refractive index which is lower than the refractive indices of the two uppermost layers of the first and second type 4,3. Below the sequence of the top layer 7, the second top layer 4 and the further layer 5, layers alternate which consist of the same material as the second top layer 4 and the further layer 5.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wechseln sich unterhalb der obersten Lage 7 je vier Lagen vom Typ der zweitobersten Lage 4 und der weiteren Lage 5 ab, so dass der gezeigte Schichtstapel unter Berücksichtigung der obersten Lage 7 insgesamt neun Lagen aufweist, was einer bevorzugten Ausführungsform der Antireflexionsbeschichtung entspricht, da das Anti-Reflexionsverhalten bei dieser Konstellation besonders gut ist. Die einander abwechselnden Lagen ersten und dritten Typs 4, 5 bilden ein Wechselschichtsystem. Der Schichtstapel wird dann mit einer einzelnen Lage des zweiten Typs als oberste Schicht abgeschlossen. Da der Brechungsindex der obersten Lage niedriger ist als der Brechungsindex der zweitobersten Lage, wird trotz der gegenüber den Lagen ersten Typs höheren Brechungsindizes einerseits ein Entspiegelungseffekt erzielt, andererseits auch eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit.in the in 1 In the exemplary embodiment shown, four layers of the second-top layer 4 and the further layer 5 alternate below the top layer 7, so that the layer stack shown has a total of nine layers, taking into account the top layer 7, which corresponds to a preferred embodiment of the anti-reflection coating since the anti-reflection behavior is particularly good in this configuration. the alternating layers of the first and third types 4, 5 form an alternating layer system. The stack of layers is then completed with a single ply of the second type as the top layer. Since the refractive index of the top layer is lower than the refractive index of the second top layer, an antireflection effect is achieved on the one hand and high mechanical resistance on the other hand, despite the higher refractive indices compared to layers of the first type.

Insbesondere kann das Substrat 1 aus Zinksulfid bestehen. In einer Ausführungsform besteht die zweitoberste Lage 4 aus dem gleichen Material wie das Substrat 1, insbesondere also aus Zinksulfid, ZnS.In particular, the substrate 1 can consist of zinc sulfide. In one embodiment, the second-top layer 4 consists of the same material as the substrate 1, ie in particular zinc sulfide, ZnS.

Als Material für die oberste Lage 7, beziehungsweise für die Lage zweiten Typs kommt insbesondere eines der folgenden Oxide in Betracht: Hafniumoxid (HfO2), Scandiumoxid (SC2O3), Zirkonoxid (ZrO2), Tantaloxid (Ta2O5), Nioboxid (Nb2O5), Yttriumoxid (Y2O3), Titanoxid (TiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Ceroxid (CeO2). Grund für diese Auswahl ist die Kombination von Brechungsindizes und Härte dieser Stoffe. Eine erhöhe Härte der obersten Lage 7 wird auch dadurch erzeugt, dass die oberste Lage 7 mit speziellen Techniken besonders hart aufgetragen wird. Hierfür kommen die folgenden Verfahren in Betracht: Ion Plating, Ion Implantation, Ion Assist/ advanced Plasma, Magnetron Sputtering, Ion Beam Sputtering, Cathodic Arc Deposition und Atomic Layer Deposition. Es ist nicht notwendig, für das Aufbringen aller Schichten des Schichtstapels 2 das gleiche Verfahren zu nutzen. Verschiedene Verfahren können auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können gemäß einer Ausführungsform alle Lagen bis auf die oberste Lage 7 thermisch aufgedampft werden, während die oberste Lage 7 mittels eines Sputterprozesses aufgebracht wird. Ein Wechsel des Beschichtungsverfahrens ist dann immer noch ökonomisch, wenn nur bei der obersten Lage gewechselt werden muss.One of the following oxides is particularly suitable as the material for the uppermost layer 7 or for the layer of the second type: hafnium oxide (HfO 2 ), scandium oxide (SC 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) , niobium oxide (Nb 2 O 5 ), yttria (Y 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and cerium oxide (CeO 2 ). The reason for this selection is the combination of refractive indices and hardness of these materials. An increased hardness of the top layer 7 is also produced in that the top layer 7 is applied particularly hard using special techniques. The following methods can be used for this: ion plating, ion implantation, ion assist/advanced plasma, magnetron sputtering, ion beam sputtering, cathodic arc deposition and atomic layer deposition. It is not necessary to use the same method for applying all the layers of the layer stack 2 . Different methods can also be combined with one another. For example, according to one embodiment, all layers apart from the top layer 7 can be thermally vapor-deposited, while the top layer 7 is applied by means of a sputtering process. Changing the coating process is still economical if you only have to change the top layer.

Als Material für die eine oder mehreren Lagen dritten Typs 5 kommt insbesondere eines der folgenden Fluoride in Betracht: Bariumfluorid (BaF2), Kalziumfluorid (CaF2), Cerfluorid (CeF3), Lanthanfluorid (LaF3), Neodymfluorid (NdF3), Ytterbiumfluorid (YbF3), Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Dysprosiumfluorid (DyF3) und Yttriumfluorid (YF3). Das Material der Lage dritten Typs 5 wird derart gewählt, dass der Brechungsindex der einzelnen Lagen von der weiteren Lage 5 über die zweitoberste Lage 4 bis zur obersten Lage 7 hin steigt.One of the following fluorides is particularly suitable as the material for the one or more layers of the third type 5: barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), neodymium fluoride (NdF 3 ), ytterbium fluoride (YbF 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), dysprosium fluoride (DyF 3 ) and yttrium fluoride (YF 3 ). The material of the layer of the third type 5 is selected in such a way that the refractive index of the individual layers increases from the further layer 5 via the second-top layer 4 to the top layer 7 .

Die Gesamtanordnung aus Substrat 1 und Schichtstapel 2 ist im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich bei Wellenlängen von 450 nm bis 650 nm, bei einer oder mehreren Wellenlängen zwischen 1000 nm und 1600 nm, bei Wellenlängen zwischen 3500 nm bis 5000 nm sowie im fernen Infrarot bei Wellenlängen von 8 µm bis 12 µm zumindest teiltransparent, so dass es beispielsweise als Fenster für in den genannten Wellenlängenbereichen empfindliche Kameras verwendbar ist.The overall arrangement of substrate 1 and layer stack 2 is in the infrared and visible spectral range at wavelengths from 450 nm to 650 nm, at one or more wavelengths between 1000 nm and 1600 nm, at wavelengths between 3500 nm to 5000 nm and in the far infrared at wavelengths from 8 µm to 12 µm at least partially transparent, so that it can be used, for example, as a window for cameras that are sensitive in the wavelength ranges mentioned.

Die Erfindung ist besonders für Infrarotoptiken, auch Linsensysteme geeignet. Eine solche Infrarotoptik kann dann mit mehreren Sensoren kombiniert werden, die im sichtbaren und infraroten Spektralbereich empfindlich sind. Beispiele hierzu sind sogenannte Range-Finder oder Thermokameras. Eine bevorzugte Anwendung ist die Verwendung als Abdeckfenster für eine Infrarotkamera, beispielsweise in einem Flugzeug, Panzer, Automobil oder einer Drohne.The invention is particularly suitable for infrared optics, including lens systems. Such infrared optics can then be combined with several sensors that are sensitive in the visible and infrared spectral range. Examples of this are so-called range finders or thermal cameras. A preferred application is use as a cover window for an infrared camera, for example in an airplane, tank, automobile or drone.

In 2 ist die Transmission einer für vier Frequenzbereiche zumindest teiltransparenten Anti-Reflexionsbeschichtung eines 4 mm dicken Substrats 1 aus ZnS über der Wellenlänge aufgetragen, wobei für die Wellenlänge eine logarithmische Skalierung gewählt wurde. Das Diagramm der 2 zeigt den Verlauf der Transmission als prozentualen Anteil an der einfallenden Strahlung.In 2 the transmission of an anti-reflection coating, which is at least partially transparent for four frequency ranges, of a 4 mm thick substrate 1 made of ZnS is plotted against the wavelength, with a logarithmic scaling being chosen for the wavelength. The diagram of 2 shows the course of the transmission as a percentage of the incident radiation.

Der Transmissionsverlauf eines unbeschichteten Substrats wird durch den Graphen 22 dargestellt. Dieser steigt mit größer werdender Wellenlänge bei einer Wellenlänge von etwa 380 nm nahezu senkrecht auf 65 % an und geht bei einer Wellenlänge von etwa 1000 nm in einen horizontal verlaufenden Abschnitt bei 74% über.The course of transmission of an uncoated substrate is represented by graph 22 . This increases with increasing wavelength at a wavelength of about 380 nm almost vertically to 65% and at a wavelength of about 1000 nm it changes to a horizontal section at 74%.

Die Transmission eines erfindungsgemäß beidseitig beschichteten Substrats, dargestellt durch die Linie 21 verfolgt eine Transmissionsspezifikation in vier Abschnitten 21a, 21b, 21c, 21d. Im Abschnitt 21a, zwischen 420 nm und 720 nm, dem sichtbaren Wellenlängenbereich, liegt die Transmission überall um ca. 20% über dem Graphen 22 für ein unbeschichtetes Substrat. Der Transmissionsverlauf weist bei 1530-1550 nm, der Wellenlänge von sogenannten „eye-safe“ LIDARS oder Range Findern, einen weiteren Abschnitt 21b auf, der bei jener Wellenlänge eine Spitze von deutlich über 90% zeigt und somit ebenfalls um ca. 20 % über der Transmission des unbeschichteten Substrats liegt. Die Transmission eines erfindungsgemäß beschichteten Substrats weist einen weiteren Abschnitt hoher Transmission auf. Dieser steigt bei einer Wellenlänge von ca. 3000 nm steil an. Bei einer Wellenlänge von ca. 13.000 nm fällt die Transmission steil ab. Typischerweise werden in dieser Region von technischen Applikationen zwei Wellenlängenbereiche verwendet, zum einen der Bereich 21c von 3500 nm bis 5000 nm für die Detektion von Objekten mit hoher Temperatur, wie z. B. Strahltriebwerke oder auch Verbrennungsmotoren, zum Anderen der Bereich 21d von 7500 nm bis 11500 nm für die Detektion von Körpertemperatur. Auch in diesen beiden Bereichen zeigt der Transmissionsverlauf 21 des beschichteten Substrates eine um ca. 20 % höhere Transmission als die Linie 22 des unbeschichteten Substrats.The transmission of a substrate coated on both sides according to the invention, represented by the line 21, follows a transmission specification in four sections 21a, 21b, 21c, 21d. In the section 21a, between 420 nm and 720 nm, the visible wavelength range, the transmission is everywhere about 20% above the graph 22 for an uncoated substrate. At 1530-1550 nm, the wavelength of so-called "eye-safe" LIDARS or range finders, the transmission curve has another section 21b, which shows a peak of well over 90% at that wavelength and thus also around 20% over the transmission of the uncoated substrate. The transmission of a substrate coated according to the invention has a further section of high transmission. This increases steeply at a wavelength of approx. 3000 nm. At a wavelength of approx. 13,000 nm, the transmission falls off sharply. Typically, two wavelength ranges are used in this region of technical applications, on the one hand the range 21c from 3500 nm to 5000 nm for the detection of objects with a high temperature, such as e.g. B. Jet engines or combustion engines, on the other hand, the area 21d from 7500 nm to 11500 nm for body temperature detection. In these two areas, too, the transmission profile 21 of the coated substrate shows a transmission that is approximately 20% higher than the line 22 of the uncoated substrate.

Die Beschichtung stellt also eine 4-Band-Antireflexbeschichtung dar. Diese ist transparent und entspiegelt bei Wellenlängenbereichen im sichtbaren Spektralbereich, für einen sogenannten „eye safe“ Range-Finder, sowie für Temperaturstrahlungen von Triebwerken und lebenden Körpern.The coating is therefore a 4-band anti-reflection coating. This is transparent and anti-reflective for wavelengths in the visible spectral range, for a so-called "eye safe" range finder, as well as for thermal radiation from engines and living bodies.

Das Beispiel für eine erfindungsgemäße Beschichtung besteht aus den drei Schichtmaterialien YF3, ZnS und HfO2. Die drei Schichtmaterialien haben im ausgeführten Beispiel die folgenden Brechungsindices: Material BeschichtungsTechnologie Brechungsindex bei 1000 nm YF3 E-Beam 1.49 ZnS E-Beam 2.28 HfO2 E-Beam 1.90 HfO2 Ion Plating 2.11 The example of a coating according to the invention consists of the three layer materials YF 3 , ZnS and HfO 2 . In the example shown, the three layer materials have the following refractive indices: material coating technology Refractive index at 1000 nm YF 3 E beam 1.49 ZnS E beam 2.28 HfO 2 E beam 1.90 HfO 2 ion plating 2.11

Die letzten beiden Schichten in diesem Beispiel bestehen jeweils aus HfO2. Allerdings wird die erste Hälfte mit einem Standard Elektronenstrahl-Aufdampfverfahren abgeschieden (E-Beam). Die zweite Hälfte wird mittels lon-Plating abgeschieden. Auf diese Weise wird die letzte nicht-oxydische Schicht durch die erste HfO2-TeiIschicht vor dem lon-Plating-Prozess geschützt, der die darunterliegende nicht-oxydische Schicht beschädigen und deren Transmission bzw. Absorption im Sinne der Erfindung verschlechtern würde. Der Schicht-Aufbau ist wie folgt: Substrat, 20,1 nm YF3, 36,1 nm ZnS, 60,3 nm YF3, 25,8 nm ZnS, 42,7 nm YF3, 243,6 nm ZnS, 168,5 nm YF3, 89,2 nm ZnS, 170,2 nm YF3, 46,1 nm ZnS, 35,6 nm HfO2 (E-Beam), 35,6 nm HfO2 (Ion Plating), Luft. Das Resultat für eine beidseitige Beschichtung mit diesem Design auf einem 10 mm dicken ZnS-Substrat ist das gemessene Transmissionsspektrum 21.The last two layers in this example each consist of HfO 2 . However, the first half is deposited using a standard electron beam vapor deposition process (e-beam). The second half is deposited using ion plating. In this way, the last non-oxidic layer is protected by the first HfO 2 partial layer from the ion plating process, which would damage the underlying non-oxidic layer and impair its transmission or absorption within the meaning of the invention. The layer structure is as follows: substrate, 20.1 nm YF 3 , 36.1 nm ZnS, 60.3 nm YF 3 , 25.8 nm ZnS, 42.7 nm YF 3 , 243.6 nm ZnS, 168 .5 nm YF 3 , 89.2 nm ZnS, 170.2 nm YF 3 , 46.1 nm ZnS, 35.6 nm HfO 2 (e-beam), 35.6 nm HfO 2 (ion plating), air. The result for a double-sided coating with this design on a 10 mm thick ZnS substrate is the measured transmission spectrum 21.

3 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf dem Substrat 1 eine zusätzliche Haftvermittlerschicht 6 aufgebracht ist, um die Anhaftung des Schichtstapels 2 auf dem Substrat 1 zu erhöhen. Diese Haftvermittlerschicht 6 zeichnet sich allgemein dadurch aus, dass deren Anhaftung am Substrat 1 besser ist als die Anhaftung einer Lage 4 des dritten Typs. Die Haftvermittlerschicht 6 kann gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung so dünn gehalten werden, dass sie optisch die Reflexionseigenschaften des Schichtstapels nicht oder nur wenig beeinflusst. Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke in diesem Fall vorzugsweise mindestens 1 nm und/oder vorzugsweise weniger als 10 nm. Generell kann bei einer dünnen Schicht dann auch ein Material verwendet werden, welches einen höheren Absorptionskoeffizienten im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich aufweist als die Materialen der Lagen ersten, zweiten und dritten Typs. Dies, da aufgrund der geringen Schichtdicke die Gesamttransmission wegen der geringen Schichtdicke nicht wesentlich herabgesetzt wird. Ein geeignetes Material der Haftvermittlerschicht, welches eine hohe Haftung an vielen Substratmaterialien bereitstellt, ist Aluminiumoxid, Al2O3. 3 1 shows an embodiment in which an additional adhesion promoter layer 6 is applied to the substrate 1 in order to increase the adhesion of the layer stack 2 to the substrate 1. This adhesion promoter layer 6 is generally characterized in that its adhesion to the substrate 1 is better than the adhesion of a layer 4 of the third type. According to a first development of the invention, the adhesion promoter layer 6 can be kept so thin that optically it has little or no effect on the reflection properties of the layer stack. In this case, the layer thickness is preferably at least 1 nm and/or preferably less than 10 nm. In general, with a thin layer, a material can also be used which has a higher absorption coefficient in the visible and/or infrared spectral range than the materials of the layers first, second and third type. This is because, due to the small layer thickness, the overall transmission is not significantly reduced because of the small layer thickness. A suitable material for the adhesion promoter layer, which provides high adhesion to many substrate materials, is aluminum oxide, Al 2 O 3 .

Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung kann die Haftvermittlerschicht 6 auch gleichzeitig ein optisch wirksamer Bestandteil des Schichtstapels 2 sein, welcher zur Antireflex-Wirkung beiträgt. Die Haftvermittlerschicht 6 kann dazu insbesondere eine Lage zweiten Typs sein.According to another embodiment of the invention, the adhesion promoter layer 6 can also simultaneously be an optically active component of the layer stack 2, which contributes to the anti-reflection effect. For this purpose, the adhesion promoter layer 6 can in particular be a layer of the second type.

In der Ausführungsform gemäß 4 ist die oberste Schicht 7 in eine erste Unterschicht 11 und eine zweite Unterschicht 12 aufgeteilt, wobei die zweite Unterschicht 12 die Oberfläche des Schichtstapels 2 bildet. Die erste Unterschicht 11 wird ohne einen unterstützenden Ionen- oder Plasmaprozess aufgebracht, bei der Abscheidung der zweiten Unterschicht 12 wird ein solcher, unterstützender Prozess eingesetzt. Auf diese Weise wird vermieden, dass die hochenergetischen Ionen bei der ionenunterstützten Abscheidung die darunterliegende Lage 4 des ersten Typs chemisch oder physikalisch beschädigen. Die Ionenunterstützung führt demgegenüber zu einer dichten Schichtstruktur der zweiten Unterschicht 12. Damit sind die beiden Unterschichten 11, 12 zwar aus dem gleichen Material, unterscheiden sich aber hinsichtlich ihrer Dichte. Typischerweise ist die Dichte der zweiten Unterschicht 12 und damit auch deren Brechungsindex größer. Die Ionenunterstützung führt zu einer dichten und widerstandsfähigen Oberfläche.In the embodiment according to 4 the top layer 7 is divided into a first sub-layer 11 and a second sub-layer 12 , with the second sub-layer 12 forming the surface of the layer stack 2 . The first sub-layer 11 is applied without a supporting ion or plasma process; such a supporting process is used during the deposition of the second sub-layer 12 . In this way it is avoided that the high-energy ions during the ion-assisted deposition chemically or physically damage the underlying layer 4 of the first type. In contrast, the ion support leads to a dense layer structure of the second sub-layer 12. The two sub-layers 11, 12 are thus made of the same material, but differ in terms of their density. Typically, the density of the second sub-layer 12 and hence its refractive index is greater. The ion support leads to a dense and resistant surface.

In der Ausführungsform gemäß 5 wird unterhalb, beziehungsweise vor der obersten Schicht 7 eine zusätzliche Schutzschicht 13 aufgebracht, um das Material der Schicht 4 während des Abscheidens der obersten Schicht 7 vor dem Ionen- oder Plasmaprozess zu schützen. Demgemäß ist in dieser Ausführungsform allgemein vorgesehen, dass vor der obersten Schicht 7 die Schutzschicht und auf die Schutzschicht und in Kontakt mit dieser die oberste Schicht 7 abgeschieden wird. In der Ausführungsform gemäß 6 weist die optische Komponente 10 ein Wechselschichtsystem auf, bei sich Lagen 4 aus Material des dritten Typs mit Lagen 5 aus Material des ersten Typs abwechseln. Die Dicke der Lagen 4 ist mindestens um einen Faktor 10 größer als die Dicke der Lagen 5. Letztere Lagen in Form sehr dünner Zwischenschichten werden auch als „Nadeln“ bezeichnet.In the embodiment according to 5 an additional protective layer 13 is applied below or in front of the top layer 7 in order to protect the material of the layer 4 from the ion or plasma process during the deposition of the top layer 7 . Accordingly, it is generally provided in this embodiment that the protective layer is deposited in front of the uppermost layer 7 and the uppermost layer 7 is deposited on the protective layer and in contact with it. In the embodiment according to 6 the optical component 10 has an alternating layer system in which layers 4 made of material of the third type alternate with layers 5 made of material of the first type. The thickness of the layers 4 is greater than the thickness of the layers 5 by at least a factor of 10. The latter Layers in the form of very thin intermediate layers are also referred to as "needles".

In der Ausführungsform gemäß 7 ist eine der beiden Lagen 5 als sogenanntes Nanolaminat 50 ausgeführt. Diese Lage enthält mehrere aufeinanderfolgende dünne Lagen mit Dicken zwischen 2 nm und 10 nm umfasst.In the embodiment according to 7 one of the two layers 5 is designed as a so-called nanolaminate 50 . This layer comprises several consecutive thin layers with thicknesses between 2 nm and 10 nm.

Die erfindungsgemäße Beschichtung wurde zwecks Überprüfung ihrer Kratz- oder Abrasionsbeständigkeit zwei Standardtests unterzogen. Der erste Standardtest war der sog. Bayer-Test gemäß ASTM F735-11, TABER. Als abrasives Medium wird hierbei Quarzsand verwendet, der die folgenden Eigenschaften aufweist: Gradierung 5/9 Rundheit: 0,6+ Sphärizität 0,6+ Härte 7,0 S.G. 2,65 Glühverlust 0,1 MP 2800°/3100° Farbe Braun/weiß pH-Wert 6,9-7,0 The coating according to the invention was subjected to two standard tests in order to check its scratch or abrasion resistance. The first standard test was the so-called Bayer test according to ASTM F735-11, TABER. Quartz sand is used as the abrasive medium, which has the following properties: grading 5/9 roundness: 0.6+ sphericity 0.6+ hardness 7.0 SG 2.65 loss on ignition 0.1 MP 2800°/3100° colour brown/white PH value 6.9-7.0

Die typische chemische Zusammensetzung des verwendeten Quarzsandes in Gewichtsprozent ist wie folgt: SiO2 99,48 Gew.-% Fe2O3 0,06 Gew.-% Al2O3 0,21 Gew.-% MgO <0,01 Gew.-% The typical chemical composition of the quartz sand used in weight percent is as follows: SiO 2 99.48% by weight Fe2O3 _ 0.06% by weight Al2O3 _ 0.21% by weight MgO <0.01% by weight

Derartiger Quarzsand kann von Rimer Silica, Texas, USA kommerziell erworben werden.Such quartz sand can be purchased commercially from Rimer Silica, Texas, USA.

Ein weiterer relevanter Test für solche Anwendungen und Beschichtungen ist der sogenannte Scheibenwischer-Test, manchmal auch Waschbarkeits-Test genannt, nach der Norm TS1888. Another relevant test for such applications and coatings is the so-called wiper test, sometimes also called the washability test, according to the TS1888 standard.

Dabei wird die beschichtete Probe in einem Halter montiert und die äußere, beschichtete Oberfläche während 5 Minuten mit 1000 Wisch-Zyklen pro Stunde (2000 Züge pro Stunde) mit einer Standard-Auto-Scheibenwischer-Lippe bei einer Wischerbelastung von 20 Gramm pro cm unter Zugabe einer Mischung aus Sand und Wasser (1 cm3 Sand nach DEF STAN 07-55 Typ C, in 10 Milliliter Wasser) belastet.The coated sample is mounted in a holder and the outer, coated surface is added for 5 minutes at 1000 wipe cycles per hour (2000 strokes per hour) with a standard car windshield wiper blade at a wiper load of 20 grams per cm a mixture of sand and water (1 cm 3 sand according to DEF STAN 07-55 type C, in 10 milliliters of water).

Am Ende des Tests darf die Probe keine sichtbaren Anzeichen von Verkratzen zeigen, wenn sie visuell überprüft wird.At the end of the test, the sample must show no visible signs of scratching when visually inspected.

Die Schichtdicke einer Standardbeschichtung mit einem Fluorid als oberster, abschließender Schicht wurde bei diesem Test um durchschnittlich (makroskopisch betrachtet) 70 nm reduziert, während die Reduktion der Dicke der erfindungsgemäßen Beschichtung durchschnittlich (makroskopisch betrachtet) lediglich 12 nm betrug. Beide Beschichtungen hatten dabei die gleiche spektrale Spezifikation. Zur Analyse dieser reduzierten Schichtdicken wurde ein Reverse Engineering bezüglich des optischen Schichtdesigns der vor und nach der Abrasion gemessenen Reflexionsspektren durchgeführt.The layer thickness of a standard coating with a fluoride as the top, final layer was reduced by an average (macroscopically) 70 nm in this test, while the reduction in the thickness of the coating according to the invention was on average (macroscopically) only 12 nm. Both coatings had the same spectral specification. To analyze these reduced layer thicknesses, reverse engineering was carried out with regard to the optical layer design of the reflection spectra measured before and after abrasion.

Als weiterer Standardtest zur Überprüfung der Abrasionsbeständigkeit wurde der sog. Scheibenwischer-Test mit Schmutzwasser gemäß dem Standard TS 1888 (windshield-wiper test) genutzt. Der Scheibenwischer übt hierbei einen Druck von 22 N aus und führt pro Minute 100 Bewegungen über einen Winkelbereich von 60 Grad aus. Die prozentuale Haze-Änderung wird in angemessenen Abständen gemäß dem Standard ASTM D 1003 gemessen. Sobald der durchschnittliche Hazewert des mittleren Sichtbereichs 5% erreicht, wird allgemein das Ende der Nutzungsdauer angenommen.The so-called windshield wiper test with dirty water in accordance with the TS 1888 standard (windshield wiper test) was used as a further standard test for checking the abrasion resistance. The windscreen wiper exerts a pressure of 22 N and performs 100 movements per minute over an angular range of 60 degrees. The percent haze change is measured at appropriate intervals according to the ASTM D 1003 standard. Once the average haze of the mid-range reaches 5%, it is generally considered to be at the end of its useful life.

Weitere Möglichkeiten zur Überprüfung der Abrasionbeständigkeit sind ein modifizierter Bayer-Test mit Korundsand und eine Sand- und Staub-Abrasion nach MIL-STD-810G Methode %10.5. Auch kann ein Radiergummi-Abrasionstest nach DIN ISO 9211-4-01-03 eingesetzt werden.Other options for checking abrasion resistance are a modified Bayer test with corundum sand and sand and dust abrasion according to MIL-STD-810G method %10.5. An eraser abrasion test according to DIN ISO 9211-4-01-03 can also be used.

Die Messung der Abrasionsbeständigkeit erfolgt derart, dass vor und nach Durchführung zumindest eines der beschriebenen Testverfahren mindestens einer der folgenden Parameter gemessen wird:

  • - Menge der Oberflächendefekte nach ISO10110,
  • - Größe der Oberflächendefekte nach ISO10110,
  • - Lichtstreuung, gemessen auf Basis des Hazewertes,
  • - Reflexion in einem definierten Wellenlängenbereich,
  • - Transmission in einem definierten Wellenlängenbereich, oder
  • - Schärfe des durch die Komponente transmittierten Bildes (Distinctness of Image (DOI)).
The abrasion resistance is measured in such a way that at least one of the following parameters is measured before and after carrying out at least one of the test methods described:
  • - Amount of surface defects according to ISO10110,
  • - size of surface defects according to ISO10110,
  • - light scattering, measured on the basis of the haze value,
  • - Reflection in a defined wavelength range,
  • - Transmission in a defined wavelength range, or
  • - Sharpness of the image transmitted through the component (Distinctness of Image (DOI)).

Vergleicht man eine erfindungsgemäße optische Komponente mit einer Komponente mit dem gleichem Substratmaterial und einer vom optischen Verhalten vergleichbaren Beschichtung, bei der die oberste Schicht jedoch aus einem Fluorid besteht, so ergibt sich eine deutliche Verbesserung in der Abrasionsbeständigkeit bei einer erfindungsgemäßen Komponente. Gegenüber einer wie oben beschriebenen optischen Komponente mit einer obersten Fluoridschicht zeigt sich, dass bei einer erfindungsgemäßen Komponente zwar ebenfalls eine Verschlechterung bei den oben genannten Parametern (Menge der Oberflächendefekte nach ISO10110, deren Größe, etc..) auftritt, diese aber mindestens um 20% reduziert ist gegenüber der optischen Komponente mit oberster Fluoridschicht.Comparing an optical component according to the invention with a component with the The same substrate material and a coating that is comparable in terms of optical behavior, but in which the top layer consists of a fluoride, there is a significant improvement in the abrasion resistance of a component according to the invention. Compared to an optical component as described above with an uppermost fluoride layer, it has been shown that with a component according to the invention there is also a deterioration in the above-mentioned parameters (amount of surface defects according to ISO10110, their size, etc.), but this by at least 20%. is reduced compared to the optical component with the top fluoride layer.

BezugszeichenlisteReference List

11
Substratsubstrate
22
Schichtstapellayer stack
33
Lage des zweiten Typsposition of the second type
44
Lage des dritten Typsposition of the third type
55
Lage des ersten Typslocation of the first type
66
Zusätzliche HaftvermittlerschichtAdditional adhesion promoter layer
77
oberste Lagetop layer
99
unterste Lagelowest position
1010
Optische KomponenteOptical component
1111
Zweite Unterschicht von 7Second sub-class of 7
1212
Erste Unterschicht von 7First subclass of 7
1313
Zusätzliche SchutzschichtAdditional layer of protection
21a,b,c,d21a,b,c,d
Transmissionsverlauf mit Anti-ReflexionsbeschichtungTransmission curve with anti-reflection coating
2222
Transmissionsverlauf ohne Anti-ReflexionsbeschichtungTransmission curve without anti-reflection coating
5050
Nanolaminatnanolaminate

Claims (26)

Optische Komponente (10) mit einem Substrat (1), versehen mit einem Schichtstapel (2) mit mehreren aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes, welcher eine Antireflexbeschichtung bildet, wobei die optische Komponente (10) im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich zumindest teiltransparent ist, wobei die Lagen des Schichtstapels (2) aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen gebildet werden, so dass der Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält, wobei eine Lage ersten Typs (4) einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs (3) und eine Lage dritten Typs (5) einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs (3) aufweist, und wobei eine oberste Lage (7) und eine zweitoberste Lage vorgesehen sind, wobei die oberste Lage (7) eine Lage zweiten Typs (3) und die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs (4) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher höher ist als der Brechungsindex der obersten Lage (7) und wobei der Schichtstapel (2) zumindest eine weitere Lage aufweist, welche im Schichtstapel (2) unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs (5) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen.Optical component (10) with a substrate (1), provided with a layer stack (2) with several successive layers of different materials and different refractive indices, which forms an anti-reflective coating, wherein the optical component (10) is at least partially transparent in the infrared and visible spectral range , wherein the layers of the layer stack (2) are formed from at least three different materials or combinations of materials, so that the layer stack contains at least one layer of a first, second and third type with at least three different refractive indices, with a layer of the first type (4) having a higher refractive index as a second type layer (3) and a third type layer (5) has a lower refractive index than a second type layer (3), and wherein a top layer (7) and a second top layer are provided, the top layer ( 7) a second type layer (3) and the second top layer a first T layer yps (4) and thus has a refractive index which is higher than the refractive index of the top layer (7) and wherein the layer stack (2) has at least one further layer which is arranged in the layer stack (2) below the two top layers and is a layer of the third type (5) and thus has a refractive index which is lower than the refractive indices of the top two layers. Optische Komponente nach dem vorstehenden Anspruch, wobei unter der obersten Lage eine niedrigbrechende Lage mit einer Dicke zwischen 2 nm und 50 nm eingefügt ist.Optical component according to the preceding claim, wherein a low-index layer with a thickness between 2 nm and 50 nm is inserted under the top layer. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oberste Lage eine Oxidschicht ist.An optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the top layer is an oxide layer. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lage (4) mit dem höchsten Brechungsindex aus dem gleichen Material besteht wie das Substrat (1).An optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the layer (4) with the highest refractive index consists of the same material as the substrate (1). Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel (2) als Wechselschichtsystem miteinander abwechselnden Lagen des ersten und dritten Typs ausgebildet ist und als oberste Lage eine Lage des zweiten Typs vorgesehen ist.Optical component (10) according to one of the preceding claims, wherein the layer stack (2) is designed as an alternating layer system of layers of the first and third type alternating with one another and a layer of the second type is provided as the top layer. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel (2) mehrere Lagen des ersten und mehrere Lagen des dritten Typs (4, 5) und eine einzelne Lage des zweiten Typs (3) aufweist, welche die oberste Lage des Schichtstapels (2) bildet.Optical component (10) according to one of the preceding claims, wherein the layer stack (2) comprises a plurality of layers of the first type and a plurality of layers of the third type (4, 5) and a single layer of the second type (3) which is the top layer of the layer stack (2) forms. Optische Komponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel (2) eine Haftvermittlerschicht (6) umfasst, die eine bessere Anhaftung am Substrat (1) aufweist, als eine Lage dritten Typs.Optical component according to one of the preceding claims, in which the layer stack (2) comprises an adhesion-promoting layer (6) which has better adhesion to the substrate (1) than a layer of the third type. Optische Komponente nach Anspruch 6, wobei die Haftvermittlerschicht (6) ein Material enthält, das der Gruppe entnommen ist, die Aluminiumoxid und Hafniumoxid umfasst, oder die eine Lage zweiten Typs ist.Optical component after claim 6 , wherein the adhesion promoter layer (6) contains a material which is taken from the group comprising aluminum oxide and hafnium oxide, or which is a layer of the second type. Optische Komponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oberste Schicht (7) eine erste Unterschicht (12) und eine zweite Unterschicht (11) gleichen Materials, aber mit unterschiedlichem Brechungsindex umfasst.An optical component as claimed in any preceding claim, wherein the top layer (7) comprises a first sub-layer (12) and a second sub-layer (11) of the same material but of different refractive index. Optische Komponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor der obersten Lage (7) eine Schutzschicht (13) und auf der Schutzschicht (13) und in Kontakt mit dieser die oberste Lage (7) abgeschieden wird, wobei die Schutzschicht (13) eine Lage dritten Typs ist und ihre Schichtdicke kleiner 300 nm, ist.Optical component according to one of the preceding claims, in which a protective layer (13) is deposited in front of the top layer (7) and the top layer (7) is deposited on and in contact with the protective layer (13), the protective layer (13) being a layer is of the third type and its layer thickness is less than 300 nm. Optische Komponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel ein Wechselschichtsystem umfasst, bei welchem sich Lagen zweier Typen abwechseln, wobei die Lagen des einen Typs dicker sind als die Lagen des anderen Typs, wobei zumindest eines der folgenden Merkmale gilt: - das Wechselschichtsystem umfasst mindestens insgesamt vier aufeinanderfolgende Lagen, - die Lagen des einen Typs sind mindestens um einen Faktor zehn dicker als die Lagen des anderen Typs, - die dünnen Lagen sind Lagen des ersten Typs und die dicken Lagen sind Lagen des dritten Typs, - die dünnen Lagen weisen eine Dicke zwischen 2 nm und 50 nm auf.Optical component according to one of the preceding claims, wherein the layer stack comprises an alternating layer system in which layers of two types alternate, the layers of one type being thicker than the layers of the other type, wherein at least one of the following features applies: - the alternating shift system comprises at least four consecutive shifts, - the layers of one type are at least ten times thicker than the layers of the other type, - the thin layers are layers of the first type and the thick layers are layers of the third type, - the thin layers have a thickness between 2 nm and 50 nm. Optische Komponente nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Schichten des Schichtstapels (2) ein Nanolaminat aus einer Vielzahl von Schichten mit Dicken zwischen 2 nm und 10 nm bildet und diese Schichten aus mindestens zwei sich abwechselnden Materialien bestehen.Optical component according to one of the preceding claims, wherein at least one of the layers of the layer stack (2) forms a nanolaminate from a multiplicity of layers with thicknesses between 2 nm and 10 nm and these layers consist of at least two alternating materials. Optische Komponente gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und der Schichtstapel in zumindest einem der folgenden Wellenlängenbereichen zumindest teiltransparent sind: - im Wellenlängen-Bereich von 400 nm bis 650 nm, - eine oder mehrere Wellenlängen im Bereich von 1000 nm bis 1600 nm, - im Wellenlängen-Bereich von 3500 nm bis 5000 nm, - im Wellenlängen-Bereich von 7500 nm bis 12000 nm.Optical component according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate and the layer stack are at least partially transparent in at least one of the following wavelength ranges: - in the wavelength range from 400 nm to 650 nm, - one or more wavelengths in the range from 1000 nm to 1600 nm, - in the wavelength range from 3500 nm to 5000 nm, - in the wavelength range from 7500 nm to 12000 nm. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) aus Zinksulfid oder Zinkselenid besteht.An optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the substrate (1) is made of zinc sulphide or zinc selenide. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lage zweiten Typs (3) ein Material enthält, das der Gruppe entnommen ist, die Hafniumoxid (HfO2), Scandiumoxid (SC2O3), Zirkonoxid (ZrO2), Tantaloxid (Ta2O5), Nioboxid (Nb2O5), Yttriumoxid (Y2O3), Titanoxid (TiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Ceroxid (CeO2) und Mischungen davon umfasst.Optical component (10) according to one of the preceding claims, in which the layer of the second type (3) contains a material taken from the group consisting of hafnium oxide (HfO 2 ), scandium oxide (SC 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantala (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), yttria (Y 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), and mixtures thereof. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die weitere Lage (5) eine Fluoridschicht ist.An optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the further layer (5) is a fluoride layer. Optische Komponente (10) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die weitere Lage (5) ein Fluorid enthält, das der Gruppe entnommen ist, die Bariumfluorid (BaF2), Kalziumfluorid (CaF2), Cerfluorid (CeF3), Lanthanfluorid (LaF3), Neodymfluorid (NdF3), Ytterbiumfluorid (YbF3), Magnesiumfluorid (MgF2), Aluminiumfluorid (AlF3), Dysprosiumfluorid (DyF3), Yttriumfluorid (YF3) und Mischungen davon umfasst.Optical component (10) according to the preceding claim, wherein the further layer (5) contains a fluoride taken from the group consisting of barium fluoride (BaF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), cerium fluoride (CeF 3 ), lanthanum fluoride (LaF 3 ), neodymium fluoride (NdF 3 ), ytterbium fluoride (YbF 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), dysprosium fluoride (DyF 3 ), yttrium fluoride (YF 3 ), and mixtures thereof. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oberste Lage (3) mittels eines anderen Verfahrens aufgetragen wird als die übrigen Lagen des Schichtstapels (2).Optical component (10) according to one of the preceding claims, in which the top layer (3) is applied by means of a different method than the other layers of the layer stack (2). Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel (2) eine derart alternierende Schichtabfolge aufweist, so dass mindestens eine weitere Lage mit dem gleichen Material wie eine der drei obersten Lagen vorhanden ist.Optical component (10) according to one of the preceding claims, wherein the layer stack (2) has such an alternating layer sequence that at least one further layer is present with the same material as one of the three uppermost layers. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die unterste Lage (9) eine Lage des dritten Schichttyps mit niedrigstem Brechungsindex ist.An optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the bottom layer (9) is a layer of the third layer type with the lowest refractive index. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schichtstapel (2) insgesamt zwischen sieben und dreißig Lagen aufweist.Optical component (10) according to one of the preceding claims, wherein the layer stack (2) has a total of between seven and thirty layers. Optische Komponente (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die optische Komponente nach einem Schiebenwischertest gemäß der Norm TS1888 keine sichtbaren Zeichen von Verkratzungen auf der Oberfläche zeigt und die Menge der Oberflächendefekte nach ISO10110 im Vergleich zu einer optischen Komponente ,mit oberster Fluoridschicht um mindestens 20% reduziert ist.Optical component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the optical component shows no visible signs of scratches on the surface after a slide wiper test according to standard TS1888 and the amount of surface defects according to ISO10110 compared to an optical component with a fluoride top layer by at least 20% reduced. Verfahren zur Herstellung einer optischen Komponente (10) mit Antireflex-Beschichtung, wobei die optische Komponente im Infrarot- und sichtbaren Spektralbereich zumindest teiltransparent ist, bei welchem ein Substrat (1), mit einem Schichtstapel (2) mit mehreren aufeinanderfolgenden Lagen unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Brechungsindizes versehen wird, welcher eine Antireflexbeschichtung bildet, wobei die Lagen des Schichtstapels (2) aus mindestens drei verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen sukzessive abgeschieden werden, so dass der durch die sukzessive Abscheidung erzeugte Schichtstapel mindestens eine Lage eines ersten, zweiten und dritten Typs mit mindestens drei unterschiedlichen Brechungsindizes enthält, wobei eine Lage ersten Typs einen höheren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs und eine Lage dritten Typs einen niedrigeren Brechungsindex als eine Lage zweiten Typs aufweist, und wobei eine oberste Lage und eine zweitoberste Lage vorgesehen sind, wobei die oberste Lage (7) eine Lage zweiten Typs (3) und die zweitoberste Lage eine Lage ersten Typs (4) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher höher ist als der Brechungsindex der obersten Lage, und wobei der Schichtstapel (2) zumindest eine weitere Lage aufweist, welche im Schichtstapel (2) unter den beiden obersten Lagen angeordnet ist und eine Lage dritten Typs (5) ist und damit einen Brechungsindex aufweist, welcher niedriger ist als die Brechungsindizes der beiden obersten Lagen.Method for producing an optical component (10) with an anti-reflective coating, the optical component being at least partially transparent in the infrared and visible spectral range, in which a substrate (1) with a layer stack (2) with a plurality of successive layers of different materials and different refractive indices, which forms an anti-reflection coating, the layers of the layer stack (2) consisting of at least three different materials or combinations of materials being deposited successively, so that the layer stack produced by the successive deposition has at least one layer of a first, second and third type with at least three under contains different refractive indices, a first-type layer having a higher refractive index than a second-type layer and a third-type layer having a lower refractive index than a second-type layer, and wherein a top layer and a second top layer are provided, the top layer (7th ) is a layer of the second type (3) and the second-top layer is a layer of the first type (4) and thus has a refractive index which is higher than the refractive index of the top layer, and wherein the layer stack (2) has at least one further layer which is arranged in the layer stack (2) below the two top layers and is a layer of the third type (5) and thus has a refractive index which is lower than the refractive indices of the two top layers. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, wobei die Lage zweiten Typs (3) mittels eines der folgenden Verfahren aufgetragen wird: Ion Plating, Ion Implantation, Ion Assist/ advanced Plasma, Magnetron Sputtering, Ion Beam Sputtering, Cathodic Arc Deposition und Atomic Layer Deposition.Method according to the preceding claim, in which the layer of the second type (3) is applied using one of the following methods: ion plating, ion implantation, ion assist/advanced plasma, magnetron sputtering, ion beam sputtering, cathodic arc deposition and atomic layer deposition. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage zweiten Typs in Form zweier Unterschichten (11, 12) aufgebracht wird, wobei die zweite Unterschicht (11) ohne einen unterstützenden Plasma- oder lonenprozess aufgebracht wird und die erste Unterschicht (12) mit einem unterstützenden Plasma- oder lonenprozess.Method according to the preceding claim, characterized in that the layer of the second type is applied in the form of two sub-layers (11, 12), the second sub-layer (11) being applied without a supporting plasma or ion process and the first sub-layer (12) with a supporting plasma or ion process. Verwendung der optischen Komponente (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 im single- oder multispektralen sichtbaren und Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums.Use of the optical component (10) according to one of Claims 1 until 22 in the single or multispectral visible and infrared regions of the electromagnetic spectrum.
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