DE102019211250A1 - Optischer schichtverbundwerkstoff mit einer beschichtungsstärke unter einem schwellenwert und seine anwendung in augmented reality - Google Patents

Optischer schichtverbundwerkstoff mit einer beschichtungsstärke unter einem schwellenwert und seine anwendung in augmented reality Download PDF

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Jens Ulrich Thomas
Thorsten Damm
Frank-Thomas Lentes
Kurt Nattermann
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Schott AG
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Abstract

Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen optischen Schichtverbundwerkstoff, insbesondere für die Verwendung in einer Augmented-Reality-Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen optischen Schichtverbundwerkstoff und einen Prozess zu seiner Herstellung, eine Vorrichtung, die den optischen Schichtverbundwerkstoff umfasst, und einen Prozess für ihre Herstellung und die Verwendung eines optischen Schichtverbundwerkstoffs in einer Augmented-Reality-Vorrichtung.Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Schichtverbundwerkstoff, der Folgendes umfasst:i.) ein Substrat mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einer Stärke dzwischen der Vorderseite und der Rückseite und einem Brechungsindex ns,ii.) eine Beschichtung, die auf der Vorderseite aufgebracht wird, wobei die Beschichtung eine oder mehrere Beschichtungsschichten umfasst, wobei für wenigstens eine Wellenlänge λim Bereich von 390 nm bis 700 nm die Beschichtung das folgende Kriterium erfüllt:E. entwederv.) n< nodervi.)wobei nder mittlere Brechungsindex der Beschichtungsschichten, gewichtet nach der Stärke, ist;wobei ddie Gesamtstärke der Beschichtung ist;wobei die Stärken in einer zur Vorderseite senkrechten Richtung bestimmt werden; wobei k = λ/4π.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen optischen Schichtverbundwerkstoff, insbesondere für die Verwendung in einer Augmented-Reality-Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen optischen Schichtverbundwerkstoff und einen Prozess zu seiner Herstellung, eine Vorrichtung, die den optischen Schichtverbundwerkstoff umfasst, und einen Prozess für ihre Herstellung und die Verwendung eines optischen Schichtverbundwerkstoffs in einer Augmented-Reality-Vorrichtung.
  • Hintergrund
  • Augmented Reality ist ein technologisches Gebiet großer Aktivität, das einem Bereich von Anwendungsgebieten dient, wie zum Beispiel Unterhaltung, Medizin, Ausbildung, Bauwesen und Transport, um nur einige Beispiele zu nennen. Im Gegensatz zum verwandten Gebiet der virtuellen Realität konzentriert sich Augmented Reality auf eine enge Integration von Multimedia-Informationen mit sensorischen Eingaben aus der realen Welt, typischerweise durch selektives Überlagern eines digitalen Bildes auf ein Brillenfenster. Technische Herausforderungen ergeben sich aus den zeitgleichen Anforderungen an ein gutes Bild der realen Welt und an ein gutes überlagertes Bild zusammen mit guter Tragbarkeit. Ein Ansatz für eine Augmented-Reality-Vorrichtung wird in der internationalen Patentanmeldung 2017/176861A1 dargestellt. Dieses Dokument lehrt ein System, in dem ein überlagertes Bild in einen tragbaren Bildschirm eingekoppelt und in eine Querrichtung propagiert wird. Eine Anforderung an verbesserte Vorrichtungen für Augmented Reality ist immer noch vorhanden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel, wenigstens eine der Herausforderungen zu überwinden, die nach dem Stand der Technik in Bezug auf Augmented-Reality-Vorrichtungen anzutreffen sind, insbesondere in Bezug auf die Propagation eines Bildes in einem optischen Körper.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Sichtfeld in einer Augmented-Reality-Vorrichtung zu verbessern.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Übertragung eines Bildes zu vergrößern, wenn es in einem optischen Körper in eine Querrichtung propagiert wird.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Farbtreue in einer Augmented-Reality-Vorrichtung zu verbessern.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, in der die Querpropagation eines Bildes verbessert ist, während zeitgleich gute Antireflexionseigenschaften für in Längsrichtung einfallendes Licht erreicht werden.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Augmented-Reality-Vorrichtung mit reduziertem Gewicht und guten optischen Eigenschaften bereitzustellen.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Es wird ein Beitrag geleistet, um wenigstens teilweise wenigstens eines der oben erwähnten Ziele durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bewältigen. Im Folgenden wird die Nummer der X. Ausführungsform als |X| bezeichnet.
  • |1| Ein optischer Schichtverbundwerkstoff, der Folgendes umfasst:
    1. i.) ein Substrat mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einer Stärke ds zwischen der Vorderseite und der Rückseite und einem Brechungsindex ns,
    2. ii.) eine Beschichtung, die auf der Vorderseite aufgebracht wird, wobei die Beschichtung 1 oder mehrere Beschichtungsschichten umfasst,
    wobei für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm die Beschichtung das folgende Kriterium erfüllt:
    • A. eines von:
      1. i.) nc < ns oder
      2. ii.) nc > ns und d c < k n c 2 n s 2 arctan n s 2 1 n c 2 n s 2
        Figure DE102019211250A1_0002
    wobei nc der mittlere Brechungsindex der Beschichtungsschichten, gewichtet nach der Stärke, ist;
    wobei dc die Gesamtstärke der Beschichtung ist;
    wobei die Stärken in einer zur Vorderseite senkrechten Richtung bestimmt werden;
    wobei k = λg/4π.
  • In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium i.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ii.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |2| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |1|, wobei für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm die Beschichtung das folgende Kriterium erfüllt:
    • B. eines von:
      • ib.) nc < ns oder
      • iib.) nc > ns und 50  nm + d c < k n c 2 n s 2 arctan n s 2 1 n c 2 n s 2
        Figure DE102019211250A1_0003

    wobei nc der mittlere Brechungsindex der Beschichtungsschichten, gewichtet nach der Stärke, ist;
    wobei dc die Gesamtstärke der Beschichtung ist;
    wobei die Stärken in einer zur Vorderseite senkrechten Richtung bestimmt werden;
    wobei k = λg/4π.
  • In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ib.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iib.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |3| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |1|, wobei für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm die Beschichtung das folgende Kriterium erfüllt:
    • C. eines von:
      • ic.) nc < ns oder
      • iic.) nc > ns und 100  nm + d c < k n c 2 n s 2 arctan n s 2 1 n c 2 n s 2
        Figure DE102019211250A1_0004
    wobei nc der mittlere Brechungsindex der Beschichtungsschichten, gewichtet nach der Stärke, ist;
    wobei dc die Gesamtstärke der Beschichtung ist;
    wobei die Stärken in einer zur Vorderseite senkrechten Richtung bestimmt werden;
    wobei k = λg/4π.
  • In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ic.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iic.) für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |4| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |1|, wobei bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm das Kriterium A. erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium i.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ii.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt.
  • |5| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |2|, wobei bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm das Kriterium B. erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ib.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iib.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt.
  • |6| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |3|, wobei bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm das Kriterium C. erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ic.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iic.) bei jeder der Wellenlängen λg = 450 nm, 550 nm und 650 nm erfüllt.
  • |7| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |1|, wobei bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm das Kriterium A. erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium i.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ii.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |8| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |2|, wobei bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm das Kriterium B erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ib.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iib.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |9| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |3|, wobei bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm das Kriterium C. erfüllt wird. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium ic.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird das Teilkriterium iic.) bei jeder Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm erfüllt.
  • |10| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung 2 bis 10 Beschichtungsschichten aufweist, bevorzugt 3 bis 9, eher bevorzugt 4 bis 8. In einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff 2 bis 10 Beschichtungsschichten oder weist diese auf, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, bevorzugt 3 bis 9 Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, eher bevorzugt 4 bis 8 Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen. Zusätzlich zu Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, kann die Schichtzusammensetzung des Weiteren eine oder mehrere Beschichtungen mit einer Stärke von 5 nm oder weniger umfassen.
  • |11| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung 2 oder mehr Beschichtungsschichten aufweist, bevorzugt 3 oder mehr, eher bevorzugt 4 oder mehr. In einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff 2 oder mehr Beschichtungsschichten oder weist diese auf, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, bevorzugt 3 oder mehr Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, eher bevorzugt 4 oder mehr Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen. Zusätzlich zu Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, kann die Schichtzusammensetzung des Weiteren eine oder mehrere Beschichtungen mit einer Stärke von 5 nm oder weniger umfassen.
  • |12| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung bis zu 10 Beschichtungsschichten aufweist, bevorzugt bis zu 9, eher bevorzugt bis zu 8. In einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff bis zu 10 Beschichtungsschichten oder weist diese auf, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, bevorzugt bis zu 9 Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, eher bevorzugt bis zu 8 Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen. Zusätzlich zu Beschichtungsschichten, die jeweils eine Stärke von über 5 nm aufweisen, kann die Schichtzusammensetzung des Weiteren eine oder mehrere Beschichtungen mit einer Stärke von 5 nm oder weniger umfassen.
  • |13| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einer Stärke im Bereich von 1 bis 600 nm umfasst, bevorzugt im Bereich von 5 bis 400 nm, eher bevorzugt im Bereich von 8 bis 300 nm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 200 nm.
  • |14| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einer Stärke von bis zu 600 nm umfasst, bevorzugt von bis zu 400 nm, eher bevorzugt von bis zu 300 nm, eher bevorzugt von bis zu 200 nm.
  • |15| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einer Stärke im Bereich von wenigstens 1 nm umfasst, bevorzugt von wenigstens 5 nm, eher bevorzugt von wenigstens 8 nm, eher bevorzugt von wenigstens 10 nm.
  • |16| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Gruppe A aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,7 und eine Gruppe B aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten mit einem Brechungsindex unter 1,7 umfasst.
  • |17| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |16|, wobei die Beschichtung aus abwechselnden Beschichtungszonen vom Typ A und vom Typ B zusammengesetzt ist;
    wobei eine Beschichtungszone vom Typ A eine Stärke von 10 bis 300 nm aufweist und aus 1 oder mehreren Beschichtungsschichten zusammengesetzt ist, von denen jede eines oder beide der Kriterien i.) & ii.) erfüllt:
    • i.) eine Stärke von 5 nm oder weniger,
    • ii.) die Beschichtungsschicht ist aus der Gruppe A;
    wobei eine Beschichtungszone vom Typ B eine Stärke von 10 bis 300 nm aufweist und aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten zusammengesetzt ist, von denen jede eines oder beide der Kriterien iii.) & iv.) erfüllt:
    • iii.) eine Stärke von 5 nm oder weniger,
    • iv.) die Beschichtungsschicht ist aus der Gruppe B.
  • |18| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |17|, wobei die Beschichtungszone, die am weitesten entfernt vom Substrat ist, vom Typ B ist. In einem Aspekt dieser Ausführungsform kann die Schicht, die am weitesten vom Substrat entfernt ist, eine Beschichtungsschicht aus der Gruppe A sein, die eine Stärke von 5 nm oder weniger aufweist.
  • |19| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |17| oder |18|, wobei die Beschichtung eine gerade Gesamtanzahl an Beschichtungszonen aufweist und die Beschichtungszone der nächsten Beschichtungsschicht, die am nächsten zum Substrat ist, vom Typ A ist.
  • |20| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |17| oder |18|, wobei die Beschichtung eine ungerade Anzahl an Beschichtungszonen aufweist und die Beschichtungszone, die am nächsten zum Substrat ist, vom Typ B ist.
  • |21| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |16| bis |20|, wobei die Beschichtungsschicht mit einer Stärke von über 5 nm, die am weitesten entfernt vom Substrat ist, aus der Gruppe B ist.
  • |22| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Substrat einen Brechungsindex von 1,6 oder mehr aufweist, bevorzugt von 1,65 oder mehr, eher bevorzugt von 1,7 oder mehr. In einem Aspekt dieser Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,6 bis 2,4 auf, eher bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, am ehesten bevorzugt im Bereich von 1,7 bis 2,3. In einem Aspekt dieser Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex von höchstens 2,4 auf, bevorzugt von höchstens 2,35, eher bevorzugt von höchstens 2,3.
  • |23| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei eines oder mehrere von Folgenden erfüllt werden:
    • i.) Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, eher bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm; oder die Stärke ds beträgt wenigstens 10 µm, bevorzugt wenigstens 20 µm, eher bevorzugt wenigstens 30 µm; oder die Stärke ds beträgt bis zu 1500 µm, eher bevorzugt bis zu 1000 µm, eher bevorzugt bis zu 500 µm, eher bevorzugt bis zu 450 µm, eher bevorzugt bis zu 400 µm; oder
    • ii.) Ein Krümmungsradius größer als 600 mm, bevorzugt größer als 800 mm, eher bevorzugt größer als 1100 mm;
    • iii.) Ein optischer Verlust auf gleicher Ebene, die senkrecht zur Vorderseite gemessen wird, von höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 15 %, eher bevorzugt höchstens 10 %;
    • iv.) Eine Oberflächenrauheit des Substrats von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, eher bevorzugt weniger als 2 nm;
    • v.) Eine Oberflächenrauheit der Beschichtung von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, eher bevorzugt weniger als 2 nm;
    • vi.) Eine gesamte Stärkenabweichung von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, eher bevorzugt weniger als 3 µm, eher bevorzugt weniger als 2 µm.
    • vii.) Eine maximale lokale Stärkenabweichung über 75 % der Vorderseite von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, eher bevorzugt weniger als 3 µm, eher bevorzugt weniger als 2 µm.
    • viii.) Eine Verwerfung (Englisch: warp) von weniger als 350 µm, bevorzugt eine Verwerfung von weniger als 300 µm, eher bevorzugt eine Verwerfung von weniger als 250 µm.
    • ix.) Eine Biegung (Englisch: bow) von weniger als 300 µm, bevorzugt eine Biegung von weniger als 250 µm, eher bevorzugt eine Biegung von weniger als 200 µm.
  • In einigen einzelnen Aspekten dieser Ausführungsform werden wenigstens die folgenden Merkmalskombinationen erfüllt: ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) 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vi.) + iv.) + i.), vii.) + vi.) + iv.), vii.) + vi.) + iii.) + ii.) + i.), vii.) + vi.) + iii.) + ii.), vii.) + vi.) + iii.) + i.), vii.) + vi.) + iii.), vii.) + vi.) + ii.) + i.), vii.) + vi.) + ii.), vii.) + vi.) + i.), vii.) + vi.), vii.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), vii.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.), vii.) + v.) + iv.) + iii.) + i.), vii.) + v.) + iv.) + iii.), vii.) + v.) + iv.) + ii.) + i.), vii.) + v.) + iv.) + ii.), vii.) + v.) + iv.) + i.), vii.) + v.) + iv.), vii.) + v.) + iii.) + ii.) + i.), vii.) + v.) + iii.) + ii.), vii.) + v.) + iii.) + i.), vii.) + v.) + iii.), vii.) + v.) + ii.) + i.), vii.) + v.) + ii.), vii.) + v.) + i.), vii.) + v.), vii.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), vii.) + iv.) + iii.) + ii.), vii.) + iv.) + iii.) + i.), vii.) + iv.) + iii.), vii.) + iv.) + ii.) + i.), vii.) + iv.) + ii.), vii.) + iv.) + i.), vii.) + iv.), vii.) + iii.) + ii.) + i.), vii.) + iii.) + ii.), vii.) + iii.) + i.), vii.) + iii.), vii.) + ii.) + i.), vii.) + ii.), vii.) + i.), vii.), vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.), vi.) + v.) + iv.) + iii.) + i.), vi.) + v.) + iv.) + iii.), vi.) + v.) + iv.) + ii.) + i.), vi.) + v.) + iv.) + ii.), vi.) + v.) + iv.) + i.), vi.) + v.) + iv.), vi.) + v.) + iii.) + ii.) + i.), vi.) + v.) + iii.) + ii.), vi.) + v.) + iii.) + i.), vi.) + v.) + iii.), vi.) + v.) + ii.) + i.), vi.) + v.) + ii.), vi.) + v.) + i.), vi.) + v.), vi.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), vi.) + iv.) + iii.) + ii.), vi.) + iv.) + iii.) + i.), vi.) + iv.) + iii.), vi.) + iv.) + ii.) + i.), vi.) + iv.) + ii.), vi.) + iv.) + i.), vi.) + iv.), vi.) + iii.) + ii.) + i.), vi.) + iii.) + ii.), vi.) + iii.) + i.), vi.) + iii.), vi.) + ii.) + i.), vi.) + ii.), vi.) + i.), vi.), v.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), v.) + iv.) + iii.) + ii.), v.) + iv.) + iii.) + i.), v.) + iv.) + iii.), v.) + iv.) + ii.) + i.), v.) + iv.) + ii.), v.) + iv.) + i.), v.) + iv.), v.) + iii.) + ii.) + i.), v.) + iii.) + ii.), v.) + iii.) + i.), v.) + iii.), v.) + ii.) + i.), v.) + ii.), v.) + i.), v.), iv.) + iii.) + ii.) + i.), iv.) + iii.) + ii.), iv.) + iii.) + i.), iv.) + iii.), iv.) + ii.) + i.), iv.) + ii.), iv.) + i.), iv.), iii.) + ii.) + i.), iii.) + ii.), iii.) + i.), iii.), ii.) + i.), ii.), i.).
  • |24| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 2,60 aufweist, bevorzugt im Bereich von 1,80 bis 2,60, eher bevorzugt von 1,90 bis 2,50, eher bevorzugt von 1,95 bis 2,45.
  • |25| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,70 aufweist, bevorzugt von wenigstens 1,80, eher bevorzugt von wenigstens 1,90, eher bevorzugt von wenigstens 1,95.
  • |26| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex von bis zu 2,60 aufweist, bevorzugt von bis zu 2,50, eher bevorzugt von bis zu 2,45.
  • |27| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,37 bis 1,60 aufweist, bevorzugt von 1,37 bis 1,55, eher bevorzugt von 1,38 bis 1,50.
  • |28| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,37 aufweist, eher bevorzugt von wenigstens 1,38.
  • |29| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex von bis zu 1,60 aufweist, bevorzugt von bis zu 1,55, eher bevorzugt von bis zu 1,50.
  • |30| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht umfasst, die aus einem anorganischen Material ist.
  • |31| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |30|, wobei das anorganische Material ein erstes Element mit einer Elektronegativität unter 2, bevorzugt über 1,2, und ein weiteres Element mit einer Elektronegativität über 2 umfasst. Die Elektronegativität wird bevorzugt nach dem Pauling-Verfahren bestimmt.
  • |32| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht umfasst, die aus einem Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: SiO2, MgF2 und einem Mischoxid, das SiO2 und ein weiteres Oxid umfasst. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 und Al2O3. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, eher bevorzugt von 60 bis 95 Gew.- %, eher bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 bis zu 98 Gew.-%, eher bevorzugt bis zu 95 Gew.-%, eher bevorzugt bis zu 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst wenigstens 50 Gew.-% SiO2, eher bevorzugt wenigstens 60 Gew.-%, eher bevorzugt wenigstens 70 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, eher bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, eher bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-% und Al2O3 im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, eher bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-%, eher bevorzugt von 7 bis 30 Gew.-%.
  • |33| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht umfasst, die aus einem Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: Si3N4, ZrO2, Ta2O5, HfO2, Nb2O5, TiO2, SnO2, Indiumzinnoxid, ZnO2, AlN, einem Mischoxid, das wenigstens eines davon umfasst, einem Mischnitrid, das wenigstens eines davon umfasst, und einem Mischoxinitrid, das wenigstens eines davon umfasst; bevorzugt aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus ZrO2, Ta2O5, HfO2, Nb2O5, TiO2 und einem Mischoxid, das wenigstens eines davon umfasst, besteht. In einem Aspekt dieser Ausführungsform besteht die Beschichtungsschicht aus ZrO2 oder HfO2, bevorzugt ZrO2. In einem Aspekt dieser Ausführungsform besteht die Beschichtungsschicht aus ZrO2, TiO2 oder Nb2O5, bevorzugt aus TiO2 oder Nb2O5. Bevorzugte Mischoxide sind TiO2/SiO2; Nb2O5/SiO2 und ZrO2/Y2O3. Ein bevorzugtes Mischnitrid ist AlSiN. Ein bevorzugtes Mischoxinitrid ist AlSiON.
  • |34| Der optische Schichtwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Substrat aus Glas, Polymer, Optokeramiken oder Kristallen ausgewählt wird.
  • |35| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Substrat aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: einem Niobphosphatglas, einem Lanthanboratglas, einem Bismutoxidglas, einem Glas auf Silicatbasis.
  • |36| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, der ein Mittel zur Lichteinkopplung in den oder zur Lichtentkopplung aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff umfasst.
  • |37| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |36|, wobei das Mittel zur Lichteinkopplung eine Kopplungsoberflächenfläche im Bereich von 1 mm2 bis 100 mm2 aufweist, bevorzugt im Bereich von 5 bis 80 mm2, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 60 mm2.
  • |38| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |36| oder |37|, wobei das Mittel zur Lichteinkopplung eine Kopplungsoberflächenfläche von wenigstens 1 mm2 aufweist, bevorzugt wenigstens 5 mm2, eher bevorzugt wenigstens 10 mm2.
  • |39| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |36| bis |38|, wobei das Mittel zur Lichteinkopplung eine Kopplungsoberflächenfläche von bis zu 100 mm2 aufweist, bevorzugt von bis zu 80 mm2, eher bevorzugt von bis zu 60 mm2.
  • |40| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |36| bis |39|, wobei das Mittel zur Einkopplung dazu angeordnet und eingestellt ist, Licht in den optischen Schichtverbundwerkstoff einzukoppeln, so dass es sich quer zu einem Normalvektor zur Vorderseite zu propagiert.
  • |41| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |36| bis |40|, wobei das Kopplungsmittel dazu angeordnet und eingestellt ist, Licht in einem Winkel von wenigstens 30° oder wenigstens 90° oder wenigstens 135° abzulenken. Dieser Winkel kann bis zu 180° betragen.
  • |42| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |36| bis |41|, wobei der optische Schichtverbundwerkstoff ein Mittel zur Lichteinkopplung und ein Mittel zur Lichtauskopplung umfasst, wobei der Winkel zwischen der Fortbewegungsrichtung des eingekoppelten und des ausgekoppelten Lichts wenigstens 30° oder wenigstens 90° oder wenigstens 135° beträgt. Dieser Winkel kann bis zu 180° betragen.
  • |43| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der Ausführungsformen |36| bis |42|, wobei der optische Schichtverbundwerkstoff ein Mittel zur Lichteinkopplung über eine erste Oberflächenfläche und ein Mittel zur Lichtauskopplung über eine weitere Oberflächenfläche umfasst, wobei die erste Oberflächenfläche kleiner als die weitere Oberflächenfläche ist. Die weitere Oberflächenfläche ist bevorzugt wenigstens 2 Mal die erste Oberflächenfläche, eher bevorzugt wenigstens 5 Mal, eher bevorzugt wenigstens 10 Mal.
  • |44| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der optische Schichtverbundwerkstoff ein Wafer ist.
  • |45| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach der Ausführungsform |44|, wobei eines oder mehrere oder alle der folgenden Kriterien erfüllt werden:
    • i.) Die Vorderseite weist eine Oberflächenfläche im Bereich von 0,010 bis 0,500 m2 auf, bevorzugt im Bereich von 0,013 bis 0,200 m2, eher bevorzugt im Bereich von 0,017 bis 0,100 m2; oder die Vorderseite weist eine Oberflächenfläche von wenigstens 0,010 m2 auf, bevorzugt von wenigstens 0,013 m2, eher bevorzugt von wenigstens 0,017 m2; oder die Vorderseite weist eine Oberflächenfläche von bis zu 0,500 m2 auf, bevorzugt von bis zu 0,200 m2, eher bevorzugt von bis zu 0,100 m2;
    • ii.) Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, eher bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm;
    • iii.) Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, eher bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm; oder die Stärke ds beträgt wenigstens 10 µm, eher bevorzugt wenigstens 20 µm, eher bevorzugt wenigstens 30 µm; die Stärke ds beträgt bis zu 1500 µm, eher bevorzugt bis zu 1000 µm, eher bevorzugt bis zu 500 µm, eher bevorzugt bis zu 450 µm, eher bevorzugt bis zu 400 µm;
    • iv.) Ein Krümmungsradius größer als 600 mm, bevorzugt größer als 800 mm, eher bevorzugt größer als 1100 mm;
    • v.) Ein optischer Verlust auf gleicher Ebene, die senkrecht zur Vorderseite gemessen wird, von höchstens 20 %, bevorzugt von höchstens 15 %, eher bevorzugt von höchstens 10 %;
    • vi.) Eine Oberflächenrauheit des Substrats von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, eher bevorzugt weniger als 2 nm;
    • vii.) Eine Oberflächenrauheit der Beschichtung von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, eher bevorzugt weniger als 2 nm;
    • viii.) Eine gesamte Stärkenabweichung von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, eher bevorzugt weniger als 3 µm, eher bevorzugt weniger als 2 µm;
    • ix.) Eine maximale lokale Stärkenabweichung über 75 % der Vorderseite von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, eher bevorzugt weniger als 3 µm, eher bevorzugt weniger als 2 µm;
    • x.) Eine Verwerfung von weniger als 350 µm, bevorzugt eine Verwerfung von weniger als 300 µm, eher bevorzugt eine Verwerfung von weniger als 250 µm;
    • xi.) Eine Biegung von weniger als 300 µm, bevorzugt eine Biegung von weniger als 250 µm, eher bevorzugt eine Biegung von weniger als 200 µm;
    • xii.) Eine kreisförmige Form.
  • In einigen einzelnen Aspekten dieser Ausführungsform werden wenigstens die folgenden Merkmalskombinationen erfüllt: ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + iii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iv.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + iii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + ii.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + v.), ix.) + viii.) + vii.) + vi.) + iv.) + iii.) + ii.) + i.), ix.) + viii.) + vii.) 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  • |46| Der optische Schichtverbundwerkstoff nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei eine weitere Beschichtung auf der Rückseite aufgebracht wird.
  • |47| Eine Vorrichtung, die einen oder mehrere Schichtverbundwerkstoffe nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen umfasst. Bevorzugte Vorrichtungen sind Augmented-Reality-Vorrichtungen. Bevorzugte Vorrichtungen sind Schirmblenden, Brillen oder Head-up-Displays.
  • |48| Die Vorrichtung nach der Ausführungsform |47|, die eine Gruppierung von x Schichtverbundwerkstoffen nach einer der Ausführungsformen |1| bis |46| umfasst, wobei x eine ganze Zahl von wenigstens 2 ist; wobei die x Schichtverbundwerkstoffe in einem Stapel angeordnet sind, ihre Vorderseiten parallel und in der gleichen Richtung orientiert sind, und wobei eine Abstandshalterzone aus einem Material mit einem Brechungsindex unter 1,3 zwischen jeder Paarung einer Vorderseite mit einer benachbarten Rückseite vorhanden ist. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist die Abstandshalterzone aus Gas, bevorzugt Luft. In einem Aspekt dieser Ausführungsform liegt x bevorzugt im Bereich von 2 bis 20, eher bevorzugt im Bereich von 2 bis 15, eher bevorzugt im Bereich von 2 bis 10. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist x bevorzugt wenigstens 2. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist x bis zu 20, eher bevorzugt bis zu 15, eher bevorzugt bis zu 10. Ein bevorzugter Wert von x ist 3.
  • |49| Die Vorrichtung nach der Ausführungsform |47| oder |48|, die eine Lichtquelle umfasst, die dazu angeordnet und angepasst ist, Licht in den optischen Schichtverbundwerkstoff einzubringen.
  • |50| Ein Prozess zum Herstellen eines optischen Schichtverbundwerkstoffs, der die folgenden Prozessschritte umfasst:
    • i.) Ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite bereitzustellen;
    • ii.) Eine oder mehrere Beschichtungsschichten auf der Vorderseite durch physikalische Gasphasenabscheidung aufzubringen, bevorzugt durch oxidative physikalische Gasphasenabscheidung.
  • |51| Prozess zur Herstellung einer Augmented-Reality-Vorrichtung, der die folgenden Schritte umfasst:
    • i.) Bereitstellen eines Wafers nach der Ausführungsform |44| oder |45|;
    • ii.) Die Oberflächenfläche der Vorderseite zu reduzieren, um einen Abschnitt zu erhalten;
    • iii.)Den Abschnitt als einen Anzeigeschirm in der Augmented-Reality-Vorrichtung bereitzustellen.
  • |52| Verwendung eines optischen Schichtverbundwerkstoffs nach einer der Ausführungsformen |1| bis |46| in einer Augmented-Reality-Vorrichtung. Bevorzugte Vorrichtungen sind Schirmblenden, Brillen oder Head-up-Displays.
  • Brechungsindizes
  • Im Fall eines Körpers mit homogenem Brechungsindex ist der Brechungsindex des Körpers bevorzugt der Brechungsindex des Materials, aus dem er gemacht ist.
  • Im Fall eines Körpers mit heterogenem Brechungsindex ist der effektive Brechungsindex des Körpers bevorzugt der Brechungsindex, der für einen Körper der gleichen Stärke mit homogenem Brechungsindex erforderlich ist, um den gleichen Grad an Brechung für Licht herbeizuführen, das durch ihn in der Richtung der Normalen zur Vorderseite läuft. Wenn Heterogenität über die Querausdehnung vorliegt, ist der effektive Brechungsindex ein arithmetisches Mittel über die Querausdehnung.
  • Stärke
  • Die Stärke des Substrats, der Substratschichten, der Beschichtung und der Beschichtungsschichten wird bevorzugt in einer Richtung senkrecht zur Vorderseite gemessen. Die Stärke des Substrats, der Substratschichten, der Beschichtung und der Beschichtungsschichten wird bevorzugt in einer Richtung normal zur Vorderseite gemessen.
  • Im Fall eines Körpers, der eine Stärke aufweist, die über seine Querausdehnung variiert, ist die Stärke bevorzugt das arithmetische Mittel der Stärke über der Querausdehnung.
  • Optischer Schichtverbundwerkstoff
  • Bevorzugte optische Schichtverbundwerkstoffe werden dazu angepasst und eingestellt, Licht auszubreiten, bevorzugt ein Bild. Ein bevorzugter optischer Schichtverbundwerkstoff ist zur Propagation von Licht senkrecht zu seiner Vorderseite geeignet, bevorzugt eines Bildes, bevorzugt eines Bildes der realen Welt. Ein bevorzugter optischer Schichtverbundwerkstoff ist zur Propagation von Licht quer zu seiner Vorderseite geeignet, bevorzugt eines Bildes, bevorzugt eines überlagerten Bildes.
  • In einer Ausführungsform wird bevorzugt, dass sich ein Bild der realen Welt und ein überlagertes Bild wenigstens zum Teil überlappen. Dieses Überlappen kann auf einer Beobachtungoberfläche beobachtet werden, die zur Rückseite des optischen Schichtverbundwerkstoffs verschoben ist, zum Beispiel auf einem Auge.
  • Ein überlagertes Bild ist bevorzugt ein generiertes Bild. Ein überlagertes Bild wird bevorzugt durch die Vorrichtung der Erfindung generiert. Das überlagerte Bild wird bevorzugt durch eine gesteuerte Lichtquelle generiert.
  • Der optische Schichtverbundwerkstoff umfasst ein Substrat und eine Beschichtung. Die Stärke des Substrats ist bevorzugt wenigstens 20 Mal die Stärke der Beschichtung, eher bevorzugt wenigstens 50 Mal, eher bevorzugt wenigstens 100 Mal. Die Stärke des Substrats ist bevorzugt bis zu 15000 Mal die Stärke der Beschichtung, eher bevorzugt bis zu 5000 Mal die Stärke der Beschichtung, eher bevorzugt bis zu 2000 Mal die Stärke der Beschichtung. Das Verhältnis der Stärke der Beschichtung zur Stärke des Substrats liegt bevorzugt im Bereich von 1:20 bis 1:15000, eher bevorzugt im Bereich von 1:50 bis 1:5000, eher bevorzugt im Bereich von 1:100 bis 1:2000.
  • Bevorzugte optische Schichtverbundwerkstoffe sind laminar. Bevorzugte optische Schichtverbundwerkstoffe weisen eine kleinste kartesische Dimension auf, die kleiner als die halbe Breite der nächstkleinsten kartesischen Dimension ist. Das Verhältnis der kleinsten kartesischen Dimension zur nächstkleinsten kartesischen Dimension liegt bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:2, eher bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:10, eher bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:100. Die nächstkleinste kartesische Dimension ist bevorzugt wenigstens 2 Mal die kleinste kartesische Dimension, bevorzugt wenigstens 10 Mal, eher bevorzugt wenigstens 100 Mal. Die nächstkleinste kartesische Dimension ist bevorzugt bis zu 1000 Mal die kleinste kartesische Dimension. Die nächstkleinste kartesische Dimension kann so groß wie 10000 Mal die kleinste kartesische Dimension sein.
  • In einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbundwerkstoff ein Seitenverhältnis im Bereich von 2 bis 1000 auf, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000, eher bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000. In einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbundwerkstoff ein Seitenverhältnis von bis zu 1000 auf. In einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbundwerkstoff ein Seitenverhältnis von wenigstens 2 auf, eher bevorzugt von wenigstens 10, eher bevorzugt von wenigstens 100. Das Seitenverhältnis kann so hoch wie 10000 sein.
  • Bevorzugte laminare optische Schichtverbundwerkstoffe sind zur Querpropagation von Licht geeignet, bevorzugt eines überlagerten Bildes. Bevorzugte laminare optische Schichtverbundwerkstoffe sind zur Querpropagation von Licht geeignet.
  • Eine bevorzugte Stärke des optischen Schichtverbundwerkstoffs liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, eher bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm.
  • Eine bevorzugte Stärke des optischen Schichtverbundwerkstoffs beträgt bis zu 1500 µm, eher bevorzugt bis zu 1000 µm, eher bevorzugt bis zu 500 µm, eher bevorzugt bis zu 450 µm, eher bevorzugt bis zu 400 µm.
  • Eine bevorzugte Stärke des optischen Schichtverbundwerkstoffs beträgt wenigstens 10 µm, eher bevorzugt wenigstens 20 µm, eher bevorzugt wenigstens 30 µm.
  • Der optische Schichtverbundwerkstoff ist bevorzugt zur Verwendung in einer Vorrichtung geeignet, bevorzugt in einer Augmented-Reality-Vorrichtung. Eine Vorrichtung kann einen oder mehrere optische Schichtverbundwerkstoffe umfassen.
  • Ausrichtungen
  • Das Substrat weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf. Die Vorderseite und die Rückseite sind bevorzugt parallel und weisen eine Normale auf, die um weniger als 15° abweicht, eher bevorzugt um weniger als 10°, eher bevorzugt um weniger als 5°. Die Normale der Rückseite wird an dem Punkt auf der Rückseite gemessen, durch den die Normale zur Vorderseite läuft.
  • Die Vorderseite des Substrats definiert eine Hauptrichtung. Die Hauptrichtung ist bevorzugt die Normale zur Vorderseite in der geometrischen Mitte der Vorderseite. Die Hauptrichtung wird in diesem Dokument durchweg verschiedentlich als „normal zur Vorderseite“ oder als „senkrecht zur Vorderseite“ bezeichnet. Der Begriff „in Längsrichtung“, wie er in diesem Dokument durchweg verwendet wird, bezieht sich auf eine Richtung, die entweder parallel oder antiparallel zur Hauptrichtung ist. Eine Richtung, die parallel zur Normalen oder zur Längsrichtung ist, liegt bevorzugt weniger als 45°, eher bevorzugt weniger als 30°, eher bevorzugt weniger als 10°, eher bevorzugt weniger als 5° von der Normalen. Im Fall eines laminaren oder planaren Substrats entspricht die Längspropagation der Fortbewegung über die kleinste kartesische Dimension.
  • Die Vorderseite definiert eine Ebene. Die Ebene ist bevorzugt senkrecht zur Normalen der Vorderseite. Die Begriffe „quer“, „lateral“ oder „auf gleicher Ebene“, wie sie in dieser Offenbarung verwendet werden, beziehen sich auf eine Richtung, die senkrecht zur Normalen der Vorderseite, parallel zur Ebene ist. Eine Richtung, die senkrecht zur Normalen, quer, lateral oder auf gleicher Ebene ist, liegt bevorzugt mehr als 45°, eher bevorzugt mehr als 60°, eher bevorzugt weniger als 80°, eher bevorzugt weniger als 85° von der Normalen. Im Fall eines laminaren oder planaren Substrats entspricht Quer-, laterale oder Propagation auf gleicher Ebene der Fortbewegung innerhalb der laminaren oder planaren Ausdehnung.
  • Im Kontext einer Vorrichtung, bevorzugt einer Augmented-Reality-Vorrichtung, wird für den optischen Schichtverbundwerkstoff bevorzugt, dass er mit der Rückseite zum Nutzer und der Vorderseite zur realen Welt ausgerichtet ist.
  • In gewissen Ausführungsformen dieser Offenbarung wird eine Beschichtung nicht nur auf der Vorderseite aufgebracht, sondern auch auf der Rückseite. In diesem Fall wird die für die Beschichtung auf der Rückseite maßgebliche Hauptrichtung analog hinsichtlich der Rückseite definiert.
  • Substrat
  • Bevorzugte Substrate sind zur Propagation eines Bildes geeignet, bevorzugt mehr als eines Bildes zeitgleich. Ein bevorzugtes Substrat ist zur Propagation eines Bildes der realen Welt geeignet. Ein bevorzugtes Substrat ist zur Propagation eines überlagerten Bildes geeignet.
  • Bevorzugte Substrate sind laminar. Bevorzugte Substrate weisen eine kleinste kartesische Dimension auf, die kleiner als die halbe Breite der nächsten kleinsten kartesischen Dimension ist. Das Verhältnis der kleinsten kartesischen Dimension zur nächsten kleinsten kartesischen Dimension liegt bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:2, eher bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:10, eher bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:100. Die nächstkleinste kartesische Dimension ist bevorzugt wenigstens 2 Mal die kleinste kartesische Dimension, bevorzugt wenigstens 10 Mal, eher bevorzugt wenigstens 100 Mal. Die nächstkleinste kartesische Dimension ist bevorzugt bis zu 1000 Mal die kleinste kartesische Dimension. Die nächstkleinste kartesische Dimension kann so groß wie 10000 Mal die kleinste kartesische Dimension sein.
  • In einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Seitenverhältnis im Bereich von 2 bis 1000 auf, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000, eher bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000. In einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Seitenverhältnis von bis zu 1000 auf. In einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Seitenverhältnis von wenigstens 2 auf, eher bevorzugt von wenigstens 10, eher bevorzugt von wenigstens 100. Das Seitenverhältnis kann so hoch wie 10000 sein.
  • Bevorzugte laminare Substrate sind zur Querpropagation von Licht geeignet, bevorzugt eines überlagerten Bildes. Bevorzugte laminare Substrate sind zur Querpropagation von Licht geeignet.
  • Eine bevorzugte Stärke des Substrats liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, eher bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, eher bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm.
  • Eine bevorzugte Stärke des Substrats beträgt bis zu 1500 µm, eher bevorzugt bis zu 1000 µm, eher bevorzugt bis zu 500 µm, eher bevorzugt bis zu 450 µm, eher bevorzugt bis zu 400 µm.
  • Eine bevorzugte Stärke des Substrates beträgt wenigstens 10 µm, eher bevorzugt wenigstens 20 µm, eher bevorzugt wenigstens 30 µm.
  • In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex von wenigstens 1,60 auf, bevorzugt von wenigstens 1,65, eher bevorzugt von wenigstens 1,70. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex von wenigstens 1,60 auf, bevorzugt von wenigstens 1,65, eher bevorzugt von wenigstens 1,70. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex von wenigstens 1,60 auf, bevorzugt von wenigstens 1,65, eher bevorzugt von wenigstens 1,70.
  • In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40 auf, bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, eher bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40 auf, bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, eher bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40 auf, bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, eher bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30.
  • In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex von bis zu 2,40 auf, bevorzugt von bis zu 2,35, eher bevorzugt von bis zu 2,30. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex von bis zu 2,40 auf, bevorzugt von bis zu 2,35, eher bevorzugt von bis zu 2,30. In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex von bis zu 2,40 auf, bevorzugt von bis zu 2,35, eher bevorzugt von bis zu 2,30.
  • In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,15 bis 2,25 auf.
  • In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,15 bis 2,25 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
    In einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,15 bis 2,25 auf.
  • Ein bevorzugtes Substrat kann aus einer einzigen Substratschicht bestehen, oder es kann aus zwei oder mehr Substratschichten bestehen, bevorzugt aus einer einzigen Substratschicht.
  • Im Fall einer einzigen Substratschicht kann das Substrat eine homogene chemische Zusammensetzung oder eine heterogene chemische Zusammensetzung aufweisen, bevorzugt eine homogene chemische Zusammensetzung. Im Fall einer einzigen Substratschicht kann das Substrat einen homogenen Brechungsindex oder einen heterogenen Brechungsindex aufweisen, bevorzugt einen homogenen Brechungsindex. Im Fall eines heterogenen Brechungsindex gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche bevorzugt für den effektiven Brechungsindex.
  • Im Fall von mehr als einer Substratschicht kann jede Substratschicht eine homogene chemische Zusammensetzung oder eine heterogene chemische Zusammensetzung aufweisen, bevorzugt eine homogene chemische Zusammensetzung. Im Fall von mehr als einer Substratschicht gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche bevorzugt für den mittleren Brechungsindex des Substrats als Ganzes. Im Fall von mehr als einer Substratschicht kann jede Substratschicht einen homogenen Brechungsindex oder einen heterogenen Brechungsindex aufweisen, bevorzugt einen homogenen Brechungsindex. Im Fall eines heterogenen Brechungsindex gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche bevorzugt für den mittleren Brechungsindex jeder Schicht.
  • Die chemische Zusammensetzung der bevorzugten Materialien für das Substrat wird bevorzugt ausgewählt, um eine oder mehrere der oben beschriebenen physikalischen Anforderungen zu erfüllen.
  • Bevorzugte Materialien für das Substrat sind Glas oder Polymer, bevorzugt Glas.
  • Bevorzugte Gläser, wie sie durch das Abbe-Diagramm kategorisiert werden, sind Gläser mit einem Brechungsindex von 1,6 oder mehr, wie zum Beispiel dichte Flintgläser, Lanthan-Flintgläser, dichte Lanthan-Flintgläser, Barium-Flintgläser, dichte Barium-Flintgläser, dichte Krongläser, Lanthan-Krongläser, extradichte Krongläser.
  • In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Niobphosphatglas.
  • In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Lanthanboratglas.
  • In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Bismutoxidglas.
  • In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Glas auf Silicatbasis.
  • Eine bevorzugte Glasgruppe umfasst eine oder mehrere, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgenden besteht: Niobphosphatgläser, Lanthanboratgläser, Bismutoxidgläser, Silicatgläser, wohingegen Silicatgläser bevorzugt eines oder mehrere von TiO2, La2O3, Bi2O3, Gd2O3, Nb2O5, Y2O3, Yb2O3, Ta2O5, WO3, GeO2, Ga2O3, ZrO2, BaO, SrO, ZnO, Cs2O und PbO umfassen.
  • Ein bevorzugtes Glas auf Silicatbasis umfasst wenigstens 30 Gew.-% SiO2, bevorzugt wenigstens 40 Gew.-% SiO2, eher bevorzugt wenigstens 50 Gew.-% SiO2. Ein bevorzugtes Silicatglas umfasst höchstens 80 Gew.-% SiO2, eher bevorzugt höchstens 70 Gew.-%, eher bevorzugt höchstens 60 Gew.-%. Ein bevorzugtes Glas auf Silicatbasis umfasst SiO2 in einem Bereich von 30 bis 80 Gew.-%, eher bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 70 Gew.-%, eher bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 60 Gew.-%. Ein bevorzugtes Glas auf Silicatbasis umfasst eines oder mehrere, aus der aus Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählte: TiO2, La2O3, Bi2O3, Gd2O3, Nb2O5, Y2O3, Yb2O3, Ta2O5, WO3, GeO2, Ga2O3, ZrO2, BaO, SrO, ZnO, Cs2O und PbO, bevorzugt in einer Gesamtmenge von wenigstens 20 Gew.-%, eher bevorzugt wenigstens 30 Gew.-%, eher bevorzugt wenigstens 40 Gew.-%, eher bevorzugt wenigstens 50 Gew.-%. Ein bevorzugtes Glas auf Silicatbasis umfasst eines oder mehrere, aus der aus Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählte: TiO2, La2O3, Bi2O3, Gd2O3, Nb2O5, Y2O3, Yb2O3, Ta2O5, WO3, GeO2, Ga2O3, ZrO2, BaO, SrO, ZnO, Cs2O und PbO in einer Gesamtmenge von so viel wie 70 Gew.-%.
  • In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas im Handel von SCHOTT unter einem der folgenden Namen erhältlich: N-SF66, P-SF67, P-SF68, N-BASF64, N-SF1, N-SF6, N-SF8, N-SF15 und N-SF57, von Sumita unter dem Namen K-PSFn214, von OHARA unter dem Namen L-BBH1 und von HOYA unter TaFD55.
  • Ein bevorzugtes Polymer in diesem Kontext ist ein Kunststoff.
  • Bevorzugte Polymere in diesem Kontext sind Polycarbonate (PC), wie zum Beispiel Lexan® oder Merlon®, Polystyrene (PS), wie zum Beispiel Styron® oder Lustrex®, Polymethylmethacrylat (PMMA), wie zum Beispiel Lucite®, Plexiglass® oder Polycast®, Polyetherimide (PEI), wie zum Beispiel Ultem® oder Extern®, Polyurethane (PU), wie zum Beispiel Isoplast®, Cycloolefin-Copolymere (COC), wie zum Beispiel Topas®, Cycloolefin-Polymere (COP), wie zum Beispiel Zeonex® oder Zeonor®, Polyester, wie zum Beispiel OKP4 und OKP4HP, Polyethersulfone (PES), wie zum Beispiel Radel®, und HTLT®. Ein bevorzugtes Polymermaterial ist Allyldiglycolcarbonat (wie zum Beispiel CR-39). Ein bevorzugtes Polymermaterial basiert auf Urethan.
  • Bevorzugte Optokeramiken sind Yttrium-Aluminium-Granat (YAG, Y3Al5O12) und seine Varianten, Lutetium-Aluminium-Granat (LuAG), Optokeramiken mit kubischer Polychlor-Struktur oder Fluorit-Struktur, wie sie in DE 10 2007 022 048 A1 beschrieben werden, oder Zinksulfid.
  • Bevorzugte Kristalle sind Saphir, Anatas, Rutil, Diamant, Zinksulfid und Spinell.
  • Beschichtung
  • Eine bevorzugte Beschichtung ist geeignet, die Reflexion von Licht zu reduzieren, das auf den optischen Schichtverbundwerkstoff einfällt. Im Fall einer Beschichtung, die auf der Vorderseite aufgebracht ist, ist die Beschichtung geeignet, die Reflexion von Licht an der Vorderseite zu reduzieren. Im Fall einer Beschichtung, die auf der Rückseite aufgebracht ist, ist die Beschichtung geeignet, die Reflexion von Licht an der Rückseite zu reduzieren.
  • Eine bevorzugte Beschichtung reduziert die Güteminderung der Lichtropagation im Substrat, bevorzugt reduziert sie die Güteminderung der Querpropagation von Licht im Substrat.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsschicht ist laminar oder planar. Die Beschichtung verläuft bevorzugt in einer Ebene parallel zu der des Substrats.
  • Die Beschichtung beschichtet wenigstens 80 % der Vorderseite nach der Fläche, bevorzugt wenigstens 90 %, eher bevorzugt wenigstens 95 %, eher bevorzugt wenigstens 99 %, am ehesten bevorzugt die gesamte Vorderseite.
  • Eine Beschichtung umfasst eine oder mehrere Beschichtungsschichten. Die Beschichtung ist bevorzugt als ein Stapel Beschichtungsschichten gemacht, bevorzugt als ein Stapel koplanarer Schichten angeordnet.
  • Die Stärke der Beschichtung wird bevorzugt normal zur Vorderseite bestimmt. Eine bevorzugte Beschichtung erzeugt eine Zone mit geringem Reflexionsgrad.
  • Eine bevorzugte Zone mit geringem Reflexionsgrad liegt über dem Bereich von 450 bis 650 nm. Der maximale Reflexionsgrad im Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt nicht mehr als 50 % des maximalen Reflexionsgrads im Bereich von 450 bis 650 nm für das unbeschichtete Substrat, bevorzugt nicht mehr als 40 %, eher bevorzugt nicht mehr als 30 %.
  • Der maximale Reflexionsgrad im Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt weniger als 5 %, bevorzugt weniger als 4 %, eher bevorzugt weniger als 3 %, eher bevorzugt weniger als 2 %, eher bevorzugt weniger als 1,5 %, eher bevorzugt weniger als 1,1 %.
  • Eine bevorzugte Zone mit geringem Reflexionsgrad deckt einen breiten Wellenlängenbereich ab. Bevorzugt gibt es eine Zone der Breite von wenigstens 175 nm, eher bevorzugt von wenigstens 200 nm, eher bevorzugt von wenigstens 225 nm, eher bevorzugt von wenigstens 250 nm, in dem der maximale Reflexionsgrad minus dem minimalen Reflexionsgrad weniger als 1 % beträgt.
  • Eine bevorzugte Zone mit geringem Reflexionsgrad ist eben. Der maximale Reflexionsgrad im Bereich von 450 bis 650 nm minus dem minimalen Reflexionsgrad im Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt weniger als 1,5 %, eher bevorzugt weniger als 1,0 %, eher bevorzugt weniger als 0,8 %.
  • Bevorzugte Beschichtungen sind amorph. Bevorzugte Beschichtungen bestehen aus amorphen Materialien. Bevorzugte Beschichtungen sind nichtkristallin. Bevorzugte Beschichtungen weisen keine Fernbereichsordnung auf. Bevorzugte Beschichtungen zeigen kein säulenförmiges Wachstum. Bevorzugte Beschichtungen zeigen kein poröses Wachstum. Bevorzugte Beschichtungen zeigen kein texturiertes Wachstum. Eine bevorzugte Beschichtung weist nicht mehr als 25 Vol.-%, bevorzugt nicht mehr als 10 Vol.-%, eher bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-% kristalline Anteile auf. In einem Aspekt dieser Ausführungsform enthält die Beschichtung kein kristallines Material. In einem Aspekt dieser Ausführungsform enthält die Beschichtung kein säulenförmiges Wachstum. In einem Aspekt dieser Ausführungsform enthält die Beschichtung kein poröses Wachstum. In einem Aspekt dieser Ausführungsform enthält die Beschichtung kein texturiertes Wachstum. Das Vorhandensein von säulenförmigem Wachstum und das Vorhandensein von texturiertem Wachstum werden jeweils bevorzugt durch Untersuchung einer Querschnitts-Schnittfläche unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops bestimmt. Das Vorhandensein von kristallinem Material wird bevorzugt durch Raman-Spektroskopie bestimmt.
  • Beschichtungsschichten
  • Die Beschichtung umfasst eine oder mehrere Beschichtungsschichten. Beschichtungsschichten sind bevorzugt in einem Stapel mit jeder Beschichtungsschicht parallel zur Vorderseite angeordnet.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist eine chemische Zusammensetzung auf, die sich entweder durch ihr Inneres nicht ändert oder die sich durch ihr Inneres gleichmäßig und kontinuierlich ändert, bevorzugt, die sich nicht durch ihr Inneres ändert. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist entweder eine homogene chemische Zusammensetzung oder eine sich gleichmäßig und kontinuierlich ändernde chemische Zusammensetzung auf, bevorzugt eine homogene chemische Zusammensetzung. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist eine chemische Zusammensetzung auf, in der der maximale lokale Massenanteil eines Elements weniger als 1,2 Mal der minimale lokale Massenanteil des Elements ist, bevorzugt weniger als 1,1, eher bevorzugt weniger als 1,05. Bevorzugt gilt dies für jedes Element.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist einen Brechungsindex auf, der sich entweder durch ihr Inneres nicht ändert oder der sich durch ihr Inneres gleichmäßig und kontinuierlich ändert, bevorzugt, der sich durch ihr Inneres nicht ändert. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist entweder einen homogenen Brechungsindex oder einen sich gleichmäßig und kontinuierlich ändernden Brechungsindex auf, bevorzugt einen homogenen Brechungsindex. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist einen maximalen lokalen Brechungsindex auf, der weniger als 1,2 Mal der minimale lokale Brechungsindex ist, bevorzugt weniger als 1,1, eher bevorzugt weniger als 1,05.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist eine konstante Stärke über ihre Querausdehnung auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist ein Verhältnis der geringsten Stärke zur größten Stärke im Bereich von 1:1 zu 1:1,1 auf, bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:1,05, eher bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:1,01.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Beschichtung eine oder mehrere Beschichtungsschichten der Gruppe A. Beschichtungsschichten der Gruppe A weisen einen Brechungsindex von wenigstens 1,7 auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe A weist einen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 2,60 auf, bevorzugt im Bereich von 1,80 bis 2,60, eher bevorzugt von 1,90 bis 2,50, eher bevorzugt von 1,95 bis 2,45. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe A weist einen Brechungsindex von wenigstens 1,80 auf, eher bevorzugt von wenigstens 1,90, eher bevorzugt von wenigstens 1,95. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe A weist einen Brechungsindex von bis zu 2,60 auf, bevorzugt von bis zu 2,50, eher bevorzugt von bis zu 2,45. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe A besteht aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: Si3N4, ZrO2, Ta2O5, HfO2, Nb2O5, TiO2, SnO2, Indiumzinnoxid, ZnO2, AlN, einem Mischoxid, das wenigstens eines davon umfasst, einem Mischnitrid, das wenigstens eines davon umfasst, und einem Mischoxinitrid, das wenigstens eines davon umfasst; bevorzugt aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus ZrO2, Ta2O5, HfO2, Nb2O5, TiO2 und einem Mischoxid, das wenigstens eines davon umfasst, besteht. In einem Aspekt dieser Ausführungsform besteht die Beschichtungsschicht aus ZrO2 oder HfO2, bevorzugt ZrO2. In einem Aspekt dieser Ausführungsform besteht die Beschichtungsschicht aus ZrO2, TiO2 oder Nb2O5, bevorzugt aus TiO2 oder Nb2O5. Bevorzugte Mischoxide sind TiO2/SiO2; Nb2O5/SiO2 und ZrO2/Y2O3. Ein bevorzugtes Mischnitrid ist Al-SiN. Ein bevorzugtes Mischoxinitrid ist AlSiON.
  • In einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff zwei oder mehr Schichten der Gruppe A, wobei wenigstens ein Paar der Schichten der Gruppe A aus unterschiedlichen Materialien ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff zwei oder mehr Schichten der Gruppe A, wobei alle Schichten der Gruppe A aus dem gleichen Material sind.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Beschichtung eine oder mehrere Beschichtungsschichten der Gruppe B. Beschichtungsschichten der Gruppe B weisen einen Brechungsindex von weniger als 1,7 auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe B weist einen Brechungsindex im Bereich von 1,37 bis 1,60 auf, bevorzugt von 1,37 bis 1,55, eher bevorzugt von 1,38 bis 1,50. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe B weist einen Brechungsindex von wenigstens 1,37 auf, bevorzugt von wenigstens 1,38. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe B weist einen Brechungsindex von bis zu 1,60 auf, bevorzugt von bis zu 1,55, eher bevorzugt von bis zu 1,50.
  • Eine bevorzugte Beschichtungsschicht der Gruppe B besteht aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: SiO2, MgF2 und einem Mischoxid, das SiO2 und ein weiteres Oxid umfasst, bevorzugt SiO2 oder MgF2. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 und Al2O3. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, eher bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, eher bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 bis zu 98 Gew.-%, eher bevorzugt bis zu 95 Gew.-%, eher bevorzugt bis zu 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst wenigstens 50 Gew.-% SiO2, eher bevorzugt wenigstens 60 Gew.-%, eher bevorzugt wenigstens 70 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid in diesem Kontext umfasst SiO2 im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, eher bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, eher bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-% und Al2O3 im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, eher bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-%, eher bevorzugt von 7 bis 30 Gew.-%.
  • In einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff zwei oder mehr Schichten der Gruppe B, wobei wenigstens ein Paar der Schichten der Gruppe B aus unterschiedlichen Materialien ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff zwei oder mehr Schichten der Gruppe B, wobei alle Schichten der Gruppe B aus dem gleichen Material sind.
  • In einigen der Ausführungsformen wird die Beschichtungsstruktur in Form von Zonen des Typs A und des Typs B beschrieben, wobei Zonen des Typs A einen höheren Brechungsindex und Zonen des Typs B einen geringeren Brechungsindex aufweisen. Sogenannte Nadelschichten, die einen Stärke von 5 nm oder weniger aufweisen, beeinflussen nicht das Wesen einer Zone als vom Typ A oder B. Zonen werden auf Basis von Beschichtungsschichten charakterisiert, die eine Stärke von über 5 nm aufweisen.
  • Sogenannte Nadelschichten können eine so geringe Stärke wie 1 nm aufweisen. Eine sogenannte Nadelschicht könnte so dünn wie eine atomare Monoschicht sein.
  • Schichtanordnungen
  • Einige bevorzugte Schichtanordnungen sind die folgenden:
    • S-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Die Beschichtungsschicht weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zone ist, wie woanders in diesem Dokument definiert wird.
    • S-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der beiden Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der drei Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-a-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der vier Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-A-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-b-a-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der fünf Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-A-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-a-b-a-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der sechs Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-A-B-A-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-b-a-b-a-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der sieben Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-B-A-B-A-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
    • S-a-b-a-b-a-b-a-b mit einem Substrat, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe A, gefolgt von einer Beschichtungsschicht der Gruppe B. Jede der acht Beschichtungsschichten weist eine Stärke von mehr als 5 nm auf. Optional sind weitere Schichten der Stärke 5 nm oder weniger vorhanden.
    • S-A-B-A-B-A-B-A-B mit einem Substrat, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B, gefolgt von einer Zone der Gruppe A, gefolgt von einer Zone der Gruppe B. Die Zonen sind, wie sie woanders in diesem Dokument definiert werden.
  • Kopplung und Entkopplung
  • Ein bevorzugtes Kopplungsmittel ist dazu geeignet, Licht in den optischen Schichtverbundwerkstoff einzubringen, bevorzugt zum Einbringen eines Bildes in den optischen Schichtverbundwerkstoff, bevorzugt ein überlagertes Bild. Ein bevorzugtes Entkopplungsmittel ist dazu geeignet, Licht aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff zu entfernen, bevorzugt zum Entfernen eines Bildes aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff, bevorzugt eines überlagerten Bildes.
  • In einer Ausführungsform wird ein Kopplungsmittel bereitgestellt, um ein überlagertes Bild in den optischen Schichtverbundwerkstoff einzubringen. In einer Ausführungsform wird ein Kopplungsmittel bereitgestellt, um ein Bild in den optischen Schichtverbundwerkstoff zur Querpropagation einzubringen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Entkopplungsmittel bereitgestellt, um ein überlagertes Bild aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff zu entfernen, bevorzugt aus der Rückseite. In einer Ausführungsform wird ein Entkopplungsmittel bereitgestellt, um ein Bild aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff zu entfernen, wobei sich das Bild in eine Querrichtung propagiert.
  • In einer Ausführungsform wird für das Bild der realen Welt kein Kopplungs- oder Entkopplungsmittel bereitgestellt.
  • In einer Ausführungsform wird ein Kopplungsmittel bereitgestellt, um Licht in den optischen Schichtverbundwerkstoff einzubringen.
    In einer Ausführungsform wird ein Entkopplungsmittel bereitgestellt, um Licht aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff zu entnehmen.
    Bevorzugte Kopplungsmittel sind ein Prisma oder ein Beugungsgitter.
  • Kopplungs- und Entkopplungsmittel können in den optischen Schichtverbundwerkstoff integriert sein oder außerhalb von ihm bereitgestellt werden, bevorzugt an ihm befestigt.
  • In einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff mehr Entkopplungsmittel als Kopplungsmittel.
  • In einer Ausführungsform wird Licht, das durch ein einziges Kopplungsmittel eingekoppelt wird, durch zwei oder mehr Entkopplungsmittel entkoppelt.
  • In einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbundwerkstoff zwei oder mehr Entkopplungsmittel, und jedes Entkopplungsmittel entspricht einem Pixel eines Bildes.
  • Ein Kopplungsmittel kann an der Vorderseite, der Seite oder der Rückseite des optischen Schichtverbundwerkstoffs vorhanden sein, bevorzugt an der Rückseite oder an der Seite.
  • Ein Entkopplungsmittel ist bevorzugt auf der Rückseite des optischen Schichtverbundwerkstoffs vorhanden.
  • Die Kopplung umfasst bevorzugt die Ablenkung von Licht um einen Winkel im Bereich von 30 bis 180°, bevorzugt im Bereich von 45 bis 180°, eher bevorzugt im Bereich von 90 bis 180°, eher bevorzugt im Bereich von 135 bis 180°. Die Kopplung umfasst bevorzugt die Ablenkung von Licht um einen Winkel von wenigstens 30°, bevorzugt wenigstens 45°, eher bevorzugt wenigstens 90°, eher bevorzugt wenigstens 135°.
  • Die Entkopplung umfasst bevorzugt die Ablenkung von Licht um einen Winkel im Bereich von 30 bis 180°, bevorzugt im Bereich von 45 bis 135°, eher bevorzugt im Bereich von 60 bis 120°, eher bevorzugt im Bereich von 70 bis 110°. Die Entkopplung umfasst bevorzugt die Ablenkung von Licht um einen Winkel von wenigstens 30°, bevorzugt wenigstens 45°, eher bevorzugt wenigstens 60°, eher bevorzugt wenigstens 70°. Die Entkopplung umfasst bevorzugt die Ablenkung von Licht um einen Winkel von bis zu 180°, bevorzugt bis zu 135°, eher bevorzugt bis zu 120°, eher bevorzugt bis zu 110°.
  • Verfahren
  • Der optische Schichtverbundwerkstoff kann durch irgendein Verfahren hergestellt werden, das einem Fachmann bekannt ist und das er für geeignet hält. Bevorzugte Verfahren umfassen die physikalische Gasphasenabscheidung. Die bevorzugte physikalische Gasphasenabscheidung ist Sputtern oder Bedampfen, bevorzugt Bedampfen. Eine bevorzugte physikalische Gasphasenabscheidung ist die oxidative physikalische Gasphasenabscheidung.
  • Der Prozess umfasst bevorzugt einen Reinigungsschritt, bevorzugt der Vorderseite. Ein bevorzugter Reinigungsschritt kann Ultraschall umfassen. Ein bevorzugter Reinigungsschritt kann Wasser, einen alkalischen Reiniger, bevorzugt mit einem pH-Wert im Bereich von 7,5 bis 9, oder einen pH-neutralen Reiniger, außer Wasser, beteiligen.
  • Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate im Bereich von 0,5 bis 10 Å/s abgeschieden, bevorzugt im Bereich von 0,75 bis 8 Å/s, eher bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Å/s. Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate von wenigstens 0,5 Å/s abgeschieden, bevorzugt mit wenigstens 0,75 Å/s, eher bevorzugt mit wenigstens 1 Å/s. Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate von bis zu 10 Å/s abgeschieden, bevorzugt mit bis zu 8 Å/s, eher bevorzugt mit bis zu 5 Å/s.
  • Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur im Bereich von 110 bis 250° C durchgeführt, eher bevorzugt im Bereich von 120 bis 230° C, eher bevorzugt im Bereich von 140 bis 210° C. Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur von wenigstens 110° C durchgeführt, eher bevorzugt wenigstens 120° C, eher bevorzugt wenigstens 140° C. Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur von bis zu 250° C durchgeführt, eher bevorzugt bis zu 230° C, eher bevorzugt bis zu 210° C.
  • Im Fall von Polymersubstraten werden niedrigere Abscheidungsbereiche bevorzugt, wie zum Beispiel von 100 bis 150° C.
  • Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt unter einem Druck von weniger als 1 × 10-2 Pa durchgeführt, eher bevorzugt weniger als 5 × 10-3 Pa, eher bevorzugt weniger als 3 × 10-3 Pa.
  • Vorrichtung
  • Ein Beitrag, um wenigstens eines der oben beschriebenen Ziele zu erreichen, wird durch eine Vorrichtung geleistet, die einen oder mehrere optische Schichtverbundwerkstoff gemäß der Erfindung umfasst.
  • Eine Vorrichtung kann zwei oder mehr optische Schichtverbundwerkstoffe gemäß der Erfindung umfassen. Die optischen Schichtverbundwerkstoffe sind bevorzugt beabstandet. Ein bevorzugter Zwischenraum liegt im Bereich von 600 nm bis 1 mm, bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 500 µm, eher bevorzugt im Bereich von 50 µm bis 400 nm. Ein bevorzugter Zwischenraum beträgt wenigstens 600 nm, bevorzugt wenigstens 5 µm, eher bevorzugt wenigstens 50 µm. Ein bevorzugter Zwischenraum beträgt bis zu 1 mm, bevorzugt bis zu 500 µm, eher bevorzugt bis zu 400 nm. In einer Vorrichtung, die zwei oder mehr optische Schichtverbundwerkstoffe umfasst, können die optischen Schichtverbundwerkstoffe für unterschiedliche Wellenlängen des Lichts angepasst und angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform werden drei optische Schichtverbundwerkstoffe zur Propagation von rotem, grünem bzw. blauem Licht bereitgestellt. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird ein optischer Schichtverbundwerkstoff zur Propagation von Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 564 bis 580 nm bereitgestellt. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird ein optischer Schichtverbundwerkstoff zur Propagation von Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 534 bis 545 nm bereitgestellt. In einem Aspekt dieser Ausführungsform wird ein optischer Schichtverbundwerkstoff zur Propagation von Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 420 bis 440 nm bereitgestellt.
  • Die Vorrichtung umfasst bevorzugt einen Projektor zum Projizieren eines Bildes in den optischen Schichtverbundwerkstoff über ein Kopplungsmittel.
  • Optische Verluste auf gleicher Ebene
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen des optischen Verlusts auf gleicher Ebene durch die Zielfläche. Das Verfahren umfasst bevorzugt, Licht durch das Ziel laufen zu lassen und die Intensität des gestreuten Lichts zu messen, bevorzugt an einer Position, die senkrecht vom Weg des Lichts durch die Zielfläche verschoben ist. Das Verfahren umfasst bevorzugt, ein exponentielles Abklingen an die Intensität des gestreuten Lichts in Bezug auf die Weglänge durch die Zielfläche zu fitten. Eine Lichtfalle befindet sich bevorzugt am Ende der Weglänge durch die Zielfläche.
  • Ein Beitrag, um wenigstens eines der oben beschriebenen Ziele zu erreichen, wird durch einen Prozess zum Auswählen eines optischen Schichtverbundwerkstoffs geleistet, der die folgenden Schritte umfasst:
    1. a. Bereitstellen von zwei oder mehr optischen Schichtverbundwerkstoffen
    2. b. Bestimmen des optischen Verlusts auf gleicher Ebene der optischen Schichtverbundwerkstoffe gemäß des hier beschriebenen Verfahren s
    3. c. Auswählen eines oder mehrerer der optischen Schichtverbundwerkstoffe.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt mittels nicht einschränkender Figuren beispielhaft gezeigt.
    • Die 1 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Substrat und 4 Beschichtungsschichten.
    • Die 2 zeigt ein Substrat, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
    • Die 3 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit seitlicher Einkopplung eines überlagerten Bildes.
    • Die 4 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit rückseitiger Einkopplung eines überlagerten Bildes.
    • Die 5 zeigt eine AR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Die 6 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer 4-Schicht-Beschichtung.
    • Die 7 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer 6-Schicht-Beschichtung.
    • Die 8 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Beschichtung, die sogenannte Nadelschichten umfasst.
    • Die 9 zeigt eine Vorrichtung, die drei optische Schichtverbundwerkstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, die in einem Stapel angeordnet sind.
    • Die 10 zeigt eine Anordnung zum Bestimmen des optischen Verlusts auf gleicher Ebene einer Zielfläche.
    • Die 11 zeigt ein beispielhaftes Tiefenprofil eines positiven Ions im ToF-SIMS-Prüfverfahren.
    • Die 12 zeigt beispielhafte Reflexionsdaten mit einem numerischen Fit gemäß dem Reflexionsgradprüfverfahren.
  • Die 1 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Substrat und 4 Beschichtungsschichten. Der optische Schichtverbundwerkstoff 100 umfasst ein Substrat 101 mit einer Vorderseite und einer Rückseite. Die Richtung 107 geht von der Vorderseite aus, und die Richtung 106 geht von der Rückseite aus. Auf der Vorderseite ist eine Beschichtung aufgebracht, die aus einer ersten Beschichtungsschicht 102, einer zweiten Beschichtungsschicht 103, einer dritten Beschichtungsschicht 104 und einer vierten Beschichtungsschicht 105 besteht.
  • Die 2 zeigt ein Substrat, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Das Substrat 101 weist eine Vorderseite 604 und eine Rückseite 605 auf. Die Richtung 107 geht von der Vorderseite 604 aus und ist senkrecht zu ihr. Die Richtung 106 geht von der Rückseite 605 aus und ist senkrecht zu ihr. Das Substrat weist eine Länge 602 und eine Breite 601 auf, die jeweils parallel zur Vorderseite sind. Das Substrat weist eine Stärke 603 auf, die senkrecht zur Vorderseite 604 bestimmt wird.
  • Die 3 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit seitlicher Einkopplung eines überlagerten Bildes. Der optische Schichtverbundwerkstoff weist ein Substrat 101 mit einer Vorderseite und einer Rückseite auf. Auf der Vorderseite des Substrats 101 ist eine Beschichtung 201 aufgebracht. Ein Bild 204 der realen Welt tritt durch die Vorderseite in den optischen Schichtverbundwerkstoff ein, durchtritt die Beschichtung 201 und das Substrat 101, um zur Rückseite hinauszulaufen. Ein überlagertes Bild 203 wird in einem Projektor 202 generiert, der auf der Seite des optischen Schichtverbundwerkstoffs positioniert ist, und läuft quer zur Vorderseite durch den optischen Schichtverbundwerkstoff, um dann durch die Rückseite auszutreten. Das Bild 204 der realen Welt und das überlagerte Bild 203 werden beide von einem Betrachter gesehen, der sich hinter der Rückseite befindet. In einer Variante kann die Beschichtung 201 auf der Rückseite statt auf der Vorderseite aufgebracht sein. In einer Variante sind die Beschichtungen 201 sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite aufgebracht. Nicht gezeigt werden Entkopplungsmittel auf der Rückseite, zum Beispiel Beugungsgitter. Wenn eine Beschichtung auf der Rückseite vorhanden ist, befinden sich die Entkopplungsmittel bevorzugt zwischen dem Substrat und der Beschichtung.
  • Die 4 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit rückseitiger Einkopplung eines überlagerten Bildes. Der optische Schichtverbundwerkstoff weist ein Substrat 101 mit einer Vorderseite und einer Rückseite auf. Auf der Vorderseite des Substrats 101 ist eine Beschichtung 201 aufgebracht. Ein Bild 204 der realen Welt tritt durch die Vorderseite in den optischen Schichtverbundwerkstoff ein, durchtritt die Beschichtung 201 und das Substrat 101, um zur Rückseite hinauszulaufen. Ein überlagertes Bild 203 wird in einem Projektor 202 generiert, der auf der Rückseite des optischen Schichtverbundwerkstoffs positioniert ist, und läuft quer zur Vorderseite durch den optischen Schichtverbundwerkstoff, um dann durch die Rückseite auszutreten. Das Bild 204 der realen Welt und das überlagerte Bild 203 werden beide von einem Betrachter gesehen, der sich hinter der Rückseite befindet. In einer Variante kann die Beschichtung 201 auf der Rückseite statt auf der Vorderseite aufgebracht sein.
  • In einer Variante sind die Beschichtungen 201 sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite aufgebracht. Nicht gezeigt werden Entkopplungsmittel auf der Rückseite, zum Beispiel Beugungsgitter. Wenn eine Beschichtung auf der Rückseite vorhanden ist, befinden sich die Entkopplungsmittel bevorzugt zwischen dem Substrat und der Beschichtung.
  • Die 5 zeigt eine AR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Brillensatz/Schirmblende weist einen Bildschirm 301 auf, der den optischen Schichtverbundwerkstoff der Erfindung umfasst. Ein Bild 204 der realen Welt durchdringt den Bildschirm 301 von der Vorderseite, um die Rückseite zu erreichen. Ein überlagertes Bild 203 wird von einem Projektor 202, der sich hinter dem Bildschirm 301 befindet, projiziert. Das überlagerte Bild 203 breitet sich innerhalb der Ebene des Bildschirms 301 aus und tritt aus seiner Rückseite aus. Sowohl das Bild 204 der realen Welt als auch das überlagerte Bild 203 werden hinter der Rückseite empfangen.
  • Die 6 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer 4-Schicht-Beschichtung. Der optische Schichtverbundwerkstoff weist ein Substrat 101 mit einer Vorderseite, die in der grafischen Darstellung nach oben gerichtet ist, und einer entgegengesetzten Rückseite auf. Auf der Vorderseite sind der Reihe nach eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex, eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex und eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht. In diesem Fall ist die abschließende Schicht 402 dicker als die anderen Schichten. Aus einer anderen Perspektive ist die abschließende Schicht 402 dicker als die vorhergehende Schicht 401. Jede der Schichten 401 oder 402 in diesem Fall ist dicker als 5 nm. Optional könnten sich weitere Nadelschichten, die eine Stärke von 5 nm oder weniger aufweisen, zwischen oder innerhalb der Schichten befinden. Die 6 kann auch einen optischen Schichtverbundwerkstoff zeigten, der Zonen 401 mit hohem Brechungsindex des Typs A und Zonen 402 mit niedrigem Brechungsindex des Typs B umfasst.
  • Die 7 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer 6-Schicht-Beschichtung. Der optische Schichtverbundwerkstoff weist ein Substrat 101 mit einer Vorderseite, die in der grafischen Darstellung nach oben gerichtet ist, und einer entgegengesetzten Rückseite auf. Auf der Vorderseite sind der Reihe nach eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex, eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex, eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex und eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht. In diesem Fall ist die abschließende Schicht 402 dicker als die anderen Schichten. Jede der Schichten 401 oder 402 in diesem Fall ist dicker als 5 nm. Optional könnten sich weitere Nadelschichten, die eine Stärke von 5 nm oder weniger aufweisen, zwischen oder innerhalb der Schichten befinden. Die 7 kann auch einen optischen Schichtverbundwerkstoff zeigten, der Zonen 401 mit hohem Brechungsindex des Typs A und Zonen 402 mit niedrigem Brechungsindex des Typs B umfasst.
  • Die 8 zeigt einen optischen Schichtverbundwerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Beschichtung, die sogenannte Nadelschichten umfasst. Der optische Schichtverbundwerkstoff weist ein Substrat 101 mit einer Vorderseite, die in der grafischen Darstellung nach oben gerichtet ist, und einer entgegengesetzten Rückseite auf. Auf der Vorderseite sind der Reihe nach eine Nadelschicht 404, die einen niedrigen Brechungsindex aufweist, eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex, eine Schicht 401 mit hohem Brechungsindex, die in sich eine Nadelschicht 405 mit niedrigem Brechungsindex aufweist, eine Schicht 402 mit niedrigem Brechungsindex und abschließend eine Nadelschicht 403 mit einem hohen Brechungsindex aufgebracht. Die 8 kann auch einen optischen Schichtverbundwerkstoff zeigten, der Zonen 401 mit hohem Brechungsindex des Typs A und Zonen 402 mit niedrigem Brechungsindex des Typs B umfasst.
  • Die 9 zeigt eine Vorrichtung, die drei optische Schichtverbundwerkstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, die in einem Stapel angeordnet sind. Die optischen Schichtverbundwerkstoffe 501 sind parallel ausgerichtet, sind als ein Stapel überlappend, wobei ihre Vorderseiten in die gleiche Richtung weisen. Die optischen Schichtverbundwerkstoffe 501 sind durch Abstandshalter 502 beabstandet, um dazwischen einen Luftspalt zu lassen. Ein Bild 204 der realen Welt dringt durch die optischen Schichtverbundwerkstoffe, wobei es sequentiell durch die Rückseite des letzten davon austritt. Ein separater Projektor 202 bringt ein überlagertes Bild 203 in jeden der optischen Schichtverbundwerkstoffe ein. In jedem Fall tritt das überlagerte Bild 203 durch die Rückseite aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff aus und verbindet sich mit dem Bild der realen Welt hinter den Rückseiten, so dass sich die Augmented Reality ergibt.
  • Die 10 zeigt eine Anordnung zum Bestimmen des optischen Verlusts auf gleicher Ebene einer Zielfläche. Die Zielfläche 804 hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 20 cm. Licht wird auf die Zielfläche 804 aus einem lichtleitenden Abbild 801 eingebracht und folgt einem Weg 802 durch die Zielfläche 804. Auf der entgegengesetzten Seite der Zielfläche 804 befindet sich eine Lichtfalle 803. Die Intensität des gestreuten Lichts wird unter Verwendung einer Kamera gemessen, die sich 50 cm über dem geometrischen Zentrum der Zielfläche befindet.
  • Die 11 zeigt ein beispielhaftes Tiefenprofil eines positiven Ions bei dem ToF-SIMS-Prüfverfahren. Diese Daten gelten für einen Prüfkörper mit der folgenden Beschichtung: 14 nm TiO2, 32 nm SiO2, 124 nm TiO2, 100 nm SiO2.
  • Die 12 zeigt beispielhafte Reflexionsdaten mit einem numerischen Fit gemäß dem Reflexionsgradprüfverfahren. Diese Daten gelten für einen Prüfkörper mit der folgenden Beschichtung: 14 nm TiO2, 32 nm SiO2, 124 nm TiO2, 100 nm SiO2.
  • Prüfverfahren
  • Wenn nicht anders angegeben, werden alle Prüfverfahren bei einer Temperatur von 25° C und einem Druck von 101 325 Pa durchgeführt. Wenn nicht anders angegeben, erfolgen optische Messungen unter Verwendung einer Quelle mit 550 nm Wellenlänge.
  • Biegung (Englisch: bow)
  • Die Biegung wird gemäß ASTM F534 gemessen.
  • Verwerfung (Englisch: warp)
  • Die Verwerfung wird gemäß ASTM F657 gemessen.
  • Optischer Verlust auf gleicher Ebene
  • Das Zielsubstrat oder der optische Schichtverbundwerkstoff werden als eine kreisförmige Scheibe mit dem Durchmesser 15 cm bereitgestellt. Im Fall des optischen Schichtverbundwerkstoffs ist die Vorderseite (mit der Beschichtung) nach oben gerichtet. Eine Lichtleitfaser mit einer numerischen Öffnung von 0,15 ist zum Einbringen von Licht in die Zielfläche angeordnet, indem eine ebene Fläche von 3 mm auf einer Seite der Zielfläche poliert wird und die Auslassoberfläche der Faser parallel dazu und in physischem Kontakt damit angeordnet wird. Ein aus der folgenden Liste ausgewähltes Immersionsöl wird zwischen der Faser und der Zielfläche aufgebracht: Cargille Labs Serie A (1,460 ≤ n ≤ 1,640), Cargille Labs Serie B (1,642 ≤ n ≤ 1,700), Cargille Labs Serie M (1,705 ≤ n ≤ 1,800), Cargille Labs Serie H (1,81 ≤ n ≤ 2,00), Cargille Labs Serie EH (2,01 ≤ n ≤ 2,11), Cargille Labs Serie FH (2,12 ≤ n ≤ 2,21), Cargille Labs Serie GH (2,22 ≤ n ≤ 2,31). Das Immersionsöl, das den Brechungsindex aufweist, der dem der Zielfläche am nächsten kommt, wird ausgewählt. Das Licht aus der Faser wird in Richtung des geometrischen Mittelpunkts der Zielfläche eingebracht und bewegt sich durch die Zielfläche zur entgegengesetzten Seite fort. Die Streuung wird durch die numerische Öffnung von 0,15 bestimmt. Eine Lichtfalle ist auf der entgegengesetzten Seite angeordnet, um die Reflexion zu reduzieren. Eine CCD- (ladungsgekoppelte Bildwandler-) Kamera befindet sich 50 cm über dem geometrischen Mittelpunkt der Zielfläche, in Richtung der Zielfläche gerichtet. Die Kamera nimmt ein Graustufenbild der Zielfläche auf. Die Intensität des gestreuten Lichts wird bei Intervallen von 0,8 cm entlang der Linie zwischen dem Punkt des Einbringens und der entgegengesetzten Seite gemessen. Die Intensität des gestreuten Lichts wird an eine exponentielle Abklingkurve gefittet, normalisiert und der Wert auf der entgegengesetzten Seite extrapoliert, damit sich der optische Verlust auf gleicher Ebene ergibt. Wenn nicht anders angegeben, wird der optische Verlust auf gleicher Ebene unter Verwendung einer Lichtquelle mit 450 nm Wellenlänge gemessen.
  • Die Vorrichtung wird durch Messen des Fotostroms unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel im Mittelpunkt der Zielfläche kalibriert. Der Bildverarbeitungsalgorithmus generiert eine kreisförmige Zone der gleichen Größe und Position wie die Eintrittsöffnung der Kugel. Das Graustufensignal innerhalb dieser Zone wird kumuliert, um das Graustufensignal der Kamera auf die radiometrische Welt zu kalibrieren.
  • Schichtstärke und chemische Zusammensetzung
  • Die Schichtstärke und die chemische Zusammensetzung eines optischen Schichtverbundwerkstoffs werden unter Verwendung einer Kombination von Time of Flight-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) zum Bestimmen der Schichtanordnung und Reflexionsmesstechnik zum Bestimmen der Schichtstärken bestimmt. Die Oberfläche wird zuerst unter Verwendung von Isopropanol und entionisiertem Wasser gereinigt. Im Anschluss an die Reinigung werden Reinraumbedingungen verwendet, um Kontaminierung des Prüfkörpers zu vermeiden. Die ToF-SIMS-Messung wird an dem gereinigten Prüfkörper durchgeführt. ToF-SIMS-Tiefenprofilierungen wurden unter Verwendung eines von der ION-TOF GmbH erhältlichen TOF-SIMS IV-100 durchgeführt, ausgestattet mit 25 keV Ga+-Primärionen. Positiv und negativ geladene Ionen wurden in zwei aufeinanderfolgenden Analyseschritten analysiert. Die Analyse der positiv geladenen Ionen wurde auf einer Fläche von 50 × 50 µm2 mit einem Primärionenstrom von 2,0 pA durchgeführt. Die Sputter-Behandlung wurde im Wechselmodus durch einen O2-Sputter-Ionenstrahler für positive Ionendetektion auf einer Fläche von 300 × 300 µm2 mit einer Energie von 1,0 keV und einem Sputter-Strom von 350 nA durchgeführt. Zur Ladungskompensation wurde ein Flutelektrodensystem verwendet. Die Analyse der negativ geladenen Ionen wurde auf einer Fläche von 50 × 50 µm2 mit einem Primärionenstrom von 1,0 pA durchgeführt. Die Sputter-Behandlung wurde im Wechselmodus durch einen Cs+-Sputter-Ionenstrahler für negative Ionendetektion auf einer Fläche von 300 × 300 µm2 mit einer Energie von 0,5 keV und einem Sputter-Strom von 40 nA durchgeführt. Zur Ladungskompensation wurde ein Flutelektrodensystem verwendet. Zur Datenverarbeitung wurde die Software SurfaceLab 6.7 verwendet. Ein beispielhaftes Kurvenbild für den Fall eines 4-Schicht-SiO2/TiO2-Systems wird in der 11 gezeigt.
  • Sobald die Schichtidentitäten und -abfolge unter Verwendung von ToF-SIMS bestimmt worden sind, werden die Schichtstärken unter Verwendung des Oberflächenreflexionsgrads bestimmt. Zuerst wird die unbeschichtete Rückseitenoberfläche des Prüfkörpers unter Verwendung von Sandpapier aufgeraut, um ein milchiges Aussehen auf der Rückseite zu erreichen, um spiegelnde Rückseitenreflexion zu vermeiden. Ein schwarzer Permanentmarker vom Typ „Edding 8750“ wird dann verwendet, um die Rückseite zu schwärzen. Die Reflexionsgradmessung wird unter Verwendung des Reflektometers Lambda900 von Perkin Elmer durchgeführt. Das Werkzeug misst die gerichtete Reflexion über der Wellenlänge. Ein Spektrum wird über den Bereich 400 bis 700 nm gemessen. Ein Satz von Stärke- und Brechungsindexwerten für die einzelnen Schichten wird an die gemessene Reflexionskurve unter Verwendung der optischen Design-Software TFCalc gefittet. Ein beispielhaftes Kurvenbild für den Fall eines 4-Schicht-SiO2/TiO2-Systems wird in der 12 gezeigt.
  • Brechungsindex
  • Der Brechungsindex wird durch Ellipsometrie gemessen. Zuerst wird die unbeschichtete Rückseitenoberfläche des Prüfkörpers unter Verwendung von Sandpapier aufgeraut, um ein mi Ichiges Aussehen auf der Rückseite zu erreichen, um spiegelnde Rückseitenreflexion zu vermeiden. Ein schwarzer Permanentmarker vom Typ „Edding 8750“ wird dann verwendet, um die Rückseite zu schwärzen. Die Messung wird mit einem Woollam M-2000 unter mehreren Einfallswinkeln durchgeführt: 60°, 65° und 70°. Die Modellierung der SiO2-Schichten erfolgte unter Verwendung des Streuungsmodells nach „Sellmeier“, die Modellierung der TiO2-Schichten erfolgte unter Verwendung des Streuungsmodells nach „Cody-Lorentz“. Die Substratdaten wurden aus der Datenbank entnommen.
  • Rauheit
  • Die Oberflächenrauheit wird unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops, Modell DI Nanoscope D3100-S1, von Digital Instruments gemessen. Eine Fläche des Prüfkörpers von 2 µm mal 2 µm wird im Tapping-Modus gescannt, wobei die Fläche mit 256 Zeilen je Bild und 256 Punkten pro Zeile gescannt wird. Die Scan-Rate beträgt 0,7 Hz. Der Ausleger weist eine Spitze mit einem Spitzenradius von ≤ 10 nm auf. Die Topografie des Prüfkörpers wird gemessen, indem die Änderung der Amplitude des oszillierenden Auslegers gemessen wird, wenn die Oberfläche gescannt wird. Die Rohdaten werden durch ein Zeilenfitten unter Verwendung eines Polynomfit 3. Ordnung ausgeglichen. Der quadratische Mittelwert der Rauheit Rrms wird durch die Software von AFM unter Verwendung der Formel R r m s = 1 n i = 1 n y i 2
    Figure DE102019211250A1_0005
    berechnet, wobei n = 256 * 256 = 65536 und yi der Höhenwert an jeder der 65536 gemessenen Positionen ist.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt mittels nicht einschränkender Beispiele beispielhaft gezeigt.
  • Beispiel 1
  • Optische Schichtverbundwerkstoffe mit einer Beschichtung von einer Schicht (Tabelle 2), zwei Schichten (Tabellen 3), drei Schichten (Tabellen 4), vier Schichten (Tabelle 5), fünf Schichten (Tabelle 6), sechs Schichten (Tabelle 7), sieben Schichten (Tabelle 8) oder acht Schichten (Tabelle 9) wurden wie folgt hergestellt: Zuerst wurde ein 300 µm starker kreisförmiger Wafer des Durchmessers 150 mm bereitgestellt. Das Material entspricht der Tabelle und ist von der Schott AG erhältlich. Eine Vorderseite des Wafers wurde in einem Bad von entionisiertem Wasser bei 40° C mit Ultraschall bei 130 kHz für 200 Sekunden gereinigt. Der Wafer wurde dann mit Luft bei 60° C für 500 Sekunden getrocknet. Es wurde eine Oberfläche, die fast gänzlich frei von Verunreinigungspartikeln war, erreicht. Der Wafer wurde auf der Bedampfungskuppel in der Vakuumkammer eines Leybold APS 1104 montiert, und die Bedampfungsmaschine wurde mit den geeigneten Beschichtungsmaterialien aufgeladen. Der Druck der Vakuumkammer wurde auf 1 × 10-3 Pa gesenkt. Die Schichten gemäß der Tabelle 1 wurden bei einer Rate von 2,5 Å/s mit einer Ionenenergie von 60 eV abgeschieden. Die Brechungsindizes für die Schichtmaterialien sind in der Tabelle 1 angegeben. Für jedes Beispiel wurde bewertet, ob es ein Sichtfeldhindernis gab, und das Reflexionsvermögen wurde bestimmt. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 10 gezeigt. Tabelle 1
    Material n @450 nm n @550 nm n @650 nm
    SiO2 1,463 1,460 1,450
    MgF2 1,382 1,379 1,377
    N-SF1 1,744 1,723 1,711
    N-SF6 1,841 1,812 1,797
    N-SF66 1,974 1,932 1,911
    Si3N4 2,079 2,050 2,037
    ZrO2 2,197 2,160 2,149
    Ta2O5 2,183 2,141 2,117
    HfO2 2,140 2,117 2,104
    Nb2O5 2,452 2,360 2,316
    TiO2 2,518 2,410 2,370
    P-SF68 2,060 2,015 1,993
    MX1 2,130 2,065 2,030
    *MX1: TiO2/SiO2 gemischt zu 60/40
    Figure DE102019211250A1_0006
    Figure DE102019211250A1_0007
    Figure DE102019211250A1_0008
    Figure DE102019211250A1_0009
    Figure DE102019211250A1_0010
    Figure DE102019211250A1_0011
    Figure DE102019211250A1_0012
    Figure DE102019211250A1_0013
    Figure DE102019211250A1_0014
    Figure DE102019211250A1_0015
    Figure DE102019211250A1_0016
    Figure DE102019211250A1_0017
    Figure DE102019211250A1_0018
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Optischer Schichtverbundwerkstoff
    101
    Substrat
    102
    Erste Beschichtungsschicht
    103
    Zweite Beschichtungsschicht
    104
    Dritte Beschichtungsschicht
    105
    Vierte Beschichtungsschicht
    106
    Rückwärtsrichtung
    107
    Vorwärtsrichtung
    201
    Beschichtung
    202
    Projektor
    203
    Überlagertes Bild
    204
    Bild der realen Welt
    301
    Bildschirm
    401
    Schicht mit hohem Brechungsindex
    402
    Schicht mit niedrigem Brechungsindex
    403
    Nadelschicht mit hohem Brechungsindex
    404
    Nadelschicht mit niedrigem Brechungsindex
    405
    Nadelschicht mit niedrigem Brechungsindex
    501
    Optischer Schichtverbundwerkstoff
    502
    Abstandshalter
    601
    Breite
    602
    Länge
    603
    Stärke
    604
    Vorderseite
    605
    Rückseite
    801
    Lichtleitfaser
    802
    Lichtweg
    803
    Lichtfalle
    804
    Zielfläche
    805
    Kamera
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007022048 A1 [0114]

Claims (15)

  1. Optischer Schichtverbundwerkstoff, der Folgendes umfasst: i.) ein Substrat mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einer Stärke ds zwischen der Vorderseite und der Rückseite und einem Brechungsindex ns, ii.) eine Beschichtung, die auf der Vorderseite aufgebracht wird, wobei die Beschichtung eine oder mehrere Beschichtungsschichten umfasst, wobei für wenigstens eine Wellenlänge λg im Bereich von 390 nm bis 700 nm die Beschichtung das folgende Kriterium erfüllt: D. entweder iii.) nc < ns oder iv.) n c > n s  und  d c < k n c 2 n s 2 arctan n s 2 1 n c 2 n s 2
    Figure DE102019211250A1_0019
    wobei nc der mittlere Brechungsindex der Beschichtungsschichten, gewichtet nach der Stärke, ist; wobei dc die Gesamtstärke der Beschichtung ist; wobei die Stärken in einer zur Vorderseite senkrechten Richtung bestimmt werden; wobei k = λg/4π.
  2. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Gruppe A aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,7 und eine Gruppe B aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten mit einem Brechungsindex unter 1,7 umfasst.
  3. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat einen Brechungsindex von 1,6 oder mehr aufweist.
  4. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines oder mehrere von Folgenden erfüllt werden: i.) Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm; ii.) Ein Krümmungsradius größer als 600 mm; iii.)Ein optischer Verlust auf gleicher Ebene, der senkrecht zur Vorderseite gemessen wird, von höchstens 20 %; iv.) Eine Oberflächenrauheit des Substrats von weniger als 5 nm; v.) Eine Oberflächenrauheit der Beschichtung von weniger als 5 nm; vi.) Eine Gesamtstärkenabweichung von weniger als 5 µm; vii.) Eine maximale lokale Stärkenabweichung über 75 % der Vorderseite von weniger als 5 µm; viii.) Eine Verwerfung (Englisch: warp) von weniger als 350 µm; ix.) Eine Biegung (Englisch: bow) von weniger als 300 µm.
  5. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 2,60 umfasst.
  6. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,37 bis 1,60 umfasst.
  7. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat aus Glas, Polymer, Optokeramiken oder Kristallen ausgewählt wird.
  8. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Mittel zur Lichteinkopplung in den oder zur Lichtentkopplung aus dem optischen Schichtverbundwerkstoff umfasst.
  9. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Schichtverbundwerkstoff ein Wafer ist.
  10. Optischer Schichtverbundwerkstoff nach Anspruch 9, wobei eines oder mehrere oder alle der folgenden Kriterien erfüllt werden: i.) Die Vorderseite weist eine Oberflächenfläche im Bereich von 0,010 bis 0,500 m2 auf; ii.) Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm; iii.)Die Stärke ds liegt im Bereich von 10 bis 1500 µm; iv.) Ein Krümmungsradius größer als 600 mm; v.) Ein optischer Verlust auf gleicher Ebene, der senkrecht zur Vorderseite gemessen wird, von höchstens 20 %; vi.) Eine Oberflächenrauheit des Substrats von weniger als 5 nm; vii.) Eine Oberflächenrauheit der Beschichtung von weniger als 5 nm; viii.) Eine Gesamtstärkenabweichung von weniger als 5 µm; ix.) Eine maximale lokale Stärkenabweichung über 75 % der Vorderseite von weniger als 5 µm; x.) Eine Verwerfung von weniger als 350 µm; xi.) Eine Biegung von weniger als 300 µm; xii.) Eine kreisförmige Form.
  11. Vorrichtung, die einen oder mehrere Schichtverbundwerkstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, die eine Gruppierung von x Schichtverbundwerkstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, wobei x eine ganze Zahl von wenigstens 2 ist; wobei die x Schichtverbundwerkstoffe in einem Stapel angeordnet sind, ihre Vorderseiten parallel und in der gleichen Richtung orientiert sind, und wobei eine Abstandshalterzone aus einem Material mit einem Brechungsindex unter 1,3 zwischen jeder Paarung einer Vorderseite mit einer benachbarten Rückseite vorhanden ist.
  13. Prozess zum Herstellen eines optischen Schichtverbundwerkstoffs, der die folgenden Prozessschritte umfasst: iii.)Ein Substrat mit einer Vorderseite und einer Rückseite bereitzustellen; iv.) Eine oder mehrere Beschichtungsschichten auf der Vorderseite durch physikalische Gasphasenabscheidung aufzubringen.
  14. Prozess zur Herstellung einer Augmented-Reality-Vorrichtung, der die folgenden Schritte umfasst: i.) Einen Wafer nach Anspruch 9 oder 10 bereitzustellen; ii.) Die Oberflächenfläche der Vorderseite zu reduzieren, um einen Abschnitt zu erhalten; iii.)Den Abschnitt als einen Anzeigeschirm in der Augmented-Reality-Vorrichtung bereitzustellen.
  15. Verwendung eines optischen Schichtverbundwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Augmented-Reality-Vorrichtung.
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