DE102020212063A1

DE102020212063A1 - Optischer schichtverbund mit einem reduzierten inhalt von hochbrechenden schichten und dessen anwendung bei augmented reality

Info

Publication number: DE102020212063A1
Application number: DE102020212063.3A
Authority: DE
Inventors: Kurt Nattermann; Jens Ulrich Thomas; Frank-Thomas Lentes; Thorsten Damm; Peter Nass
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-04-01
Also published as: US20210149090A1; US11609363B2; EP3798687A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen optischen Schichtverbund, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung für erweiterte Realität (Augmented Reality). Insbesondere betrifft die Erfindung einen optischen Schichtverbund und einen Prozess für dessen Präparierung, eine Vorrichtung, die den optischen Schichtverbund umfasst, und einen Prozess für dessen Herstellung und die Verwendung eines optischen Schichtverbunds in einer Vorrichtung für erweiterte Realität.Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Schichtverbund, der Folgendes umfasst:a. ein Substrat mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche,b. eine Beschichtung, die Folgendes umfasst:i. eine Schicht der Art T, undii. eine Region der Art C, die eine oder mehrere Schichten der Art C umfasst; wobei das Substrat Folgendes aufweist:i. eine Dicke tGim Bereich von 0,2 bis 1,2 mm;ii. einen Brechungsindex nGbei einer Wellenlänge λ im Bereich von 1,6 bis 2,4; undiii. einen optischen Absorptionskoeffizienten KGbei der Wellenlänge λ von weniger als 10 cm-1; wobei die Schichten der Art C jeweils und unabhängig Folgendes aufweisen:i. eine Dicke tc im Bereich von 9 bis 250 nm;ii. einen Brechungsindex nc bei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 2,43; undiii. einen optischen Absorptionskoeffizienten Kc bei der Wellenlänge λ vonweniger als 106cm-1; wobei mindestens eine Schicht der Art C Folgendes aufweist:i. einen optischen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge λ von mindestens 100 cm-1; wobei die Schicht der Art T Folgendes aufweist:ii. eine Dicke tTim Bereich von 50 bis 300 nm;iii. einen Brechungsindex nTbei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 1,96; undiv. einen optischen Absorptionskoeffizienten KTvon weniger als 80 cm-1; wobei die Region der Art C und die Schicht der Art T jeweils über eine Fläche des Substrats übergelegt sind, mit der Region der Art C weiter von dem Substrat weg als die Schicht der Art T;wobei λ im Bereich von 430 bis 670 nm liegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen optischen Schichtverbund, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung für erweiterte Realität (Augmented Reality) oder einer Vorrichtung für virtuelle Realität. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen optischen Schichtverbund und einen Prozess für dessen Präparierung, eine Vorrichtung, die den optischen Schichtverbund umfasst, und einen Prozess für dessen Herstellung und die Verwendung eines optischen Schichtverbunds in einer Vorrichtung für erweiterte Realität.
Hintergrund
Erweiterte Realität (Augmented Reality) und virtuelle Realität (Virtual Reality) begründen ein hochaktives technologisches Gebiet, das eine Spanne von Nutzungsgebieten bedient, wie etwa Unterhaltung, Medizin, Bildung, bevorzugt einen homogenen refraktiven Bau und Transport, um nur einige Beispiele zu nennen. Im Gegensatz zu dem verwandten Gebiet virtueller Realität, in welcher eine virtuelle Welt zur Gänze erzeugt wird, konzentriert sich erweiterte Realität auf eine enge Integration von Multimediainformationen mit sensorischen Eingaben der realen Welt, typischerweise durch selektives Einblenden eines digitalen Bilds auf ein Brillenglas. Technische Herausforderungen entstehen aus den simultanen Anforderungen eines guten Reale-Welt-Bilds, eines guten Einblendbilds zusammen mit guter Tragbarkeit. Ein Ansatz für eine Erweiterte-Realität-Vorrichtung ist in der internationalen Patentanmeldung mit der Nummer 2017/176861A1 präsentiert. Das Dokument lehrt ein System, in dem ein Einblendbild in einen tragbaren Bildschirm eingekoppelt wird und sich in einer Querrichtung ausbreitet. Es gibt weiter einen Bedarf für verbesserte Vorrichtungen für erweiterte Realität und virtuelle Realität.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Aufgabe besteht darin, mindestens eine der Herausforderungen zu überwinden, denen man im Stand der Technik in Bezug auf Erweiterte-Realität-Vorrichtungen oder Virtuelle-Realität-Vorrichtungen begegnet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Kleinwinkeltransmissionvermögen in einem optischen Körper zu verbessern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Großwinkelreflexionsvermögen in einem optischen Körper zu verbessern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Sichtfeld in einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung zu verbessern.
Ausführliche Beschreibung
Es wird ein Beitrag dazu geleistet, durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mindestens eine der oben erwähnten Aufgaben zumindest teilweise zu überwinden. Im Folgenden wird die X-te Ausführungsformnummer als |X| dargestellt.
|1| Ein optischer Schichtverbund umfasst Folgendes:

a. ein Substrat mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche,
b. eine Beschichtung, die Folgendes umfasst:
1. i. eine Schicht der Art T, und
2. ii. eine Region der Art C, die eine oder mehrere Schichten der Art C umfasst;
wobei das Substrat Folgendes aufweist:
1. i. eine Dicke t_G im Bereich von 0,2 bis 1,2 mm, bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 0,9 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm;
2. ii. einen Brechungsindex n_G bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 1,6 bis 2,4, bevorzugt im Bereich von 1,7 bis 2,3, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 2,2; und
3. iii. einen optischen Absorptionskoeffizienten K_G bei der Wellenlänge λ von weniger als 10 cm^-1, bevorzugt weniger als 5 cm^-1, besonders bevorzugt weniger als 2 cm^-1; wobei die Schichten der Art C jeweils und unabhängig Folgendes aufweisen:
4. iv. eine Dicke tc im Bereich von 9 bis 250 nm, bevorzugt im Bereich von 12 bis 150 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 100 nm;
5. v. einen Brechungsindex nc bei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 2,43, bevorzugt im Bereich von 1,4 bis 2,35, besonders bevorzugt im Bereich von 1,45 bis 2,3; und
6. vi. einen optischen Absorptionskoeffizienten Kc bei der Wellenlänge λ von weniger als 10⁶ cm^-1, bevorzugt weniger als 10⁵ cm^-1, besonders bevorzugt weniger als 10⁴ cm^-1; wobei mindestens eine Schicht der Art C Folgendes aufweist:
7. vii. einen optischen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge λ von mindestens 100 cm^-1, bevorzugt mindestens 200 cm^-1, besonders bevorzugt mindestens 300 cm^-1; wobei die Schicht der Art T Folgendes aufweist:
8. viii. eine Dicke t_T im Bereich von 50 bis 300 nm, bevorzugt im Bereich von 70 bis 280 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 250 nm;
9. ix. einen Brechungsindex n_T bei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 1,96, bevorzugt im Bereich von 1,4 bis 1,9, besonders bevorzugt im Bereich von 1,45 bis 1,85; und
10. x. einen optischen Absorptionskoeffizienten K_T von weniger als 80 cm^-1, bevorzugt weniger als 50 cm^-1, besonders bevorzugt weniger als 20 cm^-1; wobei die Region der Art C und die Schicht der Art T jeweils über eine Fläche des Substrats übergelegt sind, mit der Region der Art C weiter von dem Substrat weg als die Schicht der Art T; wobei λ im Bereich von 430 bis 670 nm liegt.

In einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst die Region der Art C eine oder mehrere Schichten, die eine Dicke von weniger als 9 nm aufweisen.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform umfasst die Beschichtung nur die Schicht der Art T und die Region der Art C.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform folgt die Schicht der Art T direkt dem Substrat.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist keine Schicht, die eine Dicke von 9 nm oder mehr aufweist, zwischen dem Substrat und der Schicht der Art T vorhanden.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist keine Schicht, die einen Absorptionskoeffizienten über 80 cm^-1 aufweist, bevorzugt keine Schicht, die einen Absorptionskoeffizienten über 50 cm^-1 ¹ aufweist, bevorzugt keine Schicht, die einen Absorptionskoeffizienten über 20 cm^-1 aufweist, zwischen dem Substrat und der Schicht der Art T vorhanden.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist keine Schicht, die eine Dicke von 9 nm oder mehr und einen Absorptionskoeffizienten über 80 cm^-1 aufweist, bevorzugt keine Schicht, die eine Dicke von 9 nm oder mehr und einen Absorptionskoeffizienten über 50 cm^-1 aufweist, bevorzugt keine Schicht, die eine Dicke von 9 nm oder mehr und einen Absorptionskoeffizienten über 20 cm^-1 aufweist, zwischen dem Substrat und der Schicht der Art T vorhanden.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform weist die der Schicht der Art T folgende erste Schicht der Art C einen optischen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge λ von mindestens 100 cm^-1, bevorzugt mindestens 200 cm^-1, besonders bevorzugt mindestens 300 cm^-1 auf.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform liegt der Brechungsindex des Substrats im Bereich von 1,6 bis 2,4, bevorzugt im Bereich von 1,7 bis 2,3, bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 2,2 für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist der optische Absorptionskoeffizient des Substrats kleiner als 10 cm^-1, bevorzugt kleiner als 5 cm^-1, besonders bevorzugt kleiner als 2 cm^-1, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform weisen die Schichten der Art C einen Brechungsindex im Bereich von 1,35 bis 2,43, bevorzugt im Bereich von 1,4 bis 2,35, bevorzugt im Bereich von 1,45 bis 2,3 auf, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform weisen die Schichten der Art C einen optischen Absorptionskoeffizienten kleiner als 10⁶ cm^-1, bevorzugt kleiner als 10⁵ cm^-1, besonders bevorzugt kleiner als 10⁴ cm^-1 auf, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform weist mindestens eine Schicht der Art C einen optischen Absorptionskoeffizienten kleiner als 100 cm^-1, bevorzugt kleiner als 200 cm^-1, besonders bevorzugt kleiner als 300 cm^-1 auf, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform liegt der Brechungsindex der Schicht der Art T im Bereich von 1,35 bis 1,96, bevorzugt im Bereich von 1,4 bis 1,9, bevorzugt im Bereich von 1,45 bis 1,85, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist der optische Absorptionskoeffizient der Schicht der Art T kleiner als 80 cm^-1, bevorzugt kleiner als 50 cm^-1, besonders bevorzugt kleiner als 20 cm^-1 ¹, für alle Wellenlängen im Bereich von 430 bis 670 nm.
|2| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Dicke t_T der Schicht der Art T eine oder beide der folgenden Kriterien, bevorzugt beide, erfüllt:

a. $t_{T} \geq 0,35 \frac{λ}{n_{T}}, bevorzugt t_{T} \geq 0,40 \frac{λ}{n_{T}};$
und
b. $t_{T} \leq 0,65 \frac{λ}{n_{T}}, bevorzugt t_{T} \leq 0,60 \cdot \frac{λ}{n_{T}} .$

|3| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Brechungsindex ητ der Schicht der Art T kleiner als der Brechungsindex n_G des Substrats ist.
|4| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Region der Art C zwei oder mehr Schichten der Art C aufweist.
|5| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform |4|, wobei eines oder beide der folgenden Kriterien erfüllt sind, bevorzugt beide:

a. nc ≥ (n_G - 0,03) / 1,4, bevorzugt n_t ≥ (n_G + 0,05) /1,4; und
b. n_t ≤ (n_G + 0,39) / 1,4, bevorzugt nt ≤ (n_G + 0,31) / 1,4.

|6| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform |4| oder |5|, wobei der optische Schichtverbund ein optimales optisches Transmissionsvermögen bei der Wellenlänge λ von mindestens 90% für normal zu deren Vorderfläche einfallendes Licht aufweist.
In einem Aspekt dieser Ausführungsform gilt dieses Kriterium für alle Wellenlängen in dem Bereich von 430 bis 670 nm.
|7| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |1| bis |3|, wobei die Beschichtung eine einzige Schicht der Art C aufweist.
|8| Der optische Schichtverbund gemäß der Ausführungsform |7|, wobei die Schicht der Art C einen Brechungsindex nc aufweist, und eines oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllt sind, bevorzugt alle 3:

a. n_C < n_T;
b. n_T ≥ n_G - 0111 , bevorzugt n_T ≥ n_G - 0,09; und
c. n_T ≤ n_G - 0103, bevorzugt n_T ≤ n_G - 0,04 .

|9| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsformen |7| oder |8|, wobei eines oder beide der folgenden Kriterien erfüllt sind, bevorzugt beide:

a. $| \sqrt{n_{T} n_{E}} - n_{C} | \leq 0,11;$
und
b. $| \frac{λ}{4 n_{C}} - t_{C} | \leq \frac{λ}{50} .$

|10| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei eine oder mehrere der Folgenden erfüllt sind:

i.) Ein Krümmungsradius des Substrats größer als 600 mm, bevorzugt größer als 800 mm, besonders bevorzugt größer als 1100 mm;
ii.) Ein optischer Ebenenverlust des Substrats, gemessen senkrecht zu der Vorderfläche, von höchstens 20%, bevorzugt höchstens 15%, besonders bevorzugt höchstens 10%;
iii.)Eine Oberflächenrauigkeit des Substrats von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, besonders bevorzugt weniger als 2 nm;
iv.) Eine Oberflächenrauigkeit der Beschichtung von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, besonders bevorzugt weniger als 2 nm;
v.) Gesamtdickenvariation des Substrats von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, besonders bevorzugt weniger als 3 µm, besonders bevorzugt weniger als 2 µm.
vi.) Eine lokale Min-Max-Dickenvariation über 75% der Vorderfläche von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, besonders bevorzugt weniger als 3 µm, besonders bevorzugt weniger als 2 µm .
vii.) Ein Verzug des optischen Schichtverbunds von weniger als 350 µm, bevorzugt Verzug von weniger als 300 µm, besonders bevorzugt ein Verzug von weniger als 250 µm.
viii.) Eine Verbiegung des optischen Schichtverbunds von weniger als 300 µm, bevorzugt Verbiegung von weniger als 250 µm, besonders bevorzugt eine Verbiegung von weniger als 200 µm.

In manchen Aspekten dieser Ausführungsform sind die folgenden Kombinationen von Merkmalen erfüllt:

i.), ii.), i.) +ii.), iii.), i.)+iii.), ii.)+iii.), i.) +ii.)+iii.), iv.), i.)+iv.), ii.)+iv.), i.) +ii.)+iv.), iii.)+iv.), i.)+iii.)+iv.), ii.)+iii.)+iv.), i.) +ii.)+iii.)+iv.), v.), i.)+v.), ii.)+v.), i.) +ii.)+v.), iii.)+v.), i.)+iii.)+v.), ii.)+iii.)+v.), i.) +ii.)+iii.)+v.), iv.)+v.), i.)+iv.)+v.), ii.)+iv.)+v.), i.) +ii.)+iv.)+v.), iii.)+iv.)+v.), i.)+iii.)+iv.)+v.), ii.)+iii.)+iv.)+v.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+v.), vi.), i.)+vi.), ii.)+vi.), i.) +ii.)+vi.), iii.)+vi.), i.)+iii.)+vi.), ii.)+iii.)+vi.), i.) +ii.)+iii.)+vi.), iv.)+vi.), i.)+iv.)+vi.), ii.)+iv.)+vi.), i.) +ii.)+iv.)+vi.), iii.)+iv.)+vi.), i.)+iii.)+iv.)+vi.), ii.)+iii.)+iv.)+vi.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+vi.), v.)+vi.), i.)+v.)+vi.), ii.)+v.)+vi.), i.) +ii.)+v.)+vi.), iii.)+v.)+vi.), i.)+iii.)+v.)+vi.), ii.)+iii.)+v.)+vi.), i.) +ii.)+iii.)+v.)+vi.), iv.)+v.)+vi.), i.)+iv.)+v.)+vi.), ii.)+iv.)+v.)+vi.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vi.), iii.)+iv.)+v.)+vi.), i.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.), ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.), vii.), i.)+vii.), ii.)+vii.), i.) +ii.)+vii.), iii.)+vii.), i.)+iii.)+vii.), ii.)+iii.)+vii.), i.) +ii.)+iii.)+vii.), iv.)+vii.), i.)+iv.)+vii.), ii.)+iv.)+vii.), i.) +ii.)+iv.)+vii.), iii.)+iv.)+vii.), i.)+iii.)+iv.)+vii.), ii.)+iii.)+iv.)+vii.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+vii.), v.)+vii.), i.)+v.)+vii.), ii.)+v.)+vii.), i.) +ii.)+v.)+vii.), iii.)+v.)+vii.), i.)+iii.)+v.)+vii.), ii.)+iii.)+v.)+vii.), i.) +ii.)+iii.)+v.)+vii.), iv.)+v.)+vii.), i.)+iv.)+v.)+vii.), ii.)+iv.)+v.)+vii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vii.), iii.)+iv.)+v.)+vii.), i.)+iii.)+iv.)+v.)+vii.), ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vii.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vii.), vi.)+vii.), i.)+vi.)+vii.), ii.)+vi.)+vii.), i.) +ii.)+vi.)+vii.), iii.)+vi.)+vii.), i.)+iii.)+vi.)+vii.), ii.)+iii.)+vi.)+vii.), i.) +ii.)+iii.)+vi.)+vii.), iv.)+vi.)+vii.), i.)+iv.)+vi.)+vii.), ii.)+iv.)+vi.)+vii.), i.) +ii.)+iv.)+vi.)+vii.), iii.)+iv.)+vi.)+vii.), i.)+iii.)+iv.)+vi.)+vii.), ii. )+iii. )+iv.)+vi. )+vii.), i.) +ii. )+iii. )+iv.)+vi. )+vii.), v.)+vi.)+vii.), i.)+v.)+vi.)+vii.), ii.)+v.)+vi.)+vii.), i.) +ii.)+v.)+vi.)+vii.), iii.)+v.)+vi.)+vii.), i.)+iii.)+v. )+vi.)+vii.), ii.)+iii. )+v.)+vi. )+vii.), i.) +ii.)+iii. )+v.)+vi.)+vii.), iv.)+v.)+vi.)+vii.), i.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.), ii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.), iii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.), i. )+iii.)+iv.)+v. )+vi.)+vii.), ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.), i.) +ii. )+iii. )+iv.)+v. )+vi. )+vii.), viii.), i.)+viii.), ii.)+viii.), i.) +ii.)+viii.), iii.)+viii.), i.)+iii.)+viii.), ii.)+iii.)+viii.), i.) +ii.)+iii.)+viii.), iv.)+viii.), i.)+iv.)+viii.), ii.)+iv.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+viii.), iii.)+iv.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+viii.), ii.)+iii.)+iv.)+viii.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+viii.), v.)+viii.), i.)+v.)+viii.), ii.)+v.)+viii.), i.) +ii.)+v.)+viii.), iii.)+v.)+viii.), i.)+iii.)+v.)+viii.), ii. )+iii. )+v. )+viii.), i.) +ii. )+iii. )+v.)+viii.), iv.)+v.)+viii.), i.)+iv.)+v.)+viii.), ii.)+iv.)+v.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+viii.), iii.)+iv.)+v.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+v.)+viii.), ii.)+iii.)+iv.)+v.)+viii.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+v. )+viii.), vi.)+viii.), i.)+vi.)+viii.), ii.)+vi.)+viii.), i.) +ii.)+vi.)+viii.), iii.)+vi.)+viii.), i. )+iii. )+vi. )+viii.), ii.)+iii.)+vi.)+viii.), i.) +ii.)+iii. )+vi. )+viii.), iv.)+vi.)+viii.), i.)+iv.)+vi.)+viii.), ii.)+iv.)+vi.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+vi.)+viii.), iii.)+iv.)+vi.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+vi.)+viii.), ii. )+iii. )+iv. )+vi. )+viii.), i.) +ii. )+iii. )+iv. )+vi. )+viii.), v.)+vi.)+viii.), i.)+v.)+vi.)+viii.), ii.)+v.)+vi.)+viii.), i.) +ii.)+v.)+vi.)+viii.), iii.)+v.)+vi.)+viii.), i. )+iii. )+v. )+vi. )+viii.), ii.)+iii.)+v.)+vi.)+viii.), i.) +ii. )+iii. )+v. )+vi.)+viii.), iv.)+v.)+vi.)+viii.), i.)+iv.)+v.)+vi.)+viii.), ii.)+iv.)+v.)+vi.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vi.)+viii.), iii.)+iv.)+v.)+vi.)+viii.), i. )+iii. )+iv. )+v. )+vi. )+viii.), ii.)+iii. )+iv. )+v. )+vi. )+viii.), i.) +ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.)+viii.), vii.)+viii.), i.)+vii.)+viii.), ii.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+vii.)+viii.), iii.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+vii.)+viii.), ii.)+iii.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+iii.)+vii.)+viii.), iv.)+vii.)+viii.), i.)+iv.)+vii.)+viii.), ii.)+iv.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+iv. )+vii.)+viii.), iii.)+iv.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+vii.)+viii.), ii.)+iii.)+iv.)+vii.)+viii.), i.) +ii. )+iii. )+iv. )+vii.)+viii.), v.)+vii.)+viii.), i.)+v.)+vii.)+viii.), ii.)+v.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+v.)+vii.)+viii.), iii.)+v.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+v.)+vii.)+viii.), ii.)+iii.)+v. )+vii. )+viii.), i.) +ii. )+iii. )+v. )+vii.)+viii.), iv.)+v.)+vii.)+viii.), i.)+iv.)+v.)+vii.)+viii.), ii.)+iv.)+v.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vii.)+viii.), iii.)+iv.)+v.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+v.)+vii.)+viii.), ii. )+iii. )+iv. )+v. )+vii. )+viii.), i.) +ii.)+iii. )+iv. )+v. )+vii.)+viii.), vi.)+vii.)+viii.), i. )+vi. )+vii. )+viii.), ii.)+vi. )+vii. )+viii.), i.) +ii. )+vi.)+vii.)+viii.), iii. )+vi. )+vii. )+viii.), i. )+iii.)+vi.)+vii. )+viii.), ii.)+iii.)+vi. )+vii. )+viii.), i.) +ii. )+iii. )+vi. )+vii. )+viii.), iv.)+vi. )+vii.)+viii.), i.)+iv.)+vi.)+vii. )+viii.), ii.)+iv.)+vi. )+vii. )+viii.), i.) +ii.)+iv.)+vi.)+vii.)+viii.), iii.)+iv.)+vi.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+vi.)+vii.)+viii.), ii. )+iii. )+iv. )+vi. )+vii. )+viii.), i.) +ii. )+iii. )+iv. )+vi. )+vii. )+viii.), v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), ii.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), iii.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), ii.)+iii.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.) +ii. )+iii. )+v. )+vi. )+vii. )+viii.), iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), ii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.) +ii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), iii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), ii.)+iii.)+iv.)+v.)+vi.)+vii.)+viii.), i.) +ii. )+iii. )+iv. )+v. )+vi. )+vii. )+viii.).

|11| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine aus einem anorganischen Material hergestellte Beschichtungsschicht umfasst.
|12| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform 1111, wobei das anorganische Material ein erstes Element, das eine Elektronegativität unter 2 aufweist, bevorzugt über 1,2, und ein weiteres Element, das eine Elektronegativität über 2 aufweist, umfasst. Elektronegativität ist bevorzugt gemäß dem Pauling-Verfahren angegeben.
|13| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht umfasst, die aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgenden besteht: SiO₂, MgF₂ und ein Mischoxid, das SiCh und ein weiteres Oxid umfasst. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ und Al₂O₃. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiCh im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ von bis zu 98 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 95 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang mindestens 50 Gew.-% SiO₂, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-% und Al₂O₃ im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 7 bis 30 Gew.-%.
|14| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Beschichtung eine Beschichtungsschicht umfasst, die aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgenden besteht: Si₃N₄, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, TiO₂ , SnO₂, Indiumzinnoxid, ZnO₂, A1N, ein Mischoxid, umfassend mindestens eines von diesen, ein Mischnitrid, umfassend mindestens eines von diesen, und ein Mischoxinitrid, umfassend mindestens eines von diesen; bevorzugt hergestellt aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ZrO₂,Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, TiO₂ besteht, und ein Mischoxid, umfassend mindestens eines von diesen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist die Beschichtungsschicht aus ZrO₂ oder HfO₂, bevorzugt Zr0₂ hergestellt. Bevorzugte Mischoxide sind TiO₂/SiO₂; Nb₂O₅/SiO₂ und ZrO₂/Y₂O₃. Ein bevorzugtes Mischnitrid ist AlSiN. Ein bevorzugtes Mischoxinitrid ist AlSiON.
|15| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Substrat aus Glas, Polymer, Optokeramik oder Kristallen ausgewählt ist.
|16| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Substrat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Folgenden besteht: ein Niobphosphatglas, ein Lanthanboratglas, ein Bismuthoxidglas, ein Silikatbasisglas.
|17| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, umfassend ein Mittel zum Einkoppeln von Licht in den oder zum Auskoppeln von Licht aus dem optischen Schichtverbund.
|18| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform |17|, wobei das Mittel zum Einkoppeln von Licht einen Kopplungsoberflächenflächeninhalt im Bereich von 1 mm² bis 100 mm², bevorzugt im Bereich von 5 bis 80 mm², besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 60 mm² aufweist.
|19| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform |17| oder |18|, wobei das Mittel zum Einkoppeln von Licht einen Kopplungsoberflächenflächeninhalt von mindestens 1 mm², bevorzugt mindestens 5 mm², besonders bevorzugt mindestens 10 mm² aufweist.
|20| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |17| bis |19|, wobei das Mittel zum Einkoppeln von Licht einen Kopplungsoberflächenflächeninhalt von bis zu 100 mm², bevorzugt bis zu 80 mm², besonders bevorzugt bis zu 60 mm² aufweist.
|21| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |17| bis |20|, wobei das Mittel zum Einkoppeln dafür angeordnet und eingestellt ist, Licht in den optischen Schichtverbund einzukoppeln, um sich quer zu einem Normalenvektor der Vorderfläche auszubreiten.
|22| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |17| bis |21|, wobei das Kopplungsmittel dafür angeordnet und eingestellt ist, Licht um einen Winkel von mindestens 30° oder mindestens 90° oder mindestens 135° abzulenken. Dieser Winkel kann bis zu 180° betragen.
|23| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |17| bis |22|, wobei der optische Schichtverbund ein Mittel zum Einkoppeln von Licht und ein Mittel zum Auskoppeln von Licht umfasst, wobei der Winkel zwischen der Wanderrichtung des eingekoppelten Lichts und des ausgekoppelten Lichts mindestens 30° oder mindestens 90° oder mindestens 135° beträgt. Dieser Winkel kann bis zu 180° betragen.
|24| Der optische Schichtverbund gemäß einer der Ausführungsformen |17| bis |23|, wobei der optische Schichtverbund ein Mittel zum Einkoppeln von Licht über ein erstes Oberflächengebiet und ein Mittel zum Auskoppeln von Licht über ein weiteres Oberflächengebiet umfasst, wobei das erste Oberflächengebiet kleiner als das weitere Oberflächengebiet ist. Das weitere Oberflächengebiet ist bevorzugt mindestens 2-mal das erste Oberflächengebiet, besonders bevorzugt mindestens 5-mal, besonders bevorzugt mindestens 10-mal.
|25| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der optische Schichtverbund ein Wafer ist.
|26| Der optische Schichtverbund gemäß Ausführungsform |25|, wobei eines oder mehrere oder alle der folgenden Kriterien erfüllt sind:

i. Die Vorderfläche weist einen Oberflächenflächeninhalt im Bereich von 1 bis 400 cm², bevorzugt im Bereich von 5 bis 200 cm², besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 cm² auf; oder Die Vorderfläche weist einen Oberflächenflächeninhalt von mindestens 1 cm², bevorzugt von mindestens 5 cm², besonders bevorzugt von mindestens 10 cm² auf; oder die Vorderfläche weist einen Oberflächenflächeninhalt von bis zu 400 cm², bevorzugt von bis zu 200 cm², besonders bevorzugt von bis zu 30 cm² auf;
ii.) Die Dicke des Substrats t_G liegt im Bereich von 50 to 1500 µm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 450 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 400 µm. Die Dicke des Substrats t_G beträgt mindestens 50 µm, bevorzugt mindestens 100 µm, besonders bevorzugt mindestens 150 µm; oder die Dicke des Substrats t_G beträgt bis zu 1500 µm, bevorzugt bis zu 1000 µm, besonders bevorzugt bis zu 500 µm, besonders bevorzugt bis zu 450 µm, besonders bevorzugt bis zu 400 µm;
iii.) Ein Krümmungsradius des Substrats größer als 600 mm, bevorzugt größer als 800 mm, besonders bevorzugt größer als 1100 mm;
iv.) Ein optischer Ebenenverlust, gemessen senkrecht zu der Vorderfläche, von höchstens 20%, bevorzugt höchstens 15%, besonders bevorzugt höchstens 10%;
v.) Eine Oberflächenrauigkeit des Substrats von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, besonders bevorzugt weniger als 2 nm;
vi.) Eine Oberflächenrauigkeit der Beschichtung von weniger als 5 nm, bevorzugt weniger als 3 nm, besonders bevorzugt weniger als 2 nm;
vii.) Eine Gesamtdickenvariation des Substrats von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, besonders bevorzugt weniger als 3 µm, besonders bevorzugt weniger als 2 µm;
viii.) Eine lokale Min-Max-Dickenvariation über 75% der Vorderfläche von weniger als 5 µm, bevorzugt weniger als 4 µm, besonders bevorzugt weniger als 3 µm, besonders bevorzugt weniger als 2 µm;
ix.) Ein Verzug des optischen Schichtverbunds von weniger als 350 µm, bevorzugt ein Verzug von weniger als 300 µm, besonders bevorzugt ein Verzug von weniger als 250 µm;
x.) Eine Verbiegung des optischen Schichtverbunds von weniger als 300 µm, bevorzugt eine Verbiegung von weniger als 250 µm, besonders bevorzugt eine Verbiegung von weniger als 200 µm;
xi.) Eine kreisförmige oder quadratische Gestalt.

In manchen Aspekten dieser Ausführungsform ist die folgende Kombination von Merkmalen erfüllt:

i., ii., iii., iv., v., vi., vii., viii., ix., x., xi., i. + ii., i. + iii., i. + iv., i. + v., i. + vi., i. + vii., i. + viii., i. + ix., i. + x., i. + xi., ii. + iii., ii. + iv., ii. + v., ii. + vi., ii. + vii., ii. + viii., ii. + ix., ii. + x., ii. + xi., iii. + iv., iii. + v., iii. + vi., iii. + vii., iii. + viii., iii. + ix., iii. + x., iii. + xi., iv. + v., iv. + vi., iv. + vii., iv. + viii., iv. + ix., iv. + x., iv. + xi., v. + vi., v. + vii., v. + viii., v. + ix., v. + x., v. + xi., vi. + vii., vi. + viii., vi. + ix., vi. + x., vi. + xi., vii. + viii., vii. + ix., vii. + x., vii. + xi., viii. + ix., viii. + x., viii. + xi., ix. + x., ix. + xi., x. + xi., ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vii. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + viii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + ix. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + x. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + xi., i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. & i. + ii. + iii. + iv. + v. + vi. + vii. + viii. + ix. + x. + xi.

|27| Der optische Schichtverbund gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei eines oder mehrere der Folgenden erfüllt sind:

a. Die Dicke des optischen Schichtverbunds liegt im Bereich von 250 bis 700 µm; oder Die Dicke des optischen Schichtverbunds beträgt mindestens 250 µm; oder Die Dicke des optischen Schichtverbunds beträgt bis zu 700 µm.
b. Die Dicke t_T der Schicht der Art T übersteigt 60% der Gesamtdicke tc der Gruppierung von Schichten der Art C.
c. Die Dicke tc der Beschichtung beträgt weniger als 0,6% der Dicke t_G des Substrats.
d. Der Krümmungsradius des Substrats ist größer als 1100 mm; und der Krümmungsradius des optischen Schichtverbunds ist größer als 800 mm.
e. Eine lokale Min-Max-Dickenvariation über 75% der Vorderfläche von weniger als 2 µm; und der Verzug des optischen Schichtverbunds ist kleiner als 250 µm;und die Verbiegung des optischen Schichtverbunds ist kleiner als 300 µm.
f. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats beträgt weniger als 3 nm; und die Oberflächenrauigkeit der Beschichtung der Art C beträgt weniger als 2 nm; und die Oberflächenrauigkeit der Beschichtung der Art T beträgt weniger als 4 nm.
g. Der senkrecht zur Vorderfläche gemessene Transmissionsgrad beträgt mindestens 85%.

a., b., a. + b., c., a. + c., b. + c., a. + b. + c., d., a. + d., b. + d., a. + b. + d., c. + d., a. + c. + d., b. + c. + d., a. + b. + c. + d., e., a. + e., b. + e., a. + b. + e., c. + e., a. + c. + e., b. + c. + e., a. + b. + c. + e., d. + e., a. + d. + e., b. + d. + e., a. + b. + d. + e., c. + d. + e., a. + c. + d. + e., b. + c. + d. + e., a. + b. + c. + d. + e., f., a. + f., b. + f., a. + b. + f., c. + f., a. + c. + f., b. + c. + f., a. + b. + c. + f., d. + f., a. + d. + f., b. + d. + f., a. + b. + d. + f., c. + d. + f., a. + c. + d. + f., b. + c. + d. + f., a. + b. + c. + d. + f., e. + f., a. + e. + f., b. + e. + f., a. + b. + e. + f., c. + e. + f., a. + c. + e. + f., b. + c. + e. + f., a. + b. + c. + e. + f., d. + e. + f., a. + d. + e. + f., b. + d. + e. + f., a. + b. + d. + e. + f., c. + d. + e. + f., a. + c. + d. + e. + f., b. + c. + d. + e. + f., a. + b. + c. + d. + e. + f., g., a. + g., b. + g., a. + b. + g., c. + g., a. + c. + g., b. + c. + g., a. + b. + c. + g., d. + g., a. + d. + g., b. + d. + g., a. + b. + d. + g., c. + d. + g., a. + c. + d. + g., b. + c. + d. + g., a. + b. + c. + d. + g., e. + g., a. + e. + g., b. + e. + g., a. + b. + e. + g., c. + e. + g., a. + c. + e. + g., b. + c. + e. + g., a. + b. + c. + e. + g., d. + e. + g., a. + d. + e. + g., b. + d. + e. + g., a. + b. + d. + e. + g., c. + d. + e. + g., a. + c. + d. + e. + g., b. + c. + d. + e. + g., a. + b. + c. + d. + e. + g., f. + g., a. + f. + g., b. + f. + g., a. + b. + f. + g., c. + f. + g., a. + c. + f. + g., b. + c. + f. + g., a. + b. + c. + f. + g., d. + f. + g., a. + d. + f. + g., b. + d. + f. + g., a. + b. + d. + f. + g., c. + d. + f. + g., a. + c. + d. + f. + g., b. + c. + d. + f. + g., a. + b. + c. + d. + f. + g., e. + f. + g., a. + e. + f. + g., b. + e. + f. + g., a. + b. + e. + f. + g., c. + e. + f. + g., a. + c. + e. + f. + g., b. + c. + e. + f. + g., a. + b. + c. + e. + f. + g., d. + e. + f. + g., a. + d. + e. + f. + g., b. + d. + e. + f. + g., a. + b. + d. + e. + f. + g., c. + d. + e. + f. + g., a. + c. + d. + e. + f. + g., b. + c. + d. + e. + f. + g., a. + b. + c. + d. + e. + f. + g.

|28| Eine Vorrichtung, die eine oder mehrere optische Schichtverbunde gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen umfasst. Bevorzugte Vorrichtungen sind Erweiterte-Realität-Vorrichtungen oder Virtuelle-Realität-Vorrichtungen. Bevorzugte Vorrichtungen sind Visiere, Brillen oder Head-Up-Displays.
|29| Vorrichtung gemäß Ausführungsform |28|, umfassend eine Gruppierung von x Schichtverbunden gemäß einer der Ausführungsformen |1| bis |27|, wobei x eine ganze Zahl größer gleich 2 ist;
wobei die x Schichtverbunde in einem Stapel angeordnet sind, deren Vorderflächen parallel und in derselben Richtung orientiert sind, und wobei eine Abstandshalterregion, die aus einem Material hergestellt ist, die einen Brechungsindex unter 1,3 aufweist, zwischen jeder Paarung einer Vorderfläche mit einer angrenzenden Rückfläche vorhanden ist. In einem Aspekt dieser Ausführungsform besteht die Abstandshalterregion aus einem Gas, bevorzugt Luft. In einem Aspekt dieser Ausführungsform liegt x bevorzugt im Bereich von 2 bis 20, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 15, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 10. In einem Aspekt dieser Ausführungsform beträgt x bevorzugt mindestens 2. In einem Aspekt dieser Ausführungsform beträgt x bis zu 20, besonders bevorzugt bis zu 15, besonders bevorzugt bis zu 10. Ein bevorzugter Wert von x ist 3.
|30| Vorrichtung gemäß Ausführungsform |28| oder |29|, umfassend eine Lichtquelle, die angeordnet und eingerichtet ist zum Einführen von Licht in den optischen Schichtverbund.
|31| Ein Prozess zum Präparieren eines optischen Schichtverbunds, der die folgenden Prozessschritte umfasst:

i.) Bereitstellen eines Substrats mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche;
ii.) Aufbringen einer oder mehrerer Beschichtungsschichten auf die Vorderfläche oder die Rückfläche oder beide durch physikalische Gasphasenabscheidung, bevorzugt durch oxidative physikalische Gasphasenabscheidung.

|32| Prozess zum Herstellen einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung, der die folgenden Schritte umfasst:

i.) Bereitstellen eines Wafers gemäß Ausführungsform |25| oder |26|;
ii.) Reduzieren des Oberflächenflächeninhalts der Vorderfläche, um einen Abschnitt zu erhalten;
iii.)Bereitstellen des Abschnitts als ein Sichtfenster in der Erweiterte-Realität-Vorrichtung.

|33| Verwenden eines optischen Schichtverbunds gemäß einer der Ausführungsformen 111 bis |27| in einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung oder einer Virtuelle-Realität-Vorrichtung. Bevorzugte Vorrichtungen sind Visiere, Brillen oder Head-Up-Displays.
Brechungsindizes
In dem Falle eines Körpers von homogenem Brechungsindex ist der Brechungsindex des Körpers bevorzugt der Brechungsindex des Materials, aus welchem er hergestellt wurde.
In dem Falle eines Körpers von inhomogenem Brechungsindex ist der effektive Brechungsindex des Körpers bevorzugt der Brechungsindex, der von einem Körper derselben Dicke mit homogenem Brechungsindex verlangt wird, um für Licht, das durch diesen in der Richtung der Normalen zur Vorderfläche hindurchgeht, das gleiche Brechungsniveau zu erreichen. Da, wo es Heterogenität über die Quererstreckung gibt, ist der effektive Brechungsindex ein arithmetisches Mittel über die Quererstreckung.
Wellenlängen
Wenn nicht anders angegeben, sind in diesem Dokument angegebene Wellenlängen Vakuumwellenlängen. Die Vakuumwellenlänge von Strahlung ist die Wellenlänge, die sie haben würde, würde sie sich im Vakuum ausbreiten. Ein typischer Wellenlängenbereich für sichtbares Licht oder einen RGB-Bereich geht von 400 nm bis 760 nm.
Darübersetzung
Der Begriff „darübergesetzt“ wird in diesem Text im Sinne von darüberliegend verwendet. Wenn sich auf grundsätzlich planare Gegenstände bezogen wird, gibt dieser Begriff an, dass die Ebenen des Gegenstands grundsätzlich parallel sind. Ein Gegenstand, der über einen anderen Gegenstand gesetzt ist, kann sich entweder in direktem Kontakt mit ihm befinden, oder kann von ihm über einen Spalt oder durch Vorhandensein weiterer Gegenstände, bevorzugt Schichten zwischen diesen, getrennt sein. Darübersetzung kann vollständig, teilweise im Übermaß oder eine Kombination davon sein. Beispielsweise muss eine Schicht, die über die Fläche eines Substrats darübergesetzt ist, nicht die gesamte Fläche abdecken und, insbesondere, können eine oder mehrere Sektionen der Fläche unbedeckt oder mit irgendetwas Anderem abgedeckt sein, wie etwa einem Kopplungsmittel.
Dicke
Die Dicke des Substrats, von Substratschichten, der Beschichtung und von Beschichtungsschichten wird bevorzugt in einer Richtung senkrecht zur Vorderfläche gemessen. Die Dicke des Substrats, von Substratschichten, der Beschichtung und von Beschichtungsschichten wird bevorzugt in einer Richtung normal zur Vorderfläche gemessen.
In dem Falle eines Körpers, der eine Dicke aufweist, die über deren Quererstreckung variiert, ist die Dicke bevorzugt das arithmetische Mittel der Dicke über die Quererstreckung.
Lokale Min-Max-Dickenvariation über einen Abschnitt eines Gebiets ist der Maximalwert der Dickenvariation über den Abschnitt, der aber durch Auswahl des Abschnitts minimiert wurde. Die lokale Min-Max-Dickenvariation über 75% eines Gebiets wird durch Auswählen eines 75%-Abschnitts des Gebiets auf solche Weise erreicht, dass die Maximalvariation über den Abschnitt minimiert wird.
Optischer Schichtverbund
Bevorzugte optische Schichtverbunde sind zur Ausbreitung von Licht, bevorzugt von einem Bild eingerichtet und angepasst. Ein bevorzugter optischer Schichtverbund ist zur Ausbreitung von Licht senkrecht zu deren Vorderfläche geeignet, bevorzugt von einem Bild, bevorzugt einem Reale-Welt-Bild. Ein bevorzugter optischer Schichtverbund ist zur Ausbreitung von Licht quer zu deren Vorderfläche geeignet, bevorzugt von einem Bild, bevorzugt einem Einblendbild.
Bei einer Ausführungsform wird bevorzugt, dass sich ein Reale-Welt-Bild und ein Einblendbild zumindest teilweise überlappen. Diese Überlappung kann an einer Beobachtungsoberfläche beobachtet werden, die gegenüber der Rückfläche des optischen Schichtverbunds abgesetzt ist, beispielsweise in einem Auge.
Ein Einblendbild ist bevorzugt ein erzeugtes Bild. Ein Einblendbild wird bevorzugt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt. Das Einblendbild wird bevorzugt durch eine gesteuerte Lichtquelle erzeugt.
Der optische Schichtverbund umfasst ein Substrat und eine Beschichtung. Die Dicke des Substrats ist bevorzugt mindestens 100-mal die Dicke der Beschichtung, besonders bevorzugt mindestens 200-mal, besonders bevorzugt mindestens 400-mal, besonders bevorzugt noch mindestens 1000-mal. Die Dicke des Substrats ist bevorzugt bis zu 15000-mal die Dicke der Beschichtung, besonders bevorzugt bis zu 10000-mal die Dicke der Beschichtung, besonders bevorzugt bis zu 5000-mal die Dicke der Beschichtung. Das Verhältnis der Dicke der Beschichtung zur Dicke des Substrats liegt bevorzugt im Bereich von 1:20 bis 1:15000, besonders bevorzugt im Bereich von 1:50 bis 1:5000, besonders bevorzugt im Bereich von 1:200 bis 1:4000.
Bevorzugte optische Schichtverbunde sind laminar. Bevorzugte optische Schichtverbunde weisen eine Tertiärerstreckung auf, die weniger als die Hälfte der Sekundärerstreckung beträgt. Das Verhältnis der Tertiärerstreckung zur Sekundärerstreckung liegt bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:2, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:10, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:100. Die Sekundärerstreckung ist bevorzugt mindestens 2-mal die Tertiärerstreckung, besonders bevorzugt mindestens 10-mal, besonders bevorzugt mindestens 100-mal. Die Sekundärerstreckung ist bevorzugt bis zu 1000-mal die Tertiärerstreckung. Die Sekundärerstreckung kann bevorzugt so groß sein wie 10000-mal die Tertiärerstreckung. Die Primärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung. Die Sekundärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung, die senkrecht zur Primärerstreckung ist. Die Tertiärerstreckung ist die Erstreckung des Objekts, die sowohl zu der Primärerstreckung als auch der Sekundärerstreckung senkrecht ist.
Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbund ein Aspektverhältnis im Bereich von 2 bis 1000, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000 auf. Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbund ein Aspektverhältnis von bis zu 1000 auf. Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugter optischer Schichtverbund ein Aspektverhältnis von mindestens 2, besonders bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 100 auf. Das Aspektverhältnis kann so hoch wie 10000 sein.
Bevorzugte laminare optische Schichtverbunde sind für Querausbreitung von Licht geeignet, bevorzugt zur Ausbreitung von Bildern.
Eine bevorzugte Dicke des optischen Schichtverbunds liegt im Bereich von 10 to 1500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm.
Eine bevorzugte Dicke des optischen Schichtverbunds beträgt bis zu 1500 µm, bevorzugt bis zu 1000 µm, besonders bevorzugt bis zu 500 µm, besonders bevorzugt bis zu 450 µm, besonders bevorzugt bis zu 400 µm.
Eine bevorzugte Dicke des optischen Schichtverbunds beträgt mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm, besonders bevorzugt 30 µm.
Der optische Schichtverbund ist bevorzugt geeignet zur Verwendung in einer Vorrichtung, insbesondere einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung. Eine Vorrichtung kann eine oder mehrere optische Schichtverbunde umfassen.
Orientierungen
Das Substrat weist eine Vorderfläche und eine Rückfläche auf. Die Vorderfläche und die Rückfläche sind bevorzugt parallel, weisen eine Normale auf, die um weniger als 15°, besonders bevorzugt um weniger als 10°, besonders bevorzugt um weniger als 5° variiert. Die Normale der Rückfläche wird an dem Punkt auf der Rückfläche gemessen, durch den die Normale zur Vorderfläche hindurchgeht.
Die Vorderfläche des Substrats definiert eine Hauptrichtung. Die Hauptrichtung ist bevorzugt die Normale zur Frontfläche, die durch den Massenmittelpunkt des Objekts hindurchgeht. Die Hauptrichtung wird in diesem Dokument durchweg verschiedentlich auch als „normal zu der Vorderfläche“ und „senkrecht zu der Vorderfläche“ bezeichnet. Wie in diesem Dokument durchweg verwendet, bezieht sich der Begriff „Longitudinal-“ bzw. „Längs-“ auf eine Richtung, die zu der Hauptrichtung entweder parallel oder antiparallel ist. Eine Richtung parallel zur Normalen oder Longitudinalen ist bevorzugt weniger als 45°, besonders bevorzugt weniger als 30°, besonders bevorzugt weniger als 10°, besonders bevorzugt weniger als 5° von der Normalen. Im Falle eines laminaren oder planaren Substrats entspricht eine Längsausbreitung einer Bewegung parallel zu der Tertiärerstreckung. Die Primärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung. Die Sekundärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung, die senkrecht zur Primärerstreckung ist. Die Tertiärerstreckung ist die Erstreckung des Objekts, die sowohl zu der Primärerstreckung als auch zur Sekundärerstreckung senkrecht ist.
Die Vorderfläche definiert eine Ebene. Die Ebene liegt bevorzugt senkrecht zu der Normalen der Vorderfläche. Die Begriffe „Quer“, „Lateral“ oder „Ebenen“, so wie sie in dieser Offenbarung verwendet werden, beziehen sich auf eine Richtung senkrecht zu der Normalen der Vorderfläche, parallel zur Ebene. Eine Richtung senkrecht zur Normalen, Quer- oder Lateral- oder Ebenen-, ist bevorzugt mehr als 45°, besonders bevorzugt mehr als 60°, besonders bevorzugt weniger als 80°, besonders bevorzugt weniger als 85° von der Normalen. Im Falle eines laminaren oder planaren Substrats entspricht Quer-, Lateral- oder Ebenen-Ausbreitung Wandern innerhalb der laminaren oder planaren Erstreckung.
Im Kontext einer Vorrichtung, bevorzugt einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung, wird bevorzugt, dass der optische Schichtverbund mit der Rückfläche zum Benutzer hin und mit der Vorderfläche zur realen Welt hin orientiert ist.
Bei einer Ausführungsform sind die Schicht der Art T und die Beschichtung auf der Vorderfläche des Substrats aufgebracht. Bei einer Ausführungsform sind die Schicht der Art T und die Beschichtung auf der Rückfläche des Substrats aufgebracht. Bei einer Ausführungsform sind eine Schicht der Art T und eine Beschichtung auf der Vorderfläche des Substrats aufgebracht und eine weitere Schicht der Art T und eine weitere Beschichtung sind auf der Rückfläche des Substrats aufgebracht.
Substrat
Bevorzugte Substrate sind für Ausbreitung eines Bilds geeignet, bevorzugt mehr als ein Bild simultan. Ein bevorzugtes Substrat ist für die Ausbreitung eines Reale-Welt-Bilds geeignet. Ein bevorzugtes Substrat ist für die Ausbreitung eines Einblendbilds geeignet.
Bevorzugte Substrate sind laminar. Bevorzugte Substrate weisen eine Tertiärerstreckung auf, die weniger als die Hälfte der Sekundärerstreckung beträgt. Das Verhältnis der Tertiärerstreckung zur Sekundärerstreckung liegt bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:2, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:10, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 1:100. Die Sekundärerstreckung ist bevorzugt mindestens 2-mal die Tertiärerstreckung, besonders bevorzugt mindestens 10-mal, besonders bevorzugt mindestens 100-mal. Die Sekundärerstreckung ist bevorzugt bis zu 1000-mal die Tertiärerstreckung. Die Sekundärerstreckung kann bevorzugt so groß sein wie 10000-mal die Tertiärerstreckung. Die Primärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung. Die Sekundärerstreckung ist die längste innerhalb des Objekts enthaltene Erstreckung, die senkrecht zur Primärerstreckung ist. Die Tertiärerstreckung ist die Erstreckung des Objekts, die sowohl zu der Primärerstreckung als auch zur Sekundärerstreckung senkrecht ist.
Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Aspektverhältnis im Bereich von 2 bis 1000, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000 auf. Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Aspektverhältnis von bis zu 1000 auf. Bei einer Ausführungsform weist ein bevorzugtes Substrat ein Aspektverhältnis von mindestens 2, besonders bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 100 auf. Das Aspektverhältnis kann so hoch wie 10000 sein.
Bevorzugte laminare Substrate sind für Querausbreitung von Licht geeignet, bevorzugt eines Einblendbilds.
Eine bevorzugte Dicke des Substrats liegt im Bereich von 10 to 1500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 450 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 400 µm.
Eine bevorzugte Dicke des Substrats beträgt bis zu 1500 µm, bevorzugt bis zu 1000 µm, besonders bevorzugt bis zu 500 µm, besonders bevorzugt bis zu 450 µm, besonders bevorzugt bis zu 400 µm.
Eine bevorzugte Dicke des Substrats beträgt mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm, besonders bevorzugt 30 µm.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex von mindestens 1,60, besonders bevorzugt mindestens 1,65, besonders bevorzugt mindestens 1,70 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex von mindestens 1,60, besonders bevorzugt mindestens 1,65, besonders bevorzugt mindestens 1,70 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex von mindestens 1,60, besonders bevorzugt mindestens 1,65, besonders bevorzugt mindestens 1,70 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40, besonders bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, besonders bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40, bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, besonders bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 2,40, besonders bevorzugt im Bereich von 1,65 bis 2,35, besonders bevorzugt im Bereich von 1,70 bis 2,30 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex von bis zu 2,40, bevorzugt bis zu 2,35, besonders bevorzugt bis zu 2,30 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex von bis zu 2,40, bevorzugt bis zu 2,35, besonders bevorzugt bis zu 2,30 auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex von bis zu 2,40, bevorzugt bis zu 2,35, besonders bevorzugt bis zu 2,30 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen Brechungsindex im Bereich von 2,15 bis 2,25 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 550 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,15 bis 2,25 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,65 bis 1,75 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,70 bis 1,80 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,75 bis 1,85 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,80 bis 1,90 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,85 bis 1,95 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,90 bis 2,00 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 1,95 bis 2,05 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,00 bis 2,10 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,05 bis 2,15 auf.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen bei 589 nm gemessenen Brechungsindex im Bereich von 2,10 bis 2,20 auf.
Bei 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 kann aus zwei oder mehr Substratschichten bestehen, bevorzugt aus einer einzigen Substratschicht.
Bei einer Ausführungsform weist das Substrat eine homogene chemische Zusammensetzung auf. Bei einer Ausführungsform weist das Substrat einen homogenen Brechungsindex auf. Im Falle eines heterogenen Brechungsindexes gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche bevorzugt für den effektiven Brechungsindex.
Im Falle von mehr als einer Substratschicht kann jede Substratschicht eine homogene chemische Zusammensetzung oder eine heterogene chemische Zusammensetzung, bevorzugt eine homogene chemische Zusammensetzung aufweisen. Im Falle von mehr als einer Substratschicht gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche für den mittleren Brechungsindex des Substrats als Ganzes. Im Falle von mehr als einer Substratschicht kann jede Substratschicht einen homogenen Brechungsindex oder einen heterogenen Brechungsindex, bevorzugt einen homogenen Brechungsindex aufweisen. Im Falle eines heterogenen Brechungsindexes gelten die oben offenbarten bevorzugten Bereiche bevorzugt für den mittleren Brechungsindex von jeder Schicht.
Die chemische Zusammensetzung von bevorzugten Materialien für das Substrat wird bevorzugt dafür ausgewählt, eine oder mehrere der oben beschriebenen physikalischen Anforderungen zu erfüllen.
Bevorzugte Materialien für das Substrat sind Glas oder ein Polymer, bevorzugt Glas.
Bevorzugte, wie durch das Abbe-Diagramm charakterisierte, Gläser sind Gläser, die einen Brechungsindex von 1,6 oder mehr aufweisen, wie etwa dichte Flintgläser, Lanthanflintgläser, dichte Lanthanflintgläser, Bariumflintgläser, dichte Bariumflintgläser, dichte Krongläser, Lanthankrongläser, extra dichte Krongläser.
Bei einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Niobphosphatglas.
Bei einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Lanthanboratglas.
Bei einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Bismutoxidglas.
Bei einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas für das Substrat ein Silikatbasisglas.
Eine bevorzugte Glasgruppe umfasst eines oder mehrere, ausgewählt aus der Gruppe, die aus den Folgenden besteht: Niobphosphatgläser, Lanthanboratgläser, Bismutoxidgläser, Silikatgläser, wobei Silikatgläser bevorzugt eines oder mehrere von TiO₂, La₂O₃, Bi₂O₃, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Y₂O₃, Yb₂O₃, Ta₂O₅, WO₃, GeO₂, Ga₂O₃, ZrO₂,BaO, SrO, ZnO, CS₂O und PbO enthalten.
Ein bevorzugtes Silikatbasisglas umfasst mindestens 30 Gew.-% SiO₂, bevorzugt mindestens 40 Gew.-% SiO₂, besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-% SiO₂. Ein bevorzugtes Silikatglas umfasst höchstens 80 Gew.-% SiO₂, besonders bevorzugt höchstens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 60 Gew.-%. Ein bevorzugtes Silikatbasisglas umfasst SiCh in einem Bereich von 30 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 60 Gew.-%. Ein bevorzugtes Silikatbasisglas umfasst eines oder mehrere aus der aus den Folgenden bestehenden Gruppe: TiO₂, La₂O₃, Bi₂O₃, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Y₂O₃, Yb₂O₃, Ta₂O₅, WO₃, GeO₂, Ga₂O₃, ZrO₂,BaO, SrO, ZnO, CS₂O und PbO, bevorzugt in einer Gesamtmenge von mindestens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%. Ein bevorzugtes Silikatbasisglas kann eines oder mehrere aus der aus den Folgenden bestehenden Gruppe umfassen: TiO₂, La₂O₃, Bi₂O₃, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Y₂O₃, Yb₂O₃, Ta₂O₅, WO₃, GeO₂, Ga₂O₃, ZrO₂,BaO, SrO, ZnO, CS₂O und PbO in einer Gesamtmenge von soviel wie 70 Gew.-%.
Bei einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Glas von SCHOTT unter einem der folgenden Handelsnamen 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 HOYA TaFD55.
Ein bevorzugtes Polymer ist in diesem Zusammenhang ein Kunststoff.
Bevorzugte Polymere sind in diesem Zusammenhang Polykarbonate (PC), wie etwa Lexan® oder Merlon®, Polystyrole (PS), wie etwa Styron® oder Lustrex®, Acrylpolymere (PMMA), wie etwa Lucite®, Plexiglass® oder Polycast®, Polyetherimide (PEI), wie etwa Ultem® oder Externe, Polyurethane (PU), wie etwa Isoplast®, zyklische Olefincopolymere (COC), wie etwa Topas®, zyklische Olefinpolymere (COP), wie etwa Zeonex® oder Zeonor®, Polyester, wie etwa OKP4 und OKP4HP, Polyethersulfone (PES), wie etwa Radel®, und HTLT®. Ein bevorzugtes Polymermaterial ist Allyldiglykolkarbonat (wie etwa CR-39). Ein bevorzugtes Polymermaterial ist Urethan-basiert.
Bevorzugte Optokeramiken sind Yttriumaluminiumgranat (YAG, Y₃Al₅O₁₂) und Varianten davon, Lutetiumaluminiumgranat (LuAG), Optokeramiken mit kubischer Pyrochlorstruktur oder Fluoridstruktur, wie in DE 10 2007 022 048 A1 beschrieben ist, oder Zinksulfid. Bevorzugte Kristalle sind Saphir, Anatas, Rutil, Diamant, Zinksulfid und Spinell.
Beschichtung
Eine bevorzugte Beschichtung ist zum Reduzieren von Reflexion von auf den optischen Schichtverbund einfallendem Licht geeignet. In einem Falle von einer auf der Vorderfläche aufgebrachten Beschichtung ist die Beschichtung zum Reduzieren von Lichtreflexion an der Vorderfläche geeignet. In einem Falle von einer auf der Rückfläche aufgebrachten Beschichtung ist die Beschichtung zum Reduzieren von Lichtreflexion an der Rückfläche geeignet.
Eine bevorzugte Beschichtung reduziert eine Beeinträchtigung von Lichtausbreitung in dem Substrat, reduziert bevorzugt Beeinträchtigung von Querausbreitung von Licht in dem Substrat.
Eine bevorzugte Beschichtungsschicht ist laminar oder planar. Die Beschichtung erstreckt sich bevorzugt in einer Ebene parallel zu der des Substrats.
Die Beschichtung beschichtet bevorzugt mindestens 80% der Vorderfläche an Flächeninhalt, bevorzugt mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 99%, äußerst bevorzugt die ganze Vorderfläche.
Eine Beschichtung umfasst eine oder mehrere Beschichtungsschichten. Die Beschichtung wird bevorzugt als ein Stapel von Beschichtungsschichten hergestellt, bevorzugt angeordnet als ein Stapel von komplanaren Laminas.
Die Dicke der Beschichtung wird bevorzugt als normal zur Vorderfläche bestimmt.
Eine bevorzugte Beschichtung produziert eine Niederreflexionsgradregion.
Eine bevorzugte Niederreflexionsgradregion erstreckt sich über den Bereich von 430 bis 670 nm. Der maximale Reflexionsgrad im Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt nicht mehr als 50% des maximalen Reflexionsgrads in dem Bereich von 450 bis 650 nm für das unbeschichtete Substrat, bevorzugt nicht mehr als 40%, besonders bevorzugt nicht mehr als 30%.
Der maximale Reflexionsgrad in dem Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt weniger als 5%, bevorzugt weniger als 4%, besonders bevorzugt weniger als 3%, besonders bevorzugt weniger als 2%, besonders bevorzugt weniger als 1,5%, besonders bevorzugt weniger als 1,1%.
Eine bevorzugte Niederreflexionsgradregion deckt einen breiten Wellenlängenbereich ab. Es gibt bevorzugt eine Region einer Breite von mindestens 175 nm, besonders bevorzugt von mindestens 200 nm, besonders bevorzugt von mindestens 225 nm, besonders bevorzugt von mindestens 250 nm, in welchem der maximale Reflexionsgrad minus dem minimalen Reflexionsgrad kleiner als 2% ist.
Eine bevorzugte Niederreflexionsgradregion ist flach. Der maximale Reflexionsgrad in dem Bereich von 450 bis 650 nm minus dem minimalen Reflexionsgrad in dem Bereich von 450 bis 650 nm beträgt bevorzugt weniger als 1,5%, besonders bevorzugt weniger als 1,0%, äußerst bevorzugt weniger als 0,8%.
Die erfindungsgemäße Beschichtung umfasst eine oder mehrere Schichten der Art C. Die Schichten der Art C sind in den Ansprüchen definiert und weisen insbesondere eine Minimaldicke von 9 nm auf. Die Beschichtung kann ferner andere Schichten umfassen, die nicht in den Schutzumfang einer Schicht der Art C, wie in den Ansprüchen definiert, fallen. Insbesondere kann die Beschichtung eine oder mehrere sehr dünne, sogenannte Nadelschichten umfassen. Eine Nadelschicht hat häufig keinen Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Verbunds. Eine Nadelschicht kann eine Dicke von weniger als 9 nm und so wenig wie 1 nm aufweisen. Eine sogenannte Nadelschicht könnte so dünn wie eine atomare Monolage sein.
Beschichtungsschichten
Die Beschichtung umfasst 1 oder mehrere Beschichtungsschichten, in den Ansprüchen als Schichten der Art C bezeichnet. Beschichtungsschichten sind bevorzugt in einem Stapel angeordnet, mit jeder Beschichtungsschicht parallel zu der Vorderfläche.
Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist eine homogene chemische Zusammensetzung auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist eine chemische Zusammensetzung auf, in der das maximale lokale Gew.-% eines Elements kleiner als 1,2-mal das minimale lokale Gew.-% des Elements ist, bevorzugt weniger als 1,1, besonders bevorzugt weniger als 1,05. Dies trifft bevorzugt für jedes Element zu.
Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist auch einen homogenen Brechungsindex auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist einen maximalen lokalen Brechungsindex auf, der kleiner als 1,2-mal dem minimalen lokalen Brechungsindex ist, bevorzugt kleiner als 1,1, besonders bevorzugt kleiner als 1,05.
Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist über deren Quererstreckung eine konstante Dicke auf. Eine bevorzugte Beschichtungsschicht weist ein Verhältnis von der kleinsten Dicke bis zur größten Dicke im Bereich von 1:1 bis 1:1,1, bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:1,05, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:1,01 auf.
Eine Gruppe von Materialien, aus der das Material von einer oder mehreren Schichten der Art C ausgewählt wird, besteht aus den Folgenden: Si₃N₄, ZrO₂,Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, TiO₂ , SnO₂, Indiumzinnoxid, ZnO₂, A1N, ein Mischoxid, umfassend mindestens eines von diesen, ein Mischnitrid, umfassend mindestens eines von diesen, und ein Mischoxinitrid, umfassend mindestens eines von diesen; bevorzugt hergestellt aus einem Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ZrO₂,Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, TiO₂ besteht, und ein Mischoxid, umfassend mindestens eines von diesen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist die Beschichtungsschicht aus ZrO₂ oder HfO₂, bevorzugt ZrO₂ hergestellt. Bevorzugte Mischoxide sind TiO₂/SiO₂; Nb₂O₅/SiO₂ und ZrO₂/Y₂O₃. Ein bevorzugtes Mischnitrid ist AlSiN. Ein bevorzugtes Mischoxinitrid ist AlSiON.
Eine weitere Gruppe von Materialien, aus der das Material von einer oder mehreren Schichten der Art C ausgewählt wird, besteht aus den Folgenden: SiO₂, MgF₂ und ein Mischoxid, das SiO₂ und ein weiteres Oxid umfasst. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ und Al₂O₃. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiCh von bis zu 98 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 95 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 93 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang mindestens 50 Gew.-% SiO₂, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%. Ein bevorzugtes Mischoxid umfasst in diesem Zusammenhang SiO₂ im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 93 Gew.-% und Al₂O₃ im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 7 bis 30 Gew.-%.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Beschichtung eine einzige Schicht der Art C. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die Beschichtung zwei oder mehrere Schichten der Art C.
Schicht der Art T
Die erfindungsgemäße Beschichtung umfasst eine Schicht der Art T. Eine bevorzugte Schicht der Art T reduziert Absorption von sich ausbreitender Strahlung, besonders bevorzugt zumindest bei einer spezifizierten Wellenlänge in dem Bereich von 430 bis 670 nm.
Einige bevorzugte Materialien für die Schicht der Art T sind solche, die für die Schicht der Art C aufgelistet sind. Einige speziell bevorzugte Materialien für die Schicht der Art T beinhalten die folgenden: KF, AIF₃, HfO₂, SiO₂, Al₂O₃ und eine Mischung aus A1₂O₃/Pr60₁₁.
Einkoppeln und Auskoppeln
Ein bevorzugtes Einkoppelmittel ist geeignet zum Einführen von Licht in den optischen Schichtverbund, bevorzugt zum Einführen eines Bilds in den optischen Schichtverbund, bevorzugt eines Einblendbilds. Ein bevorzugtes Auskoppelmittel ist geeignet zum Entfernen von Licht aus dem optischen Schichtverbund, bevorzugt zum Entfernen eines Bilds aus dem optischen Schichtverbund, bevorzugt eines Einblendbilds.
Bei einer Ausführungsform ist ein Einkoppelmittel zum Einführen eines Einblendbilds in den optischen Schichtverbund vorgesehen. Bei einer Ausführungsform ist ein Einkoppelmittel zum Einführen eines Bilds in den optischen Schichtverbund für Querausbreitung vorgesehen.
Bei einer Ausführungsform ist ein Auskoppelmittel zum Entfernen eines Einblendbilds aus dem optischen Schichtverbund, bevorzugt aus der Rückfläche, vorgesehen. Bei einer Ausführungsform ist ein Auskoppelmittel zum Entfernen eines Bilds aus dem optischen Schichtverbund vorgesehen, wobei sich das Bild in einer Querrichtung ausbreitet.
Bei einer Ausführungsform ist kein Einkoppel- oder Auskoppelmittel für das Reale-Welt-Bild vorgesehen.
Bei einer Ausführungsform ist ein Einkoppelmittel zum Einführen von Licht in den optischen Schichtverbund vorgesehen.
Bei einer Ausführungsform ist ein Auskoppelmittel zum Entnehmen von Licht aus dem optischen Schichtverbund vorgesehen.
Bevorzugte Einkoppelmittel sind ein Prisma oder ein Beugungsgitter.
Einkoppel- und Auskoppelmittel können in den optischen Schichtverbund integriert oder extern zu diesem vorgesehen, bevorzugt an diesem angebracht sein.
Bei einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbund mehr Auskoppelmittel als Einkoppelmittel.
Bei einer Ausführungsform wird durch ein einziges Einkoppelmittel eingekoppeltes Licht durch zwei oder mehr Auskoppelmittel ausgekoppelt.
Bei einer Ausführungsform umfasst der optische Schichtverbund zwei oder mehr Auskoppelmittel und jedes Auskoppelmittel entspricht einem Pixel eines Bilds.
Ein Einkoppelmittel kann an der Front, der Seite oder rückwärtig von dem optischen Schichtverbund vorhanden sein, bevorzugt rückwärtig oder an der Seite.
Ein Auskoppelmittel ist bevorzugt auf der Rückseite des optischen Schichtverbunds vorhanden.
Einkoppeln umfasst bevorzugt Ablenkung von Licht um einen Winkel im Bereich von 30 bis 180°, bevorzugt im Bereich von 45 bis 180°, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 180°, besonders bevorzugt im Bereich von 135 bis 180°. Einkoppeln umfasst bevorzugt Ablenkung von Licht um einen Winkel von mindestens 30°, bevorzugt mindestens 45°, besonders bevorzugt mindestens 90°, besonders bevorzugt mindestens 135°.
Auskoppeln umfasst bevorzugt Ablenkung von Licht um einen Winkel im Bereich von 30 bis 180°, bevorzugt im Bereich von 45 bis 135°, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 120°, besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 110°. Auskoppeln umfasst bevorzugt Ablenkung von Licht um einen Winkel von mindestens 30°, bevorzugt mindestens 45°, besonders bevorzugt mindestens 60°, besonders bevorzugt mindestens 70°. Auskoppeln umfasst bevorzugt Ablenkung von Licht um einen Winkel bis zu 180°, bevorzugt bis zu 135°, besonders bevorzugt bis zu 120°, besonders bevorzugt bis zu 110°.
Prozess
Der optische Schichtverbund kann durch ein beliebiges Verfahren präpariert werden, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist und das dieser als geeignet ansieht. Bevorzugte Verfahren umfassen physikalische Gasphasenabscheidung. Bevorzugte physikalische Gasphasenabscheidung ist Sputtern oder Verdampfen, bevorzugt Verdampfen. Eine bevorzugte physikalische Gasphasenabscheidung ist oxidierende physikalische Gasphasenabscheidung.
Der Prozess umfasst bevorzugt einen Reinigungsschritt, bevorzugt der Vorderfläche. Ein bevorzugter Reinigungsschritt kann Ultraschall umfassen. Ein bevorzugter Reinigungsschritt kann Wasser, ein alkalisches Reinigungsmittel, das bevorzugt einen pH-Wert von 7,5 bis 9 aufweist, oder ein anderes pH-neutrales Reinigungsmittel als Wasser involvieren.
Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate im Bereich von 0,5 bis 10 Å/s, bevorzugt im Bereich von 0,75 bis 8 Å/s, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Å/s, abgeschieden. Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate von mindestens 0,5 Å/s, bevorzugt mit mindestens 0,75 Å/s, besonders bevorzugt mit mindestens 1 Å/s, abgeschieden. Beschichtungsschichten werden bevorzugt mit einer Rate von bis zu 10 Å/s, bevorzugt von bis zu 8 Å/s, besonders bevorzugt von bis zu 5 Å/s, abgeschieden.
Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur im Bereich von 110 bis 250°C, bevorzugt im Bereich von 120 bis 230°C, besonders bevorzugt im Bereich von 140 bis 210°C durchgeführt. Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur von mindestens 110°C, besonders bevorzugt mindestens 120°C, besonders bevorzugt mindestens 140°C durchgeführt. Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt mit einer Substrattemperatur bis zu 250°C, besonders bevorzugt bis zu 230°C, besonders bevorzugt bis zu 210°C durchgeführt.
Im Falle von Polymersubstraten werden niedrigere Abscheideraten bevorzugt, wie etwa von 100 bis 150°C.
Physikalische Gasphasenabscheidung wird bevorzugt unter einem Druck von weniger als 1 × 10^-2 Pa, besonders bevorzugt weniger als 5 ×10^-3 Pa, besonders bevorzugt weniger als 3 ×10^-3 Pa durchgeführt.
Vorrichtung
Ein Beitrag zum Überwinden mindestens einer der oben referenzierten Aufgaben wird durch eine Vorrichtung geleistet, die einen oder mehrere erfindungsgemäße optische Schichtverbunde umfasst.
Eine Vorrichtung kann 2 oder mehr erfindungsgemäße optische Schichtverbunde umfassen. Optische Schichtverbunde sind bevorzugt beabstandet. Eine bevorzugte Beabstandung liegt im Bereich von 600 nm bis 1 mm, bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 500 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 µm bis 400 µm.Eine bevorzugte Beabstandung beträgt mindestens 600 nm, bevorzugt mindestens 5 µm, besonders bevorzugt mindestens 50 µm.Eine bevorzugte Beabstandung beträgt bis zu 1 mm, bevorzugt bis zu 500 µm, besonders bevorzugt bis zu 400 µm.In einer Vorrichtung, die 2 oder mehr optische Schichtverbunde umfasst, können die optischen Schichtverbunde für verschiedene Lichtwellenlängen eingerichtet und angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform sind drei optische Schichtverbunde, jeweils zur Ausbreitung von rotem, grünem und blauem Licht vorgesehen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist ein optischer Schichtverbund zur Ausbreitung von Licht, das eine Wellenlänge in dem Bereich von 564 bis 580 nm aufweist, vorgesehen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist ein optischer Schichtverbund zur Ausbreitung von Licht, das eine Wellenlänge in dem Bereich von 534 bis 545 nm aufweist, vorgesehen. In einem Aspekt dieser Ausführungsform ist ein optischer Schichtverbund zur Ausbreitung von Licht, das eine Wellenlänge in dem Bereich von 420 bis 440 nm aufweist, vorgesehen.
Die Vorrichtung umfasst bevorzugt einen Projektor zum Projizieren eines Bilds in den optischen Schichtverbund über ein Kopplungsmittel.
Optische Ebenenverluste
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von optischen Ebenenverlusten durch ein Ziel. Das Verfahren umfasst bevorzugt Durchgehen von Licht durch das Ziel und Messen einer Intensität von Streulicht, bevorzugt an einer Position, die von dem Weg des Lichts durch das Ziel senkrecht abgesetzt ist. Das Verfahren umfasst bevorzugt Anpassen eines exponentiellen Abfalls an die Intensität von Streulicht in Bezug auf eine Weglänge durch das Ziel. Eine Lichtfalle befindet sich bevorzugt an dem Ende des Wegs durch das Ziel.
Ein Beitrag zum Erreichen mindestens einer der oben beschriebenen Aufgaben wird durch einen Prozess zum Auswählen eines optischen Schichtverbunds geleistet, der die folgenden Schritte umfasst:

a. Bereitstellen von zwei oder mehr optischen Schichtverbunden
b. Bestimmen der optischen Ebenenverluste der optischen Schichtverbunde gemäß dem hier beschriebenen Verfahren
c. Auswählen eines oder mehrerer der optischen Schichtverbunde.

Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels nichteinschränkender Figuren beispielhaft verdeutlicht.

1 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der ein Substrat, eine Schicht der Art T und 3 Beschichtungsschichten der Art C aufweist.
2 zeigt ein Substrat, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
3 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung mit Seiteneinkopplung eines Einblendbilds.
4 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung mit Rückseiteneinkopplung eines Einblendbilds.
5 zeigt eine AR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine einzige Schicht der Art C aufweist.
7 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der 3 Schichten der Art C aufweist.
8 zeigt eine Vorrichtung, die drei optische Schichtverbunde gemäß der vorliegenden Erfindung, angeordnet in einem Stapel, umfasst.
9 zeigt eine Anordnung zum Bestimmen von optischen Ebenenverlusten eines Ziels.
10 bis 26 zeigen Schriebe von Reflexionsvermögen und Transmissionsvermögen für die in Tabellen 1 bis 6 des Beispielabschnitts präsentierten Beispielen.

1 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der ein Substrat, eine Schicht der Art T und 3 Beschichtungsschichten aufweist. Der optische Schichtverbund 100 umfasst ein Substrat 100, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist. Die Richtung 107 tritt aus der Vorderfläche aus und die Richtung 106 tritt aus der Rückfläche aus. Auf der Vorderfläche ist eine Schicht der Art T 102 und eine Beschichtung, die aus einer ersten Beschichtungsschicht 103, einer zweiten Beschichtungsschicht 104 und einer dritten Beschichtungsschicht 105 besteht, aufgebracht. Die Schicht der Art T und die Beschichtung könnten alternativ auf der Rückfläche aufgebracht sein.
2 zeigt ein Substrat, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Das Substrat 101 weist eine Vorderfläche 604, eine Rückfläche 605 auf. Die Richtung 107 tritt aus der Vorderfläche 604 aus und ist zu dieser senkrecht. Die Richtung 106 tritt aus der Rückfläche 605 aus und ist zu dieser senkrecht. Das Substrat weist eine Länge 602 und eine Breite 601 auf, die jeweils parallel zu der Vorderfläche sind. Das Substrat weist eine Dicke 603 auf, die senkrecht zu der Vorderfläche 604 bestimmt wird.
3 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung mit Seiteneinkopplung eines Einblendbilds. Der optische Schichtverbund weist ein Substrat 101 auf, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist. Auf der Vorderfläche des Substrats 101 ist eine Schicht der Art T 102 und eine Beschichtung 201 aufgebracht. Ein Reale-Welt-Bild 204 tritt durch die Vorderfläche in den optischen Schichtverbund ein, durchdringt die Beschichtung 201, die Schicht der Art T 102 und das Substrat 101, um aus der Rückfläche rauszukommen. Ein Einblendbild 203 wird an einem Projektor 202 erzeugt, der an der Seite des optischen Schichtverbunds positioniert ist, und geht quer zur Vorderfläche durch den optischen Schichtverbund hindurch, um dann durch die Rückfläche auszutreten. Sowohl das Reale-Welt-Bild 204 als auch das Einblendbild 203 werden durch einen hinter der Rückfläche befindlichen Betrachter betrachtet. Bei einer Variante können die Schicht der Art T 102 und die Beschichtung 201 statt auf der Vorderfläche auf der Rückfläche aufgebracht sein. Bei einer Variante können Schichten der Art T 102 und Beschichtungen 201 sowohl auf der Rückfläche als auch auf der Vorderfläche aufgebracht sein. Auskoppelmittel, beispielsweise Beugungsgitter, auf der Rückfläche sind nicht gezeigt. Wo auf der Rückfläche eine Beschichtung vorhanden ist, befindet sich das Auskoppelmittel bevorzugt zwischen dem Substrat und der Beschichtung.
4 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung mit Rückseiteneinkopplung eines Einblendbilds. Der optische Schichtverbund weist ein Substrat 101 auf, das eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist. Auf der Vorderfläche des Substrats 101 ist eine Schicht der Art T 102 und eine Beschichtung 201 aufgebracht. Ein Reale-Welt-Bild 204 tritt durch die Vorderfläche in den optischen Schichtverbund ein, durchdringt die Beschichtung 201, die Schicht der Art T 102 und das Substrat 101, um aus der Rückfläche rauszukommen. Ein Einblendbild 203 wird an einem Projektor 202 erzeugt, der an der Rückseite des optischen Schichtverbunds positioniert ist, und geht quer zur Vorderfläche durch den optischen Schichtverbund hindurch, um dann durch die Rückfläche auszutreten. Sowohl das Reale-Welt-Bild 204 als auch das Einblendbild 203 werden durch einen hinter der Rückfläche befindlichen Betrachter betrachtet. Bei einer Variante können die Schicht der Art T und die Beschichtung 201 statt auf der Vorderfläche auf der Rückfläche aufgebracht sein. Bei einer Variante können Schichten der Art T 102 und Beschichtungen 201 sowohl auf der Rückfläche als auch auf der Vorderfläche aufgebracht sein. Auskoppelmittel, beispielsweise Beugungsgitter, auf der Rückfläche sind nicht gezeigt. Wo auf der Rückfläche eine Beschichtung vorhanden ist, befindet sich das Auskoppelmittel zwischen dem Substrat und der Beschichtung.
5 zeigt eine AR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Brille/ein Visier weist einen Bildschirm 301 auf, der den erfindungsgemäßen optischen Schichtverbund umfasst. Ein Reale-Welt-Bild 204 durchdringt den Bildschirm 301 von der Vorderseite, um die Rückseite zu erreichen. Ein Einblendbild 203 wird von einem Projektor 202 projiziert, der sich hinter dem Bildschirm 301 befindet. Das Einblendbild 203 breitet sich innerhalb der Ebene des Bildschirms 301 aus und verlässt diesen durch dessen Rückfläche. Sowohl das Reale-Welt-Bild 204 als auch das Einblendbild 203 werden hinter der Rückfläche empfangen.
6 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Schicht der Art T 102 und eine einzige Schicht der Art C 201 aufweist. In den drei Varianten können die Schicht der Art T 102 und die einzige Schicht der Art C 102 auf der Vorderfläche oder auf der Rückfläche aufgebracht sein, oder jeweils eine kann auf jeweils der Vorderfläche oder der Rückfläche aufgebracht sein.
7 zeigt einen optischen Schichtverbund gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Schicht der Art T 102 und eine Beschichtung 201, die aus mehreren Schichten der Art C besteht, aufweist. In den drei Varianten können die Schicht der Art T 102 und die Beschichtung 102 auf der Vorderfläche oder auf der Rückfläche aufgebracht sein, oder jeweils eine kann auf jeweils der Vorderfläche oder der Rückfläche aufgebracht sein.
8 zeigt eine Vorrichtung, die drei optische Schichtverbunde gemäß der vorliegenden Erfindung, angeordnet in einem Stapel, umfasst. Die optischen Schichtverbunde 501 sind parallel, als ein Stapel überlappend, mit ihren Vorderflächen in derselben Richtung orientiert. Die optischen Schichtverbunde 501 sind durch Abstandshalter 502 beabstandet, um zwischen ihnen einen Luftspalt zu belassen. Ein Reale-Welt-Bild 204 dringt nacheinander durch die optischen Schichtverbunde hindurch und verlässt diese danach durch die Rückfläche davon. Ein separater Projektor 202 injiziert ein Einblendbild 203 in jeden der optischen Schichtverbunde. In jedem Fall verlässt das Einblendbild 203 den optischen Schichtverbund durch die Rückfläche und kombiniert sich hinter den Rückflächen mit dem Reale-Welt-Bild, um die erweiterte Realität zu ergeben. In diesem Falle sind die Schicht der Art T und die Beschichtung auf der Vorderfläche gezeigt. In Varianten könnten diese auf der Rückfläche oder sogar auf sowohl der Vorderfläche als auch auf der Rückfläche aufgebracht sein.
9 zeigt eine Anordnung zum Bestimmen von optischen Ebenenverlusten eines Ziels. Das Ziel 804 ist von kreisförmigem Querschnitt, der einen Durchmesser von 20 cm aufweist. Licht wird von einer Lichtleitfigur 801 in das Ziel 804 eingeführt und folgt einem Weg 802 durch das Ziel 804. Auf der dem Ziel 804 entgegengesetzten Seite befindet sich eine Lichtfalle 803. Streulichtintensität wird unter Verwendung einer Kamera gemessen, die sich 50 cm über dem geometrischen Mittelpunkt des Ziels befindet.
10 zeigt das Transmissionsvermögen der Beschichtung gemäß Tabelle 1 als eine Funktion des Einfallswinkels für eine Wellenlänge von 465 nm. Der Einfallswinkel ist der Winkel von auftreffenden Strahlen in Bezug auf die Normale der Vorderfläche. Die durchgezogene Kurve ist für die Konfiguration gemäß Tabelle 1. Die fein gestrichelte Linie zeigt Ergebnisse für eine Reduktion der Dicke der ersten Schicht auf 195 nm. Die stark gestrichelte Linie zeigt Ergebnisse für eine Zunahme der Dicke der ersten Schicht auf 211 nm. Für eine Dicke von 203 nm für die erste Beschichtungsschicht liegt das Transmissionsvermögen bis zu einem Einfallswinkel von 40° über 98%.
11 zeigt das Transmissionsvermögen der Beschichtung gemäß Tabelle 1 (erste Schicht von 203 nm) als eine Funktion der Wellenlänge. Die durchgezogene Kurve ist für normalen Einfall (α = 0°), die fein und die stark gestrichelte Kurve sind jeweils für Einfallswinkel von 15° und 30°. Der Einfallswinkel ist der Winkel von auftreffenden Strahlen in Bezug auf die Normale der Vorderfläche. Das Transmissionsvermögen übersteigt für den gesamten sichtbaren Spektralbereich bei allen drei Einfallswinkeln 97%.
12 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Einfallswinkels. Die dicke Linie ist für die Beschichtung gemäß Tabelle 1 (erste Schicht von 203 nm). Die gestrichelte Linie ist dieselbe Konfiguration, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 203 nm. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Das Beispiel gemäß Tabelle 1 präsentiert ein niedrigeres Kleinwinkelreflexionsvermögen.
13 zeigt das Transmissionsvermögen für eine Wellenlänge von 465 nm als eine Funktion des Einfallswinkels. Der Einfallswinkel ist der Winkel von auftreffenden Strahlen in Bezug auf die Normale der Vorderfläche. Die durchgezogene Kurve ist für die Beschichtung von Tabelle 1 (erste Schicht von 203 nm). Die gestrichelte Linie ist dieselbe Konfiguration, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 203 nm. Die Beschichtung von Tabelle 1 produziert ein höheres Kleinwinkeltransmissionsvermögen (über 98% bis zu einem Einfallswinkel von 40°).
14 zeigt Transmissionsvermögen als eine Funktion der Wellenlänge für normal einfallendes Licht. Der Einfallswinkel ist der Winkel von auftreffenden Strahlen in Bezug auf die Normale der Vorderfläche. Die durchgezogene Kurve ist für die Beschichtung von Tabelle 1. Die gestrichelte Linie ist dieselbe Konfiguration, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 203 nm.
15 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Reflexionswinkels. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Die durchgezogene Kurve ist für die Beschichtung von Tabelle 1. Die gestrichelte Linie ist dieselbe Konfiguration, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 203 nm. Die Beschichtung der Tabelle reduziert das Kleinwinkelreflexionsvermögen und behält das hohe Großwinkelreflexionsvermögen bei.
16 zeigt das Transmissionsvermögen als eine Funktion des Einfallswinkels bei einer Wellenlänge von 650 nm. Der Einfallswinkel ist der Winkel von auftreffenden Strahlen in Bezug auf die Normale der Vorderfläche. Die durchgezogene Kurve ist für die Beschichtung von Tabelle 2 (erste Beschichtungsschicht von 204 nm). Die gestrichelte Linie ist dieselbe Beschichtung, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 204 nm. Die Beschichtung von Tabelle 2 ermöglicht ein größeres Transmissionsvermögen (das Transmissionsvermögen übersteigt 98% bis zu einem Einfallswinkel von 45°).
17 zeigt das Transmissionsvermögen für die Beschichtung von Tabelle 2 als eine Funktion der Wellenlänge. Die durchgezogene Kurve ist für normalen Einfall (α = 0°). Die fein und die stark gestrichelten Linien sind jeweils für Einfallswinkel von 15° und 30°. Das Transmissionsvermögen übersteigt für den gesamten sichtbaren Spektralbereich für jeden der Einfallswinkel 98%.
18 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Reflexionswinkels. Die durchgezogene Kurve ist für die Beschichtung von Tabelle 2 (erste Beschichtungsschicht von 204 nm). Die gestrichelte Linie ist dieselbe Beschichtung, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 204 nm. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Die Beschichtung von Tabelle 2 ermöglicht eine Reduktion des Reflexionsvermögens für kleine Einfallswinkel und behält für große Winkel ein hohes bei.
19 zeigt das Transmissionsvermögen als eine Funktion des Einfallswinkels bei einer Wellenlänge von 530 nm. Die durchgezogene Linie ist für die Beschichtung von Tabelle 3 (erste Beschichtungsschicht von 170 nm) und die gestrichelte Linie ist für eine Konfiguration nach Tabelle 3, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 170 nm. Das Transmissionsvermögen bei Fehlen der ersten Beschichtungsschicht liegt unter 80% und übersteigt bis zu einem Einfallswinkel von 45° 99%, wobei die erste Beschichtungsschicht vorhanden ist.
20 zeigt das Transmissionsvermögen der Beschichtung von Tabelle 3 als eine Funktion der Wellenlänge. Die durchgezogene Kurve ist für normalen Einfall (α = 0°). Die fein und die stark gestrichelten Linien sind jeweils für Einfallswinkel von 15° und 30°. Das Transmissionsvermögen übersteigt für den gesamten sichtbaren Spektralbereich für jeden der getesteten Einfallswinkel 98%.
21 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Einfallswinkels. Die durchgezogene Linie ist für die Beschichtung von Tabelle 3 (erste Beschichtungsschicht von 170 nm) und die gestrichelte Linie ist für eine Konfiguration nach Tabelle 3, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 170 nm. Das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht reduziert das Reflexionsvermögen für kleine Einfallswinkel.
22 zeigt das Transmissionsvermögen als eine Funktion der Wellenlänge, sowohl für die Beschichtung von Tabelle 4 (erste Beschichtungsschicht von 144 nm) als auch für eine Beschichtung gemäß Tabelle 4, allerdings bei Fehlen der ersten Beschichtungsschicht von 144 nm. In jedem Fall ist die durchgezogene Linie für normalen Einfall (α = 0°) und die gestrichelte Linie ist für schrägen Einfall von α = 30° auf die Vorderfläche. Das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht verbessert das Transmissionsvermögen um ungefähr 1%.
23 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Reflexionswinkels. Die durchgezogene Linie ist für die Beschichtung von Tabelle 4 (erste Beschichtungsschicht von 144 nm) und die gestrichelte Linie ist für eine Konfiguration nach Tabelle 4, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 144 nm. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht von 144 nm gewährleistet, dass das Reflexionsvermögen bei großen Winkeln beibehalten wird.
24 zeigt das Transmissionsvermögen als eine Funktion der Wellenlänge, sowohl für die Beschichtung von Tabelle 4 (erste Beschichtungsschicht von 138nm) als auch für eine Beschichtung gemäß Tabelle 4, allerdings bei Fehlen der ersten Beschichtungsschicht von 138 nm. In jedem Fall ist die durchgezogene Linie für normalen Einfall (α = 0°) und die gestrichelte Linie ist für schrägen Einfall von α = 30° auf die Vorderfläche. Das Transmissionsvermögen wird durch das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht von 138 nm um ungefähr 1,2% verbessert.
25 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Reflexionswinkels. Die durchgezogene Linie ist für die Beschichtung von Tabelle 5 (erste Beschichtungsschicht von 138 nm) und die gestrichelte Linie ist für eine Konfiguration nach Tabelle 5, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 138 nm. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht von 138 nm ermöglicht, dass das Reflexionsvermögen bei großen Winkeln beibehalten wird.
26 zeigt das Reflexionsvermögen als eine Funktion des Reflexionswinkels. Die durchgezogene Linie ist für die Beschichtung von Tabelle 6 (erste Beschichtungsschicht von 138 nm) und die gestrichelte Linie ist für eine Konfiguration nach Tabelle 6, allerdings bei Fehlen der ersten Schicht von 138 nm. Der Reflexionswinkel ist der Winkel in Bezug auf die Normale der reflektierenden Fläche. Das Vorhandensein der ersten Beschichtungsschicht von 138 nm ermöglicht, dass das Reflexionsvermögen bei großen Winkeln beibehalten wird.
Testverfahren
Soweit nicht anders angegeben wurden alle Testverfahren bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 101325 Pa durchgeführt. Soweit nicht anders angegeben, wurden optische Messungen unter Verwendung einer Quelle mit einer Wellenlänge von 550 nm vorgenommen.
Verbiegung
Verbiegung wurde gemäß ASTM F534 - 02 gemessen.
Verzug
Verzug wurde gemäß ASTM F657 - 92 gemessen (nach Neufreigabe in 1999).
Optische Ebenenverluste
Das Zielsubstrat oder der optische Schichtverbund wurde als eine kreisförmige Scheibe von 15 cm Durchmesser bereitgestellt. Im Falle des optischen Schichtverbunds war die Vorderfläche (mit der Beschichtung) aufwärts orientiert. Eine Lichtleitfaser, die eine numerische Apertur von 0,15 aufweist, ist dafür angeordnet, Licht in das Ziel zu injizieren, indem ein flaches Gebiet von 3 mm auf einer Seite des Ziels poliert wird, und durch Anordnen der Auslassfläche der Faser parallel zu und in physischem Kontakt mit dieser. Ein aus der folgenden Liste ausgewähltes Immersionsöl ist zwischen der Faser und dem Ziel eingesetzt. Cargille Labs Series A (1,460 ≤ n ≤ 1,640), Cargille Labs Series B (1,642 ≤ n ≤ 1,700), Cargille Labs Series M (1,705 ≤ n ≤ 1,800), Cargille Labs Series H (1,81 ≤ n ≤ 2,00), Cargille Labs Series EH (2,01 ≤ n ≤ 2,11), Cargille Labs Series FH (2,12 ≤ n ≤ 2,21), Cargille Labs Series GH (2,22 ≤ n ≤ 2,31). Das Immersionsöl, das einen Brechungsindex aufweist, der dem des Ziels am nächsten ist, ist ausgewählt. Das Licht aus der Faser wird zum geometrischen Mittelpunkt des Ziels injiziert und wandert durch das Ziel zur entgegengesetzten Seite. Die Spreizung wird durch die numerische Apertur von 0,15 bestimmt. Eine Lichtfalle ist an der entgegengesetzten Seite angeordnet, um Reflexion zu reduzieren. Eine CCD-Kamera (Charge Coupled Device - CCD) befindet sich 50 cm über dem geometrischen Mittelpunkt des Ziels, ist auf das Ziel gerichtet. Die Kamera nimmt ein Grauskalenbild des Ziels auf. Die Streulichtintensität wird in Intervallen von 0,8 cm entlang der Linie zwischen dem Injektionspunkt und der entgegengesetzten Seite gemessen. Die Streulichtintensität wird an eine exponentielle Abfallkurve angepasst, normiert, und der Wert an der entgegengesetzten Seite wird extrapoliert, um die optischen Ebenenverluste zu ergeben. Soweit nicht anders angegeben, werden optische Ebenenverluste unter Verwendung einer Lichtquelle einer Wellenlänge von 450 nm gemessen.
Die Einrichtung wird durch Messen von Fotostrom unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel am Mittelpunkt des Ziels kalibriert. Der Bildverarbeitungsalgorithmus erzeugt eine kreisförmige Region derselben Größe und Position wie der Eingangsport der Kugel. Das Grauskalensignal innerhalb dieser Region wird kumuliert, um das Grauskalensignal der Kamera an der radiometrischen Welt zu kalibrieren.
Schichtdicke und chemische Zusammensetzung
Schichtdicke und chemische Zusammensetzung eines optischen Schichtverbunds werden unter Verwendung einer Kombination von Flugzeit-Sekundärionenspektroskopie (ToF-SIMS) bestimmt, um die Schichtanordnung und Reflektometrie zu bestimmen, um die Schichtdicken zu bestimmen. Die Oberfläche wird zunächst unter Verwendung von Isopropanol und entionisiertem Wasser gereinigt. Nach dem Reinigen werden Reinbedingungen angewandt, um Kontamination der Probe zu vermeiden. Die ToF-SIMS-Messung wird an der gereinigten Probe vorgenommen. ToF-SIMS-Tiefenprofile werden unter Verwendung eines TOF-SIMS IV-100, erhältlich von der ION-TOF GmbH, das mit Ga+-Primärionen von 25keV versehen ist, durchgeführt. Positiv und negativ geladene Ionen werden in 2 aufeinanderfolgenden Analyseschritten analysiert. Die Analyse der positiv geladenen Ionen wurde auf einer Fläche von 50 x 50 µm² mit einem Primärionenstrom von 2,0 pA durchgeführt. Die Sputterbehandlung wurde in einem alternierenden Modus durch eine O₂-Sputterionenkanone für Positivionendetektion auf einer Fläche von 300 x 300 µm² mit einer Energie von 1,0 keV und einem Sputterstrom von 350 nA durchgeführt. Zur Ladungskompensation wurde eine Elektronenflutkanone verwendet. Die Analyse der negativ geladenen Ionen wurde auf einer Fläche von 50 x 50 µm² mit einem Primärionenstrom von 1,0 pA durchgeführt. Die Sputterbehandlung wurde in einem alternierenden Modus durch eine Cs+-Sputterionenkanone für Negativionendetektion auf einer Fläche von 300 x 300 µm² mit einer Energie von 0,5 keV und einem Sputterstrom von 40 nA durchgeführt. Zur Ladungskompensation wurde eine Elektronenflutkanone verwendet. Zur Datenverarbeitung wurde die Software SurfaceLab 6.7 verwendet. Ein Beispielschrieb für den Fall eines 4-Schicht-SiO₂/TiO₂-Systems ist in 11 gezeigt.
Sobald die Schichtidentitäten und -reihenfolge unter Verwendung von ToF-SIMS bestimmt wurden, können unter Verwendung eines Oberflächenreflexionsgrads Schichtdicken bestimmt werden. Zunächst wird die unbeschichtete Rückflächenoberfläche der Probe unter Verwendung von Sandpapier aufgeraut, um ein milchiges Erscheinungsbild auf der Rückfläche zu erhalten, um spiegelnde Rückflächenreflexion zu vermeiden. Ein schwarzer Permanentmarker des Typs „Edding 8750“ wird dann zum Schwärzen der Rückfläche verwendet. Die Reflexionsgradmessung wird dann unter Verwendung des Reflektometers Lambda900 von Perkin Elmer durchgeführt. Das Werkzeug misst den spiegelnden Reflexionsgrad gegenüber der Wellenlänge. Ein Spektrum wird über den Bereich von 400 bis 700 nm gemessen. Ein Satz von Dicken- und Brechungsindexwerten für die Einzelschichten wird unter Verwendung der TFCalc-Optikdesignsoftware in die gemessene Reflexionskurve eingepasst.
Brechungsindex
Der Brechungsindex von Beschichtungsschichten wird durch Ellipsometrie gemessen. Zunächst wird die unbeschichtete Rückflächenoberfläche der Probe unter Verwendung von Sandpapier aufgeraut, um ein milchiges Erscheinungsbild auf der Rückfläche zu erhalten, um spiegelnde Rückflächenreflexion zu vermeiden. Ein schwarzer Permanentmarker des Typs „Edding 8750“ wird dann zum Schwärzen der Rückfläche verwendet. Die Messung wird mit einem Woollam M-2000 unter mehreren Einfallswinkeln durchgeführt: 60°, 65° und 70°. Modellieren der Schichten aus SiCh wurde unter Verwendung des Dispersionsmodells nach „Sellmeier“ vorgenommen, Modellieren der Schichten aus TiO₂ wurde unter Verwendung des Dispersionsmodells nach „Cody-Lorentz“ vorgenommen. Substratdaten wurden aus der Datenbank entnommen.
Rauigkeit
Oberflächenrauigkeit wird unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops, Modell DI nanoscope D3100-S1 von Digital Instruments gemessen. Ein Probengebiet von 2µm mal 2µm wird im Tappingmodus gescannt, wobei das Scangebiet mit 256 Zeilen pro Bild und 256 Punkten pro Zeile gescannt wird. Die Scanrate beträgt 0,7 Hz. Der Kragarm (Cantilever) weist eine Spitze mit einem Spitzenradius von ≤ 10 nm auf. Die Topographie der Probe wird durch Auswerten der Amplitudenänderung des oszillierenden Kragarms beim Scannen der Oberfläche gemessen. Die Rohdaten werden mittels einer Linienanpassung unter Verwendung einer Polynomanpassung 3ter Ordnung eingeebnet. Die mittlere quadratische Rauigkeit R_rms wird durch die Software des AFM unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: $R_{r m s} = \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} y_{1}^{2}}$
wobei n = 256 * 256 = 65536 und y_i der Höhenwert von jeder der 65536 gemessenen Positionen ist.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels nichteinschränkender Beispiele beispielhaft verdeutlicht.
Optische Schichtverbunde, die Schichtanordnungen gemäß den Tabellen 1 bis 6 aufweisen, wurden folgendermaßen präpariert: Zunächst wurde ein kreisförmiger Wafer aus dem Substratmaterial mit einem Durchmesser von 150 mm bereitgestellt (die Materialien N-SF6 und N-SF66 sind von der Schott AG handelsüblich erhältlich). Eine Vorderfläche 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. Dadurch wurde eine nahezu gänzlich von Verunreinungspartikeln darauf freie Oberfläche erhalten. Der Wafer wurde auf einen Verdampfungsdom in der Vakuumkammer einer Leybold APS 1104 montiert, und die Verdampfungsmaschine wurde mit den passenden Beschichtungsmaterialien geladen. Der Druck der Evakuierungskammer wurde auf 1 × 10^-3 Pa abgesenkt. Schichten gemäß den Tabellen 1 bis 6 wurden mit einer Rate von 2,5 Å/s mit einer Ionenenergie von 60 eV abgeschieden. Brechungsindizes, Dicken und Absorptionskoeffizienten für die Schichten sind in Tabellen 1 bis 6 angegeben. Tabelle 1

Material N-SF6 SiO₂ AlSiN SiO₂

n@465nm 1,855 1,464 1,921 1,464

K@465nm [cm^-1] 2·10^-2 0,1 500 0,1

t [nm] 350000 203 25 115

Tabelle 2

Material N-SF6 SiO₂ TiO₂ SiO₂ TiO₂ SiO₂

n@650 1,81 1,45 2,423 1,45 2,423 1,45

K@650nm [cm^-1] 0,01 0,5 500 0,5 500 0,5

t [nm] 380000 204 26 30 38 98

Tabelle 3

Material N-SF6 SiO₂ TiO₂ SiO₂ TiO₂ SiO₂

n@530 1,815 1,456 2,2357 1,452 2,2357 1,452

K@530nm [cm^-1] 0,1 0,5 500 0,5 500 0,5

t [nm] 400000 170 10 18 101 89

Tabelle 4

Material N-SF6 Al₂O₃ Al₂F₃

n@530nm 1,815 1,772 1,361

K@530nm [cm^-1] 0,1 1 500

t [nm] 400000 144 97

Tabelle 5

Material N-SF66 Al₂O₃/Pr₆O₁₁ Al₂F₃

n@530nm 1,905 1,855 1,361

K@530nm [cm^-1] 1 1 500

t [nm] 400000 138 97

Tabelle 6

Material N-SFX HfO₂ LiF

n@530nm 2,015 1,949 1,391

K@530nm [cm^-1] 0,05 10 500

t [nm] 410000 138 97
Transmissionsvermögens- und Reflexionsvermögensdaten für die in Tabellen 1 bis 6 präsentierten Schichtkonfigurationen sowie für Vergleichsbeispiele, in denen die erste Beschichtungsschicht entweder eine abgeänderte Dicke aufweist oder weggelassen wurde, sind in 10 bis 26 gezeigt. In jenen Figuren verbessert die erfindungsgemäße Schicht der Art T das Kleinwinkeltransmissionsvermögen sowie ein Beibehalten des Großwinkelreflexionsvermögens.
Bezugszeichenliste

100: Optischer Schichtverbund
101: Substrat
102: Schicht der Art T
103: Erste Beschichtungsschicht
104: Zweite Beschichtungsschicht
105: Dritte Beschichtungsschicht
106: Rückwärtsrichtung
107: Vorwärtsrichtung
201: Beschichtung
202: Projektor
203: Einblendbild
204: Bild der realen Welt
301: Bildschirm
501: Optischer Schichtverbund
502: Abstandshalter
601: Breite
602: Länge
603: Dicke
604: Vorderfläche
605: Rückfläche
801: Lichtleitfaser
802: Lichtweg
803: Lichtfalle
804: Ziel
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 [0139]

Claims

Optischer Schichtverbund, der Folgendes umfasst: a. ein Substrat mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche, b. eine Beschichtung, die Folgendes umfasst: i. eine Schicht der Art T, und ii. eine Region der Art C, die eine oder mehrere Schichten der Art C umfasst; wobei das Substrat Folgendes aufweist: i. eine Dicke t_G im Bereich von 0,2 bis 1,2 mm, ii. einen Brechungsindex n_G bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 1,6 bis 2,4, und iii. einen optischen Absorptionskoeffizienten K_G bei der Wellenlänge λ von weniger als 10 cm^-1; wobei die Schichten der Art C jeweils und unabhängig Folgendes aufweisen: iv. eine Dicke tc im Bereich von 9 bis 250 nm, v. einen Brechungsindex nc bei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 2,43, und vi. einen optischen Absorptionskoeffizienten Kc bei der Wellenlänge λ von weniger als 10⁶ cm^-1; wobei mindestens eine Schicht der Art C Folgendes aufweist: vii. einen optischen Absorptionskoeffizienten bei der Wellenlänge λ von mindestens 100 cm^-1; wobei die Schicht der Art T Folgendes aufweist: viii. eine Dicke t_T im Bereich von 50 bis 300 nm, ix. einen Brechungsindex n_T bei der Wellenlänge λ im Bereich von 1,35 bis 1,96, und x. einen optischen Absorptionskoeffizienten K_T von weniger als 80 cm^-1; wobei die Region der Art C und die Schicht der Art T jeweils über eine Fläche des Substrats übergelegt sind, mit der Region der Art C weiter von dem Substrat weg als die Schicht der Art T; wobei λ im Bereich von 430 bis 670 nm liegt.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke t_T der Schicht der Art T eine oder beide der folgenden Kriterien erfüllt: a. $t_{T} \geq 0,35 \frac{λ}{n_{T}};$
und b. $t_{T} \leq 0,65 \cdot \frac{λ}{n_{T}} .$
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brechungsindex n_T der Schicht der Art T kleiner als der Brechungsindex n_G des Substrats ist.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Region der Art C zwei oder mehr Schichten der Art C aufweist.
Optischer Schichtverbund nach Anspruch 4, wobei eines oder beide der folgenden Kriterien erfüllt sind: a. n_t ≥ (n_G - 0,03) / 1,4; und b. n_t ≤ (n_G + 0,39) / 1,4.
Optischer Schichtverbund nach Anspruch 4 oder 5, wobei der optische Schichtverbund ein optisches Transmissionsvermögen bei der Wellenlänge λ von mindestens 90 % für normal zu deren Vorderfläche einfallendes Licht aufweist.
Optischer Schichtverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtung eine einzige Schicht der Art C aufweist.
Optischer Schichtverbund nach Anspruch 7, wobei die Schicht der Art C einen Brechungsindex nc aufweist, und eines oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllt sind: a. nc < n_T; b. n_T ≥ n_G - 0.11; und c. n_T ≤ n_G -0.03.
Optischer Schichtverbund nach Anspruch 7 oder 8, wobei eines oder beide der folgenden Kriterien erfüllt sind: a. $| \sqrt{n_{T} n_{E}} - n_{C} | \leq 0,11;$
und b. $| \frac{λ}{4 n_{C}} - t_{C} | \leq \frac{λ}{50} .$
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Folgenden erfüllt sind: i.) Ein Krümmungsradius des Substrats größer als 600 mm; ii.) Ein optischer Ebenenverlust des Substrats, gemessen senkrecht zu der Vorderfläche, von höchstens 20%; iii.) Eine Oberflächenrauigkeit des Substrats von weniger als 5 nm; iv.) Eine Oberflächenrauigkeit der Beschichtung von weniger als 5 nm; v.) Gesamtdickenvariation des Substrats von weniger als 5 µm. vi.) Eine lokale Min-Max-Dickenvariation über 75% der Vorderfläche von weniger als 5 µm. vii.) Einen Verzug des optischen Schichtverbunds von weniger als 350 µm viii.) Eine Verbiegung des optischen Schichtverbunds von weniger als 300 µm.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat aus Glas, Polymer, Optokeramik oder Kristallen ausgewählt ist.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Mittel zum Einkoppeln von Licht in den oder zum Auskoppeln von Licht aus dem optischen Schichtverbund.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Schichtverbund ein Wafer ist.
Optischer Schichtverbund nach Anspruch 13, wobei eines oder mehrere oder alle der folgenden Kriterien erfüllt sind: i.) Die Vorderfläche weist einen Oberflächenflächeninhalt von 1 bis 400 cm² auf; ii.) Die Dicke des Substrats t_G liegt im Bereich von 50 bis 1500 µm; iii.) Ein Krümmungsradius des Substrats ist größer als 600 mm; iv.) Ein optischer Ebenenverlust, gemessen senkrecht zu der Vorderfläche, von höchstens 20%; v.) Eine Oberflächenrauigkeit des Substrats von weniger als 5 nm; vi.) Eine Oberflächenrauigkeit der Beschichtung von weniger als 5 nm; vii.) Gesamtdickenvariation des Substrats von weniger als 5 µm; viii.) Eine maximale lokale Dickenvariation über 75% der Vorderfläche von weniger als 5 µm; ix.) Einen Verzug des optischen Schichtverbunds von weniger als 350 µm; x.) Eine Verbiegung des optischen Schichtverbunds von weniger als 300 µm; xi.) Eine kreisförmige oder quadratische Gestalt.
Optischer Schichtverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Folgenden erfüllt sind: a. Die Dicke des optischen Schichtverbunds liegt im Bereich von 250 bis 700 µm. b. Die Dicke t_T der Schicht der Art T übersteigt 60% der Gesamtdicke tc der Gruppierung von Schichten der Art C. c. Die Dicke tc der Beschichtung beträgt weniger als 0,6% der Dicke t_G des Substrats. d. Der Krümmungsradius des Substrats ist größer als 1100 mm; und der Krümmungsradius des optischen Schichtverbunds ist größer als 800 mm. e. Die maximale lokale Dickenvariation des Substrats über 75% der Vorderfläche von weniger als 2 µm; und der Verzug des optischen Schichtverbunds ist kleiner als 250 µm; und die Verbiegung des optischen Schichtverbunds ist kleiner als 300 µm. f. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats beträgt weniger als 3 nm; und die Oberflächenrauigkeit der Beschichtung der Art C beträgt weniger als 2 nm; und die Oberflächenrauigkeit der Beschichtung der Art T beträgt weniger als 4 nm. g. Der senkrecht zur Vorderfläche gemessene Transmissionsgrad beträgt mindestens 85%.
Vorrichtung, die eine oder mehrere optische Schichtverbunde nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Prozess zum Herstellen einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung, der die folgenden Schritte umfasst: i.) Bereitstellen eines Wafers nach Anspruch 13 oder 14; ii.) Reduzieren des Oberflächenflächeninhalts der Vorderfläche, um einen Abschnitt zu erhalten; iii.)Bereitstellen des Abschnitts als ein Sichtfenster in der Erweiterte-Realität-Vorrichtung.
Verwenden eines optischen Schichtverbunds nach einem der Ansprüche 1 bis 15 in einer Erweiterte-Realität-Vorrichtung oder einer Virtuelle-Realität-Vorrichtung.