DE69223251T2

DE69223251T2 - Elektrisch leitende, lichtdämpfende antireflektierende beschichtung

Info

Publication number: DE69223251T2
Application number: DE69223251T
Authority: DE
Inventors: Russell Austin; Erik Bjornard; Debra Steffenhagen
Original assignee: Viratec Thin Films Inc
Current assignee: Viratec Thin Films Inc
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: US5407733A; EP0602153A4; DK0602153T3; EP0602153A1; WO1993004993A1; ATE160333T1; CA2116855A1; JP3444880B2; DE69223251D1; JPH06510382A; EP0602153B1; CA2116855C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf antireflektierende Dünnfilmbeschichtungen, und insbesondere auf eine elektrisch leitfähige antireflektierende Beschichtung, die Licht dämpft.
Manche Artikel werden hergestellt, um aus verschiedenen Gründen, wie z.B. Wärmereduktion, Augenschutz und eine verbesserte Sichtbarkeitv Licht zu dämpfen. Diese Artikel können auch eine antireflektierende Beschichtung auf zumindest einer ihrer Oberflächen benötigen. Solche Artikel umfassen Sonnenbrillen, Sonnenschutzverglasungen und Filter zur Kontrastverstärkung.
In Sonnenbrillen schützt die Lichtdämpfung das Auge vor hellem Lichtu und die antireflektierende Beschichtung reduziert reflektiertes Blendlicht von der Oberfläche der Linse, die dem Auge zugewandt ist. Antireflexions-Eigenschaften für Sonnenbrillen werden üblicherweise durch einen Mehrschichtbelag erreicht, der Vakuum-aufgedampfte, durchlässige dielektrische Filme enthält. Die Lichtdämpfung kann eine der Linse inhärente Eigenschaft sein. Dieses Merkmal kann aber auch von außen durch Einfärben der Linse eingebracht werden. Bevorzugt dämpfen Sonnenbrillen etwa 90% des sichtbaren Lichtes.
Sonnenschutzverglasungen dämpfen Sonnenenergie, die dem Inneren z.B. eines Fahrzeugs oder eines Gehäuses zugeführt wird. Diese Verglasungen weisen vorzugsweise eine Bearbeitung für geringe Reflexion auf ihrer Innenfläche auf, um ablenkende Reflexionen zu mindern. Es können auch Beschichtungen mit geringem Emissionsvermögen (E) zur Reduzierung von Reflexionen eingesetzt werden. Eine Lichtdämpfung für Sonnenschutzverglasungen kann durch Verwendung von lichtabsorbierendem Glas erreicht werden. Eine Lichtdämpfung kann aber auch durch einen vakuumbedärnpften Metallfilm oder durch ein mit einem Metallfilm beschichtetes und an der Verglasung mittels eines geeigneten Klebers befestigten Kunststoffblatt erreicht werden. Die Lichtdämpfung beträgt etwa 50% des sichtbaren Lichtes.
Häufig wird ein Filter zur Kontrastverstärkung eingesetzt, um den Bildkontrast zu verbessern und Blendlicht vom Bildschirm eines Videoendgerätes (VDT) zu reduzieren. Dieser Filter wird zwischen der Bedienungsperson für das VDT und dem Bildschirm angeordnet. Filter zur Kontrastverstärkung können aus lichtabsorbierendem Glas gefertigt werden. Das Glas kann etwa 30% des einfallenden Lichtes durchlassen. Licht aus äußeren Quellenv wie z.B. aus Fenstern und Beleuchtungskörpern, tritt durch den Filter hindurch und wird gedämpftv bevor es von dem Bildschirm reflektiert wird. Nachdem es vom Bildschirm reflektiert wurde, muß es erneut durch den Filter hindurchtreten, bevor es von der Bedienungsperson betrachtet wird. Nach dem zweiten Durchtritt kann Licht bis auf etwa 10% der Intensität, die es ohne den Filter haben würde, gedämpft werden. Wenn das Reflexionsvermögen des Bildschirms etwa 4% beträgtv können die Bilder und Objekte äußerer Lichtquellen um mehr als 99,5% reduziert werden.
Licht von dem Bild auf den Bildschirm läuft durch den Filter zur Kontrastverstärkung nur einmal hindurch. Dadurch kann es nur um etwa 70% gedämpft werden. Dadurch wird die Sichtbarkeit des Bildes als solche verbessert. Ein Filter zur Kontrastverstärkung ist jedoch nur wirksam, wenn seine außen liegende Fläche einer Antireflexionsbearbeitung unterzogen wurde. Bevorzugt sollten seine innere und seine äußere Fläche so bearbeitet werden. Die Antireflexionsbearbeitung kann eine aus mehreren Schichten bestehende, antireflektierende Beschichtung umfassen. Eine solche Beschichtung kann ein wahrnehmbares Reflexionsvermögen für sichtbares Licht, üblicherweise als die Tageslichtreflexion oder das Tageslicht-Reflexionsvermögen bezeichnet, von weniger als etwa 0,25% aufweisen. Filter mit einem Tageslicht-Reflexionsvermögen von weniger als etwa 0,15% werden bevorzugt.
Ein Kontrastverstärkungsfilter kann aus Glas oder Kunststoff bestehen. Wenn der Filter nahe der Kathodenstrahlröhre (CRT) angeordnet ist, kann es bei ihm zu einer statischen Aufladung kommen. Eine oder beide Seiten des Filters sind deshalb bevorzugt elektrisch leitfähig und geerdet, um die Ausbildung statischer Aufladungen zu vermeiden. Wenn die Filteroberflächen mit einer mehrschichtigen antirefiektierenden Beschichtung versehen sind, kann die elektrische Leitfähigkeit eine der Beschichtung inhärente Eigenschaft sein. Elektrisch leitfähigev transparente Filme, wie z.B. Indium-Zinn-Oxid, können in solchen Beschichtungen verwendet werden.
Die Kosten eines elektrisch-leitfähigen Filters können so groß wie etwa 30% der Kosten des VDT sein. Die hohen Kosten dieser Filter können deren Einsatz behindern.
Es ist wohl bekannt, daß lichtabsorbierende Filme dazu eingesetzt werden können, um antireflektierende Schichtsysteme zu erstellen. Die einfachsten lichtabsorbierenden Systeme umfassen einen Metallfilm geringen Reflexionsvermögens, z.B. aus Chrom oder Molybdän, in Kontakt mit einem Glas- oder Kunststoff-Substrat, und eine Schicht eines transparenten dielektrischen Materiales, wie z.B. Magnesiumfluorid oder Siliciumdioxid, in Kontakt mit dem Film geringeren Reflexionsvermögens. Diese Metallfilme können sehr dünn sein, in der Größenordnung von etwa 5 Nanometern (nm). Die optischen Eigenschaften so dünner Filme lassen sich schwierig steuern, weil die Metalle während des anfänglichen Abschnitts des Auftragprozesses zur Oxidation neigen. Es kann auch zu einer nachfolgenden Oxidation oder Korrosion der Beschichtung kommen. Ein dünner Metallfilm kann auch eine ungenügende elektrische Leitfähigkeit und nur etwa 40% Dämpfung des sichtbaren Lichtes aufweisen.
Figur 1 zeigt die berechneten Werte für Transmission (Kurve A) und Reflexion (Kurve B) eines Zweischichtsystems mit einem Chromfilm einer Dicke von etwa 1,6 nm und mit einem Siliciumdioxid- Film einer Dicke von etwa 75,4 nm. Diese Filme sind auf einem Glassubstrat angebracht, das einen Brechungsindex von etwa 1,52 aufweist. Die Tageslichtreflexion des Systems liegt bei etwa 0,35% bei Betrachtung von der dem Substrat gegenüberliegenden Seite des Systems aus, d.h. von der Luftseite des Systems aus. Die Tageslichttransmission liegt bei etwa 75%.
Ein anderes Antireflexionssystem weist eine Beschichtung mit geringem E auf, die einen Silberfilm umfaßt&sub1; der einen hohen Brechungsindex aufweist und auf beiden Seiten von einem dielektrischen Film begrenzt wird. Die geringste Reflexion erhält man mit relativ dünnen Silberfilmenv z.B. von 6 bis 8 nm Dicke. Die Dämpfung von sichtbarem Licht ist jedoch vernachlässigbar.
Das System mit einer silber-dielektrischen Schicht kann erweitert werden, um einen zusätzlichen Silberfilm zu umfassen. Dies kann die elektrische Leitfähigkeit des Systems erhöhen und seine Antireflexionsfähigkeit verbessern. Die Silberfilme könne durch ein dielektrisches Material mit einem relativ großen Brechungsindex getrennt werden, das eine optische Dicke von etwa einer halben Wellenlänge bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm aufweist&sub1; die ungefähr die Mitte des sichtbaren Spektrums darstellt. Jeder Silberfilm wird ferner durch eine Schicht aus dielektrischem Material begrenzt&sub1; wobei jede dielektrische Schicht einen Brechungsindex von etwa einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm aufweist.
Ein anderes Mtireflexionssystem ist das&sub1; das im deutschen Patent Nr. DE 39 41 797 beschrieben ist. Dieses System sieht eine Struktur voru die Schichten aus Titannitrid aufweist&sub1; die durch Schichten eines Materiales mit einem Brechungsindex von z.B. 2,05 getrennt sind.
Dieses System ist in seiner Funktion ähnlich der lichtübertragenden, wärmereflektierenden Beschichtung, die im US-Patent Nr.4, 799,745 beschrieben wird. Die Silberfllme dieser Beschichtung müssen relativ dünn sein, um die geringstmögliche Reflexion zu erreichen. Die Dämpfung von sichtbarem Licht für diese Beschichtung liegt in der Größenordnung von etwa 10%. Der Schichtwiderstand kann etwa 10 Ohm pro Quadrat betragen, was eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit für die meisten Fälle ergibt.
Figur 2 illustriert die Werte für die Transmission (Kurve C) und die Reflexion (Kurve D) für ein System mit zwei Silberfilmen und drei dielektrischen Schichten. Das System ist auf ein Glassubstrat aufgebracht. Die Schichtfolge und die physikalische Dicke sind, ausgehend vom Substrat, wie folgt: Zinkoxid (45,7 nm), Silber (6,9 nm), Zinkoxid (85,3 nm), Silber (18,4 nm) und Zinkoxid (4313 nm). Der Brechungsindex des Glassubstrates beträgt 1,52.
Systeme, die Kombinationen aus einem stark lichtabsorbierenden Metall, wie Chrom, und einem schwach lichtabsorbierenden Metall, wie Silber oder Gold, umfassen, können ebenfalls aufgebaut werden. Solche Kombinationen gestatten verschiedene Werte für die Tageslichttransmission, wobei sie noch eine relativ geringe Reflexion von zumindest einer Oberfläche bieten. Im allgemeinen haben jedoch Systeme mit einem dünnen weichen Metallfilm, wie Silber, Gold oder Kupfer, eine schlechte Abriebsfestigkeit. Systeme mit dünnen Filmen aus Silber oder Kupfer sind auch anfällig für Korrosion und können, wenn sie auf einer ungeschützten Fläche eingesetzt werden, innerhalb weniger Monate verfallen.
Die vorbeschriebenen Schichtsysteme können eine der folgenden Eigenschaften zeigen: (1) eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine geringe Reflexion, (2) eine ausreichende Lichtdämpfung und eine geringe Reflexion, oder (3) eine ausreichende Lichtdämpfüng und eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Diese Systeme ergeben jedoch keine Einzelstruktur mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, einer geringen Reflexion und einer ausreichenden Lichtdämpfung.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Antireflexions-Schichtsystem zur Verfügung zu stellen, das einen weiten Bereich von Dämpfungswerten für sichtbares Licht aufweist, während es noch eine geringe Tageslichtreflexion zeigt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein lichtdämpfendes Antireflexions-Schichtsystem vorzuschlagen, das einen Schichtwiderstand kleiner als etwa 100 Ohm pro Quadrat aufweist.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein elektrisch leitfähiges lichtdämpfendes Antireflexions-Schichtsystem vorzuschlagen, das abriebs- und korrosionsbeständig ist.
Es ist ferner noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein korrisionsbeständiges, abriebsbeständiges, elektrisch leitfähiges, ausreichend lichtdämpfendes Antireflexionssystem vorzuschlagen, das mittels reaktivem Gleichstrom-Sputtem in einer Inline-Beschichtungsmaschine der Art, wie sie für architektonische Glasbeschichtung eingesetzt wird, abgeschieden werden kann.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und zum Teil aus der Beschreibung nahegelegt oder können durch praktische Anwendung der Erfindung erkannt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mittels der Apparaturen und Kombinationen, die insbesondere in den Msprüchen aufgezeigt sind, ausgeführt und erhalten werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen beschichteten Artikeiv wie er in Anspruch 1 beschrieben ist. Die Beschichtung umfaßt drei Schichten, die in numerischer Folge, beginnend mit der ersten Schicht, die von dem Artikel am weitesten entfernt ist, als erste, zweite und dritte Schicht bezeichnet werden. Die erste Schicht umfaßt ein transparentes dielektrisches Material mit einem Brechungsindex, der kleiner als etwa 1,52 bei einer Wellenlänge von etwa 520 nm ist. Die erste Schicht hat eine optische Dicke von etwa einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 und 560 nm. Die zweite Schicht umfaßt ein transparentes Material mit einem Brechungsindex, der größer als der Brechungsindex der ersten Schicht ist, und weist eine optische Dicke kleiner als die optische Dicke der ersten Schicht auf. Die dritte Schicht ist eine Schichtv die ein Übergangsmetallnitrid umfaßt und eine Dicke zwischen etwa 5 und 15 nm aufweist. Die zweite Schicht hat vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen etwa 1,9 und 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 520 nm.
Die Beschichtung kann auch eine vierte Schicht umfassen. Diese vierte Schicht weist eine Übergangsmetallnitndschicht auf, die einen Brechungsindex (n) und einen Extinktionskoeffizienten (k) geringer als das n und k des Übergangsmetallnitrids der dritten Schicht hat. Die Gesamtdicke der dritten und vierten Schicht liegt zwischen etwa 5 und 15 nm.
Die Struktur nach der vorliegenden Erfindung sieht eine elektrisch leitfähigev lichtdämpfende, antireflektierende Beschichtung vor. Die Tageslichtreflexion der Struktur kann kleiner als etwa 0,25% sein. Der Grad der von der Struktur erreichten Lichtdämpfung kann bei etwa 45% liegen. Der elektrische Schichtwiderstand der Struktur kann geringer als etwa 1000 sein. Die Struktur ist sowohl abriebs-, wie auch korrosionsbeständig.
Die Struktur bringt eine große elektrische Leitfähigkeitv eine geringe Reflexion und eine Lichtdämpfung&sub1; die für viele Mwendungen geeignet ist. Insbesondere ist sie geeignet als Beschichtung für einen Filter zur Kontrastverstärkung. Die Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann in kommerziellem Maßstab durch reaktives Gleichstrom-Sputtem in einer Inline- Beschichtungsmaschine der Art aufgebracht werden, wie sie für architektonische Glasbeschichtungen eingesetzt wird.

Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingearbeitet sind und einen Teil derselben bilden, illustrieren schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und dienen zusammen mit der allgemeinen Beschreibung, die weiter oben gegeben wurde, und der ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, die weiter unten gegeben werden wird, zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Figur 1 stellt graphisch die berechneten Werte für die Reflexion und die Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein aus zwei Schichten bestehendes, lichtabsorbierendes Antireflexions-System dar, das Chrom- und Siliciumdioxid-Filme umfaßt;
Figur 2 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge eines aus fünf Schichten bestehenden, lichtabsorbierenden Antireflexions-Systems mit Silber- und Zinkoxid-Filmen;
Figur 3 illustriert schematisch ein aus vier Schichten bestehendes System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erflndung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Titannitrid für die zweite und vierte Schicht sowie Zinnoxid für die dritte Schicht eingesetzt werden;
Figur 5 illustriert graphisch die gemessenen Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für das Ausführungsbeispiel, auf das sich Figur 4 bezieht;
Figur 6 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem wechselnde optische Konstanten für einen Titannitrid-Film eingesetzt werden;
Figur 7 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Titannitrid für die zweite und vierte Schicht sowie Titandioxid für die dritte Schicht eingesetzt werden;
Figur 8 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für das Ausführungsbeispiel, auf das sich Figur 7 bezieht, jedoch unter Benutzung dünner Filme aus Titannitrid;
Figur 9 illustriert graphisch die gemessenen Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für das Ausführungsbeispiel, auf das sich Figur 8 bezieht;
Figur 10 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Titannitrid für die zweite und vierte Schicht sowie Siliciumdioxid für die dritte Schicht eingesetzt werden;
Figur 11 illustriert graphisch die berechneten Reflexionswerte als Funktion der Wellenlänge für Ausführungsbeispieleu bei denen Aluminiumoxid für die erste Schicht&sub1; Titannitrid für die zweite und vierte Schicht sowie Siliciumdioxid oder Titandioxid für die dritte Schicht verwendet werden (nicht der Erfindung entsprechend);
Figur 12 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein aus fünf Schichten bestehendes System gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Titannitrid für die zweite und vierte Schicht, Siliciumdioxid für die dritte Schicht und Titandioxid für die fünfte Schicht verwendet werden;
Figur 13 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein aus sechs Schichten bestehendes System nach der vorliegenden Erfindung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Titannitrid für die zweite, vierte und sechste Schicht und Zinnoxid für die dritte und fünfte Schicht eingesetzt werden;
Figur 14 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindungv bei dem Siliciumdioxid für die erste Schichtu Niobnitrid für die zweite und vierte Schicht sowie Zinkoxid für die dritte Schicht eingesetzt werden;
Figur 15 illustriert graphisch die gemessene Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für das Ausführungsbeispiel, auf das sich Figur 14 bezieht;
Figur 16 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem Siliciumdioxid für die erste Schicht, Niobnitrid für die zweite und vierte Schicht und Nioboxid für die dritte Schicht eingesetzt werden;
Figur 17 illustriert graphisch die gemessene Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für das Ausführungsbeispiel, auf das sich Figur 18 bezieht;
Figur 18 illustriert schematisch eine Dreischichtstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer einzigen Übergangsmetallnitrid-Schicht;
Figur 19 illustriert graphisch die gemessene Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Ausführungsbeispiel der Struktur aus Figur 18;
Figur 20 illustriert graphisch die gemessene Reflexion und Transmission als eine Funktion der Wellenlänge für das Beispiel nach Figur 19;
Figur 21 illustriert schematisch eine Vierschichtstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei unterschiedlichen, nebeneinander liegenden Übergangsmetallnitrid-Schichten;
Figur 22 illustriert graphisch die berechnete Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für eine Ausführungsbeispiel der Struktur nach Figur 21 mit Titannitrid- und Niobnitrid-Schichten;
Figur 23 illustriert schematisch eine Zweischichtsystem, das nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung steht;
Figur 24 illustriert graphisch die berechneten Werte für Reflexion und Transmission des Systems aus Figur 14 unter Benutzung einer Titannitrid-Schicht mit verschiedenen Überzügen;
Figur 25 illustriert graphisch die gemessenen Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für eine Titannitrid-Schicht;
Figur 26 illustriert schematisch ein Filter zur Kontrastverstärkung, wie es in Verbindung mit einem Bildschirm eines Videoendgerätes eingesetzt wird;
Figur 27 zeigt die gemessenen Werte für Reflexion und Transmission als Funktion der Wellenlänge für ein Filter zur Kontrastverstärkung, das auf einer Seite mit einem Vierschichtsystem entsprechend der vorliegenden Erfindung und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer einzelnen Schicht aus Titannitrid beschichtet ist.

Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung setzt Schichten von Nitriden bestimmter Übergangsmetalle ein, um eine elektrisch leitfähige, lichtdämpfende antireflektierende Beschichtung zu erhalten. Damit führt sie in einer Struktur oder einem Schichtsystem zu einem Umfang an Eigenschaften&sub1; die üblicherweise nur durch eine Kombination von Strukturen, welche zwei dieser Eigenschaften aufweisenu mit einem Substratv das die andere hat, erreicht werden.
Die Übergangsmetalle,von denen bekannt ist, daß sie Nitride bilden, und die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadiumv Tantal, Niob und Chrom. Diese Übergangsmetallnitride können optische Eigenschaften ähnlich denen von Metallen aufweisen und sind elektrisch leitfähig. In Form dünner Filme können sie hart, abriebsbeständig und korrosionsbeständig sein.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen dieser Filme besteht im reaktiven Gleichstrom-Sputtern des Metalls in einer Atmosphäre, die Stickstoff oder Ammonium aufweist. Filme können auch durch chemische Dampfbeschichtung aufgebracht werden. Die Eigenschaften der Nitridfilme können durch Einschluß von Kohlenstoff modifiziert werden. Solche Materialien werden allgemein als Kohlenstoffnitride bezeichnet. Der Kohlenstoff kann die Reflexionsfarbe, die Leitfähigkeit oder die Morphologie des Films ändern. Die Struktur nach der vorliegenden Erfindung umfaßt Schichten, die im wesentlichen Übergangsmetallnitride enthalten, d.h. überwiegend aus Übergangsmetallnitriden bestehen.
Das herkömmlichste der Übergangsmetallnitride ist das Titannitrid. Titannitrid wird in weitem Umfang als ein Plattierungsmetall für Uhren und Schmuckstücke eingesetzt. Es wird allgemein als "Goldton"- Plattierung bezeichnet. Wenn es auf einer glatten polierten Oberfläche abgeschieden wird, ist es nur sehr schwer von Gold zu unterscheiden. Jedoch ist es, anders als Gold, hart und weist einen hohen Grad an Abriebsfestigkeit auf. Es ist auch gegen die meisten korrosiven Agenzien, die beim täglichen Gebrauch auftreten, beständig.
Die optischen Eigenschaften von Nitriden werden in dem Artikel "Selektive Transmission von dünnen TiN-Filmen" Valkonen et al, Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., Bd. 401, S. 375-81 (1983), beschrieben.
Die optischen Eigenschaften von Metallen und lichtabsorbierenden Materialien werden allgemein in Ausdrücken des komplexen Brechungsindex: n - jk spezifiziert. Die Werte von n (der reale Anteil des komplexen Index) und von k (der imaginäre Anteil des komplexen Index) werden als die optischen Konstanten eines Materials bezeichnet. Sie können für unterschiedliche kristalline und physikalische Formen eines Materials unterschiedlich sein.
Die optischen Eigenschaften von Titannitrid-Filmen hängen von der Filmdicke ab. Bei den Dicken, die im Kontext der vorliegenden Erfindung nützlich sind, d.h. etwa 3 bis 40 nm, dürfen die optischen Konstanten der Übergangsmetallnitride um nicht mehr als etwa 20% variieren. Die vorliegenden Erfindung kann so ausgeführt werden, daß sie Variationen in den optischen Konstanten durch Anpassen der Filmdicke ausgleicht.
Die optischen Konstanten von Titannitrid-Filmen und anderen Übergangsmetallnitriden können als Funktion von Prozeßparametern, wie der Sputter-Gasflußrate, den Gasgemischverhältnissen, dem Sputterdruck und der Sputterleistung, variieren. Diese Variationen werden bei Wellenlängen größer als etwa 600 nm größer sein. Für Wellenlängen kleiner als etwa 600 nm können die Variationen innerhalb eines relativ engen Bereiches liegen, z.B. innerhalb von etwa 15%.
Tabelle 1 zeigt die optischen Konstanten (n, k) für etwa 15 und 25 nm dicke Titannitridfilme. Diese optischen Konstanten wurden bestimmt durch Refiexions- und Transmissionsmessungen von Filmen einer bekannten Dicke. Die Filme wurden durch reaktives Gleichstrom-Sputtern aus einem planaren Magnetron mit einem Titan-Target in einer strömenden Argonlstickstoff-Mischung aufgebracht. Die Sputterspannung betrug 420 Volt, der Sputterdruck 0,42 Pa (3,17 Millitorr), die Flußrate für das Argon betrug 250 Standard-Kubikzentimeter pro Minute (sccm), und die Flußrate für den Stickstoff betrug 220 sccm. Die 25 nm dicken Filme wurden mit einer Auftragsgeschwindigkeit von 191 Zentimetern pro Minute (75 inches pro Minute) aufgetragen. Der 15 nm Film wurde bei einer Auftragsgeschwindigkeit von 345 Zentimetem pro Minute (136 inches pro Minute) aufgetragen. TABELLE 1 Optische Konstante von Titannitrid
Tabelle 2 zeigt die optischen Konstanten für Niobnitrid(NbN)-Filme einer Dicke von etwa 4,89 nm. Die Filme wurden durch reaktives Gleichstrom-Sputtem aus einem planaren Magnetron unter Verwendung eines Titan-Targets in einer strömenden Stickstofflargon-Mischung aufgebracht. Die Sputterspannung betrug (Q) Volt, der Sputterdruck (Q) Millitorr, die Flußrate für das Argon (Q) sccm, und die Fivußrate für den Stickstoff (Q) sccm. Die Filme wurden mit einer Auftragsgeschwindigkeit von (Q) inches pro Minute aufgetragen. TABELLE 2 Optische Konstanten von Niob-Nitrid (für Filme einer Dicke von 4,89 nm)
Die optischen Konstanten aus Tabelle 1 und Tabelle 2 wurden benutztv um die optischen Eigenschaften der verschiedenen Ausfühmngsbeispiele der vorliegenden Erfindungv die weiter unten diskutiert werdenv zu berechnen. Filme von Übergangsmetallen können als "metallartig" in bezug auf ihre elektrischen und ihre Reflexions-Eigenschaften beschrieben werden. Die Werte der optischen Konstanten bei sichtbaren Wellenlängen sind jedoch allgemein unterschiedlich gegenüber denen von Metallen.
Der Unterschied zwischen den optischen Eigenschaften von Titannitrid und Niobnitrid und den üblichen Metallen läßt sich erkennenv wenn man die Werte n&sub1; k aus Tabelle 1 und 2 mit den Werten nV k für einige übliche Metallev wie in Tabelle 3 gezeigt sindv vergleicht. TABELLE 3
Die Formel zur Berechnung des Reflexionsvermögens und der Transmission von dünnen Metallfilmen ist komplex. Die folgenden "Faustregeln" können allerdings dazu dienenv bei dem Verständnis der vorliegenden Erfindung behilflich zu sein.
Das Reflexionsvermögen oder der Glanz von Metallen in der Form dicker undurchsichtiger Filme oder polierter Grundmaterialien ist direkt proportional dem Verhältnis von k/n, d.h. je höher dieses Verhältnis, desto glänzender ist das Metall. Die Lichttransmission durch dünne Metallfilme steigt an, wenn der Wert von n abnimmt und, in geringerem Ausmaß, wenn der Wert von k abnimmt. Silber ist in hohem Maße reflektierend in Form von relativ dicken Filmen und transparent in Form relativ dünner Filme. Chromfilme, die einen relativ geringen Wert von k/n aufweisen, sind nicht hochreflektierend. Chromfilme sind auch stark lichtabsorbierend.
Auch Titannitridfilme sind sehr lichtabsorbierend. Jedoch sind die Werte für n und k für die Filme so, daß diese mindestens eine Dicke von 30 nm aufweisen müssen, um etwa 50 Prozent an sichtbarem Licht zu absorbieren. Andererseits können 4 nm dicke Chromfilme etwa 50 Prozent des sichtbaren Lichtes absorbieren. Titannitridfilme, die etwa 25 nm oder dicker sind, erfüllen die Zielstellungen der vorliegenden Erfindung nach einem geringen Schichtwiderstand, d.h. etwa 200 Ohm pro Quadrat oder weniger. Damit schaffen sie eine ausreichende elektrische Leitfähigkeitv um eine statische Aufladung zu verhindem. Sie werden auch eine ausreichende Lichtdämpfung aufweisen.
Niobnitrid-Filme absorbieren Licht vergleichbar Metallfilmen, wie z.B. aus Molybdän Niobnitrid kann jedoch mindestens so leitfähig wie Titannitrid sein. Es zeigte sich, daß eine Gesamtdicke von Niobnitrid von etwa 15 nm ausreichend ist, um eine ausreichende Schichtwiderstandsfähigkeit von etwa 200 nm zu erreichen.
Wie in Figur 3 dargestellt, umfaßt ein bevorzugtes System bzw. eine bevorzugte Struktur 15 der vorliegenden Erfindung vier Filme 20, 22, 26 und 24, die auf ein Glas- oder Kunststoffsubstrat 28 aufgebracht sind. Der erste und äußerste Film 20 ist im wesentlichen transparent für sichtbares Licht und weist einen Brechungsindex bevorzugt geringer als etwa 1,9 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm auf. Seine optische Dicke ist etwa ein Viertel einer Wellenlänge bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und 560 nm. Der Film 26 ist ebenfalls im wesentlichen für sichtbares Licht transparent und hat einen Brechungsindex im Bereich von etwa 1,35 bis etwa 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm. Seine optische Dicke ist kleiner als oder gleich etwa einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 und 560 nm. Die optische Dicke des Films kann abnehmen, wenn der Brechungsindex des Films zunimmt.
Die Schichten 22 und 24 bestehen aus Übergangsmetallnitrid-Filmen, deren jeder eine physikalische Dicke zwischen etwa 5 und 40 nm aufweist. Die genaue Dicke hängt ab von dem geforderten Maß an Lichtdämpfung und Reflexion sowie von dem Brechungsindex der transparenten Filme 20 und 26. Die Struktur 15 ist so aufgebautv daß sie das geringste Reflexionsvermögen aufweistv wenn sie von einer Beobachtungsperson oder einem Beobachtungsinstrument 29 längs der Richtung des Pfeiles A betrachtet wird. Das Reflexionsvermögen der Struktur kannv wenn die Betrachtung durch das Substrat 28 erfolgtv größer sein.
Ausführliche Beispiele von Schichtsystemen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden weiter unten beschrieben. Die Beispiele umfassen Titannitrid- und Niobnitrid-Schichten. In den Tabellen 4 bis 16, die weiter unten angegeben sind und unterschiedliche Strukturen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschreibenv weisen die Materialienv die als TiN(1) und TiN(2) bezeichnet sind, optische Konstanten n und k auf, wie sie in Tabelle 1 für 15 nm bzw. 25 nm dicke Filme angegeben sind. Das Matenaiv das als NbN bezeichnet ist, weist die optischen Konstanten aus Tabelle 2 auf.
In allen Tabellen ist das Substrat als Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,52 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm angenommen. Bei allen Berechnungen stellen die in den Figuren angegebenen Resultate Werte für Transmisison und Reflexion durch eine einzelne Oberfläche oder Grenzschicht dar. Bei allen Berechnungen wurden die Schichtsysteme optimiert, um die geringstmögliche Reflexion in dem Wellenlängenbereich von etwa 425 nm bis etwa 675 nm zu erreichen, d.h. innerhalb der allgemein angenommenen Grenzen für das sichtbare Spektrum.
Eine bevorzugte Struktur 15 kann zwei Titannitrid(TiN)-Filme 22 und 24, einen Siliciumdioxid(SiO&sub2;)- Film 20 und einen Zinnoxid(SnO&sub2;)Film 26 umfassen. Einzelheiten dieser Struktur sind in Tabelle 4 angegeben, und Figur 4 zeigt die berechneten Werte für die Reflexion (Kurve E) und die Transmission (Kurve F) der Struktur. Figur 5 zeigt die gemessenen Werte für Reflexion (Kurve H) und Transmission (Kurve I) für eine aktuelle Struktur 15 mit einem Aufbau, wie er in Tabelle 4 angegeben ist. Es kann erkannt werdenv daß die Struktur eine Transmission von etwa 35 Prozent ergibt, d.h. eine Lichtdämpfung von etwa 65 Prozent. Die Struktur weist auch ein Tageslicht-Reflexionsvermögen von etwa 0,12 Prozent und damit hervorragende Antireflexionseigenschaften auf. Diese Struktur hat ferner einen Schichtwiderstand von etwa 66 Ohm pro Quadrat, was eine gute elektrische Leitfähigkeit ergibt. TABELLE 4
Wie weiter oben erwähnt, wurden die Titannitridfilmdicken von Tabelle 4 unter Benutzung der optischen Konstanten für Titannitrid, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind, berechnet. Für die TiN(1) und TiN(2) Schichten wurden die Werte für 15 bzw. 25 nm dicke Filme benutzt. In der Praxis können allerdings die Werte für die optischen Konstanten für die 12,7 nm und 20,9 nm Filme aus Tabelle 4 leicht unterschiedlich sein. Zudem können einige Differenzen zwischen den berechneten und den aktuellen optischen Eigenschaften (n, k) der Struktur eintreten, wenn die Struktur durch unterschiedliche Sputtergeräte aufgebracht wurde, selbst wenn die Gasmischungen und die Strömungsraten nominell dieselben sind. In der Praxis kann man solche Unterschiede dadurch ausgleichen, daß man die Filmdicke ändert. Bei Benutzung eines kontinuierlichen Inline- Beschichtungssystems kann dies innerhalb von drei Stunden auf der Basis einer empirischen Näherung erreicht werden.
Während des Aufbringens werden die Substrate durch die Maschine mit konstanter Geschwindigkeit, d.h. mit der Transportgeschwindigkeit, hindurchgeführt. Die Sputterbedingungen werden bei jeder Kathode so eingestellt, daß sich die gewünschte Dicke des Materiales während der Zeit, während derer das Substrat der Kathode oder einer Gruppe von Kathoden ausgesetzt wirdu ablagert. Durch Einstellung der Sprühleistung können Dickevariationen von einigen Prozent erreicht werden.
Die relativ einfache Anpassung einer berechneten Struktur an eine aktuelle Struktur ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung. Die Anpassung bedingt üblicherweise zunächst eine Änderung der Dicke jedes der Nitridfilme, um das erforderliche Niveau des Reflexionsvermögens zu erreichen. Das ursprüngliche Dickenverhältnis der Nitridfilme wird während der Anpassung beibehalten. Der Antireflexionsbereich wird auf den gewünschten Wellenlängenbereich zurückgeführt durch Anpassung der Dicke des dritten Films 26 d h des transparenten Films zwischen den Nitridfilmen 22 und 24. Üblicherweise wird die Dicke des dritten Films in entgegengesetztem Sinne zu den Nitridfilmen angepaßt.
Es wurde auch festgestellt, daß die berechneten Strukturen einen Bereich von Werten unterschiedlicher Dicken haben können, der optimal geringe Refiexionsergebnisse ergibt. Die Unterschiede zwischen zwei solcher Strukturen können als unterschiedliche Transmissionswerte angesehen werden. Es wird angenommenu daß diese Eigenschaft der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung ein Grund dafür sein kann, daß die aktuellen Optimierungen relativ einfach sind.
Die Übereinstimmung zwischen den berechneten Werten der Figur 3 und dem Meßresultat aus Figur 4 ist gut. Für die Unterschiede bei irgendeiner vorgegebenen Wellenlänge können primär die Wellenlängenverschiebung der Kurven verantwortlich sein. Die gemessene Kurve H verschiebt sich um etwa 2 bis 3 Prozent zu längeren Wellenlängen, verglichen mit der berechneten Kurve E.
Proben der Struktur nach Tabelle 4 widerstanden einem Kochen in einer fünfprozentigen Kochsalzlösung (NaCl) während einer Stunde. Die Struktur zeigte auch keine Beschädigung, wenn sie fünfzig Reibstrichen nach dem Standard-Abrieb-Test gemäß MIL-C-675A ausgesetzt wurde. Damit zeigte die Struktur Korrosions- und Abriebfestigkeit.
Es wurde ein Schichtsystem unter Benutzung der optischen Werte von Titannitrid berechnet, wie sie in einem Artikel von Szczyrbowski u.a., "Optische und elektronische Eigenschaften von dünnen TiN- Schichten", Vakuum Technik 37, 14-18 (1988), angegeben sind. Diese Struktur ist in Tabelle 5 gezeigt. TiN(3) stellt die Sczcyrbowski-Werte und TiN(1) die Werte für optische Konstanten für den 15 nm dicken Film aus Tabelle 1 dar. Die Werte für Reflexion (Kurve J) und Transmission (Kurve K) für diese Struktur sind in Figur 6 gezeigt. TABELLE 5
Die Struktur aus Tabelle 5 kann ein Tageslichtreflexionsvermögen von etwa 0,1 Prozent aufweisen. Die Struktur nach Tabelle 5 zeigtv daß die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen optischen Konstanten von Tabelle 1 beschränkt ist.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann die Schicht 26 (siehe Figur 3) einen Wert für den Brechungsindex von zwischen etwa 1,35 und 2,65 aufweisen. Obgleich bestimmte Werte bevorzugt sind, d.h. solche zwischen 1,9 und 2,35, können alle Werte eine akzeptable geringe Reflexion ergeben. Unterschiedliche Brechungsindices für die Schicht 26 können durch unterschiedliche Dicken der Schichten 22 und 24 ausgeglichen werdenu um eine optimale Reflexions-Absenkung zu erreichen. Für jeden vorgegebenen Brechungsindex kann mehr als eine Kombination von Schichtdicken zu einer geringen Reflexion führen. Der Unterschied in der Kombination kann auch unterschiedliche Transmissions-Werte zur Folge haben. Dieser Mechanismus kann benutzt werden, um einen gewünschten Wert der Lichtdämpfung für die Stuktur zu erreichen. Die unten angegebenen Beispiele dienen dazu, dieses Prinzip zu illustrieren.
Tabelle 6 zeigt die Einzelheiten einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die berechneten Werte für Reflexion (Kurve L) und Transmission (Kurve M) sind in Figur 7 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde Titandioxid (TiO&sub2;) für den Film 26 benutzt, das einen Brechungsindex von etwa 2,35 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm aufweist. TABELLE 6
Die Struktur aus Tabelle 6 kann ein berechnetes Tageslichtreflexionsvermögen von etwa 0,16 und eine Tageslichttransmission von etwa 30 Prozent aufweisen. Es ist ersichtlich, daß die Gesamtdicke der Titannitride-Schichten etwa 41 nm beträgt. Bei dem Ausführungsbeispiel von Tabelle 4 ist die Gesamtdicke von Titannitrid ungefähr 34 nm und die Tageslichttransmission etwa 35 Prozent. Das zusätzliche Titannitrid-Material in dem Beispiel von Tabelle 6 ergibt eine größere Dämpfung von sichtbarem Licht. Dies kann durch Vergleich der Transmissionswerte aus Figur 4 und denen aus Figur 7 gesehen werden.
Tabelle 7 zeigt die Einzelheiten eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem die Nitridschichten dünner sind. TABELLE 7
Diese Struktur weist eine berechnete Tageslichtreflexion von etwa 0,08 Prozent und eine berechnete Tageslichttransmission von etwa 48 Prozent auf. Die berechneten Werte für Reflexion (Kurve N) und Transmission (Kurve O) sind in Figur 8 gezeigt. Die gemessenen Werte für die Reflexion (Kurve P) und die Transmission (Kurve Q) der Struktur aus Tabelle 7 sind in Figur 9 gezeigt. Wie aus diesen Kurven entnommen werden kann, weist die Struktur nach Tabelle 7 eine hohe Transmission und gleichzeitig eine geringe Reflexion auf. Die elektrische Leitfähigkeit der Struktur aus Tabelle 7 würde geringer als die aus Tabelle 6 seinu wäre aber immer noch ausreichend, um statische Aufladungen zu verhindern.
Tabelle 8 zeigt Einzelheiten eines noch anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die berechneten Werte für Reflexion (Kurve R) und Transmission (Kurve S) sind in Figur 10 dargestellt. Zur Ausbildung der Schicht 26 wurde Siliciumdioxid (SiO&sub2;) eingesetzt, das einen Brechungsindex von etwa 1,46 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm aufweist. TABELLE 8
Das Tageslichtreflexionsvermögen der Struktur kann etwa 0,2 Prozent sein. Die Gesamtdicke der Titannitrid-Schichten beträgt etwa 51 nm und ergibt eine Tageslichttransmission von etwa 15 Prozent. Aus einem Vergleich der Struktur nach Tabelle 8 mit der Struktur nach Tabelle 6 kann entnommen werdenu daß Materialien mit im wesenuichen unterschiedlichen Brechungsindices für den dritten Film eingesetzt werden können und dabei noch ein sehr geringer Refiexionswert erreicht wird.
Allgemein gilt, je geringer der Brechungsindex des äußere Films 20 ist, desto geringer wird die Reflexion von dem System sein. Der Brechungsindex von Schicht 20 kann so gering wie 1,35 sein, obgleich Materialien mit einem so geringen Wert vielleicht für die praktische Anwendung nicht hinreichend beständig sind. Wenn der Brechungsindex von Film 20 größer als etwa 1,46 ist, wird der Bereich von Brechungsindex-Werten, die für den Film 26 möglich sind, enger. Speziell können nur Filme mit relativ hohen Brechungsindices zu einem Tageslichtreflexionsvermögen von etwa einem Viertel eines Prozents oder geringer führen. Beispielshalber zeigt Tabelle 9 den Aufbau eines Systemsv das nicht der Erfindung entspricht und bei dem der äußere Film 20 aus Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) besteht. Aluminiumoxidfilme können einen Brechungsindex von etwa 1,65 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm aufweisen. Der Film 26 besteht aus Zinnoxid, das einen Brechungsindex von etwa 1,92 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm hat. Das Tageslichtreflexionsvermögen der Struktur kann etwa 0,49 Prozent sein. TABELLE 9
Tabelle 10 gibt die Einzelheiten eines Schichtsystems, das nicht der Erfindung entspricht, oder einer Schichtstruktur wieder, wobei der äußere Film 20 aus Aluminiumoxid und der Film 26 aus Titanoxid besteht, mit einem Brechungsindex von etwa 2,35 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm. Das Tageslichtreflexionsvermögen dieses Systems beträgt etwa 0,3 Prozent. TABELLE 10
Figur 11 zeigt die berechneten Reflexionswerte (Kurve U und Kurve C) für die Strukturen der Tabellen 9 bzw. 10.
Aus den vorstehenden Beispielen sollte klar sein, daß eine praktische obere Grenze für den Brechungsindex der ersten Schicht 20 festgelegt wird durch die Verfügbarkeit von transparenten Materialien mit einem ausreichend hohen Brechungsindex. Praktisch dürfte der höchste Brechungsindex für ein Material, das im wesentlichen für sichtbares Licht durchlässig ist, etwa bei 2,65 liegen, was etwa der Brechungsindex der kristallinen Rutilform von Titandioxid ist.
Eine Struktur mit Titannitridfilmen 22 und 24, einem äußeren Film 20 mit einem Brechungsindex von etwa 1,9 und einem Film 26 mit einem Brechungsindex von etwa 2,65 kann ein Reflexionsvermögen von etwa 0,75 Prozent oder geringer aufweisen. Ein Reflexionsvermögen von 0,75 Prozent kann für bestimmte Anwendungen, wie z.B. für Sonnenbrillen, akzeptabel sein.
Andere Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung können mehr als vier Schichten aufweisen. Zum Beispiel kann ein fünfter Film zwischen den Titannitridfilm 24 und das Substrat 28 eingefügt werden. Die Einzelheiten einer solchen Struktur sind in Tabelle 11 dargestellt. Die Werte für Reflexion (Kurve V) und Transmission (Kurve W) für diese Struktur sind in Figur 12 gezeigt. TABELLE 11
Die Struktur nach Tabelle 11 kann mit der Struktur nach Tabelle 4 verglichen werden, da die Materialien der ersten vier Schichten in jeder Struktur dieselben sind. Wie sich zeigtu wird die zusätzliche Schicht aus Zinnoxid (SnO&sub2;) durch Vergrößerung der Dicke der Titannitridschichten und durch Verkleinerung der Dicke der Zinnoxidschicht dazwischen ausgeglichen.
Ein Vergleich der Kurven aus Figur 12 mit denen aus Figur 4 zeigt, daß die Hinzufügung der fünften Schicht nicht zu einer deutlichen Verbesserung in der Antireflexionseingeschaft oder einem deutlichen Unterschied in der Dämpfung von sichtbarem Licht führt. Variationen der weiter oben beschriebenen Fünfschicht-Struktur, bei der der Brechungsindex der fünften Schicht von 1,35 bis 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm variiert wurdev wurden ebenfalls untersucht. Es zeigte sich, daß für alle Brechungsindex-Werte eine Folge von Schichtdicken erstellt werden kannv die zu einem Tageslichtreflexionsvermögen von etwa 0,25 Prozent führt. Für alle Brechungsindex-Werte war die Dicke der fünften Schicht kleiner als eine Achtel Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von etwa 480 nm bis 560 nm.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt sechs Schichten. Diese Ausführungsform weist drei Übergangsmetallnitridschichten auf, die von einem Film aus einem im wesentlichen für sichtbares Licht durchlässigem Material getrennt werden. Das Schichtsystem einer solchen Struktur wird unter Hinweis auf Tabelle 12 illustriert. Die Werte für Reflexion (Kurve X) und Transmission (Kurve Y) der Struktur sind in Figur 13 gezeigt. TABELLE 12
Die Struktur aus Tabelle 12 kann ein Tageslichtreflexionsvermögen von etwa 0,1 Prozent aufweisen. Das Reflexionsvermögen ist nicht deutlich geringer als bei der Struktur mit vier Filmen aus Tabelle 4. Die zusätzliche Titannitridschicht bringt jedoch eine Tageslichttransmission von etwa 17 Prozent, verglichen mit etwa 35 Prozent für die Strukturen mit vier Filmen.
Ein noch anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in Tabelle 13 angegeben. Hier wurde Niobnitrid für die Übergangsmetallnitrid-Filme (Filme 22 und 24 in Figur 3) eingesetzt. Ferner wird Siliciumdioxid für den äußeren Film 20 und Zinkoxid (ZnO) für den dritten Film 26 verwendet. TABELLE 13
Das Tageslichtreflexionsvermögen bei dem Beispiel aus Tabelle 13 liegt bei etwa 0,12. Die berechneten Werte für Reflexion (Kurve II) und Transmission (Kurve JJ) sind als Funktion der Wellenlänge in Figur 14 dargestellt. Gemessene Werte von Reflexion (Kurve KK) und Transmission (Kurve LL) sind ferner in Figur 15 gezeigt. Die Probe aus Figur 20 weist einen Schichtwiderstand von etwa 200 Ohm per Quadrat auf.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung, bei dem Niobnitridfilme integriert sind, ist in Tabelle 14 gezeigt. Hierbei wird Nioboxid (Nb&sub2;O&sub5;) mit einem Brechungsindex von etwa 2,35 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm für den dritten Film 26 eingesetzt. TABELLE 14
Die Tageslichtreflexion des Beispiels aus Tabelle 14 liegt bei etwa 0,10. Die berechneten Werte für Reflexion (Kurve MM) und für Transmission (Kurve NN) sind als Funktion der Wellenlänge in Figur 16 dargestellt. Gemessene Werte für Reflexion (Kurve OO) und Transmission (Kurve PP) sind in Figur 17 gezeigt. Das Beispiel aus Figur 22 hat einen Schichtwiderstand von etwa 200 Ohm pro Quadrat.
Schichtsysteme, in die Niobnitrid eingelassen ist, zeigten dieselben Haltbarkeitscharakteristiken wie die Schichtsysteme, in die Titannitrid eingelassen ist. Ein Vergleich der Figur 15 mit Figur 5 zeigt, daß die Transmissionsfarbe eines auf Niobnitrid basierenden Schichtsystems neutraler als bei einem auf Titannitrid basierenden Schichtsystem ist. Der Schichtwiderstand eines auf Niobnitrid basierenden Schichtsystems kann allerdings größer als der eines auf Titannitrid basierenden Schichtsystems sein.
Bei einem noch anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Dreischichtsystem mit nur einem Übergangsmetallnitridfilm eingesetzt werden, um eine elektrisch leitfähige, lichtdämpfende, antireflektierende Beschichtung zu bilden. In Figur 18, auf die Bezug genommen wird, ist eine Dreischichtstruktur 60 gezeigt, die so ausgebildet ist, daß sie für einen Beobachter 62, der in Richtung eines Pfeiles C blicktv wirksam ist. Die Struktur 60 umfaßt eine Übergangsmetallnitridschicht 64, die dem Substrat 66 benachbart ist. Die Übergangsmetallnitridschicht 64 ist überdeckt mit einer transparenten Schicht 68, die einen relativ großen Brechungsindex aufweist. Die Schicht 68 ihrerseits ist mit einer transparenten Schicht 70 bedeckt, die einen relativ geringen Brechungsindex hat. Bevorzugt weist die Schicht 70 einen Brechungsindex aufu der kleiner ist als der Brechungsindex des Substrates. Die Schicht 70 kann z.B. einen Brechungsindex kleiner als etwa 1,52 sowie eine optische Dicke von etwa einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 und 560 nm aufweisen. Die Schicht 68 hat einen Brechungsindexv der größer als der Brechungsindex der Schicht 70 ist. Die Schicht 68 weist bevorzugt einen Brechungsindex zwischen etwa 1,9 und 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 520 nm auf. Allgemein hat die Schicht 68 eine optische Dicke, die kleiner als die optische Dicke der Schicht 70 ist. Die Schicht 58 aus Übergangsmetallnitrid kann eine physikalische Dicke zwischen etwa 5 und 15 nm haben.
Tabelle 15 zeigt Einzelheiten des Aufbaus eines Dreischicht-Überzugs. gemäß dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel Hier umfaßt die Schicht 70 Siliciumdioxid, die Schicht 68 Titandioxid, und die Schicht 64 Niobnitrid. Das Substrat 66 hat einen Brechungsindex von etwa 1,52. TABELLE 15
Die gemessenen Werte für Reflexion (Kurve AB) und Transmission (Kurve AC) sind in Figur 19 als Funktion der Wellenlänge des Schichtsystems aus Tabelle 15 dargestellt. Die gemessene Reflexion (Kurve AD) und Transmission (Kurve AE) ist in Figur 20 als Funktion der Wellenlänge für eine Beschichtung dargestellt, welche den Aufbau gemäß Tabelle 15 aufweist. Das Schichtsystem aus Tabelle 15 kann nützlich sein, wenn eine geringere Lichtdämpfung erforderlich ist als die, die von den weiter oben beschriebenen Vierschicht-Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird. Es sei wieder Bezug genommen auf die Figuren 19 und 20, aus denen ersichtlich ist, daß das System aus Tabelle 15 etwa 45% Dämpfung von sichtbarem Licht bewirkt. Dieses Dreischicht-Ausführungsbeispiel kann jedoch keine so geringe Reflexion aufweisen, wie sie durch ein Vierschicht-Ausführungsbeispiel erreicht wird. Allgemein kann die Tageslichtreflexion geringer als etwa 0,25% sein.
Das Dreischichtsystem, wie es in Tabelle 15 ausgeführt ist, kann durch Zufügung einer weiteren Schicht aus einem Übergangsmetallnitrid noch ausgedehnt werden, um noch ein weiteres Vierschichtausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Verfügung zu stellen, das zwei nebeneinander liegende Übergangsnitridschichten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften umfaßt. Es sei nun Bezug genommen auf Figur 21, in der eine Vierschichtstruktur 72 so ausgebildet ist, daß sie für einen Betrachter 62, der in Richtung des Pfeiles C blickt, wirksam ist. Die Struktur 72 umfaßt eine Übergangsmetallnitridschicht 74, die mit einer Schicht 76 überdeckt ist, welche ein Übergangsmetallnitrid umfaßt, das optische Eigenschaften unterschiedlich zu den optischen Eigenschaften der Schicht 74 aufweist. Die Übergangsnitridschichten sind überdeckt mit transparenten Schichten 68 und 70, die allgemein dieselben Funktion wie die transparenten Schichten in Struktur 70 haben und deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die Schicht 70 weist allgemein einen Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex des Substrates 66 sowie eine optische Dicke von etwa einer Viertel Wellenlänge bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 und 560 nm auf. Die Schicht 70 hat bevorzugt einen Brechungsindex kleiner als etwa 1,52. Die Schicht 68 weist einen größeren Brechungsindex als die Schicht 70 auf und hat bevorzugt einen Brechungsindex zwischen etwa 1,9 und 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 520 nm. Allgemein hat die Schicht 68 eine optische Dicke kleiner als die optische Dicke der Schicht 70. Die Schicht 74 umfaßt bevorzugt ein Übergangsmetallnitrid mit optischen Konstanten (n und k) kleiner als etwa 2,0. Die Schicht 76 weist bevorzugt ein Übergangsmetallnitrid mit optischen Konstanten (n und k) größer als etwa 2,0 auf. Die Gesamtdizke der Übergangsnitridschichten 74 und 76 kann zwischen etwa 5 und 15 nm liegen. Die optischen Konstanten sind für eine Wellenlänge von etwa 520 nm angegeben.
Tabelle 16 zeigt Einzelheiten eines Schichtsystems mit nebeneinander liegenden Schichten aus Titannitrid und Niobnitrid. TABELLE 16
Die berechnete Reflexion (Kurve AF) und Transmission (Kurve AG) sind als Funktion der Wellenlänge in Figur 22 dargestellt. Es sei nun Bezug genommen auf die Figuren 20 und 22, aus denen ersehen werden kannu daß bei etwa derselben Lichtdämpfung (Transmission) ein System mit zwei unterschiedlichen, nebeneinander angebrachten Übergangsmetallnitridschichten eine deutlich geringere Reflexion als ein Dreischichtsystem mit nur einer Übergangsmetallnitridschicht aufweisen kann. Speziell kann das Vierschichtsystem mit zwei nebeneinander liegenden Übergangsmetallschichten eine Tageslichtreflexion kleiner als etwa 0,15% haben.
Die Strukturen 60 und 72 können einen Schichtwiderstand kleiner als etwa 1000 Ohm per Quadrat aufweisen.
Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, eine oder mehrere transparente Materialien durch eine Kombination dünnerer Schichten&sub1; d.h. von Unterschichten, zu ersetzen, die etwa dieselbe gesamte optische Dicke, aber unterschiedliche Brechungsindices, aufweisen. Diese Technik ist im Stand der Technik wohlbekannt als ein Weg zur Simulation einer Matenalschicht mit einem spezifischen Brechungsindex. Die zwei oder mehr Unterschichten können als das optische Äquivalent der Schicht, die simuliert wird, angesehen werden. Diese Technik kann benutzt werden, wenn ein Material mit einem gewünschten Wert für den Brechungsindex nicht existiert, nicht leicht aufgebracht werden kann oder keine geeigneten physikalischen Eigenschaften aufweist.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden nur Schichten beschrieben, die optisch wirksam sind, d.h. die erforderlich sind, um das optische Prinzip der Erfindung zu beschreiben. Es ist beim Stand der Technik jedoch nicht unüblich, in einer Mehrschichtbeschichtung auch eine oder mehrere Schichten einzusetzen, die hauptsächlich dafür dienen, um die mechanische Unversehrtheit der Beschichtung zu verbessern. Solche Schichten werden allgemein als Leim- oder als Klebeschichten bezeichnet. Sie können zwischen nebeneinanderliegenden, optisch wirksamen Schichten oder zwischen einer optisch wirksamen Schicht und dem Substratv auf dem die Beschichtung angebracht ist, angeordnet sein. Die Dicke und das Material einer Klebeschicht können so gewählt werden, daß sie optisch unwesentlich ist, oder daß eine benachbarte, optisch wirksame Schicht so geändert wirdv daß sie jeglichen optischen Effekt, den die Klebeschicht auf die Beschichtung haben kann, kompensiert.
Die für die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele gegebenen Werte für das Reflexionsvermögen sind die Werte, die von der Seite der Struktur beobachtet werden, die vom Substrat am weitesten entfernt ist. Es ist wohlbekannt, daß Strukturen mit lichtabsorbierenden Filmen unteschiedliche Reflexionswerte auf unterschiedlichen Seiten der Struktur aufweisen können.
Man kann eine Struktur mit Titannitrid oder einem anderen Übergangsmetallnitrid zur Absenkung der Reflexion, wie sie von der Substratseite eines beschichteten Gegenstandes oder Gerätes festgestellt wird, bauen. Eine solche Struktur kann nur zwei Schichten erfordernu von denen eine eine Nitridschicht ist, um eine sehr geringe Tageslichtreflexion zu erreichen.
Ein solches Ausführungsbeispiel (das nicht der vorliegenden Erfindung entspricht) ist in Figur 23 gezeigt. Die Struktur 25 umfaßt einen dünnen Nitridfilm 30, der auf ein Substrat 32 aufgebracht ist. Ein Film 34 aus einem für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Material ist auf dem Nitridfilm 30 abgelageit. Die Filmdicken sind so eingestellt, daß sie das geringste Reflexionsvermögen für sichtbares Licht erreichen, beobachtet in Richtung des Pfeiles A. Die Nitridschicht 30 kann zwischen etwa 5 und 10 nm dick sein. Eine Titannitridschicht ist z.B. bevorzugt etwa 8 nm dick. Die transparente Schicht ist zwischen etwa 2 und 15 nm dick, abhängig von dem Brechungsindex des transparenten Materials. Der Brechungsindex dieser Schicht liegt zwischen etwa 1,35 und 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm.
Die Schicht 30 kann Titannitrid und die Schicht 34 Siliciumdioxid, Zinnoxid oder Titandioxid sein. Die optischen Konstanten von Titannitrid können die sein, die in Tabelle 1 für einen 15 nm dicken Film gezeigt sind. Die Dicke der Schicht 34 kann etwa 2,5 nm für Titandioxid mit einem Brechungsindex von etwa 2,35 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm und von etwa 10,8 nm für Siliciumdioxid mit einem Brechungsindex von etwa 1,46 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm sein.
Figur 24 zeigt die berechneten Werte für das Reflexionsvermögen eines Titannitridfilms (Kurve Z) und eines Titannitridfilms, der mit Siliciumdioxid (Kurve AA), Zinnoxid (Kurve BB) oder Titandioxid (Kurve CC) überdeckt ist. Die Werte in Figur 24 für das Reflexionsvermögen sind auf einer Skala von 0 bis 1 Prozent dargestellt, um den erreichten Unterschied in der Reflexion mit verschiedenen Überdeckungsmaterialien deutlich zu machen. Wie ersichtlichu ist der Reflexionswert sehr gering über einen weiten Bereich von Brechungsindices unterschiedlicher Überdeckungen oder Schichten 34. Jeder Brechungsindex im Bereich von etwa 1,35 bis etwa 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 510 nm kann benutzt werden, um einen wirksamen Belag herzustellen.
Figur 25 zeigt die gemessenen Werte für Reflexion (Kurve DD) und Transmission (Kurve EE) für einen einzelnen Film aus Titannitrid einer Dicke von etwa 8 nm auf einem Glassubstrat (n=1,52). Die Figur zeigt die Reflexion einer unbeschichteten Oberfläche des Substrates (Kurve FF). Die gemessene Reflexionskurve DD (Figur 16) kann mit der berechneten Kurve Z (Figur 15) verglichen werden. Die gemessene Kurve DD zeigt einen minimalen Wertv der mehr oder weniger derselbe wie bei der berechneten Kurve Z ist. Der Minimalwert der gemessenen Kurve tritt bei einer größeren Wellenlänge als bei der berechneten Kurve auf. Die gemessenen Daten gelten für die Reflexion bei einer Blickrichtung durch das Substrat.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurden Titannitrid und Niobnitrid als Übergangsmetallnitrid eingesetzt. Es ist jedoch offenkundig, daß jedes Übergangsmetallnitrid bei der Struktur nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. So können beispielsweise andere Übergangsmetallnitride nützlich sein, um unterschiedliche Niveaus der Transmission oder unterschiedliche Werte für den Schichtwiderstand zu erhalten. In Struktur 15 (vgl. Figur 3) kann es auch nützlich seinu ein unterschiedliches Übergangsmetallnitrid für jede der beiden Übergangsmetallnitridschichten einzusetzen.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurden Metalloxide als die transparenten Materialien verwendet. Es ist aber klar, daß auch andere Materialien verwendet werden könnten, beispielshalber ein im wesentlichen transparentes Nitrid, wie Siliciumnitrid, oder ein Oxynitrid, wie z.B. Siliciumoxynitrid. Auch Materialien wie Fluoride und Sulfide können eingesetzt werdenv obgleich sie nicht leicht durch ein reaktives Sputtern aufgebracht werden können.
Die Beschichtung nach der vorliegenden Erfindung kann auch in Kontrastverstärkungsfiltern eingesetzt werden. Solche Filter sind am effektivstenv wenn sie Antireflexionsbeschichtungen auf beiden Seiten aufweisen. Eine lichtdämpfende Antireflexionsbeschichtung kann auf einer Oberfläche angebracht werden. Die andere Oberfläche kann eine andere Art von Antireflexionsbeschichtung aufweisen. Diese andere Beschichtung kann die Zweischichtausbildungu wie sie in Figur 23 dargestellt ist, oder eine einzelne Schicht zwischen 5 und 10 mm Dicke aus einem Übergangsmetallnitrid sein.
Wie in Figur 26 gezeigt ist, kann ein Kontrastverstärkungsfilter 50 vor einem VDT-Bildschirm 52 angeordnet sein. Der Filter 50 umfaßt ein transparentes Substrat 40, das auf seiner Oberfläche 42 mit einer Vierschicht-Beschichtung entsprechend Struktur 15, Struktur 60 oder Struktur 72 bedeckt ist. Die Oberfläche 46 des Substrates 40 kann mit der Zweischicht-Struktur 25 oder mit einer einzelnen Schicht aus einem Übergangsmetallnitrid mit einer Dicke zwischen etwa 5 und 10 nm bedeckt sein.
Die Seiten geringer Reflexion der Beläge 15 und 25 sind einem Betrachter oder einer Bedienungsperson 54 zugewandt, wie dies durch Pfeile B und C angegeben ist. Die Betrachtungsrichtung ist durch einen Pfeil A angezeigt. Die lichtdämpfende Eigenschaft des Filters 50 führt zu einer Unterdrückung der Reflexion 56 vom Bildschirm 52.
Figur 27 zeigt die gemessenen Werte für Transmission (Kurve GG) und Reflexion (Kurve HH) eines Kontrastverstärkungsfilters 50. Die Reflexionsmessung wurde in Richtung des Pfeiles A vorgenommen. Die Oberflächen 40 und 46 haben einen Schichtwiderstand geringer als etwa 1000 Ohm pro Quadrat. Damit wirdv wenn die Oberflächen 40 und 46 elektrisch geerdet sind, der Aufbau von statischen Aufladungen verhindert.
Ein Kontrastverstärkungsfilter ist nur eine Anwendung der vorliegenden Erfindung. Aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung auch in anderen Anwendungen benutzt werden kann, einschließlich Sonnenschutzverglasungenu Sonnenbrillen und Augenschutzbekleidung. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf einer oder beiden Oberflächen eines Gegenstandes oder Gerätes benutzt werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf einer Oberfläche eines Gegenstandes benutzt werden, der eine andere Art von Dünnfilminterferenzbelag auf der gegenüberliegenden Seite aufweist. Ausführungen der vorliegenden Erfindung können auch benutzt werden auf einer Oberfläche eines Gegenstandes, der eine Antireflexionsbehandlung, wie ein chemisches Ätzen, auf der gegenüberliegenden Seite aufweist. Die Wahl der Belagkombinationen wird von den speziellen Erfordernissen des Gegenstandes bestimmt.
Die für den Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele benutzten Materialien können auch aufgebracht werden und wurden aufgebracht in handelsüblich erhältlichen Maschinen unter Benutzung von kommerziell verfügbaren Sputter-Kathoden. Die Materialien können auch in einer kontinuierlich arbeitenden Inline-Sputtermaschine oder in einer anderen Maschine aufgebracht werden. Die Materialien können aufgebracht werden durch ein reaktives Gleichstromsputtern oder durch ein anderes Verfahren. Die optischen Eigenschaften der Filme können jedoch, wie dies bereits erwähnt wurde, unterschiedlich sein und die Unterschiede müssen bei der Festlegung der geeigneten Filmdicke beachtet werden.
Die Maschine, die für die Ablagerung der Struktur oder der Beläge der Tabellen 4 und 7 und aus den Figuren 23 und 26 eingesetzt wurde, war eine Inline-Sputter-Beschichtungsmaschine. Die Maschine umfaßte fünf unterschiedliche Kammern, die durch Vakuumschleusen getrennt waren. Jede Kammer kann bis zu drei Sputterkathoden enthaltenu die planare Magnetrone oder rotierende zylindrische Magnetrone sein können. Der Apparat kann Substrate bis zu zwei Meter Länge und einem Meter Breite aufnehmen. Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden die Titannitridfilme unter Benutzung planarer Magnetrone aufgebracht. Die Siliciumdioxid- und die Zinnoxid-Filme wurden unter Benutzung rotierender zylindrischer Magnetrone aufgebracht.
Bei der vorbeschriebenen Inline-Sputter-Maschine handelt es sich um eine modifizierte Beschichtungseinrichtung Modell D1, die von Airco Coating Technologies Inc. aus Fairfield, CA, geliefert wurde. Die Modifikationen an dieser Maschine umfassen: ein Auswechseln der ursprünglichen Edwards Öldiffusionspumpen durch Varian (Pab Alto, CA.) Öldiffusionspumpen Modell 185, um eine zweifache Erhöhung der Pumpenkapazität zu erreichen; die Hinzufügung einer getrennten Pumpöffnung über den Vakuumschleusen-Tunneln zur Reduzierung von Druckschwankungen während des Durchgangs des Substrates durch die Vakuumschleusen; und das Ersetzen der ursprünglichen Kunststoff-Gaseinlaßrohre durch Rohre aus rostfreiem Stahl. Die rotierenden Magnetrone wurden mit einer Lichtbogenunterdrückungs-Struktur und einer Abschirmung ausgerüstet, wie sie in der anhängigen Anmeldung mit der Anmeldenummer 07/565,921, die am 10. August 1990 angemeldet wurde unter dem Titel "Abschirmung zur Lichtbogenunterdrückung in rotierenden Magnetron-Sputtersystemen", Dickey u.a., und der anhängigen Anmeldung mit der Anmeldenummer 07/566,214, die am 10. August 1990 unter dem Titel "Freitragende Befestigungsvorrichtung für rotierende zylindrische Magnetrone", Stevenson u.a., beschrieben sind; beide Anmeldungen sind auf den geplanten Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung zu übertragen. Die rotierenden Magnetrone können auch mit Elektronenbogenablenkem versehen werden, wie sie von Airco Coating Technologiesu Inc., Fairfieldv CA., erhältlich sind.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand einer Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die ausgewählten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Beschichteter Artikel, der ein Substrat und eine Beschichtung auf einer Seite desselben umfaßt, wobei die Beschichtung drei Schichten aufweist, die in numerischer Folge, beginnend mit der Schicht, die von dem Artikel am weitesten entfernt ist, und endend mit der Schicht, die dem Substrat benachbart ist, als erste, zweite und dritte Schicht bezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht ein transparentes dielektrisches Material mit einem Brechungsindex umfaßt, der kleiner als etwa 1,52 bei einer Wellenlänge zwischen etwa 480 Nanometem und 560 Nanometern beträgt, und eine optische Dicke von etwa einer Viertel Wellenlänge zwischen etwa 480 Nanometern und 560 Nanometem aufweist,

daß die zweite Schicht ein transparentes dielektrisches Material mit einem Brechungsindex aufweist, der größer als der Brechungsindex der ersten Schicht ist, und die eine optische Dicke aufweist, die kleiner als die optische Dicke der ersten Schicht ist, und

daß die dritte Schicht im wesentlichen ein erstes Übergangsmetallnitrid umfaßt und eine Dicke zwischen etwa 5 und 15 Nanometern aufweist.

2. Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht einen Brechungsindex zwischen etwa 1,9 und 2,65 bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometern aufweist.

3. Beschichteter Artikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er noch eine vierte Schicht zwischen der dritten Schicht und dem Substrat aufweist, wobei die vierte Schicht im wesentlichen ein zweites Übergangsmetallnitrid aufweist und die dritte und vierte Schicht zusammen eine Dicke zwischen etwa 5 und 15 Nanometern aufweisen.

4. Beschichteter Artikel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übergangsmetallnitrid einen Brechungsindex (n) größer als etwa 2,0 bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometern und einen Extinktionskoeffizient (k) größer als etwa 2,0 bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometern aufweist, und das zweite Übergangsmetallnitrid einen Brechungsindex (n) kleiner als etwa 2,0 bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometern und einen Extinktionskoeffizienten (k) kleiner als etwa 2,0 bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanornetern aufweist.

5. Beschichteter Artikel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übergangsmetallnitrid Titannitrid ist.

6. Beschichteter Artikel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übergangsmetallnitrid Niobnitrid ist.

7. Beschichteter Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnetv daß die erste Schicht Siliciumdioxid und/oder daß die zweite Schicht Titandioxid umfaßt.

8. Beschichteter Artikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er noch wenigstens eine Adhäsionsschicht umfaßt.

9. Beschichteter Artikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß irgendeine dieser Schichten wenigstens zwei zu ihr optisch äquivalente Unterschichten aufweist.

10. Beschichteter Artikel nach Anspruch IV dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht Siliciumdioxid umfaßt und eine Dicke von etwa 84 Nanometern aufweist, die zweite Schicht Titandioxid umfaßt und eine Dicke von etwa 33 Nanometern aufweist, die dritte Schicht Niobnitrid umfaßt und eine Dicke von etwa 4,5 Nanometern aufweist, und daß die vierte Schicht Titannitrid umfaßt und eine Dicke von etwa 6,7 Nanometern aufweist.

11. Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht Siliciumdioxid umfaßt und eine Dicke von etwa 84,0 Nanometern aufweist, die zweite Schicht Titandioxid umfaßt und eine Dicke von etwa 37,5 Nanometern aufweist, und daß die dritte Schicht Niobnitrid umfaßt und eine Dicke von etwa 7,8 Nanometern aufweist.

12. Beschichteter Artikel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnetu daß er noch mit einer Antireflexionsbehandlung auf einer zweiten Fläche des Substrates versehen ist.

13. Beschichteter Artikel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflexionsbehandlung im wesentlichen aus einer Schicht aus Übergangsmetallnitrid besteht, die eine optische Dicke zwischen etwa 5 und 10 Nanometern aufweist.