DE8628629U1 - Dekoriertes Gefäß - Google Patents
Dekoriertes GefäßInfo
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Description
Andreas Biedermann, 7887 Laufenburg-Hochsal
/Dekoriertes Gefäß
Die Erfindung bezieht sich auf Gegenstände, deren Aeusseres zur Erzielung einer ästhetischen Wirkung in bestimmter Weise
ausgestaltet ist.
Die Erfindung betrifft einen dekorierten Gegenstand, welcher ein transparentes Gefäß aufweist, auf dessen
Wand ein Schichtsystern zur Erzeugung von Interferenzeffekten
vorgesehen 1st.
Stand der Technik
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In der Optik ist es seit langer Üblich, Interferenzschichten
und Schichtsystene auf den Oberflächen optischer Komponenten
einzusetzen, um die optischen Eigenschaften der beschichteten Körper gezielt zu beeinflussen. Beispiele hierfür sind ent-
«piegelte Gläser&igr; ' ,. Laserspiegeli Sfcrahl-
teller oder optische Filter.
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Andererseits ist es auch seit langem bekannt, dass bei
der Interferenz an dünnen Schichten/ die für sich genommen
farblos sind, Farbphänomene auftreten, wie z.B. das farbige Schillern von dünnen Oelfilmen, Seifenblasen oder
den sogenannten Anlassfarben.
Es sind nun verschiedentlich Vorschläge gemacht worden, diese auf Dünnsahicht-Interferenz beruhenden Färbphänömene
bewusst einzusetzen, um irgendwelchen Gegenständen ein dekoratives Aussehen zu verleihen. Hierbei ist von entscheidender
Bedeutung, welche optischen Eigenschaften der Gegenstand als Träger der Interferenzschichten aufweist.
So ist beispielsweise in der DE-OS 26 58 645 erkannt worden, dass es insbesondere auf transparenten oder teilweise absorbierenden
Substraten schwierig ist, durch das Aufbringen von Interferenzschichten Farben mit einem vorgegebenen Farbton
und einer ausreichenden Farbsättiguhg oder Farbdichte zu erzielen.
Dieses Problem der fehlenden "Farbtiefe" bei transparenten Substraten bzw. Körpern wird in der genannten Druckschrift
dadurch gelöst, dass zwischen dem Substrat und der einen Interferenzschicht eine teilreflektierende Metallschicht
angeordnet wird.
Mit der eingefügten Metallschicht lassen sich zwar intensive
Dünnschicht-Interferenzfarben erzeugen, jedoch wirS diese
dekorative Wirkung zu Lasten der Transparenz des Gegenstandes insgesamt erreicht, so dass neben der Einfärbung das
ganze optische Erscheinungsbild des Gegenstandes verändert wird.
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3 -
Eine andere bekannte Art der Farbdekoration durch Dünnschicht-Iriterferenz
geht generell von einem undurchsichtigen Siliziumsubstrat
aus, auf das eine transparente Oberschicht aus z.B. SiO- aufgebracht wird (DE-OS 34 22 356) . Das obengenannte
Problem der fehlenden "Farbtiefe" tritt bei dieser Art der Dekoration wegen der speziellen Substratbeschaffenheit überhaupt
nicht auf« Auf der anderen Seite führt die Anwendung dieser öekörafcionstechnik bei transparenten Gegenständen dazu,
dass die Transparenz vollständig verloren geht.
Schliesslich ist es aus der CH-PS 403 577 bekannt, Schmuckgegenstände
durch ein Interferenzschichtsystem mit einem Farbeffekt auszustatten, wobei zwischen dem aus Glas oder
Kunststoff bestehenden Gegenstand und dem aus mehreren Interferenzschichten bestehenden Schichtsystem eine lichtstreuende
oder diffus reflektierende Fläche angeordnet wird. Obgleich bei dieser Lehre auf das Problem der fehlenden Farbtiefe gar
nicht eingegangen wird, kann diese Anordnung in ihrer Wirkung mit der aus der DE-OS 26 58 645 bekannten verglichen
werden. Auch hier wird die Farbwirkung mit einem Verlust an Transparenz erkauft.
Allen bisher beschriebenen Lehren ist also gemeinsam, dass sie bei transparenten Gegenständen eine Farbdekoration nur auf
Kosten der Durchsichtigkeit des Gegenstandes erzielen.
Darstellun2_der_Erfindunc[
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen dekorierten Gegenstand zu schaffen, bei dem auf einem transparenten
Gefäß ein Schichtsystem zur Erzeugung von Interferenzeffekten
vorgesehen ist und bei dem das Problem der fehlenden Farbtiefe umgangen wird, ohne die Durchsichtigkeit'des Gegenstandes
zu verringern.
it 4 *
Die Aufgabe wird bei einem dekorierten Gegenstand der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass (ä) das Schichtsystem eine Folge von wenigstens drei
interferenaschichten Wechselnder Brechzahl umfasst,
oder eine Schicht mit in Richtung senkrecht zur Oberfläche stetig variierender Brechzahl umfasst, welche
Schicht näherungsweise als Folge von wenigstens drei Interferenzschichten wechselnder Brechzahl aufgefasst
werden kann,
(b) das Schichtsystem direkt auf der Wand des transparenten Gefäßes angeordnet ist, und
(c) die beschichtete Wand des transparenten Gefäßes in eine Mehrzahl von Oberflächenbereichen unterteilt
ist, in denen die Dicke und/oder die Brechzahl wenigstens einer der Interferenvsschichten jeweils einen anderen
Wert annimmt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, für die dekorative Wirkung im wesentlichen die Kontraste zwischen verschiedenen
Oberflächenbereichen des Gegenstandes auszunutzen, die dadurch entstehen, dass die Schichtsysteme der einzelnen Oberflächenbereiche
unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Ueberraschenderweise lässt sich diese Kontrastwirkung
mit einer Schichtfolge von wenigstens drei Interferenzschichten erzielen, obwohl in den einzelnen Oberflächenbereichen
für sich genommen eine ausreichende "Farbtiefe" fehlt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig.l'- schematisch die Intensitätsverhältnisse an einer Wand
eines tranparenten Gefäßes,die einem Lichteinfall von zwei Seiten
ausgesetzt ist,
Fig.2A und 2B bekannte Anordnungen zur Erzielung von Interferenz-Farbeffekten*
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Fig »3 eine Interfereiizschicht-Änürdnung wie sie Grundlage
des erfindungsgemässen Gegenstandes ist,
Fig*4A die Spektralverteilung der reflektierten Intensität
in relativen Einheiten für eine Anordnung gemäss Fig.2A,
Fig.4B zum Vergleich die entsprechende Spektralverteilung
für eine Anordnung gemäss Fig.3,
Fig «5 Äusrührungsbeispiele für den erfinäüngsgemääBen
dekorierten Gegenstand,
Pig.6A-C Brechzahl-Profile für verschiedene Schnitte durch
das Schichtsystem der Fig.5,
Fig.7 zwei Reflektionskurven für Schichtsysteme gemäss Fig.5
mit gleichbleibenden Brechzahlen, aber unterschiedlichen Schichtdicken,
Fig.8 eine Interferenzschicht-Anordnung mit stetig variierender
Brechzahl, und
Fig.9 das Brechzahlprofil der Anordnung aus Fig.8 mit der
Approximation durch drei Interferenzseihich ten.
der_Erfindun2
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem kann leicht mit Hilfe der schematischen Darstellung aus Fig.l erläutert
werden. Eire transparente Wand 1 mit flächenhafter Ausdehnung und endlicher Dicke und einem Reflexionsvermögen R
wird bfti üblichen Beleuchtungsverhältnissen von zwei Seiten A und B mit einem Lichteinfall der Intensität I bzw. I_ be
A £1
aufschlagt. Mit A sei hierbei die äussere Seite der transparenten
Wand 1 gemeint, die dem Betrachter (angedeutet durch das Augensymbol) zugewandt ist.
Von der von aussen auftreffenden Lichtintensität I, wird
- wenn die transparente Wand 1 als absorptions frei angenommen
wird - der Bruchteil R.IA zum Betrachter zurückreflektiert.
.. ,,
Von der von innen (Seite B) auftreffenden Lichtintensität
I wird entsprechend der Bruchteil R.In nach innen zurückreflektiert.
Der komplementäre Anteil (1-R) .Ix, dagegen
durchläuft die transparente Wand 1 und addiert sich zu dem Anteil R»IA/ um eine insgesamt nach aussen abgegebene
Intensität I mit
I = R.IA + (1~R)IB = R.(IA-IB) + IB (1)
zu bilden.
Wenn nun die transparente Wand 1 einem gleichmässigen Lichteinfall
von allen Seiten ausgesetzt ist (I, = I0) f verschwindet
der vom Reflexionsvermögen R abhängige Anteil aus (1). Ein auf die Oberfläche der transparenten Wand l aufgebrachtes
Interferenz-Schichtsystem, welches einen bestimmten spektralen Verlauf des Reflexionsvermögens R erzeugt, hat
dann keinen Einfluss auf die Intensitätsverteilung. Infolge davon ist aber auch kein Farbeffekt für den Beobachter feststellbar.
Auch in dem Fall, dass von der Seite A Licht mit doppelter Intensität einfällt/ wie von der entgegengesetzten Seite B,
entstehen nur blasse Farben. Eine für diese Intensitätsverhältnisse berechnete spektrale Intensitätsverteilung/ der
ein 3-schichtiges Interferenz-Schichtsystem zugrunde liegt, ist in Fig.4B wiedergegeben (in relativen Einheiten 1Z1U10x)*
Die spektrale Variation der Intensität beträgt hierbei weniger als 40%, während sie bei vergleichbaren Interferenzschichten
mit kräftigem Farbeffekt (Pig,4A) bei maximal 80% liegt. Auf Einzelheiten dieser Sps.v.tiralverteilungen wird
nachfolgend iiööh näher eingegangen*
Die gerade beschriebene/ bei einer transparenten Wand 1
in Ei-scheinung tretende fehlende "Farbtiefe" tritt nicht aüf,-
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wenn eine Interferenzschicht 2, wie in Pig.2A dargestellt,
auf die Oberfläche eines opaken Siliziuntsubstrats 3 aufgebracht
wird, wie dies aus der bereits erwähnten DE-OS 34 22 bekannt ist.
Bei der bekannten Anordnung gemäss Fig.2A fällt ausschliesslich
reflektiertes Licht ai f den Betrachter. Bereits mit einer einzigen Interferenzschicht 2 können deshalb, in Abhängigkeit
von der Schichtdicke, kräftige Interferenzfarben erzeugt werden.
Berechnet man für diese Anordnung die spektrale" Intensitätsverteilung mit den folgenden Parametern:
Einfallswinkel s O°
Dicke der Interferenzschicht 2 : 360 nm
Brechzahl der Umgebung : 1
Brechzahl der Interferenzschicht 2 : 1,5
Substrat: Si, amorph; Dispersion linear interpoliert
erhält man die Kurve aus Fig.4A, deren grosse spektrale Variation ein Mass für die Kräftigkeit der Farbe (Farbtiefe)
ist.
Solcherart erzeugte Interferenzfarben können bei der Dekoration wie auf die Oberfläche aufgebrachte Farbschichten herkömmlicher
Art eingesetzt werden. So ist in der genannten Druckschrift auch vorgeschlagen worden, mehr farbige Flächen
mit bild-, schrift- oder musterartigen Kontrasten zu erzeugen, indem die Dicke der Interferenzschicht 2 entsprechend lateral
verändert wird. Auf diese Meise werden angrenzende Flächen mit unterschiedlichen kräftigen Farben ausgebildet.
Eine vollkommen andersartige Situation liegt jedoeh vor,
wenn die Interferenzschicht 2 auf eine transparente. Wand 1
aufgebracht wird (Fig.2B), die aus Glas oder einem
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durchsichtigen Kunststoff besteht. Ohne zusätzliche Massnahmen
entstehen nur blasse, pastellartige Farben geringer "Farbtiefe", die für eine dekorative Ausgestaltung des Gegenstandes
keine grössere Bedeutung gewinnen können.
Eine ausreichende Farbtiefe kann unter diesen Voraussetzungen z.B. durch das Einschieben einer metallischen, teilreflektierenden
Reflexionsschicht 4 zwischen die Oberfläche der transparenten Wand 1 und die Interferenzschicht 2 erhalten werden.
Naturgemäss führt dieses Vorgehen jedoch zu einer deutlichen Verschlechterung der Durchsichtigkeit des Gefäßes,
zu dem die transparente Wand 1 gehört.
Die Erfindung geht nun von der in Fig.3 wiedergegebenen Konfiguration
aus, bei der wenigstens 3 Interferenzschichten 2a, 2b und 2c direkt auf der Oberfläche der transparenten Wand 1
angeordnet s\nd, und ein Interferenz-Schichtsystem mit wechselnden
Brechzahlen bilden.
Für sich genommen löst eine solche Konfiguration da.s Problem
der fehlenden "Farbtiefe" nicht. Berechnet man nämlich für folgende Parameter:
Einfallswinkel : o°
Dicke der Interferenzschichten 2a,2c Dicke der Interferenzschicht 2b
Brechzahl der Umgebung
Brechzahl der Interferenzschichten 2a,2c*
Brechzahl der Interferenzschicht 2b Brechzahl des transparenten Körpers 1
170 nm
270 nm
2,4
1/5
1,52
1B I -'1A+V =
die spektrale Intensitätsverteilung, erhält man die vergleichsweise
wenig variierende Kurve der Fig^B/ die auf eine nur geringe "Farbtiefe" schliessen lässt.
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Im Unterschied zum Stand der Technik löst die Erfindung nicht das bei transparenten Körpern vorhandene Problem der
fehlenden "Farbtiefe11. Sie beschreitet einen völlig anderen Weg: Die Erfindung umgeht das llFarbtiefen"-Problemr indem
sie auf Interferenzfarben als isolierte dekorative Elemente verzichtet, und den dekorativen Effekt mit kontrastierenden
optisch unterschiedlich ausgelegten Oberflächenbereichen erzielt.
Obgleich in jedem Oberflächenbereich nur blasse Interferenzfarben entstehen, lässt sich überraschenderweise ein ausgezeichneter
dekorativer Effekt über den Kontrast realisieren, wenn ein Schichtsystem mit wenigstens 3 Interferenzschichten
verwendet wird.
Dies soll anhand des Beispiels aus Fig.5 erläutert werden.
Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem grösserflächigen Gegenstand mit der bereits erwähnten transparenten Wand 1,
und einem Schichtsystem aus den wenigstens drei Interferenzschichten 2a, 2b und 2c.
Das Schichtsystem ist in eine Mehrzahl von Oberflächertbereichen
Ol# 02, 03 unterteilt. Innerhalb jedes der Oberflächenbereiche
öl/ 02, 03 haben die Interferenzschichten 2a, 2b, 2c
weitgehend gleichbleibende Eigenschaften (Dicke, Brechzahl). Von einem Oberflächenbereich zum nächsten ändert sich mindestens
eine Eigenschaft wenigstens einer der drei Interferensschichten 2a, 2b, 2c. Ueblicherweise ändern alle drei Interferenzschichten ihre Dicke und/oder ihre Brechzahl.
Verdeutlicht wird dies an den in Fig.6A-6C dargestellten Profilen
der Brechzahl &eegr; entlang einer Ortskoordinate x# die in
Fig.5, eingezeichnet ist. Jedes Brechzahl-Profil gehört zu einem
entsprechenden Schnitt (OC, D-D, E* 5?), der in Fig.S
§ durch jeweils einen der Oberflächenbereiche 01, 02, 03 gelegt ist.
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- 10 ~
Man eifkennt aft den Breöhzähi'-Pröfilen, dass z.B. beim Üebergang
vom Oberflächenbereich öl zürn benachbarten Oberflächenbereich 02 die Dicken aller interferenzschichten unverändert f
bleiben, jedoch die Brechzahlen variieren (Fig,6A - Figs6B)i j
Beim Üebergang vom Oberflächenbereich 02 zum Oberflachenbe-'
reich 03 bleiben dagegen alle Brechzahlen konstant, während sich die Schichtdicken vefändertn (Fig.6B - Fig.6C). Beliebige
andere Kombinationen aus Dicke und Brechzahivariation sind '
ebenso möglich. !
Dass mit kontrastierenden Oberflächenbereichen tatsächlich gut j sichtbare dekorative Effekte erzielt werden können, sollen die I
beiden Spektralkurven für die Reflexion für zwei !
unterschiedlich gestaltete Oberflächenbereiche aus Fig.7 verdeutlichen.
Die durchgezogene Kurve d geht dabei von denselben Parametern aus wie Fig.4B, ohne allerdings einen zweiseitigen
Lichteinfall zu berücksichtigen.
Die strichiierte Kurve e hat demgegenüber gleiche Brechzahlen,
aber geänderte Dickenverhältnisse: )
Dicke der Interferenzschichten 2a, 2c : 340 nm I
Dicke der Interferenzschicht 2b : 540 nm.
Gut getrennt im Spektrum sind die jeweiligen Maxima in der | reflektierten Intensität. Entsprechend gut sind auch die !
zugehörigen Kontrastverhältnisse. \
Als Material für den transparenten Körper 1 wird vorzugsweise Glas eingesetzt. Geeignet sind aber auch durchsichtige Kunststoffe.
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Für die Interfei'enzschiehten 2a, 2b, 2c kann mit guten Ergebnissen
Siliziümdiöxid (Brechzahl n = 1,5) öder Titanoxid (Brechzähl n= 2,4) oder eine Mischung aus beiden Oxiden Verwendet werden. |
Das Aufbringen der Interferenzschichten auf die Wand des transparenten Gefäßes lS.sst sich mit allen bekannten
für solche dünnen Schichten geeigneten Beschichtungsverfahren durchführen.
Wie weiter vorne bereits erwähnt worden ist, geht die Erfindung grundsätzlich von einer Konfiguration mit wenigstens drei
Interferenzschichten 2,2b und 2c wechselnder Brechzahl &eegr; aus.
Diese wenigstens drei Interferenzschichten brauchen jedoch nicht, wie in Fig.3 oder Fig.5 gezeigt, eindeutige Grenzflächen
mit einer unstetigen Aenderung in der Brechzahl aufzu- | weisen.
Vielmehr kann wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt, das Schichtsystem auch nur eine einzige Interferenzschicht 2 umfassen,
deren Brechzahl sich in der Richtung senkrecht zur Oberfläche zwar stetig ändert (durchgezogene Kurve in Fig.9),
die jedoch näherungsweise als eine Folge von wenigstens drei » separaten Interferenzschichten 2a,2b und 2c aufgefasst werden
kann (gestrichelt in Fig.9). Ein solches Brechzahlprofil §
entspricht dann (in diesem Beispiel) im wesentlichen dem aus
Fig.6A.
Die stetige Aenderung der Brechzahl &eegr; braucht hierbei nicht einmal unbedingt durch eine Mischung verschiedener Substanzen erzeugt zu werden. So kann beispielsweise Siliziumoxid
in Abhängigkeit vom Temperaturzustand und/oder Oxidationsgrad Brechzahlen zwischen 1,5 und 1,9 annehmen.
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&igr; &igr; &igr; · _ &igr; 1 &ogr; 9 Jl <
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Insgesamt liegt mit der Erfindung ein dekorierter Gegenstand
vor, der eine auf Interferenzeffekten beruhende Dekoration
aufweist/ ohne an Durchäichtigkext einzubüssen.
CCf * I
BezeichnungsIiste
1 transparente Wand
(. Interferenzschicht 2a,b,cJ
3 Siliziumsubstrat
&Lgr; Reflexionsschicht
01,02,03 Oberflächenbereich
&eegr; Brechzahl
T Durchlässigkeit
fl Wellenlänge
R Reflexionsvermögen
I Intensität
H ·» fc &kgr; ·
Claims (3)
1. Dekoriertes Gefäß, - welches einen transparenten
Hohlkörper aufweist, auf dessen Wand (1) ein Schichtsystera zur Erzeugung von Interferenzeffekten vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) das Schichtsystem eine Folge von wenigstens drei Interferenzschichten
(2a,2b,2c) wechselnder Brechzahl (n) umfasst,
oder eine Schicht mit in Richtung senkrecht zur Oberfläche stetig variierender Brechzahl (n) umfasst,
welche Schicht näherungsweise als Folge von wenigstens drei Interferenzschichten (2a,2b,2c) wechselnder Brechzahl
(h) aufgefasst werden kann,
(b> das Schichtsystem direkt auf der Wand (1) des .transparenten
Hohlkörpers angeordnet ist, und
(c) die beschichtete Wand (1) des transparenten Kohlkörpers
in eine Mehrzahl von Oberflächenbereichen (01,02,03) unterteilt ist, in denen die Dicke und/oder die Brechzahl
(n) wenigstens einer der Interferenzschichten (2a,2b,2c) jeweils einen anderen Wert annimmt.
2. Dekoriertes Gefäß, . nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Wand (1) aus Glas besteht.
3. Dekoriertes Gefäß, nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet,
dass die Interferenzschichten. (2a,2b,2c) aus
Titanoxid oder Siliziumoxid oder einer Mischung aus diesen Oxiden bestehen.
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Country | Link |
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DE (1) | DE8628629U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991008118A1 (de) * | 1989-11-30 | 1991-06-13 | Andreas Biedermann | Dekorierter gegenstand |
-
1986
- 1986-10-27 DE DE19868628629 patent/DE8628629U1/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991008118A1 (de) * | 1989-11-30 | 1991-06-13 | Andreas Biedermann | Dekorierter gegenstand |
US5235462A (en) * | 1989-11-30 | 1993-08-10 | Andreas Bidermann | Decorated article |
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