CN117546060A - 具有较高入射角下的ir防护和镜面化的抗反射涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及根据一个方面的具有红外镜面化涂层的层***,该层***包括衬底基部,该衬底基部包括具有衬底表面的衬底片;以及多个低折射率层片和多个高折射率层片,所述多个低折射率层片和多个高折射率层片低折射率和高折射率交替地布置在所述衬底表面上,使得在与所述衬底表面的至少一个衬底法线的探测角约为0°的情况下所述层***对于在约680nm与约1100nm之间的至少一个波长范围具有R≥15%的电磁辐射反射率,并且对于在约400nm与约680nm之间的至少一个波长范围具有R≤5%的电磁辐射反射率。
Description
技术领域
本发明涉及一种层***,一种具有层***的眼镜片,以及一种用于制造层***的方法,该层***应用在光学元件,例如透镜,尤其是眼镜片中。
此外,本发明还可以用于窗板,特别是用于保护移动通信和计算机领域中的屏幕或显示器的显示玻璃。
本发明还可以用于窗板,特别是用于车辆挡风玻璃的涂层。
现有技术
具有UV镜面化的透明光学***是已知的。例如,通常将保护眼睛免受有害UV辐射的UV吸收剂整合到用于眼镜片的已知材料中。在材料中实施的这种UV保护的替代方案可以是透镜上的涂层,其还提供有效的抗UV辐射的保护。例如,这种层***可从WO2016/110339A1中获知。高反射率值基本上在光谱UV波长范围(UV范围)内实现,特别是在60%以上,相同的***对于电磁辐射或可见和红外范围内的光基本上是相对透明的。在UV范围内的反射具有以下优点,特别是对于眼镜片和/或车辆挡风玻璃,可以保护或屏蔽使用者免受有害的UV辐射。然而,仍然需要改进的***来保护用户免受有害的电磁辐射。
发明内容
根据一个方面,本发明的任务在于,提供一种***和一种用于制造该***的方法,该***和方法能够改善对用户免受确定的电磁辐射的保护。
该任务通过根据独立权利要求的层***和用于制造层***的方法来实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
根据一个方面的具有红外镜面化涂层的层***,包括:
衬底基部,例如眼镜片或车辆挡风玻璃或窗板,特别是建筑窗板,该衬底基部包括具有衬底表面的衬底片,电磁辐射可以至少部分地传播或穿过该衬底表面;以及
多个低折射率层片和多个高折射率层片,其中,高折射率层片或具有高折射率特性的层片和低折射率层片或具有低折射率特性的层片交替地这样布置在衬底表面处或衬底表面上,使得在与衬底表面的至少一个衬底法线成约0°的探测角的情况下该层***:
对于在680nm和1100nm之间的至少一个波长范围内,具有或有R≥15%,尤其是R≥25%,特别是R≥50%的、对于电磁辐射或光的反射率;以及
对于在400nm和680nm之间的至少一个波长范围,具有或有为R≤5%,尤其是R≤2.5%,特别优选R≤0.5%的、对于电磁辐射或光的反射率,使得层***对于在可见范围的至少一个区段中的电磁辐射基本上是可透过的或透明的。
术语“约”是指对应的一个或多个指定值,特别是目标值和/或极限值的+/-10%,优选+/-5%,特别优选+/-3%,并且特别是+/-1%的偏差。
约0°的探测角度意指以尽可能接近0°的角度测量,这取决于测量设备。换言之,本领域技术人员已知的是,在0°的探测角度下的测量不是精确地在0°下进行,而是将由于测量技术而偏离0°。
术语“玻璃/镜片”和/或“眼镜片”可指基于SiO2和/或由塑料制成的相应玻璃/镜片和/或眼镜片。
特别优选地,具有红外镜面化涂层的层***包括
衬底基部,例如眼镜片或车辆挡风玻璃或窗板,特别是建筑窗板,该衬底基部包括具有衬底表面的衬底片,电磁辐射可以至少部分地传播或穿过该衬底表面;以及
多个低折射率层片和多个高折射率层片,其中,高折射率层片或具有高折射率特性的层片和低折射率层片或具有低折射率特性的层片这样交替地布置在该衬底表面处或上,使得在测量精度的范畴中与该衬底表面的至少一个衬底法线成约0°的探测角的情况下该层***
对于在680nm和1100nm之间的至少一个波长范围,具有或有R≥15%,特别是R≥25%,特别是R≥50%的、对于电磁辐射或光的反射率;以及
对于在400nm和680nm之间的至少一个波长范围,具有或有光R≤5%,特别是R≤2.5%,特别优选R≤0.5%的、对于电磁辐射或光的反射率,使得层***对于在可见范围的至少一个区段中的电磁辐射基本上是可透过的或透明的。
除非另有说明,折射率规格总是指550nm的参考波长。
在约680nm和约1100nm之间的波长范围包括红外范围的部分,特别是近红外范围和可见范围的部分,特别是可见范围的光谱红色阴影。
在300nm和680nm之间的波长范围包括UV范围的部分,特别是UV-A和UV-B范围和可见范围的部分,特别是紫色色调。它还可以包括可见范围内的蓝色色调。
根据以上方面的层***具有令人惊讶的效果,即其对于约700nm或大于约700nm的波长具有较高镜面化。特别地,对于近红外范围内,特别是IR-A范围内的波长范围实现了较高镜面化。同时,实现了特别低的镜面化,即特别高抗反射,即对于可见范围内的电磁辐射的渗透性或透明度。因此,层***被证明对于光学元件的涂层是特别有利的,例如对于光学镜片,例如特别是眼镜片和/或窗板和/或车辆挡风玻璃的涂层,这些光学镜片一方面对于宽可见范围内的光是透明的,并且另一方面对于至少一部分较高波长具有高反射率。
涂覆有根据以上方面的层***的光学元件具有以下优点:至少部分地屏蔽人,特别是使用该光学元件的人的眼睛免受IR-A范围内的电磁辐射,而同时改进该光学元件在可见范围内的美学外观。在指南“sichtbare und infrarote Strahlungvon künstlichen Quellen”(Fachverband für Strahlschutz e.V.,文件编号FS-2018-176-AKNIR,2018年5月28日)中详细描述了电磁辐射的损害效应,尤其是在红外光谱范围内。因此,根据本方面,使用位于其上的层***可以有利地基本上保护这种光学元件的使用者免受有害电磁辐射的影响。特别地,例如,IR-A范围内的电磁辐射发生在道路交通中。例如,夜视辅助***在道路交通中的增加的使用导致对IR-A范围内的电磁辐射的增加的暴露,其-没有适当的过滤-几乎不受阻碍地撞击人眼。
由于在IR-A范围内的辐射的高反射以及同时层***对于可见辐射的高透射率,有利的是将根据本方面的层***应用于车辆窗户,例如车辆挡风玻璃和/或后窗板,和/或眼镜片,使得使用者(例如汽车驾驶员和/或佩戴眼镜的人)的眼睛可以在很大程度上受到保护而免受有害的IR辐射。同时,保证了对可见电磁辐射的特别好的观察,从而基本上不损害用户的视觉。所描述的涂层特别适合作为凸面或正面上的涂层,或者在通常的使用位态中作为面向入射光的眼镜片的侧面上的涂层。
层***的美学外观也是有利的,例如当涉及眼镜片时。特别地,佩戴眼镜的人可以简单地通过经由红色反射以适当的角度观察眼镜片的外表面来识别眼镜在红外范围内的保护效果,并且如果适用的话,将其与常规眼镜区分开。
优选地,多个低折射率层片是基本均匀的低折射率层片的***,并且多个高折射率层片是基本均匀的高折射率层片的***。换句话说,特定的材料或特定的材料混合物优选用于均匀的低折射率层片***,而另一种特定的材料或特定的材料混合物用于均匀的高折射率层片***。特别地,SiO2用作低折射率层片的材料,ZrO2优选用作高折射率层片的材料。特别地,两种特定的材料用于均匀的低折射率层片和均匀的高折射率层片的***,但这并不排除在层***中使用其它材料的可能性。
优选地,低折射率层片之一包括SiO2。低折射率层片可以完全由SiO2组成。在这种情况下,该低折射率层片应该与其它层片结合,在可见光波长范围内具有抗反射效果。换句话说,包括SiO2并集成到交替的低折射率层和高折射率层的布置中的低折射率层允许在可见光波长范围内的特殊抗反射效果。特别地,包括SiO2并应用于高折射率层片的低折射率层片具有抗反射效果。
特别地,为了获得抗反射效果,离衬底最远的低折射率层片包括SiO2。包括SiO2并且离衬底最远的低折射率层片尤其具有抗反射效果,因为它被应用于高折射率层片。
因此,该层***具有低折射率层片,该层片的厚度特别为约70nm至约77nm,其中该低折射率层片优选包括石英,即SiO2,并且与交替分层的低折射率层片和高折射率层片的其它层片组合,适于使该层***在可见光波长范围内抗反射。如已经提到的,该低折射率层片是离基底最远的低折射率层片或最上面的低折射率层片。离基底最远的低折射率层片被施加到高折射率层片上,并且因此特别地具有抗反射效果。
另外的功能层片可以布置在最后的或上部的或最外面的低折射率层片上,例如护理层片,其可以特别地用于防止污染物的粘合。
优选地,最后的光学活性层片是低折射率层片。
如上所述,光学活性层片是显着地影响或确定层***或其上布置层***的光学元件的光学特性,特别是层***或光学元件的透射和/或反射的那些层片。优选非光学活性的功能层片与之不同,因为它们不显著影响或规定层***或其上布置层***的光学元件的光学特性,特别是层***或光学元件的透射和/或反射。
该层***配备有最后的或最上面的基本上光学活性的层片,该层片是低折射率层片之一并且优选地由SiO2组成。该结构证明在抗反射效果方面特别有利,至少部分地在可见光波长范围内。例如,无定形形式的SiO2具有约1.46的折射率n(在约550nm的波长下测量,其对应于眼睛灵敏度的中心)。可替代地,在此也可以使用具有约1.38的折射率n的低折射率MgF2,但是这种材料仅可以在约300℃的高温下应用。
层片优选这样布置或施加或沉积在衬底表面处或衬底表面上,使得层***在与衬底表面的衬底法线成约0°的探测角下对于在280nm和400nm之间的至少一个波长范围具有或有R≥10%,特别是R≥20%,特别优选约R≥60%的电磁辐射反射率。
该层体系特别适用于防止UV,尤其是UV-A和UV-B范围内的潜在有害电磁辐射。为了保护使用者免受这种有害影响,特别是由于UV辐射对人组织的致癌作用,这种UV保护是特别有利的。
除了提到IR保护之外,涂层还具有较高UV保护。因此,涂覆有这种层***的光学元件和/或窗板不仅可以保护使用者免受有害的红外辐射,而且可以免受有害的UV辐射,同时在可见波长范围内具有较高透射特性。
这种UV保护还保护玻璃/透镜材料,施加的涂层和包括在玻璃/透镜中的染料免受UV辐射的潜在有害影响。
因此,该层***特别适合于运动,登山和滑雪护目镜,因为在太阳辐射的影响下,特别是在高海拔和雪地中,暴露于UV和IR辐射特别高。
该层***也非常适合于涂覆显示器玻璃以保护需要保护的显示器免受有害电磁辐射。在这种情况下,用户不在层***的与入射光相反的一侧,而是在入射光的一侧。显示器或屏幕,例如LED屏幕,通常位于与入射光相对的一侧。
另一应用领域是航海科学中的设备,例如船或艇和/或帆和/或艇的船体元件上的导航仪器,因为水面上的辐射由于阳光在水面上的反射而特别高,并且相应的材料经受大量的应变。
任选地,层片布置或施加或沉积在衬底表面处或在衬底表面上,使得以在与衬底表面的衬底法线成约0°的探测角下层***:
对于在480nm和580nm之间的至少一个波长范围,电磁辐射的反射率最大值为约R≤5%,特别是约R≤3%,特别优选约R≤1%。
在约480nm和约580nm之间的反射率最大值可以以这样的方式求取,即与局部或周围或相邻的反射率值相比确定绝对最大值,并且对应于所述反射率最大值。可替换地,可以确定两侧(即在较高和较低波长处)的局部最大值和局部最小值之间的反射率差。特别地,在这种情况下,在局部最大值的两侧上的局部最小值是大约相同的值,特别是具有大约0%的反射率。如果不是这种情况并且反射率根据波长而增加,则也可以使用两侧的局部最大值和局部最小值之间的平均反射率差,或者可以考虑基线。
当使表面在可见光波长范围内抗反射时,对于约480nm和约580nm之间的绿色阴影经常发生相对低的反射最大值。该最大值与相邻的反射值相差最大1%,使得在该范围内,特别是对于绿色色调,具有相对低的反射性能,使得透射性能对于宽波长范围的可见光基本上特别高,并且色调仅在非常小的程度上在层***的层片上反射。换句话说,层***基本上不会扭曲观察者在涂覆物体背离可见范围内的入射光的一侧上的印象。
根据一个实施方案,层片以这样的方式布置和/或施加和/或沉积在衬底表面处或上,使得在与衬底表面的衬底法线成约0°的探测角下层***对于蓝光范围中的至少一个波长范围,即在约420nm和约500nm之间,具有约R≤5%,特别地约R≤3%,并且特别优选地约R≤1%的电磁辐射反射率最大值。
在约420nm和约500nm之间的反射率最大值可以以这样的方式求,即与局部和/或周围和/或相邻的反射率值相比确定绝对最大值,并且对应于所述反射率最大值。可替换地,可以确定两侧(即在较高和较低波长处)的局部最大值和局部最小值之间的反射率差。特别地,在这种情况下,在局部最大值的两侧上的局部最小值是大约相同的值,特别是具有大约0%的反射率。如果不是这种情况并且反射率根据波长而增加,则也可以使用两侧的局部最大值和局部最小值之间的平均反射率差,或者可以考虑基线。
当使表面在可见光波长范围内抗反射时,对于约420nm和约500nm之间的蓝色色调通常出现相对低的反射最大值。该最大值从相邻反射值突出最大1%,使得在该范围内,特别是对于蓝色色调,具有相对低的反射性能,使得对于宽波长范围的可见光,透射性能基本上特别高,并且色调仅在非常小的程度上在层***的层片上反射。换句话说,层***基本上不会扭曲观察者在涂覆物体背离可见范围内的入射光的一侧上的印象。
优选地,多个高折射率层片包括以下材料中的至少一种:Ta2O5,TiO2,TixOy,ZrO2,Al2O3,Nd2O5,Pr2O3,PrTiO3,La2O3,Nb2O5,Y2O3,HfO2,ITO(氧化铟锡),ZnS,Si3N4,MgO,CeO2和它们的改性物,特别是它们的其它氧化态。
特别优选的高折射率层片包括ZrO2和/或Ta2O5。特别地,高折射率层片可以包括这里提到的单一材料。或者,高折射率层片可包括所述材料中的几种,即作为混合物或作为化合物材料或复合材料的组合,其各自包括所述材料中的至少一种。层***可以包括相同材料的几个高折射率层片,或者可替换地,包括不同材料的至少两个高折射率层片。
所提及的材料是特别合适的,因为它们可以使用物理气相沉积和/或化学气相沉积和/或溅射沉积或施加到衬底表面和/或层片。
特别优选地,所述多个低折射率层片以下材料中的至少一种:MgF2,SiO2,SiO2,硅烷,硅氧烷,包括SiO2和Al2O3的混合物,特别是具有至少约80重量%SiO2的混合物,优选具有至少约90重量%SiO2的混合物。
特别优选的低折射率层片由SiO2构成。特别地,低折射率层片可以由这里提到的单一材料组成。或者,低折射率层片可包括几种上述材料,即作为混合物或作为化合物材料或复合材料的组合,它们各自包括至少一种材料。层***可以包括相同材料的几个低折射率层片,或者可替换地,包括不同材料的至少两个低折射率层片。
所提及的材料是特别合适的,因为它们可以使用物理气相沉积和/或化学气相沉积和/或溅射沉积或施加到衬底表面和/或层片。
优选地,从该衬底基部开始按以下顺序布置的层片包括:
第一高折射率层片;
第一低折射率层片;
第二高折射率层;
第二低折射率层片;
第三高折射率层;
第三低折射率层片;
第四高折射率层;以及
第四低折射率层片,特别是SiO2,即石英层,其适于使该层***至少部分地在可见范围内抗反射。
优选地,低折射率层片均匀地具有低折射率材料和/或高折射率层片均匀地具有高折射率材料,并且其中优选地,高折射率材料不具有或不是最高折射率的材料或非常高折射率的材料。
优选地,从该衬底基部开始按以下顺序布置的层片包括:
具有至少约118nm的层片厚度的第一高折射率层片;
具有至少约135nm的层片厚度的第一低折射率层片;
具有至少约70nm的层片厚度的第二高折射率层片;
具有至少约80nm的层片厚度的第二低折射率层片;
具有至少约5nm的层片厚度的第三高折射率层片;
具有至少约35nm的层片厚度的第三低折射率层片;
具有至少约55nm的层片厚度第四高折射率层;以及
具有至少约60nm的层片厚度的第四低折射率层片。
换句话说,优选的层***从衬底基部开始按以下顺序布置,包括:
第一层片,其包括所述高折射率层片中的一个,即第一高折射率层片并且具有至少约118nm的层片厚度;
第二层片,其包括所述低折射率层片中的一个,即所述第一低折射率层片并且具有至少约135nm的层片厚度;
第三层片,其包括所述高折射率层片中的一个,即所述第二高折射率层片并且具有至少约70nm的层片厚度;
第四层片,其包括所述低折射率层片中的一个,即所述第二低折射率层片并且具有至少约80nm的层片厚度;
第五层片,其包括所述高折射率层片中的一个,即所述第三高折射率层片并且具有至少约5nm的层片厚度;
第六层片,其包括所述低折射率层片中的一个,即所述第三低折射率层片并且具有至少约35nm的层片厚度;
第七层片,其包括所述高折射率层片中的一个,即所述第四高折射率层片并且具有至少约55nm的层片厚度;以及
最后的基本上光学活性的层片,其包括所述低折射率层片中的一个,即第四低折射率层片并且具有至少约60nm的层片厚度。
特别优选地,从该衬底基部开始按以下顺序布置的层片包括:
具有至多约130nm的层片厚度的第一高折射率层片;
具有至多约160nm的层片厚度的第一低折射率层片;
具有至多约120nm的层片厚度的第二高折射率层片;
具有至多约105nm的层片厚度的第二低折射率层片;
具有至多约15nm的层片厚度的第三高折射率层片;
具有至多约45nm的层片厚度的第三低折射率层片;
具有至多约80nm的层片厚度的第四高折射率层片;以及
具有至多约80nm的层片厚度的第四低折射率层片。
换言之,优选的层***具有从衬底基部开始按以下顺序布置的层片:
包括高折射率层片中的一个、即第一高折射率层片并且具有至多约130nm的层片厚度的层片;
包括低折射率层片中的一个、即第一低折射率层片并且具有至多约160nm的层片厚度的层片;
包括所述高折射率层片中的一个、即第二高折射率层片并且具有至多约120nm的层片厚度层片;
包括低折射率层片中的一个、即第二低折射率层片并且具有至多约105nm的层片厚度的层片;
包括所述高折射率层片中的一个、即第三高折射率层片并且具有至多约15nm的层片厚度的层片;
包括所述低折射率层片中的一个、即第三低折射率层片并且具有至多约45nm的层片厚度的层片;
包括所述高折射率层片中的一个、即第四高折射率层片并且具有至多约80nm的层片厚度层片;以及
最后的基本上光学活性的层片,其包括所述低折射率层片中的一个、即第四低折射率层片,并且具有至多约80nm的层片厚度。
特别优选地,从该衬底基部开始按以下顺序布置的层片包括:
具有约121.5nm的层片厚度的高折射率层片;
具有约151nm的层片厚度的低折射率层片;
具有约106.2nm的层片厚度的高折射率层片;
具有约95.2nm的层片厚度的低折射率层片;
具有约12.1nm的层片厚度的高折射率层片;
具有约42.0nm的层片厚度的低折射率层片;
具有约59.6nm的层片厚度的高折射率层片;以及
具有约74.9nm的层片厚度的第四低折射率层片。
换言之,层***优选包括从衬底基部开始按以下顺序布置的层片:
包括所述高折射率层片中的一个,特别是ZrO2,并且具有约121.5nm的层片厚度的层片,;
包括所述低折射率层片中的一个,特别是SiO2,并且具有约151nm的层片厚度的层片;
包括所述高折射率层片中的一个,特别是ZrO2,并且具有约106.2nm的层片厚度的层片;
包括所述低折射率层片之一,特别是SiO2,并且具有约95.2nm的层片厚度的层片;
包括高折射率层片中的一个,特别是ZrO2,并且具有约12.1nm的层片厚度的层片;
包括所述低折射率层片中的一个,特别是SiO2,并且具有约42nm的层片厚度层片;
包括所述高折射率层片中的一个,特别是ZrO2,并且具有约59.6nm的层片厚度的层片;以及
最后的基本上光学活性的层片,其包括低折射率层片中的一个,特别是SiO2,并且具有约75nm,特别是约74.9nm的层片厚度。
有利地,对于上述实施方式的层***,对于约680nm和约1100nm之间的电磁辐射的最大反射率,该层***的位置、高度和宽度特别有利于IR-A辐射的反射。同时,可见光的透射是特别有利的,使得高比例的可见光可以传播或穿过该层***,并且例如在眼镜片的情况下,看起来对于眼镜佩戴者是可见的并且可以保证良好的视野。在约680nm与约1100nm之间的最大值是这样的,使得在根据2013年的ICNIRP准则进行加权之后,尽可能多的潜在破坏性IR-A辐射被反射,并且光谱半宽度是特别有利的,因为IR-A辐射的足够宽的光谱范围可以被足够强地反射。本实施方式的结果是特别有利的IR保护,即特别良好的屏蔽电磁辐射,特别是在IR-A范围内。
根据本说明书已经发现,特别是当层***具有上述层顺序和上述层厚度和/或材料时,出现上述有利效果。如上所述,如果形成两个或三个高折射率层片和/或两个或三个低折射率层片,则至少部分地出现上述有利效果也是可能的。
除了提到的IR保护之外,涂层还具有较高UV保护。这种UV防护还保护使用者免受潜在有害的电磁辐射。此外,可以保护衬底,特别是玻璃/透镜材料,施加的涂层和/或包括在玻璃/透镜中的染料免受UV辐射。
优选地,层***还包括:
功能层片,其特别可以由Al2O3组成;和/或优选地
该层***还包括护理层片。
特别优选地,所述层***进一步包括
功能层片,其尤其可以由Al2O3组成并且可以具有至少约8nm且至多约11nm的层片厚度;和/或特别优选地
该层***进一步包括具有至少约1nm且至多约20nm的层片厚度的护理层片。功能层片可以附加地或可选地还包括ITO和/或另一类似材料或由ITO和/或另一类似材料组成。
换言之,根据一个实施方案的层***还包括以下可选的层片:
功能层片,特别是由Al2O3制成的功能层片,其优选具有至少约8nm且至多约11nm的层片厚度;在由Al2O3制成的该功能层片上施加特别是由SiO2制成的第四低折射率层片并且具有至少约70nm且至多约77nm的优选层片厚度;和/或
护理层片,特别是具有含氟分子并且优选具有至少约1nm并且至多约20nm的层片厚度。
换句话说,根据优选实施方式,层***具有十个层片,前七个层片是交替布置的第一至第四高折射率层片和第一至第三低折射率层片。由Al2O3制成的功能层片设置在第四高折射率层片上。第四低折射率层片设置在由Al2O3制成的功能层片上。所述护理层片设置在所述第四低折射率层片上。该层体系可以例如在连续的施涂步骤中直接施涂到基材上。或者,也可以在层***和基材之间设置一个或多个层片,例如包括粘合促进剂,硬漆等。
护理层片可以被施加到层***的最后的光学相关层片并且包括含氟分子。该护理层片的功能通常表现为改善的护理性能,具有诸如防水和防油功能的性能,其表面能通常小于15mN/m。
优选地,所述衬底基部进一步包括:
保护层片,其也可称为硬质涂层或刮擦保护层,特别是具有漆层或有机层,层片厚度为至少约500nm且至多约5μm;并且优选
粘合层片,其特别具有低折射率金属氧化物,铬,硅烷和/或硅氧烷,具有至少约1nm且至多约20nm的层片厚度。
可称为底漆层的另一层优选施加在划痕保护层和基材之间。该底漆层具有粘合促进剂和/或提高的抗冲击性的作用。
换言之,该衬底基部优选地还包括以下层片:
包括保护层片或硬质涂层片并且优选地具有至少约500nm并且至多约5μm的层片厚度的层片;并且优选地
包括粘合层片,特别是包括低折射率金属氧化物,铬,硅烷和/或硅氧烷,并且优选具有至少约1nm且至多约20nm的层片厚度的层片。
保护层片的优点在于,它可以保护衬底免受外部影响,从而使整个***具有特别的抵抗力。该保护层片可以特别地包括基于脲烷的漆料和/或基于乙酸酯的漆料作为底漆和/或缓冲漆料(在保护层之前施加)以改进粘合性并且用于增加的抗冲击性。
优选地,底漆层可以设置为粘合促进剂,特别是用于改善基材和保护层或刮擦保护层之间的抗冲击性。
粘合层片允许或便于层***的层片的施加。例如,这种粘合层片可以包括诸如铬或粘合剂分子的元素,例如具有硅烷化合物。粘合层片具有对衬底表面产生可靠的化学键的试剂的作用,特别是化学结合待施加的第一层的材料。
因此,这样的层***除了基本上包括高和低折射率层片的光学相关层片之外,还可包括基本上与光学特性无关的其它功能层片,护理层片,保护层片和/或粘合层片。然而,可替换地,光学相关层片也可以具有功能,例如通过施加材料的混合物。
优选地,衬底基部包括光学元件,特别是透镜,优选地是眼镜片。
由于在红外范围内的较高镜面化性能和在IR-A范围内得到的高眩光保护以及在可见波长范围内的高光透射,该层***特别适合作为用于道路使用者的眼镜的涂层。由于其较高IR-A保护,该涂层还特别适用于车辆中的光学元件,例如挡风玻璃。
任选地,衬底基部包括窗板,特别是车辆窗户,优选挡风玻璃和/或后窗板和/或镜子和/或车辆的侧窗。
该优选的层***在入射光的大角度范围或入射角范围内具有高的暗视觉和/或中间视觉特性,并且因此可以支持具有夜视和/或微光视觉的驾驶员。暗视觉,也就是微光视觉或棒状视觉,涉及在低亮度下光的感知,具有对应于中间视觉范围或微光视觉的黄昏过渡区。
特别地,例如在道路交通中发生IR-A范围内的电磁辐射。在道路交通中夜视辅助***的增加的使用还导致对例如IR-A范围内的电磁辐射的增加的暴露,其在没有适当的过滤的情况下几乎不受阻碍地撞击人眼。
由于可见电磁辐射的合适透射率和同时在IR-A范围内电磁辐射的高水平反射,有利的是将该优选层体系施加到车辆窗户上,例如车辆挡风玻璃上,使得可以尽可能地保护使用者(例如车辆驾驶员)的眼睛免受有害的IR辐射,同时在可见范围内具有有利的透射特性。换言之,以此方式涂覆的挡风玻璃允许在可见光谱波长范围内的高可见度,同时提供针对IR辐射并且优选地针对UV辐射的高保护。
具有根据所提及的实施方式之一的层***的涂层不仅可以用于眼镜片和/或车辆挡风玻璃,而且还可以作为涂层施加到许多类型的光学物品上。例如,在显示器玻璃上也可以想到涂层作为显示器保护。显示器可以布置在车辆中。可替换地或附加地,显示器可以是具有显示器的传统电子设备的显示器。位于这种涂覆的显示器玻璃下的显示器被给予较高抗IR-A辐射的保护(热保护),并且观察者看到他们的隐私得到保护,因为观察者从侧面看到由于镜面化效应而在较高入射角下的红色反射,而实际的观察者由于优异的抗反射涂层而可以在通常的视角下观察他们的显示器(具有高水平透射特性的)。
优选地,至少对于波长范围的一部分,在约560nm和约1000nm之间,优选地在约570nm和约920nm之间,并且特别优选地在约580nm和约900nm之间的波长范围内的电磁辐射的反射率具有在约20%每100nm和约80%每100nm之间,优选地在约30%每100nm和约60%每100nm之间,并且特别优选地在约35%每100nm和约45%每100nm之间的反射率的斜率/梯度。
换言之,反射率对波长的曲线对于约0°和约60°之间的视角,特别是对于约0°和约45°之间的视角,即特别是对于约580nm和约900nm之间的波长范围具有接近最大值的正反射率变化或斜率,其中出现相对高的反射率斜率。该范围内的斜率特别是约40%/100nm。例如,相对高斜率的波长范围可以根据视角而变化。
部分区段可以对应于上述各个波长范围中的较小波长范围。对于在约0°的视角下确定的反射率,在约560nm和约1000nm之间的波长范围的一部分可以对应于例如在约600nm和约870nm之间的较小波长范围。在约600nm和约870nm之间的较小波长范围内,相对高的反射率斜率,例如每100nm约40%,基本上恒定地出现。也可以是相对高反射率斜率的波长范围具有鞍点和/或边缘的情况,即基本上没有固定值的恒定高反射率斜率。例如,在大约600nm和大约870nm之间的波长范围内的反射率斜率的所有值可以在大约25%/100nm和大约45%/100nm之间,使得可以发生在所述波长范围的最大值附近的轻微增加,强烈增加和平坦增加。
高镜面化效应的特征特别在于在波长范围内反射率的特别高的增加。一方面,这是由于在可见波长范围内的高透明度,另一方面是由于在红外波长范围内的高反射率。基本上,对于极限范围,认为取决于在约560nm和约1000nm之间的波长的反射率的特别高的增加导致在可见范围内的透明度与在红外范围内的屏蔽透过反射率的特别好的比率。理想地,反射率在可见波长范围内特别低。优选地,至少对于观察表面的角度范围,层***在可见波长范围内至少部分地几乎100%透明,并且在红外范围内尤其不透明。至少对于部分范围,反射率的斜率为至少约30%/100nm,特别是至少约40%/100nm,优选至少约50%/100nm。
关于波长,以45°的角度记录的反射率的进程优选地具有从约580nm的边缘到高值的增加,并且在约600nm和约680nm之间的范围内的反射率斜率的增加具有每100nm约15%至约50%,特别地每100nm约20%至约40%的值。
在约45°的视角α下,观察者可以容易地确定层***是否具有IR保护。例如,在使用眼镜片之前,眼镜佩戴者可以容易地确定他们对眼镜的选择是否是具有IR保护的眼镜。除了这种实际效果之外,具有这种反射镜透镜的眼镜的美学外观也是有利的。
优选地,对于约45°的视角α,反射率从约630nm的波长开始,特别是在约680nm处。
在约10%与20%之间,特别是比在约30°的视角α下高约15%;
在约20%与30%之间,特别是比在约15°的视角α下高约25%;以及
在约23%与33%之间,特别是比在约0°的视角α下高约27%。
优选地,在约45°的视角α和波长λ下的反射率为:
约630nm具有约10%至约20%,特别是约13%至约17%的值;
约680nm具有约30%至约40%,特别是约33%至约39%的值;以及
约730nm具有约43%至约53%,特别是约45%至约50%的值。
在约45°的视角α下,观察者可容易地确定层***是否具有根据前述优选特征的IR保护。具体地,在使用镜片眼镜之前,眼镜佩戴者可以具体地通过查看约45°来确定所选择的眼镜是否是具有IR保护的眼镜。
一个方面涉及一种眼镜片,其中根据前述方面的具有红外镜面化涂层的层***被布置在该眼镜片的物体侧上,使得该眼镜片形成该层***的基底。
眼镜片具有通常为凸面的物体侧,该物体侧朝向被观察的物体,从而背离眼镜佩戴者的眼睛。眼镜片的相对侧形成眼镜片的眼侧,其通常是凹的,面向眼镜佩戴者的眼睛并且背离被观察的物体。
由于层***被布置在根据上述方面的眼镜片的物体侧上,所以关于层***的所有陈述还涉及眼镜片,并且反之亦然。
根据一个实施方式,该眼镜片在其眼睛一侧对于波长范围为约400nm至约1100nm的电磁辐射具有R≤5%,优选R≤3%,并且特别是R≤1%的反射率。
优选地,对于从约400nm到约1100nm的整个波长范围,反射率始终小于约5%或3%或1%。或者,至少在该波长范围内的平均反射率可以小于约5%或3%或1%。
例如,该反射率可以由眼睛一侧上的眼镜片的基底引起。
例如,这种反射率可以由形成在眼睛的眼镜片侧上的层***引起。
眼睛侧面的低反射率意味着从后面照射透镜的光几乎或实际上根本不反射到眼睛中。这减少了令人讨厌的光反射和/或增加了使用眼镜片时的佩戴舒适性。进一步有利地,保护眼睛免受有害的UV和/或IR辐射,这些辐射可能从镜片的眼睛侧反射到眼睛中。
根据一个方面的用于制造具有红外镜面化涂层的层***的方法提供包括具有衬底表面的衬底片的衬底基部;以及
将多个低折射率层片和多个高折射率层片交替地布置在所述衬底表面上,其中,具有高折射率特性的层片和具有低折射率特性的层片交替地布置,使得所述层***在与所述衬底表面的衬底法线成约0°的探测角的情况下:
对于在约680nm和约1100nm之间的至少一个波长范围具有约R≥15%的电磁辐射反射率;以及
对于在约400nm和约680nm之间的至少一个波长范围,电磁辐射的反射率为约R≤5%。
该层***在可见范围内显示出特别高或甚至优化的抗反射涂层。该层***可以使用普通的涂层***施加到基底上。抗反射涂层在几乎整个可见光谱范围内的结果,以及在IR-A范围内和部分在可见极限范围内的镜面化的结果,特别是对于红色阴影,是直接可见的。该效果可以通过以下事实来验证:当从顶部直视和/或当从层***面向入射光的一侧以一定角度观察时,观察者感觉到红色阴影反射。然而,在IR-A和UV范围内的不可见光谱成分的反射基本上不被察觉。相应的探测器可以从一个或多个视角检测这样的光谱分量。
此外,层***不一定需要具有非常高折射或甚至最高折射的材料。小于约1.55的折射率n被理解为特别具有低折射率,例如约1.38的值。在大约1.55和大约1.8之间,特别是在大约1.55和大约1.7之间的折射率n被假定为介质折射。特别地,在约1.8和约2.1之间的折射率n被理解为具有高折射率。n大于或等于2.4,特别是大于或等于2.5的折射率被理解为具有非常高的折射率或最高的折射率。具有非常高折射率的材料通常包括钛。
用于制造层***的方法,即用层***涂覆基底的方法,可以使用常规涂覆方法,特别是使用物理气相沉积(PVD)和/或使用化学气相沉积(CVD)进行,并且不一定取决于使用等离子体/离子涂覆的方法。然而,也可以使用使用等离子体/离子涂覆的涂覆方法。
也不排除使用替代的涂覆方法施加层或层片。除了PVD和/或CVD之外,可替代地或另外地使用溅射工艺,电镀技术,旋涂或根据朗缪尔吸收的化学涂层来沉积材料层。例如,可以使用旋涂将附加保护层(例如漆)沉积或施加到层***。
优选地,该方法包括根据上述优选顺序和优选层厚度布置多个低折射率层片和多个高折射率层片。
层***的有利特性尤其通过层布置来实现,而不需要任何与工艺相关的措施。特别地,反射率不是需要控制的参数或工艺参数,特别是在层***的生产过程中。换句话说,光学特性,特别是层***的反射率,可以被认为是层***的固有或内在材料特性。因此,反射率不作为标准包括在层***的生产过程中,即涂层过程中。涂布不是以实现上述反射率为目的进行的,而是以根据上述优选顺序和优选层厚度排列多个低折射率层片和多个高反射层片为目的进行的。
该层***特别是干涉多薄片层***,其中在可见范围和IR-A范围之间的光谱反射率被特别控制。该层***允许在可见范围内较高抗反射涂层,同时它实现较高镜面化,特别是在IR-A范围内。
通过参数Rv,Rv',L*,C*,h*和通过在可见范围内的RM_(380-780nm)和在IR-A范围内的RM_(780-1150nm)以及通过使用根据ICNIRP指南2013描述的热加权函数在IR-A范围内的反射值的适当计算来描述可见范围。
参数L*,C*,h*特别是指色轮中极坐标(DIN 11664-1/2)中的亮度,饱和度和色值。Rv和Rv'特别是指可见光反射率(DIN13666),其中Rv涉及白天视觉,Rv'涉及昼夜视觉。Rm是指平均反射率值。特别地,RM_(380-780nm)是指在可见范围内的反射率,特别是在380nm和780nm之间的范围内,而RM_(780-1150nm)是指在780nm和1150nm之间的红外范围内的反射率。尤其是通过对相应波长范围内的所有波长上的所有反射值求平均来对反射值求平均。根据DIN EN ISO 13666:2019计算平均反射,并相应地调整积分限度。
该层***尤其可以显示关于IR最大值的位置,高度和宽度的特性特征。特别地,在根据2013年的ICNIRP准则进行加权之后,该层***允许被反射的破坏性IR-A辐射的最高可能比例以及其光谱半宽度被改善或甚至被优化。然而,将光谱反射率的IR最大值扩展到1200nm以上的波长范围并不重要。换句话说,对于大于1200nm的波长,层***的反射行为很少或没有意义。除了提到的IR保护之外,涂层优选具有较高UV保护。这种UV保护还可以保护玻璃/透镜材料,施加的涂层和包括在玻璃/透镜中的染料。
换言之,有利的效果在于在可见范围内的有利的抗反射涂层与所描述的IR保护的组合,因为一方面使用者可以感知在宽的可见光谱范围内的光并且同时可以被保护免受有害的IR-A辐射并且优选地还基本上免受有害的UV辐射。换句话说,层***允许大部分可见光透射,而大部分有害的不可见光,即高比例的IR-A光和优选地还有高比例的UV光,被反射并且不透射通过层***。
当观察者以最小角度观察时,例如在眼镜处于眼镜佩戴的通常位置之外的位置时,IR范围内的镜面化和可见范围内的抗反射涂层的效果从外部变得“可见”:当从顶部直视时,即在视角α≤±30°观察时,观察者从外部或从前部感知到高抗反射效果,即仅基于绿色阴影的可忽略的残余反射,即对于其中电磁辐射对观察者呈现绿色的波长范围。当以角度α>30°观察时,观察者感知到针对IR-A辐射的保护特性,即通过用于红色阴影的部分可见的镜面化。
高抗反射效果一直保持到一定的视角。从这个特定的视角来看,抗反射涂层变成可见的红色镜面化,这使得IR保护对于观察者来说是清楚的。约30°的特定视角基本上对应于层***的反射效果变得对观察者特别可见的角度。从这个角度向前,层***不再允许观察者从外部“看到”层***后面,因为在可见范围内的镜像或反射率达到高值。该角度可以通过改变层厚度而适度地改变,同时保持所述性能。作为层的发展的一部分,可以考虑镜片在框架中的典型使用位态,以便防止由于红色镜涂层过早***而引起的眼镜佩戴者的令人讨厌的眩光效应。
下面将更详细地描述一些示例性实施方式,但是本发明并不限于所描述的示例性实施方式。其他优点可以与根据示例和/或根据实施方式的具体特征相关联。在特定实施方式中描述的各个特征可以任意组合,特别是也可以与另一实施方式的详细特征组合,只要它们不是相互排斥的。此外,在示例性实施方式中一起提供的各种特征不应被解释为限制本发明。
附图说明
图1以简化图示示出了根据实施方式的层***的示意性侧视图;
图2以简化的图示示出了根据实施方式的层***的示意性侧视图;
图3以简化的图示示出了根据实施方式的层***的示意性侧视图;
图4示出了根据一个实施方式的层***的表格表示;
图5示出了在约0°的视角下根据图4规定的层***的反射率的光谱图;
图6示出了图5的反射率的光谱图的区域的详细视图;
图7示出了对于四个不同视角的图4所示的层***的反射率的光谱图;
图8a)示意性地示出了待检查表面关于入射光和反射光的示例性布置;
图8b)示意性地示出了在约45°的入射角处的示范性测量布置;
图8c)示意性地示出了在约80°的入射角处的示范性测量布置;
图9示出了四个不同视角的光谱参数的表格示例性表示;
图10a)示出了当视角α从约0°变化到约45°时剩余反射颜色的示例性过程,其中颜色值以极坐标绘制在色轮上;
图10b)示出了当视角α从约0°变化到约45°时剩余反射颜色的示例性过程,其中颜色值被选择为相对于视角α的颜色图;
图10c)示出了光度L*相对于视角α的示例图;
图10d)示出了针对微光视觉的可见光反射率Rv'相对于视角α的示范性曲线图;以及
图10e)示出了针对白天视觉的可见光反射率Rv相对于视角α的示范性曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图给出示例性实施方式的详细描述:
图1以高度简化的图示示出了根据一个实施方式的层***100的示意性侧视图。层***100包括多个层片1-7,9和具有衬底片a的衬底基部11。在图1中,衬底基部11包括仅一个衬底片a,在该衬底片上逐层地交替地布置高折射率层片1,3,5,7和低折射率层片2,4,6,9。
从衬底基部11出发的第一层片1是第一高折射率层片1,该第一高折射率层片布置在衬底片a的衬底表面Fa上,并且具有层片厚度d1。层片厚度d1优选具有约90nm至约150nm,尤其是约110nm至约130nm,优选约115nm至约125nm的值。
从衬底基部11出发的第二层片2,该第二层片布置在第一层片1上,是具有层片厚度d2的第一低折射率层片2。层片厚度d2优选具有约120nm至约180nm,尤其是约140nm至约160nm,和优选约145nm至约155nm的值。
从衬底基部11出发的第三层片3,该第三层片布置在第二层片2上,是具有层片厚度d3的第二高折射率层片。层片厚度d3优选具有约70nm至约130nm,尤其是约90nm至约115nm,优选约100nm至约110nm的值。
从衬底基部11出发的第四层片4,该第四层片布置在第三层片3上,是具有层片厚度d4的第二低折射率层片。层片厚度d4优选具有约65nm至约125nm,尤其是约80nm至约110nm,和优选约90nm至约100nm的值。
从衬底基部11出发的、布置在第四层片4上的的第五层片5是具有层片厚度d5的第三高折射率层片。层片厚度d5优选具有约2nm至约20nm,特别是约5nm至约15nm,优选约11nm至约13nm的值。
从衬底基部11出发的、布置在第五层片5上的第六层片6是具有层片厚度d6的第三低折射率层片。层片厚度d6优选具有约20nm至约60nm,特别是约35nm至约50nm,和优选约40nm至约44nm的值。
从衬底基部11出发的、布置在第六层片6上的第七层片7是具有层片厚度d7的第四高折射率层片。层片厚度d7具有优选约40nm至约80nm,特别是约50nm至约70nm,和优选约55nm至约65nm的值。
在第一层片1和衬底片a之间也可以布置其它层。例如,在衬底片a上可以布置粘合层片。在衬底片a和第一层片1之间也可以布置基本上低折射的层片。
在第七层片7上设置另一、第四低折射率层片9,特别是石英层片。在第七层片7和低折射率层片9之间尤其可以布置具有确定的功能的功能层片(这里未示出)。最后的低折射率层片9与其它层片配合尤其是用于在可见范围内的抗反射。
在当前情况下,层片1-7,9以及衬底基部11的衬底片a示出为平面的层片。这样的实施方式可以有利地作为高度简化的表示形式用于基本上非平面的衬底,例如眼镜片的自由形状面。该实施方式也可以应用于平面衬底,例如基本平坦的平面窗板。理想地,所有层片1-7,9在整个面上在各自的层片厚度方面是基本上均匀的。然而也可能存在偏差。在这种情况下,层片厚度可以相应于在该面上平均的层片厚度或最大层片厚度或在该面的确定的区段处的层片厚度。
如上所述,最后的层片9尤其是低折射率层片,优选SiO2层片,该低折射率层片适用于对层***进行抗反射,尤其是适用于可见电磁辐射。层片9由于良好的抗反射特性而在层***中是特别优选的。
在一般情况下,用户B1在典型的使用位态位于背离入射光L0的一侧上,即在层***100后方或在背离层片1-7,9的一侧上。换言之,典型的使用位态通过以下方式表征,用户B1或其眼睛在层***100的背离入射电磁辐射L0和层1-7,9的一侧上。因此,可以保护用户B1免受有害的电磁辐射,其方式是,通过层***100通过反射屏蔽辐射。然而,作为例外,这不适用于受层***保护的显示器的一般用户,因为显示器的用户一般在入射光的一侧。
同时,层***100允许可见光Lt的至少一部分,优选为高光谱部分经过或穿透层***100或传播通过层***100,使得通过层***100为用户B1允许或确保尽可能好的视野。
反射率R基本上相当于被反射的电磁辐射Lr的强度Ir与入射的电磁辐射Lo的强度Io之间的比。在此,强度I1和I0可以根据尤其是在约200nm和1400nm之间的波长在不同的角度或视角下借助一个或借助多个光敏探测器来感测。
术语“入射光LO”是指以与垂直线或衬底法线成约-90°至约90°,尤其是以约0°的角度α'入射或落到或相遇到层***的表面上的电磁波。因此,入射光L0基本上从面向层片的一侧入射到层片的最上层上,例如入射到第九层片9上。
关于光谱和强度,术语“反射光Lr”是指入射光L0的在层片处,例如在最上方和/或在最上方层片的下方的其它层片之一处被反射的部分。
关于光谱和强度,术语“透射光Lt”是指入射光L0的经过或穿透层***和层片的部分。因此,透射光Lt是入射光L0的可以到达层***的背面、即背离层***的一侧的部分。
反射率R尤其是对于面和/或表面的镜面化的量度。反射率通常也可以被称为反射度,反射率和/或反射能力。该参量基本上相当于反射强度或功率与入射强度或功率之间的比。反射率可以如下表示:
其中,Ir相当于反射光Lr的强度并且I0相当于入射光L0的强度,并且其中Pr相当于反射光的功率并且P0相当于入射光的功率。
光的红外光谱(IR)范围基本上相当于波长范围从约780nm到约1mm的电磁辐射。本说明书中的术语“红外范围”特别是指在约780nm和约3μm之间的近红外(NIR)范围,更具体地,在约780nm和约1.4μm之间的IR-A范围。IR范围内的电磁辐射也可以理解为不可见或不可见光。
光的光谱可见或可见范围相当于波长范围为约380nm至约780nm,特别是约400nm至约750nm的电磁辐射。本说明书中的术语“可见范围”特别是指对人类来说通常且基本上可见的电磁辐射的范围。可见范围内的电磁辐射也可以被理解为可见光。
光谱紫外(UV)范围的光相当于波长范围从约100nm至约380nm的电磁辐射。术语“UV范围”在本说明书中尤其是指UV-A和UV-B范围,其中,UV-A范围在约315nm和约380nm之间,UV-B范围在约280nm和约315nm之间。然而,也可以包括UV-C范围,其中,该范围在约100nm和约280nm之间。UV范围内的电磁辐射也可以理解为不可见或不可见光。
通常,术语“范围”尤其是指电磁辐射的波长范围。
图2是根据一个实施方式的层***110的示意性侧视图,该层***包括具有衬底片a和附加层片b,c的衬底基部11。此外,层***110包括多个层片1-10,这些层片布置在衬底片上。图2中所示的层***110基本上包括各个元件,特别是在图1的层***100中示例性和示意性地示出的层片1-7,9,以及另外的层片b,c,8和10。图2中所示的层片1-10,b,c和衬底片a基本上构造为平面层片。
当前,除了衬底片a之外,衬底基部11基本上还包括具有各自的层片厚度db和dc的、两个另外的层片b,c,例如优选直接施加到衬底片a的衬底表面Fa上的硬质涂层,以及例如优选直接施加到硬质涂层上的粘合层片。层片b特别是保护层片,该保护层片也是硬质涂层或硬质涂层并且可以例如包括硬漆,该硬漆特别适合于具有刮擦保护。替代地或者附加地,层***可以具有底漆,该底漆设计为用以确保高抗冲击性且因此确保高稳定性。这对于眼镜片或挡风玻璃是特别有利的。
这里也相当于第一高折射率层片的第一层片1被施加到粘合层片c上。粘合层片c具有确保在硬质涂层或硬质层片b与第一层片1之间创建可靠的粘合或粘附力的作用,使得第一层片1连同所有其他层片2-10持久地粘合在衬底基部11或衬底基部的最后一层c、即粘合层片上。粘附力特别是基于粘合层片c和第一层片1之间的化学键。在将材料施加到衬底表面、特别是相对光滑的衬底表面的情况下,可能发生:这种材料不能充分粘附在衬底表面上并且在最小影响下从该衬底表面脱开。由于这个原因,粘合层片c是有利的或必需的,以防止层片1-10或层***110的部分与衬底基部11分开。
换言之,粘合层片c可用于直接在衬底表面Fa上或在施加的硬质层b上的更好的粘附。该粘合层片c可以例如包括亚化学计量的低折射率金属氧化物,铬,硅烷以及硅氧烷。
层***110包括三个最上方层片8-10,这三个最上方层片分别具有三个层片厚度d8,d9和d10。
布置在第七层片7上的第八层片8优选是功能性的,即基本上光学非活性的层片,例如包括Al2O3。设置在第八层片8上的第九层片9是第四低折射率层片。设置在第九层片9上的第十层片10可优选为护理层片(洁净效果层片)。
观察者B2从入射光L0的一侧观察层***110,该层***的观察者可以以确定的角度α基本上感知反射光Lr的反射,只要这些反射在可见光谱范围内。替代地,观察者B2的位置也可以由光敏探测器占据。观察者B2或探测器可以采用不同的视角α。角度α由衬底法线Na或Nb与反射光Lr的传播方向包围,反射光Lr落入观察者B2的眼睛中或落入探测器的传感器场上。在约0°处,层***110的观察者B2基本上从平行于衬底法线Na或Nb的“上方”,即垂直地,从层片1-10的侧面,即从入射光L0和产生该入射光的光源的侧面直接观察到层***110上。
衬底法线Na或Nb的特点在于它们在表面的所有侧面上与平坦面或基本上平坦的面区段或近似平坦的面区段形成直角。换句话说,衬底法线Na或Nb分别是对应面区段的垂线。在当前情况下,衬底法线Na或Nb彼此平行,因为衬底片a具有基本上平坦的衬底表面Fa并且因此不同的面区段分别具有基本上具有相同方向并因此基本上彼此平行的面法线。
这种情况是可应用于例如平面窗板和/或用于保护显示器的显示玻璃,但不应用于具有非平面的典型光学透镜的高度简化情况。当前,视角α是由衬底片a或衬底表面Fa限定,因为实际上衬底片a是与层片1-10,b,c相比显著更厚的层并且各个层片1-10,b,c基本上这样布置在衬底表面Fa上,使得这些层片基本上再现该衬底表面,因为这些层片具有基本上均匀的层片厚度。因此,衬底表面Fa的衬底法线Na或Nb基本上相当于层片1-10,b,c的层片面的各个法线。因此,为了简单起见,可以假设衬底法线Na或Nb仅由衬底表面Fa限定。为了表征反射率,视角α尤其在约0°和约45°之间。在该范围中也还可以观察或感测可见光Lr的至少部分反射。
与感知入射光L0的反射分量Lr的观察者B2相反,层***110的另一侧上的用户B1看到入射光L0的非反射、即透射分量,该非反射分量相当于入射光L0的透射分量Lt的至少一部分。
特别地,图2的示例性且简化的、基本上不具有非平坦面的层***110可用于量化,测试或证明技术效果(作为原理证明),因为在这种情况下,视角α相对简单地确定。原型或样本项目可以对应于该实施方式。
图3是根据一个实施方式的层***120的示意性侧视图,该层***具有包括衬底片a的衬底基部11并且具有多个层片1-4。与图1和图2中的层***100和110不同,图3中的层***120的衬底片a具有凸凹形状,其中,衬底表面Fa相当于凸面。在这种情况下可以是例如光学透镜。当前,衬底片a例如涂层有多个层片1-4包括四个层片1,2,3,4。特别地,可以应用图1或图2的层片布置。尽管层***具有凸起的形状,但是各个层片可以具有基本上恒定的层厚度或者仅具有小的层厚度变化。如果层厚度相比于曲率半径较小,则这尤其适用。
第一层片1可以优选为具有层片厚度d1的第一高折射率层片。第二层片2可以优选为具有层片厚度d2的第一低折射率层片。第三层片3可以优选为具有层片厚度d3的第二高折射率层片。第四层片4可以优选是层片厚度为d4的第二低折射率层片。如图3所示,可以在第四层片4上布置另外的层片,即已经在图1和2中描述的那些层片。特别地,图1和2中所示的层***可以设计成图3中所示的形状,例如透镜形状。
在当前情况下,层片厚度d1,d2,d3,d4在衬底表面Fa上未均匀地示出。在示例性的当前情况下,中心轴线附近的层厚度d1,d2,d3,d4分别具有基本上最大的层片厚度,这些最大的层片厚度朝向衬底片的边缘变为更薄的层片厚度。中心轴线在衬底表面Fa的中心或中间与衬底法线N1基本上重合。
然而,在许多优选的情况下,层片厚度d1,d2,d3,d4也可以构造为至少对于衬底表面Fa的部分区段是基本上均匀的。换言之,层片厚度可以优选这样构造,使得这些层片厚度在衬底表面Fa上分别具有相同的层片厚度。
在本例中,示例性地示出的、垂直于衬底表面Fa的衬底法线N1,N2,N3彼此不平行。根据本发明的特定实施方式,衬底法线N1,N2,N3彼此不平行,因为衬底片a和层片1-4在优选情况下基本上偏离平坦表面,即例如具有曲率。例如,如果衬底片a是光学透镜,特别是眼镜片,就是这种情况。如果衬底片a是窗板,则衬底片a和层片可以各自具有基本上平坦的面。替代地,非平面的衬底片a也可用于窗板,特别是通常具有曲率的车辆挡风玻璃。
与平面的情况不同,在入射光L0的一侧或在多个层片1-4的一侧上的观察者B2可以感知从不同视角α1和α2从非平面表面反射的可见光Lr而不改变其位置。类似地,光电探测器可以检测来自不同视角α1和α2的电磁辐射,而不必移动和/或旋转。结果,不同的波长从不同的角度到达眼睛或探测器。在图3中,这由所指示的光线L01和L02示出,这些光线分别与法线N1和N2围成角度α1和α2,这些法线由于曲率而彼此不平行。没有曲率的平面衬底通常更适合于对不同视角α1和α2的光谱分辨反射率的隔离观察和检查。
图4是根据一个实施方式的层***130的表格表示,该层***包括多个层片1-10和具有衬底片a和另外的层片b,c的衬底基部11。
从衬底基部11开始的第一层片1是包括ZrO2的第一高折射率层片,其布置在衬底基部11上并且具有约121.5nm的层片厚度d1。
从衬底基部11开始的、设置在第一层片1上的第二层片2是包括SiO2并具有约151.0nm的层片厚度d2的第一低折射率层片。
从衬底基部11开始的、设置在第二层片2上的第三层片3是包括ZrO2并具有约106.2nm的层片厚度d3的第二高折射率层片。
从衬底基部11开始的、设置在第三层片3上的第四层片4是包括SiO2并具有约95.2nm的层片厚度d4的第二低折射率层片。
从衬底基部11开始的、布置在第四层片4上的第五层片5是包括ZrO2并具有约12.1nm的层片厚度d5的第三高折射率层片。
从衬底基部11开始的、布置在第五层片5上的第六层片6是包括SiO2并具有约42.0nm的层片厚度d6的第三低折射率层片。
从衬底基部11开始的、布置在第六层片6上的第七层片7是包括ZrO2并具有约59.6nm的层片厚度d7的第四高折射率层片。
从衬底基部11开始的布置在第七层片7上的第八层片8是包括Al2O3并且具有约9.8nm的层片厚度d8的功能层片。
从衬底基部11开始的、设置在第八层片8上的第九层片9是包括SiO2并具有约74.9nm的层片厚度d9的第四低折射率层片。
从衬底基部11开始的、布置在第九层片9上的第十层片10是护理层片,例如包括含氟分子,其具有约8nm的层片厚度d10。第十层片10是层***130中的顶层片,其布置成离衬底基部最远。
在本层***130中,衬底基部11除了衬底片a之外还包括示例性硬质层b和示例性粘合层c,示例性硬质层b具有约2700nm的示例性层片厚度db,示例性粘合层c具有约10nm的示例性层片厚度dc。
根据一个或多个实施方式,一个或多个层片厚度d1-10,b,c可以各自与以上指定的值偏离约10%,特别是约5%,即,高达10%更厚或更薄,特别是高达5%更厚或更薄。
例如,根据一个实施方式的层***还可以仅包括层片1至7,特别是第九层片9,并且可以不包括第十层片10。
例如,硬质层b也可以具有明显更薄或明显更厚的层片厚度db。或者,也可以完全省去硬质层b,特别是在硬质层b对层***130的光学性能没有贡献的优选情况下。
硬质层b可以形成为有机漆层或无机层,例如SiO2,如果需要,还可以具有可能的添加剂。在布置层***之前,可以使用等离子体处理调节衬底表面Fa。等离子体处理的目的可以是活化或官能化。
图2的层***110可以例如具有图4的层***130的表格表示的规格。图3的层***120也可以具有这些规范。
图5是在约0°,例如8°的视角下,类似于图4中指定的层***的***的测量反射率的光谱图。换句话说,在从衬底基部开始的层片的最上或最远表面的垂直顶视图中,反射率R的光谱图对应于反射光Lr相对于入射光Lo的比例。这里观察器尤其可以是光电探测器,其可以检测反射光Lr的光谱分辨强度Ir,尤其是在大约280nm和大约1400nm之间。特别地,使用珀金埃尔默(perkinelmer)定向透射和反射装置记录某一角度范围的反射率,特别是在约0°与约60°之间,优选在约8°与约50°之间。
为了确定反射率R,还以光谱分辨的方式记录入射光Lo的强度Io,从而可以建立Ir和Io之间的关系以确定反射率。光电探测器(例如测角光度计)可以例如位于测角仪臂上,并且与臂一起移动或旋转与垂直或衬底法线成0°的视角,以便能够在其他视角α下进行进一步的这种光谱测量。
反射率R的光谱图基本上包括三个范围部分,即对于UV范围U的部分,特别是对于UV-A和UV-B范围,对于可见范围V,以及对于近红外范围I的部分,特别是对于IR-A范围。
反射率R的光谱图基本上示出了三个清晰的最大值M1,M2,M3和相对较弱的最大值M4。特别地,该图示出了“窗口区域”,其中反射率特别低并且基本上包括大部分可见区域。
从最大值M1可以看出,在大约300nm处的反射率R几乎是大约70%,特别是大约65-68%。这导致特别较高抗UV-B辐射的保护,因为几乎70%的入射光L0被反射在层片上,并且用户的眼睛或组织在很大程度上被层***屏蔽免受该有害辐射。
在约380nm处的最大M2获得约20%,特别是约16-18%的反射率。最大值M2包括部分光谱UV-A范围和部分光谱可见范围,基本上是可见范围的紫色阴影和可能的蓝色阴影。
最大值M1和M2由本发明的特别优选的实施方式产生,其中除了IR-A保护之外,还为用户实现UV保护。
根据本发明,特别显著和宽的最大值M3在约0°的视角下在约680nm和约1100nm之间产生。在图5的示例性光谱图中,该最大值M3在约900nm处并且达到几乎60%。详细地说,反射率R在约670nm处急剧上升,在约880-900nm处达到最大值M3,然后向更高的波长减小,使得它在约1280nm处达到约0%的最小值。其中反射率高于5-10%的最大M3附近的波长范围部分地包括具有红色阴影的可见范围和IR-A范围的大部分,特别是其中发现辐射有害的范围。在当前情况下,最大M3的光谱半宽度约为400nm。最大M3的光谱半宽度通常特别为约200nm至约900nm,优选约300nm至约500nm,特别优选约350nm至约450nm。
在当前情况下,最大值M3具有在约680nm和约880nm之间的高斜率/梯度的区域。该区域的斜率为每100nm约40%。高斜率区域可以例如根据视角而变化,特别是在约560nm和约1000nm之间,优选在约570nm和约920nm之间,特别优选在约580nm和约900nm之间。该区域中的斜率特别为约20%/100nm至约80%/100nm,优选约30%/100nm至约60%/100nm,特别优选约35%/100nm至约45%/100nm。
换句话说,在宽范围内,特别是包括IR-A范围的最大值M3附近的高反射率表示高反射率,这确保了特别好地保护用户免受IR-A辐射。
图6是图5的反射率R的光谱图的区域的详细视图。示出了在380nm和780nm之间的反射率的光谱图,使得特别是在大约510-530nm处的最大M4是清楚的。在关于最大值M4的较高和较低波长处,反射率R达到约0%。例如,在约480nm和约580nm和630nm之间,实现了几乎完全的透射,即约0%的反射率。位于略短于530nm的波长处的反射率的最大值M4作为反射率的绝对值达到约2至3%。在大约430nm和480nm之间,存在反射率R的另一个但明显更低的最大值。这里将不更详细地描述该最大值。
在这种情况下,超过780nm的反射行为特别不明显。
图7是对于对应于约45°,30°,15°和0°的四个不同视角,类似于图4所示的层***的***的测量反射率R的光谱图S1,S2,S3,S4。从图中可以看出,对于不同的视角,各个光谱绘制的反射率R的曲线彼此相对类似,但是曲线彼此相对偏移。关于约45°的视角的光谱图S1相对于其它图移位到较低波长。例如,对于约15°的视角和约0°的视角,S3在约650处开始上升到最大M3,而对于约30°的视角,S2在约630nm处开始上升到最大M3。此外,对于不同的光谱曲线S1,S2,S3,S4,最大值M2和M4也移动到大致相同的程度。
结果是在约45°的视角下可以看到非常清晰可见的红色阴影反射。如果视角减小,则反射变得越来越不可见,因为如上所述,在小视角处的反射率的光谱图以这样的方式偏移,使得最大值或到最大值M3的上升在更高的波长处,尤其是在IR-A范围内。
这特别地通过以下事实示出:反射率R在约630nm的波长处,特别地在约680nm处开始并且在约45°的视角α处。
在约10%与20%之间,特别是比在约30°的视角α下高约15%;
在约20%与30%之间,特别是比在约15°的视角α下高约25%;以及
在约23%与33%之间,特别是比在约0°的视角α下高约27%。
此外,在约45°的视角α和波长λ下的反射率R为
约630nm具有约10%至约20%,特别是约13%至约17%的值;
约680nm具有约30%至约40%,特别是约33%至约39%的值;以及
约730nm具有约43%至约53%,特别是约45%至约50%的值。
光学区域中的剩余镜面化,尤其是对于绿色和红色阴影,变得“可见”,尤其是当以最小角度观察时:当从上方直视时,即在约α≤±30°的视角下,特别是在约0°的视角下,观察者感知到高的抗反射效果,特别是在可见范围内,即也在红色波长范围内,并且仅可忽略绿色阴影的残余反射,即对于其中电磁辐射对观察者呈现绿色的波长范围。当在约α>30°的视角下观察时,由于在红色波长范围内的反射,观察者可以猜测针对IR-A辐射的保护特性,因为仍然部分可见的红色阴影从该视角反射。
在可见光波长范围内的高抗反射效果一直保持到一定的视角。从这个特定的视角来看,抗反射涂层变成可见的红色镜面化,这使得IR保护对于观察者来说是清楚的。约30°的特定视角基本上对应于层***的反射效果变得对观察者特别可见的角度。从这个视角来看,层***不再允许观察者从外部,即在入射光的一侧,即在佩戴眼镜的人的相对侧,“看到”层***的后面,因为在可见范围内的镜面化或反射率达到高值。该角度可以通过改变或改变层厚度而适度地改变,同时保持所述性能。作为层的发展的一部分,可以考虑镜片在框架中的典型使用位态,以便防止由于红色镜涂层过早***而引起的眼镜佩戴者的令人讨厌的眩光效应。
对于所有指示的视角α,最大值M3具有在约580nm与约900nm之间的高梯度/斜率区域。对于所示的所有曲线,该区域中的斜率为每100nm约40%。高斜率区域可以例如根据视角而变化,特别是在约560nm和约1000nm之间,优选在约570nm和约920nm之间,特别优选在约580nm和约900nm之间。该区域中的斜率特别为约20%/100nm至约80%/100nm,优选约30%/100nm至约60%/100nm,特别优选约35%/100nm至约45%/100nm。
一方面,根据所提及的方面和/或实施方式之一的层***可以通过使用选定材料的层片的光学常数和层厚度作为计算的基础,使用模拟在理论上确定。另一方面,可以使用适当的反射测量来检查已经生产的层***的反射特性。特别感兴趣的是在哪个角度反射或透射光的哪些光谱分量。换句话说,反射测量应当示出哪些颜色被镜像在层***上或允许以哪些入射角和视角通过层***。
反射测量优选地在具有可忽略的表面曲率的基本上平坦的层***上进行,如图1和图2所示,特别是为了能够更好地控制入射角和视角的比率。然而,还可以想到的是,可以使用适当的反射测量来检查层***的弯曲表面,例如镜片,特别是眼镜片(如图3所示)。然而,实际上,即使在平坦表面上,也相对难以用入射光束以不同角度,特别是以大角度击中同一点。因此,难以在反射率方面可靠地表征弯曲表面。通常,对于高入射角,特别是对于约40°和约90°之间的入射角,在偏振,光束轮廓,测量点尺寸和通过样品背面的光束偏移方面,通常比较难以获得可靠的数据。例如,对于入射光的不同偏振的反射率和透射率特性可以变化很大,特别是对于入射角在约40°和约85°之间的范围内。此外,被照射的区域也可以以不同的,特别是平坦的入射角变化。
商业光谱仪,例如由诸如珀金埃尔默(perkinelmer)的制造商销售的那些,特别适合于检查层***的反射特性,例如“珀金埃尔默λ750UV/Vis/NIR”模型,其装备有相应的附件(URA,通用反射附件)可靠地实现在不同角度的基本上非偏振的反射测量。这种设置用于本文档中呈现的反射测量。
图8a)示意性地示出了待检查的表面F关于入射光EL和反射光RL的示例性布置。虚拟入射面EE表示对称性。入射平面基本上由入射光EL的入射点处的待检查表面的垂线和入射光EL的波矢量或传播方向确定。
理想地,入射光可以包括基本上相干和平行的辐射,特别是在实验室条件下。至少在测量期间,入射光具有主传播方向的光和高比例的相互平行的射线束,从而可以尽可能精确地定义垂直L和入射光EL之间的角度。在使用中,不言而喻,日常光源通常不包括平行光束,因此表示各向同性或散射光源。
该测量布置总体上不允许在分别精确地0°的入射角α'和视角α下进行反射测量。典型地,可以仅测量反射率的实际最小角度α'或α是高于0°并且低于约15°,特别是在约3°与约10°之间。实际上刚刚可以检测到的这个角度是设备特定的,即取决于设备,它可以是例如大约3°或例如大约8°。本文中所示的约0°的角度α'和α实际上包括略高于0°的角度。特别地,待测量的最小角度α'或α为约3°,使得对应于由入射光EL和反射光RL包围的开度角的两个角度α'和α的总和为约6°,即3°的两倍。入射角α'和视角α是在光和入射光束或反射光束的入射点处由表面的垂线包围的相应半角。
图8a)指示入射在待检查表面F上的光EL和从表面反射的光RL的至少部分可以具有偏振,例如平行于入射平面EE的偏振P和/或垂直于入射平面EE的偏振S。
该文献中所示的测量,特别是例如图5,图6和图7中所示的反射率曲线或反射曲线,基本上用非偏振入射光EL进行。换句话说,这意味着至少入射光不具有任何集体偏振,例如在S或P方向上。
图8b)示意性地示出了在约45°的入射角α'处的示例性测量配置。图8c)示意性地示出了在约80°的入射角α'处的示例性测量配置。使用可旋转反射镜调节入射角α'和对应于视角的反射角α,使得使用第一反射镜将入射光EL从下方发送到待检查的表面上,并且反射光在至少部分反射的表面上以角度α反射并经由第二反射镜离开该装置。图8c)中示出的测量配置特别地指示相对于竖直平面的大角度α'和α。可替代地,代替可旋转反射镜,该装置还可以包括在至少一个伺服电动机上和/或在可旋转测角器臂上的光学反射元件,以便移动到不同的角位置。
图9是对于四个不同视角α,即对于约0°,约15°,约30°和约45°,图5中所示的一个示例性层***的反射曲线的光谱参数的表格表示。下面,将根据各个视角更详细地解释所示各个参量的趋势。将结合图10A-E给出补充说明。
通过参数Rv,Rv',L*,C*,h*以及通过在可见范围内的RM_(380-780nm)和在IR-A范围内的RM_(780-1150nm)以及通过使用根据ICNIRP指南2013描述的热加权函数在IR-A范围内的反射值的适当计算来描述反射特性。
参数L*,C*,h*特别是指光度,饱和度和色轮中极坐标的色值(DIN 11664-1/2)。Rv和Rv'特别是指可见光反射率(DIN 13666),其中Rv涉及白天视觉,而Rv'涉及微光视觉。Rm是指平均反射率值。特别地,RM_(380-780nm)是指在可见范围内的反射率,特别是在380nm和780nm之间的范围内,而RM_(780-1150nm)是指在780nm和1150nm之间的红外范围内的反射率。尤其是通过对相应波长范围内的所有波长上的所有反射值求平均来对反射值求平均。根据DIN EN ISO 13666:2019计算平均反射,并相应地调整积分限度。
光度L*从低角度到约45°逐渐增加。换言之,这意味着45°处的发光度相对高于较低角度处的发光度,即约18.8,而约0°处的发光度仅为约4.7。
与光度一样,饱和度C*在较高角度处增加。在约45°的饱和度具有约41.2的值,而在约0°的饱和度具有约2.8的值。
色轮中极坐标h*中的色值为约0°至约195.1,并且下降至约10.7直至约45°。这基本上对应于从基本上绿色到红色的色移,这将在图10a-e中更详细地解释。
白天视觉的光反射值Rv和昼夜视觉的Rv'在约0°分别从约0.52%和约0.77%增加到约2.7%和约1.4%。
可见范围RM_(380-780nm)中的反射率从在约0°的8%的值增加到在约45°的约16.7%。另一方面,IR范围RM_(780-1150nm)中的反射率从大约0°处的大约35.8%的值下降到大约45°处的大约23.6%。
图10a)示出了当视角α从大约0°变化到大约45°时的残余反射颜色的C*h*图。换句话说,当视角α从大约0°变化到大约45°时,示出了剩余反射颜色的过程,其中颜色值被绘制在色轮上的极坐标中。色轮中的点各自对应于一种颜色并且在该曲线图中以在约0°与约45°之间的颜色表示。可以看到残余反射颜色的趋势,在约0°的角α处呈现绿色,在约23°的角α处具有绿色和红色分量,并且在约45°的角α处基本上是红色。
图10b)以不同的表示示出了剩余反射颜色的过程,即当视角α从大约0°变化到大约45°时,其中颜色值被选择为相对于视角α的颜色图。同样在此,可以看到该趋势,在约0°的角α处残余反射颜色基本上呈现绿色,在约23°的角α处其具有绿色和红色分量,并且在约45°的角α处其基本上是红色。
图10c)示出了亮度L*相对于视角α的曲线图。发光度在约0°和约25°之间显示约4的基本恒定值。从约30°起,发光度L*稳定地增加,特别是在约38°和约43°之间,似乎持续地以每10°约10个单位在约45°达到约15的值L*。因此,亮度随着较大的视角α而稳定地增加。
图10d)和图10e)中的曲线示出了与图10c)中的曲线非常相似的行为。图10d)示出了针对微光视觉的可见光反射率Rv'相对于视角α的曲线图。可见光反射率Rv'的曲线示出了在约0°与约25°之间约0.6%的基本上恒定的值。从约35°,可见光反射率Rv'稳定地增加并且在约45°达到约1.1%的值Rv'。因此,用于微光视觉的可见光反射率Rv'随着较大的视角α而稳定地增加。图10e)示出了白天视觉的可见光反射率Rv相对于视角α的曲线图。可见光反射率Rv在约0°和约25°之间显示约0.5%的基本上恒定的值。从大约35°,可见光反射率Rv稳定地增加,并且在大约45°达到大约1.8%的值Rv'。因此,白天视觉的可见光反射率Rv随着较大的视角α而稳定地增加。
下面将详细说明和描述本说明书中使用的其它特征。
车辆窗户尤其包括窗户,例如用于机动车辆,客车和卡车的挡风玻璃窗格和/或后窗窗格和/或用于火车,飞机,摩托车或其它车辆的窗板。
高折射和低折射率层片基本上对应于光学活性或光学相关层片,它们基本上负责层***的反射率。不能排除另外的功能层片也可具有高或低折射率并因此有助于光学活性,但此类层片优选基本上不或仅在小程度上有助于层***的反射率。
具有不同折射率的层材料的合适实例是具有约1.46的折射率n的二氧化硅(SiO2),具有约1.7的折射率n的氧化铝(Al2O3),具有约2.05的折射率n的二氧化锆(ZrO2),具有约2.1的折射率n的镨钛氧化物(PrTiO3),钛氧化物(TiO2)和硫化锌(ZnS),其各自具有约2.3的折射率n。所提及的值表示在约550nm的波长下测量的平均值,其中所述值可变化至多10%,这取决于涂布方法和层厚度。普通的光学镜片/镜片具有约1.5-2.0的折射率。因此,折射率小于约1.5的层材料如MgF2,SiO2,Al2O3被称为与光学玻璃/透镜结合的低折射率材料,折射率大于约2.0的层材料如ZrO2,PrTiO3,TiO2,ZnS称为与光学玻璃/透镜结合的高折射率材料。因此,高折射率和低折射率材料之间的折射率差至少为0.2到至少0.5,这取决于涂覆工艺和层厚度。
具有较高折射的层片可以特别地包括材料Ta2O5,TiO2,TiO2,ZrO2,Al2O3,Nd2O5,Pr2O3,PrTiO3,La2O3,Nb2O5,Y2O3,HfO2,ITO(氧化铟锡),ZnS,Si3N4,MgO,CeO2和它们的改性物,特别是它们的其它氧化态中的至少一种。这些材料被称为具有高经典折射率的材料,用于光学元件,例如用于涂覆眼镜片。然而,具有较高折射率的层片也可以包括SiO2或其它较低折射率的材料,只要整个部分层的折射率大于1.6。
具有较低折射的层片可以特别地包括材料SiO2,SiO2,硅烷,硅氧烷中的至少一种。然而,具有较低折射的层片也可以包括SiO2和Al2O3的混合物。具有较低折射的层片可优选包括至少80重量%的SiO2,特别优选至少90重量%的SiO2。
用于这种类型的涂层的材料是在使用例如PVD工艺(PVD=物理气相沉积)或CVD工艺(CVD=化学气相沉积)的光学器件中应用的典型材料。这意味着优选SiO2和与SiO2的混合物作为具有较低折射的材料。所有典型的高折射率氧化物材料及其混合物都可以作为高折射率材料(Ta2O5,TiO2,ZrO2等)。根据本发明的层***不再可能选择特定的材料组合物,这对于先前的涂层有时是必需的。来自光学工业的所有典型的高折射率金属氧化物及其混合物可用作具有较高折射率的材料(Ta2O5,TiO2,ZrO2等)。
来自光学工业的所有典型的低折射率金属氧化物及其混合物可用作具有较低折射率的材料(SiO2,SiO2,具有添加剂Al的SiO2,SiO2以及纯形式的硅烷和硅氧烷或其氟化衍生物等)。
取决于填充密度,SiO2通常具有1.46至1.62的折射率,Al2O3通常具有1.67的折射率。因此,具有较高折射率的子层和具有较低折射率的子层的折射率之差在0.2和0.5之间。
可以使用等离子体调节来活化和/或官能化层片的表面和/或衬底表面。例如,等离子体可包括Ar,O2,N2或类似气体。
通常可以确定反射率最大值,从而确定反射率的局部最大值的绝对值。或者,可以确定两侧的局部最大值和局部最小值之间的反射率差。特别地,在局部最大值两侧的局部最小值是大约相同的值,特别是在大约0%的反射率处。如果不是这种情况,也可以使用两侧的局部最大值和局部最小值之间的平均反射率差,或者可以考虑基线。
所有值的规格应理解为测量精度范围内的可能规格。
附图标记列表
1 第一层片:第一高折射率层片
2 第二层片:第一低折射率层片
3 第三层片:第二高折射率层片
4 第四层片:第二低折射率层片
5 第五层片:第三高折射率层片
6 第六层片:第三低折射率层片
7 第七层片:第四高折射率层片
8 第八层片:功能层片
9 第九层片:第四低折射率层片
10 第十层片:护理层片
11 衬底基部
100 根据一个实施方式的层***
110 根据一个实施方式的层***
120 根据一个实施方式的层***
130 根据一个实施方式的层***
α,α1,α2 视角,反射角
α' 入射角
a 衬底基部的衬底片
b 硬质层片
B1 使用者,例如在层***背离入射光的一侧上处于通常使用位态的眼镜佩戴者
B2 从层***面向入射光的一侧的平面视图中的观察者
c 粘合层片
d1 第一层片的层片厚度
d2 第二层片的层片厚度
d3 第三层片的层片厚度
d4 第四层片的层片厚度
d5 第五层片的层片厚度
d6 第六层片的层片厚度
d7 第七层片的层片厚度
d8 第八层片的层片厚度
d9 第九层片的层片厚度
d10 第十层片的层片厚度
db 衬底基部的层片b的层片厚度
dc 衬底基部的层片c的层片厚度
EE 入射面
EL 入射在面上的光
F 至少部分反射的面
Fa 衬底表面
I 红外光谱范围
L 在入射光的入射点处垂直于待检查表面
L0,L01,L02 具有强度I0的入射光
Lr,Lr1,Lr2 具有强度Ir的反射光
lt 具有强度It的透射光
M1 反射率最大值
M2 反射率最大值
M3 反射率最大值
M4 反射率最大值
N1 衬底法线
N2 衬底法线
N3 衬底法线
Na 衬底法线
Nb 衬底法线
P 平行偏振光
RL 从面反射的光
S 斜偏振光
S1 反射光谱
S2 反射光谱
S3 反射光谱
S4 反射光谱
U 光谱紫外范围
V 光谱可见范围
Claims (22)
1.一种具有红外镜面化涂层涂层的层***(100;110;120;130),所述层***包括:
衬底基部(11),所述衬底基部包括具有衬底表面(Fa)的衬底片(a);以及
多个低折射率层片(2,4,6)和多个高折射率层片(1,3,5,7),其中,高折射率层片和低折射率层片这样交替地布置在所述衬底表面(Fa)上,使得在与至少一个衬底法线(N1,N2,N3;Na,Nb)的探测角为约0°的情况下所述层***(100;110;120;130):
对于在约680nm和约1100nm之间的至少一个波长范围具有R≥15%的电磁辐射反射率;以及
对于在约400nm和约680nm之间的至少一个波长范围具有R≤5%的电磁辐射反射率。
2.根据权利要求1所述的层***(100;110;120;130),其中所述低折射率层片(9)之一包括SiO2。
3.根据权利要求1或2所述的层***(100;110;120;130),其中最后的光学活性层片是低折射率层(9)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述层片这样布置在所述衬底表面(Fa)上,使得在与所述衬底表面(Fa)的所述衬底法线(N1,N2,N3;Na,Nb)的探测角为约0°的情况下所述层***(100;110;120;130):
对于在约280nm和约400nm之间的至少一个波长范围具有R≥10%的电磁辐射反射率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述层片这样布置在所述衬底表面(Fa)上,使得在与所述衬底表面(Fa)的所述衬底法线(N1,N2,N3;Na,Nb)的探测角为约0°的情况下所述层***:
对于在约400nm和约680nm之间、特别是在约480nm和约580nm之间的至少一个波长范围,具有R≤1%的电磁辐射反射率最大值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述多个高折射率层片(1,3,5,7)包括以下材料中的至少一种:Ta2O5,TiO2,TixOy,ZrO2,Al2O3,Nd2O5,Pr2O3,PrTiO3,La2O3,Nb2O5,Y2O3,HfO2,ITO(氧化铟锡),ZnS,Si3N4,MgO,CeO2。
7.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述多个低折射率层片(2,4,6,9)包括以下材料中的至少一种:MgF2,SiO,SiO2,硅烷,硅氧烷,包括SiO2和Al2O3的混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;120;130),其中从所述衬底基部(11)开始按以下顺序布置的所述层片包括:
第一高折射率层片(1);
第一低折射率层片(2);
第二高折射率层片(3);
第二低折射率层片(4);
第三高折射率层片(5);
第三低折射率层片(6);
第四高折射率层片(7);以及
第四低折射率层片(9),特别是石英层。
9.根据权利要求8所述的层***(100;120;130),其中所述低折射率层片均匀地具有低折射率材料和/或所述高折射率层片均匀地具有高折射率材料,并且其中优选所述高折射率材料不具有最高折射率的材料或非常高折射率的材料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;120;130),其中从所述衬底基部(11)开始按以下顺序布置的所述层片包括:
具有至少约118nm的层片厚度(d1)的第一高折射率层片(1);
具有至少约135nm的层片厚度(d2)的第一低折射率层片(2);
具有至少约70nm的层片厚度(d3)的第二高折射率层片(3);
具有至少约80nm的层片厚度(d4)的第二低折射率层片(4);
具有至少约5nm的层片厚度(d5)的第三高折射率层片(5);
具有至少约35nm的层片厚度(d6)的第三低折射率层片(6);
具有至少约55nm的层片厚度(d7)的第四高折射率层片(7);以及
具有至少约60nm的层片厚度(d9)的第四低折射率层片(9)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;120;130),其中从所述衬底基部(11)开始按以下顺序布置的所述层片包括:
具有至多约130nm的层片厚度(d1)的第一高折射率层片(1);
具有至多约160nm的层片厚度(d2)的第一低折射率层片(2);
具有至多约120nm的层片厚度(d3)的第二高折射率层片(3);
具有至多约105nm的层片厚度(d4)的第二低折射率层片(4);
具有至多约15nm的层片厚度(d5)的第三高折射率层片(5);
具有至多约45nm的层片厚度(d6)的第三低折射率层片(6);
具有至多约80nm的层片厚度(d7)的第四高折射率层片(7);以及
具有至多约80nm的层片厚度(d9)的第四低折射率层片(9)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;120;130),其中从所述衬底基部(11)开始按以下顺序布置的所述层片包括:
具有约121.5nm的层片厚度(d1)的第一高折射率层片(1);
具有约151nm的层片厚度(d2)的第一低折射率层片(2);
具有约106.2nm的层片厚度(d3)的第二高折射率层片(3);
具有约95.2nm的层片厚度(d4)的第二低折射率层片(4);
具有约12.1nm的层片厚度(d5)的第三高折射率层片(5);
具有约42nm的层片厚度(d6)的第三低折射率层片(6);
具有约59.6nm的层片厚度(d7)的第四高折射率层片(7);以及
具有约74.9nm的层片厚度(d9)的第四低折射率层片(9)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;120;130),进一步包括
功能层片(8),所述功能层片特别是包括Al2O3,并且具有至少约8nm且至多约11nm的层片厚度(d8);并且优选地
护理层片(10),所述护理层片具有至少约1nm且至多约20nm的层片厚度(d10)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的层***(110;130),其中所述衬底基部进一步包括:
保护层片(b),所述保护层片特别是包括漆层或有机层,具有至少约500nm且至多约5μm的层片厚度(da);并且优选地
粘合层片(c),所述粘合层片特别是包括低折射率金属氧化物、铬、硅烷和/或硅氧烷,具有至少约1nm且至多约20nm的层片厚度(db)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述衬底基部(11)包括光学元件,特别是透镜并且优选眼镜片。
16.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中所述衬底基部(11)包括窗玻璃,特别是显示器的窗玻璃和/或特别是车辆的车窗玻璃并且优选是挡风玻璃和/或后窗玻璃。
17.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中在约560nm和约1000nm之间的波长范围内,至少对于所述波长范围的部分区段,电磁辐射反射率(R)具有在约20%每100nm和约80%每100nm之间、优选地在约30%每100nm和约60%每100nm之间、并且特别优选地在约35%每100nm和约45%每100nm之间的斜率。
18.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中对于约45°的视角α,所述反射率从约630nm的波长开始、特别是在约680nm处
在约10%和20%之间,特别是比在约30°的视角α下高约15%;
在约20%和30%之间,特别是比在约15°的视角α下高约25%;以及
在约23%和33%之间,特别是比在约0°的视角α下高约27%。
19.根据前述权利要求中任一项所述的层***(100;110;120;130),其中在约45°的视角α且波长约630nm的情况下,所述反射率具有约10%至约20%、特别是约13%至约17%的值;
在约45°的视角α且在波长约680nm的情况下,所述反射率具有约30%至约40%、特别是约33%至约39%的值;以及
在约45°的视角α且在波长约730nm的情况下,所述反射率具有约43%至约53%、特别是约45%至约50%的值。
20.一种眼镜片,其中根据前述权利要求中任一项所述的具有红外镜面化涂层的层***(100;110;120;130)这样布置在所述眼镜片的物体侧上,使得所述眼镜片形成所述层***(100;110;120;130)的所述衬底基部(11)。
21.根据权利要求20所述的眼镜片,其中所述眼镜片在其眼睛侧对于约400nm至约1100nm的波长范围具有R≤5%的电磁辐射反射率。
22.一种用于制造具有红外镜面化涂层的层***(100;110;120;130)的方法,包括:
提供包括具有衬底表面(Fa)的衬底片(a)的衬底基部(11);以及
将多个低折射率层片(2,4,6,9)和多个高折射率层片(1,3,5,7)布置在所述衬底表面(Fa)上,其中交替地布置具有高折射率特性的层片和具有低折射率特性的层片,使得在与所述衬底表面(Fa)的衬底法线(N1,N2,N3;Na,Nb)的探测角为约0°的情况下所述层***(100;110;120;130):
对于在约680nm和约1100nm之间的至少一个波长范围具有R≥15%的电磁辐射反射率;以及
对于在约400nm和约680nm之间的至少一个波长范围具有R≤5%的电磁辐射反射率。
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