DE3635567A1 - Dekorierter gegenstand - Google Patents
Dekorierter gegenstandInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Gegenstände, deren Aeusseres
zur Erzielung einer ästhetischen Wirkung in bestimmter Weise
ausgestaltet ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen dekorierten Gegen
stand, welcher einen transparenten Körper aufweist, auf des
sen Oberfläche ein Schichtsystem zur Erzeugung von Inter
ferenzeffekten vorgesehen ist.
In der Optik ist es seit langem üblich, Interferenzschichten
und Schichtsysteme auf den Oberflächen optischer Komponenten
einzusetzen, um die optischen Eigenschaften der beschichteten
Körper gezielt zu beeinflussen. Beispiele hierfür sind ent
spiegelte Gläser, Laserspiegel, Strahl
teiler oder optische Filter.
Andererseits ist es auch seit langem bekannt, dass bei
der Interferenz an dünnen Schichten, die für sich genom
men 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 Dünnschicht-Interferenz beruhenden Farbphänomene
bewusst einzusetzen, um irgendwelchen Gegenständen ein
dekoratives Aussehen zu verleihen. Hierbei ist von entschei
dender Bedeutung, welche optischen Eigenschaften der Gegen
stand als Träger der Interferenzschichten aufweist.
So ist beispielsweise in der DE-OS 26 58 645 erkannt worden,
dass es insbesondere auf transparenten oder teilweise absor
bierenden Substraten schwierig ist, durch das Aufbringen von
Interferenzschichten Farben mit einem vorgegebenen Farbton
und einer ausreichenden Farbsättigung 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 wird diese
dekorative Wirkung zu Lasten der Transparenz des Gegenstan
des insgesamt erreicht, so dass neben der Einfärbung das
ganze optische Erscheinungsbild des Gegenstandes verändert
wird.
Eine andere bekannte Art der Farbdekoration durch Dünnschicht-
Interferenz geht generell von einem undurchsichtigen Silizium
substrat aus, auf das eine transparente Oberschicht aus z.B.
SiO2 aufgebracht wird (DE-OS 34 22 356). Das obengenannte
Problem der fehlenden "Farbtiefe" tritt bei dieser Art der
Dekoration wegen der speziellen Substratbeschaffenheit über
haupt nicht auf. Auf der anderen Seite führt die Anwendung
dieser Dekorationstechnik bei transparenten Gegenständen dazu,
dass die Transparenz vollständig verloren geht.
Schliesslich ist es aus der CH-PS 4 03 577 bekannt, Schmuck
gegenstände durch ein Interferenzschichtsystem mit einem
Farbeffekt auszustatten, wobei zwischen dem aus Glas oder
Kunststoff bestehenden Gegenstand und dem aus mehreren Inter
ferenzschichten 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 Wir
kung 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.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen dekorier
ten Gegenstand zu schaffen, bei dem auf einem transparenten
Körper ein Schichtsystem zur Erzeugung von Interferenzeffekten
vorgesehen ist und bei dem das Problem der fehlenden Farb
tiefe umgangen wird, ohne die Durchsichtigkeit des Gegenstandes
zu verringern.
Die Aufgabe wird bei einem dekorierten Gegenstand der ein
gangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- a) das Schichtsystem eine Folge von wenigstens drei Interferenzschichten wechselnder Brechzahl umfasst, oder eine Schicht mit in Richtung senkrecht zur Ober fläche stetig variierender Brechzahl umfasst, welche Schicht näherungsweise als Folge von wenigstens drei Interferenzschichten wechselnder Brechzahl aufgefasst werden kann,
- b) das Schichtsystem direkt auf der Oberfläche des trans parenten Körpers angeordnet ist, und
- c) die beschichtete Oberfläche des transparenten Körpers in eine Mehrzahl von Oberflächenbereichen unterteilt ist, in denen die Dicke und/oder die Brechzahl wenig stens einer der Interferenzschichten jeweils einen an deren Wert annimmt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, für die dekorative
Wirkung im wesentlichen die Kontraste zwischen verschiedenen
Oberflächenbereichen des Gegenstandes auszunutzen, die da
durch entstehen, dass die Schichtsysteme der einzelnen Ober
flächenbereiche unterschiedliche optische Eigenschaften auf
weisen. Ueberraschenderweise lässt sich diese Kontrastwirkung
mit einer Schichtfolge von wenigstens drei Interferenzschich
ten erzielen, obwohl in den einzelnen Oberflächenbereichen
für sich genommen eine ausreichende "Farbtiefe" fehlt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Intensitätsverhältnisse bei einem trans
parenten Körper, der einem Lichteinfall von zwei Seiten
ausgesetzt ist,
Fig. 2A und 2B bekannte Anordnungen zur Erzielung von Inter
ferenz-Farbeffekten,
Fig. 3 eine Interferenzschicht-Anordnung wie sie Grundlage
des erfindungsgemässen Gegenstandes ist,
Fig. 4A die Spektralverteilung der reflektierten Intensi
tät in relativen Einheiten für eine Anordnung gemäss
Fig. 2A,
Fig. 4B zum Vergleich die entsprechende Spektralverteilung
für eine Anordnung gemäss Fig. 3,
Fig. 5 Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemässen
dekorierten Gegenstand,
Fig. 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 unterschiedli
chen Schichtdicken,
Fig. 8 eine Interferenzschicht-Anordnung mit stetig variieren
der Brechzahl, und
Fig. 9 das Brechzahlprofil der Anordnung aus Fig. 8 mit der
Approximation durch drei Interferenzschichten.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem kann leicht mit
Hilfe der schematischen Darstellung aus Fig. 1 erläutert
werden. Ein transparenter Körper 1 mit flächenhafter Aus
dehnung und endlicher Dicke und einem Reflexionsvermögen R
wird bei üblichen Beleuchtungsverhältnissen von zwei Seiten
A und B mit einem Lichteinfall der Intensität I A bzw. I B be
aufschlagt. Mit A sei hierbei die äussere Seite des trans
parenten Körpers 1 gemeint, die dem Betrachter (angedeutet
durch das Augensymbol) zugewandt ist.
Von der von aussen auftreffenden Lichtintensität I A wird
- wenn der transparente Körper 1 als absorptionsfrei ange
nommen wird - der Bruchteil R · I A zum Betrachter zurück
reflektiert.
Von der von innen (Seite B) auftreffenden Lichtintensität
I B wird entsprechend der Bruchteil R · I B nach innen zurück
reflektiert. Der komplementäre Anteil (1-R) · I B dagegen
durchläuft den transparenten Körper 1 und addiert sich zu
dem Anteil R · I A , um eine insgesamt nach aussen abgegebene
Intensität I mit
I = R · I A + (1 - R) I B = R · (I A - I B ) + I B (1)
zu bilden.
Wenn nun der transparente Körper 1 einem gleichmässigen Licht
einfall von allen Seiten ausgesetzt ist (I A = I B), verschwin
det der vom Reflexionsvermögen R abhängige Anteil aus (1).
Ein auf die Oberfläche des transparenten Körpers 1 aufge
brachtes 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 fest
stellbar.
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 Intensitäts
verhältnisse berechnete spektrale Intensitätsverteilung, der
ein 3-schichtiges Interferenz-Schichtsystem zugrunde liegt,
ist in Fig. 4B wiedergegeben (in relativen Einheiten I/I max ).
Die spektrale Variation der Intensität beträgt hierbei weni
ger als 40%, während sie bei vergleichbaren Interferenz
schichten mit kräftigem Farbeffekt (Fig. 4A) bei maximal 80%
liegt. Auf Einzelheiten dieser Spektralverteilungen wird
nachfolgend noch näher eingegangen.
Die gerade beschriebene, bei einem transparenten Körper 1
in Erscheinung tretende fehlende "Farbtiefe" tritt nicht auf,
wenn eine Interferenzschicht 2, wie in Fig. 2A dargestellt,
auf die Oberfläche eines opaken Siliziumsubstrats 3 aufge
bracht wird, wie dies aus der bereits erwähnten DE-OS 34 22 356
bekannt ist.
Bei der bekannten Anordnung gemäss Fig. 2A fällt ausschliess
lich reflektiertes Licht auf den Betrachter. Bereits mit einer
einzigen Interferenzschicht 2 können deshalb, in Abhängigkeit
von der Schichtdicke, kräftige Interferenzfarben erzeugt wer
den. Berechnet man für diese Anordnung die spektrale Intensi
tätsverteilung mit den folgenden Parametern:
Einfallwinkel:0°
Dicke
der Interferenzschicht 2:360 nm Brechzahl der Umgebung:1 Brechzahl
der Interferenzschicht 2:1,5 Substrat:Si, amorph; Dispersion
linear interpoliert
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 Va
riation ein Mass für die Kräftigkeit der Farbe (Farbtiefe)
ist.
Solcherart erzeugte Interferenzfarben können bei der Dekora
tion wie auf die Oberfläche aufgebrachte Farbschichten her
kömmlicher 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 Weise werden angrenzende Flächen mit
unterschiedlichen kräftigen Farben ausgebildet.
Eine vollkommen andersartige Situation liegt jedoch vor,
wenn die Interferenzschicht 2 auf einen transparenten Kör
per 1 aufgebracht wird (Fig. 2B), der aus Glas oder einem
durchsichtigen Kunststoff besteht. Ohne zusätzliche Mass
nahmen entstehen nur blasse, pastellartige Farben geringer
"Farbtiefe", die für eine dekorative Ausgestaltung des Ge
genstandes keine grössere Bedeutung gewinnen können.
Eine ausreichende Farbtiefe kann unter diesen Voraussetzungen
z.B. durch das Einschieben einer metallischen, teilreflektie
renden Reflexionsschicht 4 zwischen die Oberfläche des trans-
Parenten Körpers 1 und die Interferenzschicht 2 erhalten wer
den. Naturgemäss führt dieses Vorgehen jedoch zu einer deutli
chen Verschlechterung der Durchsichtigkeit des Gegenstandes,
zu dem der transparente Körper 1 gehört.
Die Erfindung geht nun von der in Fig. 3 wiedergegebenen Konfi
guration aus, bei der wenigstens 3 Interferenzschichten 2 a, 2 b
und 2 c direkt auf der Oberfläche des transparenten Körpers 1
angeordnet sind, und ein Interferenz-Schichtsystem mit wech
selnden Brechzahlen bilden.
Für sich genommen löst eine solche Konfiguration das Problem
der fehlenden "Farbtiefe" nicht. Berechnet man nämlich für
folgende Parameter:
Einfallswinkel:0°
Dicke der Interferenzschichten 2 a, 2 c:170 nm
Dicke der Interferenzschicht 2 b:270 nm
Brechzahl der Umgebung:1
Brechzahl der Interferenzschichten 2 a, 2 c:2,4
Brechzahl der Interferenzschicht 2 b:1,5
Brechzahl des transparenten Körpers 1:1,52
I A /(I A + I B ) = 2/3
I B /(I A + I B ) = 1/3
I B /(I A + I B ) = 1/3
die spektrale Intensitätsverteilung, erhält man die vergleichs
weise wenig variierende Kurve der Fig. 4B, die auf eine nur ge
ringe "Farbtiefe" schliessen lässt.
Im Unterschied zum Stand der Technik löst die Erfindung
nicht das bei transparenten Körpern vorhandene Problem der
fehlenden "Farbtiefe". Sie beschreitet einen völlig anderen
Weg: Die Erfindung umgeht das "Farbtiefen"-Problem, 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 Interferenz
farben entstehen, lässt sich überraschenderweise ein ausge
zeichneter 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 dem bereits erwähnten transparenten Körper 1,
und einem Schichtsystem aus den wenigstens drei Interferenz
schichten 2 a, 2 b und 2 c.
Das Schichtsystem ist in eine Mehrzahl von Oberflächenberei
chen O 1, O 2, O 3 unterteilt. Innerhalb jedes der Oberflächen
bereiche O 1, O 2, O 3 haben die Interferenzschichten 2 a, 2 b, 2 c
weitgehend gleichbleibende Eigenschaften (Dicke, Brechzahl).
Von einem Oberflächenbereich zum nächsten ändert sich minde
stens eine Eigenschaft wenigstens einer der drei Interferenz
schichten 2 a, 2 b, 2 c. Ueblicherweise ändern alle drei Inter
ferenzschichten ihre Dicke und/oder ihre Brechzahl.
Verdeutlicht wird dies an den in Fig. 6A-6 C dargestellten Pro
filen der Brechzahl n entlang einer Ortskoordinate x, die in
Fig. 5 eingezeichnet ist. Jedes Brechzahl-Profil gehört zu ei
nem entsprechenden Schnitt (C-C, D-D, E-E), der in Fig. 5
durch jeweils einen der Oberflächenbereiche O 1, O 2, O 3 gelegt
ist.
Man erkennt an den Brechzahl-Profilen, dass z.B. beim Ueber
gang vom Oberflächenbereich O 1 zum benachbarten Oberflächen
bereich O 2 die Dicken aller Interferenzschichten unverändert
bleiben, jedoch die Brechzahlen variieren (Fig. 6A - Fig. 6B).
Beim Uebergang vom Oberflächenbereich O 2 zum Oberflächenbe
reich O 3 bleiben dagegen alle Brechzahlen konstant, während
sich die Schichtdicken veränderten (Fig. 6V - Fig. 6C). Beliebi
ge andere Kombinationen aus Dicke und Brechzahlvariation sind
ebenso möglich.
Dass mit kontrastierenden Oberflächenbereichen tatsächlich gut
sichtbare dekorative Effekte erzielt werden können, sollen die
beiden Spektralkurven für die Reflektion für zwei
unterschiedlich gestaltete Oberflächenbereiche aus Fig. 7 ver
deutlichen. Die durchgezogene Kurve d geht dabei von den
selben Parametern aus wie Fig. 4B, ohne allerdings einen zwei
seitigen Lichteinfall zu berücksichtigen.
Die strichlierte Kurve e hat demgegenüber gleiche Brechzahlen,
aber geänderte Dickenverhältnisse:
Dicke der Interferenzschichten 2 a, 2 c:340 nm
Dicke der Interferenzschicht 2 b: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 Kunst
stoffe.
Für die Interferenzschichten 2 a, 2 b, 2 c kann mit guten Ergeb
nissen Siliziumdioxid (Brechzahl n = 1,5) oder Titanoxid
(Brechzahl n = 2,4) oder eine Mischung aus beiden Oxiden ver
wendet werden.
Das Aufbringen der Interferenzschichten auf die Oberfläche
des transparenten Körpers lässt sich mit allen bekannten
für solche dünnen Schichten geeigneten Beschichtungsverfahren
durchführen.
Wie weiter vorne bereits erwähnt worden ist, geht die Erfin
dung grundsätzlich von einer Konfiguration mit wenigstens drei
Interferenzschichten 2, 2 b und 2 c wechselnder Brechzahl n aus.
Diese wenigstens drei Interferenzschichten brauchen jedoch
nicht, wie in Fig. 3 oder Fig. 5 gezeigt, eindeutige Grenzflä
chen mit einer unstetigen Aenderung in der Brechzahl aufzu
weisen.
Vielmehr kann, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, das
Schichtsystem auch nur eine einzige Interferenzschicht 2 um
fassen, 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 2 a, 2 b und 2 c 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 n braucht hierbei nicht
einmal unbedingt durch eine Mischung verschiedener Substan
zen erzeugt zu werden. So kann beispielsweise Siliziumoxid
in Abhängigkeit vom Temperaturzustand und/oder Oxidationsgrad
Brechzahlen zwischen 1,5 und 1,9 annehmen.
Insgesamt liegt mit der Erfindung ein dekorierter Gegenstand
vor, der eine auf Interferenzeffekten beruhende Dekoration
aufweist, ohne an Durchsichtigkeit einzubüssen.
- Bezugszeichenliste 1transparenter Körper2Interferenzschicht2 a, b, cInterferenzschicht3Siliziumsubstrat4ReflexionsschichtO 1, O 2, O 3OberflächenbereichnBrechzahlTDurchlässigkeitλWellenlängeRReflexionsvermögenIIntensität
Claims (3)
1. Dekorierter Gegenstand, welcher einen transparenten
Körper (1) aufweist, auf dessen Oberfläche ein Schicht
system zur Erzeugung von Interferenzeffekten vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- a) das Schichtsystem eine Folge von wenigstens drei Inter ferenzschichten (2 a, 2 b, 2 c) wechselnder Brechzahl (n) umfasst, oder eine Schicht mit in Richtung senkrecht zur Ober fläche stetig variierender Brechzahl (n) umfasst, welche Schicht näherungsweise als Folge von wenigstens drei Interferenzschichten (2 a, 2 b, 2 c) wechselnder Brech zahl (n) aufgefasst werden kann,
- b) das Schichtsystem direkt auf der Oberfläche des trans parenten Körpers (1) angeordnet ist, und
- c) die beschichtete Oberfläche des transparenten Körpers (1) in eine Mehrzahl von Oberflächenbereichen (O 1, O 2, O 3) unterteilt ist, in denen die Dicke und/oder die Brech zahl (n) wenigstens einer der Interferenzschichten (2 a, 2 b, 2 c) jeweils einen anderen Wert annimmt.
2. Dekorierter Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass der transparente Körper (1) aus Glas be
steht.
3. Dekorierter Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Interferenzschichten (2 a, 2 b, 2 c) aus
Titanoxid oder Siliziumoxid oder einer Mischung aus diesen
Oxiden bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863635567 DE3635567C2 (de) | 1985-10-29 | 1986-10-20 | Dekorierter Gegenstand |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3538415 | 1985-10-29 | ||
DE19863635567 DE3635567C2 (de) | 1985-10-29 | 1986-10-20 | Dekorierter Gegenstand |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3635567A1 true DE3635567A1 (de) | 1987-05-27 |
DE3635567C2 DE3635567C2 (de) | 1993-10-14 |
Family
ID=25837384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863635567 Expired - Fee Related DE3635567C2 (de) | 1985-10-29 | 1986-10-20 | Dekorierter Gegenstand |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3635567C2 (de) |
Cited By (3)
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1986
- 1986-10-20 DE DE19863635567 patent/DE3635567C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3635567C2 (de) | 1993-10-14 |
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