分层系统和包括分层系统的光学元件

摘要

本发明涉及一种包括至少一个连续的多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的分层系统(10)，其中每个多层(20、22、24、26、28)包括具有第一光学厚度(t1)的第一局部层(30)以及具有不同于第一光学厚度(t1)的第二光学厚度(t2)的第二局部层(32)。多层(20、22、24、26、28)具有取决于作为具有较高折射特性的局部层(30)的光学厚度(t1)和相应的多层(20、22、24、26、28)的具有较低折射特性的局部层(32)的光学厚度(t2)的商(vi)的比率的函数的参数(σ)而被指定的光学特性，其中索引i表示堆叠(14)中的连续的多层(20、22、24、26、28)的顺序。多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的反射率(Rm)和参数(σ)的乘积对于多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的抗反射和/或抗反射效应而言小于1，或者对于镜面反射而言大于或等于1。本发明还涉及一种包括这样的分层系统(10)的光学元件(100)并且涉及一种用于产生这样的分层系统(10)的方法。

权利要求

1.一种用于制造光学元件(100)的方法，所述光学元件(100)包括被布置在具有三个、四个或五个连续的多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的基板(12)的至少一个表面(60、62)上的干涉测量分层系统(10、11)，其中每个多层(20、22、24、26、28)包括具有第一光学厚度(t1)的第一局部层(30)以及具有不同于所述第一光学厚度(t1)的第二光学厚度(t2)的第二局部层(32)，所述第二局部层(32)比所述第一局部层(30)更靠近所述基板(12)且具有更低的折射特性，其中所述第一局部层(30)是具有较高折射特性的第一局部层(30)，而所述第二局部层(32)是具有较低折射特性的第二局部层(32)，其特征在于，

所述分层系统(10)的光学特性根据参数σ通过在使用相同的所述多层(20、22、24、26)的材料时按相同的层的序列对具有相同数量的多层(20、22、24、26)的所述堆叠(14)中的所述多层(20、22、24、26)的厚度进行变化来被设定，因为相应多层(20、22、24、26、28)根据所述多层(20、22、24、26、28)的具有较高折射特性的相应第一局部层(30)的第一光学厚度( t1) 和具有较低折射特性的第二局部层(32)的第二光学厚度( t2) 的商vi来被形成，其中索引i表示所述堆叠(14)中的连续的多层(20、22、24、26、28)的顺序，所述索引i越小则相应多层被越靠近地布置在基板上，并且所述参数σ是所述商vi的比率的函数，其中所述多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的在从380nm到800nm的光的可见范围内被平均化并作为百分比给出的反射率Rm针对相应堆叠(14)被预先确定，并且其中所述反射率Rm和所述参数σ的乘积σ*Rm被设为小于1，以便实现所述多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的抗反射和/或防反射效应，或者被设为大于或等于1以便实现所述堆叠(14)的镜面反射效应，并且其中一个或多个多层(20、22、24、26、28)的所述第一和第二局部层(30、32)的光学厚度(t1、t2)被指定，因为所述参数σ是借助优化过程来被确定的，并且所述第一和第二局部层(30、32)根据计算出的参数来被产生，其中所述计算出的参数为多层(20、22、24、26、

28)的堆叠(14)中的所述多层(20、22、24、26、28)的所述第一和第二局部层(30、32)的光学厚度(t1、t2)，其中针对所述参数σ的相应多层(20、22、24、26、28)的具有较高折射特性的所述第一局部层(30)的第一光学厚度(t1)与具有较低折射特性的所述第二局部层(32)的第二光学厚度(t2)的商vi的比率的函数对于三个或五个连续的多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)而言为

并且其中对于nmax＝3或nmax＝5，i＝1到nmax表示所述堆叠(14)中的所述多层(20、

22、24、26、28)的顺序，并且vi由相应多层(20、22、24、26、28)的具有较高折射特性的所述第一局部层(30)的第一光学厚度(t1)相对于具有较低折射特性的所述第二局部层(32)的第二光学厚度(t2)的商产生，对于四个连续的多层(20、22、24、26)的堆叠(14)而言为

其中数字1到4表示所述堆叠(14)中的所述多层(20、22、24、26)的顺序，并且i＝1到4的vi由相应多层(20、22、24、26)的具有较高折射特性的所述第一局部层(30)的第一光学厚度(t1)相对于具有较低折射特性的所述第二局部层(32)的第二光学厚度(t2)的商产生。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述优化处理中，作为限制值，针对具有较高折射特性的所述第一局部层的层厚度设定2nm的最小值和150nm的最大值，并且针对所述第一光学厚度(t1)设定0.01的最小值和0.55的最大值，并且其中，作为限制值，针对具有较低折射特性的所述第二局部层的层厚度设定2nm的最小值和200nm的最大值，并且针对所述第二光学厚度(t2)设定0.01的最小值和0.53的最大值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有较低折射特性的第二局部层(32)以及具有较高折射特性的第一局部层(30)在每种情况下均以相同的顺序被布置在所述堆叠(14)的所述多层(20、22、24、26、28)中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述参数σ被设为小于4，则所述多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)具有抗反射效应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述参数σ被设为小于1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参数σ被设为小于0.3。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，功能层(54)在所述多层(20、22、24、26、28)的堆叠(14)的相应末尾的多层(24、26、28)中被布置在两个局部层(30、32)之间。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分层系统(10、11)在每种情况下均被布置在所述基板(12)的两个相对的表面(60、62)上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，两个分层系统(10、11)具有不同数量的多层(20、22、24、26、28)。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，低折射功能层(54)在所述多层(20、22、

24、26、28)的堆叠(14)的相应末尾的多层(24,26,28)中被布置在两个局部层(30、32)之间。

说明书

分层系统和包括分层系统的光学元件

现有技术

[0001] 本发明涉及一种用于设置光学元件的光学特性，尤其是用于涂敷眼镜镜片的分层系统，并且还涉及包括这样的分层系统的光学元件以及用于制造这样的分层系统的方法。

[0002] 为了影响光学元件的光学特性而使用光学元件的涂层是已知的。在这种情况下，针对每种形式的光学涂层(诸如举例而言抗反射、镜面反射、滤光效应)，与该特殊应用或要求相适配的一系列的层被使用。这些层的设计通常在层的顺序、所使用的材料、工艺管理以及可能的涂敷方法方面不同。

[0003] WO 2013/171435 A1公开了一种在正面和背面上具有涂层的眼镜镜片。在这种情况下，眼镜镜片的正面具有用于遮挡落在正面上的光束的UV分量的涂层。眼镜镜片的背面具有抗反射涂层，其具有在UV范围内小于或等于7％的加权反射系数。此外，眼镜镜片具有用于过滤400到460nm的波长范围内的蓝色分量的光的涂层。

[0004] DE 101 01 017 A1公开了一种具有在180nm和370nm之间的波长范围内的紫外线中的降低的反射度的光学分层系统。该分层系统由多层组成，每种情况下的多层均由具有低和高折射特性的相邻层组成。最靠近基板的层不能由氟化镁组成，并且没有一个层具有大于紫外线范围内的工作波长的一半的层厚度。

[0005] 发明公开

[0006] 本发明的目的是创建一种具有用于光学元件的分层系统的光学元件，这使得通过对于不同要求都一致的最简单的可能的涂敷方法来影响该光学元件的光学特性成为可能。

[0007] 本发明的另一目的是创建一种用于设计和产生这样的光学元件的方法。

[0008] 这些目的是通过独立权利要求中的特征来实现的。本发明的有利实施例和优点从进一步的权利要求、说明书和附图中显而易见。

[0009] 本发明涉及一种光学元件，尤其是一种眼用透镜或眼睛镜片，包括被布置在基板的表面上的包括至少一个连续的多层的堆叠的分层系统，其中每个多层包括具有第一光学厚度t1的第一局部层以及具有与第一光学厚度t1不同的第二光学厚度t2的第二局部层。在这种情况下，多层的光学特性根据参数σ是可预先确定的。因此，多层具有根据诸参数预先确定的光学特性。相应的多层分别根据具有较高折射特性的局部层的光学厚度t1和该多层的具有较低折射特性的局部层的光学厚度t2的商vi来被形成，其中索引i表示堆叠中连续的多层的顺序，其中具有较高折射特性的局部层具体而言包括高折射局部层，而具有较低折射特性的局部层具体而言包括低折射局部层。在这种情况下，参数σ是具有较高折射特性的局部层的在每种情况下的光学厚度和具有较低折射特性的局部层的光学厚度的商vi的比率的函数。

[0010] 多层的堆叠的反射率Rm可被预先确定，其中在从380nm到800nm的光的可见范围内被平均化的按百分比的反射率Rm和参数σ的乘积对多层的堆叠的抗反射和/或抗反射效应而言小于1，或者对于在从380nm到800nm的光的可见范围内发生的堆叠的镜面反射或镜面反射效应而言大于或等于1。在这种情况下，商vi的索引i＝1到nmax表示以nmax个多层为最大数量的连续地或彼此挨个布置的多层的顺序。在被安装在光学元件的基板上的状态下，索引i越小则相应的多层越靠近地被布置在基板上。换言之，例如，在被安装在光学元件上的状态下具有五个多层的堆叠，商v5被指派到被布置成更远离基板的多层。

[0011] 例如，对于将分层系统应用于眼镜镜片而言，具有索引nmax的多层将是被布置成最靠近空气的一个多层。

[0012] 整个分层系统可被直接应用于光学上透明的基板，也可被涂敷在涂敷有硬质层的基板上。在分层系统的涂敷之前，所描述的表面可借助于等离子体来被调理。不同的气体(诸如Ar、O2、N2等)可被添加到等离子体中。调理不仅可以构成活化，还可以构成待涂敷表面的功能化，诸如压实。

[0013] 所描述的等离子体调理还可被应用于离基板最远的最外面的局部层。

[0014] 具体而言，本发明涉及眼镜镜片的涂敷，以便以不同的方式(诸如举例而言作为抗反射的或抗反射涂层，举例而言作为针对可见光的蓝色分量的滤光器(蓝色阻挡)，或者作为镜面反射)来影响眼镜镜片的光学性质。

[0015] 根据本发明，这是通过一个序列的连续的多层来实现的，其中每个多层具有至少一个具有较低折射特性的局部层以及具有较高折射特性的局部层，具体而言为低折射和高折射局部层。通过当使用相同材料时的多层厚度的变化，不同效应/反射率可被实现，尤其针对抗反射和/或抗反射效应和镜面反射而言。这是通过最小化/优化参数σ来实现的。σ进而是层厚度的函数，或者是每个多层的局部层的光学厚度的比率的函数。

[0016] 在这种情况下，也被称为反射度的反射率Rm描述了作为能量参数的光束的反射与入射强度的比率。

[0017] 根据本发明，如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为小于1，则对于多层的堆叠的可预先确定的反射率Rm而言，由多层的堆叠带来的抗反射和/或抗反射效应被实现。

[0018] 在这种情况下，反射率Rm可由以上阐述的关系确定为入射光束的反射强度与入射强度的比率，其中反射率Rm有利地在从380nm到800nm的光的可见范围内被平均化并基于100％或作为百分比给出。这样的条件可针对用于产生分层系统的方法的优化过程来被设置作为边界条件。

[0019] 此外，如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为大于或等于1，则对于多层的堆叠的可预先确定的反射率Rm而言，镜面反射可被实现。这样的条件也可针对用于产生分层系统的方法的优化过程来被方便地设置作为边界条件。

[0020] 使用这种类型的涂层，可以产生最多样化的抗反射效应、按最多样化的形式和配置的镜面反射以及具有相同层序列和相同材料的最多样化的光学滤光器(IR阻挡、蓝色阻挡、UV保护、高级无色抗反射)。换言之，相对于层材料以及相关联的涂敷工艺的选择，层结构总是相同的。

[0021] 根据本发明的分层系统的显著优点在于，不同类型的涂层仅在各个个体局部层的厚度的选择上不同。此外，用这样的连续涂敷工艺产生的分层系统简化了整个开发、清理、装置的启动、过程维护以及装置处理(设备、调整等)。

[0022] 当操作以及还当设置/调整涂敷设备时，对应的专业人员仅需要掌握一个涂层的概念。

[0023] 在这种类型的涂敷中，用途的类型不再由所使用的材料主导，而是由层的序列并因此由其上的对整个干涉测量系统的光学涂层的影响主导。

[0024] 这种类型的分层系统可适配迄今为止所使用的光学涂层。此外，由于针对分层系统的这样的平台概念，因此以这种方式产生的涂层具有类似的机械层特性，诸如举例而言粘合强度、耐刮擦性、对热、气候的耐受性等。

[0025] 根据本发明，在这样的分层系统中，可根据下式来确定针对三个或五个连续的多层的堆叠的参数σ

[0026]

[0027] 其中对于nmax＝3或nmax＝5，i＝1到nmax表示堆叠中的多层的顺序，并且vi由具有较高折射特性的局部层的光学厚度t1相对于相应多层的具有较低折射特性的局部层的光学厚度t2的商产生。在这种情况下，光学厚度t或FWOT(全波光学厚度)被确定为

[0028]

[0029] 其中d表示层厚度，λ表示设计波长，并且n表示局部层的折射率。

[0030] 根据本发明，对于四个连续的多层的堆叠，可根据下式来确定参数σ

[0031]

[0032] 其中数字1至4对应于来自三个或五个连续的多层的堆叠的示例的索引i，并表示堆叠中的多层的顺序，并且vi由具有较高折射特性的局部层的光学厚度t1相对于相应多层的具有较低折射特性的局部层的光学厚度t2的商产生。

[0033] 根据一个有利实施例，在每种情况下，具有较低折射特性的局部层以及具有较高折射特性的局部层可以以相同的顺序被布置在堆叠的多层中。因此，在整个分层系统中，具有较低折射特性的局部层在每种情况下始终在具有较高折射特性的局部层之前。作为结果，涂敷工艺还可有利地被标准化并且被精简化。

[0034] 根据另一有利实施例，如果参数σ被设为小于4，优选地小于1，特别优选地小于0.3，则由多层的堆叠带来的抗反射或抗反射作用和/或抗反射效应可被实现。因此，当参数σ小于4时，多层的堆叠具有抗反射效应。这也构成了针对用于产生分层系统的方法的优化过程的可能有用的边界条件。

[0035] 根据另一有利实施例，在同一多层中，具有较高折射特性的局部层与具有较低折射特性的局部层的折射率n1、n2之间的差大于0.2，优选地大于0.3，特别优选地大于0.4。当在分层系统中出现例如三个、四个或五个数量的连续的多层的情况下，折射率n1、n2的这样的差异足以以期望的方式(尤其当被用于眼镜镜片领域时)实现对分层系统的光学性质的有针对性的影响。

[0036] 根据另一有利实施例，高折射局部层可具有至少1.6，优选地至少1.7，特别优选地至少1.8，格外优选地至少1.9的第一折射率n1，并且低折射局部层具有至多1.55，优选地至多1.48，特别优选地至多1.4的第二折射率n2。折射率的这些细节同25℃的温度下的正常条件以及所使用的550nm的光强度的参考波长相关。

[0037] 具有不同折射率的层材料的典型示例是折射率为1.46的二氧化硅(SiO2)、折射率为1.7的氧化铝(Al2O3)、折射率为2.05的氧化锆(ZrO2)、折射率为2.1的氧化镨钛(PrTiO3)、各自具有2.3的折射率的氧化钛(TiO2)和硫化锌(ZnS)。这些值构成平均值，其取决于涂敷工艺和层厚度可以变化高达10％。

[0038] 传统的光学透镜具有1.5和2.0之间的折射率。因此，与光学透镜组合的具有小于1.5的折射率的层材料(诸如MgF2、SiO2、Al2O3)被指定成低折射材料，而与光学透镜组合的具有大于2.0的折射率的层材料(诸如ZrO2、PrTiO3、TiO2、ZnS)被指定成高折射材料。因此，取决于涂敷工艺和层厚度，高折射和低折射材料之间的折射率的差为至少0.2到至少0.5。

[0039] 根据另一有利实施例，多层的堆叠的相应末尾的多层可以在两个局部层之间具有功能层。该功能层可例如通过增加导电性来提高抗静电效果，可产生应力的弹性均衡，或者也可被用作扩散阻挡层。

[0040] 根据另一有利实施例，在多层的堆叠内，具有较低折射特性的局部层可由类似材料形成，并且/或者在多层的堆叠内，具有较高折射特性的局部层可由类似的材料形成。作为结果，可以产生具有两种材料作为涂层材料的分层系统，从装置的角度并且还从操作者的角度来看，这极大地简化并因此同样加速了分层系统的开发和生产。

[0041] 根据另一有利的实施例，具有较高折射特性的局部层可包括材料Ta2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、Nd2O5、Pr2O3、PrTiO3、La2O3、Nb2O5、Y2O3、HfO2、ITO(氧化铟锡)、Si3N4、MgO、CeO2及其变体(具体而言其另外的氧化阶段)中的至少一种。这些材料被称为具有供在光学元件中使用(例如用于涂敷眼镜镜片)的高常规折射率的材料。然而，只要整个局部层的折射率大于1.6，则具有较高折射特性的局部层也可包含具有较低折射特性的SiO2或其他材料。

[0042] 根据另一有利实施例，具有较低折射特性的局部层可包括材料SiO、SiO2、硅烷、硅氧烷中的至少一种。然而，具有较低折射特性的局部层也可包含SiO2和Al2O3的混合物。具有较低折射特性的局部层可优选地包括按重量至少80％的SiO2，特别优选地按重量至少90％的SiO2。

[0043] 被用于这种类型的涂层的材料是在光学领域借助于例如PVD工艺(PVD＝物理气相沉积)或CVD工艺(CVD＝化学气相沉积)应用的典型材料。这意味着SiO2以及与SiO2的混合物被优选作为具有较低折射特性的材料。所有典型的高折射氧化物材料及其混合物都可以作为高折射材料(Ta2O5、TixOy、ZrO2等)。在根据本发明的分层系统中，对特定材料组成(诸如，过去在某种程度上在涂层中是必需的)的选择不再被提供。

[0044] 因此，光学工业中所有典型的高折射金属氧化物及其混合物(Ta2O5、TixOy、ZrO2等)都可被用作具有较高折射特性的材料。

[0045] 光学工业中的所有典型的低折射金属氧化物及其混合物(SiO、SiO2；具有Al、SiO的添加的SiO2，以及还有纯形式的或带有其氟化衍生物的硅烷和硅氧烷等)都可被用作具有较低折射特性的材料。

[0046] 在一有利实施例中，在光学元件中，局部层中朝基板方向的较低的一个局部层可具有比局部层中的另一个局部层更高的折射特性。因此，分层系统的各个个体多层的局部层的顺序被限定，因为具有较高折射特性和具有较低折射特性的局部层在每种情况下均被交替地布置在分层系统中。

[0047] 所描述的涂层可被涂敷到在两侧或仅在一侧上待涂敷的基板，以使得根据另一有利实施例，在每种情况下分层系统均可被提供在基板的两个相对的表面上。

[0048] 根据另一有利实施例，被提供在基板的两个相对表面上的分层系统具有不同数量的多层。两个分层系统中的一个分层系统还可以在最上面的多层上具有附加的功能层，然而两个分层系统中的另一个分层系统不具有附加的功能层。

[0049] 根据另一有利实施例，基板的至少一个表面可涂敷有硬质层。该硬质层可被设计成有机清漆层，或者也可被设计成无机层，诸如举例而言SiO2，任选地具有可能的添加剂。

[0050] 根据另一方面，本发明涉及一种用于产生光学元件的方法，包括被布置在基板的至少一个表面上的具有三个、四个或五个连续的多层的堆叠的干涉测量分层系统，其中每个多层包括具有第一光学厚度的第一局部层以及具有与第一光学厚度不同的第二光学厚度的第二局部层，并且局部层中朝基板方向的较低的一个局部层具有比局部层中的另一个局部层更高的折射特性，其中第一局部层是具有较高折射特性的局部层，而第二局部层是具有较低折射特性的局部层，并且其中具有较高折射特性的局部层具体而言包括高折射局部层，而具有较低折射特性的局部层具体而言包括低折射局部层，其中，通过具有相同数量的多层的堆叠中的多层的厚度的变化，同时使用相同的多层材料，分层系统的光学特性根据参数σ来被设定，因为相应的多层分别根据具有较高折射特性的第一局部层的第一光学厚度t1和该多层的具有较低折射特性的第二局部层的第二光学厚度t2的商vi来被形成，其中索引i表示堆叠中连续的多层的顺序。在这种情况下，参数σ是商vi的比率的函数，其中索引i表示堆叠中连续的多层的顺序，其中具有较高折射特性的局部层具体而言包括高折射局部层，而具有较低折射特性的局部层具体而言包括低折射部分层。在这种情况下，在从380nm到800nm的光的可见范围内被平均化的多层的堆叠的反射率Rm可被预先确定为某个百分比。反射率Rm和参数σ的乘积被设为小于1，以便实现多层的堆叠的抗反射或减反射和/或抗反射效应，或者对镜面反射或镜面反射效应而言被设为大于或等于1。

[0051] 一个或多个多层的第一和第二局部层的光学厚度t1、t2被指定，因为参数σ是借助优化过程(优选地借助变分微积分)来被确定的。根据计算出的参数(尤其是多层的堆叠中的多层的局部层的光学厚度t1、t2)在其上产生第一和第二局部层。

[0052] 如上已描述的，分层系统的光学特性可以通过对参数σ或者对反射率的乘积Rm*σ的适当选择来被设定。例如，如果参数σ被设为小于4，优选地小于1，特别优选地小于0.3，则由多层的堆叠带来的抗反射和/或抗反射效应可被实现。

[0053] 此外，如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为小于1，则对于多层的堆叠的可预先确定的反射率Rm而言，由多层的堆叠带来的抗反射/抗反射效应可被实现。替代地，如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为大于或等于1，则对于多层的堆叠的可预先确定的反射率Rm而言，镜面反射可被实现。

[0054] 有利地，具有较高折射特性的局部层的层厚度可被设定在2和150nm之间，并且同样地光学厚度t1可被设定在0.01和0.55之间。此外，具有较低折射特性的局部层的层厚度可被设定在2和200nm之间，并且同样地光学厚度t2可被设定在0.01和0.53之间。局部层的层厚度和/或光学厚度t1、t2的这些最小值和最大值有利地形成了优化过程的限制值。

[0055] 在这种情况下，借助于各个个体局部层的光学厚度的变化来对参数σ进行优化以达到参数σ在期望的范围内的程度。这种变化可借助非线性优化过程来实现，其中可能的方法中的一种是变分微积分。然而，局部或全局非线性优化的其他方法也是可以想到的，例如进化算法、聚类分析或神经网络。在这种情况下，迭代过程也是可以想到的，以使得所产生的分层系统的测量结果进而被包括在新的优化计算的参数中，以便因此取得更可靠的结果。对优化而言，例如来自Thin Film Center Inc.(软件包Essential Macleod)或Filmstar的市场上可买到的的优化/计算过程可被使用。

附图说明

[0056] 从以下附图的描述中，其他优点是显而易见的。在附图中例示了本发明的各实施例。附图、说明书和权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员还将有利地单独考虑这些特征并且产生其另外的合乎情理的组合。

[0057] 在附图中，作为示例：

[0058] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的光学元件，其中分层系统被布置在基板的两个表面上；

[0059] 图2示出了根据本发明的示例性实施例的具有三个多层的分层系统；

[0060] 图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有四个多层的分层系统；

[0061] 图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有五个多层的分层系统；

[0062] 图5示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射绿色、抗反射蓝色阻挡和抗反射UV涂层的应用的三个多层的分层系统的参数；

[0063] 图6示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射无色、抗反射红色和抗反射金涂层的应用的三个多层的分层系统的参数；

[0064] 图7示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如蓝色镜面反射、红色镜面反射、绿色镜面反射和金色镜面反射的应用的三个多层的分层系统的参数；

[0065] 图8示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有用于如抗反射绿色、抗反射蓝色阻挡和抗反射UV涂层的应用的四个多层的分层系统的参数；

[0066] 图9示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有用于如抗反射无色、抗反射红色和抗反射金色涂层的应用的四个多层的分层系统的参数；

[0067] 图10示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有用于如蓝色镜面反射、红色镜面反射、绿色镜面反射和金色镜面反射的应用的四个多层的分层系统的参数；

[0068] 图11示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有用于如抗反射绿色、抗反射蓝色阻挡和抗反射UV涂层的应用的五个多层的分层系统的参数；

[0069] 图12示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射无色、抗反射红色和抗反射金色涂层的应用的五个多层的分层系统的参数；

[0070] 图13示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有用于如蓝色镜面反射、红色镜面反射、绿色镜面反射和金色镜面反射的应用的五个多层的分层系统的参数；

[0071] 图14示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射蓝色阻挡滤光器的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0072] 图15示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射无色涂层的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0073] 图16示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射UV滤光器的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0074] 图17示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射红色涂层的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0075] 图18示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射黄色涂层的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0076] 图19示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如红色镜面反射的应用的四个多层的分层系统的反射曲线；

[0077] 图20示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如蓝色镜面反射的应用的四个多层的分层系统的反射曲线。

[0078] 发明的实施例

[0079] 在附图中，类似或等价组件被提供有相同的附图标记。附图仅示出示例，并且不应被理解为限制。

[0080] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的光学元件100，其中分层系统10、11被布置在基板12的两个表面60、62上。在所例示的示例性实施例中，基板12在两个表面60、62的每一个上用硬质层16来被涂敷，分层系统10、11在每种情况下均被涂敷在硬质层16上。该硬质层16可被设计成有机清漆层，或者也可被设计成无机层，诸如举例而言SiO2，任选地还具有可能的添加剂。

[0081] 在涂敷分层系统10、11之前，表面60、62可借助等离子体处理来被调理。不同的气体(诸如Ar、O2、N2等)可被添加到等离子体中。调理不仅可以构成活化，还可以构成待涂敷表面的功能化，例如出于压缩的目的。分层系统10、11的最上面的局部层也可以经受这样的等离子体调理。

[0082] 两分层系统10、11也可具有不同的结构，因为它们具有不同数量的多层。两个分层系统10、11中的一个分层系统还可以在最上面的多层上具有附加的功能层，而两个分层系统10、11中的另一个分层系统不具有附加的功能层。

[0083] 关于这一点，图2示出了根据本发明的示例性实施例的具有三个多层20、22、24的分层系统10。分层系统10具有作为最底层的粘合增强层18，以用于更好地直接粘合在基板12上或粘合在被涂敷到基板12的硬质层16上。该粘合增强层18可例如由亚化学计量的低折射金属氧化物、铬、硅烷以及还有硅氧烷组成。

[0084] 然后，相应的多层20、22、24被相继地布置在其上，其中多层20、22在每种情况下均包括具有较高折射特性的局部层30，随后是具有较低折射特性的局部层32。朝基板12的方向的较低的一个局部层30具有比另一个局部层32更高的折射特性。在具有较高折射特性的局部层30和具有较低折射特性的局部层32之间，最上面的多层24还具有功能层54，功能层54例如可起到增加导电性、均衡应力或作为扩散阻挡层的作用。该光学相关的功能层54可由低折射材料组成，并且还可以与其他金属氧化物(诸如举例而言铝)合金化。

[0085] 功能层52还被布置在最上面的多层24上。功能层52被涂敷到多层24的末尾的光学相关的局部层32，并且可包含含氟分子。该功能层52的功能通常构成经改进的保持特性，伴随诸如具有通常小于15mN/m的表面能的拒水及拒油功能之类的特性。

[0086] 这种用于产生分层系统10(其中分层系统10的光学特性被设定)的方法基于以下事实：相应的多层20、22、24分别根据具有较高折射特性的第一局部层30的第一光学厚度t1和多层20、22、24的具有较低折射特性的第二局部层32的第二光学厚度t2的商v1、v2、v3来被形成，并且参数σ是商v1、v2、v3的比率的函数。一个或多个多层20、22、24的第一和第二局部层30、32的光学厚度t1、t2被指定，因为参数σ是借助优化过程(优选地借助变分微积分)来被确定的，并且第一和第二局部层30、32根据计算出的参数(尤其是多层20、22、24的堆叠14中的多层20、22、24的局部层30、32的光学厚度t1、t2)来被产生。以类似的方式，借助于参数σ的变化，分层系统10可以用四个或五个多层20、22、24、26、28来产生。

[0087] 图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的类似于图2的分层系统的具有四个多层20、22、24、26的分层系统10。它包含另一多层26。在该示例性实施例中，功能层54被构建到多层26中，因为该后者构成了分层系统10的最外面的多层。另一功能层52被涂敷到最外面的多层26的末尾的局部层32。

[0088] 图4示出了根据本发明的另一示例性实施例的具有五个多层20、22、24、26、28的分层系统10。在该示例性实施例中，功能层54被构建到多层28中，因为该后者构成了分层系统10的最外面的多层。另一功能层52被涂敷到最外面的多层28的末尾的局部层32。

[0089] 在图5中，根据本发明的示例性实施例的具有三个多层20、22、24的分层系统10的参数针对应用被列出，其中Antiref_g是指抗反射绿色涂层，Antiref_bb是指抗反射蓝色阻挡涂层，而Antiref_uv是指抗反射UV涂层。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。

[0090] 多层20、22、24在每种情况下均由具有类似材料Ta2O5的局部层30和具有类似材料SiO2的局部层32组成。最上面的多层24具有在两个局部层30、32之间带有Al2O3的功能层54。在这种情况下，Ta2O5通常具有2.03的折射率，SiO2通常取决于堆积密度而具有1.46到1.62的折射率，Al2O3通常具有1.67的折射率。因此，具有较高折射特性的局部层与具有较低折射特性的局部层之间的折射率的差在0.2和0.5之间。

[0091] 例如Ta2O5和TiO2的折射率可例如借助在特定范围内的等离子体支持来被设定。例如，对于Ta2O5，折射率可以以例如1.95和2.15之间的方式来被设定。这同样适用于TiO2。

[0092] 图5所示的分层系统10具有连续的多层20、22、24的堆叠14，其中每个多层20、22、24包括具有第一光学厚度t1的第一局部层30以及具有与第一光学厚度t1不同的第二光学厚度t2的第二局部层32。多层20、22、24的光学特性根据参数σ是可预先确定的。相应的多层
20、22、24分别根据具有较高折射特性的局部层30的光学厚度t1和多层20、22、24的具有较低折射特性的局部层32的光学厚度t2的商v1、v2、v3来被形成。具有较高折射特性的局部层
30具体而言包括高折射局部层30，其在图5的示例性实施例中为Ta2O5，而具有较低折射特性的局部层32具体而言包括低折射局部层32，其在图5的示例性实施例中为SiO2。参数σ是商v1、v2、v3的比率的函数。在每种情况下，局部层30、32的光学厚度t1、t2在图5中的列FWOT中被列出。另外，物理厚度也以nm为单位示出。具有较低折射特性的局部层32以及具有较高折射特性的局部层30在每种情况下都以相同的顺序被布置在堆叠14的多层20、22、24中。

[0093] 图5中针对三个连续的多层20、22、24的堆叠14的参数σ是根据以下公式的σ[0094]

[0095] 对于nmax＝3，i＝1到nmax，其表示堆叠中的多层的顺序，

[0096]

[0097] v1、v2、v3由具有较高折射特性的局部层30的光学厚度t1相对于多层20、22、24的具有较低折射特性的局部层32的光学厚度t2的商产生，其中v1与位于最靠近基板的多层20相关联，v2与中间多层22相关联，并且v3与最外面的多层24相关联。多层20、22、24的堆叠14的反射率Rm可被预先确定。在这种情况下，如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为小于1，则由多层20、22、24的堆叠14带来的抗反射/抗反射效应可被实现。在这种情况下，反射率Rm在380nm和800nm之间的可见光范围内被平均化。如果反射率Rm和参数σ的乘积被设为大于或等于1，则镜面反射可被实现。如果参数σ被设为小于4，优选地小于1，特别优选地小于0.3，则由多层20、22、24的堆叠14带来的抗反射和/或抗反射效应可被实现。

[0098] 图6示出了根据本发明的示例性实施例的针对具有三个多层20、22、24的堆叠14的分层系统10的针对各应用的参数，其中Antiref_f是指抗反射无色涂层，Antiref_r是指抗反射红色涂层，而Antiref_go是指抗反射金色涂层，并且图7涉及涂层的涂敷，其中V_b是指蓝色镜面反射，V_r是指红色镜面反射，V_g是指绿色镜面反射，而V_go是指金色镜面反射。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。在这种情况下，能够认识到，镜面反射是根据反射率Rm和参数σ的大于1的乘积(即，σ*Rm)来被实现的，在所描述的示例性实施例中，该乘积就数量级而言具有11和21之间的值。另一方面，对于小于1的σ*Rm值，抗反射/抗反射效应被实现。在抗反射分层系统中，σ具有小于或等于0.31的值。

[0099] 图8示出了根据本发明的另一示例性实施例的针对具有四个多层20、22、24、26的堆叠14的分层系统10的对应的参数，这四个多层由相应类似的Ta2O5的局部层30和SiO2的局部层32组成，对应用而言，Antiref_g是指抗反射绿色涂层，Antiref_bb是指抗反射蓝色阻挡涂层，而Antiref_uv是指抗反射UV涂层。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。在此同样，最上面的多层26也具有局部层30和32之间的Al2O3的功能层54。

[0100] 图8中针对四个多层20、22、24、26的参数σ为

[0101]

[0102] v1、v2、v3、v4由具有较高折射特性的局部层30的光学厚度t1相对于相应多层20、22、24、26的具有较低折射特性的局部层32的光学厚度t2的商产生，其中v1与多层20相关联，v2与多层22相关联，v3与多层24相关联，而v4与多层26相关联。

[0103] 图9示出了根据示例性实施例的具有四个多层20、22、24、26的分层系统10的针对各应用的参数，其中Antiref_f是指抗反射无色涂层，Antiref_r是指抗反射红色涂层，而Antiref_go是指抗反射金色涂层。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。

[0104] 图10示出了根据示例性实施例的具有四个多层20、22、24、26的分层系统10的针对各应用的参数，其中V_b是指蓝色镜面反射，V_r是指红色镜面反射，V_g是指绿色镜面反射，而V_go是指金色镜面反射。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。在此同样能够认识到，镜面反射是根据反射率Rm和参数σ的大于1的乘积(即，σ*Rm)来被实现的，在所描述的示例性实施例中，该乘积就数量级而言具有4和50之间的值。另一方面，对于小于1的σ*Rm值，抗反射/抗反射效应被实现。在抗反射分层系统中，σ具有小于或等于0.41的值。

[0105] 图11示出了根据本发明的另一示例性实施例的针对具有五个多层20、22、24、26、28的堆叠14的分层系统10的对应的针对各应用的参数，这五个多层由相应类似的Ta2O5的局部层30和SiO2的局部层32组成，其中Antiref_g是指抗反射绿色涂层，Antiref_bb是指抗反射蓝色阻挡涂层，而Antiref_uv是指抗反射UV涂层。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。在此同样，最上面的多层28也具有局部层30和32之间的Al2O3的功能层54。

[0106] 图11中针对五个多层20、22、24、26、28的参数σ是根据以下公式的σ

[0107]

[0108] 对于nmax＝5，i＝1到nmax，其表示堆叠中的多层的顺序，

[0109]

[0110] v1、v2、v3、v4、v5由具有较高折射特性的局部层30的光学厚度t1相对于相应多层20、22、24、26、28的具有较低折射特性的局部层32的光学厚度t2的商产生，其中v1与多层20相关联，v2与多层22相关联，v3与多层24相关联，v4与多层26相关联，而v5与多层28相关联。

[0111] 图12示出了具有五个多层20、22、24、25、28的堆叠14的分层系统10的针对各应用的参数，其中Antiref_f是指抗反射无色涂层，Antiref_r是指抗反射红色涂层，而Antiref_go是指抗反射金色涂层，并且图13涉及各应用，其中V_b是指蓝色镜面反射，V_r是指红色镜面反射，V_g是指绿色镜面反射，而V_go是指金色镜面反射。参数d表示厚度，并且参数MAT表示层材料。在此同样能够认识到，镜面反射是根据反射率Rm和参数σ的大于1的乘积(即，σ*Rm)来被实现的，在所描述的示例性实施例中，该乘积就数量级而言具有1.06和27之间的值。另一方面，对于小于1的乘积σ*Rm，抗反射/抗反射效应被实现。在抗反射分层系统中，σ具有小于或等于0.22的值。在图13中的蓝色镜面反射的分层系统10中，σ也为0.14，但是乘积σ*Rm为1.06，即大于1。因此，乘积σ*Rm是分层系统10具有所要求的镜面反射展示的充分条件。

[0112] 图14示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射蓝色阻挡滤光器的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中按％的反射R在以nm为单位的波长λ上示出。因此，反射曲线的最大值在约300nm的光的波长处的光谱的蓝色范围内，以便因此将光的蓝色分量的透射最小化。在约400nm之上的反射非常低，也就是说透射非常高。

[0113] 另一方面，图15示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射无色涂层的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中反射R在以nm为单位的波长λ上以％示出。在这种情况下，在380和580nm之间的波长范围内的反射最小，然而接着再次缓慢地增加，但在800nm处仍然低于5％。因此，在光的宽的可见范围内的透射非常高。

[0114] 图16示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射UV滤光器的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中按％的反射R在以nm为单位的波长λ上示出。在该示例性实施例中，反射曲线在约300nm的极限波长以下非常陡峭地上升至更低的值。因此，光的该UV分量被有效地阻挡，而可见光范围具有高达95％的非常高的透射。

[0115] 图17示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射红色涂层的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中按％的反射R在以nm为单位的波长λ上示出。在该示例性实施例中，UV分量被有效地阻挡，因为在该范围内低于约350nm的反射非常高。然而，同时，反射还从580nm增加，这意味着抗反射分层系统还反射即使已反射的光的红色分量，而380nm和580nm之间的透射非常高。

[0116] 图18示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如抗反射黄色涂层的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中按％的反射R在以nm为单位的波长λ上示出。在该示例性实施例中，在约350nm的波长处的最大反射可被识别，而在400nm之上的范围则具有非常低的反射。作为结果，经透射的光的分量显然在黄色范围内，因为蓝色范围被反射。

[0117] 图19示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如红色镜面反射的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中反射R在以nm为单位的波长λ上以％示出。在该示例性实施例中，低于300nm的反射以及在580nm以上的红色范围内的反射大幅增加，这意味着镜面反射层表现为红色。

[0118] 另一方面，图20示出了根据本发明的示例性实施例的具有用于如蓝色镜面反射的应用的四个多层20、22、24、26的分层系统10的反射曲线，其中按％的反射R在以nm为单位的波长λ上示出。在该示例性实施例中，在约350nm和580nm之间的波长范围内存在相对较高的反射。这使得镜面反射层看起来是蓝色的，因为高于约580nm的光的红色分量被透射。