DE4236637C2

DE4236637C2 - Oberflächenreflektierspiegel mit einer Unterschicht aus Siliciumdioxid

Info

Publication number: DE4236637C2
Application number: DE4236637A
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujii
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2012-10-30
Also published as: FR2683327B1; US5583704A; GB2261079B; DE4236637A1; GB2261079A; US5424876A; GB9222448D0; FR2683327A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht Prioritäten von den japanischen Patentanmeldungen Nrn. Hei. 3- 349304, eingereicht 31. Oktober 1991 und Hei. 4-110831, eingereicht 03. April 1992, deren Offenbarungen hiermit als Referenz eingeschlossen werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oberflächenreflektierspiegel mit einem oberflächenreflektierenden Multischichtfilm, der in optischen Erzeugnissen wie Kameras, Teleskopen und Mikroskopen verwendet wird.

In einem Oberflächenreflektierspiegel, der in optischen Erzeugnissen wie etwa Kameras, Teleskopen und Mikroskopen verwendet wird, wird am häufigsten Aluminium als Reflektiermaterial verwendet. Ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Kratzern, Befeuchtungsbeständigkeit usw. können jedoch nicht einfach erhalten werden, indem man eine reflektierende Aluminiumschicht auf einem Träger bildet.

Herkömmlicherweise wurde dieses Problem gelöst, indem man eine Schutzschicht aus einem Siliziumoxid, Magnesiumflourid usw. bildete.

Silber, das eine hohe Reflektivität über den sichtbaren Bereich bis hin zum nahen Infrarotbereich hat, wird gewöhnlich als Reflektiermaterial für einen Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität, der in optischen Erzeugnissen verwendet wird, eingesetzt. Ein Einzelschichtfilm aus Silber ist jedoch bezüglich der Filmhaftfestigkeit, Beständigkeit gegenüber Befeuchtung, Beständigkeit gegenüber Sulfidbildung usw. nachteilig. Um diese Charakteristika zu verbessern, wird ein Multischichtfilm durch den Silber-Einzelschichtfilm, eine Unterschicht und Schutzschichten gebildet.

Die Dauerbeständigkeit dieser Art von Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität wird durch einen beschleunigten Test auf Befeuchtungsbeständigkeit bei 40 bis 60°C ausgewertet. Als der obige Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität einem Test auf die Befeuchtungsbeständigkeit bei 60°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit 24 Stunden unterworfen wurde, war es manchmal der Fall, daß die Filmlaminate vom Träger abblätterten, wodurch punktartige Defekte erzeugt wurden. Es wird vermutet, daß die punktartigen Defekte durch die thermische Ausdehnung oder das Anschwellen durch Dämpfung des Harzes verursacht werden.

Obwohl die punktartigen Defekte allmählich verschwinden, wenn der Reflektierspiegel wieder in eine Normalatmosphäre zurückgebracht wird, werden sie die Filmhaftfestigkeit verschlechtern, wodurch die Haltbarkeit des reflektierenden Films 2c erniedrigt wird.

In den vergangenen Jahren sind aufgrund der Entwicklung von Ultrahochpräzisions-formbearbeitenden Werkzeugen und den Ver besserungen der Spritzgußtechnik Harze zu einer Verwendung als optische Teile gekommen. Insbesondere sind technische Kunst stoffe wie etwa ein Polycarbonatharz und ein Polyacetalharz hervorragend in Beständigkeit und können bei hoher Temperatur verwendet werden. Jedoch sind selbst mit den technischen Kunststoffen die Probleme, die von dem Auftreten punktartiger Defekte herrühren, noch nicht gelöst worden.

Aus der GB 22 41 709 A ist ein Oberflächenreflektierspiegel bekannt, bei dem auf einem Harzträger der Reihe nach eine haft vermittelnde Oxidschicht, eine weitere haftvermittelnde Sul fidschicht, eine Reflexionsschicht aus Silber und eine Schutz schicht aufgebracht sind. Dabei werden als Sulfide Zink- oder Antimonsulfid verwendet, wobei bei Verwendung von Zinksulfid Aluminiumoxid, Nioboxid, Kobaltoxid oder Titanoxid als haftver mittelnde Oxidschicht dienen. Aus der GB 22 41 709 A geht wei terhin hervor, als haftvermittelnde Sulfidschicht zwischen ei nem Harzträger und einer reflektierenden Silberschicht eine Chromsulfidschicht einzusetzen sowie Oxidschichten aus Silizi umdioxid als Schutzschichten über der reflektierenden Silber schicht zu verwenden.

Aus der GB 22 41 709 A ist weiterhin ein Oberflächenreflek tierspiegel bekannt, bei dem auf einem Harzträger der Reihe nach eine Schicht aus Siliziumdioxid, eine Reflexionsschicht aus Aluminium und eine Schutzschicht aufgebracht sind. Die Schutzschicht kann dabei aus mehreren übereinander angeordne ten dielektrischen Schichten bestehen, die wenigstens eine Aluminiumoxidschicht und wenigstens eine aus bspw. aus Silizi umdioxid, Titanoxid, Tantaloxid oder Zirkonoxid bestehende Schicht umfassen, wobei sich bei einem Aufbau aus mehreren Schichten die Aluminiumoxidschichten jeweils mit den Schichten aus den anderen genannten Materialien abwechseln sollen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oberflächen reflektierspiegel mit hoher Reflektivität zur Verfügung zu stellen, der hervorragende Filmhaftfestigkeit, Beständigkeit gegenüber Korrosion, Dauerbeständigkeit und optische Charakte ristika zeigt, indem das Auftreten von punktartigen Defekten verhindert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Oberflächenre flektierspiegel zur Verfügung zu stellen, bei welchem keine punktartigen Defekte zwischen einem Harzträger und einer Re flektierfilmstruktur selbst in einer Atmosphäre mit hoher Tem peratur und hoher Luftfeuchtigkeit auftreten.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Oberflächenreflektierspiegel:
einen Harzträger;
eine erste Unterschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf dem Harzträger;
eine zweite Unterschicht, hergestellt aus Chromsulfid und gebildet auf der ersten Unterschicht;
eine Reflektierschicht, die aus Silber hergestellt ist und auf der zweiten Unterschicht gebildet wird; und
eine Schutzschicht, die auf der Reflektierschicht gebildet wird.

Durch Ausbildung der ersten Unterschicht aus Siliziumdioxid mit einer inneren Druckspannung zwischen dem Harzträger und den Oberflächenreflektierfilmen kann eine Zugspannung, die durch die Oberflächenreflektierfilme auf den Harzträger unter Bedingungen von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgeübt wird, kompensiert werden, so daß die punktartigen Defekte verhindert werden können.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Oberflächenreflektierspiegel:
einen Harzträger;
eine Unterschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf dem Harzträger;
eine Reflektierschicht, hergestellt aus Aluminium und gebildet auf der Unterschicht;
eine erste Schutzschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf der Reflektierschicht;
eine zweite Schutzschicht, hergestellt aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titanoxid, Tantaloxid und Zirkoniumoxid, und auf der ersten Schutzschicht gebildet wird; und
eine dritte Schutzschicht, hergestellt aus Aluminiumoxid und gebildet auf der zweiten Schutzschicht.

Unter dem zweiten Aspekt der Erfindung wird Siliziumdioxid als Material für die Unterschicht eingesetzt. Die Siliziumdioxidunterschicht übt eine Druckspannung auf den Harzträger aus, und ihre Dicke kann verändert werden, ohne daß sich daraus Auswirkungen auf die optischen Charakteristika des Oberflächenreflektierspiegels ergeben. Indem man die Dicke der Unterschicht ohne die Notwendigkeit, die optischen Charakteristika in Betracht ziehen zu müssen, frei anpaßt, kann eine Zugspannung, die durch die gesamte Reflektierfilmstruktur auf den Träger ausgeübt wird, reduziert werden oder zu einer Druckspannung verändert werden. Als Ergebnis kann ein Oberflächenreflektierspiegel zur Verfügung gestellt werden, welcher kaum verbogen wird und in welchem keine punktartigen Defekte zwischen dem Harzträger und der Reflektierfilmstruktur auftreten, und zwar aufgrund eines reduzierten Einflusses der Ausdehnung des Trägers sogar in einer Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der einen Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 und 3 sind Querschnittsansichten, die eine Zugspannung und eine Druckspannung beim Oberflächenreflektierspiegel der ersten Ausführungsform erläutern;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die einen Oberflächenreflektierspiegel zeigt;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die einen Oberflächenreflektierspiegel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht, die einen Oberflächenreflektierspiegel unter Normalbedingungen zeigt;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die zeigt, wie ein Oberflächenreflektierspiegel in einer Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit verbogen wird;

Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die eine Zugspannung in einem Oberflächenreflektierspiegel erläutert;

Fig. 9 ist eine Seitenansicht, die eine Druckspannung in einem Oberflächenreflektierspiegel erläutert; und

Fig. 10 ist eine Seitenansicht, die einen Oberflächenreflektierspiegel der Referenzbeispiele 3 bis 5 zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bei der Untersuchung der Ursachen der punktartigen Defekte hat der vorliegende Erfinder das folgende Phänomen aufgefunden:

Wenn z. B. ein Oberflächenreflektierspiegel 33 mit einem Harzträger 31 und einer Reflektierfilmstruktur 32, die darauf gebildet ist (siehe Fig. 6), in eine Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gebracht wird, dehnt sich die Reflektierfilmstruktur 32 nur leicht aus, im Gegensatz zu der großen Wärmeausdehnung oder Feuchtigkeitsausdehnung des Harzträgers 31. Daher, wie in Fig. 7 gezeigt, verbiegt sich der Oberflächenreflektierspiegel 33, wodurch er eine konkave Form hin zur Seite der Reflektierfilmstruktur 32 annimmt. Dieses Verbiegen aufgrund der Ausdehnung des Trägers 31 ist die Hauptursache der punktartigen Defekte.

Wenn dazu eine Schichteinheit 35 von reflektierenden Filmen, Schutzfilmen oder ähnlichem auf dem Harzträger 31 gebildet wird, verbleibt eine Zugspannung oder Druckspannung in der Filmeinheit 35, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt.

Die verbleibende Zugspannung tendiert dazu, den Oberflächenreflektierspiegel 33 so zu verbiegen, daß er eine konkave Form hin zur Seite der Filmeinheit 35 annimmt, wie in Fig. 8 gezeigt. Andererseits tendiert die verbleibende Druckspannung dazu, den Oberflächenreflektierspiegel 33 so zu verbiegen, daß er eine konkave Form hin zur Seite des Trägers 31 annimmt, wie in Fig. 9 gezeigt.

Messungen einer Oberflächenformveränderung vor und nach der Bildung einer Filmeinheit auf dem Träger ergaben, daß im Fall des Oberflächenreflektierspiegels 21, wie in Fig. 4 gezeigt, unter den Filmen 23 bis 27, die auf dem Harzträger 22 gebildet werden, die Zugspannung in der aus Chromoxid hergestellten Unterschicht 23, der aus Aluminium hergestellten Reflektierschicht 24, der aus Titanoxid, Tantaloxid oder Zirkoniumoxid hergestellten zweiten Schutzschicht 26 und der aus Aluminiumoxid hergestellten dritten Schutzschicht 27 verbleibt, während die Druckspannung in der ersten Schutzschicht, die aus Siliziumdioxid hergestellt ist, verbleibt. D. h., daß beim Oberflächenreflektierspiegel 21 die gesamte Reflektierfilmstruktur die Zugspannung auf den Harzträger 22 ausübt. Wenn daher der Oberflächenreflektierspiegel 21 in eine Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gebracht wird, wird er leicht so verbogen, daß er eine konkave Form hin zur Seite der Reflektierfilmstruktur aufgrund der thermischen Ausdehnung oder Feuchtigkeitsausdehnung des Trägers 22 annimmt.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität mit einer Schichtstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der Oberflächenreflektierspiegel der ersten Ausführungsform hat sieben Schichten, wovon jede durch Vakuumverdampfen, Sputtern oder ähnliches gebildet wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden nacheinander eine Siliziumdioxid-erste Unterschicht 2a, eine Chromsulfid zweite Unterschicht 3a, eine Silber-Reflektierschicht 4a, eine Chromsulfid-erste Schutzschicht 5a, eine Siliziumdioxid-zweite Schutzschicht 6a, eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 7a und eine Siliziumdioxid-vierte Schutzschicht 8a auf einem Träger 1a gebildet.

Der Träger 1a wird aus einem Harzmaterial ohne irgendwelche speziellen Beschränkungen dafür hergestellt. Das Harzmaterial kann ein Polycarbonatharz, Polyacetalharz, Acrylharz, Polystyrolharz, Polyimidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylenterephthalatharz, ABS-Harz oder ähnliches sein.

Die Dicke der ersten Unterschicht 2a, hergestellt aus Siliziumdioxid, liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 100 nm, und ist besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 75 nm. Die innere Spannung der ersten Unterschicht 2a ist eine Druckspannung.

Die erste Unterschicht 2a wird eingefügt, um den Unterschied in der thermischen Ausdehnung oder einen Unterschied in der Ausdehnung aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption zwischen dem Harzträger 1a und den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a (unten beschrieben) zu kompensieren. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Harzträgers 1a größer ist als der der Oberflächenreflektierfilme 3a bis 8a, tritt dann, wenn der Schichtkörper, bestehend aus dem Harzträger 1a und den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a, erwärmt wird, eine Zugspannung in den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a auf, und der gesamte Schichtkörper wird verbogen, so daß er eine konkave Form zur Seite der Oberflächenreflektierfilme 3a bis 8a hin annimmt (siehe Fig. 2). Die Zugspannung, die in den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a unter Bedingungen von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit auftritt, wird durch die innere Druckspannung der ersten Unterschicht 2a, die zwischen dem Harzträger 1a und den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a eingefügt ist, kompensiert, so daß ein Verbiegen des Schichtkörpers verhindert werden kann.

Während die Zugspannung in den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a den Harzträger 1a in einer solchen Weise verbiegen will, daß er eine konkave Form hin zur Seite der oberflächenreflektierenden Filme 3a bis 8a annimmt (siehe Fig. 2), will die Druckspannung in der Unterschicht 2a den Harzträger 1a so verbiegen, daß er eine konkave Form hin zur Seite des Harzträgers 1a annimmt (siehe Fig. 3). Daher kann die Verbiegung des Schichtkörpers aufgrund des Unterschieds in der Wärmeausdehnung zwischen dem Harzträger 1a und den oberflächenreflektierenden Filmen 3a bis 8a dadurch verringert werden, daß man zwischen dem Harzträger 1a und den Oberflächenreflektierfilmen 3a bis 8a die erste Unterschicht aus Siliziumdioxid 2a einfügt, in welcher die Druckspannung auftritt.

Da eine Siliziumdioxidschicht nicht oberhalb der zweiten Unterschicht 3a eingefügt werden sollte, um hinreichende Kratzerbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Filmhaftfestigkeit und optische Charakteristika zu erhalten, wird die erste Unterschicht 2a mit einer notwendigen Dicke nur zwischen dem Harzträger 1a und der zweiten Unterschicht 3a eingefügt. Mit dieser Struktur kann ein Oberflächenreflektierspiegel mit hoher Reflektivität erhalten werden, bei welchem keine punktartigen Defekte auftreten, nicht einmal in einem Beständigkeitstest gegenüber Befeuchtung, der bei 60°C und 90% relativer Feuchte 24 Stunden lang durchgeführt wird.

Die zweite Unterschicht 3a, die aus Chromsulfid hergestellt ist, hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 1 bis 35 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 11 nm. Aufgrund des Vorhandenseins der zweiten Unterschicht 3a kann die reflektierende Schicht 4a leicht in der gewünschten Dicke gebildet werden.

Die Silberreflektierschicht 4a, die auf der zweiten Unterschicht 3a gebildet wird, hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 50 bis 250 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 215 nm. Eine Dicke von weniger als 50 nm ist nicht geeignet, da in einem solchen Dickebereich ein Reflektierspiegel keine vollständige Reflexion erzielt, d. h. er wirkt wie ein Halbspiegel. Eine Dicke von mehr als 250 nm ist ebenfalls nicht geeignet, da in solch einem Dickebereich die Dauerbeständigkeit verschlechtert wird.

Die erste Schutzschicht 5a, die auf der Silberreflektierschicht 4a gebildet wird, wird aus Chromsulfid hergestellt, um Schwefelionen daran zu hindern, in die Reflektierschicht 4a einzudringen. Die erste Schutzschicht 5a hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 1 bis 10 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5 nm. Eine Dicke von mehr als 10 nm ist nicht geeignet, da in solch einem Dickebereich die Lichtabsorption von Chromsulfid eine Abnahme der Reflektivität über den gesamten sichtbaren Bereich verursacht.

Die zweite Schutzschicht 6a, die auf der ersten Schutzschicht 5a gebildet wird, wird aus Siliziumdioxid hergestellt und dient in Kombination mit der dritten Schutzschicht 7a (unten beschrieben) dazu, den Farbton des oberflächenreflektierten Lichts einzustellen. Die zweite Schutzschicht 6a hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 50 bis 80 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 65 bis 75 nm.

Die dritte Schutzschicht 7a, die auf der zweiten Schutzschicht 6a gebildet wird, besteht aus Aluminiumoxid, um das Durchdringen von Feuchtigkeit, die von der Oberfläche her eindringt, zu verhindern und den Farbton des oberflächenreflektierten Lichts einzustellen. Die dritte Schutzschicht 7a hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 20 bis 60 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 50 nm.

Die vierte Schutzschicht 8a, die auf der dritten Schutzschicht 7a gebildet wird, ist aus Siliziumdioxid hergestellt, um die Beständigkeit gegenüber Kratzern usw. zu verstärken. Die vierte Schutzschicht 8a hat eine bevorzugte Dicke im Bereich von 7 bis 23 nm und besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 15 nm. Wenn die Dicke kleiner ist als 7 nm, wird keine hinreichende Beständigkeit gegenüber Kratzern usw. erhalten. Wenn die Dicke größer ist als 23 nm, wird der Farbton des reflektierten Lichts verschlechtert.

Beispiel 1

Um einen Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität mit der Struktur von Fig. 1 herzustellen, wurde eine erste Unterschicht 2a aus Siliziumdioxid auf einem Träger 1a aus einem 2 mm dicken Polycarbonatharz durch Vakuumverdampfen in sechs verschiedenen Dicken von 0, 25, 50, 75, 100 und 125 nm hergestellt. Dann wurden die folgenden Schichten der Reihe nach darauf gebildet: eine Chromsulfidzweite Unterschicht 3a von 7 nm Dicke, eine Silberreflektierschicht von 100 nm Dicke, eine Chromsulfid-erste Schutzschicht von 3 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-zweite Schutzschicht 6a von 75 nm Dicke, eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 7a von 38 nm Dicke und eine Siliziumdioxid-vierte Schutzschicht 8a von 12 nm Dicke.

(Test auf Filmhaftfestigkeit)

Die obigen Proben des Oberflächenreflektierspiegels mit hoher Reflektivität wurden in einen Thermostaten bei 40°C und 95% relativer Feuchte gestellt, und einem Test auf Abblättern unterworfen, wofür ein Klebeband alle 24 Stunden abgezogen wurde, bis 216 Stunden verstrichen waren. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden für alle Proben in jedem Abblättertest erhalten.

(Test auf Korrosionsbeständigkeit)

Die obigen Proben wurden 100 mm oberhalb der Oberfläche einer Lösung von 10 Gew.-% (NH₄)₂S angebracht. Nachdem 4 Stunden verstrichen waren, wurden Veränderungen des Oberflächenzustands und der Reflektivität der Proben bei einer Wellenlänge von 400 nm überprüft. Keine Veränderung wurde im Oberflächenzustand vor und nach dem Test gefunden. Auch die Veränderung der Reflektivität bei 400 nm war 0%.

Ferner ergab ein Farbtontest, daß die Proben einen ungefähr neutralen Reflexionsfarbton haben.

(Test auf Befeuchtungsbeständigkeit)

Nachdem die Proben 24 Stunden in einem Thermostaten bei 60°C und 95% relativer Feuchte aufbewahrt wurden, wurde der Oberflächenzustand der Proben beobachtet. Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Dicke der ersten Unterschicht	Oberflächenzustand (Zahl der punktartigen Defekte)
0 nm	viele
25 nm	wenige
50 nm	keine
75 nm	keine
100 nm	wenige
125 nm	viele

Aus den Ergebnisse von Tabelle 1 kann ersehen werden, daß keine punktartigen Defekte auftreten, wenn die Dicke der Siliziumdioxid-ersten Unterschicht 2a im Bereich von 50 bis 75 nm liegt, und in solch einem Fall hat der erfindungsgemäße Oberflächenreflektierspiegel mit hoher Reflektivität als optisches Harz-Teil eine hervorragende Befeuchtungsbeständigkeit.

Obwohl in der ersten Ausführungsform die vier Schutzschichten 5a bis 8a auf der reflektierenden Schicht 4a gebildet werden, ist die Anzahl der Schutzschichten und ihre Struktur nicht auf diese der ersten Ausführungsform beschränkt.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform der Oberflächenreflektierspiegel von hoher Reflektivität als ein optisches Harz-Teil erhalten werden, in welchem keine Defekte selbst unter solch extremen Bedingungen wie beim Test auf Befeuchtungsbeständigkeit bei 60°C, 95% relativer Feuchte und 24 Stunden, indem man die Siliziumdioxidunterschicht zwischen dem Harzträger und den Oberflächenreflektierfilmen einfügt.

Fig. 4 zeigt beispielsweise einen Oberflächenreflektierspiegel mit einer fünfschichtigen Reflektierfilmstruktur. Wie in der Figur gezeigt, wird ein Oberflächenreflektierspiegel 21 gebildet, indem man auf einem Harzträger 22 nachfolgend übereinanderschichtet: eine Chromoxidunterschicht 23, eine reflektierende Aluminiumschicht 24, eine erste Schutzschicht 25 aus Siliziumdioxid, eine zweite Schutzschicht aus Titandioxid 26 und eine dritte Schutzschicht aus Aluminiumoxid 27.

Bei dieser Filmstruktur wird die Haftung der reflektierenden Aluminiumschicht 24 an den Harzträger 22 verbessert, so daß die Filmstruktur im Klebebandtest nicht abblättert.

Sogar der obige Oberflächenreflektierspiegel 21 hat jedoch das folgende Problem: wenn der Oberflächenreflektierspiegel 21 in eine Atmosphäre von hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit bei 60°C und 90% relativer Feuchte während eines langen Zeitraums eingebracht wird, treten punktartige Defekte (lokales Abblättern der Filmstruktur vom Harzträger 22) aufgrund der thermischen Ausdehnung oder Befeuchtungsausdehnung des Harzes auf. Obwohl die punktartigen Defekte allmählich verschwinden, wenn der Oberflächenreflektierspiegel 21 wieder in eine Normalatmosphäre gebracht wird, können sie die Haftfestigkeit der Reflektierfilmstruktur an den Harzträger 22 verschlechtern.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die einen Oberflächenreflektierspiegel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in der Figur gezeigt, wird ein Oberflächenreflektierspiegel 101 gebildet, indem man nacheinander auf einem Harzträger 102 eine Unterschicht 103, eine Reflektierschicht 104, eine erste Schutzschicht 105, eine zweite Schutzschicht 106 und eine dritte Schutzschicht 107 ausbildet.

Der Träger 102 des Oberflächenreflektierspiegels 101 besteht aus einem Harzmaterial ohne besondere Beschränkungen. Das Harzmaterial kann ein Polycarbonatharz, Polyacetalharz, Acrylharz, Polystyrolharz, Polyimidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylenterephthalatharz, ABS-Harz oder ähnliches sein.

Die Unterschicht 103, die aus Siliziumdioxid hergestellt ist, dient nicht nur dazu, die Haftfestigkeit der Reflektierschicht 104 an den Harzträger 102 zu verbessern, sondern auch dazu, durch die Druckspannung, die auftritt, wenn die Unterschicht 13 gebildet wird, die Wirkung der Wärmeausdehnung oder Feuchtigkeitsausdehnung des Harzträgers 102 zu verringern. Die Dicke der Unterschicht 103 wird geeigneterweise bestimmt in Übereinstimmung mit einer Biegekraft auf den Oberflächenreflektierspiegel 101, die vom Wärmeausdehnungskoeffizienten und Feuchtigkeits- Ausdehnungskoeffizienten des gewählten Harzträgers 102 herrührt, der Zugspannung, die durch die Reflektierschicht 104 und die Schutzschichten 105 bis 107 auf den Träger 102 ausgeübt wird, und anderen Faktoren. Die Dicke der Unterschicht 103 liegt gewöhnlich im Bereich von 50 bis 350 nm und bevorzugt im Bereich von 50 bis 300 nm.

Die Reflektierschicht 104 besteht aus Aluminium und hat normalerweise eine Dicke im Bereich von 50 bis 250 nm und vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 nm. Eine Dicke von weniger als 50 nm ist nicht geeignet, weil in solch einem Fall der Oberflächenreflektierspiegel 101 wie ein Halbspiegel wirkt.

Die erste Schutzschicht 105 besteht aus Siliziumdioxid und dient als Schicht mit niedrigem Brechungsindex zur Verstärkung der Reflexion im sichtbaren Bereich. Die Dicke der ersten Schutzschicht 105 liegt gewöhnlich im Bereich von 42 bis 133 nm und vorzugsweise im Bereich von 70 bis 105 nm.

Die zweite Schutzschicht 106 besteht aus mindestens einem Material ausgewählt aus Titanoxid, Tantaloxid und Zirkoniumoxid und dient als Material mit hohem Brechungsindex zur Verstärkung der Reflexion im sichtbaren Bereich. Die Dicke der zweiten Schutzschicht 106 liegt gewöhnlich im Bereich von 24 bis 89 nm und vorzugsweise von 45 bis 70 nm.

Die dritte Schutzschicht 107 besteht aus Aluminiumoxid und dient dazu, die zweite Schutzschicht 106 zu schützen, welche in Dauerbeständigkeit unzureichend ist. Die Dicke des dritten Schutzfilms liegt gewöhnlich im Bereich von 10 bis 110 nm und vorzugsweise von 10 bis 80 nm. Wenn die Dicke kleiner als 10 nm ist, wird keine hinreichende Dauerbeständigkeit erhalten. Wenn die Dicke 110 nm übersteigt, reduziert die dritte Schutzschicht 107 den Reflexionsverstärkungseffekt, der durch die Kombination der ersten und zweiten Schutzschicht 105 und 106 erreicht wird.

Beispiele 2 bis 4

Ein Oberflächenreflektierspiegel 101, wie in Fig. 5 gezeigt, wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einem Polycarbonatharzträger 102 von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Siliziumdioxidunterschicht 103 mit einer Dicke von 50 nm (Beispiel 2), 200 nm (Beispiel 3) oder 350 nm (Beispiel 4), eine Aluminiumreflektierschicht 104 von 100 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-erste Schutzschicht 105 von 52 nm Dicke, eine Titanoxid-zweite Schutzschicht 106 von 33 nm Dicke und eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 107 von 45 nm Dicke.

Beispiele 5 bis 7

Ein Oberflächenreflektierspiegel 101, wie in Fig. 5 gezeigt, wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einem Polycarbonatharzträger 102 von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Siliziumdioxidunterschicht 103 mit einer Dicke von 50 nm (Beispiel 5), 200 nm (Beispiel 6) oder 350 nm (Beispiel 7), eine Aluminiumreflektierschicht 104 von 100 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-erste Schutzschicht 105 von 52 nm Dicke, eine Tantaloxid-zweite Schutzschicht 106 von 36 nm Dicke und eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 107 von 45 nm Dicke.

Beispiele 8 bis 10

Ein Oberflächenreflektierspiegel 101, wie in Fig. 5 gezeigt, wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einem Polycarbonatharzträger 102 von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Siliziumdioxidunterschicht 103 mit einer Dicke von 50 nm (Beispiel 8), 200 nm (Beispiel 9) oder 350 nm (Beispiel 10), eine Aluminiumreflektierschicht 104 von 100 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-erste Schutzschicht 105 von 52 nm Dicke, eine Zirkoniumoxid-zweite Schutzschicht 106 von 40 nm Dicke und eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 107 von 45 nm Dicke.

Referenzbeispiel 1

Ein Oberflächenreflektierspiegel wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einen Polycarbonatträger von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Aluminiumreflektierschicht von 100 mm Dicke, eine Siliziumdioxid erste Schutzschicht von 52 nm Dicke, eine Titanoxid-zweite Schutzschicht von 33 nm Dicke und eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 16 von 45 nm Dicke.

Referenzbeispiel 2

Ein Oberflächenreflektierspiegel 21, wie in Fig. 4 gezeigt, wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einem Polycarbonatträger 22 von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Chromoxidunterschicht 23 von 15 nm Dicke, eine Aluminiumreflektierschicht 24 von 100 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-erste Schutzschicht 25 von 52 nm Dicke, eine Titanoxid-zweite Schutzschicht 26 von 33 nm Dicke und eine Aluminiumoxid-dritte Schutzschicht 27 von 45 nm Dicke.

Referenzbeispiele 3 bis 5

Ein Oberflächenreflektierspiegel 41, wie in Fig. 10 gezeigt, wurde hergestellt, indem die folgenden Schichten auf einem Polycarbonatträger 42 von 2 mm Dicke durch Vakuumverdampfung gebildet wurden: eine Siliziumdioxidunterschicht 43 von 200 nm Dicke, eine Aluminiumreflektierschicht 44 von 100 nm Dicke, eine Siliziumdioxid-erste Schutzschicht 45 von 95 nm Dicke und eine 65 nm dicke zweite Schutzschicht 46 aus Titanoxid (Referenzbeispiel 3), Tantaloxid (Referenzbeispiel 4) oder Zirkoniumoxid (Referenzbeispiel 5).

Die Proben der Beispiele 2 bis 10 und Referenzbeispiele 1 bis 5 wurden den folgenden Tests unterworfen.

[Test auf Kratzerbeständigkeit]

Die Oberfläche einer Probe eines Oberflächenreflektierspiegels wurde 20 mal einem immer wiederkehrenden Abreiben mit einem Druck von ungefähr 0,5 kg/cm³ unter Verwendung eines Linsenreinigungspapiers, das in ein Lösungsmittelgemisch von Ether und Methanol eingetaucht worden war, unterworfen und wurde auf das Auffinden von Unregelmäßigkeiten, wie Kratzern, hin beobachtet.

[Test auf Filmhaftfestigkeit]

Ein Zellophanband wurde auf eine Probe eines Oberflächenreflektierspiegels geklebt und dann davon kräftig abgezogen. Die Probenoberfläche wurde auf das Auffinden von Unregelmäßigkeiten, wie Abblättern, hin beobachtet.

[Test auf Befeuchtungsbeständigkeit]

Eine Probe eines Oberflächenreflektierspiegels wurde in einen Thermostaten bei 60°C und 90% relativer Feuchte 48 Stunden lang eingestellt und daraufhin beobachtet, ob Unregelmäßigkeiten wie etwa ein Riß und ein punktartiger Defekt gefunden werden können.

Die Ergebnisse der obigen Tests waren wie in Tabelle 2 gezeigt. Das Zeichen "o" in Tabelle 2 bedeutet, daß keine Unregelmäßigkeit gefunden wurde.

Tabelle 2

Wie oben beschrieben, ist der Oberflächenreflektierspiegel gemäß der zweiten Ausführungsform vorteilhaft bezüglich seiner Kratzerbeständigkeit, weil die dritte Schutzschicht als oberste Schicht aus Aluminiumoxid besteht. Zusätzlich können dadurch, daß die Unterschicht aus Siliziumdioxid hergestellt ist, punktartige Defekte effektiv daran gehindert werden, zwischen dem Harzträger und der Filmstruktur aufzutreten, wenn der Oberflächenreflektierspiegel in eine Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gebracht wird. Daher kann ein Oberflächenreflektierspiegel hergestellt werden, welcher in geeigneter Weise für Kameras, Teleskope, Mikroskope, Laserdrucker, Strichcode- Lesegeräte usw. verwendet werden kann.

Claims

1. Oberflächenreflektierspiegel, umfassend:
einen Harzträger;
eine erste Unterschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf dem Harzträger;
eine zweite Unterschicht, hergestellt aus Chromsulfid und gebildet auf der ersten Unterschicht;
eine Reflektierschicht, hergestellt aus Silber und gebildet auf der zweiten Unterschicht; und
eine Schutzschicht, gebildet auf der Reflektierschicht.

2. Oberflächenreflektierspiegel nach Anspruch 1, worin die Schutzschicht eine erste Schutzschicht, hergestellt aus Chromsulfid und gebildet auf der Reflektierschicht, eine zweite Schutzschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf der ersten Schutzschicht, eine dritte Schutzschicht, hergestellt aus Aluminiumoxid und gebildet auf der zweiten Schutzschicht, und eine vierte Schutzschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf der dritten Schutzschicht, umfaßt.

3. Oberflächenreflektierspiegel nach Anspruch 2, worin die Dicken der ersten und zweiten Unterschicht im Bereich von 25 bis 100 nm bzw. 1 bis 35 nm liegen, die Dicke der Reflektierschicht im Bereich von 50 bis 250 nm liegt, und die jeweiligen Dicken der ersten bis vierten Schutzschicht 1 bis 10 nm, 50 bis 80 nm, 20 bis 60 nm bzw. 7 bis 23 nm betragen.

4. Oberflächenreflektierspiegel, umfassend:
einen Harzträger;
eine Unterschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf dem Harzträger;
eine Reflektierschicht, hergestellt aus Aluminium und gebildet auf der Unterschicht;
eine erste Schutzschicht, hergestellt aus Siliziumdioxid und gebildet auf der Reflektierschicht;
eine zweite Schutzschicht, hergestellt aus mindestens einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titanoxid, Tantaloxid und Zirkoniumoxid, und gebildet auf der ersten Schutzschicht; und
eine dritte Schutzschicht, hergestellt aus Aluminiumoxid und gebildet auf der zweiten Schutzschicht.

5. Oberflächenreflektierspiegel nach Anspruch 4, worin die Dicke der Unterschicht im Bereich von 50 bis 350 nm liegt, die Dicke der Reflektierschicht im Bereich von 50 bis 250 nm liegt, und die Dicken der ersten bis dritten Schutzschicht 42 bis 133 nm, 24 bis 89 nm bzw. 10 bis 110 nm betragen.