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Die
Erfindung betrifft ein Schichtsystem und ein Verfahren zur Herstellung
eines Schichtsystems nach den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen
Patentansprüche.
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Beschichtungen
von Indoor-Downlight-Reflektoren mit einer transparenten harten
Deckschicht sind bekannt. Wie beispielsweise in der
DE 196 34 334 C1 beschrieben
ist, gibt es für die Herstellung von Reflektionsbeschichtungen
mit einer optischen Reflektionsschicht und einer abschließenden
Schutzschicht grundsätzlich zumindest zwei unterschiedliche
relevante Verfahren. Gemäß einem ersten Verfahren
erfolgt eine Vakuummetallisierung durch die eine Reflektionsschicht
aus einem Metall aufgebaut wird, auf der wiederum mittels eines
Tauch- oder Spritzverfahrens ein abschließender Schutzlack
aufgebracht wird, der die Reflektionsschicht gegen mechanische Beanspruchung,
wie Wischen schützt. Bei diesem Verfahren besteht ein erhöhter Investitionsaufwand
durch die von einander getrennten Verfahrensschritte der Vakuumbeschichtung
und der Lackierung, die jeweils eine Vakuumbeschichtungskammer und
eine Tauch- oder Spritzanlage notwendig machen. Da im Lackierprozess
Qualitätseinbußen aufgrund von Staub- und Tropfenbildung
zu einer erhöhten Ausschussrate führen, erhöhen
sich die Kosten weiter. Ferner werden nicht selten geringe Haltbarkeiten
der Lacke beobachtet.
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Bei
einem zweiten Verfahren wird eine Reflektionsbeschichtung mit einer
plasmagestützt abgeschiedenen Schutzschicht versehen. Auf
einer mittels Vakuummetallisierung hergestellten reflektierenden
Metallschicht wird dabei mittels eines Verfahrens der Plasmapolymerisation
eine silizium-organische Verbindung abgeschieden und damit eine
harte Deckschicht hergestellt. Als silizium-organische Verbindung
werden dabei häufig Hexamethyldisiloxan (HMDSO) oder Tetramethyldisiloxan
(TMDSO) eingesetzt.
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Um
eine für die Praxis ausreichende abriebschützende
Wirkung einer Plasma-CVD (PCVD)-Schicht zu gewährleisten
ist eine gewisse Schichtdicke erforderlich, wobei bei dickeren Schichten
Farbverfälschungen des reflektierten Lichtes auftreten.
In der
DE 196 34 334
C1 ist daher zur Erhöhung der mechanischen Stabilität von
dünnen HMDSO-Schichten vorgeschlagen worden, einen möglichst
großen Teil der vor Abrieb schützenden Schicht
unter die reflektierende Metallschicht zu legen und nur einen geringen
Teil als harte Deckschicht auf die reflektierende Metallschicht
aufzubringen. Daher wird gemäß der
DE 196 34 334 C1 eine dünne
HMDSO-Schutzschicht mit Dicken von 50 bis 100 nm mittels einer dicken
harten Lack- oder Schicht unterstützt und die Abscheidung
der HMDSO-Schicht beendet, wenn die Bildung von Interferenzfarben
gerade beginnt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Schichtsystem für
wischfeste optische Reflektoren sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Schichtsystems zu schaffen, welches eine harte
Deckschicht mit einer ausreichenden Abriebfestigkeit aufweist und
gleichzeitig einen gegenüber der zu schützenden
Metallschicht möglichst unverfälschten optischen
Eindruck aufweist.
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Die
Erfindung löst die Aufgabe für das Schichtsystem
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Die
Aufgabe wird für das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Schichtsystems mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs
gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Schichtsystem für
wischfeste optische Reflektoren auf einem Substrat, umfassend eine
optisch reflektierende Metallschicht und einen auf der dem Substrat
entgegen gesetzten Seite der Metallschicht angeordneten transparenten
oberen Schichtaufbau mit einer Deckschicht aus einer plasmagestützt
abgeschiedenen harten Schicht, die auf zumindest einer silizium-organischen
Verbindung basiert und optional mit zumindest einer Zwischenschicht,
ist die Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus so gewählt, dass
ein spektraler Reflexionsgrad ein für den jeweiligen Anwendungsfall
vorgegebenes Maximum aufweist.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass mit wachsender Schichtdicke
des oberen Schichtaufbaus und insbesondere der Deckschicht unerwünschte
Effekte, wie eine zunehmende Farbverfälschung durch wellenlängenabhängige
Interferenz mit einem variierenden Reflexionsgrad über
das jeweilige Spektrum auftritt und der Reflexionsgrad abnimmt,
dass jedoch im Bereich einer bestimmten Dicke der Deckschicht diese
Effekte abnehmen und ein gegenüber der ungeschützten
Metallschicht weitgehend neutraler Farbeindruck der Reflektion auftritt.
Bei einer weiteren Erhöhung der Schichtdicke des oberen
Schichtaufbaus über den besagten Bereich hinausgehend,
erhält man einen scharfen Abfall des Reflexionsgrades insbesondere
bei kurzen Wellenlängen und damit eine erhöhte
Farbverfälschung des reflektierten Lichts. Bei einer noch
weiteren Erhöhung der Schichtdicke erhält man
erneut reflektiertes Licht mit einem weitgehend neutralen Farbeindruck. Überraschenderweise
ist es möglich, eine sehr geringe Farbverfälschung
dadurch zu erreichen, dass die Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus
derart gewählt wird, dass ein mittlerer spektraler Reflexionsgrad
ein Maximum Rmax annimmt.
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Als
spektraler Mittelwert des Reflexionsgrades Rs wird
der Mittelwert des gemessenen Reflexionsgrades, gebildet mit einer
geeigneten Gewichtungsfunktion über einen vorgegebenen
Wellenlängenbereich der reflektierten Strahlung definiert,
der für Anwendungen im sichtbaren Spektrum vorzugsweise
den Bereich von 360 nm bis 830 nm, mindestens jedoch den Bereich
von 400 nm bis 700 nm umfasst. Die Mittelwertbildung wird mit einer
von dem konkreten Anwendungsfall abhängigen Gewichtungsfunktion
vorgenommen. Beispielsweise kann im einfachsten Fall ein arithmetischer
Mittelwert verwendet werden, obwohl auch andere Funktionen sinnvoll
sind.
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Da
der Reflexionsgrad vom Betrachtungs- und Einfallswinkel der reflektierten
Strahlung abhängt, wird bevorzugt der Reflexionsgrad in
Richtung einer typischen Betrachtungsposition des Reflektors und
für einen typischen Einfallswinkel der einfallenden Strahlung
bestimmt.
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Das
konkrete Verfahren der spektralen Mittelwertbildung des Reflexionsgrades
wird der jeweiligen konkreten Anwendungsaufgabe der Reflektorschicht
angepasst bezüglich des Wellenlängenbereichs und
der relativen Gewichtung der darin enthaltenen Wellenlängen,
in dem der Reflektor arbeiten soll.
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Gemäss
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Schichtdicke des oberen
Schichtaufbaus so gewählt, dass
ein spektraler Mittelwert
Rs eines von der Schichtdicke des oberen
Schichtaufbaus abhängigen Reflexionsgrads einen Wert > Rmetal – 1/3ΔR
aufweist, wobei Rmetal ein analog wie Rs gebildeter spektraler Mittelwerts Rmetal eines analog wie Rs bestimmten
Reflexionsgrads der ungeschützten Metallschicht und ΔR
= Rmetal – Rmin ist
und Rmin das Minimum des von der Schichtdicke
des oberen Schichtaufbaus abhängigen Reflexionsgrads Rs bezeichnet oder
zwischen einem von
der Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus abhängigen Farbeindruck
FS = (L*s, a*s, b*s) und dem Farbeindruck
der ungeschützten Metallschicht Fm =
(L*m, a*m, b*m) ein Farbabstand ΔE* = Wurzel[(L*s – L*m)2 + (a*s – a*m)2 + (b*s – b*m)2] < 2,0
besteht.
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Der
analog wie Rs gebildete spektrale Mittelwert
Rmetal wird mit der gleichen Gewichtungsfunktion
und über den gleichen Wellenlängenbereich wie
Rs gebildet. Der analog wie Rs bestimmte
Reflexionsgrad der ungeschützten Metallschicht wird unter
den gleichen Bedingungen und mit dem gleichen Messverfahren wie
der von der Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus abhängige
Reflexionsgrad bestimmt.
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Als
L*a*b*-Farbsystem wird das von CIE-Kommission entwickelte Standardsystem
zur psychophysikalischen Farbstimulusspezifizierung bezeichnet (Commission
Internationale de I'Éclairage, Publication CIE No. 15.2,
Colorimetry, 2nd ed., Central Bureau of the CIE, Vienna, 1986),
wie es beispielsweise in der ASTM Designation 308-01 (Standard
Practice for Computing the Colors of Objects by Using the CIE System,
November 2001) beschrieben ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird der Farbeindruck L*a*b* mit einem
der CIE Standard Iluminanten, vorzugsweise D65 und einem 2° oder
10° Beobachter ermittelt. Für die Messungen des
spektralen Reflexionsgrades kann beispielsweise ein Farbmessgerät
der Firma X-Rite Inc. (4300 44th Street
SE, Grand Rapids, MI, 49512 USA) Modell SP60 eingesetzt werden.
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Wenn
erfindungsgemäß eine Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus
derart gewählt wird, dass ein spektraler Mittelwert Rs eines von der Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus
abhängigen
Reflexionsgrades einen Wert > Rmetal – 1/3ΔR aufweist,
erhält man einen optischen Reflektor, dessen reflektiertes
Licht weitgehend unverfälscht ist und der gleichzeitig
eine hohe Wisch- und Kratzfestigkeit aufweist. Hierbei ist Rmetal ein analog wie Rs gebildeter
spektraler Mittelwert eines analog wie Rs bestimmten
Reflexionsgrades der ungeschützten Metallschicht und ΔR
= Rmetal – Rmin,
wobei Rmin das Minimum des von der Schichtdicke
des oberen Schichtaufbaus abhängigen Reflexionsgrades Rs bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus gewählt,
für die der spektrale Mittelwert Rs eines
von der Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus abhängigen
Reflexionsgrades einen Wert > Rmetal – cΔR mit c in einem
Bereich von 1/10 bis ¼ aufweist.
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Überraschender
Weise sind die globalen Parameter Rmetal und ΔR
geeignet, die Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus so zu bestimmen,
dass ein weitgehend farbneutraler Eindruck des Schichtsystems realisiert
wird.
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Alternativ
wird vorgeschlagen zur Charakterisierung des reflektierten Lichts
das L*a*b*-Farbsystem einzusetzen und die Schichtdicke des oberen
Schichtaufbaus so zu wählen, dass zwischen einem von der Schichtdicke
des oberen Schichtaufbaus abhängigen Farbeindruck Fs = (L*s, a*s, b*s) und einem
Farbeindruck der ungeschützten Metallschicht Fm =
(L*m, a*m, b*m) ein Farbabstand ΔE* von kleiner
als 2,0 besteht.
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Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung wird der Farbeindruck in Abhängigkeit
der Schichtdicke des oberen Schichtaufbaus mit dem Farbeindruck
der ungeschützten Metallschicht verglichen. Das L*a*b*-Farbsystem basiert
auf den Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung und ist für
die Charakterisierung des Farbeindrucks optischer Reflektoren besser
geeignet als beispielsweise ein arithmetischer Mittelwert des Reflexionsgrades.
L* ist ein Maß für die Helligkeit, a* für
den Rot-Grün- und b* für den Gelb-Blau-Wert des
Farbeindrucks.
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Die
Erfindung kann bei unterschiedlichen Reflektoren angewendet werden.
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Ein
Autoscheinwerferreflektor, bei dem es sich um den Primärreflektor
handelt, wird auf beste Reflexion der spezifischen Strahlung des
eingesetzten Leuchtmittels ausgelegt, wobei die Mittelwertbildung
die meist relativ kurzwellige (bläuliche) Halogen- oder
Xenonstrahlung stärker als relativ langwellige Strahlung
gewichtet.
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Zierteile
werden im Stand der Technik bisher häufig galvanisch beispielsweise
verchromt, um eine harte Beschichtung zu erreichen. Da die galvanische
Beschichtung, insbesondere die Chromgalvanik größere Mengen
giftiger Stoffe erfordert, ist die Anwendung dieses Verfahrens mit
einem hohen Aufwand für die Prozesssicherheit und Entsorgung
verbunden und sollte daher grundsätzlich vermieden werden.
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Ein
Zierteil soll die definierte, dekorative Farbe der Metallschicht
wiedergeben, also wird erfindungsgemäß ein Farbabstand ΔE* < 2 erreicht.
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Eine
Deckenleuchte für die Verteillung von angenehm wirkendem
weissen Licht wird für eine bestmögliche Reflexion
mit einer spektralen Mittelung entsprechend der Empfindlichkeit
des menschlichen Auges optimiert werden.
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Erfindungsgemäß ist
es möglich, dickere Schutzschichten einzusetzen als bisher,
da die üblichen Farbverfälschungen und Reflektionseinbußen
mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem vermieden
werden können. Da die Abriebfestigkeit des Schichtsystems
mit der Dicke der Deckschicht wächst, lassen sich erfindungsgemäß optische
Reflektoren mit hoher Wisch- und Kratzfestigkeit und gleichzeitig
hoher optischer Qualität zur Verfügung stellen.
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Die
Schichtdicke der Deckschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich
zwischen 110 nm und 200 nm, so dass hohe Abriebfestigkeiten des
Schichtsystems erreicht werden können.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass auf der dem Substrat zugewandten Seite der Metallschicht eine
Grundschicht vorgesehen ist, die die Haftung der Metallschicht an
dem Substrat oder die mechanische Stabilität des Schichtsystems
erhöht.
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Die
Grundschicht kann eine plasmagestützt abgeschiedene Schicht
sein, in die auf zumindest einer silizium-organischen Verbindung
basiert. Ferner kann die Grundschicht eine Lackschicht sein. Bevorzugt
wird eine harte Grundschicht eingesetzt, die ein mechanisches Durchbrechen
der über ihr angeordneten Schichten verhindert und es ermöglicht,
die Abriebfestigkeit weiter zu erhöhen, wenn eine Erhöhung
der Dicke der Deckschicht vermieden werden soll, da andernfalls
der optische Eindruck des Reflektors sich verschlechtern würde.
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In
einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Deckschicht
und der Metallschicht mindestens eine obere Zwischenschicht angeordnet.
Vorzugsweise weist diese obere Zwischenschicht eine Sauerstoffschutz-Funktion
für die Metallschicht auf.
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Ferner
kann zwischen der Grundschicht und der Metallschicht mindestens
eine zusätzliche untere Zwischenschicht angeordnet sein,
insbesondere mit einer Sauerstoffschutzfunktion für die
Metallschicht.
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Die
untere und/oder obere Zwischenschicht hat vorzugsweise eine Schichtdicke
zwischen 10 nm und 20 nm.
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Bei
der silizium-organischen Verbindung handelt es sich vorzugsweise
um HMDSO oder TMDSO, die mittels eines Plasmas aufgebrochen werden
und als Schicht oder Schichtbestandteile abgeschieden werden. Bei
der Herstellung einer harten plasmagestützt abgeschiedenen
Schicht wird Sauerstoff und/oder Stickstoff in die Schicht eingelagert,
die als Reaktivkomponente bei der Herstellung zugeführt
werden. Vorzugsweise wird die Reaktivkomponente in einem Flussratenverhältnis
von 1:0,5 bis 1:20 von HMDSO oder TMDSO zur Reaktivkomponente zugeführt,
wie an sich bekannt ist.
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Für
optische Reflektoren besonders geeignet erweist sich eine Metallschicht,
die wenigstens ein Mitglied der aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold,
Titan, Magnesium, Eisen, Stahl, Chrom gebildeten Gruppe oder der
aus ihnen gebildeten Legierungen umfasst, da diese hoch reflektierende
metallische Schichten bilden. Die Metallschicht weist vorzugsweise
eine Dicke zwischen 20 und 150 nm auf. Das erfindungsgemäße
Schichtsystem kann effektiv kostengünstig und in hoher
Qualität unter Verwendung von mittel- bis niederfrequenter elektromagnetischer
Anregung, beispielsweise mit einer Frequenz von 40 kHz in einer
konventionellen Ein-Kammer-Beschichtungsanlage hergestellt werden.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
von Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 Eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Schichtsystems
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2 eine
Veranschaulichung eines schichtdickenabhängigen Reflexionsgrades
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3 ein
gemessener Reflexionsgrad eines Substrats mit einem Schichtsystem
aufgetragen über der Wellenlänge des reflektierten
Lichts für verschiedene Schichtdicken
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen
Schichtsystems mit einem Substrat 10, einer Metallschicht 20,
einer Deckschicht 30, einer oberen Zwischenschicht 40,
einer unteren Grundschicht 50 und einer unteren Zwischenschicht 60.
Bei dem Substrat handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoffsubstrat,
beispielsweise aus Polycarbonat oder um ein Metallsubstrat für
einen optischen Reflektor. Bei der Metallschicht 20 kann
es sich um Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Magnesium, Eisen,
Stahl, Chrom oder einer aus ihnen gebildeten Legierung handeln,
die durch ein Sputterverfahren, ein physikalisches oder chemisches
Verdampfungsverfahren oder ein Ionenstrahlverfahren aufgebracht
wurde. Die Deckschicht 30 ist eine plasmagestützt
abgeschiedene harte Schicht, die auf zumindest einer silizium-organischen
Verbindung basiert und die eine hohe Abriebfestigkeit hat. Die Grundschicht 50 ist
eine plasmagestützt abgeschiedene silicium-organische Verbindung
oder eine Lackschicht. Vorzugsweise handelt es sich dabei um harte
Schichten. Die obere Zwischenschicht 40 und die untere
Zwischensicht 60 sind vorzugsweise plasmagestützt
abgeschieden und basieren auf einer silicium-organische Verbindung.
Als silizium-organische Verbindung wird vorzugsweise HMDSO oder
TMDSO gewählt.
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In 2 ist
die typische Schichtdickenabhängigkeit eines mittleren
Reflektionsgrades R für ein Schichtsystem mit einem Schichtaufbau
aus einer Deckschicht und optional einer Zwischenschicht dargestellt. Typischerweise
nimmt der Reflektionsgrad mit wachsender Schichtdicke ausgehend
von dem Wert einer ungeschützten Metallschicht zunächst
ab und erreicht ein Minimum Rmin um anschließend
ein erstes Maximum und später weitere Maxima anzunehmen.
Mit wachsender Schichtdicke nimmt der Wert der Maxima ab, während
der Wert der zwischen den Maxima liegenden Minima zunimmt. Bei dem
erfindungsgemäßen Schichtsystem ist der Wert der
Schichtdicke des Schichtaufbaus derart gewählt, dass der
mittlere Reflektionsgrad R > Rmetal – 1/3ΔR ist. Besonders
bevorzugt ist ein Schichtsystem mit einer Schichtdicke, die zu einem
mittleren Reflektionsgrad im Bereich des ersten oder zweiten Maximums
führt. In der Darstellung der 3 sind es Schichtdicken
im Bereich von S1 bzw. S2.
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Zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Schichtsystems
wird ein optischer Reflektor in eine Vakuumkammer einer Beschichtungsanlage,
beispielsweise einer PylonMet 1V-Anlage der Anmelderin eingebracht,
in der sich Glimmelektroden zum Einspeisen elektromagnetischer Energie
und Magnetron-Sputterkathoden mit Targets aus Aluminium befinden.
Der Reflektor wird gegenüber den Targets angeordnet, wobei
die zu beschichtende Oberfläche den Targets gegenüberliegt.
Die plasmagestützte Abscheidung der Schichten erfolgt mittels
zwei Plattenelektroden, die an einem 40 kHz Generator mit einer
maximalen Leistung von 5 kW angeschlossen sind.
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Auf
ein ca. 3 mm starkes Polycarbonatsubstrat erfolgt die Aufbringung
eines wischfesten Schichtsystem mit mit folgenden Prozessschritten.
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Plasmavorbehandlung
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Die
Vakuumkammer wird auf einen Druck von 3 × 10–2 mbar
evakuiert. Argongas wird mit ca. 800 sccm in die Vakuumkammer eingeleitet,
wobei mittels elektromagnetischer Energie mit einer Leistung von
5 kW und einer Frequenz von 40 kHz für ca. 30 Sekunden
ein Plasma gezündet wird. Das Substrat wird durch das Plasma
gereinigt und zur besseren Haftung der nachfolgenden Schicht aktiviert.
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Plasma CVD einer harten Grundschicht
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Eine
350 nm dicke harte Schicht mittels elektromagnetischer Energie bei
einer elektromagnetischen Anregung von 40 kHz mit einer Leistung
von 4,5 kW und Gasflüssen von 150 sccm HMDSO und 750 sccm Sauerstoff
bei einem Prozessdruck von ca. 4 × 10–2 mbar
bei einer Prozessdauer von 240 Sekunden aufgebracht.
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Plasma CVD einer Zwischenschicht
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Bei
einem Prozessdruck von 4 × 10–2 mbar
wird HMDSO mit einer Flussrate von 100 sccm in die Vakuumkammer
eingeleitet und es wird mittels elektromagnetischer Energie mit
einer Leistung von 4,5 kW und einer Frequenz von 40 kHz für
ca. 20 Sekunden ein Plasma gezündet, wobei eine Zwischenschicht
auf dem Substrat von ca. 5 bis 10 nm Schichtdicke abgeschieden wird.
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Sputtern einer Metallschicht
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Die
Vakuumkammer wird auf einen Basisdruck von weniger als 10–5 mbar evakuiert und es erfolgt
anschließend bei einem Argonfluss von 540 sccm bei 3 × 10–3 mbar Prozessdruck und 70 kW Sputterleistung
die Aufbringung einer reflektierenden Aluminiumschicht mit einer
Schichtdicke von ca. 80 nm bei einer Prozessdauer von 15 s.
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Plasma CVD einer Zwischenschicht
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Bei
einem Prozessdruck von 4 × 10–2 mbar
wird HMDSO mit einer Flussrate von 100 sccm in die Vakuumkammer
eingeleitet und mittels elektromagnetischer Energie mit einer Leistung
von 4,5 kW und einer Frequenz von 40 kHz für ca. 20 Sekunden
ein Plasma gezündet, wobei eine Zwischenschicht auf dem
Substrat von ca. 5 bis 10 nm Schichtdicke abgeschieden wird.
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Plasma CVD der Deckschicht
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In
die Vakuumkammer werden HMDSO mit einer Flussrate von 150 sccm und
Sauerstoff mit einer Flussrate von 600 sccm einer 40 kHz Anregung
mit 4 kW Plasmaleistung eingeleitet. Bei einer Dauer dieses Schritts
von 90 Sekunden erfolgt die Abscheidung einer 160 nm dicken Schutzschicht.
Kürzere beziehungsweise längere Prozesszeiten
führen zu einer dünneren beziehungsweise dickeren
Schutzschicht.
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Nach
der Belüftung der Kammer kann das beschichtete Substrat
entnommen werden.
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Das
Reflektionsspektrum eines derartig behandelten Substrats ergab die
Farbkoordinaten L* = 94,3, a* = –1,8 und b* = 1,5 bei einem
mittleren Reflexionsgrad von 83%, wobei eine arithmetische Mittelwertbildung bei
einem Wellenlängenbereich von 400–700 nm erfolgte.
Die Schicht bestand mehrere Klebeband-Abzüge bei einem
Tesa 4124-Paketband an einem vorher angebrachten Gitterschnitt ohne
Schichtablösungen sowie eine 30minütige Einwirkung
von 1prozentiger NaOH-Lösung ohne sichtbare Beschädigungen.
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In 3 ist
der spektrale Reflexionsgrad eines auf einer Polycarbonatplatte
von ca. 3 mm Dicke aufgebrachten Schichtsystems aufgetragen für
verschiedene Schichtdicken eines oberen Schichtaufbaus aus einer
harten Deckschicht und einer Zwischenschicht in einem Wellenlängenbereich
zwischen 400 nm und 700 nm dargestellt. Die Messungen wurden mit
einem Spektral-Photometer SP60 der Firma X-Rite für einen
D65 Illuminanten und einen 2°-Beobachter vorgenommen. Die
Metallschicht bestand aus Magnetron – gesputterten Aluminium
mit einer Schichtdicke von 100 nm. Das Schichtsystem wurde nach
dem vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellt mit einer oberen
Zwischenschicht von 10 nm.
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Aus
der 3 ist ersichtlich, dass über den gesamten
betrachteten Wellenlängenbereich der Reflektionsgrad der
ungeschützten Metallschicht, dass heisst einem Schichtsystem
mit einer Dicke der Deckschicht von 0 am höchsten ist.
Bereits bei einer Deckschicht mit einer Schichtdicke von 40 nm ist
ein Einbruch des Reflektionsgrades bei kurzen Wellenlängen
festzustellen. Bei einer weiteren Erhöhung der Schichtdicke
der Deckschicht beobachtet man eine Verringerung des Reflektionsgrades
zu größeren Wellenlängen hin. Bei einer
Schichtdicke von 160 nm ist in einem mittleren Wellenlängenbereich
zwischen 450 und 600 nm ein erhöhter Reflektionsgrad zu
erkennen. Bei einer Schichtdicke von 180 nm findet sich wieder ein
starker Abfall des Reflektionsgrads hin zu kürzeren Wellenlängen.
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In
Tabelle 1 sind die der
3 entsprechenden numerischen
Werte für den CIE L*a*b* Farbeindruck, ΔE* sowie
den mittlere Reflektionsgrad in % bezogen auf die Intensität
der einfallenden Strahlung dargestellt. Ferner ist eine Einschätzung
des subjektiven Farbeindrucks in einer Spalte „Bemerkungen"
hinzugefügt. Das Schichtsystem mit einer Schichtdicke von
160 nm weist einen maximalen Reflektionsgrad und ein ΔE* < 1,4 auf. Erkennbar
ist, dass bei einer Deckschicht von 180 nm zwar eine relativ hohe
Helligkeit L* auftritt, die aber einen gelblichen Farbeindruck aufweist.
| Deckschicht, Schichtdicke in nm | Farbeindruck | DeltaE* | Rs (400 nm–700 nm),
% | Bemerkungen |
| L* | a* | b* |
| 0 | 95,31 | –0,4 | 2,06 | 0,0 | 87,5 | Referenz: Aluminiumschicht |
| 40 | 92,29 | –0,1 | 3,11 | 3,3 | 80,4 | zunehmend Gelb |
| 80 | 91,53 | –0,18 | –0,42 | 5,0 | 79,9 | minimale Reflexion |
| 120 | 93,01 | –1,51 | –1,02 | 4,2 | 82,2 | geringe
Reflexion |
| 160 | 94,72 | –1,71 | 0,71 | 1,4 | 85,0 | neutraler Farbeindruck
Reflexion |
| 180 | 94,88 | –1,7 | 4,71 | 3,0 | 83,9 | gelblich |
Tabelle
1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19634334
C1 [0002, 0004, 0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Commission
Internationale de I'Éclairage, Publication CIE No. 15.2,
Colorimetry, 2nd ed., Central Bureau of the CIE, Vienna, 1986 [0015]
- - Standard Practice for Computing the Colors of Objects by Using
the CIE System, November 2001 [0015]