DE10353776B4

DE10353776B4 - Reflexionsspiegel

Info

Publication number: DE10353776B4
Application number: DE10353776A
Authority: DE
Inventors: Susumu Aihara; Hiromi Kenmoku
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: US6939018B2; US20040120060A1; DE10353776A1; JP2004219974A; JP4307921B2

Abstract

Reflexionsspiegel mit einem Kunststoffsubstrat (1) und einer auf diesem hergestellten Schichtstruktur (22), die Folgendes aufweist:
– einen unteren Film (2) aus Aluminiumoxid (A1₂O₃);
– einen Reflexionsfilm (4), der auf der vom Kunststoffsubstrat abgewandten Seite des unteren Films ausgebildet ist;
– eine Reflektivitätseinstellschicht (5), die auf der vom unteren Film (2) abgewandten Seite des Reflexionsfilms (4) ausgebildet ist und eine Vierschichtstruktur mit einem Al₂O₃-Film (51), einem MgF₂-Film (54), einem CeO₂-Film (55) und einem SiO₂-Film (53) aufweist, die in dieser Reihenfolge auf dem Reflexionsfilm (4) aufgeschichtet sind; und
– einen Wasser abstoßenden Film (6) mit einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung, der auf der vom Reflexionsfilm (4) abgewandten Seite der Reflektivitätseinstellschicht (5) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reflexionsspiegel zur Verwendung in verschiedenen optischen Systemen, und spezieller betrifft sie einen Reflexionsspiegel mit einem Kunststoffsubstrat und einem Reflexionsfilm aus Silber oder Aluminium.
Bisher ist als Reflexionsspiegel zur Verwendung in verschiedenen optischen Systemen ein solcher mit einem Glassubstrat und einem darauf aufgedampften Reflexionsfilm aus Silber oder Aluminium bekannt. Insbesondere ist ein Reflexionsspiegel mit einem Silber-Reflexionsfilm hinsichtlich des spektralen Reflexionsvermögens wegen höherer Reflektivität im Bereich sichtbaren Lichts und auch hinsichtlich der Polarisationseigenschaften, im Vergleich zu anderen Reflexionsspiegeln, hervorragend.
Da ein Silber-Reflexionsspiegel jedoch geringe Beständigkeit aufweist, wird er so konfiguriert, dass er über eine Schutzschicht aus Aluminiumoxid oder dergleichen, die auf dem Silberfilm hergestellt wird, verfügt. Jedoch besteht bei einem Silber-Reflexionsspiegel mit einer Schutzschicht das Problem, dass die Schutzschicht zu einer Beeinträchtigung des spektralen Reflexionsvermögens des Spiegels führt.
Zu Reflexionsspiegeln, die so ausgebildet sind, dass sie das obige Problem lösen, gehört derjenige, wie er z. B. in JP 105-127004 A offenbart ist. Der in dieser Veröffentlichung offenbarte Reflexionsspiegel verfügt über ein Glassubstrat und eine Schichtstruktur mit einer Silberschicht, einer Aluminiumoxidschicht und einer dielektrischen Schicht mit hohem Brechungsindex, die in dieser Reihenfolge auf das Glassubstrat aufgeschichtet sind. Der Reflexionsspiegel mit dieser Konfiguration zeigt über den gesamten Bereich sichtbaren Lichts hinweg ein verbessertes spektrales Reflexionsvermögen.
Jedoch wurden in jüngerer Zeit in weitem Umfang Kunststoffsubstrate anstelle von Glassubstraten für die oben beschriebenen Silber- oder Aluminium-Reflexionsspiegel verwendet, da Kunststoffsubstrate eine wesentliche Verringerung der Kosten und des Gewichts ermöglichen und die Herstellung selbst eines großen Substrats oder eines solchen mit komplizierter Form relativ einfach erlauben (siehe z. B. JP 08-286007 A ).
Jedoch ist ein Kunststoffsubstrat für Feuchtigkeit durchlässig, die mit dem als Reflexionsfilm wirkenden Silber oder Aluminium reagieren kann, so dass es zu einer Korrosion des Silbers oder des Aluminiums und damit zu einer Verringerung des Reflexionsvermögens des Reflexionsfilms kommt. Ferner ist ein Kunststoffsubstrat hinsichtlich der mechanischen Festigkeit oder der Verschleißfestigkeit unzuverlässig, da die Anhaftung zwischen dem Kunststoffsubstrat und dem darauf ausgebildeten Film schwächer als die Anhaftung zwischen einem Glassubstrat und dem darauf hergestellten Film ist.
Der im Dokument JP 08-286007 A offenbarte Reflexionsspiegel verfügt über dichte Filme aus Aluminiumoxid oder dergleichen, die auf beiden Flächen des Reflexionsfilms ausgebildet sind, um eine Beeinträchtigung desselben zu verhindern und damit die Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse zu verbessern. Jedoch zeigt ein Reflexionsspiegel mit einem dichten Film einen anderen zu überwindenden Nachteil, wie eine Verringerung des Reflexionsvermögens, die allerdings gering ist. Darüber hinaus ist es erwünscht, dass die Beständigkeit von Reflexionsspiegeln gegen Umwelteinflüsse und die Anhaftung weiter verbessert werden.
Die US 5,216,551 A betrifft einen Oberflächenreflektor, der eine untere Beschichtung aus einem Oxid, die auf einem Substrat ausgebildet ist, eine reflektierende Aluminiumschicht, die auf der Unterbeschichtung aus einem Oxid aufgebracht ist und eine Schutzschicht, die auf der reflektierenden Schicht ausgebildet ist, aufweist.
Aus der US 6,409,354 B1 ist ein Polymer-basierender Spiegel bekannt, der aus einem synthetischen thermoplastischen oder Thermosetharzsubstrat, wie Polymethylacrylat, ausgebildet ist, das hinsichtlich dem Verziehen und Verformen durch Feuchtigkeit stabil ist.
Die US 4,457,598 A beschreibt einen Reflektor, der die elektrische Eigenschaften zumindest auf seiner Oberfläche zeigt. Eine reflektierende Schicht aus Aluminium ist auf einer Oberfläche des Grundkörpers durch Vakuumabscheidung aufgebracht. Eine lichtdurchlässige wasserunlösliche anorganische Oxidschicht ist auf der Aluminium-Reflexionsschicht ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen praxisgerechten Reflexionsspiegel mit einem Kunststoffsubstrat zu schaffen, der zwischen dem Reflexionsvermögen und der Beständigkeit, die beide hervorragend sein sollen, einen guten Kompromiss schafft.
Diese Aufgabe ist durch den Reflexionsspiegel gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Reflexionsspiegel verfügt unter anderem über eine Schichtstruktur auf dem Kunststoffsubstrat, die über den unteren Film aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film mit der Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung verfügt. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass der untere Film im Kunststoffsubstrat enthaltene Feuchtigkeit ausschließt, um so zu verhindern, dass diese in den Reflexionsfilm eindringt. Diese Konfiguration ermöglicht es auch, dass der Wasser abstoßende Film den Eintritt von Feuchtigkeit durch die Fläche des Reflexionsspiegels entgegengesetzt zum Substrat verhindert. Wünschenswerterweise verfügt der untere Film über eine körperliche Filmdicke von nicht weniger als 40 nm und nicht mehr als 200 nm. Wünschenswerterweise verfügt der Wasser abstoßende Film über eine körperliche Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm. Der Reflexionsfilm besteht z. B. aus Silber (Ag) oder Aluminium (Al).
Beim erfindungsgemäßen Reflexionsspiegel verfügt die Schichtstruktur wünschenswerterweise ferner über eine zwischen dem Substrat und dem unteren Film eingebettete Anhaftschicht. Ferner ist erfindungsgemäß eine zwischen den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film eingebettete Reflektivitätseinstellschicht vorgesehen. Wünschenswerterweise verfügt die Schichtstruktur ferner über einen Siliciummonoxid (SiO) enthaltenden Schutzfilm, der zwischen den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film eingebettet ist und sich am dichtesten beim Wasser abstoßenden Film befindet.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, durch Figuren veranschaulichten Beschreibung deutlicher werden.
1 und 2 sind Schnittansichten, die die jeweilige Konfiguration eines Reflexionsspiegels zur Erläuterung zeigen;
3 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Reflexionsspiegels;
4 ist ein Kurvenbild, das das Reflexionsvermögen der in den 1 und 2 dargestellten Reflexionsspiegel zeigt; und
5 ist ein Kurvenbild, das das Reflexionsvermögen des in der 3 dargestellten Reflexionsspiegels zeigt.
Erste Ausführungsform, die sich auf Hintergrundinformationen bezieht
Als Erstes erfolgt unter Bezugnahme auf die 1 eine Beschreibung der Konfiguration und der Funktion eines Reflexionsspiegels gemäß einer ersten Ausführungsform. Diese 1 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration einer Schichtstruktur dieses Reflexionsspiegels zeigt.
Wie es in der 1 dargestellt ist, verfügt der Reflexionsspiegel der ersten Ausführungsform über ein Kunststoffsubstrat 1 und eine auf diesem hergestellte Schichtstruktur. Die Schichtstruktur 20 beinhaltet: einen auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellten unteren Film 2; einen Reflexionsfilm 4, der auf derjenigen Seite des unteren Films 2 ausgebildet ist, die vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandt ist; und einen Wasser abstoßenden Film 6, der auf derjenigen Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet ist, die vom unteren Film 2 abgewandt ist.
Die Schichtstruktur 20 verfügt ferner über eine Anhaftschicht 3 zwischen dem unteren Film 2 und dem Reflexionsfilm 4 sowie eine Reflektivitätseinstellschicht 5 zwischen dem Reflexionsfilm 4 und dem Wasser abstoßenden Film 6.
Das Kunststoffsubstrat 1 besteht z. B. aus einem Polyolefin-Kunststoff. Wünschenswerterweise wird zumindest die Schichtstruktur-Herstellfläche 1A, auf der der untere Film 2 herzustellen ist, einem Ionenbeschuss unterzogen. Wünschenswerterweise wird die Schichtstruktur-Herstellfläche 1A für ungefähr 20 Minuten unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂) einem Ionenbeschuss unterzogen. Der Ionenbeschuss erfolgt aus dem folgenden Grund: er erlaubt ein Entfernen von Verunreinigungen von der Fläche 1A, um so dieselbe mit einer gewünschten Oberflächenrauigkeit zu versehen, um dadurch die Anhaftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und der auf diesem hergestellten Schichtstruktur 20 zu verbessern.
Da der untere Film 2 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) über geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit verfügt, kann er Feuchtigkeit ausschließen. Ferner verfügt das Aluminiumoxid für sich über geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit. Daher wirkt der untere Film 2 so, dass er verhindert, dass das Kunststoffsubstrat 1 durchdringende Feuchtigkeit in die Anhaftschicht 3 oder den Reflexionsfilm 4 eindringt. Vorzugsweise verfügt der untere Film 2 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 40 nm und nicht über 200 nm. Der Grund dafür ist der folgende. Ein unterer Film 2 mit einer körperlichen Filmdicke von 40 nm kann externe Feuchtigkeit mit höherer Zuverlässigkeit ausschließen, und ein unterer Film 2 mit einer körperlichen Filmdicke von 200 nm oder weniger kann eine Beeinträchtigung der Festigkeit verhindern, da er keine internen Spannungen fördert. Bevorzugter verfügt der untere Film 2 über eine körperliche Filmdicke von 100 nm.
Die Anhaftschicht 3 verfügt über eine Zweischichtstruktur mit einem Chrom(Cr)film 31 und einem Kupfer(Cu)film 32, die in dieser Reihenfolge auf dem unteren Film 2 ausgebildet sind. Vorzugsweise verfügt der Chromfilm 31 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 5 nm und nicht über 15 nm und bevorzugter von 10 nm. Vorzugsweise verfügt der Kupferfilm 32 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 10 nm und nicht über 40 nm und bevorzugter von 30 nm. Die Anhaftschicht 3 wirkt so, dass sie die Haftfähigkeit zwischen dem unteren Film 2 und dem Reflexionsfilm 4 verstärkt.
Der Reflexionsfilm 4 besteht z. B. aus Silber (Ag), so dass er einfallendes Licht mit hohem Reflexionsvermögen reflektieren kann. Vorzugsweise verfügt der Reflexionsfilm 4 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 80 nm und nicht über 200 nm und bevorzugter von 100 nm.
Die Reflektivitätseinstellschicht 5 ist eine dielektrische Schicht mit hohem Brechungsindex, die nicht nur die Beständigkeit des Reflexionsfilms 4 verbessert, sondern auch das Reflexionsvermögen desselben. Genauer gesagt, verfügt die Reflektivitätseinstellschicht 5 über eine Dreischichtstruktur mit einem Aluminiumoxidfilm 51, einem Zirkoniumoxid(ZrO₂)film 52 und einem Siliciumdioxid(SiO₂)film 53, die in dieser Reihenfolge auf den Reflexionsfilm 4 aufgeschichtet sind. Da der Aluminiumoxidfilm 51 über geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit und hervorragende mechanische Festigkeit verfügt, wirkt er so, dass er verhindert, dass Feuchtigkeit den Reflexionsfilm 4 erreicht und dass er diesen vor externen mechanischen Kräften schützt. Der Zirkoniumoxidfilm 52 verfügt über hervorragende mechanische Festigkeit, und er zeigt einen relativ hohen Brechungsindex. Ferner zeigt der Siliciumdioxidfilm 53 hervorragende Abriebbeständigkeit und wirkt so als Schutzfilm zum Schützen des Zirkoniumoxidfilms 52, des Aluminiumoxidfilms 51 und des Reflexionsfilms 4.
Der Wasser abstoßende Film 6 besteht aus einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung wie OF-110 (kommerziell von Optron Ltd. erhältlich) oder WR2 (kommerziell von Merck & Co., Inc. erhältlich), und so zeigt er hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit und Salzwasser-Beständigkeit, wodurch er die Funktion hat, zu verhindern, dass externe Feuchtigkeit oder dergleichen in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Vorzugsweise verfügt der Wasser abstoßende Film 6 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm. Der Grund ist der folgende. Ein Wasser abstoßender Film 6 mit einer körperlichen Filmdicke von 1 nm oder mehr reicht dazu aus, das Eindringen von externer Feuchtigkeit oder dergleichen zu verhindern, und ein solcher mit einer körperlichen Filmdicke von 10 nm oder weniger führt zu keiner Beeinträchtigung des spektralen Reflexionsvermögens, da er keinen Effekt hierauf hat. Bevorzugter verfügt der Wasser abstoßende Film 6 über eine körperliche Filmdicke von 5 nm.
Als Nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf die 1 eine Beschreibung eines Herstellverfahrens für den Reflexionsspiegel der ersten Ausführungsform.
Als Erstes wird das Kunststoffsubstrat 1 bereitgestellt, und die Oberfläche desselben, auf der der untere Film 2 herzustellen ist (d. h. die Schichtstruktur-Herstellfläche 1A), wird einem Ionenbeschuss unterzogen, der unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂) für ungefähr 20 Minuten erfolgt.
Das Kunststoffsubstrat 1, das dem Ionenbeschuss unterzogen wurde, wird an einem Halter (nicht dargestellt) befestigt, und es wird in eine Vakuumkammer (nicht dargestellt) eingeführt und an einer vorbestimmten Position in dieser fixiert. Dann wird die Vakuumkammer ohne Heizvorgang auf ungefähr 1,3 × 10^–4 Pa abgepumpt und in diesem Zustand gehalten.
Dann wird der untere Film 2 auf der mit Ionen beschossenen Oberfläche des Kunststoffsubstrats 1 unter Verwendung von Aufdampfen im Vakuum hergestellt. Wenn bei Elektronenstrahlaufdampfung (d. h. einer Aufdampfung im Vakuum unter Verwendung eines von einer Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahls zum Erwärmen einer Verdampfungsquelle) als Vakuum-Aufdampfung verwendet wird, wird die Versorgungsspannung auf z. B. 5 kV eingestellt, und die Strahlstromstärke der Elektronenkanone wird auf z. B. 300 mA eingestellt.
Dann wird die Anhaftschicht 3 mittels eines Prozesses hergestellt, bei dem der Chromfilm 31 unter Verwendung von Elektronenstrahl-Aufdampfung auf der unteren Schicht 2 hergestellt wird und dann der Kupferfilm 32 unter Verwendung von Widerstandsheizungs-Aufdampfung auf dem Chromfilm 31 hergestellt wird.
Dann wird der Reflexionsfilm 4 aus Silber unter Verwendung von z. B. Widerstandsheizungs-Aufdampfung auf dem Kupferfilm 32 hergestellt. Anschließend wird die Reflektivitätseinstellschicht 5 mit der genannten Dreischichtstruktur dadurch hergestellt, dass der Aluminiumoxidfilm 51, der Zirkoniumoxidfilm 52 und der Siliciumdioxidfilm 53 in dieser Reihenfolge unter Verwendung von z. B. Elektronenstrahl-Aufdampfung auf den Reflexionsfilm 4 aufgeschichtet werden.
Abschließend wird der Wasser abstoßende Film 6 z. B. durch Widerstandsheizungs-Aufdampfung so hergestellt, dass er den Siliciumdioxidfilm 53 bedeckt. So wird der Reflexionsspiegel durch die oben beschriebenen Prozesse fertig gestellt. Übrigens ist es wünschenswert, dass die Temperatur des Kunststoffsubstrats 1 für die oben genannten Vakuum-Aufdampfungen auf ungefähr 50° oder weniger gehalten wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 1 eine Beschreibung hinsichtlich der Funktion des Reflexionsspiegels der ersten Ausführungsform vorgenommen.
Das Kunststoffsubstrat 1 verfügt über hohe Feuchtigkeitsabsorption und ferner hohe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit. Demgemäß könnte Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringen und diesen verfärben oder korrodieren. Da der untere Film 2 jedoch eine geringe Feuchtigkeitabsorption und auch geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit zeigt, wirkt er als Abschirmschicht zum Ausschließen von Feuchtigkeit, wodurch er verhindert, dass das Kunststoffsubstrat 1 durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Darüber hinaus wird ein Ionenbeschuss unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂) dazu verwendet, Verunreinigungen von der Oberfläche des Kunststoffsubstrats 1 zu entfernen, auf der der untere Film 2 herzustellen ist, so dass es über eine gewünschte Oberflächenrauigkeit verfügt, was die Haftung zwischen ihm und der Schichtstruktur 20 verbessert.
Der Wasser abstoßende Film 6 verhindert, dass Feuchtigkeit, insbesondere Salzwasser mit Metallkorrosionseigenschaften, durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Darüber hinaus zeigt der Wasser abstoßende Film 6 hervorragende Abriebfestigkeit und wirkt so als Schutzfilm zum Schützen der Reflektivitätseinstellschicht 5 und des Reflexionsfilms 4, die auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellt sind.
Die Anhaftschicht 3 wirkt dahingehend, die Haftung zwischen dem unteren Film und dem Reflexionsfilm 4 zu verstärken, um dadurch zu verhindern, dass sich der Reflexionsfilm 4 vom unteren Film 2 abschält. Die Reflektivitätseinstellschicht 5 verbessert die Beständigkeit und das Reflexionsvermögen des Reflexionsfilms 4. Genauer gesagt, verhindert der Aluminiumoxidfilm 51, der auf der vom Kunststoffsubstrats abgewandten Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet ist, dass Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt, und somit schützt er den Reflexionsfilm 4, um dessen Beständigkeit zu verbessern. Der Zirkoniumoxidfilm 52 verbessert die Beständigkeit und das Reflexionsvermögen des Reflexionsfilms 4. Ferner schützt der Siliciumdioxidfilm 53 den Zirkoniumoxidfilm 52, den Aluminiumoxidfilm 51 und den Reflexionsfilm 4, um dadurch die mechanische Festigkeit des Reflexionsspiegels zu verbessern.
Wie oben beschrieben, verfügt der Reflexionsspiegel gemäß der ersten Ausführungsform über das Kunststoffsubstrat 1 und die auf diesem hergestellte Schichtstruktur 20. Die Schichtstruktur 20 verfügt über den unteren Film 2 aus Aluminiumoxid, der auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellt wird, und den Reflexionsfilm 4, der auf dem unteren Film 2 hergestellt wird, wobei sich dazwischen die Anhaftschicht 3 befindet. Die Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass das Kunststoffsubstrat 1 durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Demgemäß erfährt der Reflexionsfilm 4 keine Korrosion, so dass es möglich ist, einen Reflexionsspiegel mit hervorragender Beständigkeit zu erhalten, d. h. mit Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit, während ein hervorragendes Reflexionsvermögen erhalten bleibt. Insbesondere dann, wenn der untere Film 2 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 40 nm und nicht über 200 nm verfügt, hat er die Funktion des Ausschließens von Feuchtigkeit mit höherer Zuverlässigkeit, und er kann auch die internen Spannungen des unteren Films minimieren. Dies ermöglicht es, einen Reflexionsspiegel zu erhalten, der noch bessere Feuchtigkeitbeständigkeit und mechanische Festigkeit zeigt.
Ferner verfügt die Schichtstruktur 20 über den Wasser abstoßenden Film 6 mit der Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere von Salzwasser mit Metallkorrosionseigenschaften, durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite zu verhindern. Diese Konfiguration ermöglicht es auch, eine Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens aufgrund einer Abnutzung der Oberfläche des Reflexionsspiegels zu verhindern. Daher zeigt der Reflexionsspiegel eine bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit, Salzwasserbeständigkeit und Lebensdauer. Insbesondere dann, wenn der Wasser abstoßende Film 6 eine körperliche Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm aufweist, ist es möglich, einen Reflexionsspiegel mit hervorragender Feuchtigkeitsbeständigkeit, Salzwasserbeständigkeit und Lebensdauer zu erzielen, während ein hervorragendes Reflexionsvermögen erhalten bleibt.
Darüber hinaus beinhaltet das Herstellverfahren für den Reflexionsspiegel gemäß der ersten Ausführungsform den Schritt des Reinigens der Oberfläche des Kunststoffsubstrats 1 durch einen Ionenbeschuss unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂) sowie den Schritt des Herstellens der Schichtstruktur 20 auf dem Kunststoffsubstrat 1. Demgemäß kann die Haftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und der Schichtstruktur 20 verbessert werden. Daher kann ein Reflexionsspiegel mit hervorragender Lebensdauer erhalten werden.
Zweite Ausführungsform, die sich auf Hintergrundinformationen bezieht Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der Konfiguration und der Funktion eines Reflexionsspiegels gemäß einer zweiten Ausführungsform. Nachfolgend werden Teile, die im Wesentlichen mit Bauteilen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform übereinstimmen, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen, wo dies zweckdienlich ist.
Der Reflexionsspiegel der zweiten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er ferner über einen Schutzfilm verfügt, der zwischen den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film eingebettet ist und sich am dichtesten beim letzteren befindet, zusätzlich zur Konfiguration des Reflexionsspiegels der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Nachfolgend wird der Reflexionsspiegel dieser zweiten Ausführungsform anhand der 2 speziell beschrieben.
Wie es in der 2 dargestellt ist, verfügt der Reflexionsspiegel der zweiten Ausführungsform über das Kunststoff substrat 1 und eine auf diesem hergestellte Schichtstruktur 21. Die Schichtstruktur 21 verfügt über den unteren Film 2; den Reflexionsfilm 4 aus Silber, der auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite des unteren Films 2 ausgebildet ist; und den Wasser abstoßenden Film 6 mit der Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung, der auf der vom unteren Film 2 abgewandten Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet ist.
Die Schichtstruktur 21 verfügt ferner über die Anhaftschicht 3 zwischen dem unteren Film 2 und dem Reflexionsfilm 4 sowie die Reflektivitätseinstellschicht 5 und einen Schutzfilm 7, die zwischen den Reflexionsfilm 4 und den Wasser abstoßenden Film 6 eingebettet sind und in der Reihenfolge der Reflektivitätseinstellschicht 5, des Schutzfilms 7 und des Wasser abstoßenden Films 6 auf den Reflexionsfilm 4 aufgeschichtet sind.
Der Schutzfilm 7, der als Hauptkomponente Siliciummonoxid (SiO) enthält, wird z. B. durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt, und so zeigt er hervorragende Abriebfestigkeit (d. h.) Lebensdauer. Ferner zeigt der den Schutzfilm 7 enthaltende Reflexionsspiegel höheres Reflexionsvermögen als ein solcher ohne denselben, da der Brechungsindex von Siliciummonoxid höher als derjenige von Siliciumdioxid ist. Vorzugsweise verfügt der Schutzfilm 7 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 5 nm und nicht über 20 nm. Der Grund ist der folgende. Ein Schutzfilm 7 mit einer Dicke über 20 nm kann einfallendes Licht absorbieren und so zu einer Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens führen, während ein solcher mit einer Dicke unter 5 nm keine ausreichende Abriebfestigkeit herbeiführen kann. Bevorzugter weist der Schutzfilm 7 eine körperliche Filmdicke von 10 nm auf, da dadurch ein guter Kompromiss zwischen dem Reflexionsvermögen und der Abriebfestigkeit, die dann beide hervorragend sind, gebildet ist.
Wie oben beschrieben, verfügt der Reflexionsspiegel gemäß der zweiten Ausführungsform ferner über den Schutzfilm 7, der zwischen den Reflexionsfilm 4 und den Wasser abstoßenden Film 6 eingebettet ist und am dichtesten beim Wasser abstoßenden Film 6 liegt, zusätzlich zur Konfiguration des Reflexionsspiegels der obigen ersten Ausführungsform. Diese Konfiguration erlaubt es, eine höhere mechanische Festigkeit zu erzielen, wodurch die Zuverlässigkeit des Reflexionsspiegels verbessert ist. So ist es weniger wahrscheinlich, dass der Reflexionsspiegel Schäden erleidet, z. B. dann, wenn ein Benutzer versehentlich seine Oberfläche berührt. Ferner zeigt ein Reflexionsspiegel mit einem Schutzfilm 7 ein besseres Reflexionsvermögen.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der Konfiguration und der Funktion eines erfindungsgemäßen Reflexionsspiegels gemäß einer dritten Ausführungsform. Nachfolgend werden Teile, die im Wesentlichen mit den Bauteilen der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und die zugehörige Beschreibung wird weggelassen, wo dies zweckdienlich erscheint.
Beim Reflexionsspiegel der dritten Ausführungsform wird für den Reflexionsfilm Aluminium (Al) verwendet, wohingegen bei den Reflexionsspiegeln der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform hierfür Silber verwendet wurde. Nachfolgend wird der Reflexionsspiegel der dritten Ausführungsform anhand der 3 spezieller beschrieben.
Wie es in der 3 dargestellt ist, verfügt der Reflexionsspiegel der dritten Ausführungsform über das Kunststoffsubstrat 1 und eine auf diesem hergestellte Schichtstruktur 22. Die Schichtstruktur 22 verfügt über den unteren Film 2; den Reflexionsfilm 4, der auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite des unteren Films 2 ausgebildet ist; und den Wasser abstoßenden Film 6 mit einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung, der auf der vom unteren Film 2 abgewandten Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet ist.
Die Schichtstruktur 22 verfügt ferner über die Anhaftschicht 3 zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und dem unteren Film 2 sowie die Reflektivitätseinstellschicht 5 zwischen dem Reflexionsfilm 4 und dem Wasser abstoßenden Film 6.
Die Anhaftschicht 3 besteht z. B. aus Chrom (Cr), und sie verfügt über eine körperliche Filmdicke nicht unter 5 nm und nicht über 15 nm und bevorzugter von 10 nm. Die Anhaftschicht 3 stärkt die Haftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und dem unteren Film 2.
Der Reflexionsfilm 4 besteht aus Aluminium (Al), und so kann er einfallendes Licht mit hohem Reflexionsvermögen reflektieren. Vorzugsweise verfügt der Reflexionsfilm 4 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 80 nm und nicht über 200 nm und bevorzugter von 100 nm.
Die Reflektivitätseinstellschicht 5 verfügt über eine Vierschichtstruktur mit dem Aluminiumoxid(Al₂O₃)film 51, einem Magnesiumfluorid(MgF₂)film 54, einem Cerdioxid(CeO₂)film 55 und dem Siliciumdioxid(SiO₂)film 53, die in dieser Reihenfolge auf den Reflexionsfilm 4 aufgeschichtet sind. Da der Aluminiumoxidfilm 51 geringe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und hervorragende mechanische Festigkeit zeigt, wirkt er so, dass er verhindert, dass Feuchtigkeit den Reflexionsfilm 4 erreicht, und er schützt diesen gegen äußere mechanische Kräfte. Vorzugsweise verfügt der Aluminiumoxidfilm 51 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 20 nm und nicht über 60 nm und bevorzugter über 40 nm. Der Magnesiumfluoridfilm 54 und der Cerdioxidfilm 55 zeigen den Effekt einer Erhöhung des Reflexionsvermögens. Vorzugsweise verfügt der Magnesiumfluoridfilm 54 über eine körperliche Filmdicke von nicht unter 20 nm und nicht über 60 nm und bevorzugter von 50 nm. Vorzugsweise verfügt der Cerdioxidfilm 55 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 15 nm und nicht über 50 nm und bevorzugter von 40 nm. Ferner zeigt der Siliciumdioxidfilm 53 hervorragende Abriebfestigkeit und wirkt so als Schutzfilm zum Schützen des Reflexionsfilms 4, des Aluminiumoxidfilms 51, des Magnesiumfluoridfilms 54 und des Cerdioxidfilms 55. Vorzugweise verfügt der Siliciumdioxidfilm 53 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 20 nm und nicht über 70 nm und bevorzugter von 50 nm. Wenn die oben genannten körperlichen Filmdicken des Aluminiumoxidfilms 51, des Magnesiumfluoridfilm 54, des Cerdioxidfilms 55 und des Siliciumdioxidfilms 53 unter den jeweiligen Untergrenzen liegen, können diese Filme die oben genannten Effekte und Funktionen nicht ausreichend erzielen. Andererseits absorbieren die genannten Filme 51, 54, 55 und 53, wenn ihre körperlichen Filmdicken über den jeweiligen Obergrenzen liegen, übermäßig viel sichtbares Licht, so dass kein ausreichendes Reflexionsvermögen erzielt werden kann.
Der Wasser abstoßende Film 6 besteht aus einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung wie OF-110 (kommerziell von Optron Ltd. erhältlich) oder WR2 (kommerziell von Merck & Co., Inc. erhältlich), wie im Fall der ersten und zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden.
Als Nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf die 3 eine Beschreibung hinsichtlich des Herstellverfahrens für den Reflexionsspiegel gemäß der dritten Ausführungsform.
Als Erstes wird das Kunststoffsubstrat 1 bereit gestellt, und es wird an einem Halter (nicht dargestellt) angebracht und in eine Vakuumkammer (nicht dargestellt) eingeführt, in der es an einer vorbestimmten Position fixiert wird. Bei der dritten Ausführungsform ist für die Schichtstruktur-Herstellfläche 1A des Kunststoffsubstrats 1 kein Ionenbeschuss erforderlich.
Dann wird die Vakuumkammer ohne Erwärmung auf ungefähr 1,3 × 10^–4 Pa evakuiert und in diesem Zustand gehalten.
Dann wird die Anhaftschicht 3 durch Aufdampfen im Vakuum, wie Elektronenstrahl-Aufdampfen, auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellt. Danach wird die untere Schicht 2 unter Verwendung von z. B. Elektronenstrahl-Aufdampfung auf der Anhaftschicht 3 hergestellt.
Dann wird der Reflexionsfilm 4 aus Aluminium unter Verwendung von z. B. Widerstandsheizungs-Aufdampfung auf dem unteren Film 2 hergestellt. Anschließend wird die Reflektivitätseinstellschicht 5 mit der Vierschichtstruktur dadurch hergestellt, dass der Aluminiumoxidfilm 51, der Magnesiumfluoridfilm 54, der Cerdioxidfilm 55 und der Siliciumdioxidfilm 53 in dieser Reihenfolge unter Verwendung von z. B. Elektronenstrahl-Aufdampfung auf dem Reflexionsfilm 4 aufgeschichtet werden. Es ist wünschenswert, dass der Siliciumdioxidfilm 53 durch ein Verfahren hergestellt wird, zu dem Folgendes gehört: Erwärmen von Siliciummonoxid, das als Verdampfungsquelle verwendet wird, durch einen Elektronenstrahl oder dergleichen und Oxidieren des Siliciummonoxids in einer Sauerstoffatmosphäre (O₂), um dadurch Siliciumdioxid abzuscheiden. Der Grund ist der folgende. Beim durch das oben genannte Herstellverfahren hergestellten Siliciumdioxidfi1m 53 ist insbesondere die Abriebfestigkeit verbessert.
Schließlich wird der Wasser abstoßende Film 6 z. B. unter Verwendung von Widerstandsheizungs-Aufdampfung so hergestellt, dass er den Siliciumdioxidfilm 53 der Reflektivitätseinstellschicht 5 bedeckt. So wird der Reflexionsspiegel durch die oben beschriebenen Prozesse fertig gestellt. Übrigens ist es wünschenswert, dass die oben genannten Aufdampfvorgänge im Vakuum so ausgeführt werden, dass die Temperatur des Kunststoffsubstrats 1 auf ungefähr 50° oder weniger gehalten wird.
Als Nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf die 3 eine Beschreibung der Funktion des Reflexionsspiegels der dritten Ausführungsform.
Das Kunststoffsubstrat 1 verfügt über eine hohe Feuchtigkeitsabsorption und ferner hohe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit. So kann Feuchtigkeit dazu führen, dass sich der Reflexionsfilm 4 verfärbt oder korrodiert. Da der untere Film 2 jedoch geringe Feuchtigkeitsabsorption und auch geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit zeigt, wirkt er als Abschirmungsschicht zum Ausschließen von Feuchtigkeit, so dass er verhindert, dass das Kunststoffsubstrat 1 und die Anhaftschicht 3 durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Darüber hinaus verbessert die Anhaftschicht 3 die Haftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und der Schichtstruktur 22, ohne dass es erforderlich wäre, einen Prozess wie einen Ionenbeschuss unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂), auszuführen.
Darüber hinaus verbessert die Reflektivitätseinstellschicht 5 die Beständigkeit und das Reflexionsvermögen des Reflexionsfilms 4. Genauer gesagt, verhindert der Aluminiumoxidfilm 51, der auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet ist, ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4, und er schützt diesen, um dadurch dessen Lebensdauer zu verbessern. Der Magnesiumfluoridfilm 54 und der Cerdioxidfilm 55 verbessern das Reflexionsvermögen (das Reflexionsvermögen im Bereich sichtbaren Lichts) des Reflexionsfilms 4. Darüber hinaus schützt der Siliciumdioxidfilm 53 den Reflexionsfilm 4, den Aluminiumoxidfilm 51, den Magnesiumfluoridfilm 54, den Cerdioxidfilm 55 und dergleichen, um dadurch die mechanische Festigkeit des Reflexionsspiegels zu verbessern.
Der Wasser abstoßende Film 6 verhindert, dass Feuchtigkeit, insbesondere Salzwasser mit Metallkorrosionseigenschaften, durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels in den Reflexionsfilm 4 eindringt. Darüber hinaus zeigt der Wasser abstoßende Film 6 hervorragende Abriebfestigkeit und wirkt so als Schutzfilm zum Schützen der Reflektivitätseinstellschicht 5 und des auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellten Reflexionsfilms 4.
Wie oben beschrieben, verfügt der Reflexionsspiegel gemäß der dritten Ausführungsform über das Kunststoffsubstrat 1 und die auf diesem hergestellte Schichtstruktur 22. Die Schichtstruktur 22 verfügt über den unteren Film 2 aus Aluminiumoxid, der auf dem Kunststoffsubstrat 1 so hergestellt ist, dass sich dazwischen die Anhaftschicht 3 befindet; und dem Reflexionsfilm 4 aus Aluminium, der auf dem unteren Film 2 hergestellt ist. Diese Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass das Kunststoffsubstrat 1 durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt, während für hohe Haftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und der Schichtstruktur 22 gesorgt ist. Die Schichtstruktur 22 verfügt ferner über die Reflektivitätseinstellschicht 5 mit dem Magnesiumfluoridfilm 54 und dem Cerdioxidfilm 55, die auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite des Reflexionsfilms 4 ausgebildet sind. Diese Konfiguration erlaubt eine Verbesserung der Lebensdauer und des Reflexionsvermögens des Reflexionsfilms 4. Demgemäß erfährt der Reflexionsfilm 4 keine Korrosion, so dass es möglich ist, einen Reflexionsspiegel mit hervorragender Lebensdauer, d. h. hoher Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit, zu erzielen, während er hervorragendes Reflexionsvermögen zeigt.
Ferner verfügt die Schichtstruktur 22 über den Wasser abstoßenden Film 6 mit der Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung. Diese Konfiguration erlaubt es, das Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Salzwasser mit Metallkorrosionseigenschaften, durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite zu verhindern. Diese Konfiguration ermöglicht es auch, eine Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens aufgrund einer Abnutzung der Oberfläche des Reflexionsspiegels zu verhindern. Daher kann ein Reflexionsspiegel mit besserer Feuchtigkeitsbeständigkeit, Salzwasserbeständigkeit und Lebensdauer erhalten werden.
Bei der dritten Ausführungsform wird der Siliciumdioxidfilm 53 durch ein Verfahren hergestellt, zu dem es gehört, Siliciummonoxid, das als Verdampfungsquelle verwendet wird, zu erwärmen und es in einer Sauerstoffatmosphäre zu oxidieren, um dadurch Siliciumdioxid aufzudampfen. So kann die Abriebfestigkeit weiter verbessert werden.
Der Reflexionsspiegel der dritten Ausführungsform kann ferner über den Siliciummonoxid enthaltenden Schutzfilm verfügen, der zwischen de Reflexionsfilm 4 und de Wasser abstoßenden Film 6 eingebettet ist und am dichtesten beim Wasser abstoßenden Film 6 liegt (d. h. zwischen der Reflektivitätseinstellschicht 5 und dem Wasser abstoßenden Film 6), auf dieselbe Weise wie beim Reflexionsspiegel der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform. In diesem Fall ist die Abriebfestigkeit weiter verbessert.
Beispiele
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich spezieller Beispiele der Erfindung.

Es wurden dieselben Reflexionsspiegel, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind, auf die oben beschriebenen Weisen hergestellt, und es wurden an ihnen Umgebungstests ausgeführt. Die Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse. Jedes der Beispiele 1 und 2 entspricht einem Reflexionsspiegel der ersten Ausführungsform mit der in der 1 dargestellten Schichtstruktur 20, das Beispiel 3 entspricht dem Reflexionsspiegel der zweiten Ausführungsform mit der in der 2 dargestellten Schichtstruktur 21, und das Beispiel 4 entspricht dem Reflexionsspiegel der dritten Ausführungsform mit der in der 3 dargestellten Schichtstruktur 22. Dieselben Tests wurden auch an herkömmlichen Reflexionsspiegeln ausgeführt, von denen keiner den unteren Film aus Aluminiumoxid und den Wasser abstoßenden Film enthielt, und die Testergebnisse sind in der Tabelle gemeinsam mit den Testergebnissen zu den Beispielen 1 bis 4 als Vergleichsbeispiele angegeben. Tabelle 1

	Substratmaterial	Adhäsionstest	Abriebtest	Feuchtigkeitsbeständigkeitstest	Salzwasser-Eintauchtest	Salzsprühtest	Hochtemperaturtest	Wärmezyklustest
Beispiel 1	Substrat A	O	O	O	O	O	O	O
Beispiel 2	Substrat B	O	O	O	O	O	O	O
Beispiel 3	Substrat B	O	⌾	O	O	O	O	O
Beispiel 4	Substrat B	O	O	O	O	O	O	-
Vergleichsbeispiel 1	Substrat A	x	x	x	O	x	O	O
Vergleichsbeispiel 2	Substrat B	O	x	x	O	x	O	O
Vergleichsbeispiel 3	Substrat C	O	x	O	O	x	O	O

Als Substratmaterialien wurden Substrattypen A und B verwendet. Es wurden sieben Tests ausgeführt: ein Adhäsionstest, ein Abnutzungstest, ein Salzwasser-Eintauchtest, ein Feuchtigkeitsbeständigkeitstest, ein Salzsprühtest, ein Hochtemperaturtest und ein Wärmezyklustest (jedoch wurden der letztere an einigen Proben nicht ausgeführt).
Der Adhäsionstest, der Abnutzungstest und der Feuchtigkeitsbeständigkeitstest wurden gemäß dem Standard MIL(Military Standards)-C-674C ausgeführt, und der Salzsprühtest wurde gemäß dem Standard MIL-STD-810D ausgeführt. Der Salzwasser-Eintauchtest wurde ausgeführt, um zu beobachten, ob Korrosion zu erkennen war, nachdem jeder Reflexionsspiegel für 3 Stunden bei normaler Temperatur in eine 5%-Natriumchlorid(NaCl)-Lösung eingetaucht worden war. Der Hochtemperaturtest wurde ausgeführt, um zu beobachten, ob an der Filmbildungsfläche jedes Reflexionsspiegels Risse, Abschälungen oder dergleichen auftraten, nachdem jeder Reflexionsspiegel für 5 Stunden auf einer Temperatur von 70°C erhalten worden war. Der Wärmezyklustest wurde ausgeführt, um zu erkennen, ob an der Filmbildungsfläche jedes Reflexionsspiegels nach acht Wiederholungen eines Wärmezyklus Risse, Abschälungen oder dergleichen auftraten, wobei es zum Zyklus gehörte, jeden Reflexionsspiegel für 2 Stunden auf –20°C zu halten, dann die Temperatur in zwei Stunden auf 65°C zu erhöhen, dann denselben für 2 Stunden auf 65°C zu halten und dann die Temperatur in 2 Stunden wieder auf –20°C abzusenken. In der Tabelle zeigt das Symbol ”o” an, dass sich kein Problem für den praktischen Gebrauch ergab, und das Symbol ”x” zeigt an, dass sich ein dem praktischen Gebrauch entgegen stehendes Problem ergab. Das Symbol ”⌾” zeigt an, dass die Eigenschaften besonders hervorragend waren.
Das Beispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 1 sind Reflexionsspiegel jeweils unter Verwendung des Substrats A, und die Beispiele 2 bis 4 sowie das Vergleichsbeispiel 2 sind Reflexionsspiegel jeweils unter Verwendung des Substrats B. Das Vergleichsbeispiel 3 entspricht einem Reflexionsspiegel unter Verwendung eines Substrats C aus einem anderen Material als der Materialien der Substrate A und B.
Wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist, zeigen die Beispiele 1 bis 4 kein Problem, das dem praktischen Gebrauch entgegen stehen würde, und zwar hinsichtlich aller ausgeführten Tests.
Der Adhäsionstest zeigte, dass beim Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung des Substrats A zwar ein teilweises Abschälen zu beobachten war, wobei jedoch beim Beispiel 1 unter Verwendung des Substrat A auf dieselbe Weise kein Abschälen auftrat. Der Abnutzungstest zeigte, dass zwar bei allen Vergleichsbeispielen 1 bis 4 Defekte zu erkennen waren, jedoch bei den Beispielen 1 bis 4 keine Defekte zu erkennen waren, die zu einem Problem führen könnten. Insbesondere beim Beispiel 3 unter Verwendung des Schutzfilms 7 war kein Defekt zu erkennen. Der Feuchtigkeitsbeständigkeitstest zeigte, dass zwar bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eine Verfärbung zu erkennen war, jedoch keine bei den Beispielen 1 bis 4. Der Salzsprühtest zeigte, dass zwar bei allen Vergleichsbeispielen 1 bis 3 Korrosion auftrat, jedoch bei den Beispielen 1 bis 4 kein Korrosionsproblem für den praktischen Gebrauch auftrat, wobei sich jedoch in einem Teil ihrer Randabschnitte eine geringfügige Verfärbung zeigte.
Als Nächstes erfolgten Messungen an den Reflexionsspiegeln der Beispiele 1 bis 3, um die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens jedes Reflexionsspiegels zu messen. In diesem Fall wurde der Einfallswinkel bei fehlender Polarisation auf 45° eingestellt. Die Messergebnisse sind in der 4 dargestellt. In der 4 zeigt eine Kurve L1 die Ergebnisse für das Beispiel 1, und eine Kurve L3 zeigt die Ergebnisse für das Beispiel 3.
Wie es in der 4 dargestellt ist, tritt bei den Reflexionsspiegeln der Beispiele 1 und 3 keine Abnahme des Reflexionsvermögens aufgrund des Vorliegens des unteren Films 2 und des Wasser abstoßenden Films 6 auf, und diese Reflexionsspiegel zeigen über den gesamten Bereich sichtbaren Lichts hinweg hohes Reflexionsvermögen. Demgemäß zeigen die Reflexionsspiegel der Beispiele 1 und 3 ein Qualitätsniveau, bei dem hinsichtlich ihrer Funktionen kein Problem existiert. Insbesondere beinhaltet der Reflexionsspiegel des Beispiels 3 den Schutzfilm 7 aus Siliciummonoxid, dessen Brechungsindex höher als derjenige von Siliciumdioxid ist, so dass der Reflexionsspiegel im Bereich kurzer Wellenlängen von ungefähr 400 nm bis 500 nm ein relativ hohes Reflexionsvermögen zeigt.
Auf dieselbe Weise erfolgten Messungen am Reflexionsspiegel des Beispiels 4, um die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens desselben zu messen, und die zugehörigen Messergebnisse sind in der 5 dargestellt.
Wie es aus der 5 erkennbar ist, zeigt der Reflexionsspiegel des Beispiels 4 ein sehr hohes Reflexionsvermögen, wie ein solches von über 90% im Wellenlängenband von ungefähr 400 nm bis 600 nm, wohingegen ein herkömmlicher Aluminium-Reflexionsspiegel im Allgemeinen ein Reflexionsvermögen in der Größenordnung von höchstens ungefähr 84% zeigt. Dies ergibt sich hauptsächlich aus dem Effekt einer Reflexionszunahme, die durch den Magnesiumfluoridfilm 54 und den Cerdioxidfilm 55 erzielt wird.
Die folgenden Eigenschaften sind aus den oben genannten Ergebnissen ersichtlich. Wenn die auf dem Kunststoffsubstrat 1 hergestellte Schichtstruktur 20, 21 oder 22 über den unteren Film 2 aus Aluminiumoxid, den Reflexionsfilm 4 aus Silber oder Aluminium und den Wasser abstoßenden Film 6 mit einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung verfügt, ermöglicht es diese Konfiguration, zu verhindern, dass das Kunststoffsubstrat 1 durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm 4 eindringt, und so erfährt dieser keine Verfärbung oder Korrosion. Demgemäß ist es möglich, einen Reflexionsspiegel mit hervorragender Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit zu erzielen, während hervorragendes Reflexionsvermögen erhalten bleibt.
Insbesondere dann, wenn der untere Film 2 über eine körperliche Filmdicke von 100 nm verfügt, kann er Feuchtigkeit mit hoher Zuverlässigkeit ausschließen, und er kann auch interne Spannungen im unteren Film 2 minimieren. Dies ermöglicht es, einen Reflexionsspiegel zu erhalten, der noch bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanische Festigkeit zeigt.
Wenn die Schichtstruktur ferner über den Wasser abstoßenden Film 6 verfügt, der in Bezug auf den Reflexionsfilm 4 am weitesten entfernt vom Kunststoffsubstrat 1 ist, kann das Eindringen von Feuchtigkeit, insbesondere Salzwasser mit Metallkorrosionseigenschaften, durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels auf der vom Kunststoffsubstrat 1 abgewandten Seite verhindert werden. Diese Konfiguration ermöglicht es auch, eine Abnutzung der Oberfläche des Reflexionsspiegels zu verhindern. Insbesondere dann, wenn der Wasser abstoßende Film 6 über eine körperliche Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm verfügt, ist es möglich, einen Reflexionsspiegel mit besserer Feuchtigkeitsbeständigkeit, Salzwasserbeständigkeit und mechanischer Festigkeit zu erhalten, der darüber hinaus ein noch hervorragenderes Reflexionsvermögen zeigt.
Wenn die Schichtstruktur ferner über den Siliciummonoxid enthaltenden Schutzfilm 7 verfügt, der zwischen den Reflexionsfilm 4 und den Wasser abstoßenden Film 6 eingebettet ist und am dichtesten beim letzteren liegt, kann durch diese Konfiguration eine besonders hervorragende Abriebfestigkeit erzielt werden.
Wenn zumindest die Oberfläche des Kunststoffsubstrats 1, auf der der untere Film 2 herzustellen ist, durch einen 20-minütigen Ionenbeschuss unter Verwendung von Argon (Ar) oder Stickstoff (N₂) gereinigt wird, um dann den unteren Film 2 direkt auf dem Kunststoffsubstrat 1 herzustellen, kann durch diesen Prozess die Haftung zwischen dem Kunststoffsubstrat 1 und der Schichtstruktur 2 verbessert werden, um so eine noch bessere mechanische Festigkeit zu erzielen.
Die Erfindung kann gegenüber den oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen auf viele Arten modifiziert werden. Zum Beispiel wurde zwar Aufdampfung im Vakuum unter Verwendung einer Erwärmung durch einen Elektronenstrahl zum Herstellen der unteren Schicht 2 beschrieben, jedoch können auch andere Verfahren wie z. B. Abscheidung mittels eines Ionenstrahls verwendet werden.
Gemäß den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen verfügt die Anhaftschicht 3 über eine Zweischichtstruktur mit dem Chromfilm 31 und dem Kupferfilm 32 oder eine Einzelschichtstruktur mit dem Chromfilm. Jedoch besteht für die Anhaftschicht 3 keine Beschränkung auf diese Ausführungsformen und Beispiele, sondern sie kann eine Schichtstruktur mit drei oder mehr Schichten sein.
Obwohl bei den Ausführungsformen und Beispielen ein Reflexionsspiegel mit der Anhaftschicht 3 und der Reflektivitätseinstellschicht 5 beschrieben wurde, müssen diese Schichten nicht notwendigerweise vorhanden sein.
Wie oben beschrieben, verfügt der erfindungsgemäße Reflexionsspiegel über ein Kunststoffsubstrat und eine auf diesem hergestellte Schichtstruktur. Die Schichtstruktur verfügt über einen unteren Film aus Aluminiumoxid; einen Reflexionsfilm, der auf der vom Kunststoffsubstrat abgewandten Seite des unteren Films ausgebildet ist; und den Wasser abstoßenden Film mit einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung, der auf der vom unteren Film abgewandten Seite des Reflexionsfilms ausgebildet ist. Diese Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass das Kunststoffsubstrat oder die Oberfläche des Reflexionsspiegels durchdringende Feuchtigkeit in den Reflexionsfilm eindringt. Demgemäß erfährt der Reflexionsfilm keine Korrosion, so dass es möglich ist, für einen guten Kompromiss zwischen dem Reflexionsvermögen und der Lebensdauer, die beide hervorragend sind, zu sorgen.
Insbesondere dann, wenn der Reflexionsfilm aus Silber (Ag) oder Aluminium (A1) besteht, erlaubt diese Konfiguration das Erzielen eines relativ hohen Reflexionsvermögens im Bereich sichtbaren Lichts.
Insbesondere dann, wenn der Wasser abstoßende Film über eine Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm verfügt, erlaubt es diese Konfiguration, hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit, hervorragende Salzwasserbeständigkeit und hervorragende mechanische Festigkeit zu erzielen, während ein ganz hervorragendes Reflexionsvermögen erhalten bleibt.
Insbesondere dann, wenn der untere Film über eine körperliche Filmdicke nicht unter 40 nm und nicht über 200 nm verfügt, kann er Feuchtigkeit mit höherer Zuverlässigkeit ausschließen, und es können auch interne Spannungen in ihm minimiert werden. Dies ermöglicht es, noch bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit und noch bessere mechanische Festigkeit zu erzielen.
Insbesondere dann, wenn die Schichtstruktur ferner über die zwischen den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film eingebettete Reflektivitätseinstellschicht verfügt, können sowohl die mechanische Festigkeit als auch das Reflexionsvermögen verbessert werden.
Wenn die Schichtstruktur ferner über den Siliciummonoxid enthaltenden Schutzfilm verfügt, der zwischen den Reflexionsfilm und den Wasser abstoßenden Film eingebettet ist und am nächsten am letzteren liegt, kann die Lebensdauer noch weiter verbessert werden.

Claims

Reflexionsspiegel mit einem Kunststoffsubstrat (1) und einer auf diesem hergestellten Schichtstruktur (22), die Folgendes aufweist: – einen unteren Film (2) aus Aluminiumoxid (A1₂O₃); – einen Reflexionsfilm (4), der auf der vom Kunststoffsubstrat abgewandten Seite des unteren Films ausgebildet ist; – eine Reflektivitätseinstellschicht (5), die auf der vom unteren Film (2) abgewandten Seite des Reflexionsfilms (4) ausgebildet ist und eine Vierschichtstruktur mit einem Al₂O₃-Film (51), einem MgF₂-Film (54), einem CeO₂-Film (55) und einem SiO₂-Film (53) aufweist, die in dieser Reihenfolge auf dem Reflexionsfilm (4) aufgeschichtet sind; und – einen Wasser abstoßenden Film (6) mit einer Fluor und Silicium enthaltenden Verbindung, der auf der vom Reflexionsfilm (4) abgewandten Seite der Reflektivitätseinstellschicht (5) ausgebildet ist.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsfilm (4) aus Silber (Ag) oder Aluminium (Al) besteht.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser abstoßende Film (6) über eine körperliche Filmdicke nicht unter 1 nm und nicht über 10 nm verfügt.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Film (2) über eine körperliche Filmdicke nicht unter 40 nm und nicht über 200 nm verfugt.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstruktur ferner über einen Siliciummonoxid (SiO) enthaltenden Schutzfilm (7) verfügt, der zwischen dem Reflexionsfilm (4) und dem Wasser abstoßenden Film (6) eingebettet ist und am dichtesten beim letzteren liegt.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzfilm (7) über eine körperliche Filmdicke nicht unter 5 nm und nicht über 20 nm verfügt.
Reflexionsspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (1) und dem unteren Film (2) eine Anhaftschicht (3) eingebettet ist.