KR20070038097A - 후면 거울 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사광에 대하여 투명한 기판 및 기판 후면에 도포된 은 피막을 갖는 후면 거울에 관한 것으로서, 제1 중간 피막은 적어도 일부 영역에 상기 기판 및 은 피막 사이에 하부 피막으로서 삽입되고, 상기 하부 피막은 고용융 산화물로 구성되거나 이를 포함하고 은보다 더 높은 용융점을 갖고, 그리고 보호 피막이 상기 기판으로부터 먼 방향의 은 피막의 일측에 적어도 일부 영역에 더 도포되고, 상기 보호 피막은 고용융 금속인 루테늄, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 레늄 및/또는 로듐 중 어느 하나로 구성되거나 이들을 포함한다.

Description

후면 거울{REAR SURFACE MIRROR}

본 발명은 후면 거울에 관한 것으로서, 특히 내온성(temperature-resistant)의 은(silver)을 함유하는 후면 거울에 관한 것이다. 이러한 형태의 거울은 특히 열성형/기계가공 전에 창유리의 코팅으로서 또는 예를 들어 램프의 반사체로서 사용된다.

모든 금속 중에서 은은 가시광선에 대하여 가장 높은 반사율을 가진다. 그러므로, 가시광선 스펙트럼 영역에 대한 후면 반사체는 대개 일측이 은으로 코팅된 유리 기판을 포함한다. 후면 반사체의 경우, 반사될 광은 코팅되지 않았거나 또는 반사-방지 전면을 통하여 유리 기판으로 들어와서 유리 기판을 통과하고, 은으로 코팅된 기판 후면에서 반사된다.

은 후면 반사체의 광전력(반사)은 비교적 낮은 제조 경비에 비하여 매우 적절한 비율로 나타난다.

은 피막(silver layer)이 갖는 낮은 기후(climatic) 및 기계적 안정성은 제한적인 효과를 나타낸다.

특히, 습하고 산소 및 황화수소를 포함한 대기하에서, 보호되지 않은 은 피막은 내후성(climate-resistant)이 아니어서 부식되어 어두운 색을 띠게 된다. 은 후면 거울에 있어 기후 영향에 대한 은 피막의 매우 광범위한 보호는 일반적인 경향이다: 광선의 입사측에서, 유리 기판은 기후 영향으로부터 은 피막을 보호하고,공기와 닿는 은 피막의 경계면은 광학적 조건의 고려 없이 보호 피막, 보호 페인트 또는 점착성 창유리로 밀봉될 수 있다.

은 피막의 기계적 불안정성은 낮은 경도(hardness) 및 내긁힘(scratch-resistance)에 있고, 한편으로는 유리에 대하여 점착력이 약하다는데 있다. 상기 언급된 밀봉수단은 기후에 대한 보호뿐만 아니라 은 반사체 피막의 긁힘 방지 수단으로서도 통상 효과적이다. 기판상의 은 피막의 점착력을 개선되기 위하여는, 상기 기판 표면은 상기 은 피막을 적용하기 이전에 점착력을 증진시키는 중간 피막으로 피복될 것이다. 이러한 중간 피막이 반사체의 광선 입사측에 놓이기 때문에, 상기 중간 피막의 재질 및 두께의 선택은 중간 피막이 반사율을 실질적으로 감소시켜서는 안 될 조건으로 인하여 제한적이다.

종래 방법으로 제조된 은을 기초로 한 후면 거울의 제조비, 반사율 및 내구성은 이들 거울이 너무 높은 온도에 놓이지 않는 한 만족할 만하다.

종래의 은을 기초로 한 후면 거울은, 만약 지속적인 높은 온도에 놓이면, 제 역할을 다하지 못한다.

온도를 증가함으로써, 은 피막 내에서 확산(diffusion) 과정이 활성화되고,상기 확산 과정은 은을 입자 크기가 증가하고 피막 내에서 구멍 및 균열이 생기고 성장하도록 이동하여 결국, 은이 상호 고립된 섬 형태로 모이게 되어(응집작용) 기판 표면의 점점 더 많은 부분에서 은으로 피복되지 못하고, 더 이상 기판 표면을 확실하게 피복하지 못하게 된다. 궁극적으로 상기 은 피막은 응집작용으로 인하여 높은 반사율을 상실한다. 이러한 이동 과정은 온도를 증가함에 따라 가속화되고, 600℃ 이상에서는 하나의 은 피막의 응집작용은 수시간 내에 발생하여 영향을 미치게 된다.

은 피막의 온도 안정성에 대한 또 다른 한계는 은 피막의 증발작용에 기인한다. 알려진 은의 증발압력으로부터 650℃ 진공에서 20 nm/hour의 피막 제거가 계산된다. 실제로 높은 온도에서 대기압하의 증발률은 후방 산란되는(scattered back)것에 의하여 매우 감소되지만, 은 증발작용의 증가는 물질의 이동에 실질적으로 기여할 수 있다.

대략 600℃를 넘는 고온에 대한 은 피막의 저항성을 개선하는 수단이 본 명세서에 기술된다. 또한 은 피막 및 하부 피막 또는 보호 피막을 위한 혼합물이 기술된다.

혼합물은 은 확산을 방해할 수 있고, 은에 대하여 양호한 점착성을 갖고 온도에 안정한 하부 피막 및 보호 피막은 경계면의 피복을 안정시킨다. 기술된 몇몇 수단에 의하여, 은을 기초로 한 반사체 피막이 열에 안정하게 이루어져 있어, 대략 700℃ 까지의 온도에 놓여도 수분에서 수시간 동안 효과적으로 견딜 수 있다(예를 들어, 유리 기판을 형성하기 위하여).

700℃를 훨씬 넘는 온도에서는, 반사율이 더 낮은 보다 내온성 반사체 금속에 의하여 은을 대체하는 것이 필요하다.

1000℃ 이상의 고온에서 2000 시간 이상 동작하였던 반사체의 경우에 있어서, 금속성 반사체 피막이 전혀 필요하지 않았고, 금속성 반사체 피막 시스템에 비하여 실질적으로 비용이 더 소요되는 고용융 산화물(high-melting oxides)을 포함하는 유전체 간섭 시스템(dielectric interference system)에 의하여 반사가 생성되었다.

도 1은 50W 전력을 갖는 할로겐 램프의 석영 유리 전구를 위하여 사용된 후면 거울의 피막 구조를 도시한다.

본 발명의 목적은 한편으로는 고-반사 및 경제적인 은을 기초로 하는 반사체 피막 시스템에 기초하고, 다른 한편으로는 예를 들어, 기능 손상 없이 600℃ 이상 온도에서 2000 시간 이상을 견딜 수 있는 내온성 후면 거울을 이용가능하게 하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항에 따른 후면 거울에 의하여 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 후면 거울의 유리한 전개에 대하여는 종속항에 기술되어 있다. 상기 형태의 후면 거울의 사용에 관하여는 특허청구범위 제12항에 기술되어 있다.

본 발명에 따라서, 후면 거울은, 은 피막(silver layer)이 후면에서 반사될 광선에 대하여 투명한 기판, 예를 들어, 유리 또는 석영유리에 도포되는 방식으로 생산된다. 그러나 하부 피막은 기판과 은 피막 사이에 삽입되고, 상기 하부 피막은 고용융 산화물로 구성되거나 이를 포함하고 고용융점을 갖는다. 상기 기판으로부터 먼 방향의 은 피막의 일측에서, 고용융 금속 특히 루테늄, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금 및/또는 로듐으로 구성되거나 이들을 포함하는 보호 피막이 도포된다. 지르코늄 산화물로 만들어진 하부 피막과 루테늄으로 만들어진 보호 피막의 조합이 특히 유리하다. 지르코늄 산화물과 같은 이 형태의 고굴절 유전체 피막에 의하여, 선택된 스펙트럼 영역 내에서 보강 간섭(constructive interference)으로 인하여 반사율의 증가가 가능한 반면, 금속성 하부 피막에서는, 상기 후면 거울의 반사율을 많이 감소시키지 않기 위하여 단지 매우 낮은 두께만이 허용될 수 있을 것이다.

지르코늄 이산화물은 2700℃의 용융 온도를 갖고 루테늄은 2300℃의 용융 온도를 가지므로 하부 피막 및 보호 피막의 용융 온도는 은의 용융 온도보다 높다.

유리하게는, 용융 온도 3400℃의 얇은 점착 촉진 텅스텐 피막이 은 피막과 보호 피막 사이에 삽입될 수 있다.

상기 보호 피막으로 바람직하게 사용된 루테늄은 화학적으로 매우 안정하고,귀금속 중에서 가장 큰 경도를 갖는다. 그러므로, 루테늄을 커버 피막으로 사용하는 것이 매우 적합하다.

피막 시스템은 용융 온도 961℃의 은 피막이 2개의 실질적으로 더 고온의 용융 피막 사이에 삽입됨으로써 구성된다. 상기 피막은 600℃에서는 확산효과를 보이지 않고, 이에 따라 은 피막을 안정시킨다.

본 발명에 따른 피막 구조는 고반사율 및 낮은 제조비용의 은을 기초로 한 반사체 시스템을 갖고, 종래의 은을 기반으로 하는 반사체 시스템에 비하여 특별히 고온 안정성을 갖는 것을 특징으로 한다. 다른 은을 기초로 한 시스템과 비교하여, 완전히 파괴되지 않은 은 피막을 비교 실험한 결과에서, 제품 수명이 일반적으로 적어도 2배 이상인 것으로 나타났다.

이하에서는 본 발명에 따른 후면 거울의 실시예가 기재된다.

도 1은 50W 전력을 갖는 할로겐 램프의 석영 유리 전구를 위하여 사용된 후면 거울의 피막 구조를 도시한다.

석영 유리 전구는 기판(2)으로서 사용되었고, 상기 기판(2) 상에 두께 10nm의 지르코늄 이산화물 하부 피막(4)이 도포되었다. 상기 지르코늄 이산화물 하부 피막(4) 위에, 두께 600nm의 은 피막(3)이 도포되었다. 이어서, 65nm 두께의 점착 촉진 텅스텐 피막(5) 및 500nm 두께의 루테늄 피막(6)이 도포가 이루어진다. 모든 피막은 진공 코팅(스퍼터링 또는 이온보조 증착)에 의하여 도포되었다.

입사광(1a)은 이제 석영 유리 전구(2) 및 지르코늄 이산화물 하부 피막(4)을 관통하고 상기 은 피막(3)의 표면에서 반사광(1b)으로 반사된다.

동작중에, 상기 할로겐 램프의 전구는 600℃ 이상으로 가열된다. 도 1에 따라서 그 위에 증착된 후면 거울의 반사는 2000시간 이상의 지속시간에 걸쳐 측정가능한 손상 없이 유지되었다.

Claims (12)

1. 반사광에 대하여 투명한 기판 및 기판 후면에 도포된 은 피막을 갖는 후면 거울로서,

   제1 중간 피막이 적어도 일부 영역에 상기 기판 및 은 피막 사이에 하부 피막으로서 삽입되고, 상기 하부 피막은 고용융 산화물로 구성되거나 이를 포함하고 은보다 더 높은 용융점을 갖고; 그리고

   보호 피막이 상기 기판으로부터 먼 방향의 은 피막의 일측에 적어도 일부 영역에 더 도포되고, 상기 보호 피막은 고용융 금속인 루테늄, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 레늄 및/또는 로듐 중 어느 하나로 구성되거나 이들을 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 중간 피막의 재질은 지르코늄 이산화물, 하프늄(hafnium) 산화물, 이트륨(yttrium) 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 탄타륨(tantalum) 산화물, 니오븀(niobium) 산화물, 세륨 산화물, 마그네슘 산화물 및/또는 아연 산화물이거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 중간 피막의 재질은 유전체 재질이거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 중간 피막은 1∼100nm 사이의 두께를 갖고, 바람직하게는 5∼20nm의 두께를 갖고, 더 바람직하게는 10nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 피막은 1∼2000nm 사이의 두께를 갖고, 바람직하게는 100∼1000nm의 두께를 갖고, 더 바람직하게는 500nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 중간 피막의 재질은 지르코늄 이산화물이거나 이를 포함하고, 상기 보호 피막의 재질은 루테늄이거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 은 피막은 1∼2000nm 사이의 두께를 갖고, 바람직하게는 100∼1000nm의 두께를 갖고, 더 바람직하게는 600nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 점착 촉진 피막이 상기 은 피막 및 보호 피막 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
9. 제8항에 있어서, 상기 점착 촉진 피막은 텅스텐으로 구성되거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 점착 촉진 피막은 1∼200nm 사이의 두께를 갖고, 바람직하게는 10∼100nm의 두께를 갖고, 더 바람직하게는 65nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 유리, 내온 유리 및/또는 석영 유리이거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 후면 거울.
12. 제1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 후면 거울을 열성형 또는 기계가공을 위한 창유리 또는 램프의 반사체로서 사용하는 용도.