KR20170066497A - 온도 및 부식 안정 표면 반사체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층 시스템에 관한 것으로, 이 층 시스템은 특정 순서로 내측에서 외측으로 자신의 사이드(A) 상에 하기 층들이 적용되는 금속성 기재(metallic substrate)(1)를 포함하며, 4) 티타늄 및 지르코늄의 아화학양론(substoichiometric) 산화물들 및 옥시나이트라이드들로부터 선택되고, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 백금 및 크롬 또는 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용한 합금으로부터 선택되는 재료로 이루어진 층, 5a) 합금 파트너로서 크롬, 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴, 코발트, 철, 티타늄 및/또는 구리를 갖는 니켈 합금으로 이루어지거나, 또는 구리, 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐으로부터 선택된 금속, 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금들 또는 철, 강, 또는 스테인레스 강으로 이루어지는 층 ― 층이 단지 알루미늄으로 이루어질 수 있다면, 반사체 층 6)이 알루미늄으로 형성되는 경우, 이 경우에, 층 5a)의 알루미늄은 스퍼터링됨 ―, 6) 광학적으로 조밀하고, 높은 순도인 금속 반사체 층, 7) 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 탄탈륨, 니오븀 또는 크롬의 아화학양론 산화물들로부터 선택되고 또는 크롬, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 로듐 및 백금으로부터 선택된 금속들 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금들로부터 선택된 층, 9) 직접 인접 층 10)( "HI 층")과 관련하여 더 낮은 굴절률 ( "LI 층")을 갖는 층, 및 10) 층 9)( "LI 층")와 관련하여 더 높은 굴절률을 갖는 층 9)에 직접 인접한 층(HI 층)을 포함한다. 층 시스템은 예컨대, 표면 반사체로서, 바람직하게는 LED들을 갖는 적용들, 특히 LED들용 MC-COB로서, 솔라 반사체로서, 또는 특히 DLP-레이저 프로젝터들에서 칼라 휠들용 레이저 미러로서 사용될 수 있다.

Description

온도 및 부식 안정 표면 반사체{TEMPERATURE- AND CORROSION-STABLE SURFACE REFLECTOR}
본 발명은 300 내지 2700nm의 파장 범위에서 높은 반사율을 갖는 내한성 층(temperature-resistant layer) 시스템에 관한 것이며, 내한성 층 시스템은 금속성 기재에 배열되고, 굴절률 n1을 가진 유전체 LI 층(낮은-인덱스 층) 및 유전체 LI 층 상에 배열되고 n1보다 높은 굴절률 n2를 가진 유전체 HI 층(높은-인덱스 층)으로 구성된 반사-강화 "교번 층 시스템"이 위에 배열되는 금속성 미러 층 또는 반사체 층을 포함하며, 내한성 및 내부식성 표면 반사체로서 적용될 수 있다. 상기 금속성 미러 층의 부착을 개선하기 위하여 제공되며 원자들(atoms)이 기재로부터 반사체 층 내로 그리고 반사체 층으로부터 기재 내로 확산하는 것을 억제하는 적어도 하나의 층이 또한 확산 배리어로서 상기 기재와 상기 반사체 층 사이에 존재한다. 표면 반사체의 의도된 사용시 발생하는 고온에서는 그러한 확산이 달리 심해져서 가속될 것이며, 이는 반사체 층 또는 미러 층의 반사율의 감소를 초래한다. 온도 안정성을 개선하기 위하여, 경우에 따라 반사체 층의 응집을 또한 억제하는 추가 보호 층들이 상기 확산 층과 상기 반사체 층 사이에 제공된다. 온도 안정성과 내부식성을 개선하기 위하여, 반사체 층과 LI/HI 층 시스템 사이에 보호 층들이 또한 제공되며, 보호층들은 산화, 응집 및 위에 놓인 층들 내로의 확산으로부터 반사체 층을 보호한다. 본 발명에 따른 층 시스템의 층들은 서로 또는 기재에 잘 접착하도록 또는 표면 반사체가 양호한 내마멸성 및 내부식성을 갖도록 형성된다.
표면 반사체들 및 비슷한 오브젝트들은 알루미늄을 기반으로 자주 제조된다. 원 알루미늄은 고레벨의 반사를 달성하기 위하여 가능한 순수해야 하며, 예컨대 99.8%의 순도를 가져야 한다. 그러나, 순수 알루미늄이 매우 연성이기 때문에, 소위 롤 클래드 재료들이 바람직하게 사용된다. 이를 위하여, 순수 알루미늄은 원하는 기계적 특징들을 가진 알루미늄 합금 상에 한 측이 또는 양 측이 롤링된다. 높은 순도가 바람직한데, 왜냐하면 프로세싱 동안, 예컨대 욕들(baths)의 그리스를 제거할 때, 또는 의도된 적용들에서 원하지 않은 확산 반사 비율의 증가를 유발하는 전해 연마 동안 약간 포함된 불순물들도 피팅을 초래하기 때문이다.
비보호 알루미늄 표면은 환경 영향에 빠르게 반응하고 이후 단지 중간 정도의 반사를 가지며, 즉 건조 분위기에서 알루미늄 산화물이 형성되거나 습한 상태들에서 알루미늄 수산화물(베이어라이트)이 형성되거나 또는 75℃ 보다 높은 온도에서는 알루미늄 메타하이드록사이드(보에마이트)가 형성된다. 추가로, 비보호 알루미늄 표면은 스크래칭되기가 매우 쉽다. 고레벨의 반사를 달성하고 알루미늄 표면을 보호하기 위하여, 이하의 프로세싱 단계들이 보통 수행되는데, 즉 표면은 화학적 욕에 전압을 인가함으로써 전해 연마되어 표면은 재료의 제거로 인해 더 매끄럽게 되며, 규정되지 않은 반응 생성물들은 순수 알루미늄 표면이 획득되도록 제거되며 이는 낮은 비율의 확산 반사와 함께 고레벨의 반사를 초래한다. 이후, 이러한 방식으로 처리된 알루미늄은 보통 양극산화 프로세스를 거친다. 이러한 프로세스에서, 하이드록시 그룹들을 포함하는 층은 외측으로부터 내측으로, 즉 기재 코어의 방향으로 성장한다. 다공성 알루미늄 산화물 층이 형성된다. 기공들을 막기 위하여 온수욕이 자주 사용된다. 이러한 알루미늄 산화물 층은 비보호 알루미늄 표면 보다 훨씬 더 높은 기계적 경도를 가지며, 그 결과 미러 표면은 스크래칭에 대해 내성을 갖는다. 이는 대략 0.4 - 2㎛, 흔히 대략 0.5 내지 2㎛의 알루미늄 산화물 층의 두께로 인한 반사 광의 바람직하지 않은 간섭들을 보이며, 게다가 광의 일부분은 알루미늄 산화물 층의 불순물들을 통해 분산 또는 흡수된다. 따라서, 생성물은 (DIN 5036-3에 따라) 단지 대략 84 내지 90%의 전반사를 가진다.
이러한 방식으로 달성된 반사도는 일부 적용들의 경우에 너무 낮다. 따라서, 높은 반사도를 가진 여러 다층 시스템들은 종래기술에서 제시되었으며, 이 다층 시스템들은 PVD, CVD 또는 PECVD와 같은 잘-알려진 박막 코팅 프로세스들에 의해 금속성 및 투명한-주로 유전체- 층들의 적절한 조합을 사용하여 증착될 수 있다. 따라서, 예컨대, EP 0 456 488 A1 및 EP 0 583 871 A1은 낮은 굴절률과 높은 굴절률이 교번하는 층들로 만들어진 유전체 LI/HI 층 시스템을 금속성 반사 층 상에 적용함으로써 미러 층 시스템의 전반사가 증가될 수 있음을 개시한다. 만일 이들 층 시스템들이 비교적 낮은 기계적 경도를 가진 금속성 기재들 상에 증착되면, 이들 층 시스템들은 통상적으로 사용되는 유전체 층들 중 많은 층들이 매우 높은 레벨의 경도를 가질지라도 기계적 손상을 입기가 매우 쉽다. 기계적 충격의 경우에, 이들은 실제로 연성 금속 표면 내로 프레싱될 수 있다. 따라서, 고레벨의 경도를 가진 양극산화된 알루미늄 표면상에 이들 층 시스템들을 증착하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 제조된 반사체들은 상대적으로 기계적 손상을 덜 받는다.
반사를 증가시키고 원하지 않는 간섭들을 억제하기 위하여, 알루미늄 산화물 층은 처음에 금속으로 만들어진 소위 미러 층 또는 반사체 층으로 코팅된다. 이 층은, "광학적으로 조밀한" 층을 만들고, 이에 의해 입사 방사선(radiation)이 층을 통해 침투하고 그리고 아래 놓인(underlying) 층들에 도달하는 것이 방지되고 따라서 알루미늄 산화물 층의 간섭 효과들이 잠재적으로 유발되는 두께를 가져야 한다. 이것은 미러의 효율성을 감소시키고 바람직하지 않은 간섭 컬러들을 유발할 것이다. 오르가노실리콘 졸(sol)의 적용은 US-PS 5 527 562호에서 PVD 코팅에 대한 기초로서 제안되고 알루미늄 기재상에 래커의 적용은 양극산화 층을 생략하도록 허용하는 EP 0 918 234 B1호에서 추천된다. 그러나, EP 0918 234 B1호는 반사체 층을 증착하기 이전에 양극산화 층에 적용되어야 하는 임의의 접착제 층을 언급하지 않는다. 고순도 알루미늄 또는 은은 자주 반사체 층에 대한 재료로서 역할을 하는데, 그 이유는 양자 모두의 재료들이 이미 높은 내재적(intrinsic) 반사율을 가지기 때문이다.
WO 2007/095876A1호는 광학적으로 조밀하지 않은, < 90nm 두께를 가지는 제 1 기능성 반사체 층이 적용되기 전에 양극산화 층 상에 적용되는 접착제 층을 나타낸다. 제 2 접착-촉진 층은, 제 2 기능성 반사체 층이 전자 빔 증발에 의해 적용되기 전에 상기 접착제 층 상에 적용된다. 의도는 이들 비-광학적으로 조밀한 반사체 층들 양자 모두를 조합함으로써 광학적으로 조밀한 반사체 층 시스템을 생성하는 것이다. 그 다음으로, 의도된 장점은, 제 2 반사체 층이 전자 빔 증발에 의해 적용될 수 있다는 것이다. 이 문헌에 따라, 제 1 기능성 반사체 층 없이, 광학적으로 조밀한 반사체 층은 스퍼터링 프로세스에 의해서만 증착될 수 있을 것이다.
금속 층의 반사를 여전히 증가시키기 위하여, 기술 분야에서, 투명한 재료들의 층 시스템은, 반사된 광의 보강 간섭을 유발하는 두께들을 적용하면서 보통 반사체 층 위에 배열되고, 이에 의해 금속 층의 반사는 추가로 증가되고 그리고 게다가, 반사체 층은 환경적 영향들에 대해 보호된다. 이들 층들이 양극산화를 통해 생성된 알루미늄 산화물 층들보다 상당히 더 얇기 때문에, 바람직하지 않은 간섭들은 대체로 회피된다. 보통 이 시스템은 더 낮은 굴절률을 가지는 위에서 미리 언급된 하부 층(LIE 층) 및 더 높은 굴절률을 가지는 상부 층(HI 층)으로 이루어진다. 이에 유용한 재료들은 잘 알려져 있고; 공동 층 쌍은 LI 층에 대해 실리콘 옥사이드 및 HI 층에 대해 티타늄 디옥사이드로 이루어진다. 게다가, 이들 층들을 제공하고 그리고 정밀하게 층 두께들을 조정함으로써, 원하는 높은 반사가 300 내지 2700 nm 범위의 입사 방사에 대해 달성된다. 시퀀스 - 유리/알루미늄/SiO2/TiO2 -를 가지는 이런 타입의 미러에 대해, WO 2006/033877호는 유리에 그리고 유전체 오버레이(overlay)에 대한 알루미늄의 접착을 개선하고, 따라서 궁극적으로 기계적 특성들을 개선하기 위하여 금속 산화물 층, 특히 알루미늄 산화물 층을 알루미늄 층 아래에 적용하는 것을 제안한다. 이 층은, 알루미늄 함량이 알루미늄 층 방향으로 증가하고 산소 함량이 기재 방향으로 증가하도록 분류될 수 있다. 이런 타입의 알루미늄 산화물 층은 또한 알루미늄 층과 유전체 오버레이 간에 배열될 수 있다. US 7,678,459호에서 설명되는 대안으로, 선택적으로 분류된 SiAlOx는 알루미늄 산화물 대신 사용된다.
이들 제안된 반사체 층 시스템들 대부분의 목적은 상기 시스템들을 조명 목적들을 위한 반사체로서 사용하기 위하여 가시광 범위 내에서 가능한 한 높은 반사를 달성하는 것이다. 특정 온도 또는 내부식성은 보통 요구되지 않는다.
EP 0 762 152에 따라, 75nm 이하의 두께를 가져야 하는 얇은 엘록살 층(eloxal layer)은 기계적 및 화학적 영향력들에 대한 보호로서 그리고 LI/HI 층 시스템의 저-굴절률 층으로서(즉, 예컨대, SiO2에 대한 대체물로서) 동시에 사용된다. 이 반사체들은 "특히, 조명 기술(light technology) 및 특별히 주광 조명 기술(daylight technology)에서의 광들을 위한 또는 적외선 방사(infrared radiation)를 위한 반사체들로서" 적합할 것이다.
일부 애플리케이션들에 따라, 반사체 층 시스템들은 연속적인 동작 동안, 예컨대, 솔라 미러들, 고-전력 라디에이터들(예컨대, 투광기들)을 위한 미러들로서, 레이저 미러들로서 또는 LED 칩들을 위한 기재들로서 사용될 때 고온들에 노출될 수 있다.
이와 관련하여, 금속성 반사체 층이 산화될 수 있거나 또는 반사체 층의 원자들이 위 또는 아래에 적용되는 층들로 확산될 것이다. 또한, 특히 은이 반사체 층으로서 사용될 경우, 은의 응집이 발생할 수 있는데, 이는 층 시스템의 반사가 감소되게 야기할 것이다.
고온들로 인해, 반사체 층 위의 접착제 층들 또는 광학 층들의 컴포넌트들이 반사체 층들로 확산될 수 있다. 이러한 효과들은 보통, 반사체 층 시스템의 반사율의 바람직하지 못한 감소를 야기한다.
따라서, 예컨대, 솔라 미러들은 흔히 프레넬 발전소들에 사용된다. 이와 관련하여, 예컨대 1차 미러들은 일광을 포착할 수 있고 이를 가열될 수 있는 유체로 채워진 흡수체 튜브들 상에 집중시킬 수 있다. 일광의 수율을 증가시키기 위해, 흔히 제 2 미러(2차 미러)가 흡수체 튜브 뒤에 장착된다. 이는 튜브에 아주 가깝게 위치되며 매우 뜨거워진다; 이는 연속적인 동작 동안 대략 250℃ 내지 300℃의 온도들을 견뎌야 한다. 이러한 조건들 하에서, 반사체 층들은 앞서 언급된 이유들로 인해 장기간 안정적이지 못하다. 이를 교정하기 위해, EP 2 418 521 A2는 반사체 층을 생략하는 것을 제안했다. 이를 달성하기 위해, 기재 자체 또는 오버라잉 층들과 결합한 기재는 원하는 반사 특징들을 가져야 한다. 이는, 전해 연마된 고순도 알루미늄을 기재로서 사용함으로써 달성되며, 이 기재는, 20 내지 100 nm 두께의 매우 조밀하고 단단하며 비-다공성인 알루미늄 산화물 배리어 층이 형성되도록 양극산화된다. 이후, 강화 열 내성을 갖는 미러를 획득하기 위해, LI 및 HI 층들의 정상 층 시스템이 PVD 프로세스에 의해 적용될 수 있다. EP 2 530 496 A1에 개시된 것처럼, 이러한 미러의 스크래치 내성을 개선시키기 위해, LI 및 HI 층들의 층 시스템은 열-방출 또는 기계적 보호 층, 예컨대 졸-겔 층으로 밀봉될 수 있는 반면, 미러의 후면(back)에는 마찬가지로, 예컨대, 알루미늄 기재의 3 내지 5㎛ 두께의 양극산화 층으로 이루어진 열-방출 층이 제공된다. 그러나, 최고 등급 반사율을 획득하기 위해, 고순도 금속으로 만들어진 반사체 층을 제거하는 것은 종종 불가능하다. 예컨대, 92%를 초과하는 솔라 반사는 은으로 만들어진 반사체 층의 사용을 통해서만 가능하다. 이와 관련하여, US 5,019,458은 유리 기재상에 95.5%의 솔라 반사를 갖는 솔라 미러들을 청구하는데, 이를 위해 NiCr로 이루어진 층 및 ZnS로 이루어진 층 사이에 은으로 만들어진 반사체 층이 매립된다. 반사는 일주일의 기간에 걸쳐 95-100% 상대 습도; 140℉ (60℃)에서 변하지 않아야 하는데, 즉 정해진 동작 온도들은 비정상적으로 높지 않다.
솔라 분야 이외의 애플리케이션들에 대해서도, 95%를 초과하는 전반사를 갖는 내한성(temperature-resistance) 고 반사 미러 시스템들이 또한 요구된다. 은은 또한 본원에서 반사체 층으로서 사용되어야 한다. 따라서, 다수의 LED들을 갖는 LED 칩들은 흔히, 광 수율을 증가시키기 위해 반사 기재상에 장착된다 "MC-COB(metal core―chip-on-board)"로 지칭됨. 전도체 경로들이 통합되는 막을 갖는 영역들, 또는 예컨대 리세스들을 갖는 "PCB((printed circuit board)들" 등이 기재상에 배열된다. 표면 반사체에 직접 부착된 개별 LED들은 리세스들에 각각 위치된다.
칩은 "형광체", 즉 발광 물질을 포함할 수 있는 폴리머 등으로 캡슐화된다. 반사 기재는 보통 은-코팅 구리 시트, 비교적 고가인 재료로 구성된다. 반사 기재의 내한성은 미흡한 점이 많은데, 이는 이 LED 칩들이 대략 150℃의 온도들로 전개되고 적어도 20,000 시간의 수명을 가져야 하기 때문에 많은 단점들을 갖기 때문이다. 알루미늄에 기반하는 층 시스템이 또한 이미 제시되었는데(예컨대, DE 20 2011 050 976 U1 참조), 여기서 층 시스템은 양호한 열 소산 및 동시에 높은 광 수율을 가능하게 하기 위해 높은 전기 브레이크다운 세기를 갖는 전기적으로 절연성인 층으로 마무리되어야 한다. 여기서, DIN 5036-3에 따른 광 반사율은 "통상적으로 92.0%"로 특정된다.
주로 은으로 구성되는 매우 얇은 금속성 미러 층들이 종종 사용되는 윈도우 글레이징의 분야에서는, 금속성 미러 층의 위 및 아래에 놓이는 추가적인 보호 층들을 통해서 산화, 응집 및 확산 프로세스로부터 그 금속성 미러 층을 보호하는 것이 제안된다. 그러나, 이러한 층 시스템들의 목적은 솔라 방사선의 전체 파장 범위(300-2700 nm)에 걸쳐 가장 높은 가능한 전반사를 달성하는 것이 아니라, 오히려 이러한 방식(소위 낮은-E 코팅)으로 코팅된 이러한 윈도우들이 장착된 빌딩들에 대한 열 방사선들로 인한 동시적인 최소 손실들을 갖는 솔라 방사선을 통해서 에너지의 최상의 가능한 이득을 달성하기 위해서 가시 스펙트럼 범위의 높은 투과 및 역으로 적외선 스펙트럼 범위의 높은 반사를 달성하는 것이다.
가시 스펙트럼 범위에서의 높은 투과를 보장할 수 있기 위해서, 사용되는 은 층들은 매우 얇을 수 있는데(< 50 nm), 즉, 은 층들은 결코 광학적으로 조밀하지 않다. 따라서, 비록 은 층들은 높은 온도를 견딜 필요가 없지만, 그 은 층들은 특히 부식에 민감하다.
따라서, DE 33 07 661 A1은 유리 판 상의 층 시퀀스를 설명하는데, 인듐 산화물 또는 주석 산화물 층이 5 내지 50 nm 두께를 갖는 은 층 아래에 그리고 그에 따라서 유리 판 바로 위에 적용되고, 그리고 Al, Ti, Ta, Cr, Mn, 및 Zr 중에서 선택된 금속이 2 nm 두께로 특정 은 층 위에 적용되며, 이는 은의 응집을 막도록 의도되고, 따라서 다른 인듐 산화물 또는 주석 산화물 층이 후속한다. 유사한 층 시퀀스가 EP 0 104 870에 개시되어 있다. EP 1 174 397 B1은 저-발광("low-E") 층 시퀀스를 자동차 등을 위한 윈드실드들에 장착하는 것을 제안하는데, 그 저-발광 층 시퀀스는 각각이 적어도 부분적으로 산화되는 니켈 또는 니켈 합금으로 각각 구성되는 2 개의 층들 사이에 적어도 하나의 IR-반사성 은 층을 갖는다. 이러한 층들의 산소 함량은 은 층들로부터 멀리 지향하는 방향으로 증가한다. 예컨대 TiOx, SiOx 또는 SixNy 등으로 구성되는 안티-반사체 층으로서 동작하는 제 1 유전체 층 및 알루미늄 및/또는 스테인리스 강과 혼합되는 실리콘 또는 Si3N4로 구성될 수 있는 광 산란-감소 층으로서 동작하는 제 2 유전체 층이 이러한 층 기재 및 유리 기재 사이에 존재할 수 있다. WO 2012/036720은 "시드 층" 으로서 지칭되는 붕소-도핑 아연 산화물을 포함하는 적어도 하나의 유전체 층, 은 및/또는 금을 포함하는 IR-반사체 층, 및 IR-반사체 층 위의 유전체 층을 갖는 유리 기재 상의 구조체를 설명한다. 그것은 마찬가지로 붕소-도핑 아연 산화물로 구성될 수 있고; 대안적으로 그것은 니켈 및/또는 크롬의 산화물로 구성될 수 있다. 붕소-도핑 아연 산화물 층은 그것의 전기 및 광학 특징들에 악영향을 주지 않으면서 코팅의 물리적 및 화학적 내성을 개선하도록 의도된다. 유리 판들을 위한 은 층들은 가시광에 대한 투과도가 높게 유지되도록 매우 얇아야 한다. 그러나, 그 은 층들은 높은 온도를 견딜 필요가 없다.
금속성 반사체 층들을 위한 보호 층들이 또한 다른 애플리케이션들을 위해 제안된다:
DE 10 2004 010 689 B3은 방사선-선택 흡수체 코팅을 갖는 솔라 흡수체를 개시하는데, 그 방사선-선택 흡수체 코팅은 확산 배리어 층, 금속성 반사체 층, 서멧 층, 및 안티-반사체 층을 금속 기재 상에 갖는다. 금속 기재의 산화된 컴포넌트들로 구성되는 산화물 층은 확산 배리어 층으로서 기능한다. 금속성 반사체 층을 위한 적절한 재료들은 특정되지 않는다.
DE 10 2005 000 911 A1은 LCD 또는 DLP 프로젝터들의 광 빔 경로에서 사용될 수 있는 광학 장치들, 이를테면 광 통합기 컴포넌트들(light integrator components) 또는 광 터널 컴포넌트들에서 사용하기 위한 "유전체 기재들" 상에 증착될 가시 스펙트럼 범위의 고 반사율("90%를 상당히 초과")을 갖는 "환경적으로 안정적인" 미러 층 시스템을 개시한다. 이 경우에, 은을 포함하는 미러 층은 2 개의 ZnOx 층들 사이에 매립되고 그리고 이어서 SiO2 및 TiO2로 구성되는 이중 LI-HI 층 시스템을 통해 반사에 있어 최적화되어야 한다.
US 6,078,425 A는 망원경들을 위한 은-기반 미러 시스템을 제시한다. 여기서, 은으로 구성되는 미러 층은 2 개의 Ni-CrN 층들 사이에 매립되고, 이어서 LI-HI 층 시스템이 지원된다.
DE 930428은 크롬으로 만들어진 접착제 층 및 Al, AlMg 또는 Ag로 만들어진 오버라잉 반사체 층을 갖는 금속 기재 상의 표면 반사체를 제시하는데, 그것은 2 개의 SiOx 층들 사이에 매립된다. 반사체 층 아래의 SiOx 층은 확산 배리어로서 동작하도록 그리고 높은 온도들에서 반사체 층과 Cr 사이의 확산을 방지하도록 의도되며, 이에 의해 반사율을 감소시킨다.
US 6,222,207 B1 및 US 6,593,160 B2는, 시스템 캐리어 등에 솔더링될 때 고전력 LED 칩의 후방 표면 반사체의 은 반사체 층 내로 솔더링 재료로서 사용되는 인듐의 이송을 막기 위한 확산 배리어로서 Ni, NiV 또는 TiW:N의 사용을 개시한다.
본 발명의 목적은, 가시광 범위의 그리고 부가적으로 300 내지 2700 nm의 솔라 방사 범위의 매우 높고 균일한 반사를 갖는 내한성 층 시스템을 제공하는 것이다. 가시광 범위에서, 이러한 층 시스템은, DIN 5036(ASTM E1651)에 따라, 적어도 94 %, 바람직하게는 적어도 97 %, 보다 바람직하게는 적어도 98 %의 총 반사율을 가져야 한다. 솔라 반사체들의 경우, 이러한 층 시스템은, ASTM 891-87에 따라, 적어도 89 %, 바람직하게는 적어도 92 %, 보다 바람직하게는 적어도 95 %의 솔라 반사율을 가져야 한다. 특정 실시예들에서, 확산 반사율의 비율은, DIN 5036-3 (애퍼처의 1°)에 따라, 11 % 미만, 특히 바람직하게는 7 % 미만, 보다 특히 바람직하게는 3 % 미만이어야 한다.
층 시스템은, 예컨대, LED 칩들(MC-COB), 레이저 프로젝터들 등(대략 100 내지 대략 150 ℃의 온도들에서 장기 안정성이 요구됨)에서의 적용들에 대해, 바람직하게는 심지어, 2차 솔라 미러 적용들(대략 250 ℃까지의, 바람직하게는 심지어 300 ℃ 또는 그 초과까지의 내한성이 요구됨)에 대해, 반사체로서 사용될 수 있어야 한다.
반사-증가 LI/HI 층 시스템 및 반사체 층을 포함하는 이러한 실제 기능적 반사체 층은, 산화, 확산 및 응집뿐만 아니라 부식과 같은 온도-유도 열화 메커니즘들로부터 보호되어야 한다.
이는 반사체 층의 위 및 아래 모두에 다양한 추가 층들을 적용함으로써 달성될 수 있다.
높은 반사는 LED COB 적용들에 대해 특히 중요한데, 왜냐하면 총 반사율의 변화의 경우에서의 광 출력(light yield)은 반사율에 대해 대략 4의 팩터 만큼 향상되거나 악화되기 때문이다. 이러한 적용에서, 가능한 한 높은 반사는, (실시예에 따라) LED들 또는 레이저 다이오드들의 일반적인 방출 파장들인 400 내지 460 nm의 파장 범위에서 특히 중요하다. 더욱이, 반사체는 바람직하게는 부식에 대해 잘 보호되어야 하는데, 이는 접착제, 폴리머 및 인광체가 높은 동작 온도들에서 미러에 대해 증가된 부식 효과를 가질 수 있다는 사실로 인한 것이다.
이러한 목적은, 표준 기재 상에 층 시스템을 제공하고, 당업계에 잘 알려져있는 금속으로 구성된, 예컨대, 은, 알루미늄, 백금, 로듐, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 또는 이들 금속들 중 하나 또는 그 초과를 사용하는 합금으로 구성된 반사체 층을 제공하고, 그리고 이러한 반사체 층을 특정한 층 시퀀스를 통해 내한성으로 만들고, 이를 바람직하게는 부식성 및 기계적 공격(attack)들에 대해 보호함으로써 해결된다.
그 특성들로 인해, 본 발명에 따른 층 시스템은 표면 반사체로서 작용할 수 있으며; 이는, 예컨대 도 1과 관련하여 하기에서 더 상세히 설명되는 다음의 컴포넌트들을 갖는다.
제 1 표면 사이드(A) 및 제 2 표면 사이드(B)를 갖는 임의의 금속성 기재(1)로서, 이는 바람직하게는 다음의 컴포넌트들로 구성된다:
1a) 바람직하게는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 스테인리스 강, 강, 철, 주석판(tinplate), 또는 이러한 재료들 중 적어도 하나 또는 이러한 재료들 중 적어도 2 개를 이용하는 합금으로 구성되는, 보다 바람직하게는, 예컨대, 0.1-2 mm, 바람직하게는 0.3-1 mm의 두께를 갖는 알루미늄으로 구성된 코어,
― 1b/c) 상기 코어에는 선택적으로 롤-클래딩이 제공될 수 있으며, 이는 바람직하게는, 예컨대, 0.02 내지 0.5 mm의 두께를 갖는 고순도 알루미늄(보다 바람직하게는, 적어도 99.5 %, 더욱 더 바람직하게는 적어도 99.8 %, 특히 바람직하게는 적어도 99.9 %의 함량을 가짐)으로 이루어지고, 롤-클래딩은 상기 제 1 사이드(A) 상의 하나의 사이드(층 1b) 상에 또는 양쪽 사이드들 상에 존재할 수 있음 ―, 및
2a/2b) 바람직하게는, 기재가 그러한 표면을 갖는 경우 알루미늄 표면의 양극산화를 통해 제조되는, 예컨대 20 내지 2000 nm, 바람직하게는 400 내지 900 nm의 두께를 갖는, 상기 선택적인 롤 클래드 코어 상의 알루미늄 산화물로 구성된 층("양극산화 층", "엘록살(eloxal) 층") ― 이러한 층은 더 바람직하게는, 예컨대 온수에 의한 열 컴팩팅(heat compacting)을 통해 밀봉되었으며(실링 프로세스 동안 기공들이 닫히게 되고, 층은 덜 다공성이 되며, 그에 따라 더 밀도가 높아지고 더 안정적이게 됨), 알루미늄 산화물 층은 상기 제 1 사이드(A) 상의 하나의 사이드(층 2a) 상에 또는 양쪽 사이드들(A 및 B) 상에 존재할 수 있음 ―,
여기서, 상기 사이드 (A) 상에서, 다음 층들이 부가적으로 기재 위에 존재하거나, 또는 층 2a)가 존재하는 경우 층 2a) 위에 존재하고, 내부로부터 외부로 아래에 표시된 순서로 존재한다:
4) 특히, 반사체 층의 금속에 대한 부착을 개선하기 위해 그리고 아화학양론 티타늄 산화물(TiOx) 또는 지르코늄 산화물(ZrOx) ― 여기서 x는 각각 < 2, 또는 아화학양론 티타늄 옥시나이트라이드(TiNxOy, 종종 TiON으로 지칭됨) 또는 지르코늄 옥시나이트라이드(ZrNxOy)이고, 여기서 각각 x ≤ 1 및 y < 2이고, x+y는 티타늄 원자 또는 지르코늄 원자가 형식적으로 완전히 포화되지 않는 값을 가짐 ― 또는 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 백금 및 크롬 또는 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용한 합금으로부터 선택되고, 바람직하게는 5 내지 50 nm 및 더 바람직하게는 10 내지 30 nm의 두께를 갖는 바람직하게는 아화학양론 TiNxOy로 이루어진 금속으로 이루어진 확산 배리어로서 제공되는 층,
5a) 반사체 층의 바람직한 성장을 위한 응축핵을 제공하고, 따라서 반사체 층의 양호한 부착을 보장하고, 특히 반사체 층의 금속의 후속적인 응집을 방지하기 위해 그리고 그에 따라 온도 안정성을 개선하기 위해 제공되고, 바람직하게는 합금 파트너로서 크롬, 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴, 코발트, 철, 티타늄 및/또는 구리를 갖는 니켈 합금으로 이루어지거나 ― 여기서 니켈-바나듐이 선호됨 ―, 또는 구리, 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐으로부터 선택된 금속, 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 또는 철, 강 또는 스테인레스 강, 특히 바람직하게는 NiV 합금, Cu 또는 스테인레스 강 중 적어도 2 개를 사용하고, 바람직하게는 2 내지 40 nm 및 더 바람직하게는 5 내지 30 nm의 두께를 갖는 금속으로 이루어지는 층("시드" 층) ― 여기서 알루미늄은 바람직하게는, 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이 알루미늄 반사체 층과 함께 스퍼터링 및 사용되면 선택되어야 함 ―,
6) 높은 순도의 금속으로 구성되고, 바람직하게는 적어도 99.9%의 순도를 갖고, 더 바람직하게는 은, 알루미늄, 금, 백금, 로듐, 몰리브덴 및 크롬, 또는 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하고, 특히 바람직하게는 은 또는 알루미늄, 더욱 더 바람직하게는 은으로 구성되는 합금으로부터 선택되는 반사체 층 ― 여기서, 두께는 광학적으로 조밀하도록, 즉, 300 내지 2700 nm의 범위, 특히 가시 광 범위의 전자기 방사가 아래에 놓인 층들을 통과하는 것이 전혀 또는 본질적으로 전혀(바람직하게는 1% 미만) 허용되지 않도록 선택되고, 바람직하게는 50 내지 200 nm 또는 심지어는 300 nm까지, 빈번하게는 90 내지 300 nm, 더 바람직하게는 80 내지 180 nm 또는 100 내지 200 nm의 두께를 가짐 ―,
7) 특히 반사체 층의 금속의 응집을 방해하고, 또한 반사체 층 위에 배열된 층들의 부착을 개선하도록 의도된 층. ― 이는 바람직하게는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 탄탈륨, 니오븀 또는 크롬 또는 이러한 금속들 중 둘 또는 그 초과의 혼합된 산화물로부터, 또는 크롬, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 로듐 및 백금으로부터 선택된 금속들, 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금들로부터 선택되는 아화학양론 산화물중으로부터 바람직하게 선택되며, 그리고 이는 특히 바람직하게는 아화학양론 크롬 산화물 또는 아화학양론 티타늄 산화물로 형성되며, 바람직하게는 약 2 내지 20 nm, 더 바람직하게는 약 2 내지 10 nm의 두께를 가짐 ―,
9) 빈번하게 굴절률 n = 1.3 내지 1.8을 갖는 직접 인접 층 10)("HI 층")과 관련하여 더 낮은 굴절률(LI 층)을 갖고, 이러한 목적을 위해 본 기술분야의 당업자들에게 널리 공지된 재료들, 이를테면 금속 산화물들, 금속 불화물들, 금속 질화물들, 금속 옥시나이트라이드들 및 금속 카르복시나이트라이드들, 예컨대, SiOx, Al2O3, MgF2, AlF3, CeF3, YF3, BaF2 LaF3, SiAlOx (SiLa), TiAlOx 및 붕규산 유리로부터 선택되는 층 ― 여기서 인덱스 x는 화학양론 화합물이 존재하거나 또는 보통 10 내지 200 nm, 바람직하게는 40 내지 100 nm의 두께를 갖는 SiOx 또는 Al2O3로 이루어진 산화물들의 양이온들이 형식적으로 완전히 포화되지 않도록(즉, 아화학양론 화합물이 존재하도록) 산화물들에서 선택될 수 있음 ―, 및
10) 빈번하게 n = 1.8 내지 3.2의 굴절률을 갖고, 이러한 목적으로 본 기술분야의 당업자들에게 공지된 재료들, 이를테면 금속 산화물들, 불화물들, 질화물들, 옥시나이트라이드들 및 탄소 옥시나이트라이드들, 예컨대, TiOx, TiAlOx, ZrOx, HfOx, La2O3, Y2O3, Bi2O3, ZnO, SnO2, Nb2O5, Y2O3, Si3N4로부터 선택되는, 층 9)("LI 층")와 관련하여 더 높은 굴절률을 갖는 층 9)에 직접 인접한 층(HI 층), 여기서 인덱스 x는 아화학양론 화합물이 존재하거나 또는 통상적으로 10 내지 200 nm, 바람직하게는 40 내지 100의 두께를 갖는 특히 TiOx 또는 ZrOx로 이루어진 산화물들의 양이온들이 형식적으로 완전히 포화되지 않도록 선택될 수 있다.
층 시스템은 선택적으로 부가적인 층들을 포함한다. 따라서, 다음의 층들 중 하나 또는 그 초과의 층들이 부가적으로 존재한다.
3) 기재의 금속 원자들뿐만 아니라 바람직하게는 질화물들 및 옥시나이트라이드들 중에서 선택된 반사체 층의 원자들, 특히 크롬, 티타늄, 티타늄-알루미늄 및 알루미늄뿐만 아니라 ZAO(zinc aluminum oxide)의 통로에 대해 확산 배리어로서 특히 제공되고, 특히 바람직하게는 CrN으로 구성되고 바람직하게는 5 내지 50 nm의 두께를 갖는, 층 2a)와 층 4) 사이의 부가적인 층,
5b) 반사 층 6) 바로 아래에 있고, 바람직하게는 광학적으로 조밀하지 않고, 특히 바람직하게는 층 5a)에 의해 제공된 응축핵 상에서 성장하고 반사체 층("시드 층 2")에 대한 금속의 특히 조밀한 성장을 지원하도록 의도되고, 바람직하게는 반사체 층과 동일한 금속으로 구성된 층, 여기서 이러한 층은 PVD 프로세스에 의해, 특히 스퍼터링을 통해 적용되고, 특히 스퍼터링 이외의 프로세스를 통해, 예컨대, 전자 빔 증발을 통해 반사 층에 대해 금속을 증착하는데 특히 유리하고, 바람직하게는 2 내지 100의 두께, 더 바람직하게는 2 내지 90 nm, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 5 내지 40 nm의 두께를 갖는다.
8) 특히 반사층의 원자들의 외부 확산 및 반사체 층으로의 산소의 확산을 방지하고, 층 시스템의 내부식성을 개선하도록 의도되고, 바람직하게는 화학양론 및 아화학양론의
Figure pct00001
Figure pct00002
및
Figure pct00003
로부터 선택된 재료, 특히 바람직하게는
Figure pct00004
또는
Figure pct00005
로 구성되고, 바람직하게는 2 내지 30 nm 및 더 바람직하게는 10 내지 20 nm의 두께를 갖는, 층 7)과 층 9) 사이의 층, 여기서 인덱스 x 및 합산 x+y은 화학양론 화합물이 존재하거나 금속성 양이온(들)이 형식적으로 완전히 포화되지 않은(즉, 아화학양론의 화합물이 존재함) 그러한 값을 갖고, n은 >1 내지 2 또는 그 초과의 값을 추정할 수 있고, 여기서 화학양론 화합물들은 아화학양론의 화합물에 비해 선호됨, 및
11) 특히 불화물, 산화물, 옥시나이트라이드 또는 옥시카보니트라이드, 바람직하게는,
Figure pct00006
Figure pct00007
또는 DLC(DLC는 sp3의 높은 비율을 갖는 "다이아몬드형 탄소" 층들을 지칭함)로 구성된 외부 보호 마감층, 여기서 인덱스 x뿐만 아니라 합산 x+y+z는 화학양론의 화합물이 존재하거나 금속성 양이온(들)이 형식적으로 완전히 포화되지 않은(즉, 아화학양론의 화합물이 존재함) 그러한 값을 갖는다. 이러한 층은 또한 LED 다이오드들 또는 PCB와 같은 컴포넌트들이 반사체 층에 부착되는 접착제 시스템에 대한 부착 증진 층으로서 기능하도록 형성될 수 있다. 솔라 미러들의 경우에, 이러한 층은 또한 부가적인 졸-겔 코팅 및 래커 코팅에 대한 부착 증진 층으로서 기능하도록 형성될 수 있다. 보호층 11)은 또한 래커(특히 바람직하게는 불소중합체) 또는 졸-겔 층(3차원 산화물, 특히, 규산질 네트워크를 가짐)일 수 있다. 이것은, 표면 미러가 솔라 반사체 또는 MC-COB로서 사용되도록 의도되면 특히 유리하고, 여기서 LED들은 플립-칩 기술로 장착된다.
예컨대, LED들에 대한 MC-COB로서 표면 미러를 사용하는 경우에, 전기적으로 절연층 12), 이를테면, 래커 또는 부착된 절연막은 바람직하게는 표면 미러의 후방 측면(측면 B) 상에 적용된다. 전기적으로 절연 바니쉬의 적용이 바람직하다. 이와 관련하여, 절연 세기는 바람직하게는 2000 V 그리고 특히 바람직하게는 4000 V이어야 한다.
본 발명에 따른 층 시스템은 산업용 박막 코팅 프로세스들, 예컨대, PVD, CVD 또는 PECVD에 의해 금속성 기재들에 도포될 수 있다. 생산을 중단하지 않고서, 연속적으로 다수의 시트들을 코팅할 수 있기 위해, 특히 바람직하게는 "에어-투-에어" 시스템으로서 설계된 소위 진공 코일 코팅 디바이스 내의 층 시스템을 통해 기재가 전처리될 뿐만 아니라 이어서 코팅될 수 있도록, 기재가 시트로서 이용가능하면, 이것은 특히 비용-효과적인 방식으로 이루어질 수 있다.
층들 3), 4), 5a), 5b), 7) 및 8)은 바람직하게는, 스퍼터링과 같은 PVD 프로세스에 의해 적용된다. 반사 층 6) 및 층들 9) 및 10)의 교번 층 시스템은 또한 스퍼터링에 의해 적용될 수 있지만; 이들은 전자 빔 증착을 통해 증착되는 것이 바람직하다. 보호 층 11)은 졸-겔 층(3차원 산화물, 특히 규산질 네트워크(siliceous network)를 가짐) 또는 임의의 적용된 니스일 수 있지만, 그것은 대신에, PVD 프로세스 유사 스퍼터링과 같은 임의의 다른 프로세스에 의해 또는 CVD 또는 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)를 통해 또한 적용될 수 있다.
선택적으로 층들 3) 및/또는 5) 및/또는 8) 및/또는 11)과 결합된 층들 4), 5a), 6), 7), 9) 및 10)은 광학적-활성 층 시스템으로서 간주되어야 한다. 거기서, 층들 9) 및 10)은 반사-강화 "교번 층 시스템"으로서 친숙한 방식으로 작용한다. 이들 층 모두는 또한 반복적으로 사용될 수 있으며, 여기서 HI 층은 항상 LI 층을 뒤따른다. 바람직하게는, 반사-강화 교번 층 시스템은, - 애플리케이션에 의존하여 - 반사가 그의 방출 파장들에서 LED들 또는 레이저들의 경우에 특히 높고, 또는 특히 높은 솔라 반사가 솔라 미러들의 경우에 달성될 수 있도록 설계되고 최적화된다. 이는 당업자에게 알려진 광학 계산들의 도움으로 달성될 수 있다.
반사 층 아래의 층들은 이들이 고도로 투명할 필요가 없다는 것을 고려하여 선택될 수 있다. 반사체 층 위의 층은 상이한데 - 이들은 바람직하게는, 고도로 투명하다. 이를 고려하여, 양호한 투명도 이외에도, 아화학량론 층이 위에 놓인 층들에 대한 양호한 접착을 보장하므로, 보다 바람직하게는 아화학량론인, 층 7)에 대한 산화물 층을 선택하는 것이 바람직하다.
바람직한 물질들로 설명된 물질들로 각각 구성된 층들 4), 5a), 5b), 6), 7), 9) 및 10)로 구성된 층 시스템뿐만 아니라, 층들 3) 및 8)을 부가적으로 갖는 층 시스템은 98%의 총 반사를 보여주며, 여기서 반사는 470nm 및 그 이상에서 시작하는 파장들에 대해 증가하는 파장들로, 거의 변하지 않고 완전히 연속적으로 진행되었다(도 2 참조).
양극처리된 알루미늄이 기재로 사용될 때, 양극산화 프로세스로부터의 잔류 화학물질들과 같은 기재로부터의 원자들이 층들 4) 및 잠재적으로 3)의 확산 배리어를 통과할 수 없으므로, 층들 4) 및 5a)의 결합, 바람직하게는 층 5b)와의 결합을 통해 내한성이 향상된다. 이러한 이동은 반사 특성들의 급속한 저하와 연관되었을 고-순도 금속 반사체 층의 오염을 초래할 것이다. 본 발명에 따른 층 결합에 의해, 반사체 층으로부터 기재로의 금속 원자들의 확산(이는 반사체 층이 더 이상 광학적으로 밀집되게 하지 않을 것임)이 또한 방지된다. 후자는 마찬가지로, 반사 특성들의 급속한 저하와 연관될 것이다.
본 발명에 따른 표면 반사체의 바람직한 실시예에 따라, 층 4) 또는 3)으로 시작하는 층 시퀀스는 롤-클래드 알루미늄 기재에 적용되며, 롤-클래딩은, 전기화학적으로 연마되고,이어서 양극 처리되고 수욕에서 열 압축에 의해 밀봉된 적어도 99.5%, 보다 바람직하게는, 적어도 99.8% 또는 심지어 99.9%의 알루미늄 함량을 갖는 고-순도 알루미늄으로 구성된다.
이 기재는, 표면이 최소 불순물들을 갖는 알루미늄으로 구성되더라도, 알루미늄 코어의 합금에 의해 기계적 특성들이 결정된다는 점에서 유리하다. 따라서, 예를 들어, 솔라 미러들의 경우에, 미러가 매우 단단하여 미러의 포커스는 바람 하중이 있더라도 크게 변하지 않게 된다는 것이 중요하다. 가능한 한 단단히 냉각 엘리먼트에 이들을 접합할 수 있도록 하기 위해, 예를 들어, LED 칩들을 갖는 특히 단단한 기재가 또한 요구된다. 대조적으로, 고-순도 알루미늄은 매우 부드럽고 요구되는 기계적 특성들을 대부분 충족시키지 못한다.
한편, 고-순도 알루미늄은, 전기화학 연마 동안 불순물 사이트들에서 어떠한 피팅 부식도 일어나지 않고, 결과적으로, 의도된 애플리케이션 목적에 중요한 확산 반사율의 최소 비율로 극도로 스무스한 표면을 발생시킨다는 이점을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 이 시트 기재의 표면이 연속적인 습식-화학물질 프로세스로 처리되며, 기재는 다양한 욕들을 통과한다: 먼저, 시트 기재가, 롤링 프로세스로부터의 표면 불순물들이 제거되는 세정 욕을 통과한다. 그런 다음, 스트립은, 이것이 전해 연마되는 욕을 통과한다. 그런 다음, 이것은, 알루미늄 산화물 층이 애노딕 산화를 통해 표면 상에 형성되는 욕을 통과한다. 후속하는 수 욕(water bath)에서, 알루미늄 산화물 층의 기공들이 열 압축을 통해 폐쇄되어, 진공 프로세스에 의해 코팅될 수 있는 매끄러운, 강성 표면을 형성한다. 이들 층들은 ELOXAL 층들 또는 ANOX 층들로 지칭된다.
본 발명에 따른 층 시스템은 바람직하게는, 연속적인 진공 코일 (시트) 코팅 프로세스 (에어-투-에어(air-to-air) 프로세스)에 적용된다.
공기 및 기재 표면 상의 다른 불순물들에 노출된 모든 각각의 기술적 표면 상에 형성되는 수막을 제거하기 위해서 제 1 층 4) 또는 3)을 제공하기 이전에 플라즈마 정화 단계에 의해 기재를 전처리하는 것이 특히 바람직하다. 아르곤, 아르곤/수소 혼합물 또는 아르곤/산소 혼합물을 사용하는 소위 글로우 방전에 의해 이를 실행하는 것이 특히 바람직하다. 이는, 층 4)가 층 시스템의 충분한 부착을 달성하도록 기재 표면에 결합될 수 있을 것을 보장한다.
PVD, CVD뿐만 아니라 PECVD 프로세스들은 층 시스템을 증착시키는데 사용될 수 있다. 증착 프로세스들, 이를테면, 스퍼터링, 열적 증발 또는 전자 빔 증발(반응성뿐만 아니라 비반응성)이 특히 바람직하게 적용된다.
층 3)은, 확산 배리어로서 특히 적합하도록 기재에 대한 양호한 접착력을 획득하기 위해, 그리고 가능한 한 고밀도 층을 획득하기 위해서 바람직하게는 반응성 스퍼터링된다.
특히, 부착 및 배리어 층 4)을 스퍼터링에 의해 기재 상에 적용하는 것이 특히 바람직하다. TiOx 또는 TiOxNy의 경우, 층은 산소 또는 질소의 추가에 의한 반응성 스퍼터링에 의해 적용된다. 바람직하게는, 티타늄 타겟이 사용되고, 특히 바람직하게는 및 TiOx 타겟이 사용된다.
온도 테스트는, TiOx가 바람직한 확산 배리어를 형성하고, TiOxNy는, 양극처리된 알루미늄 기재 상에, 특히 효과적이고 따라서 바람직한 확산 배리어를 형성한다는 것을 보여준다.
금속 층들은 금속 표면을 갖는 기재들에 대해 특히 바람직하다.
층 5a)(시드 층 1)의 경우, 전해 시리즈에서, 반사체 층이 형성되는 재료의 표준 전극 전위에 대한 차이가 가능한 한 작은 재료가 선택되는 것이 바람직하다. 이는, 표면 미러의 유효한 내부식성을 위해 중요하다. 이를 고려하여, 반사체 층이 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 경우, 주로 티타늄, 크롬 또는 니켈 또는 니켈 합금이 층 5a)에 대해 고려된다. 반사체 층이 크롬으로 이루어진 경우, 예컨대, 알루미늄, 티타늄 또는 몰리브덴이 선택될 수 있고, 구리로 이루어진 경우, 예컨대, 철, 몰리브덴 또는 은이 선택될 수 있다. 몰리브덴으로 이루어진 반사체 층의 경우, 니켈 또는 니켈 합금, 크롬 또는 철이 층 5a)를 위한 재료로서 선택될 수 있다. 은으로 이루어진 경우, 주로 구리, NiV 또는 백금은 층 5a)를 위해 사용될 것이다. 추가로, 층들 양자 모두의 원자들이 층 5a)와 반사체 층 6) 사이의 인터페이스에서 확산될 수 있도록 반사체 층의 재료를 이용하여 합금을 형성할 수 있도록 재료가 선택된다면 유리하다. 이는, 유효 층 부착을 보증하는 것과, 나중에, 온도에 노출될 경우 반사체 층의 응집을 방지하는 것이 중요하다.
이러한 합금들은 온도에 노출될 경우 양호한 산화 내성 및 우수한 내부식성을 가지기 때문에 니켈 합금의 사용이 특히 바람직하다. 마그네트론 스퍼터링 동안 높은 증착 속도를 달성하기 위해서 비강자성인 그러한 Ni 합금들을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 순수 니켈은 강자성이며 마그네트론-스퍼터링 유닛들의 자기장들을 파괴하므로, 매우 낮은 스퍼터링 레이트들만이 달성될 수 있고 스퍼터링 프로세스는 경제적으로 비효율적이게 된다. 타겟팅된 합금화를 통해, 니켈의 강자성이 억제될 수 있다. 예컨대, 다음 니켈 합금들은 비강자성이므로 마그네트론 스퍼터링의 경우 바람직하게는 NiCr 80:20%, NiV 93:7%, 및 NiAl 90:10%(각각, 중량 백분율(percentages by weight) 단위임)이 적절하다. NiV가 특히 바람직하게 사용된다.
온도 테스트들은, NiV가 우수한 확산 배리어이며, 니켈이 은과 합금들을 쉽게 형성한다는 사실에 기인하여 은이 NiV에 매우 잘 부착되기 때문에, NiV가 또한 은의 이송을 탁월하게 방지한다는 것을 나타냈다. 내부식성이 또한 탁월하다.
또한, 바람직하게는, 얇은 구리 층(4 - 10 ㎚)이 은으로 구성된 반사체 층 6)에 대한 시드 층으로서 적절한데, 그 이유는 구리가 은과 합금들을 쉽게 형성하며, 은의 표준 전극 전위에 대한 차이가 특히 적기 때문이다. 10 ㎚를 초과하는 두꺼운 구리 층들은 적절하지 않은데, 그 이유는 구리가 온도의 영향 하에서 은으로 확산되며, 따라서 은 층의 반사를 감소시키기 때문이다.
바람직하게는, 고순도 알루미늄 층, 그리고 특히 바람직하게는, 고순도 은 층이 반사체 층 6)으로서 사용되는데, 그 이유는 이들 재료들이 관련된 파장 범위에서 특히 높은 내재적 반사를 이미 갖고 있기 때문이다(전반사: 알루미늄 TR = 90%; 은 TR = 95%).
이들 재료들은 바람직하게는 전자 빔 증발에 의하여 증착되는데, 그 이유는 이 프로세스가 높은 증착 속도들을 보장하고, 이는 프로세스를 특히 경제적으로 효율적이게 만들며, 다른 한편으로, 층이 훨씬 더 적은 양들의 잔류 가스에 의해 오염되는 것을 야기하는 스퍼터링과 비교할 때 훨씬 더 낮은 압력(스퍼터링을 위한 압력이 1E-3 내지 6E-3 mbar에 있는 반면에, 1E-6 내지 1E-4mbar임)에서 재료가 증착될 수 있기 때문이다.
그러나, 기상 증착된 층들은, 입자들이 단지 최소한의 운동 에너지들(10eV 미만)로 기재에 충돌하여서, 이들 층들이 대부분 제대로 부착되지 않는다는 단점을 갖는다. 이 단점을 보상하기 위해, 층 5a) 상에서 금속, 바람직하게는 반사체 층 6)이 구성되는 것과 동일한 금속으로 구성된 "시드 층 2"(층(5b))를 스퍼터링하는 것이 특히 바람직하다. 스퍼터링 동안에, 입자들은 실질적으로 더 높은 운동 에너지(50 - 500eV)를 가지며, 따라서 "시드 층 1"(층(5a))에 의해 제공되는 응축핵 상에 상당히 더 잘 부착된다. 이후, 기상 증착된 재료는 이 스퍼터링된 층 상에서 훨씬 더 잘 성장한다.
반사체 층 6)이 알루미늄으로 구성되는 특정 경우에, 스퍼터링된 알루미늄이 "시드 층 1"로서 사용될 수 있다. 기상 증착된 알루미늄 반사체 층 6)이 그 상에 특히 제대로 부착되며, 따라서 제 2 "시드 층"은 생략될 수 있다.
다른 한편으로, 완전히 스퍼터링에 의하여 반사체 층 6)을 증착시키는 것이 의도되면, 층 5b)는 생략될 수 있다.
층 7)이 또한, 바람직하게는 스퍼터링에 의하여 증착되는데, 그 이유는 반사체 층의 높은 반사를 크게 감소시키는 것을 회피하기 위하여, 이 층의 두께가 매우 정확하게 충족되어야 하기 때문이다. 이 요건은 스퍼터링에 의해 특히 제대로 충족될 수 있는데, 그 이유는 이 경우 증착 속도가, 적용되는 전력을 통해 정확하게 조절될 수 있기 때문이다.
금속성 재료가 층 7)에 대해 사용되어야 한다면, 층 두께의 정확한 제어는 특히 중요한데, 그 이유는 반사체 층의 반사를 크게 감소시키기 위해 단지 수 ㎚가 충분하기 때문이다. 그러므로, 전술된 재료들 가운데 아화학양론 산화물 또는 혼합 산화물의 사용이 바람직하다. 이점은, 산화에 기인하여 금속들이 부분적으로 투명하게 되며, 그 결과 심지어 더 큰 층 두께들의 경우에도 반사체 층의 반사가 덜 감소된다는 점이다. 이에 반해, 아화학양론 산화물들의 사용은 접착제 층으로서 층 7의 기능성에 영향을 끼칠 것인데, 그 이유는 모든 금속성 화합물들이 포화될 것이고, 따라서 층이 반사체 층에 불량하게 부착되며, 그에 따라 응집을 방지하고 위에 놓인 층들로의 점착을 촉진시키는 기능들을 손상시킬 것이기 때문이다.
이들 아화학양론 층들을 증착시키기 위해, 스퍼터링 챔버의 산소 함량을 모니터링하는 동안에 바람직하게는 반응성 스퍼터링 기술이 적용된다. 산화도를 정확하게 제어할 수 있기 위해, 산소 흐름을 제어하기 위한 플라즈마 모니터 또는 람다 센서를 사용하여 층의 산소 함량을 정확하게 조정할 수 있는 것이 특히 바람직하다. 추가적으로, 반응적으로 공급되는 산소의 정확한 미터링이 중요한데, 그 이유는 밑에 있는 금속성 반사체 층들의 산화가 과잉 공급의 경우에 발생할 수 있고, 이는 그것의 반사의 감소를 야기할 수 있기 때문이다.
층 8)은 확산 배리어로서의 역할을 한다. 반사체 층 아래에 위치되는 확산 배리어 층들에 비해, 이 층은 매우 투명해야 한다. 따라서, 바람직하게는 유전체 재료들이 사용된다. 이들은, 확산 배리어로서의 자신들의 기능을 만족시킬 수 있기 위하여 충분히 조밀하게 증착되어야 한다. 그러므로, 바람직하게는, 이들 층들은 중주파 스퍼터링 또는 반응성 펄스형 DC 스퍼터링에 의하여 반응적으로 증착된다. 이들 프로세스들은 조밀한 유전체 재료들을 증착시키기에 특히 적합하다. 세라믹 타겟들을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
층들 9) 및 10)이, 반사-개선 층 시스템으로서의 자신들의 광학적 기능을 만족시킬 수 있기 위하여 비교적 두꺼워야 하므로, 바람직하게는 이 층들 9) 및 10)은 전자 빔 증발에 의하여 증착되어야 하는데, 그 이유는 이 프로세스가 높은 증착 속도 및 그에 따른 비용 효율적인 증착을 보장하기 때문이다.
그러나, 사용되는 재료들에 따라, 층들 9) 및 10) 양자 모두를 다른 방법에 의하여 증착시키는 것이 유리할 수 있다. 또한, 적용가능하다면, 층들 9) 및 10)을 증착시키기 위해 상이한 방법들이 조합될 수 있다. 예컨대, 전자 빔 증발에 의하여 적용되는 층 9)(예컨대, SiOx 층인데, 그 이유는 SiOx이 스퍼터링하기가 어렵기 때문임)와 스퍼터링된 층 10)의 조합이 유리할 수 있다.
층 11)은 층 10) 및 가능한 한 조밀한 층으로의 양호한 부착을 획득하기 위해 바람직하게 스퍼터링되고, 이는 그에 의해 확산 배리어로서 특히 잘 기능한다. 이 층이 마멸에 대해 더 보호하여야 하는 경우, 스퍼터링이 또한 선호되는데, 그 이유는 특히 단단한 층들이 이 방법을 이용하여 생성될 수 있기 때문이다. 그러나, 보호 층 11)은 또한 래커(특히 바람직하게는 불소중합체) 또는 졸-겔 층(3차원 산화 네트워크, 특히 규산질 네트워크를 가짐)일 수 있다.
도 1은 더 상세히 설명되는 컴포넌트들을 갖는다.
도 2는 바람직한 물질들로 설명된 물질들로 각각 구성된 층들 4), 5a), 5b), 6), 7), 9) 및 10)로 구성된 층 시스템뿐만 아니라, 층들 3) 및 8)을 부가적으로 갖는 층 시스템은 98%의 총 반사를 보여주며, 여기서 반사는 470nm 및 그 이상에서 시작하는 파장들에 대해 증가하는 파장들로, 거의 변하지 않고 완전히 연속적으로 진행되었다.
도 3은, 층 시스템은 98 % 초과의 총 반사율을 갖는다.
도 4는, 층 시스템은 ASTM 891-87에 따라 95% 초과의 솔라 반사율, 이에 따라, 오직 약 92%의 솔라 반사율을 갖는, 반사 알루미늄 층을 갖는 솔라 미러보다 현저하게 더 높은 반사율을 갖는다.
도 5는, 층 시스템은 ASTM 891-87에 따른 92% 초과의 솔라 반사율 및 DIN 5036-3(개구의 1°)에 따른 6% 미만의 확산 반사율의 비율을 갖는다.
본 발명은 특정 예들에 기초하여 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
예 1
MB의 표면 미러 ― 알루미늄 기재 상의 LED들에 대한 COB
H18 또는 H19의 경도를 갖는 알루미늄 합금 코어를 갖는 롤-클래드 알루미늄 및 한 사이드가 99.9%가 순수 알루미늄인 롤-클래딩은 기재로서 사용된다. 클래딩의 두께는 대략 코어의 두께의 10%이다. 바람직하게는, 0.7과 1.0 mm 간의, 특히 바람직하게는 0.7 mm의 두께를 갖는 알루미늄 시트가 사용된다. 폭은 최대 1600 mm일 수 있고, 1250 mm의 폭은 특히 바람직하다.
이 시트 기재의 표면은 연속적인 습식 화학적 프로세스에서 처리되고, 여기서, 기재는 다양한 욕들을 통과한다: 먼저, 시트 기재는 롤링 프로세스로부터의 표면 불순물들이 제거된 세정 욕을 통과한다. 그 다음, 시트는 전해 연마된 욕을 통과한다. 그 다음, 그것은 알루미늄 산화물 층(층 2)이 애노딕 산화에 의해 표면 상에 형성된 욕을 통과한다. 후속적인 수욕에서, 알루미늄 산화물 층의 기공들은 진공 프로세스에 의해 코팅될 수 있는 매끄러운 안정적인 표면이 형성되게 하는 열 압축을 통해 폐쇄된다.
층 2)의 제 1 변형
바람직한 실시예에서, 400 및 900 nm 간의 두께를 갖는 알루미늄 산화물 층 2)가 적용된다. 애플리케이션들에 조명하기 위해 보통 사용되는 1000 및 2000 nm 간의 두께와 비교하여, 이 두께는 표면 반사체의 표면이 기계적 손상에 대해 적절히 보호되며, 또한 습식 화학적 프로세스로부터의 낮은 잔여량의 화학물질 및 물을 포함한다는 이점을 제공하고, 따라서, 진공 프로세스에 의한 후속적인 코팅 동안의 압력 문제들이 발생하지 않으며, 이후에, 온도의 영향 하에 알루미늄 산화물 층으로부터 상부 층 시스템으로 더 적은 불순물들이 확산될 수 있다.
층 2)의 제 2 변형 1b
다른 바람직한 실시예에서, 단지 20-80 nm의 두께를 갖는 알루미늄 산화물 층 2)가 적용된다. 이 층 두께는 여전히 알루미늄 표면의 양호한 보호 및 진공 프로세스들에 의한 양호한 코팅성을 보장하기에 충분하다. 이 실시예는 기계적 손상에 대해 아주 높은 보호를 제공하지는 않지만, 그것은 알루미늄 산화물 층이 더 작은 볼륨으로 인해 훨씬 더 작은 잔여량의 화학물질 및 물을 포함한다는 이점을 제공하고, 이는 온도의 영향 하에 오버라잉 층 시스템으로 확산될 수 있으며, 따라서, 층 시스템의 반사성을 감소시킬 수 있다. TEM 연구는 또한, 심지어 기재와 반사체 층 간에 배열된 매우 양호한 확산 배리어 층들을 사용하더라도, 알루미늄 산화물 층으로의 반사체 층의 원자들의 확산이 고온(> 80℃)에 장시간 노출(10,000 시간 초과) 이후 발생할 수 있음을 논증하였다. 양극산화 층의 기공들은 시간이 지남에 따라 반사체 층으로부터의 원자들로 채워진다는 것이 관측되었다. 마침내 모든 기공들이 채워지면, 이 프로세스는 중단된다. 반사체 층이 처음에 양극산화 층보다 적어도 두 배 두꺼운 경우, 나머지 반사체 층의 두께는 광학적으로 조밀하기에 충분하며, 따라서, 반사의 상당한 손실은 나타나지 않는다는 것이 관측되었다.
그 다음, 이 방식으로 전처리된 기재는 에어-투-에어 PVD 시트 코팅 시스템(코일 코팅 시스템)에 의해 코팅된다.
시트가 진공 로크들을 통해 진공에 진입한 이후에, 기재 표면은 플라즈마 프로세스에 의해 세척된다. 그 다음, 시트는 층 시스템의 개별 층들이 다양한 전술된 PVD 프로세스들에 의해 증착되는 다양한 코팅 스테이션들을 통과한다. 개별 층들의 층 두께들은 이 프로세스들에서 엘립소미트리를 통해 측정 및 조절된다. 코팅 프로세스의 종료에서의 전체 층 시스템의 광학 특징들은 분광계들에 의해 측정된다.
구체적으로, 다음 층 시스템은 다음 시퀀스로 증착된다.
코팅 스테이션 1
층 4)는 TiNxOy로 이루어지며, 3-50 nm의 층 두께를 갖는 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다.
코팅 스테이션 2
층 5a)(시드 층 1)는 NiV 93:7 중량 퍼센트로 이루어지며, 2 내지 40 nm의 층 두께를 갖는 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다.
코팅 스테이션 3
층 5b)(시드 층 2)는 은으로 구성되고, 2 - 20 nm의 층 두께로 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착된다.
코팅 스테이션 4
층 6)은 고-순도 은(99.99%)으로 구성되고, 전자 빔 증발에 의해 증착된다. 층 두께는 80 내지 180 nm이다.
코팅 스테이션 5
층 7)은 아화학양론 CrOx 또는 TiOx로 구성되고, 스퍼터링에 의해 증착된다. 층 두께는 2 내지 10 nm이다.
코팅 스테이션 6
층 9)는 SiOx로 구성되고, 전자 빔 증발에 의해 증착된다. 층 두께는 60 nm이다.
코팅 스테이션 7
층 10)은 TiOx로 구성되고, 전자 빔 증발에 의해 증착된다. 층 두께는 50 nm이다.
추가적인 변형들
본 발명의 모든 다른 실시예들과 조합될 수 있는 특정 변형에서, Al2O3 또는 TiOx로 구성된 확산 배리어 층(8)이 층(7)과 (9) 사이에 배열된다. 그에 의해, 층 시스템의 내한성이 더 증가될 수 있다. 이러한 변형은 특히, 층 2)의 제 1 변형과 조합하여 적절하다.
예 1의 특정 층 시스템들은 다음의 표들에서 기재되고, 그러한 표들에서, 특히 바람직한 두께 범위들이 몇몇 경우들에서 특정된다.
번호 예 1a 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 고 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 저 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 광학적으로 활성인 고-순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 제조된 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 은 및 확산 배리어를 위한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400 - 900 nm
1b 고-순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400 - 900 nm
12 선택적인 절연 층
이러한 층 시스템은 98 % 초과의 총 반사율을 갖는다(도 3 참조). 내한성은 매우 양호하다. 3000 시간 초과 동안 150℃의 온도에서, 전반사의 감소는 2% 이하이다.
이러한 층 시스템의 내부식성이 또한 매우 양호하다. 10% K2S 용액에서, 반사는 48 시간 후에 2% 미만 감소되었던 한편, NiV 층을 갖지 않은 층 시스템은 1 시간 후에 이미 완전히 파괴되었다. 10% 황산에서도, 반사는 100 시간의 주기에 걸쳐 2% 미만 감소되었던 한편, NiV 층을 갖지 않은 층 시스템은 24 시간 후에 이미 2% 초과의 총 반사율의 감소를 나타내었다.
1000 시간 초과 동안 85℃, 85% 상대 습도에서의 기후 테스트에서, 조명을 위한 표준 제품의 경우에, 전반사는 1% 미만 감소되었던 한편, 총 반사율은 4% 초과 감소되었다.
예 1a'
예 1a에 대한 대안으로서, TiOx 대신에 ZrOx가 층 10에 대해 사용될 수 있다. 그에 의해, 내부식성의 추가적인 개선이 달성된다. 또한, 이러한 경우에, 전반사는 98% 초과의 값을 갖는다.
번호 예 1a' 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 고 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 ZrOx 58 nm
9 저 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 광학적으로 활성인 고-순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 제조된 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 은 및 확산 배리어를 위한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400 - 900 nm
1b 고-순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400 - 900 nm
12 선택적인 절연 층
대안적 예 1b의 층 시스템은 아래의 표에 기재된다. 이 예는 부가적인 확산 배리어(층 8)로서 Al2O3를 사용한다:
번호 예 1b 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 40 - 55 nm
8 확산 배리어 Al2O3 5 - 25 nm
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400 - 900 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400 - 900 nm
12 선택적 절연 층
예 1b'
예 1b에 대한 대안적 예의 층 시스템은 아래의 표에 기재된다. 이 예는 확산 배리어(층 8)로서 TiOx를 사용한다:
번호 예 1b' 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 40 -55 nm
8 확산 배리어 TiOx 5 - 25 nm
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400 - 900 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400 - 900 nm
12 선택적 절연 층
층 시스템 1b 또는 1b'는 98% 초과의 전반사를 갖는다(도 3 참조). 온도 안정성이 또한 매우 양호하다. 3000 시간 초과 동안 150℃의 온도에서의 저장의 경우, 전반사의 감소는 2% 또는 그 미만이다.
예 1c
다른 예 1c의 층 시스템은 아래의 표에 기재된다. 이 경우, 40 - 80 nm의 얇은 양극산화 층("플래쉬 양극산화됨")만이 적용되었다:
번호 예 1c 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 40 - 80 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 40 - 70 nm
12 선택적 절연 층
개선된 온도 안정성은 예 1a에서보다는 예 1c에서 관찰되었지만(3000 시간 초과 동안 150℃의 온도에서의 저장의 경우, 전반사의 최대 감소는 1%였음), 약간 더 낮은 내부식성이 관찰되었다. 이 층 시스템은 또한 98% 초과의 전반사를 갖는다(도 3 참조).
예 1d
대안으로서, 반사체 층은 또한, 스테인리스 강 층과 TiOx 층 간에 매립될 수 있다. 예 1d의 층 시스템은 아래의 표에 기재된다:
번호 예 1d 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 TiOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" 스테인리스 강 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400 - 900 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7 - 1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400 - 900 nm
12 선택적 절연 층
이 층 시스템은 98% 초과의 전반사를 갖는다.
예 1e
표면 상의 LED들을 위한 접착제 시스템의 부착을 추가로 개선하고 층 시스템 상의 접착제 컴포넌트들의 부식 작용을 감소시키기 위해, 층 시스템 상의 추가의 커버 층(11)을 스퍼터링하는 것이 유리한 것으로 증명되었다.
이와 관련하여, SiOx, ZrOx 또는 ZAO를 사용하는 것이 특히 바람직하며, SiOx가 특히 바람직하다.
예 1e의 층 시스템이 이하의 표에 기재된다:
번호 예 1e 재료 층 두께
11 보호 층 SiOx 5-10 nm
10 높은 굴절률 n = 1. 8 - 3. 2를 갖는 HI 층 TiOx 45 nm
9 낮은 굴절률 n = 1. 3 - 1. 8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2-10 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90-200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진
스퍼터링된 층		 Ag 2-20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2-40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10-30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 400-900 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99. 9% 0.05-0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.7-1.0 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 400-900 nm
12 선택적인 절연 층
예 2
구리 기재 위의 MB-COB에 대한 표면 미러
매우 높은 전력으로 동작되는 LED 칩들의 경우, 발열(developing heat)을 효과적으로 소멸시키기 위해서는 매우 높은 열적 전도도를 갖는 기재가 요구된다. 이 경우, 구리 위에 층 시스템을 증착시키는 것이 유리하다. 이를 달성하기 위해, 예컨대, 340W/mK 초과의 열적 전도도를 갖는 구리 DHP 또는 DLP, 또는 바람직하게는 특히 높은 열적 전도도(>390W/mK)를 갖는 OF 구리, 그리고 특히 바람직하게는 더 양호한 열 내성을 갖는 은(0.03%)으로 합금된 OF 구리가 사용될 수 있다.
마찬가지로, 스트립/시트 형태의 구리는 PVD 시트(코일) 코팅 시스템을 사용하여 코팅된다. 구리 표면들이 롤링 프로세스로부터 표면 상에 약간의 오일 잔류물들을 여전히 가질 수 있기 때문에, 이 케이스에서 구리표면들은 광택처리될(glowed) 뿐만아니라 플라즈마 에칭될 필요가 있다. 알루미늄 기재의 케이스에서와 같이, 시트는 코팅 동안 다양한 코팅 스테이션들을 통과하지만; 이 케이스에서, 층 4는 금속층으로 이루어져 있다. 크롬을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 구리 기재들에 대한 특히 바람직한 층 시스템이 후속된다.
번호 예 2 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1. 8 - 3. 2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1. 3 - 1. 8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2-10 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90-200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진
스퍼터링된 층		 Ag 2-20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2-40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 Cr 10-30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨)
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드
1a 기재
 OF 구리 0.03% Ag 0.2-1. 4 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3
12 선택적인 절연 층
이 층 시스템은 97%를 초과하는 전반사를 갖는다.
예 3a
스퍼터링된 보호층을 갖는 솔라 반사체
솔라 반사체들로서 사용되는 표면 미러들의 경우, 가능한 한 솔라 방사를 집중시킬 수 있게 하기 위해, 즉 확산 반사율의 비율이 가능한 한 작아야 한다는 점에서 직접 반사의 부분은 매우 중요하다. 이 케이스에서, 바람직하게는, 특히 매끄러운 표면을 갖는 압연 클래드 알루미늄이 사용된다(Ra < 0.1㎛).
층 시스템은, 특히 바람직하게는, 마멸 및 부식에 대해 이 시스템을 보호하기 위해 반응성 스퍼터링된 ZrOx로 구성된 보호층(11)을 추가로 갖는다.
예 3a의 층 시스템이 이하의 표에 기재된다:
번호 예 3a 재료 층 두께
11 보호 층 ZrOx 5-20 nm
10 높은 굴절률 n = 1. 8 - 3. 2를 갖는 HI 층 TiOx 30-45 nm
9 낮은 굴절률 n = 1. 3 - 1. 8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2-10 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90-200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진
스퍼터링된 층		 Ag 2-20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2-40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10-30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700-1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99. 9% 0.05-0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3-0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적인 절연 층
이 층 시스템은, ASTM 891-87에 따라 95% 초과의 솔라 반사율, 이에 따라, 오직 약 92%의 솔라 반사율을 갖는, 반사 알루미늄 층을 갖는 솔라 미러보다 현저하게 더 높은 반사율을 갖는다(도 4 참조). DIN 5036-3 (애퍼처의 1°)에 따라 6% 이하의 확산 반사율의 비율로 인해, 이 표면 미러는 솔라 반사체로서 특히 적합하다. 이 온도 안정성은 매우 양호하다. 1000시간 초과 동안 250℃의 온도에서의 저장의 케이스에서, 반사율은 2% 또는 그 미만만큼 감소한다.
예 3b
졸-겔 보호 층을 갖는 솔라 반사체
층 시스템은, 추가로 보호 층(11)을 갖고, 특히 바람직하게, 졸-겔을 사용하여 증착된 SiOx로 구성되어 마멸 및 부식에 대해 시스템을 특히 잘 보호한다.
예 3b의 층 시스템이 이하의 표에 기재된다:
번호 예 3b 재료 층 두께
11 보호 층 졸-겔 SiOx 2-3㎛
10 고굴절률(n=1.8-3.2)을 갖는 HI 층 TiOx 50nm
9 저굴절률(n=1.3-1.8)을 갖는 LI 층 SiOx 60nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2-10nm
6 광학적으로 활성인, 고-순도 재료 반사체 층 Ag 90-200nm
5b "시드 층(2)", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2-30nm
5a "시드 층(1)" NiV 93:7% 2-40nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10-30nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700-1200nm
1b 고-순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05-0.3mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3-0.5mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700-1200nm
12 선택적 절연 층
이러한 층 시스템은 ASTM 891-87에 따른 92% 초과의 솔라 반사율 및 DIN 5036-3(개구의 1°)에 따른 6% 미만의 확산 반사율의 비율을 갖는다(도 5 참조). 온도 안정성은 매우 양호하다. 1000시간 초과 동안 250℃의 온도에서의 저장의 경우, 전반사의 감소는 1% 또는 그 미만이다.
예 3c
래커 보호 층을 갖는 솔라 반사체
층 시스템은, 오염 및 부식에 대해서 시스템을 특히 잘 보호하기 위해, 특히 바람직하게, 래커 및, 더욱 더 바람직하게, 불소중합체로 만들어진 보호 층(11)을 더 갖는다.
예 3c의 층 시스템은 이하의 표에 기재된다:
번호 예 3c 재료 층 두께
11 보호 층 불소중합체 0.5-8㎛
10 고굴절률(n=1.8-3.2)을 갖는 HI 층 TiOx 50nm
9 저굴절률(n=1.3-1.8)을 갖는 LI 층 SiOx 60nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2-10nm
6 광학적으로 활성인, 고-순도 재료 반사체 층 Ag 90-200nm
5b "시드 층(2)", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2-30nm
5a "시드 층(1)" NiV 93:7% 2-40nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는 TiOxNy 10-30nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700-1200nm
1b 고-순도알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05-0.3mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3-0.5mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700-1200nm
12 선택적 절연 층
이러한 층 시스템은 ASTM 891-87에 따른 91% 초과의 솔라 반구 반사율을 갖는다.
예 3d
온실들에서의 사용을 위한 솔라 반사체
특정 적용들에서, 솔라 미러들이 모래 폭풍들에 대해 더 잘 보호되는 온실들에 솔라 미러들을 설치하는 것이 유익하다. 그러나, 온실들에서 솔라 미러들은, 외부에 위치된 미러들에 비해, 더 높은 온도들(최대 90℃)을, 그리고 종종, 더 높은 습도(최대 90% 상대 습도)를 견뎌야 한다. 이러한 적용들에서, 특히, 이하의 층 시스템들이 특히 내성이 있다는 것이 증명되었다:
번호 예 3d-1 재료 층 두께
11 보호 층
10 고굴절률(n=1.8-3.2)을 갖는 HI 층 TiOx 50nm
9 저굴절률(n=1.3-1.8)을 갖는 LI 층 SiOx 60nm
8 확산 배리어 TiOx 2-25nm
7 응집 보호 층 CrOx 2-10nm
6 광학적으로 활성인, 고-순도 재료 반사체 층 Ag 90-200nm
5b "시드 층(2)", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2-30nm
5a "시드 층(1)" NiV 93:7% 2-40nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOxNy 10-30nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700-1200nm
1b 고-순도알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05-0.3mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3-0.5mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700-1200nm
12 선택적 절연 층
이러한 층 시스템은 DIN 5036-3에 따른 98% 초과의 전반사 및 ASTM 891-87에 따른 94% 초과의 솔라 반사율을 갖는다. 1000시간 초과 동안 "댐프 히트 시험"(85% 습도에서 85℃)에서, DIN 5036-3에 따른 전반사 및 ASTM 891-87에 따른 솔라 반사율 양자 모두는 1% 또는 그 미만만큼 감소되었다.
번호 예 3d-2 재료 층 두께
11 보호 층
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 50 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 50-60 nm
8 확산 배리어
7 응집 보호 층 TiOx 5 - 25 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 30 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700 - 1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3 - 0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적인 절연 층
이러한 층 시스템은, DIN 5036-3에 따라 98% 초과의 전반사를 그리고 ASTM 891-87에 따라 94% 초과의 솔라 반사율을 갖는다.
1000시간 초과 동안의 "댐프-히트 시험"(85% 습도에서 85℃)에서, DIN 5036-3에 따른 전반사 및 ASTM 891-87에 따른 솔라 반사 양자 모두는 1% 이하만큼 감소된다.
번호 예 3d-3 재료 층 두께
11 보호 층
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 SiNx 60 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 30 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700 - 1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3 - 0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적인 절연 층
1%의 알루미늄 함량(중량 퍼센트)을 갖는 실리콘 타겟을 사용하는 반응성 스퍼터링 프로세스에 의해 실리콘 질화물 층(10)을 적용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 케이스에서는 반응성 가스로서 질소가 도입된다.
이러한 층 시스템은, DIN 5036-3에 따라 98% 초과의 전반사를 그리고 ASTM 891-87에 따라 94% 초과의 솔라 반사율을 갖는다.
1000시간 초과 동안의 "댐프-히트 시험"(85% 습도에서 85℃)에서, DIN 5036-3에 따른 전반사 및 ASTM 891-87에 따른 솔라 반사율 양자 모두는 1% 이하만큼 감소된다.
번호 예 3d-4 재료 층 두께
11 보호 층
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 ZAO 62 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 광학적으로 활성인, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 만들어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 30 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 은 및 확산 배리어에 대한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700 - 1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3 - 0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드 (선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적인 절연 층
여기서, 바람직하게는, ZAO 층(10)(아연 알루미늄 산화물)은 스퍼터링 프로세스에 의해 적용된다. 알루미늄 함량은 특히 바람직하게는 2%(중량 퍼센트)이다.
이러한 층 시스템은, DIN 5036-3에 따라 98% 초과의 전반사를 그리고 ASTM 891-87에 따라 94% 초과의 솔라 반사율을 갖는다.
1000시간 초과 동안의 "댐프-히트 시험"(85% 습도에서 85℃)에서, DIN 5036-3에 따른 전반사 및 ASTM 891-87에 따른 솔라 반사율 양자 모두는 1% 이하만큼 감소한다.
번호 예 3d-5 재료 층 두께
11 보호 층
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 ZAO 62 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 50 - 60 nm
8 확산 배리어 TiOx 5 - 25 nm
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 30 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700 - 1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3 - 0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적 절연 층
ZAO(zinc aluminum oxide) 층(10)은 바람직하게는 스퍼터링 프로세스에 의해 이러한 프로세스에 적용된다. 알루미늄 함량은 특히 바람직하게는 2%(중량%)이다.
또한, TiOx 확산 배리어 층(8)이 도입된다.
이러한 층 시스템은 DIN 5036-3에 따른 98% 초과의 총 반사율 및 ASTM 891-87에 따른 94%초과의 일사 반사율(solar reflectance)을 가진다.
1000 시간 초과 동안의 "온습도 검사(damp heat test)"에서(85% 습도에서 85℃), DIN 5036-3에 따른 총 반사율 및 STM 891-87에 따른 일사 반사율 양자 모두는 최대 1% 감소된다.
예 3e
알루미늄 반사체 층을 갖는 솔라 반사체(solar reflector)
번호 예 3e 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 TiOx 80 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 0
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Al 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Al 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 700 - 1200 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.3 - 0.5 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 700 - 1200 nm
12 선택적 절연 층
이러한 층 시스템은 ASTM 891-87에 따른 89% 초과의 솔라 반사율을 가진다(도 4 참조).
예 4
DLP(digital light processing) 레이저 프로젝터들에서의 컬러 휠들(color wheels)을 위한 미러들(mirrors)
예 4의 층 시스템은 하기 표에서 기재된다:
번호 예 4 재료 층 두께
11 보호 층 0
10 높은 굴절률 n = 1.8 - 3.2를 갖는 HI 층 ZrOx 60-80 nm
9 낮은 굴절률 n = 1.3 - 1.8을 갖는 LI 층 SiOx 60 nm
8 확산 배리어 TiOx 5-25 nm
7 응집 보호 층 CrOx 2 - 10 nm
6 선택적 활성, 고순도 금속 반사체 층 Ag 90 - 200 nm
5b "시드 층 2", 반사체 층의 재료로 이루어진 스퍼터링된 층 Ag 2 - 20 nm
5a "시드 층 1" NiV 93:7% 2 - 40 nm
4 확산 배리어 및 은을 위한 부착 층 TiOx 또는TiOxNy 10 - 30 nm
3 확산 배리어 CrN 10 - 30 nm
2a 양극산화 층(밀봉됨) Al2O3 40 - 70 nm
1b 고순도 알루미늄, 롤-클래드 Al 99.9% 0.05 - 0.3 mm
1a 기재 알루미늄 합금 0.4 - 0.7 mm
1c 순수 알루미늄, 롤-클래드(선택적)
2b 양극산화 층 Al2O3 40 - 70 nm
12 선택적 절연 층

Claims (27)

  1. 층 시스템(layer system)으로서,
    특정 순서로 내측에서 외측으로 자신의 사이드(A) 상에 하기 층들이 적용되는 금속성 기재(metallic substrate)(1) ―
    4) 티타늄 및 지르코늄의 아화학양론(substoichiometric) 산화물들 및 옥시나이트라이드들로부터 선택되고, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 백금 및 크롬 또는 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용한 합금으로부터 선택되는 재료로 이루어진 층,
    5a) 합금 파트너로서 크롬, 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴, 코발트, 철, 티타늄 및/또는 구리를 갖는 니켈 합금으로 이루어지거나, 또는 구리, 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐으로부터 선택된 금속, 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금들, 또는 철, 강, 또는 스테인레스 강으로 이루어지는 층 ― 층이 단지 알루미늄으로 이루어질 수 있다면, 반사체 층 6)이 알루미늄으로 형성되는 경우, 이 경우에, 층 5a)의 알루미늄은 스퍼터링됨 ―,
    6) 광학적으로 조밀하고, 높은 순도인 금속 반사체 층
    7) 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 탄탈륨, 니오븀 또는 크롬의 아화학양론 산화물들로부터 선택되고 또는 크롬, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 로듐 및 백금으로부터 선택된 금속들 및 이러한 금속들 중 하나 또는 이러한 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금들로부터 선택된 층,
    9) 직접 인접 층 10)( "HI 층")과 관련하여 더 낮은 굴절률 ( "LI 층")을 갖는 층, 및
    10) 층 9)( "LI 층")와 관련하여 더 높은 굴절률을 갖는 층 9)에 직접 인접한 층(HI 층) ―
    를 포함하는,
    층 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재(1)는 알루미늄, 구리 또는 스테인레스 강을 포함하거나 이것으로 구성되는,
    층 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재(1)는 하기 컴포넌트들:
    1a) 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 스테인리스 강, 강, 철, 주석판 또는 이들 재료 중 적어도 하나 또는 이들 재료 중 적어도 2 개를 사용하는 합금으로 이루어진 코어,
    2a/2b) 상기 코어 (2a)의 일측 또는 상기 코어(2a, 2b)의 양측 상에 알루미늄 산화물 층로 이루어진,
    층 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코어에는 상기 코어와 상기 알루미늄 산화물 층 사이에 각각 배열되는 일측 또는 양측 상에 롤-클래딩(1a; 1b)이 제공되는,
    층 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 롤-클래딩은 적어도 99.5 %의 알루미늄 함량을 갖는 고순도 알루미늄으로 이루어진,
    층 시스템.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 (1)의 상기 코어 및/또는 상기 롤-클래딩은 알루미늄으로 이루어지고, 상기 알루미늄 산화물 층은 양극 산화 처리(anodization)를 통해 제조되고, 상기 알루미늄 산화물 층은 바람직하게는 온수(hot water)로 처리하여 밀봉되는,
    층 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 4)은 5 내지 50 nm, 바람직하게는 10 내지 30 nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 5a)은 2 내지 40 nm, 바람직하게는 5 내지 30 nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 6)은 50 내지 200 nm, 바람직하게는 80 내지 180 nm의 범위의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 7)은 2 내지 20 nm, 바람직하게는 대략 2 내지 10 nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 9)은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 40 내지 100 nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 10)은 10 내지 200 nm, 바람직하게는 40 내지 100 nm의 두께를 갖는,
    층 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 4)의 재료는 TiOx 및 TiNxOy 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 5a)의 재료는 비-강자성 니켈 합금, 특히 NiV, 스테인리스 강 및 구리 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사체 층 6)의 고순도 금속은, 적어도 99.9 %의 순도를 갖는 금속들 중에서 선택되고, 그리고 은, 알루미늄, 금, 백금, 로듐, 몰리브덴 및 크롬 중에서 또는 이들 금속들 중 하나 또는 이들 금속들 중 적어도 2 개를 사용하는 합금 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사체 층 6)의 고순도 금속은 은 및 알루미늄 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 7)은 아화학량론 크롬 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성되는,
    층 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 9)의 굴절률(n)은 1.3 내지 1.8이며, 상기 층의 재료는 금속 산화물들, 금속 플루오르화물들, 금속 질화물들, 금속 옥시나이트라이드들 및 금속 카르복시나이트라이드들 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 층 9)의 재료는 SiOx, Al2O3, MgF2, AlF3, CeF3, YF3, BaF2, LaF3, SiAlOx, TiAlOx 및 붕규산 유리 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 10)의 굴절률(n)은 1.8 내지 3.2이며, 상기 층의 재료는 금속 산화물들, 금속 플루오르화물들, 금속 질화물들, 금속 옥시나이트라이드들 및 금속 카르복시나이트라이드들 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 층 10)의 재료는 특히 바람직하게는 8 원자% Al, Nb2O5, Y2O3, 및 Si3N4를 갖는 TiOx, TiAlOx, ZrOx, HfOx, La2O3, Y2O3, Bi2O3, ZnO, SnO2, ZAO 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 하기 층들 ―
    3) 층 2a)과 층 4) 사이에 무기 금속 화합물로 구성된 추가 층,
    5b) PVD 프로세스를 통해 적용되는, 반사체 층 6) 바로 아래의 금속 층,
    8) 층 7)과 층 9) 사이에서 TiOx, TiAlNOxNy, TiOxNy, ZrOx, ZrAlNxNy, ZrOxNy, ZAO, ZnO, Si3N4, Al2O3 및 AlOxNy 중에서 선택된 화학적 조성을 갖는 층, 및
    11) 외부 보호 마무리 층 ―
    을 추가로 포함하는,
    층 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 층 3)은 5 내지 50nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 5b)은 2 내지 100 nm, 바람직하게는 5 내지 40 nm의 두께를 가지며, 및/또는
    상기 층 8)은 2 내지 30 nm, 바람직하게는 10 내지 20 nm의 두께를 갖는,
    층 시스템.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 층 3)은 바람직하게는 반응성 스퍼터링 된 질화물들 및 옥시나이트라이드들 뿐만아니라 아연 알루미늄 산화물(ZAO) 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 층 3)의 질화물들 및 옥시나이트라이드들은 크롬, 티타늄, 티타늄-알루미늄 및 알루미늄의 질화물들 및 옥시나이트라이드들 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 5b)는 상기 층 5a)에 의해 제공되는 응축 핵(condensation nuclei) 상에서 성장하고 상기 반사체 층 6)과 동일한 금속으로 이루어지는,
    층 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 층 5b)은 스퍼터링을 통해 적용되는,
    층 시스템.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 5a)은 스퍼터링된 알루미늄으로 이루어지며, 층 5b)은 존재하지 않고, 그리고 상기 층 6)은 증착(vapor-deposited) 알루미늄으로 이루어지는,
    층 시스템.
  24. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 11)은 불화물, 산화물, 옥시나이트라이드 또는 옥시카르보나이트라이드로 이루어지는,
    층 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 층 11)의 재료는 LaF3, ZrOx, SiOx, SiOxNyCz, SnO2, In2O3, SnInOx, InZnOx (ITO), ZnAlOx (ZAO) 또는 DLC 중에서 선택되는,
    층 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 층 11)의 재료는 졸-겔 프로세스를 통해 적용되는 3 차원 산화물, 바람직하게는 유기 컴포넌트들을 선택적으로 갖는 실리케이트, 또는 래커, 바람직하게는 플루오로중합체 래커인,
    층 시스템.
  27. 표면 반사체로서, 바람직하게는 LED들을 갖는 적용들, 특히 LED들용 MC-COB로서, 솔라 반사체로서, 또는 특히 DLP-레이저 프로젝터들에서 칼라 휠들용 레이저 미러로서의 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 층 시스템의 용도.

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