TWI605933B - 反射元件及反射鏡 - Google Patents

Description

反射元件及反射鏡

本發明關於一種反射元件與反射鏡，尤其是有關於用於投影機與三維列印機的一種反射元件與反射鏡。

現行投影機的架構主要包括照明系統、光閥以及投影鏡頭，其中照明系統用以提供照明光束，而光閥用以將照明光束轉換成影像光束，投影鏡頭則用以將影像光束投影於螢幕上，以於螢幕上形成影像畫面。在投影機的照明系統中包括多個用以改變光線傳遞路徑的反射元件，其結構主要是在基板上形成層層堆疊的膜層結構。

在反射元件的膜層結構中包括由銀金屬材料所完成的反射層以及由鎳金屬材料所完成的抗腐蝕層，且反射層 抗與抗腐蝕層接合於彼此。由於反射層與抗腐蝕層之間的接合處強度不足，當反射元件進行可靠度驗證時，反射層與抗腐蝕層容易剝離於彼此，因此，如何針對上述問題進行改善，實為本領域相關人員所關注的焦點。

本發明的一實施例提供一種反射元件。本實施例之反射元件由下(基材)至上(受光面)依序包括基板、合金層、金屬層以及金屬化合物層。合金層至少由第一金屬與第二金屬的合金所完成。金屬層包括第一金屬層，且第一金屬層的材料選用銅、銀、鋁或水銀之任一者。金屬化合物層可讓光線穿透。在本發明實施例之反射元件的結構設計下，由於合金層為至少兩種金屬的合金，因此可增加合金層與金屬層之間介面處接合的強度，使得合金層與金屬層不容易剝離，此外，由至少兩種金屬所完成的合金層可進一步強化反射元件的抗鹽霧腐蝕能力。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

請參照圖1，其為本發明實施例之反射元件的剖面示意圖。如圖1所示，本實施例之反射元件1包括基板11以及形成於基板11上的膜堆結構12，在本實施例中，基板11的材料例如是玻璃，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，基板11的材料例如是塑膠或是可撓性高分子聚合物。膜堆結構12由下至上依序包括接合層101、合金層102、金屬層103、金屬化合物層104、低折射率金屬化合物層105以及高折射率金屬化合物層106。

膜堆結構12藉由接合層101來與基板11接合。合金層102包括第一金屬及第二金屬的合金，合金層102具有抗鹽霧腐蝕的功能，並可增加與金屬層103之間的介面結合強度。金屬層103包括第一金屬，金屬層103用以反射光線，進而改變光線的傳遞路徑。金屬化合物層104可讓光線穿透，且金屬化合物層104的功效在於保護具有反射功能的金屬層103，防止金屬層103剝落、損壞。低折射率金屬化合物層105與高折射率金屬化合物層106亦可讓光線通過，低折射率金屬化合物層105與高折射率金屬化合物層106可以增加被金屬層103反射的光線的頻譜寬度，藉以增強反射效果。

承上述，在本實施例中，接合層101的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於10奈米且小於等於200奈米，且接合層101的材料選用氧化鋁、氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯或氧化鉭之任一者，舉例而言，氧化鋁例如是三氧化二鋁(Al ₂O ₃)，氧化鈦例如是五氧化三鈦(Ti ₃O ₅)或二氧化鈦(TiO ₂)，氧化鈮例如是五氧化二鈮(Nb ₂O ₅)，氧化鋯例如是二氧化鋯(ZrO ₂)，氧化鉭例如是五氧化二鉭(Ta ₂O ₅)。

合金層102的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於10奈米且小於等於200奈米，且合金層102的第一金屬的材料選用銀、銅、鋁或水銀之任一者，合金層102的第二金屬的材料選用鎳、鉻或鈦之任一者，第一金屬與第二金屬所選用的材料彼此不同。另外，第二金屬的選用，除以上提出的各例外，以與具有與第一金屬可互溶特性的金屬為佳。

金屬層103的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於50奈米且小於等於200奈米，且金屬層103的材料選用銀、銅、鋁或水銀之任一者，需特別說明的是，當金屬層103的材料為銀時，則合金層102的第一金屬選用的材料同樣為銀。

金屬化合物層104的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於10奈米且小於等於200奈米，且金屬化合物層104的材料選用氧化鋁、氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯或氧化鉭之任一者，舉例而言，氧化鋁例如是三氧化二鋁(Al ₂O ₃)，氧化鈦例如是五氧化三鈦(Ti ₃O ₅)或二氧化鈦(TiO ₂)，氧化鈮例如是五氧化二鈮(Nb ₂O ₅)，氧化鋯例如是二氧化鋯(ZrO ₂)，氧化鉭例如是五氧化二鉭(Ta ₂O ₅) 。

低折射率金屬化合物層105的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於10奈米且小於等於200奈米，且低折射率金屬化合物層105的材料選用氧化矽或氧化鋁之任一者，氧化矽例如是二氧化矽(SiO ₂) ，氧化鋁例如是三氧化二鋁(Al ₂O ₃)。

高折射率金屬化合物層106的厚度大於等於5奈米且小於等於1000奈米，較佳的厚度範圍大於等於10奈米且小於等於200奈米，且高折射率金屬化合物層106的材料選用氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯或氧化鉭之任一者，氧化鈦例如是五氧化三鈦(Ti ₃O ₅)或二氧化鈦(TiO ₂)，氧化鈮例如是五氧化二鈮(Nb ₂O ₅)，氧化鋯例如是二氧化鋯(ZrO ₂)，氧化鉭例如是五氧化二鉭(Ta ₂O ₅)。

需特別說明的是，上述之合金層102係以兩種金屬的合金來完成，但本發明並不以此為限，在一實施例中，合金層係以三種金屬的合金來完成，舉例而言，合金層包括第一金屬、第二金屬及第三金屬的合金，第一金屬、第二金屬及第三金屬的的材料選用鎳、鉻或鈦之任一者，且各金屬所選用材料彼此不同，例如是銀-鉻-鎳合金，但本發明並不加以限定合金層的金屬材料種類，在不同的金屬材料彼此之間具有良好互溶性(也就是不同的金屬材料彼此之間可產生金屬鍵結)的原則下，皆可做為本發明實施例之合金層的材料。值得一提的是，本發明亦不加以限定合金層的金屬材料種類的數量，只要符合上述金屬材料的選用基準，合金層係可以三種以上金屬的多元合金來完成。

具體而言，本實施例之反射元件1例如是應用在投影機或3D列印機中的反射鏡，上述合金層102例如是銀鎳合金膜，金屬層103例如是銀膜，金屬化合物層104例如是氧化金屬膜。在合金層102為銀鎳合金膜的情況下，銀金屬材料與鎳金屬材料的重量比例範圍例如是1:9至9:1之間，在這樣的重量比例範圍下，可增強銀鎳合金膜與銀膜之間的接合強度，此外，若將銀金屬材料與鎳金屬材料的重量比例調整至4:6至6:4這個範圍，則銀鎳合金膜具有較佳的抗鹽霧腐蝕能力。

請參照圖2，其為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。如圖2所示，本實施例之反射元件1a與圖1所示之反射元件1類似，差異處在於，本實施例之反射元件1a的膜堆結構12a省略了低折射率金屬化合物層以及高折射率金屬化合物層，也就是說，本實施例之膜堆結構12a由下至上依序包括接合層101、合金層102、金屬層103以及金屬化合物層104。

請參照圖3，其為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。如圖3所示，本實施例之反射元件1b與圖1所示之反射元件1類似，差異處在於，本實施例之反射元件1b的膜堆結構12b省略了接合層，也就是說，本實施例之膜堆結構12 b由下至上依序包括合金層102、金屬層103、金屬化合物層104、低折射率金屬化合物層105以及高折射率金屬化合物層106。由於本實施例之膜堆結構12b省略了接合層，為了增加膜堆結構12b與基板11之間的接合強度(也就是合金層102與基板11之間的接合強度)，本實施例之基板11的表面經由粗糙化處理，藉以增加與膜堆結構12b之間的接合強度。在本實施例中，對基板11所進行的粗糙化處理包括研磨、噴砂處理、乾式蝕刻或是濕式蝕刻，但本發明並不以此為限。

請參照圖4，其為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。如圖4所示，本實施例之反射元件1c與圖1所示之反射元件1類似，差異處在於，本實施例之反射元件1c的膜堆結構12c省略了接合層、低折射率金屬化合物層以及高折射率金屬化合物層，也就是說，本實施例之膜堆結構12c由下至上依序包括合金層102、金屬層103、金屬化合物層104。由於本實施例之膜堆結構12c省略了接合層，為了增加膜堆結構12c與基板11之間的接合強度，本實施例之基板11的表面經由粗糙化處理，藉以增加與膜堆結構12c之間的接合強度。在本實施例中，對基板11所進行的粗糙化處理包括噴砂處理、乾式蝕刻或是濕式蝕刻，但本發明並不以此為限。

請參照圖5，其為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。如圖5所示，本實施例之反射元件1d與圖1所示之反射元件1類似，差異處在於，本實施例之反射元件1d的膜堆結構12d更包括防水層107，且本實施例之基板11例如是塑膠基板。本實施例之膜堆結構12d由下至上依序包括接合層101、合金層102、金屬層103、金屬化合物層104、低折射率金屬化合物層105、高折射率金屬化合物層106以及防水層107。由於本實施例之基板11係以塑膠材料來完成，因此基板11容易在使用的過程中受潮，而配置防水層107的目的在於阻止水氣進入到膜堆結構12d內而接觸到基板11，防止基板11因接觸到水氣而受潮損壞。

綜上所陳，本發明實施例之反射元件，其膜堆結構的合金層為至少兩種金屬的合金，因此可增加合金層與金屬層之間介面處接合的強度，使得合金層與金屬層不容易剝離，此外，由至少兩種金屬所完成的合金層可進一步強化反射元件的抗鹽霧腐蝕能力。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1a、1b、1c、1d‧‧‧反射元件
11‧‧‧基板
12、12a、12b、12c、12d‧‧‧膜堆結構
101‧‧‧接合層
102‧‧‧合金層
103‧‧‧金屬層
104‧‧‧金屬化合物層
105‧‧‧低折射率金屬化合物層
106‧‧‧高折射率金屬化合物層
107‧‧‧防水層

圖1為本發明實施例之反射元件的剖面示意圖。 圖2為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。 圖3為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。 圖4為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。 圖5為本發明另一實施例之反射元件的剖面示意圖。

1‧‧‧反射元件

11‧‧‧基板

12‧‧‧膜堆結構

101‧‧‧接合層

102‧‧‧合金層

103‧‧‧金屬層

104‧‧‧金屬化合物層

105‧‧‧低折射率金屬化合物層

106‧‧‧高折射率金屬化合物層

Claims (10)

1. 一種反射元件，依序包括：一基板；一合金層，包括一第一金屬及一第二金屬之合金，該第二金屬為鎳、鉻或鈦之任一者，該第一金屬與該第二金屬在該合金層的成分中的重量比例介於1：9至9：1之間；一金屬層，包括該第一金屬，該第一金屬包括銅、銀、鋁或水銀之任一者；以及一金屬化合物層，可讓一光線穿透。
2. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，其中該基板的表面經由一粗糙化處理。
3. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，更包括一接合層，位於該基板與該合金層之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，更包括一低折射率金屬化合物層以及一高折射率金屬化合物層，該基板的表面經由一粗糙化處理，其中該低折射率金屬化合物層位於該金屬化合物層與該高折射率金屬化合物層之間，該低折射率金屬化合物層與該高折射率金屬化合物層分別可讓該光線通過。
5. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，更包括一接合層、一低折射率金屬化合物層以及一高折射率金屬化合物層，其中該接合層位於該基板與該合金層之間，該低折射率金屬化合物層位於該金屬化合物層與該高折射率金屬化合物層之間，該低折射率金屬化合物層與該高折射率金屬化合物層分別可讓該光線通過。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之反射元件，其中該低折射率金屬化合物層的材料包括氧化矽或氧化鋁之任一者，該高折射率金屬化合物層包括氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯或氧化鉭。
7. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，其中該金屬化合物層的材料包括氧化鋁、氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯或氧化鉭之任一者，且該第一金屬的材料與該第二金屬的材料彼此不同。
8. 如申請專利範圍第1項所述之反射元件，其中該合金層的該合金更括一第三金屬，該第三金屬的材料選用鎳、鉻或鈦之任一者，且該第二金屬的材料與該第三金屬的材料彼此不同。
9. 一種反射元件，依序包括：一基板；一合金層，成份包括銀及鎳；一金屬層，成份包括銀，該金屬層與該合金層直接接觸；以及一金屬化合物層，可讓一光線穿透。
10. 一種反射鏡，依序包括：一基材；一銀鎳合金膜，由銀鎳合金所形成；一銀膜，由銀所形成，與該銀鎳合金膜直接接觸；以及一氧化金屬膜，可讓一光線穿透。