WO2005029142A1 - 銀鏡およびその製造方法 - Google Patents

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WO2005029142A1
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silver
silver mirror
aluminum oxide
mainly composed
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Inventor
Yoshiyuki Terada
Akio Ochiai
Original Assignee
Murakami Corporation
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/0816Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0858Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising a single metallic layer with one or more dielectric layers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a silver mirror and the like.
  • Silver mirrors have high reflectance and flat spectral reflection characteristics, but are difficult to put into practical use because of their corrosion resistance.
  • Patent Literature 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-313803
  • a silver mirror described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-313803 Patent Literature 1 by Bardulls is known. I have.
  • a dielectric material layer such as ZnS is provided directly above or below the silver layer or via another layer to improve practical durability in a high-temperature and high-humidity environment.
  • Specific membrane configurations e.g., substrate / ZnSZA g / shielding layer (MgF, Y 2 O 3, etc.) is a ZZ n S or more is interposed another layer structure.
  • Patent Document 1 Although the silver mirror described in JP-A-6-313803 (Patent Document 1) maintains high reflectance as a silver mirror, it does not cause an undesired reaction between the silver film and the ZnS film. However, since a shielding layer (intermediate layer) is required in order to achieve this, there is a problem that the film structure is complicated. Another drawback is that environmentally harmful substances such as ZnS must be used. Furthermore, the use of ZnS accelerates the aging of the equipment, increases the load on the exhaust pump (short service life of the exhaust pump), and cannot be used for other film formation because the use of ZnS becomes a dedicated equipment (S is sulfurous acid. It generates toxic compounds such as gas.)
  • Patent Document 2 Practical as a silver mirror used as an internal component of optical equipment such as liquid crystal projectors A silver mirror described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-127004 (Patent Document 2) is considered to be considered to be highly durable.
  • the specific film configuration is: substrate / underlayer / Cr film / Ag film / Cr film Z protective layer.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-127004
  • Patent Document 2 has a fatal problem that the spectral reflectance decreases due to the influence of the chromium film, and the high reflectance, which is the greatest advantage of the silver mirror, is impaired. is there.
  • Another problem is that the film structure is very complicated.
  • chromium is a substance harmful to the environment (Cr alone is harmless but changes to hexavalent chromium, which is a harmful substance).
  • the present invention has been made under the above-mentioned background, does not use environmentally harmful substances, has a simpler film configuration, has excellent practical durability in a high-temperature and high-humidity environment, and has a silver mirror. It is an object of the present invention to provide a silver mirror that can maintain a high reflectance as high as that of a silver mirror described in JP-A-6-313803. Disclosure of the invention
  • the invention according to claim 1 of the present invention is directed to a silver mirror having at least a silver film formed as a reflective film on a substrate, having a structure in which a film mainly composed of aluminum oxide is directly formed on both surfaces of the silver film.
  • the film mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film is a film having a film density of 0.95 or more in all of the film density.
  • the inventors of the present invention have found that the film mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film has a film density of 0.95 or more (preferably 0.997 or more) in terms of film density. Even if the silver mirror of the present invention is used as an internal component of a liquid crystal projector, digital light processor (DLP), etc., which is required to have durability in a high-temperature, high-humidity environment, It has been found that it has sufficient heat resistance and moisture resistance. Moreover, the silver mirror of the present invention can achieve practically sufficient heat resistance and moisture resistance in a high-temperature and high-humidity environment without using environmentally harmful substances such as ZnS and Cr.
  • DLP digital light processor
  • the film density is 0.95 or more (preferably 0.9 7 or more), it was found that the film adhesion strength of a film mainly composed of aluminum oxide had sufficient film adhesion strength for practical use.
  • both the JIS class 1 and the JIS class 3 in the tape peeling test after the heat and humidity resistance test show that the film does not peel. It preferably has an adhesive strength.
  • conventional silver mirrors with A12 ⁇ 3 layers are intended only for applications that are used at relatively low temperatures, such as cameras, copiers, printers, and telescopes (for applications such as liquid crystal projectors and DLP). It has not been developed if it is possible to achieve a certain degree of heat resistance, moisture resistance, etc. with A12 ⁇ ⁇ ⁇ 3 by ordinary vapor deposition.
  • the present inventors have a structure in which a dense film having the above-mentioned predetermined density mainly composed of aluminum oxide is directly formed on both surfaces of a silver film, that is, the silver film is mainly composed of aluminum oxide.
  • a dense film having a density equal to or higher than the above-described density even if the device is kept at a high temperature of 200 ° C. for a long time (for example, 24 hours), Ag is heated. Have been found to be able to suppress and prevent the reflection rate from decreasing due to the aggregation (collection) of pinholes.
  • the invention according to claim 2 of the present invention is the invention according to claim 1, wherein the film mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film is a sputtering method or an RF evaporation method.
  • the film mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film is a film formed by the above-mentioned method, so that the film density becomes 0.95 or more with a pearl ratio.
  • a film mainly composed of aluminum oxide with a parc ratio of 0.97 or more is obtained, and the silver mirror of the present invention is used as an internal component of a liquid crystal projector, a DLP, etc., which is required to have durability in a high temperature and high humidity environment. Even in such cases, they have found that they have sufficient heat resistance and moisture resistance for practical use.
  • the film formed by the above method can realize practically sufficient film adhesion strength.
  • the film mainly composed of aluminum oxide formed by the above method has a higher density and a film density of 0.95 or more (furthermore, 0.9 or more) as compared with a normal vapor-deposited film. 7 or more), a film mainly composed of aluminum oxide can be obtained, which has high moisture resistance, low permeability to oxygen, etc., high heat resistance, high refractive index, high density, optical properties (transmittance) ⁇ Reflectance) is good and film quality is good.
  • the invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the present invention, both or one of the films mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film is formed of aluminum, oxygen, or nitrogen. Characterized in that it is a film containing
  • the present inventors have proposed that a film mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of a silver film is made of a film containing aluminum, oxygen, and nitrogen, so that a high-temperature and high-humidity environment can be obtained. Even when the silver mirror of the present invention is used as an internal component such as a liquid crystal projector or DLP that requires durability under the conditions, it has been found that it has practically sufficient heat resistance and moisture resistance. . Moreover, the film mainly composed of aluminum oxide containing aluminum, oxygen and nitrogen can realize a practically sufficient film adhesion strength.
  • the invention according to claim 4 of the present invention is the silver mirror according to claims 1 to 3, wherein the spectral reflectance is improved on a film mainly composed of aluminum oxide on the side opposite to the substrate. Characterized in that a second layer is provided.
  • the spectral reflectance on the short wavelength side (around 400 nm) is reduced by the film mainly composed of aluminum oxide on the upper layer side (the side opposite to the base).
  • the spectral reflectance can be prevented from lowering by the layer for improving the spectral reflectance, and therefore, excellent spectral reflectance on the short wavelength side can be realized.
  • the spectral reflectance on the short wavelength side can be calculated from the upper layer film mainly composed of aluminum oxide, the low refractive index material film (L) such as SiO 2 formed thereon, i 0 2, T a 2 O 5, can be adjusted by adjusting the respective film thickness of the high refractive index material film such as N b 2 O 5 (H) ( see Figure 1).
  • L and H may be first, but the order of the film ZL ZH mainly composed of aluminum oxide is superior in the spectral reflectance.
  • the film ZHZL which is mainly composed of aluminum oxide, the spectral reflectance is slightly lowered, but the physical film strength is improved.
  • high spectral reflectivity high reflectivity
  • the film mainly composed of aluminum oxide on the lower layer side also plays a role of improving adhesion and preventing entry of alkali eluted from the substrate glass.
  • the invention according to claim 6 of the present invention is the silver mirror according to any one of claims 1 to 5, wherein the silver mirror is a silver mirror used as an internal component of an optical device such as a liquid crystal projector or a DLP. There is a feature.
  • the invention described in claim 6 is defined because the silver mirror of the present invention is particularly suitable as a silver mirror used as an internal component of a liquid crystal projector or a DLP and is the first to realize a simplification of a film configuration in this application. It is.
  • the silver mirror of the present invention is particularly suitable for use in other optical products that require practically sufficient heat resistance and moisture resistance under a high temperature and high humidity environment.
  • the silver mirror of the present invention has practically sufficient heat resistance and moisture resistance in a high-temperature and high-humidity environment, and as a result, is also applicable to other optical products and optical devices that are not used in a severe environment. It can be used in this case, It is possible to dramatically improve reliability.
  • the invention according to claim 7 of the present invention is the method for manufacturing a silver mirror according to any one of claims 1 to 6, wherein all the films constituting the silver mirror are exposed to the atmosphere.
  • the films mainly composed of aluminum oxide formed on both sides of the silver film by continuous film formation are all formed by sputtering, RF evaporation, ion plating, ion beam assisted deposition (Ion Beam Assisted Deposition), Cluster ion beam
  • Ionized Cluster Beam A method for manufacturing a silver mirror, which is formed by an evaporation method or a plasma ion beam evaporation method.
  • the substrate is not heated until the film mainly composed of aluminum oxide, the silver film, and the film mainly composed of aluminum oxide are completed.
  • a silver film is formed while heating, (1) the silver film aggregates and pinholes are generated, (2) the silver film turns yellow, and (3) the productivity decreases. There is a problem to avoid these problems.
  • the invention according to claim 8 of the present invention is the method for producing a silver mirror according to any one of claims 1 to 6, wherein the film mainly comprises aluminum oxide / silver film / aluminum oxide.
  • This is a method for manufacturing a silver mirror, which comprises performing a heat treatment for improving the spectral reflectance after the formation of a film mainly composed of silver.
  • a silver surface mirror consisting of 5 can be constructed.
  • the thickness of each layer ranges from 100 to 300 angstroms for the film 2 mainly composed of aluminum oxide, 1000 to 1200 angstroms for the silver film 3 and 10 to 500 angstroms for the film 4 mainly composed of aluminum oxide. Is preferred. This is to improve the spectral reflectance and durability.
  • the film mainly made of aluminum oxide, other oxides Al Miyuumu (A 1 2 0 3), a film containing aluminum two ⁇ beam such as aluminum oxynitride (AI OXNY), oxygen, nitrogen Ya
  • films containing hydrogen and the like include films containing hydrogen and the like.
  • a film mainly composed of aluminum oxide-cum directly on both surfaces of the silver film.
  • a film mainly composed of aluminum oxide has good compatibility with a silver film and thus has good adhesion, and the film configuration can be most simplified.
  • the film density is 0.95 or more (preferably a Balta ratio of 0 or more) from both sides of the silver film. 97 or more), which makes it possible to obtain practically sufficient heat resistance and moisture resistance in a high-temperature, high-humidity environment.
  • the silver film in addition to the Ag film, a film containing other components in an Ag film as long as the gist of the present invention is not impaired, or a Ag film in a range not damaging the gist of the present invention in the Ag film
  • examples include films containing impurities. For example, a small amount of palladium on Ag
  • the substrate includes a substrate and a substrate used for optical products.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of the silver mirror of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the spectral reflectance of the silver mirror manufactured in the embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • a substrate such as glass
  • the material layer (H) was deposited by vapor deposition in this order (see Fig. 1). At this time, all the films constituting the silver mirror were continuously formed by one vapor deposition device without opening to the atmosphere, and a small amount of aluminum oxide-cum film formed on both sides of the Ag film was used. It was formed by ion beam assisted vapor deposition by introducing N 2 gas. The substrate was not heated during the continuous film formation.
  • each layer is, from the substrate side, a film consisting mainly of aluminum oxide: 300 ⁇ , an Ag film: 1200 ⁇ , a film consisting mainly of aluminum oxide: 30 ⁇ , and a low film consisting of SiO 2 Refractive index material film (L): 270 ⁇ , high refractive index material film made of TiO 2 (H): 470 ⁇ .
  • the silver mirror obtained above was flat in the region of 420 IX m to 800 nm as shown in FIG. It had an average spectral reflectance of 98% or more (measured at an incident angle of 5 °).
  • a 1 2 0 3 film has a strong adhesion to the S i O 2 film than A g film, since ⁇ film has a 10 OMP a more compressive stress, withstand the compressive stress expired not a 1 2 0 3 film is considered to peeling with S i ⁇ 2 / ⁇ io 2 film.
  • Each film of the first embodiment is formed by a sputtering method, and in particular, all films mainly formed of aluminum oxide formed on both sides of a silver film include aluminum, oxygen, and nitrogen formed by a reactive sputtering method.
  • a silver mirror was produced in the same manner as in Embodiment 1 except that the film was a film. As a result, it was confirmed that an effect equal to or more than that of Embodiment 1 was obtained.
  • the film described in the section of the means for solving the above-described problem is used. Can be used.
  • the design can be appropriately changed for the film thickness as well.
  • the structure of the present invention in which a film mainly composed of aluminum oxide is formed on both sides of the silver film can be used for a back mirror.
  • a simple film configuration is used without using a harmful substance to the environment, has excellent practical durability in a high-temperature and high-humidity environment, and has a high level as a silver mirror.
  • the reflectance can be maintained equal to or higher than that of the silver mirror described in JP-A-6-313380 (specifically, a spectral reflectance of 98% or more on average in the range of 420 nm to 800 nm).
  • a silver mirror can be realized.

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Abstract

本発明は、環境に有害な物質を使用せず、より単純な膜構成で、高温高湿環境下での実用的な耐久性に優れ、しかも可視領域で98%以上の分光反射率を有する銀鏡を提供することを課題とする。 本発明は、例えば図1に示すように、基体1上に少なくとも反射膜として銀膜3が形成されてなる銀鏡において、前記銀膜3の両面に直接酸化アルミニウムを主体とする膜2、4が形成された構造を有することを特徴とする。また、前記銀膜3の両面側に形成された酸化アルミニウムを主体とする膜2、4が、いずれも膜密度がバルク比0.95以上(好ましくはバルク比0.97以上)の膜であることを特徴とする。

Description

明 細 書 銀鏡およびその製造方法 技術分野
本発明は、 銀鏡おょぴその製造方法等【こ関する。 背景技術
銀鏡は反射率が高く分光反射特性がフラットであるという特性を有するが、 耐 腐食性に問題があるので実用化が基本的に難しい。
特に、 高温高湿環境下での耐久性が要求される液晶プロジヱクタ一等の内部部 品として使用される銀鏡の場合、 実用的な耐久性があると考えられるものは数え る程度しかない。 ·
液晶プロジェクタ一等の内部部品として使用される銀鏡として実用的な耐久性 があり使用実績があるものとして、 バルッヱルス社の特開平 6— 313803号 公報 (特許文献 1) に記載の銀鏡が知られている。 この銀鏡は、 銀層の上下に直 接又は他の層を介して Z n Sなどの誘電体材料層を設けて高温高湿環境下での実 用的な耐久性を向上させている。 具体的な膜構成は、 例えば、 基材 /ZnSZA g/遮蔽層 (MgF、 Y2O3等) ZZ n Sかあるいはさらに他の層を介在させた 構成である。
しかしながら、 特開平 6— 313803号公報 (特許文献 1) に記載の銀鏡は、 銀鏡としての高反射率は維持しているものの、 銀膜と Zn S膜との間に好ましく ない反応が起こらないようにするため遮蔽層 (中間層) を必要としているので、 膜構造が複雑であるという問題がある。 また、 Zn Sのような環境に有害な物質 を使用しなければならない点が難点である。 さらに、 ZnSの使用は、 装置の老 朽化を早め、 排気ポンプに対する負荷が大きく (排気ポンプの寿命が短い) 、 Z n S使うと専用装置になるので他の成膜に使用できない (Sは亜硫酸ガス等の有 毒なィォゥ化合物を発生するため) 、 とレ、つた問題がある。
液晶プロジェクタ一等の光学機器の内部部品として使用される銀鏡として実用 的な耐久性があると考えられるものとして、 特開平 5— 1 27004号公報 (特 許文献 2) 記載の銀鏡が挙げられる。 具体的な膜構成は、 基板/下地層/ C r膜 /A g膜/ C r膜 Z保護層である。
しかしながら、 特開平 5— 1 27004号公報 (特許文献 2) 記載の銀鏡は、 クロム膜の影響で分光反射率が低下し銀鏡の最大の利点である高反射率が損なわ れるという致命的な問題がある。 また、 膜構造が非常に複雑であるという問題が ある。 さらに、 クロムは環境に有害な物質 (C r単体は無害であるが有害物質で ある 6価クロムに変化する) であるという問題がある。
本発明は上述した背景の下になされたものであり、 環境に有害な物質を使用せ ず、 より単純な膜構成で、 高温高湿環境下での実用的な耐久性に優れ、 しかも銀 鏡としての高反射率を特開平 6— 31 3803号公報に記載の銀鏡と同等以上に 維持できる銀鏡の提供を目的とする。 発明の開示
本発明の請求項 1記載の発明は、 基体上に少なくとも反射膜として銀膜が形成 されてなる銀鏡において、 前記銀膜の両面に直接酸化アルミニウムを主体とする 膜が形成された構造を有し、 前記銀膜の両面側に形成された酸化アルミニゥムを 主体とする膜が、 いずれも膜密度がパルク比 0. 95以上の膜であるすることを 特徴とする。 ここで膜密度がバルタ比 0. 95以上の膜は、 y—アルミナ密度 (ρ ν-Α ΐ 2θ3 = 3. 99 g/c m3) の膜状態での見掛け比重 (X 0. 95) が 3. 79 gZcm3以上の膜でもある。
本発明者らは、 第 1に、 銀膜の両面側に形成された酸化アルミニウムを主体と する膜が、 いずれも膜密度がバルタ比 0. 95以上 (好ましくはバルタ比 0. 9 7以上) の膜とすることによって、 高温高湿環境下での耐久性が要求される液晶 プロジェクターやデジタルライトプロセッサー (DLP) 等の内部部品として本 発明の銀鏡が使用された場合であっても、 実用上十分な耐熱性 ·耐湿性を有する ことを見い出した。 しかも、 本発明の銀鏡は、 Z n Sや C rなどの環境に有害な 物質を使用せずに高温高湿環境下での実用上十分な耐熱性 ·耐湿性を実現できる ものである。 また、 膜密度がパルク比 0. 95以上 (好ましくはパルク比 0. 9 7以上) の酸化アルミニウムを主体とする膜の膜付着強度は、 実用上十分な膜付 着強度を有していることを見い出した。 本発明では、 具体的には、 テープ剥離試 験 (J I S D 0 2 0 2 ) において、 J I S 1級、 »熱 ·耐湿試験後におけるテー プ剥離試験において、 J I S 3級ともに、 膜の剥がれのない膜付着強度を有して いることが好ましい。
前記高温高湿環境下での実用上十分な耐熱性 ·耐湿性を実現できる理由は、 通 常の蒸着膜に比べ酸化アルミニゥムを主体とする上記所定密度以上の緻密な膜を 形成しているため耐湿性 ·耐熱性が向上するものと考えられる。 従来の銀鏡では、 銀膜の上層又は下層の一方に通常の蒸着法によって A 1 2 O 3膜を形成することは 知られているが、 銀膜の上層又は下層の一方に形成しても本発明の効果は得られ ず、 通常の蒸着法によって銀膜の両面に A 1 2 O 3膜を形成したとしても本発明の 効果は得られない。 さらに、 従来の A 1 2〇3層を有する銀鏡では、 カメラ、 複写 機、 プリンタ、 望遠鏡等の比較的低温で使用される用途しか意図していない (液 晶プロジェクターや D L P等の用途を意図して開発されていない) ので、 通常の 蒸着法による A 1 2〇3である程度の耐熱性 ·耐湿性等を実現できれば十分であつ たという背景がある。
本発明者らは、 第 2に、 銀膜の両面に直接酸化アルミニウムを主体とする上記 所定密度以上の緻密な膜が形成された構造を有すること、 即ち銀膜が酸化アルミ ユウムを主体とする上記所定密度以上の緻密な膜でサンドィツチされた構造とす ることによって、 例えば 2 0 0 °Cの高温下に長時間 (例えば 2 4時間) おかれた 場合であっても、 熱によって A gが凝集して (集まって) ピンホールができ、 反 射率が低下することを抑制■防止できることを見い出した。 この理由は明らかで はないが、 銀膜の上層及び Z又は下層を他の層と置き換えると熱によって A gが 凝集してピンホールが発生することから、 本発明による酸化アルミニウムを主体 とする所定密度以上の緻密な膜と銀膜との親和性が良く、 銀膜の上層及び下層に 形成された 2つの酸化アルミニウムを主体とする所定密度以上の緻密な膜の相乗 効果によって、 熱による A gの凝集を抑制 ·防止する作用が発揮されるものと考 えられる。 なお、 通常の蒸着法によって銀膜の両面に A 1 2〇3膜を形成したとし てもかかる効果は得られない。 本発明の請求項 2記載の発明は、 請求項 1記載の発明において、 前記銀膜の両 面側に形成された酸化アルミニウムを主体とする膜が、 いずれももスパッタリン グ法、 R F蒸着法、 イオンプレーティング法、 イオンビームアシス ト蒸着法(Ion Beam Assisted Deposition)、 クフスターィオンビーム (Ionized Cluster Bea m) 蒸着法、 又は、 プラズマイオンビーム蒸着法によって形成された膜であること を特徴とする。
本発明者らは、 銀膜の両面側に形成された酸化アルミニゥムを主体とする膜が、 いずれも上記方法によって形成された膜とすることによって、 膜密度がパルク比 0 . 9 5以上 (更にはパルク比 0 . 9 7以上) の酸化アルミニウムを主体とする 膜が得られ、 高温高湿環境下での耐久性が要求される液晶プロジェクターや D L P等の内部部品として本発明の銀鏡が使用された場合であっても、 実用上十分な 耐熱性 ·耐湿性を有することを見い出した。 しかも、 上記方法によって形成され た膜は、 実用上十分な膜付着強度を実現できる。
本発明において、 上記方法によって形成された酸化アルミニウムを主体とする 膜は、 通常の蒸着膜に比べ、 緻密度が高く、 膜密度がバルタ比 0 . 9 5以上 (更 にはバルタ比 0 . 9 7以上) の酸化アルミニウムを主体とする膜を得ることがで き、 耐湿性が高く、 酸素等の透過性が低く、 耐熱性が高く、 屈折率が高く、 密度 が高く、 光学特性 (透過率 ·反射率) が良好で、 膜質が良好である。
本発明の請求項 3記載の発明は、 上記本発明において、 前記銀膜の両面側に形 成された酸化アルミニウムを主体とする膜の双方又はいずれか一方が、 アルミ二 ゥム、 酸素、 窒素を含む膜であることを特徴とする。
本発明者らは、 銀膜の両面側に形成された酸化アルミニゥムを主体とする膜の 双方又はいずれか一方が、 アルミニウム、 酸素、 窒素を含む膜とすることによつ て、 高温高湿環境下での耐久性が要求される液晶プロジェクタ一や D L P等の内 部部品として本努明の銀鏡が使用された場合であっても、 実用上十分な耐熱性 · 耐湿性を有することを見い出した。 しかも、 このアルミニウム、 酸素、 窒素を含 む酸化アルミニウムを主体とする膜は、 実用上十分な膜付着強度を実現できる。 本発明の請求項 4記載の発明は、 上記請求項 1〜 3記載の銀鏡において、 基体 とは反対側の酸化アルミニウムを主体とする膜上に、 分光反射率を向上させるた めの層を設けたことを特徴とする。
請求項 1〜 3記載の発明では、 上層側 (基体とは反対側) の酸化アルミニウム を主体とする膜により短波長側 (4 0 0 n m付近) の分光反射率は低下するが、 請求項 4記載の発明では、 分光反射率を向上させるための層によって分光反射率 の低下を抑えることでき、 したがって優れた短波長側の分光反射率を実現できる。 具体的には、 短波長側の分光反射率は、 上層側の酸化アルミニウムを主体とす る膜と、 その上に成膜する S i 02などの低屈折率物質膜 (L ) と、 T i 02、 T a 2 O 5、 N b 2 O 5などの高屈折率物質膜 (H) との各膜厚を調整することで調整 できる (図 1参照) 。 L , Hの順番はどちらが先でもよいが、 酸化アルミニウム を主体とする膜 Z L ZHの順番の方が分光反射率は優れる。 酸化アルミニゥムを 主体とする膜 ZHZ Lの順番の場合は分光反射率は多少低下するが、 物理的な膜 強度は向上する。 一番単純な構成の場合、 酸化アルミニウムを主体とする膜 ZH だけでも高い分光反射率 (高反射率) を実現できる。 LZHを 2度 3度繰り返し 積層すことによりさらに高反射鏡とすることができる。
酸化アルミニウムを主体とする膜 / LZHの順番の場合、 可視光域で平均 9 8 %以上の分光反射率を実現でき、 銀鏡としての高反射率を特開平 6— 3 1 3 8 0 3号公報に記載の銀鏡と同等以上に維持できる (請求項 5 ) 。
なお、 本発明において、 下層側の酸化アルミニウムを主体とする膜は、 密着性 向上や基板ガラスから溶出するアルカリの進入を防ぐ役割も果たす。
本発明の請求項 6記載の発明は、 上記請求項 1〜 5のいずれか 1項に記載の銀 鏡において、 前記銀鏡が、 液晶プロジェクターや D L P等の光学機器の内部部品 として使用される銀鏡であることを特徴とする。
請求項 6記載の発明は、 本発明の銀鏡が、 液晶プロジェクターや D L Pの内部 部品として使用される銀鏡として特に適しこの用途における膜構成の単純化を初 めて実現したものであるため規定したものである。 なお、 本発明の銀鏡は、 高温 高湿環境下での実用上十分な耐熱性 ·耐湿性を要求される他の光学製品の用途に も特に適する。 本発明の銀鏡は、 高温高湿環境下での実用上十分な耐熱性 ·耐湿 性を有する結果として、 それほど過酷な環境下で使用されることのない他の光学 製品や光学機器の用途にも使用することができ、 この場合従来に比べ耐久性や信 頼性を飛躍的に向上させることが可能である。
本発明の請求項 7記載の発明は、 上記請求項 1〜 6のいずれか 1項に記载の銀 鏡の製造方法であって、 銀鏡を構成する全ての膜を大気中に開放することなく連 続成膜し、 かつ、 銀膜の両面側に形成する酸化アルミニウムを主体とする膜は、 いずれもスパッタリング法、 R F蒸着法、 イオンプレーティング法、 イオンビー ムアシスト蒸着法(Ion Beam Assisted Deposition) , クラスターイオンビーム
(Ionized Cluster Beam) 蒸着法、 又は、 プラズマイオンビーム蒸着法によつて 形成することを特徴とする銀鏡の製造方法である。
請求項 7記載の発明のように、 大気開放なしに、 銀鏡を構成する全ての膨を 1 つの蒸着装置で連続成膜することによって、 上述した本発明に特徴的な効果の発 現に有利である共に、 欠陥が少なく、 高反射率で高品質の銀鏡を製造できる。 ま た、 酸化アルミニゥムを主体とする膜/銀膜 Z酸化アルミニゥムを主体とする膜 をこの順で積層した層と、 この層の上に形成される分光反射率を向上させるため の層 (例えば S i〇2や T i〇2など) との応力バランスを実現できるので、 膜同 士の密着性が良好である。
なお、 連続成膜に際し、 酸化アルミニウムを主体とする膜 Z銀膜 Z酸化アルミ ユウムを主体とする膜の成膜が終了するまでの間は、 基板加熱をしないことが好 ましい。 加熱しながら銀膜を成膜すると、 (1 ) 銀膜が凝集してピンホールが発 生すること、 (2 ) 銀膜が黄変すること、 (3 ) 生産性が低くなること、 などの 問題があるため、 これらの問題を回避するためである。 なお、 酸化アルミニウム を主体とする膜/銀膜/酸化アルミニウムを主体とする膜の成膜が終了した後に、 加熱を行うと密着性が良くなるので好ましい。
本発明の請求項 8記載の発明は、 上記請求項 1〜 6のいずれか 1項に記載の銀 鏡の製造方法であって、 酸化アルミニウムを主体とする膜/銀膜/酸化アルミ二 ゥムを主体とする膜の成膜後に、 分光反射率を向上させる熱処理を行うことを特 徴とする銀鏡の製造方法である。
請求項 8記載の発明のように、 酸化アルミニウムを主体とする膜/銀膜ノ酸化 アルミニウムを主体とする膜の成膜後に、 分光反射率を向上させる熱処理を行う ことによって、 熱処理を行わない場合に比べ分光反射率を向上させることができ る。 この熱処理は、 具体的には 50〜250°C (好ましくは 70〜200°C) で、 1〜 120時間 (好ましくは 20〜 72時間) である。 この熱処理は、 耐熱性試 験の温度条件や耐湿性 ·耐腐蝕性試験の温度条件を前記範囲內とすることによつ て、 耐熱性試験や耐湿性 ·耐腐蝕性試験と同時に分光反射率を向上させる熱処理 を行うことができ効率的である。
上記各本発明においては、 図 1に示すように、 基体 1/酸ィ匕アルミニウムを主 体とする膜 2 銀膜 3/酸化アルミニウムを主体とする膜 4 Z分光反射率を向上 させるための層 5からなる銀表面鏡を構成することができる。 各層の膜厚は、 酸 化アルミニウムを主体とする膜 2が 100〜300オングス卜ローム、 銀膜 3が 1000〜 1200オングストローム、 酸化アルミニウムを主体とする膜 4が 1 0〜 500オングストローム、 の範囲とすることが好ましい。 分光反射率や耐久 性を向上させるためである。
上記各本発明において、 酸化アルミニウムを主体とする膜としては、 酸化アル ミユウム (A 1 203) の他、 酸窒化アルミニウム (A I OXNY) などのアルミ二 ゥム、 酸素、 窒素を含む膜や、 これらに水素等を含む膜が挙げられる。
上記各本発明においては、 銀膜の両面に直接酸化アルミ-クムを主体とする膜 を形成することが好ましい。 これは、 酸化アルミニウムを主体とする膜は銀膜と の相性が良いため密着性が良いからであり、 また膜構成を最も単純化できるから である。 もちろん、 銀膜の両面側に他の層を介して酸化アルミニウムを主体とす る膜を形成しても、 銀膜の両面側から膜密度がパルク比 0. 9 5以上 (好ましく はバルタ比 0. 97以上) の緻密な酸化アルミニウムを主体とする膜で挟まれて いるので、 高温高湿環境下での実用上十分な耐熱性 ·耐湿性を得ることが可能で める。
上記各本発明において、 銀膜としては、 Ag膜の他、 A g膜に本発明の趣旨を 損なわぬ範囲で他成分を含んだ膜や、 A g膜に本発明の趣旨を損なわぬ範囲で不 純物を含んだ膜が挙げられる。 例えば、 銀膜として、 Agに微量のパラジウム
(P d) 、 タンタル (Ta) 、 Nd (ネオジム) 等の金属を混ぜた合金や、 ある いは Ag膜上に P d, T a, N d^Ag P d, AgT a, AgNd合金膜を薄 くコートしたものを使用でき、 高温高湿環境下での耐熱性や耐湿性等のさらなる 向上や、 信頼性のさらなる向上を図ることが可能で るので好ましい。 Agに微 量の P d, T a, N dを混ぜる場合、 本発明では既こ銀膜の両面側に酸化アルミ 二ゥムを主体とする上記所定密度以上の緻密な膜が形成されており高温高湿環境 下での実用上十分な耐久性を有しているので、 Pd, T a, Ndの量が極微量で あってもさらなる信頼性の向上を図ることが可能である。 §膜上に? <1, T a , ]^(1膜ゃ § ? (1, AgT a, AgNd合金膜を薄くコートする場合も同様であ る。
上記各本発明において、 基体としては、 光学製品こ利用される基体や基板が含 まれる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の銀鏡の一実施の形態を説明するための模式図である。
図 2は、 実施の形態で作製した銀鏡の分光反射率を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
.以下、 本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態 1 )
ガラスなどの基板上に、 酸化アルミニウムを主体とする膜、 Ag膜、 酸化アル ミユウムを主体とする膜、 S i〇2からなる低屈折率物質膜 (L) 、 T i Ozから なる高屈折率物質膜 (H) をこの順番で蒸着により成膜した (図 1参照) 。 その 際、 大気開放なしに、 銀鏡を構成する全ての膜を 1つの蒸着装置で連続成膜する とともに、 A g膜の両面側に形成する酸化アルミ-クムを主体とする膜はいずれ も少量の N2ガスを導入しイオンビームアシスト蒸着法によって形成した。 この連 続成膜に際し、 基板加熱は行わなかった。 各層の膜厚は、 基板側から、 酸化アル ミニゥムを主体とする膜 '· 300オングストローム、 Ag膜: 1 200オングス トローム、 酸化アルミニウムを主体とする膜: 30ひオングストローム、 S i O 2からなる低屈折率物質膜 (L) : 270オングストローム、 T i O2からなる高 屈折率物質膜 (H) : 470オングストローム、 とした。
上記で得られた銀鏡は、 図 2に示すように 420 IX m〜800 nmの領域で平 均 98%以上の分光反射率 (入射角 5° で測定) を有していた。
また、 200で、 24時間で熱処理した後【こ、 420 nm〜800 nmの領域 で分光反射率の平均値の変化を調べたところ、 分光反射率の平均値は 0. 5%向 上しており (図 2参照) 、 また耐熱性試験として 熱によって A gが凝集してピ ンホールが発生する現象も認められず、 高い耐熱性が要求される液晶プロジェク ターに使用される銀鏡として実用上十分な耐熱性を有していた。
また、 70°C、 湿度 90%、 72時間で分光反射率の平均値の変化を調べたと ころ、 分光反射率の平均値はさらに 0. 5%向上しており (図 2参照) 、 また耐 湿性 ·耐腐蝕性試験として、 高い耐熱性が要求される液晶プロジェクターに使用 される銀鏡として実用上十分な耐湿性 ·耐腐蝕性を有していた。
また、 テープ剥離試験 (J I S DO 202 ) を実施したところ、 耐熱 ·耐湿試 験前に J I S 1級 (碁盤目入れてテープ剥離試験実施) 、 耐熱 ·耐湿試験後に J I S 3級 (碁盤目入れないでテープ剥離試験実施) ともに、 膜の剥がれはなく、 実用上十分な密着性を有していた。 また、 2H鉛筆による引つかき試験 (J I S S 6006) を実施したところ、 膜の剥がれはなく、 膜強度も実用上十分であ つた。
本発明の銀鏡において膜の剥がれが生じない理由は、 酸化アルミニウムを主体 とする膜 ZAg膜/酸化アルミニウムを主体とする膜と、 S i 02及び T i ο2と の応力パランスが良好であるためと考えられる。 なお、 通常の蒸着法で A l aOs 膜 ZAg膜 ΖΑ 12O3膜 ZS i Ο2/Ύ i 02を成膜した場合、 A 1203膜 ZAg 膜と、 A 1203膜 ZS i 02/T i 02との界面で剥離する。 この理由は、 A 120 3膜は A g膜よりも S i O2膜との密着性が強く、 §膜は10 OMP a以上の圧 縮応力を持っているため、 この圧縮応力に耐えきれない A 1203膜が S i Ο2/Ύ i o2膜と共に剥離するものと考えられる。
(実施の形態 2)
実施の形態 1の各膜をスパッタリング法で形成し、 特に銀膜の両面側に形成さ れた酸化アルミニウムを主体とする膜をいずれも反応性スパッタリング法で形成 されたアルミニウム、 酸素、 窒素を含む膜としたこと以外は実施の形態 1と同様 にして銀鏡を作製した。 その結果、 実施の形態 1と同等以上の効果が得られることを確認した。
以上、 本発明の特定の実施の形態を説明したが、 本発明はこれらに限定される ものではない。
例えば、 上記実施の形態において、 酸化アルミニウムを主体とする膜、 A g膜、 S i O 2膜、 T i o 2膜の代わりに、 上述した課題を解決するための手段の欄に記 載した膜を用いることができる。 膜厚についても適宜設計変更して実施できる。 なお、 本発明の銀膜の両面側に酸化アルミニゥムを主体とする膜が形成された 構造は裏面鏡に利用することも可能である。 以上説明したように、 本発明によれば、 環境に有害な物質を使用せず、 より単 純な膜構成で、 高温高湿環境下での実用的な耐久性に優れ、 しかも銀鏡としての 高反射率を特開平 6— 3 1 3 8 0 3に記載の銀鏡と同等以上に維持できる (具体 的には 4 2 0 n m〜8 0 0 n mの領域で平均 9 8 %以上の分光反射率を有する) 銀鏡を実現できる。

Claims

請求の範囲
1 . 基体上に少なくとも反射膜として銀膜が形成されてなる銀鏡において、 前記 銀膜の両面側に酸化アルミニゥムを主体とする膜が形成された構造を有し、 前記銀膜の両面側に形成された酸化アルミニウムを主体とする膜が、 いずれも 膜密度がバルク比 0 . 9 5以上の膜であることを特徴とする銀鏡。
2 . 前記銀膜の両面側に形成された酸化アルミニウムを主体とする膜が、 いずれ もスパッタリング法、 R F蒸着法、 イオンプレーティング法、 イオンビームァシ スト蒸着法(Ion Beam Assisted Deposition)、 クラスターイオンビーム (Ionize d Cluster Beam) 蒸着法、 又は、 プラズマイオンビーム蒸着法によって形成され た膜であることを特徴とする請求項 1に記載の銀鏡。
3 . 前記銀膜の両面側に形成された酸化アルミニゥムを主体とする膜の双方又は いずれか一方が、 アルミニウム、 酸素、 窒素を含む膜であることを特徴とする請 求項 1又は 2に記載の銀鏡。
4 . 基体とは反対側の酸 f匕アルミニウムを主体とする膜上に、 分光反射率を向上 させるための層を設けたことを特徴とする請求項 1〜 3のいずれかに記載の銀鏡。
5 . 4 2 0 n m〜 8 0 0 n mの領域で平均 9 8 %以上の分光反射率 (入射角 5 ° で測定) を有することを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか 1項に記載の銀鏡。
6 . 前記銀鏡が、 光学機器の内部部品として使用される銀鏡であることを特徴と する請求項 1〜 5のいずれか 1項に記載の銀鏡。
7 . 請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の銀鏡の製造方法であって、 銀鏡を構成 する全ての膜を大気中に開放することなく連続成膜し、 かつ、 銀膜の両面側に形 成する酸化アルミニウムを主体とする膜は、 いずれもスパッタリング法、 R F蒸 着法、 イオンプレーティング法、 イオンビームアシスト蒸着法(Ion Beam Assist ed Deposition)、 クラスターイオンビーム (Ionized Cluster Beam) 蒸着法、 又 は、 プラズマィオンビーム蒸着法によつて形成することを特徴とする銀鏡の製造 方法。
8 . 請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の銀鏡の製造方法であって、 酸化アルミ ニゥムを主体とする膜/銀膜 Z酸化アルミニゥムを主体とする膜の成膜後に、 分 光反射率を向上させる熱処理を行うことを特徴とする銀鏡の製造方法。
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