專利名稱：鋁反射鏡及其制備方法
本申請(qǐng)要求引入本文作為參考的2000年6月5日提交的日本專利申請(qǐng)2000—167485的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及制備鋁反射鏡的方法及鋁反射鏡，該鏡中在玻璃襯底上疊層有包括多個(gè)層的透明保護(hù)薄膜、鋁反射薄膜、保護(hù)薄膜。
按常規(guī)的方法已經(jīng)開發(fā)出多種用于光學(xué)設(shè)備的鋁反射鏡。
例如，日本未審查專利公開No.5—150105公開了一種鋁反射鏡，其中，使由玻璃、塑料或陶瓷制成的襯底表面變平滑，由SiO2制成的保護(hù)薄膜形成于襯底表面，由鋁制成的反射薄膜形成于保護(hù)薄膜上面，以及透明保護(hù)薄膜形成于反射薄膜上面，而透明保護(hù)薄膜包含MgF2薄膜、TiO2或CeO2薄膜和Al2O3薄膜。
當(dāng)鋁直接沉積在玻璃襯底上時(shí)，鋁反射薄膜可能被由玻璃襯底析出的組分腐蝕。因此，例如在上述申請(qǐng)公開的鋁反射鏡中在玻璃襯底和鋁反射薄膜之間形成SiO2薄膜，以便防止鋁反射薄膜腐蝕。
另外，為了保護(hù)鋁反射薄膜和提高環(huán)境耐受性，形成透明保護(hù)薄膜，其中，MgF2薄膜、TiO2或CeO2薄膜和Al2O3薄膜層壓在鋁反射薄膜上。
當(dāng)Al2O3作為最外層透明保護(hù)薄膜在上述常規(guī)鋁反射鏡上沉積時(shí)，Al2O3不能通過(guò)電阻加熱法沉積，但可以通過(guò)使用昂貴的電子槍電子轟擊法沉積，其增加設(shè)備成本。
還有，然而當(dāng)制備鋁反射鏡時(shí)各層等須在真空中沉積，需要一定時(shí)間以使室內(nèi)達(dá)到真空。所以，為了提高制備效率，需要將形成襯底、保護(hù)薄膜、鋁反射薄膜和透明保護(hù)薄膜的材料置于該室內(nèi)，然后，抽真空，以便連續(xù)沉積各層等。
然而，因?yàn)楸Ｗo(hù)薄膜、鋁反射薄膜、以及透明保護(hù)薄膜的每一層使用不同的材料，因此上述常規(guī)鋁反射鏡制備時(shí)需要一定的空間來(lái)容納這些材料。此外，還需提供用于電阻加熱沉積法和電子槍使用的設(shè)備，這也增加室的尺寸。
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供通過(guò)電阻加熱沉積法形成所有層的鋁反射鏡的制備方法及鋁反射鏡，該方法可以降低制造設(shè)備尺寸。
為了完成上述目的，本發(fā)明提供鋁反射鏡的制備方法，其中從玻璃襯底開始向上連續(xù)地疊層第一至第五層，該方法包括對(duì)容納玻璃襯底和形成第一至第五層的各材料的室抽真空的步驟；通過(guò)在玻璃襯底上沉積SiO形成作為保護(hù)薄膜的第一層的步驟；通過(guò)在第一層上沉積Al形成作為鋁反射薄膜的第二層的步驟；通過(guò)在第二層上沉積MgF2形成作為透明保護(hù)薄膜的第三層的步驟；通過(guò)在第三層上沉積CeO2形成作為透明保護(hù)薄膜的第四層的步驟；以及在導(dǎo)入O2至室中的同時(shí)通過(guò)在第四層上沉積SiO2形成作為透明保護(hù)薄膜的第五層的步驟。
形成第四層的步驟可以包括；在低于80℃的沉積溫度沉積MgF2的第一步；和在高于300℃的沉積溫度沉積MgF2的第二步。
第一至第五層的每一層可以通過(guò)電阻加熱法形成。
形成第三層的步驟可以通過(guò)如下實(shí)現(xiàn)，其下層通過(guò)低溫沉積形成以及其上層通過(guò)高溫沉積形成。
本發(fā)明提供鋁反射鏡，其中從玻璃襯底開始向上連續(xù)地疊層第一至第五層；其中，第一層是由沉積SiO形成的保護(hù)薄膜，第二層是由沉積Al形成的鋁反射薄膜，第三層是由沉積MgF2形成的透明保護(hù)薄膜，第四層是由沉積CeO2形成的透明保護(hù)薄膜，第五層是由沉積SiO2形成的透明保護(hù)薄膜。
第三層可包括由低溫沉積形成的下層和高溫沉積形成的上層組成的雙層結(jié)構(gòu)。


圖1表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的鋁反射鏡層狀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2表示按照本發(fā)明該方案制備鋁反射鏡的工序的流程圖；圖3表示按照本發(fā)明該方案的鋁反射鏡在可見光范圍內(nèi)的反射特性圖；圖4表示作為環(huán)境耐受性試驗(yàn)對(duì)比實(shí)施例的鋁反射鏡在可見光范圍內(nèi)的反射特性圖；以及圖5表示作為環(huán)境耐受性試驗(yàn)對(duì)比實(shí)施例的鋁反射鏡的層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
在下文中，按照本發(fā)明實(shí)施方案的鋁反射鏡通過(guò)參照?qǐng)D加以解釋。
圖1表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制備的鋁反射鏡層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制備的鋁反射鏡包含玻璃襯底1；由沉積SiO形成的作為保護(hù)薄膜2的第一層，由沉積Al形成的作為鋁反射薄膜3的第二層，由沉積MgF2形成的作為透明保護(hù)薄膜4的第三層，由沉積CeO2形成的作為透明保護(hù)薄膜5的第四層，由當(dāng)導(dǎo)入O2到室中的同時(shí)沉積SiO2形成的作為透明保護(hù)薄膜6的第五層，這些層按照上述順序連續(xù)疊層到玻璃襯底1上。
每一層的厚度使得，當(dāng)使用的光波長(zhǎng)λ＝633nm時(shí)，作為保護(hù)薄膜2的第一層的光學(xué)薄膜厚度為(1/4)λ至(1/2)λ，作為鋁反射薄膜3的第二層的物理薄膜厚度為100至500nm，作為透明保護(hù)薄膜4，5的第三層和第四層的光學(xué)薄膜厚度為(1/4)λ，以及作為透明保護(hù)薄膜6的第五層的光學(xué)薄膜厚度為(1/8)λ至(1/16)λ。
現(xiàn)在，通過(guò)參照?qǐng)D2解釋制備上述鋁反射鏡的方法。
圖2表示按照本發(fā)明該實(shí)施方案制備鋁反射鏡的工序流程圖；首先，當(dāng)按照本發(fā)明該實(shí)施方案制備鋁反射鏡時(shí)，玻璃襯底1置于一室中，作為保護(hù)薄膜2的第一層的材料、作為鋁反射薄膜3的第二層材料、以及作為透明保護(hù)薄膜4，5，6的第三至第五層材料也置于其中。
隨后，如圖2所示，對(duì)該室抽真空(S1)，使其中的壓力為3×10-5hPa或更少(S2)。在此狀態(tài)下，作為保護(hù)薄膜2的第一層、作為鋁反射薄膜3的第二層、以及作為透明保護(hù)薄膜4，5，6的第三至第五層通過(guò)使用電阻加熱沉積法從玻璃襯底1一側(cè)順序形成。
首先，沉積光學(xué)薄膜厚度(1/4)λ至(1/2)λ的SiO，以形成作為保護(hù)薄膜2的第一層(S3)。隨后，在作為保護(hù)薄膜2的第一層上沉積物理薄膜厚度100至500nm的Al，以形成作為鋁反射薄膜3的第二層(S4)。
然后，沉積MgF2作為透明保護(hù)薄膜4的第三層。這里，MgF2首先在低于80℃的沉積溫度沉積在作為鋁反射薄膜2的第二層上(S5)，然后在高于300℃的溫度沉積(S6)，以便整個(gè)光學(xué)薄膜厚度達(dá)到(1/4)λ。這些步驟(S5，S6)形成基本上相同的膜厚度。
第三層的透明保護(hù)薄膜是通過(guò)兩步沉積形成的，以便使步驟5(S5)使用的低溫可防止作為鋁反射薄膜3的第二層降低其反射性，以及使步驟(S6)的高溫沉積提高薄膜強(qiáng)度。進(jìn)而，沉積光學(xué)薄膜厚度(1/4)λ的CeO2，以便形成作為透明保護(hù)薄膜5(S7)的第四層。
完全形成作為透明保護(hù)薄膜5的第四層后，室中壓力設(shè)定為3×10-4hPa，引入O2氣，并沉積光學(xué)薄膜厚度(1/8)λ至(1/16)λ的SiO2，以形成作為透明保護(hù)薄膜6的第五層(S8)。
現(xiàn)在解釋按照本發(fā)明實(shí)施方案制備的鋁反射鏡的環(huán)境耐受性試驗(yàn)。
進(jìn)行了按照本發(fā)明實(shí)施方案制備的鋁反射鏡和常規(guī)鋁反射鏡的環(huán)境耐受性試驗(yàn)。
圖5是在環(huán)境耐受性試驗(yàn)中作為對(duì)比例的鋁反射鏡垂直剖面圖。
如圖5所示，作為對(duì)比實(shí)施例的鋁反射鏡包含玻璃襯底11；由沉積Al形成的作為鋁反射薄膜12的第一層，由沉積MgF2形成的作為透明保護(hù)薄膜13的第二層，由沉積CeO2形成的作為透明保護(hù)薄膜14的第三層，他們按照上述順序連續(xù)疊層到玻璃襯底11上。
每一層的厚度使得，當(dāng)使用的光波長(zhǎng)λ＝633nm時(shí)，作為鋁反射薄膜12的第一層的物理薄膜厚度為100至500nm，作為透明保護(hù)薄膜13，14的第二層和第三層的光學(xué)薄膜厚度為(1/4)λ。
這里，如上所述，用于環(huán)境耐受性試驗(yàn)時(shí)的按照本發(fā)明實(shí)施方案的鋁反射鏡薄膜厚度如下作為保護(hù)薄膜2的第一層的光學(xué)薄膜厚度為(1/4)λ至(1/2)λ，作為鋁反射薄膜3的第二層的物理薄膜厚度為100至500nm，作為透明保護(hù)薄膜4，5的第三層和第四層的光學(xué)薄膜厚度為(1/4)λ，以及作為透明保護(hù)薄膜6的光學(xué)薄膜厚度為(1/8)λ至(1/16)λ。
環(huán)境耐受性試驗(yàn)中的試驗(yàn)項(xiàng)目是“附著性”(MIL-C-675C)，其為抗剝離試驗(yàn)，“中度磨損”(MIL-C-675C)，其為抗磨損試驗(yàn)，“濕氣(humidity)”(MIL-C-675C)，其為耐潮濕試驗(yàn)，“鹽噴霧”(MIL-C-675C)，其為抗鹽試驗(yàn)。
各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容如下在抗剝離試驗(yàn)中，確定寬度的透明膠帶牢固地粘在反射鏡表面，隨后快速剝離，籍此研究抗剝離性。
在抗磨損試驗(yàn)中，使用確定尺寸的粗棉布施加1磅的負(fù)荷摩擦反射鏡表面50個(gè)行程，籍此研究抗磨性。
在抗潮濕試驗(yàn)中，將反射鏡置于50℃和95％Rh的環(huán)境中24小時(shí)，籍此研究抗潮濕性。
在抗鹽試驗(yàn)中，將反射鏡置于噴入5％的NaCl的35℃的環(huán)境中24小時(shí)，籍此研究抗鹽性。
試驗(yàn)結(jié)果示于表1。
正如上述表1所看到的，本發(fā)明實(shí)施方案和對(duì)比例的鋁反射鏡在抗剝離、抗磨損和抗鹽方面都表示出良好的結(jié)果。
然而，在抗潮濕試驗(yàn)中，對(duì)比例鋁反射鏡鏡表面變色和變壞。作為對(duì)比，本發(fā)明實(shí)施方案的鋁反射鏡甚至經(jīng)過(guò)96小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間也未表現(xiàn)出變色和變壞。
如上所述，在按照本實(shí)施方案的鋁反射鏡中，為了保護(hù)鋁反射薄膜3而由SiO形成了用于阻擋來(lái)自玻璃襯底1的析出物的保護(hù)薄膜2。該SiO薄膜比SiO2薄膜更致密，因此可以更可靠地阻擋來(lái)自玻璃襯底1的析出物和防止金屬反射薄膜的腐蝕。
還有，作為透明保護(hù)薄膜4的第三層由MgF2薄膜形成，而作為透明保護(hù)薄膜5的第四層由CeO2薄膜形成。因?yàn)镸gF2和CeO2在相反的方向上各自作用有應(yīng)力，因此，這些透明保護(hù)薄膜之間的粘附強(qiáng)度可以加強(qiáng)。
圖3表示按照本發(fā)明實(shí)施方案的鋁反射鏡在可見光范圍內(nèi)的反射特性(P-偏振光，S-偏振光，和它們的平均值)；而圖4表示對(duì)比例鋁反射鏡在可見光范圍內(nèi)的反射特性。在圖3和圖4中，橫坐標(biāo)表示入射光的波長(zhǎng)(nm)，而縱坐標(biāo)表示光反射率(％)。
當(dāng)按照本實(shí)施方案的鋁反射鏡在最外邊第五層具有由SiO2制成的透明保護(hù)薄膜6時(shí)，與按照對(duì)比例鋁反射鏡對(duì)比，由圖3和圖4可以看出，前者的反射特性與后者一樣好。
在按照本發(fā)明的鋁反射鏡中，每一層的薄膜厚度可以合適地改變而不受上述限制。
按照本發(fā)明，在制備鋁反射鏡方法和鋁反射鏡中，如上所解釋的，SiO薄膜形成為第一層作為保護(hù)薄膜，鋁反射薄膜形成為第二層，MgF2薄膜形成為第三層作為透明保護(hù)薄膜，CeO2薄膜形成為第四層作為透明保護(hù)薄膜，以及SiO2薄膜形成為第五層作為透明保護(hù)薄膜。從而，所有層的沉積可以通過(guò)電阻加熱沉積法實(shí)現(xiàn)而不使用昂貴的電子槍，籍此降低設(shè)備成本。
還有，因?yàn)樽鳛楸Ｗo(hù)薄膜的第一層和作為透明保護(hù)薄膜的第五層是分別由SiO和SiO2形成，都含有作為原料的Si，沉積室內(nèi)材料的種類可以因此減少，籍此沉積室可以做的小些。
因?yàn)槭沂紫瘸檎婵?，而O2在最后一步導(dǎo)入，形成各層的各個(gè)步驟可以有效和連續(xù)的進(jìn)行，因此可以提高工作效率。
表1
*在對(duì)比例中，鏡表面24小時(shí)后變色和變壞，而本發(fā)明實(shí)施方案中即使96小時(shí)也未見變化。
權(quán)利要求
1.一種制備鋁反射鏡的方法，其中，從玻璃襯底一側(cè)順序地在該玻璃襯底上疊層第一至第五層，所述方法包括對(duì)容納所述玻璃襯底和形成所述第一至第五層的相應(yīng)各種材料的室抽真空步驟；通過(guò)在所述玻璃襯底上沉積SiO形成作為保護(hù)層的所述第一層的步驟；通過(guò)在所述第一層上沉積Al形成作為鋁反射層的第二層的步驟；通過(guò)在所述第二層上沉積MgF2形成作為透明保護(hù)層的所述第三層的步驟；通過(guò)在所述第三層上沉積CeO2形成作為透明保護(hù)層的所述第四層的步驟；在導(dǎo)入O2到所述室中時(shí)通過(guò)在所述第四層上沉積SiO2形成作為透明保護(hù)層的所述第五層的步驟；
2.按照權(quán)利要求1制備鋁反射鏡的方法，其中形成所述第四層的步驟包括在低于80℃的沉積溫度沉積MgF2的第一步；以及在高于300℃的沉積溫度沉積MgF2的第二步。
3.按照權(quán)利要求1制備鋁反射鏡的方法，其中所述第一到第五層通過(guò)電阻加熱法形成。
4.按照權(quán)利要求1制備鋁反射鏡的方法，其中進(jìn)行形成所述第三層的所述步驟以使得采用低溫沉積形成其下層，和采用高溫沉積形成其上層。
5.一種鋁反射鏡，其中，從玻璃襯底一側(cè)順序地在所述玻璃襯底上疊層第一至第五層；其中，所述第一層是保護(hù)薄膜，通過(guò)沉積SiO形成；所述第二層是鋁反射薄膜，通過(guò)沉積Al形成；所述第三層是透明保護(hù)薄膜，通過(guò)沉積MgF2形成；所述第四層是透明保護(hù)薄膜，通過(guò)沉積CeO2形成；所述第五層是透明保護(hù)薄膜，通過(guò)沉積SiO2形成。
6.按照權(quán)利要求5的鋁反射鏡，其中所述第三層包括由低溫層形成的下層和高溫沉積形成的上層組成的雙層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
在真空下的室中,在玻璃襯底上沉積SiO形成作為保護(hù)薄膜的第一層,在第一層上沉積Al形成作為鋁反射薄膜的第二層,在第二層上沉積MgF
文檔編號(hào)G02B1/10GK1327162SQ0111945
公開日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月5日
發(fā)明者黑部邦夫, 相原進(jìn) 申請(qǐng)人:富士寫真光機(jī)株式會(huì)社