專利名稱：寬光譜減反射薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜，屬于薄膜制備，特別是一種寬光譜減反射薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以大屏幕液晶顯示、電視機顯像管、計算機監(jiān)視屏等為代表的各種玻璃屏幕顯示系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，對于光學折射率約為1.5的常用光學玻璃顯示屏，其表面的反射率近8％，對于防輻射的鉛玻璃顯示屏，表面反射率一般超過10％。顯示屏表面較高的反射率將導(dǎo)致表面反射圖象與顯示圖像重疊，影響顯示質(zhì)量；對于便攜式電腦等液晶顯示屏，則需要通過增加顯示屏的亮度與圖象的顯示反差來克服顯示屏的表面反射影響，這無疑阻礙了便攜式電腦體積的進一步減小、重量的減輕。因此，如何利用薄膜技術(shù)降低信息顯示屏的表面反射是迫切需要解決的問題。
現(xiàn)在有許多制備減反射薄膜的方法，主要分為用匹配膜系鍍制在某一波段減反膜和用溶膠凝膠鍍制多孔薄膜的方法。這兩種方法制備出來的減反射薄膜的帶寬都不是很寬，對于反射率小于1％的要求，一般帶寬都在300nm以內(nèi)。鍍制出寬光譜低反射率的減反薄膜還一直是一個難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備寬光譜低反射率薄膜的制備方法，該方法具有方法簡單可靠、光譜寬、反射率低的特點。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種寬光譜減反射薄膜的制備方法，其特征在于該方法的實質(zhì)是采用鍍膜機在制備薄膜的過程中不斷改變薄膜基片與膜料沉積的傾斜角度，即膜料沉積入射角度并利用膜料的自遮擋效應(yīng)，一次性地鍍制出折射率從基底折射率變化到空氣折射率的漸變折射率的薄膜。
所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，包括下列具體步驟①采用折射率低于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料鍍膜時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②根據(jù)所需薄膜的厚度和膜料的蒸發(fā)速率計算所需的均勻鍍膜時間及所述的基片相對于膜料沉積入射角度由0°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；③將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；④利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積入射角由0°開始，同時打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料沉積入射角達90°時停止鍍膜，將所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，包括下列具體步驟①采用折射率高于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②采用所述的膜料和所述的基片進行鍍膜實驗，測量并擬合出一條薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線；③根據(jù)所述的基片的折射率并利用所述的薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線，確定膜料初始沉積入射角度θ°，該θ°的折射率與所述的基片的折射率相等；④根據(jù)所需薄膜的厚度，膜料的蒸發(fā)速率以及膜料初始入射沉積角度θ°計算所需的均勻鍍膜時間，確定所述的基片相對于膜料沉積入射角由θ°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；⑤將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；⑥利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積入射角由θ°開始并打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料入射角達到90°時停止，所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
所述的薄膜的厚度≥300nm。
本發(fā)明的基本原理是根據(jù)麥克斯韋方程，我們知道光線從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，會發(fā)生反射，垂直入射時的反射系數(shù)為r=n1-n2n1+n2=Δnn1+n2]]>其中n1，n2是兩種介質(zhì)的折射率。其反射率R＝r2。
一般當光線從空氣中入射到?jīng)]有鍍膜的基片上時，對于常見的K9玻璃基片，根據(jù)上面的公式我們可以算出一個面的反射率大概為4％。如果在基片上鍍上一層漸變折射率的薄膜，這個薄膜使空氣到基片之間的折射率變化是逐漸從n1變化到n2，而不是直接從n1變化到n2，這樣就可以大大降低基片的反射率。同時，這種漸變折射率的薄膜也可以視為許多層等厚度不同折射率的小膜層，即Δn→0，通過計算，我們發(fā)現(xiàn)當膜層的厚度增加到一定數(shù)量300nm后，隨著膜厚的增加，薄膜的反射率變化不大。這就說明只要能夠制備出光學薄膜的折射率從基片折射率漸變到空氣折射率，并且膜厚大于300nm，就可以制備出寬光譜低反射率薄膜。
本發(fā)明的優(yōu)點在于薄膜在制備過程中基片的傾斜角度通過電腦控制，可以實現(xiàn)任意角度的傾斜，可得到連續(xù)變化的折射率，從而降低薄膜的反射率。整個制備過程簡單易行，操作方便，制備技術(shù)可控。


圖1是用本發(fā)明實施例1分光光度計Lambda900測量實例1樣品的反射率曲線。圖中橫坐標是波長，單位為nm，縱坐標是測得反射率，由圖1可以看出我們制作的寬光譜低反射率薄膜在400nm-1200nm波段都具有低于0.5％反射率，具有很高的性能。
圖2是本發(fā)明實施例2寬光譜低反射率減反膜的制備方法制備的薄膜用分光光度計Lambda900測量實例2樣品的反射率曲線。圖中橫坐標是波長，單位為nm，縱坐標是測得反射率，由圖2可以看出我們制作的寬光譜低反射率薄膜在400nm-1200nm波段都具有低于0.8％反射率，具有很高的性能。
圖3是本發(fā)明寬光譜低反射率減反膜的制備方法中ZrO2薄膜折射率與沉積角度的關(guān)系。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
實例1——較低折射率的膜料本發(fā)明寬光譜減反射薄膜的制備方法，包括下列具體步驟①采用折射率低于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料鍍膜時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②根據(jù)所需薄膜的厚度和膜料的蒸發(fā)速率計算所需的均勻鍍膜時間及所述的基片相對于膜料沉積入射角度由0°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；③將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；④利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積入射角由0°開始，同時打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料沉積入射角達90°時停止鍍膜，將所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
所述的基片為K9玻璃，選用SiO2膜料，其折射率為1.46，與K9玻璃基片的折射率1.52相近，我們可以使膜料的入射角度直接從0°變化為90°，這樣就可以制備出折射率從1.46漸變?yōu)?的漸變折射率薄膜。
采用電子束蒸發(fā)技術(shù)，實驗設(shè)備為南光ZZS550鍍膜機。我們采用的膜料為SiO2，基底為普通的K9玻璃。鍍制過程中基片的旋轉(zhuǎn)通過用控制程序控制步進電機的旋轉(zhuǎn)來帶動，我們采用的程序為讓所述的基片相對于膜料沉積入射角度由0°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度，膜厚為500nm左右，這樣在薄膜的制備過程中，膜料從0°慢慢的變化到90°地入射到要鍍膜的基底表面，這樣，由于傾斜角度的變化，鍍制出來的折射率也在不斷的變化，就可以實現(xiàn)從高折射率到低折射率的漸變，達到減反射的目的。
程序設(shè)定好后，將基片用超聲清洗后放在夾具中，關(guān)上真空室的門，然后開始抽真空，其真空度達到2×10-3Pa時，打開高壓電源，對SiO2膜料進行預(yù)熔，預(yù)熔完畢后啟動步進電機控制程序，使電機開始旋轉(zhuǎn)，同時打開擋板開始鍍膜，鍍膜過程中真空室的氣壓保持在3×10-3Pa，溫度保持在40℃，當基片的傾斜角度從0°變化到90°后，關(guān)閉擋板和高壓，冷卻一段時間后就可以打開真空室取出樣品，就得到寬光譜低反射率的薄膜。該實施例的寬光譜低反射率薄膜，的折射率用分光光度計Lambda900測量實例1樣品的反射率曲線如圖1所示。由圖1可以看出我們制作的寬光譜低反射率薄膜在400nm-1200nm波段都具有低于0.5％反射率，具有很高的性能。
實例2——使用高折射率的膜料所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，包括下列具體步驟①采用折射率高于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②采用所述的膜料和所述的基片進行鍍膜實驗，測量并擬合出一條薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線；③根據(jù)所述的基片的折射率并利用所述的薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線，確定膜料初始沉積入射角度73.5°，73.5°的折射率與所述的基片的折射率相等；④根據(jù)所需薄膜的厚度，膜料的蒸發(fā)速率以及膜料初始入射沉積角度73.5°計算所需的均勻鍍膜時間，確定所述的基片相對于膜料沉積入射角73.5°由變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；⑤將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；⑥利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積入射角由73.5°開始并打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料入射角達到90°時停止，所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
采用電子束蒸發(fā)技術(shù)，實驗設(shè)備為南光ZZS550鍍膜機?；瑸槠胀ǖ腒9玻璃。我們采用的膜料為ZrO2。
選用ZrO2高折射率的膜料，首先通過一系列不同的入射角度制備薄膜的實驗，得到ZrO2薄膜折射率與薄膜沉積角度的關(guān)系，如圖3所示。我們發(fā)現(xiàn)ZrO2薄膜的折射率2.0對應(yīng)K9薄膜的折射率1.52的膜料沉積初始入射角θ°＝73.5°。
鍍制過程中基片的旋轉(zhuǎn)通過用控制程序控制步進電機的旋轉(zhuǎn)來帶動，我們采用的程序讓基片，在鍍膜過程中薄膜的沉積角度從73.5°緩慢均勻的變化到90°，膜厚為800nm左右，程序設(shè)定好后，將基片用超聲清洗后放在夾具中，關(guān)上真空室的門，然后開始抽真空，其真空度達到2×10-3Pa時，打開高壓電源，對ZrO2膜料進行預(yù)熔，預(yù)熔完畢后啟動步進電機控制程序，使電機開始旋轉(zhuǎn)，同時打開擋板開始鍍膜，鍍膜過程中真空室的氣壓保持在3×10-3Pa，溫度保持在40℃，當基片的傾斜角度從73.5°變化到90°后，關(guān)閉擋板和高壓，冷卻一段時間后就可以打開真空室取出樣品，就得到寬光譜低反射率的薄膜。用分光光度計Lambda900測量獲得實施例2樣品的反射率曲線如圖2所示。圖中橫坐標是波長，單位為nm，縱坐標是測得反射率。由圖2可以看出，我們制作的寬光譜低反射率薄膜在400nm-1200nm波段都具有低于0.8％反射率，具有很高的性能。
實驗證明該方法具有方法簡單可靠、光譜寬、反射率低的特點。
權(quán)利要求
1.一種寬光譜減反射薄膜的制備方法，其特征在于該方法的實質(zhì)是采用鍍膜機在制備薄膜的過程中不斷改變薄膜基片與膜料沉積的傾斜角度并利用膜料的自遮擋效應(yīng)，一次性地鍍制出折射率從基底的折射率變化到空氣折射率的漸變折射率的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟①采用折射率低于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料鍍膜時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②根據(jù)所需薄膜的厚度和膜料的蒸發(fā)速率計算所需的均勻鍍膜時間及所述的基片相對于膜料沉積入射角度由0°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；③將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；④利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積入射角由0°開始，同時打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料沉積入射角達90°時停止鍍膜，將所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟①采用折射率高于所需鍍制寬光譜減反射薄膜的基片折射率的膜料時，將所述的膜料裝入所述的鍍膜機中；②采用所述的膜料和所述的基片進行鍍膜實驗，測量并擬合出一條薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線；③根據(jù)所述的基片的折射率并利用所述的薄膜折射率與膜料沉積入射角的關(guān)系曲線以確定膜料初始沉積入射角度θ°，該θ°的折射率與所述的基片的折射率相等；④根據(jù)所需薄膜的厚度，膜料的蒸發(fā)速率以及膜料初始入射沉積角度θ°計算所需的均勻鍍膜時間，確定所述的基片相對于膜料沉積入射角由θ°變化為90°的旋轉(zhuǎn)角速度；⑤將基片清洗后放在夾具中，按常規(guī)抽真空，加擋板，對膜料預(yù)熔；⑥利用步進電機按所述的角速度驅(qū)動所述的基片旋轉(zhuǎn)，使膜料沉積初始入射角由θ°開始并打開擋板開始鍍膜，直到所述的膜料入射角達到90°時停止，所鍍之膜片按常規(guī)方法處理即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的寬光譜減反射薄膜的制備方法，其特征在于所述的薄膜的厚度≥300nm。
全文摘要
一種寬光譜減反射薄膜的制備方法，該方法的實質(zhì)是采用鍍膜機在制備薄膜的過程中不斷改變薄膜基片與膜料沉積的傾斜角度并利用膜料的自遮擋效應(yīng)，一次性地鍍制出折射率從基底的折射率變化到空氣折射率的漸變折射率的薄膜。實驗證明本發(fā)明方法制備的漸變折射率的薄膜具有寬光譜減反射的性能。
文檔編號C23C14/24GK1752275SQ20051003102
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者傅小勇, 易葵, 王素梅, 邵建達, 范正修 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所