一种抗静电的宽带高透射减反射膜制造技术

本发明专利技术公开了一种抗静电的宽带高透射减反射膜，包括基底以及设置在所述基底上的多层膜；所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜、次低折射率电介质膜和低折射率电介质膜，或者，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜和低折射率电介质膜；所述的透明导电膜为半导体薄膜，为氧化铟膜、氧化锡膜，氧化锌膜或铟锡氧化物膜等。这种可见区的减反射膜不仅具有很好的抗静电功能，而且具有很高的透射率，在投影显示等光学、光电仪器中具有重要的应用价值。

ANTISTATIC BROADBAND HIGH TRANSMISSION ANTIREFLECTION FILM

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电的宽带高透射减反射膜
本专利技术涉及抗静电的宽带高透射减反射膜的
，具体涉及一种抗静电的宽带高透射减反射膜。
技术介绍
对基底折射率为1.4～1.9的光学玻璃或光学塑料来说，每个表面的反射损失约为3％～10％，这种表面反射损失造成两个严重的后果：一是光能损失，使像的亮度降低；二是表面反射光经光学系统多次反射成为杂散光，使像的对比度降低。正因为这样，在诸如投影显示之类的各种复杂光学系统中，几乎每个光学器件都离不开减反射膜，而且对其高透射性能的要求也近乎苛刻。遗憾的是，各种光学系统中总是存在着静电积聚和静电放电现象，特别是光学玻璃或光学塑料基底，乃至各种电介质的薄膜材料都是静电易聚材料，这种日常无法觉察的静电积聚和静电放电也会造成两个严重的后果：一是静电不断吸引空气中的灰尘使其沉积在光学器件表面，导致透射率下降。在投影显示系统中，光源及光源驱动电路产生的大量热量会对偏振片和图像芯片等器件造成巨大的威胁，因此必须通过风道风冷或半导体致冷降温，这意味着投影系统光机内的空气热对流和热扰动是非常剧烈的，这大大增加了灰尘沉积的速率。二是轻微的静电放电可能造成图像芯片等之类的光电器件损伤，特别是随着芯片的集成度越来越高，体积越来越小，耐受静电放电的能力越来越差。这种静电放电虽然在极大多数情况下是不会完全损坏光电器件的，但却会使其性能加速退化。由此可见，对光学系统中广泛使用的减反射膜引入抗静电功能的薄膜已日显其必要性。本专利技术试图将“抗静电”和“减反射”两种功能薄膜的设计有机地结合在一起，同时解决抗静电和宽带高透射两个核心问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种抗静电的宽带高透射减反射膜，通过在减反射膜中设置一层透明导电膜，在透明导电膜基本不影响减反射膜高透射性能的前提下，增加减反射膜的导电性，减少静电积聚，从而达到抗静电之目的。本专利技术的构思如下：第一，本专利技术认定，无论是静电积聚还是静电放电，都是因为光学器件缺乏导电性所致。光学器件的基底通常为光学玻璃或光学塑料，器件表面的薄膜通常为电介质材料或有机材料，所有这些基底材料和薄膜材料都是很好的绝缘体，所以光学器件表面形成静电积聚是自然的、可以理解的。第二，本专利技术认为，使光学器件具有导电性是抗静电最有效的方法，欲使光学器件产生导电性，目前可以选用二类材料：第一类是金属膜，但金属膜吸收大，例如，铝膜在可见光区的平均吸收率为8.6％，而可见光区吸收最小的银膜，其平均吸收率也可接近3％，更为甚者，金属膜的反射率都很高，显然金属膜不能用于高透射的减反射膜之中；第二类是半导体膜，半导体膜的吸收虽然比电介质薄膜大，但比金属膜会小许多，所以半导体膜作为透明导电膜既是唯一的选择，也是合适的。第三，可供选择的半导体薄膜包括氧化铟(In2O3)膜、氧化锡(SnO2)膜，氧化锌(ZnO)膜或铟锡氧化物(In2O3·SnO2)膜等，对这些薄膜研究表明，从导电性、低吸收和高透射性、稳定性和易制造性等考虑，铟锡氧化物膜或许是最合适的。表1给出了本专利技术的铟锡氧化物膜的光学常数值，该铟锡氧化物膜的掺杂比(质量比)为氧化锡∶氧化铟＝9∶91，这种薄膜有时称其为掺锡氧化铟膜，或简称ITO膜(IndiumTinOxide的缩写)。第四，掺锡氧化铟膜之所以能提高导电性，是因为氧化铟(In2O3)的禁带宽度约为4eV，本征激发导电比较困难，若在In2O3中掺入少量氧化锡(SnO2)后，杂质Sn4+在In2O3禁带中形成新的杂质能带，此杂质能带就像一个激发粒子的梯子，可以使价带电子通过杂质能带而比较方便地跃迁到导带，从而增加了In2O3中的自由载流子浓度和电子迁移率，使导电性显著增加。第五，半导体薄膜不同于完全透明的、无吸收的电介质薄膜，半导体膜的导电性总是或多或少地伴随着材料的吸收(参见表1的消光系数)，所以在获得导电性的同时，如何减少半导体膜的吸收而使减反射膜获得最高透射率是一个新的难题。本专利技术经过摸索，现在已经基本清楚，解决这个难题的办法主要包括控制半导体膜的厚度，优选半导体膜在减反射膜中的位置，优化膜系导纳与基底和空气匹配程度，以及基底温度、蒸发速率、氧含量及氧离化度等制备参数。本专利技术暂且不考虑制备参数的问题，而只考虑半导体膜的厚度、半导体膜在减反射膜中的位置、以及导纳匹配程度。第六，为尽可能地减少掺锡氧化铟膜的吸收，增加减反射膜的透射率，本专利技术限制掺锡氧化铟膜的膜厚为8～20nm，即不超过20nm。第七，为进一步减少掺锡氧化铟膜的吸收，并兼顾掺锡氧化铟膜制备的方便性，本专利技术尝试把掺锡氧化铟膜设置在不同的膜系位置上，以寻求低电场强度或低吸收率的位置，特别是对基底开始的第2层膜和靠空气侧的倒数第2层膜(若从基底开始排列的总层数k层膜，则倒数第2层即为第k－1层膜)的两个位置作了重点考虑。现在已经知道，靠空气侧的倒数第2层膜的位置上可以获得较薄的导电膜厚度及较低的吸收损耗。第八，为实现更完善的导纳匹配，减反射膜选择高折射率、中间折射率、次低折射率和低折射率等四种电介质薄膜材料，以增加设计参数，提高匹配的灵活性。表1序号12345678910111213波长/nm300400500600700800900100011001200130014001500折射率n(λ)2.272.031.891.831.761.671.551.411.231.050.810.460.31消光系数k(λ)0.120.0040.0020.0020.0040.0070.010.030.050.080.110.150.27具体地说，本专利技术所采取的技术方案是：一种抗静电的宽带高透射减反射膜，包括基底以及设置在所述基底上的多层膜(所述的多层膜为必含一层透明导电膜的减反射膜)；所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜、次低折射率电介质膜和低折射率电介质膜，或者，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜和低折射率电介质膜；所述的透明导电膜为半导体薄膜，为氧化铟膜、氧化锡膜，氧化锌膜或铟锡氧化物膜等。所述的高折射率电介质膜为五氧化二铌膜或二氧化钛膜。所述的中间折射率电介质膜为三氧化二铝膜。所述的次低折射率电介质膜为二氧化硅膜。所述的低折射率电介质膜为氟化镁膜。所述的基底为光学玻璃或光学塑料。进一步地，基底为折射率1.4至1.9的光学玻璃或光学塑料。优选地，所述的高折射率电介质膜为二氧化钛膜。优选地，所述的透明导电膜(即半导体薄膜)为铟锡氧化物膜。优选地，所述的多层膜的膜层总数为12～20层。优选地，所述的铟锡氧化物膜的掺杂质量比为氧化锡∶氧化铟＝9∶91。优选地，所述的铟锡氧化物膜的厚度为8～20nm，可以尽可能地减少掺锡氧化铟膜的吸收，并同时增加减反射膜的透射率，本专利技术限制掺锡氧化铟膜的膜厚为8～20nm。优选地，所述的铟锡氧化物膜被设置在靠空气侧的第2层膜位置上，或者说，所述的多层膜为k层，所述的铟锡氧化物膜位于从所述基底开始排列的第k-1层位置上。k优选为12～20。所述的多层膜一侧与基底连接，另一侧与空气连接。进一步优选地，所述的多层膜的膜层总数为17层，所述的多层膜的总膜厚为1046.2nm，从所述基底开始，第1层至第17层依次为：第1层为三氧化二铝膜，第2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电的宽带高透射减反射膜，包括基底以及设置在所述基底上的多层膜；其特征在于，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜、次低折射率电介质膜和低折射率电介质膜，或者，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜和低折射率电介质膜；所述的透明导电膜为氧化铟膜、氧化锡膜，氧化锌膜或铟锡氧化物膜。

【技术特征摘要】
1.一种抗静电的宽带高透射减反射膜，包括基底以及设置在所述基底上的多层膜；其特征在于，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜、次低折射率电介质膜和低折射率电介质膜，或者，所述的多层膜包括一层透明导电膜以及高折射率电介质膜、中间折射率电介质膜和低折射率电介质膜；所述的透明导电膜为氧化铟膜、氧化锡膜，氧化锌膜或铟锡氧化物膜。2.根据权利要求1所述的抗静电的宽带高透射减反射膜，其特征在于，所述的基底为光学玻璃或光学塑料。3.根据权利要求2所述的抗静电的宽带高透射减反射膜，其特征在于，所述的基底为折射率1.4至1.9的光学玻璃或光学塑料。4.根据权利要求1所述的抗静电的宽带高透射减反射膜，其特征在于，所述的高折射率电介质膜为五氧化二铌膜或二氧化钛膜；所述的中间折射率电介质膜为三氧化二铝膜；所述的次低折...

【专利技术属性】
技术研发人员：金波，艾曼灵，吴江波，顾培夫，李冰霞，
申请(专利权)人：杭州科汀光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33