AR膜工藝（減反射鍍膜）的技術(shù)分類與市場(chǎng)應(yīng)用
表面蓋板玻璃（主要成分為 SiO2 和Al2O 3 ）折射率較高，超過(guò)1.5，即使是*好的面板反射率仍有 5%。想要提高可見(jiàn)度，有兩種方法，一是提高屏幕亮度，二是降低屏幕反射；但前者會(huì)增加耗電量，進(jìn)一步縮短本已不長(zhǎng)的智能終端待機(jī)時(shí)間。所以在改變玻璃表面采用減反射技術(shù)意義重大，可降低電子產(chǎn)品在室內(nèi)外的反射光，減少電量消耗，大幅提升用戶體驗(yàn)。

目前減反射技術(shù)在光伏玻璃中應(yīng)用較多，消費(fèi)電子領(lǐng)域**于**大尺寸電視，如飛利浦、索尼、夏普等55~90吋電視屏幕上有減反射鍍膜，另外夏普液晶電子白板也采用低反射超黑TFT液晶屏。

減反射采用多層鍍膜方式，層數(shù)多于ITO鍍膜；同時(shí)減反射對(duì)均勻性、膜層厚度要求較高，整體工藝難度較高，行業(yè)享受較高毛利水平。鍍膜加工費(fèi)用占智能終端成本比例不到1%，下游客戶對(duì)價(jià)格敏感度較低，技術(shù)能力靠前的公司有望較長(zhǎng)時(shí)間保持高毛利。目前行業(yè)平均反射率可以做到4~5%，技術(shù)、工藝能力較強(qiáng)的業(yè)者可以將反射率降到0.25%~1%。

一、 何為減反射？

1.1 入射光的反射定律

照射到任何表面的光遵守光的反射、折射定律。表面平整的物體（這里以可以透光的玻璃為例）放置在空氣中，有一束光照射前表面時(shí)，將在入射點(diǎn)O 發(fā)生反射和折射。普通玻璃的反射率在8%左右，存在著眩光刺眼和透射影象的清晰度低等問(wèn)題，甚至造成環(huán)境的不協(xié)調(diào)。在平板顯示、光伏發(fā)電、汽車玻璃、攝像鏡頭等領(lǐng)域均存在減反射（Anti －Reflectance，簡(jiǎn)稱AR）的需求。

AR膜又稱增量膜，其主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學(xué)表面的反射光，從而增加這些元件的透光量。AR膜是應(yīng)用*廣、產(chǎn)量*大的一種光學(xué)膜，很多領(lǐng)域必須鍍膜，否則無(wú)法達(dá)到應(yīng)用的要求。如由18塊透鏡組成的35mm 自動(dòng)變焦照相機(jī)，如果每個(gè)玻璃和空氣的界面有4%的反射，則沒(méi)有AR 的鏡頭光透過(guò)率為27%，鍍膜一層（剩余反射1.3%）的鏡頭光透過(guò)率為66%，鍍膜多層（剩余反射0.5%）的為85%。

1.2 減反射的原理

光具有波粒二相性，即從微觀上既可以把它理解成一種波、又可以把他理解成一束高速運(yùn)動(dòng)的粒子增透膜的原理是把光當(dāng)成一種波來(lái)考慮的，因?yàn)楣獠ê蜋C(jī)械波一樣也具有干涉的性質(zhì)。在鏡頭前面涂上一層增透膜（一般是氟化鈣，微溶于水），如果膜的厚度等于紅光，在增透膜中波長(zhǎng)的四分之一時(shí)，那么在這層膜的兩側(cè)反射回去的紅光就會(huì)發(fā)生干涉，從而相互抵消，人們?cè)阽R頭前將看不到一點(diǎn)反光，因?yàn)檫@束紅光已經(jīng)全部穿過(guò)鏡頭了。

以簡(jiǎn)單的單層增透膜為例。設(shè)膜的厚度為 e ，當(dāng)光垂直入射時(shí)，薄膜兩表面反射光的光程差為 2ne，由于在膜的上、下表面反射時(shí)都有相位突變 ，結(jié)果沒(méi)有附加的相位差，兩反射光干涉相消時(shí)應(yīng)滿足：2ne=(k+1/2)λ，膜的*小厚度應(yīng)為（K=0 ）：e=λ/4n 。由于反射光相消，因而透射光加強(qiáng)。單層增透膜只能使某個(gè)特定波長(zhǎng)λ 的光盡量減少反射，對(duì)于相近波長(zhǎng)的其他反射光也有不同程度的減弱，但不是減到*弱，對(duì)于一般的照相機(jī)和目視光學(xué)儀器，常選人眼*敏感的波長(zhǎng) λ =550nm 作為“制波長(zhǎng)”，在白光下觀看此薄膜的反射光，黃綠色光*弱，紅光藍(lán)光相對(duì)強(qiáng)一些，因此鏡面呈籃紫色。

而有些光學(xué)器件需要減少其透射率，以增加反射光的強(qiáng)度。如氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，要求對(duì)波長(zhǎng)λ =632.8nm 的單色光的反射率達(dá)99%以上。如果把低折射率的膜改成同樣厚度的高折射率的膜，則薄膜上下表面的兩反射光使干涉加強(qiáng)，這就使反射光增強(qiáng)了，而透射光就減弱，這樣的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的單層增反膜可使反射率提高到30%以上，而多層增反膜可以提高的更多。由于這種介質(zhì)膜對(duì)光的吸收很少，所以比鍍銀、鍍鋁的反射鏡效果更佳。

1.3 材料和工藝路線

AR膜質(zhì)量要素

光學(xué)性能：要滿足一定光譜范圍內(nèi)的透光率，通過(guò)調(diào)節(jié)折射率（n 受到晶體材料結(jié)構(gòu)和聚集密度影響），和膜層的厚度來(lái)調(diào)節(jié)透射光譜。

機(jī)械性能：1 、附著力，決定了薄膜應(yīng)用的可能性和可靠性；2 、熱應(yīng)力，膜層和基片的熱膨脹系數(shù)不同引起的應(yīng)力，3 、硬度，包括耐壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和耐磨性。

環(huán)境穩(wěn)定：決定了薄膜的實(shí)用性及價(jià)值性，主要表現(xiàn)在濕熱穩(wěn)定性及抗輻射能力上。

AR膜材料

光學(xué)增透膜的研制，不僅需要考慮透射率，還要兼顧硬度、耐熱、耐寒性，與玻璃等光體的接合力度，耐光照射性，吸熱強(qiáng)度等因素，能滿足如此多條件的材料主要有：氟化鎂、二氧化鈦、二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鋯、ZnS 陶瓷紅外增透膜等。由于一般光學(xué)介質(zhì)都是玻璃，并在空氣中使用，所以 AR膜的折射率應(yīng)該接近于1.23 ，但現(xiàn)實(shí)中折射率小于氟化鎂（1.38 ）的鍍膜材料比較少，因此多用氟化鎂。

AR膜工藝

AR膜的厚度要控制在可見(jiàn)光波長(zhǎng)的1/4 數(shù)量級(jí)上，均勻度的要求也非?？量?。目前常用的鍍膜方法有真空鍍膜、化學(xué)氣象沉積、溶膠- 凝膠鍍膜等方法。

1 、溶膠一凝膠法

溶膠一凝膠法就是以含高化學(xué)活性組分的化合物為前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，通過(guò)提拉、涂覆等工藝過(guò)程在基體上得到減反射膜。溶膠一凝膠法是目前在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用*廣泛的合成減反射膜的方法。Sol-gel 法制備薄膜具有合成溫度低、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)易于控制、制備材料非常均勻等特點(diǎn)，在溶膠的制備、成型、老化、干燥、脫水、致密化過(guò)程中，通過(guò)控制和調(diào)整溶劑用量、陳化時(shí)間、保溫時(shí)間及溫度等因素可合成均勻致密的薄膜。

2 、化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法是把含有構(gòu)成薄膜元素的氣體供給襯底，利用加熱、紫外光及等離子體等能源，在襯底上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)沉積薄膜，可以制備SiC、SiN、ZnS 、SiO2 等減反射膜。此方法的優(yōu)點(diǎn)很多：薄膜純度高，殘余應(yīng)力小，延展性強(qiáng)；薄膜形成方向性小，微觀均勻性好；薄膜受到的輻射損傷較。

同時(shí)也存在如下缺點(diǎn)：需要在高溫下反應(yīng)，同時(shí)襯底溫度高，沉積速率較低，使用的設(shè)備復(fù)雜，基體難以進(jìn)行局部沉積以及反應(yīng)源和反應(yīng)后的余氣都有一定的毒性等。

3 、濺射法

濺射法根據(jù)其特征分為以下幾種：磁控濺射、直流濺射、反應(yīng)濺射、射頻濺射。磁控濺射法（真空濺鍍）是在高真空充入適量的氫氣，在陽(yáng)極和陰極（柱狀靶或平面靶）鍍膜室壁之間施加直流電壓在鍍膜室內(nèi)產(chǎn)生磁控型異常輝光發(fā)電，使氫氣電離。氫離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。磁控濺射法*常用制備氧化鉭、氮化硅薄膜。

減反射技術(shù)在消費(fèi)電子終端上應(yīng)用廣泛，因此以全部消費(fèi)電子大類估算，2014年全球減反射總市場(chǎng)空間在28億片，其中 18.8 億片為智能手機(jī)，2.8 億片為平板電腦，而 PC、TV、游戲機(jī)預(yù)估用量仍少。目前智能手機(jī)中僅**手機(jī)如iPhone 等應(yīng)用了減反射鍍膜，其玻璃表面的反射率從4%降低到0.4%，屏幕整體反射率從 6.84% 降低到3.21% ；有效節(jié)約了電能，為手機(jī)整體提供了更好的用戶體驗(yàn)，同時(shí)費(fèi)用占整機(jī)的成本比例很低。

光纖通信系統(tǒng)用減反射薄膜

隨著全光通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的日趨成熟以及信息時(shí)代對(duì)于光纖通信系統(tǒng)通信容量急劇增大的需求，建立WDM全光通信網(wǎng)以解決目前光電通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法克服的電子“瓶頸”效應(yīng)已成為光纖通信系統(tǒng)勢(shì)在必行的發(fā)展方向。在全光通信網(wǎng)絡(luò)中，所有的器件均采用光學(xué)元件。為了避免信號(hào)與光纖之間的非線性效應(yīng)，提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸效率，必須減小各種光學(xué)元件的插入損耗，在1550nm 波段附近需要鍍制極高透射率的高質(zhì)量減反射膜。目前，用于光纖通信系統(tǒng)中的光學(xué)元件越來(lái)越多，它們的折射率各不相同，必須研制淀積在不同基底上的高質(zhì)量減反射膜才能滿足光纖通信市場(chǎng)的需求。

類金剛石增透膜做宇航飛船觀察窗

類金剛石薄膜從宏觀性質(zhì)來(lái)看，具有類似于金剛石的一些優(yōu)異性能。除了具有極高的硬度和摩擦學(xué)屬性外，類金剛石薄膜在紅外光區(qū)有很高的透過(guò)率，可以用作航天器或其它光學(xué)儀器的窗口鍍層。類金剛石薄膜制備成本較低，在機(jī)械、電子、光學(xué)和空間技術(shù)等眾多領(lǐng)域內(nèi)具有良好的發(fā)展前景。進(jìn)入九十年代，各種新的鍍膜技術(shù)己經(jīng)可以在 Ge、Si 、ZnS 和石英等光學(xué)材料上制備出高質(zhì)量的金剛石薄膜，再加上它在紅外光區(qū)的良好的透過(guò)性、高硬度及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在航天技術(shù)中己廣泛用作整流罩和紅外窗口鍍膜。另外，在紅外范圍內(nèi)透明，同時(shí)具備高硬度、耐磨損等特性，因此類金剛石可作為紅外區(qū)的增透膜和保護(hù)膜。

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