[发明专利]低反射光学界面层及其制备方法无效

专利信息
申请号: 201010028158.1 申请日: 2010-01-22
公开(公告)号: CN101770042A 公开(公告)日: 2010-07-07
发明(设计)人: 王跃川;姜浩 申请(专利权)人: 四川大学
主分类号: G02B1/11 分类号: G02B1/11;C08J9/26;C08J7/04;C03C17/25;C03C17/28
代理公司: 成都科海专利事务有限责任公司 51202 代理人: 吕建平
地址: 610065四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 反射光 学界 面层 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及光学元件技术领域,更为具体地说,是涉及一种光学元件基材上的反射光学界面层以及光学界面层的制备方法。

背景技术

光学元件,例如电脑电视显示屏、仪器仪表显示盘、光学镜头、高功率激光器,以及展示橱窗、太阳能面板等的表面都需要减少反射光,增加光的透过率,提高光学系统成像质量,或获得更好的光电转换效率。此外,日常生活中也有很多需要减少表面反光的场合。光学界面的增透原理大致是:当光通过光学界面时,在光学界面产生的反射光和透射光会发生光的干涉,改变界面材料的折射率及和厚度,可使反射光产生相消的干涉,形成低反射界面,增加光的透过率。因此,在光学表面制备一层特殊结构的界面减反射层,可以增加入射光的透过率。有关界面光学的详细原理可参见专业资料,例如Zdenek Knittl,Optics of Thin Films(John Wiley&Sons,Ltd,NewYork,1976);

光学增透膜,大体上可分为单层增透膜、多层增透膜和折射率渐变的增透膜三种。单层增透膜制备简单,但增透范围较窄;多层增透膜制备过程复杂耗时,但增透效果好,适用范围宽。实际中应用最多的是这两种增透膜。折射率渐变型增透膜制备工艺复杂,设备昂贵,成本高且一次性制备面积非常有限。

目前应用最多的为多层增透膜,一般由两种折射率差别较大的材料构成,采用化学或物理气相沉积法交替沉积来制备。这种多层增透膜在预先设计的波长范围内,可大大提高基材透过率,膜层的机械性能好,耐擦洗。但制备这种多层膜的设备复杂,工艺条件要求及其严格,不适合制备大面积的增透膜。此外,也很难在有机聚合物等一些热稳定性差的基材上来制备增透膜。

单层增透膜要求膜层的折射率尽可能的低,以达到增透效果。由于自然界固体物质的折射率都太高,因此多采用在膜内形成多孔结构来降低膜层的折射率。例如,通过控制SiO2溶胶制备条件,调节SiO2膜层孔隙率,进而调节其折射率,用它所制备的增透膜透过率可接近100%(文献可参见:I.M.Thomas,High laser damagethreshold porous silica  antireflective coating,Applied Optics.1986,25:1481-1483;中国专利98106504.X和02140488.7)。为了提高多孔膜层的抗划伤性,加强与基材的结合力,可在碱性气氛下对SiO2胶体膜进行热处理,如中国专利97106405.9公布的处理方法,在该方法中,SiO2被置于密封的加热炉内,通入氨气后升温至200℃以上热处理。这种强化热处理工艺复杂,需要特殊设备实施,而且对有机聚合物基材不适合。

与玻璃等无机材料相比,有机聚合物材料质量轻,可用挤出注塑等方法成型,适合大批量生产,因而使用越来越广泛。然而,聚合物表面能低,在玻璃化温度以上会变形,耐热性远低于无机材料,这些特点使得在聚合物光学材料上制备增透界面变得非常困难。因此,传统的真空气相沉积技术不能直接用来在聚合物基材上制备增透膜,必须借助等离子体等方法来降低成膜温度。但这样做又使聚合物基材暴露在高能离子或短波辐射下,使聚合物断链,产生自由基,引起其它反应,改变聚合物链结构,从而改变聚合物基材的折射率,影响其光学性能。其它的方法,如热压印、用径迹蚀刻或等离子体腐蚀等物理化学方法,都存在制造过程非常耗时耗力,增透效果不佳等缺点。

发明内容

针对光学界面膜层技术的现状,本发明的目的:

(1)提供一种与基材结合强度高、稳定性好的低反射率光学界面层;

(2)提供一种工艺简单、适合在大面积的无机和有机基材上制备低反射率光学界面层的方法。

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