1、,Glass,Transmittance,Absorption,Reflectance,R+A+T=1 T=1-R-A 無法改變玻璃本身的吸收率，只能通過降低玻璃兩面的反射率，提升透射率，即所謂“減反增透”Antireflection。 玻璃有2個(gè)反射面。,一次反射,二次反射,光在玻璃中的傳播,Incident Light,AR膜,Glass,Reflection,Incident Light,AR,AR膜工作原理：光是電磁波，是能量，通過匹配AR膜的折射率、厚度，使光波在AR膜中產(chǎn)生多光束干涉上表面相消干涉，下表面相長干涉。 相消干涉：光程差=n.，n為整數(shù)。 相長干涉：光程差=n.(/2)

2、，n為整數(shù)。 相對(duì)于AR膜的厚度，玻璃的厚度可以看作無窮大，但AR膜的透射率AR玻璃的透射率，玻璃有2個(gè)反射面，玻璃本身還有吸收。,AR膜與AR玻璃,AR膜的作用,Glass,Light Source,Background Light,增亮：增加有用光(Light Source)的出射。 增加對(duì)比度：減少干擾光(Background Light)的反射。,單面三層AR膜,Glass,ITO,TiO2,SiO2,12nm，導(dǎo)電膜，有吸收；膜厚不可調(diào),10nm，光學(xué)介質(zhì)膜，無吸收；膜厚可調(diào),1000nm，光學(xué)介質(zhì)膜，無吸收；膜厚可調(diào),三層膜中，ITO(n=2)厚度一定，只能靠調(diào)節(jié)SiO2(n=1.

3、4)和TiO2(n=2.4)厚度獲得增透效果，但前提是保證SiO2和TiO2的折射率和極低的吸收率，MF需調(diào)整到過氧狀態(tài)。,單面三層AR膜,復(fù)折射率,折射率n和消光系數(shù)k都是波長的函數(shù)。對(duì)透明介質(zhì)，n隨波長的增加而減小，k反映了介質(zhì)對(duì)光波的吸收。,模擬&實(shí)驗(yàn),膜厚：G|TiO2|SiO2|ITOG|92|1100|79 模擬軟件為TFCalc，模擬值與實(shí)測(cè)值的差異是由于模擬所用的薄膜的n、k值與實(shí)際值不同。 因?yàn)門+R+A=1，當(dāng)A不大時(shí)，T和R的光譜近似呈鏡像分布，所以下面僅分析T光譜。,T光譜曲線和顏色,三層AR膜T光譜曲線兩端低，中間高，顏色表現(xiàn)為：透射色為綠色和黃色的混合色；反射色為藍(lán)

4、色和紅色的混合色。 T光譜曲線越平緩，顏色越淡。,顏色坐標(biāo),顏色是一種直觀的心理感受，通過顏色來檢驗(yàn)?zāi)訉?shí)際上是間接檢驗(yàn)?zāi)拥腡、R光譜和膜厚的均勻性。通過顏色匹配函數(shù)，可將T、R光譜轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的透射色坐標(biāo)和反射色坐標(biāo)。 常用的色坐標(biāo)系有CIE 1931 XYZ和CIE 1978 L*a*b*。不同色坐標(biāo)系之間可以相互轉(zhuǎn)換。,CIE 1931 XYZ,每種顏色對(duì)應(yīng)的(x,y)即為其色坐標(biāo)。 馬蹄鐵線是光譜軌跡。連接馬蹄鐵底部結(jié)束的線叫作無光譜的“紫色線” 。 從圖中還能看出混色和補(bǔ)色關(guān)系。,CIE 1976 L*a*b*,L*表示心理明度； a*, b*為心理色度 明度差L*,色差a*, b*

5、 或C*, H* 總色差,TiO2對(duì)T光譜的影響,三層膜中TiO2層的厚度為9-16nm。TiO2層的厚度越厚，T光譜曲線會(huì)變窄，即中間高，兩邊低，決定了最高透過率。雖然TiO2層的厚度變化也會(huì)引起峰值波長偏移(厚，峰右移；反之，左移)，但由于膜厚遠(yuǎn)較SiO2層薄，影響不大。,101G|100|1050|80 102G|120|1050|80 102G|140|1050|80,TiO2對(duì)顏色的影響,透射色TiO2變厚，峰值右移，綠增黃減。 TiO2膜厚較薄，變化范圍小，對(duì)峰值移動(dòng)的影響也小，所以對(duì)透射色的影響較小。 反射色TiO2變厚，使紅增藍(lán)減。長波(紅色)和短波(藍(lán)色)的透過率都降低，但對(duì)

6、長波的透過率影響更大，引入的黃色平衡部分藍(lán)色的影響，引入紅色的影響較明顯。,SiO2對(duì)T光譜的影響,三層膜中SiO2層的厚度為100nm左右，比其余兩層厚的多，因此其厚度決定了峰值波長位置，越厚峰值波長右移，反之左移。,201G|120|950|80 202G|120|1050|80 203G|120|1150|80,SiO2對(duì)反射色的影響,透射色SiO2變厚，峰值右移，綠增黃增，黃色增長更快，顏色變深。 反射色SiO2變厚，使紅增藍(lán)增，藍(lán)色增長更快，顏色變深。,膜厚均勻性,膜厚均勻性表現(xiàn)在T光譜曲線的重合度和色坐標(biāo)的差值。最直觀的體現(xiàn)在玻璃顏色的差異性色差。,光澤度Gloss,測(cè)光澤度實(shí)際上

7、是測(cè)鏡面反射，黑色玻璃標(biāo)準(zhǔn)樣的鏡面反射定為100GU(Gloss Unit)，被測(cè)樣品的鏡面反射與其相比即得對(duì)應(yīng)Gloss。 既然是測(cè)反射，就有相應(yīng)的角度規(guī)定。,Gloss越高，表觀越好，表面越光滑。,反射霧度Haze,反射霧度(Haze)偏離鏡面反射光束0.9度以外的漫反射光。 對(duì)High Gloss表面，只計(jì)2.7度以內(nèi)的漫反射光。,透射霧度、清晰度,透射霧度(Haze)偏離入射光束2.5度以上的散射光。 清晰度(Clarity)偏離入射光束2.5度以內(nèi)的散射光。,Total Transmittance=Incident Light- Absorption- Reflection =Dir

8、ectly Transmittance+ Diffuse Transmittance Diffuse Transmittance=Wide Angle Scattering+ Narrow Angle Scattering,實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試過程,此后主要講解實(shí)際調(diào)試過程中的一些調(diào)試過程及方法，主要通過一下四方面的調(diào)試做簡單的過程講解，以此拋磚引玉。 一、透過率調(diào)試 二、顏色調(diào)試 三、顏色均勻性調(diào)試 四、面阻調(diào)試,透過率的調(diào)試過程,1， 通過計(jì)算機(jī)模擬膜厚看模擬膜系透過率，然后按照膜厚做產(chǎn)品 這個(gè)過程主要分兩部分：通過模擬來調(diào)試樣片和通過樣片校正模擬值 通過模擬來調(diào)試樣片： 利用光學(xué)膜層設(shè)計(jì)軟件TF

9、Calc模擬三層膜（TiO2+SiO2+ITO）在各層膜的折射率和實(shí)際相差不大，而透過率達(dá)到94%以上各層膜的膜厚要求是多少。這個(gè)過程主要是了解高透膜系的各種膜厚變化時(shí)，如ITO、TiO2膜厚不變，SiO2變化時(shí)，其透過率如何變化，顏色如何變化。這樣在實(shí)際調(diào)試時(shí)對(duì)此膜系已有總體的了解，減少調(diào)試時(shí)間。 通過樣片來校正模擬值 前面已講到，通過模擬得到的透過率曲線和實(shí)際測(cè)量的曲線有差別，原因在于模擬曲線的材料折射率及消光系數(shù)K值與實(shí)際做的膜層材料的折射率及消光系數(shù)K值存在差別，所以其透過率曲線必然存在差別，為了更實(shí)際的了解實(shí)際的樣片在各波段的折射率及消光系數(shù)K值，并盡可能的做到用TFCalc模擬出來

10、的曲線就是實(shí)際調(diào)試樣片的結(jié)果，因此在調(diào)試樣片的同時(shí)，分別做TiO2、SiO2、ITO單層膜樣片，通過分光儀測(cè)量其透過率曲線，再測(cè)量樣片的膜厚，可得到單層膜在實(shí)際測(cè)量膜厚的條件下，可見光區(qū)各點(diǎn)的透過率值，通過材料折射率計(jì)算軟件MACLEOD計(jì)算實(shí)際曲線各波段的折射率，再將這些值修正到TFCalc中去，這樣就完成了樣片校正模擬的過程。這個(gè)過程一次的效果并不能完全達(dá)到校正的理想效果，因?yàn)楣に嚳刂埔才c此有一定聯(lián)系。 這個(gè)過程在層數(shù)多的光學(xué)膜層制備時(shí)，是必不可少的一個(gè)過程，在我們高透產(chǎn)品中，膜層少，為大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。因此這個(gè)過程相對(duì)調(diào)試比重并不大。,透過率的調(diào)試過程,2， 試驗(yàn)過渡態(tài)SiO2和過氧態(tài)S

11、iO2透過率差別，結(jié)論為透過率上達(dá)到理想要求 高透產(chǎn)品最初考慮將SiO2的沉積定位在過氧態(tài)進(jìn)行，因?yàn)榭紤]到沉積時(shí)SiO2的氧氣 充分，對(duì)于降低SiO2折射率、并生成穩(wěn)定的膜層有一定好處。但同時(shí)對(duì)于實(shí)際的大批量生產(chǎn)卻又并不劃算，因?yàn)镾iO2在過氧狀態(tài)下的沉積速率很低，要達(dá)到膜系設(shè)計(jì)要求的1000埃的厚度，必須走速在0.4m/min-0.45m/min、且SiO2的功率要求開到25kw以上，這樣極低的走速，對(duì)于批量生產(chǎn)并不適合。為此，將工藝控制狀態(tài)重新定位在過渡態(tài)，也就是現(xiàn)在的工作狀態(tài)。這樣，走速也提高到0.6m/min-0.7m/min、靶功率也降到12kw以下，同時(shí)為了保證SiO2的工作狀態(tài)的

12、穩(wěn)定，以沉積出穩(wěn)定的SiO2膜層，采用壓電陶瓷閥來控制其工作狀態(tài)（壓電閥主要通過每0.1秒監(jiān)測(cè)一次靶電壓與設(shè)定電壓的差值來改變氧氣進(jìn)氣量從而達(dá)到穩(wěn)定靶狀態(tài)的目的）。通過一段時(shí)間的摸索及試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在透過率控制上，透過率的峰值變化兩者差別并不明顯，對(duì)比數(shù)據(jù)如下： 過渡態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 過氧態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù),透過率的調(diào)試過程,3， 看透過率曲線來調(diào)試高透產(chǎn)品 初期對(duì)于高透樣片的調(diào)試，采用的是計(jì)算機(jī)模擬后，得到樣片的三層膜的厚度，再通過分開實(shí)際調(diào)試各單層膜的膜厚所需功率、走速，再連續(xù)調(diào)試高透樣片。這種方法由于存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：調(diào)試樣片時(shí)間長、測(cè)量膜厚誤差在所難免（TiO2與ITO都很?。⒏淖児β蕿R射速率會(huì)有

13、所改變。而由于高透樣片各膜層膜厚的變化，表現(xiàn)在透過率曲線、反射光顏色a*、b*值以及透過率峰值上各有特點(diǎn)，因此改用看透過率曲線及峰值來直接調(diào)節(jié)高透樣片，而不依耐于膜厚去調(diào)試樣片。具體規(guī)律如下： 1：單層TiO2膜厚隨膜厚增加，透過率降低?？梢姽鈪^(qū)隨波長增大，透過率增高。 2：TiO2+SiO2：其透過率在420nm處最高，隨SiO2膜厚增加，其透過率曲線右移，即550nm處透過率隨SiO2膜厚增加透過率增加。樣片檢測(cè)數(shù)據(jù)中由這條規(guī)律一下就可看出TiO2+SiO2膜厚所處狀況。變化TiO2膜厚，其最高透過率會(huì)做移少許，趨向紅光區(qū)曲線 變得更陡。 3： TiO2+SiO2+ITO：整體透過率曲線受

14、SiO2影響最大，其膜厚增加，曲線右移幅度大，反射光顏色變化范圍大，在一定的SiO2膜厚下，有一個(gè)最佳TiO2膜厚與之搭配，可達(dá)到 最高透過率。變化TiO2時(shí)，顏色變化幅度稍小，在紫紅色區(qū)浮動(dòng)。b*值變化幅度大。,顏色調(diào)試,顏色調(diào)試主要看反射率L*+、a*、b*值來調(diào)試，因?yàn)橥高^率顏色值相差太小，對(duì)實(shí)際顏色調(diào)試的把握難度較大。舉例來說明： 當(dāng)膜厚為TiO2（120埃）+SiO2（920埃）+ITO（130埃），其透射光b*值為12.48，反射光b*值為-6.1；當(dāng)變化SiO2膜厚到990埃時(shí)，其透射光b*值為13.9,變化值為1.42，而反射光b*值為-13.1，變化值為7； 調(diào)試出的顏色有：

15、淺黃-淺紅-紫紅-深紫紅-藍(lán)色 右圖中圈出的顏色區(qū)域即是實(shí)際調(diào)試出的顏色大體區(qū)域 透過率在550nm處以上由低到高，即淺黃色透過率最低，藍(lán)色 時(shí)透過率最高 顏色與透過率曲線的關(guān)系 第十頁講到T光譜曲線和顏色 關(guān)系，右圖可以看到在藍(lán)光區(qū)透過 率低（反射的藍(lán)光就多）而在黃， 紅光區(qū)透過率高些（反射的紅光就 少）表現(xiàn)的反射光綜合色即偏藍(lán)光， 這是透過率曲線和顏色最直觀的簡 潔的關(guān)系。,顏色均勻性調(diào)試,主要通過修改屏蔽罩來實(shí)現(xiàn) 由于TiO2沉積狀態(tài)為過氧狀態(tài)，沉積速率很低，相對(duì)直接沉積金屬鈦，速率要低4-5倍，在實(shí)際工藝控制中，要沉積TiO2膜厚130埃單靶需開35kw，走0.4m/min，這樣的工作

16、狀態(tài)，使得通過調(diào)節(jié)上中下氧氣的分配有些力不從心，因此在控制其膜厚均勻性上只能采取修改屏蔽罩為主，分配上中下氧氣比為輔的方式。 通過看透過率曲線發(fā)現(xiàn)不均勻因素來自于TiO2膜厚 高透樣片是由三層膜組成光學(xué)增透膜系，即簡單的折射率的高/低/高結(jié)構(gòu)，其中玻璃和TiO2實(shí)際可看成第一個(gè)高折射率結(jié)構(gòu)，為此TiO2膜厚要求不高，90-140埃均可；其膜太薄，玻璃+TiO2折射率會(huì)有所下降，這將直接影響整體膜系的最高透過率峰值，但也不能太厚，因?yàn)門iO2的折射率在越趨向紅光區(qū)折射率越低，這樣就使玻璃+TiO2整體折射率在趨向紅光區(qū)時(shí)折射率降低很快，在透過率上表現(xiàn)出的最直觀的就是透過率曲線在趨向紅光區(qū)變得很陡。表現(xiàn)在顏色上的效果就是紅色光透過率降低，人眼看反射光藍(lán)色成分增多，表現(xiàn)為紫紅色。因?yàn)門iO2的這些固有特性使得在透過率曲線上有其特點(diǎn)，因此在初期調(diào)試樣片時(shí)，顏色上的不均勻，通過測(cè)量樣片上下的透過率曲線，分析其曲線的特點(diǎn)即可判定是哪一層膜膜厚不均勻。具體可參照以下對(duì)比圖：,顏色均勻性調(diào)試,左圖為實(shí)測(cè)同一片玻璃上下透過率 曲線的對(duì)比圖，通過TiO2膜層的特 性再對(duì)比此圖，可見透過率曲線的 篇差主要來自于TiO2的膜厚不均勻 通過修改其屏蔽罩達(dá)到了反射光顏色均勻的效果 知道了色差產(chǎn)生的來源在于TiO2的膜厚不