AR膜工藝（減反射鍍膜）的技術(shù)分類與市場應用

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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。

減反射膜（?AR）?在車載和保護膜領(lǐng)域的應用主要是通過減少光線在物體表面的反射，?從而增加光線的透過率，?使得物體內(nèi)部的細節(jié)更為清晰可見。? 這種薄膜通常由多層光學薄膜疊加而成，?每層薄膜的厚度和折射率都經(jīng)過精心計算，?以達到*佳的光學效果。?

   減反射膜，?又稱抗反射膜或增透膜，?是應用*廣、?產(chǎn)量*大的一種光學薄膜，?它的主要功能是減少或消除透鏡、?棱鏡、?平面鏡等光學表面的反射光，?從而增加這些元件的透光量，?減少或消除系統(tǒng)的雜散光。?因此，?它在光學薄膜技術(shù)中是一個重要的研究課題，?研究的重點是尋找新材料，?設計新膜系，?改進淀積工藝，?使之用*少的層數(shù)，?*簡單、?*穩(wěn)定的工藝，?獲得盡可能高的成品率，?達到*理想的效果12。?

在車載領(lǐng)域，?減反射膜的應用使得車載中控屏等產(chǎn)品能夠提供更清晰的顯示效果，?提高了駕駛者的視覺體驗和**性。?此外，?減反射膜還被應用于保護膜領(lǐng)域，?通過減少反射和增加透光量，?保護膜的性能得到了提升，?能夠更好地保護屏幕免受外界環(huán)境和使用過程中的損害

表面蓋板玻璃（主要成分為 SiO2 和Al2O 3 ）折射率較高，超過1.5，即使是*好的面板反射率仍有 5%。想要提高可見度，有兩種方法，一是提高屏幕亮度，二是降低屏幕反射；但前者會增加耗電量，進一步縮短本已不長的智能終端待機時間。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。

目前減反射技術(shù)在光伏玻璃中應用較多，消費電子領(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；同時減反射對均勻性、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。鍍膜加工費用占智能終端成本比例不到1%，下游客戶對價格敏感度較低，技術(shù)能力靠前的公司有望較長時間保持高毛利。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，將在入射點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、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量。AR膜是應用*廣、產(chǎn)量*大的一種光學膜，很多領(lǐng)域必須鍍膜，否則無法達到應用的要求。如由18塊透鏡組成的35mm 自動變焦照相機，如果每個玻璃和空氣的界面有4%的反射，則沒有AR 的鏡頭光透過率為27%，鍍膜一層（剩余反射1.3%）的鏡頭光透過率為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動的粒子增透膜的原理是把光當成一種波來考慮的，因為光波和機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，在增透膜中波長的四分之一時，那么在這層膜的兩側(cè)反射回去的紅光就會發(fā)生干涉，從而相互抵消，人們在鏡頭前將看不到一點反光，因為這束紅光已經(jīng)全部穿過鏡頭了。

以簡單的單層增透膜為例。設膜的厚度為 e ，當光垂直入射時，薄膜兩表面反射光的光程差為 2ne，由于在膜的上、下表面反射時都有相位突變 ，結(jié)果沒有附加的相位差，兩反射光干涉相消時應滿足：2ne=(k+1/2)λ，膜的*小厚度應為（K=0 ）：e=λ/4n 。由于反射光相消，因而透射光加強。單層增透膜只能使某個特定波長λ 的光盡量減少反射，對于相近波長的其他反射光也有不同程度的減弱，但不是減到*弱，對于一般的照相機和目視光學儀器，常選人眼*敏感的波長 λ =550nm 作為“制波長”，在白光下觀看此薄膜的反射光，黃綠色光*弱，紅光藍光相對強一些，因此鏡面呈籃紫色。

而有些光學器件需要減少其透射率，以增加反射光的強度。如氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，要求對波長λ =632.8nm 的單色光的反射率達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，這就使反射光增強了，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

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

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

環(huán)境穩(wěn)定：決定了薄膜的實用性及價值性，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。由于一般光學介質(zhì)都是玻璃，并在空氣中使用，所以 AR膜的折射率應該接近于1.23 ，但現(xiàn)實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光波長的1/4 數(shù)量級上，均勻度的要求也非常苛刻。目前常用的鍍膜方法有真空鍍膜、化學氣象沉積、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，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，通過提拉、涂覆等工藝過程在基體上得到減反射膜。溶膠一凝膠法是目前在實驗室中應用*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、操作簡單、反應易于控制、制備材料非常均勻等特點，在溶膠的制備、成型、老化、干燥、脫水、致密化過程中，通過控制和調(diào)整溶劑用量、陳化時間、保溫時間及溫度等因素可合成均勻致密的薄膜。

2 、化學氣相沉積法

化學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)生化學反應沉積薄膜，可以制備SiC、SiN、ZnS 、SiO2 等減反射膜。此方法的優(yōu)點很多：薄膜純度高，殘余應力小，延展性強；薄膜形成方向性小，微觀均勻性好；薄膜受到的輻射損傷較。

同時也存在如下缺點：需要在高溫下反應，同時襯底溫度高，沉積速率較低，使用的設備復雜，基體難以進行局部沉積以及反應源和反應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。

4 、酸腐蝕法

酸腐蝕絨面技術(shù)可以比較容易地整合到當前的太陽能電池處理工序中，它應用起來基本上是成本*低的，是*有可能廣泛應用的多晶硅太陽電池絨面技術(shù)。

減反射增透膜（Anti －Reflectance簡稱AR膜） 是在玻璃基片上鍍多層復合光學膜，采用低折射率（L ）和高折射率（H）材料交替形成膜堆，通過精心的膜層設計和膜厚嚴格控制，利用干涉效應減少基片表面反射。

2.1 光伏玻璃：目前*主要的應用

光伏電池用的半導體材料的折射率、反射率都較大，因此在制作太陽電池時，往往都要使用減反射膜、幾何陷光結(jié)構(gòu)等減反射措施。按照國產(chǎn)設備一條線投資 230~290 萬元估算，每加工一平米利潤約7~9 元，單條線月盈利達64萬元，年利潤770 萬元，投資回報率較高。

2.2 消費電子：快速成長的藍海市場

消費電子領(lǐng)域的減反射基本上是在平板顯示的玻璃表面實現(xiàn)，以LCD屏幕為例，通過減反射鍍膜，可以實現(xiàn)：

1 、減小反射光強度，表面反射降低到 0.5%以下，防止產(chǎn)生眩光；

2、表面為光滑的鍍膜面，減少圖像失真；

3 、增加 LCD的出射光強度，增加圖像的對比度；

4 、可以產(chǎn)生更寬的視角；

5 、LCD顯示色彩更鮮明等功效。

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  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景：卷柔讓光學更具價值！
    我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
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