深度布局新型3A光學膜，探索未來發(fā)展方向

在薄膜行業(yè)，薄膜表面3A產(chǎn)品【AG（Anti Glare）、AR（Anti Reflection） 、AF（Anti Fingerprint）】較為出名，具有高透光性能的一種光學薄膜，因目前涂布技術(shù)的精度或電鍍的工藝不夠成熟，它至今仍是光學薄膜技術(shù)中重要的研究課題。

AR膜，又稱（增透膜）減低反射能讓光更完全透過的一種高透光學膜，主要功能:減少或消除棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，使光線*大程度呈現(xiàn)給用戶的眼睛。

隨著消費者對手機攝影要求的不斷提高，寬視野、大畫幅的成像效果越來越重要，廣角鏡頭恰好可以**地適配上述需求。

AR膜生產(chǎn)的二種工藝：真空蒸鍍、精密涂布法。

HC膜生產(chǎn)的二種工藝: 化學加硬法和物理加硬法。

AR膜用途膜用途

因AR膜本身的性能，故人們常把它應(yīng)用于顯示器件保護屏如LCD電視、PDP電視、手提電腦、臺式電腦顯示屏**儀表面板、觸摸屏（OGS玻璃蓋板，2。5D&3D玻璃蓋板，2。5D&3D玻璃電池蓋等）、相框玻璃等提高透射率降低反射率的電子產(chǎn)品上，通過AR膜有效提高玻璃透射率，降低玻璃反射率。

從而以減少電子視屏、影像屏幕在環(huán)境光源下產(chǎn)生反光、眩光問題，使對比更強烈，景物圖像高度清晰。

AR膜增透原理膜增透原理

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（我們不能把它理解成一種簡單的波和一種簡單的粒子。它們都是微觀上來講的，紅光波的波長=0。750微米，紫光波長=0。400微米，而一個光子的質(zhì)量是 6。63E-34 千克，如此看來他們都遠遠不是我們所想想的那種宏觀波和粒子) 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，注意，這里說的是紅光，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，你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。

就拿一個由18塊透鏡組成的35mm的自動變焦的照相機來說，假定每個玻璃和空氣的界面有4%的反射，沒有增透的鏡頭光透過率為27%，鍍有一層膜（剩余的反射為1。3%）的鏡頭光透過率為66%，鍍多層膜（剩余的反射為0。5%）的為85%。（摘自O(shè)Fweek光學網(wǎng)）

AR膜分類膜分類

AR膜可以分為單層減反膜和多層減反膜

單層減反膜：為了減小表面反射光，*簡單的途徑是在基材表面上鍍一層低折射率的薄膜。

單層AR膜的兩個主要的缺陷：對于常用的玻璃基底，很難實現(xiàn)零反射；只能實現(xiàn)單一波長零反射，色中性差。

多層減反膜：在薄膜上鍍兩層以上反射材料的稱為多層AR 膜，多層比單層有更好的性能，如上面描述的不斷降低其物體表面的反射率，從而提高被鍍物體的透射率。

隨著視場角的增大，鏡頭的色差也變得越來越難以控制，需通過設(shè)計中置光闌才可以有效控制光學色差。對于這種鏡頭結(jié)構(gòu)，當光線經(jīng)過中置光闌的鏡頭結(jié)構(gòu)時，經(jīng)過透鏡組的折射，光線所經(jīng)過的路徑基本呈“v”型，也就意味著鏡頭中間的鏡片處所承擔通光任務(wù)的口徑*小。因此，為了支撐整個透光部件，就需要在透光部的外圍設(shè)置安裝部。然而，越小的透光部需要越大的安裝部支撐，尺寸較大的安裝部雖然對鏡頭的組立穩(wěn)定性有幫助，但也會使炫光較為嚴重。因此，如何在保證組立穩(wěn)定性的前提下減弱炫光成為亟待解決的問題。

光具有波粒二象性,即從微觀上既可以把它理解成一種波、又可以把它理解成一束高速運動的粒子（注意,這里可千萬別把它理解成一種簡單的波和一種簡單的粒子。它們都是微觀上來講的。 紅光波的波長=0。750微米 紫光波長=0。400微米。 而一個光子的質(zhì)量是 6。63E-34 千克。 如此看來他們都遠遠不是我們所想想的那種宏觀波和粒子。) 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（注意：這里說的是紅光）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,你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。

為什么我們從來沒有看到?jīng)]有反光的鏡頭? 原因很簡單,因為可見光有“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫”七種顏色,而膜的厚度是**的,所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進入鏡頭,一般情況下都是讓綠光全部進入的,這種情況下,你在可見光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍紫色,因為這反射光中已經(jīng)沒有了綠光。膜的厚度也可以根據(jù)鏡頭的色彩特性來決定。

可見增透膜的作用是減少反射光的強度,從而增加透射光的強度,使光學系統(tǒng)成像更清晰。

由于菲涅耳反射,光線從空氣通過一個裸玻璃襯底大約4%的光將反映在每一個接口。 這導(dǎo)致總共只有92%的入射光的傳播,在許多應(yīng)用程序(可以是極其有害的圖 1)。過量的反射激光會降低通量,并可能導(dǎo)致激光誘導(dǎo)損傷。增透膜(AR)應(yīng)用于光學表面,以提高系統(tǒng)的通量,并減少反射在系統(tǒng)中向后傳播并產(chǎn)生鬼影所造成的危害.AR鍍膜對包含多個透射光學元件的系統(tǒng)尤為重要。許多低光系統(tǒng)采用增透膜光學,以便有效地利用光線。

圖1:菲涅耳反射發(fā)生在每個材料界面。每次反射光線到達另外一個界面時,都有一部分會經(jīng)歷額外的菲涅耳反射1

基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)鍍膜的設(shè)計使相對相移在光束反射在薄膜上、下邊界180度之間。兩個反射光束之間發(fā)生破壞性干涉,它會在兩個光束離開表面之前抵消它們(圖 2)。光學鍍膜的光學厚度必須是λ/ 4的奇數(shù)倍數(shù),其中,λ是設(shè)計波長或峰值性能的優(yōu)化波長,以實現(xiàn)反射光束之間λ/ 2波長所需的路徑差異。實現(xiàn)該差異后,將導(dǎo)致光束的抵消。利用入射介質(zhì)(n0)和基片(n年代)的折射率可以找到完全抵消反射光束所需的薄膜(nf)的折射率。

圖2:每個鍍膜層的折射率和厚度都經(jīng)過嚴格的控制,以使每個反射光束之間產(chǎn)生破壞性干涉

由于反射率隨光源波長遠離設(shè)計水線而迅速增加,因此帶有V形鍍膜的光學元件用于恰好或非常接近鍍膜預(yù)計設(shè)計水線的位置.V型增透膜是一種基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)鍍膜,其設(shè)計目的是增加在特定設(shè)計波長(設(shè)計水線)下的窄波段的透射率。這種鍍膜類型被稱為“V形鍍膜”,因為透射與波長之間的曲線形成一個“V”形,*小值為設(shè)計水線。使用單頻窄帶線寬激光器或窄半峰全寬(應(yīng)用光源時,V形鍍膜是獲得*大透射率的理想材料1.V形鍍膜在設(shè)計水線下的反射率通常小于0.25%。但是,鍍膜局部的反射曲線近似拋物線形狀,在設(shè)計水線之外的波長下反射率明顯較高(圖3)。

圖3:使266海里處獲得*大透射率的激光V型鍍膜示例

表1顯示了光學標準激光V形鍍膜的反射率和保證激光誘導(dǎo)損傷閾值(LIDT)。

表1:光學標準激光V型鍍膜的反射率規(guī)格和保證激光誘導(dǎo)損傷閾值,可根據(jù)要求定制波長

由于反射率隨光源波長遠離設(shè)計水線而迅速增加,因此帶有V形鍍膜的光學元件用于恰好或非常接近鍍膜預(yù)計設(shè)計水線的位置.V型鍍膜的一個有趣的特征是,其傳輸曲線的形狀為半周期,因此反射率在設(shè)計水線(例如λ0/ 2或λ0/ 4)的諧波下達到局部*低的值,不像在設(shè)計水線下一樣能獲得*優(yōu)反射率.V型鍍膜通常只包含兩層鍍膜。簡單的V型鍍膜可以包含一個厚度為λ/ 4的層,但可能需要更多層來調(diào)整帶寬,或者如果具有適當折射率的鍍膜材料不可用。多層鍍膜也可以補償不同的入射角,但他們更加復(fù)雜,而且往往有更大的帶寬。如果V型鍍膜層的厚度不正確,鍍膜的反射率會增加,而且設(shè)計水線會發(fā)生變化。PZ光學的V型鍍膜通常能使*小反射率顯著低于0.25%,但所有標準V型鍍膜在設(shè)計水線下的指定反射率都小于0.25%。這允許設(shè)計水線與鍍膜公差有細微的變化。

寬帶anti-reflection (BBAR)涂料是為了提高傳輸更廣泛的波段。 他們常用的廣譜光源和激光multiple-harmonic一代。 BBAR涂料通常不實現(xiàn)傳輸值像V-coats那么高,但更通用的,因為它們更廣泛的傳輸頻帶。 除了應(yīng)用于包括透鏡和窗鏡在內(nèi)的透射光學元件外,基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)鍍膜也用于激光晶體和非線性晶體,以減少反射,因為菲涅耳反射發(fā)生在空氣和晶體交匯處。