抗反射導電膜(AR導電膜)

「AR導電膜」藉由在施加外部電壓於膜堆上，可實現除霧、除霜的功能，並透過膜堆設計，使其具有抗反射效果，以此應用於車載鏡頭等高階光學產品。

抗反射導電膜(AR導電膜)光譜

抗反射導電膜(AR導電膜)的膜層規格

抗反射導電膜(AR導電膜)的原理

當光線從空氣進入未鍍膜的玻璃基板時，每個介面大約會反射4%的光，這導致僅有92%的光穿透，鍍製抗反射膜，可使光在薄膜上下邊界處的相位相差180°，亦即反射光光束發生破壞性干涉，進而達到抗反射的效果(如圖一所示)，並同時具有良好的光穿透率[1]。

圖一、抗反射膜示意圖[1]

導電膜應用領域非常廣泛，除了一般導電效果外，可作為加熱膜、抗靜電膜甚至是電磁屏蔽膜，但在顯示器、智能玻璃或是鏡頭等光學領域，使用金屬導電膜將影響光學規格，因此考慮價格與效果，透明導電膜(Transparent conductive oxide, TCO)是一種較好的選擇。至於為何TCO會有「透明」與「導電」這兩種特性呢？金屬會導電的原因，是因為能帶中的導帶與價帶重疊[2]，因此電子可自由移動(如圖二所示)，即代表沒有能隙，亦即無法透光；TCO的能隙大約為2~4.5eV，當在外部施加能量給透明導電膜，電子很容易從價帶被激發到導帶，而能隙的存在則代表材料大概率可透光，因此透明導電膜在可見光(VIS)與近紅外(NIR)波段可透光，並具有一定的導電性

圖二、能帶結構簡圖[2]

TCO被定義為：在可見光波長範圍(400~700nm)下，光穿透率在80%以上，電阻率要低於1×10-3Ω-cm左右[3]。TCO的穿透率與導電性略成反比的關係，代表薄膜穿透率愈高導電性就會越差(如圖三所示)[4,5]，且TCO通常為高折射率材料，若鍍製TCO於玻璃上，單介面將發生約9.6%的反射，因此TCO要應用在高階光學產品是一大挑戰。

圖三、不同厚度之導電膜光譜與導電特性 (a)80nm, (b)150nm, (c)270nm, (d)350nm。[5]

透過光學多層膜模擬與設計，利用不同材料進行堆疊，使反射光產生相消干涉，因此具有抗反射的同時，也兼具導電膜的效能，而大永開發之AR導電膜於波段內平均穿透率可達98%以上，外部通以10伏特電壓，可在30秒內除霧，以及90秒內除去1mm厚冰霜的效果。

圖四、大永真空使用不同基板鍍製AR導電膜之加熱效果。

抗反射導電膜(AR導電膜)的產品應用

AR導電膜優異的光學特性以及導電性，可作為透明加熱器使用，快速且有效的加熱戶外監控鏡頭、汽機車或是交通工具中的玻璃和塑料部件（擋風玻璃或燈罩等元件），為其提供在惡劣環境中具有除霧和/或除冰功能，從而維持元件性能。

圖五、AR導電膜應用(A)戶外監控鏡頭[6]、(B)眼鏡[7]、(C)車燈[8]、

(D)車用擋風玻璃[9]、(E)駕駛艙擋風玻璃[10]。

參考資料：

[1]     李正中。薄膜光學與鍍膜技術(第九版)。(2019)。藝軒出版社。

[2]     維基百科。價帶。檢自https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%83%B9%E5%B8%B6。

[3]     大永真空設備股份有限公司。(2013)。透明導電薄膜特性及光電元件應用。檢自https://zh-tw.dahyoung.com/show/show-573518.htm。

[4]     MATERION。Transparent Conductive Oxide Thin Films。檢自https://materion.com/resource-center/technical-papers/thin-films。

[5]     E.M. Mohammed et. al., Brazilian Journal of Physics, vol. 39, no. 4(2009)。檢自https://www.scielo.br/j/bjp/a/n55Q95TBbVhxtRZhYfg6MXm/?lang=en#。

[6]     https://www.grupports.it/costo-installazione-sistemi-videosorveglianza-wireless-bologna-sassuolo/。

[7]     https://spy.com/articles/hacks/cleaning-hacks/best-anti-fog-spray-glasses-1202784370/。

[8]     https://www.dpreview.com/forums/thread/4013959。

[9]     https://www.misterspex.de/brillen-ratgeber/brille-beim-autofahren。

[10]   https://medium.com/faa/crowdsourcing-weather-conditions-129d7231d54。