光學膜層介紹及商業應用(一)

一、高反射膜

膜層介紹

高反射膜與抗反射膜均屬較常見的光學薄膜應用,依其膜層材質可分為金屬膜、金屬介電質反射膜、介電質反射膜。

  • 金屬反射膜:在製鍍成本上相對低廉,但膜層具有吸收的緣故,因此反射率無法達到很高。常用的金屬反射膜材料及其應用波段如下:
    • 紫外光:鋁
    • 可見光:鋁、銀
    • 紅外光:金、銀、銅、鉻鉑(特殊薄膜)


  • 金屬介電質反射膜:可在金屬膜上加鍍介電質膜來提高反射率,唯高反射之波域會因干涉效應而變窄。


  • 介電質反射膜:鍍製介電質反射膜在技術上要求相對較高,但優點在於高反射波域的可控制及特殊波段的選擇,且由於膜層為低吸收值,因此可用於雷射系統的反射鏡。


商業應用

車載零部件(車燈、車鏡)、照明、雷射應用設備(紅藍LED應用、條碼掃描、測距水平儀、感應器)、光學檢測設備…等


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二、增透膜/抗反射膜

膜層介紹

根據菲涅耳方程式,在未鍍膜的每個玻璃介面有約4%的光會被反射,此特性在光學系統裡尤其是多透鏡系統中會造成危害,例如:相機鬼影現象、眼鏡或面板眩光、背反射造成雷射系統的不穩定性…等。為改善此現象的發生,可使用蛾眼結構膜層(次波長結構),其結構折射率等效於折射率漸變的多層薄膜,不僅能有效降低反射率,更解決了鍍製多層抗反射膜之間的製程問題及反射膜材料的選擇限制,唯缺點在於其微結構維護不易且不適合使用於長期碰觸的產品上。


另一改善方法則是鍍製多層膜利用光的破壞性干涉來提高所需波段的穿透率,以此來減少菲涅耳反射的產生及影響,此方法亦可搭配透明硬膜同時達到抗反射及增強硬度的效果,此薄膜技術已成為光學薄膜中最為廣泛的應用。



商業應用

抗反射膜用途廣泛,如鏡頭、眼鏡、各類型顯示面板、太陽能面板/電池…等


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文獻

[1] 李正中,2016.06,薄膜光學與鍍膜技術,第八版,藝軒出版社

[2] 吉田 貞始、近藤 高志,2013.12,薄膜工程學,第二版,全華圖書

[3] 田民波,2012.10,薄膜技術與薄膜材料,第一版,五南圖書

[4] 廖博輝、蕭健男、蕭銘華、林郁洧、陳昇暉,封閉式高能磁控濺鍍系統鍍製透明硬膜之技術開發,科儀新知222 期