CN107311472A - 一种双面减反射无色硬质玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面减反射无色硬质玻璃及其制备方法，一种双面减反射无色硬质玻璃，包括玻璃基板，玻璃基板的两侧设有由高折射率层和低折射率层交替循环设置的膜层，且在最外层设置硬质层。本发明采用上述结构设置，整个可见光400nm~700nm波段均起到了减反射作用；而且减反射效果平均反射率可以降低到1.3%以下，平均透过率可达到97.5%以上，能满足高端精细的光学仪器；最后玻璃表面的硬度可以在莫氏硬度6以上、铅笔硬度在9h以上，都有较高的抗划伤和耐摩擦能力。
Description
技术领域
本发明涉及减反玻璃领域，具体为一种双面减反射无色硬质玻璃及其制备方法。
背景技术
目前智能设备在窗口玻璃区域一般要制减反射膜。在光学零件表面的反射，不仅影响光学零件的通光能量，而且反射光还会在仪器中形成散光影响光学仪器的成像质量，为了解决这些问题通常在光学零件的表面镀减反射膜，目的是为了减小零件的反射光。
传统的减反射膜只是在特定的波段起到减反射作用，没有使整个可见光波段起到减反射作用；而且传统的减反射膜抗摩擦能力、抗划伤能力较差，用户使用一段时间后便出现划伤现象，从而影响产品的成像效果以及美观；因此，对于部分的高要求精细光学仪器而言，传统的减反射膜的减反射效果已经无法满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双面减反射无色硬质玻璃及其制备方法，可以解决玻璃在可见光范围430nm~700nm处的透过率低引起的功能性不良问题；还能解决在制成的过程中因产品的硬度不佳而产生较多不良品的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双面减反射无色硬质玻璃，包括玻璃基板，玻璃基板的两侧设有由高折射率层和低折射率层交替循环设置的膜层，且在最外层设置硬质层。
进一步地，所述的高折射率层为Nb2O5、Si3N4、TiO2或Ta2O5，所述的低折射率层为SiO2、SiOxNy或MgF2。
进一步地，所述硬质层为SiC材料层。
进一步地，所述玻璃基板每侧的高折射率层和低折射率层总数为6-8层。
优选的方案中，玻璃基板厚度0.2mm~3.2mm；每侧的高折射率层和低折射率层共六层，两侧对称设置，从玻璃基板到外侧的高折射率层的厚度依次为11nm~15nm、44nm~50nm和38nm~43nm，低折射率层的厚度依次为35nm~40nm、12nm~16nm和93nm~100nm；最外层硬质层的厚度为3nm~5nm。
本发明还涉及所述玻璃的制备方法，具体为：利用真空磁控溅射技术，将高折射率材料层、低折射率层材料层依次镀在玻璃基板上，最后镀上硬质层，即可得到所述的双面减反射无色硬质玻璃。
进一步地，溅射镀高折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以NbxOy为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~160000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量30sccm~40sccm。
进一步地，溅射镀低折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~120000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量50sccm~150sccm。
进一步地，溅射镀硬质层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：2000W~2500W,Ar气体流量200sccm~250sccm，C2H2气体流量50sccm~150sccm。
本发明采用上述结构设置，整个可见光400nm~700nm波段均起到了减反射作用；而且在可见光400~700nm波段的减反射效果平均反射率可以降低到1.3%以下，平均透过率可达到98.5%以上，能满足高端精细的光学仪器；最后玻璃表面的硬度可以在莫氏硬度6以上、铅笔硬度在9h以上，都有较高的抗划伤和耐摩擦能力。
本发明玻璃基板每侧的高折射率层和低折射率层总数为6~8层时，从400~700nm处的平均透过率在98.5%以上，700nm处的透过率为98%。与传统的膜系设计不同后使玻璃在更宽的波长范围内的平均透过率均有提高。
本发明的硬质层材料为SiC材料层，其硬度高且与其下层的低折射率材料的结合力好；能够采取磁控溅射的方式镀膜；且材料镀膜后与其他材料之间的结合力要好；最终形成的材料不仅对减反效果的影响小，还能够增加减反效果。
附图说明
图1是本发明提供玻璃的结构示意图。
图2是仅有玻璃基板层的反射光谱曲线图。
图3为本发明提供玻璃的反射光谱曲线图。
图4为本发明提供玻璃的色度图。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐明本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不是用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
实施例1：
如图1所示，一种双面减反射无色硬质玻璃，包括玻璃基板1，玻璃基板的两侧设有由高折射率层2和低折射率层3交替循环设置的膜层，且在最外层设置硬质层4。
进一步地，所述的高折射率层为Nb2O5、Si3N4、TiO2或Ta2O5，优选Nb2O5，相对于选取Si3N4、TiO2或Ta2O5，能够进行膜系设计时对整个波段的产生更好的减反射效果，且相较于Si3N4、TiO2或Ta2O5，其在实际膜系设计的过程中在不同的波段会出现较小的反射差值。
所述的低折射率层为SiO2、SiOxNy或MgF2，优选SiO2，相较于其他材料的结合力高，有利于膜层性能的监控。
所述硬质层为SiC，因为SiC材料的硬度高且与其下层的低折射率材料的结合力好。
所述玻璃基板每侧的高折射率层和低折射率层总数为6-8层。考虑到产品的量产性，一般连续式磁控镀膜线的靶位会有限制，原则上设计的层数越多越好，但是实际超过6-8层后设备能力无法满足一次成型，大大的降低了生产效率。
优选的方案中，玻璃基板厚度0.2mm~3.2mm；每侧的高折射率层和低折射率层共六层，两侧对称设置，从玻璃基板到外侧的高折射率层的厚度依次为11nm~15nm、44nm~50nm和38nm~43nm，低折射率层的厚度依次为35nm~40nm、12nm~16nm和93nm~100nm；最外层硬质层的厚度为3nm~5nm。其中玻璃基板两个面的膜层及对应的厚度相同。每一层对应的厚度均是单独控制的。
具体制备所述玻璃的方法为：利用真空磁控溅射技术，将高折射率材料层、低折射率层材料层依次镀在玻璃基板上，最后镀上硬质层，即可得到所述的双面减反射无色硬质玻璃。
进一步地，溅射镀高折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以NbxOy为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~160000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量30sccm~40sccm。
进一步地，溅射镀低折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~120000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量50sccm~150sccm。
进一步地，溅射镀硬质层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：2000W~2500W，Ar气体流量200sccm~250sccm，C2H2气体流量50sccm~150sccm。
对于白玻（仅有玻璃基板层）及本发明制备的一种双面减反射无色硬质玻璃进行检测分析，其反射光谱曲线分别见图2和图3。白玻在400nm~700nm的平均反射率为8.35%，在白玻上双面镀完减反射硬质膜层后400nm~700nm处的平均反射为0.473%，很大程度上提高了减反射效果。其中图3在400nm~700nm波段内的反射曲线越平划则对应的反射Re a*、b*接近0点，最终产品呈现的颜色越接近无色。
图4中，Refl 和Trans分别代表反射与透射，加上对应的 x、y值则代表颜色坐标，由图上可以看出，本发明的玻璃的反射与透射值均在白色区间内。
总结：
本发明制备的双面减反射无色硬质玻璃具有以下效果
1、在整个可见光400nm~700nm波段均起到了减反射作用；
2、双面加镀硬质层材料使产品两个面都有较高的抗划伤和耐摩擦能力；常规的未镀硬质层的AR产品采用莫氏硬度测试只能达到3，采取铅笔硬度测试只能达到6H，本发明加镀硬质层后莫氏硬度能够达到6以上，铅笔硬度能够达到9H以上。
3、整个可见光400nm~700nm波段的减反射效果能达到0.5%以下，能满足高端精细的光学仪器。
Claims (9)
1.一种双面减反射无色硬质玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：玻璃基板的两侧设有由高折射率层和低折射率层交替循环设置的膜层，且在最外层设置硬质层。
2.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于：所述的高折射率层为Nb2O5、Si3N4、TiO2或Ta2O5，所述的低折射率层为SiO2、SiOxNy或MgF2。
3.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于：所述硬质层为SiC材料层。
4.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于：所述玻璃基板每侧的高折射率层和低折射率层总数为6-8层。
5.根据权利要求1所述的玻璃，其特征在于：玻璃基板厚度0.2mm~3.2mm；每侧的高折射率层和低折射率层共六层，两侧对称设置，从玻璃基板到外侧的高折射率层的厚度依次为11nm~15nm、44nm~50nm和38nm~43nm，低折射率层的厚度依次为35nm~40nm、12nm~16nm和93nm~100nm；最外层硬质层的厚度为3nm~5nm。
6.制备权利要求1-5任意一项所述玻璃的方法，其特征在于：
利用真空磁控溅射技术，将高折射率材料层、低折射率层材料层依次镀在玻璃基板上，最后镀上硬质层，即可得到所述的双面减反射无色硬质玻璃。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：溅射镀高折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以NbxOy为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~160000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量30sccm~40sccm。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：溅射镀低折射率层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：8000W~120000W,Ar气体流量200sccm~250sccm，O2气体流量50sccm~150sccm。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：溅射镀硬质层时的工艺参数为：真空度：5.E-04Pa~2.E-03Pa，以硅靶为溅射靶材，靶材溅射功率为：2000W~2500W,Ar气体流量200sccm~250sccm，C2H2气体流量50sccm~150sccm。
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