CN110673235B - 多功能光学膜及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能光学膜及其生产方法,多功能光学膜包括基板,以及在基板表面由内向外依次分布的减反射膜层、化学加硬膜层和物理加硬膜层；减反射膜层为多层减反射膜，包括从内至外依次分布的二氧化铈膜层、氧化铟锡膜层、氮化硅膜层和二氧化硅膜层；化学加硬膜层为以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，与环氧树脂混合制成的耐磨膜层；物理加硬膜层为金刚石膜层。化学加硬膜层和物理加硬膜层用于提高光学膜表面的硬度，减反射膜层为四层结构，使用效果好，而且二氧化铈膜层使得光学膜具有较高的紫外吸收率以及良好的热稳定性，可以防止光学膜紫外老化，氧化铟锡膜层的设置使得减反射膜层具有导电性，从而得到功能多样的光学膜。

Description

多功能光学膜及其生产方法
技术领域
本发明涉及光学膜技术领域，具体讲是一种多功能光学膜及其生产方法。
背景技术
光学膜广泛用于光学和光电子技术领域,减反射膜是光学膜中较为常见的一种，现有技术的减反射膜其结构一般包括基板和设置在基板表面的减反射膜层，基板材料常见为Ge、Si、ZnS、ZnSe或硫系玻璃等，减反射膜层材料常见为氟化镁、二氧化硅等，这类减反射膜的功能较为单一，有待进一步地改善。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的一个目的在于：提供一种多功能光学膜。
为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：多功能光学膜,包括基板,它还包括在基板表面由内向外依次分布的减反射膜层、化学加硬膜层和物理加硬膜层；
所述减反射膜层为多层减反射膜，包括从内至外依次分布的二氧化铈膜层、氧化铟锡膜层、氮化硅膜层和二氧化硅膜层；
所述化学加硬膜层为以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，与环氧树脂混合制成的耐磨膜层；
所述物理加硬膜层为金刚石膜层。
本发明还提供一种上述多功能光学膜的其制备方法，包括以下步骤：
(1)对基板进行表面处理，依次包括抛光、手工擦拭、超声波清洗和离子轰击四个步骤；
(2)将金属铈放入蒸发器皿中，蒸发前对金属铈进行抛光打磨，清洗后迅速放入真空室，蒸发时通入氧气，基板温度为500℃，在基板表面镀制一层二氧化铈膜层；
(3)称取一定量的氯化铟和氯化锡配制成水溶液，在70℃恒温时，在剧烈的搅拌下加入氨水至PH＝8时停止，并加入一定量的聚乙烯醇，继续搅拌2小时，在50℃下静置老化2小时，采用离心分离洗涤沉淀，过滤后真空干燥3小时，在800℃下煅烧1小时后得到氧化铟锡纳米粉末，然后对其研磨，使其粒度变小，制得的最终产物氧化铟和氧化锡质量比为9：1，将氧化铟锡纳米粉末与去离子水、分散剂按照一定比例混合，用高速分散机分散20分钟，得到氧化铟锡料浆，将氧化铟锡料浆涂布在二氧化铈膜层表面，然后放入烘箱进行固化，制得一层氧化铟锡膜层，使氧化铟锡膜层的折射率小于二氧化铈膜层的折射率；
(4)在氧化铟锡膜层表面沉积氮化硅膜层，使氮化硅膜层的折射率小于氧化铟锡膜层的折射率；
(5)在氮化硅膜层表面沉积二氧化硅膜层，使二氧化硅膜层的折射率小于氮化硅膜层的折射率；
(6)以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，掺入环氧树脂制备耐磨膜层加硬液，将加硬液喷涂在二氧化硅膜层表面，形成化学加硬膜层；
(7)在化学加硬膜层表面镀上一层金刚石膜层，制得多功能光学膜；
(8)对多功能光学膜进行老化处理。
进一步地，步骤(1)中，手工擦拭采用乙醇和乙醚的混合液蘸在脱脂纱布上对基板进行擦拭。
进一步地，步骤(1)中，离子轰击的电压为5千伏，电流80毫安，轰击时间为5分钟，轰击结束后在3分钟内在基板表面镀制二氧化铈膜层。
进一步地，步骤(8)中，老化处理是指：将多功能光学膜在空气中进行烘烤退火处理，烘烤温度为250-400摄氏度，烘烤时间为6-8小时。
本发明的有益效果是：化学加硬膜层和物理加硬膜层用于提高光学膜表面的硬度，减反射膜层为四层结构，使用效果好，而且二氧化铈膜层使得光学膜具有较高的紫外吸收率以及良好的热稳定性，可以防止光学膜紫外老化，氧化铟锡膜层的设置使得减反射膜层具有导电性，从而得到功能多样的光学膜。
附图说明
图1为本发明多功能光学膜的结构示意图。
图中所示：1—基板，2—减反射膜层，21—二氧化铈膜层，22—氧化铟锡膜层，23—氮化硅膜层，24—二氧化硅膜层，3—化学加硬膜层，4—物理加硬膜层。
具体实施方式
为比较直观、完整地理解本发明的技术方案，现就结合本发明附图进行非限制性的特征说明如下：
实施例一：如图1所示，多功能光学膜,包括基板1,它还包括在基板1表面由内向外依次分布的减反射膜层2、化学加硬膜层3和物理加硬膜层4；
减反射膜层2为多层减反射膜，包括从内至外依次分布的二氧化铈膜层21、氧化铟锡膜层22、氮化硅膜层23和二氧化硅膜层24；
化学加硬膜层3为以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，与环氧树脂混合制成的耐磨膜层；
物理加硬膜层4为金刚石膜层。
本发明还提供一种上述多功能光学膜的其制备方法，包括以下步骤：
(1)对基板1进行表面处理，依次包括抛光、手工擦拭、超声波清洗和离子轰击四个步骤；
(2)将金属铈放入蒸发器皿中，蒸发前对金属铈进行抛光打磨，清洗后迅速放入真空室，蒸发时通入氧气，基板1温度为500℃，在基板1表面镀制一层二氧化铈膜层21；
(3)称取一定量的氯化铟和氯化锡配制成水溶液，在70℃恒温时，在剧烈的搅拌下加入氨水至PH＝8时停止，并加入一定量的聚乙烯醇，继续搅拌2小时，在50℃下静置老化2小时，采用离心分离洗涤沉淀，过滤后真空干燥3小时，在800℃下煅烧1小时后得到氧化铟锡纳米粉末，然后对其研磨，使其粒度变小，制得的最终产物氧化铟和氧化锡质量比为9：1，将氧化铟锡纳米粉末与去离子水、分散剂按照一定比例混合，用高速分散机分散20分钟，得到氧化铟锡料浆，将氧化铟锡料浆涂布在二氧化铈膜层21表面，然后放入烘箱进行固化，制得一层氧化铟锡膜层22，使氧化铟锡膜层22的折射率小于二氧化铈膜21层的折射率；
(4)在氧化铟锡膜层22表面沉积氮化硅膜层23，使氮化硅膜层23的折射率小于氧化铟锡膜层22的折射率；
(5)在氮化硅膜层23表面沉积二氧化硅膜层24，使二氧化硅膜层24的折射率小于氮化硅膜层23的折射率；
(6)以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，掺入环氧树脂制备耐磨膜层加硬液，将加硬液喷涂在二氧化硅膜层24表面，形成化学加硬膜层3；
(7)在化学加硬膜层3表面镀上一层金刚石膜层，制得多功能光学膜；
(8)对多功能光学膜进行老化处理。
步骤(1)中，因为基板1表面粗糙度和缺陷是散射的主要来源，且基板1表面划痕、麻点、气泡等缺陷也会引起散射，所以抛光可用于消除基板1散射。
步骤(1)中，手工擦拭采用乙醇和乙醚的混合液蘸在脱脂纱布上对基板1进行擦拭，乙醇和乙醚的比例为85：15。
步骤(1)中，超声波清洗具有清洗速度快、质量高的优点，超声频率为20-40kHZ，基板1上的污物与化学溶剂进行化学反应而被溶解，基板1上下运动时得到漂洗，手工擦拭配合超声波清洗后能将基板1清洁干净。
步骤(1)中，离子轰击的电压为5千伏，电流80毫安，轰击时间为5分钟，轰击结束后在3分钟内在基板1表面沉积二氧化铈膜层21。在离子轰击过程中，电子所获得的速度远比离子大，基板1由于电子的较大动性而迅速带负电荷，正离子在负电荷的吸引下轰击基板1。电子、离子，还有激活原子和分子的共同轰击，使基板1表面的氢氧化合物分解，并提供活化表面以利于薄膜成核。离子轰击结束后，应尽快开始薄膜沉积，所以，3分钟内在基板1表面沉积二氧化铈膜层21是非常牢固的。
步骤(8)中，老化处理是指：将多功能光学膜在空气中进行烘烤退火处理，烘烤温度为300摄氏度，烘烤时间为8小时。多功能光学膜在制成后，因为沉积过程中薄膜材料分子从气相到固相的冷却非常迅速，其性质会逐渐发生变化，存在着各种缺陷，采用烘烤退火处理后，使薄膜具有再结晶过程和再反应过程，烘烤后薄膜牢固度和抗潮能力大大提高。
实施例二：实施例二与实施例一的区别在于：化学加硬膜层3为以乙烯基三乙氧基硅烷和3-硫醇基丙基三乙氧基硅烷为单体的UV固化膜。制备时以乙烯基三乙氧基硅烷和3-硫醇基丙基三乙氧基硅烷为单体制备UV固化膜加硬液，将加硬液喷涂在化硅膜层24表面，形成化学加硬膜层3。

Claims (3)

1.多功能光学膜,包括基板,其特征在于：它还包括在基板表面由内向外依次分布的减反射膜层、化学加硬膜层和物理加硬膜层；
所述减反射膜层为多层减反射膜，包括从内至外依次分布的二氧化铈膜层、氧化铟锡膜层、氮化硅膜层和二氧化硅膜层；
所述化学加硬膜层为以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，与环氧树脂混合制成的耐磨膜层；
所述物理加硬膜层为金刚石膜层；
多功能光学膜的生产方法包括以下步骤：
(1)对基板进行表面处理，依次包括抛光、手工擦拭、超声波清洗和离子轰击四个步骤；
(2)将金属铈放入蒸发器皿中，蒸发前对金属铈进行抛光打磨，清洗后迅速放入真空室，蒸发时通入氧气，基板温度为500℃，在基板表面镀制一层二氧化铈膜层；
(3)称取一定量的氯化铟和氯化锡配制成水溶液，在70℃恒温时，在剧烈的搅拌下加入氨水至PH＝8时停止，并加入一定量的聚乙烯醇，继续搅拌2小时，在50℃下静置老化2小时，采用离心分离洗涤沉淀，过滤后真空干燥3小时，在800℃下煅烧1小时后得到氧化铟锡纳米粉末，然后对其研磨，使其粒度变小，制得的最终产物氧化铟和氧化锡质量比为9：1，将氧化铟锡纳米粉末与去离子水、分散剂按照一定比例混合，用高速分散机分散20分钟，得到氧化铟锡料浆，将氧化铟锡料浆涂布在二氧化铈膜层表面，然后放入烘箱进行固化，制得一层氧化铟锡膜层，使氧化铟锡膜层的折射率小于二氧化铈膜层的折射率；
(4)在氧化铟锡膜层表面沉积氮化硅膜层，使氮化硅膜层的折射率小于氧化铟锡膜层的折射率；
(5)在氮化硅膜层表面沉积二氧化硅膜层，使二氧化硅膜层的折射率小于氮化硅膜层的折射率；
(6)以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体，掺入环氧树脂制备耐磨膜层加硬液，将加硬液喷涂在二氧化硅膜层表面，形成化学加硬膜层；
(7)在化学加硬膜层表面镀上一层金刚石膜层，制得多功能光学膜；
(8)对多功能光学膜进行老化处理；
步骤(8)中，老化处理是指：将多功能光学膜在空气中进行烘烤退火处理，烘烤温度为250-400摄氏度，烘烤时间为6-8小时。
2.根据权利要求1所述的多功能光学膜，其特征在于：步骤(1)中，手工擦拭采用乙醇和乙醚的混合液蘸在脱脂纱布上对基板进行擦拭。
3.根据权利要求1所述的多功能光学膜，其特征在于：步骤(1)中，离子轰击的电压为5千伏，电流80毫安，轰击时间为5分钟，轰击结束后在3分钟内在基板表面镀制二氧化铈膜层。
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