CN115373055A - 光学多层膜及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学多层膜。光学多层膜包括基材、第一耦合层、导电层以及第二耦合层。第一耦合层设置于基材上。导电层设置于第一耦合层上。第二耦合层设置于导电层上。第一耦合层位于基材与导电层之间。本发明提供的光学多层膜可同时具有可抗反射、加热除雾以及加热除霜的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学多层膜，且特别是涉及一种可抗反射、加热除雾以及加热除霜的光学多层膜。
背景技术
因应车辆自动驾驶的功能兴起，车身周围的侦测镜头与光达系统的需求增加，藉以提高距离侦测与物体辨识等能力，故侦测镜头需要非常良好的高光学特性。然而，当车辆于极端气候时，例如下雪、浓雾、大雨等天气时，侦测镜头则可能会因为结霜或露珠凝结而失去对物体能精确辨识的功能。
发明内容
本发明是针对一种光学多层膜，可同时具有可抗反射、加热除雾以及加热除霜的效果。
根据本发明的实施例，光学多层膜包括基材、第一耦合层、导电层以及第二耦合层。第一耦合层设置于基材上。导电层设置于第一耦合层上。第二耦合层设置于导电层上。第一耦合层位于基材与导电层之间。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的基材具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。上述的光学多层膜还包括抗反射膜，设置于基材的第一表面上。第一耦合层、导电层以及第二耦合层设置于基材的第二表面上。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的导电层的片电阻值为10Ω/□至250Ω/□。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的导电层的片电阻值为10Ω/□至30Ω/□。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的导电层的厚度大于50奈米且小于等于400奈米。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的光学多层膜在波长为400奈米至700奈米时的反射率为0.1％至5％。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的光学多层膜在波长为400奈米至700奈米时的反射率为0.1％至1％。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的基材的形式为非平面。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的基材的第一表面为凸面，且第二表面为凹面。
在根据本发明的实施例的光学多层膜中，上述的导电层的材料为透明导电材料。
根据本发明的实施例，光学多层膜的用途，其可用于抗反射、加热除雾以及加热除霜。
基于上述，在本发明的实施例的光学多层膜中，通过将第一耦合层设置于基材与导电层之间，并将导电层设置于第一耦合层与第二耦合层之间，可提升本实施例的光学多层膜的光学规格，并使光学多层膜具有抗反射的效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1示出为本发明第一实施例的光学多层膜的剖面示意图；
图2为本发明第一实施例的光学多层膜的制作方法的流程图；
图3示出为真空镀膜设备的上视示意图；
图4示出为本发明第二实施例的光学多层膜的剖面示意图；
图5A示出为本发明第三实施例的光学多层膜的剖面示意图；
图5B为图5A的第三实施例的光学多层膜在不同波长时的反射率及穿透率；
图6A示出为对照实施例的光学多层膜的剖面示意图；
图6B为图6A的对照实施例的光学多层膜在不同波长时的反射率及穿透率。
附图标号说明
100、100a、100b、100c：光学多层膜；
110、110a：基材；
111、111a：第一表面；
112、112a：第二表面；
120：抗反射膜；
121、131、151：第一介电材料层；
122、132、152：第二介电材料层；
130、130b：第一耦合层；
140：导电层；
150、150b、150c：第二耦合层；
200：真空镀膜设备；
210：真空反应腔体；
220：溅镀靶座；
221：金属膜；
230：薄膜反应源；
231：介电膜；
240：真空系统；
T1、T2、T3：厚度。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1示出为本发明第一实施例的光学多层膜的剖面示意图。图2为本发明第一实施例的光学多层膜的制作方法的流程图。图3示出为真空镀膜设备的上视示意图。
请参照图1，本实施例的光学多层膜100包括基材110、抗反射膜120、第一耦合层130、导电层140以及第二耦合层150。其中，基材110具有第一表面111以及与第一表面111相对的第二表面112。基材110可包括玻璃或透明有机材料，但不以此为限。举例来说，玻璃可包括高度透明玻璃B270，透明有机材料可包括聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate，PMMA)或其他合适的透明有机材料。此外，在本实施例中，基材110的形式可例如是平面，但不以此为限。在一些实施例中，基材110的形式也可以为非平面，如图4所示。
抗反射膜120设置于基材110的第一表面111上。抗反射膜120包括至少一第一介电材料层121与至少一第二介电材料层122。第一介电材料层121与第二介电材料层122可互相堆叠成多层结构，且所述多层结构的层数可视需要而调整。第一介电材料层121的材料可例如是高折射率材料，第二介电材料层122的材料可例如是低折射率材料，但不以此为限。因此，在本实施例中，抗反射膜120可以是由高折射率材料与低折射率材料互相堆叠而成的多层结构，藉此可降低光学多层膜100的反射率。在本实施例中，高折射率材料可包括二氧化钛(TiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、氮化铝(AlN)或氮氧化铝(AlON)，低折射率材料可包括氟化镁(MgF2)、二氧化硅(SiO2)或三氧化二铝(Al2O3)，但不以此为限。
第一耦合层130设置于基材110的第二表面112上。第一耦合层130与抗反射膜120分别位于基材110的相对两侧。第一耦合层130位于基材110与导电层140之间。第一耦合层130包括至少一第一介电材料层131与至少一第二介电材料层132。第一介电材料层131与第二介电材料层132可互相堆叠成多层结构，且所述多层结构的层数可视需要而调整。其中，第一介电材料层131与第二介电材料层132的材料可以相同或相似于抗反射膜120中的第一介电材料层121与第二介电材料层132的材料，故于此不再赘述。具体来说，第一耦合层130可以为多层结构(图1示意地示出为3层，但不以此为限)，例如是三明治结构。其中，三明治结构中的最上层与最下层皆为第一介电材料层131，且中间层为第二介电材料层132。因此，在本实施例中，第一耦合层130可以是由高折射率材料与低折射率材料互相堆叠而成的多层结构，藉此可降低光学多层膜100的反射率。
导电层140设置于基材110的第二表面112上且设置于第一耦合层130上。导电层140与基材110分别位于第一耦合层130的相对两侧。导电层140设置于第一耦合层130与第二耦合层150之间。在本实施例中，由于导电层140的片电阻值可例如是10Ω/□(ohm/square)至250Ω/□，且导电层140的厚度T1可例如是大于50奈米(nm)且小于等于400奈米(即50nm<T≦400nm)，因而使得导电层140可通过外加的低电压(例如3V至10V，但不以此为限)而具有导电与加热的功能，进而使得本实施例的光学多层膜100可具有加热除雾与加热除霜的效果。
详细来说，当片电阻值大于250Ω/□和/或导电层140的厚度T1小于50奈米时，会要功率较强的电源方能提供足够的电流来发热，因而会有耗能过大的问题。当片电阻值小于10Ω/□时，会造成导电层140的厚度T1过厚，因而会造成穿透率明显下降，甚至会影响抗反射的效果。当导电层140的厚度T1大于400奈米时，会造成穿透率明显下降，并影响抗反射的效果。此外，在一些实施例中，导电层140的片电阻值也可以为10Ω/□至100Ω/□。在一些实施例中，导电层140的片电阻值也可以为10Ω/□至30Ω/□，以使含有导电层140的光学多层膜100可具有较佳地加热除雾与加热除霜的效果。在一些实施例中，导电层140的厚度T1也可以大于100奈米且小于等于300奈米(即100nm<T≦300nm)。此外，导电层140的设置也可使光学多层膜100具有抗电磁干扰的效果。
此外，在本实施例中，导电层140的材料可包括透明导电材料(transparentconducting oxide，TCO)，但不以此为限。举例来说，透明导电材料可例如是氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)或其他合适的透明导电材料。藉此，可使导电层140除了有导电能力之外，也可具有较佳光学特性，例如是抗反射与可透光的特性。
第二耦合层150设置于基材110的第二表面112上且设置于导电层140上。第二耦合层150与第一耦合层130分别位于导电层140的相对两侧。第二耦合层150包括至少一第一介电材料层151与至少一第二介电材料层152。第一介电材料层151与第二介电材料层152可互相堆叠成多层结构，且所述多层结构的层数可视需要而调整。其中，第一介电材料层151与第二介电材料层152的材料可以相同或相似于抗反射膜120中的第一介电材料层121与第二介电材料层132的材料，故于此不再赘述。因此，在本实施例中，第二耦合层150可以是由高折射率材料与低折射率材料互相堆叠而成的多层结构，藉此可降低光学多层膜100的反射率。
在本实施例中，通过将第一耦合层130设置于基材110与导电层140之间，并将导电层140设置于第一耦合层130与第二耦合层150之间，可使导电层140不会直接接触基材110，并可提升光学多层膜100的光学规格，例如可使本实施例的光学多层膜100在波长为400奈米至700奈米时的反射率可例如是0.1％至5％，并具有抗反射的效果。在一些实施例中，光学多层膜100在波长为400奈米至700奈米时的反射率也可以为0.1％至1％，以使光学多层膜100可具有较佳的抗反射的效果。
虽然本实施例的光学多层膜100的反射率(例如是0.1％至5％，或0.1％至1％)的波长范围为400奈米至700奈米，但本发明并不对反射率的波长范围加以限制。也就是说，在一些实施例中，所述波长范围也可以视需要而调整。举例来说，所述波长范围也可以为380奈米至680奈米、420奈米至780奈米、或800奈米至1100奈米，但不以此为限。
虽然本实施例的光学多层膜100可包括抗反射膜120、第一耦合层130、导电层140以及第二耦合层150，但抗反射膜120是可以视需要才选择配置的。也就是说，在一些实施例中，光学多层膜也可不需设置抗反射膜，如图5A所示。
然后，请同时参照图2与图3，以下将举例说明本实施例的光学多层膜100的制作方法及其制作过程中所使用的真空镀膜设备200，但不以此为限。
首先，请先参照图3，本实施例的真空镀膜设备200可包括真空反应腔体210、溅镀靶座220、薄膜反应源230、真空系统240、电浆电源(未示出)以及设备控制料件(未示出)。其中，真空反应腔体210为光学多层膜的制备处。溅镀靶座220为薄膜材料的来源，可生成金属膜221。薄膜反应源230为介电膜231的生成来源。真空系统240由各类真空帮浦组合而成，可用来制造真空。电浆电源的形式可为直流、中频、射频、高功率磁控脉冲等，可作为产生电浆的动力。设备控制料件可以为工业计算机、可程控器、无熔丝开关、电磁开关等组件。
接着，请同时参照图1、图2以及图3，在本实施例的光学多层膜100的制作方法中，先利用真空镀膜设备200中的真空系统240对真空反应腔体210抽真空。接着，形成抗反射膜120于基材110的第一表面111上。接着，形成第一耦合层130于基材110的第二表面112上。接着，形成导电层140于第一耦合层130上，以使第一耦合层130位于基材110与导电层140之间。然后，形成第二耦合层150于导电层140上。至此，已制作完成本实施例的光学多层膜100。
在本实施例中，形成抗反射膜120、第一耦合层130、导电层140以及第二耦合层150的原理为物理气相沉积镀膜(physical vapor deposition，PVD)，而采用的方式例如是溅镀(sputtering)，并通过电感耦合电浆源(inductively-coupled plasma，ICP)反应沉积的金属来生成光学设计的高折射率材料与低折射率材料。
以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的组件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的组件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图4示出为本发明第二实施例的光学多层膜的剖面示意图。请同时参照图1与图4，本实施例的光学多层膜100a与图1中的光学多层膜100相似，惟二者主要差异之处在于：基材110a的形式。
具体来说，请参照图4，在本实施例的光学多层膜100a中，基材110a的形式为非平面，例如是曲面，但不以此为限。其中，基材110a的第一表面111a可以为凸面，且第二表面112a可以为凹面，但不以此为限。在一些实施例中，基材110a的第一表面111a也可以为凹面，且第二表面112a也可以为凸面(未示出)。换言之，本实施例的光学多层膜100a可应用于凸透镜或凹透镜的镜头、或应用于凸面镜或凹面镜的镜面。
图5A示出为本发明第三实施例的光学多层膜的剖面示意图。图5B为图5A的第三实施例的光学多层膜在不同波长时的反射率及穿透率。请同时参照图1与图5A，本实施例的光学多层膜100b与图1中的光学多层膜100相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的光学多层膜100b没有抗反射膜，且本实施例的光学多层膜100b的第一耦合层130b的层数与第二耦合层150b的层数不同于光学多层膜100。
具体来说，请先参照图5A，本实施例的光学多层膜100b包括基材110、第一耦合层130b、导电层140以及第二耦合层150b，且不包括抗反射膜。第一耦合层130b、导电层140以及第二耦合层150b依序设置于基材110的第二表面112上。第一耦合层130b位于基材110与导电层140之间。在本实施例中，第一耦合层130b例如是包括4层的第一介电材料层131和4层的第二介电材料层132，且第二介电材料层132与第一介电材料层131依序堆栈于基材110上。第二耦合层150b例如是包括1层的第一介电材料层151和1层的第二介电材料层152，且第一介电材料层151与第二介电材料层152依序堆栈于导电层140上。
在本实施例中，基材110的材料例如是玻璃，第一介电材料层131与第一介电材料层151的材料例如是氮化铝，第二介电材料层132与第二介电材料层152的材料例如是二氧化硅，导电层140的材料例如是氧化铟锡，但不以此为限。此外，在本实施例中，第一耦合层130b的厚度T2例如是约580奈米至590奈米，导电层140的厚度T1例如是约250奈米，且第二耦合层150b的厚度T3例如是约170奈米至175奈米，但不以此为限。在本实施例中，导电层140的片电阻值例如是约25Ω/□，但不以此为限。
接着，根据图5B中测量光学多层膜100b在不同波长时的反射率及穿透率的结果可知，在波长为420奈米至700奈米时，光学多层膜100b的反射率的变化不大且大致上为0.1％至0.5％。在波长为500奈米至700奈米时，光学多层膜100b的穿透率的变化不大且大致上为97.5％至98.5％。
图6A示出为对照实施例的光学多层膜的剖面示意图。图6B为图6A的对照实施例的光学多层膜在不同波长时的反射率及穿透率。请同时参照图5A与图6A，本对照实施例的光学多层膜100c与图5A中的光学多层膜100b相似，惟二者主要差异之处在于：本对照实施例的光学多层膜100c没有第一耦合层，且本对照实施例的光学多层膜100c的第二耦合层150c的层数不同于光学多层膜100b。
具体来说，请先参照图6A，本对照实施例的光学多层膜100c包括基材110、导电层140以及第二耦合层150c，且不包括第一耦合层。导电层140以及第二耦合层150c依序设置于基材110的第二表面112上。导电层140可直接接触基材110，且导电层140与基材110之间没有其他的膜层。在本对照实施例中，第二耦合层150c例如是包括3层的第一介电材料层151和4层的第二介电材料层152，且第二介电材料层152与第一介电材料层151依序堆栈于导电层140上。
在本对照实施例中，基材110的材料例如是玻璃，第一介电材料层151的材料例如是氮化铝，第二介电材料层152的材料例如是二氧化硅，导电层140的材料例如是氧化铟锡，但不以此为限。此外，在本对照实施例中，导电层140的厚度T1例如是约250奈米，且第二耦合层150c的厚度T3例如是约360奈米至370奈米，但不以此为限。
接着，根据图6B中测量光学多层膜100c在不同波长时的反射率及穿透率的结果可知，在波长为420奈米至700奈米时，光学多层膜100b的反射率的变化大且大致上为0.1％至2％。在波长为500奈米至700奈米时，光学多层膜100c的穿透率的变化大且大致上为95.5％至99％。
因此，根据图5A与图6A的结构以及图5B与图6B的测量结果可知，相较于没有第一耦合层的光学多层膜100c，光学多层膜100b具有设置在导电层140与基材110之间的第一耦合层130b，因而使得光学多层膜100b的反射率较小且较稳定，并使得光学多层膜100b的穿透率较稳定。此外，当光从一具有特定折射率的介质传播进入另一不同折射率的介质时，在两个不同介质间的界面会发生反射，如图6A所示，在光学多层膜100c的基材110和导电层140之间的接口会有反射发生。然而，不同于图6A的光学多层膜100c的结构设计，图5A的光学多层膜100b可通过第一耦合层130b的设置来降低不同介质间的接口的反射现象，进而达到抗反射效果。
综上所述，在本发明的实施例的光学多层膜中，通过将第一耦合层130设置于基材110与导电层140之间，并将导电层140设置于第一耦合层130与第二耦合层150之间，可提升本实施例的光学多层膜100的光学规格，并使光学多层膜100具有抗反射的效果。此外，通过使导电层140的片电阻值为10Ω/□至250Ω/□，且导电层140的厚度T1大于50奈米且小于等于400奈米，可使导电层140具有导电与加热的功能，并使本实施例的光学多层膜100具有加热除雾与加热除霜的效果。藉此，可使本实施例的光学多层膜的用途可同时具有可抗反射、加热除雾以及加热除霜的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (11)
1.一种光学多层膜，其特征在于，包括：
基材；
第一耦合层，设置于所述基材上；
导电层，设置于所述第一耦合层上；以及
第二耦合层，设置于所述导电层上，
其中所述第一耦合层位于所述基材与所述导电层之间。
2.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述基材具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，且所述光学多层膜还包括：
抗反射膜，设置于所述基材的所述第一表面上，
其中所述第一耦合层、所述导电层以及所述第二耦合层设置于所述基材的所述第二表面上。
3.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述导电层的片电阻值为10Ω/□至250Ω/□。
4.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述导电层的片电阻值为10Ω/□至30Ω/□。
5.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述导电层的厚度大于50奈米且小于等于400奈米。
6.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述光学多层膜在波长为400奈米至700奈米时的反射率为0.1％至5％。
7.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述光学多层膜在波长为400奈米至700奈米时的反射率为0.1％至1％。
8.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述基材的形式为非平面。
9.根据权利要求8所述的光学多层膜，其特征在于，所述基材具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述基材的所述第一表面为凸面，且所述第二表面为凹面。
10.根据权利要求1所述的光学多层膜，其特征在于，所述导电层的材料为透明导电材料。
11.一种根据权利要求1所述的光学多层膜的用途，其特征在于，其系用于抗反射、加热除雾以及加热除霜。
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2021
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