CN1477407A - 宽角度宽光谱反射膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种宽角度宽光谱反射膜及其制作方法，该反射膜包括玻璃基底，其特征是在玻璃基底上依次蒸镀有第一过渡层、金属膜层和加强膜层。最好是在第一过渡层和金属膜层之间设有第二过渡层。本发明的特点是采用镀制双过渡层结构，整个膜层可以耐高温耐潮解，并且膜层之间、膜层和基底之间不容易脱落，光谱反射率高。
Description
技术领域
本发明涉及反射膜，特别是一种高性能的宽角度宽光谱反射膜及其制作方法。
背景技术
信息时代的网络技术，使共享信息和集合信息的需要日益突出，这造就了对超大屏幕显示的极大需求，传统的以CRT作为图像发生源的显示技术由于其大体积、大重量以及受自身亮度的限制，逐渐成为限制其发展的瓶颈，代之而来的是以LCD(Liquid Crystal Display)、DLP(DigitalLight Processing)、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)为机理的大屏幕投影显示系统，特别以DLP为机理的显示系统以其响应速度快、光利用率高、高解析度等特点而倍受青睐。
但DLP显示系统中的光导管(light tunnel)这个关键元件的性能好坏一直成为束缚其进一步提高性能的瓶颈。现有的技术所制作的用于光导管系统的宽角度宽光谱反射膜有以下几个不足：
(1).光谱反射率低；
(2).膜层和基底之间以及膜层和膜层之间附着力差，容易脱落；
(3).耐高温和耐潮解能力不强，高温或潮解的环境能使薄膜表面容易受到损伤，光谱容易产生漂移。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种宽角度宽光谱反射膜及其制作方法，该反射膜不仅具有优良的光学反射率，而且膜层和基底之间不易脱落，同时具有良好的耐高温和耐潮解特性。
本发明的技术解决方案如下：
一种宽角度宽光谱反射膜，包括玻璃基底，其特征是在玻璃基底上依次蒸镀有第一过渡层、金属膜层和加强膜层。
在所述的第一过渡层和金属膜层之间还有第二过渡层。
所述的第一过渡层为高纯铬蒸镀而成，厚度为20～100nm。
所述的第一过渡层也可由高纯镍或钯或钛蒸镀而成，其厚度为20～100nm。
所述的金属膜层是由纯度大于99.9％的纯银蒸镀而成，其厚度为130～4000nm。
所述的金属膜层也可由纯度大于99.9％的纯铝蒸镀而成，其厚度为130～4000nm。
所述的第二过渡层是由第一过渡层材料和金属膜层材料的混合材料同时蒸镀而成，该两种材料混合的原子百分比为30％/70％～70％/30％，整个膜层的厚度为10～100nm。
所述的加强膜层是由高、低折射率材料交错形成的组合膜层，其膜系可为LH，或LHLH，其低折射率材料可选用MgF2或Al2O3，其高折射率材料可选用ZrO2或TiO2或HfO2或ZnS或ZnSe，L，H层的光学厚度为80nm～150nm。
所述的第一、第二过渡层和金属膜采用热蒸发、离子束溅射或磁控溅射法镀制，加强膜采用电子束蒸发方法。
所述的宽角度宽光谱反射膜的制备方法，包括以下几个步骤：
①玻璃基底的清洗，先用有机溶剂超声清洗，蒸镀前用离子源清洗；
②根据膜层的设计，选定各膜层的蒸镀材料；
③玻璃基底放在真空室中，其真空度控制在9×10-4～2×10-1Pa；
④先在玻璃基底蒸镀第一过度层；
⑤在第一过渡层上蒸镀第二过渡层；
⑥在第二过渡层上蒸镀金属膜层；
⑦通过光学控制方法或时间控制方法，在金属膜层表面用电子束镀制加强膜层。
本发明优点和特点
(1)本发明的特点一在于采用镀制双过渡层结构，第一过渡层选择金属铬(镍、钯、钛)。由于其与玻璃表面的亲和力比较强，因此呈现良好的附着力，当在第一过度层表面镀制由铬(镍、钯、钛)银(铝)混合膜层第二过度层以后，由于铬(镍、钯、钛)银(铝)两种元素的同时存在，因此该层可以同时和第一过度层和纯银(铝)膜层之间都表现出良好的亲和力和附着力。因此前三层膜和基底之间不仅结合牢固同时由于其有良好的过度性因此呈现出很好的热匹配效应，从而经过高温高湿处理后膜层不脱落不受损伤，同时其光谱不产生漂移。。
(2)加强层中采用MgF2，Al2O3作为低折射率材料和金属银(铝)膜之间直接结合，由于MgF2，Al2O3本身的特性它和银之间有良好的附着力，而由于L，H都是介质层，他们之间的结合力很牢固，因此整个加强层和银(铝)之间不会脱落。
(3)由于加强膜的存在光谱反射率高。
(4)整个膜层可以耐高温耐潮解，并且膜层之间、膜层和基底之间不容易脱落。
附图说明
图1是本发明宽角度宽光谱反射膜的结构示意图
图中：1-玻璃基底 2-第一过渡层 3-第二过渡层 4-金属层
5-加强膜层
具体实施方式
本发明的宽角度宽光谱反射膜的结构如图1所示。其中
第一过渡层2为高纯铬(镍、钯、钛)(纯度为90％-100％)蒸镀而成的，厚度控制在20-100nm之间；
第二过渡层3为铬(镍、钯、钛)银(铝)混合层采用同时蒸镀铬(镍、钯、钛)银(铝)两种材料得到的混合材料的膜层，两者的原子百分比之比可以控制范围在30％/70％～70％/30％之间，整个膜层的厚度值在10-100nm之间；
金属银(铝)膜层4为纯度大于99.9％纯银(铝)蒸镀而成的，厚度在130nm～4000nm之间；
加强膜层5是由高低折射率材料交错组成的膜层组合：若每层高折射率材料膜每层的光学厚度用H表示、每层低折射率材料膜层的光学厚度用L表示，则加强膜的膜系可以为LH，或者为LHLH。L，H的大小为80nm-150nm范围内任何一个值。其中低折射率材料可以选用MgF2，Al2O3，高折射率可以选用ZrO2、TiO2、HfO2、ZnS、ZnSe等。
各种涂层的蒸镀工艺和方法
玻璃基底1在放入真空室之前首先要用有机溶剂加超声波清洗，在蒸镀之前要要用离子源清洗；
所有金属层2.3.4材料可以选用热蒸发、离子束溅射或者磁控溅射方式完成；
加强膜层5用电子束蒸镀方式完成；
整个过程的真空度控制在9×10-4Pa～2×10-1Pa，同时可以采用烘烤，温度范围可以控制在80～300℃内；
制作顺序：首先在玻璃基底上蒸镀铬(镍、钯、钛)作为第一过度层，然后在在第一过度层的基础上同时蒸镀铬(镍、钯、钛)银(铝)的混合材料形成第二过度层，第三步在第二过度层的表面上蒸镀一定厚度的银(铝)膜，最后通过光学控制的方法在银(铝)层表面用电子束镀制前面所设计的加强膜。
下表中为本发明的几个实施例，所有实施例都是在同一个镀膜真空室内完成的，薄膜的基底为玻璃，真空度优于5×10-3Pa，第一、二过渡层和金属银(铝)膜采用热蒸发镀制方式，镀膜材料的纯度均大于99.9％，加强膜采用电子束蒸镀方式。基底在镀膜之前都是先采用超声波清洗，然后用有机溶剂清洗。
表中0.64Cr0.36Ag的意思是该膜层中Cr，Ag两中元素的原子百分比分别为64％和36％，其它类推。上述反射膜也可以不要第二过度层，如实施例5所示。
上述实施例的样品都具有优良的光学性能、膜层耐高温、耐潮解不脱落。
实施例表
| 案例编号 | 第一过渡层 | 第二过渡层 | 银(铝)膜 | 加强膜 |
| 实施例1 | 铬(厚度20nm) | 0.64Cr0.36Ag(40nm) | Ag(250nm) | 膜系结构：LHL：MgF2 H：TiO2L＝H＝100nm |
| 实施例2 | 铬(厚度35nm) | 0.52Cr0.48Ag(50nm) | Ag(285nm) | 膜系结构：LHL：MgF2 H：TiO2L＝H＝100nm |
| 实施例3 | 铬(厚度35nm) | 0.52Cr0.48Ag(57nm) | Ag(1000nm) | 膜系结构：LHLHL：Al2O3 H：ZrO2L＝H＝110nm |
| 实施例4 | 铬(厚度100nm) | 0.47Cr0.53Ag(50nm) | Ag(400nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：TiO2L＝H＝125nm |
| 实施例5 | 铬(厚度100nm) | 0.0nm | Ag(900nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：TiO2L＝H＝125nm |
| 实施例6 | 铬(厚度45nm) | 0.52Cr0.48Al(50nm) | Al(285nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：TiO2L＝H＝125nm |
| 实施例7 | 镍(厚度35nm) | 0.52Ni0.48Ag(20nm) | Ag(600nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：ZrO2L＝H＝125nm |
| 实施例8 | 钯(厚度35nm) | 0.52Pd0.48Ag(57nm) | Ag(1200nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：ZnSeL＝H＝125nm |
| 实施例9 | 钛(厚度35nm) | 0.52Ti0.48Ag(90nm) | Ag(1500nm) | 膜系结构：LHLHL：MgF2 H：HfO2L＝H＝125nm |
Claims (10)
1、一种宽角度宽光谱反射膜，包括玻璃基底(1)，其特征是在玻璃基底(1)上依次蒸镀有第一过渡层(2)、金属膜层(4)和加强膜层(5)。
2、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的第一过渡层(2)和金属膜层(4)之间还有第二过渡层(3)。
3、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的第一过渡层(2)为高纯铬蒸镀而成，厚度为20～100nm。
4、根据权利要求2所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的第一过渡层(2)也可由高纯镍或钯或钛蒸镀而成，其厚度为20～100nm。
5、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的金属膜层(4)是由纯度大于99.9％的纯银蒸镀而成，其厚度为130～4000nm。
6、根据权利要求5所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的金属膜层(4)也可由纯度大于99.9％的纯铝蒸镀而成，其厚度为130～4000nm。
7、根据权利要求2所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的第二过渡层(3)是由第一过渡层(2)材料和金属膜层(4)材料的混合材料同时蒸镀而成，该两种材料混合的原子百分比为30％/70％～70％/30％，整个膜层的厚度为10～100nm。
8、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的加强膜层(5)是由高、低折射率材料交错形成的组合膜层，其膜系可为LH，或LHLH，其低折射率材料可选用MgF2或Al2O3，其高折射率材料可选用ZrO2或TiO2或HfO2或ZnS或ZnSe，L，H层的光学厚度为80nm～150nm。
9、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜，其特征是所述的第一、第二过渡层(2，3)和金属膜(4)采用热蒸发、离子束溅射或磁控溅射法镀制，加强膜(5)采用电子束蒸发方法。
10、根据权利要求1所述的宽角度宽光谱反射膜的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：
玻璃基底(1)的清洗，先用有机溶剂超声清洗，蒸镀前用离子源清洗；
根据膜层的设计，选定各膜层的蒸镀材料；
将玻璃基底(1)放在真空室中，其真空度控制在9×10-4～2×10-1Pa；
先在玻璃基底(1)蒸镀第一过度层(2)；
在第一过渡层(2)上蒸镀第二过渡层(3)；
在第二过渡层(3)上蒸镀金属膜层(4)；
通过光学控制方法或时间控制方法，在金属膜层(4)表面用电子束镀制加强膜层(5)。
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