CN1840732A - 渐变式光学薄膜镀制装置及其冶工具套环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渐变式光学薄膜镀制装置，包括一镀材源，一基板位于镀材源的上侧，基板可绕一中心轴线旋转，基板的镀膜面朝向镀材源，该镀膜面可接收镀材源的镀材并于其上形成镀膜，其中基板的镀膜面上设置一遮板，该遮板的高度、厚度、及其与基板的夹角由镀膜层的渐变斜率及渐变范围决定。

Description

渐变式光学薄膜镀制装置及其冶工具套环

技术领域

本发明关于一种镀膜装置及其冶工具套环，特别是用以在一基板上形成精确渐变斜率及渐变范围的光学镀膜层的一种镀制装置及其冶工具套环。

背景技术

在镀膜技术中，于同一基板镀上特定渐变斜率及渐变范围的镀膜层，具有一定的困难度。现有的渐变式光学薄膜镀制方法，是以调整基板倾斜角度或是利用补正板形状的不同，进而控制镀附在基板上药材量的多寡，即控制其厚度，透过镀膜层厚度的改变来改变其光谱特性，形成各种不同渐变效果的光学薄膜；然而以此方法，并不能精确控制膜厚，且对于较为精细的渐进量变化(小至每厘米精准变化的渐进量)及微小范围的渐进量变化(小至数厘米)的光学薄膜，以前述两种方法难以达到。

请参阅图1，在一调整基板倾斜角度的现有镀膜装置5中，将一倾斜的基板51设置于一基座52的上方，并且基座52的表面上设置一欲镀的镀材源53，利用真空蒸镀或者是溅镀的方式在基板51上形成镀膜层54。在此，基板51的放置位置不与基座52平行，而是倾斜一定的角度。此技术即是利用镀膜层54的厚度约与基座52至基板51之间的距离的1.5至1.9次方成反比的原理，所以离基座52越近的基板51部分，其膜厚越厚，反之，离基座52越远的基板51部分，其膜厚越薄。

请参阅图2所示的另一种现有技术方案，其利用不同形状补正板的镀膜装置，大致包括有一个可用真空泵抽成真空的真空室90、在真空室90内的上部腔室中安装有一镀膜伞91、一补正板92，以及一镀材源93。其中，镀膜伞91轴设于一动力源94的轴心并可被该动力源94驱动进行旋转，而镀材源93与镀膜伞91相对而设，补正板92设置于邻近镀膜伞91的位置并处于镀膜伞91与镀材源93之间，通过控制补正板92的外形及位置可以影响若干基板上的镀膜厚度。于镀膜伞的伞形座体上设置有复数可安装基板95的镀膜孔(未图示)及一个可连接至动力源94轴承上的安装孔910。该镀膜装置9的详细构造可参阅中国台湾专利公告第540585号的内容。

当使用镀膜装置9来进行镀膜制程时，通常先将多个基板95固定在镀膜伞上91，然后驱动动力源94以旋转镀膜伞91，最后再利用真空蒸镀或溅镀等方式将镀材源93上的镀膜材料沉积至这些基板95上。当基板95被蒸镀(或溅射)一层或多层薄膜后，将这些已镀制完毕的基板95从真空室90内移出，并再次将同样数量的基板95移入真空室90内，以便接着同样为它们蒸镀一次或多次的薄膜。由于补正板92与基板95之间有一较远的距离，所以基板95上的镀膜厚度较难以被精确控制。

中华民国专利申请第092212662号揭示了另一种型式的镀膜设备，其包括至少二镀材源，以及与之对应的至少二遮板(补正板)单元，与图2所示的结构相似，该种遮板也无法精确控制镀膜的渐变斜率及渐变范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可精确镀制不同渐变斜率及渐变范围的渐进式光学薄膜镀制装置及其治工具套环。

本发明的技术要点在于：一种渐变式光学薄膜镀制装置，包括一镀材源，一基板位于镀材源的上侧，基板可绕一中心轴线旋转，基板的镀膜面朝向镀材源，该镀膜面可接收镀材源的镀材并于其上形成镀膜，其中基板的镀膜面上设置一遮板，该遮板的高度、厚度、及其与基板的夹角由镀膜层的渐变斜率及渐变范围决定。

所述渐变式光学薄膜镀制装置进一步包括一可沿所述中心轴线旋转的镀膜伞，该镀膜伞与镀材源相对设置，该镀膜伞上设置若干镀膜孔，于镀膜孔中安装置所述基板。

所述基板的侧边进一步套设一套环，所述遮板设置于套环的纵向相对两侧边上并可相对其转动。

所述渐变式光学薄膜镀制装置进一步包括有一个可用真空泵抽成真空的真空室、在真空室内的上部腔室中安装所述的镀膜伞，镀膜伞轴设于一动力源的轴心并可被该动力源驱动进行旋转，镀材源较佳的是位于与镀膜伞不在同一垂直中心轴线上的真空室的底部。

本发明还提供一种上述渐变式光学薄膜镀制装置中使用的治工具套环。

与现有技术相比，本发明可以精确控制渐变式镀膜的渐变斜率及渐变范围，该渐变斜率及渐变范围可以小至每厘米精准变化的渐进量。

附图说明

图1是一种现有镀膜装置的示意图。

图2是另一种现有镀膜装置的示意图。

图3是本发明渐变式光学薄膜镀制装置的示意图。

图4是本发明渐变式光学薄膜镀制装置中的治工具套环的示意图。

图5是本发明治工具套环第二较佳实施例的示意图。

具体实施方式

现结合说明书附图，对本发明渐变式光学薄膜镀制装置以及其冶工具套环作详细介绍。

请参阅图3，镀膜装置大致包括有一个可用真空泵抽成真空的真空室10、在真空室10内的上部腔室中安装有一镀膜伞11、安装到镀膜伞11上的一治工具套环2，以及在真空室10底部的一镀材源13。其中，镀膜伞11轴设于一动力源14的轴心并可被该动力源14驱动进行旋转，而镀材源13位于真空室10的底部与镀膜伞11相对而设，并且最优为与镀膜伞11不在同一垂直中心线上。镀膜伞11的伞形座体上设置有若干个镀膜孔(未图示)，治工具套环2固定于镀膜伞11的对应镀膜孔中。

请续参阅图4，治工具套环2可收容大致呈矩形的基板23，该基板23的一镀膜面231可接收镀材源13的镀材并于其上形成镀膜。沿基板23的四个侧边套设一套环21，并于套环21的纵向相对两侧边211上设置一可相对其转动的遮板22，该遮板22位于基板23的镀膜面231的一侧，其具有预定的高度、厚度以及与基板22呈预定的角度。

治工具套环2固定到镀膜伞11后，基板23位于镀膜伞11远离镀材源13的外表面，遮板22穿过镀膜伞11的镀膜孔，而基板23的镀膜面231朝向镀膜孔，从而使镀材源13发出的镀材可以达该到镀膜面231。

当使用本发明的镀膜装置来进行镀膜制程时，应先驱动动力源14以旋转镀膜伞11，再利用真空蒸镀或溅镀等方式将镀材源13上的镀膜材料沉积至这些镀膜面231上。当镀膜面231被蒸镀(或溅射)一层或多层薄膜后，将这些已镀制完毕的治工具套环2从真空室10内移出，并再次将同样数量的治工具套环2移入真空室90内，以便接着同样为它们蒸镀一次或多次的薄膜。

由于治工具套环2上面的遮板22和基板23的距离相当接近，故当利用真空蒸镀、溅镀或以离子辅助镀膜时，遮板22的高度、厚度及其与基本23间的角度变化(详后述)可以用来控制镀附在基板23上药材量的多寡，进而改变基板23上各点镀膜层的厚度，透过镀膜层厚度的改变来改变其光谱特性，形成各种不同渐进效果的光学薄膜。由于遮板22的存在，镀材源23不同位置上发出的镀材在镀膜面231沉积的量发生变化，以至基板23上的镀膜层的厚度产生渐进的变化，且由于基板23随着镀膜伞11的转动而相对镀材源13发生相对移动，该镀膜层渐变范围变大，渐变斜率也发生变化。故只要根据镀膜层渐变范围及渐变斜率等参数的要求设计出适当的冶工具套环，即可实现本发明精确控制渐变范围及渐变斜率的目的。

以下将分别介绍遮板的角度、高度及厚度对镀膜的渐变斜率及渐变范围的影响：

1.遮板22高度(H)：

遮板22的高度越大，渐变区域越大；遮板22的高度越小，渐变区域越小；遮板22的高度也会影响渐变的斜率。

H＝K.D

其中：K和蒸镀参数、镀膜伞曲率、镀材种类等有关

      D为渐变区域的大小

2.遮板22与套环21(基板23)的夹角(θ)：

遮板22与套环21的夹角θ，夹角θ可以为0°～180°间的任一角度，在通常的应用例中，最好是在45°θ135°的范围内，其影响渐进区域的大小及渐变斜率；以相同高度的遮板22而言，|90-θ|越大，渐进量变化区域越大；例如以相同高度22mm的遮板镀膜，当θ＝90°时，其渐进范围为6.3mm，若将遮板倾斜一角度使θ＝70°时，其渐进范围增加为8.5mm。

3.遮板22的厚度影响非镀膜区域的大小，遮板22厚度越大，非镀膜区域也越大。

4.镀膜伞11不同圈数的基板23，相对于蒸发源，其角度皆不相同，故必须针对其位置，调整遮板22高度及夹角，以镀制出相同效果的镜片。

所以，综合考虑上述遮板22的角度、高度、厚度以及镀膜伞圈数等要素的影响，可以设计出预定渐变斜率及渐变范围的渐变式镀膜，该渐变斜率及渐变范围可以小至每厘米精准变化的渐进量。

请参阅图5，本发明治工具套环第二较佳实施例中，治工具套环3包括基板33，围绕基板33的套环31以及并行排列的若干个遮板32，治工具套环3也可用于制造预定渐变斜率及渐变范围的渐变式镀膜，且在本实施例中每一个遮板32都可以有各自独立的高度、厚度及与基板33的夹角，于正式生产时，其夹角可以固定；避免因人为、机械等因素，而改变既定的角度值。

Claims (19)

1.一种渐变式光学薄膜镀制装置，包括一镀材源，至少一个基板位于镀材源的一侧，基板的镀膜面朝向镀材源，该镀膜面可接收镀材源的镀材并于其上形成镀膜，其特征在于：靠近于基板的镀膜面的一侧设置有一遮板，该遮板具有特定的高度及厚度，并与基板间具有一特定的夹角，通过控制遮板的高度、厚度及其与基板间的夹角可以控制镀膜层的渐变斜率及渐变范围。

2.如权利要求1所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：所述的基板可绕一中心轴线旋转。

3.如权利要求2所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：还包括一可沿所述中心轴线旋转的镀膜伞，该镀膜伞与镀材源相对设置，该镀膜伞上设置若干镀膜孔，于镀膜孔中安装所述基板。

4.如权利要求1或3所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：基板的侧边套设一套环，所述遮板设置于套环的相对两侧边上并可绕其与套环两侧边的枢接处相对该套环作转动。

5.如权利要求1或3所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：遮板与基板的夹角介于0°至180°之间。

6.如权利要求5所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：所述遮板与基板间的夹角最好是位于45°至135°间的某一角度。

7.如权利要求3所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：还包括有一个可用真空泵抽成真空的真空室、在真空室内的上部腔室中安装所述镀膜伞，镀膜伞轴设于一动力源的轴心并可被该动力源驱动进行旋转。

8.如权利要求7所述的渐变式光学薄膜镀制装置，其特征在于：镀材源位于与镀膜伞不在同一垂直中心轴线上的真空室的底部。

9.一种用于渐变式薄膜镀制装置的治工具套环，其特征在于：可以收容至少一个基板于其中，该基板包括一镀膜面，其可接收镀材源的镀材并于其上形成镀膜，靠近于基板的镀膜面一侧设置有遮板，该遮板的高度、厚度、及其与基板的夹角由镀膜层的渐变斜率及渐变范围决定。

10.如权利要求9所述的治工具套环，其特征在于：所述的套环具有两相对的侧边，所述遮板即设置于套环的相对两侧边上并可沿其与套环两侧边的枢接处相对该套环作转动。

11.如权利要求9或10所述的治工具套环，其特征在于：所述遮板的高度对镀膜渐变范围的影响为：

H＝K.D

其中H为遮板的高度；

K为一常数，与蒸镀参数、镀膜伞曲率、镀材种类等有关；

D为渐变范围的大小。

12.如权利要求9或10所述的治工具套环，其特征在于：所述遮板与基板间的夹角可以是0°至180°间的任一角度。

13.如权利要求12所述的治工具套环，其特征在于：所述遮板与基板间的夹角最好是位于45°至135°间的某一角度。

14.如权利要求9所述的治工具套环，其特征在于：该套环上设置有一个以上的遮板，且每个遮板均有各自独立的高度、厚度及相对于基板的相对夹角。

15.如权利要求9、10或14所述的治工具套环，其特征在于：被运用于一种光学镀膜设备上，且该种光学镀膜设备为真空蒸镀及溅镀的两者之一。

16.如权利要求15所述的治工具套环，其特征在于：该光学镀膜设备具有一个真空室，并在该真空室中具有一镀膜伞。

17.如权利要求16所述的治工具套环，其特征在于：该光学镀膜设备的镀膜伞具有一个可枢转的中心轴，并且可以被动力驱动而绕该中心轴旋转。

18.如权利要求17所述的治工具套环，其特征在于：在该光学镀膜设备的真空室底部设置有镀材源。

19.如权利要求18所述的治工具套环，其特征在于：该光学镀膜设备的镀膜伞上具有一个以上的镀膜孔，治工具套环被设置于镀膜孔上时所述的基板及遮板即通过该镀膜孔而形成一与所述的镀材源相靠近的镀膜表面。

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