CN1952696A

CN1952696A - 导电抗反射涂层

Info

Publication number: CN1952696A
Application number: CNA2006101122730A
Authority: CN
Inventors: 和晃高野
Original assignee: Flex Products Inc
Current assignee: Flex Products Inc; Viavi Solutions Inc
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-04-25
Also published as: EP1777554A1; JP2007114776A; US7162141B1

Abstract

本发明涉及一种导电抗反射涂层，该涂层带有常规的、夹在两个四分之一波长低折射层中间的半波长高折射层，其中高折射半波长层形成导电层，并且对层材料进行选择以使折射率比值(高折射率/低折射率)在1.45和1.52之间，从而为抗反射涂层提供(较)宽的带宽。优选的，半波长导电高折射层包括氧化铟钛，以提供小于20Ω/sq的薄膜电阻。

Description

导电抗反射涂层

技术领域

[01]本发明涉及一种用于显示的高效抗反射涂层(HEA)，并且特别是涉及一种具有最佳抗反射带宽的、导电的、抗反射涂层。

发明背景

[02]简单的抗反射(AR)涂层，比如1949年8月9号授权给Gaiser的第2,478,385号美国专利，和1965年5月25号授权给Thelen的第3,185,020号美国专利，这些专利里面涉及到的涂层包括安装在基片上的三层结构，其中高折射层被夹在两层低折射层中间，该高折射层的光学厚度为某一给定光带宽的中心波长的一半，该低折射层的光学厚度均为所述中心波长的四分之一。内层四分之一波长层折射率使基片和中间二分之一波长层匹配，同时外层四分之一波长层折射率使中间二分之一波长层和空气相匹配。上述结构就是所谓的QHQ结构。

[03]已经发展了对所述基本QHQ结构的改进，来提高QHQ结构的性能，例如1969年3月11号授权给Rock的第3,432,225号美国专利中，内层低折射、四分之一波长层被模拟的四分之一波长层代替，该模拟的四分之一波长层包括一层其光学厚度为中心波长的八分之一的高折射层和一层其光学厚度为中心波长的八分之一的低折射层。

[04]更多近来的研究进展包括基于各种原因给基本的QHQ结构增加一层透明导电层，例如提供电磁干扰(EMI)屏蔽，并应用于薄膜加热器。比较传统的方法，如1983年12月27日授权给Hahn等的第4,422,721号美国专利，1997年9月16日授权给Okaniwa的第5,667,880号美国专利，2003年3月11日授权给Chu的第6,532,112号美国专利，2003年7月1日授权给Chu的第6,586,101号美国专利中所公开的：透明的导电层由铟锡氧化物(ITO)形成，且位于QHQ结构外，即紧邻基底或者在外层上。不幸的是，基于ITO的导电抗反射涂层的反射性能不如传统的非导电抗反射涂层，如图1所示，在临近可见带宽的较低和较高端，即分别在440nm和675nm处尤为明显，因为铟锡氧化物的折射率太低(例如小于2)，而导致高、低折射率的比低于1.45。

[05]ITO的折射率是涂层比率或者薄膜氧化程度的函数，即比率越低，遍及光谱的可见区域的折射率就越高。若涂层比率被降得足够低，ITO就能开始在超过1000nm的光谱范围很好地传输，但电阻系数会随着氧化程度的提高而迅速增加。因此，无法使用铟锡氧化物(ITO)薄膜来形成有效的电磁屏蔽(EMI)抗反射涂层，以提供小于20Ω/sq的薄膜电阻。

[06]所以，传统的基于ITO的HEA涂层不能应用于航空电子设备上，如显示防护玻璃罩，它一般需要能满足MIL-C-14806A 1974修正案里的要求，即对440nm和657nm的最大反射比为0.55％，且0.55％R处带宽比至少达到1.534。

[07]本发明的目的就是通过提供导电抗反射涂层来克服现有技术的缺点，该导电抗反射涂层将折射率大于2的透明导电层包含到QHQ结构中，导致高折射率与低折射率的比值介于1.45和1.55之间，同时该涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

发明内容

[08]因此，本发明涉及的一种导电、抗反射涂层，其对具有中心波长的光提供抗反射作用，该涂层包括：

[09]第一四分之一波长叠层，其光学厚度大致上为中心波长的四分之一，例如0.2-0.3波长，包含具有折射率的第一低折射层；

[10]二分之一波长叠层，其光学厚度大致上为中心波长的二分之一，例如0.45-0.55波长，包含第一高折射层，其是透明且导电的，而且有折射率；

[11]第二四分之一波长叠层，其光学厚度大致上为中心波长的四分之一，例如0.2-0.3波长，包含有折射率的第二低折射层；

[12]其中第一高折射层的折射率与第一低折射层的折射率的比值介于1.45和1.55之间。

附图说明

[13]下面将参考体现其优选实施方式的附图对本发明进行更详细的描述，其中：

[14]图1是在标准的非导电高效抗反射(HEA)涂层和基于铟锡氧化物的导电HEA涂层两种情况下，反射比对波长的图；

[15]图2是根据本发明的导电HEA涂层的横截面视图；

[16]图3是根据本发明的导电HEA涂层的可替换实施例的横截面视图；

[17]图4是标准非导电HEA涂层和铟钛氧化物基的导电HEA涂层中，反射比对波长的图；

[18]图5是根据本发明采用六层结构的导电HEA涂层的可替换实施例的横截面视图；以及

[19]图6是根据本发明采用八层结构的导电HEA涂层的可替换实施例的横截面视图。

具体实施方式

[20]参考图2，根据本发明的导电抗反射涂层结构1包含：基底2；第一低折射四分之一波长层3，其紧邻基片2；高折射二分之一波长层4，其折射率大于第一低折射层3；和第二低折射四分之一波长层5，其折射率小于高折射层4且优选与第一低折射层3相同。第二低折射层5是最外面一层，在高折射层4的外面，从而可保护高折射层4免受外部的损坏或暴露。根据本发明的涂层结构，是为可见光谱(即从440-675nm)设计的，因此中心波长大约为550nm。基片2，如果需要可以被移走，其折射率介于1.4和1.7之间，但优选介于1.45和1.55之间。硼酸浮法玻璃(n＝1.47)和苏打石灰浮法玻璃(n＝1.52)是理想的基片。

[21]二分之一波长层4，它也形成导电层，其优选由折射率大于2.05的材料形成，较优选在2和2.15之间，更优选在2.05和2.15之间，最优选为2.05和2.1之间，从而提供用于QHQ结构的高折射中间层，和提供透明的导电层。理想的高折射、导电材料是折射率为2.07的铟钛氧化物(ITiO)。ITO的折射率是涂层比率或薄膜氧化程度的函数，即比率越低，整个光谱可见区的折射率就越高。若涂层比率足够低，ITO就能开始在超过1000nm的范围很好地传输，但电阻系数会随着氧化程度的提高而迅速增加。因此，无法使用铟锡氧化物(ITO)薄膜来形成有效的电磁屏蔽(EMI)抗反射涂层，以提供小于20Ω/sq的薄膜电阻。

[22]优选地，第一低折射四分之一波长层3和第二低折射四分之一波长层5由类似或者不同的材料形成，其折射率都低于1.4，折射率较优选介于1.33和1.43之间，以及最优选介于1.36和1.40之间，以保证高折射材料的折射率和低折射材料的折射率之比，即折射比正好介于1.45和1.55之间，从而对尽可能宽的波长范围都产生有效的抗反射作用，即其反射比都低于0.55％。当折射比增加或减小时，例如，反射比小于0.55％时，具有有效的抗反射作用的波长范围减小。理想的低折射材料是氟化镁(MgF₂)，其折射率为1.38。

[23]图3示出了本发明的另一个实施例，其中导电HEA涂层11包括基片2、模拟低折射四分之一波长叠层12、高折射二分之一波长层4(例如135nm厚)和第二低折射四分之一波长层5(例如90nm厚)。模拟低折射四分之一波长叠层12由高折射约八分之一波长层13(例如15nm厚，0.075-0.175波长)和低折射约八分之一波长层14(例如30nm厚，0.075-0.175波长)组成，由此，高折射层4和高折射层13与低折射层5和低折射层14交替排列。高折射八分之一波长层13由与二分之一波长层4类似的透明导电材料组成，并且优选采用同样的材料，例如氧化铟钛(ITiO)。类似地，低折射八分之一波长层14由与第二低折射四分之一波长层5类似的材料组成，并且优选采用同样的材料，例如氟化镁(MgF₂)。由于被结合到QHQ结构中的额外的导电材料层，模拟低折射四分之一波长层12使反射性能提高，同时提高了导电性能(例如，小于20Ω/sq的薄膜电阻)。

[24]图4中示出了额外带宽，即反射比小于0.55％时，如图3所示的导电实施例对标准非导电HEA提供的带宽。因此，根据本发明的导电HEA能在440nm和675nm之间的波长范围提供小于0.55％的反射比。

[25]层3、4、5中的任何一层都可以用等价的、交替高低折射材料(形成)的两个或多个叠层来代替。举例来说，参考图5，示出了一个六层导电HEA涂层21，其中最初的二分之一波长层4用二分之一波长叠层24代替。叠层24包括低折射层25(例如为10nm厚的MgF₂)、第一高折射层26和第二高折射层27(例如分别为40nm厚的ITiO和90nm厚的ITiO)，其中低折射层25夹在第一高折射层26和第二高折射层27中间。第二低折射四分之一波长层5基本上仍保持不变，虽然其厚度优选增加到大约100nm。类似地，高折射八分之一波长层13的厚度(例如为20nm厚)和低折射八分之一波长层14(例如为25nm厚)也需要作调整。作为选择，低折射叠层12可以用单一低折射四分之一波长层3代替。层数的增加使波长范围的宽度增加，但是同时也增加了整个波段的反射比。导电抗反射涂层21的薄膜电阻或者表面电阻保持在20Ω/sq以下。因此，对于仅为可见光设计的导电HEA涂层，层的数量应保持最小，同时，为可见光和红外光设计的涂层更适合包括如图5、6实施例所示的六层或八层。

[26]如图6所示的八层导电HEA涂层31，最初的二分之一波长层4用五层叠层34代替，该五层叠层34包括：中央高折射层35，例如为105-110nm厚的ITiO；两个内层低折射层36和37，例如为10-20nm厚的MgF₂；和两个外层高折射层38和39，例如为30-45nm厚的ITiO。由于额外导电材料的添加，例如ITiO，抗反射涂层31的薄膜电阻能够减小到低于15Ω/sq。由于总厚度的增加，第二低折射层5的厚度优选增加到大约110-115nm，同时高折射八分之一波长层13的厚度(例如15-20nm厚)和低折射八分之一波长层14的厚度(例如35-40nm厚)也需要作调整。作为选择，低折射叠层12可以用单一低折射四分之一波长层3代替。

Claims

1.一种导电抗反射涂层，其为具有中心波长的光提供抗反射作用，包括：

第一四分之一波长叠层，其光学厚度大致为所述中心波长的四分之一，所述第一四分之一波长叠层包含具有折射率的第一低折射层；

二分之一波长叠层，其光学厚度大致为所述中心波长的二分之一，所述二分之一波长叠层包含第一高折射层，所述第一高折射层是透明的、导电的和具有折射率；

第二四分之一波长叠层，其光学厚度大致为所述中心波长的四分之一，所述第二四分之一波长叠层包含具有折射率折射的第二低折射层；

其中，所述第一高折射层的折射率和所述第一低折射层的折射率比值在1.45和1.55之间；并且

其中，所述第一高折射层包括折射率在2.0和2.15之间的氧化铟钛ITiO，由此，所述涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻，并在440-675nm之间提供小于0.55％的反射比。

2.根据权利要求1所述的导电抗反射涂层，其中所述第一四分之一波长叠层包含：所述第一低折射层，其光学厚度大致为所述中心波长的八分之一；和第二高折射层，其光学厚度大致为所述中心波长的八分之一。

3.根据权利要求2所述的导电抗反射涂层，其中所述第二高折射层基本由与所述第一高折射层相同的材料组成，以确保所述导电抗反射涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

4.根据权利要求3所述的导电抗反射涂层，其中所述二分之一波长叠层包括夹在所述第一高折射层和第三高折射层之间的第三低折射层。

5.根据权利要求4所述的导电抗反射涂层，其中所述第三高折射层基本由与所述第一和第二高折射层相同的材料组成，以确保所述导电抗反射涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

6.根据权利要求2所述的导电抗反射涂层，其中所述二分之一波长叠层包含夹在两个内层低折射层和两个外层高折射层之间的所述第一高折射层。

7.根据权利要求6所述的导电抗反射涂层，其中所述外层高折射层基本由与所述第一高折射层相同的材料组成，以确保所述导电抗反射涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

8.根据权利要求1所述的导电抗反射涂层，其中所述二分之一波长叠层包括夹在所述第一高折射层和底层高折射层之间的中央低折射层。

9.根据权利要求8所述的导电抗反射涂层，其中所述底层高折射层基本由和所述第一高折射层相同的材料组成，以确保所述涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

10.根据权利要求1所述的导电抗反射涂层，其中所述二分之一波长叠层包括夹在两个内层低折射层和两个外层高折射层中间的所述第一高折射层。

11.根据权利要求10所述的导电抗反射涂层，其中所述两个外层高折射层基本由与所述第一高折射层相同的材料组成，以确保所述涂层具有小于20Ω/sq的薄膜电阻。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的导电抗反射涂层，其中所述第一高折射层的折射率在2.05和2.10之间。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的导电抗反射涂层，其中所述第一低折射层和所述第二低折射层的折射率在1.36和1.40之间。

14.根据权利要求1-11中任一项所述的导电抗反射涂层，其中所述第一低折射层由氟化镁MgF₂组成。

15.根据权利要求1-11中任一项所述的导电抗反射涂层，其中所述比值在1.48和1.52之间。