TW201500217A - 具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜及其製造方法，該多層複合薄膜由下至上依序包含有一基板、一抗反射多層膜、一三氧化二鐵/氧化鎢複合層膜，一親水層膜、一保護層膜；該具親水性、抗反射及抗霧之多層薄膜藉由親水層膜達到親水效果，三氧化二鐵/氧化鎢複合層膜用以增加吸收光譜的波長範圍，增加電子與電洞的數量，提高親水層膜的親水效果與增加抗霧之功能；其中該多層複合薄膜之製作方法為於基板上以濺鍍方式依序形成一抗反射多層膜、一三氧化二鐵/氧化鎢複合層膜、一層親水層膜與一保護層膜。

Description

具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜及其製造方法

本發明係關於一種多層複合薄膜，尤指一種具有親水性、抗反射性與抗霧性之多層複合薄膜及該多層複合薄膜之製造方法。

一般所謂親水性膜是指在基板上附著有一光觸媒膜層，當水滴接觸到該親水膜層之表面時，因光觸媒層具有自潔之特性，因此水滴無法附著於該膜層表面；其原理在於該光觸媒膜層經由光線照射後產生電子電洞對，電子電洞對對附著於層膜表面之雜質產生氧化還原作用，使的雜質無法附著於膜層表面上，並促使水滴產生氫氧基，使水滴於表面呈現超親水效果。

目前已知之光觸媒材料有二氧化鈦、二氧化錫、氧化鋅、硫化鎘、硫化鋅等材料，但是基於對環境影響、成本考量、永續性及親水效果，以二氧化鈦為目前主要之光觸媒材料；但是因為二氧化鈦的能階為3.2eV，其要產生激發電子電洞對之光譜範圍落於紫外光波長範圍內，因此對於其他區域之光譜即無法使用，進而造成二氧化鈦的光觸媒效果低落；有人提出為增加其他區域之光譜的利用率，於是在製備二氧化鈦膜層時，同時對該膜層滲入氧化鎢材料，其能階為2.7eV，藉以增加吸收之光譜範圍，將由原先之二氧化鈦吸收光譜387nm提升至460nm，以提高光譜的利用範圍，但參雜三氧化鎢之薄膜會有三氧化鎢原子團發生團聚之現象，導致薄膜光吸收不均勻而影響親水效果。

另外目前最常使用於光觸媒的製備方法為利用塗佈方式，其方式為將溶有二氧化鈦之溶液噴塗於基板表面上，再經由加熱烘 乾後形成一具有二氧化鈦之光觸媒膜層，但是該膜層與基板之附著力不足，因此常容易造成膜層脫落而失去光觸媒效果，同時使用塗佈方式製備親水膜層時因為膜厚過厚，因此導致光線之穿透率過低，無法應用於玻璃鏡片上，進而限制了親水膜的使用範圍。

本發明的目的之一為提供一可增加吸收光譜的波長範圍之親水性、抗反射性與抗霧性之多層複合薄膜。

本發明之另一目的在於提供一種具有高比表面積之親水性、抗反射性與抗霧性之多層複合薄膜。

本發明之另一目的在於提供一種高比例二氧化鈦銳鈦礦比例之親水性、抗反射性與抗霧性之多層複合薄膜。

本發明之多層複合薄膜包含有：一基板、一多層抗反射膜層，該多層抗反射膜層設置於基板上，用以減少光線之反射率，其中該多層抗反射膜層係由高折射係數與低折射係數材料依序堆疊而成；一鐵/鎢複合膜層，該鐵/鎢複合膜層設置於該多層反射膜上，其中該鐵/鎢複合膜層係由鎢鐵合金鈀或是由分別鎢、鐵靶製備形成；一親水膜層，該親水膜層設置於該三氧化二鐵/氧化鎢複合膜層上方用以提供光觸媒功用；一保護膜層，該保護膜層設置於親水膜層上方，用以保護親水膜層不受外界損傷，該保護膜層係由低折射率高硬度之材質所形成。

本發明之多層複合薄膜之製備方式為首先將基板置放於真空腔體中，以濺鍍方式將不同折射率之材料依序沉積於基板上形成一多層抗反射膜層；跟著於該多層抗反射膜層上以濺鍍方式形成一鐵/鎢複合膜層，其中該鐵/鎢複合膜層可以由一鎢鐵合金靶沉積形成，也可以分別以鎢靶與鐵靶同時沉積形成，當該鐵/鎢複合膜層沉積形成於多層抗反射膜層，因鐵原子與鎢原子的大小不一樣而使的鐵/鎢複合膜層表面的粗糙度變大，接著將光觸媒材料以濺鍍方沉積於該鐵/鎢複合膜層形成親水膜層，其中該光觸媒材料可以為二氧化鈦、硫化鎘、氧化鋅、硫化鋅、二氧化錫 等，當親水膜層沉積時，因鐵/鎢複合膜層表面的粗糙度變大進而使得親水膜層之表面積之粗糙度亦隨之增加，因此提升了該親水膜層之比表面積；接著於親水膜層上方濺鍍沉積一層保護膜層，該保護膜層為由高硬度、高透光性材料所形成。

當完成該親水性、抗反射性與抗霧性之多層薄膜製備後，對該親水性、抗反射性與抗霧性之多層薄膜進行退火，以提高二氧化鈦之銳鈦礦結構之比例，藉以提高親水膜層之親水、除霧功效。

依據本發明所製備之親水性、抗反射性與抗霧性之多層薄膜，藉由鐵/鎢複合膜層可以吸收不同波長之光譜，產生更多電子電洞對以延長光觸媒效果，具有擴大使用波長範圍，增加太陽光使用率；藉由鐵/鎢複合膜層原子粒徑大小的不同，於親水膜層成膜後，可以提高親水膜層之比表面積，增加電子電洞對之作用面積，延長親水性使用壽命。

然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。

1‧‧‧多層薄膜

10‧‧‧基板

20‧‧‧多層抗反射膜層

201‧‧‧高折射率膜

202‧‧‧低折射率膜

30‧‧‧鐵/鎢複合膜層

40‧‧‧親水膜層

50‧‧‧保護膜層

S1‧‧‧基板預清潔流程

S2‧‧‧多層抗反射膜層成膜流程

S3‧‧‧鐵/鎢複合膜層成膜流程

S4‧‧‧親水膜層成膜流程

S5‧‧‧保護膜層成膜流程

S6‧‧‧多層薄膜退火流程

圖1為該多層複合薄膜堆疊示意圖。

圖2為多層抗反射膜層之結構。

圖3為該多層複合薄膜製備流程示意圖

請參閱圖一，有關本發明之具親水性、抗反射性與抗霧性之多層複合薄膜1包含有：一基板10，該基板10可為玻璃基板或光學塑膠基板；一多層抗反射膜層20，該多層抗反射膜層20沉積於該基板10之一側，該多層抗反射膜層20由複數層高折射率膜201與複數層低折射率膜202相互交錯堆疊形成，其中該高折射率膜201可為二氧化鈦膜，該低折射率膜202可為二氧化矽膜，該多層抗反射膜層20用以降低光線反射率提高透光率；一鐵/鎢複合膜層30，該鐵/鎢複合膜層30沉積於多層抗反射膜層 20相對於基板的10一側，該鐵/鎢複合膜層30可以吸收460nm~563nm波長之能量用以激發電子電動對之產生；一親水膜層40，該親水膜層40沉積於相對鐵/鎢複合膜層30一側，該親水膜層40由具光觸媒功能之材料沉積而成，該材料可為二氧化鈦、硫化鎘、氧化鋅、硫化鋅、二氧化錫等；一保護膜層50，該保護膜層50沉積於親水膜層40相對於鐵/鎢複合膜層30之一側，該保護膜層50由具有高硬度、高透光性之材料沉積而成，其中該保護層之材料可為二氧化矽。

有關本發明之具親水性、抗反射性與抗霧性之多層薄膜1製備流程如下所述；基板10預清潔流程S1：先將濺鍍機台腔體壓力抽到8×10^-6 Torr，通入氬氣，施加偏壓產生氬氣電漿，利用電漿將基板10預轟擊，清潔基板10表面髒污，接著停止輸入氬氣，改通入氧氣，產生氧氣電漿來活化基板10表面；多層抗反射膜層成膜流程S2：於腔體中通入氧氣與氬氣，其比通入流量比例為為氧氣/氬氣為1/4、將基座溫度控制在150℃，腔體真空度控制在4×10^-2 Torr，依序濺鍍高折射率膜201與低折射率膜201，形成高折射率膜201與低折射率膜202相互交錯重疊之多層抗反射膜層20，該多層抗反射膜層20沉積於基板10一側，其中該高折射率膜201可為二氧化鈦膜，其靶材可以是鈦金屬靶材或二氧化鈦靶材，該低折射率膜202為二氧化矽膜，其靶材可為矽靶材或二氧化矽靶材，另外該多層抗反射膜層20之層數無特定限制，視所需之光線穿透率決定；鐵/鎢複合膜層成膜流程S3：於腔體中通入氧氣與氬氣，其通入流量比例為為氧氣/氬氣為1/2，進行濺鍍形成鐵/鎢複合膜層30，該鐵/鎢複合膜層30沉積於多層抗反射膜層相對於基板10的一側，其中該鐵/鎢複合膜層30利用鐵鎢靶材來沉積鐵/鎢薄膜30，其中該鐵/鎢薄膜30為三氧化二鐵/三氧化鎢薄膜，該三氧化二鐵/三氧化鎢薄膜膜厚為30nm，而鐵鎢靶材不侷限於鐵鎢混合 靶，也可以分別為鐵靶與鎢靶兩種靶材或分別為三氧化二鐵靶與氧化鎢靶；親水膜層成膜流程S4：於腔體中通入氧氣與氬氣，其通入流量比例為氧氣/氬氣為1/4，以鈦金屬為靶材進行二氧化鈦膜層沉積，該親水膜層40膜厚介於70nm~120nm，但以100nm為較佳膜厚；保護膜層成膜流程S5：於腔體中通入氧氣與氬氣，其通入流量比例為為氧氣/氬氣為1/4，以矽材料或二氧化矽為靶材進行二氧化矽膜層沉積，該保護膜層50膜厚小於15nm；多層薄膜退火流程S6：將鍍膜完成之基板10置於退火爐中於350℃~450℃進行退火，於退火製程中三氧化二鐵/氧化鎢複合膜層30之薄膜原子擴散至親水膜層40中，抑制親水膜層40之二氧化鈦薄膜原子晶粒成長，同時提高二氧化鈦中銳鈦礦的比例，同時因三氧化二鐵/氧化鎢複合膜層30之薄膜原子擴散至親水膜層40內，因薄膜原子之粒徑大小不一，增加親水膜層40表面的粗糙度因而增加親水膜層40的比表面積。

在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

1‧‧‧多層複合薄膜

10‧‧‧基板

20‧‧‧多層抗反射層膜

30‧‧‧複合層膜

40‧‧‧親水層膜

50‧‧‧保護層膜

Claims (11)

1. 一種具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該薄膜至少包含有：一基板；一多層抗反射膜層，該多層抗反射膜層沉積於該基板一側，該多層抗反射膜層係由複數層高折射率材質與低折射率材質依序沉積而成；一鐵/鎢複合膜層，該鐵/鎢複合膜層沉積於該多層抗反射膜層相對於基板一側；一親水膜層，該親水膜層沉積於該鐵/鎢複合膜層相對於該多層抗反射膜層一側；一保護膜層，該保護膜層沉積於該親水膜層相對於該鐵/鎢複合膜層一側。
2. 如請求項1所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該多層抗反射膜層，該高折射率材質為二氧化鈦，低折射率材質為二氧化矽。
3. 如請求項1所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該鐵/鎢複合膜層之材料為鐵/鎢混合靶，該鐵/鎢複合膜層之膜厚介於15nm~50nm。
4. 如請求項1所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該鐵/鎢複合膜層之材料分別為鐵靶與鎢靶，該鐵/鎢複合膜層之膜厚介於15nm~50nm。
5. 如請求項1所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該親水膜層為二氧化鈦，該親水膜層膜厚為70nm~120nm。
6. 如請求項1所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜，該保護膜層為二氧化矽，該保護膜層膜厚介於10nm~15nm。
7. 一種製作如請求項1之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜方法，該方法至少包含下列流程：清潔流程：將濺鍍機台之腔體內壓力抽至真空，通入氬氣，施加偏壓產生氬氣電漿，利用電漿將基板預轟擊，以清潔基板表面髒污，接著通入氧氣，產生氧氣電漿來活化基板表面；多層抗反射膜層成膜流程：於該基板一側表面濺鍍形成一多層抗反射膜層，該多層抗反射膜層係由複數層具高折射率材質與低折射率之材質形成；鐵/鎢複合膜層成膜流程：於該多層抗反射膜層相對於該基板一側形成一鐵/鎢複合膜層；親水膜層成膜流程：於該鐵/鎢複合膜層相對於該多層抗反射膜層一側形成一親水膜層；保護膜層成膜流程：於該親水膜層相對於該鐵/鎢複合膜層一側形成一保護膜層，使用之材料為鐵鎢靶；多層薄膜退火流程：將該基板置於退火爐中於進行退火。
8. 如請求項7所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜方法，該多層抗反射膜層成膜流程之高折射率材質為二氧化鈦，該低折射率材質為二氧化矽。
9. 如請求項7所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜方法，該鐵/鎢複合膜層成膜流程之鐵鎢靶為鐵金屬與鎢金屬之混合靶。
10. 如請求項7所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜方法，該鐵/鎢複合膜層成膜流程之鐵鎢靶為單獨之鐵金屬靶與鎢金屬靶。
11. 如請求項7所述之具親水性、抗反射及抗霧之多層複合薄膜方法，該多層薄膜退火流程之退火溫度為350℃~450℃。