在pmma或pc材質基板上制備高性能減反射膜的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及光學薄膜制備技術領域，尤其是一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，其特征在于：所述工藝至少包括以下步驟：通過所述電感耦合等離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過所述電感耦合等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和SiO2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合物。本發明的優點是：1)膜層致密、硬度高，抗劃傷能力強；2）可得到物理厚度較高的減反射膜；3）利用連續濺射鍍膜機可實現不用破真空的連續生產，成膜周期較短；4）省去了常規的烘烤流程，極大的縮短了生產周期，節約成本；5）得到的膜層具有優異的可靠性（信賴性），環測表現優異。
【專利說明】
在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝
技術領域
[0001] 本發明涉及光學薄膜制備技術領域，尤其是一種在PMMA或PC材質基板上制備高性 能減反射膜的工藝。
【背景技術】
[0002] PMMA(聚甲基丙烯酸酯）或PC(聚碳酸酯）塑料廣泛被用于各種顯示器面板、鏡頭、 鏡片等，很多時候需要在其表面覆蓋一層光學薄膜，尤其是減反射薄膜運用廣泛，但是在 PMMA或PC材質基板材料上的鍍膜工藝具有很大局限性，目前普遍使用蒸發鍍膜工藝或者反 應濺射工藝成膜，二者的對比如下： 蒸發鍍膜設備目前已可用于在PMMA或PC材質基板上制備減反射膜，但是工藝控制較困 難，且有以下缺點： 1、 蒸發工藝在PMMA/PC基板上成膜通常不使用離子源輔助沉積，或者離子源使用能量 較低，因此膜層相對不夠致密，膜層硬度較低，抗劃傷能力差； 2、 由于膜層越厚越容易脫膜和膜裂，故常見工藝膜層較薄，層數較少，通常為4到5層， 因此光學性能受到限制，無法滿足日益苛刻的市場要求； 3、 玻璃基板鍍膜前使用離子源轟擊可以有效除去表面殘留的水分和部分表面污染，但 是PMMA或PC材質的基板屬于有機物，使用離子源轟擊后會破壞其表面，為了除去表面水分 殘留，常見做法是成膜前長時間烘烤，增加了生產流程和成本； 4、 常見的蒸發設備需要每爐破真空，導致Cycle Time時間較長，通常為60分鐘左右。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是根據上述現有技術的不足，提供了在PMMA或PC材質基板上制備高 性能減反射膜的工藝，通過設置打底層以及對相應的鍍膜參數進行調整，實現在PMMA或PC 材質基板上制備高性能減反射膜，得到附著力強、硬度高、膜層穩定性高、光學性能優良的 減反射膜層。
[0004] 本發明目的實現由以下技術方案完成： 一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，使用具有電感耦合等離子源 的濺射鍍膜設備實現制備，其特征在于:所述工藝至少包括以下步驟:通過所述電感耦合等 離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過所述電感耦合 等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和SiO 2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合 物。
[0005] 在成膜前使用所述電感耦合等離子源轟擊所述基板以去除所述基板上的水分，所 述電感耦合等離子源的轟擊功率大小滿足于保證所述基板表面可正常成膜的要求。
[0006]通過擴大在所述濺射鍍膜設備內所通入的工藝氣體量，降低所述基板上的各膜層 的應力。
[0007]通過降低所述濺射鍍膜設備的成膜功率，降低其濺射粒子能量，以降低所述基板 上的各膜層的應力。
[0008] 在保證所述靶材的材料氧化充分的同時，通過降低所述電感耦合等離子源在成膜 時轟擊靶材的功率，降低所述基板上的各膜層的應力。
[0009] 本發明的優點是：1)膜層致密、硬度高，抗劃傷能力強，成膜后使用鉛筆做耐劃傷 測試(負載壓力為lkg)，測試結果膜層硬度為5H以上;2)可得到物理厚度較高的減反射膜， 膜層數可達5-7層，總計物理厚度在300-400nm之間，膜層光學性能優良，400-700nm波段平 均反射率接近0.3%(使用顯微分光光度計測量）；3)利用連續濺射鍍膜機可實現不用破真空 的連續生產，成膜周期較短，單爐Cycle Time在30分鐘左右;4)確保在不破壞PMMA或PC基板 表面的前提下去除基板表面的殘留水分，省去了常規的烘烤流程，極大的縮短了生產周期， 節約成本;5)得到的膜層具有優異的可靠性(信賴性），環測表現優異，在溫度為85°C，85%濕 度環境下做高溫高濕測試，成膜后的基板在該條件下放置500+小時后取出，肉眼觀察無脫 膜和膜裂現象，顯微鏡（目鏡Xl 〇，物鏡X50)下觀察無明顯膜裂現象。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的膜系結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖通過實施例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便 于同行業技術人員的理解： 實施例:本實施例中在PMM或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝科通過連續濺 射鍍膜機實現，連續濺射鍍膜機指的是可以實現不破真空連續生產的濺射鍍膜機，具有成 膜周期較短的特點，利于增加生產效率。在連續濺射鍍膜機內設置有電感耦合等離子源 (ICP)以及靶材，ICP用于轟擊靶材使其變成濺射粒子并附著在基板上而成膜。
[0012] 本實施例中的鍍膜工藝包括以下步驟： 1)基板表面水分祛除:將已完成清洗的基板投入連續濺射鍍膜機的真空鍍膜室，然后 使用ICP對基板進行轟擊以祛除基板表面所殘留的水分，省去了常規的烘烤流程，極大的縮 短了生產周期，節約成本，ICP轟擊所使用的參數如下。
[0013] 由上表可見，ICP的功率僅僅在0.1-Ikw之間，也就是說其對基板的轟擊功率相當 小，這是因為如果轟擊功率過大，會破壞基板表面，而ICP的轟擊功率又決定了轟擊時間的 長短，因此ICP的轟擊功率大小的選擇是要保證基板表面能夠滿足正常鍍膜的要求與經濟 性的統一。
[0014] 2)減反射膜成膜:使用ICP對靶材進行轟擊開始成膜，減反射膜的膜系結構中各膜 層厚度以及成膜參數如下表： 第一層:SiNbOx混合材料，物理厚度10-20納米：
SiNbOx作為打底層是因為，濺射工藝由于粒子射入能量較大，即與基板接觸時濺射粒 子具有較大的動能，因此膜層應力大，而PMMA或PC材質的基板本身表面能較低，膜層應力大 時就會導致脫模或脫裂。打底層材料采用的是作為減反射膜材料的氧化硅和氧化鈮的混合 物，在不影響減反射膜性能的同時，顯著降低膜層應力，提高膜層牢固度。
[0015] 第二層:NbOx，物理厚度60-70納米：
上述第二層至第五層在成膜時，主要有以下工藝特點： 參考上述各表，通過擴大在濺射鍍膜設備內所通入的工藝氣體量，即氬氣(Ar)的量以 降低基板上的各膜層的應力。同樣地，通過降低濺射鍍膜設備的成膜功率，降低其濺射粒子 能量，以降低所述基板上的各膜層的應力；在保證靶材的材料氧化充分的同時，通過降低 ICP在成膜時轟擊靶材的功率，降低濺射粒子的動能，從而降低基板上的各膜層的應力。
[0016]雖然以上實施例已經參照附圖對本發明目的的構思和實施例做了詳細說明，但本 領域普通技術人員可以認識到，在沒有脫離權利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對 本發明作出各種改進和變換，如:膜系的具體構成，各膜層的厚度等，故在此不一一贅述。
【主權項】
1. 一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，使用具有電感耦合等離子 源的濺射鍍膜設備實現制備，其特征在于:所述工藝至少包括以下步驟:通過所述電感耦合 等離子源在基板上濺射SiNbOx混合材料作為打底層，之后在所述打底層上通過所述電感耦 合等離子源依次交互濺射兩層NbOx層和Si0 2層，其中SiNbOx指的是氧化硅和氧化鈮的混合 物。2. 根據權利要求1所述的一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:在成膜前使用所述電感耦合等離子源轟擊所述基板以去除所述基板上的水分， 所述電感耦合等離子源的轟擊功率大小滿足于保證所述基板表面可正常成膜的要求。3. 根據權利要求1所述的一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:通過擴大在所述濺射鍍膜設備內所通入的工藝氣體量，降低所述基板上的各膜 層的應力。4. 根據權利要求1所述的一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:通過降低所述濺射鍍膜設備的成膜功率，降低其濺射粒子能量，以降低所述基板 上的各膜層的應力。5. 根據權利要求1所述的一種在PMMA或PC材質基板上制備高性能減反射膜的工藝，其 特征在于:在保證所述靶材的材料氧化充分的同時，通過降低所述電感耦合等離子源在成 膜時轟擊靶材的功率，降低所述基板上的各膜層的應力。
【文檔編號】C23C14/34GK106086800SQ201610624286
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月3日 公開號201610624286.X, CN 106086800 A, CN 106086800A, CN 201610624286, CN-A-106086800, CN106086800 A, CN106086800A, CN201610624286, CN201610624286.X
【發明人】張國鋒, 李曉波
【申請人】光馳科技(上海)有限公司