光学薄膜基本类型
光学薄膜基础知识介绍
光学薄膜基础知识介绍光学薄膜是一种具有特定光学性质的薄膜材料，通常由多个不同折射率的材料层次交替排列组成。
它以其特殊的折射、反射、透射等光学性质，在光学领域中得到广泛应用。
下面将介绍光学薄膜的基础知识。
一、光学薄膜的分类1.反射膜：反射膜是一种具有高反射特性的光学薄膜，适用于折射率较高的材料上，如金属、半导体、绝缘体等。
2.透射膜：透射膜是一种具有高透射特性的光学薄膜，适用于折射率较低的材料上，如玻璃、塑料等。
二、光学薄膜的制备方法1.蒸镀法：蒸镀法是最常用的制备光学薄膜的方法之一、它通过将所需材料加热至一定温度，使其蒸发或升华，并在基板上形成薄膜。
2.溅射法：溅射法是另一种常用的光学薄膜制备方法。
它通过在真空环境中，使用离子束或电子束激活靶材料，并将其溅射到基板上形成薄膜。
3.化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种以气体化学反应为基础的制备光学薄膜的方法。
它通过将反应气体通入反应室中，在基板表面沉积出所需的材料薄膜。
三、光学薄膜的性质和应用1.折射率：光学薄膜的折射率是指光线在薄膜中传播时的折射程度，决定了光的传播速度和路径。
根据折射率的不同，可以制备出不同属性的光学薄膜，如透明薄膜、反射薄膜等。
2.反射率：光学薄膜的反射率是指光线在薄膜表面发生反射的程度，决定了光的反射效果。
反射薄膜广泛应用于光学镜片、反光镜、光器件等领域。
3.透射率：光学薄膜的透射率是指光线透过薄膜并达到基板的程度，决定了光的透射效果。
透射薄膜常用于光学滤波器、镜片涂层、光学器件等领域。
四、光学薄膜的设计与优化光学薄膜的设计与优化是制备高性能光学薄膜的关键。
根据所需的光学性质，可以通过调节不同层次的材料及其厚度，来达到特定的光学效果。
常用的设计方法包括正向设计、反向设计、全息设计等。
通过有效的设计与优化，可以实现特定波长的高反射、高透射、全反射等特性，满足不同光学器件的需求。
总结：光学薄膜是一种具有特殊光学性质的材料，广泛应用于光学领域中。
光学薄膜的知识
1mmHg=1.00000014Torr
13
初真空
低真空
高真空 超高真空
真空度Pa
>103
103~10-1
10-1~10-6
<10-6
平均自由 程（cm)
<10-4
10-4~5
5~105
>105
气流特点
1.以气体分子 间的碰撞为主
2.粘滞流
过渡区域
1.以气体分子 与器壁的碰撞 为主
2.分子流
平均吸 附 时间
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四、辅助系统
加温——————温度测量与控制 充气——————真空度测量与压强控制 工件架——————公、自转，均匀性调整 离子轰击——————直流与射频 比较片架——————透射、反射、内反射
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五、薄膜材料
透明区 折射率 强度 激光阈值 蒸发方法
1、金属材料：铝、铬、银、金等
2、介质和半导体材料
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三、控制系统 1、时间 2、颜色 3、光学控制 4、石英晶体震荡控制
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光学膜厚监控系统
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石英晶体法监控膜厚
主要是利用了石英晶体的两个效应，即压电效应和质量负荷 效应。 石英晶体的压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸、切 割类型，而且还取决于晶片的厚度。当晶片上镀了某种膜层， 使晶片的厚度增大，则晶片的固有频率会相应的衰减。石英 晶体的这个效应是质量负荷效应。石英晶体膜厚监控仪就是 通过测量频率或与频率有关的量进行膜厚测量的。
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15
机械泵原理图
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油扩散泵
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扩散泵示意图
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注意事项：
1、不能在泵内气压高于1帕时加热扩散泵；已工作的扩散 泵停止加热后，应继续用机械泵抽空，直至冷却，否则泵 油易氧化变质。
光学薄膜基础知识
机械性能
硬度与耐磨性
光学薄膜需要有足够的硬 度和耐磨性，以抵抗摩擦 和划痕对光学表面的影响。
韧性
光学薄膜材料需要具有一 定的韧性，以防止因受到 外力而破裂或变形。
附着力
光学薄膜与基材之间的附 着力需要足够强，以保证 薄膜的稳定性和使用寿命。
表面处理与涂层技术
通过表面处理与涂层技术，可以改善光学薄膜的表面质量、提高附着力、增强抗划伤能力等，从而提高其稳定性 和使用寿命。
降低制造成本
规模化生产
通过规模化生产，可以实现成本的降 低和效率的提高，同时提高产品的可 靠性和一致性。
优化工艺参数
通过优化工艺参数，可以减少生产过 程中的浪费和损耗，降低制造成本。 同时，采用先进的生产设备和管理模 式，也能够实现成本的降低和效率的 提高。Fra bibliotek环保照明
光学薄膜可以用于LED照明设备中，提高光 效和照明质量，降低能耗和热量的产生，同 时还可以实现可调色温、可调亮度等功能， 为环保照明提供更多可能性。
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根据材料分类
光学薄膜可以分为金属膜、介质膜、半导体膜等，不同的材料对光的 反射、透射、吸收等特性有显著差异。
02
光学薄膜的特性
光学性能
反射与透射
光学薄膜能够根据需要改变光的 反射和透射行为，如增反膜增加 反射，减反膜减少反射并增加透
射。
干涉效应
薄膜的厚度和材料会影响光的干涉， 通过调整薄膜的厚度和材料，可以 实现对特定波长的光的干涉增强或 减弱。
光学薄膜广泛应用于光学仪器、摄影 器材、照明设备、显示屏幕等领域， 对提高光学元件的性能和改善光束质 量具有重要作用。
光学材料薄膜
光学材料薄膜
光学材料薄膜是一种重要的光学元件，它可以改变光波的传播特性。
这种薄膜的制备技术是光学技术领域的一个重要研究方向。
在光学材料薄膜中，减反射膜是最常用的一种。
它能够减少光在光学元件表面的反射，从而提高光学仪器的成像质量。
减反射膜通常由多层介质组成，各层具有不同的折射率。
通过优化膜层的厚度和折射率，可以实现对特定波长范围内的光的减反射效果。
除了减反射膜外，光学材料薄膜还可以通过改变膜层的折射率、厚度等参数来制备各种不同功能的薄膜，如高反射膜、分光膜、干涉滤光片和偏振膜等。
这些薄膜在光学仪器、光电子技术、光通信等领域有着广泛的应用。
制备光学材料薄膜的方法有很多种，如真空镀膜、化学气相沉积、离子束沉积等。
这些方法可以根据不同的需求选择，以获得最佳的薄膜性能。
总的来说，光学材料薄膜在光学和光电子技术领域中具有重要的作用，其制备技术也是当前研究的热点之一。
随着光学技术的不断发展，光学材料薄膜的应用前景将会更加广阔。
第四章 各类光学薄膜设计
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薄 膜 光 学——典型膜系
1.2 双层增透膜——λ0／4- λ0／2型双层膜 i sin 1 i sin 2 cos cos 1 B 1 2 1 2 C 3 i sin cos i sin cos 1 1 1 2 2 2
n0 Y R n0 Y
2
n 0 2 2 n0 1 2
2 1
2
R最小时，则n1 02
n0 n2
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薄 膜 光 学——典型膜系
1.1 单层增透膜
11
薄 膜 光 学——典型膜系
1.1 单层增透膜
单层增透膜的出现，在历史上是一个重大的进展，直至 今天仍广泛地用来满足一些简单的用途。但是它存在着两个 主要的缺陷，首光对大多数应用来说剩余反射还显得太高， 此外，从未镀膜表面反射的光线，在色彩上仍保持中性；而 从镀膜表面反射的光线就不然，破坏了色的平衡．其结果是 不可能作出良好的色彩还原，作为变焦距镜头超广角镜头， 大相对孔径等新型透镜系统中的镀层，那更是不能符合要求。 有两个途径可以提高增透效果： 采用变折射率的所谓非均匀膜，它的折射率随着厚度的增 加呈连续的变化； 采用几层折射率不同的均匀薄膜构成多层增透膜；
2 0 2 0 1 ,2 0 4 2 0 2 n3 B 0 i / n1 1 0 1 i n1 C in 0 0 1 n3 1 in1 Y C / B n12 / n3
34
设计的膜层折射率在现实中不 存在的情况
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改善PMMA基底上的MLAR
光学薄膜-基础知识
热导率
表示薄膜材料导热的能 力，影响光学薄膜的散
热性能。
光学常数
描述薄膜材料对光传播 的影响，如折射率、消
光系数等。
机械性能参数
硬度
表示薄膜材料的抗划痕能力， 影响光学薄膜的耐用性。
弹性模量
表示薄膜材料的刚度，影响光 学薄膜的稳定性和抗冲击能力 。
抗张强度
表示薄膜材料抵抗拉伸的能力 ，影响光学薄膜的耐用性和稳 定性。
反射率
表示光在薄膜表面反射的比例，影响光的利 用率。
吸收率
表示光被薄膜吸收的比例，影响光的损耗。
透射率
表示光透过薄膜的比例，影响光的透过效果。
干涉效应
由于多层薄膜对光的干涉作用，影响光的相 位和振幅。
物理性能参数
密度
薄膜材料的密度，影响 光学薄膜的质量和稳定
性。
热膨胀系数
薄膜材料受热后的膨胀 程度，影响光学薄膜的
更稳定的性能等。
多功能化
光学薄膜正朝着多功能化的方向发 展，如抗反射、抗眩光、增透、偏 振等功能，以满足不同应用场景的 需求。
环保化
随着环保意识的提高，光学薄膜的 环保性能也受到了越来越多的关注， 如使用环保材料、降低生产过程中 的环境污染等。
技术挑战
制造工艺
光学薄膜的制造工艺非常复杂， 需要高精度的设备和技术，如何 提高制造工艺的稳定性和重复性
02
它是一种重要的光学元件，广泛 应用于各种领域，如显示、照明 、通信、摄影等。
光学薄膜的特性
01
02
03
高反射性
通过选择合适的膜层材料 和厚度，可以获得高反射 率，用于增强光的反射效 果。
高透射性
通过调整膜层的折射率和 厚度，可以获得高透射率， 用于提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的透射效果。
【材料】光学膜都有哪些分类，您都了解了吗？
【材料】光学膜都有哪些分类，您都了解了吗？光学薄膜是广义具有光学性质的薄膜产品，主要分为偏光片和背光模组(BLU)中的光学膜两种，主要应用领域为TFT-LCD液晶面板，偏光片亦可以用在OLED面板中。
面板产能不断向大陆转移，一方面LCD液晶面板尤其是大尺寸产品投资增长，带动光学膜需求增长;另一方面对偏光片的国产化也带来较大的机遇。
薄膜材料可分为功能性薄膜(film)和选择性分离膜(membrane)。
高分子基材的功能薄膜产品在各领域的应用越来越普及，尤其是具有光学功能的薄膜。
而选择性分离膜以在水处理行业的广泛应用而备受瞩目。
1.光学薄膜的分类：偏光片、背光模组用光学膜光学薄膜是在光学元件或独立基板上，涂布或制镀上一层或多层介电质膜或金属膜或组合膜，来改变光的传递特性，包括光的投射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。
改变其穿透率及反射率，使不同偏振平面的光具有不同的特性。
光学薄膜大致可以分为两组：偏光片和背光模组光学薄膜，主要应用领域是TFT-LCD液晶面板。
LCD主要由液晶、背光模组、玻璃基板、偏光片及TFT电极等几大部件组成。
液晶显示器件属于平板显示器件，其基本结构呈多层的平板形。
典型液晶显示器主要由液晶层，玻璃基板，偏光片及TFT电极等部件组成。
当然，不同类型的液晶显示器件在部分部件上可能存在差别，但所有液晶显示器件都是由两片刻有透明导电电极的基板，夹着一个液晶层，封装成一个偏平盒，再在外表面贴装上偏光片的三层结构构成。
其中，背光模组光学薄膜大致包含反射膜、扩散膜、普通棱镜片、多功能棱镜片、微透镜膜、反射偏光增亮膜等六种。
对LCD面板成本进行拆分可以看出，物料成本占到LCD总制造成本的70%以上，折旧成本占11%，人力成本、间接成本、销售管理成本各占5-6%。
物料成本中背光模组占比最高为18.2%，彩色滤光片占14.7%，偏光片占9.5%，玻璃基板占8.9%。
背光模组中增亮膜、扩散膜和反射膜的成本占比分别为32%、7%、2%，合计占比达41%。
光学薄膜工艺基础知识培训
喷墨打印技术
总结词
喷墨打印技术是一种通过将液态墨水以 微滴形式喷射到基材表面形成图案的方 法。
VS
详细描述
喷墨打印技术具有较高的分辨率和灵活性 ，适用于制备复杂图案和个性化定制的光 学薄膜。然而，由于需要高精度的喷墨设 备和高质量的墨水，因此制造成本较高。
03 光学薄膜的性能参数
光学性能参数
01
在照明领域，光学薄膜主要用于提高灯具的亮度和均匀性； 在摄影领域，光学薄膜可以提高照片的色彩和清晰度；在医 疗领域，光学薄膜可以用于手术显微镜、内窥镜等医疗设备 的制造。
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溅射镀膜
总结词
溅射镀膜是一种利用高能离子轰击靶材表面，使靶材原子或分子从表面溅射出 来，并在基材表面沉积形成薄膜的方法。
详细描述
溅射镀膜具有较高的沉积速率和薄膜质量，适用于制备高质量、高性能的光学 薄膜。然而，由于需要高能离子源和高真空环境，因此制造成本较高。
化学气相沉积
总结词
化学气相沉积是一种利用气态化学反应在基材表面沉积形成薄膜的方法。
02 光学薄膜的制造工艺
真空蒸发镀膜
总结词
真空蒸发镀膜是一种在真空条件下，通过加热蒸发材料，使 其原子或分子从表面气化逸出，并在基材表面凝结形成薄膜 的方法。
详细描述
真空蒸发镀膜具有较高的沉积速率和较低的制造成本，适用 于大面积镀膜。然而，由于高温蒸发过程可能导致材料损失 和污染，因此需要严格控制真空度和蒸发源的纯度。
附着力与粘附性
描述薄膜与基材之间的粘 附能力，需满足一定的附 着力标准，确保薄膜不易 脱落。
抗张强度与韧性
薄膜在受到外力时的抗拉 伸和弯曲能力，是评估其 耐用性的重要指标。
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传统光学仪器的分类 和行业分析，见附录3
薄膜在液晶显示技术 中的应用，见附录4
薄膜在太阳能电池中 的应用，见附录5
中国主要光学企业汇总 附录10
光学薄膜的分类与行业概况报告
薄膜原理介绍
光学薄膜分类
传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光学薄膜
新型光学薄膜 （特种功能薄膜）
紫外波段 （短波光学薄膜介绍， 见附录1）
红外波段 （红外光学薄膜技术 及相关企业，见附录2）
可见光波段
薄膜在光通信 技术中的应用 见附录6
薄膜在激光技 术中的应用 见附录7
纳米光学薄 膜的应用 见附录8
硬质薄膜的 发展及分类 见附录9