光學(xué)鍍膜材料發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新 ksT2_Ic
南陽愷瑞特光電新材料有限公司(黃藝波)
l_y:IY$" Z~ VOO7|m 摘 要:當(dāng)前折射率
系統(tǒng)化、高穩(wěn)定的光學(xué)鍍膜材料是應(yīng)用光學(xué)發(fā)展的迫切需求。南陽愷瑞特光學(xué)鍍膜材料從單一的產(chǎn)品扇環(huán)形二氧化鋯到多品種鍍膜材料的發(fā)展,見證了鍍膜材料生產(chǎn)技術(shù)已由早期簡單的物理研究,轉(zhuǎn)變?yōu)樯婕拔锢韺W(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料學(xué)、
薄膜光學(xué)等多門學(xué)科的綜合研究技術(shù)。現(xiàn)階段已經(jīng)成功研發(fā)出低成本、高品質(zhì)、覆蓋高中低折射率的系統(tǒng)化光學(xué)鍍膜材料。主要代表產(chǎn)品有:高折射率-,CHZO(二氧化鋯)、CH1A(鋯鈦合金)、CH4A(鈦酸鑭)、CHTO(五氧化二鉭);中折射率,CM2A(鋁酸鑭);低折射率,CL5A(硅鋁混合物)等。
Lk6UT)C 關(guān)鍵詞: 光學(xué)鍍膜材料;技術(shù)創(chuàng)新;多學(xué)科綜合技術(shù);薄膜;
fn(KmuNA 0$%:zHi5g 當(dāng)前, 應(yīng)用光學(xué)發(fā)展迅速, 大規(guī)模、連續(xù)化鍍膜生產(chǎn)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用, 數(shù)碼光學(xué)、顯示器等的發(fā)展對光學(xué)薄膜有大量需求。特別是用于可見波段的各種濾光片, 全球一年的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過十億片。而且, 隨著規(guī)模化的不斷發(fā)展, 薄膜成本越來越受到重視。制約光學(xué)薄膜元件的成本主要有兩個因素: 鍍膜材料和薄膜良品率。因此, 既要不斷發(fā)展低成本鍍膜材料制備技術(shù), 又要同時提高鍍膜過程穩(wěn)定性即提高良品率。光學(xué)薄膜膜系都是通過交替沉積高、中、低折射率薄膜來實現(xiàn)特定光學(xué)功能。由此實現(xiàn)光學(xué)鍍膜材料折射率的系統(tǒng)化,已成為光學(xué)鍍膜材料生產(chǎn)廠商深入發(fā)展的關(guān)鍵因素。
V.6h6B!vB 目前,以德國默克公司和日本OPTRON公司為代表的光學(xué)鍍膜材料生產(chǎn)廠商已經(jīng)實現(xiàn)鍍膜材料折射率的系統(tǒng)化,并且走在同行業(yè)的前列,其所生產(chǎn)的鍍膜材料價格一直居高不下,制約著國內(nèi)低成本應(yīng)用光學(xué)產(chǎn)品的大力發(fā)展。
B)O{+avu 南陽愷瑞特光電新材料有限公司生產(chǎn)的光學(xué)鍍膜材料通過近五年的深入技術(shù)創(chuàng)新,如今已經(jīng)初步實現(xiàn)鍍膜材料折射率的系統(tǒng)化工作。本文通過對折射率的系統(tǒng)化工作的闡述,探討南陽愷瑞特鍍膜材料的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。
fa;\4# 1 早期扇環(huán)形CHZO(二氧化鋯)的研發(fā)
?`,<l#sj 扇環(huán)形CHZO(二氧化鋯)產(chǎn)品制作核心是利用高純度二氧化鋯材料經(jīng)過物理成型、燒結(jié)轉(zhuǎn)變,只需得到完整無缺的產(chǎn)品既可以。
)'KkO$^& 2 高折射率鍍膜材料CH1A(鋯鈦合金)的研發(fā)
[84ss;.$ CH1A(鋯鈦合金)實際上是德國默克公司,早期研發(fā)的一種高折射率鍍膜材料H1,南陽愷瑞特光電新材料有限公司主要通過技術(shù)“跟隨創(chuàng)新”,研發(fā)的低成本、更穩(wěn)定的高折射率鍍膜材料之一。
<T+)~&g$ 2.1 CH1A(鋯鈦合金)研發(fā)涉及的光學(xué)薄膜機(jī)理
M3c-/7 CH1A(鋯鈦合金)搭配三氧化二鋁和氟化鎂可以組合鍍制成優(yōu)良的寬帶增透薄膜,克服了二氧化鋯高溫鍍膜折射率不穩(wěn)定和透過波動嚴(yán)重的現(xiàn)象;針對傳統(tǒng)的單層藍(lán)膜,大大提高了光的透過性能,增強了膜的牢固性等。常見膜系搭配為:(ZnO2/TiO2+Al2O3+MgF2)。
oQ1>*[e<u 2.2 CH1A(鋯鈦合金)研發(fā)涉及的無機(jī)化學(xué)
>fJY 鋯鈦合金膜料實際是一種單項材料——鈦酸鋯,是由高純二氧化鋯和二氧化鈦兩相在催化劑和特定工藝條件下通過固相化合反應(yīng)得到一種無機(jī)硅酸鹽材料。
$+!/=8R) 2.3 CH1A(鋯鈦合金)研發(fā)涉及的物理學(xué)
,&rlt+wE 在保證精確的無機(jī)化學(xué)合成的前提條件下,經(jīng)過物理成型、燒結(jié)轉(zhuǎn)變,得到完整無缺的產(chǎn)品。
'z8?_{$ 3 中折射率鍍膜材料CM2A(鋁酸鑭)的研發(fā)
}9<pLk 中折射率鍍膜材料CM2A(鋁酸鑭)是南陽愷瑞特為配合現(xiàn)有高折射率鍍膜材料而開發(fā)的折射率系統(tǒng)化材料之一。
9}p?h1NrY 3.1 CM2A(鋁酸鑭)研發(fā)涉及的光學(xué)薄膜機(jī)理
d`q<!qFZh CM2A(鋁酸鑭)的應(yīng)用包括偏光片、增透膜、分光片等。
/-)\$T1d 3.1.1應(yīng)用實例一
HKbyi~8N= CM2A(鋁酸鑭)十分合適和氟化鎂一起在接合的
玻璃鏡上組成分光偏振片。在折射率為1.52的玻璃棱鏡上,當(dāng)入射角為45度時,P的反射幾乎消失了,此膜層特別適合于LCD投影系統(tǒng)中。
)HQ':ZE$ 膜層設(shè)計:1.52-(HL)10H-1.52(21層) L:MgF2,n=1.38 H: 鋁酸鑭,n=1.7,入射角為45度,設(shè)計
波長為500nm,S在500nm時的反射為99.94%,P為0.005%.P在整個波段的反射小于0.01%(如圖1)。
z'Atw"kA 3.1.2應(yīng)用實例二
eme7y CM2A(鋁酸鑭)也十分適合在高折射率(n=1.625)的玻璃上鍍寬帶增透膜,最簡單的設(shè)計是三層膜,基片反射
曲線(如圖2所示),在415到660nm的波段上反射小于0.5%。(n=1.625)-1.7(λ/4)-2.1(λ/2)-1.38(λ/4)-1(λ0=510nm)
U,Ya^2h% 3.2 CM2A(鋁酸鑭)膜料研發(fā)涉及的化學(xué)知識
U1}-]^\ CM2A(鋁酸鑭)是一種單項鍍膜材料——LaAlO3,是由高純?nèi)趸|和三氧化二鋁兩相在特定催化劑和工藝條件下通過室溫的有機(jī)和無機(jī)自然化合反應(yīng)、高溫固相化合反應(yīng)得到的一種無機(jī)硅酸鹽材料。
iqm]sC` 3.3 CM2A(鋁酸鑭)膜料研發(fā)涉及的物理學(xué)
bfcQ(m5 在保證精確的化學(xué)合成的前提條件下,由無定形粉狀材料經(jīng)過物理成型、燒結(jié)轉(zhuǎn)變等過程得到的單項、鈣鈦礦型
結(jié)構(gòu)的散粒產(chǎn)品。
vg[A/$gLM 3.4 CM2A(鋁酸鑭)膜料研發(fā)涉及的物理化學(xué)知識
GX?R# cf CM2A(鋁酸鑭)膜料制作過程涉及到AlO1.5-LaO1.5三元素的三相物理化學(xué)變化過程(如圖3);合成反應(yīng)過程中涉及到室溫常壓、真空高溫條件下的摩爾焓變和化學(xué)活化能的轉(zhuǎn)變。
L&ucTc= 圖3
p'{B|ujj6 4 結(jié) 論
lZ|+.T!g? 技術(shù)創(chuàng)新是把一種新產(chǎn)品、新工藝或者新的服務(wù)引入市場,實現(xiàn)它的商業(yè)價值的過程。這種創(chuàng)新大體上說又有三種類型:第一種類型稱為“跟隨創(chuàng)新”,第二類叫“集成創(chuàng)新”,還有一種就是“原始創(chuàng)新”。
GdHFgxI 南陽愷瑞特鍍膜材料項目組通過折射率膜料系列化的研發(fā)過程實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新上的“跟隨創(chuàng)新”,成功開發(fā)出低成本、高品質(zhì)的扇環(huán)形CHZO(二氧化鋯)和CH1A(鋯鈦合金)、CH4A(鈦酸鑭)散粒膜料等產(chǎn)品。同時也實現(xiàn)了CM2A(鋁酸鑭)膜料、CL5A(硅鋁混合物)膜料的技術(shù)上的“集成創(chuàng)新”。
jD1/`g% 膜料項目在今后要取得更加輝煌的成績還有待更進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新。
2CcUClP$ $`,10uw 參考文獻(xiàn):
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