2019光學薄膜的市場動向匯總 

關鍵詞

光學薄膜 真空沉積 市場動向 鍍膜材料

大家都知道光線通過不同介質時會產生反射和折射，而現代手機鏡頭結構更復雜鏡片數更多，所以光線進入鏡頭后發生的反射和折射的次數就會越多。這樣就會導致兩個問題：一是通過鏡頭的光線會有較大的損失；二是光線在鏡頭內發生多次反射與折射就會產生我們所說的雜光和鬼影；而鍍膜技術能非常有效的改善這些問題。

光學鍍膜原理：鍍膜能改善光的品質

光學鍍膜是以光的波動性和干涉現象為基礎，在鏡頭表面鍍上一層厚度極薄的物質，如氟化鎂、二氧化硅、氟化鋁等；來達到提高鏡片的透過率，減少鏡片的反射率的效果。簡而言之，光學膜層首先是厚度薄，其厚度可以和入射光波長相比擬，其次是會產生一定光學效應引起光線干涉。

在手機領域中除了成像品質外，鏡頭的透過率對提升圖像品質起著非常重要的作用。目前手機行業通常采用樹脂作為鏡片基材，為了減少鏡片反射，提升透過率，我們會在鏡片表面鍍AR增透膜（減反膜），它是一種硬質耐熱氧化膜，可在特定波長范圍內將元器件表面的反射率小化。未鍍膜的情況下，光學元件每個表面由于反射會產生約4%的能量損耗(圖一)。如果3個未鍍膜的透鏡組合使用，則在6個表面都會發生反射，實驗測得，光通過透鏡組后共損耗21.7%的能量。

圖一

如果存在AR增透膜每個表面的反射率將小于0.5%(圖二)，因此鍍增透膜可使該光學系統的透過率從78.3%提高至97%。

圖二

通常情況下一層膜只對某一波段光線起作用，為了提升寬波段下鏡片透過率，手機鏡頭AR膜一般包含多個膜層，以材料折射率高低相間隔分布，通過建模軟件，每一層膜的厚度都被優化，就可以改善光學元件在特定波長范圍內的性能。從膜系層數而言，我們一般設定為1到8層，較多的膜層數能優化寬光譜波段范圍內的反射率，減弱光學系統內由于光線反射引起的鬼影（圖三）。

圖三

當然AR膜并不可能達到100%的透過率，會有殘留的顏色，但是殘留哪種顏色佳呢？其實這沒有標準，主要以工藝特點及偏好為主。

鍍膜工藝簡介

目前鍍膜方式主要有三種，分別是蒸發鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍膜，在行業中我們主要采用蒸發鍍膜的方式，通過真空泵組獲得極限真空后，電子槍發出高能電子升華鍍膜物質，通過物理沉積技術在鏡片表面覆蓋極薄納米厚度的薄膜,以實現表面減少反射,達到成像清晰效果。

鍍膜技術的主要工藝流程包括膜系設計、鍍膜、測試等，具體如下圖介紹：

影響鍍膜性能的條件眾多，不同的膜系設計和工藝條件對膜層結構和特性產生不同影響，其中影響較大的三大因素是溫度、沉積速率、真空度。

① 較高的基板溫度，有利于增加膜層密度和強度；

② 沉積速率越高膜層結構越緊密，但缺點在于容易使內應力增加；

③ 真空度減少氣體分子對物理沉積的干擾，抑制氣體分子和鍍膜物質反應。

典型不佳現象

① 膜強度不佳、膜弱、膜裂等信賴性不佳；

② 膜料點不佳，顧名思義就是大顆粒膜料點隨著膜料分子蒸鍍到基片表面，在基片表面形成點狀突起，打傷基片表面；

③ 膜臟，一般發生在膜內或膜外，包括：灰塵點、白霧、油斑、指紋印等；

④ 膜內白霧，鍍膜完成后，表面會有一些淡淡的白霧；

⑤ 色斑，是指鏡片上的膜色局部變異、不規則，有膜內色斑和膜外色斑兩種；

⑥ 光譜特性不佳，導致分光反射（投射）曲線不滿足零件產品技術要求。

其他

在手機領域另一個應用較多的是紅外截止濾光片又稱IR-cut Filter。從原理分有反射式濾光片和吸收式濾光片兩種，它們采用了不同的玻璃基材。

反射式濾光片原理是在普通光學玻璃上交替鍍多層高折射率光學膜，達到可見光波段的高透（400-630nm），近紅外波段光線的截止（700-1100nm），截止部分干擾成像質量的近紅外光，因為通過反射方式截止紅外光線，所以容易產生二次反射，產生雜光和鬼影。

吸收式濾光片主要以藍玻璃為基材，通過藍玻璃中光吸收物質來過濾紅外光，同時通過一面鍍紅外截止膜，一面鍍增透膜來同時提升紅外的截止性能和可見光的透過率，從下圖反射率對比圖可以看出藍玻璃短波方向透過率更高、整體透過率曲線過渡更圓滑，所以實拍效果色彩還原性更自然。

反射式IR和藍玻璃透過率對比

我們從光學特性上比較，藍玻璃相對于普通反射式IR主要有兩方面的優勢：一方面從材料特性上來看藍玻璃有著先天優勢，通過吸收紅外波段光線的方式可以避免因反射引起的雜光鬼影現象；另一方面，藍玻璃對于不同入射角光線的光譜曲線漂移更小，比如入射角從0°變化到25°，藍玻璃透過率向短波段偏移3nm左右（透過率50%時），而普通反射式濾光片偏移在30nm左右（圖A）。簡而言之，反射式濾光片在大角度時，截止更多的紅光，這樣對影像帶來一個大的問題是中心偏紅（圖B），對于color shading的調試帶來更大難度。

目前藍玻璃已經大規模的應用于中優異項目中，隨著工藝不斷提升，成本不斷優化，藍玻璃的使用將會更加廣泛。

當然，在手機鏡頭的光學鍍膜方面，還有很多的know how技術所在，我們在這里只是簡單介紹基礎的技術并對其效果說明一二，詳細的技術關鍵，因為眾所周知的原因，只能私下點對點的當面交流。

光學鍍膜在手機領域中的作用

鍍膜

從2011年下半年開始，汽車美容界有了新動向，一個新詞匯迅速在業界傳遞：鍍膜。有機硅鍍膜、玻璃纖維鍍膜、物理鍍膜、電泳鍍膜，一時間鍍膜成了汽車美容界*關注話題。何為鍍膜？汽車鍍膜劑的主要成分PTFE是人類所掌握的*光滑物質之一，這種極度光滑的材質能使你的汽車不沾灰，神奇地保持干凈，甚至水都無法沾在漆膜上，因而用水就可以很輕易地沖洗掉附著在車漆面上的任何臟物。“汽車漆面保護膜”核心技術是運用玻璃纖維素、硅素聚合物、氟素聚合物和高純水等非石油環保材料，在車漆表面形成一層永不氧化的保護層，將車漆和外界完全隔離起來，具有極高的強度和耐候性。

透過

是從一種介質到另一種介質的現象。含義有時與通過相同。陽光照入屋內是透過玻璃而進入房間的。

鏡片

鏡片(lens):一塊玻璃或其它使用的一個或多個曲面透明材料，通過它觀察事物時，使事物出現清晰、大或更小。通常用于在眼鏡，照相機，望遠鏡等。分類：鏡片根據材料的不同可分為以下五種，樹脂鏡片、特殊鏡片、太空鏡片、玻璃鏡片、pvc鏡片