本發(fā)明涉及多層光學(xué)膜的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)塑料薄膜光學(xué)塑料以其性能優(yōu)異、質(zhì)量輕、容易加工成型、不腐蝕及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用于日常生活、工業(yè)及科研等領(lǐng)域。而為了進(jìn)一步提高光學(xué)塑料的機(jī)械性能和光學(xué)性能，光學(xué)塑料的鍍膜倍受人們的重視，在現(xiàn)有的鍍膜技術(shù)中，以真空鍍膜技術(shù)的應(yīng)用上最為廣泛。薄膜對(duì)光學(xué)塑料基底的附著力直接影響薄膜的各種性能，不同性能的光學(xué)薄膜被應(yīng)用在包括汽車隔熱膜、建筑窗膜、液晶平板顯示增亮膜等諸多領(lǐng)域。

目前國(guó)內(nèi)高端的產(chǎn)品大多數(shù)是以磁控濺射金屬膜為主，多層膜系結(jié)構(gòu)的金屬膜，例如鋁、銀，具有很好的隔熱和導(dǎo)電效果，但是金屬膜存在易氧化，屏蔽ETC，GPS信號(hào)，反光高問題難以解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，利用光學(xué)干涉原理在塑料薄膜上交替濺射兩種不同折射率的材料來制作多層光學(xué)膜，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)面臨的金屬膜存在易氧化，屏蔽ETC、GPS信號(hào)，反光高問題。

一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空，通入氬氣，將透明塑料薄膜卷放于磁控濺射鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輥上，通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在透明塑料薄膜表面進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，其中靶材包括靶材A和靶材B，形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，靶材A為高折射率靶材，靶材B為低折射率靶材。

優(yōu)選地，靶材A為二氧化硅、氟化鎂或氟化鈣中的一種，靶材B為二氧化鈦、五氧化三鈦、二氧化鋯、氧化鈰或氧化鋅中的一種。

優(yōu)選地，靶材A為二氧化硅，靶材B為二氧化鈦或五氧化三鈦中的一種。

優(yōu)選地，靶材B為二氧化鈦。

優(yōu)選地，腔體的真空度≤4.5×10^-7Torr，通入氬氣后的真空度為4.5×10^-3～6.5×10^-3Torr。

優(yōu)選地，腔體的真空度≤3.5×10^-7Torr，通入氬氣后的真空度為5.5×10^-3Torr。

優(yōu)選地，磁控濺射鍍膜機(jī)設(shè)有1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)、3號(hào)靶機(jī)；1號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)上設(shè)為靶材A，2號(hào)靶機(jī)上設(shè)為靶材B，或者，1號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)上設(shè)為靶材B，2號(hào)靶機(jī)上設(shè)為靶材A。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動(dòng)輥正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)開啟1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng)輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)開啟1號(hào)靶機(jī)和2號(hào)靶機(jī)，關(guān)閉3號(hào)靶機(jī)；通過轉(zhuǎn)動(dòng)輥多次重復(fù)正反轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)塑料薄膜進(jìn)行疊加濺射沉積鍍膜獲得多層光學(xué)膜。

優(yōu)選地，磁控濺射鍍膜機(jī)靶電流為2.5-8.1A。

優(yōu)選地，磁控濺射鍍膜機(jī)靶電流為4.6A。

本發(fā)明中透明塑料薄膜為柔性材料，優(yōu)選地，透明塑料薄膜為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)中的一種。

一種多層光學(xué)薄膜，在透明塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在其表面形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，其中A為高折射率靶材，B為低折射率靶材。

優(yōu)選地，A為二氧化硅、氟化鎂或氟化鈣中的一種,B為二氧化鈦、五氧化三鈦、二氧化鋯、氧化鈰或氧化鋅中的一種。

優(yōu)選地，A為二氧化硅，B為二氧化鈦或五氧化三鈦中的一種；更優(yōu)選B為二氧化鈦。

優(yōu)選地，透明塑料薄膜為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯或聚丙烯中的一種。

本發(fā)明中磁控濺射鍍膜機(jī)利用光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)光學(xué)膜的光通量變化確定單層濺射膜厚，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速、濺射功率、Ar氣流量、基底與靶材的間距調(diào)節(jié)單層膜厚。

本發(fā)明中可根據(jù)實(shí)際的光學(xué)特征需要選擇單層膜的厚度和疊加次數(shù)，目標(biāo)反射波長(zhǎng)與靶材單層膜厚度滿足以下公式：

λ_反射＝2(n_奇數(shù)d_奇數(shù)+n_偶數(shù)d_偶數(shù))

其中n_奇數(shù)為奇數(shù)層靶材的折射率，n_偶數(shù)為偶數(shù)層靶材的折射率。d_奇數(shù)為奇數(shù)層靶材單層厚度，d_偶數(shù)為偶數(shù)層靶材單層厚度；疊加次數(shù)越多，光學(xué)膜的反射率越高。

參見圖1所示的光學(xué)膜厚度與層數(shù)的關(guān)系，利用線性梯度變化的膜厚結(jié)構(gòu)可以獲得較寬的反射帶寬光譜，隨著層數(shù)的增加，厚度需滿足如下公式：

d_奇數(shù)＝d_奇數(shù)⁰+αm

d_偶數(shù)＝d_偶數(shù)⁰+βm

其中d_奇數(shù)⁰是滿足反射目標(biāo)中心波長(zhǎng)的奇數(shù)層初始厚度，d_偶數(shù)⁰是滿足反射目標(biāo)中心波長(zhǎng)的偶數(shù)層初始厚度，α為奇數(shù)層的斜率，β為偶數(shù)層的斜率，m為層數(shù)。

參見圖2所示的線性梯度多層膜反射帶寬光譜原理示意圖，具有線性梯度變化的多層膜結(jié)構(gòu)，可以將一束自然光中的λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的波段進(jìn)行選擇性反射。光譜中心波長(zhǎng)及帶寬可以通過奇數(shù)層、偶數(shù)層的初始厚度和線性梯度斜率進(jìn)行調(diào)控。

通過調(diào)控多層膜的膜系結(jié)構(gòu)可以調(diào)整光學(xué)膜的光譜特性，獲得反射或透射特定帶寬的光學(xué)效果，例如可以選擇性地反射紅外和紫外波段透射可見光波段達(dá)到既透明又隔熱隔紫外線的效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明采用透明塑料薄膜為基材，利用磁控濺射技術(shù)，以不同折射率材料為靶材，該方法制作的多層光學(xué)膜具有高折射率靶材層和低折射率層交替疊加的結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到選擇性反射或透射不同波段光的光學(xué)效果，反光弱，另外塑料薄膜屬于柔性材料，采用轉(zhuǎn)動(dòng)輥式濺射不僅使靶材在多層光學(xué)膜表面濺射更加均勻，而且有利于大面積化、規(guī)模化生產(chǎn)，減少占用面積，節(jié)約資源；二氧化硅、氟化鎂、氟化鈣性質(zhì)穩(wěn)定不易氧化，可大大提升產(chǎn)品使用壽命，并對(duì)電磁信號(hào)沒有屏蔽作用，可以拓寬光學(xué)膜的使用范圍；通過調(diào)控多層膜的膜系結(jié)構(gòu)可以調(diào)整光學(xué)膜的光譜特性，獲得較寬的反射帶寬光譜，可應(yīng)用于汽車貼膜、建筑窗膜、房屋裝修、光學(xué)顯示器諸多領(lǐng)域；例如用作汽車窗膜可以選擇性地反射紅外和紫外波段透射可見光波段達(dá)到既透明又隔熱隔紫外線的效果。

附圖說明

圖1光學(xué)膜厚度與層數(shù)的函數(shù)關(guān)系，

圖2線性梯度多層膜反射帶寬光譜原理示意圖，

圖3磁控濺射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，

圖4反紅外線紫外線多層光學(xué)膜的光學(xué)特征圖，

圖5帶寬反射多層光學(xué)膜的光學(xué)特征圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，圖1光學(xué)膜厚度與層數(shù)的函數(shù)關(guān)系，圖2線性梯度多層膜反射帶寬光譜原理示意圖，圖3磁控濺射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4反紅外線紫外線多層光學(xué)膜的光學(xué)特征圖，圖5帶寬反射多層光學(xué)膜的光學(xué)特征圖。

實(shí)施例1

一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空，通入氬氣，將透明塑料薄膜卷放于磁控濺射鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輥上，通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在透明塑料薄膜表面進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，其中靶材包括靶材A和靶材B，形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，靶材A為高折射率靶材，靶材B為低折射率靶材。

實(shí)施例2

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空，通入氬氣，將透明塑料薄膜卷放于磁控濺射鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輥上，通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在透明塑料薄膜表面進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，其中靶材包括靶材A和靶材B，形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，靶材A為二氧化硅，靶材B為二氧化鈦。

實(shí)施例3

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空，通入氬氣，將透明塑料薄膜卷放于磁控濺射鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輥上，通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在透明塑料薄膜表面進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，其中靶材包括靶材A和靶材B，形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，靶材A為氟化鎂，靶材B為五氧化三鈦。

實(shí)施例4

一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空，通入氬氣，將透明塑料薄膜卷放于磁控濺射鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)輥上，通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在透明塑料薄膜表面進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，其中靶材包括靶材A和靶材B，形成ABAB或BABA交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，靶材A為氟化鈣，靶材B為二氧化鋯。

實(shí)施例5

一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空度為4.5×10^-7Torr后，向?yàn)R射室中通入氬氣使工作真空度為4.5×10^-3Torr，真空室連續(xù)抽氣，調(diào)整靶電流為2.5A；將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯塑料薄膜卷放于轉(zhuǎn)動(dòng)輥中，開啟1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)、3號(hào)靶機(jī)，1號(hào)和3號(hào)靶機(jī)上的靶材選用氧化鈰，2號(hào)靶機(jī)上的靶材選用氟化鈣；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輥，使轉(zhuǎn)動(dòng)輥正向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；待所有基材塑料薄膜卷正向放完后，開啟1號(hào)靶機(jī)和2號(hào)靶機(jī)，關(guān)閉3號(hào)靶機(jī)，同時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，形成CeO₂/CaF₂交替疊加的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例6

一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空度為3.5×10^-7Torr后，向?yàn)R射室中通入氬氣使工作真空度為6.5×10^-3Torr，真空室連續(xù)抽氣，調(diào)整靶電流為8.1A；將聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯塑料薄膜卷放于轉(zhuǎn)動(dòng)輥中，開啟1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)、3號(hào)靶機(jī)，1號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)上的靶材選用氧化鋅，2號(hào)靶機(jī)上的靶材選用氟化鈣；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輥，使轉(zhuǎn)動(dòng)輥正向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；待所有基材塑料薄膜卷正向放完后，開啟1號(hào)靶機(jī)和2號(hào)靶機(jī)，關(guān)閉3號(hào)靶機(jī)，同時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；形成ZnO/CaF₂交替疊加的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例7

參照?qǐng)D3，一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空度為2.0×10^-7Torr后，向?yàn)R射室中通入氬氣使工作真空度為5.5×10^-3Torr，真空室連續(xù)抽氣，調(diào)整靶電流為4.6A；將聚氯乙烯塑料薄膜卷放于轉(zhuǎn)動(dòng)輥中，開啟1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)、3號(hào)靶機(jī)，1號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)上的靶材選用二氧化硅，2號(hào)靶機(jī)上的靶材選用二氧化鈦；利用光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)光學(xué)膜的光通量變化，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速、濺射功率、Ar氣流量、基底與靶材的間距控制二氧化硅單層厚度為146.3nm、二氧化鈦單層厚度為94.4nm；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輥，使轉(zhuǎn)動(dòng)輥正向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；待所有基材塑料薄膜卷正向放完后，開啟1號(hào)靶機(jī)和2號(hào)靶機(jī)，關(guān)閉3號(hào)靶機(jī)，同時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；透明塑料薄膜通過轉(zhuǎn)動(dòng)輥重復(fù)地正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)在靶材濺射過程中循環(huán)走動(dòng)4個(gè)周期，形成共20層SiO₂/TiO₂交替疊加的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例7所得多層光學(xué)膜的光學(xué)特性如4所示，在750-960nm紅外波段反射率超過95％，在310nm附近紫外光反射率達(dá)到80％以上，該光學(xué)膜可應(yīng)用在汽車隔熱隔紫外窗膜和建筑窗膜領(lǐng)域。

實(shí)施例8

參照?qǐng)D3，一種在塑料薄膜上制作多層光學(xué)膜的方法，包括如下步驟：

將磁控濺射鍍膜機(jī)的腔體抽至真空度為3.0×10^-7Torr后，向?yàn)R射室中通入氬氣使工作真空度為5.0×10^-3Torr，真空室連續(xù)抽氣，調(diào)整靶電流為6.8A；將聚丙烯塑料薄膜卷放于轉(zhuǎn)動(dòng)輥中，開啟1號(hào)靶機(jī)、2號(hào)靶機(jī)、3號(hào)靶機(jī)，1號(hào)靶機(jī)和3號(hào)靶機(jī)上的靶材選用二氧化硅，2號(hào)靶機(jī)上靶材選用二氧化鈦；利用光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)光學(xué)膜的光通量變化，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速、濺射功率、Ar氣流量、基底與靶材的間距控制二氧化硅單層厚度為76.7nm，二氧化鈦單層厚度為46.4nm；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輥，使轉(zhuǎn)動(dòng)輥正向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；待所有基材塑料薄膜卷正向放完后，開啟1號(hào)靶機(jī)和2號(hào)靶機(jī)，關(guān)閉3號(hào)靶機(jī)，同時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)對(duì)塑料薄膜進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜；透明塑料薄膜通過轉(zhuǎn)動(dòng)輥重復(fù)地正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)在靶材濺射過程中循環(huán)走動(dòng)6個(gè)周期，形成共30層SiO₂/TiO₂交替疊加的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例8所得多層光學(xué)膜的光譜特性如圖5所示：在400-510nm帶寬區(qū)間內(nèi)的反射率超過95％，該光學(xué)膜可應(yīng)用于辦公裝修領(lǐng)域。

實(shí)施例9

一種多層光學(xué)薄膜，在透明塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在透明塑料薄膜表面形成ABAB交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜，其中A為高折射率靶材，B為低折射率靶材。

實(shí)施例10

一種多層光學(xué)薄膜，在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯塑料薄膜表面形成二氧化硅/二氧化鈦交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜。

實(shí)施例11

一種多層光學(xué)薄膜，在聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯塑料薄膜表面形成氟化鎂/五氧化三鈦交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜。

實(shí)施例12

一種多層光學(xué)薄膜，在聚氯乙烯塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在聚氯乙烯塑料薄膜表面形成氟化鈣/二氧化鋯交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜。

實(shí)施例13

一種多層光學(xué)薄膜，在聚丙烯塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在聚丙烯塑料薄膜表面形成氟化鈣/氧化鈰交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜。

實(shí)施例14

一種多層光學(xué)薄膜，在聚丙烯塑料薄膜上進(jìn)行磁控濺射沉積鍍膜，以在聚丙烯塑料薄膜表面形成氟化鈣/氧化鋅交替疊加結(jié)構(gòu)的多層光學(xué)膜。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。