光學鍍膜原理是什麼？一篇完整了解光學鍍膜相關知識！

提到光學鍍膜許多人可能會覺得陌生，但這其實是一項應用廣泛且關鍵的技術，從日常會使用到的眼鏡、相機鏡頭、手機、智能手錶，到晶片設計、車體相關設備等，都會運用到光學鍍膜。本文將會探討光學鍍膜的技術原理、製程、應用及常見相關材料介紹，並深入解析其對光學器件性能的影響，幫助讀者能夠深入了解光學鍍膜這項技術。
 

光學鍍膜是什麼？相關原理介紹！

光學鍍膜為精密光學的常見加工程序，本身構成由多層的薄膜為主，性能（包含高反射、分光、濾光、抗反射等）受薄膜層、各層厚度與膜層介面折射率差影響，原理為在光學系統中建立出干涉效應，讓光波傳導如反射、透射、散射和吸收等特性產生變化，廣泛應用於光學元件的表面，如鏡片、手機及相機鏡頭、濾光片、光學儀器、晶圓等。
 

光學鍍膜常見技術

光學鍍膜的成膜方式有非常多種，並大致可以分為液態與氣態成膜，而這些技術又個別廣泛應用於不同材料上，在表面形成多層介電質膜、金屬膜或兩者組成的膜堆，以滿足特定光波段的需求、提高精準度、靈敏度和解析度。以下將介紹常見的鍍膜技術和其特色，幫助您選擇合適的鍍膜方式。
 

電漿濺鍍

電漿濺鍍涵蓋進階電漿濺鍍與磁控濺鍍等多種技術，它們共同的概念是透過產生電漿來進行薄膜製程。光學鍍膜製成方式為在充入氬氣的低真空環境中施加高電壓，以產生輝光放電形成電漿，再藉由電漿中正離子撞擊成的原子或原子團，來形成沉積薄膜，而電漿濺鍍的優勢在於其薄膜附著性較好，因為衝撞到基板的力道比較大。

 

離子束濺鍍(IBSD)

離子束濺鍍是在高真空環境下，利用高能量的電場，來幫助離子束的撞擊變強、速度加快，一般會透過800V到1500V的離子束撞擊薄膜材料(即靶材)，讓濺鍍的離子接觸到光學表面時可以製成緊密的光學鍍膜，因此優勢為可重複性及精準度高。

 

離子束助鍍(IAD)

離子束助鍍有利用大質量大動能之離子助鍍、電子中和避免放電損傷、成膜在高真空中保持高純度，以及可獨立操作離子的電壓、電流、轟擊角度及擴散角等優點。此光學鍍膜方式對蒸發原子或分子增能方法有非常多種，包含UV光照射、加熱、離子披覆、雷射照射、及電漿離子助鍍等。

在過往如果遇到鍍膜周圍氣壓太高，膜裡可能因包裹雜氣，加上離子帶電可能造成放電擊傷，而影響到膜面品質，因此近幾年才使用離子束助鍍技術，另置電漿產生腔，並將基板上的鍍膜保持在高真空中，然後引出離子並與電子中和，作為膜的轟擊助鍍，以維持鍍膜表面樣態良好。

 

蒸發沉積

在蒸發沉積過程中，靶材會因加熱或電子束撞擊而蒸發，形成蒸氣後在光學基材表面凝結，以創造高強度、高密度的光學塗層。而蒸發時需要控制好加熱、真空壓力、基材定位和旋轉操作，才可以得到符合需求的光學鍍膜厚度與均勻的塗層。
蒸發塗層的特性相對溫和，容易形成鬆散或多孔的塗層，這可能受到吸水性的影響，導致塗層的折射率失準，進而降低性能，所以為了要強化蒸發塗層的特性，可以使用離子束輔助沉積技術，將離子束引導至基材表面，才能夠增加靶材在表面上的附著力。

 

原子層沉積

原子層沉積與蒸發沉積技術的不同處在於，原子層沉積不需要將靶材固體蒸發，而是直接以氣體來進行光學鍍膜製造。ALD製程同樣在高溫下進行，並藉著前驅物氣體和基材表面的化學反應，在基材表面一層一層附著非常薄的原子或分子薄膜，因此能利於控制各層的厚度和設計，廣泛應用在微奈米程和各種微電子元件製造，可以提供高度精確的薄膜厚度，但缺點是沉積速度較慢。

 

次波長結構表面

次波長結構表面技術和傳統的光學鍍膜塗層製成方法最大的不同，是通過改變基材表面的結構來製作，次波長結構表面上的圖案，可以是藉由光微影技術製作而成的規律圖案，或是利用電漿蝕刻製作的隨機圖案。

 

常見光學鍍膜材料

光學鍍膜本身常以多層膜構成，使用的材料也相當多元，通常會利用低折射率（如氧化矽或氟化鎂）及高折射率（如氧化鈦系或氧化鉭）材料搭配製造而成。高折射率材料除了擁有高折射率的優勢，化學特性也比較穩定，且不溶於水、疏水性佳、附著力強、電傳導力低，經常用在半導體元件、潑油性薄膜等領域中；低折射率材料具有良好的附著性、耐刮性和耐酸鹼性，同時結構也非常穩定，不太會跟其他材料產生反應和變質，而光學鍍膜技術透過選擇不同材料和製程，能夠製造出各種具有特殊光學性質的薄膜。
 

光學鍍膜的應用領域有哪些？

民生用品應用

光學鍍膜廣泛應用於各種民生用品中，例如：眼鏡、手機、相機、監視設備、車用裝飾色鍍膜、車用抬頭顯示器、車載用面板、工控設備、穿戴裝置、家電和照明設備等，不僅可以提高產品性能，還能為日常生活帶來便利和舒適。其中，眼鏡鏡片經過抗反射鍍膜處理後，能降低反射和眩光，提高視覺清晰度；智能手機和平板電腦鍍上抗指紋和抗反射膜，可以減少指紋和提高可視性；相機鏡頭使用光學鍍膜，以增強透光率和影像清晰度，而在家用電器方面，光學鍍膜能加強顯示屏和照明效果。

 

科學技術應用

濾光片

濾光片擁有多種功能和應用，主要用於過濾或阻擋特定波長或波段的光線，來提高光學元件的透光率或是調整光的顏色。常見的濾光片有雷射波長濾光片、紅外長波通濾光片和紅外帶通濾光片等種類，雷射濾光片是在一系列雷射儀器、設備應用中濾除單一或某段波長，同時透過特定波長的光學元件，有截止區寬和截止度深、波長定位準確、穿透率高與性能穩定可靠等優點，大多會應用在生化分析儀器、雷射分析儀器、醫療雷射設備中；紅外長波通濾光片及紅外帶通濾光片主要以單晶矽為基片，具有高截止率、高穿透率、膜層牢固、光潔度好、吸收小，性能穩定可靠等優勢，主要應用在測溫特徵敏感元件、氣體探測器、光學探測器等、車用感測器、醫療智能手錶等。
 

抗反射膜AR

抗反射膜是一種表面光學鍍層，且同時是一項利用光干涉原理的技術，主要會在基材表面鍍上奈米級抑制反射的塗料，來通過減少光的反射和散射，以達到增加光學的顯示效果，主要應用於鏡頭、面板和手機等光學元件，幫助設備呈現更鮮豔和清晰的畫面，並享受到更優質的視覺體驗。

 

結論

相信透過本篇文章的詳細介紹，你一定對光學鍍膜有更深入的認識。光學鍍膜技術在眼鏡、相機鏡頭、光纖通訊等裝置中的應用日益廣泛，技術也不斷地更新和進步，不僅製程會更先進，也同時能夠實現更優越的性能表現。暘恩科技擁有15年以上多層光學膜設計與製程整合經驗，提供各種材質鍍膜、玻璃加工、研磨和化學藥劑調與相關服務，配合國內鍍膜工廠及海外合作夥伴，並擁有國內外知名品牌蒸鍍機設備和各類型治工具，製造出來的產品大多廣泛應用於手機鏡頭、數位監控鏡頭、工控設備、車載用面板、Wafer晶圓產品以及太空衛星計畫光學產品等。