CN103018796B - 一种光学显示用双膜系pc镜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学显示用双膜系PC镜片及其制备方法；其特征在于PC镜片依次由反射膜、PC基底和增透膜三层组成；其中，PC基底是一块有弧度的镜片；采用PC|(HL)nH|作为基本膜系的设计镀上反射膜，将反射膜沉积在PC镜片的凹面，其厚度为300nm-2000nm；采用PC|(LH)mL|或PC|(LH)m|作为基本膜系的设计镀上增透膜，将增透膜沉积在PC镜片的凸面，其厚度为300nm-2000nm。本发明提供的光学显示用PC镜片具有凹凸两面，凹面镀制的反射膜能够反射大部分的可见光，凸面的增透膜可以讲未反射的可见光更好的透射出去，从而尽量的减少了二次反射，增强了PC镜片的可视效果。
Description
技术领域
本发明属于光学薄膜材料技术领域，涉及一种光学显示用双膜系PC镜片及其制备方法。
背景技术
显示技术的任务是根据人的心理和生理特点，采用适当的方法改变光的强弱、光的波长（即颜色）和光的其他特征，组成不同形式的视觉信息。在军用方面，平视显示器是目前普遍运用在航空器上的一种飞行辅助显示仪器。平视显示器的工作原理与显示器表面的薄膜关系紧密，国外一直没有停止对平视显示器的研究，其目的是开发出清晰度、可靠性和分辨率更高，寿命更长，性价比更高的显示器。在显示器上镀膜，改善显示器的视觉性能，在复杂的环境氛围中，可以帮助士兵获得先发制人的优势，或在战场上更好地掌握不断变化的战况。
平视显示器的显示屏工作原理是将内部仪器发射的绿色光谱反射回飞行员的眼睛里面，飞行员能够在屏幕上能清晰的看到绿色的图文数据。传统的平视显示器均采用玻璃作为显示屏，虽然玻璃屏幕的光学性能比较优异，但其机械性能却不能够很好的适应特殊的环境氛围。
PC材料具有很好的透明度和可视性，在光学性能方面和机械性能方面均适合作为光学显示镜片，在显示元器件上具有很大的应用前景。目前，国外对光学显示薄膜在PC材料表面上的应用的研究相对成熟，已经有多家公司能够进行系列产品的生产，GE先进材料集团近日推出了以聚碳酸酯（PC）树脂为原料的新型光学显示薄膜—LEXAN ILLUMINEXTM薄膜，产品具有极佳的光学特性，薄膜的品质和性能均达到前所未有的高水平，但其作为显示用表面介质的相关报道目前还没有。在国内，薄膜材料起步较晚，采用真空镀膜的方式在PC表面镀膜的相关研究比较少，但是相关的研制工作也在积极的开展。张其土等人(复合型多波段激光防护PC材料[J].激光与红外,2008,38(5):421-423.)研制了用于激光防护的具有特定可见光波段吸收特性的复合PC镀膜材料，但是在PC显示器镜片上镀制反射膜在国内相关领域还没有相关的资料。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种光学显示用双膜系PC镜片，本发明的另一目的是提供上述光学显示用双膜系PC镜片的制备方法。以聚碳酸酯（PC）为基体，HfO2和SiO2为高低折射率薄膜材料，制备出光学显示用双膜系PC镜片，所制备的光学显示用双膜系PC镜片可以满足平视显示器屏幕的技术要求。
本发明的技术方案为：一种光学显示用双膜系PC镜片，其特征在于PC镜片依次由反射膜、PC基底和增透膜三层组成；其中，PC（聚碳酸酯）基底是一块有弧度的镜片；反射膜沉积在PC镜片的凹面，其厚度为300nm-2000nm；增透膜沉积在PC镜片的凸面，其厚度为300nm-2000nm。
优选所述的反射膜为高低折射率材料交替叠加而成的薄膜，在可见光波段（400-700nm）的反射率60%-100%；所述的增透膜为低高折射率材料交替叠加而成的薄膜，在可见光波段（400-700nm）的反射率0.01%-5%；所述的聚碳酸酯（PC）基底为可见光波段（400-700nm）透过率80%-98%，抗弯强度100MPa-200MPa；其中低折射材料采用SiO2或MgF2，高折射材料采用HfO2或ZrO2。
本发明还提供了上述的光学显示用双膜系PC镜片的方法，其具体步骤如下：
（1）反射膜的制备：在PC基底的凹面，采用PC|(HL)nH|作为基本膜系的设计镀上反射膜，控制反射膜的总厚度为300nm-2000nm；其中H代表高折射率材料HfO2或ZrO2，L代表低折射率材料SiO2或MgF2，n代表高低折射率材料交替的周期，n=1~5；每层高折射率材料的物理厚度为50nm~100nm，每层低折射率材料的物理厚度250nm~350nm；
（2）增透膜的制备：在凹面镀上反射膜的PC基底的凸面，采用PC|(LH)mL|或PC|(LH)m|作为基本膜系的设计镀上增透膜，控制增透膜的总厚度为300nm-2000nm；其中H代表高折射率材料HfO2或ZrO2，L代表低折射率材料SiO2或MgF2，m代表高低折射率材料交替的周期，m=1~8；低高折射率材料交替叠加而成的一层薄膜（单层薄膜）的具体物理厚度10nm-500nm；制得光学显示用双膜系PC镜片。
上述步骤（1）和（2）中的镀膜均采用离子辅助沉积和电子束真空镀膜的方法；其中镀膜真空度0.001Pa~0.003Pa，镀膜温度为：50℃~80℃。
有益效果：
本发明提供的光学显示用PC镜片具有凹凸两面，凹面镀制的反射膜能够反射大部分的可见光，凸面的增透膜可以讲未反射的可见光更好的透射出去，从而尽量的减少了二次反射，增强了PC镜片的可视效果。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。以下实施例镀膜均采用离子辅助沉积和电子束真空镀膜的方法；
实施例1#
以PC为基底，反射膜采用膜系结构为(HL)^1H共3层。（其中，(HL)^1H表示：每个周期第一层为厚度为1个光学厚度的高折射率材料HfO2，第二层为厚度为3个光学厚度的低折射材料SiO2，共一个周期，最后以H高折射率材料HfO2结束；镀膜温度为50℃，镀膜压力为0.001MPa；
增透膜采用膜系结构Sub|LHL|共3层。（其中，Sub|LHL|A表示：每个周期第一层为低折射率材料SiO2，第二层为高折射材料HfO2，最后以L低折射率材料SiO2结束；镀膜温度为50℃，镀膜压力为0.002MPa；
表1三层反射膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凹面镀反射膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜后的反射膜的反射曲线的最高反射率达到65%。
表2三层增透膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凸面镀增透膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜后的增透膜的反射曲线的最高反射率不超过2.8%，平均分布在2.5%左右。
在PC镜片凹凸面同时镀上反射膜和增透膜后进行反射光谱测试，镜片的反射率曲线最高达到63.2%，比没有镀制增透膜的镜片反射率下降了1.8%，有效的减少了镜片在反射光谱时造成的二次反射。
实施例2#
以PC为基底，反射膜采用膜系结构为(HL)^2H共5层。镀膜温度为80℃，镀膜压力为0.003MPa；
增透膜采用膜系结构Sub|LHLHLHL|A共7层；镀膜温度为50℃，镀膜压力为0.003MPa；
表3五层膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凹面镀反射膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜后的反射膜的反射曲线的最高反射率达到72%左右。
表4七层增透膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凸面镀增透膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜前后的增透膜的反射曲线的最高反射率不超过1%，平均分布在0.8%。
在PC镜片凹凸面同时镀上反射膜和增透膜后进行反射光谱测试，镜片的反射率曲线最高达到70.7%，比没有镀制增透膜的镜片反射率下降了1.3%，有效的减少了镜片在反射光谱时造成的二次反射。
实施例3#
以PC为基底，反射膜采用膜系结构为(HL)^5H共11层；镀膜温度为80℃，镀膜压力为0.001MPa；
增透膜采用膜系结构Sub|LHL|A共3层；镀膜温度为80℃，镀膜压力为0.001MPa；
表5七层膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凸面镀增透膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜后的反射膜的反射曲线的最高反射率达到85%左右。
表6三层增透膜各膜层的折射率与厚度
只在PC镜片凸面镀增透膜的反射光谱进行了测试，PC镀膜前后的增透膜的反射曲线的最高反射率不超过2.8%，平均分布在2.5%左右。
在PC镜片凹凸面同时镀上反射膜和增透膜后进行反射光谱测试，镜片的反射率曲线最高达到83%，比没有镀制增透膜的镜片反射率下降了2%，有效的减少了镜片在反射光谱时造成的二次反射。
上述实例均为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式不受上述实例的限制，其他任何未背离本发明精神实质与原理下所做的修改、修饰、替代、组合、简化均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种光学显示用双膜系PC镜片，其特征在于PC镜片依次由反射膜、PC基底和增透膜三层组成；其中，PC基底是一块有弧度的镜片；反射膜沉积在PC镜片的凹面，其厚度为300nm-2000nm；增透膜沉积在PC镜片的凸面，其厚度为300nm-2000nm；其中所述的反射膜为高低折射率材料交替叠加而成的薄膜，在可见光波段的反射率60％-100％；所述的增透膜为低高折射率材料交替叠加而成的薄膜，在可见光波段的反射率0.01％-5％；所述的PC基底为可见光波段透过率80％-98％，抗弯强度100MPa-200MPa；其中低折射材料为SiO2或MgF2，高折射材料为HfO2或ZrO2。
2.一种制备如权利要求1所述的光学显示用双膜系PC镜片的方法，其具体步骤如下：
(1)反射膜的制备：在PC基底的凹面，采用PC|(HL)nH|作为基本膜系的设计镀上反射膜，控制反射膜的总厚度为300nm-2000nm；其中H代表高折射率材料HfO2或ZrO2，L代表低折射率材料SiO2或MgF2，n代表高低折射率材料交替的周期，n＝1～5；每层高折射率材料的物理厚度为50nm～100nm，每层低折射率材料的物理厚度250nm～350nm；
(2)增透膜的制备：在凹面镀上反射膜的PC基底的凸面，采用PC|(LH)mL|或PC|(LH)m|作为基本膜系的设计镀上增透膜，控制增透膜的总厚度为300nm-2000nm；其中H代表高折射率材料HfO2或ZrO2，L代表低折射率材料SiO2或MgF2，m代表高低折射率材料交替的周期，m＝1～8；低高折射率材料交替叠加而成的一层薄膜的具体物理厚度10nm-500nm；制得光学显示用双膜系PC镜片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(1)和(2)中的镀膜均采用离子辅助沉积和电子束真空镀膜的方法；其中镀膜真空度0.001Pa～0.003Pa，镀膜温度为：50℃～80℃。
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