CN1214130C - 抗反射涂层之氢化 - Google Patents

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Abstract

形成一种包括第一折射率材料、第二折射率材料、及第三折射率材料之连续层的多层抗反射涂层。第一折射率层经氢化，以将材料的折射率调整至低于1.99，及提高透射的清晰度。氢原子浓度为至少7%较佳，超过9%更佳，及超过18%最佳。此三层结合形成三层抗反射涂层，但可于具有更多或更少层数的抗反射涂层中使用氢化。在使用时，第一折射率层为最靠近需要抗反射的基材。第一折射率层为由氧化铟、氧化锡或氧化锌，或其中铟、锡或锌为主成份的合金的氧化物所形成较佳。

Description

抗反射涂层之氢化
技术领域
本发明涉及在光透射组件之表面提供期望的光学性质，更具体而言，涉及在基材，诸如显示屏幕表面上提供抗反射涂层。
背景技术
将涂层涂布至光透射组件，以赋予组件期望的光学性质。举例来说，可将一层或多层涂层涂布至计算机监视器屏幕，以提供极化作用或降低反射。一种降低来自基材，诸如阴极射线管(CRT)的光反射的方法系将表面涂布具有相关光谱之大约四分之一波长厚度的抗反射层。抗反射层可为有机材料，诸如聚合物，或无机材料，诸如金属氟化物，其中的沉积层具有较CRT低的折射率。当沉积抗反射层的折射率大致等于CRT材料的折射率的平方根时，可达到高的反射降低。然此办法存在限制。单层的第三折射率抗反射涂层通常显示明显的颜色。此外，不易得到具适当低的折射率的易溅镀材料。
可经由使用多重沉积层而得到具有较宽反射抑制带宽，及因此在反射中具有较少颜色的抗反射涂层。三种常用的抗反射涂层设计为四分之一/四分之一(Q/Q)、四分之一/二分之一/四分之一(Q/H/Q)、及四分之一/四分之一/四分之一(Q/Q/Q)叠加体(stack)。换言之，抗反射涂层系由具有选定折射率的许多层所形成，其中各层的光学厚度大约等于相关波长的四分之一(Q)或二分之一(H)。典型的，波长系在可见光的光谱中(例如，550毫微米)。
为提供有效的抗反射涂层，必需考虑特殊层的折射率。一种熟知的办法系使具第二折射率层与具第三折射率层交错。另一种办法系提供一个三层叠加体，其中最靠近基材之层具有低于中间层的折射率，但大于最外层折射率的折射率(即Q/Q/Q：中/高/低)。对各此等办法之一所顾虑的是抗反射性能(即反射振幅及带宽)取决于使各层达到期望的折射率。例如，在三层叠加体中，当使用习知材料时，可能很难适当地调整第一层之第一折射率。第二项顾虑是当将易溅镀的材料诸如氧化铟、氧化锌或氧化锡加入至抗反射涂层中时，涂层在整个可见光光谱的透射不清晰。
在三层叠加体中，满足中间层设计目标的第二折射率材料的选择稍微受限。氧化钛(TiO2)是最常用的第二折射率材料。这种材料具有在2.3至2.6范围内的折射率。然而，由实用的观点来看，氧化铌(Nb2O5)由于其较高的可达成沉积速率，因而通常为较佳，尽管其之折射率系仅在2.2至2.4的范围内。最外层的第三折射率材料一般为溅镀氧化硅(SiO2)。此主要系由于氧化硅易使用AC电源阴极沉积所致。最常用及最容易溅镀的第一折射率材料为氧化锌(ZnO)、氧化铟(InO)及氧化锡(SnO)。当溅镀沉积时，此等氧化物倾向于具有较所期望值略高的折射率。此外，所产生之光学叠加体会于在透射中变黄。
需要一种制造具有宽的反射抑制带宽，且透射清晰之相当廉价之抗反射涂层的方法。更需要此一相当容易制造之抗反射涂层。
发明内容
形成一种顺序包括第一折射率层、第二折射率层、及第三折射率层的多层抗反射涂层，其中第一折射率层经氢化，以将其折射率降至低于1.99，所述第二折射率高于所述氢化第一层的折射率，所述第三折射率低于所述氢化第一层的折射率。第一折射率层内的氢浓度(原子浓度)为至少7％较佳。氢浓度超过9％更佳，及18％最佳。在三层之中，第一折射率层系最靠近要达成抗反射的基材。此层系由氧化铟、氧化锡或氧化锌，或其中铟、锡或锌为主成份(即大于50％(重量))之合金的氧化物所形成较佳。将氢引入至材料中，以获致两项优点。首先，氢可降低层的折射率，因而改良抗反射涂层之反射抑制带宽。其次，将氢引入至第一折射率层使得此层的透射较清晰。换言之，较不可能产生看来呈黄色的涂层。
本发明主要系集中于仅由三层所组成的抗反射涂层，虽然亦可将硬涂层、粘合层及润滑层加至抗反射涂层。较佳的第三折射率层为氧化硅，其具有1.44至1.51之折射率。第二折射率层之较佳材料为氧化钛或氧化铌。此材料为氧化铌(Nb2O5)最佳，由于其具有较高的沉积速率。Nb2O5的折射率为在2.2至2.4的范围内。关于第一折射率层，经发现经由当溅镀其中一种较佳材料时将氢加入，则氧化物变得在透射时非常清晰，且折射率降至更期望的范围。明确言之，经氢化较佳材料之折射率视加入多少氢，而自2.05至2.1之范围降至1.85至1.95之范围。第一折射率层之较佳折射率为1.85至1.98。第一折射率层之折射率系在1.90至1.95之范围内更佳。
虽然使用经氢改质的氧化物涂层于在三层抗反射叠加体中提供优点较佳，但亦可将本发明使用于其它的抗反射涂层。换言之，可将为调整折射率及/或达到期望清晰度之一或多层的氢化利用于其它方法中，以制造抗反射涂层。
本发明之一优点为抗反射涂层可容易地溅镀。可利用AC或DC溅镀。此外，溅镀可使用完全氧化反应性溅镀或使用过渡模式技术进行。过渡模式经由利用小心地控制相对于溅镀金属原子之可供用性之反应性气体之可供用性的计算机控制溅镀，而提供速率的增进。可供用性之监测可藉由监测电浆发射、电浆阻抗、或氧分压而达成。相对可供用性之控制可经由控制系统之反应性气体流量或经由控制供应至靶之功率而达成。靶可为金属或陶瓷。
附图说明
图1是具有发明的经氢改质抗氧化涂层之光学组件之一具体例的透视图。
图2为图1的经氢改质抗氧化涂层的侧面剖视图。
图3是制造图1及2所示的经氢改质抗氧化涂层的步骤的方法流程图。
图4是由于在反应性溅镀图1及2的抗反射涂层中的第一折射率层时所使用的氢比改变所致的400毫微米光吸收的变化图。
图5是由于与图4相同的氢比改变所致之折射率的变化图。
图6是由于与图4及5相同的氢比改变所致之氢原子浓度的变化图。
图7是未故意引入氢而制造的样品的反射光谱。
图8的经形成为本发明在第一折射率层中包括氢的样品的反射光谱。
图9所示为氢比改变对氧化铟、氧化锡及氧化锌的折射率的效应的图。
图10所示为氢比改变对波长400毫微米的光吸收的效应的图。
图11所示为氢比改变对氢原子浓度之效应的图。
具体实施方式
参照图1及2，所示为包括透明基材12的加入本发明抗反射涂层的光学组件10的一具体例。此基材可为挠性材料诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，但亦可使用其它的基材材料。本发明系用于在光行进至基材12内之前，限制光反射或吸收。在不存在以下说明之抗反射涂层的情况下，基材可展现相当高的反射程度。举例来说，PET反射自10％至15％之可见光(双面反射)。经氢改质之抗反射涂层系设计于使在基材之一面上的反射程度显著地降低。视需要可将抗反射涂层涂布至两面。
如果基材12是由挠性材料所形成，则可将光学组件10应用至另一基材，诸如CRT屏幕。另一方面，可将抗反射涂层20直接涂布至终产品。因此，基材材料可为有机或无机。
光学组件10视需要可包括在基材12之至少一面上(典型上系仅于正面上)的硬涂层14及16。硬涂层可改良挠性基材在加工过程中及在终产品之使用过程中的耐用性。硬涂层系技艺中所知晓。用于形成此层之可接受的材料包括氧化硅基硬涂层、硅氧烷硬涂层、三聚氰胺硬涂层、丙烯酸系硬涂层等等。此种材料典型上具有1.4至1.6之折射率。硬涂层与基材具有大约相等的折射率较佳。硬涂层之可接受的厚度范围为1微米至20微米。
在第三层硬涂层16的上面为可促进抗反射涂层之粘合至硬涂层16的薄底漆层18。底漆层可为于沉积后经历转变(即氧化)，以产生基本上透明、无色的无机材料的金属或半导体。有用的底漆材料的例子包括硅、钛、铬及镍。或者，可使底漆层沉积为低于化学计量的氧化物，诸如CrOx、SiOx等等。底漆层18应够薄，以使光学组件10之期望光学性质的破坏减至最小。底漆层具有低于50埃之厚度较佳。
在较佳具体例中，本发明为一种三层抗反射涂层。然而，本发明所提供之优点可以其它的多层抗反射涂层实现。在图1及2中，抗反射涂层20系由具第一折射率的第一层22、具第二折射率的中间层24、及具第三折射率的第三层26所形成，其中所述第二折射率高于所述第一折射率，所述第三折射率低于所述第一折射率。第二折射率层24的较佳材料为TiO2及Nb2O5。TiO2层具有较Nb2O5高的折射率(即n＝2.3至2.6，相较于n＝2.2至2.4)，但Nb2O5可以较高的沉积速率溅镀沉积。第三层26的较佳材料为SiO2，其具有在1.44至1.51范围内的折射率。
抗反射涂层20中最具挑战性的层为在涂层之底部的第一折射率层22。希望第一折射率层(以及第二折射率层24及第三折射率层26)的透射清晰。换言之，此层应为非吸收性。此层组成物及第一折射率层之沉积方式为本发明的重点。
用于形成期望的第一折射率层22的最常用、价廉且易溅镀的材料为氧化铟、氧化锡及氧化锌。然而，当溅镀沉积时，此等氧化物具有较最适值稍高的折射率，且其透射时为黄色。然而，经发现经由在溅镀程序中故意地引入氢，则此等氧化物之透射变得非常清晰，且其折射率降至可接受的范围。氢化氧化物之折射率系低于1.99较佳，及低于1.96更佳。
加入氢对于将(非传导性)氧化物及低于化学计量(传导性)氧化物两者完全氧化有效。换言之，氢改质对透明导体，诸如铟锡氧化物(ITO)有效。除了简单的铟、锡或锌之氧化物外，可使用各种合金的氧化物以形成第一折射率层22，其限制条件为铟、锡及/或锌为合金氧化物之主要成份。更应注意由于铟、锡及锌易溅镀，因而此等层的沉积将非破坏性程度的热传送至基材12。结果，此等材料尤其可与热敏感性塑料基材的使用兼容。
第一折射率层22内之氢浓度为至少7％较佳，超过9％更佳，及超过18％最佳。当使用氢前向散射(HFS；hydrogen forward scattering)技术于测定氢含量时，氢浓度之测量值应为此等值或高于此等值。HFS系一种技艺中可利用之方法。其系卢瑟福后向散射(RBS；Rutherford Back Scattering)方法的子集。简而言之，HFS技术包括将侦检器设置于与氦离子束之前向轨迹成一角度(30°)，并使待分析样品旋转，以使入射离子束以与法线成75°冲击表面。然后可收集于与探测He++离子束碰撞后自样品前向散射之轻原子，即氢。接着可将结果与先前取得的参考结果比较，以计算氢之原子浓度。
由第一折射率层22所展现之可见光的吸收应就实际可得者尽可能为低。对于厚度120毫微米之隔离层，氧化铟层以具有低于15％之吸收较佳，及低于10％更佳。氧化锌之相当的层应具有低于10％之吸收，而厚度120毫微米之氧化锡层应具有5％之吸收。所有此等吸收值皆系特别针对波长400毫微米之光。
在抗反射涂层20之较佳的三层22、24及26中可使用范围宽广的层厚度。可接受之厚度的例子示于表1。
                            表1
第一层ITO(n＝1.93) 第二层Nb2O5(n＝2.21)   合并厚度ITO+Nb2O5 第三层SiO2(n＝1.48)
50nm(0.18) 80nm(0.32)   (0.50) 85.0nm(0.23)
60nm(0.21) 70nm(0.28)   (0.49) 89.0nm(0.24)
70nm(0.25) 55nm(0.22)   (0.47) 92.5nm(0.25)
80nm(0.28) 45nm(0.18)   (0.46) 96.0nm(0.26)
光学厚度系以波长550毫微米指示，并示于括号中。前两层22及24的光学厚度的总和示于第三栏。可以看到抗反射涂层20的四分之一波长第一折射率/四分之一波长第二折射率/四分之一波长第三折射率的抗反射方式的衍生化。然而，亦应注意为维持经最适调整的涂层20，前两层22及24之总光学厚度应大约为二分之一波长。
光学组件10视需要可包括具低表面能及具抗摩擦性质氟碳化合物的润滑层28，以促进清洁及抗刮伤性。润滑层之一种可接受的材料系由3M公司以联邦注册商标FLUORORAD所销售。最佳的材料为FLUORORAD FC-722，其以氟化溶剂中经稀释的2％溶液销售。
将参照图3说明形成图1及2之光学组件10的方法。在第一步骤30中，提供基材。如先前所指示，基材可为挠性材料，诸如PET之连续基料。典型上，PET基材包括在至少一面上之硬涂层14及16。或者，基材可为硬质材料。
然后在步骤32将底漆层18加至基材12。底漆层之使用对本发明并不重要。典型上，底漆层系于在要形成底漆层材料之具有硬涂层之基材之表面积的温和前辉光(preglow)处理后形成。前辉光是一种调理表面，以提高对后续沉积层之粘合的离子化气体清洁。前辉光及底漆层沉积可于具有硬涂层之基材材料之基料通过溅镀沉积装置之起始程中同时发生。在溅镀时，在反应性或非反应性气体之存在下对金属、半导体、或金属化合物溅镀阴极施加电压，以产生电浆。溅镀气体电浆对阴极之作用使阴极靶之原子移出，并行进而沉积在设置在邻接于溅镀源之基材上。溅镀气体典型上为惰性气体，诸如氪、氩等等。氩由于其具吸引力的成本，而为最常用的溅镀气体。技艺中亦知晓将1％至90％之一或多种反应性气体使用作为溅镀气体混合物之化合物。当存在反应性气体时，其会使金属或半导体沉积为氧化物(当存在氧源时)、氧氮化物(当存在氧源及氮源时)、或视适当气体之存在而定的另一种材料。关于本发明，在溅镀沉积第一折射率层22之步骤34中利用氢源。两种常用的氢源为氢气及水。
溅镀沉积抗反射涂层20之层22、24及26之其中一者的各步骤34、36及38可使用AC溅镀或DC溅镀实行。此外，程序可使用完全氧化反应性溅镀或过渡模式溅镀。在过渡模式(即速率增进)中，溅镀程序系受计算机控制，其中小心地监测及控制相对于溅镀金属原子可供用性之反应性气体的可供用性。监测程序可经由侦测电浆阻抗、电浆发射或氧分压而进行。相对可供用性可经由调整反应性气体流量或供应至靶之功率，以补偿程序中之侦测变化而控制。另一种替代方式为靶可为金属或陶瓷(例如，铟锡氧化物)。
第一折射率层22是于步骤34在氢环境中形成。沉积的第一折射率层具有至少7％之氢浓度较佳，及氢浓度超过9％更佳。在最佳具体例中，氢浓度超过18％。氢化第一折射率层的优点可经由参照表2及图4、5及6而明了。表及图4-6之图系对四个使用不同氢比而制造之样品所得。氢比系在溅镀程序中之氢流量对氧流量的比(即H2流量/O2流量)。溅镀程序利用完全氧化反应性DC溅镀于形成In2O3之层。靶(金属)系在5.5仟瓦下供电。氮流量为7.5标准公分每分钟(sccm)。在表2中指示之所有流率皆系以sccm为单位。将氩流率设为15.5sccm，以得到3微米的压力。氢原子浓度(即「氢浓度」)之测量值系使用前述的HFS技术而求得。加州红木市(Redwood City)之查理士伊凡斯及同伴(Charles Evans and Associates)进行分析程序。
                                                 表2
 样品编号   H2比   线速度(mm/sec)   O2流量   H2流量   折射率   沉积厚度 吸收@400nm   H2原子浓度
  4   0   2.7   55.2   0   2.08   119 0.1778   4
  3   15   3.0   56.8   8.5   2.02   124 0.1427   30
  2   45   3.0   55.0   24.8   1.96   142 0.0989   33
  1   90   3.0   52.2   46.9   1.92   122 0.0826   41
如可于表2所见，在形成四个样品时将氢比显著地改变。然而，氧流量系相当稳定地维持于52.2sccm至56.8sccm之范围内。将在400毫微米波长下之吸收绘于图4中之42。可看到吸收由于氢之引入而显著地下降。现参照图5，图44显示在折射率与将氢引入至In2O3层内之间的关系。氧化锡层可达到吸收及折射率的较大降低，由于此一层在可见光光谱中具有较低的固有吸收。图6系氢比之改变对In2O3之氢原子浓度之效应的图46。
参照图3之方法流程，于在步骤34形成第一折射率层后，在步骤36溅镀沈积第二折射率层。可利用习知之技术。如已指出，使用TiO2有关于性能的优点，但使用Nb2O5由于其可在较高的沉积速率下形成，而具有实际的优点。图1之中及第二折射率层22及24之结合厚度应为相关波长，诸如550毫微米之大约二分之一。
在步骤38中溅镀沉积第三折射率层26。可利用习知之技术。一般而言，第三层系由SiO2所形成。然而，亦可以其它具有适当性质的材料作取代。然后在步骤40涂布润滑层28。
实施例
为判定经氢改质的抗反射涂层的优点，制造在第一折射率层22内具有及不具有氢之两个额外样品。各样品包括对第一折射率层溅镀氧化铟。光学组件包括具有丙烯酸系硬涂层、硅底漆层、氧化铟层(或以氢化氧化铟层较佳)、氧化铌层、及氧化硅层的厚7密尔(mil)(1.75微米)的PET基材。样品为在实验室的基料溅镀涂布机中制备。为简化制程，各层系于通过基料涂布机之个别程中沉积。为测定涂层之原位特性，将光学光谱光度计装设于基料涂布机之内部。光谱光度计在光谱之紫外光、可见光及近红外部分测量反射及透射光谱(即在自360毫微米至2100毫微米之波长的反射及透射)。
样品1：无氢
样品1的独特特征为使用氧化铟，未加入氢而沉积。使用于叠加体中各层的厚度为：氧化铟(55.5毫微米)/氧化铌(64.7毫微米)/氧化硅(89毫微米)。以下说明各真空沉积程的细节。
第1程：辉光及底漆
在此程中，将基材具有硬涂层一面进行辉光处理及上底漆。基料在25毫米/秒的线速度下移动通过涂布区。将氧以14.5sccm之流量引入至前辉光中，提供3.2毫托尔(milliTorr)的压力。将铝辉光杆在1500伏特下供以100毫安电流之电力。
使用AC电源阴极对涂布硅底漆。将94.0sccm之氩气体流量引入至溅镀室中，而得3.2毫托尔之压力。视需要对硅底漆供电，以使在400毫微米波长下之基材透射下降1.5百分点。更明确言之，硅系在0.81仟瓦下供电。
第2程：氧化铟
使氧化铟在串级上0.5微米的压力下DC溅镀。(在此串级点(cascade point)系定义为当将氧气在各种固定流量下手动引入时，靶自完全氧化转变为金属之压力。)将如此处所说明之利用大量过量的氧溅镀称为「完全氧化」模式。
在氧化铟层之沉积中，利用设于450毫微米波长之电浆发射监视器(即PEM)控制氧的引入量。注意在此处所论述之实施例中，氧化铟并未如PEM-控制程序一般之情况般地以高速率过渡模式沉积。
氧化铟之沉积量系经由找出为制得在478毫微米之波长下具有反射最小值之涂层所需之线速度而决定。然后将线速度加倍，以制得期望的层厚度。因此，氧化铟一开始系在为获致抗氧化涂层实际上需要之两倍厚度所需的线速度下沉积。如此做的原因系由于2倍厚涂层之反射最小波长可容易地利用原位光学监测器测量。在此程中，最终线速度为4.77毫米/秒。
一般而言，未加入氢之溅镀氧化铟的折射率约为2.08。因此，在478毫微米下具有反射最小值之2倍厚涂层系相当于111毫微米之物理厚度。因此，抗反射涂层中之氧化铟的标称厚度为其之一半，或为55.5毫微米。
使金属铟靶在5.5仟瓦下供电。视需要将氩在14.2sccm之流量下引入，以当未溅镀时达到2毫托尔之压力。在沉积过程中调整氧流量，以维持恒定的电浆发射；然而，流量系标称维持于46.9sccm下，及总压力为5.9毫托尔。当氧化铟沉积时未引入氢。
第3程：氧化铌
在此程中，氧化铌系在当于来自第2程之55.5毫微米之氧化铟上沉积时，在537毫微米之波长下维持反射最小值所需之条件下沉积。一般而言，Nb2O5视溅镀条件而具有2.2至2.3之折射率(在550毫微米之波长下)。在此特殊试验中，得到约2.3之折射率。因此，由光学模型建立，经测定Nb2O5厚度为约64.7毫微米。
铌系使用双AC阴极在高速率过渡模式中沉积。在此模式中，视需要将氧流量计量至程序(在计算机控制之下)，以在405毫微米之波长下维持恒定的电浆发射。
视需要将氩在95.1sccm之流量下引入至程序，以当未溅镀时达到3毫托尔之压力。氧流量为约40sccm，所产生的总压力为3.39毫托尔。将铌靶在5.50仟瓦下供电。使基料在7.30至7.25毫米/秒之线速度下行进通过涂布机。视需要进行线速度调整，以将反射最小值维持于537毫微米。
第4程：氧化硅
在此程中，使用高速率过渡模式方法沉积SiO2。在过渡模式方法中，经由调整氧流量而将电浆阻抗(即对压对电流比)维持定值。SiO2之厚度系经由将测量可见光反射减至最小，而于原位测定。由光学模型建立，测得SiO2层之物理厚度为89毫微米。
SiO2之折射率系视所选择的操作点而定。在此样品中，SiO2折射率在550毫微米下为1.48毫微米。此系由在未上硬涂层之2密尔(50微米)PET上之厚SiO2层的原位分析而测定。
将硅靶在5.0仟瓦下供电。视需要使用94.7sccm之氩流量，以当未溅镀时得到3微米之压力。标称氧流量为52.8sccm，而得3.29毫托尔之总操作压力。线速度为约8.06毫米/秒。
样品2：25 SCCM之氢
此叠加体与样品1的不同处在于使用25sccm之氢于形成氧化铟层。亦作轻微的调整改变，以补偿氧化铟层之降低的折射率。使用于此叠加体中各层的厚度为：氧化铟(59.0毫微米)/氧化铌(69.2毫微米)/氧化硅(87.0毫微米)。以下说明各真空沉积程的细节。
第1程：辉光及底漆
在此程中，将基材具有硬涂层一面进行如同对样品1所进行之辉光处理及上底漆。基料系在25毫米/秒之线速度下移动通过涂布区。将氧以14.5sccm之流量引入至前辉光中，而提供3.2毫托尔之压力。将铝辉光杆在1500伏特下供以100毫安电流之电力。
使用AC电源阴极对涂布硅底漆。将94.0sccm之氩气体流量引入至溅镀室中，而得3.2毫托尔之压力。视需要在0.81仟瓦下对硅底漆供电，以使在400毫微米波长下之基材透射下降1.5％。
第2程：氧化铟
使氧化铟在「完全氧化」模式中在串级上0.5微米之压力下DC溅镀。如以上所论述，经由调整氧流量，以得450毫微米之定电浆发射强度，而维持操作点。
氧化铟的沉积量系经由找出为得到在478毫微米之波长下之反射最小值所需之线速度而决定，然后将线速度加倍。在此程中，最终线速度为7.17毫米/秒。(注意加入氢使氧化铟之沉积速率提高，因而使此程之线速度相对于样品1提高50％。)
使金属铟靶在5.5仟瓦下供电。视需要将氩在14.2sccm之流量下引入，以当未溅镀时达到2毫托尔之压力。如前所指，将氢在25sccm之定流量下引入。氧流量系标称维持于57.4sccm，且总压力为5.9毫托尔。此样品之氢对氧比为约44％。
一般而言，具有约43％之氢对氧比之溅镀氧化铟的折射率为1.96。因此，在478毫微米下具有反射最小值之2倍厚涂层系相当于118毫微米之物理厚度。因此，抗反射涂层中之氧化铟的标称厚度为其之一半，或为59.0毫微米。
第3程：氧化铌
在此程中，氧化铌系在当于来自第2程之59.0毫微米之氧化铟上沉积时，在537毫微米之波长下维持反射最小值所需之条件下沉积。当沉积此层时，得到约2.3之折射率。因此，由光学模型建立，经测定Nb2O5厚度为约69.2毫微米。如以上所论述，铌系使用双AC阴极于高速率沉积模式中沉积。
视需要将氩在95.1sccm之流量下引入至程序，以当未溅镀时得到3毫托尔之压力。氧流量为约40.1sccm，所产生的总压力为3.38毫托尔。将铌靶在5.50仟瓦下供电。使基料在7.30毫米/秒之线速度下行进通过涂布机。
第4程：氧化硅
如以上所论述，在此程中，使用高速率过渡模式方法沉积SiO2。由光学模型建立，测得SiO2层之物理厚度为87.0毫微米。在此样品中，经测得SiO2折射率在550毫微米之波长下等于1.48毫微米。
将硅靶在5.0仟瓦下供电。视需要使用94.7sccm之氩流量，以当未溅镀时得到3微米之压力。标称氧流量为53.6sccm，而得3.29毫托尔之总操作压力。线速度为约7.92毫米/秒。
所得结果
对样品1及样品2所得之反射光谱48及50分别示于图7及8。在此等反射光谱中，经由将黑色的电气胶带黏着至基材之未经涂布面，而消除背面反射。表3中列示各种光学参数。此等参数包括：R vis(对眼睛敏感度加权的可见光反射)、T vis(可见光透射，亦对眼睛敏感度加权)、及T YID(透射黄度指数)。
                  表3
  样品编号     Rvis     Tvis     TYID
  1     0.52     92.40     4.48
  2     0.27     93.26     3.51
由随附光谱及由此处所呈现之表明显可见较佳样品为利用氢化氧化铟制造之样品(样品2)。透射黄度指数显著较低，且可见光反射亦较低。在样品2之透射中的残留黄度主要系由于来自抗反射涂层之蓝色反射及具有硬涂层之基材中之残留蓝色吸收所致。
使两样品进行各种机械试验，包括剖面线剥离(cross-hatch peel)、机械铅笔阻力(mechanical pencil resistance)、及丙酮耐揉搓性(acetone rub resistance)。并未看到两样品之机械性能的差异。
附加实验
进行额外的实验，以显示氢对氧化铟、氧化锌及氧化锡之光学性质及化学计量的影响。沉积的细节提供于表4。氧化物皆系在完全氧化模式的操作中自金属靶沉积。视需要将氧以手动方式计量至程序，以达到在串级上约0.5毫托尔之操作点。
                                                                        表4
  样品编号   12   11   10   9   8   7   6   5   4   3   2   1
  目标材料   In   In   In   In   Zn   Zn   Zn   Zn   Sn   Sn   Sn   Sn
  O2流量sccm   55.2   56.8   55.0   55.0   52.2   42.0   39.6   35.0   81.0   74.8   70.7   73.7
  H2流量sccm   0.0   8.5   24.8   46.9   0.0   6.4   17.9   31.9   0.0   11.3   31.8   66.3
  Ar流量sccm   15.9   15.9   15.9   15.9   30.0   30.0   30.0   30.0   17.0   17.1   17.1   17.1
  N2流量sccm   7.5   7.5   7.5   7.5   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
  H2/O2比   0.00   0.15   0.45   0.85   0.00   0.15   0.45   0.91   0.0   0.15   0.45   0.90
  压力毫乇   4.9   5.0   5.1   5.9   7.3   7.4   7.5   7.6   4.8   4.8   5.3   6.3
  阴极功率kW   5.50   5.50   5.50   5.50   4.01   4.01   4.02   4.02   5.50   5.50   5.50   5.50
  线速度mm/sec   2.70   3.00   3.00   3.00   2.53   2.53   2.59   2.50   3.00   3.00   2.55   2.40
  吸收@400nm   0.178   0.143   0.099   0.083   0.072   0.080   0.056   0.046   0.174   0.027   0.019   0.019
  折射率   2.08   2.02   1.96   1.92   2.01   1.96   1.96   1.93   2.07   1.95   1.91   1.89
  厚度nm   119   124   142   122   125   116   114   121   144   144   144   151
  RBS H2原子浓度   4   30   33   41   5   7   9.4   10   --   --   --   --
光学性质系经由分析在沉积过程中于原位测得之透射及反射光谱而测得。用于光学分析之样品系约120毫微米厚。为测定原子氢含量，查理士伊凡斯及同伴进行卢瑟福后向散射测量(即RBS)。此等测量系在沉积于7密尔具有硬涂层之PET上的400毫微米厚样品上进行。(制备厚样品，以使由于基材所致的测量复杂性减至最小。)
图9显示氢对氧化铟、氧化锡及氧化锌之折射率的影响。在所有情况中，折射率皆降低。因此，使用氢可「微调」此等氧化物之折射率，因而可将包含此等材料之抗反射涂层的性能最适化。
图10显示氢对在400毫微米下之光吸收的效应。在所有情况中，在400毫微米下之吸收皆实质上地降低。此使氧化物之黄色透射颜色降低。图11系由改变氢比所造成之氢浓度的变化图。
组件编号的说明
10      光学组件
12      光透射基材
20      抗反射涂层
14、16  硬涂层
18      底漆层
22      第一折射率层
24      第二折射率层
26      第三折射率层
28      润滑层

Claims (19)

1.一种形成抗反射涂层的方法，包括下列步骤：
提供具有第一表面的基材；
形成最接近该第一表面的氢化第一层，包括选择该氢化第一层，使之包括具有铟、锡及锌中至少一种的透明金属氧化物，还包括将氢故意引入至所述金属氧化物内，使所述氢化第一层具有低于1.99的折射率；
在所述氢化第一层上形成第二折射率第二层，该第二层是透明的并且所述第二折射率高于氢化第一层的折射率；及
在所述第二层上形成第三折射率的第三层，该第三层是透明的，并且所述第三折射率低于所述氢化第一层的折射率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成该氢化第一层的步骤包括将该氢引入，使所述氢化第一层具有至少7％的氢含量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成该氢化第一层的步骤包括将该氢引入，使所述氢化第一层具有至少9％的氢浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成步骤制造由三层叠加体所组成的抗反射涂层。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成该氢化第一层的步骤包括将该第一层形成为具有可见光光谱中的选定波长之四分之一的厚度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述形成该第一层及第二层的步骤包括提供该选定波长之二分之一的总厚度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述形成该第二层的步骤包括选择氧化钛及氧化铌之其中一者，所述形成该第三层的步骤包括选择氧化硅。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述提供该基材的步骤包括提供具有硬涂层的透明基材。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成步骤各自包括使用溅镀技术。
10.一种制造三层抗反射叠加体的方法，包括下列步骤：
在氧化及氢化环境中溅镀沉积透明的第一层材料，使所述第一层具有至少7％的氢浓度，及具有第一折射率；
在所述第一层上溅镀沉积透明的第二层材料，使所述第二层具有较第一折射率大的第二折射率；及
在所述第二层上溅镀沉积透明的第三层材料，使所述第三层具有低于该第一和第二折射率的第三折射率。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述溅镀沉积该第一层的步骤包括沉积选自包括铟、锡及锌之一种或多种金属，因而形成具有低于1.99折射率的氢化及氧化金属层。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述溅镀沉积该第一层的步骤形成具有超过18％的氢浓度的第一层。
13.如权利要求10项之方法，其特征在于所述溅镀沉积步骤包括在透明基材上形成所述第一、第二及第三层。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述溅镀沉积该第二层的步骤包括形成氧化钛及氧化铌之其中一者，及其中溅镀沉积该第三层的步骤包括形成氧化硅。
15.一种光学组件，包括：
具有第一表面的基材；
在所述第一表面上的氢化金属氧化物第一层，该第一层具有至少7％的氢浓度及具有低于1.99的第一折射率，该第一层是透明的；
在该第一层的与朝所述基材的表面相反表面上的透明的第二层，所述第二层具有较第一折射率大的第二折射率；及
在该第二层的与朝所述第一层的表面相反表面上的透明的第三层，所述第三层具有较该第一及第二折射率小的第三折射率；
其中该第一、第二及第三层形成抗反射涂层。
16.如权利要求15所述的光学组件，其特征在于所述抗反射涂层仅由该第一、第二及第三层所组成，且其中的氢浓度超过9％。
17.如权利要求16所述的光学组件，其特征在于所述第一层包括至少一种选自氧化铟、氧化锡、氧化锌和铟、锡和/或锌占主要组分的合金氧化物。
18.如权利要求17所述的光学组件，其特征在于所述氢含量超过18％。
19.如权利要求15所述的光学组件，其特征在于所述第三层为氧化硅，所述第二层为氧化钛及氧化铌之其中一种。
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