CN221668065U - 一种光学复合膜层 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学复合膜层，包括：依次叠设于基底的第一表面上的第一减反膜层、保护膜层和AF膜层；所述第一减反膜层包括第一低折射率膜层与第一高折射率膜层的交替层叠层，所述保护膜层包括第一非晶碳膜层。本实用新型能在满足减反，保证耐磨性的同时，无需牺牲光学性能，就能实现使光学复合膜层整体呈现中性色的良好视觉效果。

Description

一种光学复合膜层

技术领域

本实用新型涉及光学涂层技术领域，尤其涉及一种光学复合膜层。

背景技术

AR膜(增透或减反膜)是一种表面光学镀层，它通过减少光的反射从而增加光的透过率。它可以通过减少系统中的散射光来提高对比度，例如望远镜。很多AR涂层都包括折射率不同的透明的薄膜结构。薄膜的厚度决定了其作用的反射光波长。AR的原理在于当光线在AR膜上产生二次反射时，会和原反射光发生干涉，从而减弱反射光，而根据能量守恒，光的能量不变，因此当反射光减少时，透射光便增多。

AR膜应用领域广泛，如太阳能电池组件、光热、建筑、汽车玻璃等领域，一般涉及到光学就会涉及到AR膜。如今，和我们生活息息相关的显示屏面板上，通过AR膜也可以提高显示面板的透过率，降低其反射率。但是，AR膜通常使用的材料耐磨性能较差，经常会遇到外界的摩擦及剐蹭，从而表面出现划痕，影响使用效果。所以迫切需要增加其耐久性，延长产品的使用寿命。

现有的超耐磨AR膜，一般是使用高硬度的SiN等材料去增加膜层硬度，但是由于受材料特性限制，其耐磨性并未得到很大提升。同时，高硬度的AR膜层材料本身带来的瓶颈，也无法实现非常好的耐磨性。并且，在手机屏幕或玻璃上镀AR膜时，为了达到较好的耐磨性能，其某一层通常需要达到一定厚度，对膜层厚度的控制具有局限性，因而会牺牲其色中性的光学性能(所谓的色中性，是指颜色不属于冷色调或暖色调，是相对独立的颜色)，这样即使膜层颜色透明，也常发生颜色偏蓝或偏绿甚至发彩的问题，从而影响到视觉效果。

此外，在一些对反射率及透过率要求较低的特殊应用上，如车载屏幕等，也同样需要对其功能面进行保护，且同样存在耐磨需求。而如果采用常规AR膜进行保护，既非必要，同时因其无法实现较好的耐磨性，也难以起到实际的保护作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种光学复合膜层。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种光学复合膜层，包括：

依次叠设于基底的第一表面上的第一减反膜层、保护膜层和AF膜层；

所述第一减反膜层包括第一低折射率膜层与第一高折射率膜层的交替层叠层，所述保护膜层包括第一非晶碳膜层。

进一步地，所述第一低折射率膜层的折射率小于所述第一高折射率膜层的折射率，所述第一减反膜层中最接近所述基底的第一底层膜层为所述第一低折射率膜层，所述第一减反膜层中最远离所述基底的第一顶层膜层为所述第一低折射率膜层或所述第一高折射率膜层。

进一步地，所述保护膜层与所述第一减反膜层之间还设有第一过渡保护膜层，所述第一过渡保护膜层包括第二非晶碳膜层。

进一步地，所述保护膜层具有所述第一非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素的第一膜层结构，所述第一过渡保护膜层具有所述第二非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素和第一化合物的第二膜层结构，且所述第一化合物在所述第一过渡保护膜层和所述第一减反膜层的界面处与所述第一顶层膜层的表面相接触，所述第一化合物为所述第一顶层膜层材料。

进一步地，所述第一减反膜层具有所述第一顶层膜层中分布有外加的所述第二非晶碳膜层材料的第三膜层结构，且所述第一顶层膜层中分布的所述第二非晶碳膜层材料在所述第一减反膜层和所述第一过渡保护膜层的界面处与所述第二非晶碳膜层的表面相接触。

进一步地，所述保护膜层与所述AF膜层之间还设有第二过渡保护膜层，所述第二过渡保护膜层包括第三非晶碳膜层。

进一步地，所述第二过渡保护膜层具有所述第三非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素的第四膜层结构，或所述第二过渡保护膜层具有所述第三非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素和第二化合物的第四膜层结构，且所述第二化合物在所述第二过渡保护膜层和所述AF膜层的界面处与所述AF膜层的表面相接触。

进一步地，所述第一非晶碳膜层、所述第二非晶碳膜层和所述第三非晶碳膜层包括DLC膜层，或者，所述第一非晶碳膜层、所述第二非晶碳膜层和所述第三非晶碳膜层包括TA-C膜层；所述第一非晶碳膜层中外加的离化气体元素、所述第二非晶碳膜层中外加的离化气体元素和所述第三非晶碳膜层中外加的离化气体元素包括离化的氢元素。

进一步地，还包括：设于所述基底背对所述第一表面的第二表面上的第二减反膜层，所述第二减反膜层包括第二低折射率膜层与第二高折射率膜层的交替层叠层，所述第二低折射率膜层的折射率小于所述第二高折射率膜层的折射率，所述第二减反膜层中最接近所述基底的第二底层膜层为所述第二低折射率膜层，所述第二减反膜层中最远离所述基底的第二顶层膜层为所述第二低折射率膜层。

进一步地，所述光学复合膜层的另一种实现方式为，不设有所述第一减反膜层和所述第二减反膜层中的至少一个。

由上述技术方案可以看出，本实用新型通过在基底上依次形成叠设的第一减反膜层、保护膜层和AF膜层，使第一减反膜层包括第一低折射率膜层与第一高折射率膜层的交替层叠层，保护膜层包括第一非晶碳膜层，可利用非晶碳材料(例如DLC或TA-C)本身所具有的较高硬度和良好耐磨性，对第一减反膜层进行保护，提高光学复合膜层的整体耐磨性。进一步地，通过使保护膜层具有第一非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素(例如氢)的第一膜层结构，不仅可在减小膜层厚度和提高硬度的同时，使得光学复合膜层整体达到超高的耐磨性效果，并且还具有良好的光学性能(提高透光性，减少反射，保持中性色)；通过在第一减反膜层与保护膜层之间进一步形成包括第二非晶碳膜层的第一过渡保护膜层，并在第二非晶碳膜层中添加离化气体元素和第一化合物(第一顶层膜层)材料，和在第一减反膜层的第一顶层膜层中添加第二非晶碳膜层材料，以及在保护膜层与AF膜层之间形成包括第三非晶碳膜层的第二过渡保护膜层，并在第三非晶碳膜层中添加离化气体元素(和第二化合物)材料，用于配合保护膜层进行整个光学复合膜层的减反，从而能达到很好的减反效果，并具有极高的硬度、耐磨度和良好的膜层间结合度，可以进一步优化整个光学复合膜层的光学及机械性能，从而有效克服了传统做法下的AR膜会影响和改变外观颜色(发蓝、发绿甚至发彩)的缺点，能在保证耐磨性的同时，无需牺牲光学性能，就能实现使光学复合膜层整体呈现中性色的良好视觉效果。本实用新型的光学复合膜层可以应用到包括且不限于金属，塑料，树脂以及各类型玻璃基底上，从而达到需求的减反作用。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的一种基底单面上依次设有第一减反膜层、保护膜层和AF膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图2为本实用新型一较佳实施例的一种基底单面上依次设有第一减反膜层、第一过渡保护膜层、保护膜层和AF膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图3为本实用新型一较佳实施例的一种基底单面上依次设有第一减反膜层、第一过渡保护膜层、保护膜层、第二过渡保护膜层和AF膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图4为本实用新型一较佳实施例的一种基底的第一表面上依次设有第一减反膜层、第一过渡保护膜层、保护膜层、第二过渡保护膜层和AF膜层，同时基底的第二表面上设有第二减反膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图5为本实用新型一较佳实施例的一种基底的第一表面上依次设有保护膜层和AF膜层，同时基底的第二表面上设有第二减反膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图6为本实用新型一较佳实施例的一种基底单面上依次设有保护膜层和AF膜层的光学复合膜层的结构示意图。

图7为对比例的一种光学复合膜层的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1。本实用新型的一种光学复合膜层，包括依次叠设于基底10的第一表面(图示为上表面，下同)上的第一减反膜层11、保护膜层12和AF膜层13(防指纹膜层)。其中，第一减反膜层11包括第一低折射率膜层与第一高折射率膜层的交替层叠层。保护膜层12包括第一非晶碳膜层121。

进一步地，第一低折射率膜层(L)的折射率小于第一高折射率膜层(H)的折射率。并且，第一减反膜层11中最接近基底10的第一底层膜层111为第一低折射率膜层，第一减反膜层11中最远离基底10的第一顶层膜层112为第一低折射率膜层，此结构下的减反效果最佳。

当然，也可以根据实际性能需求，将第一减反膜层中最接近基底的第一底层膜层设置为第一低折射率膜层，并将第一减反膜层中最远离基底的第一顶层膜层设置为第一高折射率膜层。

在一些实施例中，第一低折射率膜层材料包括组成为NaAlF，MgF，AlO，或SiO等的常见低折射率光学材料。第一高折射率膜层材料包括组成为TiO，SiN或NbO等的常见高折射率光学材料。

在一些实施例中，第一减反膜层11中的交替层叠层的层叠层数为1～22层，每层厚度为10～200nm。较佳地，交替层叠层的层叠层数为5～8层；每层厚度为20～80nm。需要说明的是，当上述层叠层数为1层时，第一减反膜层11中将仅具有单层的第一低折射率膜层。

在一些实施例中，第一非晶碳膜层121包括DLC(类金刚石)膜层。

在一些实施例中，第一非晶碳膜层121包括TA-C(四面体型非晶碳)膜层。

AF膜层13作为光学复合膜层的最上层膜层，接触空气。AF膜层13的材料一般是具有疏水疏油性能的硅氟类产品，如十七氟癸基三甲氧基硅烷等。在保护膜层12上设置AF膜层13，可以起到很好的疏水疏油防指纹作用，提高使用感。

参考图2。在一些实施例中，本实用新型的一种光学复合膜层中，在上述图1基础上，在保护膜层12与第一减反膜层11之间还设有第一过渡保护膜层14，第一过渡保护膜层14包括第二非晶碳膜层141。第二非晶碳膜层141包括DLC膜层或TA-C膜层。其中，当第一非晶碳膜层121为DLC膜层时，第二非晶碳膜层141也同样为DLC膜层。当第一非晶碳膜层121为TA-C膜层时，第二非晶碳膜层141也同样为TA-C膜层。

在一些实施例中，保护膜层12具有第一非晶碳膜层121中分布有外加的离化气体元素的第一膜层结构。第一过渡保护膜层14具有第二非晶碳膜层141中分布有外加的离化气体元素和第一化合物的第二膜层结构，且第一化合物在第一过渡保护膜层14和第一减反膜层11的界面处与第一顶层膜层112的表面相接触。第一化合物为第一顶层膜层112材料。

进一步地，第一减反膜层11具有第一顶层膜层112中分布有外加的第二非晶碳膜层141材料的第三膜层结构，且第一顶层膜层112中分布的第二非晶碳膜层141材料在第一减反膜层11和第一过渡保护膜层14的界面处与第二非晶碳膜层141的表面相接触。

在一些实施例中，上述离化气体元素可以是例如离化的氢元素，并可通过例如掺杂方式加入保护膜层12的第一非晶碳膜层121中。利用在第一非晶碳膜层121中额外添加一定比例的氢，能够明显提高保护膜层12的硬度及耐磨性，使得保护膜层12具有强化的第一膜层结构。同时，还可以使保护膜层12达到更好的光学性能。

以保护膜层12的第一非晶碳膜层121材料为TA-C为例，常规的TA-C虽然有着较好的耐磨性能，但是光学性能欠佳，其膜层吸收大，对于光学应用场景，会影响产品的透过性能，因而无法在手机平板等显示面板玻璃上应用。本发明通过对保护膜层12的TA-C材料中进行氢掺杂，使TA-C膜层在有着极佳的耐磨性能的同时，还能降低吸收，从而满足光学方面的应用。

比如，在石英玻璃上，制备4nm厚度的本发明的掺杂TA-C膜层，吸收可以达到可见光范围内0.5％～1.5％之间，单面反射率可以达到1％～2％之间。但是如果在石英玻璃上制备同样4nm厚度的未经掺杂的TA-C膜层，吸收将达到6％及以上，且单面反射率一般也会增加到3％以上。因此，本发明通过对保护膜层12中进行掺杂，可以使其光学及机械性能得到优化。

在一些实施例中，可通过例如掺杂方式，将离化气体元素氢和第一顶层膜层112材料(第一化合物)加入第一过渡保护膜层14的第二非晶碳膜层141中。以及通过例如掺杂方式，将第二非晶碳膜层141材料加入第一减反膜层11的第一顶层膜层112中。其中，第二非晶碳膜层141中外加的第一顶层膜层112材料在第二非晶碳膜层141和第一顶层膜层112的界面处与第一顶层膜层112的上表面相接触。第一顶层膜层112中外加的第二非晶碳膜层141材料在第一顶层膜层112和第二非晶碳膜层141的界面处与第二非晶碳膜层141的下表面相接触。例如，当第一顶层膜层112材料为二氧化硅，第二非晶碳膜层141为TA-C膜层时，第一顶层膜层112中掺杂有TA-C，而第二非晶碳膜层141中掺杂有氢和二氧化硅。

利用在第二非晶碳膜层141中额外添加一定比例的氢和第一顶层膜层112材料，在提高第一过渡保护膜层14的硬度及耐磨性同时，还能增强第一过渡保护膜层14与第一减反膜层11之间的结合力，从而使第三膜层结构和第二膜层结构成为能够与保护膜层12的第一膜层结构相配合的强化的膜层结构，并明显提高了第三膜层结构与第一过渡保护膜层14之间的结合力，进而提高了光学复合膜层内部各膜层之间以及与基底10之间的整体结合力，不仅使得第一过渡保护膜层14具有能够与保护膜层12相配合的强化的第二膜层结构，同时还可以消除光学界面，减少光学损失，使光学复合膜层达到更好的整体光学性能。

本发明的第三膜层结构是专门为保护膜层12设计的新膜层形式，用来配合保护膜层12，实现整个光学复合膜层的减反，从而达到较高的减反效果，其硬度也较高，因此可以进一步提升整个光学复合膜层的耐磨性能。

参考图3。在一些实施例中，本实用新型的一种光学复合膜层中，在上述图2基础上，在保护膜层12与AF膜层13之间还设有第二过渡保护膜层15。第二过渡保护膜层15包括第三非晶碳膜层151。

在一些实施例中，第三非晶碳膜层151包括DLC膜层或TA-C膜层。且当第一非晶碳膜层121和第二非晶碳膜层141为DLC膜层时，第三非晶碳膜层151也同样为DLC膜层。当第一非晶碳膜层121和第二非晶碳膜层141为TA-C膜层时，第三非晶碳膜层151也同样为TA-C膜层。

在一些实施例中，第二过渡保护膜层15具有第三非晶碳膜层151中分布有外加的离化气体元素的第四膜层结构，以提高第三非晶碳膜层151的硬度和耐磨度。从而使第四膜层结构成为能够与保护膜层12相配合的强化的膜层结构。

在一些实施例中，第二过渡保护膜层15具有第三非晶碳膜层151中分布有外加的离化气体元素和第二化合物的第四膜层结构，以提高第三非晶碳膜层151的硬度、耐磨度和结合度，且第二化合物在第二过渡保护膜层15(第三非晶碳膜层151)和AF膜层13的界面处与AF膜层13的下表面相接触。从而使第四膜层结构成为能够与保护膜层12相配合的强化的膜层结构，并明显提高了第二过渡保护膜层15与AF膜层13之间的结合力。

上述第一非晶碳膜层121中外加的离化气体元素、第二非晶碳膜层141中外加的离化气体元素和第三非晶碳膜层151中外加的离化气体元素包括离化的氢元素。可通过例如掺杂方式，将氢或者将氢和第二化合物加入第三非晶碳膜层151中。

在一些实施例中，第二化合物包括氢化物，氮化物，碳化物，氧化物或者氟化物。例如，第二化合物可以是组成为TiO，SiN，NbO，NaAlF，MgF，AlO，或SiO等的常见光学高低折射率材料。

利用在第三非晶碳膜层151中额外添加一定比例的氢和第二化合物，在提高第二过渡保护膜层15的硬度及耐磨性同时，还能增强第二过渡保护膜层15与AF膜层13之间的结合力，从而进一步提高光学复合膜层自身之间的整体结合力。同时，可以消除光学界面，减少光学损失，使光学复合膜层达到更好的整体光学性能。第一减反膜层11、第二非晶碳膜层141、第一非晶碳膜层121和第三非晶碳膜层151之间形成完美的相互配合，并以第一非晶碳膜层121(保护膜层12)作为硬度最高的膜层，以第二非晶碳膜层141和第三非晶碳膜层151作为过渡膜层，来增强与其他膜层的结合力，从而能在保证耐磨性的同时，无需牺牲光学性能，就能实现使光学复合膜层整体呈现中性色的良好视觉效果。

参考图4。在一些实施例中，本实用新型的一种光学复合膜层，在上述图3基础上，还包括设于基底10背对第一表面(正面)的第二表面(下表面，背面)上的第二减反膜层16。

其中，第二减反膜层16包括第二低折射率膜层(L)与第二高折射率膜层(H)的交替层叠层。并且，第二低折射率膜层的折射率小于第二高折射率膜层的折射率，第二减反膜层16中最接近基底10的第二底层膜层161为第二低折射率膜层，第二减反膜层16中最远离基底10的第二顶层膜层162为第二低折射率膜层。

在一些实施例中，第二低折射率膜层材料包括组成为NaAlF，MgF，AlO，或SiO等的常见低折射率光学材料。第二高折射率膜层材料包括组成为TiO，SiN或NbO等的常见高折射率光学材料。

在一些实施例中，第二减反膜层16中的交替层叠层的层叠层数为1～22层，每层厚度为10～200nm。较佳地，交替层叠层的层叠层数为5～8层；每层厚度为20～80nm。

当基底10的正反面同时设有第一减反膜层11和第二减反膜层16时，二者的交替层叠层的层叠层数相同，且第一减反膜层11中最接近基底10的第一底层膜层111为第一低折射率膜层，第一减反膜层11中最远离基底10的第一顶层膜层112为第一低折射率膜层，此结构下的减反效果最佳。而且，第一减反膜层11和第二减反膜层16中各自交替层叠层的每层厚度可根据需要进行不同设计。

参考图5。在一些实施例中，本实用新型的一种光学复合膜层，在基底10的第一表面上依次叠设有保护膜层12和AF膜层13，并在基底10的第二表面上设有第二减反膜层16。即在基底10上仅设有第二减反膜层16，而省去设有第一减反膜层11。在此基础上，也可在基底10与保护膜层12之间、保护膜层12与AF膜层13之间分别增设第二非晶碳膜层141和第三非晶碳膜层151(例如可至少增设其中一个)。

参考图6。在一些实施例中，本实用新型的一种光学复合膜层，仅在基底10的第一表面上设有依次叠设有保护膜层12和AF膜层13，而省去设有第一减反膜层11和第二减反膜层16等。即在图1基础上，省去设有第一减反膜层11。本实施例的光学复合膜层，可应用在一些无需设置减反膜的特殊应用上(如对反射率及透过率要求较低的车载屏幕等)。

上述图5-图6的实施例，体现了光学复合膜层的另一种实现方式，即不设有第一减反膜层11和第二减反膜层16中的至少一个。

上述各实施例中，基底10材料可以是包括且不限于各种类型的玻璃，金属，塑料或树脂。

第二非晶碳膜层141(第一过渡保护膜层14)的膜厚为1～20nm，优选为2～10nm；第一非晶碳膜层121(保护膜层12)的膜厚为1～20nm，优选为3～10nm；第三非晶碳膜层151(第二过渡保护膜层15)的膜厚为1～20nm，优选为2～10nm。三个非晶碳膜层的总厚度小于常规的单层DLC膜层或TA-C膜层厚度，实现使光学复合膜层具有高硬度、超耐磨特性，并整体呈现中性色。

AF膜层13的膜厚为5～30nm，优选为10～20nm。

本实用新型的一种光学复合膜层制备时，制备第一减反膜层11，可采用多弧(包括且不限于过滤阴极真空电弧(FCVA)方法)，电子束蒸发，磁控溅射，PECVD等方法制备。本实施例中，以形成由二氧化硅第一低折射率膜层和二氧化钛第一高折射率膜层组成的叠层结构和TA-C第二非晶碳膜层141为例，先采用磁控溅射方法，并依次开启二氧化硅和二氧化钛相应源体，在真空度高于2.0E-5Torr下，形成第三膜层结构中除第一顶层膜层112之前的各交替膜层。当形成第一顶层膜层112时，同步开启磁控溅射和过滤阴极真空电弧，并开启TA-C相应源体(石墨靶)，以在形成二氧化硅第一顶层膜层112的同时掺杂入TA-C材料。

完成第一减反膜层11中的全部膜层后，当制备第一过渡保护膜层14的第二非晶碳膜层141时，继续同步开启磁控溅射和过滤阴极真空电弧，使用石墨靶，在真空度高于2.0E-5Torr下，通入氢气，形成离化的氢，氢气流量为30～70sccm，优选氢气流量为40～60sccm。并使用形成二氧化硅的源体进行掺杂。并采用前述方法控制TA-C的成膜速率低于0.02nm/s，以将TA-C第二非晶碳膜层141的膜厚控制在1～20nm，优选2～10nm范围内。

之后，继续形成保护膜层12的第一非晶碳膜层121，镀膜方法可以是多弧(包括且不限于过滤阴极真空电弧(FCVA)方法)，电子束蒸发，磁控溅射，PECVD等。并在形成第一非晶碳膜层121的同时掺杂入离化气体元素，使第一非晶碳膜层121具有第一膜层结构，以提高TA-C第一非晶碳膜层121的硬度和耐磨度。

本实施例中，以形成TA-C第一非晶碳膜层121为例，通过同步开启磁控溅射和过滤阴极真空电弧，使用石墨靶，在真空度高于2.0E-5Torr下，通过通入氢气，形成离化的氢，氢气流量为30～70sccm，优选氢气流量为40～60sccm。并可通过使用例如公开号为CN113903650A的发明专利申请中公开的调节线圈的功能，控制TA-C的成膜速率低于0.02nm/s，以将第一非晶碳膜层121的膜厚控制在1～20nm，优选3～10nm范围内。

以通过上述方法制备10nm厚的掺杂氢的TA-C第一非晶碳膜层121为例，以不同氢气气流量表达掺H量的对比结果如下表所示：

从表中结果可以看出，在氢气量较低时(10sccm)，TA-C膜层的反射率和吸收率都较大，表明整体的光学性能较差。但是在氢气量较高时(90sccm)，又有明显划痕，表明摩擦性能(耐磨性能)变差。当氢气气量在30～70sccm(优选40～60sccm)，反射率和吸收率都低于5％，从而具有较好的光学性能。

完成保护膜层12(第一非晶碳膜层121)制备后，继续制备第二过渡保护膜层15。形成第二过渡保护膜层15时，继续同步开启磁控溅射和过滤阴极真空电弧，使用石墨靶，并在真空度高于2.0E-5Torr下，在形成TA-C第三非晶碳膜层151的同时掺杂入离化的氢(或同时开启形成第二化合物(例如氮化硅)的源体进行氢和第二化合物的掺杂)，其中通过通入氢气，形成离化的氢，氢气流量为30～70sccm，并通过前述方法控制成膜速率低于0.02nm/s，以将第三非晶碳膜层151的膜厚控制在1～20nm，优选2～10nm范围内。

之后，继续形成AF膜层13。采用例如热电阻蒸发，PECVD等方法，在第三非晶碳膜层151上继续制备例如十七氟癸基三甲氧基硅烷等的AF膜层13，以赋予光学复合膜层更好的疏水疏油防指纹效果，提高使用感。AF膜层13的膜厚范围是5～30nm，优选10～20nm。

从而使最终得到的第一过渡保护膜层14、保护膜层12和第二过渡保护膜层15的总厚度小于常规方法形成的单层DLC膜层或TA-C膜层厚度，并实现使包括第一减反膜层11和AF膜层13在内的超耐磨光学复合膜层整体呈现中性色。

第二减反膜层16的制备方法可采用多弧(包括且不限于过滤阴极真空电弧(FCVA)方法)，电子束蒸发，磁控溅射，PECVD等方法制备。本实施例中，以形成由二氧化硅第二低折射率膜层和二氧化钛第二高折射率膜层组成的叠层结构为例，采用磁控溅射方法，并依次开启对应二氧化硅和二氧化钛的相应源体，在真空度高于2.0E-5Torr下，依次交替形成第二减反膜层16中的二氧化硅第二低折射率膜层和二氧化钛第二高折射率膜层。

实施例1

以制备例如图3中的光学复合膜层为例，第一减反膜层11的第三膜层结构具有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层依次交替的5层结构，第二非晶碳膜层141、第一非晶碳膜层121和第三非晶碳膜层151为掺杂TA-C膜层，AF膜层13为十七氟癸基三甲氧基硅烷材料，包括以下步骤：

首先，将基底10装夹在真空镀膜腔室内，并使基底10需求镀膜的一面(第一表面/正面)朝向源体方向。基底10采用例如玻璃基底10。

然后，对镀膜腔室进行抽真空，并在真空度高于5.0E-5Torr时，对基底10需求镀膜的一面进行离子清洗。清洗方法包括使用等离子体蚀刻基底10的玻璃表面，达到活化镀膜表面及去除颗粒脏污的作用，从而增加基底10与待镀膜层之间的结合力。

在离子清洗结束后，即可采用前述方法，在基底10的正面表面上依次制备第一减反膜层11的第三膜层结构、第二非晶碳膜层141、第一非晶碳膜层121、第三非晶碳膜层151和AF膜层13。全部镀膜步骤完成后，破真空，取出镀有光学复合膜层的基底10。其结构组成为：

第三膜层结构自基底10表面起各膜层厚度依次为10nm、13nm、24nm、89nm、64nm，且最上一层的二氧化硅膜层(第一顶层膜层112)掺杂有TA-C材料。

TA-C第二非晶碳膜层141厚度为4nm，并掺杂有氢和二氧化硅。

TA-C第一非晶碳膜层121厚度为2nm，并掺杂有氢。

TA-C第三非晶碳膜层151厚度为10nm，并掺杂有氢。

AF膜层13厚度为17nm。

实施例2

以制备例如图4中的光学复合膜层为例，第一减反膜层11的第三膜层结构具有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层依次交替的5层结构，第二非晶碳膜层141、第一非晶碳膜层121和第三非晶碳膜层151为掺杂TA-C膜层，AF膜层13为十七氟癸基三甲氧基硅烷材料，第二减反膜层16具有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层依次交替的5层结构。实施例2与实施例1步骤的区别在于，在AF膜层13镀膜完全后：还包括以下步骤：

取出基底10，并将基底10翻面，进行另一面(第二表面/背面)的镀膜。先抽真空，在真空度高于5.0E-5Torr的时候，对基底10的背面进行离子清洗，主要是使用等离子体蚀刻基底10的玻璃表面，达到活化表面及去除颗粒脏污的作用，从而增加基底10和膜层之间的结合力。

在离子清洗结束后，并调整使真空度高于2.0E-5Torr时，进行磁控溅射，分别在基底10的背面上沉积二氧化硅膜层和二氧化钛膜层，形成依次交替的5层结构的第二减反膜层16。这时候，完成镀膜，破真空，取出完成镀膜的基底10。即制备第二减反膜层16时，不对膜层进行掺杂。其结构组成为：

第一减反膜层11自基底10正面表面起各膜层厚度依次为50nm、13nm、37nm、111nm、69nm，且最上一层的二氧化硅膜层(第一顶层膜层112)掺杂有TA-C材料。

TA-C第二非晶碳膜层141厚度为4nm，并掺杂有氢和二氧化硅。

TA-C第一非晶碳膜层121厚度为10nm，并掺杂有氢。

TA-C第三非晶碳膜层151厚度为2nm，并掺杂有氢。

AF膜层13厚度为17nm。

第二减反膜层16自基底10背面表面起各膜层厚度依次为50nm、11nm、38nm、106nm、85nm。

实施例2与实施例1的膜层区别在于，实施例2为双面镀膜，而实施例1为单面镀膜，实施例2相比实施例1的光学效果更好。

实施例3

同样以制备例如图4中的光学复合膜层为例，第三膜层结构具有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层依次交替的5层结构，第二非晶碳膜层141、第一非晶碳膜层121和第三非晶碳膜层151为掺杂TA-C膜层，AF膜层13为十七氟癸基三甲氧基硅烷材料，第二减反膜层16具有二氧化硅膜层和二氧化钛膜层依次交替的5层结构。其结构组成为：

第三膜层结构自基底10正面表面起各膜层厚度依次为50nm、13nm、37nm、111nm、69nm，且最上一层的二氧化硅膜层(第一顶层膜层112)掺杂有TA-C材料。

TA-C第二非晶碳膜层141厚度为4nm，并掺杂有氢和二氧化硅。

TA-C第一非晶碳膜层121厚度为4nm，并掺杂有氢。

TA-C第三非晶碳膜层151厚度为1nm，并掺杂有氢。

AF膜层13厚度为17nm。

第二减反膜层16自基底10背面表面起各膜层厚度依次为50nm、11nm、38nm、106nm、85nm。

实施例3与实施例2的区别在于，实施例3的TA-C非晶碳膜层总厚度更薄，反射率和吸收率更好，但是耐磨性相比实施例2也会差一些。

对比例1

参考图7。采用市面上普通AR膜层22，并采用常规工艺制备。基底20为玻璃基底20，AR膜层22具有二氧化硅膜层(L)和氮化硅膜层(H)依次交替的5层结构，AF膜层21为十七氟癸基三甲氧基硅烷材料。其结构组成为：

AR膜层22自基底20正面表面起各膜层厚度依次为10nm、700nm、24nm、89nm、64nm。AF膜层21厚度为15nm。

可以看出，其AR膜层22结构中，位于第二层221的氮化硅膜层需要做到700nm的厚度，对膜层厚度的控制具有局限性，从而牺牲了其色中性的光学性能，导致颜色发彩(参见以下测试结果)，较影响视觉效果。

测试条件

耐磨性能：本实用新型的光学复合膜层在经过钢丝棉耐磨后，整体的耐磨性能相比普通AR膜可以得到明显提升。

测试1：线性摩擦，磨料是钢丝棉，载荷1kg，速度25周期/min(来回各一次为1个周期)。8000次线性摩擦测试结果可以得出，对比例1的普通AR膜层有着明显的划痕，而本实用新型的光学复合膜层无任何划痕。

测试2：桌面随机摩擦，载荷400g，速度60周期/min。3000次桌面随机摩擦测试结果可以得出，对比例1的普通AR膜层有着明显的划痕，而本实用新型的光学复合膜层无任何划痕。

光谱性能：本实用新型的光学复合膜层的整个膜层结构可以根据基底10材料耐磨性需求，平均反射率和吸收率可调，镀膜面的可见光平均单面反射率最小可以小于1％，膜层整体吸收率最小可以小于1％。

滴水角测试：本实用新型的光学复合膜层，滴水角角度≥100°，优选≥110°。

测试结果：

综上，本实用新型克服了传统采用AR膜层做法下会影响和改变整体外观颜色的缺点，不仅满足了减反，还得出了较好的耐磨性能，同时整个膜层结构可以根据基材耐磨性需求，通过调整各膜层厚度及掺杂程度，使平均反射率和吸收率可调，从而达到硬度需求多样化的要求。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种光学复合膜层，其特征在于，包括：

依次叠设于基底的第一表面上的第一减反膜层、保护膜层和AF膜层；

所述第一减反膜层包括第一低折射率膜层与第一高折射率膜层的交替层叠层，所述保护膜层包括第一非晶碳膜层。

2.根据权利要求1所述的光学复合膜层，其特征在于，所述第一低折射率膜层的折射率小于所述第一高折射率膜层的折射率，所述第一减反膜层中最接近所述基底的第一底层膜层为所述第一低折射率膜层，所述第一减反膜层中最远离所述基底的第一顶层膜层为所述第一低折射率膜层或所述第一高折射率膜层。

3.根据权利要求2所述的光学复合膜层，其特征在于，所述保护膜层与所述第一减反膜层之间还设有第一过渡保护膜层，所述第一过渡保护膜层包括第二非晶碳膜层。

4.根据权利要求3所述的光学复合膜层，其特征在于，所述保护膜层具有所述第一非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素的第一膜层结构，所述第一过渡保护膜层具有所述第二非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素和第一化合物的第二膜层结构，且所述第一化合物在所述第一过渡保护膜层和所述第一减反膜层的界面处与所述第一顶层膜层的表面相接触，所述第一化合物为所述第一顶层膜层材料。

5.根据权利要求4所述的光学复合膜层，其特征在于，所述第一减反膜层具有所述第一顶层膜层中分布有外加的所述第二非晶碳膜层材料的第三膜层结构，且所述第一顶层膜层中分布的所述第二非晶碳膜层材料在所述第一减反膜层和所述第一过渡保护膜层的界面处与所述第二非晶碳膜层的表面相接触。

6.根据权利要求5所述的光学复合膜层，其特征在于，所述保护膜层与所述AF膜层之间还设有第二过渡保护膜层，所述第二过渡保护膜层包括第三非晶碳膜层。

7.根据权利要求6所述的光学复合膜层，其特征在于，所述第二过渡保护膜层具有所述第三非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素的第四膜层结构，或所述第二过渡保护膜层具有所述第三非晶碳膜层中分布有外加的离化气体元素和第二化合物的第四膜层结构，且所述第二化合物在所述第二过渡保护膜层和所述AF膜层的界面处与所述AF膜层的表面相接触。

8.根据权利要求7所述的光学复合膜层，其特征在于，所述第一非晶碳膜层、所述第二非晶碳膜层和所述第三非晶碳膜层包括DLC膜层，或者，所述第一非晶碳膜层、所述第二非晶碳膜层和所述第三非晶碳膜层包括TA-C膜层；所述第一非晶碳膜层中外加的离化气体元素、所述第二非晶碳膜层中外加的离化气体元素和所述第三非晶碳膜层中外加的离化气体元素包括离化的氢元素。

9.根据权利要求1所述的光学复合膜层，其特征在于，还包括：设于所述基底背对所述第一表面的第二表面上的第二减反膜层，所述第二减反膜层包括第二低折射率膜层与第二高折射率膜层的交替层叠层，所述第二低折射率膜层的折射率小于所述第二高折射率膜层的折射率，所述第二减反膜层中最接近所述基底的第二底层膜层为所述第二低折射率膜层，所述第二减反膜层中最远离所述基底的第二顶层膜层为所述第二低折射率膜层。

10.根据权利要求9所述的光学复合膜层，其特征在于，所述光学复合膜层的另一种实现方式为，不设有所述第一减反膜层和所述第二减反膜层中的至少一个。