一种具有ITO膜层的光学材料及其制造方法

技术领域

本申请涉及光学元件领域，更具体的，涉及一种带有掺锡氧化铟(Indium TinOxide，ITO)膜层的光学材料及其制造方法

背景技术

ITO具有良好的导电率、可见光透过率、机械硬度和化学稳定性，能够隔离对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线。因此，ITO广泛地应用于平面显示、医疗器件、车载除雾以及电致变色灵巧窗等多个领域。

随着使用需求的不断提升，对ITO制品的要求也越来越高。ITO制品的稳定性对其能够充分实现其功能不可或缺。通过现有技术制备的ITO制品稳定性不能满足日益增长的使用需求。特别地，现有ITO制品在方阻值方面不够稳定。方阻值在受到诸如温度、湿度的外界环境条件变化的影响时，会产生呈现无规律性变化，且变化量较大，例如在50Ω/sqr以上。

另外，在现有技术中，在制造带有ITO膜层的光学材料时通常需要在基板表面上设置介质膜层，在介质膜层设置ITO膜层，以及在ITO膜层上设置保护层。在这种情况下，制造带有ITO膜层的光学材料需要在多个膜层制造过程中制备多个膜层，因而，通常需要更多的制造设备和制造时间。因此，制造成本较高，生产效率较低。同时，由于采用了介质膜层，因而所使用的基板需要满足介质膜层的需求，导致基板材料受限制，只能满足具体光谱段的特性。

因此，本领域内需要对外界环境条件变化保持稳定性能的具有ITO膜层的光学材料以及制备方法。

发明内容

根据本申请的一方面，提供了一种具有ITO膜层的光学材料，该具有ITO膜层的光学材料可包括：基板，沿厚度方向具有第一侧部；以及ITO膜层，直接设置在基板的第一侧部上。ITO膜层中的材料以纳米级别呈柱状布置，ITO膜层的方阻值随每10摄氏度温度变化的变化量大于等于0，且小于3Ω/sqr。在ITO膜层上可设置有第三膜层。

在一个实施方式中，基板沿厚度方向可具有与第一侧部相对的第二侧部，第二侧部上设置有第二膜层。

在一个实施方式中，具有ITO膜层的光学材料在400nm-1600nm的透射率可大于等于90％。

在一个实施方式中，具有ITO膜层的光学材料的方阻值可在10Ω/sqr-1000Ω/sqr的范围内，且误差为±10Ω/sqr。

在一个实施方式中，基板的材料可为玻璃材料、树脂材料中的一种。

在一个实施方式中，第二膜层可为滤光膜。

在一个实施方式中，滤光膜可包括红外带通滤光膜或双通膜。

在一个实施方式中，第三膜层可具有两个以上的高折射率膜层和低折射率膜层交替形成的多层膜结构。

在一个实施方式中，高折射率膜层的材料可包括氧化钛、氧化铌、氧化钽、氧化镧、氧化锆、氧化铪、氢化硅或其组合，低折射率膜层的材料可包括氧化硅、氟化镁、氧化铝、氧化镁或其组合。

根据本申请的另一方面，提供了一种制造具有ITO膜层的光学材料的方法。该方法可包括：设置基板，基板沿厚度方向具有第一侧部；以及在基板的第一侧部上直接设置ITO膜层。在将ITO膜层设置在第一侧部上后直接以设置温度保持光学材料一个时间段，ITO膜层中的材料以纳米级别呈柱状布置，ITO膜层的方阻值随每10摄氏度温度变化的变化量大于等于0，且小于3Ω/sqr；在所述ITO膜层上设置第三膜层。

在一个实施方式中，保持光学材料的时间段可为60分钟以上。

本申请的实施方式提供的具有ITO膜层的光学材料稳定性高；不再受介质膜的影响；可根据实际需要在光学材料的另一面设置镀制对应的膜层，从而满足任意波段的光谱要求；也可将设置有ITO膜层的光学材料与其余的光学材料进行组合来达到特殊的功能。通过上述各方面可扩大具有ITO膜层的光学材料的应用范围。

另外，本申请的实施方式提供的制造具有ITO膜层的光学材料的方法所需步骤少，制造成本低，生产效率高。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施方式所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出一种具有ITO膜层的光学材料的示意性结构图；

图2示出图1所示光学材料的对各个波段的透射率的曲线图；

图3示出根据本申请实施方式的另一种具有ITO膜层的光学材料的示意性结构图。

图4示出根据本申请实施方式的制造具有ITO膜层的光学材料的方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一侧也可被称为第二侧。反之亦然。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。例如，基板的厚度和宽度并非按照实际生产中的比例。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

图1示出了一种具有ITO膜层的光学材料的示意性结构图。如图1所示，该具有ITO膜层的光学材料包括：基板1、ITO膜层2。基板1沿厚度方向具有第一侧部3和与第一侧部3相对的第二侧部4。ITO膜层2直接设置在基板1的第一侧部3上。

在本申请中，通过在光学材料的基板1的表面直接经过诸如镀膜的工艺设置ITO膜，确保在ITO膜层2成型后拥有较稳定的高透射率以及导电性，且该具有ITO膜层2的光学材料的性能不会随着诸如温度的外界条件的变化而发生变化。

特别地，在设置ITO膜层2前无需先在光学材料的基板1的表面上设置常见的基质膜层，而是直接将ITO膜层2与基板1接触来设置ITO膜层2。另外，在设置ITO膜层2后，可以有效地保证可见光至近红外的高透射率性能，即在400nm-1600nm的任意波段区域内的透射率Tmin≥90％。图2中示出了图1所示光学材料的对各个波段的透射率的曲线图。如图所示，图1所示的具有ITO膜层2的光学材料在400nm-1600nm的任意波段区域内的透射率Tmin≥90％。

同时，在本申请中公开的具有ITO膜层2的光学材料确保具有一定的导电性能，即方阻值在10Ω/sqr-1000Ω/sqr的任意±10Ω/sqr的区间范围内。

在示例性实施方式中，基板1的材质是光学玻璃。例如冕玻璃。基板1可以是由整块的玻璃板裁切下来的。玻璃板可以是市场上采购到的玻璃板。例如一些知名厂商出售的品牌玻璃。当然也可以是自己制造的基板1，且基板1通常是透明的。

在本申请中，ITO膜层2中的材料以纳米级别呈柱状布置，ITO膜层2的方阻值随每10摄氏度温度变化的变化量大于等于0，且小于3Ω/sqr。

如图1所示，基板1包括但不限于玻璃和树脂材料。特别地，基板1材质可包含但不限于白板、青板、有色玻璃以及各种树脂材料等在400-1600nm范围内具有高透射率的光学材料。

在示例性实施方式中，ITO膜层2由氧化铟锡的靶材经过溅射工艺镀至基板1表面。

镀完ITO膜层2后，使用相同镀膜温度保持均具有ITO膜层2的光学材料烘烤60分钟以上，以确保ITO膜层2在对应温度下慢慢趋于稳定的结构，使得ITO膜层2中的ITO材料保持纳米级别的柱状形态排布在基板1表面，从而在外界条件再次变化时，ITO膜层2的稳定性不会受影响或收到的影响小。

另外，如图1所示，在示例性实施方式中，在基板1的第一侧部3上设置的膜层包括ITO膜层2和第三膜层5，即，在ITO膜层2上设置有第三膜层5。第三膜层5可为适于与ITO膜层2接合的任何膜层，例如，外层介质保护膜。

在示例性实施方式中，第三膜层5可具有两个以上的高折射率膜层和低折射率膜层交替形成的多层膜结构。在该多层膜结构中，形成高折射率膜层的材料包括但不限于氧化钛、氧化铌、氧化钽、氧化镧、氧化锆、氧化铪、氢化硅等折射率在2.0以上的材料中的一种或其组合，形成低折射率膜层的材料包括但不限于氧化硅、氟化镁、氧化铝、氧化镁等折射率为2.0以下的材料中的一种或其组合，并且对于400nm-1600nm的任意波段区域内具有高透射率。

在示例性实施方式中，第三膜层5的多层膜结构从ITO膜层2开始可包括但不限于：氧化硅-氧化钛-氧化硅-氧化钛……氧化硅-氧化钛-氧化硅；氧化硅-氧化钛-氧化硅-氧化钛……-氧化硅-氧化钛-氟化镁；或氧化铝-氧化钛-氧化硅-氧化钛-氧化硅…氧化钛-氧化硅-氧化钛-氟化镁。

图3示出了根据本申请实施方式的另一种具有ITO膜层2的光学材料的示意性结构图。

如图3所示，在示例性实施方式中，基板1沿厚度方向可具有与第一侧部3相对的第二侧部4。为了实现更多的功能，在第二侧部4上设置有第二膜层6，这提高了具有ITO膜层2的光学材料的灵活性，并且避免了在介质膜层上设置ITO膜层2再加保护膜层对具有ITO膜层2的光学材料的限制。

在示例性实施方式中，第二膜层6可为滤光膜。

在一个示例性实施方式中，ITO膜层2设置在基板1的第一侧部3上，而基板1的第二侧部4可设置常规的滤光膜，从而实现在波长为400nm-700nm的可见光范围内具有高透射率，同时在波长为400nm以下以及700nm-1600nm的范围内具有低透射率。

在另一个示例性实施方式中，ITO膜层2设置在基板1的第一侧部3上，而基板1的第二侧部4可设置常规的红外带通滤光膜，从而实现在波长为800nm-1600nm的任意红外波段范围内具有高透射率，同时在其余波段的范围内具有低透射率。

在又一个示例性实施方式中，ITO膜层2设置在基板1的第一侧部3上，而基板1的第二侧部4可设置常规的日夜两用双通膜，从而实现在波长为400nm-700nm与800nm-900nm的可见光范围内具有高透射率，同时在波长为400nm-1600nm的范围内具有低透射率。

在示例性实施方式中，具有ITO膜层2的光学材料在第一侧部3和/第二侧部4上可与诸如基板的其他光学材料组合，从而实现所需功能。

根据上述实施方式所提供的具有ITO膜层2的光学材料具有良好的稳定性，不再受介质膜的影响，还能够根据实际需要在光学材料的另一面设置镀制对应的膜层，从而满足任意波段的光谱要求。另外，还能够将设置有ITO膜层2的光学材料与其余的光学材料进行组合来达到特殊的功能。通过上述各方面可扩大具有ITO膜层2的光学材料的应用范围。

图4示出了根据本申请实施方式的制造具有ITO膜层2的光学材料的方法的流程图。

如图4所示，提供了一种制造具有ITO膜层2的光学材料的方法。该方法包括以下步骤：

401-设置基板1，基板1沿厚度方向具有第一侧部3；以及

402-在基板1的第一侧部3上直接设置ITO膜层2。在将ITO膜层2设置在第一侧部3上后直接以设置温度保持光学材料一个时间段，ITO膜层2中的材料以纳米级别呈柱状布置，ITO膜层2的方阻值随每10摄氏度温度变化的变化量大于等于0，且小于3Ω/sqr。

在一个实施方式中，保持光学材料的时间段可为60分钟以上。

根据上述实施方式所提供的制造具有ITO膜层的光学材料的方法所需步骤少，制造成本低，生产效率高。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。