
近年來新型產品市場日益激烈,技術研發步伐不斷加快,創新性產品隨之涌現。在此背景下,傳統小幅度修改與試錯法(Trial&Error)已經跟不上市場需求變化的腳步。
項目立項開發的過程中,經常需要提高產品的性能或者對出現的問題進行分析,而影響性能的不確定因素很多,如果一一確認需要花費極高的成本和大量的時間。所以在這種情況下,我們可以靈活使用“模擬”的方法來驗證各種條件下可能出現的問題。但是,我們的模擬工作不是通過對各要素進行復雜的組合來制作完美的模擬軟件來進行,而是首先明確模擬的目的、理解可能出現的特殊現象,這樣在進行模擬工作時,可以避免不必要的成本及時間浪費。
光學薄膜設計,一般采用界面光反射理論模擬辦法,以驗證各種情景下會出現的現象。須滿足下列前提條件:
涂布面的反射率
基材和涂膜表面和界面平坦
涂膜內折射率均勻
無折射率的波長依賴性
無光吸收和光散射
基于上述前提條件,使用的界面光反射理論如下。

如果在基材上面有n層的涂膜,則使用如下公式。

那么如何將界面光反射理論應用到光學膜設計中?具體實例如下:使用TAC基材(折射率1.50),基材上面涂布硬化層(厚度3微米,折射率1.52),怎么滿足最低反射率1%以下?
第一辦法是在硬化層上面涂布一層(厚度100納米,折射率1.35),計算結果如下。

第二辦法是在硬化層上面涂布兩層(厚度100納米,折射率1.60;厚度100納米,折射率1.40),計算結果如下。

也可以根據從計算得到的反射光譜計算視靈敏度反射率或者反射色調(L*、a*、b*、Y等)。
該結果是在前面確定的前提條件下計算的,但實際上具有波長依賴性(根據光的波長,折射率不同)等。因此,需要對小部分進行修改。但是,比起從一開始就試錯進行,開發時間會縮短。
在開發初期過程中,為了確定產品設計和材料選擇的方向性,我們使用了界面光反射的理論模擬方法,解決了AR層或LR層產品結構、涂膜的折射率、涂布厚度等問題。以下是公司光學膜產品系列,主要應用于車載防爆膜產品。

備注:以上數據為代表值,非保證值。

單純依賴經驗對現有已知材料進行調整,通過部分結構修改適應市場應用需求,需要花費大量時間和精力。顯然,這種模擬反射率的辦法是更科學進行光學薄膜設計的最佳工具之一。
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原文始發于微信公眾號(新綸新材):界面光反射理論在光學膜設計分析中的應用