抗反射导电膜(AR导电膜)

「AR导电膜」藉由在施加外部电压于膜堆上，可实现除雾、除霜的功能，并透过膜堆设计，使其具有抗反射效果，以此应用于车载镜头等高阶光学产品。

抗反射导电膜(AR导电膜)光谱

抗反射導電膜(AR導電膜)的膜層規格

抗反射导电膜(AR导电膜)的原理

当光线从空气进入未镀膜的玻璃基板时，每个介面大约会反射4%的光，这导致仅有92%的光穿透，镀制抗反射膜，可使光在薄膜上下边界处的相位相差180°，亦即反射光光束发生破坏性干涉，进而达到抗反射的效果(如图一所示)，并同时具有良好的光穿透率[1]。

图一、抗反射膜示意图[1]

导电膜应用领域非常广泛，除了一般导电效果外，可作为加热膜、抗静电膜甚至是电磁屏蔽膜，但在显示器、智能玻璃或是镜头等光学领域，使用金属导电膜将影响光学规格，因此考虑价格与效果，透明导电膜(Transparent conductive oxide, TCO)是一种较好的选择。至于为何TCO会有「透明」与「导电」这两种特性呢？金属会导电的原因，是因为能带中的导带与价带重叠[2]，因此电子可自由移动(如图二所示)，即代表没有能隙，亦即无法透光；TCO的能隙大约为2~4.5eV，当在外部施加能量给透明导电膜，电子很容易从价带被激发到导带，而能隙的存在则代表材料大概率可透光，因此透明导电膜在可见光(VIS)与近红外(NIR)波段可透光，并具有一定的导电性[3]。

图二、能带结构简图[2]

TCO被定义为：在可见光波长范围(400~700nm)下，光穿透率在80%以上，电阻率要低于1×10-3Ω-cm左右[3]。 TCO的穿透率与导电性略成反比的关系，代表薄膜穿透率愈高导电性就会越差(如图三所示)[4,5]，且TCO通常为高折射率材料，若镀制TCO于玻璃上，单介面将发生约9.6%的反射，因此TCO要应用在高阶光学产品是一大挑战。

图三、不同厚度之导电膜光谱与导电特性 (a)80nm, (b)150nm, (c)270nm, (d)350nm。 [5]

透过光学多层膜模拟与设计，利用不同材料进行堆叠，使反射光产生相消干涉，因此具有抗反射的同时，也兼具导电膜的效能，而大永开发之AR导电膜于波段内平均穿透率可达98%以上，外部通以10伏特电压，可在30秒内除雾，以及90秒内除去1mm厚冰霜的效果。

图四、大永真空使用不同基板镀制AR导电膜之加热效果。

抗反射导电膜(AR导电膜)的产品应用

AR导电膜优异的光学特性以及导电性，可作为透明加热器使用，快速且有效的加热户外监控镜头、汽机车或是交通工具中的玻璃和塑料部件（挡风玻璃或灯罩等元件），为其提供在恶劣环境中具有除雾和/或除冰功能，从而维持元件性能。

图五、AR导电膜应用(A)户外监控镜头[6]、(B)眼镜[7]、(C)车灯[8]、

(D)车用挡风玻璃[9]、(E)驾驶舱挡风玻璃[10]。

参考资料：

[1]     李正中。薄膜光学与镀膜技术(第九版)。 (2019)。艺轩出版社。

[2]     维基百科。价带。检自https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%83%B9%E5%B8%B6。

[3]     大永真空设备股份有限公司。 (2013)。透明导电薄膜特性及光电元件应用。检自https://zh-tw.dahyoung.com/show/show-573518.htm。

[4]     MATERION。 Transparent Conductive Oxide Thin Films。检自https://materion.com/resource-center/technical-papers/thin-films。

[5]     E.M. Mohammed et. al., Brazilian Journal of Physics, vol. 39, no. 4(2009)。检自https://www.scielo.br/j/bjp/a/n55Q95TBbVhxtRZhYfg6MXm/?lang=en#。

[6]     https://www.grupports.it/costo-installazione-sistemi-videosorveglianza-wireless-bologna-sassuolo/。

[7]     https://spy.com/articles/hacks/cleaning-hacks/best-anti-fog-spray-glasses-1202784370/。

[8]     https://www.dpreview.com/forums/thread/4013959。

[9]     https://www.misterspex.de/brillen-ratgeber/brille-beim-autofahren。

[10]   https://medium.com/faa/crowdsourcing-weather-conditions-129d7231d54。