注意事項:

我們很難對於光學的光譜做一個簡單又廣泛性的介紹,因為中間牽涉的專業知識很多。尤其鍍膜生產者通常是產品光譜規格的接受者,而非制定者,只有產品的設計者能夠決定產品所需要的光譜規格。身為一個代工生產者,我們應該對客戶需求做最佳的配合,而不是決定您產品的最終規格。不過身為一個專業的代工鍍膜生產者,我們也常常遇到一些困難的要求,主要困難點大都是鍍膜機的先天限制造成的(每一種款式的鍍膜機,限制都不相同,即使同一種類不同廠牌的鍍膜機,也都不一樣)。鍍膜機並不一定能夠達成任何客戶想做的事情,因為相關的配合條件很多,客戶與生產者之間必須在溝通光譜規格時多花些心力。

當客戶描述光譜需求時(建議以光譜圖來表達),我們會以膜層的設計軟體進行設計及模擬。分析及模擬OK,不代表鍍膜機就能做出來。鍍膜機的先天限制很多,從監控方法,精準度,真空能力,腔體大小,助鍍系統,旋轉傘架等等,都是必須考量的因素,而且也都可能因為單一限制就造成需求不能達成,詳細的情況必須視個案而定。

如何和生產者溝通光譜需求呢?

1. 解釋您的產品:
大部分的客戶初次詢問時,都只詢問鍍膜者,能否產製特定的光譜。這個特定的光譜,通常是客戶的同業提供的,或是相同產品上擷取出來的。但是如果您也能同時告訴我們,您準備拿來做什麼效果,或者需要達成什麼目的,或許會得到更滿意的結果。這中間的差別在哪裡呢? 如果您只是單純的查詢某種光譜能否製作,通常代表您需要和您的競爭者產品,相同規格的光學濾光片。但您會找不同的鍍膜代工商,就是希望能取得較低成本的濾光片,查詢和別人相同規格的濾光片,您能節省的成本通常很有限。只差異在我們有比較好的生產效率而已,這樣能節省多少錢呢?不過,通常這樣的查詢,客戶實際上不一定需要規格這麼好的光學濾光片。光學規格對濾光片的生產成本有重大影響,規格較寬的濾光片,它的生產良率是比較高的。例如T50規格由+/-8nm,改成+/-12nm,鍍膜的良率就可能差異10%;光波段範圍也許左移或右移30nm,良率也許可以提升15%。這樣節省的成本,會遠大於單純生產效率所省下來的成本。因此,如果客戶能夠說明您濾光片的應用功能,我們或許可以提供您節省成本又可行的建議。合作成功的機率也會因此升高很多。

2. 鍍膜種類:
從產業經驗來說,光學鍍膜產品大致可以分成幾個類別。每一種類別都有一些基本特性,請參考我們的產品分類,例如AR, UV, IR, Hot Mirror, Cold Mirror.....,若您能說明您的產品種類,我們可以很快的理解您的產品。

3. 光譜範圍:
所謂的薄膜濾光片,是在玻璃基板上,鍍上折射率不同的材料薄膜層,利用光學的干涉效果,對某個波段的光,做強度上干涉,以增強或減弱某個波段光的強度。我們常用的濾光片作用範圍,一般可以分成三個大波段,紫外光Ultra violet(UV),可見光Visible,紅外光Infrared(IR)。紫外光波段在200-400nm,可見光波段在400-700 nm(也就是人眼的感測區),紅外光波段一般區分在750nm之後,可以延伸到1200nm。 而鍍膜種類又可以分為廣域(broadband,wide band)或者窄域(narrowband, nano band)範圍。廣域波段濾光片要涵蓋較寬廣的光譜波段,當然設計難度會比窄域濾光片來的難,鍍膜的膜層數也因會比窄域濾光片來的多,所以需要比較長的製程時間,鍍膜鈀材的消耗量不僅比較多,也需要比較精準的控制,所以價格就會比窄域濾光片來的高。

4. 穿透及反射特性:
穿透及反射兩個特性是結合在一起,一體的兩面。一般都是用穿透率(T%)來表達,代表光線通過濾光片的強度。在不考量吸收的問題下,100%穿透代表沒有任何的反射強度,相反的,100%反射代表沒有任何的穿透光強度。 當雙方溝通之前,先了解光譜圖(穿透率圖)是一件很重要的事情。

光譜圖如上所示,說明如下:
通過波段: 520~530nm Tabs >90%
這是希望濾光片能夠讓這個波段的光都通過的高穿透區域。

截止波段: 400~490nm Tabs<3%, 570~730 Tabs<3%
這是希望濾光片能夠阻擋(反射)這個波段的光,形成低穿透區域。

波段區間: 本圖區域是400~700nm的可見光波段
它代表您希望濾光片工作的區域。400~700nm是可見光區,200~400nm是紫外光區,700~1200nm是紅外光區。

半穿透位置, T50: T=50% @ 505 +/-10nm; T=50% @ 545 +/-10nm
半穿透位置通常是用來描述您希望濾光片容許的變異區間,它對窄波帶通濾光片很重要,小的容許範圍代表較高的控制精度,這也和生產良率高度相關,因此影響到您的成本。

斜率: 在這個示範圖中,並沒有此項要求。
斜率是用來代表希望光通過及截止中間區域的敏感性或精確性,通常用20nm或15nm表達。例如希望在20nm的範圍內就可以從光穿透率80%降低到20%。

註:
Tabs: 在某個波段範圍內的絕對穿透率,在高穿透區域時,代表最小值,在低穿透區域時,代表最大值。此參數要求某個波段的光強度,需要全數大於或小於規格值。
Tave: 在某個波段範圍的平均穿透率,因為是平均值,所以部份的數值小於規格值是可以接受的,只要總和大於規格值即可。
Rabs: 絕對反射率在某個範圍需要大於或小於規格值。它不允許有任一波段的光強度超出規格值。
Rave:平均反射率代表希望某個波段範圍的光強度,平均後不超過規格值即可。

5. 入射角(AOI):
光線入射角是所有光學元件在功能要求時,必須先說明的基本前提,如果光線通過濾光片的角度和原先設計不一樣,整個光學功能就會不同,因此薄膜的膜層設計也不相同。

6. 其他考量
是否適用美國軍規要求(MIL-standard):
對光學元件或濾光片來說,產業中可以被遵循的規範,並不太多。美國因為對軍用光學品有龐大的需求,為了減少和供應商之間的爭議,制定了一系列的產品規範,有部份被光學產業界用來做為客戶與供應商之間溝通的一些基礎。不過因為是軍事用途,產品的規格及要求都比商業用途產品嚴格,同時測試及文件的準備也很繁瑣,若純粹採用軍規要求將導致產品的價格高昂,所以光學業界僅做部份的參考。下表是一些常見的規範

註:中文是常用的項目的說明,並非整份文件名稱的翻譯。

使用環境:
現代的蒸鍍機,大都已經加裝一些助鍍裝置,因此可以大幅加強膜層的附著力,對大部份的環境都有良好可靠度。不過若是您的產品將放置於較極端的環境(如:高溫,高濕,低溫,酸性,鹼性),將可能導致玻璃基板,鍍膜膜層基本特性的改變。因此若使用環境比較特殊,要先提醒鍍膜生產者考量相關的問題。

數量 :
對任何的工業生產者來說,生產數量都是一件重要的事。尤其光學蒸鍍鍍膜機生產,採用鍍膜鍋批量生產。生產10片和生產100片都同樣需要一個鍍膜鍋批量(鍍膜機蒸鍍一次)。同時如果只生產1-2個批量,所花費的膜層設計,傘架治具和生產100個批量的所花費的前置工作是相同的。所以您的產品需求量,最好能符合批量生產的原則,否則成本不容易達到最佳的經濟效益。 另外,由於真空鍍膜機的設備價格相當的昂貴,無塵室的建造,新鍍膜機的建造安裝,既昂貴又費時,所以一個工廠的產量不容易在很短的時間內迅速的增加,若您有大產能的需求,務必先和鍍膜生產者做長期的規畫。