СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2000 года по МПК G02B3/00 G03F5/00 B05D3/06 

Изобретение относится к нанесению оптических покрытий ионно-плазменными методами, в частности магнетронным способом, преимущественно для получения периодических оптических элементов.

Известен способ нанесения оптических покрытий для получения оптических элементов на поверхности очувствленного к свету коллоида с применением устройства, содержащего источник света, вращающуюся и неподвижную диафрагмы и матричный растр [1]. В процессе экспонирования диафрагма должна вращаться с такой скоростью, при которой время одного оборота диафрагмы составляет ничтожно малый процент ко всей экспозиции, а вырез в неподвижной диафрагме выполнен в виде контура, полученного в результате проектирования основания будущей линзы через контур отверстия матричного растра на плоскость неподвижной диафрагмы. Однако способ приемлем для получения линз различного профиля, употребляемых в растровой интегральной фотографии и не позволяет получать оптические элементы с заданным показателем преломления и профилем с изменяющимся радиусом кривизны на подложках.

Известен способ нанесения оптических покрытий с помощью процессов ионной технологии, в частности ионно-химического формообразования поверхности оптических элементов химически активными ионами высокостабильного ионного источника. Заданный профиль поверхности формируется за счет экранирования ионного пучка соответствующей маской, являющейся основным управляющим элементом, обеспечивающим требуемый профиль формируемого оптического элемента. Маска рассчитана по уравнению асферической поверхности оптического элемента на ЭВМ [2] (прототип).

Недостатком данного способа является необходимость предварительного нанесения оптического покрытия на изделие ионно-плазменным методом и потом последующего применения ионно-химической обработки для получения заданного профиля поверхности оптических элементов с определенным показателем преломления, сложность изготовления маски и для сохранения качества изделия необходимо подбирать комбинацию "рабочий газ - материал маски - обрабатываемый материал".

Технической задачей данного изобретения является расширение технологических возможностей ионно-плазменного метода для получения периодических оптических элементов растра с заданным показателем преломления на объектах из любых прозрачных материалов с меньшей трудоемкостью за один цикл обработки изделия.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения оптических покрытий методом ионно-плазменной обработки поверхности изделия с применением маски для получения периодических оптических элементов используют магнетронное распыление металла в аргонокислородсодержащей среде и выбирают маску в виде периодической профилированной структуры с профилем, изменяющимся по ее толщине, задающим рельеф наносимого прозрачного оптического покрытия.

Для дополнительного расширения технологических возможностей изменения показателя преломления напыляемой пленки от 1,7 до 2,6 производят распыление поочередно или одновременно нескольких металлов или их сплавов.

На фиг. 1 изображено получение периодических элементов с помощью маски. К подложке 1, изготовленной из полиамидной пленки, плотно прижимается с помощью прижимного устройства 5 металлическая маска 2, выполненная, например, из струн круглого сечения. Прижим гибкой подложки к маске осуществляется устройством, выполненным с профилем, соответствующим кривизне прогиба струн. Предназначенный для нанесения материал 4, например оксид олова, при ионно-плазменной обработке поступает на подложку 1 и осаждается в промежутках между струнами в виде оптических элементов 3 по закону периодической функции.

При изготовлении профилированных оптических элементов с профилем, изменяющимся по закону периодической функции, применяется маска со струнами из нихромовой проволоки с шагом ячейки от 0,5 до 5 мм и диаметром струны от 0,3 до 0,8 периода маски. В маске могут быть использованы струны любого профиля, обеспечивающие получение периодических оптических элементов растра, выполненных с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции.

Пример 1. Предлагаемый способ реализуется на установке ВУ-1Б 6500.00000ТУ, представленной на фиг. 2, где
6 - вакуумная камера
7 - подложка
8 - маска
9 - магнетронный распылитель
10 - мишень.

В вакуумную камеру 6 установки ВУ-1Б с встроенным магнетронным распылителем 9 помещают образец в виде полиамидной пленки 7 с соответствующей маской 8 в виде периодической профилированной структуры с профилем струн в виде круга. Диаметр струн маски равен 1,2 мм и может выбираться в пределах от 0,3 до 0,8 периода оптических элементов. Затем включают магнетронный распылитель с мишенью 10 из олова и осаждают оптическое покрытие в атмосфере аргона и кислорода при давлении 8•10^-4 мм рт.ст. и токе разряда 4А толщиной от 1,0 до 15 мкм. Продолжительность процесса нанесения оптического покрытия определяют с помощью кварцевого измерителя толщины пленки. После нанесения покрытия производят оценку вида покрытия, в частности профиль и показатель преломления. В данном случае получен профиль периодической функции с периодом 2,5 мм и показателем преломления 2,05.

На фиг. 1 показан вид полученного профиля 3, исследованного с помощью микроскопа, который в сагиттальном сечении представляет собой функцию, изменяющуюся по периодическому закону.

Пример 2. Предлагаемый способ реализуется на установке ВУ-1Б, представленной на фиг. 3, отличающейся от фиг. 2 тем, что дополнительно установлен второй магнетронный распылитель, где
11 - магнетронный распылитель
12 - мишень.

На подложку 7 через маску 8 поочередно с магнетронных распылителей 9 и 11 с различными мишенями 10 и 12, например, из олова и титана, наносят оптические покрытия, как в примере 1. Полученные оптические элементы имеют профиль периодической функции с поочередно изменяющимися показателями преломления 2,05 и 2,6 по толщине наносимого оптического покрытия.

На фиг. 4 представлен профиль нанесенного оптического покрытия на подложку 1 в сагиттальном сечении, где 13 напыленная пленка с показателем преломления 2,05, а 14 напыленная пленка с показателем преломления 2,6.

В зависимости от профиля струн маски могут быть получены периодические оптические элементы растра, выполненные с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции с заданным показателем преломления.

Прозрачная подложка с нанесенными периодическими оптическими элементами растра с помощью предложенного способа используется в качестве пленки объемного видения черно-белых и цветных экранов приемников телевизионного изображения, дисплеев и стекол с рисунками.

В результате действия пленки объемного видения на единое черно-белое или цветное двухмерное изображение в правый и левый глаз наблюдателя попадают различные изображения, то есть возникает искусственно привнесенная дисаккомодация. Вследствие этого возникает психофизический эффект, что приводит к возникновению пространственного фантомного образа наблюдаемого изображения. Это изображение по своим параметрам подобно реальному физическому изображению, являющимся объектом телевизионной трансляции, фотографирования или рисунка.

Применение пленок объемного видения предполагает использовать телевизионные приемники со стандартным телевизионным сигналом и не требует изменений в передающей и приемной аппаратуре в отличие от других систем стереоцветного телевидения, любая из которых требуют передачи двух цветных кадров стереопары и применения для зрителей фильтров очков со специальными спектральными характеристиками.

Способ может быть использован для получения на изделиях преимущественно ТНП периодических элементов растра. Производят вакуумное магнетронное распыление материала в аргонокислородсодержащей среде на подложку через маску с периодической профилированной структурой с профилем, изменяющимся по ее толщине, задающим рельеф наносимого прозрачного оптического покрытия с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции с заданным показателем преломления. В результате прозрачная подложка с нанесенными периодическими оптическими элементами растра используется в качестве пленок объемного видения черно-белых и цветных экранов приемников телевизионного изображения, дисплеев и стекол с рисунками. Изобретение позволяет расширить технологические возможности ионно-плазменного метода для получения оптических элементов растра с заданным показателем преломления на объектах из любых прозрачных материалов с меньшей трудоемкостью за один цикл обработки изделия. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ нанесения оптических покрытий, заключающийся в генерации потока напыляемого материала и осаждения покрытия в виде периодических оптических элементов через маску на изделие, отличающийся тем, что поток напыляемого материала генерируют в аргонокислородсодержащей среде, а маску изготавливают из струн в виде периодической структуры и при этом напыление наносимого покрытия в виде периодических оптических элементов осуществляют с переменным радиусом кривизны рельефа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поочередно или одновременно генерируют поток частиц различных материалов мишеней нескольких магнетронных распылителей в аргонокислородсодержащей среде. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют струны, сечение которых представляет круг. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют струны, сечение которых представляет прямоугольник. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют струны, сечение которых представляет эллипс.