光譜的產生及意義 報告人：忠信科技 陳忠詰

報告大綱 壹：“光”的特性。 貳：光譜產生的原理。 參：光譜的分類。 肆：吸收光譜的介紹。 伍：光學光譜的介紹。 陸：抗反射光譜的介紹。 柒：抗反射光譜的變動。

壹：“光”的特性 一：粒子說（能量特性）：能量固定； 直線前進； 二：波動說（傳遞特性）：透射與反射； 繞射； 干射； 頻率及振幅決定能量大小 ※停止前進，光線即消失，能量轉成熱量； ※振幅相抵消，光線即減弱（消失），能量轉成熱量；

圖5.1 電磁波之分類與範圍

貳：光譜產生的原理

參：光譜的分類 一：吸收光譜。 二：光學光譜

肆：吸收光譜的介紹 一：產生原因： （一）分子內原子的相對運動所需的能量固定（E）； （二）E＝h×ν＝h×C∕λ（波長）； （三）相對運動的型態：旋轉、振動、扭曲； 不同運動方式，不同能量，不同波長 ＝＞光譜

二：強度決定因素： （1）成份 （2）濃度（或含量） 三：會產生吸收光譜的物質：分子結構 （1）有機物； （2）液體：水、溶劑、氨水等； （3）氣體：二氧化碳、氧氣、氮氣等； 四：不會產生吸收光譜的物質： （1）金屬； （2）金屬氧化物：二氧化鈦、二氧化矽； （3）玻璃

伍：光學光譜的介紹 一：產生原理：光線相互“干射”形成。 二：產生物質：“透光” 、“薄膜”介質“組合” 三：光譜形狀及光線強度決定因素： （一）介質折射率：本身特性及含量； （二）結晶型態相對折射率； （三）厚度； （四）相對折射率； （五）反射率。

空氣 反射 一次干射 二次干射 SiO2 TiO2 玻璃

干射原理 一： 基本原理：干射效應效應要能發揮： δ1→2×H2＝ δ2→3×H3±（λ∕2） 二： δ的取決因素： （一）本身的結晶性。 （二）本身的純度。 （三）相對的比值。

以測試波長：580nm， SIO2（δ＝1.40）厚度：180nm， TiO2 （δ＝2.89）厚度：130nm計 δ1→2 ＝1.40；δ1→2×H2＝252＝290－38 δ2→3＝2.07；δ2→3×H3×2＝539＝580－41 二次干射 一次干射

一次干射 （nm） 厚度 速度 （SD） 二次干射 （TiO2） 250 180 780 540 130 325 328 80 245 235 — 70 110 385 220 157 520 510 123 300

陸：抗反射光譜的介紹。 一：為何需要“抗反射” ？ 二：需要甚麼樣的“抗反射光譜” 。 三：膜層設計。 四：色澤的比較。

一：為何需要“抗反射” ？ LCD的背光光源強度低：避免外部光 線的投影： 一：電視螢幕。 二：儀表。 三：光學系統。

二：需要甚麼樣的“抗反射光譜”

白熱燈泡光波長分佈圖

日光燈管光波長分佈圖

半螺旋型省電燈泡光波長分佈圖

抗反射光譜膜層設計 一：高折射介質優先設定：有無限多組。 二：高折射介質厚度設定：λ∕4～ λ∕5：變異小 三：儘可能薄：降低反射（前提：製程安定）。 四：不同折射率的二氧化鈦，不同厚度： 附註説明：折射率低，無法有效抑制長波長（紅光）。 折射率高，反射率亦高，偏藍光。 生產方式 溶劑鍍膜 蒸鍍 水性鍍膜 折射率 2.2 2.4 2.7 設計膜厚 130 119 106

四：色澤的比較 比較項目 紫紅色 深藍色 蒸鍍 ○ ＊ 溶劑型溶膠 水性溶膠 習慣性 △ 質感 對眼睛的負荷 透光性

柒：抗反射光譜的變動 變動分類： 一：鍍膜過程光譜變動（同一片）。 二：長期生產過程的變動（不同片）。 三：溶膠合成過程的變動。

鍍膜過程光譜變動原因 一：厚度變動； 二：孔隙度變動；影響δ（相對折射率） 三：結晶型態變動。

類別 比重 Ti(OR)4 0.97 1.03 Ti(OR)3(OH) 1.08 － Ti(OR)2(OH)2 1.27 1.18 溶劑型溶膠各種成份的比重及折射率： 類別 比重 折射率 Ti(OR)4 0.97 1.03 Ti(OR)3(OH) 1.08 － Ti(OR)2(OH)2 1.27 1.18 Ti(OR)(OH)3 1.56 Ti (OH)4 2.45 1.42 TiO2（A） 3.90 2.56 TiO2（R） 4.23 2.62 TiO2（B） 4.13 2.59

比重變動的因素 一：結晶結構的變動（D）； D＊（V1＋V2）＝D1＊V1＋ D2 ＊V2 二：溶劑（或水）的含量（Ds）； D＊（Vd＋Vs）＝D＊Vd＋ Ds ＊VS 三：孔隙度的變動（P）。 D＊（Vd＋Vs）∕P＝D＊Vd＋ Ds ＊VS

比重和厚度的相關性 D2×V2＝D2×S×H1＝D1×V1＝D1×S×H2； （ D：密度，V：體積；H：厚度） 面積不變前提下： D2×H1×P1＝D1×H2×P2（P：孔隙度）； D2：D1＝（H1×P1）：（H2×P2） 若孔隙度不變，只有膜厚變動： 則D2：D1＝H1：H2 D＊（V1＋V2）＝D1＊V1＋D2＊V2 假設鍍膜後，溶劑（或水）含量5％，則： D＝3.90＊0.95＋1＊0.05＝3.755， 若鍍完膜厚為120nm，則烘烤後，膜厚： H＝120＊3.755∕3.90＝115（nm）

孔隙度和折射率關係 δ（R）＝ δ（0）＊（1-P）＋1＊P （P：孔隙度：膜層固定後結構變動造成） 例如：同為TiO2，不同孔隙度，其折射率如下： 孔隙度（％） 折射率 2.560 10 2.404 20 2.248（H） 30 2.092（U）

孔隙度的影響 一：光譜。 二：光譜安定性。 三：機械性能：刮傷、掉膜、亮點、黑點。

鍍膜過程光譜變動整理 一：A廠： 低溫烘烤：膜厚變動； 高溫燒結：結晶型態變動；孔隙度變動； 強化：孔隙度變動。 二：B廠： 高溫燒結：膜厚、孔隙度、結晶型態均變動； 強化：結晶型態變動。 三：水性： 高溫燒結：不變； 強化：不變。

長期生產過程的變動（不同片） 一：基本因素： δ1→2×H2＝ δ2→3×H3±（λ∕2） δ1→2×H2＝【 δ（TiO2）＊（1-P）＋P 】 ×H3±（λ∕2） 二：詳細說明： （一）結晶結構相對比率變動。 （二）粒徑變動。 （三）濃度（固含量）變動。

溶膠合成過程的變動 一：原料製作過程，部份水解。 二：原料運送過程，部份水解。 三：原料儲存過程，部份水解。 四：原料儲存時間太久，部份水解。 五：溶膠製作過程，部份參數偏差： 添加速度∕攪拌速度∕抽氣速度‧‧‧ 六：環境因素：溫度、濕度、換氣量： ※絕對濕度。 ※單位時間帶入水氣量