光学掩蔽滤光器制造技术

一种系统可包括光发射器(46)和光接收器(40)中的一者或两者，以及光学滤光器(10)。所述光学滤光器(10)包括波长选择性散射层(14)。所述波长选择性散射层(14)可具有小于约0.9的近红外散射比。所述滤光器(10)可具有大于约0.5的可见光反射雾度比。一种方法可包括将所述波长选择性散射层(14)设置为与所述光发射器(46)和所述光接收器(40)中的一者或两者相邻。所述光学滤光器(10)可包括波长选择性反射层(16)。所述光学滤光器(10)可包括波长选择性吸收层(34)。一种制品可包括所述光学滤光器(10)。所述波长选择性散射层(14)可具有小于60％的平均近红外散射率、大于10％的平均可见光散射率，并且可见光总反射率％和可见光漫反射率％之间的差值小于20。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学掩蔽滤光器
技术介绍
光可以不同的方式从表面反射，例如作为镜面反射或作为漫反射。在不透明材料中，镜面反射可发生在材料最上方的表面层上，例如在空气/材料界面处，并且该反射可带有全光谱的入射光。镜面反射可表现为亮度或光泽度，其可占总反射光的4％以下。相比之下，漫反射可发生在材料的顶表面下方，并且可带有选定波长或颜色。例如，可在非金属对象的漫反射中看到颜色。这两种反射均可在例如混合表面处观察到，混合表面为诸如包括由透明表涂层覆盖的油漆涂层的表面。因此，镜面反射可发生在空气/表涂层界面处，而漫反射可发生在表涂层/油漆涂层界面处。光学滤光器可用于多种应用，诸如光通信系统、传感器、成像、科学和工业光学设备以及显示系统。光学滤光器可包括管理入射电磁辐射(包括光)的透射的光学层。光学滤光器可反射或吸收入射光的一部分，并透射入射光的另一部分。光学滤光器内的光学层可在波长选择性、光学透射率、光学透明度、光学雾度和折射率方面有所不同。
技术实现思路
在一个示例中，本公开描述了一种示例性系统，该系统可包括光发射器或光接收器中的一者或两者。该系统可包括与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。该光学滤光器包括波长选择性散射层。波长选择性散射层可具有小于约0.9的近红外散射比。近红外散射比为平均近红外散射率与平均可见光散射率之比。波长选择性散射层可具有大于约0.5的可见光反射雾度比。可见光反射雾度比为平均可见光漫反射率与平均可见光总反射率之比。在一个示例中，本公开描述了一种示例性技术，该技术包括将光学滤光器设置为与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻。该光学滤光器包括波长选择性散射层。波长选择性散射层可具有小于约0.9的近红外散射比。波长选择性散射层可具有大于约0.5的可见光反射雾度比。在一个示例中，本公开描述了包括光学滤光器的示例性制品。该光学滤光器包括波长选择性散射层。波长选择性散射层可具有小于约0.9的近红外散射比。波长选择性散射层可具有大于约0.5的可见光反射雾度比。在一个示例中，本公开描述了包括光学滤光器的示例性制品。该光学滤光器包括波长选择性散射层。波长选择性散射层可具有小于60％的平均近红外散射率、大于10％的平均可见光散射率，并且可见光总反射率％和可见光漫反射率％之间的差值小于20。在一个示例中，本公开描述了一种示例性系统，该系统可包括光发射器或光接收器中的一者或两者。该示例性系统可包括与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。该光学滤光器可包括波长选择性散射层，该波长选择性散射层被配置为基本上散射可见光波长。该光学滤光器可包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。每个相应的波长选择性层可被配置为透射近红外波长。在一个示例中，本公开描述了一种示例性制品，该制品可包括与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。该光学滤光器可包括波长选择性散射层，该波长选择性散射层被配置为基本上散射可见光波长。该光学滤光器可包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。每个相应的波长选择性层可被配置为透射近红外波长。在一个示例中，本公开描述了一种示例性系统，该系统可包括光发射器或光接收器中的一者或两者。该示例性系统可包括与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。该光学滤光器可包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。每个相应的波长选择性层可被配置为透射近红外波长。光学滤光器在380–800nm处可具有小于0.1％的可见光透射率并在830–900nm处可具有大于50％的近红外透射率。在一个示例中，本公开描述了一种示例性制品，该制品可包括与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。该光学滤光器可包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。每个相应的波长选择性层可被配置为透射近红外波长。光学滤光器在380–800nm处可具有小于0.1％的可见光透射率并在830–900nm处可具有大于50％的近红外透射率。本专利技术的一个或多个方面的细节在以下附图和具体实施方式中示出。从说明书和附图以及从权利要求中可显而易见本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明在结合附图阅读时，本专利技术的前述内容和其他方面在以下详细描述中变得更加明显。图1A至图1K为包括光学滤光器的示例性制品的横向剖视图。图2A至图2F为包括光学滤光器的示例性系统的概念图和示意图。图3A至图3D为包括示例性光学滤光器和电子显示器的示例性系统的概念图，电子显示器显示视觉感知图案和不可见近红外图案。图4为示例性技术的流程图。图5为包括示例性光学滤光器和着墨图案的示例性制品的照片。图6A为太阳能电池板的照片。图6B为由示例性光学滤光器掩蔽的太阳能电池板的照片。图7为包括示例性光学滤光器和着墨图案的示例性制品的照片。图8A至图8C为包括示例性光学滤光器和近红外LED的示例性系统的照片。图9为示例性光学滤光器的表面的原子力显微镜(AFM)照片。图10A和图10B为示例性光学滤光器的扫描电子显微镜(SEM)照片。图11为呈现了示例性光学滤光器的反射率％和透射率％与波长关系的图表。图12A和图12B为呈现了示例性光学滤光器的透射率％与波长关系的图表。图13为呈现了示例性光学滤光器的透射率％与波长关系的图表。图14为呈现了米氏散射结果的图表，示出了示例性光学滤光器的散射效率与波长的关系。图15为呈现了对于包括介质和多个粒子的示例性波长选择性散射层，近红外散射比随着粒径和折射率差值而变的关系的图表。图16A至图16D为比较包括近红外黑色油墨涂层的近红外膜与不包括近红外黑色油墨涂层的近红外膜的润湿度的照片。图17为呈现了图16A至图16D的近红外膜的透射率％与波长关系的图表。图18A至图18B为包括彩色吸收层的示例性近红外膜的照片。图19为呈现了与未涂覆近红外抗反射涂层的反射多层光学膜相比，涂覆有近红外抗反射涂层的反射多层光学膜的透射率％与波长关系的图表。图20A为包括具有可见光分量的红外LED的示例性系统的照片。图20B为包括具有可见光分量的红外LED的示例性系统的照片，该可见光分量由没有吸收层的反射多层光学膜过滤。图21为呈现了没有红外染料涂层的反射多层光学膜的透射率％与波长关系的图表。图22为呈现了与没有染料涂层的比较光学滤光器相比，具有红外染料涂层的反射多层光学膜的透射率％与波长关系的图表。应当理解，本公开的某些附图的特征可能不一定按比例绘制，并且附图呈现了本文所公开的技术的非排他性示例。具体实施方式在本公开中，“可见光”是指在约400nm和约700nm之间的范围内的波长，“近红外”是指在约700nm和约2000nm之间的范围内的波长，例如在约800nm和约1200nm之间的范围内的波长。ULI(超低折射率)膜是指包括粘结剂、多个粒子和多个互连空隙的光学膜，如美国专利申请公布No.2012/0038990中所述，其全文以引用方式并入本文。电磁辐射的环境源可干扰被配置为接收特定波长或来自特定源的光的接收器，或干扰被配置为发射特定波长的光的光发射器。例如，可见光波长可例如通过增加光接收器中或光发射器中的噪声来干扰接收、感测或发射近红外波长。电磁辐射源也可能无意中显露出来。例如，虽然被配置为仅发射近红外波长的光发射器所发射的光可能无法被视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：光发射器或光接收器中的一者或两者；和光学滤光器，所述光学滤光器与所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者相邻，其中所述光学滤光器包括波长选择性散射层，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.9的近红外散射比，所述近红外散射比为平均近红外散射率与平均可见光散射率之比，并且其中所述波长选择性散射层具有大于约0.5的可见光反射雾度比，所述可见光反射雾度比为平均可见光漫反射率与平均可见光总反射率之比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 US 62/281,6431.一种系统，包括：光发射器或光接收器中的一者或两者；和光学滤光器，所述光学滤光器与所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者相邻，其中所述光学滤光器包括波长选择性散射层，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.9的近红外散射比，所述近红外散射比为平均近红外散射率与平均可见光散射率之比，并且其中所述波长选择性散射层具有大于约0.5的可见光反射雾度比，所述可见光反射雾度比为平均可见光漫反射率与平均可见光总反射率之比。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.7的近红外散射比。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.6的近红外散射比。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层具有大于约0.6的可见光反射雾度比。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层具有大于约0.7的可见光反射雾度比。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者具有在近红外范围内的工作波长。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层透射小于约50％的入射可见光，并且其中所述波长选择性散射层透射大于约50％的入射近红外光。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层散射大于约50％的入射可见光。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层将大于约50％的入射可见光散射为白光。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约5μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.1。11.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约1μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.2。12.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.5μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.4。13.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.3μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.6。14.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.2μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约1.8。15.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条82下方的区域。16.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条84下方的区域。17.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条86下方的区域。18.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条88下方的区域。19.根据权利要求1至18中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层具有至少25％的可见光雾度。20.根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其中所述光学滤光器包括表面光学微结构。21.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中所述光发射器包括近红外LED或近红外激光器。22.根据权利要求1至21中任一项所述的系统，其中所述光接收器包括近红外相机或具有近红外接收谱带的光传感器。23.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述波长选择性散射层包括粘结剂、多个粒子和多个互连空隙，其中所述波长选择性散射层中的所述多个互连空隙的体积比例不小于约20％，并且其中所述粘结剂与所述多个粒子的重量比不小于约1:2。24.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中所述光学滤光器包括反射层。25.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中所述光学滤光器包括含珠漫射体层。26.根据权利要求1至25中任一项所述的系统，其中所述光学滤光器被配置为至少部分地屏蔽所述光接收器免受可见光波长，同时基本上允许所述光接收器接收近红外波长。27.根据权利要求1至26中任一项所述的系统，其中所述光学滤光器被配置为掩蔽所述光接收器或所述光发射器中的一者或两者免于被视觉感知。28.根据权利要求27所述的系统，其中所述光学滤光器被配置为通过散射可见光波长来至少部分地掩蔽所述光接收器或所述光发射器中的一者或两者免于被视觉感知。29.一种方法，包括：将光学滤光器设置为与光发射器或光接收器中的一者或两者相邻，其中所述光学滤光器包括波长选择性散射层，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.9的近红外散射比，所述近红外散射比为平均近红外散射率与平均可见光散射率之比，并且其中所述波长选择性散射层具有大于约0.5的可见光反射雾度比，所述可见光反射雾度比为平均可见光漫反射率与平均可见光总反射率之比。30.根据权利要求29所述的方法，还包括将反射层设置在所述光学滤光器与所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者之间。31.一种方法，所述方法包括至少部分地掩蔽所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者，所述掩蔽包括根据权利要求29或30所述的方法。32.一种方法，所述方法包括至少部分地屏蔽所述光发射器或所述光接收器中的一者或两者免受可见光波长，所述屏蔽包括根据权利要求29或30所述的方法。33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中所述波长选择性散射层散射大于约50％的入射可见光。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述波长选择性散射层将大于约50％的入射可见光散射为白光。35.一种包括光学滤光器的制品，其中所述光学滤光器包括波长选择性散射层，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.9的近红外散射比，所述近红外散射比为平均近红外散射率与平均可见光散射率之比，并且其中所述波长选择性散射层具有大于约0.5的可见光反射雾度比，所述可见光反射雾度比为平均可见光漫反射率与平均可见光总反射率之比。36.根据权利要求35所述的制品，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.7的近红外散射比。37.根据权利要求36所述的制品，其中所述波长选择性散射层具有小于约0.6的近红外散射比。38.根据权利要求35至37中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层具有大于约0.6的可见光反射雾度比。39.根据权利要求35至37中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层具有大于约0.7的可见光反射雾度比。40.根据权利要求35至39中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层透射小于约50％的入射可见光，并且其中所述波长选择性散射层透射大于约50％的入射近红外光。41.根据权利要求35至40中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层散射大于约50％的入射可见光。42.根据权利要求35至40中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层将大于约50％的入射可见光散射为白光。43.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约5μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.1。44.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约1μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.2。45.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.5μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.4。46.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.3μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约0.6。47.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率和小于约0.2μm的平均粒度，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的绝对差小于约1.8。48.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条82下方的区域。49.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条84下方的区域。50.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条86下方的区域。51.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包含具有第一折射率的光学介质，其中所述光学介质包括多个粒子，其中所述多个粒子具有第二折射率，其中所述多个粒子的平均粒度、所述第一折射率和所述第二折射率选自图15中线条88下方的区域。52.根据权利要求35至51中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层具有至少25％的可见光雾度。53.根据权利要求35至52中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括表面光学微结构。54.根据权利要求35至42中任一项所述的制品，其中所述波长选择性散射层包括粘结剂、多个粒子和多个互连空隙，其中所述波长选择性散射层中的所述多个互连空隙的体积比例不小于约20％，并且其中所述粘结剂与所述多个粒子的重量比不小于约1:2。55.根据权利要求35至54中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括反射层。56.根据权利要求35至55中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括含珠漫射体层。57.根据权利要求35至56中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器被配置为至少部分地屏蔽光接收器免受可见光波长，同时允许所述光接收器至少部分地接收近红外波长。58.根据权利要求35至56中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器被配置为至少部分地掩蔽光接收器和光发射器中的一者或两者免于被视觉感知。59.根据权利要求58所述的制品，其中所述光学滤光器被配置为通过至少部分地散射可见光波长来至少部分地掩蔽所述光接收器或所述光发射器中的一者或两者免于被视觉感知。60.根据权利要求35至59中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括与所述波长选择性散射层相邻的吸墨涂层。61.根据权利要求35至60中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括设置在所述吸墨涂层上的着墨图案。62.根据权利要求35至61中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括密封剂层。63.根据权利要求35至62中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婧非，堵光磊，约翰·A·惠特利，吕奕航，安东尼·M·伦斯特伦，尼拉杰·夏尔马，徐富国，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US