光学掩蔽滤光器制造技术

一种制品包括光学滤光器，所述光学滤光器包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。所述光学滤光器在400nm至700nm之间具有小于约30％的可见光透射率，并且在830nm至900nm之间具有大于约30％的近红外透射率。

Optical masking filter

An article includes an optical filter comprising a wavelength selective reflector and at least one wavelength selective absorption layer. The optical filter has a visible light transmittance of less than 30% between 400 nm and 700 nm, and a near infrared transmittance of more than 30% between 830 nm and 900 nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学掩蔽滤光器相关专利申请本专利申请涉及提交于2016年1月21日的美国序列号62/281,643和提交于2016年5月6日的PCT专利申请No.PCT/CN2016/081271，所述专利申请据此全文以引用方式并入。
技术介绍
光可以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面的表面层上，例如在空气/材料界面处，并且反射可携带全光谱的入射光。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，并且可携带选定波长或颜色。例如，可在非金属对象的漫反射中看到的颜色。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。光学滤光器广泛用于多种应用，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一部分入射光，并透射另一部分入射光。光学滤光器内的光学层可能在波长选择性、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
在一些实施方案中，制品包括光学滤光器，该光学滤光器包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。所述光学滤光器在400nm至700nm之间具有小于约30％的可见光透射率，并且在830nm至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。一些实施方案涉及包括光学滤光器的印刷制品。光学滤光器包括波长选择性反射层和至少一个印刷的波长选择性吸收层。所述光学滤光器在400nm至700nm之间具有小于约30％的可见光透射率，并且在830nm至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。根据一些实施方案，系统包括光发射器和光接收器中的一者或两者以及与光发射器和光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。光学滤光器包括波长选择性反射层和至少一个波长选择性吸收层。所述光学滤光器在400nm至700nm之间具有小于约30％的可见光透射率，并且在830nm至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。在一些实施方案中，制品包括光学滤光器。光学滤光器包括波长选择性反射层和在400nm至700nm处具有大于约30％的可见光吸收率的至少一个波长选择性吸收层。光学滤光器在830nm至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。根据一些实施方案，系统包括光发射器和光接收器中的一者或两者以及与光发射器和光接收器中的一者或两者相邻的光学滤光器。光学滤光器包括波长选择性反射层，该波长选择性反射层在830至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。该光学滤光器包括至少一个波长选择性吸收层，该波长选择性吸收层在400nm至700nm处具有大于约30％的可见光吸收率，并且在830nm至900nm处具有大于约30％的近红外透射率。在一些实施方案中，制品包括光学滤光器。光学滤光器包括波长选择性散射层，该波长选择性散射层包括染料和颜料中的至少一种。波长选择性散射层散射在400nm至700nm之间的可见光波长，并且透射在830nm至900nm之间的近红外波长。光学滤光器还包括波长选择性反射层，该波长选择性反射层被配置成透射在830nm至900nm之间的近红外波长。一些实施方案涉及制作光学滤光器的方法，该方法包括形成波长选择性吸收层和波长选择性反射层。形成波长选择性吸收层和波长选择性反射层，由此使得光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。各种实施方案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。附图说明图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2G和图2H分别是示出了包括光学滤光器的制品的前视图和后视图，其中该制品被配置成配合对象。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，其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化的关系的图表。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。图23示出了増加染料载量的五种膜样品在法向入射时的透射率的曲线图。图24和图25示出了层合至镜膜的染料在法向入射、偏离法向入射20度和60度时的透射率。图26示出了法向入射时的样品的模型化图，其中层合至优化的镜膜的染料浓度从3％变化至34.7％。图27示出了以法向入射穿过镜的光的透射率。图28示出了与图26所示的相同数据，但具有0至0.1％透射率标度的曲线图。图29示出了波长选择性反射偏振器的透射率。图30示出了法向入射时的样品的透射率，其中与图29的反射偏振器结合的染料浓度从3％变化至34.7％。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，如美国专利公布No.2012/0038990中所述，其全部内容以引用方式并入本文。电磁辐射的环境源可干扰被配置成接收特定波长或来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括光学滤光器的制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 US 62/281,643;2016.06.14 US 62/349,9441.一种包括光学滤光器的制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。2.根据权利要求1所述的制品，其中对于介于400nm至700nm之间的波长的平均可见光透射率小于约5％。3.根据权利要求1至2中任一项所述的制品，其中对于介于830nm至900nm之间的波长的平均近红外透射率大于约50％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制品，其中所述波长选择性反射层包括干涉滤光片。5.根据权利要求1至3中任一项所述的制品，其中所述波长选择性反射层包括多层光学膜。6.根据权利要求1至3中任一项所述的制品，其中所述波长选择性反射层包括反射偏振器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制品，其中所述波长选择性吸收层包括波长选择性染料和波长选择性颜料中的一者或两者。8.根据权利要求7所述的制品，其中所述波长选择性吸收层包括多孔层，并且所述波长选择性染料和所述波长选择性颜料中的一者或两者设置在所述多孔层的孔内。9.根据权利要求7所述的制品，其中所述波长选择性染料和所述波长选择性颜料中的一者或两者吸收第一光谱范围内的光并重新发出不同的第二光谱范围内的光。10.根据权利要求1至9中任一项所述的制品，其中所述至少一个波长选择性吸收层包括第一波长选择性吸收层和第二波长选择性吸收层，并且所述波长选择性反射层介于所述第一波长选择性吸收层与所述第二波长选择性吸收层之间。11.根据权利要求10所述的制品，其中所述第一波长选择性吸收层具有与所述第二波长选择性吸收层不同的光学特性。12.根据权利要求11所述的制品，其中：所述第一波长选择性吸收层包含黑色染料和黑色颜料中的一者或两者；并且所述第二波长选择性吸收层包含彩色染料和彩色颜料中的一者或两者。13.根据权利要求12所述的制品，其中所述彩色染料或所述彩色颜料包含青色、洋红色和黄色组分中的一种或多种。14.根据权利要求1至13中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器包括密封剂层。15.根据权利要求14所述的制品，其中所述波长选择性吸收层设置在所述密封剂层上。16.根据权利要求15所述的制品，其中所述波长选择性吸收层涂覆或印刷在所述密封剂层上。17.根据权利要求1至16中任一项所述的制品，其中所述波长选择性吸收层散射少于约50％的介于400nm至700nm之间的波长，并且散射少于约50％的介于830nm至900nm之间的波长。18.根据权利要求17所述的制品，其中所述波长选择性吸收层散射少于约30％的介于400nm至700nm之间的波长，并且散射少于约30％的介于830nm至900nm之间的波长。19.根据权利要求1至18中任一项所述的制品，其中与所散射的介于830nm至900nm之间的近红外波长中的光相比，所述波长选择性吸收层散射更多介于400nm至700nm之间的可见光波长中的光。20.根据权利要求1至18中任一项所述的制品，其中与所散射的介于800nm至1200nm之间的近红外波长中的光相比，所述波长选择性吸收层散射更多介于400nm至700nm之间的可见光波长中的光。21.根据权利要求1至18中任一项所述的制品，其中与所散射的介于900nm至980nm之间的近红外波长中的光相比，所述波长选择性吸收层散射更多介于400nm至700nm之间的可见光波长中的光。22.根据权利要求1至21中任一项所述的制品，其中所述波长选择性吸收层为印刷层。23.根据权利要求1至21中任一项所述的制品，其中所述波长选择性吸收层包括位于另一层上的涂层。24.根据权利要求1至23中任一项所述的制品还包括波长选择性散射层。25.根据权利要求24所述的制品，其中所述波长选择性吸收层设置在所述波长选择性散射层上。26.根据权利要求24所述的制品，其中所述波长选择性吸收层涂覆在所述波长选择性散射层上。27.根据权利要求24所述的制品，其中所述波长选择性吸收层印刷在所述波长选择性散射层上。28.根据权利要求1至27中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器为柔性的。29.根据权利要求1至28中任一项所述的制品，其中所述光学滤光器具有三维形状。30.根据权利要求1至29中任一项所述的制品还包括基底。31.根据权利要求30所述的制品，其中所述基底包括玻璃和聚合物中的至少一种。32.根据权利要求30所述的制品，其中所述基底为三维基底。33.根据权利要求1至32中任一项所述的制品，其中所述制品具有三维形状并包括一个或多个附接特征结构，所述附接特征结构被配置成将所述制品附接到对象。34.根据权利要求33所述的制品，其中所述附接特征结构包括一个或多个压配合附接特征结构。35.根据权利要求33所述的制品，其中所述对象为电子部件。36.根据权利要求1所述的制品，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的所有波长具有小于约30％的可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的所有波长具有大于约30％的近红外透射率。37.根据权利要求1所述的制品，其中所述光学滤光器对于介于800nm至1200nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。38.根据权利要求37所述的制品，其中所述光学滤光器对于介于800nm至1200nm之间的所有波长具有大于约30％的近红外透射率。39.根据权利要求1至38中任一项所述的制品，其中在法向入射下所述光学滤光器的可见光透射率小于在倾斜角度处的所述光学滤光器的可见光透射率。40.根据权利要求1至38中任一项所述的制品，其中在倾斜角度处的所述光学滤光器的可见光透射率小于在法向入射下所述光学滤光器的可见光透射率。41.根据权利要求1至38中任一项所述的制品，其中在0和60度之间的倾斜角度处的所述光学滤光器的可见光透射率小于在法向入射下所述光学滤光器的可见光透射率。42.一种包括光学滤光器的制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于900nm至980nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。43.一种包括光学滤光器的印刷制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个印刷的波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。44.根据权利要求43所述的印刷制品，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的所有波长具有小于约30％的可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的所有波长具有大于约30％的近红外透射率。45.根据权利要求43所述的印刷制品，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于800nm至1200nm之间的所有波长具有大于约30％的平均近红外透射率。46.一种包括光学滤光器的印刷制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个印刷的波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于900nm至980nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。47.一种包括光学滤光器的印刷制品，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个印刷的波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的所有波长具有小于约30％的可见光透射率，并且对于介于900nm至980nm之间的所有波长具有大于约30％的近红外透射率。48.一种系统，包括：对象；和与所述对象相邻的光学滤光器，所述光学滤光器包括：波长选择性反射层；和至少一个波长选择性吸收层，其中所述光学滤光器对于介于400nm至700nm之间的波长具有小于约30％的平均可见光透射率，并且对于介于830nm至900nm之间的波长具有大于约30％的平均近红外透射率。49.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·惠特利，堵光磊，大卫·T·尤斯特，尼拉杰·夏尔马，吉勒·J·伯努瓦，埃利森·G·川上，安东尼·M·伦斯特伦，
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