超薄薄膜光学干涉滤光片制造技术

薄膜干涉滤光片具有薄膜干涉多层堆叠，其由成组布置以形成多个重复单元块的各个薄膜层构成。薄膜干涉滤光片具有足够的柔性，以可弯曲到250mm或甚至更小的曲率半径，而不永久损坏薄膜干涉滤光片。薄膜干涉滤光片可以具有由以重复单元块布置的各个薄膜层构成的第二薄膜干涉多层堆叠，其可具有不同光透射光谱。在第一薄膜干涉多层堆叠与第二薄膜干涉多层堆叠之间的至少一个中间层可以阻挡红外、可见或紫外光的波长范围。具有与形成重复单元块的相邻薄膜层不同的光学厚度的缺陷层，从而产生法布里·珀罗共振腔。

Ultra thin film optical interference filter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超薄薄膜光学干涉滤光片
本申请涉及光学干涉滤光片，特别是多层薄膜滤光片。
技术介绍
由于要获得高的光密度(O.D.)同时保持高动态的光谱选择性需要复杂的层结构，因此光学干涉滤光片固有地复杂且生产昂贵。微调过滤光的光谱形状的能力是干涉滤光片的优点之一。通常地，这种干涉滤光片是通过将透明薄膜光学层真空沉积在塑料或玻璃基板上制成的。其上沉积有薄膜层的基板的厚度通常在0.5至10mm的范围内。逐层涂覆和随后的滤光片切割会引起薄膜堆叠中的张力，这通常会导致薄膜滤光片弯曲和破裂，特别是在基板太薄的情况下。对于具有大量层的滤光片来说，此问题尤为重要，以实现高光学性能。为了获得高的光密度，需要大量的层。宽光谱范围的阻挡将需要大量的层。高透射率和低透射率之间的尖锐过渡边缘通常需要复杂的层结构，其中包含大量具有各种折射率的层。类似地，抑制侧反射带以产生平坦的透射曲线通常需要复杂的层结构和具有各种折射率的大量层。以前，薄塑料基滤光片膜主要通过以下三种方法制成：1.共挤出：在这种方法中，两种或更多种材料通常流过进料块并形成多层材料堆叠。然后，迫使该多层材料流通过一系列的层倍增器，其中原始层状堆叠以各种方式沿一方向分裂并且沿垂直方向重新组合，以使层数加倍，同时改变堆叠的宽度或高度。然后，迫使最终的多层流通过模具，以将多层堆叠铺展成多层膜。这种方法有一定的局限性。A)多层膜限于周期性重复的层单元块。换句话说，离开进料块的相同多层堆叠被周期性地加倍。至多地，倍增器可以具有变化的分裂和重组比，以使厚度比在倍增器之间变化。定制各个层是不可行的。B)这种方法仅适用于可以在共挤设备中处理的全塑料滤光片。例如，不能引入玻璃层。2.在柔性基板上涂覆：幅材涂覆工艺广泛用于窗膜行业，在该行业中，将塑料膜卷送入真空室以沉积薄膜层。通常有一系列的多个沉积源，使得每个沉积源一次沉积一层。该方法通常用于仅几层抗反射、防刮擦或散热层以及多达20个涂层的简单层结构。考虑到用于薄膜层的涂覆原料的残酷性(brutality)，当柔性基板弯曲时，较大数量的层将导致薄膜堆叠破裂。因此，采用这种方法无法在柔性基板上构建复杂的薄膜滤光片。类似的方法包括将柔性基板片安装在封闭真空室内的鼓或固定装置上。这种方法产生的产品数量要少得多，但允许具有更多层数的稍微更加复杂的滤光片。尽管层的脆性和有限的弯曲能力，但这些产品的应用范围有限。用于在柔性基板上生长多层滤光片的这两种方法还用于通过在多层滤光片层在柔性基板上生长之后故意破裂多层滤光片层来产生多层滤光片的小尺寸颗粒。柔性基板使从此类滤光片中产生颗粒变得更加容易。3.纳米层压：在这种方法中，具有各种折射率的纳米级材料层以卷对卷的方式直接层压在柔性基板上。该方法和所得产品的主要缺点是在亚微米尺度上缺乏各个亚层的均匀性和可控性。因此，所得的滤光片产品不能很好地用作高选择性滤光片。美国专利公开US2014/0242329A1描述了一种使用结构化预成型块的热拉伸生产薄膜光学滤光片的方法。该方法允许生产全塑料柔性超薄膜和片形式的薄膜光学干涉滤光片。该方法通过提供明显更高的可扩展性并提供可以弯曲并符合曲面的超薄滤光片同时展示高性能从而解决了传统真空涂覆薄膜滤光片的两个主要缺点。关于薄膜滤光片的热拉伸的方法，将US2014/0242329A1的公开内容通过引用整体并入本文。
技术实现思路
本公开内容引入了一种薄膜干涉滤光片，具有第一薄膜干涉多层堆叠，其由成组布置以形成多个第一重复单元块的各个薄膜层构成，其中薄膜干涉滤光片具有足够的柔性，以可弯曲到250mm或甚至更小的曲率半径，而不永久损坏、变形或破裂整个薄膜干涉滤光片或至少一个多层堆叠中的薄膜层。由成组布置以形成多个第二重复单元块的各个薄膜层构成的第二薄膜干涉多层堆叠可以具有与第一薄膜干涉多层堆叠不同的光透射光谱。在第一薄膜干涉多层堆叠与第二薄膜干涉多层堆叠之间的至少一个中间层的厚度比第一薄膜干涉多层堆叠中的每个单独薄膜层的厚度厚10-1000倍。中间层可以是吸收层，以阻挡红外、可见或紫外光的波长范围，以有效地吸收选择性波长。可以设置护套层，在它们之间布置一个或多个薄膜干涉多层堆叠，以对一个或多个薄膜干涉多层堆叠进行物理保护。另外，在第一护套层或第二护套层中的至少一个的外侧表面上的1至15层抗反射薄膜层改善了滤光片的光学特性。抗反射薄膜层可以是聚合物基或玻璃基的，并且可以通过在热拉伸工艺中与第一护套层和第一薄膜干涉多层堆叠共同拉伸来产生。可替代地，可以通过在热拉伸工艺之后涂覆第一护套层来产生至少一些抗反射薄膜层。为了有效保护，第一护套层和第二护套层的厚度比第一薄膜干涉多层堆叠中的每个单独薄膜层厚10-1000倍。第一护套层或第二护套层中的至少一个也可以具有双重功能，因为它也是阻挡红外、可见或紫外光的波长范围的吸收层。第一多层堆叠中的每个单独薄膜层的厚度在5nm至5000nm的范围内，薄膜干涉滤光片的总厚度可以在0.01mm至1mm的范围内。薄膜干涉滤光片的透射光谱在第一波长的入射光的至多20％的低透射率与第二波长的入射光的至少80％的高透射率之间变化。在低透射率和高透射率之间的至少一个过渡边缘的宽度至多为第一和第二波长之间的薄膜干涉滤光片透射入射光的50％的第三波长的5％。根据以下对附图的描述，本申请的其他细节和益处将变得显而易见。仅出于说明的目的而提供附图，并且无意于限制本专利技术的范围。附图说明图1示出了具有两个护套层的多层薄膜光学干涉滤光片的横截面；图2示出了图1的局部细节；图3示出了由重复单元块构成的薄膜多层堆叠的局部细节；图4示出了具有两个护套层和设置在两个多层堆叠之间的中间层的多层薄膜光学干涉滤光片的横截面；图5示出了具有两个护套层和在其中一个护套层上的抗反射层的多层薄膜光学干涉滤光片的横截面；图6示出了具有从低透射率到高透射率的过渡边缘的透射光谱；图7示出了具有形成两个阻挡带的四个过渡边缘的透射光谱；图8示出了五层中五种不同材料的单元块；图9示出了单元块厚度的各种曲线图，其中单元块的结构相似，但单元块厚度因缩放因数而彼此不同；图10示出了滤光片的模型化透射光谱，该滤光片包括用于不同波长的两组四分之一波层堆叠，在它们之间没有中间层(或具有透明中间层)；图11示出了构成带通滤光片的滤光片的模型化透射光谱；图12示出了具有内置缺陷层的滤光片的模型化透射光谱；以及图13示出了具有多个内置缺陷层的滤光片的模型化透射光谱。具体实施方式在下面的整个描述中，除非另有说明，否则单词“或”用作包含性术语，指的是一个或另一个或两个选项。因此，可以在单个多层薄膜光学干涉滤光片中组合所描述的各个特征，比如吸收层、缺陷、单元块、改变折射率的护套层、改变层厚度等。某些层可以通过熔炉共同拉伸，其他层可以通过在同一滤光片内涂覆来施加。本公开介绍了具有与其柔性和光学性能有关的物理特征和规格的各种滤光片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜干涉滤光片，包括：/n第一薄膜干涉多层堆叠，其由成组布置以形成多个第一重复单元块的各个薄膜层构成，/n其中，所述薄膜干涉滤光片具有足够的柔性，以可弯曲到250mm或甚至更小的曲率半径，而不永久损坏、变形或破裂整个薄膜干涉滤光片或至少一个多层堆叠中的薄膜层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170807 US 62/541,9371.一种薄膜干涉滤光片，包括：
第一薄膜干涉多层堆叠，其由成组布置以形成多个第一重复单元块的各个薄膜层构成，
其中，所述薄膜干涉滤光片具有足够的柔性，以可弯曲到250mm或甚至更小的曲率半径，而不永久损坏、变形或破裂整个薄膜干涉滤光片或至少一个多层堆叠中的薄膜层。


2.根据权利要求1所述的薄膜干涉滤光片，包括：
第二薄膜干涉多层堆叠，其由成组布置以形成多个第二重复单元块的各个薄膜层构成，其中，所述第二薄膜干涉多层堆叠具有与第一薄膜干涉多层堆叠不同的光透射光谱。


3.根据权利要求2所述的薄膜干涉滤光片，包括：
在所述第一薄膜干涉多层堆叠与第二薄膜干涉多层堆叠之间的至少一个中间层，
其中，所述至少一个中间层的厚度比第一薄膜干涉多层堆叠中的每个单独薄膜层的厚度厚10-1000倍。


4.根据权利要求3所述的薄膜干涉滤光片，其中，所述至少一个中间层中的至少一个是吸收性中间层，其阻挡红外、可见或紫外光的波长范围。


5.根据权利要求1所述的薄膜干涉滤光片，包括：
第一护套层和第二护套层，在它们之间布置有所述第一薄膜干涉多层堆叠。


6.根据权利要求6所述的薄膜干涉滤光片，还包括：
在所述第一或第二护套层中的至少一个的外侧表面上的1至15层抗反射薄膜层。


7.根据权利要求6所述的薄膜干涉滤光片，其中，所述1至15层抗反射薄膜层是聚合物基或玻璃基的。


8.根据权利要求6所述的薄膜干涉滤光片，其中，通过在热拉伸工艺中与所述第一护套层和第一薄膜干涉多层堆叠共同拉伸来产生所述1至15层抗反射薄膜层。


9.根据权利要求6所述的薄膜干涉滤光片，其中，通过在热拉伸工艺之后涂覆所述第一护套层来产生所述1至15层抗反射薄膜层。


10.根据权利要求5所述的薄膜干涉滤光片，其中，所述第一护套层和第二护套层中的每个的厚度比所述第一薄膜干涉多层堆叠中的每个单独薄膜层厚10-1000倍。


11.根据权利要求5所述的薄膜干涉滤光片，其中，所述第一护套层或第二护套层中的至少一个是吸收层，其阻挡红外、可见或紫外光的波长范围。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：E巴纳埃，
申请(专利权)人：埃弗里克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US