一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜制造技术

本发明专利技术公开了一种二维周期对称性光谱过滤光学膜，涉及滤光技术领域，包括衬底、位于衬底之上的周期性排布二维光栅点阵、位于光栅点阵之上的覆盖层和位于覆盖层上的保护层，光栅点阵沿二维方向的周期大小相等、沿二维方向的占空比相等，光栅点阵沿二维方向均满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90

【技术实现步骤摘要】
一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜


[0001]本专利技术涉及滤光
，尤其涉及一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜。

技术介绍

[0002]在白光LED照明中，用波长400
‑
505nm左右的蓝光光源通过泵浦黄色荧光粉而产生白光。长期的蓝紫光照射对人眼十分有害，尤其是波长在450nm以下的蓝紫光对人眼视觉功能几乎没有贡献，却是人眼病变的祸首。蓝紫光波长短、频率大、能量高，能够穿透人眼晶状体直达视网膜，对其造成损害。人眼长期处于过度曝光下，会引起眼干、眼痛、视力下降、黄斑病变和白内障等。
[0003]为了避免蓝紫光对眼睛的伤害，现在主要采用滤光膜技术进行有害无益波长的波过滤。现有的蓝光过滤膜主要采用两种方案，但却有各自的缺陷。第一种方案利用黄色荧光粉吸收蓝光，这种方式过滤光谱过宽，会造成色差，影响视觉效果。第二种方案利用真空镀膜技术制作多层反射膜反射蓝光，阻止蓝光透射，但同时，也会反射环境光中的蓝紫光进到眼睛，反而损伤眼睛。另外一种利用一维亚波长光栅的方案，通过控制光栅的周期、形貌和占空比，使得入射的蓝紫色横电场偏振光
‑
TE光(电场垂直于光栅线条)产生波导共振沿着波导横向传播，从而在透射方向上形成透射谷而达到过滤有害蓝紫光的目的。但一维光栅结构只能有效过滤TE光，而对横磁场偏振光
‑
TM光的过滤作用很弱，因而无法高效过滤非偏振光源。一维光栅的这种各向异性偏振依赖特性，往往需要其光栅线条方向和偏振片的透光方向垂直才能达到最好的过滤效果，因此也限制了其在液晶或者OLED显示中的应用。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于提供一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，以有效过滤或阻止蓝紫光的透射对人眼的损害。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术上的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种能有效过滤或阻止蓝紫光的透射、达到偏振无关的光栅光谱过滤光学膜。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，包括衬底、位于所述衬底之上的周期性排布二维光栅点阵、位于所述光栅点阵之上的覆盖层和位于所述覆盖层上的保护层，其特征在于，所述光栅点阵沿二维方向的周期大小相等，所述光栅点阵沿二维方向的占空比相等，所述光栅点阵沿二维方向均满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层所构成的波导层内的衍射角度小于90
°
。
[0007]进一步地，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层构成的波导层内的衍射角度小于90
°
的光栅级数为(
±
1，0)和(0，
±
1)。
[0008]进一步地，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层构成的波导层
内的衍射角度小于90
°
的光栅级数为(
±
1，
±
1)。
[0009]进一步地，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层构成的波导层内的衍射角度小于90
°
的光栅级数为(
±
1，0)、(0，
±
1)和(
±
1，
±
1)。
[0010]进一步地，所述光栅点阵的周期性结构单元为正方形、三角形和正六边形。
[0011]进一步地，所述光栅点阵的单元结构为单一或者多种折射率的材料，其形貌为正立方、正圆或者正六边形的柱形、孔或者锥形。
[0012]进一步地，所述覆盖层涂敷于所述光栅点阵的上表面和侧壁，部分或者完全填充在所述光栅点阵单元之间的间隙。
[0013]进一步地，所述覆盖层、所述光栅点阵、所述保护层的材料中，至少有两种的材料折射率不相等。
[0014]进一步地，所述光栅点阵的周期小于或等于505nm，所述光栅点阵的厚度或高度为20
‑
800nm，所述光栅点阵的宽度为所述光栅点阵周期的0.1
‑
0.9倍。
[0015]进一步地，所述波导层的共振波长小于505nm。
[0016]本专利技术至少具有如下有益技术效果：
[0017]1、本专利技术提供的二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，二维结构可以对入射光源的两个正交偏振态都可以高效过滤，除了比一维光栅结构具有更高的效率之外，其各向同性特点不改变入射光的偏振态，可适用于液晶或者OLED显示器件，并且可以任意裁切，节省原材料。
[0018]2、本专利技术提供的二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，通过简单的参数设计可以实现非常好的蓝紫光过滤效果，比多层镀膜技术成本更低，适用于电视、电脑、手机等显示屏和LED照明灯具中的蓝紫有害光的过滤，并且可以防止环境中的有害蓝光透射和反射，从而实现更好的护眼效果。
[0019]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的一个较佳实施例的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术的一个较佳实施例的尺寸示意图；
[0022]图3是本专利技术的一个较佳实施例的一个周期单元的截面图；
[0023]图4A、4B、4C是本专利技术的实施例1的透射率模拟结果图，电场方向分别沿X轴、Y轴和与X轴夹角45
°
；
[0024]图5A、5B、5C是本专利技术的实施例2的透射率模拟结果图，电场方向分别沿X轴、Y轴和与X轴夹角45
°
；
[0025]图6是本专利技术的实施例3的光栅点阵单元示意图；
[0026]图7A、7B、7C是本专利技术的实施例3的透射率模拟结果图，电场方向分别沿X轴、Y轴和与X轴夹角45
°
。
[0027]其中，1
‑
衬底，2
‑
覆盖层，3
‑
光栅点阵，4
‑
保护层。
具体实施方式
[0028]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0029]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，包括衬底、位于所述衬底之上的周期性排布二维光栅点阵、位于所述光栅点阵之上的覆盖层和位于所述覆盖层上的保护层，其特征在于，所述光栅点阵沿二维方向的周期大小相等，所述光栅点阵沿二维方向的占空比相等，所述光栅点阵沿二维方向均满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层所构成的波导层内的衍射角度小于90
°
。2.如权利要求1所述的二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，其特征在于，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层构成的波导层内的衍射角度小于90
°
的光栅级数为(
±
1，0)和(0，
±
1)。3.如权利要求1所述的二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，其特征在于，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫光在空气中的衍射角度大于90
°
并且在所述衬底、所述光栅点阵、所述覆盖层和所述保护层构成的波导层内的衍射角度小于90
°
的光栅级数为(
±
1，
±
1)。4.如权利要求1所述的二维周期对称性光栅光谱过滤光学膜，其特征在于，所述光栅点阵周期满足垂直入射下入射505nm以下蓝紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志成，郑君，
申请(专利权)人：上海交通大学烟台信息技术研究院，
类型：发明
国别省市：