光学滤光器和光学系统技术方案

一种光学滤光器，该光学滤光器在可见波长范围(例如，从约420nm到约550nm的波长)中具有大于约50％的平均光学透射率，并且在红外波长范围(例如，从约650nm到约800nm的波长)中具有大于约1.5的光密度。该光学滤光器能够在该可见波长范围与该红外波长范围之间具有锋利的带边缘。例如，在不大于约10nm宽的波长范围内能够发生至少约30％的透射百分比变化，并且/或者该带边缘的斜率能够大于约5％/nm。光学系统包括设置在发射显示器与光学传感器之间的光学滤光器。光学滤光器。光学滤光器。

Optical filters and optical systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学滤光器和光学系统

技术介绍

[0001]光学膜可包括交替的聚合物层，并且可用于在期望的波长范围内透射或反射光。
[0002]显示系统可包括显示面板后面的指纹传感器。

技术实现思路

[0003]本说明书涉及光学滤光器和包括光学滤光器的光学系统。光学滤光器在可见波长范围(例如，从约420nm到约550nm的波长)中可具有大于约50％的平均光学透射率，并且在红外波长范围(例如，从约650nm到约800nm的波长)中可具有大于约1.5的光密度。在一些情况下，以低总平均厚度(例如，不超过约60微米)实现高光密度(例如，大于约1.5、或大于约2)。光学滤光器可在可见范围与红外范围之间具有锋利的带边缘(例如，在不大于约10nm宽的波长范围内能够发生至少约30％的透射百分比变化并且/或者带边缘的斜率能够大于约5％/nm)。光学滤光器可为光学叠堆，其包括设置在第二光学滤光器上的第一光学滤光器。例如，第一光学滤光器可包括交替的聚合物层，而第二光学滤光器可包括染料和/或颜料以提供吸收峰值。替代地或另外，可将染料和/或颜料掺入到交替的聚合物层中的一个或多个中以提供吸收峰值。光学系统可包括设置在发射显示器与光学传感器之间的光学滤光器。例如，光学系统可为有机发光二极管(OLED)显示系统，光学传感器可为光学指纹检测器，并且光学滤光器可被配置成将可见光(例如，基本上透射至少在450nm到550nm的范围内的波长)传递到指纹检测器，同时阻挡近红外(例如，基本上阻挡至少在650nm到800nm的范围内的波长)环境光。已发现光学滤光器显著改善传感器的信噪比。这些和其他方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
[0004]图1是光学滤光器的示意性剖视图；
[0005]图2至图3是光学滤光器的透射光谱的曲线图；
[0006]图4是光学滤光器的光密度的曲线图；
[0007]图5是实施例1的光学滤光器的透射光谱的曲线图；
[0008]图6是光学系统的示意性剖视图；
[0009]图7是多层膜的层厚度的曲线图；并且
[0010]图8是实施例2的光学滤光器的透射光谱的曲线图。
具体实施方式
[0011]在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
[0012]根据本说明书的一些实施方案的光学滤光器在可见波长范围(例如，420nm或
450nm到550nm或到560nm)内可具有高透射率(例如，至少50％或至少70％)；在红外波长范围(例如，约650nm到约800nm)内具有高光密度(例如，大于约1.5、或大于约2)或低光学透射率(例如，小于约5％、或小于约1％、或小于约0.6％)；并且具有介于高透射率范围与低透射率范围之间的急剧转变(例如，在不大于约10nm的范围内至少30％的透射百分比变化和/或斜率大于约5％/nm)。在一些情况下，这些光学性质是通过薄光学滤光器(例如，不超过约60微米厚)来实现的。例如，光学滤光器可用于增加光学系统中的信噪比，所述光学系统包括发射显示器后面的光学传感器。
[0013]光学滤光器可包括多层光学膜，所述多层光学膜包括多个交替的聚合物层。如本领域中所已知，包括交替聚合物层的多层光学膜可用于通过适当选择层厚度来提供所需的反射和透射。多层光学膜和制造多层光学膜的方法描述于美国专利号5,882,774(Jonza等人)；6,179,948(Merrill等人)；6,783,349(Neavin等人)；6,967,778(Wheatley等人)；9,162,406(Nakamura等人)中。
[0014]图1是光学滤光器100的示意性剖视图，该光学滤光器包括交替的第一聚合物层10和第二聚合物层20。光学滤光器可包括比图1中示意性示出的更多的层。第一聚合物层和第二聚合物层总计数量为至少50个(例如，总计数量为50至600层，或总计数量为100至500层)。每个第一聚合物层和第二聚合物层可具有小于约500nm或小于约400nm的平均厚度(厚度层上的平均厚度)。光学滤光器100还可包括更厚(例如，大于约1微米)的层15和/或17，其可被包括作为交替的聚合物层的包或叠堆之间的保护边界层或作为外部保护表层。在一些实施方案中，光学滤光器100包括第一光学膜110和第二光学膜80。第二光学滤光器80可设置在第一光学滤光器110上(例如，直接或间接通过一个或多个附加层，诸如粘合层)。可任选地省略第二光学滤光器80。在其中第二光学滤光器80被包括并设置在第一光学滤光器110上的实施方案中，光学滤光器100可被称为光学叠堆。在一些这样的情况下，图1可被描述为示意性部分分解图，其中为了便于说明，第二光学滤光器80被示出为与第一光学滤光器110间隔开。
[0015]光学滤光器110可主要通过光学干涉反射和透射光，而光学滤光器80可包括一个或多个吸收带。例如，光学滤光器110可具有带有左(较低波长)和右(较高波长)带边缘的反射带，并且光学滤光器80可包括靠近左带边缘的吸收带，并且/或者包括靠近右带边缘的吸收带，以减轻斜入射的光的带边缘中的偏移。例如，光学滤光器80可包括分散在聚合物膜中或涂层中的染料和/或颜料。
[0016]在期望包括一个或多个吸收带的情况下，代替包括第二光学滤光器80或除包括第二光学滤光器之外，可使用第一光学滤光器110的层来提供吸收带(例如，第一光学滤光器110可提供第一吸收带，并且第二光学滤光器80可提供不同的第二吸收带)。例如，在一些实施方案中，多个交替的第一聚合物层10和第二聚合物层20中的至少一个层具有吸收峰值(例如，在吸收带的峰值吸收波长处)。作为另一示例，在一些实施方案中，层15和/或17中的至少一者具有吸收峰值。可使用任何合适的染料和/或颜料来提供吸收峰值。例如，可使用美国专利申请公开号2015/0378077(Haag等人)和2018/0172888(Johnson等人)中描述的染料。
[0017]图2至图3是根据一些实施方案的光学滤光器的透射光谱的曲线图。图2示出了根据一些实施方案的光学滤光器的入射角为0、45和60度的透射百分比。图3示出了根据一些
实施方案的另一光学滤光器的入射角为0、45和60度的透射率(透射率表示为分数)。透射率可针对例如可为从约400nm或约420nm或约450nm到至少约550nm的可见范围(例如，70或170)进行描述；例如针对例如可为从约650nm到至少约800nm的(近)红外范围(例如，71)进行描述；并且针对远红外范围(例如，73或173)进行描述。远红外范围可为至少约100nm宽，并且可设置成使得近红外波长范围介于可见波长范围与远红外波长范围之间。例如，远红外范围可为从约950nm到至少约1050nm。如本文所用，术语红外范围是指包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学滤光器，所述光学滤光器包括总计数量为至少50个的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度，使得对于基本上垂直入射的光并且对于从约420nm延伸到约550nm的可见波长范围和从约650nm延伸到约800nm的红外波长范围并且对于第一正交偏振态和第二正交偏振态中的每一个正交偏振态：对于所述可见波长范围中的至少一个可见波长，所述第一聚合物层具有比所述第二聚合物层更大的折射率；所述光学滤光器在所述可见波长范围中的平均光学透射率大于约50％；所述光学滤光器在所述红外波长范围中具有大于约1.5的光密度；并且所述光学滤光器的透射率在第一波长范围内变化至少约30％，所述第一波长范围不大于约10nm宽并且设置在所述可见波长范围与所述红外波长范围之间。2.根据权利要求1所述的光学滤光器，其中所述光学滤光器的所述光密度在从约650nm延伸到至少约850nm的波长范围中大于约1.5。3.根据权利要求1所述的光学滤光器，其中所述光学滤光器的所述光密度在从约650nm延伸到至少约850nm的波长范围中大于约2。4.根据权利要求1到3中任一项所述的光学滤光器，所述光学滤光器的平均厚度不超过约60微米。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学滤光器，其中所述第一波长范围不大于约8nm宽。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学滤光器，其中所述多个交替的第一聚合物和第二聚合物层中的至少一个层在约600nm至约900nm的波长范围中具有吸收峰值。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学滤光器，其中所述光学滤光器的所述透射率在不大于约100nm宽的第二波长范围内变化至少约30％，所述红外波长范围设置在所述第一波长范围与所述第二波长范围之间。8.根据权利要求7所述的光学滤光器，其中所述多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一个层在比所述第二波长范围更接近所述第一波长范围的波长处具有第一吸收峰值。9.根据权利要求7或8所述的光学滤光器，其中所述多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层中的至少一个层在比所述第一波长范围更接近所述第二波长范围的波长处具有第二吸收峰值。10.一种光学系统，所述光学系统包括：发射显示器，所述发射显示器被配置成在至少从约420nm延伸到约550nm的可见波长范围中发射可见图像；光学传感器，所述光学传感器被配置成通过所述发射显示器接收和感测在所述可见波长范围中的第一可见光和在至少从约650nm延伸到约800nm的红外波长范围中的第二红外光；和光学滤光器，所述光学滤光器设置在所述发射显示器与所述光学传感器之间，使得对于基本上垂直入射的光，所述光学滤光器在所述可见波长范围与所述红外波长范围之间具有第一带边缘，使得所述光学滤光器的光学透射率从所述光学滤光器在所述可见波长范围中的平均光学透射率的约70％降低到所述光学滤光器在所述可见波长范围中的所述平均
光学透射率的约20％，其中斜率大于约5％/nm。11.根据权利要求10所述的光学系统，所述光学系统还包括成像光学器件，所述成像光学器件包括用于将入射在所述发射显示器上的光成像到所述光学传感器上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朝晖，瑞安，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：