一种光学膜及其制作方法与流程

本发明属于光学膜技术领域，尤其涉及一种光学膜及其制作方法。

背景技术：

为了增加光学器件对光波或者某一特定波长光波的反射率，人们往往在光学器件的表面贴光学膜或者增镀一层光学膜，通过光学膜的作用来实现对光波或者某一特定波长光波的强反射，也就是实现对光波或者某一特定波长光波的滤波功能。例如，在手机屏幕上贴防蓝光膜，防蓝光膜可以将手机内LED光源发射的高能蓝光反射掉，即将高能蓝光滤掉，大大减少手机屏幕透射的蓝光，从而达到减少蓝光对眼睛伤害的目的。

现有的光学膜一般由高、低折射率交替的介质层组合而成，该光学膜可以起到对某一特定波长光波的强反射作用，但是现有的光学膜在反射特定波长光波时，往往会将该特定波长光波附近的其他波长的光波也反射掉一部分，即该光学膜对该特定波长光波的滤波带宽较宽，使得经过光学膜出射的光线色彩有偏差等问题，严重影响显示效果。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种光学膜及其制作方法，以应对现有技术中光学膜的滤波带宽较宽等技术问题。

本发明优选实施例提供一种光学膜，用于反射某一波段的光，其包括：基底、交替设置于所述基底上的介质层和颗粒层；所述颗粒层包括多个颗粒，所述颗粒间距的取值范围为至所述介质层的光学厚度的取值范围为至且所述颗粒层的折射率大于或小于所述介质层的折射率，其中，λ₁和λ₂分别为第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，所述第一波段光的中心波长λ₁与第二波段光的中心波长λ₂相等。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，接触所述基底的一层为所述颗粒层，远离所述基底的最外层为所述颗粒层或所述介质层。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，接触所述基底的一层为所述介质层，远离所述基底的最外层为所述颗粒层或所述介质层。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，所述颗粒的直径小于

在本发明优选实施例所述的光学膜中，所述第一波段光的中心波长λ₁和第二波段光的中心波长λ₂的取值范围为100纳米至2000微米。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，所述颗粒和所述介质层所采用的材料包括氧化镁、氧化钇、硫化锌、硒化锌、砷化镓、氟化镁、氟化钙、氧化铝、SiO_x、TiO_x和/或NbO_x。

在本发明优选实施例所述的光学膜中，所述基底包括金属基底、玻璃基底、石英基底、橡胶基底或塑料基底。

本发明优选实施例还提供一种光学膜的制作方法，其包括：

一基底，以及

在所述基底上交替制作的介质层和颗粒层；所述颗粒层包括多个颗粒，所述颗粒间距的取值范围为至所述介质层的光学厚度的取值范围为至且所述颗粒层的折射率大于或小于所述介质层的折射率，其中，λ₁和λ₂分别为第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长。

在本发明优选实施例所述的光学膜的制作方法中，所述交替制作介质层和颗粒层所采用的方法包括真空成膜工艺、溶胶-凝胶薄膜成膜工艺和/或自组织薄膜成膜工艺；其中，所述真空成膜工艺包括物理/化学气相沉积、蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、离子镀和外延生长；所述颗粒间距的精度误差不大于所述颗粒间距的5％；所述光学厚度的精度误差不大于所述光学厚度的5％。

与现有技术相比，本发明优选实施例提供一种光学膜及其制作方法。该光学膜通过在基底上交替设置介质层和颗粒层，其中，颗粒层包括多个颗粒，且所述颗粒间距的取值范围为至所述介质层的光学厚度的取值范围为至颗粒层的折射率大于或小于介质层的折射率，其中，λ₁和λ₂分别为第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长。该光学膜可以同时对第一波段和第二波段的光进行强反射，而不对其他波段光波产生影响，即同时对第一波段和第二波段的光进行窄带滤波；尤其是当第一波段光的中心波长与第二波段光的中心波长相等时，可以实现对一个特定波段的光的窄带滤波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例提供的第一种光学膜的结构示意图；

图2是本发明优选实施例提供的第二种光学膜的结构示意图；

图3是本发明优选实施例提供的第三种光学膜的结构示意图；

图4是本发明优选实施例提供的第四种光学膜的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

需要说明的是，在本说明书所涉及的附图中，相同的部件将采用相同的标号。

实施例一

请参见图1，图1为本发明优选实施例提供的第一种光学膜的结构示意图。本优选实施例中的光学膜可以用于反射某波段的光，而让其他波段的光透过，即将某波段的光过滤掉，例如可以贴在LED显示器表面起到减少蓝光透射的作用；也可以用于将光波中某特定波段的光波选择出来，并通过反射进行分离，从而获得某特定波段的光波。在此，将不对本优选实施例中的光学膜的具体用途做限制。

本优选实施例中的光学膜包括：基底10、颗粒层11和介质层12。图1虚线框所示的部分为颗粒层11，颗粒层11包括多个颗粒111，即颗粒层11由分布在基底10上的多个颗粒111组成。

具体地，颗粒层11与介质层12交替地设置在基底10上，如图1所示。在基底10至介质层12的方向上，与基底10接触的第一层为颗粒层11，在第一层颗粒层11上为第一层介质层12，且第一层介质层12填满颗粒111间的间隙。在第一层介质层12上为第二层颗粒层11，以此类推，直至形成如图1所示的结构。

颗粒间距L的取值范围可以为至介质层的光学厚度的取值范围可以为至且颗粒层11的折射率大于或小于介质层12的折射率，其中，λ₁和λ₂分别为第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长。图1中，d为介质层的物理厚度。

在一实施例中，颗粒间距的精度误差不大于颗粒间距的5％；光学厚度的精度误差不大于光学厚度的5％。

在实际应用过程中，颗粒间距L的值可以大于介质层的光学厚度，也可以小于介质层的光学厚度，亦可以等于介质层的光学厚度，在此不做具体限制。该光学膜可以同时对第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长的光进行强反射，同时，不对其他波段光波产生影响，从而可以实现窄带滤波的效果。在一优选实施例中，颗粒间距取值为介质层的光学厚度取值为

在一优选实施例中，第一波段光的中心波长λ₁与第二波段光的中心波长λ₂相等。也就是说，该光学膜用于对中心波长为λ₁的光进行窄带滤波。例如，当第一波段光的中心波长λ₁与第二波段光的中心波长λ₂均取440纳米时，该光学膜将仅对中心波长为440纳米的高能蓝光进行强反射，即对高能蓝光进行窄带滤波。当将该光学膜贴于手机屏幕上，当手机内LED光源发射的光入射到光学膜时，光学膜将LED光源中90％的高能蓝光反射，即过滤掉绝大部分高能蓝光，使得从光学膜出射的透射光中仅仅含有10％左右的少量蓝光，从而减小高能蓝光对眼睛的伤害。同时，由于该光学膜采用了颗粒层11与介质层12交替排布的结构，并且颗粒间距为110纳米使得该光学膜滤掉蓝光的带宽很窄，从而避免在滤掉蓝光的同时将其他颜色的光也滤掉，在保证显示效果的情况下，可以减少高能蓝光对眼睛的伤害。

当然，在其他优选实施例中，第一波段光的中心波长λ₁与第二波段光的中心波长λ₂也可以不相等。当第一波段光的中心波长λ₁与第二波段光的中心波长λ₂不相等时，该光学膜可以实现对两个中心波长的光进行窄带滤波，例如第一波段光的中心波长λ₁取440纳米，第二波段光的中心波长λ₂取700纳米，这样该光学膜就可以同时对高能蓝光和红光进行强反射，实现对蓝光和红光的窄带滤波。

在一优选实施例中，第一波段光的中心波长λ₁和第二波段光的中心波长λ₂的取值范围为100纳米至2000微米，在实际应用中，可以根据第一波段光的中心波长λ₁和第二波段光的中心波长λ₂的大小设计颗粒111的间距以及介质层12的厚度，从而实现对某一个中心波长或两个中心波长的光的强反射。同时，颗粒111的尺寸不能过大，一般颗粒111的直径小于且多个颗粒的大小也可以不完全相同。当颗粒层11仅由一层颗粒111组成时，颗粒111的直径即为颗粒层11的厚度。

另外，颗粒111和介质层12所采用的材料包括氧化镁、氧化钇、硫化锌、硒化锌、砷化镓、氟化镁、氟化钙、氧化铝、SiO_x、TiO_x、NbO_x中的一种或几种。需要说明的是，SiO_x为由硅(Si)和氧(O)两种元素形成的化合物，例如，在采用化学气相沉积工艺制作该化合物过程中，硅和氧可能按照非预设成分比例生成化合物。当制剂为SiO时，理想情况下，硅和氧的成分比例是1:1，但当硅含量较多时，硅和氧的成分比例可能会高于1:1。因此，可将由硅和氧生成的化合物简写成SiO_x，x表示氧与硅的成分比值，如x为1.2。TiO_x和NbO_x的情况与SiO_x类似，在此不再赘述。

当然，颗粒111和介质层12也可以采用其他上述未列出的材料，在此不做具体限制，只要满足颗粒层11的折射率大于或小于介质层12的折射率即可。例如，当颗粒层11采用氧化镁时，介质层12可以采用硫化锌，使得颗粒层11的折射率小于介质层12的折射率。当然，颗粒层11也可以采用硫化锌，而介质层12采用氧化镁，使得颗粒层11的折射率大于介质层12的折射率。

当然，不同层颗粒层11或者不同层介质层12也可以采用不同的材料，例如，图1中的颗粒层11中，有一部分颗粒层11采用氧化镁，另一部分颗粒层11采用氧化钇，同理，介质层12中，一部分介质层12采用硫化锌，另一部分介质层12采用硒化锌，从而使得颗粒层11的折射率均小于介质层12的折射率。颗粒层11和介质层12的具体材质可以根据实际需要选定，在此不做具体限制。

在本优选实施例中，基底10为透明的基底，例如为玻璃基底或石英基底等，从而可以使得经过光学膜后的光可以透过基底10，或者可以使得入射光通过基底10入射至颗粒层11和介质层12中。在使用该光学膜时，入射光可以从基底10至介质层12的方向入射，也可以从介质层12至基底10的方向入射。无论从哪个方向入射，均能达到相同的技术效果。

当然，在其他实施例中，基底10也可以为橡胶基底、塑料基底和金属基底等，可以根据光学膜的实际应用来选择不同的基底10。例如，当光学膜用于反射可见光波段的某一波长光波时，基底10可以为玻璃基底或石英基底；当光学膜用于反射微波波段的某一波长光波时，基底10可以为陶瓷基底、橡胶基底或塑料基底；当光学膜无需透射光波时，基底10可以为金属基底。

需要说明的是，图1中所示的光学膜的结构仅仅是其中的一种，即接触基底10的一层为颗粒层11，远离基底10的最外层为介质层12。本发明的光学膜的结构还可以为其他的结构，例如图2至图4中所示的结构。请参见图2至图4，图2、图3和图4分别为本发明优选实施例提供的第二种、第三种和第四种光学膜的结构示意图。

在图2所示的第二种光学膜的结构中，接触基底10的一层为颗粒层11，远离基底10的最外层也为颗粒层11。在图3所示的第三种光学膜的结构中，接触基底10的一层为介质层12，远离基底10的最外层也为介质层12。在图4所示的第四种光学膜的结构中，接触基底10的一层为介质层12，远离基底10的最外层为颗粒层11。

需要说明的是，图1至图4仅仅示意出颗粒111的大致位置关系，不能用于限定本发明中多个颗粒111的具体排布方式。可以理解的是，在实际制作该颗粒层11的过程中，不可能保证每层颗粒层11中多个颗粒111均采用同样的分布方式整齐排列，每层颗粒层11中的多个颗粒111可以不规则排布，只要满足颗粒111的间距基本相等即可。

本优选实施例中的光学膜，通过在基底上交替设置介质层和颗粒层，其中，颗粒层有多个颗粒组成，颗粒间距的取值范围为至介质层的光学厚度的取值范围为至颗粒层的折射率大于或小于介质层的折射率。该光学膜可以同时对一个中心波长或两个中心波长的光进行强反射，同时，不对其他波段光波产生影响，从而可以实现窄带滤波的效果。

实施例二

本优选实施例提供一种光学膜的制作方法，该方法制作的光学膜可以用于反射某波段的光，而让其他波段的光透过，即将某波段的光过滤掉，例如可以贴在LED显示器表面起到减少蓝光透射的作用；也可以用于将光波中某特定波段的光波选择出来，并通过反射进行分离，从而获得某特定波段的光波。在此，将不对该光学膜的具体用途做限制。

该光学膜的制作方法包括：

一基底，以及

在所述基底上交替制作的介质层和颗粒层，所述颗粒层包括多个颗粒，所述颗粒间距的取值范围为至所述介质层的光学厚度的取值范围为至且所述颗粒层的折射率大于或小于所述介质层的折射率，其中，λ₁和λ₂分别为第一波段光的中心波长和第二波段光的中心波长。

下面将详细地介绍该光学膜的制作方法。

首先选择一基底，该基底可以根据光学膜的实际使用情况来选择。当光学膜用于反射可见光波段的某波长光波时，基底可以为玻璃基底或石英基底，这样可以使得经过光学膜后的光可以透过基底，或者可以使得入射光通过基底入射至颗粒层和介质层中；当光学膜用于反射微波波段的某波长光波时，基底可以为陶瓷基底、橡胶基底或塑料基底；当光学膜无需透射光波时，基底可以为金属基底。在此，不对基底的种类进行具体限制。

其次，在基底上通过化学气相沉积法依次交替地沉积颗粒层和介质层，从而在基底上形成交替放置的介质层和颗粒层结构。当然，在其他实施例中，也可以采用尺寸制作精度可控的真空成膜工艺、溶胶-凝胶薄膜成膜工艺、自组织薄膜成膜工艺及上述工艺的几种工艺之间的自由组合工艺；其中，所述真空成膜工艺包括物理/化学气相沉积、蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、离子镀和外延生长等。

具体地，在本优选实施例中，通过精准控制沉积时间、沉积速度等制成参数，在基底上先沉积一层颗粒层，该颗粒层包括多个颗粒，多个颗粒分布在基底表面上，且颗粒间距控制在至颗粒的直径小于颗粒的大小可以不同。其中，λ₁为第一波段光的中心波长，λ₁的取值范围为100纳米至2000微米。

在制作完第一层颗粒层后，再制作第一层介质层。可以理解的是，由于颗粒之间存在间隙，因此第一层介质层的材料会填充在颗粒之间的空隙中。通过精准控制沉积时间、沉积速度等制成参数，形成第一层介质层。一般地，介质层的光学厚度的取值范围为至其中，λ₂为第二波段光的中心波长，λ₂的取值范围为100纳米至2000微米。

在本发明实施例中，颗粒间距的精度误差不大于颗粒间距的5％；光学厚度的精度误差不大于光学厚度的5％。

在制作完成第一层介质层后，在第一层介质层上继续沉积第二层颗粒层，以此类推，直至最后一层介质层或颗粒层制作完成，此时，将制作出由基底和交替地设置在基底上的介质层和颗粒层组成的光学膜。

在制作光学膜的过程中，颗粒的材料和介质层的材料均可以采用氧化镁、氧化钇、硫化锌、硒化锌、砷化镓、氟化镁、氟化钙、SiO_x、TiO_x、NbO_x、氧化铝等多种材质中的一种或几种，也可以采用未列出的其他材质，只要满足颗粒层的折射率大于或小于介质层的折射率即可，具体材质在此不做限制。例如，当颗粒层采用氧化镁时，介质层可以采用硫化锌，使得颗粒层的折射率小于介质层的折射率。当然，颗粒层也可以采用硫化锌，而介质层采用氧化镁，使得颗粒层的折射率大于介质层的折射率。另外，不同层颗粒层或者不同层介质层也可以采用不同的材料，例如，颗粒层中，有一部分颗粒层采用氧化镁，另一部分颗粒层采用氧化钇，同理，介质层中，一部分介质层采用硫化锌，另一部分介质层采用硒化锌，从而使得颗粒层的折射率均小于介质层的折射率。颗粒层和介质层的具体材质可以根据实际需要选定，在此不做具体限制。

另外，需要说明的是，上述的制作方法仅仅是光学膜制作方法中的一种，在其他实施例中，光学膜也可以采用其他的步骤进行制作。例如，取一基底，通过控制沉积时间、沉积速度等制成参数，在基底上先沉积一层介质层，在第一层介质层上沉积第一层颗粒层，再在第一层颗粒层上沉积第二层介质层，其中第二层介质层填充第一层颗粒层中颗粒间隙。依此类推，直至最后一层颗粒层或介质层制作完成，此时，将制作出由基底和交替地设置在基底上的介质层和颗粒层组成的光学膜。

本优选实施例中的制作方法，通过在基底上交替地制作介质层和颗粒层，从而形成一光学膜。该方法制作过程简单，可以制作出本发明提供的光学膜，其中，该光学膜可以对某特定波段的光波进行强反射，同时，不对其他波段光波产生影响，可以实现窄带滤波。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。