用于近红外窄带滤光片的AR膜层及滤光片的制作方法

本发明属于光学传感
技术领域：
，尤其涉及一种用于近红外窄带滤光片的ar膜层。
背景技术：
随着科技的发展，在智能手机、车载激光雷达、安防门禁、智能家居、虚拟现实/增强现实/混合现实、3d体感游戏、3d摄像与显示等终端中逐步嵌入了人脸设备、手势识别等功能。在人脸识别、手势识别时需要用到近红外窄带滤光片，其能起到增透通带中近红外光线，截止环境中可见光的作用。通常近红外窄带滤光片包括两个膜系，分别为ir带通膜系和长波通ar膜系。然而现有技术中滤光片ar膜层对近红外光线的增透效果以及截止可见光的效果较差，同时存在膜系膜层厚度较厚并且膜层附着力较差的问题，从而导致将滤光片组装到人脸识别、手势识别等装置后，成像效果较差、识别精度不高。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于近红外窄带滤光片的ar膜层及滤光片，解决现有滤光片的ar膜层结构近红外光增透效果差、膜层附着力差的问题。为实现上述目的，本发明提供一种用于近红外窄带滤光片的ar膜层，所述ar膜层镀制所述滤光片的玻璃基板上，所述ar膜层包括第一折射率材料层和第二折射率材料层或者包括第一折射率材料层、第二折射率材料层和第三折射率材料层；所述第三折射率材料层的折射率大于所述第一折射率材料层折射率，所述第二折射率材料层的折射率大于所述第三折射率材料层的折射率。根据本发明的一个方面，沿远离所述玻璃基板的方向，所述ar膜层的最外层为第一折射率材料层。根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述ar膜层的结构依次为(lh)*q、l，其中，l表示第一折射率材料层、h表示第二折射率材料层，(lh)*q表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置q次，q为大于等于1的整数。根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述ar膜层的结构依次为m、(lh)*k、l，其中m表示第三折射率材料层、l表示第一折射率材料层、h表示第二折射率材料层，(lh)*k表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置k次，k为大于等于1的整数。根据本发明的一个方面，沿着远离所述玻璃基板的方向，所述ar膜层的结构依次为(lh)*n、l、m、(lh)*p、l，其中，l表示第一折射率材料层、h表示第二折射率材料层，(lh)*n表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置n次，n为大于等于0的整数,(lh)*p表示第一折射率材料层和第二折射率材料层交替设置p次，p为大于等于1的整数。根据本发明的一个方面，所述第二折射率材料层物理厚度与所述第一折射率材料层物理厚度满足关系式：0.05≤dl/dh≤20，所述第三折射率材料层物理厚度与所述第二折射率材料层物理厚度满足关系式：0.02≤dm/dh≤50。根据本发明的一个方面，所述第二折射率材料层为氢化硅层，在800-1200nm波长范围内的折射率大于3，消光系数小于0.002；所述第二折射率材料层在850nm处折射率大于3.6，在940nm处折射率大于3.55。根据本发明的一个方面，所述氢化硅层为溅射反应镀制材料层，溅射温度范围为80-300摄氏度、氢气流量为10-50sccm、溅射速率为0.1nm/s-1nm/s。根据本发明的一个方面，在800-1200nm波长范围内，所述第三折射率材料层的折射率小于4，所述第一折射率材料层的折射率小于3。根据本发明的一个方面，所述ar膜层在350-1200nm波长范围内具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，沿着从350nm至1200nm的方向，所述截止波段、所述过渡波段和所述通带波段顺序排布；所述通带波段的透过率大于90％；所述过渡波段的透过率为0.1％-90％；所述截止波段的透过率小于0.1％.。本发明提供一种滤光片，包括玻璃基板和镀制在所述玻璃基板上的ar膜层。根据本发明的一个方案，本发明的ar膜层按照上述方式进行设置，在有效保证近红外光高透过率的同时，由于ar膜层中设置了第三折射率材料层m，相比于现有技术中滤光片的ar膜层，有效降低了总膜层厚度，同时能够改善膜层的附着力。附图说明图1是示意性表示根据发明一种实施方式的ar膜层的结构示图；图2是示意性表示根据发明第二种实施方式的ar膜层的结构示图。图3是示意性表示根据发明第三种实施方式的ar膜层的结构示图。图4是示意性表示实施例1中ar膜层的光线波长透过率曲线图；图5是示意性表示实施例2中ar膜层的光线波长透过率曲线图；图6是示意性表示实施例3中ar膜层的光线波长透过率曲线图；图7是示意性表示实施例4中ar膜层的光线波长透过率曲线图。具体实施方式为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。图1是示意性表示根据发明一种实施方式的ar膜层的结构示图。如图1所示，本发明的ar膜层1用于镀制近红外窄带滤光片，ar膜层1镀制在玻璃基板2上，玻璃基板1可以采用d263t或者af32。在本实施方式中，ar膜层1为减反膜层，即增透膜层，可以对特定范围内的波长起到增透作用。ar膜层1镀制在玻璃基板2的下表面上，在玻璃基板2的上表面镀有ir膜层。如图1所示，在本实施方式中，本发明的用于近红外窄带滤光片的ar膜层1包括第一折射率材料层l和第二折射率材料层h，具体来说，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1依次包括第一折射率材料层l、第二折射率材料层h和第一折射率材料层l。即在本实施方式中，ar膜层1结构可以表示为(lh)、l，即沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1共包括两层结构，依次为由第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替镀制而成的第一结构层和最外层的第一折射率材料层l。此外，本发明ar膜层1中的第一结构层中第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替也可以为多次，即ar膜层1结构可以表示为(lh)*q、l，(lh)*q表示第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替设置q次，q可取大于等于1的整数。图2是示意性表示根据发明第二种实施方式的ar膜层的结构示图。如图2所示，在本实施方式中，沿这远离玻璃基板2的方向，本发明的ar膜层1包括第三折射率材料层m、第一折射率材料层l、第二折射率材料层h和最外层第一折射率材料层l，即在本实施方式中，ar膜层1共包括三层结构，依次最内层的第三折射率材料层m、由第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替镀制而成的中间结构层和最外层第一折射率材料层l，此外，本发明ar层1的中间材料层中的第一折射率材料层l和第二折射率材料层h也可以多次交替设置，即根据本发明ar膜层1的第二种实施方式，ar膜层1的结构可以为m、(lh)*k、l，即沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1依次包括第三折射率材料层m、中间材料层和第一折射率材料层l，中间材料层为第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替设置k次构成，k为大于等于1的整数。图3是示意性表示根据发明第三种实施方式的ar膜层的结构示图。如图3所示，在本实施方式中，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1依次包括第一折射率材料层l、第二折射率材料层h、第一折射率材料层l、第三折射率材料层m，第一折射率材料层l、第二折射率材料层h和第一折射率材料层l，在本实施方式中，ar膜层1的共包括五层膜结构，依次外由第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替镀制而成的第一结构、由第一折射率材料层l构成的第二结构、由第三折射率材料层构成的第三结构、由第一折射率材料层l和第二折射率材料层h交替镀制而成的第四结构和最外层的第一折射率材料层l。此外，第一结构的第一折射率材料层l和第二折射率材料层h可以交替设置多次，第四结构的第一折射率材料层l和第二折射率材料层h可以交替设置多次，即根据本发明的第三种实施方式，ar膜层1的结构可以为(lh)*n、l、m、(lh)*p、l，n可以为大于等于0的整数。p为大于等于1的整数。本发明的ar膜层1可以选自上述实施方式中的任一种，应该注意的是，为保证膜层结构性能的优越性，无论采用何种实施方式，ar膜层1的最外层均设置为第一折射率材料层l。本发明的ar膜层1，膜层结构中所涉及的第二折射率材料层h可以为氢化硅层，氢化硅层在镀制时采用溅射反应的方式镀制，镀制时控制温度在80℃-300℃范围内，控制氢气流量为10-50sccm，控制溅射速度为0.1nm/s-1nm/s，从而使得本发明第二折射率材料层h在800-1200nm范围内的折射率大于3，消光系数小于0.002，在850nm处折射率大于3.6，在960nm处的折射率大于3.55，进而有利于调节本发明滤光片通带中心波长的偏移量。当然，本发明中涉及的第二折射率材料层h也可以使用其他材料来实现，只要能够保证第二折射率材料层h的折射率大于第一折射率材料层l和第三折射率材料层m的折射率即可。ar膜层1中所涉及的第三折射率材料层m所用的材料可以选自sb2s3、nb2o5、ta2o5、tio2、al2o3、zro2、pr6o11、la2o3、si2n、sin、si2n3、si3n4中的一种或多种，ar膜层1中所涉及的第一折射率材料层l所用的材料可以选自sio2、nb2o5、ta2o5、tio2、al2o3、zro2、pr6o11、la2o3、si2n、sin、si2n3、si3n4中的一种或多种。在800-1200nm波长范围内，第三折射率材料层m的折射率小于4，第一折射率材料层l的折射率小于3。需要保证第三折射率材料层m的折射率大于第一折射率材料层l的折射率，即当第一折射率材料层l选用上述材料中的一种后，第三折射率材料层m的材料选用，应满足第三折射率材料层m选用的材料的折射率大于第一折射率材料层l选用的材料的折射率。第三折射率材料层m和第一折射率材料层l在镀制时可以采用溅射反应设备进行镀制，也可以利用真空蒸发设备镀制。以下通过具体的实施例对本发明的ar膜层进行详细说明。实施例1：在本实施方式中，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1的结构为(lh)*q、l，q＝12。第二折射率材料层h的物理厚度与第一折射率材料层l的物理厚度之间满足关系式：0.05≤dl/dh≤20，第三折射率材料层m物理厚度与第二折射率材料层h物理厚度满足关系式：0.02≤dm/dh≤50。也就是说，在本实施方式中，ar膜层1共包括25层材料层。在本实施方式中，选用氢化硅作为第二折射率材料h，选用二氧化硅作为第一折射率材料l。利用公式oti＝ot(1+acos(2×pi×f×i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：其中，oti表示第i层膜层的光学厚度，ot0表示四分之一设计波长大小的光学厚度，pi表示圆周率，f表示调制因子，大小介于0到1之间。表1示出了ar膜层1的各材料层的参数：表1如图4所示，参照实施例1中各条件参数设置本发明的ar膜层1，在350-1200nm波长范围，ar膜层1具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，ar膜层1依次具有截止波段、过渡波段、通带波段。如图4所示，通带波段的光线透过率大于90％，过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。此外，如图4所示，按照实施例1的各参数设置本发明的ar，在入射角度从0°改变至30°时，近红外光透过率曲线在透过率10％-90％的陡度小于30nm，即光线透过率10％到光线透过率90％的波段宽度小于30nm。实施例2：在本实施方式中，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1的结构为(lh)*q、l，q＝12。第二折射率材料层h的物理厚度与第一折射率材料层l的物理厚度之间满足关系式：0.05≤dl/dh≤20，第三折射率材料层m物理厚度与第二折射率材料层h物理厚度满足关系式：0.02≤dm/dh≤50。也就是说，在本实施方式中，ar膜层1共包括25层材料层。在本实施方式中，在ar膜层1中，选用nb2o5作为第二折射率材料层h，选用二氧化硅作为第一折射率材料层l。利用公式oti＝ot(1+acos(2×pi×f×i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：其中，oti表示第i层膜层的光学厚度，ot0ti表示四分之一设计波长大小的光学厚度，pi表示圆周率，f表示调制因子，大小介于0到1之间。表2表示ar膜层1的各材料层的参数：12345材料sio2nb2o5sio2nb2o5sio2厚度(nm)177.3629.0186.2434.26137.61678910材料nb2o5sio2nb2o5sio2nb2o5厚度(nm)42.57105.5732.63124.5739.381112131415材料sio2nb2o5sio2nb2o5sio2厚度(nm)127.5636.38121.1236.38123.161617181920材料nb2o5sio2nb2o5sio2nb2o5厚度(nm)31.7132.7444.2128.0327.692122232425材料sio2nb2o5sio2nb2o5sio2厚度(nm)110.1244.01131.9636.7676.98表2如图5所示，参照实施例2中各条件参数设置本发明的ar膜层1，在350-1200nm波长范围，ar膜层1具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，ar膜层1依次具有截止波段、过渡波段、通带波段。如图5所示，通带波段的光线透过率大于90％，过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。此外，如图5所示，按照实施例2的各参数设置本发明的ar，在入射角度从0°改变至30°时，近红外光透过率曲线在透过率10％-90％的陡度小于30nm。实施例3：在本实施方式中，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1的结构为m、(lh)*k、l，k＝11。第二折射率材料层h的物理厚度与第一折射率材料层l的物理厚度之间满足关系式：0.05≤dl/dh≤20，第三折射率材料层m的物理厚度与第二折射率材料层h的物理厚度之间满足关系式：0.02≤dm/dh≤50。也就是说，在本实施方式中，ar膜层3共包括24层材料层。在本实施方式中，ar膜层1中选用氢化硅作为第二折射率材料层h，选用五氧化二铌作为第三折射率材料层m、选用二氧化硅作为第一折射率材料层l。利用公式oti＝ot(1+acos(2×pi×f×i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：其中，oti表示第i层膜层的光学厚度，ot0ti表示四分之一设计波长大小的光学厚度，pi表示圆周率，f表示调制因子，大小介于0到1之间。表3示出了ar膜层1的各材料层的参数：12345材料nb2o5sio2si:hsio2si:h厚度(nm)91.9146.65171.5784.5760678910材料sio2si:hsio2si:hsio2厚度(nm)41.271.2377.5256.5182.71112131415材料si:hsio2si:hsio2si:h厚度(nm)222059.287.39204.081617181920材料sio2si:hsio2si:hsio2厚度(nm)72.1622.45202071.4621222324材料si:hsio2si:hsio2厚度(nm)60.69121.3248.228.68表3如图6所示，参照实施例3中各条件参数设置本发明的ar膜层1，在350-1200nm波长范围，ar膜层1具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，ar膜层1依次具有截止波段、过渡波段、通带波段。如图6所示，通带波段的光线透过率大于90％，过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。此外，如图6所示，按照实施例3的各参数设置本发明的ar，在入射角度从0°改变至30°时，近红外光透过率曲线在透过率10％-90％的陡度小于30nm。实施例4：在本实施方式中，沿着远离玻璃基板2的方向，ar膜层1的结构为(lh)*n、l、m、(lh)*p、l，第二折射率材料层h的物理厚度与第一折射率材料层l的物理厚度之间满足关系式：0.05≤dl/dh≤20，第三折射率材料层m的物理厚度与第二折射率材料层h的物理厚度之间满足关系式：0.02≤dm/dh≤50，n＝5，p＝6。也就是说，在本实施方式中，ar膜层3共包括25层材料层。在本实施方式中，ar膜层1中选用氢化硅作为第二折射率材料层h，选用三氧化二铝作为第三折射率材料层m、选用二氧化硅作为第一折射率材料层l。利用公式oti＝ot(1+acos(2×pi×f×i)sin(2×pi×f×i))，代入方程获得膜层参数如下表：其中，oti表示第i层膜层的光学厚度，ot0ti表示四分之一设计波长大小的光学厚度，pi表示圆周率，f表示调制因子，大小介于0到1之间。表4示出了ar膜层1的各材料层的参数：表4如图7所示，参照实施例4中各条件参数设置本发明的ar膜层1，在350-1200nm波长范围，ar膜层1具有一个通带波段、一个截止波段和一个过渡波段，即沿着从350nm到1200nm的方向，ar膜层1依次具有截止波段、过渡波段、通带波段。如图7所示，通带波段的光线透过率大于90％，过渡波段的透过率为0.1％-90％，截止波段的透过率小于0.1％。此外，如图7所示，按照实施例4的各参数设置本发明的ar，在入射角度从0°改变至30°时，近红外光透过率曲线在透过率10％-90％的陡度小于30nm。本发明的ar膜层1按照上述实施方式进行设置，在有效保证近红外光高透过率的同时，由于ar膜层1中设置了第三折射率材料层m，相比于现有技术中滤光片的ar膜层，有效降低了总膜层厚度，同时能够改善膜层的附着力。本发明还提供一种包含上述ar膜层1的滤光片，滤光片包括上述ar膜层1和玻璃基板2，ar膜层1镀制在玻璃基板2的表面上。以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12