[发明专利]多层结构光学薄膜

说明书

本发明公开了一种多层结构光学薄膜，其包括平行设置的第一表面和相对侧的第二表面，以及N个正折射率微层之堆叠，正折射率微层之堆叠设置在第一表面和第二表面之间并且设置为相邻微层，从第一表面至第二表面的N‑1个正折射率微层的折射率依次递减，第N个正折射率微层的折射率大于第N‑1个正折射率微层的折射率，从第一表面至第二表面的第N个正折射率微层之间至少设置有一层负折射率微层，以使多层结构光学薄膜对于沿第一表面至第二表面入射光具有高反射率，同时，多层结构光学薄膜对于沿第二表面至第一表面入射光具有高透过率。

技术领域

本发明涉及通信材料领域，尤其涉及一种具有单侧反射功能的多层结 构光学薄膜。

背景技术

多层结构光学膜可以包含各种不同透光材料的薄层，这些层被称为微 层，因为它们足够薄，使得光学膜的反射和透射特性在很大程度上是由在 微层界面反射的光相长干涉和相消干涉所决定。取决于各个微层显示的双 折射量(如果有的话)，以及相邻微层的相对折射率之差，以及其他设计特 性使得多层结构光学膜具有特异的反射和透射性质。在某些情况下，多层 结构光学膜可作为反射偏振器，例如在其他情况下作为反射片。

在一些情况下，微层的厚度和折射率相当于1/4波长叠加，即微层被 设置成光学重复单元或单位单元的形式，每个光学重复单元或单位单元均 具有光学厚度(f-比率＝50％)相同的两个邻近微层，这类光学重复单元可 通过相长干涉有效地反射光，被反射光的波长是光学重复单元总的光学厚 度的两倍。而其他层结构的膜，诸如具有2微层光学重复单元的多层光学 膜(其f-比率不等于50％)，或光学重复单元包括两个以上微层的膜则是通 过设计配置光学重复单元以减少或增加某些高阶反射，请参阅如美国专利 No.5,360,659(Arends等人)和No.5,103,337(Schrenk等人)。而利用沿膜 厚度轴(如z轴)的厚度梯度可以提供更宽的反射谱带，例如在人的整个可 视区域内延伸并进入近红外区的反射谱带，从而当谱带在倾斜的入射角处 转移到较短波长时，微层叠堆可以继续在整个可见光谱内反射。在美国专 利6,157,490(Wheatley等人)中，他们是通过调整厚度梯度来锐化谱带边 缘(即高反射与高透射之间的波长转变处)。但是，入射光在进入这些多微 层结构材料时通过一系列光的折射和反射，出射光在较大空间范围内发散， 从而使得光的指向性较差。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种多层结构光学薄膜，使其对于 单侧入射光具有高反射率，有效地减小光束的发散度，使光产生准直效果， 从而改善光束的指向性，同时对于相对一侧的入射光具有高透过率，从而 使该膜可作为反射片使用，同时在膜的相对一侧的光学信号可以有效穿透。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是设计多层结构光学薄 膜，其包括平行设置的第一表面和相对侧的第二表面，以及N个折射率为 正值的正折射率微层之堆叠；所述正折射率微层之堆叠设置在所述第一表 面和所述第二表面之间并且设置为的相邻微层，从所述第一表面至所述第 二表面的N-1个正折射率微层的折射率依次递减，第N个正折射率微层的 折射率大于第N-1个正折射率微层的折射率，从所述第一表面至所述第二表面的第N个正折射率微层之间至少设置有一层负折射率微层，以使得所 述多层结构光学薄膜对于沿所述第一表面至所述第二表面入射光具有高反 射率，同时所述多层结构光学薄膜对于沿所述第二表面至所述第一表面入 射光具有高透过率。

本发明的多层结构光学薄膜，通过负折射率微层设置和从所述第一表 面至所述第二表面的N-1个微层的折射率依次递减，第N个微层的折射率 大于第N-1个微层的折射率，其结构设计使得光在有限的空间内形成光学 回路，经过反射路径后可以在非常接近第一表面入射点进行出射，使得光 路从多层结构光学薄膜侧面出射的比例大幅降低，从而大幅提升反射效率， 可以有效地减小光束的发散度，使光产生准直效果，从而改善光束的指向 性。另一方面，垂直于多层结构光学薄膜的光可以透过多层结构光学薄膜， 从而可以在位于多层结构光学薄膜第二表面一侧进行采集。此外，沿第二 表面至第一表面入射光具有高透过率。

优选的，所述第二表面包括回射单元，例如多个角隅棱镜反射器。