專利名稱：一種濾光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有差別反射和均勻傳輸特性的濾光器裝置。
在商店櫥窗，太陽鏡，擋風(fēng)玻璃和其他透明結(jié)構(gòu)上的所有圖形，符號和標(biāo)識，當(dāng)從這些結(jié)構(gòu)兩側(cè)觀察時，都是可見的。在許多情況下，人們更喜歡這類圖形，標(biāo)識和符號僅從一側(cè)觀察時是可見的。例如，最好，當(dāng)通過一對太陽鏡或汽車擋風(fēng)玻璃觀看時，觀察者有毫無阻礙的視覺可看到打算看的滯銷品，圖案和任何其他不透明的廣告標(biāo)識語句或圖象，而當(dāng)觀察者從外側(cè)觀看時，將會阻礙佩帶太陽鏡或通過汽車擋風(fēng)玻璃觀看的人的視覺。
US專利4,925,705揭示了一種在一個或多個區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生對齊的疊合層的方法。這些疊層被印刷在一個襯底上復(fù)蓋界定這些區(qū)域的掩膜上。這些印刷區(qū)組合形成透明襯底上的一個印刷圖象，該圖象在從襯底被印刷側(cè)看去時是可見的，而從相對側(cè)觀看時基本不可見，這是由于觀察者眼睛接近點(diǎn)陣而眼睛不能聚焦在這種點(diǎn)上的緣故。所描述的這類裝置在光學(xué)上是有缺陷的，因?yàn)檫@種點(diǎn)陣限制了光穿過玻璃的通道也往往可能產(chǎn)生聚焦問題。因此，這種玻璃不能用作太陽鏡，僅僅是一種新奇或?qū)閺V告宣傳而搞的騙局。
US專利4,619,504公開了一種帶標(biāo)記的眼(透)鏡和產(chǎn)生該標(biāo)記的方法。一種可卸除的粘合基片以一予定圖樣粘合到透鏡的表面，接著再將一層防反射涂膜直接施加于該區(qū)域外側(cè)的透鏡體表面。然后除去該可卸除基片以使該標(biāo)記由被非反射涂層所圍繞的一個反射圖樣所界定。這種標(biāo)記由于其光學(xué)上的中性性能而不易識別而且僅為用于標(biāo)識而不是為廣告目的而設(shè)計的。
根據(jù)本發(fā)明第一方面是提供一種濾光裝置，該裝置包括至少兩個濾光器元件，該濾光器元件確定一個第一區(qū)和一個毗連第一區(qū)的第二區(qū)，該第一區(qū)有與第二區(qū)基本相同的光學(xué)傳輸特性和在至少一部分可見光譜范圍內(nèi)的不同光學(xué)反射特性，從而使得從濾光裝置一側(cè)觀看時，第一區(qū)與第二區(qū)之間的區(qū)別是顯而易見的，而當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)觀看時，則基本上看不出這種區(qū)別。
最好，濾波裝置的一側(cè)為圖樣側(cè)而其相對側(cè)是一個無圖樣側(cè)，并當(dāng)從該濾光器的無圖樣側(cè)觀看時，也基本看不出第一區(qū)與第二區(qū)之間的區(qū)別。
在本發(fā)明的一個最佳方式下，濾光器元件包括一透明基片和以予定圖樣形式涂敷到該基片的至少一層光學(xué)涂層。
該涂層一般包括多層重疊的光學(xué)薄膜，這些薄膜可為金屬薄膜，電介質(zhì)薄膜，包括金屬-介質(zhì)混合物的混合薄膜或上述薄膜的組合等多種形式。
就本發(fā)明的一種形式而言，濾光裝置包括一下層金屬薄膜和一壓在上面的介質(zhì)薄膜，該金屬薄膜的厚度確定了濾光裝置的透光度而介質(zhì)薄膜厚度確定了第一和第二區(qū)的反射顏色，該裝置還可包括置于金屬薄膜和基片之間的至少一個下層介電薄膜，以減小背面或反向反射。
就本發(fā)明另一形式而言，光學(xué)薄膜包括一組電介質(zhì)薄膜，該組中鄰接的薄膜層有不同的折射率。
透明基片可包含適于減小某一光譜區(qū)中的傳輸不平衡的形成整體的濾色裝置，以提供傳輸色平衡。
本發(fā)明擴(kuò)展到制作一種濾光裝置的方法，該方法包括以下步驟提供一種光學(xué)基片；選擇一種光學(xué)涂層并將其涂敷到基片的一面；和在該涂層上制作予定圖案，以界定第一和第二區(qū)；借此，使第一區(qū)有基本相同的光學(xué)透光度特性，但在與第二區(qū)合成的至少一部分可見光譜上有不同的光反射特性，以致當(dāng)從濾光裝置一側(cè)觀看時第一和第二區(qū)之間的區(qū)別是視覺可識別的，而當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)觀看時，基本上不能用視覺察覺該區(qū)別。
最好，如此選擇光涂層和基片致使當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)觀看時，第一和第二區(qū)兩者在反射光方面的背面反射比是基本相同的。
傳統(tǒng)的光涂層包括至少兩層疊合的光學(xué)薄膜層，該光學(xué)涂層的涂敷步驟包括將薄膜層涂敷到基片；利用確定所述圖樣的掩模掩蔽至少薄膜層之一層；以及除去掩模三步驟。
該方法可包括監(jiān)視該光學(xué)薄膜層的厚度，以獲得所需透光度和反射比特性的步驟。
該方法還可包括以下步驟提供一參考光源，發(fā)送光傳感器和一反射光傳感器，將一監(jiān)控基片置于光源和發(fā)送光傳感器之間，以連續(xù)淀積工藝在監(jiān)控基片上淀積至少一層光薄膜，在淀積工藝期間測量發(fā)送和反射光，以及當(dāng)已得到所需光的透射比和反射特性時，結(jié)束該淀積過程。
一般來說，該方法還包括以下步驟將至少一個基片設(shè)置在監(jiān)控基片的一個區(qū)中并使該基片經(jīng)受與所述監(jiān)控基片相同的的淀積過程。
該方法一般地包括檢測傳輸顏色不平衡的光譜區(qū)并提供帶濾色裝置的基片以減小該光譜區(qū)的傳輸顏色的不平衡。
該薄膜層可采用汽相淀積工藝，光刻法，浸漬法，噴鍍法或?yàn)R射法，來涂敷。
必須了解，“圖樣”一詞是指任何形式的標(biāo)記，廣告標(biāo)識語句，圖象，器件或諸如此類的東西。


圖1A，1B和1C高度概括地表示一塊透明基片上的常規(guī)不透光圖樣的各自前、后和側(cè)視圖；圖2A，2B和2C高度概括地表示本發(fā)明濾光裝置的各自前、后和側(cè)視圖；圖3A表示組成本發(fā)明濾光裝置的一個實(shí)施例的多層電介質(zhì)疊層的橫截面?zhèn)纫晥D；圖3B表示組成本發(fā)明濾光裝置另一實(shí)施例的多層金屬和電介質(zhì)疊層；圖3C至3F表示構(gòu)成本發(fā)明又一實(shí)施例的兩層金屬和電介質(zhì)疊層的不同制作階段；圖4表示一組紅反射薄膜電介質(zhì)疊層的透射比和反射比圖；圖5表示說明利用一濾色玻璃作為基片的傳輸匹配的圖解；圖6表示說明中性色，古銅色，紫色和藍(lán)色標(biāo)識的反射比曲線圖；圖7表示中性色，古銅色，紫色和藍(lán)標(biāo)識的透射比曲線；圖8表示彩色標(biāo)識的反向反射比曲線；圖9表示包含一防反射層的彩色標(biāo)識的反向反射比曲線；圖10表示利用一基本對稱的濾光裝置的嵌入圖樣設(shè)計的透射比和反射比曲線；圖11表示用于古銅色，紫色和藍(lán)色濾色器的非規(guī)范化的透射比值的曲線；和圖12表示一種實(shí)驗(yàn)涂敷設(shè)備的部分示意圖。
首先參考圖1A至1C，這些圖僅為比較起見而提供，一個諸如玻璃板10之類的透明基片配置有包含三個不透光條12的圖樣。正如從圖1A和1B所清楚看到的，當(dāng)從玻璃兩側(cè)觀看時，該圖樣是清楚可見的。
在圖1C中，圖樣12的反射比20不同于背景玻璃10的反射比22。通過該圖樣的光的透射比24實(shí)際上為零，與背景或周圍區(qū)的透射比26顯著不同。此外，背景的反向反射比28明顯地大大不同于圖樣12的反向反射比30。
現(xiàn)參照圖2A至2C，所示玻璃板14具有通過周圍區(qū)鄰接的三條16形式的圖樣區(qū)，玻璃板14和條16構(gòu)成本發(fā)明的濾光裝置18。如從圖2A清楚可見，條16顯然在反射光中是可見的。然而，當(dāng)玻璃板被轉(zhuǎn)向而從相對側(cè)觀看濾光裝置18時，則如圖2B所示，圖樣區(qū)16與周圍區(qū)融合而不可見了。在圖2C中將此量化了，該圖示出如在圖1A至1C的先有技術(shù)實(shí)例中一樣，圖樣32的反射比和背景或周圍區(qū)34的反射比是怎樣不同。不過光通過圖樣16的透射比36與通過周圍區(qū)的透射比38基本上相同。因此當(dāng)從玻璃相對側(cè)觀看時，圖樣16實(shí)際上是不可見的。
作為另一特點(diǎn)，背景的背側(cè)或反向反射比40是與圖樣區(qū)16的背側(cè)反射比42是匹配的。照圖2B，當(dāng)從玻璃相對側(cè)觀看時，這更進(jìn)一步減小了圖樣的可見性。
由于圖樣16必須是透明的，故顯然用于形成圖樣的材料必須是透明的或至少是部分透明和顏色可選的。光學(xué)薄膜顯現(xiàn)光干涉現(xiàn)象以產(chǎn)生反射比的差別，同時仍基本保持相同的傳輸性能。這種膜限定為薄膜，薄得足以允許層間光干涉，一般厚度范圍為50至100nm。
可將光學(xué)薄膜分成四類，即，電介質(zhì)薄膜，金屬薄膜，金屬/電介質(zhì)組合和金屬/電介質(zhì)混合物。
電介質(zhì)膜是有極低電導(dǎo)率的絕緣體。典型材料包括石英，氧化鋁，氟化鎂等等。這些膜沒有一點(diǎn)光吸收性能并由該層的折射率及其厚度定義。正如從圖3A顯見，基片上的電介質(zhì)系統(tǒng)的所需譜反射和傳輸特性是通過疊合帶有不同折射率和厚度的若干電介質(zhì)薄膜層44A至44I來實(shí)現(xiàn)的，這些薄膜層按序疊合在一透明基片上以產(chǎn)生電介質(zhì)薄膜疊層48。一般設(shè)置有大約2.35的高折射率的TiO2層和有大約1.45的低折射率的SiO2層作為可供選擇的層。
理論上說，任何反射比特性均可實(shí)現(xiàn)。然而，由于反射比是非吸收的并象透射比一樣，從薄膜裝置兩側(cè)看基本是相同的，在反射時看到的顏色在透射時便消失，所以透過圖樣和背景基片觀察的色平衡必須借助基片中的一些濾色裝置來實(shí)現(xiàn)。在圖4中，示出一個紅反射薄膜濾光裝置的各自透射比和反射比曲線圖58和60。該裝置包括在一透明玻璃基片上的高和低折射率交替的數(shù)層薄膜，該薄膜呈現(xiàn)反射紅色和透射藍(lán)/綠色的性能。
很明顯在透過藍(lán)-綠圖樣的透射比和透明背景之間存在著明顯值得注意的差別。通過消除不平衡最大的那個光譜區(qū)，便能得到色平衡。這在圖5中作了圖解，在該圖中，采用一濾色玻璃作為基片，以吸收透過背景的紅色部分的光譜從而得到平衡傳輸。透過基片的透射比由虛線框62畫出而透過基片和圖樣兩者的透射比由實(shí)線框64示出。對所有可見光波長而言，這兩條曲線的緊密匹配是顯而見的。將濾光基片連同電介質(zhì)薄膜裝置一起使用的這一概念可擴(kuò)展到對其他顏色也適用。
多層濾光裝置通常借助所謂物理汽相淀積法(PVD)產(chǎn)生，那時材料在高真空和冷凝條件下以一種受控方式被蒸發(fā)到基片上。此外，可用諸如濺射，磁控管濺射，離子-輔助PVD法和化學(xué)浸漬或噴鍍等工藝技術(shù)。
可采用的第二類光學(xué)薄膜包括金屬膜，這些膜以它們的高導(dǎo)電率，光吸收特性和復(fù)數(shù)折射率為特征。典型金屬膜包括鉻，鋁，銀，鎳等等。正如用電介質(zhì)薄膜情況一樣，諸如鉻之類的金屬層的透射比無論從哪個方向觀察都是相同的。這種相同并不適用于金屬膜的反射比，因?yàn)閺目諝鈧?cè)的反射一般強(qiáng)于從基片側(cè)的反射，這是由于金屬層中的吸收作和空氣與基片中的折射率不同所致。
圖3B中示出另一光學(xué)薄膜裝置，該裝置包括夾在下電介質(zhì)層54和上電介質(zhì)56之間的有一金屬層52的薄膜疊層50。由于添加了這些電介質(zhì)層，故能改變來自該層一側(cè)的反射顏色和幅度而通過該層的傳輸以及從該層另一側(cè)的反射方面幾乎無變化。最上層電介質(zhì)層56的厚度確定了反射的顏色，而金屬層的厚度決定了通過該組疊層的傳輸值。由于電介質(zhì)層54插在金屬層52的下面，故可調(diào)節(jié)背面或反向反射比。
金屬層52也能為金/電介質(zhì)混合物形成的黑背景所取代或補(bǔ)充。通過在金屬/電介質(zhì)混合物的頂上添加電介質(zhì)層，可產(chǎn)生高反射率的圖樣。
現(xiàn)參照圖3C至3F，圖中示出制作本發(fā)明濾光裝置的一個基本實(shí)施例過程中所涉及的步驟。第一步，將金屬Cr層52A汽相淀積到基片46上。然后將由可除墨水之類物構(gòu)成的掩膜層57以予定圖樣淀積到該Cr層52A上。再將由SiO構(gòu)成的最上層電介質(zhì)層56A在掩膜層57用于完全掩蓋圖樣區(qū)的情況下汽相淀積到Cr層52A上。作為最后一步，正如從圖3F所清楚看到的，掩膜層57被去除，以界定由周圍區(qū)57B環(huán)繞的圖樣區(qū)57A。
當(dāng)金屬和SiO作為電介質(zhì)薄膜層，同時將Schott Bk7玻璃用作基片時，進(jìn)一步的設(shè)計將基于Cr的光學(xué)參數(shù)。為此，選擇Cr和SiO材料形成堅硬和耐用層的原因是易于使用和Cr與SiO兩者的光學(xué)參數(shù)是眾所周知的，故可實(shí)現(xiàn)合理可靠的理論上的模擬。
該濾光器的透射比是將550nm時的30％透射比取作標(biāo)準(zhǔn)的，因此與一濾光器基片組合的透射比是在10％和20％之間，這正是與太陽鏡相關(guān)的透射比值。
由于借助光薄膜技術(shù)可產(chǎn)生無數(shù)色彩，故將背景顏色分為四種樣品類，即易于獲得的大致表示將從基片可見到的色調(diào)“中性色”，“古銅色”紫色和“藍(lán)色”。
這樣迄今獲得的最簡單的實(shí)際結(jié)構(gòu)描繪于表1中。這些設(shè)計方案在透射比和應(yīng)用場合方面是密切配合的。
表1層材料中性色古銅色紫色藍(lán)色0 空氣- - - -1 SiO - 42nm 55nm72nm2 Cr 14.9nm21.3nm22.7nm 20.9nm基片 BK7 BK7 BK7 BK7 BK7反射比和透射比數(shù)據(jù)分別描繪于圖6和7中。反向反射比(當(dāng)從基片背面觀看時的反射比)示于圖8中。在圖6至9的所有圖線中，中性色圖線用實(shí)線表示，古銅色圖線用帶三角形的線表示，紫色圖線用帶叉線表示，藍(lán)色圖線用帶圓線表示。
對中性色和古銅色濾光器而言，在整個可見光譜范圍傳輸平衡較好，而中性色和其他兩種顏色之間的傳輸平衡則逐漸變壞，并需要某些濾光作用以獲得滿意的色平衡。在中性色濾光器與合理密切匹配的三種顏色設(shè)計之間，反向反射比顯著不同。
在反向反射比方面的這一差別可通過采用有大約50％透射的中性色密度基片，或在基片背面設(shè)置一中間反射層來掩蔽，以掩蓋該反射差別。
為產(chǎn)生背景色調(diào)(background shade)，在整個區(qū)域上涂數(shù)Cr底層，廣告等標(biāo)識語句被掩蔽掉，再涂敷Cr匹配層加SiO層。一個消除了部分藍(lán)色光譜區(qū)的彩色基片可有助于平衡透射比。為匹配透射比，可能必需附加一層或多層匹配層。通過在圖樣下添加附加層，可能對透射比的光譜特性進(jìn)行某些控制。
如圖8所示的三個不同顏色背景上的中性廣告等標(biāo)識語句的反向反射比的適當(dāng)不同和匹配可僅通過用中性密度基片的強(qiáng)掩蔽(heavymasking)來實(shí)現(xiàn)。在如表1列出的不同背景上的彩色圖樣或廣告等標(biāo)識，和如圖8所示情況下，急劇改善了反向反射的匹配，以致沒有必要用中性密度基片掩蔽。這種反向反射匹配的唯一負(fù)面情況是相對高的反射比值，這在不用濾光器基片屏蔽時，可能造成麻煩。
下表描繪了至此已討論過的三種彩色設(shè)計和中性設(shè)計，如圖3B所示，附加了最下面的SiO層54，以減小反向反射比。
表2層材料中性色古銅色紫色藍(lán)色0 空氣- - - -1 SiO - 42nm 55nm72nm2 Cr 16.3nm27.1nm28.5nm 25.5nm3 SiO 72nm 72nm 72nm72nm基片 玻璃玻璃 玻璃 玻璃玻璃圖9描繪了這四種設(shè)計的反向反射比，表明在550nm時反向反射比從接近40％減小至15％左右并對中性色結(jié)構(gòu)而言也明顯減小了。
利用兩道或兩道以上掩蔽工序有可能在一個背景上產(chǎn)生兩種或更多不同色彩的圖樣或廣告標(biāo)識。參見表2，正如表1所述，層2和3可被組合成一個公共層，因而廣告標(biāo)識和背景顏色由層1的厚度確定。例如，可在金色背景上形成一種藍(lán)色和紫色廣告等標(biāo)識。
背景顏色的改變可通過涂敷工藝期間利用基片前面的旋轉(zhuǎn)或靜止掩模以導(dǎo)致電介質(zhì)層的厚度變化來實(shí)現(xiàn)。該過程將產(chǎn)生透射比變化。因此，當(dāng)涂敷金屬層時必須除去這些掩模。
若使濾光器的這些結(jié)構(gòu)的入口媒體與出口媒體相同，則如下表所說明的，可產(chǎn)生一種具有不同反射比，但有相同透射比的對稱結(jié)構(gòu)表3層材料結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)2媒體 BK7BK7BK71 SiO15nm -2 Cr 21nm 21nm3 SiO- 15nm基片 BK7BK7BK7這兩種結(jié)構(gòu)的透射比是相同的，但反射比不同，這就從一側(cè)看時給定了一種顏色的對比度。
圖10表示該兩種結(jié)構(gòu)的透射比和反射比，其一具有古銅色反射，另一個則是淺藍(lán)色反射。66處表示公共的透射比圖線，古銅色反射比圖線示于68，藍(lán)色圖線由70表示。SiO層的厚度決定了反射的顏色。
現(xiàn)參見圖12，該圖表示一種實(shí)驗(yàn)涂敷設(shè)備80的部分示意圖，該設(shè)備包括一真空室82，該真空室有一導(dǎo)向真空泵和三個窗口86，88和90的出口管。一個可調(diào)光源92被連到窗口86，并包括燈94，聚焦透鏡96和截光器98以消除背景干擾一個光電裝置100被耦合到窗口88，并包括濾光器102，透鏡104和檢測器106。一個類似的光學(xué)檢測裝置108被耦合至窗口90，并為檢測反射光而安置。
真空室安裝一旋轉(zhuǎn)的襯底夾具或帽罩，該夾具由虛線110表示并載有至少一個襯底112。一種可由玻璃或適宜塑料制成的透明監(jiān)視襯底114裝在帽罩中央的一個固定或安裝件上并構(gòu)成光透射和檢測裝置的聚焦點(diǎn)。一個輝光放電電極116置于真空室內(nèi)并用于在涂敷襯底前借助電轟擊作初步清除，以改善各涂層對襯底的粘合性。真空室中還包含有兩個電阻加熱的汽化源，其中之一在118示出。一個石英晶體厚度檢測裝置122包括位于襯底112附近并耦合到監(jiān)視器126的檢測頭124。一個中央控制器和測量裝置128控制光發(fā)送器并接收和處理來自光檢測裝置100和108的光輸入。
Cr由一平坦的鎢蒸發(fā)皿汽化而SiO來自折疊的鉬舟或鉭舟。真空室內(nèi)壓力小于0.01巴，并以大約每秒1nm的汽化率涂敷Cr和SiO。在每層涂敷之前大約經(jīng)歷5分鐘時間的輝光放電，有關(guān)監(jiān)視襯底114的不同層的厚度值則由監(jiān)視裝置監(jiān)視或由光發(fā)送器92，光接收器100和108構(gòu)成的光監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視并由一校正程序獲得。
以下表4列出基于表1的理論設(shè)計值的初始實(shí)驗(yàn)設(shè)計值表4層材料中性色古銅色紫色藍(lán)色0 空氣- - - -1 SiO - 42nm 55nm72nm2(a) Cr 14.9nm14.9+ 14.9+ 14.9+2(b) Cr6.4nm 7.8nm 6.0nm(＝21.3) (＝22.7)(＝20.9)襯底 BK7 BK7 BK7 BK7 BK7在彩色背景上形成中性色圖樣或廣告等標(biāo)識的方法如下。首先在整個襯底上涂敷14.9nm厚的SiO層。接著，用下法之一種產(chǎn)生廣告等標(biāo)識結(jié)構(gòu)或圖樣或在襯底上安置一掩模，在廣告等標(biāo)識上進(jìn)行噴涂(painting)，或利用諸如Letraset之類的轉(zhuǎn)移媒體產(chǎn)生廣告等標(biāo)識。然后涂敷附加Cr層以校正透射失配，接著涂敷SiO層以產(chǎn)生正確的背景顏色。然后用丙酮之類的適宜溶劑除去界定廣告等標(biāo)識的掩膜。
在另一應(yīng)用場合，是將彩色廣告等標(biāo)識涂敷到彩色背景上，列于表4中的三種不同顏色用于設(shè)計。由表4可注意到為了將透射比規(guī)范成550nm時為30％，Cr層的厚度不同。
現(xiàn)再參見圖6，該圖示出列入表4中的各結(jié)構(gòu)的光譜透射比曲線。雖然，透射比在550nm時是匹配的，但很明顯存在光譜失配情況。為簡化作業(yè)，使表4中的所有Cr層相同厚度，則導(dǎo)致以下結(jié)構(gòu)表5層材料古銅色紫色藍(lán)色厚度厚度厚度0 空氣- - -1 SiO 42+0 42+13 42+30＝42nm＝55nm ＝72nm2 Cr 21.3nm21.3nm 21.3nm襯底 BK7 BK7 BK7 BK7現(xiàn)參見圖11，該圖用相對于以前所示的古銅色，紫色和藍(lán)色濾光器的相應(yīng)圖線表示用以上結(jié)構(gòu)得到的各種透射比值。雖然該透射比在550nm稍有失配，但這不足以顯著影響該濾光裝置的性能。與最薄的SiO層相結(jié)合的Cr層充當(dāng)一公共層，此后接著在該圖樣上涂敷SiO層。
必須先對不同材料的厚度進(jìn)行校正以后，才能涂敷任何一層。這是通過，涂敷任選的Cr厚度，再測量透射比并進(jìn)行校正直到透射比在550nm時約為30％為止，來達(dá)到的。任何其他透射比值均可在少量改變各層厚度的情況下實(shí)現(xiàn)。
對SiO進(jìn)行校正的步驟是涂敷任意厚度的Cr層，測量光譜反射比再調(diào)節(jié)該厚度直到獲得背景的合適顏色為止。對背景上的附加校正Cr層進(jìn)行匹配也必須通過調(diào)節(jié)該層直到通過廣告等標(biāo)識和背景的透射比達(dá)到匹配而完成。該校正程序也適用于對其他彩色背景進(jìn)行涂敷，因此，也必須對其他背景進(jìn)行再校正。
為在彩色背景上涂敷中性色廣告等標(biāo)識或圖樣，可采用以下步驟1)在一過濾的層流小室中，用酒精和丙酮清潔襯底。
2)將清潔的襯底裝入真空室。
3)將真空室抽空至真空度小于0.01巴。
4)在涂敷之前將襯底經(jīng)受輝光放電約五分鐘。
5)以大約1.0nm/秒的速率涂敷厚14.9nm的Cr，或用石英晶體監(jiān)視器控制；或當(dāng)用光學(xué)監(jiān)視器時直到透射比達(dá)到30％。
6)將涂敷設(shè)備的出口通至大氣。
7)施加界定圖樣的掩模。
8)再次裝入襯底。
9)真空設(shè)備再次被抽空至小于0.01巴。
10)進(jìn)行大約2分鐘的輝光放電。
11)涂敷另一10.5，10或7.5nm的Cr層，再用石英晶體監(jiān)視器或光學(xué)監(jiān)視器直到透射比近似20％。此后涂敷42，55或72nm的SiO層，用校準(zhǔn)的石英晶體監(jiān)視器或用反射方式下的光學(xué)監(jiān)視器監(jiān)視厚度直到該反射信號在一特定窄帶濾光器下達(dá)到最小。
12)將涂敷設(shè)備出口通向大氣。
13)從真空室取走襯底。
14)去除掩模。
注意若使用在真空條件下可在襯底前面移動的獨(dú)立機(jī)械掩模圖樣，則可取消步驟6)至10)。
該相同步驟可用于形成以下濾光裝置；該裝置包括不同色彩背景或襯底上的彩色廣告等標(biāo)識，在此情況下，公共層是一個21.3nmCr層加一個42nmSiO層。那時背景顏色由圍繞圖樣區(qū)的附加SiO層的厚度確定的。該步驟特別適用于在紫色和藍(lán)色背景上的古銅色廣告等標(biāo)識。
在某一特定背景上涂敷一層以上的彩色廣告等標(biāo)識需要一步以上的掩蔽步驟。21.3nm的Cr層是公共層。背景顏色由一定厚度的SiO確定。那時，施加第一掩模步驟后接著施加確定第一廣告等標(biāo)識的顏色的另一SiO層。執(zhí)行第二掩模步驟并施加一附加SiO層，以確定第二廣告等標(biāo)識的顏色?？芍貜?fù)該過程以產(chǎn)生其他廣告等標(biāo)識的顏色。
可以采用光學(xué)性質(zhì)類似于Cr和SiO的任何其他材料，例如硫化鋅或二氧化鋯之類。
涉及以上結(jié)構(gòu)中的某一些有小量失配，這種失配不會影響濾光器的光學(xué)性能，但可為人眼所感覺。因此要完美的匹配兩種結(jié)構(gòu)而不引起人們注意是相當(dāng)困難的。這種結(jié)構(gòu)可用在太陽鏡的一些應(yīng)用場合，在那些場合，圖樣和周圍之間的邊界將在焦點(diǎn)以外因此對于所有實(shí)際用途而言都是看不見的。
該掩模步驟可采用以下技術(shù)完成(a)已被切割成形的機(jī)械掩模；(b)噴涂上標(biāo)記并在后來通過溶解法(dissolving)除去。
(c)借助噴墨印刷技術(shù)或激光印刷機(jī)印上標(biāo)記；(d)利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)涂敷掩模；
(e)諸如光刻等技術(shù)的攝影處理；或(f)任何其他遮蔽(obscuration)技術(shù)。
本發(fā)明的該濾光器裝置有許多可能的應(yīng)用場合。典型實(shí)例包括-機(jī)動車輛，火車頭，飛機(jī)，輪船和任何其他形式的陸，海和空中運(yùn)輸工具的擋風(fēng)玻璃和窗，-頭盔之類的面罩，太陽眼鏡，護(hù)目鏡，眼鏡和可能接觸的透鏡；-所有形式的建筑玻璃，包括窗，商店櫥窗(shopfronts)拉門和廣告牌；-用于照相機(jī)，望遠(yuǎn)鏡，雙筒望遠(yuǎn)鏡之類中的光學(xué)透鏡和濾光器；-信號燈，照相機(jī)快門，照明燈之類；和-諸如天窗和日光屋頂(sun-roofs)之類的透明塑料膜和任何其他透明結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種濾光裝置，包括至少兩個濾光器元件，這些濾光器元件界定一個第一區(qū)和鄰接第一區(qū)的第二區(qū)，第一區(qū)具有與第二區(qū)基本相同的透光度特性和在至少一部分可見光譜范圍有不同的光反射比特性，從而當(dāng)從該濾光裝置一側(cè)看時第一區(qū)和第二區(qū)之間的區(qū)別是明顯可見的，而當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)看時實(shí)際上用肉眼看不到這種區(qū)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的濾光裝置，其特征在于該濾光裝置的一側(cè)是圖樣側(cè)，該濾光裝置的相對側(cè)是非圖樣側(cè)，就反射光而言當(dāng)從濾光裝置非圖樣側(cè)觀看時也基本上看不到第一區(qū)和第二區(qū)之間的區(qū)別。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的濾光裝置，其特征在于所述濾光器元件包括一透明襯底和至少一個以予定圖樣施加到該襯底的光學(xué)涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的濾光裝置，其特征在于所述光學(xué)涂層包含多個重疊的光學(xué)薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的濾光裝置，其特征在于所述光學(xué)薄膜包括至少一種金屬薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的濾光裝置，其特征在于所述光學(xué)薄膜包括至少一種電介質(zhì)薄膜。
7.根據(jù)4至6任一權(quán)利要求的濾光裝置，其特征在于光學(xué)薄膜包括至少一種含有金屬一電介質(zhì)混合物的混合薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的濾光裝置，其特征在于該濾光裝置包括一下層金屬薄膜和一壓在上面的電介質(zhì)薄膜，該金屬薄膜的厚度決定了濾光裝置的透射比而電介質(zhì)薄膜的厚度決定了第一或第二區(qū)的反射顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的濾光裝置，其特征在于該裝置包括至少一種直接在置于金屬薄膜和襯底之間的下層電介質(zhì)薄膜以減小背面或反面反射。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的濾光裝置，其特征在于所述光學(xué)薄膜包括一組電介質(zhì)薄膜疊層，并且該組內(nèi)鄰接薄膜具有不同的折射率。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的濾光裝置，其特征在于該透明襯底含有整體形成的、適于減小某一光譜區(qū)內(nèi)的傳輸失衡的濾光裝置，以便提供色傳輸平衡。
12.一種形成濾光裝置的方法，包括以下步驟提供光學(xué)襯底；選擇一種光學(xué)涂料并將其涂敷到襯底的一面；和在該涂層中形成予定圖樣，以界定第一和第二區(qū)；從而使得在與第二區(qū)混合的至少一部分可見光譜范圍內(nèi)該第一區(qū)有基本相同的光透射比特性，但有不同的光反射比特性以致當(dāng)從該濾光裝置一側(cè)觀看時第一和第二區(qū)之間的區(qū)別是明顯可見的，而當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)現(xiàn)看時，基本看不到該區(qū)別。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于所述光學(xué)涂層和襯底被如此選擇以致就反射光而言當(dāng)從濾光裝置相對側(cè)觀看時，所述第一區(qū)和第二區(qū)兩者的背面反射基本上是完全相同的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于所述光學(xué)涂層包括至少兩層疊合的光學(xué)薄膜層，而涂敷該光學(xué)涂層的步驟包括對襯底涂敷這些薄膜層；利用界定所述圖樣的掩模掩蔽至少一層薄膜層；以及除去掩膜，的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述光學(xué)薄膜層選自包括電介質(zhì)膜，金屬膜和金屬-電介質(zhì)膜的組中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于該方法包括監(jiān)視所述光學(xué)薄膜的厚度的步驟，以獲得所需光學(xué)透射比和反射比特性。
17.根據(jù)14至16的任一權(quán)利要求的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟提供基準(zhǔn)光源，發(fā)送光傳感器和反射光傳感器，在所述光源和發(fā)送光傳感器之間插入一監(jiān)視基片，在一連續(xù)淀積工序中將至少一層光學(xué)薄膜淀積到監(jiān)視基片，在淀積過程期間，測量發(fā)送和反射的光，和當(dāng)已獲得所需光透射比特性和反射比特性時，結(jié)束該淀積工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，該方法還包括以下步驟在監(jiān)視基片區(qū)內(nèi)設(shè)置至少一個基片；和使后者基片經(jīng)受與監(jiān)視基片相同的淀積工序。
19.根據(jù)12至18中任一項權(quán)利要求的方法，其特征在于還包括檢測透射色失衡的光譜區(qū)并設(shè)置帶濾色措施的基片以減小該光譜區(qū)中的透射色失衡，的步驟。
20.根據(jù)12至16中任一權(quán)利要求的方法，其特征在于所述薄膜層是利用汽化淀積工藝，光-刻工藝，浸漬工藝，噴鍍工藝或?yàn)R射工藝涂敷的。
全文摘要
包括至少兩個濾光器元件的濾光裝置及其制作方法。濾光器元件包含一透明襯底和一通常包含至少兩層疊合的光學(xué)薄膜的光學(xué)涂層。該涂層界定第一圖樣區(qū)和接界第一區(qū)的第二圍繞區(qū)。第一區(qū)有與第二區(qū)基本相同的透光度特性并在至少一部分可見光譜范圍內(nèi)有不同的光反射比特性。當(dāng)從該濾光裝置一側(cè)觀看時，可明顯看出第一區(qū)與第二區(qū)之間的區(qū)別而當(dāng)從該濾光裝置反面看時，根本看不出這種區(qū)別。因此，僅從濾光裝置一側(cè)可見到彩色圖樣或廣告等標(biāo)識。
文檔編號G09F13/06GK1120170SQ9510335
公開日1996年4月10日 申請日期1995年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月12日
發(fā)明者多門尼科·奧爾齊, E·菲龍 申請人:多門尼科·奧爾齊, 蓋多·奧爾齊