本發(fā)明屬于新材料加工領域，具體涉及一種智能濾光片及其制備工藝與應用。

背景技術(shù)：

目前市面上所有的成像系統(tǒng)(安防攝像機，相機，攝像機，手機，電腦攝像頭)都需要用到濾光片，用來部分或者全部阻斷不可見光，防止成像時產(chǎn)生不可見光干擾而產(chǎn)生偏色的現(xiàn)象。由于現(xiàn)在需要夜間成像的基本上是在安防領域，而像手機，相機、攝像機、電腦攝像頭這些目前都還不能實現(xiàn)夜間紅外成像功能。

現(xiàn)有的濾光片體系，包含三種常用體系：

1、單波段導通濾光片：主要體現(xiàn)是只通過某個特定波段的光，其他的光波全部被截止，目前市面典型的有單獨可見光導通濾光片、單紅外導通濾光片等。單獨可見光導通濾光片也即是市面上常說的650濾光片，該類濾光片只針對可見光波段(380～780nm段)進行導通，其他的光波段都全部被截止。

單波濾光片的主要問題是：只能特定波段通過，所以只能針對特定光線進行處理，比如目前手機/數(shù)碼相機/數(shù)碼攝像機上用的650濾光片，透過可見光部分，只能在可見光區(qū)成像，無法實現(xiàn)紅外成像功能，導致在夜間成像效果很差。

2、多波段導通濾光片：主要體現(xiàn)是同時通過2個或者2個以上的波段的光波，其他波段的光波被截止，目前市面典型的有雙峰濾光片等。雙峰濾光片目前市面常見的有850濾光片、940濾光片，也即是所謂的日夜型濾光片，他們分別是通過可見光和近紅外的特定波段進行導通。

多波段導通濾光片：主要問題是光干擾的問題，在一定條件下，因不可見光成像而形成的偏色的問題，比如綠色變成了土黃色；黑色變成了紫色。

3、濾光片切換器，主要是采用2片或者多片不同的單波濾光片，每一個濾光片只針對特定波長的光進行處理，然后通過一定的機械裝置，來拖動濾光片的位置，從而達到對不同光波進行選擇和透過的目的。目前市面上常見的濾光片切換器是雙濾光片切換器，也即是所謂的ircut，其中用的是1片650濾光片，1片全透光學玻璃，把兩塊玻璃固定在一個滑塊上，然后利用機械裝置拖動滑塊，通過移動滑塊來進行切換。

濾光片切換器主要存在的問題是：結(jié)構(gòu)復雜，安裝復雜，不同的相機外殼，需要和不同ircut相配合，甚至一些小的機殼無法裝ircut；機械結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和可靠性差；工作電流大，有可能導致畫面抖動；一般反射鍍膜，有可能產(chǎn)生圖像鬼影；狀態(tài)單一，無法連續(xù)可調(diào)；不良率高，經(jīng)常批次性不良超過大10％以上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，單波段單片濾光片只能在可見光區(qū)成像，無法實現(xiàn)紅外成像功能，導致在夜間成像效果很差；多波段單片濾光片容易出現(xiàn)光干擾；濾光片切換器的機械結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和可靠性差、工作電流大、有可能導致畫面抖動等技術(shù)瓶頸，從而提出一種針對特定波段的光波的反射、折射率和吸收特性的變化，控制相應光波段的光線的開關導通或者是部分調(diào)制，達到光切換的目的的濾光片及其制備工藝與應用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種智能濾光片，其中，所述濾光片從上到下依次為光波限波層、上層透明襯底基材、上層透明導電層、電致變色材料層、電解質(zhì)層、離子存儲層、下層透明導電層、下層透明襯底基材；所述的的光波限波層的材料為：sio2，h4，h6。

優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述電解質(zhì)層為液態(tài)電解離子液、凝膠態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)中的一種；包括如下組分：gbl、pc、uv、lii、l iclo4。

優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述下層透明襯底基材的外部還設置有一層光線增透層；所述光線增透層的材料為sio2、tio2。

優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述電致變色材料層為wo3、nio、tio2、zro2、v2o5、普魯士藍、聚噻吩類及其衍生物、紫羅精類、四硫富瓦烯、金屬酞菁類化合物中的一種。

優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述上層透明襯底基材和所述下層透明襯底基材的材料均為光學玻璃、水晶玻璃、透明聚化合物中的一種。

優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述離子存儲層為過渡金屬納米材料、透明納米混合材料或?qū)獦O性的智能變色材料中一種。

更為優(yōu)選的，所述的智能濾光片，其中，所述上層透明導電層和下層透明導電層的材料為ito或fto。

本發(fā)明還公開了一種制備任一項所述濾光片的工藝，其中，所述工藝包括如下步驟：

1)首先準備一層透明襯底基材作為上層透明襯底基材，在所述上層透明襯底基材的上表面上鍍光波限波層，然后在所述上層透明襯底基材的下表面上鍍一層上層透明導電層；再在所述上層透明導電層的下表面上再鍍上一層電致變色材料層；

2)其次準備一層透明襯底基材作為下層透明襯底基材，在所述下層透明襯底基材的上表面上鍍一層透明導電層，作為下層透明導電層；然后在所述下層透明導電層的上表面上再鍍上一層離子存儲層；

3)最后將所述電致變色材料層和所述離子存儲層面面相對，將各層進行壓合和膠固化；

4)在壓合后的所述上層透明襯底基材和所述下層透明襯底基材之間的灌液口中灌入電解質(zhì)溶液，得到所述智能濾光片。

更為優(yōu)選的，所述的電解質(zhì)層由如下方法制成：

a.取1體積份的gbl和0.5-2體積份的pc，進行磁力攪拌，得到混合溶 液；

b.然后取在所述混合溶液中加入重量為所述混合溶液總質(zhì)量5-10％的uv固化劑，進行磁力攪拌；

c.然后再加入lii或者liclo4，進行磁力攪拌；

d.最后加入4a分子篩靜置6-12h，最后進行除水處理。

本發(fā)明還公開了所述濾光片和所述的制備濾光片的工藝在安防攝像機、照相機、攝像機、手機、電腦攝像頭制備領域中的應用。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點，本發(fā)明將納米光學材料、化學高分子材料、光學膜偏振和電致變色技術(shù)特性結(jié)合到一起，應用到濾光片上，通過在濾光片上加上特定的電壓，來改變?yōu)V光片上各種材料特性和表征顏色，從來達到針對特定波段的光波的反射、折射率和吸收特性的變化，控制相應光波段的光線的開關導通或者是部分調(diào)制，達到光切換的目的。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中

圖1是實施例1所述濾光片的縱切面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中所述濾光片的光譜波形圖；

圖3是實施例1中所述濾光片的光譜波形圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例公開了一種智能濾光片，所述濾光片從上到下依次為光波限波層1、上層透明襯底基材2、上層透明導電層3、電致變色材料層4、電解質(zhì)層5、離子存儲層6、下層透明導電層7、下層透明襯底基材8。

1)光波限波層1，是本切換器的主要核心之一，主要是用來限制入射光線的帶寬和波長，針對入射光線進行必要的選擇和過濾。限波濾光片有兩種方式可以實現(xiàn)：

a)在玻璃基材上，鍍不同的光學膜材—用以限制不同的光波透過該限波濾光片，然后貼在電控光閥盒子上，限制和選擇性透過需要的波長的光波，主要組成部分有濾光片基材，光學鍍膜材料等：

b)直接在智能光閥盒子上，鍍上光學鍍膜材料，限制和選擇性透過需要的波長的光波即可，從而替代限波濾光片；

光學鍍膜材料，是一種鍍在濾光片基材上的光學材料，鍍膜材料包含但不局限于tio2，sio2，h4，h6等光學材料，可以用來限制某個或者多個波段的光波的導通和截至。

光波限波層1對不同光波的限制可以根據(jù)需要來進行定制，比如同時透過可見光和850納米左右的紅外光線，同時透過可見光和940納米左右的紅外光線，或只透過3～5μm及8～14μm的紅外線。

2)上層透明襯底基材2和下層透明襯底基材8，可以是光學玻璃，水晶，各種透明(聚)化合物等材料，要求有很好的紅外光波段透過率和可見光波段的透過率，較好的硬度和相應強度，便于加工。

3)上層透明導電層3和下層透明導電層7，用于鍍在透明襯底基材的內(nèi)壁，利用其導電特性，給電致變色材料和離子存儲層加上相應的電場，要求有很好的紅外光波段透過率和可見光波段的透過率，較好的導電特性和面電阻特性，透明導電層的材料包含但不局限于目前常用的ito，fto材料，透明導電層的方阻要求低于30ω/sq。

4)電致變色材料層4，在開的狀態(tài)下，該材料對可見光波和紅外光波都能通過；在關斷狀態(tài)，對可見光透過，只對紅外光波進行抑制，如反射或者吸收。電致變色材料層4的主要材料和特性是：wo3作為主要電致變色材料，可通過在wo3中摻雜tio2來提高器件的穩(wěn)定性。包括如下兩種：

a)無機電致變色納米光學材料，在外加電場的情況下，會產(chǎn)生電化學氧化和還原的反應，通過其中的價電子轉(zhuǎn)移，使材料發(fā)生顏色的變化，從而通過光的吸收或反射作用，來達到針對某個特定波段的光線進行開關的作用；這類材料包含但不局限于wo3，nio，tio2，zro2，v2o5等金屬過渡氧化物和它 們的混(化)合物，同時也包含但不局限于普魯士藍等過渡金屬氰化物。

b)化學高分子電致變色材料，即所謂有機電致變色材料，主要是利用材料的電化學特性，材料在外加電場的作用下發(fā)生電化學氧化和還原反應，通過其價電子轉(zhuǎn)移，使材料發(fā)生顏色的變化，從而通過光的吸收、反射作用，來達到針對某個特定波段的光線進行開關的作用；主要包含但不局限于聚噻吩類及其衍生物、紫羅精類、四硫富瓦烯、金屬酞菁類化合物等。

5)電解質(zhì)層5，是透明電子轉(zhuǎn)移材料，可以是各種透明的液態(tài)電解(離子)液、凝膠態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)等，用來傳輸離子(電子)，該材料要求對可見光和紅外光都有很好的透射率；含鋰鹽高聚物(如lii+pc+ec+pmma或gbl+ec+lii+pmma或gbl+pc+li+pmma或gbl+pc+liclo4+pmma)作為電解質(zhì)材料。詳細的過程如下：

a.在干燥的惰性環(huán)境中，將gbl和pc以1:2至2：1的體積比進行混合，然后使用磁力攪拌機攪拌4小時，將兩種溶液充分混合。。

b.在干燥的惰性環(huán)境中，按5-10％的重量比將uv固化劑加入混合溶液，使用磁力攪拌機進行攪拌，攪拌時間6h-12h。

c.在干燥的惰性環(huán)境中，將lii或者liclo4加入混合溶液，進行磁力攪拌，攪拌時間6h-12h。

d.在干燥的惰性環(huán)境中，在攪拌均勻的溶液中加入4a分子篩靜置6h-12h，進行除水處理。

通過這種方法，即可制備透明可見的電解質(zhì)溶液，配置好的電解質(zhì)溶液需要真空條件下密封保存或者在干燥的惰性環(huán)境中密封保存。

6)離子存儲層6，是透明離子存儲材料，可以是各種透明過渡金屬納米材料，透明納米混合材料，或者另一種對應極性的智能變色材料，用來收集從智能光閥材料處轉(zhuǎn)移出來的電子(離子)并加以存儲，并且要求在加入另一種控制電壓的時候，能夠釋放出電子(離子)來，通過電子轉(zhuǎn)移材料回充到電控變色材料中去，從而實現(xiàn)在電控變色材料和電子存儲材料之間的光電子存儲和轉(zhuǎn)移，該離子存儲材料要求對可見光和紅外光都有很好的透射率； ceo2作為主要離子存儲材料，通過在ceo2中摻雜tio2來增加ceo2的容量以及穩(wěn)定性。

7)光線增透層9，是一個可選層，該層位于透明襯底基材的下方，主要作用是通過鍍膜的方式來增加可見光和紅外光的透過率，主要的鍍膜材料是sio2，tio2。

8)本實施例所述的智能濾光片還包括一個電場引出/引入部件，用于將電極引出，以方面外接電場的連接和加入，可以是fpc軟排線、或者細小導線(透過銀漿連接)；fpc作為電場引出部件，限波濾光層采用目前市面上常用的940/850日夜型濾光片直接貼合，制成了我們需要的智能電致變色光切換器器件。

本實施例所述的智能濾光片還包括一個切換器控制器，是一種控制電路，結(jié)合光電檢測技術(shù)、軟件和硬件技術(shù)，最后產(chǎn)生一個作用于電致變色濾光片上的電場，這個電場可以是直流恒壓電場，也可以是一個交流可變電場。

實施例2本實施例公開了本發(fā)明所述濾光片的制備工藝，具體流程如下：

1)首先在a玻璃(上層透明襯底基材2)的面1(上表面)上鍍光波限波層1，然后在a玻璃的面2(下表面)上鍍上層透明導電層3(ito)。在a玻璃上鍍好光波限波層1和上層透明導電層3之后，再在a玻璃的上層透明導電層3(ito)上再鍍上一層電致變色材料層4(智能光閥材料層)，這樣就完成了a玻璃的制作；其中鍍膜過程中需要使用mask板。

2)在b玻璃(下層透明襯底基材8)面2(下表面)上鍍光線增透層9，然后在b玻璃的面1(上表面)上鍍下層透明導電層7(ito)。在b玻璃上鍍好光線增透層9和下層透明導電層7之后，再在b玻璃的下層透明導電層7(ito)上再鍍上一層離子存儲層6，這樣就完成了b玻璃的制作；其中鍍膜過程中需要使用mask板。

3)使用點膠機或者絲網(wǎng)印刷工藝，在a玻璃的電致變色材料層4上(也可以是b玻璃的離子存儲層6上)，印制一個膠框，膠框基本密封，但是需 要留出相應的灌液口。使用的膠水可以是熱固化膠，也可以是uv膠水，但需要耐住使用的離子液體的腐蝕和高溫工作條件。制框過程中需要留出必要的灌液口。

4)膠框印制好之后，需要將a玻璃和玻璃進行壓合和膠固化，將智能光閥材料層和離子存儲層6相對，使用生產(chǎn)治具進行壓合，在玻璃上施加一定的壓力，壓力范圍為1.5-3kg，并同時采用紫外光照或者加熱處理，使膠框固化，將兩片玻璃壓合成一個大片的器件，每個大片器件里面包含若干個小器件；大片器件壓制好之后，需要切割成小片器件，然后在真空條件下灌液(灌入電解質(zhì))。灌液后封口。

優(yōu)選的，所述a玻璃和b玻璃都需進行鍍膜；鍍膜方式均可以采用電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)；也可采用磁控濺射鍍膜工藝、還可以采用熱噴涂工藝。

綜上：

實施例1所述濾光片和實施例2所述的制備濾光片的工藝在安防攝像機、照相機、攝像機、手機、電腦攝像頭制備領域中有著重要的用途。

實驗例

本實驗例對現(xiàn)有技術(shù)中的濾光片和實施例1所述濾光片進行測試，波譜曲線圖如圖2和圖3所示：

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的雙峰濾光片的波譜圖。

圖3中實施例1所述濾光片在不同的電場激發(fā)下，器件顯示的光譜波形呈曲線。其中最高的線，是沒有加電變色的情況下的波譜圖，能有效的透過可見光和紅外線；其他從上到下的線，是分別加上不同脈寬的電場之后，器件變色，而產(chǎn)生的光譜波形圖，可以看到在加入不同的電場情況下，器件能對紅外部分進行不同的抑制并且保持相當?shù)目梢姽馔高^率。

把做好的濾光片，安裝到手機和電腦的攝像頭上，進行成像檢測，發(fā)現(xiàn)能有效的實現(xiàn)夜間紅外成像模式和白天防止紅外干擾。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式 的限定。對于所屬領域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。