CN118112703A - 一种可见光滤光片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可见光滤光片及其制备方法和应用。该可见光滤光片包括基材，及设置在所述基材上的红外光紫外光吸收层；以重量份计，所述红外光紫外光吸收层包括100份树脂、1‑3重量份红外光吸收剂和4‑10份紫外光吸收剂，所述树脂为降冰片烯树脂，所述降冰片烯树脂的数均分子量为20‑50万。该可见光滤光片在高温高湿环境下具有优异的光学稳定性，同时耐紫外性、耐冷热冲击性、耐高温储存性能均显着提高，且该可见光滤光片的制备工艺可以明显简化。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种可见光滤光片及其制备方法和应用。
背景技术
可见光滤光片是将可见光之外的红外光、紫外光过滤掉，仅让可见光通过的光学设备。现有技术中，制备可见光滤光片时，通常通过在塑料或者玻璃基材上先涂覆红外光吸收层，再涂覆紫外光吸收层而得到。该制备工艺为了实现红外光和紫外光的过滤，至少需要涂覆(通常为旋涂)两道工序，工艺较为复杂，耗时较长，成本也较高。
对于可见光滤光片红外吸收层和紫外吸收层涂料组分，通常由树脂基体和红外吸收染料或者紫外吸收染料等组分组成。现有技术中，树脂基体通常采用环氧树脂类、聚甲基丙烯酸甲酯和硅树脂等。其中，环氧树脂为热固型树脂，使用时需要加入固化剂，而加入固化剂后很容易固化，供旋涂工艺的时间较短，且环氧树脂因为环氧基的存在，导致其在高温下容易黄化，使得相应的可见光滤光片耐高温黄化性能差。聚甲基丙烯酸甲酯树脂脆性较大，韧性不足，且在高温下也容易黄化。硅树脂耐高温高湿性和耐候性较差。黄化后的体现例如可以为可见光滤光片在可见光区的透光率曲线发生偏移，例如在同样的50％透光率下，对应的波长会发生偏移。将该可见光滤光片用于投影镜头时，容易因为可见光滤光片的黄化等问题，导致摄影画面品质不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种可见光滤光片，其在高温高湿环境下具有优异的光学稳定性，同时耐紫外性、耐冷热冲击性、耐高温储存性能均显着提高，且该可见光滤光片的制备工艺可以明显简化。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种可见光滤光片，包括基材，所述可见光滤光片还包括设置在所述基材上的红外光紫外光吸收层；以重量份计，所述红外光紫外光吸收层包括100份树脂、1-3重量份红外光吸收剂和4-10份紫外光吸收剂，所述树脂为降冰片烯树脂，所述降冰片烯树脂的数均分子量为20-50万。
现有技术中，通常采用环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂或硅树脂来作为红外光吸收层或者紫外光吸收层的基体树脂，然而最终得到的可见光滤光片的耐高温高湿、耐候性、耐冷热冲击等性能仍然不够，该可见光滤光片用于摄影镜头时，摄影品质仍然不佳。本申请的发明人通过研究发现，当采用数均分子量在20-50万的降冰片烯树脂作为红外光吸收剂和紫外光吸收剂的基体树脂时，由于降冰片烯树脂中降冰片烯单体单元具有刚性的环状结构，使得该聚合物具有优异的热稳定性，将其用于可见光滤光片时，能抑制相应红外或者紫外吸收层在高温下的分解以及导致的变形，相应得到的可见光滤光片相比于现有技术的，其耐高温高湿、耐候性和耐冷热冲击性能明显提高，该可见光滤光片在紫外光环境中的耐黄化性能也显着提高，现有技术中采用的环氧树脂在高温下可能发生开环反应，化学稳定性差，高温下容易黄化。
在一些实施方式中，所述红外光吸收剂选自偶氮类化合物、二亚铵类化合物、二硫酚金属络合物、酞菁类化合物、方酸菁类化合物及花青类化合物中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，所述紫外光吸收剂选自偶氮次甲基系化合物、吲哚系化合物、苯并三唑系化合物及三嗪系化合物中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，所述基材为玻璃。
在一些实施方式中，所述可见光滤光片还包括设置在基材与所述红外光紫外光吸收层之间的底涂层，所述底涂层包括硅烷偶联剂。当基材为玻璃时，其为无机物，与主体材料为高分子树脂的红外光紫外光吸收层的兼容性不够，在基材上先设置底涂层可以改善基材和红外光紫外光吸收层的兼容性。
在一些实施方式中，所述可见光滤光片还包括设置在所述基材背面的第一多层膜结构，所述第一多层膜结构含有折射率不同的多层膜。该第一多层膜结构通常含有高折射率和低折射率相互间隔堆叠而成的多层膜。该多层膜结构可以实现对红外光的吸收和截止，以使基材背面也屏蔽掉红外光。
在一些实施方式中，所述第一多层膜结构中的每层的材料选自TiO2、SiO2、Y2O3、MgF2、A12O3、Nb2O5、AlF3、Bi2O3、Gd2O3、LaF3、PbTe、Sb2O3、Si3N4、Ta2O5、ZnS、ZnSe、ZrO2及Na3AlF6中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，所述可见光滤光片还包括设置在所述红外光紫外光吸收层上的第二多层膜结构，所述第二多层膜结构为抗反射层。
在一些实施方式中，所述第二多层膜结构中的每层的材料选自TiO2、SiO2、Y2O3、MgF2、A12O3、Nb2O5、AlF3、Bi2O3、Gd2O3、LaF3、PbTe、Sb2O3、Si3N4、Ta2O5、ZnS、ZnSe、ZrO2及Na3AlF6中的一种或多种的组合。
本发明还提供了前述可见光滤光片的制备方法，所述制备方法包括在基材上涂覆红外光紫外光吸收层组合物，干燥，得到所述红外光紫外光吸收层的步骤，以重量份计，所述红外光紫外光吸收层组合物包括100份树脂、1-3重量份红外光吸收剂和4-10份紫外光吸收剂，所述红外光紫外光吸收层组合物还包括溶剂，所述树脂为降冰片烯树脂，所述降冰片烯树脂的数均分子量为20-50万。
通过先将红外光吸收剂和紫外光吸收剂、树脂溶解于溶剂中，得到相应的红外光紫外光吸收层组合物，再将其涂覆在基材上，可以得到可见光滤光片。
进一步地，所述红外光紫外光吸收层组合物还可以包括流平剂、抗静电剂、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、分散剂、阻燃剂、润化剂或增塑剂等助剂。
进一步地，所述涂覆选自浸涂法、铸涂法、喷涂法、旋涂法、珠涂法、棒涂法或刮刀涂布法。
在一些实施方式中，所述溶剂选自酮类、醚类、酯类、醇类、碳氢化合物类或松烯类中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在涂覆所述红外光紫外光吸收层组合物之前，在基材上涂覆底涂层组合物，干燥，得到所述底涂层的步骤，所述底涂层组合物包括硅烷偶联剂。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在所述红外光紫外光吸收层上添加所述第二多层膜结构的步骤。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在所述基材背面添加所述第一多层膜结构的步骤。
在一些实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：1)在基材上涂覆底涂层组合物，干燥，得到所述底涂层；2)在所述底涂层上涂覆所述红外光紫外光吸收层组合物，干燥，得到所述红外光紫外光吸收层；3)在所述红外光紫外光吸收层上添加所述第二多层膜结构；4)在所述基材背面添加所述第一多层膜结构，得到所述可见光滤光片。
本发明还提供了前述可见光滤光片用于摄影镜头的应用。
本发明还提供了一种摄影镜头，包括光学镜片、可见光滤光片，所述可见光滤光片为本发明前述的可见光滤光片。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比存在如下优势：
本发明通过采用数均分子量在20-50万的降冰片烯树脂作为红外光吸收剂和紫外光吸收剂的基体树脂，相比于现有技术中通常采用的环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和硅树脂等，可以提高可见光滤光片的耐高温高湿、耐候性、耐冷热冲击性能和耐紫外黄化性能。
本发明的可见光滤光片在高温高湿环境下经受1000h后，对于透光率为50％的长波段对应的波长的偏移值可以低至2.17nm，对于透光率为20％的长波段对应的波长的偏移值可以低至0.87nm，对于透光率为50％的短波段对应的波长的偏移值可以低至1.16nm。
本发明的可见光滤光片在紫外光照射240h后，对于透光率为50％的长波段对应的波长的偏移值可以低至1.48nm，对于透光率为20％的长波段对应的波长的偏移值可以低至1.35nm，对于透光率为50％的短波段对应的波长的偏移值可以低至1.53nm。
本发明的可见光滤光片在-40℃的低温和85℃的高温进行循环冷热冲击1000次后，对于透光率为50％长波段对应的波长的偏移值可以低至1.86nm，对于透光率为20％长波段对应的波长的偏移值可以低至1.94nm，对于透光率为50％短波段对应的波长的偏移值可以低至2.18nm。
本发明的可见光滤光片在-20℃的低温和65℃的高温进行循环高温存放14次后，对于透光率为50％长波段对应的波长的偏移值可以低至0.59nm，对于透光率为20％长波段对应的波长的偏移值可以低至0.61nm，对于透光率为50％短波段对应的波长的偏移值可以低至0.99nm。
本发明的可见光滤光片在制备时，可以通过一次涂覆，同时实现红外光吸收和紫外光吸收，而不用分别在基材上依照先后顺序分别涂覆红外光吸收层和紫外光吸收层，本发明的可见光滤光片的制备工艺可以明显简化。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的描述，但该实施例并非用于限制本发明的保护范围。
以下所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对下述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以下所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
实施例1:
本实施例提供一种可见光滤光片，其制备工艺具体如下：
将100重量份降冰片烯树脂(购自东京应化工业株式会社)、2重量份红外光吸收剂和6重量份紫外光吸收剂溶解于酮类溶剂中，配制成红外光紫外光吸收组合物。其中，红外光吸收剂为偶氮基化合物，紫外光吸收剂为偶氮次甲基系化合物。
将硅烷偶联剂溶解于酮类溶剂中，配制成底涂层组合物。
在蓝玻璃上涂覆底涂层组合物，干燥，得到底涂层，再在底涂层上涂覆红外光紫外光吸收组合物，干燥，得到红外光紫外光吸收层，再在其上添加第二多层膜结构，第二多层膜结构为抗反射层结构。再在蓝玻璃基材背面添加第一多层膜结构，其为高折射率和低折射率的堆叠层，为红外吸收和截止层。最终得到可见光滤光片。
实施例2:
本实施例提供一种可见光滤光片，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于：将红外光吸收剂替换为二亚铵类化合物。
实施例3:
本实施例提供一种可见光滤光片，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于：将紫外光吸收剂替换为吲哚系化合物。
对比例1:
本对比例提供一种可见光滤光片，其制备工艺基本同实施例1，区别仅在于：将降冰片烯树脂替换为环氧树脂。
性能测试:
一、耐高温高湿性：
先在温度为25℃，湿度为65％的条件下，分别测试实施例1、对比例1-3对应的可见光滤光片在50％的透光率下对应的长波段波长值1，以及短波段波长值2(由于相应的可见光滤光片为带通滤光片，因此50％的透光率会对应两个波长，一个靠近红外段，即前述长波段波长值，另一个靠近紫外段，即前述短波段波长值)，然后分别将其在85℃的温度和85％的湿度下进行高温高湿环境测试，在上述高温高湿环境下经受1000h后，测试可见光滤光片在50％的透光率下对应的长波段波长值3和短波段波长值4，并计算相应的波长偏移值(分别为3-1的差值或4-2的差值)，每批次取12片做测试，对比例1进行一个批次测试，实施例1进行4个批次测试，结果如下表1所示，其中偏移离散程度由同一批次中偏移量测试结果的最大值与最小值之差。可见，在高温高湿环境下，实施例1对应的可见光滤光片的波长偏移值明显低于对比例1-3对应的波长偏移值，且偏移离散程度低，产品稳定性高，因此采用本发明特定的降冰片烯树脂作为红外光紫外光吸收层的树脂基体，可以降低可见光滤光片的波长偏移值，可以明显改善因波长偏移带来的残影问题。
表1高温高湿下50％透光率的长波段、短波段波长偏移值
采用前述类似的方法测试实施例1、对比例1-3对应的可见光滤光片在20％的透光率下长波段波长偏移值，及偏移离散程度，结果如下表2所示。可见，在高温高湿环境下，实施例1对应的可见光滤光片的波长偏移值明显低于对比例1-3对应的波长偏移值，采用本发明特定的降冰片烯树脂作为红外光紫外光吸收层的树脂基体，可以降低可见光滤光片的波长偏移值，可以明显改善因波长偏移带来的残影问题。
表2高温高湿下20％透光率的长波段波长偏移值
二、耐紫外照射：
紫外照射测试条件为：波长为420nm，照射强度为2.4W/m2，进行照射240h。取样条件也是每批次取12片做测试，对比例1进行一个批次测试，实施例1进行4个批次测试，采用前述耐高温高湿类似的方法进行测试和计算，结果如下表3-4所示。可见，在紫外照射下，实施例1对应的可见光滤光片的波长偏移值明显低于对比例1-3对应的波长偏移值，且偏移离散程度低，产品稳定性高，因此采用本发明特定的降冰片烯树脂作为红外光紫外光吸收层的树脂基体，可以提高产品的耐紫外黄化性能。
表3紫外照射后50％透光率的长波段、短波段波长偏移值
表4紫外照射后20％透光率的长波段波长偏移值
三、耐冷热冲击测试：
测试条件为：先在低温-40℃下，然后以20℃/分钟的速率升温到85℃，再以20℃/分钟的速率降温到-40℃，如此进行冷热循环1000次。取样条件也是每批次取12片做测试，对比例1进行一个批次测试，实施例1进行4个批次测试，采用前述耐高温高湿类似的方法进行测试和计算，结果如下表5-6所示。可见，在循环冷热的温度变化冲击下，实施例1对应的可见光滤光片的波长偏移值明显低于对比例1-3对应的波长偏移值，且偏移离散程度低，产品稳定性高，因此采用本发明特定的降冰片烯树脂作为红外光紫外光吸收层的树脂基体，可以提高产品的耐冷热冲击性能。
表5循环冷热冲击下50％透光率的长波段、短波段波长偏移值
表6循环冷热冲击下20％透光率的长波段波长偏移值
四、耐高温低温存放测试：
测试条件为：先在高温65℃下进行存放2h，然后经过12小时降至低温-20℃，再存放2h，再经过12小时升至高温65℃下存放2h，如此循环14次。取样条件也是每批次取12片做测试，对比例1进行一个批次测试，实施例1进行4个批次测试，采用前述耐高温高湿类似的方法进行测试和计算，结果如下表7所示。可见，在耐高温低温存放性能方面，实施例1对应的可见光滤光片的波长偏移值明显低于对比例1-3对应的波长偏移值，且偏移离散程度低，产品稳定性高，因此采用本发明特定的降冰片烯树脂作为红外光紫外光吸收层的树脂基体，可以提高产品的耐高温低温存放性能。
表7高温低温存放后波长偏移值
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (13)
1.一种可见光滤光片，包括基材，其特征在于：所述可见光滤光片还包括设置在所述基材上的红外光紫外光吸收层；以重量份计，所述红外光紫外光吸收层包括100份树脂、1-3重量份红外光吸收剂和4-10份紫外光吸收剂，所述树脂为降冰片烯树脂，所述降冰片烯树脂的数均分子量为20-50万。
2.根据权利要求1所述的可见光滤光片，其特征在于：所述红外光吸收剂选自偶氮类化合物、二亚铵类化合物、二硫酚金属络合物、酞菁类化合物、方酸菁类化合物及花青类化合物中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的可见光滤光片，其特征在于：所述紫外光吸收剂选自偶氮次甲基系化合物、吲哚系化合物、苯并三唑系化合物及三嗪系化合物中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的可见光滤光片，其特征在于：所述可见光滤光片还包括设置在基材与所述红外光紫外光吸收层之间的底涂层，所述底涂层包括硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的可见光滤光片，其特征在于：所述可见光滤光片还包括设置在所述基材背面的第一多层膜结构，所述第一多层膜结构含有折射率不同的多层膜。
6.根据权利要求1所述的可见光滤光片，其特征在于：所述可见光滤光片还包括设置在所述红外光紫外光吸收层上的第二多层膜结构，所述第二多层膜结构为抗反射层。
7.一种权利要求1-6任一项所述可见光滤光片的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括在基材上涂覆红外光紫外光吸收层组合物，干燥，得到所述红外光紫外光吸收层的步骤，以重量份计，所述红外光紫外光吸收层组合物包括100份树脂、1-3重量份红外光吸收剂和4-10份紫外光吸收剂，所述红外光紫外光吸收层组合物还包括溶剂，所述树脂为降冰片烯树脂，所述降冰片烯树脂的数均分子量为20-50万。
8.根据权利要求7所述的可见光滤光片的制备方法，其特征在于：所述溶剂选自酮类、醚类、酯类、醇类、碳氢化合物类或松烯类中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求7所述的可见光滤光片的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在涂覆所述红外光紫外光吸收层组合物之前，在基材上涂覆底涂层组合物，干燥，得到所述底涂层的步骤，所述底涂层组合物包括硅烷偶联剂。
10.根据权利要求7所述的可见光滤光片的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在所述红外光紫外光吸收层上添加所述第二多层膜结构的步骤。
11.根据权利要求7所述的可见光滤光片的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在所述基材背面添加所述第一多层膜结构的步骤。
12.如权利要求1至6中任一项权利要求所述的可见光滤光片用于摄影镜头的应用。
13.一种摄影镜头，包括光学镜片、可见光滤光片，其特征在于：所述可见光滤光片为权利要求1至6中任一项权利要求所述的可见光滤光片。
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| CN202311788391.3A CN118112703A (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种可见光滤光片及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202311788391.3A CN118112703A (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种可见光滤光片及其制备方法和应用 |
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2023
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