一种黑色光学薄膜及系统的制作方法

本技术涉及光学薄膜，尤其涉及一种黑色光学薄膜及系统。

背景技术：

1、光学干涉变色颜料能够产生类似于自然界中肥皂泡或蝴蝶翅膀般绚烂的色彩变化，区别于传统的变色珠光颜料。这种颜料不含基材，完全由多层光学薄膜堆叠而成。多层薄膜结构带来鲜明的干涉色彩和亮泽度，实现了生动的颜色变化和金属光泽。凭借其特殊的生产过程和迷人的色彩特性，基于层状薄膜的光学干涉变色颜料已在高端颜料市场受到广泛关注。目前，化妆品中的黑色颜料主要包括炭黑和铁黑，这些颜料常用于眼影、彩妆等产品。然而，炭黑具有较强的吸附力，长时间使用可能导致皮肤损伤，同时卸妆困难，清洗不易。而铁黑颜料的颗粒较大，研磨后分散性较差，吸附力较弱。

2、专利公布号为cn 112210808 a的中国专利公开了一种黑色薄膜的制备方法，通过周期性重复的机械抛光+化学抛光与含碳黑色染料溶液相结合的工艺，得到的黑色薄膜光泽度高，硬度高，具有优异的黑色外观和耐磨性能，该方法本征上是借助于含碳黑色染料，属于化学着色范畴。

3、专利公告号为cn 104195518b的中国专利公开了一种黑色吸光薄膜及其制备方法，通过在锥形阵列聚合物基底上沉积铁薄膜，厚度在0.1mm-2mm，形成黑色吸收薄膜，该薄膜具有二维锥形结构，不属于片层结构，存在制备工艺复杂，设备要求高，制作成本高的缺点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种黑色光学薄膜，可以实现可见光波段内的超黑色显示。

2、为了实现上述的技术目的，本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种黑色光学薄膜，所述薄膜包括自上而下设置的第一增透吸收单元、第二增透吸收单元和增透再吸收反射单元，所述第一增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述第二增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述增透再吸收反射单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层、一个高折射率介质膜层和一个金属膜层；

4、所述薄膜的膜堆结构为：a1mb1hc1la2mc2la3mc3l，m代表金属膜层，h代表高折射率介质膜层，l代表低折射率介质膜层，a1、a2、a3、b1、c1、c2和c3分别代表膜层对应的厚度，三层金属膜层从入射方向开始，金属膜层的厚度a3、a2和a1逐渐加大，来逐步增大对入射光的吸收，所述金属膜层的厚度a1是所有膜层厚度中最大的；膜层总数为7层。

5、进一步的，所述c3的厚度范围为50-100nm，所述a3的厚度范围为5-15nm。

6、进一步的，所述c2的厚度范围为80-150nm，所述a2的厚度范围为10-30nm。

7、进一步的，所述c1的厚度范围为50-100nm，所述b1的厚度范围为70-150nm，所述a1的厚度范围为150-200nm。

8、进一步的，所述高折射率介质膜层采用ta2o5、tio2、zro2、sb2o3、nd2o3和nb2o5中的一种材料。

9、进一步的，所述低折射率介质膜层采用mgf2、sio2、ndf3、laf3、al2o3和caf2中的一种材料。

10、进一步的，所述金属膜层采用al、fe、ti、ag、au、zn、zr、mg、cu、hf、ba、ni和cr中的一种材料。

11、进一步的，所述薄膜的纵横比至少为2:1，平均颗粒尺寸在10um至60um之间，形成黑色颜料薄片。

12、一种黑色光学薄膜系统，包括薄膜，所述薄膜包括自上而下设置的第一增透吸收单元、第二增透吸收单元和增透再吸收反射单元，所述第一增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述第二增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述增透再吸收反射单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层、一个高折射率介质膜层和一个金属膜层；

13、所述薄膜的膜堆结构为：a1mb1hc1la2mc2la3mc3l，m代表金属膜层，h代表高折射率介质膜层，l代表低折射率介质膜层，a1、a2、a3、b1、c1、c2和c3分别代表膜层对应的厚度，三层金属膜层从入射方向开始，金属膜层的厚度a3、a2和a1逐渐加大，来逐步增大对入射光的吸收，所述金属膜层的厚度a1是所有膜层厚度中最大的；膜层总数为7层；

14、所述高折射率介质膜层采用ta2o5、tio2、zro2、sb2o3、nd2o3和nb2o5中的一种材料，所述低折射率介质膜层采用mgf2、sio2、ndf3、laf3、al2o3和caf2中的一种材料，所述金属膜层采用al、fe、ti、ag、au、zn、zr、mg、cu、hf、ba、ni和cr中的一种材料。

15、采用上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，其具有的有益效果：

16、本实用新型主要由低折射率介质膜层、高折射率介质膜层和金属膜层组成，各层材料具有不同的物理厚度；金属膜层实现对入射可见光谱的宽带吸收和部分反射，多层高低折射率介质膜层是基于干涉效应实现金属膜层表面的宽带减反射膜效果，来降低金属膜层表面的剩余反射光。在可见光400nm-700nm范围内平均反射率小于1％；在可见光400nm-700nm范围平均透过率内小于0.001％，实现低反射率和低透过率的光谱特性，这种特性使得入射到该薄膜的可见光，既无反射光从该薄膜反射，也无法从该薄膜结构透过，光线均被多层复合薄膜吸收，实现亮黑色结构色效果。将该多层薄膜进行粉碎处理，碎化平片包括多个由上述不同材料形成的黑色薄膜层。一般而言，粉碎处理后的薄膜颜料片的纵横比至少为2:1，平均颗粒尺寸为10um至60um之间，形成黑色颜料薄片。该设计结构有安全、无毒和环保的天然属性，可以作为一种理想的黑色颜料替代方案。

技术特征：

1.一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述薄膜包括自上而下设置的第一增透吸收单元、第二增透吸收单元和增透再吸收反射单元，所述第一增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述第二增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述增透再吸收反射单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层、一个高折射率介质膜层和一个金属膜层；

2.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述c3的厚度范围为50-100nm，所述a3的厚度范围为5-15nm。

3.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述c2的厚度范围为80-150nm，所述a2的厚度范围为10-30nm。

4.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述c1的厚度范围为50-100nm，所述b1的厚度范围为70-150nm，所述a1的厚度范围为150-200nm。

5.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述高折射率介质膜层采用ta2o5、tio2、zro2、sb2o3、nd2o3和nb2o5中的一种材料。

6.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述低折射率介质膜层采用mgf2、sio2、ndf3、laf3、al2o3和caf2中的一种材料。

7.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述金属膜层采用al、fe、ti、ag、au、zn、zr、mg、cu、hf、ba、ni和cr中的一种材料。

8.如权利要求1所述的一种黑色光学薄膜，其特征在于，所述薄膜的纵横比至少为2:1，平均颗粒尺寸在10um至60um之间，形成黑色颜料薄片。

9.一种黑色光学薄膜系统，其特征在于，包括薄膜，所述薄膜包括自上而下设置的第一增透吸收单元、第二增透吸收单元和增透再吸收反射单元，所述第一增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述第二增透吸收单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层和一个金属膜层，所述增透再吸收反射单元包括自上而下设置的一个低折射率介质膜层、一个高折射率介质膜层和一个金属膜层；

技术总结本技术公开了一种黑色光学薄膜，所述薄膜包括第一增透吸收单元、第二增透吸收单元和增透再吸收反射单元，第一增透吸收单元包括自上而下设置的一低折射率介质膜层和一金属膜层，第二增透吸收单元包括自上而下设置的一低折射率介质膜层和一金属膜层，增透再吸收反射单元包括自上而下设置的一低折射率介质膜层、一高折射率介质膜层和一金属膜层；所述薄膜的膜堆结构为：a<subgt;1</subgt;Mb<subgt;1</subgt;Hc<subgt;1</subgt;La<subgt;2</subgt;Mc<subgt;2</subgt;La<subgt;3</subgt;Mc<subgt;3</subgt;L，M代表金属膜层，H代表高折射率介质膜层，L代表低折射率介质膜层，a<subgt;1</subgt;、a<subgt;2</subgt;、a<subgt;3</subgt;、b<subgt;1</subgt;、c<subgt;1</subgt;、c<subgt;2</subgt;和c<subgt;3</subgt;代表膜层对应厚度；膜层总数为7层。本技术还公开了一种黑色光学薄膜系统，可以实现可见光波段内的超黑色显示。技术研发人员：李延凯,储著伟,吴强,李祎,卜轶坤受保护的技术使用者：厦门闪蝶科技有限公司技术研发日：20231009技术公布日：2024/5/16