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透射结构及其制备方法

文献发布时间:2023-06-19 19:28:50


透射结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及电磁波成像技术领域,特别是涉及一种透射结构及其制备方法。

背景技术

玻璃的发明和使用极大的便利了人们的生活,它已经成为我们日常生活中不可替代的一种材料。普通的透明玻璃表面光滑平整,如普通建筑外墙的窗户玻璃、汽车挡风玻璃等。这些普通玻璃的透射光和反射光都可以成像。例如我们可以从室内透过玻璃看清室外的物体。当室外光照度较弱时,人在室内还能看到室内物体在玻璃上的镜像(虚像)。另一方面,当周围环境中存在不适宜的亮度分布时,这些亮度分布也会经玻璃反射而引起光污染,进而导致人们的视觉疲劳或不适。

传统技术中,可通过在玻璃表面形成粗糙不平整的结构(例如毛玻璃)以使光线形成漫反射来解决上述光污染问题。然而,由于光线照射在这类结构上时,透射光和反射光均不成像,因此,人们无法通过透射光获取信息,容易对人们的生活造成不便。

另一方面,公告号为CN110854539B的中国发明专利提出了一种透射结构,能够使入射光在表面发生漫反射,基本避免入射光在玻璃表面发生镜面反射,同时保持透射光波前不发生改变的透射结构。通过该透射结构制成的玻璃,既能消除不适宜的亮度分布因镜面反射而引起的光污染,同时还能使透射光的波前基本不被扰乱,从而使人们仍旧能够通过透射光获取信息。然而,这类透射结构仅能在较窄的频段内实现上述效果,且不适于宏观尺度产品的制备。

发明内容

基于此,有必要针对传统的透射结构工作频段较窄的问题,提供一种改进的透射结构。

一种透射结构,包括多个第一透射单元和多个第二透射单元,所述第一透射单元的电磁波的透射相位

所述第一透射单元具有第一基体,所述第一基体内部设置有第一介质块,所述第一介质块与所述第一透射单元的电磁波射入面之间的所述第一基体的厚度为非零的第一厚度;及,所述第二透射单元具有第二基体,所述第二基体内部设置有第二介质块,所述第二介质块与所述第二透射单元的电磁波射入面之间的所述第二基体的厚度为非零的第二厚度,所述第二厚度与所述第一厚度不同;其中,电磁波入射至所述第一透射单元和所述第二透射单元时,所述第一透射单元的透射电磁波具备第一透射相位

上述透射结构,第一厚度和第二厚度均为非零厚度,且第二厚度和第一厚度可对应地利用反射电磁波的干涉使第一反射相位

在其中一个实施例中,所述第一厚度被配置为使所述第一透射单元的反射电磁波在基准频率处的反射系数为实数,所述基准频率位于所述预设频段内;且,所述第二厚度被配置为使所述第一反射相位

在其中一个实施例中,所述第二厚度被配置为使所述第一反射相位

在其中一个实施例中,所述预设频段包括至少部分可见光频段和/或至少部分红外光频段。

在其中一个实施例中,所述第一厚度d

在其中一个实施例中,所述第一厚度d

在其中一个实施例中,所述第一基体和所述第二基体的材质相同;和/或,所述第一介质块和所述第二介质块的材质相同;和/或,所述第一介质块和所述第二介质块的厚度相同。

在其中一个实施例中,所述第一基体和所述第二基体的材质均包括电介质、半导体中的至少一种,所述第一介质块和所述第二介质块的材质均包括金属、电介质、半导体中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述第一介质块和所述第二介质块的材质均包括铜、银、金、铝、铂、硅、石墨烯中的至少一种。

在其中一个实施例中,所述第一介质块的材质为金属时,所述第一介质块具有一预设厚度,所述预设厚度小于或等于该金属的趋肤深度;和/或,所述第二介质块的材质为金属时,所述第二介质块具有一预设厚度,所述预设厚度小于或等于该金属的趋肤深度。

本申请还提供一种透射结构。

一种透射结构,包括:基体,具有电磁波射入面,包括无序分布的多个第一透射部和多个第二透射部;其中,每个所述第一透射部内设置有第一介质块以形成第一透射单元,所述第一介质块与所述电磁波射入面之间的所述基体的厚度为非零的第一厚度;每个所述第二透射部内设置有第二介质块以形成第二透射单元,所述第二介质块与所述电磁波射入面之间的所述基体的厚度为非零的第二厚度,所述第二厚度与所述第一厚度不同;

电磁波入射至所述第一透射单元和所述第二透射单元时,

所述第一透射单元的透射电磁波具备第一透射相位

所述第一透射部的反射电磁波为第一反射电磁波,所述第一介质块的反射电磁波为第二反射电磁波;所述第一厚度被配置为至少通过所述第一反射电磁波和所述第二反射电磁波的干涉而使所述第一透射单元的反射电磁波具备第一反射相位

上述透射结构,第一厚度和第二厚度不同且均为非零厚度,并且通过合理配置第一厚度和第二厚度可对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

本申请还提供一种如前所述的透射结构的制备方法。

一种透射结构的制备方法,包括:提供第一衬底,所述第一衬底具有所述电磁波射入面,且所述第一衬底具有多个第一透射区域和多个第二透射区域;在所述第一衬底上形成图案化的第一介质层,所述图案化的第一介质层包括多个所述第一介质块,每个所述第一介质块与每个所述第一透射区域一一对应;在所述第一衬底和所述图案化的第一介质层上形成第二衬底;在所述第二衬底上形成图案化的第二介质层,所述图案化的第二介质层包括多个所述第二介质块,每个所述第二介质块与每个所述第二透射区域一一对应,且在垂直于所述电磁波射入面的方向上,所述第一介质块于所述电磁波射入面具有第一投影,所述第二介质块于所述电磁波射入面具有第二投影,所述第二投影与所述第一投影无序分布且无重合部分;在所述第二衬底和所述图案化的第二介质层上形成第三衬底;

其中,所述第一衬底、所述第二衬底、所述第三衬底的材质相同,所述第一透射区域和与其对应的至少所述第一介质块、所述第二衬底部分、所述第三衬底部分形成所述第一透射单元,所述第二透射区域和与其对应的至少所述第二衬底部分、所述第二介质块、所述第三衬底部分形成所述第二透射单元。

上述透射结构的制备方法,可采用沉积和刻蚀的工艺制备出前述的透射结构,且上述制备方法有利于合理方便地配置第一厚度、第二厚度、第一介质块和第二介质块的厚度,以对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

在其中一个实施例中,在所述第一透射单元中,所述第一衬底的厚度的取值范围为30nm~120nm;在所述第二透射单元中,所述第一衬底和所述第二衬底的总厚度的取值范围为110nm~290nm。

在其中一个实施例中,在所述第一透射单元中,所述第一衬底的厚度的取值范围为40nm~80nm;在所述第二透射单元中,所述第一衬底和所述第二衬底的总厚度的取值范围为130nm~160nm。

本申请还提供另一种如前所述的透射结构的制备方法。

一种透射结构的制备方法,包括:提供第一衬底,所述第一衬底具有电磁波射入面;在所述第一衬底上形成具有第一图案的光刻胶层,所述具有第一图案的光刻胶层包括多个第一介质孔,与所述第一介质孔对应的所述第一衬底部分为第一透射区域;在所述第一介质孔中形成所述第一介质块;至少去除所述具有第一图案的光刻胶层;所述第一衬底上的多个所述第一介质块形成图案化的第一介质层;在所述第一衬底上和所述图案化的第一介质层上形成第二衬底;在所述第二衬底上形成具有第二图案的光刻胶层,所述具有第二图案的光刻胶层包括多个第二介质孔,与所述第二介质孔对应的所述第一衬底部分为第二透射区域;在所述第二介质孔中形成所述第二介质块;在垂直于所述电磁波射入面的方向上,所述第一介质块于所述电磁波射入面具有第一投影,所述第二介质块于所述电磁波射入面具有第二投影,所述第二投影与所述第一投影无序分布且无重合部分;至少去除所述具有第二图案的光刻胶层;所述第二衬底上的多个所述第二介质块形成图案化的第二介质层;在所述第二衬底和所述图案化的第二介质层上形成第三衬底;

其中,所述第一衬底、所述第二衬底、所述第三衬底的材质相同,所述第一透射区域和与其对应的至少所述第一介质块、所述第二衬底部分、所述第三衬底部分形成所述第一透射单元,所述第二透射区域和与其对应的至少所述第二衬底部分、所述第二介质块、所述第三衬底部分形成所述第二透射单元。

上述透射结构的制备方法,可采用沉积和刻蚀的工艺制备出前述的透射结构,且上述制备方法有利于合理方便地配置第一厚度、第二厚度、第一介质块和第二介质块的厚度,以对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

本申请还提供一种膜。

一种膜,包括如前所述的透射结构。

上述膜,能够在较宽的频段范围内实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射的效果,并且上述柔性膜可基本消除对周围环境的镜面反射;特别的,当该膜为柔性膜时,可贴覆至具备不同面型(如平面、曲面等)的物体表面,从而有利于拓宽透射结构的应用范围。

本申请还提供一种屏幕。

一种屏幕,包括如前所述的透射结构。

上述屏幕,能够在较宽的频段范围内,使向屏幕投射的携带有完整图像信息的电磁波在屏幕的投射表面成像(实像)并发生漫反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,并且上述屏幕可基本消除对周围环境的镜面反射,进而可由位于屏幕反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,也可使物体所反射的电磁波透过该屏幕而透射电磁波的波前不会发生扰乱,从而透射电磁波于透射侧的能量集中,有利于观察者于屏幕的透射侧捕捉到物体完整的透射电磁波波前信息,进而对该物体清晰识别。

本申请还提供一种投影系统。

一种投影系统,包括:如前所述的屏幕;以及,投影设备,被配置为将携带有图像信息的光线投射至所述屏幕以显示图像。

上述投影系统,能够在较宽的频段范围内,使投影设备向屏幕投射的携带有完整图像信息的电磁波在屏幕的投射表面成像(实像)并发生漫反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,并且上述屏幕可基本消除对周围环境的镜面反射,进而可由位于屏幕反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,物体所反射的电磁波能够透过该屏幕并保留物体完整的透射电磁波波前信息,从而有利于观察者于屏幕的透射侧对物体的清晰识别;特别的,考虑到前述屏幕还可具备一定的透明性,上述投影系统可用作汽车的抬头显示设备。

本申请还提供一种玻璃。

一种玻璃,包括如前所述的透射结构。

上述玻璃,能够在较宽的频段范围内,使向玻璃投射的携带有完整图像信息的电磁波在玻璃的投射表面成像(实像)并发生漫反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,并且上述玻璃可基本消除对周围环境的镜面反射,进而可由位于玻璃反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,物体所反射的电磁波透过该玻璃而透射电磁波的波前不会发生扰乱,从而透射电磁波于透射侧的能量集中,有利于人观察者于玻璃的透射侧捕捉到物体完整的透射电磁波波前信息,进而对该侧物体清晰识别。

在其中一个实施例中,所述玻璃的电磁波透射率小于或等于一预设值。

本申请还提供一种车辆。

一种车辆,包括:车体;以及如前文所述的玻璃,设于所述车体。

上述车辆,能够在可见光频段范围内,消除原本玻璃表面因镜面反射产生的光污染,同时不会降低玻璃的透明特性,使得车内的人仍能清晰的看到车外的景象;并且,前文所述的玻璃透射率并不高(通常低于50%),从而有利于保障车内人员的隐私。

在其中一个实施例中,所述玻璃包括挡风玻璃,所述挡风玻璃包括投影部;以及投影设备,设于所述车体内部,被配置为将携带有图像信息的光线投射至所述投影部以显示图像。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中两个透射单元的电磁波的反射相位差频谱图;

图2为本申请一实施例的两个透射单元的结构示意图;

图3为图2所示实施例的两个透射单元的无序排布示意图;

图4示出了本申请一实施例的透射单元的电磁波的反射相位随嵌入层与透射单元电磁波射入面之间的基体厚度以及入射电磁波波长的变化的关系曲线;

图5示出了本申请一实施例的具备隔热效果的透射结构的工作示意图;

图6示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于可见光频段的透射相位曲线;

图7示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于可见光频段的反射相位曲线;

图8示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于可见光频段的反射相位差曲线;

图9示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于可见光频段的反射率曲线;

图10示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于可见光频段的透射率曲线;

图11的(a)图至(e)图分别示出了不同波长的电磁波入射至本申请实施例1时的远场能量分布图以及相应的对照图;

图12示出了本申请具体实施例1的两个透射单元于红外光频段的透射率曲线;

图13示出了本申请具体实施例2的两个透射单元于可见光频段的反射相位差曲线;

图14示出了本申请具体实施例3的两个透射单元于可见光频段的反射相位差曲线;

图15示出了本申请具体实施例4的两个透射单元于红外光频段的反射相位差曲线;

图16为本申请一实施例屏幕的结构示意图;

图17为本申请一实施例投影系统的结构示意图;

图18为本申请一实施例车辆的结构示意图;

图19为本申请一实施例透射结构的制备流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

公告号为CN110854539B的中国发明专利提出的透射结构仅能在较窄的频段范围内实现两个透射单元的较大的电磁波的反射相位差,如0.6π~1.4π(或-1.4π~-0.6π),进一步的0.8π~1.2π(或-1.2π~-0.8π),特别的,上述专利的透射结构仅可在单个频点上实现两个透射单元的电磁波的反射相位差为π(或-π)。

具体的,作为对照,本申请的图1示出了上述专利的图14所示的实施例的两个透射单元的电磁波的反射相位差的频谱,其中,点线示出了透射单元1的电磁波的反射相位随频率的变化情况,短划线示出了透射单元2的电磁波的反射相位随频率的变化情况,黑实线示出了透射单元1和透射单元2的电磁波的反射相位差随频率的变化情况。可以看到,透射单元1和透射单元2仅在360THz~520THz(对应约577nm~833nm)频率范围附近满足两个透射单元的电磁波的反射相位差为0.6π~1.4π,进一步的,透射单元1和透射单元2仅在440THz~460THz频率范围附近满足两个透射单元的电磁波的反射相位差为0.8π~1.2π,特别的,透射单元1和透射单元2仅在单个频点(即430Hz)附近实现两个透射单元的电磁波的反射相位差基本恒定为π。从而可知,现有技术的透射结构较难在较大的宽频范围内实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射的效果。

基于上述问题,本申请提供一种透射结构,能够在较大的宽频范围内实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射、并基本消除对周围环境的镜面反射的效果。

如图2和图3所示,本申请的透射结构1000包括多个第一透射单元100和多个第二透射单元200,多个第一透射单元100和多个第二透射单元200在一面内无序排布,第一透射单元100具有第一基体110,第一基体110内部设置有第一介质块120,第一介质块120与第一透射单元100的电磁波射入面P1之间的第一基体110的厚度为非零的第一厚度;第二透射单元200具有第二基体210,第二基体210内部设置有第二介质块220,第二介质块220与第二透射单元200的电磁波射入面P2之间的第二基体210的厚度为非零的第二厚度,第二厚度与第一厚度不同;电磁波入射至第一透射单元100和第二透射单元200时,第一透射单元100的透射电磁波的第一透射相位

其中,多个第一透射单元100的电磁波射入面P1和多个第二透射单元200的电磁波射入面P2共同形成透射结构1000的电磁波射入面。换言之,即多个第一透射单元100和多个第二透射单元200应当无间隔地无序排布。换言之,即相邻两个第一透射单元100和第二透射单元200应以面接触的形式设置。

此外,通过控制第一透射单元100的电磁波的透射相位(第一透射相位)第二透射单元200的电磁波的透射相位(第二透射相位)满足

可选的,多个第一透射单元100和多个第二透射单元200以图3所示的序列于一面内无序排布。可以理解的,上述第一透射单元100和第二透射单元200的设置位置也可以互换。当然,透射结构还可以通过其他的无序序列进行排布,图3中的排布序列仅作为示例。另外,多个第一透射单元100和多个第二透射单元200的排布面既可以是平面,也可以是曲面或是弯折的面,本申请并不对排布面的形状进行限制。

可选的,第一介质块120可以以膜层结构的形式设置在第一基体110内,第二介质块220可以以膜层结构的形式设置在第二基体210内,如此有利于简化透射单元的制备;可选的,第一介质块120将第一基体110分隔形成上下两部分,第二介质块220将第二基体210分隔形成上下两部分,如此同样有利于透射单元的制备,同时也有利于在嵌入层的材质选为金属等可阻挡红外辐射的材质时,实现有效的隔热;可选的,第一介质块120的电磁波射入面与第一透射单元100的电磁波射入面平行,第二介质块220的电磁波射入面与第二透射单元200的电磁波射入面平行,如此有利于第一介质块120和第二介质块220的形成,同时也方便了第一厚度和第二厚度的大小设定。

可选的,第一基体110可以是柱体、长方体、正方体、锥体、台体中的任意一种,第二基体210同样可以是柱体、长方体、正方体、锥体、台体中的任意一种。如此有利于不同样式的第一基体110和第二基体210的选取和制备,进而有利于不同样式的透射结构1000的制备,以适应不同的制备需求。例如当第一基体110和第二基体210为六棱柱时,有利于增强透射结构1000的结构稳定性。

通过合理配置第一厚度与第二厚度,可使电磁波入射至第一透射单元100和第二透射单元200时,第一透射单元100的反射电磁波的第一反射相位

具体而言,第一透射单元100的反射电磁波可表示为第一基体110的电磁波射入面上所产生的反射电磁波(第一反射电磁波)与第一介质块120的电磁波射入面上所产生的反射电磁波(第二反射电磁波)的相干叠加(即第一反射电磁波和第二反射电磁波的干涉),而第二透射单元200的反射电磁波可表示为第二基体210的电磁波射入面上所产生的反射电磁波(第三反射电磁波)与第二介质块220的电磁波射入面上所产生的反射电磁波(第四反射电磁波)的相干叠加(即第三反射电磁波和第四反射电磁波的干涉)。通常,第一透射单元100的反射电磁波和第二透射单元200的反射电磁波之间具有一随频率的变化而变化的单程相位差。然而,由于第一透射单元100的第一厚度和第二透射单元200的第二厚度不同,因此,当入射电磁波的频率发生变化时,第一介质块120的反射电磁波(第二反射电磁波)的相位变化速率与第二介质块220的反射电磁波(第四反射电磁波)的相位变化速率不同,从而,通过合理配置第二厚度和第一厚度,并利用干涉使得第一基体110和第二基体210的反射电磁波(即第一反射电磁波和第三反射电磁波)的反射相位能够对第一反射相位和第二反射相位进行修正,最终有利于实现在一定的频率范围内使第一反射相位和第二反射相位的单程相位差基本不随频率变化的效果。换言之,通过合理配置第一厚度和第二厚度,可利用上述反射电磁波之间的相干叠加来减弱或抵消单程相位差随频率的变化,最终实现两个透射单元在目标频段内的反射电磁波具有较大的且基本恒定的相位差的效果。

在一些实施方式中,可通过配置第一厚度和第二厚度,使得第一透射单元100和第二透射单元200的电磁波的反射相位差在预设频段内满足

上述透射结构1000,第一厚度和第二厚度均为非零厚度,且第二厚度和第一厚度可对应地利用反射电磁波的干涉使第一反射相位

可以理解的是,如果给上述透射相位差、反射相位差分别加上一个2nπ(n为非零整数)的周期,也不会对透射结构1000的效果造成影响。

在一些实施方式中,第一厚度被配置为使第一透射单元100的反射电磁波在基准频率处的反射系数为实数,基准频率位于预设频段内;且,第二厚度被配置为使第一反射相位

可选的,基准频率可选取为预期的工作频段中部附近(如二分之一处)的中心频率,例如预期的工作频段为f

除此之外,根据公式

可选的,第一基体110和第二基体210的材质相同。可选的,第一介质块120和第二介质块220的材质相同。可选的,第一介质块120和第二介质块220的厚度相同。通过上述设置,均有利于简化第二厚度和第一厚度的确定过程。如图4所示,图4示出了某一透射单元中基体为二氧化硅、且嵌入层的厚度为25nm、嵌入层的材质为金时,该透射单元的电磁波的反射相位随嵌入层与透射单元电磁波射入面之间的基体厚度(即dc)以及入射电磁波波长的变化关系曲线。其中,横轴表示射入到透射结构1000上的电磁波的波长,单位为纳米,纵轴表示反射电磁波的相位,单位为度。可以看到,当控制第一厚度为40nm,第二厚度为160nm时,对应的满足反射相位差处于0.6π~1.4π(对应108度~252度)的波长范围为600nm~1300nm;可以看到,对应的基准频率大致为1150nm,基准频率处第二透射单元200的反射电磁波的第二反射相位位于0附近,第二透射单元200的反射电磁波的反射系数近似为实数,同时第一反射相位

由图4也可以看到,预设频段包括至少部分可见光频段和/或至少部分红外光频段。需要指出的是,本申请所述的可见光频段的范围包括400nm~760nm,红外光频段的范围包括760nm~1mm。当预设频段包括至少部分可见光频段时,透射结构1000可用于制备大楼玻璃幕墙、汽车玻璃等,从而有利于避免城市光污染的危害;当预设频段包括至少部分红外光频段时,透射结构1000可用于红外投影仪的制备。

进一步的,第二厚度被配置为使第一反射相位

在一些实施方式中,第一透射单元100的反射率R

在一些实施方式中,第一厚度d

在一些实施方式中,第一基体110和第二基体210的材质相同,且第一介质块120和第二介质块220的厚度均相同,且第一介质块120和第二介质块220的材质均相同。通过上述设置,有利于快速确定适当的第一厚度d

在一些实施方式中,第一基体110和第二基体210的材质均可包括电介质、半导体中的至少一种,例如可以包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮化镓(GaN)、二氧化钛(TiO2)、光学塑料中的至少一种,其中光学塑料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸脂(PC)、苯乙烯丙烯腈(AS或SAN)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)、聚4-甲基-1-戊烯(商品名为TPX)、透明聚酰胺等透明类塑料。第一介质块120和第二介质块220的材质均可包括金属、非金属中的至少一种,非金属又可包括电介质、半导体(如硅、石墨烯等)中的至少一种,其中,氮化硅(SiN)、氮化镓(GaN)、二氧化钛(TiO2)为对可见光波段吸收较小的材料,硅(Si)为对可见光波段吸收较大的波段。如此,可通过众多自然界中常见的材料来制备本申请的透射结构1000,从而有利于降低透射结构1000的材料选取难度,进而降低制备成本。

优选的,当第一介质块120和第二介质块220的材质为金属时,例如可以是铜、银、金、铝、铂中的至少一种,一方面有利于使得上述嵌入层在被加工的很薄(如纳米量级)时仍能保持片状结构,另一方面,如图5所示,可有效抑制红外光频段的电磁波的透射率,以隔绝红外频段的热辐射,解决由于红外光的透射而导致的温度升高的问题。例如,当第一基体110和第二基体210的材质为玻璃,而第一介质块120和第二介质块220的材质为金属时,透射结构1000优选用来制备大楼玻璃幕墙或汽车玻璃,从而除了防治光污染、不影响屋内或车内人员的视线外,还可使屋子或车辆具有冬暖夏凉的效果。

可选的,第一介质块120和第二介质块220的材质为金,以实现较佳的宽频反射漫反射、基本消除对周围环境的镜面反射、透射波能量集中且透射波波前基本不被扰乱的效果;当然,从制备成本角度考虑,也可以选择其他金属材料,本申请对此不做限制。

需要指出的是,在一些实施例中,透射结构1000的透射率小于或等于50%,从而当透射结构1000的两侧光照度没有相差很大时,可有效保证位于透射结构1000一侧的人员的隐私。例如当上述透射结构1000应用于车辆的侧窗玻璃和后窗玻璃时,白天车内人员的情况便较难被车外的人员看到,在一定程度上可保证车内隐私,同时车内人员可透过侧窗玻璃和后窗玻璃清晰地观察外面的道路环境;又例如,当上述透射结构1000应用于大楼的玻璃幕墙时,白天大楼内人员的情况便较难被大楼外的人员看到,可保证大楼内部人员的隐私,同时大楼内人员可透过玻璃幕墙清晰地观察大楼外的景象,进而保证大楼内部的视野开阔。

可选的,在另一些实施例中,可适当的减弱第一透射单元100和第二透射单元200的透射率,或是在透射结构电磁波射入面和/或电磁波射出面设置增反膜或减透膜,以进一步降低屋内或车内的照度,从而有利于更好地保证屋内或车内的人员隐私;当然,在透射结构1000用于制备展示商品或企业形象的展示屏时,则无需采取上述减弱透射率的方案。因此,用户可根据实际情况选择定制满足所需效果的透射结构制品,以满足不同场景的应用需求。

在一些实施方式中,第一介质块120和第二介质块220的材质均为金属时,第一介质块120和第二介质块220均具有一预设厚度,其中预设厚度小于或等于该金属的趋肤深度。趋肤深度是指电荷在导体内传播时大多数电荷所在的厚度,其计算公式可表示为

进一步的,第一介质块120的厚度的取值范围包括10nm~100nm;第二介质块220的厚度的取值范围包括10nm~100nm。例如,第一介质块120的厚度好第二介质块220的厚度均可以是10nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm。通过控制第一介质块120的厚度和第二介质块220的厚度满足上述范围,有利于在保障红外热辐射的隔绝、降低制备难度以及保障一定的电磁波透射率之间取得平衡。当厚度小于10nm时,制备时可能存在量子效应,导致透射结构1000的制备难度增加,同时隔绝红外热辐射的效果也会变差;而当厚度大于100nm时,容易使得透射结构1000的电磁波透射率降低,接近于0。

在一些实施方式中,透射结构1000还包括至少一层保护层(图未示出),该保护层可设于透射结构1000的电磁波射入面和/或电磁波射出面。通过设置保护层,有利于对透射结构1000进行保护,从而在一定程度上避免透射结构1000被外力损伤。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的透射结构的具体实施例。

具体实施例1

以下参照图2至图12描述本申请实施例1的透射结构1000。

图2示出了透射结构1000中两个透射单元的结构示意图,图3示出了两个透射单元的排布示意图。可以看到,第一透射单元100和第二透射单元200在一面内无序排布,其中,第一透射单元100具有电磁波射入面P1,第二透射单元200具有电磁波射入面P2。第一透射单元100中设置有第一介质块120,第一介质块120的顶面与电磁波射入面P1之间的第一基体110的厚度为非零的第一厚度d

本实施例中,第一基体110和第二基体210的材质均为玻璃(二氧化硅,SiO2),第一介质块120和第二介质块220的材质均为金(Au),且第一介质块120和第二介质块220的厚度均为25nm。从而由图4可以看到,当第一厚度d

进一步的,本申请的图6至图10分别示出了本实施例在第一厚度d

进一步的,本申请的图11的(a)图至(e)图还分别示出了波长为400nm、500nm、600nm、700nm以及800nm的电磁波入射至本实施例透射结构1000(即图11中的新型玻璃)时的远场能量分布图,其中,第一透射单元100和第二透射单元200排布于x-y平面,电磁波沿-z方向正入射至透射结构1000。可以看到,各波长的电磁波在透射结构1000的电磁波射入面发生漫反射,反射电磁波于透射结构1000的反射侧被分散到各个方向,而透射电磁波于透射结构1000的透射侧则保留了入射电磁波的波前,使得透射电磁波的能量仍集中在-z这一主方向上,即保持了入射电磁波的传播方向。

作为对照,图11还示出了波长为400nm、500nm、600nm、700nm以及800nm的电磁波入射至均匀玻璃(即图11中的对照玻璃)时的远场能量分布图。可以看到,各波长的电磁波在均匀玻璃的电磁波射入面发生镜面反射,反射电磁波的能量于均匀玻璃的反射侧集中在z方向上,透射电磁波则于透射结构1000的透射侧保留了入射电磁波的波前,使得透射电磁波的能量仍集中在-z这一主方向上,保持了入射电磁波的传播方向。

另一方面,由于本实施例的第一介质块120和第二介质块220的材质均为金属金,从而可有效抑制红外光频段的电磁波的透射率,隔绝红外频段的热辐射,如图5所示。具体的,图12示出了电磁波入射到第一透射单元100(实线)和第二透射单元200(虚线)时的透射率随波长的变化曲线。可以看到,红外频段的电磁波的透射率最高不到30%,且随着波长的增加,电磁波的透射率逐渐降低,最终趋近于0。在现有技术中,如前述CN110854539B专利中的透射结构600,即使各嵌块的材质同样为金属,红外光波段的透射率仍高于80%,隔热效果较差。

具体实施例2

以下参照图13描述本申请实施例2的透射结构1000。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。

本实施例中,第一基体110和第二基体210的材质均为氮化硅材料(SiN),第一介质块120和第二介质块220的材质均为金(Au),且第一介质块120和第二介质块220的厚度均为50nm。由图13可以看到,当第一厚度d

具体实施例3

以下参照图14描述本申请实施例3的透射结构1000。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。

本实施例中,第一基体110和第二基体210的材质均为玻璃(二氧化硅,SiO2),第一介质块120和第二介质块220的材质均为硅(Si),且第一介质块120和第二介质块220的厚度均为25nm。由图14可以看到,当第一厚度d

具体实施例4

以下参照图15描述本申请实施例4的透射结构1000。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。

本实施例中,第一基体110和第二基体210的材质均为玻璃(二氧化硅,SiO2),第一介质块120和第二介质块220的材质均为金(Au),且第一介质块120和第二介质块220的厚度均为25nm。由图15可以看到,当第一厚度d

本申请还提供一种上述透射结构1000的制备方法。具体的,该制备方法包括:

S110、根据透射结构的工作频段确定基准频率,基准频率位于工作频段内;

其中,基准频率可选取为预期的工作频段中部附近(如二分之一处)的频率,例如预期的工作频段为f

S120、提供多个第一透射单元,第一透射单元具有第一基体,所述第一基体内设置有第一介质块,第一介质块与第一透射单元的电磁波射入面之间的基体厚度为非零的第一厚度,第一厚度被配置为使所述第一透射单元的反射电磁波在基准频率处的反射系数为实数;

S130、提供多个第二透射单元,第二透射单元具有第二基体,第二基体内设置有第二介质块,第二介质块与第二透射单元的电磁波射入面之间的基体厚度为非零的第二厚度,第二厚度与第一厚度不同;

其中,电磁波入射至第一透射单元和第二透射单元时,第一透射单元的透射电磁波具备第一透射相位

S140、将多个第一透射单元和多个第二透射单元在一面内无序排布,且所述多个第一透射单元的电磁波射入面和所述多个第二透射单元的电磁波射入面共同形成所述透射结构的电磁波射入面。

上述透射结构的制备方法,通过合理配置非零的第一厚度和第二厚度,可对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

在一些实施方式中,上述方法还包括:进一步调整第二厚度,以使第一反射相位

在一些实施方式中,预设频段包括至少部分可见光频段和/或至少部分红外光频段。

在一些实施方式中,第一厚度d

在一些实施方式中,第一厚度d

上述实施方式的效果与前述透射结构1000中所述的效果基本一致,此处便不再赘述。

本申请还提供另一种透射结构(可参考图19的透射结构2000),包括:基体,具有电磁波射入面,包括无序分布的多个第一透射部和多个第二透射部;其中,每个第一透射部内设置有第一介质块以形成第一透射单元,第一介质块与电磁波射入面之间的基体的厚度为非零的第一厚度;每个第二透射部内设置有第二介质块以形成第二透射单元,第二介质块与所述电磁波射入面之间的基体的厚度为非零的第二厚度,第二厚度与第一厚度不同;

电磁波入射至第一透射单元和第二透射单元时,

第一透射单元的透射电磁波具备第一透射相位

所述第一透射部的反射电磁波为第一反射电磁波,所述第一介质块的反射电磁波为第二反射电磁波;所述第一厚度被配置为至少通过所述第一反射电磁波和所述第二反射电磁波的干涉而使所述第一透射单元的反射电磁波具备第一反射相位

上述透射结构,具有无序分布的第一透射部和第二透射部,第一介质块的第一厚度和第二介质块的第二厚度不同且均为非零厚度,通过合理配置第一厚度和第二厚度可对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

在一些实施方式中,第一厚度被配置为使第一透射单元的反射电磁波在基准频率处的反射系数为实数,基准频率位于预设频段内;且,第二厚度被配置为使第一反射相位

在一些实施方式中,第二厚度被配置为使第一反射相位

在一些实施方式中,预设频段包括至少部分可见光频段和/或至少部分红外光频段。

在一些实施方式中,第一厚度d

在一些实施方式中,第一厚度d

在一些实施方式中,基体的材质可包括电介质、半导体中的至少一种,例如可以包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮化镓(GaN)、二氧化钛(TiO2)、光学塑料中的至少一种,第一介质块和第二介质块的材质可以均包括金属、电介质、半导体中的至少一种,例如可以包括铜、银、金、铝、铂、硅、石墨烯中的至少一种。

上述实施方式对于透射结构的效果与前述透射结构1000中所述的效果相同,此处便不再赘述。

本申请还提供一种透射结构2000的制备方法,如图19所示,该制备方法包括:

S210、提供第一衬底50,第一衬底具有电磁波射入面P,且第一衬底50包括多个第一透射区域300’(左数第1、第4、第5、第7个小块)和多个第二透射区域400’(左数第2、第3、第6个小块);

S220、在第一衬底50上形成图案化的第一介质层,图案化的第一介质层包括多个第一介质块320,每个第一介质块320与每个第一透射区域300’一一对应,第一介质块320和电磁波射入面P之间的第一衬底50的厚度为第一厚度d

即于每个第一透射区域300’远离电磁波射入面P的一侧形成第一介质块320;具体的,可通过沉积工艺先沉积一层第一介质材料层320’,再利用掩膜版和光刻胶对第一介质材料层320’进行刻蚀,以在第一衬底50远离电磁波射入面P的一侧形成图案化的第一介质层;

S230、于第一衬底50和图案化的第一介质层上形成第二衬底60,第二衬底60和第一衬底50的材质相同;

具体的,第二衬底60也可以通过沉积工艺形成在第一衬底50和图案化的第一介质层的远离电磁波射入面P的一侧;

S240、在第二衬底60上形成图案化的第二介质层,图案化的第二介质层包括多个第二介质块420,每个第二介质块420与每个第二透射区域400’一一对应,第二介质块420和电磁波射入面P之间的第一衬底50和第二衬底60的厚度为第二厚度d

即于每个第二透射部400’所对应的第二衬底60部分远离电磁波射入面P的一侧形成第二介质块420;具体的,同样可通过沉积工艺先沉积一层第二介质材料层420’,再利用掩膜版和光刻胶对第二介质材料层420’进行刻蚀,以在第二衬底60远离电磁波射入面P的一侧形成图案化的第二介质层;

S250、在第二衬底60和图案化的第二介质层上形成第三衬底70,第三衬底70和第二衬底60的材质相同;

具体的,第三衬底70也可以通过沉积工艺形成在第二衬底60和图案化的第二介质层的远离电磁波射入面P的一侧;通过形成第三衬底70,有利于平坦化透射结构200的表面,进而有利于工程上的适配及应用;

其中,沿所述电磁波射入面P的法线方向,第一介质块320于电磁波射入面P具有第一投影,第二介质块420于电磁波射入面P具有第二投影,第一投影与第二投影无重合部分;第一透射部300’和与其对应的第一介质块320、部分第二衬底60和部分第三衬底70可形成第一透射单元300,第二透射部400’和与其对应的部分第二衬底60、第二介质块420和部分第三衬底70可形成第二透射单元400;

并且,电磁波入射至第一透射单元300和第二透射单元400时,第一透射单元300的透射电磁波具备第一透射相位

最终可形成能够在宽频范围内实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射、并基本消除对周围环境的镜面反射的效果的透射结构2000。

上述制备方法中相位条件的满足可通过仿真与实验检测的方式实现,介质层的设置与厚度的控制则可通过对衬底进行沉积工艺和光刻工艺进行,且衬底的材质可以是玻璃,两个介质层的材质均可以是金属(如金、银、铝等),从而方便了透射结构2000的制备。

在一些实施方式中,在第一透射单元300中,第一衬底50的厚度的取值范围为30nm~120nm;在第二透射单元中,第一衬底50和第二衬底60的总厚度的取值范围为110nm~290nm。

在一些实施方式中,在第一透射单元300中,第一衬底50的厚度的取值范围为40nm~80nm;在第二透射单元中,第一衬底50和第二衬底60的总厚度的取值范围为130nm~160nm。

上述实施方式对于透射结构2000的效果与前述透射结构1000中所述的效果相同,此处便不再赘述。

本申请还提供另一种透射结构2000的制备方法(图未示出),该制备方法包括:提供第一衬底,第一衬底具有电磁波射入面;在第一衬底上形成具有第一图案的光刻胶层,具有第一图案的光刻胶层包括多个第一介质孔,与第一介质孔对应的第一衬底部分为第一透射区域;在第一介质孔中形成第一介质块;至少去除具有第一图案的光刻胶层;第一衬底上的多个第一介质块形成图案化的第一介质层;在第一衬底上和图案化的第一介质层上形成第二衬底;在第二衬底上形成具有第二图案的光刻胶层,具有第二图案的光刻胶层包括多个第二介质孔,与第二介质孔对应的第一衬底部分为第二透射区域;在第二介质孔中形成第二介质块;在垂直于电磁波射入面的方向上,第一介质块于电磁波射入面具有第一投影,第二介质块于电磁波射入面具有第二投影,第二投影与第一投影无序分布且无重合部分;至少去除具有第二图案的光刻胶层;第二衬底上的多个第二介质块形成图案化的第二介质层;在第二衬底和图案化的第二介质层上形成第三衬底;

其中,第一衬底、第二衬底、第三衬底的材质相同,第一透射区域和与其对应的至少第一介质块、第二衬底部分、第三衬底部分形成第一透射单元,第二透射区域和与其对应的至少第二衬底部分、第二介质块、第三衬底部分形成第二透射单元。

可选的,在形成图案化的第一介质层时,可先在具有第一图案的光刻胶层上和第一透射区域上沉积形成第一介质材料层,从而第一介质孔内的第一介质材料层形成第一介质块。第一介质块的形状可由第一介质孔的形状而定,例如,第一介质孔可以为圆形孔或方形孔或三角形孔,对应的,第一介质块可以为圆形介质块或方形介质块或三角形介质块。进一步的,在去除光刻胶层时,可先通过研磨工艺将高于光刻胶层的第一介质材料层去除,再通过相应工艺和溶剂去除光刻胶层;在另一些实施方式中,也可以同时将光刻胶层和在光刻胶层上的第一介质材料层去除,以简化去除步骤。

可选的,在形成图案化的第二介质层时,可先在具有第二图案的光刻胶层上和第二透射区域上沉积形成第二介质材料层,从而第二介质孔内的第二介质材料层形成第二介质块。第二介质块的形状可由第二介质孔的形状而定,例如,第二介质孔可以为圆形孔或方形孔或三角形孔,对应的,第二介质块可以为圆形介质块或方形介质块或三角形介质块。进一步的,在去除光刻胶层时,同样可先通过研磨工艺将高于光刻胶层的第二介质材料层去除,再通过相应工艺和溶剂去除光刻胶层;在另一些实施方式中,也可以同时将光刻胶层和在光刻胶层上的第二介质材料层去除,以简化去除步骤。

上述透射结构的制备方法,可采用沉积和刻蚀的工艺制备出前述的透射结构,且上述制备方法有利于合理方便地配置第一厚度、第二厚度、第一介质块和第二介质块的厚度,以对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

本申请还提供另一种透射结构2000的制备方法(图未示出),该制备方法包括:提供第一基底,第一基底具有电磁波射入面;在第一基底上形成多个第一介质槽,与第一介质槽对应的第一基底部分为第一透射区域;在第一介质槽中形成第一介质块;在第一基底和第一介质块上形成第二基底;在第二基底上形成多个第二介质槽,与第二介质槽对应的第一基底部分为第二透射区域;在第二介质槽中形成第二介质块,在垂直于电磁波射入面的方向上,第一介质块于电磁波射入面具有第一投影,第二介质块于电磁波射入面具有第二投影,第二投影与第一投影无序分布且无重合部分;在第二衬底和图案化的第二介质层上形成第三基底;

其中,第一基底、第二基底、第三基底的材质相同,第一透射区域和与其对应的至少第一介质块、第二基底部分、第三基底部分形成第一透射单元,第二透射区域和与其对应的至少第二基底部分、第二介质块、第三基底部分形成第二透射单元。

上述透射结构的制备方法,可采用沉积和刻蚀的工艺制备出前述的透射结构,且上述制备方法有利于合理方便地配置第一厚度、第二厚度、第一介质块和第二介质块的厚度,以对应地利用电磁波的干涉使第一反射相位

需要指出,当透射结构的工作频段处于可见光、近红外频段时,由于透射结构的尺寸基本处于纳米、微米量级,因此为保证产品品质,通常采用前述的光刻工艺制备透射结构。而当透射结构的工作频段处于远红外、微波频段时,由于透射结构的尺寸变得较大,例如可处于毫米、厘米量级,因此,为兼顾产品品质和制备成本,也可采用印刷电路的方式制备透射结构。因此,技术人员可根据工艺条件、成本、产品品质等多方面的因素选择合适的制备方式,本申请对此不做限制。

现实生活中,人们可以通过光滑的表面看到物体的镜像。这是由于物体发出/反射的光线照射在光滑的表面上时发生镜面反射,镜面反射的光线携带着物体信息进入人眼后,人们可以在该物体的镜像位置处观察到其虚像。而对于粗糙表面,或者如公告号为CN110854539B的中国发明专利提出的透射结构中的无序表面,情况则完全不同。物体发出/反射的光线照射在粗糙/无序的表面上时发生漫反射,即反射光线被杂乱地散射到反射侧空间的各个方向,同时也损失了其上携带的物体信息,因此进入到人眼视网膜的漫反射光线信息是杂乱无章的,因此,当人眼聚焦在物体的镜像位置上无法看到其完整和/或清晰的虚像。然而当人眼聚焦在粗糙表面时是可以看到粗糙表面的,例如,人眼看不到毛玻璃前的物体(物体与人眼位于毛玻璃的同一侧)的镜像,但是可以看到毛玻璃,此时,当有外界影像投影到粗糙表面上时,人眼便可以看到粗糙表面上的外界影像所成的实像。

因此,一方面,漫反射不能形成物体的镜像(虚像);另一方面,漫反射可用于投影成像(实像)。以电影院的幕布为例,幕布具有粗糙的投影表面,放映机将携带有影像信息的光线投射到幕布上,使得幕布被照亮。幕布表面的不同位置显示不同的颜色和亮度,从而在整个幕布形成影像。而且由于被照亮的幕布上光线发生漫反射,从而使得位于幕布反射侧各个方向上的观众均能清晰地看到幕布投影表面的影像。因此,利用本申请的具有较宽工作频段的透射结构所具有的实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射、且基本消除对周围环境的镜面反射的功能,可以制备用作投影成像且不会对透射波的波前造成扰乱的装置。

下面将介绍多个基于本申请透射结构功能的应用示例。应当理解,此处的多个示例仅为方便技术人员理解本申请透射结构的技术效果,而不对本申请透射结构具体的应用范围作出限制。

示例1

如图16所示,本申请还提供一种屏幕10,包括如前文所述的透射结构1000。可选的,透射结构1000可以周期性地布置于屏幕10的显示区域,以缩短屏幕10的制备时间,特别的,当显示区域的尺寸较大时,优选该方式布置;当然,透射结构1000也可以非周期性地布置于屏幕10的显示区域,以提升显示区域的整体漫反射效果,特别的,当显示区域的尺寸较小时,优选该方式布置。本领域技术人员可根据实际情况对上述布置方式进行选择,以达到兼顾显示区域的漫反射效果和控制屏幕10的制备复杂度、制备时间的目的。

上述屏幕,能够在较宽的频段范围内,使向屏幕10投射的携带有完整图像信息的电磁波在屏幕10的投射表面成像(实像)并发生漫反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,并且上述屏幕10可基本消除对周围环境的镜面反射,进而可由位于屏幕10反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,也可使物体所反射的电磁波透过该屏幕10而透射电磁波的波前不会发生扰乱,从而透射电磁波于透射侧的能量集中,有利于观察者于屏幕10的透射侧捕捉到物体完整的透射电磁波波前信息,进而对该物体清晰识别。

示例2

如图17所示,本申请还提供一种投影系统,包括:如前文所述的屏幕10;以及投影设备20,被配置为将携带有图像信息的光线投射至屏幕10以显示图像。由于透射结构1000的工作频段是宽频的,例如可以覆盖整个可见光频段,因此投影设备20投射的图像可以是黑白的也可以是彩色的,进一步提升了现有技术中透射结构的投影成像效果。

上述投影系统,能够在较宽的频段范围内,使投影设备20向屏幕10投射的携带有完整图像信息的电磁波在屏幕的投射表面成像(实像)并发生漫反射,并且上述屏幕10可基本消除对周围环境的镜面反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,进而可由位于屏幕10反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,物体所反射的电磁波能够透过该屏幕10并保留物体完整的透射电磁波波前信息,从而有利于观察者于屏幕10的透射侧对物体的清晰识别;特别的,考虑到前述屏幕10还可具备一定的透明性,上述投影系统可用作汽车的抬头显示设备。

示例3

本申请提供一种玻璃,包括如前文所述的透射结构1000。可选的,透射结构1000可以周期性地布置于玻璃的部分区域或全部区域,以缩短玻璃的制备时间,例如,当布置区域的尺寸较大时,可以以该周期方式布置;当然,透射结构1000也可以非周期性地布置于玻璃的部分区域或全部区域,以提升布置区域的整体漫反射效果,例如,当布置区域的尺寸较小时,可以以该非周期方式布置。本领域技术人员可根据实际情况对上述布置方式进行选择,以达到兼顾布置区域的漫反射效果和控制玻璃的制备复杂度、制备时间的目的。上述玻璃的结构示意图可参考前述屏幕10的结构示意图,此处便不再赘述。

上述玻璃,能够在较宽的频段范围内,使向玻璃投射的携带有完整图像信息的电磁波在玻璃的投射表面成像(实像)并发生漫反射,从而使投射的电磁波向各个方向反射出去,并且上述玻璃可基本消除对周围环境的镜面反射,进而可由位于玻璃反射侧的观察者在各个方向上观察到清晰的图像;同时,物体所反射的电磁波透过该玻璃而透射电磁波的波前不会发生扰乱,从而透射电磁波于透射侧的能量集中,有利于人观察者于玻璃的透射侧捕捉到物体完整的透射电磁波波前信息,进而对该侧物体清晰识别。

可选的,上述玻璃可用于制备大楼玻璃幕墙、橱窗玻璃或是汽车玻璃等,从而有利于同时实现减少光污染、不影响屋内或车内人员的视线、使屋子或车辆具有冬暖夏凉的效果。

在一些实施方式中,玻璃的电磁波透射率小于或等于一预设值。具体的,玻璃的电磁波透射率可小于或等于50%,从而当透射结构1000的两侧光照度没有相差很大时,能够降低屋内或车内的照度,有利于使屋外或车外的人员较难看到屋内或车内的景象,从而在一定程度上保证屋内或车内的人员隐私,同时不会影响屋内或车内人员观察屋外或车外的景象。在另一些实施方式中,可适当的减弱第一透射单元100和第二透射单元200的透射率,例如将透射率减弱至小于或等于50%,可选的,可在玻璃的电磁波射入面和/或电磁波射出面覆盖减透膜或增反膜(图未示出),但是这样的方式容易引入额外的镜面反射而降低玻璃的漫反射效果。

示例4

如图18所示,本申请还提供一种车辆30,包括:车体31;以及如前文所述的玻璃,设于车体31。可选的,上述玻璃包括车辆的侧窗玻璃33和后窗玻璃34。

通过上述设置,能够使车辆30能够在可见光频段范围内,消除原本玻璃表面因镜面反射产生的光污染,同时不会降低玻璃的透明特性,使得车内的人仍能清晰的看到车外的景象;并且,前文所述的玻璃透射率并不高(通常低于50%),从而有利于保障车内人员的隐私。

在一些实施方式中,玻璃还包括挡风玻璃32,挡风玻璃32包括投影部;以及投影设备,设于车体31内部,被配置为将携带有图像信息的光线投射至投影部以显示图像。以图18为例,投影设备可设于车体31靠近挡风玻璃32底部的一侧,从而有利于更好地将图像投影至挡风玻璃32的投影部。通过上述设置,有利于加装抬头显示设备,进而通过向挡风玻璃32进行投影便能向用户显示关于汽车的行驶信息,同时也不会降低挡风玻璃32的雾度,使得用户仍能清晰地看到外界的路况,保证行驶安全;除此之外,上述车辆还可在非驾驶时将挡风玻璃320作为大屏来显示投影的图像或视频资源,以充分拓展挡风玻璃32的用途(实现车载影院),提高车辆的科技感,给予用户良好的使用体验。

示例5

本申请提供一种膜,包括如前文所述的透射结构1000。可选的,膜可以是柔性膜,该柔性膜可包括:柔性衬底;以及如前文所述的透射结构1000,设于柔性衬底。其中,柔性衬底的引入并不会引入额外的镜面反射。可选的,柔性衬底的材质可以与前述第一基体和第二基体的材质相同。可选的,柔性衬底的材质可以是聚乙烯醇(PVA)、聚酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酯乙二醇酯(PEN)中的至少一种。

上述柔性膜,能够在较宽的频段范围内,实现透射波的波前基本不被扰乱而反射波形成漫反射、且基本消除对周围环境的镜面反射的效果;特别的,基于柔性膜的特性,该柔性膜可贴覆至具备不同面型(如平面、曲面等)的物体表面,从而有利于拓宽透射结构的应用范围。例如,可在手机的显示屏表面贴覆上述柔性膜。现有的手机显示屏包括曲面屏、瀑布屏等,因此上述柔性屏可较好地与上述显示屏贴合,从而改善手机显示屏对环境物体的镜面反射或眩光问题。

以上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,未对上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。

以上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。

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06120115926885