一种宽波段透射式三基色滤光片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽波段透射式三基色滤光片，具有在可见光波段380～780nm的透射率较高和带宽较宽，且对一定角度范围较为不敏感的特点。该滤光片包括相位匹配层、金属层、中间介质层、底层金属层、玻璃基底。其中金属层，中间介质层以及底层金属层构成了法布里珀罗共振腔，用来透射各种颜色的光。通过上述方式，本实用新型专利技术可以被应用在众多的宽带宽，高透射率，角度范围要求大的滤光情况中。角度范围要求大的滤光情况中。角度范围要求大的滤光情况中。

【技术实现步骤摘要】
一种宽波段透射式三基色滤光片


[0001]本技术涉及滤光片领域，具体涉及一种透射式角度不敏感的三基色滤光片。

技术介绍

[0002]颜色使人们感受到缤纷多彩的大千世界，自古以来，科学家们就一直致力于知悉人眼对于颜色的感知过程，以及对色彩的研究和制备。颜色滤光片以在可见光波段范围内选择性的透射或反射一定的波长，即过滤掉一些不符合条件的波长而透过指定的波长从而显示出不同的色彩。特别是三基色滤光片在显示器、图像传感、发光设备和光学防伪等诸多领域扮演着重要角色。
[0003]近年来，研究人员对角度不敏感颜色滤光片研究颇多，但大部分是对于反射式的滤光片研究。透射式滤光片根据据原理的不同，可分为基于光栅衍射的亚波长光栅结构透射式滤光片、基于金属表面等离子体效应的透射式颜色滤光片、以及基于干涉的F
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P共振腔结构的透射式颜色滤光片。其中针对第一种结构，它通常需要精密的加工技术并且对通常对角度变化很敏感，而第二种结构普遍的透射率不高，第三种结构有上述两种结构的共同缺点。

技术实现思路

[0004]本技术针对上述不足，如需要复杂刻蚀工艺、透射率普遍不高等，提出了一种在可见光波段380～780nm的透射率较高的，透射率对角度变化不敏感的宽带三基色滤光片。
[0005]一种宽波段透射式三基色滤光片，包括：相位匹配层、金属层、中间介质层、底层金属层、玻璃基底。
[0006]所述相位匹配层使得金属层厚度变化时，波长不发生偏移，它可以位于金属层的上层或下层。
[0007]作为优选，相位匹配层位于金属层的上层时效果较优。
[0008]作为优选，相位匹配层的材料可以为二氧化钛、二氧化硅。
[0009]作为优选，相位匹配层的厚度应在40～100nm。
[0010]所述金属层，中间介质层以及底层金属层构成了法布里珀罗共振腔，用来透射各种红、绿、蓝三种颜色的光。金属层和底层金属层可以为对称结构也可以为非对称结构，材料可以为银，铬，镍，钛，铝，钴，铂，铜，金等。作为优选，两金属层的材料可以为银、镍、铝。
[0011]所述对称结构是指金属层和底层金属层的材料相同，所述非对称结构是指金属层和底层金属层的材料不同。
[0012]作为优选，金属层的厚度范围应在10～60nm。
[0013]作为优选，底层金属层的厚度范围应在10～60nm。
[0014]所述中间介质层应选择光学损耗较低的电介质材料，并使中间介质层的折射率和与之相邻的金属层的消光系数相等，以达到该滤光片更优的性能。该层的材料可以是硅的
氧化物、钛的氧化物、非晶硅、或者一定比例的不同金属氧化物的混合材料。
[0015]作为优选，中间介质层的厚度范围应在34～121nm。
[0016]所述基底可以选择不同的玻璃材料，如硼硅酸盐冕玻璃、蓝宝石玻璃、石英玻璃等，以提高整体结构的透射率。
[0017]本技术的有益效果是：提供一种三基色滤光片，结构简单，制作方便，材料易于获取。具有较低的角度不敏感性，较宽的通带半宽度。通过上述法布里珀罗共振腔的多光束干涉效应，增强滤光片的光学性能，尤其是提高滤光片的透射率。
附图说明
[0018]图1为本技术宽波段透射式三基色滤光片具体实施方式的示意图；
[0019]图2为具体实施方式中正入射时的透过率曲线图，包括蓝绿红三种颜色；
[0020]图3为具体实施方式中正入射时的色度图(CIE1931标准)，包括蓝绿红三种颜色；
[0021]图4为具体实施方式中蓝色滤光片的在0
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60
°
范围内的透过率曲线变化情况图；
[0022]图5为具体实施方式中绿色滤光片的在0
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60
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范围内的透过率曲线变化情况图；
[0023]图6为具体实施方式中红色滤光片的在0
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60
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范围内的透过率曲线变化情况图；
[0024]图7为具体实施方式中蓝色滤光片的在0
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60
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范围内的色度图变化情况图；
[0025]图8为具体实施方式中绿色滤光片的在0
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60
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范围内的色度图变化情况图；
[0026]图9为具体实施方式中红色滤光片的在0
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60
°
范围内的色度图变化情况图。
具体实施方式
[0027]下面结合说明书附图来详细说明本技术，但本技术并不限于此。
[0028]如图1所示的是本技术的具体实施方式的结构剖面图，包括相位匹配层A1，其下的第一层金属A2，以及中间介质层A3，底层金属A4，基底层A5。其中，A2，A3，A4构成法布里珀罗谐振腔。接下来本实施例均将采用如图1所示的结构来进行说明。
[0029]本实施例中相位匹配层A1选取常见的氧化物材料二氧化钛，厚度为60nm。
[0030]两金属层A2和A4，在本实施例中被选取为对称结构，采取同波长时透过率最高的材料金属银。根据仿真，金属层的厚度范围应在10～60nm。在本实施例中，根据银金属的性质，起初选择两层厚度均为23nm，但为了整体结构，对应蓝绿红三基色时会相应略微调整，以提高透射率。具体地，红色滤光片的底层金属厚度变为27nm。
[0031]本实施例中，中间介质层A3的材料选用性能较优、制备较为容易的二氧化钛，且它的厚度应在34nm～121nm范围中选取，按照原理，随着波长的增加，厚度应该越来越大。对于蓝色滤光片，它的厚度被选为50nm；对于绿色滤光片，它的厚度被选为63nm；对于红色滤光片，它的厚度被选为99nm。当然，在其他实施例中上述材料可以任意选取，并搭配相应的厚度。
[0032]本实施例中对玻璃基底A5可以选择不同的玻璃材料，此处本技术不做具体限定。
[0033]本技术改善了以前的滤光片中入射光角度改变导致透射率下降明显的现象，入射角在0
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60
°
范围内变化时，对于红绿蓝三种颜色的滤光片，可以达到透过率下降不超过8％，且中心波长偏移量不超过50nm，其中红绿滤光片偏移量不超过30nm。在正入射时，保证
各颜色滤光片的透过率在67％以上。
[0034]下面结合仿真来验证上述滤光片的理论研究。
[0035]参阅图2，该图为本技术中可见光波段范围内仿真出的正入射时红绿蓝三种颜色滤光片的透过率曲线，关于颜色纯度，进一步可以参阅图3。具体地，蓝色滤光片的透过率为67.0％，中心波长为459nm，颜色标准CIE 1931的色坐标为(0.198，0.196)，通带半宽度为88nm；绿色滤光片的透过率为68.82％，中心波长为509nm，颜色标准CIE 1931的色坐标为(0.252， 0.413)，通带半宽度为94nm；红色滤光片的透过率为62.9％，中心波长为659本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽波段透射式三基色滤光片，其特征在于：相位匹配层、金属层、中间介质层、底层金属层、玻璃基底，其中金属层，中间介质层以及底层金属层构成了法布里珀罗共振腔，用来透射红、绿、蓝三种颜色的光。2.根据权利要求1所述的一种宽波段透射式三基色滤光片，其特征在于：所述滤光片在可见光波段380～780nm的透射率较高，透射率对角度变化不敏感，且带宽较宽。3.根据权利要求1所述的一种宽波段透射式三基色滤光片，其特征在于：所述相位匹配层使得金属层厚度变化时，波长不发生偏移。4.根据权利要求1所述的一种宽波段透射式三基色滤光片，其特征在于：所述相位匹配层的厚度应维持在40～100nm。5.根据权利要求1所述的一种宽波段透射式三基色滤光片，其特征在于：所述金属层和底层金属层的材料为银，铬，镍，钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵家碧，李旸晖，黄泽钿，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：