專利名稱：光學(xué)濾光膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)濾光膜(optical filter),且特別是有關(guān)于一種具有 凸塊(bump)的光學(xué)濾光膜。
背景技術(shù)：
彩色液晶顯示器(Liquid Crystal Display ， LCD )主要是利用彩色濾光片以 達(dá)到多彩化的顯示效果。彩色濾光片通常是架構(gòu)于透明玻璃基板上，此透明玻 璃基板上主要配置有用以遮光的黑矩陣(Black Matrix, BM)以及對應(yīng)于各個(gè) 像素排列的彩色濾光單元，例如紅色濾光單元、綠色濾光單元以及藍(lán)色濾光單 元等。借由彩色濾光單元的作用，可使穿過彩色濾光片的光線呈現(xiàn)不同顏色而 有多彩化的顯示效果。一般而言，彩色濾光單元由樹脂與不同顏色的顏料混合而成，當(dāng)光線通過 彩色濾光單元時(shí)，僅容許特定波長的光線穿透，因而可呈現(xiàn)不同顏色。然而， 彩色濾光單元進(jìn)行濾光作用的同時(shí)會吸收部分光線，而使光線的穿透率降低。 此外，光線通過彩色濾光單元后，所呈現(xiàn)的影像常有色飽和度不足的現(xiàn)象。如 此一來，應(yīng)用現(xiàn)有的彩色濾光片的顯示裝置無法滿足使用者追求高畫面品質(zhì)的 要求。因此， 一種如圖1所繪示的光學(xué)濾光膜被提出。請參照圖1，光學(xué)濾光膜 IOO包括第一半穿透膜110、間隙層120以及第二半穿透膜130。光線通過光學(xué) 濾光膜100后，會因干涉作用而具有特定的波長。并且，借著改變間隙層120 的膜厚，即可針對穿透光線的波長有所調(diào)變而呈現(xiàn)各種不同的色彩。由于，光 線的波長能夠精確地調(diào)整，而使光線經(jīng)光學(xué)濾光膜IOO作用之后呈現(xiàn)高色彩飽 和度。同時(shí)，光線的穿透率仍可維持在70%以上。簡言之，光學(xué)濾光膜100可 以達(dá)到高色彩飽和度的顯示功效又可兼顧高光線穿透率的優(yōu)點(diǎn)。然而，在大視角處觀看時(shí)，光線是沿著箭頭I方向行經(jīng)光學(xué)濾光膜100的，而正視時(shí)，光線則是沿箭頭n的方向行經(jīng)光學(xué)濾光膜ioo的。相較于沿箭頭ii行走的光線，沿箭頭I行走的光線行經(jīng)間隙層120的長度較長。如此一來，經(jīng)光學(xué)濾光膜ioo作用后，光線所呈現(xiàn)的顏色在不同角度觀看下便會有所不同。也就是說，光學(xué)濾光膜IOO雖具有高光線穿透率與高色彩飽和度的優(yōu)點(diǎn)，卻因 其在大視角下會產(chǎn)生色偏(color washout)的現(xiàn)象，而無法應(yīng)用在對視角要求較廣 的顯示產(chǎn)品上。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種光學(xué)濾光膜，以解決現(xiàn)有的光學(xué)濾光膜在大視角觀看下， 產(chǎn)生色偏(color washout)的問題。本發(fā)明提出一種光學(xué)濾光膜，其包括凸塊、第一共形半穿透膜、共形間隙 層以及第二共形半穿透膜。凸塊具有一表面，其表面在不同區(qū)域上分別具有不 同的法向量。同時(shí)，第一共形半穿透膜配置于凸塊的表面上，而共形間隙層配 置于第一共形半穿透膜上。此外，第二共形半穿透膜配置于共形間隙層上。借 由調(diào)整共形間隙層的膜厚，光線經(jīng)過第一共形半穿透膜、共形間隙層以及第二 共形半穿透膜所組成的結(jié)構(gòu)作用后，可呈現(xiàn)不同的色彩。在本發(fā)明的光學(xué)濾光膜中，上述的凸塊的材質(zhì)包括透明材質(zhì)，其折射率例 如是小于第一共形半穿透膜的折射率。在本發(fā)明的光學(xué)濾光膜中，上述的凸塊的外型包括半圓球體或半橢球體。 另外，凸塊也可以是凸多面體(convex polyhedron),且此凸多面體的輪廓大致構(gòu)成半球體或半橢球體。更進(jìn)一步而言，在本發(fā)明的光學(xué)濾光膜中，上述的凸塊例如是位于一半球 狀空間內(nèi)，而凸塊例如是多個(gè)平行疊置的圓臺(afmstumofacone)結(jié)構(gòu)，且各 個(gè)圓臺結(jié)構(gòu)的最大圓周與最小圓周位在半球狀空間的邊界上。除此之外，在本發(fā)明的光學(xué)濾光膜中，上述的凸塊例如是位于一半橢球狀 空間內(nèi)，而凸塊例如是多個(gè)平行疊置的橢圓臺(a frustum of a elliptical cone)結(jié) 構(gòu)，且各個(gè)橢圓臺結(jié)構(gòu)的最大圓周與最小圓周位在此半球狀空間的邊界上。在本發(fā)明的光學(xué)濾光膜中，上述的第一共形半穿透膜與第二共形半穿透膜 的材質(zhì)例如是銀或是鉻，而共形間隙層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅或其他透明介電材料。本發(fā)明將具有濾光作用的薄膜結(jié)構(gòu)形成于一凸塊上，且此薄膜結(jié)構(gòu)與凸塊 共形，因此在大視角處觀看穿過此光學(xué)濾光膜的光線時(shí)，光線顏色不會發(fā)生色 偏的現(xiàn)象。若將本發(fā)明的光學(xué)濾光膜應(yīng)用在顯示裝置當(dāng)中，可使大型化顯示裝 置具有良好的顯示品質(zhì)。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù) 手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附 圖詳細(xì)說明如后。


圖1是現(xiàn)有的一種光學(xué)濾光膜的示意圖。圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。圖3A為本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的側(cè)視示意圖。 圖3B繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。 圖4為本發(fā)明的第三實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
由現(xiàn)有技術(shù)得知，利用兩半透膜層中間夾一透明間隙層的結(jié)構(gòu)可使得通過 此結(jié)構(gòu)的光線發(fā)生干涉作用，而具有濾光的功能。其中，間隙層的膜厚是調(diào)整 出射光線顏色的重要關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有的光學(xué)濾光膜在大視角觀看之下會有色 偏的情形。因此，本發(fā)明提出一種新的光學(xué)濾光膜，主要是將上述的具有濾光 作用的薄膜結(jié)構(gòu)形成在一凸塊上，以使大視角觀看之下，所產(chǎn)生的色偏現(xiàn)象能 夠被大幅地改善。圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。請參照圖2，本 實(shí)施例的光學(xué)濾光膜200包括凸塊210、第一共形半穿透膜220、共形間隙層 230以及第二共形半穿透膜240。其中，凸塊210具有一表面212，其表面212 在不同區(qū)域上分別具有不同的法向量214。并且，第一共形半穿透膜220配置 于凸塊210的表面212上，而共形間隙層230配置于第一共形半穿透膜220上。 此外，第二共形半穿透膜240配置于共形間隙層230上。借由調(diào)整共形間隙層230的膜厚，可使光線A經(jīng)過第一共形半穿透膜220、共形間隙層230以及第 二共形半穿透膜240所組成的結(jié)構(gòu)作用后，呈現(xiàn)不同的色彩。以下將第一共形 半穿透膜220、共形間隙層230以及第二共形半穿透膜240所組成的結(jié)構(gòu)稱的 為濾光結(jié)構(gòu)250。共形間隙層230的膜厚影響光線A通過濾光結(jié)構(gòu)250后所呈現(xiàn)的顏色。因 此，為了改善大視角觀看下所發(fā)生的色偏情形，必須使以各個(gè)角度通過光學(xué)濾 光膜200的光線A行經(jīng)共形間隙層230的路徑長度大致相同。在本實(shí)施例中， 凸塊210的表面212在不同區(qū)域上分別具有不同的法向量214，因此在不同角 度下通過光學(xué)濾光膜200的光線Al皆可以垂直地通過凸塊210的表面212部 份區(qū)域，或是濾光結(jié)構(gòu)250的部份區(qū)域。換言之，光線A1是沿凸塊210的表 面212上各個(gè)區(qū)域的法向量214方向散發(fā)出去的。此時(shí)，不同行進(jìn)方向的光線 Al行經(jīng)共形間隙層230的路徑長度是大致相同的，因此當(dāng)使用者在大視角觀看 通過此光學(xué)濾光膜200的光線Al時(shí)，色偏現(xiàn)象可以大幅被改善。具體而言， 欲達(dá)成上述條件，凸塊210的外型例如是半圓球體、半橢球體或是其他類似的 外型。另外，為了使光線能夠更有效率地穿透凸塊210以進(jìn)入濾光結(jié)構(gòu)250， 凸塊210的材質(zhì)較佳是采用透明材質(zhì)。實(shí)際上，光線A不僅是沿著各個(gè)法向量214的方向穿過濾光結(jié)構(gòu)250的部 份區(qū)域，光線A的穿透路徑也可能不平行于各個(gè)表面212的法向量214，如光 線A2所示。在此情形之下，光線A2行經(jīng)共形間隙層230的長度會大于光線 Al行經(jīng)共形間隙層230的長度，而有可能造成光線A2所呈現(xiàn)的顏色發(fā)生色偏 的情形。為了使光線A2與光線Al行經(jīng)共形間隙層230的路徑長度能夠更加接 近，可以選定特別的材質(zhì)以制作凸塊210，令凸塊210的折射率小于第一共形 半穿透膜220的折射率。根據(jù)斯涅耳(Sndl)定律，光線從折射率較小的光疏介質(zhì)進(jìn)入折射率較大 的光密介質(zhì)時(shí)，其折射角會小于入射角，也就是光線經(jīng)折射之后會向法線方向 偏折。在本實(shí)施例中，光線A2自較小折射率的凸塊210進(jìn)入較大折射率的第 一共形半穿透膜220后，其路徑可以因折射作用而更接近法向量214的方向(如 圖2的光線A2'所示)。如此一來，光線A2經(jīng)過濾光結(jié)構(gòu)250作用后所呈現(xiàn) 的顏色，可以更接近光線A1欲呈現(xiàn)的顏色。整體而言，本發(fā)明的光學(xué)濾光膜200可以有效地改善色偏的問題。除此之外，本實(shí)施例的第一共形半穿透膜220與第二共形半穿透膜240的 材質(zhì)例如是銀或是鉻等半透明材質(zhì)，而共形間隙層230的材質(zhì)包括氧化硅、氮 化硅或其他透明介電材料。當(dāng)共形間隙層230的材質(zhì)為二氧化硅(Si02)時(shí)，共 形間隙層230的厚度例如可以是介于5 120納米、120 145納米以及145 190納米三種厚度，以使光線經(jīng)過濾光結(jié)構(gòu)250后分別呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色及紅色。 另一方面，當(dāng)共形間隙層230的材質(zhì)為氮化硅(Si3N4)時(shí)，共形間隙層230的厚 度例如是調(diào)整至介于5 70納米、70 95納米以及95 120納米三種厚度，以 使光線經(jīng)過濾光結(jié)構(gòu)250后分別呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色及紅色。值得注意的是，光線 在經(jīng)過濾光結(jié)構(gòu)250的作用之后，其穿透率都可以維持在70%以上。因此，本 發(fā)明的光學(xué)濾光膜200的顯示品質(zhì)具有高光線穿透率、高色彩飽和度及廣視角 的優(yōu)點(diǎn)。圖3A為本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的側(cè)視示意圖，而圖3B繪示本 發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。請同時(shí)參照圖3A與圖3B，本 實(shí)施例的光學(xué)濾光膜300與第一實(shí)施例的光學(xué)濾光膜200相似，二者主要差異 之處在于，光學(xué)濾光膜300中，凸塊310是凸多面體(convex polyhedron),且 此凸多面體的輪廓趨近于半球體或半橢球體。凸多面體的概念在于，把多面體 的任何一個(gè)面伸展為平面時(shí)，所有此物體中其他各面都在這個(gè)平面的相同一 側(cè)，這樣的多面體叫做凸多面體。本實(shí)施例的光學(xué)濾光膜300是在凸多面體外 型的凸塊310的表面上形成第一共形半穿透膜320、共形間隙層330以及第二 共形半穿透膜340而構(gòu)成的。如此設(shè)計(jì)的光學(xué)濾光膜300與第一實(shí)施例的光學(xué) 濾光膜200具有相似的優(yōu)點(diǎn)。另外，凸多面體的外型越接近半圓球型或是半橢 球型，則光學(xué)濾光膜300在大視角處越不容易發(fā)生色偏的情形，亦即光學(xué)濾光 膜300的效能越好。當(dāng)然，本發(fā)明并不將凸塊的外型限定于上述實(shí)施例的各種形狀，實(shí)質(zhì)上， 凸塊若是具有接近半球狀或是半橢球狀的其他外型，皆可使光學(xué)濾光膜具有上述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，圖4為本發(fā)明的第三實(shí)施例的光學(xué)濾光膜的剖面示意圖。本實(shí) 施例的光學(xué)濾光膜400與第一實(shí)施例的光學(xué)濾光膜200相似，二者主要差異之處如下所述，請參照圖4，光學(xué)濾光膜400例如是位于半球狀空間402內(nèi)或是 半橢球狀(未繪示)空間內(nèi)，且凸塊410包括多個(gè)平行疊置的圓臺412( a frustum ofacone)結(jié)構(gòu)。各個(gè)圓臺結(jié)構(gòu)412的最大圓周412a與最小圓周412b位在半球 狀空間402或是半橢球狀(未繪示)空間的邊界上。 一般來說，圓臺是一個(gè)立體 圖形，上下面各為圓形；圓臺可以看成一個(gè)大圓錐截去一個(gè)相似的小圓錐的錐 部所剩下的形狀。本實(shí)施例中，凸塊410的輪廓接近半球狀或半橢球狀的外型， 于凸塊410上形成第一共形半穿透膜420、共形間隙層430以及第二共形半穿 透膜440所構(gòu)成的光學(xué)濾光膜400可具有與前述實(shí)施例的光學(xué)濾光膜200、 300 相似的優(yōu)點(diǎn)。也就是說，光學(xué)濾光膜400可應(yīng)用在對視角廣度要求較高的顯示 產(chǎn)品上。綜上所述，本發(fā)明的光學(xué)濾光膜至少具有以下所述的優(yōu)點(diǎn)1. 本發(fā)明的光學(xué)濾光膜可使通過它的光線呈現(xiàn)高色彩飽和度的不同色彩， 同時(shí)本發(fā)明的光學(xué)濾光膜也具有高光線穿透率的優(yōu)點(diǎn)。2. 本發(fā)明的光學(xué)濾光膜在不同視角之下所呈現(xiàn)的影像品質(zhì)大致相同，而有 效地改善光學(xué)濾光膜在大視角觀看之下的色偏問題。3. 本發(fā)明的光學(xué)濾光膜應(yīng)用在顯示裝置上，可以使顯示裝置具有良好的顯 示品質(zhì)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技 術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與 潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)濾光膜，其特征在于，包括一凸塊，具有一表面，其中所述表面在不同區(qū)域上分別具有不同的法向量；一第一共形半穿透膜，配置于所述凸塊的所述表面上；一共形間隙層，配置于所述第一共形半穿透膜上；以及一第二共形半穿透膜，配置于所述共形間隙層上，其中借由調(diào)整所述共形間隙層的膜厚，可使光線經(jīng)過所述第一共形半穿透膜、所述共形間隙層以及所述第二共形半穿透膜所組成的結(jié)構(gòu)作用后，呈現(xiàn)不同的色彩。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊的折射率小于 所述第一共形半穿透膜的折射率。
3. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊的材質(zhì)包括透 明材質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊的外型包括半 圓球體或半橢球體。
5. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊包括一凸多面 體，且所述凸多面體的輪廓可大致構(gòu)成半球體或半橢球體。
6. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊位于一半球狀 空間內(nèi)或一半橢球狀空間內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊包括多個(gè)平行 疊置的圓臺結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求7所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，各所述圓臺結(jié)構(gòu)的最大 圓周與最小圓周位在所述半球狀空間的邊界上。
9. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述凸塊包括多個(gè)平行 疊置的橢圓臺結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求9所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，各所述橢圓臺結(jié)構(gòu)的最 大圓周與最小圓周位在所述半橢球狀空間的邊界上。
11. 如權(quán)利要求l所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述第一共形半穿透膜 的材質(zhì)包括銀或是鉻。
12. 如權(quán)利要求l所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述第二共形半穿透膜的材質(zhì)包括銀或是鉻。
13. 如權(quán)利要求l所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述共形間隙層的材質(zhì) 包括透明介電材料。
14. 如權(quán)利要求13所述的光學(xué)濾光膜，其特征在于，所述透明介電材料包 括氧化硅、氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)濾光膜，其包括凸塊、第一共形半穿透膜、共形間隙層以及第二共形半穿透膜。凸塊具有一表面，其表面在不同區(qū)域上分別具有不同的法向量。并且，第一共形半穿透膜配置于凸塊的表面上，而共形間隙層配置于第一共形半穿透膜上。此外，第二共形半穿透膜配置于共形間隙層上。借由調(diào)整共形間隙層的膜厚，光線經(jīng)過第一共形半穿透膜、共形間隙層以及第二共形半穿透膜所組成的結(jié)構(gòu)作用后，可以呈現(xiàn)不同的色彩。上述的光學(xué)濾光膜具有高色彩飽和度以及高光線穿透率的優(yōu)點(diǎn)。此外，上述的光學(xué)濾光膜可改善大視角情況下的色偏現(xiàn)象。
文檔編號G02F1/1335GK101334495SQ20071012806
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者康恒達(dá), 陳健忠 申請人:勝華科技股份有限公司