專利名稱：一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色濾光片，特別涉及一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片。
背景技術(shù)：
彩色濾光片是顯示、圖像傳感等領(lǐng)域的關(guān)鍵元器件，尤其是在現(xiàn)在迅速發(fā)展的液晶顯示技術(shù)中，彩色影像的顯現(xiàn)主要通過(guò)紅、綠、藍(lán)三色濾光片濾出光的組合而實(shí)現(xiàn)的，因此彩色濾光片的性能就直接決定了再現(xiàn)彩色影像質(zhì)量的優(yōu)劣。近年來(lái)，光柵結(jié)構(gòu)的彩色濾光片的研究越來(lái)越多，相比于傳統(tǒng)的彩色濾光片，其光能的利用率有所提高，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，結(jié)合現(xiàn)在比較成熟的光刻及光柵復(fù)制技術(shù)，可以符合大面積生產(chǎn)的需求。中國(guó)發(fā)明專利“一種亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光 片及其制作方法”，申請(qǐng)?zhí)?00910028285. 9采用簡(jiǎn)單的雙層光柵結(jié)構(gòu)得到了性能比較優(yōu)越的彩色濾光片，但是依然存在著一些不足1)該光柵結(jié)構(gòu)對(duì)入射光的偏振性比較敏感，當(dāng)入射光的偏振態(tài)發(fā)生改變時(shí)，中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生偏移，因此要得到適宜的透射光譜，入射光必須是線偏振光，普通光源發(fā)出的光要通過(guò)偏振片才可用作入射光源，降低了光能利用率；2)該光柵結(jié)構(gòu)的透射光譜比較寬，因此濾出光顏色純度較低，最終會(huì)影響到再現(xiàn)彩色圖像的質(zhì)量，限制了該濾光片的使用范圍。由此可知，設(shè)計(jì)一種偏振無(wú)光的窄帶濾光片是一個(gè)有著重要現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在光柵結(jié)構(gòu)的彩色濾光片透射光譜比較寬，濾出光顏色純度較低的問(wèn)題，提出了一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片及制作方法，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，反射光譜對(duì)入射光的偏振態(tài)不敏感，光譜曲線帶寬窄，旁帶低，顏色純度高，而且通過(guò)改變光柵周期可迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色光的濾波功能。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片，從下到上包括基底層、兩層薄膜層和一層光柵層，基底層為玻璃，兩層薄膜層分別為透明導(dǎo)電膜和二氧化鉿膜，最上面的光柵層為交替變化的光刻膠和入射介質(zhì)。所述玻璃基底的折射率為I. 47，透明導(dǎo)電膜和二氧化鉿膜層作為波導(dǎo)層，其折射率分別為I. 85和I. 95，光柵層中光刻膠的占空比為O. 35，折射率為I. 6，入射介質(zhì)為空氣，折射率為1.0。—種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片的制作方法，具體包括如下步驟
1)利用真空鍍膜機(jī)在玻璃基底上蒸鍍一層厚度為65-75nm的透明導(dǎo)電膜層；
2)在透明導(dǎo)電膜層上鍍一層厚度為70-80nm的二氧化鉿膜層；
3)利用旋涂機(jī)在二氧化鉿膜層上旋涂厚度為98-106nm的光刻膠，通過(guò)顯影曝光技術(shù)可得到光刻膠與入射介質(zhì)交替的光柵結(jié)構(gòu)，完成彩色濾光片的制作。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片，濾出光的顏色純度高，重點(diǎn)是對(duì)入射光的偏振態(tài)不敏感，不同偏振態(tài)的入射光具有類(lèi)似的濾光效果，從而提高了濾光片的光學(xué)品質(zhì)及光能利用率。本發(fā)明實(shí)施方便，制作的彩色濾光片可廣泛應(yīng)用于彩色顯示、圖像傳感等領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片實(shí)施例紅色濾光片的反射光譜特性曲線圖3為本發(fā)明偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片實(shí)施例綠色濾光片的反射光譜特性曲線圖4為本發(fā)明偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片實(shí)施例藍(lán)色濾光片的反射光譜特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片結(jié)構(gòu)示意圖，從下到上包括基底層、兩層薄 膜層和一層光柵層，基底層為玻璃，兩層薄膜層分別為透明導(dǎo)電膜12和二氧化鉿膜13，最上面的光柵層為交替變化的光刻膠14和入射介質(zhì)15。其中，透明導(dǎo)電膜12和二氧化鉿膜13的厚度對(duì)反射效率曲線的旁帶有著顯著的影響，選取合適的厚度可以降低旁帶，提高濾出光的純度；而光柵層的厚度主要影響到中心波長(zhǎng)處的峰值效率，適當(dāng)?shù)暮穸瓤墒狗逯敌?gt;99%。其具體制作步驟如下首先利用真空鍍膜機(jī)在玻璃基底11上蒸鍍一層厚度為65-75nm的透明導(dǎo)電膜層12，接著在透明導(dǎo)電膜層12上鍍一層厚度為70_80nm的二氧化鉿膜層13，然后利用旋涂機(jī)在二氧化鉿膜層13上旋涂厚度為98-106nm的光刻膠14，通過(guò)一定的顯影曝光技術(shù)便可得到光刻膠14與入射介質(zhì)15交替的光柵結(jié)構(gòu)，從而完成彩色濾光片的制作。實(shí)施例中的一些基本參數(shù)如下玻璃基底11的折射率為I. 47，透明導(dǎo)電膜12和二氧化鉿膜層13作為波導(dǎo)層，其折射率分別為I. 85和I. 95，光柵層中光刻膠14的占空比為O. 35，折射率為I. 6，入射介質(zhì)為空氣15，折射率為1.0。為了適應(yīng)真彩色顯示等領(lǐng)域需求，至少需要紅、綠、藍(lán)三色濾光片，本發(fā)明所述的彩色濾光片只需通過(guò)調(diào)節(jié)光柵周期，便可移動(dòng)中心波長(zhǎng)，從而得到不同顏色的濾光片。實(shí)施例中為得到紅、綠、藍(lán)三色濾光片，選用的光柵周期分別為481nm，393nm，297nm。實(shí)施例中光線的入射角θ=45°，此處的入射角為入射光波矢k與z軸的夾角，方位角 =90°，此處方位角為入射光波矢k在x-y平面內(nèi)投影與X軸的夾角，對(duì)于上述的濾光片結(jié)構(gòu)，在該入射條件下，改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)，反射光譜的形狀類(lèi)似，從而實(shí)現(xiàn)彩色濾光片對(duì)入射光偏振態(tài)不敏感的功能，降低了入射光的要求，同時(shí)提高了光能利用率。圖2、3、4為紅、綠、藍(lán)三色濾光片的反射光譜特性曲線圖，其中紅色濾光片，中心波長(zhǎng)為635nm ;綠色濾光片，中心波長(zhǎng)為546nm ;藍(lán)色濾光片，中心波長(zhǎng)為435nm。圖中的實(shí)線均表不入射光為T(mén)E偏振光(E矢量振動(dòng)方向垂直于入射面，即α=90° ),虛線均表不入射光為T(mén)M偏振光(Ε矢量振動(dòng)方向平行于入射面，S卩α=0° )，從圖中可以看出，改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)時(shí)，中心波長(zhǎng)沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，且反射光譜特性曲線的形狀沒(méi)有發(fā)生大的變化，表明該結(jié)構(gòu)對(duì)不同偏振態(tài)的入射光具有類(lèi)似的濾光效果；此外從圖中可以看出，中心波長(zhǎng)處的反射率均接近100%，且?guī)捳?，旁帶低，因此這種結(jié)構(gòu)的彩色濾光片濾出光的單色性好，顏色純度高，實(shí)用性強(qiáng)。結(jié)合附圖可見(jiàn)，本發(fā)明成功實(shí)現(xiàn)了偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片的設(shè)計(jì)，從而提高了彩色濾光片的光學(xué)品質(zhì)及光能利用率。
權(quán)利要求
1.一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片，其特征在于，從下到上包括基底層、兩層薄膜層和一層光柵層，基底層為玻璃，兩層薄膜層分別為透明導(dǎo)電膜和二氧化鉿膜，最上面的光柵層為交替變化的光刻膠和入射介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片，其特征在于，所述玻璃基底的折射率為I. 47，透明導(dǎo)電膜和二氧化鉿膜層作為波導(dǎo)層，其折射率分別為I. 85和I. 95，光柵層中光刻膠的占空比為0. 35，折射率為I. 6，入射介質(zhì)為空氣，折射率為1.0。
3.一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片的制作方法，其特征在于，具體包括如下步驟 1)利用真空鍍膜機(jī)在玻璃基底上蒸鍍一層厚度為65-75nm的透明導(dǎo)電膜層； 2)在透明導(dǎo)電膜層上鍍一層厚度為70-80nm的二氧化鉿膜層； 3)利用旋涂機(jī)在二氧化鉿膜層上旋涂厚度為98-106nm的光刻膠，通過(guò)顯影曝光技術(shù)可得到光刻膠與入射介質(zhì)交替的光柵結(jié)構(gòu)，完成彩色濾光片的制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏振無(wú)關(guān)窄帶彩色濾光片及制作方法，從下到上包括基底層、兩層薄膜層和一層光柵層，基底層為玻璃，兩層薄膜層分別為透明導(dǎo)電膜和二氧化鉿膜，最上面的光柵層為交替變化的光刻膠和入射介質(zhì)。所述的彩色濾光片只需通過(guò)調(diào)節(jié)光柵周期，便可移動(dòng)中心波長(zhǎng)，從而得到不同顏色的濾光片。濾出光的顏色純度高，重點(diǎn)是對(duì)入射光的偏振態(tài)不敏感，不同偏振態(tài)的入射光具有類(lèi)似的濾光效果，從而提高了濾光片的光學(xué)品質(zhì)及光能利用率。本發(fā)明實(shí)施方便，制作的彩色濾光片可廣泛應(yīng)用于彩色顯示、圖像傳感等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02B5/26GK102854557SQ20121038824
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者徐邦聯(lián), 黃元申, 王忠坦, 張大偉, 倪爭(zhēng)技, 王 琦, 陶春先, 莊松林 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)