本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透射型彩色濾光片。

背景技術(shù)：

目前市場上濾光片中主要是吸收型彩色濾光片，該類型的濾光片的缺點(diǎn)在于隨時(shí)間濾光的能力會(huì)下降，而且有60％以上的光損耗，造成實(shí)際透過率的降低，原因在于吸收型的濾光片除了吸收外非RGB光外，還會(huì)吸收相當(dāng)一部分RGB光。浙江大學(xué)的中國專利CN105137518A提出一種使用金屬/介質(zhì)/金屬結(jié)構(gòu)的濾光片，通過控制中間介質(zhì)層的厚度來400～700nm全波長上的單峰濾光功能，通過反射而不是吸收來實(shí)現(xiàn)，不會(huì)有衰退的問題，具有更高的透過率；但存在的缺陷是這樣的濾光片只能形成單峰透視，如要實(shí)現(xiàn)RGB多峰透視，則需要不同厚度的三種濾光片，從而導(dǎo)致應(yīng)用這種濾光片的顯示元件厚度有所增加，成本也會(huì)變高。本實(shí)用新型是在其基礎(chǔ)上提出的一種單個(gè)濾光片即可實(shí)現(xiàn)RGB多峰透射的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的提供一種通過涂布工藝和濺鍍工藝結(jié)合制備的透射型彩色濾光片結(jié)構(gòu)，通過濺鍍工藝進(jìn)行介質(zhì)層厚度的精確控制，從而實(shí)現(xiàn)利用單張濾光片即可進(jìn)行RGB多峰透射的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型具體的技術(shù)方案為：

一種透射型彩色濾光片，其特征在于，包括：包括基材層，所述基材層上依次設(shè)有第一金屬層、介質(zhì)層和第二金屬層，所述介質(zhì)層的厚度為T，折射率為N，N*T≥4*λ/4，λ為可見光的波長，范圍為400～700nm。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)層包括層疊設(shè)置涂布介質(zhì)層和濺鍍介質(zhì)層，所述涂布介質(zhì)層設(shè)置在所述第一金屬層上表面。

優(yōu)選的，所述涂布介質(zhì)層的厚度為300～1500nm，折射率為1.4～5。

優(yōu)選的，所述濺鍍介質(zhì)層的折射率與所述涂布介質(zhì)層的折射率相同，所述濺鍍介質(zhì)層的材料選自SiOx或者SiNy，其中0＜x≤2，0＜y≤2。

所述濺鍍介質(zhì)層的折射率與所述涂布介質(zhì)層的折射率相同是為了統(tǒng)一整個(gè)介質(zhì)層的折射率，主用用來精確控制透射波峰的位置。

涂布介質(zhì)層通過濕法涂布工藝涂布一層較厚的介質(zhì)層，涂布液的主要成分為丙烯酸脂類硬化液。濺鍍介質(zhì)層通過濺鍍工藝鍍上一層較薄的介質(zhì)層，如SiOx或者SiNx，通過濺鍍工藝可以精確控制介質(zhì)層厚度，從而控制波峰透射的數(shù)量和位置。

介質(zhì)層厚度與透射波峰個(gè)數(shù)的原理說明：

如圖2所示：

參考可見光的波長為550nm，

N0是空氣層折射率，折射率＝1，；

N1是鍍層折射率，折射率假設(shè)＝1.52；

N2是基材層折射率，折射率假設(shè)＝1.66；

當(dāng)鍍層厚度T滿足下列條件時(shí)，上下兩個(gè)界面反射回來的光線會(huì)產(chǎn)生相消干涉，形成一個(gè)反射Valley，即透射Peak，參考波長550nm范圍附近的波段上由于不滿足相消干涉條件，透過率下降。

2*N1*T＝(m+1/2)λ時(shí)，m＝0,1,2……整數(shù)；

N1*T稱為光學(xué)厚度；

當(dāng)厚度約90nm，N1*T稱為1個(gè)QWOT(Quarter-Wave Optical Thickness)，四分之一個(gè)波長的光學(xué)厚度，1QWOT＝550/4nm＝137.5nm，當(dāng)介質(zhì)層在90nm左右，折射率在1.52時(shí)，乘積＝1QWOT,出現(xiàn)1個(gè)透射峰；

當(dāng)厚度增加，光學(xué)厚度接近4個(gè)QWOT厚度時(shí)，在可見光區(qū)域會(huì)出現(xiàn)約2個(gè)透射峰；

當(dāng)厚度增加，光學(xué)厚度接近7個(gè)QWOT厚度時(shí)，在可見光區(qū)域會(huì)出現(xiàn)約3個(gè)透射峰；

厚度繼續(xù)增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)更多的透射峰。

應(yīng)用到本實(shí)用新型所述金屬/電介質(zhì)/金屬膜層結(jié)果時(shí)，原理相同。

優(yōu)選的，所述基材層的厚度為50～200μm，折射率為1.4～1.7。

優(yōu)選的，所述基材層的材料選自涂有硬化層的PET或玻璃，所述硬化層的厚度為1～3μm。

優(yōu)選的，所述第一金屬層和第二金屬層的材料選自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一種或多種，所述第一金屬層的厚度為12～30nm，所述第二金屬層的厚度為12～30nm。

所述透射型彩色濾光片的主要結(jié)構(gòu)如上述四層，其他附屬功能層(比如表面減反膜、基材表面阻隔膜、表面水汽或防刮傷膜)可以額外添加。

如上所述的透射型彩色濾光片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)選用PET或玻璃作為基材層，在所述基材層上濺鍍第一金屬層；

2)在所述第一金屬層上設(shè)置介質(zhì)層，所述介質(zhì)層分兩步完成：第一步采用涂布工藝在所述第一金屬層上涂一層厚度為300～1500nm的涂布介質(zhì)層；第二步 在所述涂布介質(zhì)層上濺鍍一層濺鍍介質(zhì)層，濺鍍材料選自SiOx或者SiNy，其中0＜x≤2，0＜y≤2。

通過控制濺鍍介質(zhì)層的厚度使得介質(zhì)層的厚度滿足N*T≥4*λ/4，其中，T為介質(zhì)層的厚度，N為介質(zhì)層的折射率，λ為可見光的波長，范圍為400～700nm；

3)在所述濺鍍介質(zhì)層上濺鍍第二金屬層。

優(yōu)選的，所述PET涂有硬化層，所述硬化層厚度為1～3μm。

優(yōu)選的，所述第一金屬層和第二金屬層的材料選自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一種或多種，所述第一金屬層的厚度為12～30nm，所述第二金屬層的厚度為12～30nm。

有益效果：

本實(shí)用新型提供的一種濺射和涂布混合工藝的透射型彩色濾光片的膜層結(jié)構(gòu)，先使用濺射法鍍一層薄金屬層，再用濕法涂布工藝實(shí)現(xiàn)較厚的電介質(zhì)層鍍膜，然后用濺射工藝進(jìn)行介質(zhì)層厚度的精確控制，以及濺射最上面的金屬層。整體膜系的在RGB三峰的峰值透過率在60％～100％之間，在490nm和590nm波長處透過率小于30％，通過簡單三層膜系就實(shí)現(xiàn)RGB的三峰濾光功能，利用濺射和涂布混合工藝，使該類型的R2R大規(guī)模量產(chǎn)成為可能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

下面結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型所述透射型彩色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為界面光線干涉原理圖；

圖3為介質(zhì)層的光學(xué)厚度為1個(gè)QWOT時(shí)的透射光譜圖；

圖4為介質(zhì)層的光學(xué)厚度為1.5個(gè)QWOT時(shí)的透射光譜圖；

圖5為介質(zhì)層的光學(xué)厚度為4個(gè)QWOT時(shí)的透射光譜圖；

圖6為介質(zhì)層的光學(xué)厚度為10.7個(gè)QWOT時(shí)的透射光譜圖；

其中，1、基材層，2、第一金屬層，3、介質(zhì)層，4、第二金屬層，31、涂布介質(zhì)層，32、濺鍍介質(zhì)層。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

實(shí)施例

如圖1所示：一種透射型彩色濾光片，包括：包括基材層1，所述基材層1上依次設(shè)有第一金屬層2、介質(zhì)層3和第二金屬層4，所述介質(zhì)層3的厚度為T，折射率為N，N*T≥4*λ/4，λ為可見光的波長，范圍為400～700nm。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)層3包括層疊設(shè)置涂布介質(zhì)層31和濺鍍介質(zhì)層32，所述涂布介質(zhì)層31設(shè)置在所述第一金屬層2上表面。

優(yōu)選的，所述涂布介質(zhì)層31的厚度為900nm，折射率為1.52。

優(yōu)選的，所述濺鍍介質(zhì)層32的折射率與所述涂布介質(zhì)層31的折射率相同，所述濺鍍介質(zhì)層32的材料選自SiO₂或者SiN₂。

所述濺鍍介質(zhì)層32的折射率與所述涂布介質(zhì)層31的折射率相同是為了統(tǒng)一整個(gè)介質(zhì)層3的折射率，主用用來精確控制透射波峰的位置。

涂布介質(zhì)層通過濕法涂布工藝涂布一層較厚的介質(zhì)層，涂布液的主要成分為丙烯酸脂類硬化液。濺鍍介質(zhì)層通過濺鍍工藝鍍上一層較薄的介質(zhì)層，如SiO₂ 或者SiN₂，通過濺鍍工藝可以精確控制介質(zhì)層厚度，從而控制波峰透射的數(shù)量和位置。

優(yōu)選的，所述基材層1的厚度為120μm，折射率為1.53。

優(yōu)選的，所述基材層1的材料選自涂有硬化層的PET或玻璃，所述硬化層的厚度為0.96μm。

優(yōu)選的，所述第一金屬層2和第二金屬層4的材料選自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一種或多種，所述第一金屬層2的厚度為16nm，所述第二金屬層4的厚度為14nm。

所述透射型彩色濾光片的主要結(jié)構(gòu)如上述四層，其他附屬功能層(比如表面減反膜、基材表面阻隔膜、表面水汽或防刮傷膜)可以額外添加。

如上所述的透射型彩色濾光片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)選用PET或玻璃作為基材層1，在所述基材層1上濺鍍第一金屬層2；

2)在所述第一金屬層2上設(shè)置介質(zhì)層3，所述介質(zhì)層3分兩步完成：第一步采用涂布工藝在所述第一金屬層2上涂一層厚度為300～1500nm的涂布介質(zhì)層31；第二步在所述涂布介質(zhì)層31上濺鍍一層濺鍍介質(zhì)層32，濺鍍材料選自SiO₂或者SiN₂。

通過控制濺鍍介質(zhì)層32的厚度使得介質(zhì)層3的厚度滿足N*T≥4*λ/4，其中，T為介質(zhì)層3的厚度，N為介質(zhì)層3的折射率，λ為可見光的波長，范圍為400～700nm；

3)在所述濺鍍介質(zhì)層32上濺鍍第二金屬層4。

實(shí)施例透射峰位置測試結(jié)果：

在本實(shí)用新型實(shí)例中，結(jié)構(gòu)為第一金屬層2/介質(zhì)層3/第二金屬層4，設(shè)介質(zhì)層3厚度為T，折射率N，參考可見光波長λ為550nm；

如圖3所示：當(dāng)光學(xué)厚度N*T＝1個(gè)QWOT(λ/4)時(shí)，在450nm波長(綠光)附近出現(xiàn)1個(gè)透射峰；

如圖4所示：隨著N*T增大，如達(dá)到1.5個(gè)QWOT，這個(gè)透射峰往長波移動(dòng)，出現(xiàn)615nm(紅光)的透射峰；

如圖5所示：當(dāng)N*T達(dá)到4個(gè)QWOT時(shí)，在可見光區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)透射峰，分別為434nm(藍(lán)光)和659nm(紅光)；

隨著N*T繼續(xù)增大，兩個(gè)透射峰一起往長波移動(dòng)，且峰之間波長間隔變短；

如圖6所示：當(dāng)N*T大于7個(gè)QWOT時(shí)，如達(dá)到10.7個(gè)QWOT時(shí)，在可見光區(qū)域出現(xiàn)三個(gè)透射峰，分別為450nm(藍(lán)光)、524nm(綠光)和627nm(紅光)，即可實(shí)現(xiàn)RGB多峰透射；

隨著N*T繼續(xù)增大，三個(gè)透射峰一起往長波移動(dòng)，且峰之間波長間隔變短；直到第四個(gè)透射峰；

厚度繼續(xù)增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)更多的透射峰。

通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本實(shí)用新型所述透射型彩色濾光片只需控制中間介質(zhì)層3的厚度就可以獲得雙色濾光片或者三色濾光片，并且透射波峰的位置也是可以根據(jù)需要連續(xù)移動(dòng)的。而控制介質(zhì)層3的厚度則是通過涂布工藝和濺鍍工藝相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)，即用濕法涂布工藝實(shí)現(xiàn)較厚的介質(zhì)層鍍膜，然后用濺射工藝進(jìn)行介質(zhì)層厚度的精確控制。

以上所述僅為實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

企圖據(jù)以對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之實(shí)用新型精神下所作有關(guān)本實(shí)用新型之任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本實(shí)用新型意圖保護(hù)之范疇。