專利名稱：一種彩色圖像制作方法及使用該方法制作的彩色濾光片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色圖像制作方法及使用該方法制作的彩色濾光片，尤其是一種無需染料著色的彩色圖像制作方法及彩色濾光片。
背景技術：
節能環保已經成為我國的基本國策。目前，我國印刷行業每年需要消耗60萬噸的油墨(染料)，這些油墨由于缺乏有效的處理措施，被大量排放到自然界污染環境。因此如何減少印刷行業的油墨用量，推進綠色印刷技術的創新，是刻不容緩的事情。在申請號為CN200480042867的中國專利申請文獻中，指出了一種利用法布里_珀羅諧振腔的共振特性，在基材表面制作顏色層的方法。如圖I所示，該法布里-珀羅諧100 振腔包括全反金屬層101、半反半透性金屬層103以及位于兩者中間的介質層102，調節介質層102的厚度，使整個法布里-珀羅諧振腔的共振頻率符合特定的光波，使該頻率的光波被共振吸收，從而在表面制作出顏色的效果。但是在該專利申請中，僅記載了將法布里-珀羅諧振腔作為單色濾波器，而對于彩色圖像或復雜色彩的表述，則沒有提及。另一方面，考慮到無油墨印刷產品的商業化生產，對于彩色圖像的制作方法必須要求具有可批量化以及低成本化。
發明內容
有鑒于此，本發明提出了一種無需染料的彩色圖像制作方法。該制作方法利用法布里-珀羅諧振腔的共振特性，通過在基材表面制作出不同厚度的法布里-珀羅諧振腔，即具有不同的共振頻率，其能夠反射不同顏色的光，從而實現色彩的表達。根據本發明的目的提出的一種彩色圖像的制作方法，主要包括(I)在基材表面制作法布里-珀羅諧振腔，其中該法布里-珀羅諧振腔的介質層為熱塑性材料；(2)設計金屬壓模，該金屬壓模表面具有至少兩種不同高度的突起，該些突起的分布對應彩色圖像被數字分割后的像素點；(3)用上述金屬壓模對法布里-珀羅諧振腔進行熱壓印，使該法布里-珀羅諧振腔被壓印成多個具有第一厚度介質層的第一法布里-珀羅諧振腔、多個具有第二厚度介質層的第二法布里-珀羅諧振腔以及多個具有第三厚度介質層的第三法布里-珀羅諧振腔，其中該第一法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應紅色光波，該第二法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應綠色光波，該第三法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應藍色光波。這種納米壓印的方法，將圖像表征為一個一個的像素點，同時根據分色原理，將每個像素點分成紅、綠、藍三個灰度分量。只要計算出對應的法布里-珀羅諧振腔的三種厚度，設計制作壓模，就能實現批量化的彩色圖像制作。同時，可以引入卷對卷的納米壓印方法，進一步提聞生廣效率。另外，作為本發明的一個特殊運用方案，同時給出了一種利用本發明的制作方法制作的彩色濾光片。相對來說，由于彩色濾光片只是三原色的簡單排列，設計的壓模更利于制作，能夠將無染料的彩色濾光片真正帶入工業化生產的階段。下面，將結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細描述。
圖I是一種現有的法布里-珀羅的光學濾波器；圖2是本發明的法布里-珀羅諧振腔的制作流程圖；圖3是本發明的三種不同介質層厚度下的反射光譜圖；圖4是本發明的彩色圖像制作流程示意圖。
具體實施方式
請參見圖2，圖2是本發明的法布里-珀羅諧振腔的制作流程圖。如圖所示，首先是步驟S11，在基材層110表面蒸鍍全反金屬層101。接著步驟S12，在全反金屬層101上涂布介質層102。最后步驟S12，在介質層102上蒸鍍半反半透型金屬層103，形成法布里-珀羅諧振腔100。其中，基材層110為透明薄膜，其上可以附上離型層和貼附層，以便將法布里-珀羅諧振腔100貼附到目標產品上。或者其本身可以作為轉移層，將法布里-珀羅諧振腔100轉移到其他材料上后便除去。較佳地，當該基材層110為柔性薄膜時，可以在后續的制作顏色過程中實現卷對卷式的納米壓印工藝，從而提高生產效率。全反金屬層101為高反射率的金屬材質，比如金、銀、鋁、銅等等，其厚度在25至40納米之間。介質層102的厚度在100至550納米之間，為了實現后續的壓印工藝，該介質層102最好是熱塑性材質，比如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。半反半透性金屬層103的材質可以為鎳、鉻、鎢等等，因為需要考慮到其透光性能，厚度不宜做的太高，一般在10至20納米之間。整個法布里-珀羅諧振腔100的厚度小于600納米，是普通染料層的1/15-1/10，大大節省了用料，降低了對環境的影響。需要指出的是，本發明中提及的材料及尺寸，僅是對一些具體實施例的應用，凡是適用本發明設想的其他可以實現法布里-珀羅諧振腔的材料和尺寸，都應保護在本發明的范圍中。根據法布里-珀羅諧振腔的共振原理，其共振頻率與全反金屬層、半反半透金屬層以及介質層的厚度有關。因此我們通過固定全反金屬層和半反半透金屬層厚度，只改變介質層的厚度的方法，來實現多種色彩的表征。請參見圖3，圖3是本發明的三種不同介質層厚度下的反射光譜圖。如圖所示，全反金屬層101的厚度為50nm,半反半透金屬層103的厚度為20nm。當介質層102的厚度在130nm時，對應的反射效率為曲線I。可以看出，在該厚度下，出現反射效率極大值的位置在450nm的光波左右，對應藍色光區，也就是說，此時法布里-珀羅諧振腔反射藍光而過濾其他顏色的光，表現為發出藍光。當介質層102的厚度在170nm時，對應的反射效率為曲線2。可以看出，在該厚度下，出現反射效率極大值的位置在570nm的光波左右，對應綠色光區，也就是說，此時法布里_珀羅諧振腔反射綠光而過濾其他顏色的光，表現為發出綠光。當介質層102的厚度在200nm時，對應的反射效率為曲線3。可以看出，在該厚度下，出現反射效率極大值的位置在670nm的光波左右，對應紅色光區，也就是說，此時法布里-珀羅諧振腔反射紅光而過濾其他顏色的光，表現為發出紅光。由上述分析可知，只要能將不同厚度的法布里-珀羅諧振腔集成在一起，就能制作出具有多種色彩的彩色圖像。下面我們將詳細介紹如何利用法布里-珀羅諧振腔制作彩色圖像。眾所周知，通常我們可以采用數字分色原理將一副彩色圖像分解層由紅、綠、藍三種顏色灰度所阻層的一個個小像素點。這種像素點的尺度通常在零點幾個微米至幾百個微米之間。因而只要能在這個尺度范圍做出一個個高低不同的微小法布里-珀羅諧振腔，及可實現彩色圖像的制作。請參見圖4，圖4是本發明的彩色圖像制作流程示意圖。首先是步驟S 1，完成上述整體法布里-珀羅諧振腔的制作。接著是步驟S2，制作金屬壓模。該金屬壓模200表面具有至少兩種不同高度的突起201和202，該些突起的分布以及尺寸對應彩色圖像被數字分割后的像素點。一種可行的方法是采用光刻+電鍍的工藝完成上述突起的制作。通常金屬壓模需采用硬度大于或等于半反半透性金屬層的硬度，在本發明中采用鎳模。最后是步驟S3，利用上述金屬壓模對法布里-珀羅諧振腔進行熱壓印。壓印的溫度控制在100度至250度之間，壓力控制在IMpa至20Mpa之間。完成壓印后，在法布里-珀羅諧振腔上會形成多個具有第一厚度介質層的第一法布里-珀羅諧振腔121、多個具有第二厚度介質層的第二法布里-珀羅諧振腔122以及多個具有第三厚度介質層的第三法布里-珀羅諧振腔123，其中該第一法布里-珀羅諧振腔121的共振頻率對應紅色光波，該第二法布里-珀羅諧振腔122的共振頻率對應綠色光波，該第三法布里-珀羅諧振腔123的共振頻 率對應藍色光波。而這些微小法布里-珀羅諧振腔的分布使得其組成在宏觀上具有整體圖像的效果。在一種較佳的具體應用中，該金屬壓模可以制作成滾筒型壓模上，配合卷繞在另一個滾筒上的柔性基材層，便能采用卷對卷式的納米壓印工藝實現上述壓印步驟。值得一提的是，本發明除了能制作彩色圖像外，還可以用來制作顯示裝置上的反射彩色濾光片。通常來說，彩色濾光片包括多個像素點，且每個像素點包括紅色、綠色和藍色三個子像素，像素點與像素點之間的排列規則按紅色子像素、綠色子像素以及藍色子像素依次間隔排列。因此比起彩色圖像來說，其金屬壓模上的不同突起也具有規則排列的特征，更容易制作。利用本發明制作的彩色濾光片，其濾光原理是通過法布里-珀羅諧振腔的共振原理來實現，相比較普通的染料型彩色濾光片，具有更好的色彩純度和環保性。綜上所述，本發明采用納米壓印的方法，在法布里-珀羅諧振腔上制作出具有不同共振頻率的微腔，使不同的微腔分別反射一種顏色，最后組合成整體效果的彩色圖像。同時，本發明還可以用來制作反射式彩色濾光片，通過紅、綠、藍三色對應的法布里-珀羅諧振腔的規則排列，將彩色濾光片的紅、綠、藍子像素變現出來。通過本發明制作出來的彩色圖像和彩色濾光片，由于使用法布里-珀羅諧振腔的共振特性來表現色彩，擺脫了染料的應用，大大降低了對環境的污染，實現了一種無油墨的彩色印刷。由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的權利要求范圍加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明所欲申請的權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種彩色圖像制作方法，該彩色圖像的色彩由基材表面的法布里-珀羅諧振腔表征，該法布里-珀羅諧振腔包括全反金屬層、半反半透性金屬層以及位于兩者中間的介質層，其特征在于，該彩色圖像的制作步驟包括 (1)在基材表面制作法布里-珀羅諧振腔，其中該法布里-珀羅諧振腔的介質層為熱塑性材料； (2)設計金屬壓模，該金屬壓模表面具有至少兩種不同高度的突起，該些突起的分布對應彩色圖像被數字分割后的像素點； (3)用上述金屬壓模對法布里-珀羅諧振腔進行熱壓印，使該法布里-珀羅諧振腔被壓印成多個具有第一厚度介質層的第一法布里-珀羅諧振腔、多個具有第二厚度介質層的第二法布里-珀羅諧振腔以及多個具有第三厚度介質層的第三法布里-珀羅諧振腔，其中該第一法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應紅色光波，該第二法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應綠色光波，該第三法布里-珀羅諧振腔的共振頻率對應藍色光波。
2.如權利要求I所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述步驟(I)進一步包括 (I. D在基材上蒸鍍全反金屬層； (I. 2)在上述全反金屬層上涂布介質層，該介質層為熱塑性材料； (1.3)在上述介質層上蒸鍍半反半透性金屬層。
3.如權利要求2所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述全反金屬層的厚度在25至40納米之間，半反半透性金屬層的厚度在10至20納米之間，介質層厚度在100至550納米之間。
4.如權利要求2所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述全反金屬層為鋁；所述半反半透性金屬層為鎳、鉻或鎢中的一種；所述介質層為聚甲基丙烯酸甲酯。
5.如權利要求I所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述步驟(2)中的圖像數字分割是通過分色原理，將彩色圖像分解成多個像素點，且每個像素點具有紅、綠、藍三個灰度分量。
6.如權利要求I所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述基材為柔性薄膜，所述金屬壓模為滾筒型壓模，其中，在步驟(3)中的熱壓印采用卷對卷納米壓印工藝完成。
7.如權利要求I所述的彩色圖像制作方法，其特征在于所述半反半透型金屬層的硬度小于或等于金屬壓模的硬度。
8.一種彩色濾光片，該彩色濾光片為反射式彩色濾光片，包括多個像素點，每個像素點包括紅色、綠色和藍色三個子像素，其特征在于所述彩色濾光片是通過權利要求I至權利要求7任意一項所述的彩色圖像制作方法制作而成的。
9.如權利要求8所述的彩色濾光片，其特征在于所述多個像素點的排列規則按紅色子像素、綠色子像素以及藍色子像素依次間隔排列。
全文摘要
一種彩色圖像的制作方法及使用該方法制作的彩色濾光片。該彩色圖像和彩色濾光片的色彩由法布里-珀羅諧振腔的共振特性表征。通過納米壓印工藝，制作出具有不同厚度的法布里-珀羅諧振腔，這些不同厚度的法布里-珀羅諧振腔分別對應紅色、綠色和藍色。這些紅色、綠色、藍色法布里-珀羅諧振腔根據分色原理分布，并且其組合在宏觀上滿足具有表現整體圖像的效果。
文檔編號G02B5/26GK102798917SQ20111013668
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者陳林森, 周云, 葉燕, 申溯, 周小紅, 浦東林, 胡進 申請人:蘇州大學, 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司