透射型彩色濾光片及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種透射型彩色濾光片及其制備方法，所述透射型彩色濾光片包括：基材層(1)，所述基材層(1)上依次設有第一金屬層(2)、介質層(3)和第二金屬層(4)，所述介質層(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。本發明所述透射型彩色濾光片在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現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大規模量產成為可能，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】
透射型彩色濾光片及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及光學元件技術領域，具體涉及一種透射型彩色濾光片。
技術背景
[0002]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在于隨時間濾光的能力會下降，而且有60%以上的光損耗，造成實際透過率的降低，原因在于吸收型的濾光片除了吸收外非RGB光外，還會吸收相當一部分RGB光。浙江大學的中國專利CN105137518A提出一種使用金屬/介質/金屬結構的濾光片，通過控制中間介質層的厚度來400?700nm全波長上的單峰濾光功能，通過反射而不是吸收來實現，不會有衰退的問題，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，如要實現RGB多峰透視，則需要不同厚度的三種濾光片，從而導致應用這種濾光片的顯示元件厚度有所增加，成本也會變高。本發明是在其基礎上提出的一種單個濾光片即可實現RGB多峰透射的技術方案。
[0003]發明具體內容:
[0004]本發明的一個目的提供一種通過涂布工藝和濺鍍工藝結合制備的透射型彩色濾光片結構，通過濺鍍工藝進行介質層厚度的精確控制，從而實現利用單張濾光片即可進行RGB多峰透射的目的。
[0005]本發明的另一目的，提供上述透射型彩色濾光片的制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發明具體的技術方案為:
[0007]—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有第一金屬層、介質層和第二金屬層，所述介質層的厚度為T，折射率為N，Ν*Τ>4*λ/4，λ為可見光的波長，范圍為400?700nmo
[0008]優選的，所述介質層包括層疊設置涂布介質層和濺鍍介質層，所述涂布介質層設置在所述第一金屬層上表面。
[0009]優選的，所述涂布介質層的厚度為300?1500nm，折射率為1.4?5。
[0010]優選的，所述濺鍍介質層的折射率與所述涂布介質層的折射率相同，所述濺鍍介質層的材料選自S1x或者SiNy，其中0<x彡2，0<y<2。
[0011]所述濺鍍介質層的折射率與所述涂布介質層的折射率相同是為了統一整個介質層的折射率，主用用來精確控制透射波峰的位置。
[0012]涂布介質層通過濕法涂布工藝涂布一層較厚的介質層，涂布液的主要成分為丙烯酸脂類硬化液。濺鍍介質層通過濺鍍工藝鍍上一層較薄的介質層，如S1x或者SiNx，通過濺鍍工藝可以精確控制介質層厚度，從而控制波峰透射的數量和位置。
[0013]介質層厚度與透射波峰個數的原理說明:
[0014]如圖2所示:
[0015]參考可見光的波長為550nm，
[0016]NO是空氣層折射率，折射率= 1，；
[0017]NI是鍍層折射率，折射率假設= 1.52;
[0018]N2是基材層折射率，折射率假設=1.66;
[0019]當鍍層厚度T滿足下列條件時，上下兩個界面反射回來的光線會產生相消干涉，形成一個反射Val ley，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。
[0020]2*Ν1*Τ=(ηι+1/2)λ時，m = 0,1,2......整數；
[0021]N1*T稱為光學厚度；
[0022]當厚度約90nm，Nl*T稱為I個QTOT(Quarter_WaveOptical Thickness)，四分之一個波長的光學厚度，lQW0T = 550/4nm= 137.5nm，當介質層在90nm左右，折射率在1.52時，乘積=I QffOT，出現I個透射峰；
[0023]當厚度增加，光學厚度接近4個QWOT厚度時，在可見光區域會出現約2個透射峰；
[0024]當厚度增加，光學厚度接近7個QWOT厚度時，在可見光區域會出現約3個透射峰；
[0025]厚度繼續增加時，會出現更多的透射峰。
[0026]應用到本發明所述金屬/電介質/金屬膜層結果時，原理相同。
[0027]優選的，所述基材層的厚度為50?200μπι，折射率為1.4?1.7。
[0028]優選的，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I~3ym0
[0029]優選的，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?30nmo
[0030]所述透射型彩色濾光片的主要結構如上述四層，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。
[0031 ]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:
[0032]I)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；
[0033]2)在所述第一金屬層上設置介質層，所述介質層分兩步完成: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的涂布介質層;第二步在所述涂布介質層上濺鍍一層濺鍍介質層，濺鍍材料選自S1x或者SiNy，其中0<x<2，0<y<2。
[0034]通過控制濺鍍介質層的厚度使得介質層的厚度滿足N*T多4*λ/4，其中，T為介質層的厚度，N為介質層的折射率，λ為可見光的波長，范圍為400?700nm;
[0035]3)在所述濺鍍介質層上濺鍍第二金屬層。
[0036]優選的，所述PET涂有硬化層，所述硬化層厚度為I?3μηι。
[0037]優選的，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?30nmo
[0038]有益效果:
[0039]本發明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構，先使用濺射法鍍一層薄金屬層，再用濕法涂布工藝實現較厚的電介質層鍍膜，然后用濺射工藝進行介質層厚度的精確控制，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現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大規模量產成為可能，具有廣闊的應用前景。【附圖說明】:
[0040]下面結合結構示意圖及實施例對本發明進一步說明。
[0041 ]圖1為本發明所述透射型彩色濾光片的結構示意圖；
[0042]圖2為界面光線干涉原理圖；
[0043]圖3為介質層的光學厚度為I個QWOT時的透射光譜圖；
[0044]圖4為介質層的光學厚度為1.5個QWOT時的透射光譜圖；
[0045]圖5為介質層的光學厚度為4個QWOT時的透射光譜圖；
[0046]圖6為介質層的光學厚度為10.7個QWOT時的透射光譜圖；
[0047]其中，1、基材層，2、第一金屬層，3、介質層，4、第二金屬層，31、涂
[0048]布介質層，32、濺鍍介質層。
【具體實施方式】
:
[0049]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0050]實施例
[0051 ]如圖1所示:一種透射型彩色濾光片，包括:包括基材層I，所述基材層I上依次設有第一金屬層2、介質層3和第二金屬層4，所述介質層3的厚度為T，折射率為N，Ν*Τ>4*λ/4，λ為可見光的波長，范圍為400?700nmo
[0052]優選的，所述介質層3包括層疊設置涂布介質層31和濺鍍介質層32，所述涂布介質層31設置在所述第一金屬層2上表面。
[0053]優選的，所述涂布介質層31的厚度為900nm，折射率為1.52。
[0054]優選的，所述濺鍍介質層32的折射率與所述涂布介質層31的折射率相同，所述濺鍍介質層32的材料選自S12或者SiN2。
[0055]所述濺鍍介質層32的折射率與所述涂布介質層31的折射率相同是為了統一整個介質層3的折射率，主用用來精確控制透射波峰的位置。
[0056]涂布介質層通過濕法涂布工藝涂布一層較厚的介質層，涂布液的主要成分為丙烯酸脂類硬化液。濺鍍介質層通過濺鍍工藝鍍上一層較薄的介質層，如S12或者SiN2,通過濺鍍工藝可以精確控制介質層厚度，從而控制波峰透射的數量和位置。
[0057]優選的，所述基材層I的厚度為120μπι，折射率為1.53。
[0058]優選的，所述基材層I的材料選自涂有硬化層的PET或玻璃，所述硬化層的厚度為0.96μπι0
[0059]優選的，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14nm0
[0060]所述透射型彩色濾光片的主要結構如上述四層，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。
[0061 ]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:
[0062]I)選用PET或玻璃作為基材層I，在所述基材層I上濺鍍第一金屬層2;
[0063]2)在所述第一金屬層2上設置介質層3，所述介質層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的涂布介質層31;第二步在所述涂布介質層31上濺鍍一層濺鍍介質層32，濺鍍材料選自S12或者SiN2。
[0064]通過控制濺鍍介質層32的厚度使得介質層3的厚度滿足N*T多4*λ/4，其中，Τ為介質層3的厚度，N為介質層3的折射率，λ為可見光的波長，范圍為400?700nm;
[0065]3)在所述濺鍍介質層32上濺鍍第二金屬層4。
[0066]實施例透射峰位置測試結果:
[0067]在本發明實例中，結構為第一金屬層2/介質層3/第二金屬層4，設介質層3厚度為T，折射率N，參考可見光波長λ為550nm;
[0068]如圖3所示:當光學厚度N*T=1個QW0T(A/4)時，在450nm波長(綠光)附近出現I個透射峰；
[0069]如圖4所示:隨著N*T增大，如達到1.5個QWOT，這個透射峰往長波移動，出現615nm(紅光)的透射峰；
[0070]如圖5所示:當N*T達到4個QWOT時，在可見光區域出現兩個透射峰，分別為434nm(藍光)和659nm(紅光)；
[0071 ]隨著N*T繼續增大，兩個透射峰一起往長波移動，且峰之間波長間隔變短；
[0072]如圖6所示:當N*T大于7個QWOT時，如達到10.7個QWOT時，在可見光區域出現三個透射峰，分別為450nm(藍光)、524nm(綠光)和627nm(紅光)，即可實現RGB多峰透射；
[0073]隨著N*T繼續增大，三個透射峰一起往長波移動，且峰之間波長間隔變短;直到第四個透射峰；
[0074]厚度繼續增加時，會出現更多的透射峰。
[0075]通過上述實驗結果可以看出，本發明所述透射型彩色濾光片只需控制中間介質層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需要連續移動的。而控制介質層3的厚度則是通過涂布工藝和濺鍍工藝相結合的方法來實現，SP用濕法涂布工藝實現較厚的介質層鍍膜，然后用濺射工藝進行介質層厚度的精確控制。
[0076]以上所述僅為發明的較佳實施例，并不限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。企圖據以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之范疇。
【主權項】
1.一種透射型彩色濾光片，其特征在于，包括:基材層(I)，所述基材層(I)上依次設有第一金屬層(2)、介質層(3)和第二金屬層(4)，所述介質層(3)的厚度為T，折射率為N，N*T多4*λ/4，λ為可見光的波長，范圍為400?700nm。2.根據權利要求1所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，所述介質層(3)包括層疊設置涂布介質層(31)和濺鍍介質層(32)，所述涂布介質層(31)設置在所述第一金屬層(2)上表面。3.根據權利要求2所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，所述涂布介質層(31)的厚度為300?150011111，折射率為1.4?504.根據權利要求2所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，所述濺鍍介質層(32)的折射率與所述涂布介質層(31)的折射率相同，所述濺鍍介質層(32)的材料選自S1x或者SiNy，其中0<x彡2，0<y彡2。5.根據權利要求1所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，所述基材層(I)的厚度為50?200μηι，折射率為1.4?1.7。6.根據權利要求5所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，所述基材層(I)的材料選自涂有硬化層的PET或玻璃，所述硬化層的厚度為I?3μπι。7.根據權利要求1所述的透射型彩色濾光片，其特征在于，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12?30nm，所述第二金屬層(4)的厚度為12?30nmo8.如權利要求1?7任一項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(I)，在所述基材層(I)上濺鍍第一金屬層(2); 2)在所述第一金屬層(2)上設置介質層(3)，所述介質層(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的涂布介質層(31);第二步在所述涂布介質層(31)上濺鍍一層濺鍍介質層(32)，濺鍍材料選自S1x或者SiNy，其中0<x<2,0<y^2o 通過控制濺鍍介質層(32)的厚度使得介質層(3)的厚度滿足N*T多4*λ/4，其中，T為介質層(3)的厚度，N為介質層(3)的折射率，λ為可見光的波長，范圍為400?700nm; 3)在所述濺鍍介質層(32)上濺鍍第二金屬層(4)。9.根據權利要求8所述的透射型彩色濾光片的制備方法，其特征在于，所述PET涂有硬化層，所述硬化層厚度為I?3μηι。10.根據權利要求8所述的透射型彩色濾光片的制備方法，其特征在于，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12?30nm，所述第二金屬層(4)的厚度為12?30nmo
【文檔編號】C23C14/14GK105938212SQ201610478993
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】王平, 呂志平, 張玉春
【申請人】張家港康得新光電材料有限公司