透射型彩色滤光片的制作方法

本实用新型涉及光学元件技术领域，具体涉及一种透射型彩色滤光片。

背景技术：

目前市场上滤光片中主要是吸收型彩色滤光片，该类型的滤光片的缺点在于随时间滤光的能力会下降，而且有60％以上的光损耗，造成实际透过率的降低，原因在于吸收型的滤光片除了吸收外非RGB光外，还会吸收相当一部分RGB光。浙江大学的中国专利CN105137518A提出一种使用金属/介质/金属结构的滤光片，通过控制中间介质层的厚度来400～700nm全波长上的单峰滤光功能，通过反射而不是吸收来实现，不会有衰退的问题，具有更高的透过率；但存在的缺陷是这样的滤光片只能形成单峰透视，如要实现RGB多峰透视，则需要不同厚度的三种滤光片，从而导致应用这种滤光片的显示元件厚度有所增加，成本也会变高。本实用新型是在其基础上提出的一种单个滤光片即可实现RGB多峰透射的技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的提供一种通过涂布工艺和溅镀工艺结合制备的透射型彩色滤光片结构，通过溅镀工艺进行介质层厚度的精确控制，从而实现利用单张滤光片即可进行RGB多峰透射的目的。

为实现上述目的，本实用新型具体的技术方案为：

一种透射型彩色滤光片，其特征在于，包括：包括基材层，所述基材层上依次设有第一金属层、介质层和第二金属层，所述介质层的厚度为T，折射率为N，N*T≥4*λ/4，λ为可见光的波长，范围为400～700nm。

优选的，所述介质层包括层叠设置涂布介质层和溅镀介质层，所述涂布介质层设置在所述第一金属层上表面。

优选的，所述涂布介质层的厚度为300～1500nm，折射率为1.4～5。

优选的，所述溅镀介质层的折射率与所述涂布介质层的折射率相同，所述溅镀介质层的材料选自SiOx或者SiNy，其中0＜x≤2，0＜y≤2。

所述溅镀介质层的折射率与所述涂布介质层的折射率相同是为了统一整个介质层的折射率，主用用来精确控制透射波峰的位置。

涂布介质层通过湿法涂布工艺涂布一层较厚的介质层，涂布液的主要成分为丙烯酸脂类硬化液。溅镀介质层通过溅镀工艺镀上一层较薄的介质层，如SiOx或者SiNx，通过溅镀工艺可以精确控制介质层厚度，从而控制波峰透射的数量和位置。

介质层厚度与透射波峰个数的原理说明：

如图2所示：

参考可见光的波长为550nm，

N0是空气层折射率，折射率＝1，；

N1是镀层折射率，折射率假设＝1.52；

N2是基材层折射率，折射率假设＝1.66；

当镀层厚度T满足下列条件时，上下两个界面反射回来的光线会产生相消干涉，形成一个反射Valley，即透射Peak，参考波长550nm范围附近的波段上由于不满足相消干涉条件，透过率下降。

2*N1*T＝(m+1/2)λ时，m＝0,1,2……整数；

N1*T称为光学厚度；

当厚度约90nm，N1*T称为1个QWOT(Quarter-Wave Optical Thickness)，四分之一个波长的光学厚度，1QWOT＝550/4nm＝137.5nm，当介质层在90nm左右，折射率在1.52时，乘积＝1QWOT,出现1个透射峰；

当厚度增加，光学厚度接近4个QWOT厚度时，在可见光区域会出现约2个透射峰；

当厚度增加，光学厚度接近7个QWOT厚度时，在可见光区域会出现约3个透射峰；

厚度继续增加时，会出现更多的透射峰。

应用到本实用新型所述金属/电介质/金属膜层结果时，原理相同。

优选的，所述基材层的厚度为50～200μm，折射率为1.4～1.7。

优选的，所述基材层的材料选自涂有硬化层的PET或玻璃，所述硬化层的厚度为1～3μm。

优选的，所述第一金属层和第二金属层的材料选自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一种或多种，所述第一金属层的厚度为12～30nm，所述第二金属层的厚度为12～30nm。

所述透射型彩色滤光片的主要结构如上述四层，其他附属功能层(比如表面减反膜、基材表面阻隔膜、表面水汽或防刮伤膜)可以额外添加。

如上所述的透射型彩色滤光片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选用PET或玻璃作为基材层，在所述基材层上溅镀第一金属层；

2)在所述第一金属层上设置介质层，所述介质层分两步完成：第一步采用涂布工艺在所述第一金属层上涂一层厚度为300～1500nm的涂布介质层；第二步 在所述涂布介质层上溅镀一层溅镀介质层，溅镀材料选自SiOx或者SiNy，其中0＜x≤2，0＜y≤2。

通过控制溅镀介质层的厚度使得介质层的厚度满足N*T≥4*λ/4，其中，T为介质层的厚度，N为介质层的折射率，λ为可见光的波长，范围为400～700nm；

3)在所述溅镀介质层上溅镀第二金属层。

优选的，所述PET涂有硬化层，所述硬化层厚度为1～3μm。

优选的，所述第一金属层和第二金属层的材料选自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一种或多种，所述第一金属层的厚度为12～30nm，所述第二金属层的厚度为12～30nm。

有益效果：

本实用新型提供的一种溅射和涂布混合工艺的透射型彩色滤光片的膜层结构，先使用溅射法镀一层薄金属层，再用湿法涂布工艺实现较厚的电介质层镀膜，然后用溅射工艺进行介质层厚度的精确控制，以及溅射最上面的金属层。整体膜系的在RGB三峰的峰值透过率在60％～100％之间，在490nm和590nm波长处透过率小于30％，通过简单三层膜系就实现RGB的三峰滤光功能，利用溅射和涂布混合工艺，使该类型的R2R大规模量产成为可能，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面结合结构示意图及实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型所述透射型彩色滤光片的结构示意图；

图2为界面光线干涉原理图；

图3为介质层的光学厚度为1个QWOT时的透射光谱图；

图4为介质层的光学厚度为1.5个QWOT时的透射光谱图；

图5为介质层的光学厚度为4个QWOT时的透射光谱图；

图6为介质层的光学厚度为10.7个QWOT时的透射光谱图；

其中，1、基材层，2、第一金属层，3、介质层，4、第二金属层，31、涂布介质层，32、溅镀介质层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示：一种透射型彩色滤光片，包括：包括基材层1，所述基材层1上依次设有第一金属层2、介质层3和第二金属层4，所述介质层3的厚度为T，折射率为N，N*T≥4*λ/4，λ为可见光的波长，范围为400～700nm。

优选的，所述介质层3包括层叠设置涂布介质层31和溅镀介质层32，所述涂布介质层31设置在所述第一金属层2上表面。

优选的，所述涂布介质层31的厚度为900nm，折射率为1.52。

优选的，所述溅镀介质层32的折射率与所述涂布介质层31的折射率相同，所述溅镀介质层32的材料选自SiO₂或者SiN₂。

所述溅镀介质层32的折射率与所述涂布介质层31的折射率相同是为了统一整个介质层3的折射率，主用用来精确控制透射波峰的位置。

涂布介质层通过湿法涂布工艺涂布一层较厚的介质层，涂布液的主要成分为丙烯酸脂类硬化液。溅镀介质层通过溅镀工艺镀上一层较薄的介质层，如SiO₂ 或者SiN₂，通过溅镀工艺可以精确控制介质层厚度，从而控制波峰透射的数量和位置。

优选的，所述基材层1的厚度为120μm，折射率为1.53。

优选的，所述基材层1的材料选自涂有硬化层的PET或玻璃，所述硬化层的厚度为0.96μm。

优选的，所述第一金属层2和第二金属层4的材料选自Au、Ag、Cu、Al或Cr中的一种或多种，所述第一金属层2的厚度为16nm，所述第二金属层4的厚度为14nm。

所述透射型彩色滤光片的主要结构如上述四层，其他附属功能层(比如表面减反膜、基材表面阻隔膜、表面水汽或防刮伤膜)可以额外添加。

如上所述的透射型彩色滤光片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选用PET或玻璃作为基材层1，在所述基材层1上溅镀第一金属层2；

2)在所述第一金属层2上设置介质层3，所述介质层3分两步完成：第一步采用涂布工艺在所述第一金属层2上涂一层厚度为300～1500nm的涂布介质层31；第二步在所述涂布介质层31上溅镀一层溅镀介质层32，溅镀材料选自SiO₂或者SiN₂。

通过控制溅镀介质层32的厚度使得介质层3的厚度满足N*T≥4*λ/4，其中，T为介质层3的厚度，N为介质层3的折射率，λ为可见光的波长，范围为400～700nm；

3)在所述溅镀介质层32上溅镀第二金属层4。

实施例透射峰位置测试结果：

在本实用新型实例中，结构为第一金属层2/介质层3/第二金属层4，设介质层3厚度为T，折射率N，参考可见光波长λ为550nm；

如图3所示：当光学厚度N*T＝1个QWOT(λ/4)时，在450nm波长(绿光)附近出现1个透射峰；

如图4所示：随着N*T增大，如达到1.5个QWOT，这个透射峰往长波移动，出现615nm(红光)的透射峰；

如图5所示：当N*T达到4个QWOT时，在可见光区域出现两个透射峰，分别为434nm(蓝光)和659nm(红光)；

随着N*T继续增大，两个透射峰一起往长波移动，且峰之间波长间隔变短；

如图6所示：当N*T大于7个QWOT时，如达到10.7个QWOT时，在可见光区域出现三个透射峰，分别为450nm(蓝光)、524nm(绿光)和627nm(红光)，即可实现RGB多峰透射；

随着N*T继续增大，三个透射峰一起往长波移动，且峰之间波长间隔变短；直到第四个透射峰；

厚度继续增加时，会出现更多的透射峰。

通过上述实验结果可以看出，本实用新型所述透射型彩色滤光片只需控制中间介质层3的厚度就可以获得双色滤光片或者三色滤光片，并且透射波峰的位置也是可以根据需要连续移动的。而控制介质层3的厚度则是通过涂布工艺和溅镀工艺相结合的方法来实现，即用湿法涂布工艺实现较厚的介质层镀膜，然后用溅射工艺进行介质层厚度的精确控制。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例，并不限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新 型的保护范围之内。

企图据以对本实用新型作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之实用新型精神下所作有关本实用新型之任何修饰或变更，皆仍应包括在本实用新型意图保护之范畴。