具有最小角度依赖性的用于可视显示器和成像的光谱滤光的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有降低的角度依赖性的光谱滤光装置例如滤色器，该光谱滤光装置包括包含高折射率电介质材料的干涉滤光器组合件，例如基于法布里-珀罗的共振器结构。滤光器组合件能够使电磁谱的一部分透射至电介质材料中以产生当从垂直（0°）至90°的入射角范围观察时，显示出最小角度依赖性的具有预定波长范围的滤波输出。还提供了制造最小角度依赖性的光谱滤光器以及降低该装置的角度依赖性的方法。
【专利说明】具有最小角度依赖性的用于可视显示器和成像的光谱滤光
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]该申请要求于2012年4月20日提交的美国专利申请第13/452，313号以及于2011年4月20日提交的美国临时申请第61/477，554号的优先权。通过引用将以上申请的全部公开内容并入本文。
【技术领域】
[0003]本公开内容涉及用于可视显示器的、从观察方向上具有最小角度依赖性的光谱滤光器，例如基于法布里-珀罗(Fabry-Perot)的光谱滤光器。本公开内容还涉及制造这样的具有最小角度依赖性的光谱滤光器的方法。
【背景技术】
[0004]该部分提供与本公开内容相关的并非必然为现有技术的背景信息。
[0005]电磁谱滤光器(例如滤色器)对于包括平板显示器、液晶显示器、投影显示器、眼镜显示器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、发光二极管等的各种显示技术是重要部件。例如，透射光谱滤光器广泛地用在例如液晶显示(LCD)面板的应用中。常规光学滤光器使用颜料分散体来通过吸收互补色产生红绿蓝(RGB)色。
[0006]然而，这样的常规光学基于颜料的滤光器通过四个单独的工艺制造，其不但使制造工艺变复杂并且增加成本，而且还在工艺中浪费大量的化学材料。虽然已经提出基于法布里-珀罗的标准具滤色器，但是常规的基于法布里-珀罗的滤光器仍然存在关于不期望的角度依赖性的问题，角度依赖性是指离开滤光器装置的滤光波长依赖于观察角度经受显著的波长偏移以及因此的颜色偏移。这样的角度依赖性在各种成像和显示应用中是不期望的。
[0007]因此，需要可生产在可见或近红外范围内的滤光器的新光谱滤光器技术(如滤色器)，例如具有高透射效率和最小角度依赖性以及降低的制造复杂性。
【发明内容】
[0008]该部分也提供了本公开内容的一般性概括，不是其全部范围或其所有特征的全面公开内容。根据本教导的原理，光谱滤光装置被设置为具有最小化的角度依赖。本技术提供了对于透射型和反射型两者实现光谱滤光功能的金属-电电介质-金属共振器结构。通过调整电介质层厚度，透射或反射峰覆盖了预定波长范围例如可见或近红外(近IR)范围。在某些方面，不同的颜色像素可以通过使用具有不同图案深度的模具的压印技术来制造。可以与蚀刻技术结合以将厚度对比度转化至任意期望的电介质层。
[0009]在某些方面，本公开内容提供了包括干涉滤光器组合件的光谱滤光装置。干涉滤光器组合件包括布置在一对平行反射表面之间的折射率大于约1.5的电介质材料。每个反射表面可选地包含金属。滤光器组合件能够透射电磁谱的一部分以产生理想地显示出最小角度依赖性的具有预定波长范围的滤波输出。[0010]在其它一些方面，本公开内容提供了包括干涉滤光器组合件的光谱滤光装置。干涉滤光器组合件包括布置在一对平行反射表面之间的折射率大于约1.5的电介质材料。每个反射表面包含金属。滤光器组合件能够使电磁谱的一部分透射至电介质材料中以产生离开所述滤光器组合件的具有预定波长范围的滤波输出，其中所述滤波输出具有预定波长范围并且显示出最小角度依赖性，使得从0°入射角至90°入射角变化时，所述预定波长范围变化小于或等于约50nm。
[0011]在其它又一些方面，本公开内容提供了包括包含布置在一对平行反射表面之间的高折射率电介质材料的干涉滤光器组合件的光谱滤光装置。每个反射表面可选地包含分布式布拉格反射器(DBR)或I维光子晶体。这样的滤光器组合件能够使电磁谱的一部分透射至电介质材料中以产生离开所述滤光器组合件的具有预定波长范围的滤波输出。来自滤光器组合件的滤波输出具有预定波长范围并且显示出最小角度依赖性。
[0012]在其它一些方面，本教导提供了制造具有最小角度依赖性的光谱滤光装置的方法。该方法包括将聚合物抗蚀剂材料施加到折射率大于约1.5并且在某些变化方案中可选地大于约2的电介质材料。然后将聚合物抗蚀剂与具有预定高度的模具接触。然后蚀刻聚合物抗蚀剂和电介质材料。可以将金属施加到剩余电介质材料上以形成包括布置在一对平行反射表面之间的电介质材料的干涉滤光器组合件。在某些变化方案中，电介质材料具有大于或等于约2的有效折射率。来自干涉滤光器组合件的滤波输出产生显示出最小角度依赖性的预定波长范围。
[0013]在其它一些方面，通过本教导提供了降低光谱滤光装置的角度依赖性的方法。在一个变化方案中，该方法包括将折射率大于约1.5的电介质材料引入到包括一对平行反射表面的干涉滤光器组合件中。每个反射表面包含金属。因而，滤光器组合件产生具有预定波长范围的滤波输出，当从0°至90°的入射角观察滤光器组合件时，预定波长范围偏离小于或等于50nm。
[0014]在其它一些方面，本公开内容还提供了光谱滤光装置。该光谱滤光装置包括显出最小角度依赖性的共振滤光器组合件。在某些变化方案中，显出最小角度依赖性的共振滤光器组合件包括包含形成光学超材料的导电金属光栅结构的共振器结构。导电金属光栅结构包括至少两个开口。在某些方面，所述至少两个开口可以为亚波长的。在某些变化方案中，共振器结构可选地包含嵌入开口中的电介质材料。光谱滤光装置能够透射电磁谱的一部分以经由光学共振产生具有预定波长范围的经滤波和偏振的输出。
[0015]适用性的其它范围从本文中所提供的说明中将变得明显。在该
【发明内容】
中的描述和具体实例仅仅旨在说明的目的并且无意于限制本公开内容的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本文所描述的附图仅用于说明所选择的实施方案而不是所有可能的实施方案的目的，并且无意于限制本公开内容的范围。
[0017]图1是根据本教导的某些方面制备的示例性光学滤光器组合件的透视图；
[0018]图2为沿图1的示例性光学滤光器组合件的线2-2所截取的截面图；
[0019]图3示出基于法布里-珀罗的标准具干涉滤光器的工作原理的示意图；
[0020]图4A至图4D是示出在基于法布里-珀罗的滤光器中滤光波长偏移对入射角(Θ )和电介质折射率(η)的依赖性的曲线图，其中图4Α具有折射率为1.0的电介质材料，图4Β具有折射率为1.5的电介质材料，图4C具有折射率为2.0的电介质材料，图4D具有折射率为2.5的电介质材料；
[0021]图5示出根据本教导的某些方面制备的具有对称层构造的示例性光学滤光器组合件的截面图；
[0022]图6Α至图6Β示出将对于低折射率电介质材料(SiO2)(图6Β)和高折射率电介质材料(Si3N4)(图6Α)两者的波长对透射进行比较的模拟；
[0023]图7Α至图7Β示出根据本教导的某些方面制备的示例性光学透射滤光器组合件的截面图，其中图7Α具有非对称层构造而图7Β具有对称层构造；
[0024]图8Α至图SC为示出将对于透射型滤光器组合件的波长对透射进行比较以表明经滤波的绿光输出的角度依赖性的模拟的曲线图。图8Α具有厚度为约130nm的低折射率电介质材料(SiO2)以提供经滤波的绿光输出；图8B具有厚度为约50nm的包含折射率为约2.5的硒化锌(ZnSe)的电介质材料以提供绿光；图8C包括厚度为约80nm的高折射率电介质材料(Si3N4)以提供绿光；
[0025]图9示出对于两个透射型滤光器的波长对透射进行的比较，其中第一滤光器具有对称层构造而第二滤光器具有非对称层构造；
[0026]图1OA至图1OD比较了示例性的红-绿-蓝透射滤光器，其中图1OA至图1OC对于透射型滤光器组合件的波长对透射进行比较。图1OD示出在滤光器组合件中的为实现蓝色、绿色、以及红色滤光的每种电介质材料的相应厚度。图1OA示出对于低折射率电介质材料(SiO2)的红色、绿色以及蓝色滤光。图1OB示出对于ZnSe电介质材料的红色、绿色以及蓝色滤光，而图1OC示出电介质材料为高折射率材料(Si3N4)的红色、绿色以及蓝光色滤光；
[0027]图1lA至图1lC为示出将对于反射型光学滤光器组合件的波长对透射进行比较以表明经滤波的品红光输出的角度依赖性的模拟曲线图；图1lA具有厚度为约130nm的低折射率电介质材料(SiO2)以提供经滤波的品红光输出(入射角在从O至80°的范围内)。图1lB具有厚度为约50nm的包含ZnSe (折射率，n=2.5)的具有高折射率的电介质材料以提供经滤波的品红光输出(入射角在从O至80°的范围内)。图1lC包括厚度为约80nm的高折射率电介质材料(Si3N4)(折射率，n=2.0)以提供经滤波的品红光输出(入射角在从O至80。的范围内)；
[0028]图12A至图12D比较了具有非对称层构造的示例性黄-品红-青反射滤光器，其中图12A至图12C对于反射型光学滤光器组合件(其中两个反射层均包含银)的波长对反射进行比较。图12D示出在滤光器组合件中的为实现黄色、品红色以及青色滤光的每种电介质材料的相应厚度。图12A示出对于低折射率电介质材料(SiO2)的黄色、品红色以及青色滤光。图12B示出对于高折射率ZnSe电介质材料的黄色、品红色以及青色滤光，而图12C示出电介质材料为高折射率材料(Si3N4)的黄色、品红色以及青色滤光。
[0029]图13A至图13D比较了具有非对称层构造的示例性黄-品红-青反射滤光器，其中图13A至图13C对于反射型光学滤光器组合件(其中第一反射层包含银，第二反射层包含铝)的波长对反射进行比较。图13D示出在滤光器组合件中为实现黄色、品红色以及青色滤光的每种电介质材料的相应厚度。图13A示出对于低折射率电介质材料(SiO2)的黄色、品红色以及青色滤光。图13B示出对于高折射率电介质材料ZnSe的黄色、品红色以及青色滤光，而图13C示出电介质材料为高折射率材料(Si3N4)的黄色、品红色以及青色滤光；
[0030]图14A至图14B示出根据本公开内容某些方面的具有非对称层构造的透射和反射滤光器组合件，其中电介质材料为高折射率材料(Si3N4)并且反射层包含银。图14A示出红-蓝-绿透射滤光，图14B不出黄_品红_青反射滤光；
[0031]图15示出用于制造根据本教导的某些方面的用于可视显示器的具有不同颜色像素的滤光器组合件的工艺；
[0032]图16示出对于根据本教导的某些方面制备的包括液晶电介质的透射型的可调的基于法布里-珀罗光谱滤光器的波长对透射；
[0033]图17示出对于根据本教导的某些方面的用作在可调的基于法布里-珀罗的光谱滤光器中的电介质材料的液晶折射率对外加电压；
[0034]图18示出根据本教导的某些可替代的实施方案制备的具有最小角度依赖性的示例性光学滤光器组合件的截面图，该光学滤光器组合件具有在光栅开口中具有嵌入的电介质材料的高折射率光栅结构；
[0035]图19A至图19B示出根据本教导的某些变化方案制备的具有相对最小角度独立性的反射彩色滤光器。图19A示出在具有220nm的周期(比例尺为400nm)的狭缝开口特征的基底上由银制造的示例性高折射率导电网状光栅纳米结构的扫描电子显微镜(SEM)图像。图19B不出在45°、55° >65°和75°的不同入射角下的横磁(TM)偏振光的波长对反射的曲线图；
[0036]图20A至图20B示出根据本教导的某些变化方案制备的另一个具有最小角度独立性的反射彩色滤光器。图20A示出在具有180nm的周期(比例尺为300nm)的狭缝开口特征的基底上由银制造的示例性高折射率导电网状光栅纳米结构的扫描电子显微镜(SEM)图像。图20B示出在45°、55°、65°和75°的不同入射角下的横磁(TM)偏振光的波长对反射的曲线图；
[0037]图21示出将对于具有最小角度依赖性的光学滤光器组合件(其具有与图19所示类似的构造)的波长对透射进行比较的模拟；
[0038]图22是类似于图21中的具有角度独立性颜色过滤的光学滤光器组合件的反射的计算图，该光学滤光器组合件被设计为表现出最高达至少约60度的入射角的强的角度容差(当入射角改变时，示出相对小的偏移)的红色滤色器。
[0039]图23示出用于光学滤光器组合件的导电光栅结构的设计原理的示意图，其中导电光栅结构为亚波长的，表现出大的有效折射率，并且能够透射横磁(TM)偏振光，同时反射横电(TE )偏振光波。
[0040]在整个附图的多个图中，相应的附图标记表不相应部分。
【具体实施方式】
[0041]提供示例性实施方案使得该公开内容将完全地，并且将充分地传达给本领域技术人员。列出大量的具体细节(例如具体的部件、装置以及方法的实例)以提供对本公开内容的实施方案的彻底理解。对本领域技术人员而言明显的是:不需要采用具体的细节；示例性实施方案可以以许多不同形式实施并且两者都不应该解释为限制本公开内容的范围。在一些示例性实施方案中，对公知的工艺、公知的装置结构以及公知的技术未进行详细地描述。
[0042]本文中所使用的术语仅用于描述具体的示例性实施方案并且无意于进行限制。除非上下文清楚地另有说明，否则如本文中所使用的单数形式可以旨在同时包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“包括有”以及“具有”为包容性的，因而指定所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。除非明确指出执行的顺序，否则本文中所描述的方法步骤、工艺以及操作不解释为必需要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行。还要理解的是可以使用附加的或可替代的步骤。
[0043]当元件或层被称为“在…上” “接合到”、“连接到”或“耦合到”另一个元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、接合到、连接到或耦合到其它元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接地在…上”、“直接地接合到”、“直接地连接到”或“直接地耦合到”另一个元件或层时，可没有中间元件或层存在。应该以类似方式理解用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在…之间”与“直接地在…之间”、“相邻”与“直接地相邻”等)。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联地列出的术语中的任意的和所有的组合。
[0044]虽然可以在本文中使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该由这些术语限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分进行区别。除非上下文清楚地表示，否则例如“第一”、“第二”的术语以及其它数字术语当在本文中使用时不意味次序或顺序。因而，在不脱离本示例性实施方案的教导下，以下所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
[0045]在本文中可以使用空间关系术语(例如“内部”、“外部”、“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等)以便于描述如图所示的一个元件或特征与另一个或多个元件或者另一个或多个特征的关系。空间关系术语可以意旨包括装置在使用或操作时的除图中所示的方向之外的不同方向 。例如，如果将图中的装置反转，描述为在其它元件或特征“下方”或者“之下”的元件随后将被定向为在其它元件或特征“上方”。因而，示例性术语“在…下方”可以包括在…上方和在…下方的两个方向。装置可以以其它方式定向(旋转90度或以其它方向)并且相应地理解本文中所使用的空间关系描述语。
[0046]在整个公开内容中，数字值表示对范围的近似的测量或限定以包括从给定值(以及具有大约为所提及的值的实施方案和具有刚好为所提及的值的实施方案)的较小偏差。除了在具体说明书的结尾处所提供的工作实例中之外，在该说明书(包括所附权利要求)中的参数(例如，数量或条件)的所有数字值应该理解为在所有示例中由术语“约”进行修饰，无论“约”是否实际上出现在数字值之前。“约”表示所述的数字值允许一些轻微的不精确度(数值精确度的一些近似值；大致或合理地接近数值；几乎)。如果由“约”所提供的不精确度在本【技术领域】中没有以它的其它普通含义来理解，那么本文中所使用的“约”至少表示可能由于测量并使用这样的参数的普通方法而产生的变化。
[0047]另外，范围的公开包括所有值以及在整个范围之内进一步划分的范围(包括对于范围给出的端点)。现在将参照附图更全面地描述示例性实施方案。
[0048]公开了基于光学干涉效应而不是通过着色剂材料的光学吸收而产生光谱过滤(例如颜色过滤)的新结构。在某些方面，本教导提供包括干涉滤光器组合件的光谱滤光器装置，该干涉滤光器组合件产生具有最小角度依赖性的经滤波的电磁能量输出。通过非限制性实例的方式，这样的干涉滤光器装置可以是对光进行过滤的法布里-珀罗标准具装置，同时还具有根据本教导的高折射率电介质层以使经过滤的光的角度依赖性最小。
[0049]透射和反射颜色过滤两者都可通过根据本教导制备的滤光器装置实现。因而，在某些变化方案中，光谱滤光装置可以为透射型滤光器，而在其它变化方案中，光谱滤光装置可以为反射型滤光器。在又一变化方案中，光谱滤光装置同时表现为透射型和反射型滤光器两者。
[0050]干涉滤光器组合件包含电介质材料。在某些变化方案中，这样的电介质材料具有相对高的折射率，例如大于约1.4。在某些方面，电介质材料具有相对高的折射率，优选大于约1.5、可选地大于或等于2、可选地大于或等于约3，并且在某些变化方案中大于或等于约
4。在某些变化方案中，干涉滤光器组合件还包括一对平行反射表面，其中每个反射表面包含金属。电介质材料被布置在一对平行反射表面之间。
[0051]在某些方面中，滤光器组合件能够使电磁谱的一部分透射至电介质材料中以产生离开滤光器组合件的具有预定波长范围的滤波输出。任意非透射光主要(非常小部分的光由金属吸收)被反射从而可再循环。滤波输出期望显示出最小角度依赖性，使其特别有利于在显示装置中用作像素(以非限制性实例的方式)。可以将光谱滤光器或滤色器制造成与偏振无关的。这样的光谱滤光装置滤光器比传统的基于颜料的滤光器更为能量高效的，并且此外可以经受高输出光功率。
[0052]参照图1和图2，光谱滤光装置20的一个实施方案包括滤光器组合件30。滤光器组合件30限定第一侧32和相反的第二侧34。滤光器组合件30包括第一透射基底或层40，布置成与透射层40相邻的第一反射表面42。滤光器组合件30还包括至少一个与第一反射表面42相邻的电介质材料层44。第二反射表面46被布置为在与第一反射表面42相反的一侧上与电介质材料层44相邻。第一反射表面42与第二反射表面46 —起形成将电介质材料层44夹在中间的一对平行反射表面。如在图1和图2中所示，可选的第二透射层48被布置为与第二反射表面46相邻。光学第二透射层48可以为例如覆层。这样的滤光器组合件30具有“对称构造”，其中第一透射层40在位于电介质材料层44的两侧的一对平行反射表面42、46的另一侧34上具有匹配的第二透射层48。虽然未在图1中示出，但是如果忽略第二透射层48，则滤光器组合件30将具有非对称构造，原因是第二反射表面46将与空气56或其它外部介质而不是第二透射层48相接(从而，组合件构造将为非对称的)。
[0053]在图1中，第二透射层48限定可见表面50。将电磁辐射的源52沿着第一侧32朝向光谱滤光装置20的滤光器组合件30。滤光器组合件30能够使来自源52的电磁辐射谱的一部分透射至组合件30中。因而，电磁辐射的一部分进入穿过第一透射层40并且穿过第一反射层42以进入电介质材料层44。干涉滤光器内部的电磁辐射的路径依赖于光谱滤光器装置20是被设计为透射型滤光器、反射型滤光器、还是透射和反射型滤光器。如图1的透射型基于法布里-珀罗的滤光器中所示，进入电介质材料44的电磁能量的部分在一对平行反射表面之间共振(类似于基于法布里-珀罗的标准具干涉滤光器)。电磁能量的一部分透射穿过第二反射表面46以及第二透射层48以产生离开滤光器组合件30的具有预定波长范围的滤波输出60。[0054]作为背景，在图3中示出基于法布里-珀罗的滤光器的一般操作原理并且将在本文中进行讨论。电磁波100以入射角Q1接近第一反射表面102。电介质材料104被布置为与第一反射表面102相邻。基本平行的第二反射表面106被布置在电介质材料104的相反侧上。电介质材料104的厚度(也是第一和第二平行反射表面102、106之间的距离)由d表示，电介质材料的折射率由η表示。值得注意的是，对于干涉滤光器(例如基于法布里-珀罗的标准具)，d小于在结构中的待进行滤波的目标波长，使得d为亚波长的。电磁波100的被反射的每个部分表示为Rn，其中η为整数，电磁波100的每个透射部分表示为Tn，其中η为整数。每个随后透射的光束之间的相差(例如！\、T2等)为:
[0055]
【权利要求】
1.一种光谱滤光装置，包括: 干涉滤光器组合件，所述干涉滤光器组合件包括布置在一对平行反射表面之间的折射率大于约1.5的电介质材料；其中所述滤光器组合件能够透射电磁谱的一部分以产生具有显示出最小角度依赖性的预定波长范围的滤波输出。
2.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述平行反射表面中的每一个均包含选自以下的金属:银、铝以及其组合。
3.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述平行反射表面中的每一个均包含具有折射率对比度的电介质层的堆叠体。
4.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述电介质材料形成有效折射率大于或等于约2的光学超材料的一部分。
5.根据权利要求4所述的光谱滤光装置，其中所述光学超材料包括包含多个亚波长的狭缝的金属光栅结构，其中所述电介质材料嵌入所述亚波长的狭缝中。
6.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述光谱滤光装置为透射滤光器，使得所述滤光器组合件能够使所述电磁谱的一部分穿过所述一对平行反射表面之一透射到所述电介质材料中，到达所述一对平行反射表面中的另一表面，在所述另一表面处被透射，使得所述电磁谱的所述部分在所述滤光器组合件的第一侧进入而所述滤波输出在与所述第一侧相反的第二侧离开。
7.根据权利要求6所述的光谱滤光装置，其中离开所述滤光器组合件的所述滤波输出的所述预定波长范围在可见光范围内并且具有选自下列的颜色:红色、绿色以及蓝色。
8.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述光谱滤光装置为反射滤光器，使得所述滤光器组合件能够使所述·电磁谱的所述一部分穿过所述一对平行反射表面之一透射到所述电介质材料中，到达所述一对平行反射表面中的另一表面，在所述另一表面处被反射，使得所述电磁谱的所述一部分在所述滤光器组合件的第一侧进入并且所述滤波输出在所述滤光器组合件的所述第一侧离开。
9.根据权利要求8所述的光谱滤光装置，其中离开所述滤光器组合件的所述滤波输出的所述预定波长范围在可见光范围内并且具有选自以下的颜色:青色、品红色以及黄色。
10.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述电介质材料选自:氧化铝(A1203)、氮化硅(Si3N4)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)以及氧化钛(TiO2X
11.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中离开所述滤光器组合件的所述滤波输出的所述预定波长范围在红外光谱范围内，并且所述电介质材料选自:硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)以及硫化镉(CdS)。
12.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述一对平行反射表面包括第一反射表面，并且所述滤光器组合件还包括限定相邻于所述电介质材料的第一侧的透射基底，其中所述第一反射表面布置在所述透射基底的所述第一侧上。
13.根据权利要求12所述的光谱滤光装置，其中所述滤光器组合件的构造为对称的以增强所述滤波输出的透射或反射。
14.根据权利要求12所述的光谱滤光装置，其中所述一对平行反射表面包括将所述电介质材料夹在中间的第一反射表面和第二反射表面，其中从与所述第一反射表面相邻的一侧到与所述第二反射表面相邻的相反侧测得的所述电介质材料的厚度确定透过所述滤光器组合件的所述预定波长范围。
15.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述滤光器组合件用作用于显示装置或成像装置的滤色器，并且所述最小角度依赖性对应于:相对于滤光器组合件入射角在从0°至90°之间变化时，所述预定波长范围的变化小于或等于50nm。
16.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述滤光器组合件为可调结构并且包括具有电场可调特性的电介质材料。
17.根据权利要求1所述的光谱滤光装置，其中所述电介质材料的折射率大于或等于约3。
18.一种光谱滤光装置，包括: 干涉滤光器组合件，所述干涉滤光器组合件包括布置在一对平行反射表面之间的折射率大于约1.5的电介质材料；其中每个所述反射表面包含金属；以及 其中所述滤光器组合件能够使电磁谱的一部分透射到所述电介质材料中以产生离开所述滤光器组合件的具有预定波长范围的滤波输出，其中所述滤波输出具有预定波长范围并且显示出最小角度依赖性，使得从0°入射角至90°入射角变化时，所述预定波长范围的变化小于或等于约50nm。
19.一种光谱滤光装置，包括: 干涉滤光器组合件，所述干涉滤光器组合件包括布置在一对平行反射表面之间的高折射率电介质材料，其中每个所述反射表面包含分布式布拉格反射器(DBR)或I维光子晶体；以及 其中所述滤光器组合件能够使电 磁谱的一部分透射到电介质材料中以产生离开所述滤光器组合件的具有预定波长范围的滤波输出，其中所述滤波输出具有预定波长范围并且显示出最小角度依赖性。
20.根据权利要求19所述的光谱滤光装置，其中从0°入射角至90°入射角变化时，所述预定波长范围变化小于或等于约50nm。
21.一种制造具有最小角度依赖性的光谱滤光装置的方法，所述方法包括: 将聚合物抗蚀剂材料施加到折射率大于约2的电介质材料并且将所述聚合物抗蚀剂与具有预定高度的模具接触； 蚀刻所述聚合物抗蚀剂和电介质材料；以及 将金属施加到剩余电介质材料上以形成折射率大于约2的包括一对平行反射表面的干涉滤光器组合件，其中来自所述干涉滤光器组合件的滤波输出产生显示出最小角度依赖性的预定波长范围。
22.—种降低光谱滤光装置的角度依赖性的方法，所述方法包括: 将折射率大于约1.5的电介质材料引入到包括一对平行反射表面的干涉滤光器组合件中，其中每个所述反射表面包含金属；使得所述滤光器组合件产生具有预定波长范围的滤波输出，当从0°至90°范围的入射角观察所述滤光器组合件时，所述预定波长范围偏离小于或等于50nm。
23.一种光谱滤光装置，包括: 显示出最小角度依赖性的包括共振器结构的共振滤光器组合件，所述共振器结构包括形成光学超材料的导电金属光栅结构，其中所述导电金属光栅结构包括至少两个开口，所述至少两个开口能够透射电磁谱的一部分以经由光学共振产生具有预定波长范围的经滤波和偏振的输出。
24.根据权利要求23 所述的光谱滤光装置，其中所述至少两个开口为亚波长的，并且包括所述导电金属光栅结构的所述共振器结构还包括嵌入所述至少两个开口中的电介质材料。
【文档编号】G02F1/1335GK103547948SQ201280024695
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】郭凌杰, 徐挺 申请人:密执安州立大学董事会