[發明專利]一種光柵結構彩色濾光片

有效

• 申請號: 200910031264.2
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101546003A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 葉燕;陳林森;周云;張恒;浦東林
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02B5/20
• 分類號: G02B5/20;G02F1/1335
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種光學器件，具體涉及一種彩色濾光片(Color?Filter，CF)，可用于液晶平面顯示器，屬于全息光學、衍射光學和背光顯示領域。

背景技術

彩色濾光片(Color?filter)是液晶平面顯示器(Liquid?Crystal?Display)彩色化的關鍵零部件。液晶平面顯示器為非主動發光元件，它是通過內部的背光模組(穿透型LCD)或外部的環境入射光(反射型或半穿透型LCD)提供光源，搭配驅動IC(Drive?IC)與液晶(Liquid?Crystal)控制形成灰階顯示(Gray?Scale)，再透過彩色濾光片的R、G、B彩色層提供色相(Chromacity)，形成彩色顯示畫面。彩色濾光片的結構及導光性能的優劣對LCD的畫面質量、光能利用率有舉足輕重的影響；同時隨著LCD液晶面板向大幅面、低能耗方向發展的趨勢，作為彩色液晶顯示重要組成部分的彩色濾光片也需向大幅面、高光能利用率的方向發展，為滿足大幅面彩色濾光片的快速生產，新型彩色濾光片的設計成為必要。

彩色濾光片常用的制作方法包括染色法、印刷法、電著法、顏料分散法等。這些方法在制作大幅面彩色濾光片時，存在工藝步驟多、色度不高、生產成本高的缺陷。因此新型的彩色濾光片研制十分必要。

由于光柵在大面積快速復制技術方面的優越性，目前基于光柵結構的彩色濾光片的研制成為發展趨勢，可見的報道包括：

(1)Y.Kanamori，M.Shimono，K.Hane.在文獻Fabrication?of?transmission?colorfilters?using?silicon?subwavelength?gratings?on?quartz?substrate[J].IEEE?PhotonicsTechnology?Letters，2006，18(20)：2126～2128中公開了一種基于光柵結構的彩色濾光片，利用石英作為彩色濾光片基底，硅和空氣組成光柵區，通過改變光柵周期級硅在光柵中的占空比獲得三原色透射光譜。其設計缺陷在于不同顏色的透射光的利用的入射光的偏振狀態不同，紅光、綠光利用TM偏振光，藍光利用TE偏振光，導致光能利用率不高。

(2)在文獻H.Lee，Y.Yoon，S.Lee，et.al.Color?filter?based?on?a?subwavelengthpatterned?metal?grating[J].Optics?Express，2007，23(15)：15457～15463中公開了利用二維金屬Al光柵表面覆蓋一層介質層的光柵結構設計彩色濾光片，其缺點在于其透射光譜帶寬大于150nm，影響彩色濾光片的色度。

(3)在文獻Y.Yoon，H.Lee，S.Lee，et.al.Color?filter?incorporating?a?subwavelengthpatterned?grating?in?poly?silicon[J].Optics?Express，2008，4(16)：2374～2380中公開了一種彩色濾光片，采用石英作為基底，寬度相同的多晶硅光柵和二氧化硅層疊，與空氣組成光柵區，其缺點在于光譜透射率低。

可見，隨著市場應用的不斷深入，彩色濾光片向大幅面、高光能利用率方面發展，基于光柵結構的彩色濾光片的研制成為熱點，而目前發表的基于光柵結構的彩色濾光片性能有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種彩色濾光片，通過結構改進提高光能利用率，便于制作大幅面的彩色濾光片。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種光柵結構彩色濾光片，主要由基板、黑色矩陣、彩色濾光層、保護膜和ITO導電膜組成，在所述基板上覆蓋有介質膜層，該介質膜材料的折射率大于1.65，所述彩色濾光層為亞微米埋入式光柵結構，光柵由金屬層和低折射率介質層構成，所述金屬層位于近基板側，所述低折射率介質層位于遠離基板側，介質材料的折射率小于1.65；通過不同的光柵結構參數獲得不同顏色的光柵單元。

上述技術方案中，所述基板可以由石英(玻璃基板)、透明PMMA、PC或PET薄膜制成，基材厚度10um～100um；彩色濾光層應滿足彩色濾光片顏色層的厚度要求，通過改變光柵結構參數獲得紅、綠、藍三色光的輸出。

上述技術方案中，所述金屬光柵的材料選自Al、Ag或Au。

上述技術方案中，所述光柵單元包括紅色、綠色、藍色三種顏色單元，對應紅色單元的光柵常數為380～450nm，對應綠色單元的光柵常數為300～350nm，對應藍色單元的光柵常數為200～260nm。