[发明专利]一种能实现超宽色域的颜色滤光片及其结构参数确定方法

说明书

本发明公开了一种能实现超宽色域的颜色滤光片及其结构参数确定方法。现有的等离子体滤光片透射或反射所形成的色彩范围和饱和度是非常有限的。本发明包括基底层和银膜。基底层的材质为SiO₂。银膜覆盖在基底层上。银膜上蚀刻有多个镂空微结构。镂空微结构包括一个十字形槽和四个矩形槽组成。四个矩形槽与十字形槽的四个端部分别连接。与现有的表面等离子体滤光器相比，本发明获得的颜色可以超过sRGB的颜色空间，获得更宽的色域。与现有的基于表面等离子体共振的彩色滤波器相比，本发明具有更宽的色域和更高的饱和度，能够提供更丰富的色彩和更生动的图像质量。

技术领域

本发明属于颜色滤光片器件建模仿真技术领域，具体涉及一种新的基于表面等离子体共振的，能获得超宽色域的颜色滤光片。

背景技术

滤光片是一种常用的光学设备，通常用于传输或反射特定波长的光，以显示所需的颜色。滤光片广泛应用于显示器、成像传感器、防伪技术、色彩装饰、彩色打印等领域。传统的滤光片使用传统的染料着色来吸收特定波长的光以显示特定的颜色。这种传统的化学染色滤光片不能承受高温或紫外线辐射，滤光片的性能会随着时间的推移而显著下降。为了解决传统滤光片存在的问题，近年来出现了基于结构色彩的滤光片。结构色是自然光与微纳结构相互作用而产生的，通常发生在干涉、衍射、散射等光学现象中。与化学染色形成的颜色相比，结构色具有不褪色、颜色稳定、环保等优点。结构颜色的这些优势使得研究者致力于基于导模共振、表面等离子体共振、Mie共振或Fabry Perot共振的滤光片的研究。

在实际应用中，高饱和的结构色彩和宽色域在显示和成像中起着至关重要的作用。在显示或成像中，饱和度越高，显示的颜色越生动，色域越宽，显示的颜色越多。然而，光通过现有的等离子体滤光片透射或反射所形成的色彩范围和饱和度是非常有限的。有限的色彩范围和饱和度会导致光的颜色在通过滤光片后，所产生的颜色太少达不到理想中的效果。这一缺陷会使成像后的图像质量过低，从而限制了等离子体滤光片的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现超宽色域的颜色滤光片，以利用入射的白光来获得超宽的色域。

本发明一种能实现超宽色域的颜色滤光片，包括基底层和银膜。基底层的材质为SiO₂。银膜覆盖在基底层上。银膜上蚀刻有多个镂空微结构。镂空微结构包括一个十字形槽和四个矩形槽组成。四个矩形槽与十字形槽的四个端部分别连接。

作为优选，通过调节矩形槽的长度D的大小来调节滤光片的透光波段范围。

作为优选，各镂空微结构呈矩阵状排列；相邻两个镂空微结构的中心点间距P的取值范围为150～300nm。

作为优选，所述银膜的厚度H的取值范围为40～100nm。

作为优选，所述矩形槽的长度D的取值范围为20～80nm；

作为优选，镂空微结构关于十字形槽的中心点中心对称。

作为优选，所述矩形槽与十字形槽上对应端部的连接处为矩形槽的中间位置。

作为优选，所述的矩形槽与十字形槽上的对应端部相互垂直。

作为优选，所述的十字形槽由相互垂直等分的的两条长条形槽组成。

该能实现超宽色域的颜色滤光片及其结构参数确定方法，具体步骤如下：

步骤一、确定透过滤光片的设计要求。设计要求包括目标可见光波段范围和最大透光率。

步骤二、根据目标可见光波段范围确定银膜厚度H和相邻镂空微结构中心距P的数值以及矩形槽长度D；

目标可见光波段范围与绿色波段范围、蓝色波段范围、红色波段范围，分别进行比对如下：