[发明专利]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

说明书

相关申请的交叉引用

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

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

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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1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。

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。

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。