宽色域等离子体彩色滤光片的研究进展

发布者:曾昕发布时间:2022-04-11浏览次数:66

近日,低能耗量子微纳研究部在光学类期刊Optics Communications上发表了题为Surface plasma resonance color filter with wider color gamut的论文。本文的作者为研究生顾健、张钰老师和逯鑫淼老师。

现有的等离子体彩色滤光片在满足高透射率和低半波全宽的条件下,实现的色域范围和色彩饱和度却不能达到一个令人满意的程度,达到的色域和饱和度十分有限,有限的色域范围和饱和度会导致光在通过滤光片后产生的色彩更加偏向灰色和白色。这一缺陷将使成像后的图像质量过低,导致了基于表面等离子体共振的彩色滤光片在与其他类型的结构色滤光片进行对比时,在色域和饱和度这方面有着较大的差距,从而限制了等离子体彩色滤光片的进一步应用。

提出了一种基于表面等离子体共振的宽色域彩色滤光片。在银膜表面刻蚀了以交叉十字孔和四个矩形臂组成的纳米图案结构,通过改变纳米结构矩形臂的长度、银膜厚度和结构周期,可以调整等离子体的共振波长,获得峰值波长不同的透射光谱,将透射光谱通过计算得到的颜色坐标绘制在CIE1931色度图上可以得到更宽的色域。实验结果表明,RGB三原色峰值透射率分别可以达到50%54%47%,色域范围和饱和度可以超过sRGB色彩空间。此外,我们还从理论上定性分析了结构参数对峰值波长的影响,并从表面电磁场和纵向电磁场分布解释了结构参数对峰值波长的影响。最后优化了滤光片结构,降低了滤光片对入射角的敏感性。我们所提出的宽色域彩色滤光片具有更宽的色域和更高的饱和度,可以提供更丰富的色彩和更生动的图像质量,在高分辨率彩色打印、高密度数据存储和彩色显示方面提供了巨大的潜力。

低能耗量子微纳研究部顾健 供稿