CN103675978A - 波长选择型彩色滤光片及使用该波长选择型彩色滤光片的显示结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种波长选择型彩色滤光片及使用该波长选择型彩色滤光片的显示结构,所述波长选择型彩色滤光片包括:第一高反射率材料层、形成于第一高反射率材料层上的第一介电质材料层、及形成于第一介电质材料层上的第二高反射率材料层;所述第一、二高反射率材料层之间具有至少两种固定间距;其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择特性,使得滤光方式为反射式滤光,提高了所得光线的色彩饱和度并提高了光的利用效率。本发明的显示结构的波长选择型彩色滤光片和TFT阵列结构层能够同时集成于同一基板,因此能减少对位精度的影响,可以提升对应的显示面板开口率,达成对应的显示面板的高穿透率。
Description
技术领域
本发明涉及平面显示领域,尤其涉及一种波长选择型彩色滤光片及使用该波长选择型彩色滤光片的显示结构。
背景技术
平面显示装置包括液晶显示装置(LCD)和有机电致发光(OLED)显示装置,其具有机身薄、省电、无辐射等众多优点,得到了广泛的应用。
请参阅图1,现有的液晶显示装置的显示结构一般包括:TFT(薄膜晶体管)基板100、与TFT基板100相对贴合设置的CF(彩色滤光片)基板300及设于TFT基板100与CF基板300之间的液晶500,TFT基板100一般包括:基板102及形成于基板102上的薄膜晶体管阵列104,该薄膜晶体管阵列104通过光罩制程形成于基板102上;请参阅图2,所述CF基板300包括:基板302及形成于基板302上的RGB(红绿蓝)色阻304和BM(黑色矩阵)306。
所述CF基板300通过不同的色阻304对特定波长光线的吸收特性进行选择滤光,因此该种吸收性CF基板300的穿透率损失约2/3,光的利用效率低,色彩饱和度较差。而且由于TFT阵列及CF分别形成在两块不同的基板上,再进行对位组合形成显示结构,在对位工艺上存在一定的精度限制,从而影响了开口率及光的利用率。
Fabry-Perot(法布里-珀罗)结构是由两块平行放置止的高反射率的膜片材料形成的腔结构,以输入光垂直到达第一个膜片材料,通过腔体后从第二个膜片材料出来的光为输出光,此时可用FP腔的传输函数公式来显示其FP腔随波长的传输率变化特征。FP腔的传输函数公式如下:
上式中,A为膜片材料及腔内材料的吸收系数,R为膜片材料反射率,n为腔内材料折射率,l0为腔长,Δl为腔体长度改变量,λ为光的波长,T(|λ)为FP腔随波长的传输率变化特征。通过上式可知FP腔的传输率与光的波长有关,Fabry-Perot结构可以利用光的干涉性质对不同的波长的光线进行选择,并且该种选择方式为反射式(非吸收性),因此光线的利用效率较高,而且由Fabry-Perot结构选择后得到的光线的色彩饱和度也较好。
将Fabry-Perot结构应用于彩色滤光片上,能够很好的改善彩色滤光片滤光后的光线的色彩饱和度,并提高了光的利用效率,并使得彩色滤光片和TFT阵列结构有可能同时集成于同一基板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波长选择型彩色滤光片,其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择特性,使得滤光方式为反射式((非吸收性),提高光的利用效率。
本发明的另一目的在于提供一种显示结构,其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择型彩色滤光片,使得波长选择型彩色滤光片和TFT阵列结构层同时集成于同一基板。
为实现上述目的,本发明提供一种波长选择型彩色滤光片,包括:第一高反射率材料层、形成于第一高反射率材料层上的第一介电质材料层、及形成于第一介电质材料层上的第二高反射率材料层;所述第一、二高反射率材料层之间具有至少两种固定间距。
所述第一、二高反射率材料层为金属材料层、非金属材料层或复合材料层,所述第一、二高反射率材料层为单层或多层结构;所述第一介电质材料层为金属化合物层、有机材料层或复合材料层,所述第一介电质材料层为单层结构。
所述第一、二高反射率材料层均为单层银薄膜;所述第一介电质材料层为单层二氧化硅薄膜。
所述单层银薄膜厚度为20nm,所述第一、二高反射率材料层之间具有三种固定间距,分别是200nm、345nm、290nm。
本发明还提供一种显示结构,包括:基板、形成于基板上的波长选择型彩色滤光片、形成于波长选择型彩色滤光片上的平坦层、及形成于平坦层上的TFT阵列结构层;所述波长选择型彩色滤光片包括:第一高反射率材料层、形成于第一高反射率材料层上的第一介电质材料层、及形成于第一介电质材料层上的第二高反射率材料层;所述第一、二高反射率材料层之间具有至少两种固定间距。
所述基板为玻璃基板、或透明塑料基板;所述平坦层为介电质材料层;所述TFT阵列结构层通过成膜、曝光、显影、及蚀刻工序形成于平坦层上。
所述第一、二高反射率材料层为金属材料层、非金属材料层或复合材料层,所述第一、二高反射率材料层为单层或多层结构;所述第一介电质材料层为金属化合物层、有机材料层或复合材料层,所述第一介电质材料层为单层结构。
所述第一、二高反射率材料层均为单层银薄膜;所述第一介电质材料层为单层二氧化硅薄膜。
所述单层银薄膜厚度为20nm,所述第一、二高反射率材料层之间具有三种固定间距,分别是200nm、345nm、290nm。
还包括形成于TFT阵列结构层上的白光有机电致发光结构层。
本发明的有益效果:本发明的波长选择型彩色滤光片,其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择特性,使得滤光方式为反射式(非吸收性),提高了所得光线的色彩饱和度并提高了光的利用效率。本发明的显示结构其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择型彩色滤光片,提高了所得光线的色彩饱和度并提高了光的利用效率,并使得波长选择型彩色滤光片和TFT阵列结构层能够同时集成于同一基板,因此能减少对位精度的影响,可以提升对应的显示面板开口率,达成对应的显示面板的高穿透率。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中,
图1为现有的液晶显示结构示意图;
图2为现有的彩色滤光片基板结构示意图;
图3为本发明波长选择型彩色滤光片一优选实施例的结构示意图;
图4为本发明显示结构第一实施例的结构示意图;
图5为本发明显示结构第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图3,为本发明波长选择型彩色滤光片一优选实施例的结构示意图,所述波长选择型彩色滤光片包括:第一高反射率材料层20、形成于第一高反射率材料层20上的第一介电质材料层30、及形成于第一介电质材料层30上的第二高反射率材料层40。所述第一、二高反射率材料层20、40之间具有至少两种固定间距,即所述第一介电质材料层30具有至少两种厚度。
由此可见,所述波长选择型彩色滤光片具有多层平行平面薄膜结构,结合所使用的材料可以判定,其为Fabry-Perot(法布里-珀罗)结构。以输入光垂直到达第一高反射率材料层20,通过第一介电质材料层30后从第二高反射率材料层40出来的光为输出光,此时可用FP腔的传输函数公式来显示本发明波长选择型彩色滤光片光线穿透率。FP腔的传输函数公式如下:
上式中,参考传统Fabry-Perot结构的FP腔的设置可知,应用于本发明中,A为所述第一、二高反射率材料层20、40及所述第一介电质材料层30的吸收系数,R为所述第一、二高反射率材料层20、40的反射率,n为所述第一介电质材料层30折射率,l0为所述第一介电质材料层30厚度,Δl为所述第一、二高反射率材料层20、40之间不同固定间距的改变量,λ为光的波长,T(|λ)为本发明波长选择型彩色滤光片随波长的光线穿透率变化特征。
由上式可知,第一、二高反射率材料层20、40及第一介电质材料层30的材料,与所述第一介电质材料层30的厚度(第一、二高反射率材料层20、40之间的固定间距)共同作用,决定所述波长选择型彩色滤光片随波长的光线穿透率;因此可以通过单独调整第一、二高反射率材料层20、40或第一介电质材料层30的材料,也可以单独调整所述第一介电质材料层30的厚度,抑或同时调整第一、二高反射率材料层20、40及第一介电质材料层30的材料和调整所述第一介电质材料层30的厚度,来实现对透过光线的波长的选择。
所述第一、二高反射率材料层20、40可以是金属材料层、非金属材料层或复合材料层,可以是单层或多层结构。所述第一、二高反射率材料层20、40于波长380nm至780nm的可视光范围内,反射率大于50%且小于100%。
在本实施例中第一、二高反射率材料层20、40均为单层银薄膜。
所述第一介电质材料层30可以是金属化合物层、有机材料层或复合材料层,一般为单层。所述第一介电质材料层30于波长380nm至780nm的可视光范围内,折射率介于1.3至2.1之间。
在本实施例中第一介电质材料层30为单层二氧化硅(SiO2)薄膜。
由于所述第一、二高反射率材料层20、40之间具有至少两种固定间距,其定义了第一介电质材料层30不同位置的厚度,从而对应不同波长的光线。
在本实施例中,作为第一、二高反射率材料层20、40的单层银薄膜厚度均为20nm,其具有三种固定间距,分别是200nm,345nm,290nm,即作为第一介电质材料层30的单层二氧化硅薄膜对应三个固定间距位置的厚度分别是200nm,345nm,290nm,依次对应蓝色(426nm)、绿色(537nm)及红色(618nm)的波长,可根据上述公式计算得到全波段平均穿透率大于50%的波长选择型彩色滤光片。
实际使用中,所述波长选择型彩色滤光片可藉由调整第一、二高反射率材料层20、40的反射率及第一介电质材料层30的厚度,实现半高宽小于30nm,且穿透接近100%的高效率特定波长选择,可以实现高色彩饱和度,从而大大提高光线的利用率。
请参阅图4,为本发明使用所述波长选择型彩色滤光片的显示结构的第一实施例的结构示意图,所述显示结构包括:基板1、形成于基板1上的波长选择型彩色滤光片2、形成于波长选择型彩色滤光片2上的平坦层4、及形成于平坦层4上的TFT阵列结构层6;所述波长选择型彩色滤光片2包括:第一高反射率材料层20、形成于第一高反射率材料层20上的第一介电质材料层30、及形成于第一介电质材料层30上的第二高反射率材料层40。所述第一、二高反射率材料层20、40之间具有至少两种固定间距,即所述第一介电质材料层30具有至少两种厚度。
所述基板1为玻璃基板、或透明塑料基板。
所述第一、二高反射率材料层20、40可以是金属材料层、非金属材料层或复合材料层,可以是单层或多层结构。所述第一、二高反射率材料层20、40于波长380nm至780nm的可视光范围内,反射率大于50%且小于100%。
在本实施例中第一、二高反射率材料层20、40均为单层银薄膜。
所述第一介电质材料层30可以是金属化合物层、有机材料层或复合材料层,一般为单层。所述第一介电质材料层30于波长380nm至780nm的可视光范围内,折射率介于1.3至2.1之间。
在本实施例中第一介电质材料层30为单层二氧化硅(SiO2)薄膜。
由于所述第一、二高反射率材料层20、40之间具有至少两种固定间距,其定义了第一介电质材料层30不同位置的厚度,从而对应不同波长的光线。
具体地,第一、二高反射率材料层20、40及第一介电质材料层30的材料,与所述第一介电质材料层30的厚度(第一、二高反射率材料层20、40之间的固定间距)共同作用,决定所述波长选择型彩色滤光片随波长的光线穿透率;因此可以通过单独调整第一、二高反射率材料层20、40或第一介电质材料层30的材料,也可以单独调整所述第一介电质材料层30的厚度,抑或同时调整第一、二高反射率材料层20、40及第一介电质材料层30的材料和调整所述第一介电质材料层30的厚度,来实现对透过光线的波长的选择。
在本实施例中,作为第一、二高反射率材料层20、40的单层银薄膜厚度均为20nm,其具有三种固定间距,分别是200nm,345nm,290nm,即作为第一介电质材料层30的单层二氧化硅薄膜对应三种固定间距位置的厚度分别是200nm,345nm,290nm,依次对应蓝色(426nm)、绿色(537nm)及红色(618nm)的波长,可根据上述公式计算得到全波段平均穿透率大于50%的波长选择型彩色滤光片。
所述平坦层4可以为介电质材料层,例如是金属化合物层、有机材料层或复合材料层,其为单层。设置平坦层4的作用在于,制备时,有利于TFT阵列结构层6的集成。
所述TFT阵列结构层6为现有的TFT阵列结构直接形成于平坦层4上得到,制备时可以通过常规的成膜、曝光、显影、蚀刻等工序形成。
本发明的显示结构,可以在TFT阵列结构层6形成间隔物(PS),然后与另一基板(未图示)相贴合,并注入液晶(未图示),形成液晶显示面板。
除此之外,还可以利用OLED(有机电致发光)材料进一步改进第一实施例,请参阅图5,其为本发明第二实施例,相对于第一实施例而言,第二实施例还包括形成于TFT阵列结构层6上的白光有机电致发光结构层8,此时本发明第二实施例的显示结构即为高效率的底部发光型全彩式OLED显示器结构。
综上所述,本发明的波长选择型彩色滤光片,其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择特性,使得滤光方式为反射式(非吸收性),提高了所得光线的色彩饱和度并提高了光的利用效率。本发明的显示结构其通过利用Fabry-Perot结构的波长选择型彩色滤光片,提高了所得光线的色彩饱和度并提高了光的利用效率,并使得波长选择型彩色滤光片和TFT阵列结构层能够同时集成于同一基板,因此能减少对位精度的影响,可以提升对应的显示面板开口率,达成对应的显示面板的高穿透率。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种波长选择型彩色滤光片,其特征在于,包括:第一高反射率材料层(20)、形成于第一高反射率材料层(20)上的第一介电质材料层(30)、及形成于第一介电质材料层(30)上的第二高反射率材料层(40);所述第一、二高反射率材料层(20、40)之间具有至少两种固定间距。
2.如权利要求1所述的波长选择型彩色滤光片,其特征在于,所述第一、二高反射率材料层(20、40)为金属材料层、非金属材料层或复合材料层,所述第一、二高反射率材料层(20、40)为单层或多层结构;所述第一介电质材料层(30)为金属化合物层、有机材料层或复合材料层,所述第一介电质材料层(30)为单层结构。
3.如权利要求2所述的波长选择型彩色滤光片,其特征在于,所述第一、二高反射率材料层(20、40)均为单层银薄膜;所述第一介电质材料层(30)为单层二氧化硅薄膜。
4.如权利要求3所述的波长选择型彩色滤光片,其特征在于,所述单层银薄膜厚度为20nm,所述第一、二高反射率材料层(20、40)之间具有三种固定间距,分别是200nm、345nm、290nm。
5.一种显示结构,其特征在于,包括:基板(1)、形成于基板(1)上的波长选择型彩色滤光片(2)、形成于波长选择型彩色滤光片(2)上的平坦层(4)、及形成于平坦层(4)上的TFT阵列结构层(6);所述波长选择型彩色滤光片(2)包括:第一高反射率材料层(20)、形成于第一高反射率材料层(20)上的第一介电质材料层(30)、及形成于第一介电质材料层(30)上的第二高反射率材料层(40);所述第一、二高反射率材料层(20、40)之间具有至少两种固定间距。
6.如权利要求5所述的显示结构,其特征在于,所述基板(1)为玻璃基板、或透明塑料基板;所述平坦层(4)为介电质材料层;所述TFT阵列结构层(6)通过成膜、曝光、显影、及蚀刻工序形成于平坦层(4)上。
7.如权利要求5所述的显示结构,其特征在于,所述第一、二高反射率材料层(20、40)为金属材料层、非金属材料层或复合材料层,所述第一、二高反射率材料层(20、40)为单层或多层结构;所述第一介电质材料层(30)为金属化合物层、有机材料层或复合材料层,所述第一介电质材料层(30)为单层结构。
8.如权利要求7所述的显示结构,其特征在于,所述第一、二高反射率材料层(20、40)均为单层银薄膜;所述第一介电质材料层(30)为单层二氧化硅薄膜。
9.如权利要求8所述的显示结构,其特征在于,所述单层银薄膜厚度为20nm,所述第一、二高反射率材料层(20、40)之间具有三种固定间距,分别是200nm、345nm、290nm。
10.如权利要求5所述的显示结构,其特征在于,还包括形成于TFT阵列结构层(6)上的白光有机电致发光结构层(8)。
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