CN104280935A - 一种彩膜基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

一种彩膜基板及其制备方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种彩膜基板及其制备方法、显示装置，主要内容包括：通过将彩膜基板中的偏光层至于入光侧，并分别在红色滤光层、绿色滤光层的入光侧增设红色色转换层、绿色色转换层，而蓝色出光区域中空置并由平坦化层填充的方式，使得入射的蓝光转换为所需要的红光或绿光，再经过传统的红色或绿色滤光层，能够最大程度的减少光的亮度的损耗，实现低功耗彩色显示。

Description

一种彩膜基板及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板及其制备方法、显示装置。
背景技术
在传统的液晶显示装置中，由上至下依次主要包括：彩膜基板、液晶层、TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)阵列基板、以及背光源。其中，背光源均设置为白色背光(即入射至TFT阵列基板的光为白光)，彩膜基板、液晶层、TFT阵列基板共同组成具有光阀的“液晶盒”，且彩膜基板外侧和TFT阵列基板外侧均设置有偏光片，通过调节TFT开关，为彩膜基板和TFT阵列基板施加电压，使其中的液晶层发生旋转，将背光源发出的光通过液晶层进行旋光效应，最终利用彩膜基板侧的偏光层发射出去，实现显示功能。
由于传统液晶显示装置的背光源设置为白色背光，因此，需要在彩膜基板侧设置彩色滤光片滤色实现彩色显示。然而，这一光传输过程中的背光亮度损耗是不容忽视的。一般而言，主要包括以下原因：
一方面，背光源转换为白光过程中的损耗。由于背光源通常采用蓝色LED芯片，而该LED芯片本身是发蓝光的，因此，需要通过激发黄色荧光粉后混色成为所需的白光。可见，在激发黄色荧光粉的过程中，必然导致部分背光亮度损耗。
另一方面，彩色滤光片过滤背光过程中的损耗。由于在背光出射彩膜基板之前，需要通过彩膜基板外侧的彩色滤光片，滤掉不需要的频谱的光，从而实现彩色显示。这一滤光操作滤掉了近70％的背光，因此，彩色滤光片成为背光亮度损耗最严重的器件之一。
发明内容
本发明实施例提供一种彩膜基板及其制备方法、显示装置，用以解决现有技术中存在的背光传输过程中背光亮度损耗较为严重的问题。
本发明实施例采用以下技术方案：
一种彩膜基板，包括：
第一基底；位于所述第一基底之上的黑矩阵，其中，所述黑矩阵图案化出红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域；位于所述红色出光区域的红色滤光层以及位于所述绿色出光区域的绿色滤光层；位于所述红色滤光层之上的红色色转换层，以及位于所述绿色滤光层之上的绿色色转换层；位于所述第一基底之上的平坦化层，其中，所述平坦化层填充所述蓝色出光区域；位于所述平坦化层之上的偏光层。
在本发明实施例中，通过将彩膜基板中的偏光层至于入光侧，并分别在红色滤光层、绿色滤光层的入光侧增设红色色转换层、绿色色转换层，而蓝色出光区域中空置并由平坦化层填充的方式，使得入射的蓝光转换为所需要的红色或绿色，再经过传统的红色或绿色滤光层，能够最大程度的减少光的亮度的损耗，实现低功耗彩色显示。
一种彩膜基板的制备方法，包括：提供第一基底；在所述第一基底之上形成黑矩阵，其中，所述黑矩阵图案化出红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域；在所述红色出光区域形成红色滤光层，以及在所述绿色出光区域形成绿色滤光层；在所述红色滤光层之上形成红色色转换层，以及在所述绿色滤光层之上形成绿色色转换层；在所述第一基底之上形成平坦化层，其中，所述平坦化层填充所述蓝色出光区域；在所述平坦化层之上形成偏光层。
在本发明实施例中，通过将彩膜基板中的偏光层至于入光侧，并分别在红色滤光层、绿色滤光层的入光侧增设红色色转换层、绿色色转换层，而蓝色出光区域中空置并由平坦化层填充的方式，使得入射的蓝光转换为所需要的红色或绿色，再经过传统的红色或绿色滤光层，能够最大程度的减少光的亮度的损耗，实现低功耗彩色显示。
一种显示装置，包括所述的彩膜基板、液晶层、TFT阵列基板以及背光装置，其中，所述背光装置发出的光为蓝光
在本发明实施例中，通过将彩膜基板中的偏光层至于入光侧，并分别在红色滤光层、绿色滤光层的入光侧增设红色色转换层、绿色色转换层，而蓝色出光区域中空置并由平坦化层填充的方式，使得入射的蓝光转换为所需要的红光或绿光，再经过传统的红色或绿色滤光层，能够最大程度的减少光的亮度的损耗，实现低功耗彩色显示。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种彩膜基板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的设置有隔垫物的彩膜基板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种彩膜基板的制备方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，通过将彩膜基板中的偏光层至于入光侧，并分别在红色滤光层、绿色滤光层的入光侧增设红色色转换层、绿色色转换层，而蓝色出光区域中空置并由平坦化层填充的方式，使得入射的蓝光转换为所需要的红光或绿光，再经过传统的红色或绿色滤光层，能够最大程度的减少损耗，实现低功耗彩色显示。
下面通过具体的实施例对本发明所涉及的技术方案进行详细说明，本发明包括但并不限于以下实施例。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种彩膜基板的结构示意图，该彩膜基板1主要包括以下结构单元：
第一基底101；位于第一基底101之上的黑矩阵102，其中，黑矩阵102图案化出红色出光区域103、绿色出光区域104和蓝色出光区域105；位于红色出光区域103的红色滤光层106以及位于绿色出光区域104的绿色滤光层107；位于红色滤光层106之上的红色色转换层108，以及位于绿色滤光层107之上的绿色色转换层109；位于第一基底101之上的平坦化层110，其中，平坦化层110填充蓝色出光区域105；位于平坦化层110之上的偏光层111，其中，所示偏光层111的材料为二向色性染料。
在该彩膜基板1的结构中，相比于原有技术方案而言，为了避免彩色滤光层(红色滤光层、绿色滤光层、蓝色滤光层)在滤光过程中的背光亮度损耗，特在彩色滤光片的入光侧增加了色转换层。但是，考虑到入光侧的背光的光谱组成元素，以及色转换层的转换原理(吸收短波的光谱，将其转换为所需波长的光谱)，因此，不宜在蓝色出光区域设置色转换层，仅在红色出光区域103设置红色色转换层108，以及在绿色出光区域104设置绿色色转换层109。若按照现有技术中的膜层设计，增加了色转换层之后，液晶盒之间的光就不再是线偏振光，而是圆偏振光了，无法实现液晶光阀的作用。因此，本发明中将偏光层111内置，即设置在平坦化层入光侧，而不是设置在基底出光侧，从而，保证了背光在进入色转换层之前(液晶盒中)仍是偏振光，起到光阀的作用。
优选地，红色色转换层和绿色色转换层的厚度均为：2μm-20μm。
优选地，红色色转换层和绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料，或有机荧光材料，或量子点材料。其中，红色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料时，可以为SrS:Eu、CaS:Eu和SrxCa1-xS:Eu；绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料时，可以为SrGa2S4和YAG:Ce。
优选地，如图2所示，该彩膜基板1还包括：位于偏光层111之上的隔垫物层112。其实，在实际的彩膜基板的结构中，隔垫物层112与偏光层111的下方，本发明并不对隔垫物层112与偏光层111的位置关系进行限定。
基于与上述实施例提供的一种彩膜基板属于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种彩膜基板的制备方法。
如图3所示，为本发明实施例提供的一种彩膜基板的制备方法的流程示意图，主要包括以下步骤：
步骤201：提供第一基底。
本发明所涉及的第一基底可以为玻璃基底，也可以为树脂材料的基底。
步骤202：在第一基底之上形成黑矩阵，其中，黑矩阵图案化出红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域。
具体地，本步骤可以利用沉积工艺形成黑色涂布层，该黑色涂布层的材料可以为高遮光性树脂材料等。然后，利用掩膜板对该黑色涂布层进行曝光、显影、刻蚀等工艺，并最终形成本步骤所需的黑矩阵。黑色图层经过图案化后，在形成黑矩阵的同时，也形成了红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域。
步骤203：在红色出光区域形成红色滤光层，以及在绿色出光区域形成绿色滤光层。
在本步骤203中，可利用现有的光刻工艺分别在红色出光区域形成红色滤光层，以及在绿色出光区域形成绿色滤光层。
步骤204：在红色滤光层之上形成红色色转换层，以及在绿色滤光层之上形成绿色色转换层。
在本步骤204中，可利用现有的光刻工艺分别在红色滤光层之上形成红色色转换层，以及在绿色滤光层之上形成绿色色转换层。具体地，涂布绿色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层，以及涂布红色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层。需要说明的是，本发明并不对形成红色色转层和绿色色转换层的先后顺序做限定。
优选地，红色色转换层和绿色色转换层的厚度均为：2μm-20μm。
优选地，红色色转换层和绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料，或有机荧光材料，或量子点材料。其中，红色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料时，可以为SrS:Eu、CaS:Eu和SrxCa1-xS:Eu；绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料时，可以为SrGa2S4和YAG:Ce。
步骤205：在第一基底之上形成平坦化层，其中，平坦化层填充蓝色出光区域。
步骤206：在平坦化层之上形成偏光层。
具体地，在平坦化层之上涂布二向色性染料，并利用紫外光固化形成能够透过偏振光的偏光层。
另外，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述彩膜基板。同时，还包括液晶层、TFT阵列基板以及背光装置等，其中，背光装置发出的光为蓝光。
其中，该TFT阵列基板3可以为现有技术中的阵列基板的结构，包括：第二基底、栅极、栅极绝缘层、有源层、源漏电极、钝化层以及像素电极、下偏光片等主要膜层。
下面通过实例对上述方案进行更为详尽的说明。
如图4所示，为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，在该显示装置中，由上至下依次包括：
彩膜基板1；
液晶层2；
TFT阵列基板3；
背光装置4。
其中，背光装置4主要由蓝光LED芯片构成，在本发明实施例中，背光装置4中是不需要白光的，因此，避免了使用黄色荧光粉进行激发操作而造成的背光亮度的损耗。在背光装置4发出蓝光，然后入射至TFT阵列基板3，依次经过下偏光片31、TFT阵列等，由于TFT阵列基板并不是本发明的发明点，因此，仅构出TFT阵列基板的简图。在TFT阵列基板3侧，下偏光片31的透过率大概为40％左右。在经过TFT阵列基板3的蓝光偏振光经过液晶层2的旋光作用，入射至彩膜基板1，首先，透过偏光层11，透过率大概为70％～80％，然后，入射至色转换层，该色转换层的作用是：使对应颜色的光谱透过，同时，对其他颜色的光谱进行转换，转换成与该出光区域的光颜色对应的光谱并透过，从而，提高了对应颜色的光亮度。对于红色色转换层12而言，其亮度转换率为80％左右，而且透过的几乎全为红光；对于绿色色转换层13而言，其亮度转换率高达200％，而且透过的几乎全为绿光。对于空置的蓝色出光区域，其透过率可以视为达到100％，而且，透过的光的颜色即为该蓝色出光区域所需的蓝光。在这样的情况下，即使红色滤光层14和绿色滤光层15的透过率较低(红色滤光层为18％左右，绿色滤光层为60％左右)，但是相比于现有技术而言，下偏光片、上偏光片以及红色滤光层、绿色滤光层滤掉的光是没有变化的，唯一不同的是，本发明避免了蓝色滤光层滤掉的光，同时，还利用色转换层提高了光的亮度。而且，本发明在背光装置中并没有使用黄色荧光粉激发的方式，因此，也在一定程度上减少了光的亮度的损耗。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，其特征在于，包括：
第一基底；
位于所述第一基底之上的黑矩阵，其中，所述黑矩阵图案化出红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域；
位于所述红色出光区域的红色滤光层以及位于所述绿色出光区域的绿色滤光层；
位于所述红色滤光层之上的红色色转换层，以及位于所述绿色滤光层之上的绿色色转换层；
位于所述第一基底之上的平坦化层，其中，所述平坦化层填充所述蓝色出光区域；
位于所述平坦化层之上的偏光层。
2.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述红色色转换层和绿色色转换层的厚度均为：2μm-20μm。
3.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述红色色转换层和绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料，或有机荧光材料，或量子点材料。
4.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括：位于所述偏光层之上的隔垫物层。
5.一种彩膜基板的制备方法，其特征在于，
提供第一基底；
在所述第一基底之上形成黑矩阵，其中，所述黑矩阵图案化出红色出光区域、绿色出光区域和蓝色出光区域；
在所述红色出光区域形成红色滤光层，以及在所述绿色出光区域形成绿色滤光层；
在所述红色滤光层之上形成红色色转换层，以及在所述绿色滤光层之上形成绿色色转换层；
在所述第一基底之上形成平坦化层，其中，所述平坦化层填充所述蓝色出光区域；
在所述平坦化层之上形成偏光层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述红色滤光层之上形成红色色转换层，以及在所述绿色滤光层之上形成绿色色转换层，具体包括：
涂布红色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层，以及涂布绿色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层；
或，
涂布绿色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层，以及涂布红色色转换材料，利用掩膜板对所述红色色转换材料进行曝光、显影，形成所述红色色转换层。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述红色色转换层和绿色色转换层的厚度均为：2μm-20μm。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述红色色转换层和绿色色转换层的材料为含稀土元素的无机材料，或有机荧光材料，或量子点材料。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～3任一所述的彩膜基板、液晶层、TFT阵列基板以及背光装置，其中，所述背光装置发出的光为蓝光。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述TFT阵列基板包括：第二基底、栅极、栅极绝缘层、有源层、源漏电极、钝化层以及像素电极。
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