CN108279522B - 反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法，包括依次层叠设置的反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，所述反射层设置在所述反射器件远离出光侧的一侧，所述干涉层用于使入射光和经所述反射层反射的反射光发生干涉现象，从而在所述反射器件上反射预设颜色。本发明具有极高的共振反射率，充分利用环境光，能够显著提高全反射显示器件的色域、亮度和可视角度，从而提高显示器件的画面显示效果。

Description

反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是指一种反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法。

背景技术

随着显示行业的迅速发展，液晶显示屏已经遍布人们生活的方方面面，如手机、电脑、电视、手表、平板电脑、电子标签等。随着手机功能逐渐强大及智能穿戴产品的迅速发展，人们对显示器户外可读性的要求越来越强，近年来反射式液晶显示器凭借其超低的耗电量而得到广泛的应用和发展。另外，电子标签的应用越来越普遍，但传统电子墨水式的电子标签只能显示黑白或很少的几个颜色，而全反射液晶显示器件由于其低功耗、可显示色彩众多、分辨率高等优点，应用越来越广泛。全反射液晶显示器件没有背光，利用对环境光的反射实现显示。但因其自身的缺点，使其不能被广泛应用。全反射显示器件主要有以下缺点：色域低，色彩不鲜艳，彩色画面显示效果不佳；反射率低，不能充分利用环境光，显示屏亮度较低；可视角度差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法，以解决色域低、反射率低的问题。

根据本发明第一方面，其提供了一种反射器件，包括依次层叠设置的反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，所述反射层设置在所述反射器件远离出光侧的一侧，所述干涉层用于使入射光和经所述反射层反射的反射光发生干涉现象，从而在所述反射器件上反射预设颜色。

在本发明的一些实施例中，所述干涉层的材料选自氧化铝。

在本发明的一些实施例中，所述反射层的材料选自铝、银、金和钼铝合金中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱阵列。

在本发明的一些实施例中，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱有序阵列，其中，纳米孔柱的孔径为10-30nm，纳米孔柱的间距为100-200nm。

根据本发明第二方面，其提供了一种像素单元，包括第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元，以及与所述第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元一一对应的如上述任意一个实施例中所述的第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件，入射光在所述第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件上分别反射第一颜色、第二颜色和第三颜色，所述第一颜色、第二颜色和第三颜色构成三原色。

在本发明的一些实施例中，所述第一反射器件包括具有第一厚度的第一干涉层，其中，所述第一厚度用于使所述入射光经第一反射器件反射后呈现红色；

所述第二反射器件包括具有第二厚度的第二干涉层，其中，所述第二厚度用于使所述入射光经第二反射器件反射后呈现绿色；

所述第三反射器件包括具有第三厚度的第三干涉层，其中，所述第三厚度用于使所述入射光经第三反射器件反射后呈现蓝色。

在本发明的一些实施例中，所述第一厚度为43-53nm、所述第二厚度为88-98nm、所述第三厚度为78-88nm。

根据本发明第三方面，其提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述任意一个实施例中所述的像素单元、第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板相对设置，所述像素单元设置在所述第一基板和第二基板之间，所述第二基板设置在所述像素单元的出光侧。

根据本发明第四方面，其提供了一种显示装置的制作方法，包括以下步骤：

在第一玻璃基板上制作薄膜晶体管和钝化层，得到第一基板；

在所述第一基板上依次沉积反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，得到形成有反射器件的第一基板；

在第二玻璃基板上制作公共电极和黑矩阵，得到第二基板；

在所述第二基板与所述形成有反射器件的第一基板之间封入液晶，然后完成对盒工艺。

本发明实施例提供的反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法可以克服传统的金属反射器件的缺点，具有极高的共振反射率，充分利用环境光，能够显著提高全反射显示器件的色域、亮度和可视角度，从而提高显示器件的画面显示效果。反射层与纳米孔柱阵列层形成极高的共振反射率，根据Fabry-Pérot干涉现象，环境光两次经过干涉层后反射出不同颜色。而且，纳米孔柱阵列层能够耦合表面等离子并提供强大的共振散射，以使偏光片中可去除散射膜结构，从而降低了偏光片成本，还可以增强着色效果和扩大光线入射角度，提高显示器件的色彩和可视角度。因此，本发明能够极大地提高光线利用率，增加显示屏亮度，同时显著提高色域和可视角度，明显改善彩色画面的显示效果，使得用户的观看舒适度更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的反射器件的结构示意图；

图2为本发明实施例的显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的显示装置的制作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

例如，本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的术语“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，仅是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上/上方”、“下/下方”、“一侧”以及“另一侧”等指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于说明本发明的技术方案的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1，其为本发明实施例的反射器件的结构示意图。如图1所示，所述反射器件10包括依次层叠设置的反射层11、干涉层12和纳米孔柱阵列层13，其中，所述反射层11设置在所述反射器件10远离出光侧的一侧，所述干涉层12用于使入射光(如图中箭头所示)和经所述反射层11反射的反射光发生干涉现象，从而在所述反射器件10上反射预设颜色。

在本发明提供的实施例中，反射层用于反射入射光，光线(入射光和经过发射层反射的反射光)两次经过干涉层，因此根据Fabry-Pérot(法布里-珀罗)干涉现象，反射器件会反射出不同颜色。通过调整厚度反射器件的厚度，可以形成三原色。而且，纳米孔柱阵列层能够耦合表面等离子，并提供强大的共振散射，增强着色和扩大光线的入射角度，从而提高显示器件的色彩和可视角度。

可见，本发明实施例提供的等离子超表面(Plasmonic Metasurfaces)的复合反射器件可以克服传统的金属反射器件的缺点，具有极高的共振反射率，充分利用环境光，能够显著提高全反射显示器件的色域、亮度和可视角度，从而提高显示器件的画面显示效果。

作为本发明的又一个实施例，所述干涉层12的材料选自氧化铝。以氧化铝作为干涉层，使得环境光两次经过氧化铝，从而根据Fabry-Pérot干涉现象，反射出不同颜色，调整干涉层的厚度可形成三原色。

作为本发明的再一个实施例，所述反射层11的材料选自铝、银、金和钼铝合金中的至少一种。以这些材料作为高反射基底层，使得环境光(即入射光)几乎完全被反射，充分利用环境光，从而提高反射率，进而提高显示器件的亮度和色域。尤其是，银反射层具有高反射率，并与纳米孔柱阵列层形成的共振反射率高达90％以上，环境光几乎完全被反射。

作为本发明的另一个实施例，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱阵列，以增大光强。所述纳米孔柱具有短程有序的排列特点，可使得反射的光线在孔洞处发生强烈的共振散射，以进一步提高反射器件的反射效果。

作为本发明的又一个实施例，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱有序阵列，其中，纳米孔柱的孔径为10-30nm，纳米孔柱的间距为100-200nm。在该实施例中，纳米孔柱阵列层提供强大的共振散射，以使偏光片中可去除散射膜结构，从而降低了偏光片成本。其中，所述纳米孔柱的孔径和间距应根据纳米孔柱阵列层的厚度灵活调整，本发明实施例对此不作限定。

可选地，所述纳米孔柱的孔径为20nm，所述纳米孔柱的间距为150nm。在环境光照射下，该纳米孔柱阵列层能够激发表面产生等离子，并耦合表面等离子，同时提供强大的共振散射，大视角下对光线和颜色进行补偿，增强干涉层的着色效果，并扩大光线入射角度，从而提高显示器件的色彩和可视角度。可选地，所述纳米孔柱的孔径为18nm，所述纳米孔柱的间距为155nm。所述纳米孔柱的孔径为21nm，所述纳米孔柱的间距为152nm。所述纳米孔柱的孔径为20.5nm，所述纳米孔柱的间距为145nm。在这些实施例中，均能够激发表面产生等离子，并耦合表面等离子，同时提供强大的共振散射，大视角下对光线和颜色进行补偿，增强干涉层的着色效果，并扩大光线入射角度，从而提高显示器件的色彩和可视角度。

本发明还提供了一种像素单元，包括第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元，以及与所述第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元一一对应的如上述任意一个实施例中所述的第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件，入射光在所述第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件上分别反射第一颜色、第二颜色和第三颜色，所述第一颜色、第二颜色和第三颜色构成三原色。

这里，原色又称为基色，即用以调配其他色彩的基本色。三原色通常为红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)这三种颜色；或，黄(Yellow)、品红(Magenta)、青(Cyan)这三种颜色。

可见，本发明实施例提供的像素单元使彩膜基板减少了三原色的制作工艺，同时，纳米孔柱阵列层提供强大的共振散射，以使偏光片中可去除散射膜结构，从而降低了偏光片成本。

作为本发明的再一个实施例，所述第一反射器件包括具有第一厚度的第一干涉层，其中，所述第一厚度用于使所述入射光经第一反射器件反射后呈现红色；所述第二反射器件包括具有第二厚度的第二干涉层，其中，所述第二厚度用于使所述入射光经第二反射器件反射后呈现绿色；所述第三反射器件包括具有第三厚度的第三干涉层，其中，所述第三厚度用于使所述入射光经第三反射器件反射后呈现蓝色。可选地，所述第一厚度为43-53nm、所述第二厚度为88-98nm、所述第三厚度为78-88nm。作为本发明的一个实施例，所述第一厚度为48nm、所述第二厚度为93nm、所述第三厚度为83nm。作为本发明的又一个实施例，所述第一厚度为49nm、所述第二厚度为92.5nm、所述第三厚度为84nm。作为本发明的再一个实施例，所述第一厚度为47nm、所述第二厚度为93.8nm、所述第三厚度为82.2nm。在这些实施例中，第一反射器件反射后呈现红色，第二反射器件反射后呈现绿色，第三反射器件呈现蓝色，从而构成三原色。

本发明实施例提供的像素单元，采用等离子超表面的复合反射器件代替传统的金属反射层，该反射器件可以以银作为高反射基底层，与纳米孔柱阵列层形成极高的共振反射率；根据Fabry-Pérot干涉现象，环境光两次经过干涉层后反射出不同颜色，调整第一厚度、第二厚度、第三厚度，可形成三原色。而且，纳米孔柱阵列层能够耦合表面等离子并提供强大的共振散射，增强着色效果和扩大光线入射角度，提高显示器件的色彩和可视角度。因此，本发明实施例提供的像素单元能够极大地提高光线利用率，增加显示屏亮度，同时显著提高色域和可视角度，明显改善彩色画面的显示效果，使得用户的观看舒适度更佳。

本发明还提供了一种显示装置，包括上述任意一个实施例中所述的像素单元、第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板相对设置，所述像素单元设置在所述第一基板和第二基板之间，所述第二基板设置在所述像素单元的出光侧。需要说明的是，可以将产生控制电场的像素电极与公共电极均设置在第一基板上，也可以将像素电极设置在第一基板上，将公共电极设置在对应的第二基板上，具体结构可沿用现有技术中的LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示)装置，本发明实施例对此不作限定。

参见图2，其为本发明实施例的显示装置的结构示意图。如图2所示，所述显示装置包括上述任意一个实施例中所述的像素单元、第一基板1和第二基板2，所述第一基板1和第二基板2相对设置，所述像素单元设置在所述第一基板1和第二基板2之间，所述第二基板2设置在所述像素单元的出光侧。

可选地，所述第一基板1包括薄膜晶体管3和钝化层4，所述钝化层4设置在反射器件10远离出光侧的一侧，所述第二基板2包括公共电极5和黑矩阵6，所述薄膜晶体管3与黑矩阵6相对设置。进一步地，所述显示装置还包括支撑在薄膜晶体管3与黑矩阵6之间的隔垫物7。

本发明实施例提供的显示装置，采用等离子超表面的复合反射器件代替传统的金属反射层，该反射器件可以以银作为高反射基底层，与纳米孔柱阵列层形成极高的共振反射率；根据Fabry-Pérot干涉现象，环境光两次经过干涉层后反射出不同颜色。而且，纳米孔柱阵列层能够耦合表面等离子并提供强大的共振散射，以使偏光片中可去除散射膜结构，从而降低了偏光片成本，还可以增强着色效果和扩大光线入射角度，提高显示器件的色彩和可视角度。因此，本发明实施例提供的显示装置能够极大地提高光线利用率，增加显示屏亮度，同时显著提高色域和可视角度，明显改善彩色画面的显示效果，使得用户的观看舒适度更佳。

本发明还提供了一种显示装置的制作方法，作为本发明的一个实施例，如图3所示，所述显示装置的制作方法包括以下步骤：

步骤31，在第一玻璃基板上制作薄膜晶体管和钝化层，得到第一基板；

步骤32，在所述第一基板上依次沉积反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，得到形成有反射器件的第一基板；

步骤33，在第二玻璃基板上制作公共电极和黑矩阵，得到第二基板；

步骤34，在所述第二基板与所述形成有反射器件的第一基板之间封入液晶，然后完成对盒工艺。

在步骤31中，先在第一玻璃基板上制作薄膜晶体管，包括栅极、有源层、源漏极层、绝缘层、平坦层、像素电极等，然后制作钝化层，以得到第一基板，即阵列基板(TFT基板，Thin Film Transistor，薄膜晶体管)。

在步骤32中，在步骤31的基础上，继续在钝化层上依次沉积反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，从而得到形成有反射器件的阵列基板。

在步骤33中，只需要在第二玻璃基板上制作公共电极和黑矩阵，而不需要制作彩色滤光层。其中第二玻璃基板为透明的，以提高光的透射率。所述公共电极由透明导电材料制成，

需要指出的是，可以先执行步骤31、32，再执行步骤33，也可以先执行步骤33，再执行步骤31、32，本发明对此不作限制。

可见，本发明提供的显示装置的制作方法通过在第一基板上依次沉积反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，以形成反射器件，有效克服了传统的金属反射器件的缺点，由此得到的显示装置具有极高的共振反射率，充分利用环境光，能够显著提高全反射显示器件的色域、亮度和可视角度，从而提高显示器件的画面显示效果。

由此可见，本发明实施例提供的反射器件、像素单元、显示装置及其制作方法可以克服传统的金属反射器件的缺点，具有极高的共振反射率，充分利用环境光，能够显著提高全反射显示器件的色域、亮度和可视角度，从而提高显示器件的画面显示效果。反射层与纳米孔柱阵列层形成极高的共振反射率，根据Fabry-Pérot干涉现象，环境光两次经过干涉层后反射出不同颜色。而且，纳米孔柱阵列层能够耦合表面等离子并提供强大的共振散射，增强着色效果和扩大光线入射角度，提高显示器件的色彩和可视角度。因此，本发明能够极大地提高光线利用率，增加显示屏亮度，同时显著提高色域和可视角度，明显改善彩色画面的显示效果，使得用户的观看舒适度更佳。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反射器件，其特征在于，包括依次层叠设置的反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，所述反射层设置在所述反射器件远离出光侧的一侧，所述干涉层用于使入射光和经所述反射层反射的反射光发生干涉现象，从而在所述反射器件上反射预设颜色。

2.根据权利要求1所述的反射器件，其特征在于，所述干涉层的材料选自氧化铝。

3.根据权利要求1所述的反射器件，其特征在于，所述反射层的材料选自铝、银、金和钼铝合金中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的反射器件，其特征在于，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱阵列。

5.根据权利要求4所述的反射器件，其特征在于，所述纳米孔柱阵列层的材料选自金纳米孔柱有序阵列，其中，纳米孔柱的孔径为10-30nm，纳米孔柱的间距为100-200nm。

6.一种像素单元，其特征在于，包括第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元，以及与所述第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元一一对应的第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件，入射光在所述第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件上分别反射第一颜色、第二颜色和第三颜色，所述第一颜色、第二颜色和第三颜色构成三原色；所述第一反射器件、第二反射器件和第三反射器件均具有如权利要求1-5任一项所述的反射器件的结构。

7.根据权利要求6所述的像素单元，其特征在于，所述第一反射器件包括具有第一厚度的第一干涉层，其中，所述第一厚度用于使所述入射光经第一反射器件反射后呈现红色；

所述第二反射器件包括具有第二厚度的第二干涉层，其中，所述第二厚度用于使所述入射光经第二反射器件反射后呈现绿色；

所述第三反射器件包括具有第三厚度的第三干涉层，其中，所述第三厚度用于使所述入射光经第三反射器件反射后呈现蓝色。

8.根据权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述第一厚度为43-53nm、所述第二厚度为88-98nm、所述第三厚度为78-88nm。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6-8任意一项所述的像素单元、第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板相对设置，所述像素单元设置在所述第一基板和第二基板之间，所述第二基板设置在所述像素单元的出光侧。

10.一种显示装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一玻璃基板上制作薄膜晶体管和钝化层，得到第一基板；

在所述第一基板上依次沉积反射层、干涉层和纳米孔柱阵列层，得到形成有反射器件的第一基板；

在第二玻璃基板上制作公共电极和黑矩阵，得到第二基板；

在所述第二基板与所述形成有反射器件的第一基板之间封入液晶，然后完成对盒工艺。

Images