CN108873455A - 一种显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种显示基板及其制备方法、显示装置，其中显示基板包括基板，所述基板包括第一表面；以及形成在所述第一表面上的布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线；通过折射率以预设周期变化的布拉格光栅反射入射光线，并使预设波长的反射光线产生相干增强进入人眼；并且通过控制折射率变化的预设周期，可以实现红绿蓝三色的像素显示，甚至实现更多色彩的像素显示；与现有技术通过色阻层实现彩色显示相比，由于布拉格光栅的热稳定性和化学稳定性较高，从而可以提高显示产品的性能稳定性。

Description

一种显示基板及其制备方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。

背景技术

随着显示产品的不断发展与应用，显示基板自身显示能力需不断提升，同时对显示基板的设计与工艺要求也逐步提高；通过产品设计与工艺条件不断改善显示基板的显示能力。

现有的显示产品一般通过设置色阻层实现彩色显示，色阻层的材料为有机物。由于有机物的热稳定性和化学稳定性较差，导致显示产品的性能稳定性差。

发明内容

本发明提供及一种显示基板及其制备方法、显示装置，以提高显示产品的性能稳定性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种显示基板，所述显示基板包括：

基板，所述基板包括第一表面；

以及形成在所述第一表面上的布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

可选地，所述预设周期与所述预设波长成正比例关系。

可选地，所述布拉格光栅包括掺杂光敏剂的SiO2。

可选地，所述基板包括：

衬底；

形成在所述衬底上的薄膜晶体管和像素电极层；

以及形成在所述像素电极层背离所述衬底一侧的光吸收层，所述像素电极层在所述衬底上的正投影覆盖所述光吸收层在所述衬底上的正投影；

所述布拉格光栅形成在所述光吸收层背离所述衬底的一侧，所述布拉格光栅在所述衬底上的正投影与所述光吸收层在所述衬底上的正投影重叠。

可选地，所述像素电极层的材料为Al，所述光吸收层的材料为MoO_x。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种显示装置，所述显示装置包括上述任一项所述的显示基板。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种显示基板的制备方法，所述制备方法包括：

提供基板，所述基板包括第一表面；

在所述第一表面上形成布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

可选地，在所述第一表面上形成布拉格光栅的步骤，包括：

在所述第一表面上图案化形成掺杂光敏剂的SiO2膜层；

采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅。

可选地，所述采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅的步骤，包括：

通过正弦相位掩膜板，采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅。

可选地，所述提供基板的步骤包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成薄膜晶体管和像素电极层；

在所述像素电极层背离所述衬底的一侧形成光吸收层，所述像素电极层在所述衬底上的正投影覆盖所述光吸收层在所述衬底上的正投影；

在所述第一表面上形成布拉格光栅步骤，包括：

在所述光吸收层背离所述衬底的一侧形成布拉格光栅，所述布拉格光栅在所述衬底上的正投影与所述光吸收层在所述衬底上的正投影重叠。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本申请提供了一种显示基板及其制备方法、显示装置，其中显示基板包括基板，所述基板包括第一表面；以及形成在所述第一表面上的布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线；通过折射率以预设周期变化的布拉格光栅反射入射光线，并使预设波长的反射光线产生相干增强进入人眼；并且通过控制折射率变化的预设周期，可以实现红绿蓝三色的像素显示，甚至实现更多色彩的像素显示；与现有技术通过色阻层实现彩色显示相比，由于布拉格光栅的热稳定性和化学稳定性较高，从而可以提高显示产品的性能稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请一实施例提供的一种显示基板的剖面结构示意图；

图2示出了本申请一实施例提供的一种基板的剖面结构示意图；

图3示出了本申请一实施例提供的一种显示基板的制备方法的步骤流程图；

图4示出了本申请一实施例提供的一种布拉格光栅的制备方法的步骤流程图；

图4a示出了本申请一实施例提供的一种布拉格光栅的制备方法中图案化形成掺杂光敏剂的SiO2膜层后的剖面结构示意图；

图5示出了本申请一实施例提供的一种布拉格光栅的制备方法中通过正弦相位掩膜板对掺杂光敏剂的SiO2膜层进行照射的结构示意图；

图6示出了本申请一实施例提供的一种布拉格光栅的制备方法中通过正弦相位掩膜板后的激光能量分布示意图；

图7示出了本申请一实施例提供的一种基板的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本申请一实施例提供了一种显示基板，参照图1，该显示基板可以包括：基板11，基板11包括第一表面110；以及形成在第一表面110上的布拉格光栅12；沿垂直于第一表面110的方向，布拉格光栅12包括折射率以预设周期L变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

具体的，层状结构包括折射率为n0的第一折射率层121以及折射率为n1的第二折射率层122。第一折射率层121与第二折射率层122在垂直于第一表面110的方向上交替排布。其中，预设周期为第一折射率层121的膜层厚度与第二折射率层122的膜层厚度之和。

在实际应用中，外界光线照射到布拉格光栅12上，会在折射率发生突变的地方发生反射。根据布拉格公式2*n0*L*sinθ＝λ，其中n0为第一折射率层121的折射率，L为预设周期，θ为入射光线的入射角度，波长满足布拉格公式的反射光线发生相干增强进入人眼，不满足布拉格公式的反射光会发生干涉相消，全部透射出布拉格光栅12。

对于任意入射角度的光线均可分解为垂直于第一表面110方向的分量和平行于第一表面110方向的分量，并且只有垂直于第一表面110方向的分量为有效入射光线，因此可以设定θ等于90°，此时，布拉格公式变为2*n0*L＝λ。对特定材质的布拉格光栅来说n0为定值，为了使预设波长的光线发生发射并产生相干增强，只需要根据预设波长数值、n0值以及布拉格公式设计布拉格光栅中折射率变化的预设周期L即可。根据布拉格公式，预设周期L与预设波长λ成正比例关系。

本实施例提供的显示基板，通过折射率以预设周期变化的布拉格光栅反射入射光线并使预设波长的反射光线产生相干增强进入人眼；并且通过控制折射率变化的预设周期，可以实现红绿蓝三色的像素显示，甚至实现更多色彩的像素显示；与现有技术通过色阻层实现彩色显示相比，由于布拉格光栅的热稳定性和化学稳定性较高，从而可以提高显示产品的性能稳定性。

本实施例中，布拉格光栅12可以包括掺杂光敏剂的SiO2。假设掺杂光敏剂的SiO2基质的折射率为n0，通过平行第一表面110入射的UV激光束照射掺杂光敏剂的SiO2基质的预设位置，这将导致预设位置处的物理特性如折射率发生永久性改变，使预设位置处的折射率变为n1。这样，就可以得到折射率为n0的第一折射率层121以及折射率为n1的第二折射率层122交替排布的层状结构，其中交替排布的方向垂直于第一表面110。其中光敏剂例如可以是Ge或Sn等。

需要注意的是，布拉格光栅12并不仅限于上面列出的结构和材质，凡是包括折射率以预设周期变化的层状结构，能够反射入射光线中预设波长的光线的器件均在本实施例的保护范围之内。

在另一实施例中，参照图2，基板11可以包括衬底111；形成在衬底111上的薄膜晶体管112和像素电极层113；以及形成在像素电极层113背离衬底111一侧的光吸收层114，像素电极层113在衬底111上的正投影覆盖光吸收层114在衬底111上的正投影，得到基板11；布拉格光栅12形成在光吸收层114背离衬底111的一侧，布拉格光栅12在衬底111上的正投影与光吸收层114在衬底111上的正投影重叠。

具体的，像素电极层113可以是ITO或Al等金属，光吸收层114的材料可以是MoO_x或者与黑色矩阵的材料相同。

其中光吸收层114的作用是将透射出布拉格光栅12的光线吸收掉，为了能够吸收全波段透射光，并且提高反射光线的色彩纯度，优选像素电极层113的材料为Al，光吸收层114的材料为MoO_x。

本实施例提供基板11为包含多个像素单元的阵列基板，每个像素单元包括薄膜晶体管112以及与薄膜晶体管112对应连接的像素电极层113，布拉格光栅12直接设置在阵列基板的各个像素单元上。而现有的反射屏是将实现彩色显示的色阻层设置在阵列基板的对合基板即彩膜基板上，入射光线要先透过彩膜基板才能入射至阵列基板，经阵列基板的反射膜层反射后再次经过彩膜基板才能进入人眼，进入人眼的光线要经过两次彩膜基板，彩膜基板上色阻层会对光线有一定量的吸收，导致屏幕亮度下降。而本实施例提供的显示基板，是将布拉格光栅12直接设置在阵列基板上，入射光线不必先经过色阻层即可入射至显示基板上，这样可以减少入射光线的损失，从而提高屏幕亮度。

本申请另一实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可以包括上述任一实施例所述的显示基板。

需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本申请另一实施例还提供了一种显示基板的制备方法，参照图3，该制备方法可以包括：

步骤301：提供基板，该基板包括第一表面。

步骤302：在第一表面上形成布拉格光栅；沿垂直于第一表面的方向，布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

具体的，形成布拉格光栅的工艺有多种，例如可以采用紫外光照射掺杂光敏剂的SiO2基质形成，还可以通过在第一表面上交替生长两种折射率不同的材质膜层形成等。

具体的，参照图4，步骤302可以进一步包括：

步骤401：在第一表面上图案化形成掺杂光敏剂的SiO2膜层，参照图4a。

具体的，以掺杂Ge的SiO2膜层为例进行说明。第一步可以利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)，通过反应气体SiH4、GeH4以及O2等在第一表面上沉积Ge掺杂SiO2膜层，其中Ge的摩尔比在3～5mol％范围内。PECVD沉积完Ge掺杂SiO2膜层后，第二步可以通过曝光、刻蚀等构图工艺形成特定图案的Ge掺杂SiO2膜层。

步骤402：采用紫外光照射掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅。

具体的，光敏剂如Ge作为掺杂元素，在紫外激光辐照的条件下，Si-O、Ge-O键断裂，形成Si-Ge键，从而发生折射率变化。

参照图5，可以通过正弦相位掩膜板51，采用波长250nm左右的紫外激光照射掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，以使掺杂光敏剂的SiO2膜层的折射率在垂直于第一表面的方向上产生周期性的变化，形成布拉格光栅。其中紫外激光的入射方向平行于第一平面。

由于紫外激光在通过正弦相位掩膜板51后，会产生等间距的激光条纹，而激光条纹的间距就是布拉格光栅中折射率变化周期L。当正弦相位掩膜板51的周期为d时，紫外激光通过正弦相位掩膜板51后的激光条纹间距为λ_UV/d，参照图6，其中λ_UV为紫外激光波长，因此，得到的布拉格光栅中折射率变化周期即预设周期L＝λ_UV/d，通过调整正弦相位掩膜板51的周期d即可实现对布拉格光栅中折射率变化周期即预设周期L的调整。

对于显示基板上不同的像素单元，为了满足该像素单元能够显示特定的颜色，即要求布拉格光栅反射预设波长λ的自然光，根据布拉格公式，需要2*n0*L＝λ，结合L＝λ_UV/d，得到关系式2*n0*λ_UV/d＝λ。当选定布拉格光栅的材质后n0固定，预设波长λ可以根据显示需求设定，紫外激光的波长λ_UV也可以预先设定，再结合关系式2*n0*λ_UV/d＝λ，可以得到为了使布拉格光栅反射预设波长λ的自然光，在形成该布拉格光栅过程中需要采用的正弦相位掩膜板51的周期d。因此，RGB三色像素可以通过改变正弦相位掩膜板51的周期d实现。

例如，绿光像素需要反射预设波长λ＝520nm时，根据2*n0*λ_UV/d＝λ的关系式，计算得到正弦相位掩膜板51的周期d＝1.44nm，其余RGB像素可以根据类似的计算得到各自对应的正弦相位掩膜板51的周期d。

另外，布拉格光栅中折射率周期变化的周期数越多，其反射的光线色纯度越高，因此可根据产品需求调整布拉格光栅的厚度。

需要注意的是，上述通过紫外光照射掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，形成布拉格光栅并不仅限于通过正弦相位掩膜板的方式，例如还可以利用紫外激光器直接辐照掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，这样可以节省正弦相位掩膜板的成本，但需要紫外激光器的位置和出光进行精确控制。

在另一实施例中，参照图7，步骤301可以进一步包括：

步骤701：提供衬底。

具体的，衬底可以是玻璃基板、柔性基板等。

步骤702：在衬底上形成薄膜晶体管和像素电极层。

具体的，可以通过曝光、显影、刻蚀等一系列构图工艺在衬底上形成薄膜晶体管和像素电极层。

步骤703：在像素电极层背离衬底的一侧形成光吸收层，像素电极层在衬底上的正投影覆盖光吸收层在衬底上的正投影。

例如可以利用Sputter工艺沉积MoOx薄膜，并结合曝光、刻蚀等构图工艺形成光吸收层。

在此实施例中，上述步骤302具体可以进一步包括：

在光吸收层背离衬底的一侧形成布拉格光栅，布拉格光栅在衬底上的正投影与光吸收层在衬底上的正投影重叠。

具体在光吸收层上形成布拉格光栅的步骤和工艺可以参照前述实施例的描述，这里不再赘述。

本申请提供了一种显示基板及其制备方法、显示装置，其中显示基板包括基板，所述基板包括第一表面；以及形成在所述第一表面上的布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线；通过折射率以预设周期变化的布拉格光栅反射入射光线并使预设波长的反射光线产生相干增强进入人眼；并且通过控制折射率变化的预设周期，可以实现红绿蓝三色的像素显示，甚至实现更多色彩的像素显示；与现有技术通过色阻层实现彩色显示相比，由于布拉格光栅的热稳定性和化学稳定性较高，从而可以提高显示产品的性能稳定性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种显示基板及其制备方法、显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种显示基板，其特征在于，所述显示基板包括：

基板，所述基板包括第一表面；

以及形成在所述第一表面上的布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述预设周期与所述预设波长成正比例关系。

3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述布拉格光栅包括掺杂光敏剂的SiO2。

4.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述基板包括：

衬底；

形成在所述衬底上的薄膜晶体管和像素电极层；

以及形成在所述像素电极层背离所述衬底一侧的光吸收层，所述像素电极层在所述衬底上的正投影覆盖所述光吸收层在所述衬底上的正投影；

所述布拉格光栅形成在所述光吸收层背离所述衬底的一侧，所述布拉格光栅在所述衬底上的正投影与所述光吸收层在所述衬底上的正投影重叠。

5.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述像素电极层的材料为Al，所述光吸收层的材料为MoO_x。

6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1至5任一项所述的显示基板。

7.一种显示基板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

提供基板，所述基板包括第一表面；

在所述第一表面上形成布拉格光栅；沿垂直于所述第一表面的方向，所述布拉格光栅包括折射率以预设周期变化的层状结构，用于反射入射光线中预设波长的光线。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述第一表面上形成布拉格光栅的步骤，包括：

在所述第一表面上图案化形成掺杂光敏剂的SiO2膜层；

采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅的步骤，包括：

通过正弦相位掩膜板，采用紫外光照射所述掺杂光敏剂的SiO2膜层的预设位置，在垂直于所述第一表面的方向上形成折射率以预设周期变化的层状结构，得到用于反射入射光线中预设波长的光线的布拉格光栅。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述提供基板的步骤包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成薄膜晶体管和像素电极层；

在所述像素电极层背离所述衬底的一侧形成光吸收层，所述像素电极层在所述衬底上的正投影覆盖所述光吸收层在所述衬底上的正投影；

在所述第一表面上形成布拉格光栅步骤，包括：

在所述光吸收层背离所述衬底的一侧形成布拉格光栅，所述布拉格光栅在所述衬底上的正投影与所述光吸收层在所述衬底上的正投影重叠。