CN109891278A - 滤光结构、滤光层以及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种滤光结构、滤光层以及显示面板。该滤光结构(10)包括：第一半透半反层(100)、第二半透半反层(200)以及位于第一半透半反层(100)与第二半透半反层(200)之间透明膜层(300)，其中，滤光结构(10)被配置为通过调整透明膜层(300)的厚度和折射率、第一半透半反层(100)的厚度和折射率，以及第二半透半反层(200)的厚度和折射率的至少之一，以使从第一半透半反层(100)入射到滤光结构(10)内的入射光(400)中的特定波长范围的光(500)从第二半透半反层(200)出射，且通过调节第二半透半反层(200)的厚度、折射率以及消光系数的至少之一以使出射的特定波长范围的光(500)的透过率不小于90％。采用该滤光结构可以实现特定波长范围光的透射、且该特定波长范围光具有不小于90％的透过率。
Description
技术领域
本公开至少一个实施例涉及一种滤光结构、滤光层以及显示面板。
背景技术
彩色显示领域包括的传统的液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器等显示装置都采用传统的彩膜基板来实现红绿蓝彩色显示。
发明内容
本公开的至少一实施例提供一种滤光结构、滤光层以及显示面板。采用本公开实施例提供的滤光结构既可以实现特定波长范围光的透射、且该特定波长范围光具有不小于90％的透过率，又可以使该特定波长范围光具有较窄的频谱。
本公开的至少一实施例提供一种滤光结构，包括：第一半透半反层；第二半透半反层，与所述第一半透半反层相对设置，且所述第二半透半反层的折射率和所述第一半透半反层的折射率基本相同；以及透明膜层，位于所述第一半透半反层与所述第二半透半反层之间，且与所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的表面接触，所述透明膜层的折射率小于所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的折射率，其中，所述滤光结构被配置为通过调整所述透明膜层的厚度和折射率、所述第一半透半反层的厚度和折射率，以及所述第二半透半反层的厚度和折射率的至少之一，以使从所述第一半透半反层入射到所述滤光结构内的入射光中的特定波长范围的光从所述第二半透半反层出射，且通过调节所述第二半透半反层的厚度、折射率以及消光系数的至少之一以使出射的所述特定波长范围的光的透过率不小于90％。
在一些示例中，所述透明膜层的光学厚度和所述特定波长范围的光的中心波长满足如下公式：λ＝2nh/m，/2π，k＝0,1,2…，其中，nh为所述透明膜层的光学厚度；n为所述透明膜层的折射率；h为所述透明膜层的厚度；k为干涉级次；和分别为所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的反射相位；λ为所述特定波长范围的光的中心波长。
在一些示例中，所述第一半透半反层的折射率和所述第二半透半反层的折射率的取值范围大约在3.5-4.5之间。
在一些示例中，所述第一半透半反层的厚度和所述第二半透半反层的厚度的取值范围大约在200-400埃之间。
在一些示例中，所述第一半透半反层的消光系数和所述第二半透半反层的消光系数不大于0.1。
在一些示例中，所述透明膜层的折射率为1.3-2.0。
在一些示例中，所述透明膜层的厚度的取值范围大约在1600-2800埃之间。
在一些示例中，所述第一半透半反层的厚度与所述第二半透半反层的厚度相同。
在一些示例中，所述第一半透半反层的材料与所述第二半透半反层的材料相同。
在一些示例中，所述第一半透半反层的材料与所述第二半透半反层的材料包括金属或硅，或者所述第一半透半反层与所述第二半透半反层包括多层透明介质膜，所述多层透明介质膜包括N个交替设置的第一光学膜层和第二光学膜层，其中N为偶数，所述第一光学膜层的折射率大于所述第二光学膜层的折射率。
在一些示例中，所述特定波长范围的光为单色光，所述单色光为红光、绿光、蓝光、青光、黄光和品红光之一。
本公开的至少一实施例提供一种滤光层，包括多个阵列排布的滤光结构，每个所述滤光结构为根据上述任一示例所述的滤光结构，所述多个滤光结构的排布方向平行于所述透明膜层所在平面。
本公开的至少一实施例提供一种显示面板，包括上述滤光层。
在一些示例中，所述滤光层被配置为出射不同颜色的特定波长范围的光，所述滤光层包括的所述多个滤光结构与所述显示面板包括的多个子像素一一对应设置。
在一些示例中，所述显示面板包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素、青色子像素、黄色子像素和品红色子像素，所述多滤光层被配置为出射红光、绿光、蓝光、青光、黄光和品红光；或者，所述显示面板包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素，所述滤光层被配置为出射红光、绿光以及蓝光。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A为本公开一实施例提供的滤光结构的示意图；
图1B为本公开一实施例的另一示例提供的滤光结构的示意图；
图2A为本公开一实施例中通过调整透明膜层的厚度以透射不同特定波长范围的单色光的光谱图；
图2B为本公开一实施例中通过调整透明膜层的厚度以透射红色、绿色以及蓝色单色光的光谱图；
图3A-图3B为本公开一实施例中通过调整透明膜层的折射率以透射不同特定波长范围的单色光的光谱图；
图4A为本公开一实施例中的第二半透半反层的折射率的变化对特定波长范围的出射光的中心波长以及半峰宽的影响的示意图；
图4B为本公开一实施例中的第二半透半反层的厚度的变化对特定波长范围的出射光的中心波长的影响的示意图；
图5A为本公开一实施例提供的滤光层的局部截面示意图；
图5B为图5A所示的滤光层的平面示意图；
图5C为本公开一实施例的另一示例提供的滤光层的局部平面示意图；
图5D为本公开一实施例的另一示例提供的滤光层的局部平面示意图；
图6A为本公开一实施例的一示例提供的显示面板的局部结构示意图；
图6B为本公开一实施例的另一示例提供的显示面板的局部结构示意图；
图7为本公开一实施例提供的制作包括多个滤光结构的滤光层的方法示意图；
图8A为本公开一实施例提供的透明基板和第一半透半反层的截面示意图；
图8B为图8A所示的第一半透半反层的局部平面结构示意图；
图9为本公开一实施例提供的掩模板的示意图；
图10A-图10B为采用图9所示的掩模板在第一半透半反层上形成透明膜层的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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，而只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。
在研究中，本申请的发明人发现：传统的彩膜基板是通过对白色入射光进行过滤来实现红光、绿光和蓝光(RGB)的出射，因此大约有2/3的白色入射光会被彩膜基板吸收，导致透过率低。一般的反射式或透射式光子晶体彩膜作为滤光结构而实现对白光进行滤光的过程中，会因反射式或透射式光子晶体彩膜具有较低的反射率或透射率，导致包括该滤光结构的显示装置功耗过大，或者出射光的光谱存在过大或过小的半峰宽、杂扰峰干扰等现象使得显示装置的色纯度不高。另外，显示领域中的红绿蓝三原色显示已经逐渐不能满足对还原真实色彩的高色域显示的需求。因此，制作具有高色域、高色纯度、低功耗等特性的显示装置是显示领域的重要趋势之一。
本公开的实施例提供一种滤光结构、滤光层以及显示面板。该滤光结构包括：第一半透半反层；第二半透半反层，与第一半透半反层相对设置，且第二半透半反层的折射率和第一半透半反层的折射率基本相同；以及透明膜层，位于第一半透半反层与第二半透半反层之间，且与第一半透半反层和第二半透半反层的表面接触，透明膜层的折射率小于第一半透半反层和第二半透半反层的折射率，其中，滤光结构被配置为通过调整透明膜层的厚度和折射率、第一半透半反层的厚度和折射率，以及第二半透半反层的厚度和折射率的至少之一，以使从第一半透半反层入射到滤光结构内的入射光中的特定波长范围的光从第二半透半反层出射，且通过调节第二半透半反层的厚度、折射率以及消光系数的至少之一以使出射的特定波长范围的光的透过率不小于90％。采用本公开实施例提供的滤光结构既可以实现特定波长范围光的透射、且该特定波长范围光具有不小于90％的透过率，又可以使该特定波长范围光具有较窄的频谱。
下面结合附图对本公开实施例提供的滤光结构、滤光层以及显示面板进行描述。
本公开一实施例提供一种滤光结构，图1A为本实施例提供的滤光结构的示意图。如图1A所示，该滤光结构10包括：第一半透半反层100、第二半透半反层200以及透明膜层300。第二半透半反层200与第一半透半反层100相对设置，透明膜层300位于第一半透半反层100与第二半透半反层200之间，且透明膜层300与第一半透半反层100和第二半透半反层200的表面接触。该透明膜层300的折射率小于第一半透半反层100和第二半透半反层200的折射率，且第一半透半反层100的折射率与第二半透半反层200的折射率基本相同，例如，两者的折射率差异率不大于2％。本公开实施例中，滤光结构10被配置为通过调整透明膜层300的厚度和折射率、第一半透半反层100的厚度和折射率，以及第二半透半反层200的厚度和折射率的至少之一，以使从第一半透半反层100入射到滤光结构10内的入射光400(例如白光400)中的特定波长范围的光500(例如单色光500)从第二半透半反层200出射，且通过调节第二半透半反层200的厚度、折射率以及消光系数的至少之一以使出射的特定波长范围的光500的透过率不小于90％。采用本公开实施例提供的滤光结构既可以实现特定波长范围光的透射、且该特定波长范围光具有不小于90％的透过率，又可以使该特定波长范围光具有较窄的频谱。
例如，如图1A所示，本公开实施例中的滤光结构10满足多光束干涉原理，以从入射到滤光结构10中的白光400中过滤出近单色光500。
例如，本公开实施例提供的滤光结构10是一种多层膜滤光片，从第一半透半反层100入射到滤光结构10内的白光400中满足干涉共振增强的波长的光可以从第二半透半反层200出射，即为特定波长范围的单色光500。白光400沿Y方向的箭头所示的方向入射到滤光结构10内，特定波长范围的单色光500沿Y方向从滤光结构10中出射。而入射到滤光结构10内的白光400中除特定波长范围的单色光500外的其它波段的光会从第一半透半反层100出射，即其它波段的光沿Y箭头相反的方向从滤光结构10中出射。
例如，该滤光结构10作为彩膜层时，可以使入射到滤光结构10内的白光400中的特定波长范围的光500出射，而其他波段的光反射回去以进行二次利用，从而可以提高光能的利用率。
例如，滤光结构10作为显示装置的彩膜层中的红光滤光结构时，从红光滤光结构出射的特定波长范围的光500为红光，而入射到红光滤光结构内的白光400中的蓝光和绿光会反射回显示装置以进行二次利用。
例如，如图1A所示，在多层膜滤光片结构中，透明膜层300的光学厚度与出射光500的中心波长满足：λ＝2nh/m，其中的n为透明膜层300的折射率，h为透明膜层300沿Y方向的几何厚度，n与h的乘积即为透明膜层300的光学厚度λ为特定波长范围的光500的中心波长。m满足如下关系：/2π，k＝0,1,2…，k为干涉级次，和分别为第一半透半反层100和第二半透半反层200的反射相位。
由m的关系式可知，m由干涉级次k和两个半透半反层的反射相位决定。由此，从滤光结构10出射的特定波长范围的单色光500的中心波长由透明膜层300的光学厚度、干涉级次以及第一半透半反层100和第二半透半反层200的反射相位决定。也就是，特定波长范围的单色光500的中心波长由第一半透半反层100的折射率和厚度、第二半透半反层200的折射率和厚度以及透明膜层300的折射率和厚度决定，因此，可以通过调节滤光结构10的第一半透半反层100的折射率和厚度、第二半透半反层200的折射率和厚度以及透明膜层300的折射率和厚度的至少之一以使从第一半透半反层100入射到滤光结构10内的入射光400中的特定波长范围的光500从第二半透半反层200出射以实现滤光作用。
例如，滤光结构10的半峰宽是在特定波长范围的光500的峰值透过率的1/2处量得的通带宽度。
例如，如图1A所示，第一半透半反层100和第二半透半反层200可以为金属层，此时，滤光结构10的出射光500的半峰宽(full width half maximum，FWHM)满足如下公式：
其中的R1和R2分别为第一半透半反层100和第二半透半反层200的反射率，由FWHM满足的公式可知：第一半透半反层100和第二半透半反层200的反射率越高，m越高(即透明膜层300的光学厚度越厚)，则特定波长范围的光500的半峰宽越小，单色性越好。提高m虽然可以得到较窄的半峰宽，但是出射光的主峰两侧也会出现低级次的透射峰，为了限制主峰两侧出现低级次的透射峰，通常情况下，m不超过3。
例如，如图1A所示第一半透半反层100和第二半透半反层200还可以为单层介质层(非金属层)，此时，从滤光结构10出射的出射光500的半峰宽(full width half maximum，FWHM)满足如下公式：
其中的T12为第一半透半反层100和第二半透半反层200的透射率，这里以第一半透半反层100的透射率和第二半透半反层200的透射率相等为例。则由FWHM满足的公式可知：第一半透半反层100和第二半透半反层200的透射率越低，特定波长范围的光500的半峰宽越小，单色性越好。
例如，图1B为本公开实施例的另一示例提供的滤光结构的示意图。如图1B所示，本示例中的滤光结构与图1A所示的滤光结构不同之处在于，本示例中的滤光结构的第一半透半反层100和第二半透半反层200为多层透明介质膜，该多层透明介质膜包括N个交替设置的第一光学膜层201和第二光学膜层202，其中N为偶数，第一光学膜层201的折射率大于第二光学膜层202的折射率。也就是，第一半透半反层100包括N个交替设置的第一光学膜层201和第二光学膜层202，第二半透半反层200包括N个交替设置的第一光学膜层201和第二光学膜层202。图1B以N为4为示意。
在图1B所示的示例中，第一半透半反层100和第二半透半反层200的透射率T12满足如下公式：
其中以第一半透半反层100的有效折射率与第二半透半反层200的有效折射率相等，且第一半透半反层100的厚度与第二半透半反层200的厚度相等为例。其中的nH和nL分别为第一光学膜层201和第二光学膜层202的折射率，nG为透明膜层300的折射率；x为第一光学膜层201的总层数。由此，滤光结构10的出射光500的半峰宽FWHM满足如下公式：
例如，本公开的实施例可以通过调整第一半透半反层100和第二半透半反层200的折射率、厚度以及消光系数以实现特定波长范围的出射光500的透过率大于90％。
例如，本实施例中的第一半透半反层100的消光系数和第二半透半反层200的消光系数不大于0.1以实现特定波长范围的出射光500的透过率大于90％。
例如，本实施例中的第一半透半反层100的消光系数和第二半透半反层200的消光系数相等。
例如，本实施例中的第一半透半反层100的折射率和第二半透半反层200的折射率的取值范围大约在3.5-4.5之间以实现特定波长范围的出射光500的透过率大于90％。
例如，第一半透半反层100的厚度和第二半透半反层200的厚度的取值范围大约在200-400埃之间。由于两个半透半反层的厚度过厚会影响透过率，且法布里珀罗现象比较严重(即出射光为非单色光)；两个半透半反层的厚度过薄(例如100埃)，会使入射的白光400的整个波段透过率较高，达不到滤色效果。由此，第一半透半反层100的厚度和第二半透半反层200的厚度的取值范围大约在200-400埃之间，既可以实现特定波长范围的出射光500的透过率大于90％，又可以实现滤色效果。
例如，本实施例中的第一半透半反层100的厚度与第二半透半反层200的厚度相同。在第一半透半反层100与第二半透半反层200均包括多层透明介质膜时，第一半透半反层100的厚度与第二半透半反层200的厚度相等可以使其有效折射率计算相对简单，且加工和测试验证相对简单。
例如，第一半透半反层100与第二半透半反层200为单层膜时，两者的材料相同以使两者的折射率相同。
例如，第一半透半反层100的材料与第二半透半反层200的材料可以包括金属，例如银或金等，第一半透半反层100的材料与第二半透半反层200的材料也可以包括硅或其他高折射率的非金属材料。
例如，在第一半透半反层100与第二半透半反层200均包括多层透明介质膜时，两者的有效折射率相同可以使设计和制备滤光结构10的过程相对简单，无需考虑两个半透半反层有效率折射率匹配的问题。
例如，第一半透半反层100与第二半透半反层200包括多层透明介质膜时，该多层透明介质膜中的第一光学膜层201和第二光学膜层202的材料可以包括二氧化钛和二氧化硅。
例如，透明膜层300的折射率为1.3-2.0，厚度为1800-2800埃以使入射到滤光结构10中的入射光400中的特定波长范围的单色光500从第二半透半反层200出射。
例如，透明膜层300的材料可以为玻璃或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明材料。
例如，本公开的实施例通过基于时域有限差分法(FDTD)的建模计算以及优化，从而得到白光400入射到滤光结构10后出射的特定波长范围的光500的中心波长、透过率以及半峰宽。时域有限差分法的基本思想是用中心差商代替场量对时间和空间的一阶偏微商,通过在时域的递推模拟波的传播过程,从而得出场分布。例如，时域有限差分法将空间网格化，时间上一步步计算，从时间域信号中获得宽波段的稳态连续波结果，根据已有的材料模型在宽波段内精确描述出材料的色散特性和电磁场分布和变化。
例如，本实施例的一示例中可以通过调节透明膜层的厚度以使入射到滤光结构内的白光中的特定波长范围的单色光从滤光结构中射出。图2A为通过调整透明膜层的厚度以透射不同特定波长范围的单色光的光谱图。如图2A所示，本实施例中第一半透半反层和第二半透半反层的厚度均设置为200埃，折射率设置为4，透明膜层的折射率设置为1.4，调节透明膜层的厚度在范围为1600-2800埃之间变化。由于透明膜层的折射率不变，但厚度在变化，所以透明膜层的光学厚度也在变化。由此，白光入射到具有不同厚度的透明膜层的不同滤光结构中，发生微共振腔效应后出射的单色光的中心波长也不同，从而，通过调节透明膜层的厚度可以得到具有不同特定波长范围的出射光。
例如，如图2A所示，透明膜层的厚度越大可以使得出射的单色光的中心波长越长。
例如，图2B为通过调整透明膜层的厚度以透射红色、绿色以及蓝色单色光的光谱图。如图2B所示，本实施例中第一半透半反层和第二半透半反层的厚度均设置为200埃，折射率设置为4，透明膜层的折射率设置为1.4。透明膜层的厚度分别为2800埃、2200埃以及1800埃而得到出射的特定波长范围的单色光分别为红光501、绿光502和蓝光503。由图2B中可以看出，红光501、绿光502和蓝光503的透射率均大于90％。出射的特定波长范围的单色光的波段等参数以及滤光结构的具体参数如表1所示。
表1
例如，本实施例的另一示例中，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度均设置为200埃，折射率设置为4，透明膜层的折射率设置为1.4，还可以通过调节透明结构的厚度以使白光入射到具有不同厚度透明结构的不同滤光结构中后，分别出射品红光、黄光和青光。
例如，透明膜层的厚度分别为2600埃、2500埃以及2000埃而得到出射的特定波长范围的单色光分别为品红光、黄光和青光。出射品红光、黄光和青光的波段等参数以及滤光结构的具体参数如表2所示。
表2
由此，在多个具有不同厚度透明膜层的滤光结构阵列排布以形成滤光层时，既可以通过调节不同滤光结构包括的透明膜层的厚度仅出射红光、绿光以及蓝光，也可以通过调节不同滤光结构包括的透明膜层的厚度而出射红光、绿光、蓝光、品红光、黄光以及青光。因此，从某一个滤光结构出射的特定波长范围的光为单色光，单色光可以为红光、绿光、蓝光、青光、黄光和品红光之一。
例如，如图2A和2B以及表1和表2所示，透明膜层的厚度越小，出射光的半峰宽越小。
例如，本实施例的另一示例中可以通过调节透明膜层的折射率以使入射到滤光结构内的白光中的特定波长范围的单色光从滤光结构中射出。图3A和图3B为通过调整透明膜层的折射率以透射不同特定波长范围的单色光的光谱图。如图3A所示，本实施例的一示例中，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度均设置为200埃，折射率设置为4，透明膜层的厚度设置为1600埃，调节透明膜层的折射率在范围为1.3-2.0之间变化。由于透明膜层的厚度不变，但折射率在变化，所以透明膜层的光学厚度也在变化。由此，白光入射到具有不同折射率的透明膜层的不同滤光结构中后，发生微共振腔效应后出射的单色光的中心波长也不同，从而，通过调节透明膜层的折射率可以得到具有不同特定波长范围的出射光。
例如，如图3A所示，透明膜层的折射率在范围为1.3-2.0之间变化时，从滤光结构出射的各个特定波长范围的光的透过率均为约96％，且出射光的半峰宽随着透明膜层的折射率而变化。
例如，当透明膜层的折射率为1.4时，出射光的波长范围为420+/-25nm，出射光光谱的半峰宽约为50nm；当透明膜层的折射率为2.0时，出射光的波长范围为550+/-50nm，出射光光谱的半峰宽约为100nm，由此，透明膜层的折射率越小，出射光光谱的半峰宽越窄，杂散光越小，每个特定波长范围的出射光的颜色越纯。
例如，如图3B所示，本实施例的另一示例中，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度均设置为200埃，折射率设置为4，透明膜层的厚度设置为2000埃，调节透明膜层的折射率在范围为1.4-2.0之间变化，所以透明膜层的光学厚度也在变化。透明膜层的折射率越大可以使得出射的单色光的中心波长越长。
由图3A和图3B可知，在透明膜层的厚度不变时，仅通过调节透明膜层的折射率可能很难使具有不同特定波长范围的出射光包括红光、绿光、蓝光、品红光、青光和黄光，因此，在调节透明膜层折射率的同时，可以配合调节透明膜层的厚度，从而使具有不同特定波长范围的出射光包括红光、绿光、蓝光、品红光、青光和黄光。
例如，除了透明膜层的厚度和折射率会影响特定波长范围的出射光的中心波长外，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度和折射率也会影响特定波长范围出射光的中心波长。本实施例中的第一半透半反层和第二半透半反层的厚度和折射率均相等。
例如，图4A为第一半透半反层和第二半透半反层的折射率的变化对特定波长范围的出射光的中心波长以及半峰宽的影响的示意图。如图4A所示，滤光结构中的透明膜层的厚度为2000埃，折射率为1.40，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度为200埃。当第一半透半反层和第二半透半反层的折射率在1-3之间变化时，入射到滤光结构内的白光中各波段光的透过率均大于40％，该滤光结构起不到滤光的效果。当第一半透半反层和第二半透半反层的折射率的取值范围大约在3.5-5之间变化时，仅特定波长范围的光的透过率大于90％，而其他波段光的透过率低于25％。并且，随着折射率的增大，特定波长出射光的中心波长逐渐增大，且半峰宽逐渐减小，即，第一半透半反层和第二半透半反层的折射率越大，半峰宽越窄，杂散光越少。本实施例提供的滤光结构应用于显示器件时，考虑到显示器件要求色纯度越纯越好，色域越宽越好。因此，考虑到目前材料的折射率很难达到5，由此第一半透半反层和第二半透半反层的折射率的取值范围大约在3.5-4.5之间可以实现出射光具有90％以上的透过率。
例如，图4B为第一半透半反层和第二半透半反层的厚度的变化对特定波长范围的出射光的中心波长的影响的示意图。如图4B所示，滤光结构中的透明膜层的厚度为2000埃，折射率为1.4，第一半透半反层和第二半透半反层的折射率为4.0。当第一半透半反层和第二半透半反层的厚度小于200埃，例如为10纳米时，入射到滤光结构内的白光中各波段光的透过率均大于35％，该滤光结构起不到滤光的效果。当第一半透半反层和第二半透半反层的厚度大于400埃时，例如为50纳米和60纳米时，特定波长范围的出射光的中心波长包括至少两个，从而导致特定波长范围的出射光不是单色光。而在第一半透半反层和第二半透半反层的厚度的取值范围大约在200-400埃时，仅特定单色光的透过率大于90％，其它波段光的透过率小于25％。由此，第一半透半反层和第二半透半反层的厚度的取值范围大约在200-400埃时，可以保证出射光为单色光，且出射光的透过率较大。
需要说明的是，图4A和图4B中第一半透半反层和第二半透半反层的消光系数在建模时取为0，可以使得第一半透半反层和第二半透半反层的折射率和厚度的变化对透过率的影响较小，但实际材料中的消光系数很难为0，所以本实施例需要保证第一半透半反层和第二半透半反层的消光系数尽量小，例如小于0.1，以使滤光结构的出射光能达到90％以上的透过率。
图4A和图4B示出的第一半透半反层和第二半透半反层的折射率和厚度的变化会影响第一半透半反层和第二半透半反层的反射相位，所以第一半透半反层和第二半透半反层的折射率和厚度会对特定波长范围的出射光的中心波长的影响。
例如，图5A为本公开一实施例提供的滤光层的局部截面示意图，图5B为图5A所示的滤光层的平面示意图。如图5A和图5B所示，滤光层123包括上述任一实施例所述的多个阵列排布的滤光结构，且多个滤光结构的排布方向平行于透明膜层所在的平面，即，多个滤光结构的排布方向平行于XZ所在平面。
例如，如图5A和图5B所示，滤光层123中的每个滤光结构的形状为四边形，且沿X方向和Y方向呈阵列排布。滤光层123包括用于出射红光的第一滤光结构11，用于出射绿光的第二滤光结构12以及用于出射蓝光的第三滤光结构13。
例如，第一滤光结构11、第二滤光结构12以及第三滤光结构13中的透明膜层的折射率相同，但厚度不同，从而使得入射到三种滤光结构中的白光中的不同特定波长范围的光出射。例如，第一滤光结构11中的透明膜层的厚度大于第二滤光结构12中的透明膜层的厚度，且第二滤光结构12中的透明膜层的厚度大于第三滤光结构13中的透明膜层的厚度。
例如，第一滤光结构11、第二滤光结构12以及第三滤光结构13中的透明膜层的厚度相同，但折射率不同，从而使得入射到三种滤光结构中的白光中的不同特定波长范围的光出射。例如，第一滤光结构11中的透明膜层的折射率大于第二滤光结构12中的透明膜层的折射率，且第二滤光结构12中的透明膜层的折射率大于第三滤光结构13中的透明膜层的折射率。
例如，第一滤光结构11、第二滤光结构12以及第三滤光结构13中的透明膜层的厚度和折射率均不同以使光学厚度不同，从而使得入射到三种滤光结构中的白光中的不同特定波长范围的光出射。
例如，图5C为本公开一实施例的另一示例提供的滤光层的局部平面示意图。如图5C所示，滤光层123中的每个滤光结构的形状为四边形，且沿X方向和Y方向呈阵列排布。滤光层123包括用于出射红光的第一滤光结构11，用于出射绿光的第二滤光结构12，用于出射蓝光的第三滤光结构13，用于出射青光的第四滤光结构14，用于出射黄光的第五滤光结构15以及用于出射品红光的第六滤光结构16。
例如，第一滤光结构11、第二滤光结构12、第三滤光结构13、第四滤光结构14、第五滤光结构15以及第六滤光结构16中的透明膜层的折射率相同但厚度不同，或者厚度相同但折射率不同，或者折射率和厚度均不同以使光学厚度不同，从而使得入射到六种滤光结构中的白光中的不同特定波长范围的光出射。例如，将六种滤光结构中的透明膜层的厚度从大到小进行排列得到如下顺序：第一滤光结构11、第六滤光结构16、第五滤光结构15、第二滤光结构12、第四滤光结构14以及第三滤光结构13。
例如，图5D为本实施例的另一示例提供的滤光层的局部平面示意图。图5D所示的示例与图5C所示的示例的不同之处在于滤光层123中的每个滤光结构的形状为三角形，且第一滤光结构11、第六滤光结构16、第五滤光结构15、第二滤光结构12、第四滤光结构14以及第三滤光结构13组成一个单元，该单元的形状为六边形。采用本示例提供的排列形状，可以使得滤色层出射光的均匀性较好，在一定程度上提高颜色显示效果。
本实施例提供的滤色层可以应用于液晶显示器、有机发光二极管显示器、色彩分离装置、增强现实装置以及虚拟现实装置等彩色显示器件。
例如，图6A为本公开另一实施例的一示例提供的显示面板的局部结构示意图。如图6A所示，本实施例以显示面板为液晶显示面板为例，但不限于此，也可以是需要设置彩膜层的有机发光二极管显示面板(WOLED)。
例如，如图6A所示，本实施例提供的显示基板包括阵列基板700、彩膜基板600、位于阵列基板700与彩膜基板600之间的液晶层900、以及位于阵列基板700远离液晶层900一侧的背光源800。
例如，背光源800出射的光为白光。
例如，如图6A所示，本实施例提供的显示面板20包括多个图1所示的滤光结构，该多个滤光结构阵列排布以构成显示面板20的滤光层123。滤光层123示意性的设置在透明基板602面向液晶层900的一侧。本实施例中，包括多个滤光结构的滤光层123被配置为出射不同颜色的特定波长范围的光，由此，该滤光层123为彩膜层。背光源800出射的白光入射到滤光层123以后，具有特定波长范围的光从滤光层123出射，其他波长的光反射回到滤光层123面向液晶层900的一侧以进行二次利用，从而可以提供光能的利用率。
例如，如图6A所示，滤光层123包括三种不同的滤光结构，相邻的滤光结构之间设置有黑矩阵601。阵列基板700设置有多个子像素，滤光层123包括的每个滤光结构与阵列基板700包括的每个子像素对应设置，即，滤光层123包括的多个滤光结构与显示面板包括的多个子像素一一对应设置。
例如，如图6A所示，滤光层123可以包括用于出射红光110的第一滤光结构11，用于出射绿光120的第二滤光结构12以及用于出射蓝光130的第三滤光结构13。
例如，阵列基板700包括红色子像素701、绿色子像素702以及蓝色子像素703，则第一滤光结构11与红色子像素701对应设置，第二滤光结构12与绿色子像素702对应设置，第三滤光结构13与蓝色子像素703对应设置。本实施例采用的滤光层可以代替传统的彩膜层，该滤光层出射的红光、绿光以及蓝光具有不小于90％的透过率，且具有较窄的频谱，从而可以降低显示面板的功耗，且提高色饱和度。
例如，图6B为本公开另一实施例的另一示例提供的显示面板的局部结构示意图。如图6B所示，滤光层123包括六种不同的滤光结构，相邻的滤光结构之间设置有黑矩阵601。滤光层123可以包括用于出射红光110的第一滤光结构11，用于出射绿光120的第二滤光结构12，用于出射蓝光130的第三滤光结构13，用于出射青光140的第四滤光结构14，用于出射黄光150的第五滤光结构15以及用于出射品红光160的第六滤光结构16。
例如，阵列基板700包括红色子像素701、绿色子像素702、蓝色子像素703、青色子像素704、黄色子像素705以及品红色子像素706。则用于出射红光110的第一滤光结构11的与红色子像素701对应设置，用于出射绿光120的第二滤光结构12与绿色子像素702对应设置，用于出射蓝光130的第三滤光结构13与蓝色子像素703对应设置，用于出射青光140的第四滤光结构14与青色子像素704对应设置，用于出射黄光150的第五滤光结构15与黄色子像素705对应设置，用于出射品红光160的第六滤光结构16与品红色子像素706对应设置。本示例中的显示面板的滤色层可以透射六种颜色的光，由此，该显示面板具有高色域和高色纯度的性能，从而能够实现更好的视觉效果。
例如，图7为本公开另一实施例提供的制作包括多个滤光结构的滤光层的方法示意图。如图7所示，制作滤光层的方法包括如下步骤。
S301：在透明基板上形成第一半透半反层。
例如，图8A为本实施例提供的透明基板和第一半透半反层的截面示意图，图8B为图8A所示的第一半透半反层的局部平面结构示意图。
例如，透明基板1010可采用玻璃基板，也可以采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等透明材料，但也不限于此，可以根据实际需求选用。
例如，本实施例示意性的示出了形成图5C所示的滤色层的方法。如图8B所示，第一半透半反层100包括多个区域，例如可以包括第一区域101、第二区域102、第三区域103、第四区域104、第五区域105以及第六区域106以形成具有六种不同的光学厚度的透明膜层。上述六种区域为用于形成出射六种不同颜色光的滤光结构的位置。例如，六种不同颜色光包括红光、绿光、蓝光、青光、黄光以及品红光。为清楚示意六个不同区域，图8B以不同填充图案表示不同的区域。
需要说明的是，图8B所示的不同区域的数量、形状以及排布仅是示意性的，例如，上述六个区域的形状还可以均为相同的三角形，由上述具有三角形形状的六个区域构成了六边形，即本实施例的另一示例还可以形成图5D所示的滤光层。
本实施例不限于此，例如，第一半透半反层也可以包括三个区域以形成具有三种不同光学厚度的透明膜层。上述三种区域为用于形成出射三种不同颜色光的滤光结构的位置。例如，三种不同颜色光包括红光、绿光以及蓝光，即，本实施例的另一示例还可以形成图5B所示的滤光层。图8B-图10A以形成图5C所示的滤光层为例进行描述。
S302：在第一半透半反层的第一区域形成具有第一光学厚度的透明膜层，第一区域为用于形成出射第一颜色光的滤光结构的位置。
例如，图9为本实施例提供的掩模板的示意图，图10A和图10B为采用图9所示的掩模板在第一半透半反层上形成透明膜层的示意图。如图9所示，掩模板1000包括开口1001以及遮挡区1002，开口1001被配置为暴露待形成透明膜层的区域，遮挡区1002被配置为遮挡其他区域。
例如，如图10A所示，采用具有开口1001的掩模板1000作为掩模，在第一半透半反层的被开口1001暴露的第一区域101形成具有第一光学厚度的透明膜层。在第一区域101被开口1001暴露的情况下，其他区域被遮挡区1002遮挡。
S303：在第一半透半反层的第二区域形成具有第二光学厚度的透明膜层，第二区域为用于形成出射第二颜色光的滤光结构位置，其中，第一光学厚度与第二光学厚度不同，以形成用于出射不同颜色光的滤光结构。
例如，如图10A和图10B所示，形成具有第二光学厚度的透明膜层包括：将掩模板1000向X方向移动以暴露第一半透半反层的第二区域102，在第二区域102形成具有第二光学厚度的透明膜层。在第二区域102被开口1001暴露的情况下，其他区域被遮挡区1002遮挡。
根据透明膜层的光学厚度nh与特定波长λ的关系式：λ＝2nh/m可知，透明膜层的光学厚度不同，可以使得从滤光结构出射的特定波长范围的单色光的颜色不同。
例如，具有第一光学厚度的透明膜层的折射率和/或厚度不同于具有第二光学厚度的透明膜层的折射率和/或厚度，可以使第一光学厚度与第二光学厚度不同。
例如，具有第一光学厚度的透明膜层的厚度与具有第二光学厚度的透明膜层的厚度相同，可以通过移动掩模板以在第一半透半反层的第一区域和第二区域分别沉积不同材料的透明膜层以使位于两个不同区域的透明膜层的折射率不同。
例如，具有第一光学厚度的透明膜层的折射率与具有第二光学厚度的透明膜层的折射率相同，可以通过移动掩模板以在第一半透半反层的第一区域和第二区域分别沉积不同厚度的透明膜层。本实施例不限于此，也可以不采用上述掩模板，在第一半透半反层上形成一整层透明膜层，对该整层透明膜层进行刻蚀以使不同区域形成不同厚度的透明膜层，例如可以通过控制刻蚀工艺的参数以使不同区域形成不同厚度的透明膜层。
例如，继续将掩模板1000向X方向移动，从而依次暴露第一半透半反层的第三区域、第四区域、第五区域以及第六区域以分别形成具有第三光学厚度的透明膜层、具有第四光学厚度的透明膜层、具有第五光学厚度的透明膜层以及具有第六光学厚度的透明膜层，从而形成出射六种不同颜色光的滤光结构。
S304：在透明膜层远离第一半透半反层的一侧形成第二半透半反层。
例如，可以在透明膜层远离第一半透半反层的一侧形成整层的第二半透半反层，也可以仅在透明膜层所在位置上形成第二半透半反层。
采用本公开实施例提供的方法形成的包括多个滤光结构的滤光层既可以实现特定波长范围光的透射、且该特定波长范围光具有不小于90％的透过率，又可以使该特定波长范围光具有较窄的频谱。此外，本实施例的一示例中形成的显示面板的滤色层可以透射六种颜色的光，由此，该显示面板具有高色域和高色纯度的性能，从而能够实现更好的视觉效果。
有以下几点需要说明：
(1)本公开的实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (15)
1.一种滤光结构，包括：
第一半透半反层；
第二半透半反层，与所述第一半透半反层相对设置，且所述第二半透半反层的折射率和所述第一半透半反层的折射率基本相同；以及
透明膜层，位于所述第一半透半反层与所述第二半透半反层之间，且与所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的表面接触，所述透明膜层的折射率小于所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的折射率，
其中，所述滤光结构被配置为通过调整所述透明膜层的厚度和折射率、所述第一半透半反层的厚度和折射率，以及所述第二半透半反层的厚度和折射率的至少之一，以使从所述第一半透半反层入射到所述滤光结构内的入射光中的特定波长范围的光从所述第二半透半反层出射，且通过调节所述第二半透半反层的厚度、折射率以及消光系数的至少之一以使出射的所述特定波长范围的光的透过率不小于90％。
2.根据权利要求1所述的滤光结构，其中，所述透明膜层的光学厚度和所述特定波长范围的光的中心波长满足如下公式：
其中，n为所述透明膜层的折射率；h为所述透明膜层的厚度；k为干涉级次；和分别为所述第一半透半反层和所述第二半透半反层的反射相位；λ为所述特定波长范围的光的中心波长。
3.根据权利要求1或2所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的折射率和所述第二半透半反层的折射率的取值范围大约在3.5到4.5之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的厚度和所述第二半透半反层的厚度的取值范围大约在200-400埃之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的消光系数和所述第二半透半反层的消光系数不大于0.1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的滤光结构，其中，所述透明膜层的折射率为1.3-2.0。
7.根据权利要求6所述的滤光结构，其中，所述透明膜层的厚度的取值范围在1600-2800埃之间。
8.根据权利要求4所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的厚度与所述第二半透半反层的厚度相同。
9.根据权利要求3或8所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的材料与所述第二半透半反层的材料相同。
10.根据权利要求9所述的滤光结构，其中，所述第一半透半反层的材料与所述第二半透半反层的材料包括金属或硅；或者所述第一半透半反层与所述第二半透半反层均包括多层透明介质膜，所述多层透明介质膜包括N个交替设置的第一光学膜层和第二光学膜层，其中N为偶数，所述第一光学膜层的折射率大于所述第二光学膜层的折射率。
11.根据权利要求1-10任一项所述的滤光结构，其中，所述特定波长范围的光为单色光，所述单色光为红光、绿光、蓝光、青光、黄光和品红光之一。
12.一种滤光层，包括多个阵列排布的滤光结构，每个所述滤光结构为根据权利要求1-11任一项所述的滤光结构，所述多个滤光结构的排布方向平行于所述透明膜层所在平面。
13.一种显示面板，包括权利要求12所述的滤光层。
14.根据权利要求13所述的显示面板，其中，所述滤光层被配置为出射不同颜色的特定波长范围的光，所述滤光层包括的所述多个滤光结构与所述显示面板包括的多个子像素一一对应设置。
15.根据权利要求14所述的显示面板，其中，所述显示面板包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素、青色子像素、黄色子像素和品红色子像素，所述滤光层被配置为出射红光、绿光、蓝光、青光、黄光和品红光；或者，所述显示面板包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素，所述滤光层被配置为出射红光、绿光以及蓝光。
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