WO2017147991A1 - 彩膜基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

彩膜基板及其制作方法、显示装置 Download PDF

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Definitions

  • the thickness of the green light antireflection unit is less than or equal to the thickness of the green filter unit.
  • the color filter substrate is a counter substrate that forms a display device with the array substrate; and forming the light anti-reflection layer includes forming the light anti-reflection layer on the other side of the substrate.
  • the thickness of the green light antireflection unit may be set to be less than or equal to the thickness of the green filter unit, and based on the satisfaction of the condition, The thickness of the green light-transmitting unit can be set to n*535.5 nm/4.
  • the formation of the light anti-reflection layer can be completed by a patterning process including exposure, development, etching, and the like.
  • the three light-reflecting units in FIG. 5, FIG. 6A and FIG. 6B are respectively formed according to the same specifications and at the corresponding positions in the three kinds of filter units, and in practical applications, three The specification (area) of the light-transmitting unit can be adjusted according to the requirements of the light-impurity, and the corresponding position can also be a partial correspondence, which is not limited by the embodiment of the present invention.
  • the display device may be any product or component having a display function, such as a mobile phone, a tablet computer, a television, a display, a notebook computer, a digital photo frame, a navigator, etc., which is not limited herein.
  • a display function such as a mobile phone, a tablet computer, a television, a display, a notebook computer, a digital photo frame, a navigator, etc., which is not limited herein.

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Abstract

一种彩膜基板及其制作方法、显示装置。该彩膜基板包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的多个不同颜色的滤光单元；以及设置在所述衬底基板上且位于所述滤光单元出光侧的光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。可以增大入射光线的透过率的效果。

Description

彩膜基板及其制作方法、显示装置 技术领域
本发明的实施例涉及一种彩膜基板及其制作方法、显示装置。
背景技术
目前，LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)通常采用白光LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为背光源并配合RGB(红绿蓝)彩膜实现像素着色功能，彩膜对白光进行对应色光的过滤。但是这种方式具有以下缺陷：
(1)由于R、G、B色块分别只允许白光中对应的红、绿、蓝光段光谱对应光通过，光线透过时会有相当程度的损耗。为便于理解，请参考图1(图1是光损耗发生原理示意图)，如图1所示，由于PR胶(Photo Resist，光刻胶)和Glass(玻璃)之间存在折射率差异，因此光线在透过二者之间的界面时，会有部分光线被反射形成反射光线1，并且在Glass与空气的界面仍会有二次光线反射形成反射光线2，反射光线1和反射光线2是造成光损耗的主要原因，其他的光线反射形成的反射光线(例如，反射光线3)可以忽略不计。可以看出，图1所示的光损耗必然降低入射光的光透过率。
(2)由于光线透过CF(Color Filter，彩色滤光片)时选择性较低，因此会降低光的色域。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种彩膜基板，包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的多个不同颜色的滤光单元；设置在所述衬底基板上且位于所述滤光单元出光侧的光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。
例如，所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且
所述光增透层设置在所述滤光单元与所述衬底基板之间。
例如，所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且所述光增透层设置在所述衬底基板的另一侧。
例如，所述彩膜基板是彩膜集成于其上的阵列基板；并且所述光增透层设置在所述彩膜的远离所述衬底基板的一侧。
例如，所述光增透层设置在所述衬底基板上的位置与至少一个滤光单元设置在所述衬底基板上的位置相对应。
例如，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关。
例如，所述光增透层包括多个与所述滤光单元一一对应的光增透单元，每一光增透单元的厚度为nλ光/4，其中，n为奇数，λ光为与所述光增透单元对应的滤光单元对应颜色光的波长。
例如，所述滤光单元包括红色滤光单元，所述光增透层包括与所述红色滤光单元对应的红色光增透单元，所述红色光增透单元的厚度为nλ红/4，其中，n为奇数，λ红为红光的波长，λ红的范围为大于等于620nm且小于等于760nm。
例如，所述红色光增透单元的厚度小于等于所述红色滤光单元的厚度。
例如，所述红光增透单元的厚度为n*690nm/4。
例如，所述滤光单元包括绿色滤光单元，所述光增透层包括与所述绿色滤光单元对应的绿色光增透单元，所述绿色光增透单元的厚度为nλ绿/4，其中，n为奇数，λ绿为绿光的波长，λ绿的范围为大于等于505nm且小于等于566nm。
例如，所述绿色光增透单元的厚度小于等于所述绿色滤光单元的厚度。
例如，所述绿光增透单元的厚度为n*535.5nm/4。
例如，所述滤光单元包括蓝色滤光单元，所述光增透层包括与所述蓝色滤光单元对应的蓝色光增透单元，所述蓝色光增透单元的厚度为nλ蓝/4，其中，n为奇数，λ蓝为蓝光的波长，λ蓝的范围为大于等于460nm且小于等于475nm。
例如，所述蓝色光增透单元的厚度小于等于所述蓝色滤光单元的厚度。
例如，所述蓝光增透单元的厚度为n*467.5nm/4。
例如，所述光增透层的材料包括：光刻胶。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述彩膜基板。
根据本发明的又一个方面，还提供了一种彩膜基板的制作方法，包括： 在衬底基板的一侧形成多个不同颜色的滤光单元；在所述衬底基板上且位于所述滤光单元的出光侧形成光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。
例如，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关以提高该滤光单元的光透过率。
例如，所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且形成所述光增透层包括：在所述滤光单元与所述衬底基板之间形成所述光增透层。
例如，所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且形成所述光增透层包括：在所述衬底基板的另一侧形成所述光增透层。
例如，所述彩膜基板是彩膜集成于其上的阵列基板；并且形成所述光增透层包括：在所述彩膜的远离所述衬底基板的一侧形成所述光增透层。
例如，所述滤光单元包括：红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元；所述光增透层包括：红色光增透单元、绿色光增透单元以及蓝色光增透单元，其中，所述红色光增透单元对应于所述红色滤光单元，所述绿色光增透单元对应于所述绿色滤光单元，所述蓝色光增透单元对应于所述蓝色滤光单元。
例如，形成所述光增透层的步骤包括：分别使用三次掩膜工艺，在所述衬底基板上对应于所述红色滤光单元的位置形成所述红色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述绿色滤光单元的位置形成所述绿色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述蓝色滤光单元的位置形成所述蓝色光增透单元。
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发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是根据光损耗发生原理示意图；
图2是根据本发明实施例的薄膜增透的相位原理图；
图3是根据一种技术的彩膜基板的立体结构示意图；
图4是根据一种技术的彩膜基板的剖面结构示意图；
图5是根据本发明实施例的彩膜基板的立体结构示意图；
图6A是根据本发明实施例的彩膜基板的剖面结构示意图一；
图6B是根据本发明实施例的彩膜基板的剖面结构示意图二；以及
图7是根据本发明实施例的彩膜基板的制作流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例是基于光增透原理实现的，首先结合图2(图2是根据本发明实施例的薄膜增透的相位原理图)对光增透原理介绍如下：
光线在由空气进入薄膜和由薄膜进入玻璃时，即光由光疏介质进入光密介质，在空气与薄膜的界面处及薄膜与玻璃的界面处发生的两次光反射均会对入射光造成光损失，当薄膜厚度设计为某类光波长的1/4的时候，图1中的反射光线1和反射光线2就会由于相位差正好为π/2而产生相互抵消的作用，由于能量守恒，透射光I，透射光II就会产生互补效应，从而实现增强透过率的目的。
基于此，本发明实施例提供了一种彩膜基板，该彩膜基板包括：衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的多个不同颜色的滤光单元；设置在所述衬底基板上且位于所述滤光单元出光侧的光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。
由于光增透层的作用是提高一个或多个滤光单元的光透过率，因此，只要将光增透层设置在需要提高光透过率的滤光单元的出光一侧既可以达到光增透的目的。
在本发明实施例中，例如所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板。在此情形下，可以提供两种设置光增透层的方式：(1)所述光增透层设置在所述滤光单元与所述衬底基板之间，如图6A所示；(2)所述光增透层设置在所述衬底基板的另一侧，如图6B所示。
在实际应用中，采用这两种设置方式中的哪一种都是可以提高滤光单元出射的光透过率，该光增透层可以与彩膜基板的一个或多个滤光单元相对应，用于提高与滤光单元相对应的颜色的光的透过率。对于方式(2)，即在彩膜基板的外表面(即衬底基板上设置滤光单元的另一侧)上设置光增透层，其工艺难度较低，比较容易成型。
在本发明实施例中，例如所述彩膜基板是彩膜集成于其上的阵列基板。在此情形下，光增透层设置在所述彩膜的远离所述衬底基板的一侧。
在本发明实施例中，所述光增透层设置在所述衬底基板上的位置与至少一个滤光单元设置在所述衬底基板上的位置相对应。而且，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关。
在实际应用中，以彩膜基板上设置有三个滤光单元红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元为例，为了增加相应颜色的光的透过率，可以设相应的光增透层，可以增透其中一种光或两种光，也可以增透全部三种光，如果只增透一种光(例如红色光)，可以在衬底基板上对应于红色滤光单元的位置处设置一个红色光增透单元，如果需要增透三种光(红、绿、蓝)，则需要在衬底基板上分别对应于红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的位置处设置红色光增透单元、绿色光增透单元、蓝色光增透单元。也就是说，所述光增透层可以包括多个与所述滤光单元一一对应的光增透单元。
需要说明的是，三种光增透单元的厚度分别与三种颜色光的波长需要满足一定的相关性。例如，每一光增透单元的厚度为nλ光/4，其中，n为奇数，λ光为与所述光增透单元对应的滤光单元对应颜色光的波长。请结合图2进行参考。也就是说，如果光增透单元的厚度与相应颜色光的波长满足图2所示的相位(即上述相关性)关系，就可以提高相应颜色光的透过率。
以下分别对滤光单元和相应的增透单元的设置情况进行描述。
(1)当所述滤光单元包括红色滤光单元时，所述光增透层包括与所述红色滤光单元对应的红色光增透单元，所述红色光增透单元的厚度为nλ红/4，其中，n为奇数，λ红为红光的波长，λ红的范围为大于等于620nm且小于等于760nm。
为了减少增设红色光增透单元对彩膜基板厚度的影响，可以将所述红色光增透单元的厚度设置为小于等于所述红色滤光单元的厚度，在满足此条件 的基础上，所述红光增透单元的厚度可以设置为n*690nm/4。
(2)当所述滤光单元包括绿色滤光单元时，所述光增透层包括与所述绿色滤光单元对应的绿色光增透单元，所述绿色光增透单元的厚度为nλ绿/4，其中，n为奇数，λ绿为绿光的波长，λ绿的范围为大于等于505nm且小于等于566nm。
为了减少增设绿色光增透单元对彩膜基板厚度的影响，可以将所述绿色光增透单元的厚度设置为小于等于所述绿色滤光单元的厚度，在满足此条件的基础上，所述绿光增透单元的厚度可以设置为n*535.5nm/4。
(3)当所述滤光单元包括蓝色滤光单元时，所述光增透层包括与所述蓝色滤光单元对应的蓝色光增透单元，所述蓝色光增透单元的厚度为nλ蓝/4，其中，n为奇数，λ蓝为蓝光的波长，λ蓝的范围为大于等于460nm且小于等于475nm。
为了减少增设蓝色光增透单元对彩膜基板厚度的影响，可以将所述蓝色光增透单元的厚度设置为小于等于所述蓝色滤光单元的厚度，在满足此条件的基础上，所述蓝光增透单元的厚度可以设置为n*467.5nm/4。
当然，上述三种情况只是根据所述滤光单元的种类对应设置了相应颜色的光增透单元。在实际应用中，彩膜基板基本都具有红绿蓝三种颜色的滤光单元，但是仍然可以有选择性的设置光增透单元，例如，如果不追求提高彩膜基板的整体光透过率效果，可以只设置红绿蓝三种任意一种颜色的光增透单元(红光增透单元、绿光增透单元、蓝光增透单元三者中任意一个)，也可以设置红绿蓝三种任意两种颜色的光增透单元(红光增透单元、绿光增透单元、蓝光增透单元三者中任意两个)。当然，为了整体提高彩膜基板的光透过率，可以设置红光增透单元、绿光增透单元及蓝光增透单元全部设置。
需要注意的是，基于光增透单元的厚度与颜色光的波长之间的前述相关性，红光增透单元、绿光增透单元、蓝光增透单元的厚度是不同的。因此，在形成这些光增透单元时，需要分别采用掩膜工艺制作而成。
需要说明的是，附图中的尺寸和比例不代表真实的尺寸和比例。
作为对比，请同时参考图3至图6B，图3是根据一种技术的彩膜基板的立体结构示意图，图4是根据一种技术的彩膜基板的剖面结构示意图，与图3和图4相比，从图5(图5是根据本发明实施例的彩膜基板的立体结构示意 图)中可以看出，在衬底基板上的表面(即彩色滤光片的相反一侧)设置了光增透层(当然，可以只设置一种或两种光增透单元，也可以全部都设置)，而且图5示出的是采用上述方式(2)设置光增透层的方式。图6A示出了采用上述方式(1)设置的彩膜基板的剖面结构，图6B示出了采用上述方式(2)设置的彩膜基板的剖面结构，从图6A和图6B(图6是根据本发明实施例的彩膜基板的剖面结构示意图一，图6B是根据本发明实施例的彩膜基板的剖面结构示意图二)中可以看出，设置了RGB三种颜色的光增透单元(三个光增透单元的厚度不同，取决于RGB三种颜色光的波长)。
实际应用中，光增透层的形成可以采用图案化工艺即可完成，该图案化工艺包括曝光，显影，蚀刻等工艺。需要说明的是，图5、图6A和图6B中三种光增透单元分别与三种滤光单元基本上是按照同样的规格并在完全对应的位置处形成，而在实际应用中，三种光增透单元的规格(面积)是可以根据光增透需求进行调整的，且对应位置也可以是局部对应，对此本发明实施例并不作出限定。
例如，所述光增透层的材料可以采用多种容易成型的透明材料。例如，采用透光效果较好且成本适宜的光刻胶。在采用光刻胶形成光增透层的情形下，可以通过曝光和显影工艺即可完成光增透层的图案化而无需蚀刻工艺，可以简化制作工艺。
在图6A和图6B中，衬底基板上例如设置有一层透明导电层例如ITO层，这种结构尤其适用于IPS显示模式，透明导电层所起的作用主要是防止静电对液晶盒产生不良影响。
在上述彩膜基板的基础上，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置的改进之处就在于使用了上述彩膜基板。基于此，该显示装置具有上述彩膜基板的可以提高光透过率的良好效果。
例如，根据本发明实施例的显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、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，在此不作限定。
对应于上述彩膜基板，本发明实施例还提供了一种彩膜基板的制作方法。图7是根据本发明实施例彩膜基板的制作方法流程图，如图7所示，该方法包括以下步骤(步骤S702-步骤S704)：
步骤S702、在衬底基板的一侧形成多个不同颜色的滤光单元；
步骤S704、在所述衬底基板上且位于所述滤光单元的出光侧形成光增透层，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关以提高该滤光单元的光透过率。
对于所述光增透层的设置方式，前述内容已经作出详细描述，在此不再进行赘述。
例如，所述滤光单元可以包括：红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元。相应地，所述光增透层可以包括：红色光增透单元、绿色光增透单元以及蓝色光增透单元，其中，所述红色光增透单元对应于所述红色滤光单元，所述绿色光增透单元对应于所述绿色滤光单元，所述蓝色光增透单元对应于所述蓝色滤光单元。
例如，形成所述光增透层的步骤可以通过以下方式实现：分别使用三次掩膜工艺，在所述衬底基板上对应于所述红色滤光单元的位置形成所述红色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述绿色滤光单元的位置形成所述绿色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述蓝色滤光单元的位置形成所述蓝色光增透单元。
当然，对于所述红色光增透单元、所述绿色光增透单元以及所述蓝色光增透单元形成的先后顺序并不做出限定。
通过本发明实施例，通过在彩膜基板上形成一个光增透层，并以此光增透层达到降低入射光线的损耗的目的，在提高对R、G、B色光的透光率的同时，还能够对色域产生良好的提升作用。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
本申请要求于2016年2月29日递交的第201610112444.3号中国专利申请的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。

Claims (25)

  1. 一种彩膜基板，包括：
    衬底基板，以及设置在所述衬底基板一侧的多个不同颜色的滤光单元；以及
    设置在所述衬底基板上且位于所述滤光单元出光侧的光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。
  2. 根据权利要求1所述的彩膜基板，其中，
    所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且
    所述光增透层设置在所述滤光单元与所述衬底基板之间。
  3. 根据权利要求1所述的彩膜基板，其中，
    所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且
    所述光增透层设置在所述衬底基板的另一侧。
  4. 根据权利要求1所述的彩膜基板，其中，
    所述彩膜基板是彩膜集成于其上的阵列基板；并且
    所述光增透层设置在所述彩膜的远离所述衬底基板的一侧。
  5. 根据权利要求2-4任一项所述的彩膜基板，其中，所述光增透层设置在所述衬底基板上的位置与至少一个滤光单元设置在所述衬底基板上的位置相对应。
  6. 根据权利要求5所述的彩膜基板，其中，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关。
  7. 根据权利要求6所述的彩膜基板，其中：
    所述光增透层包括多个与所述滤光单元一一对应的光增透单元，每一光增透单元的厚度为nλ光/4，其中，n为奇数，λ光为与所述光增透单元对应的滤光单元对应颜色光的波长。
  8. 根据权利要求7所述的彩膜基板，其中：
    所述滤光单元包括红色滤光单元，所述光增透层包括与所述红色滤光单元对应的红色光增透单元，所述红色光增透单元的厚度为nλ红/4，其中，n为奇数，λ红为红光的波长，λ红的范围为大于等于620nm且小于等于760nm。
  9. 根据权利要求8所述的彩膜基板，其中，所述红色光增透单元的厚度 小于等于所述红色滤光单元的厚度。
  10. 根据权利要求9所述的彩膜基板，其中，所述红光增透单元的厚度为n*690nm/4。
  11. 根据权利要求7所述的彩膜基板，其中：
    所述滤光单元包括绿色滤光单元，所述光增透层包括与所述绿色滤光单元对应的绿色光增透单元，所述绿色光增透单元的厚度为nλ绿/4，其中，n为奇数，λ绿为绿光的波长，λ绿的范围为大于等于505nm且小于等于566nm。
  12. 根据权利要求11所述的彩膜基板，其中，所述绿色光增透单元的厚度小于等于所述绿色滤光单元的厚度。
  13. 根据权利要求12所述的彩膜基板，其中，所述绿光增透单元的厚度为n*535.5nm/4。
  14. 根据权利要求7所述的彩膜基板，其中：
    所述滤光单元包括蓝色滤光单元，所述光增透层包括与所述蓝色滤光单元对应的蓝色光增透单元，所述蓝色光增透单元的厚度为nλ蓝/4，其中，n为奇数，λ蓝为蓝光的波长，λ蓝的范围为大于等于460nm且小于等于475nm。
  15. 根据权利要求14所述的彩膜基板，其中，所述蓝色光增透单元的厚度小于等于所述蓝色滤光单元的厚度。
  16. 根据权利要求15所述的彩膜基板，其中，所述蓝光增透单元的厚度为n*467.5nm/4。
  17. 根据权利要求1至4中任一项所述的彩膜基板，其中，所述光增透层的材料包括：光刻胶。
  18. 一种显示装置，包括：权利要求1至17中任一项所述的彩膜基板。
  19. 一种彩膜基板的制作方法，包括：
    在衬底基板的一侧形成多个不同颜色的滤光单元；
    在所述衬底基板上且位于所述滤光单元的出光侧形成光增透层，所述光增透层能够提高至少一个滤光单元的光透过率。
  20. 根据权利要求19所述的彩膜基板的制作方法，其中，所述光增透层的厚度与至少一滤光单元对应颜色光的波长相关以提高该滤光单元的光透过率。
  21. 根据权利要求19所述的彩膜基板的制作方法，其中，
    所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且
    形成所述光增透层包括：在所述滤光单元与所述衬底基板之间形成所述光增透层。
  22. 根据权利要求19所述的彩膜基板的制作方法，其中，
    所述彩膜基板是与阵列基板对盒形成显示装置的对向基板；并且
    形成所述光增透层包括：在所述衬底基板的另一侧形成所述光增透层。
  23. 根据权利要求19所述的彩膜基板的制作方法，其中，
    所述彩膜基板是彩膜集成于其上的阵列基板；并且
    形成所述光增透层包括：在所述彩膜的远离所述衬底基板的一侧形成所述光增透层。
  24. 根据权利要求19至23任一项所述的彩膜基板的制作方法，其中：
    所述滤光单元包括：红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元；
    所述光增透层包括：红色光增透单元、绿色光增透单元以及蓝色光增透单元，其中，所述红色光增透单元对应于所述红色滤光单元，所述绿色光增透单元对应于所述绿色滤光单元，所述蓝色光增透单元对应于所述蓝色滤光单元。
  25. 根据权利要求24所述的彩膜基板的制作方法，其中，形成所述光增透层的步骤包括：
    分别使用三次掩膜工艺，在所述衬底基板上对应于所述红色滤光单元的位置形成所述红色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述绿色滤光单元的位置形成所述绿色光增透单元，在所述衬底基板上对应于所述蓝色滤光单元的位置形成所述蓝色光增透单元。
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