彩膜基板、显示装置及其控制装置的制作方法

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板、包括该彩膜基板的显示装置以及用于控制该显示装置的控制装置。

背景技术：

触控显示技术已被广泛应用。但在某些特殊环境下，如在化学车间等的对人体危害较大的环境中，希望通过例如激光控制笔对显示装置进行远距离操作，以避免这样的有害环境对人体造成损害。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的实施例提供一种彩膜基板、包括该彩膜基板的显示装置以及用于控制该显示装置的光控装置，其有利于改善显示装置的像素开口率。

根据本公开的第一方面，提供一种彩膜基板，包括：基底；多个色阻块，位于基底上；以及光子晶体层，位于基底上并位于相邻的色阻块之间，其中，光子晶体层被配置为阻挡可见光而允许一波长范围的光通过。

根据本公开的一些实施例，所述波长范围的光包括紫外光和红外光。

根据本公开的一些实施例，彩膜基板还包括：多个感光单元，位于光子晶体层的远离基底的一侧，并被配置为感测经由光子晶体层入射的所述波长范围的光。

根据本公开的一些实施例，感光单元包括光敏材料层，光敏材料层电连接至驱动布线、沿第一方向延伸的第一感应布线和沿第二方向延伸的第二感应布线，其中，第一方向垂直于第二方向。

根据本公开的一些实施例，驱动布线、第一感应布线和第二感应布线设置在光敏材料层的远离基底的一侧。

根据本公开的第二方面，提供了一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板，所述彩膜基板包括：基底；多个色阻块，位于基底上；以及光子晶体层，位于基底上并位于相邻的色阻块之间，其中，光子晶体层被配置为阻挡可见光而允许一波长范围的光通过。

根据本公开的一些实施例，所述波长范围的光包括紫外光和红外光。

根据本公开的一些实施例，显示装置还包括多个感光单元，被配置为感测经由光子晶体层入射的所述波长范围的光。

根据本公开的一些实施例，所述多个感光单元集成在光子晶体层的远离基底的一侧表面上。

根据本公开的一些实施例，所述感光单元包括光敏材料层，光敏材料层电连接至驱动布线、沿第一方向延伸的第一感应布线和沿第二方向延伸的第二感应布线，其中，第一方向垂直于第二方向。

根据本公开的一些实施例，所述多个感光单元集成在阵列基板的面对彩膜基板的一侧表面上。

根据本公开的一些实施例，感光单元包括光敏材料层，光敏材料层电连接至驱动布线、沿第一方向延伸的第一感应布线和沿第二方向延伸的第二感应布线，其中，第一方向垂直于第二方向。

根据本公开的一些实施例，驱动布线设置在光敏材料层的远离基底的一侧并进一步电连接至阵列基板的多个像素单元，以驱动所述多个像素单元。

根据本公开的第三方面，提供了一种用于根据上述任意实施例所述的显示装置的控制装置，包括光源，被配置为发射可见光的光束和发射所述波长范围的光的光束。

根据本公开的一些实施例，光源包括：第一子光源，被配置为发射可见光的光束；第二子光源，被配置为发射所述波长范围的光的光束。

在根据本公开的实施例的彩膜基板、显示装置中，位于基底上并位于相邻的色阻块之间的光子晶体层仅允许特定波长范围的光通过而不允许可见光通过，因此其即可以起到黑色矩阵的作用又允许控制显示装置的光线(例如，紫外光线或红外光线)通过，从而实现使用光线来控制显示装置的作用。另外，由于不需要设置使控制显示装置的光线通过的单独开口，因此有利于改善显示装置的像素开口率。

附图说明

包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图并入本申请并组成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是示出根据本公开的一个示例性实施例的彩膜基板的示意图；

图2是示出了根据本公开的示例性实施例的色阻块、感光单元、感应布线和驱动布线的布置的视图；

图3是沿图2中的线i-i’截取的根据本公开的一实施例的彩膜基板的示意性剖视图；

图4是沿着图2中的i-i’线截取的根据本公开的一实施例的显示装置的示意性剖视图；

图5是示出根据本公开的另一个示例性实施例的显示装置示意图；

图6是示出根据本公开的一个示例性实施例的控制装置示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本公开的示例性实施例。然而，实施例能够以多种形式来实施，且不应被理解为限于在此阐述的示例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将本公开的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本公开实施例中所述的“第一”，“第二”仅便于在叙述中进行区分，并不具有数量上的意义。

在如化学车间的对人体危害较大的某些特殊环境下，通常可以安装光控显示装置，从而可以通过例如激光的控制光对光控显示装置进行远程控制，避免人体处于这样的特殊环境中而受到损害。这种对光控显示装置的远程控制是通过控制光照射光敏材料来实现的。

光敏材料可以设置在显示装置内部，例如，可以设置在阵列基板与彩膜基板之间。然而，在这样的设计中，需要在彩膜基板上设置允许控制光通过的单独开口，这使得显示装置的像素开口率降低。

另外，光敏材料可以设置在显示装置外部，例如，可以设置在彩膜基板的远离阵列基板一侧。然而，这种设计复杂，不易于实现。

本公开的示例性实施例提供了一种彩膜基板，其可以实现显示装置的光学控制并有利于改善显示装置的像素开口率。

具体地，在彩膜基板的色阻块之间设置阻挡可见光而允许特定波长范围的光通过的光子晶体层，这样光子晶体层即可以起到黑色矩阵的作用(防止阵列基板发射的光通过)又允许控制显示装置的光线通过。由于不需要设置使控制显示装置的光线通过的单独开口，因此有利于改善显示装置的像素开口率。

下面将参照附图和具体实施例对该彩膜基板进行详细描述。

图1是示出根据本公开的一示例性实施例的彩膜基板的示意图。如图1所示，彩膜基板001包括：基底100；多个色阻块110，设置在基底100上；光子晶体层120，设置在基底100上，并且位于相邻的色阻块110之间，其中，光子晶体层120被配置为阻挡可见光而允许一波长范围的光通过。

由于设置在彩膜基板001的色阻块110之间的光子晶体层120仅允许特定波长范围的光通过而阻挡可见光，因此其即可以起到黑色矩阵的作用(例如，防止阵列基板发射的可见光从色阻块之间通过)又可以使控制显示装置的光线通过。在这种情况下，不需要设置使控制显示装置的光线通过的单独开口，因此有利于改善光控显示装置的像素开口率。

基底100可以是透明绝缘基底，例如，其可以是玻璃基底。多个色阻块110可以是红色色阻块、绿色色阻块、蓝色色阻块。

光子晶体层120由光子晶体形成。光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而形成的材料。光子晶体具有波长选择的功能，可以选择地使某个波段的光通过而阻止其他波段的光通过。根据本公开实施例的光子晶体层120由允许例如紫外光或红外光的控制光通过而阻挡可见光通过的光子晶体形成，从而光子晶体层120可以起到阻挡可见光的黑色矩阵的作用，并且可以允许例如紫外光或红外光的控制光通过。

这里，为了防止可见光在色阻块110之间通过，光子晶体层120可以一体地形成在彼此间隔开的多个色组块110之间。

本公开的示例性实施例还提供了一种彩膜基板。与图1中示出的彩膜基板相比，该彩膜基板还包括用于感测控制光的多个感光单元。该多个感光单元设置在光子晶体层的远离基底的一侧，因此可以感测经由光子晶体层入射的特定波长范围的光，即，诸如紫外光或红外光的控制光。

下面将参照图2和图3对该彩膜基板进行详细的描述。

图2是示出了根据本公开的示例性实施例的色阻块、感光单元、感应布线和驱动布线的布置的视图，图3是沿图2中的线i-i’截取的根据本公开的一实施例的彩膜基板的示意性剖视图。

如图2和图3所示，彩膜基板002包括：基底200；多个色阻块210，设置在基底200上；光子晶体层220，设置在基底200上，并且位于相邻的色阻块210之间，其中，光子晶体层220被配置为阻挡可见光而允许一波长范围的光通过；多个感光单元，位于光子晶体层220的远离基底200的一侧，并被配置为感测经由光子晶体层220入射的所述波长范围的光。

由于设置在彩膜基板002的色阻块210之间的光子晶体层220仅允许特定波长范围的光通过而阻挡可见光，因此其即可以起到黑色矩阵的作用，例如，防止阵列基板发射的可见光从色阻块210之间通过，又可以使控制光经由光子晶体层220达到感光单元，从而通过感光单元识别控制光的位置。另外，不需要设置使控制显示装置的光线通过的单独开口，因此有利于改善光控显示装置的像素开口率。

这里，为了防止可见光在色阻块210之间通过，光子晶体层220可以一体地形成在彼此间隔开的多个色组块210之间。而不同于光子晶体层220，多个感光单元(例如图2中的由虚线和实线构成的方框所示出的)彼此间隔开的设置以识别控制光照射的位置。

基底200可以是透明绝缘基底，例如，其可以是玻璃基底。多个色组块210可以是红色色阻块、绿色色阻块、蓝色色阻块。

光子晶体层220由光子晶体形成。如上所示，光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而形成的材料。光子晶体具有波长选择的功能，可以选择地使某个波段的光通过而阻止其他波段的光通过。根据本公开实施例的光子晶体层220由允许紫外光或红外光通过而阻挡可见光通过的光子晶体形成，从而光子晶体层220可以起到阻挡可见光的黑色矩阵的作用，并且可以允许例如紫外光或红外光的控制光通过。

多个感光单元彼此间隔开，并且可以包括光敏材料层230。该光敏材料层230耦接至，即电连接至驱动布线231、沿第一方向x延伸的第一感应布线232和沿第二方向y延伸的第二感应布线233，其中，第一方向x可以垂直于第二方向y。光敏材料层230在特定波长的光的照射下其电阻迅速减小，因此第一感应布线232和第二感应布线233经由光敏材料层230与驱动布线231电连接，这样经由驱动布线231施加的电信号传输至第一感应布线232和第二感应布线233，从而光照射的位置被识别出。例如，当特定波长的光经由光子晶体层220照射到多个感光单元中的某个感光单元时，该被照射的感光单元的光敏材料层230的电阻迅速减小，因此与该光敏材料层230电连接的第一感应布线232和第二感应布线233经由该光敏材料层230电连接至与该光敏材料230电连接的驱动布线231。因此，与该光敏材料层230电连接的驱动布线231将电信号传输到与该光敏材料层230电连接的第一感应布线232和第二感应布线233，从而可以识别出与该光敏材料层230电连接的第一感应布线232和第二感应布线233。由于第一感应布线232和第二感应布线233确定唯一的光敏材料层230，这样可以识别出哪个光敏材料层230被照射，从而识别出光照射的位置。

光敏材料层230可以由硫化镉、硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等光敏材料形成，这些材料具有在特定波长的光照射下，其电阻迅速减小的特性。光敏材料一般可分为紫外光敏材料、红外光敏材料、和可见光敏材料。光敏材料层230在被特定波长的照射时其电阻迅速减小的特性是由内光电效应所引起的。具体地，当光敏材料层230受到光的照射时，光子在光敏材料层230内激发产生电子-空穴对，电子-空穴对参与导电，使电路中电流增强，光敏材料层230处于导通状态。当光敏材料层230不受光的照射后，由光子激发产生的电子-空穴对将复合，因此光敏材料层230的电阻恢复原值。

此外，可以根据实际需要对光敏材料层230的数目、布置和面积进行设置，这里不对其进行限定。

根据本公开的实施例，当光子晶体层220被配置为允许紫外光通过时，光敏材料层230由紫外光敏材料形成；当光子晶体层220被配置为允许红外光通过时，光敏材料层230由红外光敏材料形成。

驱动布线231、第一感应布线232和第二感应布线233可以设置在光敏材料层230的远离基底200的一侧，以防止它们阻挡经由光子晶体层220入射的控制光到达光敏材料层230。

具体地，如图3中所示，驱动布线231和第一感应布线232设置在光敏材料层230上并电连接至光敏材料层230。驱动布线231和第一感应布线232在光敏材料层230上彼此平行地沿第一方向x延伸并彼此间隔开。

第一绝缘层240设置在光敏材料层230上并覆盖驱动布线231和第一感应布线232。

第二感应布线233设置在第一绝缘层240上并在第一绝缘层240上沿与第一方向x垂直的第二方向y延伸。第二感应布线233通过形成在第二绝缘层250中并暴露光敏材料层230的一部分的通孔h电连接至光敏材料层230。

第二绝缘层250设置在第一绝缘层240上并覆盖第二感应布线233。

当控制光照射到多个感光单元中相应的感光单元，即，多个光敏材料层230中的相应光敏材料层230时，该光敏材料层230的电阻降低，因此可以从与该光敏材料层230电连接的第一感应布线232和第二感应布线233感应到驱动布线231施加的电信号，从而可以识别出被照射的光敏材料层230的位置。

驱动布线231、第一感应布线232和第二感应布线233由导电材料形成，例如，可以由诸如铝、钼、铜等的金属导电材料、它们的合金以及诸如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)等的透明导电金属氧化物形成。第一绝缘层240和第二绝缘层250可以由任何绝缘材料形成，例如，可以由有机绝缘材料或无机绝缘材料形成。

虽然以上给出了驱动布线、第一感应布线和第二感应布线的布置的具体示例，但它们的布置不限于这样的布置，只要能够实现感测控制光的位置即可。

例如，虽然上面描述了驱动布线、第一感应布线和第二感应布线都形成在光敏材料层230的远离基底的一侧，然而本公开不限于此。例如，驱动布线、第一感应布线和第二感应布线中的至少一个可以设置在光敏材料层230的邻近基底的一侧。在这种情况下，位于光敏材料层230的邻近基底一侧的布线可以由诸如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)等的透明导电材料形成，以避免影响控制光到达光敏材料层230。

本公开的示例性实施例提供了一种可以通过控制光进行控制的显示装置，该显示装置包括根据上述任意实施例的彩膜基板和阵列基板。如上所述，在彩膜基板的色阻块之间设置阻挡可见光而允许一定波长范围的光通过的光子晶体层，这样光子晶体层即可以起到黑色矩阵的作用又允许控制显示装置的光线通过。由于不需要设置使控制显示装置的光线通过的单独开口，因此有利于改善显示装置的像素开口率。

下面将参照附图和实施例来详细地描述显示装置。

图4是沿着图2中的i-i’线截取的根据本公开的一实施例的显示装置的示意性剖视图。如图2和图4所示，根据本公开的一实施例的显示装置包括以上参照图1所描述的彩膜基板001和阵列基板310。如上所述，该彩膜基板001包括：基底100；多个色阻块110，设置在基底100上；光子晶体层120，设置在基底100上，并且位于相邻的色阻块110之间，其中，光子晶体层120被配置为阻挡可见光而允许一波长范围的光通过。

以上已参照图1对彩膜基板001进行了详细描述，这里将不再赘述。

阵列基板310可以tft-lcd阵列基板，也可以是oled阵列基板，其面对彩膜基板001设置。因此，阵列基板310出射的光经由彩膜基板001的色阻块110射出，从而显示彩色画面。

该显示装置还包括用于感测经由光子晶体层120入射的特定波长范围的光的多个感光单元。如图4所示，多个感光单元集成在阵列基板310的面对彩膜基板001的一侧表面上。

多个感光单元彼此间隔开，以感测经由光子晶体层120入射的控制光的位置。多个感光单元可以通过第三绝缘层350彼此分隔开。第三绝缘层350可以由透明绝缘材料形成为对应于多个色阻块110，从而由阵列基板310出射的光可以通过第三绝缘层350达到色阻块110。

感光单元可以包括光敏材料层320。该光敏材料层320耦接至驱动布线321、沿第一方向x延伸的第一感应布线322和沿第二方向y延伸的第二感应布线323，其中，第一方向x可以垂直于第二方向y。光敏材料层320在特定波长的光的照射下其电阻迅速减小，因此第一感应布线322和第二感应布线323经由光敏材料层320与驱动布线321电连接，这样经由驱动布线321施加的电信号传输至第一感应布线322和第二感应布线323，从而光照射的位置被识别出。

光敏材料层320可以由硫化镉、硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等光敏材料形成，这些材料具有在特定波长的光照射下，其电阻迅速减小的特性。光敏材料一般可分为紫外光敏材料、红外光敏材料、和可见光敏材料。光敏材料层320在被特定波长的照射时其电阻迅速减小的特性是由内光电效应所引起的。具体地，当光敏材料层320受到光的照射时，光子在光敏材料层320内激发产生电子-空穴对，电子-空穴对参与导电，使电路中电流增强，光敏材料层320处于导通状态；当光敏材料层320不受光的照射后，由光子激发产生的电子-空穴对将复合，因此光敏材料层320的电阻恢复原值。

此外，可以根据实际需要对光敏材料层320的数目、布置和面积进行设置，这里不对其进行限定。

根据本公开的实施例，当光子晶体层120允许紫外光通过时，光敏材料层320由紫外光敏材料形成；当光子晶体层120允许红外光通过时，光敏材料层320由红外光敏材料形成。

如图4中所示，驱动布线321和第一感应布线322沿第一方向x彼此平行地设置在阵列基板310的面对彩膜基板001的一侧表面上，并彼此间隔开。

光敏材料层320设置在阵列基板310的面对彩膜基板001的一侧表面上并驱动布线321和第一感应布线322，从而电连接到驱动布线321和第一感应布线322。

第一绝缘层330设置在光敏材料层320的面对彩膜基板001的一侧表面上。第一绝缘层330中设置有暴露光敏材料层320的一部分的通孔h。

第二感应布线323设置在第一绝缘层330上并在第一绝缘层330上沿与第一方向x垂直的第二方向y延伸。第二感应布线323通过通孔h电连接至光敏材料层320。

第二绝缘层340设置在第一绝缘层330上并覆盖第二感应布线323。

当控制光照射到多个感光单元中相应的感光单元，即，多个光敏材料层320中的相应光敏材料层320时，该光敏材料层320的电阻降低，因此可以从与该光敏材料层320电连接的第一感应布线322和第二感应布线323感应到驱动布线321施加的电信号，从而可以识别出被照射的光敏材料层320的位置。

驱动布线321和第一感应布线322由导电材料形成，例如，可以由诸如铝、钼、铜等的金属导电材料、它们的合金以及诸如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)等的透明导电金属氧化物形成。第二感应布线323由诸如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)等的透明导电金属氧化物形成，以避免影响控制光到达光敏材料层320。第一绝缘层330和第二绝缘层340可以由任何绝缘材料形成，例如，可以由有机绝缘材料或无机绝缘材料形成。

虽然以上给出了驱动布线、第一感应布线和第二感应布线的布置的具体示例，但它们的布置不限于这样的布置，只要能够实现感测控制光的位置即可。

例如，虽然给出了驱动布线和第一感应布线设置在光敏材料层320的远离彩膜基板001的一侧，但本公开不限于此。例如，驱动布线、第一感应布线和第二感应布线可以设置在光敏材料层的同一侧，例如远离彩膜基板的一侧或面对彩膜基板的一侧。

根据公开的一实施例，驱动布线可以设置在光敏材料层的远离基底的一侧并进一步耦接至阵列基板的多个像素单元，以驱动所述多个像素单元。即，驱动布线可以用作诸如tft-lcd阵列基板或oled阵列基板的公共电极，用于驱动像素单元发光。这样布置的驱动布线可以减少布线数量，使集成度提高。在这样的驱动布线的布置中，用于感测控制光的电信号可以在显示装置显示的帧之间施加到驱动布线。

图5是根据本公开的另一实施例的沿着图2中的i-i’线截取的显示装置的示意性剖视图。如图2和图5所示，根据本公开的一实施例的显示装置包括以上参照图3所描述的彩膜基板002和阵列基板410。与以上参照图4所描述的多个感光单元集成在阵列基板上不同的是，在本实施例中，多个感光单元集成在彩膜基板上。

上面已经参照图3详细地描述了彩膜基板002，因此这里不再赘述。

阵列基板410可以tft-lcd阵列基板，也可以是oled阵列基板，其面对彩膜基板002设置。因此，阵列基板410发射的光经由彩膜基板002的色阻块210射出，从而显示彩色画面。

本公开的实施例提供了一种用于控制上述显示装置的控制装置。图6是示意性地示出根据本公开的实施例的用于控制显示装置的控制装置的视图。

如图6中所示，该控制装置可以包括光源610。光源610可以发射可见光的光束和发射特定波长范围的可以控制显示装置的光的光束。发射的可见光的光束可以用于用户观察光束在显示装置上的位置，特定波长范围的光束可以用于控制显示装置。

光源610可以包括第一子光源611和第二子光源612。第一子光源611可以发射可见光的光束，第二子光源612可以发射特定波长范围的光的光束，例如，紫外光光束或红外光光束，用于控制显示装置。

另外，该控制装置还可以包括第一开关621和第二开关622。第一开关可以用于控制第一子光源611的打开和关闭；第二开关622可以用于控制第二子光源612的打开和关闭。

这里，控制装置可以被设计成为激光笔。下面说明通过控制装置对显示装置进行控制的示例。

首先可以通过第一开关621打开第一子光源611来发出可见光光束。此时，可见光光束不能通过显示装置的光子晶体层，其照射在显示装置(例如，屏幕)上呈现为光点，因此可被用户观察到，从而用于控制定位。在用于用户通过可见光光束在显示装置上找到想要控制的内容后，用户可以通过第二开关622打开第二子光源来发出例如紫外光或红外光的控制光。控制光照射在显示装置上并经由光子晶体层照射到相应的感光单元，从而如上所述地产生控制信号，实现对显示装置的控制。

已经针对附图给出了对本公开的特定示例性实施例的前面的描述。这些示例性实施例并不意图是穷举性的或者将本公开局限于所公开的精确形式，并且明显的是，在以上教导的启示下，本领域普通技术人员能够做出许多修改和变化。因此，本公开的范围并不意图局限于前述的实施例，而是意图由权利要求和它们的等同物所限定。