一种彩膜基板及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种彩膜基板及其制作方法，该彩膜基板包括：位于衬底基板上各像素区域内且不完全覆盖像素区域的光学膜层，包围各像素区域的黑矩阵，以及覆盖黑矩阵和各像素区域的保护层；其中，光学膜层与保护层用于改变光的相位。这样在像素区域覆盖但不完全覆盖一层光学薄膜层，使得从像素区域出射的光线具有不同的光程，当某些波长的光通过该彩膜基板后，通过光学膜层的部分与不通过光学膜层的部分存在相位差，即通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消，从而使得某些波长的光无法透过彩膜基板。通过调节光学膜层的厚度，可以分别实现透过红光、绿光和蓝光。
【专利说明】
一种彩膜基板及其制作方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的发展，提高显示设备色域成为显示技术发展的一个趋势。传统彩膜基板的制备工艺非常复杂，成本过高。图1为现有技术中彩膜基板的结构示意图，由于彩膜基板上树脂层(包括R、G、B三种颜色的树脂材料)本身的局限性，光透过彩膜树脂层后的波峰宽度较宽，如图2所示，透过彩膜上的树脂层后红光R的波峰宽度高达200nm，波峰宽度较宽，因此很大程度上限制了显示设备的色域范围，使得显示设备色域提升遇到瓶颈。
[0003]因此，如何降低彩膜基板的制作工艺难度及制作成本，提高显示设备的色域，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种彩膜基板及其制作方法，用以解决现有技术中存在的彩膜基板制作工艺复杂成本高，且显示设备的色域的提高受限于彩膜基板上的彩膜树脂层材料的问题。
[0005]本发明实施例提供了一种彩膜基板，包括:位于衬底基板上各像素区域内且不完全覆盖所述像素区域的光学膜层，包围各所述像素区域的黑矩阵，以及覆盖所述黑矩阵和各所述像素区域的保护层;其中，
[0006]所述光学膜层与所述保护层用于改变光的相位。
[0007]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，各所述像素区域内的所述光学膜层覆盖区域与未覆盖区域的面积相等。
[0008]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，所述彩膜基板包括红色、绿色、蓝色三种颜色的像素区域;其中，
[0009]红色像素区域的所述光学膜层的厚度7微米；
[0010]绿色像素区域的所述光学膜层的厚度为5.5微米；
[0011]蓝色像素区域的所述光学膜层的厚度为4.3微米。
[0012]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，各所述像素区域内的所述光学膜层包括多个厚度不同的子膜层，相邻两个所述子膜层的厚度差相同。
[0013]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，各所述子膜层在所述衬底基板上投影的面积相等。
[0014]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，所述子膜层的形状为条状。
[0015]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，所述光学膜层与所述保护层的折射率的差值范围为0.1?0.2。
[0016]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，所述光学膜层为具有各向异性的高分子聚合物。
[0017]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，还包括:位于出光侧的偏光片；
[0018]所述偏光片为宽视角偏光片。
[0019]本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述彩膜基板的制作方法，包括:
[0020]在衬底基板上形成包括黑矩阵和位于各像素区域内的光学膜层的图形；
[0021]在形成有所述黑矩阵和所述光学膜层的图形的衬底基板上形成保护层的图形；
[0022]其中，各所述像素区域内的所述光学膜层不完全覆盖像素区域;所述光学膜层与所述保护层用于改变光的相位。
[0023]在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述制作方法中，还包括:
[0024]通过恒定电场对形成的所述光学膜层进行取向，使所述光学膜层具有各向异性；
[0025]对具有各向异性的所述光学膜层进行紫外光固化。
[0026]本发明实施例的有益效果包括:
[0027]本发明实施例提供了一种彩膜基板及其制作方法，该彩膜基板包括:位于衬底基板上各像素区域内且不完全覆盖像素区域的光学膜层，包围各像素区域的黑矩阵，以及覆盖黑矩阵和各像素区域的保护层;其中，光学膜层与保护层用于改变光的相位。这样在像素区域覆盖但不完全覆盖一层光学薄膜层，使得从像素区域出射的光线具有不同的光程，当某些波长的光通过该彩膜基板后，通过光学膜层的部分与不通过光学膜层的部分(即像素区域内保护层的部分)存在相位差，即通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消，从而使得某些波长的的光无法透过彩膜基板。通过调节光学膜层的厚度，可以分别实现透过红光、绿光和蓝光。另外，该彩膜基板无需使用R、G、B三种颜色的树脂染料，所使用的光学膜层的材料只对透过率和折射率有要求，可以降低制造工艺和成本;且通过控制光学膜层的厚度，可以大大降低不同波长的光透过R、G、B像素区域后的波形的宽度，提高显示色域。
【附图说明】
[0028]图1为现有技术中彩膜基板的结构示意图；
[0029]图2为光透过现有技术中彩膜基板的透过率曲线波形示意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的彩膜基板的结构示意图之一；
[0031]图4为本发明实施例提供的光透过光学膜层覆盖区域与未覆盖区域发生相位改变的不意图；
[0032]图5为光透过本发明实施例提供的彩膜基板的透过率曲线波形示意图之一；
[0033]图6a为本发明实施例提供的彩膜基板的结构示意图之二；
[0034]图6b为光透过本发明实施例提供的彩膜基板的透过率曲线波形示意图之二；
[0035]图7a为本发明实施例提供的彩膜基板的结构示意图之三；
[0036]图7b为光透过本发明实施例提供的彩膜基板的透过率曲线波形示意图之三；
[0037]图8a为本发明实施例提供的彩膜基板的结构示意图之四；
[0038]图Sb-图Sd分别为本发明实施例提供的光透过彩膜基板后视角与波长偏移量关系曲线不意图；
[0039]图9为本发明实施例提供的彩膜基板的制作方法流程图；
[0040]图1Oa-图1Oe分别为本发明实施例提供的彩膜基板的制作过程示意图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图，对本发明实施例提供的彩膜基板及其制作方法的【具体实施方式】进行详细的说明。
[0042]本发明实施例提供了一种彩膜基板，如图3所示，可以包括:位于衬底基板01上各像素区域内且不完全覆盖像素区域的光学膜层02，包围各像素区域的黑矩阵04，以及覆盖黑矩阵04和各像素区域的保护层03;其中，光学膜层02与保护层03用于改变光的相位。
[0043]本发明实施例提供的上述彩膜基板，在像素区域覆盖但不完全覆盖一层光学薄膜层，使得从像素区域出射的光线具有不同的光程，当某些波长的光通过该彩膜基板后，通过光学膜层的部分与不通过光学膜层的部分(即像素区域内保护层的部分)存在相位差，即通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消，从而使得某些波长的的光无法透过彩膜基板。通过调节光学膜层的厚度，可以分别实现透过红光、绿光和蓝光。另外，该彩膜基板无需使用R、G、B三种颜色的树脂染料，所使用的光学膜层的材料只对透过率和折射率有要求，可以降低制造工艺和成本;且通过控制光学膜层的厚度，可以大大降低不同波长的光透过R、G、B像素区域后的波形的宽度，提高显示色域。
[0044]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，各像素区域内的光学膜层覆盖区域与未覆盖区域的面积相等。具体地，各像素区域内覆盖与未覆盖光学膜层的区域各占50%，这样制作工艺比较简单，且采用光学薄膜代替R、G、B树脂染料实现彩膜基板的滤光功能，可以简化制作工艺，降低生产成本。且覆盖的光学膜层的形状可以为条形、圆形、棋盘格形或其他可以制作的形状，其中条形更易于制作。
[0045]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，彩膜基板可以包括红色、绿色、蓝色三种颜色的像素区域;其中，红色像素区域的光学膜层的厚度7微米;绿色像素区域的光学膜层的厚度为5.5微米;蓝色像素区域的光学膜层的厚度为4.3微米。具体地，可以将各像素区域划分为两部分，一部分覆盖光学膜层，另一部分不覆盖光学膜层但覆盖保护层，如图4所示，通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消。其中，选用的光学膜层的材料得折射率为1.3，保护层的折射率为1.2时，红色像素区域光学膜层的厚度为7μπι，该像素区域光透过的波峰700nm;绿色像素区域光学膜层的厚度为5.5μm，该像素区域光透过的波峰550nm;蓝色像素区域光学膜层的厚度为4.3μπι，该像素区域光透过的波峰430nm。图5为模拟的光透过不完全覆盖光学膜层的像素区域的透过曲线示意图，各颜色的像素区域分别设置不同厚度的光学膜层，可以实现透过不同波长的光，进而实现彩色显示。
[0046]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，如图6a所示，各像素区域内的光学膜层包括多个厚度不同的子膜层021，相邻两个子膜层021的厚度差相同。具体地，为了提高显示产品的色域，需要使光透过彩膜基板后的光透过率曲线的波形更窄，因此可以将彩膜基板上的各像素区域进行等分，如图6a所示，可以将各像素区域等分为五个子区域，第一子区域不覆盖光学膜层，即第一子区域的光学膜层的厚度为O;将第二子区域到第五子区域覆盖厚度差相等的光学膜层，例如光学膜层的折射率为nl，保护层的折射率为n0，以绿色像素区域为例，第一子区域到第五子区域覆盖的光学膜层的厚度(单位为微米)分别为:
0、1100/|nl-n0|、2200/|nl-n0|、3300/|nl-n0|、4400/|nl-n0|，图6b为光透过彩膜基板后的透过率曲线示意图，其中将绿色像素区域的光学膜层设置为阶梯结构，透过的绿光的透过率曲线的波形的波宽缩小至lOOnm。因此将覆盖在像素区域的光学薄膜设计为阶梯结构，可以使得透过的光的波形宽度更窄，从而可以提高色域。
[0047]在具体实施时，还可以将各像素区域进行十等分，同样每一个子区域设置不同厚度得光学膜层，第一个子区域的光学膜层为0，具体地，例如光学膜层的折射率为nl，保护层的折射率为n0，以绿色像素区域为例，如图7a所示，第一子区域到第五子区域覆盖的光学膜层的厚度(单位为微米)分别为:0、1100/|nl-n0|、2200/|nl-n0|、3300/|nl-n0|、4400/|nl-n0|、5500/|nl-n0|、6600/1 nl_n0 1、7700/I nl_n0 1、8800/1 nl_n0 1、9900/1 nl_n0 I，图7b为光透过彩膜基板后的透过率曲线示意图，其中将绿色像素区域的光学膜层设置为阶梯结构，透过的绿光的透过率曲线的波形的波宽缩小至50nm。因此将覆盖在像素区域的光学薄膜设计为阶梯结构，可以使得透过的光的波形宽度更窄，从而可以提高色域。
[0048]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，各子膜层所占区域的面积相等。具体地，为了提高色域可以将各像素区域等分为多个子区域，不同区域设置厚度不同的光学膜层，从而减小光透过曲线的波形宽度，同时各子区域面积相等便于设计及制作。另外各子区域的子膜层的形状可以设计为条状、圆形、棋盘格形或其他可以制作的形状，其中条形设计更易于制作。
[0049]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，保护层和光学膜层的折射率与玻璃基板折射率相近，且光学膜层与保护层的折射率的差值范围可以为0.1?0.2。这样可以避免折射角度影响光程，通过光学膜层的部分与不通过光学膜层的部分(通过保护层的部分)存在相位差，即通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消，从而使得某些波长的的光无法透过彩膜基板。
[0050]在具体实施时，本发明实施例提供的上述彩膜基板中，光学膜层可以为具有各向异性的高分子聚合物，且如图3所示，还可以包括:位于出光侧的偏光片(图3未示出)；其中，偏光片为宽视角偏光片。具体地，当光线以一定角度(θ#90°)通过彩膜时，光程差会发生改变，导致显示设备产生色偏，可视角度过小，因此可以采用各个方向上有不同的介电常数的各向异性的高分子聚合物材料制作光学膜层，这样可以有效改善色偏。且彩膜基板出光侧采用宽视角偏光片，可以改善视角过小的问题。其中偏光片使得出射光线为线偏振光，另外选用与玻璃基板折射率相近的保护层材料和光学薄膜材料，可以不考虑折射角度对光程的影响，如图8&所示，选用光学薄膜材料的折射率为111\=1.27，11。=1.2，保护层材料的折射率为η0 = 1.3时，如图8b所示，光透过率曲线的波峰的偏移量在25°视角范围内最大偏移量为30nm，在人眼视觉可接受的范围内，因此可以观赏到正常的显示画面。
[0051]在具体实施时，可以进一步调整光学膜层的折射率，从而减小色偏，确保高色域实现高精度的色彩显示。具体地，选用光学薄膜材料的折射率为11^=1.26，1117 = 1.2，保护层材料的折射率为n0 = 1.3时，如图8c所示，光透过率曲线的波峰的偏移量在45°视角范围内最大偏移量为6nm;选用光学薄膜材料的折射率为nlx=l.22，nly = l.1，保护层材料的折射率为n0 = 1.3时，如图8d所示，光透过率曲线的波峰的偏移量在55°视角范围内最大偏移量为Inm;通过上述模拟曲线的对比，说明可以通过调整光学膜层的折射率，实现减小色偏确保高色域。另外还可以在显示产品的背光模组中，使用棱镜片聚集光束，配合彩膜基板出光侧的宽视角偏光片，实现在确保高色域的基础上增大视角。
[0052]基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述彩膜基板的制作方法，如图9所示，可以包括:
[0053]S101、在衬底基板上形成包括黑矩阵和位于各像素区域内的光学膜层的图形；
[0054]S102、在形成有黑矩阵和光学膜层的图形的衬底基板上形成保护层的图形；
[0055]其中，各像素区域内的光学膜层不完全覆盖像素区域;光学膜层与保护层用于改变光的相位。
[0056]本发明实施例提供的上述彩膜基板的制作方法中，可以在衬底基板上形成包括黑矩阵、位于各像素区域内的光学膜层，以及保护层的图形。具体地，以下重点介绍形成光学膜层的过程:如图1Oa所示，可以在玻璃基板即衬底基板01上形成一层光学薄膜a;如图1Ob所示，将模版与形成有光学薄膜a的衬底基板01进行对盒;如图1Oc所示，进而再通过恒定电场对形成的光学膜层内薄膜大分子材料进行规则取向，形成各向异性结构，使光学膜层02具有各向异性;如图1Od所示，再对具有各向异性结构的光学膜层02进行紫外光固化，形成与模版对应的光学膜层02;如图1Oe所示，在形成的光学膜层之上在形成保护层03。
[0057]本发明实施例提供了一种彩膜基板及其制作方法，该彩膜基板包括:位于衬底基板上各像素区域内且不完全覆盖像素区域的光学膜层，包围各像素区域的黑矩阵，以及覆盖黑矩阵和各像素区域的保护层;其中，光学膜层与保护层用于改变光的相位。这样在像素区域覆盖但不完全覆盖一层光学薄膜层，使得从像素区域出射的光线具有不同的光程，当某些波长的光通过该彩膜基板后，通过光学膜层的部分与不通过光学膜层的部分(即像素区域内保护层的部分)存在相位差，即通过这两部分区域的光会产生不同的相位变化，并因此叠加增强或叠加相消，从而使得某些波长的的光无法透过彩膜基板。通过调节光学膜层的厚度，可以分别实现透过红光、绿光和蓝光。另外，该彩膜基板无需使用R、G、B三种颜色的树脂染料，所使用的光学膜层的材料只对透过率和折射率有要求，可以降低制造工艺和成本;且通过控制光学膜层的厚度，可以大大降低不同波长的光透过R、G、B像素区域后的波形的宽度，提高显示色域。
[0058]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种彩膜基板，其特征在于，包括:位于衬底基板上各像素区域内且不完全覆盖所述像素区域的光学膜层，包围各所述像素区域的黑矩阵，以及覆盖所述黑矩阵和各所述像素区域的保护层;其中， 所述光学膜层与所述保护层用于改变光的相位。2.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，各所述像素区域内的所述光学膜层覆盖区域与未覆盖区域的面积相等。3.如权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板包括红色、绿色、蓝色三种颜色的像素区域;其中， 红色像素区域的所述光学膜层的厚度7微米； 绿色像素区域的所述光学膜层的厚度为5.5微米； 蓝色像素区域的所述光学膜层的厚度为4.3微米。4.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，各所述像素区域内的所述光学膜层包括多个厚度不同的子膜层，相邻两个所述子膜层的厚度差相同。5.如权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，各所述子膜层在所述衬底基板上投影的面积相等。6.如权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，所述子膜层的形状为条状。7.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述光学膜层与所述保护层的折射率的差值范围为0.1?0.2。8.如权利要求1-7任一项所述的彩膜基板，其特征在于，所述光学膜层为具有各向异性的高分子聚合物。9.如权利要求8所述的彩膜基板，其特征在于，还包括:位于出光侧的偏光片； 所述偏光片为宽视角偏光片。10.—种如权利要求1-9任一项所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，包括: 在衬底基板上形成包括黑矩阵和位于各像素区域内的光学膜层的图形； 在形成有所述黑矩阵和所述光学膜层的图形的衬底基板上形成保护层的图形； 其中，各所述像素区域内的所述光学膜层不完全覆盖像素区域;所述光学膜层与所述保护层用于改变光的相位。11.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，还包括: 通过恒定电场对形成的所述光学膜层进行取向，使所述光学膜层具有各向异性； 对具有各向异性的所述光学膜层进行紫外光固化。
【文档编号】G02F1/1335GK106094322SQ201610675915
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月16日 公开号201610675915.1, CN 106094322 A, CN 106094322A, CN 201610675915, CN-A-106094322, CN106094322 A, CN106094322A, CN201610675915, CN201610675915.1
【发明人】李小龙, 王宇鹏, 田超, 张洪术, 贺宏
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司