反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法技术

技术编号:15545419 阅读:368 留言:0更新日期:2017-06-05 17:22
本公开提供一种反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法。反射式光子晶体彩膜包括:基底;形成在基底上且在基底表面上周期性分布的二维光子晶体结构,其中所述二维光子晶体结构由包含硅的材料构成。通过设计调整二维光子晶体结构的几何参数和薄膜厚度,实现仅红、绿、蓝、青、黄五色被反射。本公开的光子晶体彩膜将不仅能替代传统彩膜基底,而且能拓宽色域,实现传统彩膜难以实现的青色和黄色补色出光,结合RGB三基色彩膜,实现RGBCY五色,还原自然颜色,从而实现更加逼真的显示画面。同时通过优化二维光子晶体结构的各个几何参数,使RGB对应的频谱宽度较传统彩膜窄,实现相对较高的色饱和度,从而实现显示的画面更加鲜艳。

Reflection type photon crystal color film, display device using the same and manufacturing method thereof

The present disclosure provides a reflective type photonic crystal color film, a display device using the same, and a method of manufacturing the same. The reflective photonic crystal color film includes a substrate, a two-dimensional photonic crystal structure formed on the substrate and periodically distributed on the substrate surface, wherein the two-dimensional photonic crystal structure is composed of material containing silicon. By designing and adjusting the geometrical parameters and thickness of the two-dimensional photonic crystal structure, only red, green, blue, green and yellow colors are reflected. The disclosed photonic crystal color film will not only be able to replace the traditional color film substrate, but also can broaden the gamut of traditional color film to achieve the cyan and yellow color light, with the RGB three color color film, RGBCY color, natural color reduction, so as to achieve a more realistic display. At the same time, by optimizing the geometric parameters of two-dimensional photonic crystal structure, the spectral width of RGB is narrower than that of traditional color film, and relatively high color saturation is realized, so that the display screen is more vivid.

【技术实现步骤摘要】
反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法
本公开涉及显示
,具体而言,涉及一种反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法。
技术介绍
目前国际上主流的三基色的色域指标已经不能满足一些高端显示领域的色彩饱和度的要求,比如某些专业广告,高清屏幕等。因此,寻找新的方法来提高屏幕显色的真实性是显示领域最为迫切需要解决的问题之一。虽然基于三基色LED显示设备的色域再现能力已经达到NTSC标准色域的120%,但是,在CIE标准色域图中,还有接近40%的面积在三基色LED显示区域之外。怎样进一步扩大显示色域的范围是我们满足高端需求的重要探索方向。通过对各种扩展色域方案的对比的五基色(RGBCY)显示采用增加黄色(Yellow)、青色(Cyan)的方法将颜色由RGB构成的三角形扩展为五边形,能有效扩大系统所能再现的色域,理想RGBCY可以实现完全覆盖PointerGamut。RGBCY显示颜色更加鲜艳逼真,色彩过渡更加自然,具有更好的视觉效果,可以实现对高色域和饱和度照片的真实再现。实现RGBCY五基色LED理论分析没有问题,实际工业化也有很多难题需要攻克,其中青色和黄色如何实现是目前研究的重点。此外,在彩色显示领域,包括传统的液晶显示(LCD)、有机发光二极管(OLED)等显示技术都使用传统的彩膜基底来实现RGB彩色显示。但是传统彩膜基底是通过对白色入射光的各基色进行过滤来实现RGB,因此大约有2/3的入射光会被彩膜基底吸收而损失,导致透过率低,且传统RGB彩色显示拓宽至RGBCY五色时,其各色光谱的半峰宽较宽,导致色饱和度不高等。光子晶体(PhotonicCrystal)是指不同折射率的介质周期性排列的人工微结构,也称为具有光子带隙(PhotonicBand-Gap,简称为PBG)特性的人造周期性电介质结构。光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波,使能量处在光子带隙内的光子不能进入光子晶体。光子晶体虽然是个新名词,但自然界中早已存在拥有这种性质的物质,比如蛋白石,蝴蝶翅膀,昆虫眼睛等(如图1),即特定频率范围内的光被禁止在光子晶体中传播,被反射到人的眼睛里,所以人眼能感知到这这些频率的光,即就是蛋白石、孔雀翎、蝴蝶翅膀能显示出的颜色。在光子晶体彩膜的研究方面,国内外根据实际应用也做了一些理论方面和实际应用方面的研究,如国内一些研究单位利用一维金属光栅和多层分散微球结构,分别实现色彩分离。但是,众所周知,由于一维结构的对自然光的偏振特性,一维光栅结构会损失至少50%的入射光能量,且对入射光的角度要求比较严格,而多层分散微球在实际制备和应用中仍存在诸多问题和挑战。因此,设计一种新的彩膜,特别是新的能实现五基色显示的光子晶体彩膜微结构是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种反射式光子晶体彩膜及使用其的显示器件,进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰,或者部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的第一方面,提供一种反射式光子晶体彩膜,包括;基底;形成在基底上且在基底表面上周期性分布的二维光子晶体结构,其中所述二维光子晶体结构由包含硅的材料构成。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为柱状或孔状结构。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆柱或方块结构。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆孔或方孔结构。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆柱结构,所述二维光子晶体结构的周期为330-450nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆柱的高度为110-130nm,圆柱的直径为190-210nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆孔结构,所述二维光子晶体结构的周期为240-280nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆孔的深度为110-130nm,圆孔的直径为125-145nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆孔结构,所述二维光子晶体结构的周期为120-200nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆孔的深度为90-110nm,圆孔的直径为90-110nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆柱结构,所述二维光子晶体结构的周期为210-230nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆柱的高度为90-110nm,圆柱的直径为110-130nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构的周期为220nm,所述圆柱的高度为100nm,所述圆柱的直径为124nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为圆柱结构,所述二维光子晶体结构的周期为290-320nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆柱的高度为110-130nm,圆柱的直径为160-180nm。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构的周期为300nm,所述圆柱的高度为120nm,所述圆柱的直径为170nm。根据本公开的第二方面,提供一种反射式光子晶体彩膜的制造方法,包括:形成基底;在基底上形成由包含硅的材料构成的薄膜;以及通过对所述薄膜进行曝光蚀刻得到在基底表面上周期性分布的二维光子晶体结构。在本公开的一种示例性实施例中,所述二维光子晶体结构为柱状或孔状结构。根据本公开的第三方面,提供一种显示器件,包括:根据本公开的第一方面所述的反射式光子晶体彩膜;形成在所述反射式光子晶体彩膜上的液晶;形成在所述液晶上的前置光源。根据本公开的第四方面,提供一种显示器件的制造方法,包括:形成根据本公开的第一方面所述的反射式光子晶体彩膜;在所述反射式光子晶体彩膜上形成液晶;以及在所述液晶上形成前置光源。根据本公开的一些实施方式,通过设计调整由包含硅的材料构成的二维光子晶体结构的几何参数和薄膜厚度,实现仅红、绿、蓝、青、黄五色被反射。本公开的光子晶体彩膜将不仅能替代传统彩膜基底,而且能拓宽色域,实现传统彩膜难以实现的青色和黄色补色出光,结合RGB三基色彩膜,实现RGBCY五色,还原自然颜色,从而实现更加逼真的显示画面。根据本公开的一些实施方式,通过优化由包含硅的材料构成的二维光子晶体结构的各个几何参数,使RGB对应的频谱宽度较传统彩膜窄,实现相对较高的色饱和度,从而实现显示的画面更加鲜艳。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例,本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出自然界中存在的光子晶体示例图。图2示出根据本公开示例实施方式的一反射式光子晶体彩膜的侧视图。图3示出根据本公开示例实施方式的一反射式光子晶体彩膜的俯视图。图4示出根据本公开示例实施方式的一反射式光子晶体彩膜使用的硅基材料的折射系数和消光系数图。图5示出根据本公开示例实施方式的一反射式光子晶体彩膜实现本文档来自技高网
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反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法

【技术保护点】
一种反射式光子晶体彩膜,包括;基底;形成在基底上且在基底表面上周期性分布的二维光子晶体结构,其中所述二维光子晶体结构由包含硅的材料构成。

【技术特征摘要】
1.一种反射式光子晶体彩膜,包括;基底;形成在基底上且在基底表面上周期性分布的二维光子晶体结构,其中所述二维光子晶体结构由包含硅的材料构成。2.根据权利要求1所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为柱状或孔状结构。3.根据权利要求2所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆柱或方块结构。4.根据权利要求2所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆孔或方孔结构。5.根据权利要求3所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆柱结构,所述二维光子晶体结构的周期为330-450nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆柱的高度为110-130nm,圆柱的直径为190-210nm。6.根据权利要求4所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆孔结构,所述二维光子晶体结构的周期为240-280nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆孔的深度为110-130nm,圆孔的直径为125-145nm。7.根据权利要求4所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆孔结构,所述二维光子晶体结构的周期为120-200nm,所述二维光子晶体结构的占空比为20-30%,其中圆孔的深度为90-110nm,圆孔的直径为90-110nm。8.根据权利要求3所述的反射式光子晶体彩膜,其特征在于,所述二维光子晶体结构为圆柱结构,所述二维光子晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟宪芹杨亚锋吕敬陈小川王维谭纪风孟宪东田允允高健
申请(专利权)人:京东方科技集团股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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