[发明专利]反射式光子晶体彩膜、使用其的显示器件及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及显示技术领域，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。

背景技术

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Pointer Gamut。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(Photonic Crystal)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(Photonic Band-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。

发明内容

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。