彩色滤光膜及包括该彩色滤光膜的彩色显示器

技术领域

本发明涉及显示器制造技术领域，尤其涉及一种彩色滤光膜及包括该彩 色滤光膜的彩色显示器。

背景技术

如图1所示，彩色显示器一般包括：相对设置的阵列基板101和彩膜基 板102，所述彩膜基板102包括上基板以及形成于所述上基板朝向阵列基板 101一侧的彩色滤光膜（简称彩膜）；分别设置在所述彩膜基板102上表面和 阵列基板101下表面的偏光片103和104；设置在所述阵列基板101远离所述 彩膜基板102一侧的背光模组；其中，所述背光模组包括：设置在所述阵列 基板101远离所述彩膜基板102一侧的导光板105；环设在所述导光板105四 周和下表面的挡光板106；设置在所述挡光板106与所述导光板105、所述阵 列基板101构成的空间内的光源107。

所述彩色显示器工作时，所述光源107发出的光线依次经由导光板105、 偏光片104、阵列基板101，到达彩膜基板102，然后经由彩膜基板102中的 彩色滤光膜时，选择性的透过某一波长或某一段波长的光，从而形成彩色的 显示画面。

但是，现有技术中彩色滤光膜的光透光率较低，从而导致彩色显示器的 光利用率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种彩色滤光膜及包括该彩 色滤光膜的彩色显示器，以提高所述彩色滤光膜的透光率，提高所述彩色显 示器的光利用率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种彩色滤光膜，包括：第一色区、第二色区和第三色区，其中，所述 第一色区、第二色区和第三色区三个色区中至少一个色区的表面包括第一表 面和第二表面，所述第一表面高于第二表面，且所述第一表面和第二表面的 高度差为其所在色区可透过波长范围内任一波长的整数倍。

优选的，所述第一色区的表面包括第一表面和第二表面，或所述第二色 区的表面包括第一表面和第二表面，或第三色区的表面包括第一表面和第二 表面。

优选的，所述第一色区、第二色区和第三色区三个色区内任意两个色区 的表面包括第一表面和第二表面。

优选的，所述第一色区、第二色区和第三色区三个色区的表面均包括第 一表面和第二表面。

优选的，所述第一色区为红色区域，第二色区为绿色区域，第三色区为 蓝色区域。

优选的，所述第一色区内第一表面和第二表面的高度差为红光波长范围 内任一波长的整数倍。

优选的，所述第一色区内第一表面和第二表面的高度差为红光中心波长 的整数倍。

优选的，所述第二色区内第一表面和第二表面的高度差为绿光波长范围 内任一波长的整数倍。

优选的，所述第二色区内第一表面和第二表面的高度差为绿光中心波长 的整数倍。

优选的，所述第三色区内第一表面和第二表面的高度差为蓝光波长范围 内任一波长的整数倍。

优选的，所述第三色区内第一表面和第二表面的高度差为蓝光中心波长 的整数倍。

一种彩色显示器，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

设置于所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

设置于所述第一基板朝向所述液晶层一侧的第一偏光片；

设置于所述第一偏光片朝向所述液晶层一侧的液晶驱动层；

设置于所述第二基板朝向所述液晶层一侧的第二偏光片；

设置于所述第二偏光片朝向所述液晶层一侧的彩色滤光膜，所述彩色滤 光膜为上述任一项所述的彩色滤光膜。

优选的，所述彩色显示器还包括：设置于所述彩色滤光膜朝向所述液晶 层一侧的散射片。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的彩色滤光膜及包括该彩色滤光膜的液晶显示器 中，所述第一色区、第二色区和第三色区三个色区中至少一个色区的表面包 括第一表面和第二表面，所述第一表面高于第二表面，且所述第一表面和第 二表面的高度差为其所在色区可透过波长范围内任一波长的整数倍，从而使 得在利用所述彩色滤光膜进行滤光时，所述第一色区、第二色区和第三色区 至少一个色区内透射的光，可以在观察点干涉加强，提高观察点处光线的亮 度，进而提高所述彩色滤光膜的透过率，最终提高所述彩色显示器的光利用 率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图是本发明的一些实施例，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为现有技术中彩色显示器的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的彩色滤光膜的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的彩色显示器的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中彩色滤光膜的光透光率较低，从而 导致彩色显示器的光利用率较低。

发明人研究发现，这是因为彩色显示器里面，设置有一层彩膜来产生RGB 颜色。而一般彩膜的主要原理类似于滤波器，即通过选择性透过某一波长或 某一段波长的光，吸收其他波长成分的光，来产生RGB颜色，从而导致彩色 显示器的光利用率较低。尤其是对于大色域的彩色显示器，其彩膜对光的吸 收非常厉害，导致所述大色域彩色显示器的功率损耗非常大。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种彩色滤光膜，包括：第一色区、第 二色区和第三色区，其中，所述第一色区、第二色区和第三色区三个色区中 至少一个色区的表面包括第一表面和第二表面，所述第一表面高于第二表面， 且所述第一表面和第二表面的高度差为其所在色区可透过波长范围内任一波 长的整数倍。

相应的，本发明实施例还提供了一种彩色显示器，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

设置于所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

设置于所述第一基板朝向所述液晶层一侧的第一偏光片；

设置于所述第一偏光片朝向所述液晶层一侧的液晶驱动层；

设置于所述第二基板朝向所述液晶层一侧的第二偏光片；

设置于所述第二偏光片朝向所述液晶层一侧的彩色滤光膜，所述彩色滤 光膜为上述彩色滤光膜。

本发明实施例所提供的技术方案中，所述第一色区、第二色区和第三色 区三个色区中至少一个色区的表面包括第一表面和第二表面，所述第一表面 高于第二表面，且所述第一表面和第二表面的高度差为其所在色区可透过波 长范围内任一波长的整数倍，从而使得在利用所述彩色绿光膜进行滤光时， 所述第一色区、第二色区和第三色区至少一个色区内透射的光，可以在观察 点干涉加强，提高观察点处光线的亮度，进而提高所述彩色滤光膜的透过率， 最终提高所述彩色显示器的光线利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够 以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本 发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如图2所示，本发明实施例提供了一种彩色滤光膜，包括：第一色区、 第二色区和第三色区，其中，所述第一色区、第二色区和第三色区三个色区 中至少一个色区的表面包括第一表面和第二表面，所述第一表面高于第二表 面，且所述第一表面和第二表面的高度差为其所在色区可透过波长范围内任 一波长的整数倍。

如图2所示，在该实施例中，设经过所述第一表面的透射光，到达观察 点处的光强为I1；经过所述第二表面的透射光，到达观察点出点处的光强为 I2；经过所述第一表面的透射光，与经过所述第二表面的透射光在观察点处的 光程差为δ，则观察点处的光强为：

由于透过所述第一表面的光与透光第二表面的光为同一光源的出射光， 其光强可均设为I0，则：

$I=I1+I2+2\sqrt{I1*I2}\cos \delta =2I0+2I0\cos \delta =2I0(1+\cos \delta )=4I0{\cos }^2\frac{\delta }{2}.$

而第一表面距离观察点的距离为r1，第二表面距离观察点的距离为r2， 则光程差：$\delta =n*(r1-r2)=\frac{2\pi (r1-r2)}{\lambda }$

所以，观察点处的光强$I=4I0{\cos }^2\frac{2\pi (r1-r2)}{2\lambda }=4I0{\cos }^2\frac{\pi (r1-r2)}{\lambda }.$

若想观察点处的光强I最大，即I=4I0，则需满足即 即r1-r2=kλ。其中，k为整数，λ为第一表面和第二表面可 透过光线的波长。

设第一表面距离所述彩色滤光膜底面的距离为d1；所述第二表面距离所 述彩色滤光膜底面的距离为d2；第一表面与第二表面的高度差d=d1-d2；观察 点处距离所述彩色滤光膜的距离为D，第二表面的中心距离彩色滤光膜中心 的距离为x，所述第一表面的中心距第二表面的中心的距离为p，则：

$\left(\begin{array}{c}r1-r2=\sqrt{D^2+{(x+p)}^2}-\sqrt{{(D+d)}^2+x^2}=\frac{D^2+{(x+p)}^2-{(D+d)}^2-x^2}{\sqrt{D^2+{(x+p)}^2}+\sqrt{{(D+d)}^2+x^2}}\\ =\frac{p^2+2\mathrm{px}-2\mathrm{Dd}-d^2}{\sqrt{D^2+{(x+p)}^2}+\sqrt{{(D+d)}^2+x^2}}\end{array}\right)$

由于对于同一彩色滤光膜和同一观察点而言，D、p和x均为定值，因此， 可以通过调整第一表面与第二表面的高度差d的数值，满足r1-r2=kλ，从而 使得经过第一表面的光线和经过第二表面的光线在观察点处干涉加强，提高 观察点处光线的亮度，提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

又由于$r1-r2=\frac{\frac{p^2}{D}+\frac{2\mathrm{px}}{D}-2d-\frac{d^2}{D}}{\frac{\sqrt{D^2+{(x+p)}^2}+\sqrt{{(D+d)}^2+x^2}}{D}}=\frac{\frac{p^2}{D}+\frac{2\mathrm{px}}{D}-2d-\frac{d^2}{D}}{\sqrt{1+{\left(\frac{x+p}{D}\right)}^2}+\sqrt{{(1+\frac{d}{D})}^2+\frac{x^2}{D^2}}}$

而D的数值远远大于x、p和d的数值，则r1-r2≈-d，即在调整所述第一 表面与第二表面的高度差时，只需满足d1-d2=-d=kλ，即可使得经过第一表 面的光线和经过第二表面的光线在观察点处干涉加强，提高观察点处光线的 亮度，提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

在本发明的一个实施例中，所述第一色区的表面包括第一表面和第二表 面，所述第一表面和第二表面的高度差为第一色区可透过波长范围内任一波 长的整数倍，从而提高所述第一色区内可透过光线在观察点处的光强，提高 观察点处第一色区可透过光线的亮度，提高所述第一色区的光线透过率，最 终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

在本发明的另一个实施例中，所述第二色区的表面包括第一表面和第二 表面，所述第一表面和第二表面的高度差为第二色区可透过波长范围内任一 波长的整数倍，从而提高所述第二色区内可透过光线在观察点处的光强，提 高观察点处第二色区可透过光线的亮度，提高所述第二色区的光线透过率， 最终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

在本发明的又一个实施例中，所述第三色区的表面包括第一表面和第二 表面，所述第一表面和第二表面的高度差为第三色区可透过波长范围内任一 波长的整数倍，从而提高所述第三色区内可透过光线在观察点处的光强，提 高观察点处第三色区可透过光线的亮度，提高所述第三色区的光线透过率， 最终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

在本发明的第四实施例中，所述第一色区的表面包括第一表面和第二表 面，第二色区的表面也包括第一表面和第二表面，且所述第一色区内第一表 面和第二表面的高度差为所述第一色区内可透过波长范围内任一波长的整数 倍，所述第二色区内第一表面和第二表面的高度差为第二色区内可透过波长 范围内任一波长的整数倍，从而同时提高所述第一色区内可透过光线在观察 点处的光强和第二色区内可透过光线在观察点出点的光强，提高观察点处第 一色区可透过光线的亮度和第二色区可透过光线的亮度，同时提高所述第一 色区和第二色区的光线利用率，进一步提高所述彩色滤光膜的光线利用率。

在本发明的第五实施例中，所述第一色区的表面包括第一表面和第二表 面，第三色区的表面也包括第一表面和第二表面，且所述第一色区内第一表 面和第二表面的高度差为所述第一色区内可透过波长范围内任一波长的整数 倍，所述第三色区内第一表面和第二表面的高度差为第三色区内可透过波长 范围内任一波长的整数倍，从而同时提高所述第一色区内可透过光线在观察 点处的光强和第三色区内可透过光线在观察点出点的光强，提高观察点处第 一色区可透过光线的亮度和第三色区可透过光线的亮度，同时提高所述第一 色区和第三色区的光线利用率，进一步提高所述彩色滤光膜的光线利用率。

在本发明的第六实施例中，所述第二色区的表面包括第一表面和第二表 面，第三色区的表面也包括第一表面和第二表面，且所述第二色区内第一表 面和第二表面的高度差为所述第二色区内可透过波长范围内任一波长的整数 倍，所述第三色区内第一表面和第二表面的高度差为第三色区内可透过波长 范围内任一波长的整数倍，从而同时提高所述第二色区内可透过光线在观察 点处的光强和第三色区内可透过光线在观察点出点的光强，提高观察点处第 二色区可透过光线的亮度和第三色区可透过光线的亮度，同时提高所述第二 色区和第三色区的光线利用率，进一步提高所述彩色滤光膜的光线利用率。

在本发明的第七实施例中，所述第一色区的表面包括第一表面和第二表 面，所述第二色区的表面包括第一表面和第二表面，第三色区的表面也包括 第一表面和第二表面，且所述第一色区内第一表面和第二表面的高度差为所 述第一色区内可透过波长范围内任一波长的整数倍，所述第二色区内第一表 面和第二表面的高度差为所述第二色区内可透过波长范围内任一波长的整数 倍，所述第三色区内第一表面和第二表面的高度差为第三色区内可透过波长 范围内任一波长的整数倍，从而同时提高所述第一色区内可透过光线在观察 点处的光强，所述第二色区内可透过光线在观察点处的光强和第三色区内可 透过光线在观察点出点的光强，提高观察点处第一色区可透过光线的亮度， 第二色区可透过光线的亮度和第三色区可透过光线的亮度，同时提高所述第 一色区、所述第二色区和第三色区的光线利用率，更进一步提高所述彩色滤 光膜的光线利用率。

优选的，所述第一色区内第一表面与第二表面的高度差为第一色区内可 透过波长范围的中心波长的整数倍，从而最大化的提高所述第一色区内可透 过光线在观察点处的光强，提高观察点处第一色区可透过光线的亮度，提高 所述第一色区的光线透过率，最终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

而且，由于所述第一色区内第一表面与第二表面的高度差为第一色区可 透过波长范围内中心波长的整数倍，从而使得所述第一色区可透过波长范围 内，干涉中心波长的光最强，并且随着波长向两边扩散，光线的强度逐渐衰 减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

优选的，所述第二色区内第一表面与第二表面的高度差为第二色区内可 透过波长范围的中心波长的整数倍，从而最大化的提高所述第二色区内可透 过光线在观察点处的光强，提高观察点处第二色区可透过光线的亮度，提高 所述第二色区的光线透过率，最终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

而且，由于所述第二色区内第一表面与第二表面的高度差为第二色区可 透过波长范围内中心波长的整数倍，从而使得所述第二色区可透过波长范围 内，干涉中心波长的光最强，并且随着波长向两边扩散，光线的强度逐渐衰 减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

优选的，所述第三色区内第一表面与第二表面的高度差为第三色区内可 透过波长范围的中心波长的整数倍，从而最大化的提高所述第三色区内可透 过光线在观察点处的光强，提高观察点处第三色区可透过光线的亮度，提高 所述第三色区的光线透过率，最终提高所述彩色滤光膜的光线透过率。

而且，由于所述第三色区内第一表面与第二表面的高度差为第三色区可 透过波长范围内中心波长的整数倍，从而使得所述第三色区可透过波长范围 内，干涉中心波长的光最强，并且随着波长向两边扩散，光线的强度逐渐衰 减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

综上所述，本发明实施例所提供的彩色滤光膜，利用干涉加强原理，通 过调整所述第一色区、第二色区和第三色区中至少一个色区内，第一表面与 第二表面的高度差为其所在色区可透过波长范围内任一波长的整数倍，提高 所述第一色区、第二色区和第三色区中至少一个色区内可透过光线在观察点 处的干涉加强，从而提高观察点处光线的亮度，提高所述彩色滤光膜的光线 透过率，增大了所述彩色滤光膜的色域。

下面结合一具体实施例对本发明实施例所提供的彩色滤光膜进行说明。 在本实施例中，所述第一色区为红色区域，第二色区为绿色区域，第三色区 为蓝色区域。

在本发明的一个实施例中，所述彩色滤光膜的红色区域包括第一表面和 第二表面，所述第一表面和第二表面的高度差为红光波长范围内任一波长的 整数倍，从而提高红光在观察点处的光强，提高红色区域的光利用率，进而 提高所述彩色滤光膜的红光利用率。

优选的，所述红色区域内第一表面和第二表面的高度差为红光中心波长 的整数倍，以最大化提高红光在观察点处的光强，提高所述彩色滤光膜的红 光透过率。更优选的，在本发明的一个具体实施例中，所述红光区域内第一 表面和第二表面的高度差为700nm的整数倍，但本发明对此并不做限定，视 具体情况而定。

而且，由于所述红色区域内第一表面与第二表面的高度差为红光中心波 长的整数倍，从而使得所述红光范围内干涉中心波长的光最强，并且随着波 长向两边扩散，光线的强度逐渐衰减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

在本发明的另一个实施例中，所述彩色滤光膜的绿色区域包括第一表面 和第二表面，所述第一表面和第二表面的高度差为绿光波长范围内任一波长 的整数倍，从而提高绿光在观察点处的光强，提高绿色区域的光利用率，进 而提高所述彩色滤光膜的绿光利用率。

优选的，所述绿色区域内第一表面和第二表面的高度差为绿光中心波长 的整数倍，以最大化提高绿光在观察点处的光强，提高所述彩色滤光膜的绿 光透过率。更优选的，在本发明的一个具体实施例中，所述绿光区域内第一 表面和第二表面的高度差为546.1nm的整数倍，但本发明对此并不做限定， 视具体情况而定。

而且，由于所述绿色区域内第一表面与第二表面的高度差为绿色中心波 长的整数倍，从而使得所述绿光范围内干涉中心波长的光最强，并且随着波 长向两边扩散，光线的强度逐渐衰减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

在本发明的又一个实施例中，所述彩色滤光膜的蓝色区域包括第一表面 和第二表面，所述第一表面和第二表面的高度差为蓝光波长范围内任一波长 的整数倍，从而提高蓝光在观察点处的光强，提高蓝色区域的光利用率，进 而提高所述彩色滤光膜的蓝光利用率。

优选的，所述蓝色区域内第一表面和第二表面的高度差为蓝光中心波长 的整数倍，以最大化提高蓝光在观察点处的光强，提高所述彩色滤光膜的蓝 光透过率。更优选的，在本发明的一个具体实施例中，所述蓝光区域内第一 表面和第二表面的高度差为435.8nm的整数倍，但本发明对此并不做限定， 视具体情况而定。

而且，由于所述蓝色区域内第一表面与第二表面的高度差为蓝光中心波 长的整数倍，从而使得所述蓝光范围内干涉中心波长的光最强，并且随着波 长向两边扩散，光线的强度逐渐衰减，从而增大了所述彩色滤光膜的色域。

在本发明的第四实施中，所述红色区域包括第一表面和第二表面，所述 绿色区域包括第一表面和第二表面，且所述红色区域第一表面和第二表面的 高度差为红光波长范围内任一波长的整数倍，所述绿色区域内第一表面和第 二表面的高度差为绿光波长范围内任一波长的整数倍，从而提高所述彩色滤 光膜的红光透过率和绿光透过率。

在本发明的第五实施例中，所述红色区域包括第一表面和第二表面，所 述蓝色区域包括第一表面和第二表面，且所述红色区域第一表面和第二表面 的高度差为红光波长范围内任一波长的整数倍，所述蓝色区域内第一表面和 第二表面的高度差为蓝光波长范围内任一波长的整数倍，从而提高所述彩色 滤光膜的红光透过率和蓝光透过率。

在本发明的第六实施例中，所绿色区域包括第一表面和第二表面，所述 蓝色区域包括第一表面和第二表面，且所述绿色区域第一表面和第二表面的 高度差为绿光波长范围内任一波长的整数倍，所述蓝色区域内第一表面和第 二表面的高度差为蓝光波长范围内任一波长的整数倍，从而提高所述彩色滤 光膜的绿光透过率和蓝光透过率。

在本发明的第七实施例中，所述红色区域包括第一表面和第二表面，所 绿色区域包括第一表面和第二表面，所述蓝色区域包括第一表面和第二表面， 且所述红色区域第一表面和第二表面的高度差为红光波长范围内任一波长的 整数倍，所述绿色区域第一表面和第二表面的高度差为绿光波长范围内任一 波长的整数倍，所述蓝色区域内第一表面和第二表面的高度差为蓝光波长范 围内任一波长的整数倍，从而提高了所述彩色滤光膜的红光透过率、绿光透 过率和蓝光透过率，且增大了所述彩色滤光膜的色域。

相应的，本发明实施例还提供了一种彩色显示器，如图3所示，包括：

相对设置的第一基板1和第二基板2；

设置于所述第一基板1和第二基板2之间的液晶层3；

设置于所述第一基板1朝向所述液晶层3一侧的第一偏光片4；

设置于所述第一偏光片4朝向所述液晶层3一侧的液晶驱动层5；

设置于所述第二基板2朝向所述液晶层3一侧的第二偏光片6；

设置于所述第二偏光片6朝向所述液晶层3一侧的彩色滤光膜7，所述彩 色滤光膜7为上述任一实施例所提供的彩色滤光膜。

在本发明实施例所提供的彩色显示器中，由于其彩色滤光膜3包括第一 色区、第二色区和第三色区，其中，所述第一色区、第二色区和第三色区三 个色区中至少一个色区的表面包括第一表面和第二表面，所述第一表面高于 第二表面，且所述第一表面和第二表面的高度差为其所在色区可透过波长范 围内任一波长的整数倍，，从而使得在利用所述彩色绿光膜进行滤光时，所述 第一色区、第二色区和第三色区至少一个色区内透射的光，可以在观察点干 涉加强，提高观察点处光线的亮度，提高所述彩色滤光膜的透过率，进而提 高所述彩色显示器的的光线利用率，使得本发明实施例所提供的彩色显示器， 相较于现有技术中的彩色显示器，在同等亮度的前提下，功耗较小。

在本发明的一个实施例中，为了提高所述彩色滤光膜的干涉效率，提高 所述彩色显示器的光线利用率，所述彩色显示器还包括：设置于所述彩色滤 光膜7朝向所述液晶层3一侧的散射片8，以便让所述彩色显示器中各个角度 的光线都能参与干涉，进一步提高所述彩色显示器的光线利用率，使得本发 明实施例所提供的彩色显示器，相较于现有技术中的彩色显示器，在相同亮 度的前提下，功耗更低。

综上所述，本发明实施例所提供的彩色显示器，相较于现有技术中的彩 色显示器，光线利用率较高，在同等亮度的前提下，功耗较低。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与 其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。