本發(fā)明涉及顯示
技術領域：
，尤指一種彩色濾光片、顯示面板及顯示裝置。
背景技術：
：隨著顯示技術的迅速發(fā)展，用戶對顯示裝置的色彩顯示效果也有了越來越高要求。有機發(fā)光二極管(organiclightemittingdiode，簡稱oled)顯示裝置相對于液晶顯示裝置具有自發(fā)光、高對比度、響應速度快、視角廣等優(yōu)異特性，越來越被業(yè)界重視。目前oled顯示面板顯示彩色的方式分為以下幾中。其一，是利用各顏色的子像素獨立發(fā)光的彩色模式，可以通過垂直三原色和水平三原色兩種方式排列的方式實現(xiàn)。上述彩色模式需要通過精細金屬掩膜板蒸鍍三原色排列，除了成本昂貴，像素與掩膜的對齊以及掩膜材料的選擇在實現(xiàn)過程中難度較大。其二，為色彩轉換的發(fā)光模式，是以藍光oled結合光色轉換膜陣列實現(xiàn)彩色發(fā)光的技術，采用這種發(fā)光模式對于光色轉換膜的開發(fā)難度較大。其三，為白色發(fā)光結合彩色濾光片的發(fā)光模式，與液晶面板類似，以白光oled為背光，再加上彩色濾光片進行各顏色的濾光從而實現(xiàn)彩色顯示。這種方式相比于上述其它兩種彩色發(fā)光方式來說成本要低得多，目前許多oled顯示器都采用這種發(fā)光模式。除此之外，液晶顯示面板、彩色發(fā)光二極管等領域也可以采用上述背光結合彩色濾光片的發(fā)光模式，但是彩色濾光片的透光率和光色純度相對較低，導致顯示面板的彩色飽和度、對比度、亮度等都有待進一步提高。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例提供一種彩色濾光片、顯示面板及顯示裝置，用以提高色彩色和度和顯示對比度。第一方面，本發(fā)明實施例提供一種彩色濾光片，分為多個不同顏色的濾光區(qū)域，所述彩色濾光片包括：沿光的出射方向依次設置的金屬光柵及平面光波導；其中，所述金屬光柵包括多個沿同一方向延伸的光柵周期，對應不同顏色的濾光區(qū)域的所述光柵周期寬度不相等；各所述濾光區(qū)域的濾光波長隨各所述濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度的增大而增大。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述平面光波導包括：沿光的出射方向依次設置的緩沖層、波導層及基板；所述金屬光柵位于所述緩沖層背離所述波導層的一側；所述波導層的折射率大于所述緩沖層及基板的折射率。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述緩沖層與所述基板的折射率相等。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述彩色濾光片分為紅色濾光區(qū)域、綠色濾光區(qū)域和藍色濾光區(qū)域；單一顏色的濾光區(qū)域內所對應的各光柵周期寬度均相等；所述紅色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度大于所述綠色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度，所述綠色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度大于所述藍色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述金屬光柵的材料為納米銀。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述金屬光柵的厚度為40nm，所述緩沖層的厚度為50-100nm，所述波導層的厚度為100nm。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，所述紅色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度為370-430nm，所述綠色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度為310-360nm，所述藍色濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度為230-280nm；各顏色的濾光區(qū)域所對應的光柵周期的占空比為0.75；所述光柵周期的占空比為非透光區(qū)域寬度與光柵周期寬度的比值。第二方面，本發(fā)明實施例提供一種顯示面板，包括上述任一彩色濾光片。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示面板中，所述顯示面板為底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板；所述底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板，包括：襯底基板，在所述襯底基板上依次設置的陽極、所述彩色濾光片、白光有機發(fā)光層以及陰極。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示面板中，所述顯示面板為頂發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板；所述頂發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板，包括：襯底基板，在所述襯底基板上依次設置的陽極、白光有機發(fā)光層、所述彩色濾光片以及陰極。本發(fā)明有益效果如下：本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片、顯示面板及顯示裝置，彩色濾光片分為多個不同顏色的濾光區(qū)域，彩色濾光片包括：沿光的出射方向依次設置的金屬光柵及平面光波導；其中，金屬光柵包括多個沿同一方向延伸的光柵周期，對應不同顏色的濾光區(qū)域的光柵周期寬度不相等；各濾光區(qū)域的濾光波長隨各濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度的增大而增大。金屬光柵通過改變光柵周期寬度可以實現(xiàn)不同顏色的濾光作用，平面光波導對濾出的不同顏色的光進行二次濾波，使各顏色光的頻譜半峰寬變窄，提高光色純度，從而提高各顏色的色彩飽和度，由此在顯示時可以提高其色彩顯示的對比度。附圖說明圖1a為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片的俯視圖之一；圖1b為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片的結構示意圖之二；圖2為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片的結構示意圖之三；圖3a為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片的俯視圖之二；圖3b為本發(fā)明實施例采用的金屬銀的材料特性曲線；圖3c為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片的透射光光光譜；圖3d為本發(fā)明實施例提供的金屬光柵的俯視圖；圖4a為本發(fā)明實施例提供的底發(fā)射型有機發(fā)光顯示面板的結構示意圖；圖4b為本發(fā)明實施例提供的頂發(fā)射型有機發(fā)光顯示面板的結構示意圖。其中，11為金屬光柵；12為平面光波導；121為緩沖層；122為波導層；123為基板；r為紅色濾光區(qū)域；g為綠色濾光區(qū)域；b為藍色濾光區(qū)域。具體實施方式本發(fā)明實施例提供一種彩色濾光片、顯示面板及顯示裝置，用以提高色彩色和度和顯示對比度。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。如圖1a所示，本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片，分為多個不同顏色的濾光區(qū)域(p1-p3)，其中，p1-p3所示的區(qū)域分別為三種不同顏色的濾光區(qū)域。進一步地，如圖1b所示，彩色濾光片包括：沿光的出射方向(通常為白色背光的出光方向，如圖1b中的箭頭所示的方向)依次設置的金屬光柵11及平面光波導12。其中，金屬光柵11包括多個沿同一方向延伸的光柵周期，對應不同顏色的濾光區(qū)域的光柵周期寬度不相等；各濾光區(qū)域的濾光波長隨各濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度的增大而增大。理論研究證明，在金屬光柵在各參數(shù)一定的情況下，對某一波長的光具有透過率增加的效應。因此在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片采用金屬光柵代替現(xiàn)有彩色濾光片的彩膜，對應于不同顏色的濾光區(qū)域，設置具有不同光柵周期寬度，由此也可以起到三基色光的濾光作用。并且采用金屬光柵代替彩膜還可以避免由于彩膜對光線通常都存在吸收損失而造成的透過率低下的問題，從而可以在實際應用提高顯示亮度。進一步地，在金屬光柵的厚度一定的前提下，各濾光區(qū)域的濾光波長隨著各濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度的增大而增大，實現(xiàn)背光的分波段透射。例如，如果圖1a中的濾光區(qū)域p1-p3的濾光波長為濾光區(qū)域p1的濾光波長大于p2的濾光波長，p2的濾光波長大于p3的濾光波長時，則金屬光柵11在對應濾光區(qū)域p1的光柵周期寬度大于p2的光柵周期寬度，p2的光柵周期寬度大于p3的光柵周期寬度。進一步地，在經過金屬光柵11作用后可以在不同顏色的濾光區(qū)域透射出設定波長范圍的光，再經過平面光波導12可以控制透射光的波長范圍，在平面光波導中傳輸?shù)墓獾碾妶龊痛艌龅拿糠N模都存在一個截止頻率(f＝c/λ)，對應該截止頻率，在平面光波導內對應存在截止波長，波導內能夠通過的最大波長為該截止波長。由此，可以起到二次濾光的作用，使得透射光的半縫寬更窄，出光顏色更純。由此，提高了各顏色的色彩飽和度，在顯示時可以提高其色彩顯示的對比度。具體地，在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，如圖2所示，平面光波導12包括：沿光的出射方向依次設置的緩沖層121、波導層122及基板123；其中，金屬光柵位于緩沖層背離波導層的一側。在實際應用中，制作上述的平面光波導12可采用與光的出射方向反序進行制作，具體地，可在基板123上依次形成波導層122和緩沖層121，再將金屬光柵11直接形成在平面光波導12的緩沖層121上。在實際應用中，形成平面光波導結構需要保證波導層122的折射率大于緩沖層121及基板123的折射率。在緩沖層121與基板123的折射率相等時構成對稱光波導結構。其中，緩沖層121和基板123的折射率可在1.5左右，可選用透明樹脂或二氧化硅等材料進行制作；波導層122的折射率可介于1.8-2.5之間，采用如氧化硅(si3n4)、氧化銦錫(ito)等材料進行制作。以下以應用范圍最廣的可以濾光生成紅色、綠色及藍色的彩色濾光片為例對實際應用中金屬光柵11及平面光波導12的各參數(shù)優(yōu)化進行具體說明。如圖3a所示，本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片，可為紅色濾光區(qū)域r、綠色濾光區(qū)域g和藍色濾光區(qū)域b。其中，紅色濾光區(qū)域r內對應的金屬光柵11的各光柵周期寬度均相等；綠色濾光區(qū)域g內對應的金屬光柵11的各光柵周期寬度均相等；藍色濾光區(qū)域b內對應的金屬光柵11的各光柵周期寬度均相等。且紅色濾光區(qū)域r對應的光柵周期寬度大于綠色濾光區(qū)域g對應的光柵周期寬度，綠色濾光區(qū)域g對應的光柵周期寬度大于藍色濾光區(qū)域b對應的光柵周期寬度。需要說明的是，金屬光柵除光柵周期寬度會影響透射光的波長之外，金屬光柵所采用的材料以及金屬厚度的變化也會影響透射光的效率和波長，在具體應用時，需要根據(jù)采用金屬的材料特性對金屬光柵的光柵周期以及金屬層的厚度等參數(shù)重新設計優(yōu)化。在本發(fā)明實施例提供的上述彩色濾光片中，采用納米銀制作金屬光柵11，將金屬光柵控制在納米數(shù)量級，可以有效提高光柵分辨率。其中所采用的金屬納米ag的材料特性曲線如圖3b所示，包括ag的折射系數(shù)及消光系數(shù)與波長的關系。金屬光柵11的厚度均勻，均設置為40nm。進一步地，緩沖層121和基板123的材料采用均采用sio2，其中緩沖層121的厚度設置為50-100nm；波導層122的材料采用sinx，波導層122的厚度決定了在波導中存在的導波模式數(shù)，波導層122越厚，則波導中存在的導波模式數(shù)越多，除了透射光主峰位置的移動之外，干擾峰的個數(shù)或強度也會隨著波導層122的厚度的增大而增大，在本發(fā)明實施例中將波導層122的厚度設置為100nm。在此基礎上，本發(fā)明實施例采用基于時域有限差分法(fdtd)為基礎的光學及光電子軟件fdtdsolutions(lumerical.ca)對金屬光柵的參數(shù)進行優(yōu)化。通過優(yōu)化納米金屬ag光柵結構發(fā)現(xiàn)，當光柵的周期寬度在230-280nm，310-360nm及370-430nm范圍內，光柵周期的占空比為0.75左右，且波導層122的厚度為100nm時，即可實現(xiàn)藍色、綠色和紅色透射光。其中光柵周期的占空ff比為非透過區(qū)域寬度(即金屬線寬)與光柵周期寬度的比值。而在調整光柵結構的ff過大或者過小時，透射光的波長、半峰寬、以及透射效率都會受一定程度的影響。優(yōu)選地，透射出光為紅色、綠色及藍色三色時的金屬光柵11可采用如下表所示的幾何參數(shù)(單位均為nm)：顏色光柵周期(p)蝕刻高度(h)線寬(w)紅(red)40040300綠(green)33040247.5藍(blue)25040187.5其中，上表所示的各參數(shù)所表示的含義可與圖3d所示的金屬光柵的俯視圖相互對應查看。光柵周期寬度由大到小的位置依次對應于紅色濾光區(qū)域r、綠色濾光區(qū)域g和藍色濾光區(qū)域b。在采用如上表所示的幾何參數(shù)進行彩色濾光時所得到的紅色(red)、綠色(green)及藍色(blue)透射光的光譜如圖3c所示。當金屬光柵的光柵周期寬度為250nm，蝕刻高度為40nm，即ag層被完全蝕刻，金屬線寬為187.5nm時，可以得到主要在420-500nm范圍波段內的藍色透射光，半峰寬約為50nm，透射率約為54％。綠色和紅色也同藍色的出光的原理，分別在520-580nm范圍和600-720nm的綠色光區(qū)域和紅色光區(qū)域透射出光，半峰寬都約為30nm，透射率分別達到85％和90％(如圖3c所示)。在實際應用中并不精確要求各幾何參數(shù)如上表所述，可根據(jù)實際需要出光的波長進行調節(jié)，在此不做限定。此外，對于以上所述的彩色濾光片中金屬光柵極平面光波導的各參數(shù)的設定均是基于實現(xiàn)紅、綠、藍三色出光而設計優(yōu)化的，對于其它材料的金屬光柵及平面光波導，以上參數(shù)還需要重新計算調整和優(yōu)化。另外，采用本發(fā)明的發(fā)明構思還可通過改變金屬光柵及平面光波導的參數(shù)實現(xiàn)黃色、青色以及洋紅色等其它顏色的濾光，此處不再贅述。此外，本發(fā)明實施例提供的上述金屬光柵除采用金屬銀進行制作之外，還可采用金屬鋁等其它金屬材料，在更換其它金屬材料之后，上述的各參數(shù)需要重新設計優(yōu)化。本發(fā)明實施例提供的上述金屬光柵可采用納米壓印及刻蝕法進行制作，具體地，在掩膜板上設計三種對應不同透射光的光柵結構，采用納米壓印的方法在例如金屬ag表面的光刻膠上壓印出金屬光柵的結構，再用干法刻蝕(如rie或icp)或者濕法溶液刻蝕(如濃硝酸)刻蝕掉ag層，在剝離光刻膠之后，便可在ag層得到不同周期的光柵結構。最后需要說明的是，由于光波是橫波，對橫波來說，波的振動方向對傳播方向沒有對稱性，而波的振動方相對于傳播方向的不對稱性稱為偏振，它是橫波區(qū)別于縱波的一個最明顯的標志，只有橫波才有偏振現(xiàn)象。本發(fā)明實施例提供的上述金屬光柵，光波的振動方向在沿如圖3d所示的x軸方向的振動分量(e光)能感受到上述折射率的變化，而振動方向沿y軸方向的振動分量(o光)則感受不到上述折射率的變化，所以經過金屬光柵的透射光為偏振光(e光)?；谕话l(fā)明構思，本發(fā)明實施例還提供了一種顯示面板，包括上述任一彩色濾光片，該顯示面板可為采用背光結合彩色濾光片的發(fā)光模式的任何形式的顯示面板，例如，該顯示面板可為液晶顯示面板、有機發(fā)光顯示面板、彩色發(fā)光二極管顯示面板等。在本發(fā)明實施例提供的上述顯示面板為有機發(fā)光顯示面板(即oled顯示面板)時，分為底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板及頂發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板。如圖4a所示，底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板包括：襯底基板41，在襯底基板41上依次設置的陽極42、彩色濾光片43、白光有機發(fā)光層44以及陰極45。此外，底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板還可包括：位于陽極42與彩色濾光片43之間的空穴傳輸層46，以及位于白光有機發(fā)光層44與陰極45之間的電子傳輸層47。如圖4b所示，頂發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板，包括：襯底基板41，在襯底基板41上依次設置的陽極42、白光有機發(fā)光層44、彩色濾光片43以及陰極45。此外，底發(fā)射式有機發(fā)光顯示面板還可包括：位于陽極42與白光有機發(fā)光層44之間的空穴傳輸層46，以及位于彩色濾光片43與陰極45之間的電子傳輸層47。除此之外，在顯示面板為液晶顯示面板時，上述彩色濾光片可作為彩膜基板中的彩膜層，與陣列基板對向設置。本發(fā)明實施例還提供了一種顯示裝置，包括上述任一顯示面板。該顯示裝置可為oled面板、oled顯示器、oled電視或電子紙等顯示裝置，也可為手機、智能手機等移動設備。本發(fā)明實施例提供的彩色濾光片、顯示面板及顯示裝置，彩色濾光片分為多個不同顏色的濾光區(qū)域，彩色濾光片包括：沿光的出射方向依次設置的金屬光柵及平面光波導；其中，金屬光柵包括多個沿同一方向延伸的光柵周期，對應不同顏色的濾光區(qū)域的光柵周期寬度不相等；各濾光區(qū)域的濾光波長隨各濾光區(qū)域對應的光柵周期寬度的增大而增大。金屬光柵通過改變光柵周期寬度可以實現(xiàn)不同顏色的濾光作用，平面光波導對濾出的不同顏色的光進行二次濾波，使各顏色光的頻譜半峰寬變窄，提高光色純度，從而提高各顏色的色彩飽和度，由此在顯示時可以提高其色彩顯示的對比度。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。當前第1頁12