彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法.pdf

本发明公开了一种彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法，以降低显示装置的功耗。彩膜基板包括可向显示装置供电的薄膜光伏电池矩阵以及呈阵列排布的多个彩色光阻，其中：薄膜光伏电池矩阵覆盖于多个彩色光阻的界区外侧，包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层。薄膜光伏电池矩阵可以起到与现有彩膜基板的黑矩阵相同的遮光作用；同时，照射到薄膜光伏电池矩阵的背光可被薄膜光伏电池矩阵转化为电能，该部分电能可加以利用，向显示装置的用电部件供电，从而大幅降低了显示装置的功耗。

权利要求书1.  一种彩膜基板，其特征在于，包括可向显示装置供电的薄膜光伏电池矩阵以及呈阵列排布的多个彩色光阻，其中：所述薄膜光伏电池矩阵覆盖于所述多个彩色光阻的界区外侧，包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层。2.  如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，还包括衬底基板，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧；或者所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的外侧，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述多个彩色光阻的外侧；或者所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的内侧，所述多个彩色光阻位于所述薄膜光伏电池矩阵的内侧。3.  如权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：与所述透明阳极层同层设置且对应所述多个彩色光阻的透明导电屏蔽层，所述透明导电屏蔽层与所述透明阳极层之间相间隔。4.  如权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括：位于所述薄膜光伏电池矩阵和所述透明导电屏蔽层外侧的第一平坦层；位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；位于所述第二平坦层内侧的取向层。5.  如权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：位于所述薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；位于所述第二平坦层内侧的公共电极层；位于所述公共电极层内侧的取向层。6.  如权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：位于衬底基板和薄膜光伏电池矩阵之间，且由内层至外侧依次设置的公共电极层和绝缘层；位于所述薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；位于所述第二平坦层内侧的取向层。7.  如权利要求1～6任一项所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜光伏电池矩阵包括多个薄膜光伏电池单元，所述多个薄膜光伏电池单元并联或串联设置。8.  如权利要求7所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜光伏电池矩阵包括碲化镉薄膜光伏电池矩阵、铜铟镓硒薄膜光伏电池矩阵、砷化镓薄膜光伏电池矩阵或钙钛矿薄膜光伏电池矩阵。9.  一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的彩膜基板。10.  一种彩膜基板的制作方法，其特征在于，包括：形成薄膜光伏电池矩阵，所述薄膜光伏电池矩阵包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层；形成呈阵列排布的多个彩色光阻，所述薄膜光伏电池矩阵覆盖于所述多个彩色光阻的界区外侧。11.  如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述方法具体包括：形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；形成位于第二平坦层内侧的取向层。12.  如权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：形成与所述透明阳极层同层设置的透明导电屏蔽层，所述透明导电屏蔽层与所述多个彩色光阻的区域位置相对，且与透明阳极层之间相间隔。13.  如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述方法具体包括：形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；形成位于第二平坦层内侧的公共电极层；形成位于公共电极层内侧的取向层。14.  如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述方法具体包括：形成位于衬底基板外侧的公共电极层；形成位于公共电极层外侧的绝缘层；形成位于绝缘层外侧的薄膜光伏电池矩阵；形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；形成位于第二平坦层内侧的取向层。

说明书彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法。
背景技术
在平板显示装置中，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有体积小、无辐射和制造成本相对较低等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。TFT-LCD通常包括液晶面板和背光模组，由于液晶本身不发光，因此需要由背光模组为液晶面板提供均匀、高亮度的背光。
随着平板显示技术的发展，大尺寸TFT-LCD产品越来越得到人们的青睐。然而，受被动发光方式的制约，TFT-LCD产品的功耗也比较高，尤其是某些大尺寸产品，功耗可达2000W以上。事实上，在背光穿过两层偏光片和液晶面板后就由于光损失而损耗掉大部分功耗，显示装置最终可见的显示光只占背光能量的7-8％。
因此，如何降低TFT-LCD的功耗是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法，以降低显示装置的功耗。
本发明实施例提供了一种彩膜基板，包括可向显示装置供电的薄膜光伏电池矩阵以及呈阵列排布的多个彩色光阻，其中：
所述薄膜光伏电池矩阵覆盖于所述多个彩色光阻的界区外侧，包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层。
在本发明实施例的技术方案中，薄膜光伏电池矩阵覆盖于彩色光阻的界区外侧，因此，可以起到与现有彩膜基板的黑矩阵相同的遮光作用；同时，照射到薄膜光伏电池矩阵的背光可被薄膜光伏电池矩阵转化为电能，该部分电能可加以利用，例如供给到显示装置的液晶面板的驱动电路中，从而大幅降低了显示装置的功耗。
可选的，彩膜基板还包括衬底基板，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧；或者
所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的外侧，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述多个彩色光阻的外侧；或者
所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的内侧，所述多个彩色光阻位于所述薄膜光伏电池矩阵的内侧。
较佳的，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：
与所述透明阳极层同层设置且对应所述多个彩色光阻的透明导电屏蔽层，所述透明导电屏蔽层与所述透明阳极层之间相间隔。
设置透明导电屏蔽层有利于减少液晶面板的相关器件的静电损伤。
具体的，所述彩膜基板还包括：
位于所述薄膜光伏电池矩阵和所述透明导电屏蔽层外侧的第一平坦层；
位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
位于所述第二平坦层内侧的取向层。
或者，具体的，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：
位于所述薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
位于所述第二平坦层内侧的公共电极层；
位于所述公共电极层内侧的取向层。
或者，具体的，所述薄膜光伏电池矩阵位于所述衬底基板的外侧，所述多个彩色光阻位于所述衬底基板的内侧，所述彩膜基板还包括：
位于衬底基板和薄膜光伏电池矩阵之间，且由内层至外侧依次设置的公共电极层和绝缘层；
位于所述薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
位于所述多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
位于所述第二平坦层内侧的取向层。
可选的，所述薄膜光伏电池矩阵包括多个薄膜光伏电池单元，所述多个薄膜光伏电池单元并联或串联设置。可根据需要灵活选择多个薄膜光伏电池单元的电路结构。
可选的，所述薄膜光伏电池矩阵包括碲化镉薄膜光伏电池矩阵、铜铟镓硒薄膜光伏电池矩阵、砷化镓薄膜光伏电池矩阵或钙钛矿薄膜光伏电池矩阵。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括前述任一技术方案所述的彩膜基板。该显示装置将现有技术中部分被浪费的背光能量转化为电能并加以利用，因此，节能环保，功耗较低。
本发明实施例还提供了一种彩膜基板的制作方法，包括：
形成薄膜光伏电池矩阵，所述薄膜光伏电池矩阵包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层；
形成呈阵列排布的多个彩色光阻，所述薄膜光伏电池矩阵覆盖于所述多个彩色光阻的界区外侧。
采用上述方法制作的彩膜基板应用于显示装置，可将现有技术中部分被浪费的背光能量转化为电能并加以利用，因此，显示装置的功耗较低。薄膜光伏电池矩阵具有与黑矩阵相同的遮光作用，因此，可取消黑矩阵的制作步骤，使得该彩膜基板的制作工艺较为简单，制作成本较低。
可选的，所述方法具体包括：
形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；
形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
形成位于第二平坦层内侧的取向层。
较佳的，所述方法还包括：
形成与所述透明阳极层同层设置的透明导电屏蔽层，所述透明导电屏蔽层与所述多个彩色光阻的区域位置相对，且与透明阳极层之间相间隔。
可选的，所述方法具体包括：
形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；
形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
形成位于第二平坦层内侧的公共电极层；
形成位于公共电极层内侧的取向层。
可选的，所述方法具体包括：
形成位于衬底基板外侧的公共电极层；
形成位于公共电极层外侧的绝缘层；
形成位于绝缘层外侧的薄膜光伏电池矩阵；
形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
形成位于第二平坦层内侧的取向层。
附图说明
图1为本发明第一实施例彩膜基板的结构示意图；
图2为本发明第二实施例彩膜基板的结构示意图；
图3为本发明第三实施例彩膜基板的结构示意图；
图4为本发明第四实施例彩膜基板的制作方法流程示意图；
图5为本发明第五实施例彩膜基板的制作方法流程示意图；
图6为本发明第六实施例彩膜基板的制作方法流程示意图；
图7为本发明第七实施例彩膜基板的制作方法流程示意图。
附图标记：
11-薄膜光伏电池矩阵；
12-彩色光阻；
13-透明阳极层；
14-工作层；
15-背电极；
16-衬底基板；
17-透明导电屏蔽层；
18-第一平坦层；
19-第二平坦层；
20-取向层；
21-公共电极层；
22-绝缘层。
具体实施方式
为了降低显示装置的功耗，本发明实施例提供了一种彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制作方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种彩膜基板，包括可向显示装置供电的薄膜光伏电池矩阵11以及呈阵列排布的多个彩色光阻12，其中：薄膜光伏电池矩阵11覆盖于多个彩色光阻12的界区外侧，包括由内层至外层依次设置 的透明阳极层13、工作层14，以及背电极15和电路引线层(电路引线在图中未示出)。
在本发明实施例中，“外侧”可以理解为远离显示装置的背光模组的一侧，“内侧”则可以理解为靠近显示装置的背光模组的一侧。“覆盖于多个彩色光阻的界区外侧”可以理解为位于多个彩色光阻的界区外侧并将其遮挡。
薄膜光伏电池是第二代光伏电池，具有厚度薄、成本低(远低于晶体硅电池)、易于大面积工业化生产等优点，特别是经过10多年发展，其光电转化效率最高已经超过20％，具有极强的应用前景和市场。
薄膜光伏电池矩阵11的具体类型不限，例如可以为碲化镉CdTe薄膜光伏电池矩阵、铜铟镓硒CIGS薄膜光伏电池矩阵、砷化镓GaAs薄膜光伏电池矩阵或钙钛矿Perovskite薄膜光伏电池矩阵，等等。薄膜光伏电池的基本结构包括：透明阳极层，背电极和电路引线层，以及位于上述两层结构之间的工作层。根据薄膜光伏电池的具体类型不同，其工作层的具体结构也有所不同。光线从透明阳极层射入薄膜光伏电池，产生光电效应，从而转化为电能。
在本发明实施例中，薄膜光伏电池矩阵11可与现有彩膜基板中的黑矩阵的俯视图案相同，其背电极15通常采用具有高功函数的银、铝、金、钼等不透光金属，因此，能够起到与黑矩阵相同的遮光作用，彩膜基板不需要另外设置黑矩阵结构。
薄膜光伏电池矩阵11可以包括多个薄膜光伏电池单元，多个薄膜光伏电池单元可以通过电路引线并联或者串联设置。可以根据需要灵活设计多个薄膜光伏电池单元的电路结构。
通常，彩膜基板还包括衬底基板，本发明实施例中，彩膜基板可以包括如下几种结构形式：
薄膜光伏电池矩阵位于衬底基板的外侧，多个彩色光阻位于衬底基板的内侧；
多个彩色光阻位于衬底基板的外侧，薄膜光伏电池矩阵位于多个彩色光阻 的外侧；
薄膜光伏电池矩阵位于衬底基板的内侧，多个彩色光阻位于薄膜光伏电池矩阵的内侧。
请参照图1所示，该实施例中，薄膜光伏电池矩阵11位于衬底基板16的外侧，多个彩色光阻12位于衬底基板16的内侧，彩膜基板还包括：
与透明阳极层13同层设置且对应多个彩色光阻12的透明导电屏蔽层17，透明导电屏蔽层17与透明阳极层13之间相间隔。
进一步，彩膜基板还包括：
位于薄膜光伏电池矩阵11和透明导电屏蔽层17外侧的第一平坦层18；
位于多个彩色光阻12内侧的第二平坦层19；
位于第二平坦层19内侧的取向层20。
通过将透明导电屏蔽层17接地设置，可减少液晶面板的相关器件的静电损伤。当显示装置为IPS(In-Plane Switching，平面转换)模式、FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关)模式、ADS(ADvanced Super Dimension Switch，高级超维场转换)模式等宽视角显示装置时，公共电极和像素电极均设置在阵列基板上，彩膜基板可采用图1所示的结构形式。
请参照图2所示，该实施例中，薄膜光伏电池矩阵11位于衬底基板16的外侧，多个彩色光阻12位于衬底基板16的内侧，彩膜基板还包括：
位于薄膜光伏电池矩阵11外侧的第一平坦层18；
位于多个彩色光阻12内侧的第二平坦层19；
位于第二平坦层19内侧的公共电极层21；
位于公共电极层21内侧的取向层20。
该实施例的彩膜基板在制作时，由于薄膜光伏电池矩阵11与现有彩膜基板中的黑矩阵的俯视图案相同，因此，可采用现有黑矩阵的掩模板来制作薄膜光伏电池矩阵，以节约成本。当显示装置为垂直取向VA(Vertical Alignment，垂直取向)模式的显示装置时，公共电极需要设置在彩膜基板上，彩膜基板可 采用图2所示的结构形式。
如图3所示，针对VA模式的显示装置，彩膜基板的结构还可以为，薄膜光伏电池矩阵11位于衬底基板16的外侧，多个彩色光阻12位于衬底基板16的内侧，彩膜基板还包括：
位于衬底基板16和薄膜光伏电池矩阵11之间，且由内层至外侧依次设置的公共电极层21和绝缘层22；
位于薄膜光伏电池矩阵11外侧的第一平坦层18；
位于多个彩色光阻12内侧的第二平坦层19；
位于第二平坦层19内侧的取向层20。
对于大尺寸显示装置，薄膜光伏电池矩阵的面积约占整个面板面积的40％，同时，薄膜光伏电池矩阵的光电转化效率可以达到20％，因此本发明实施例能将可观的背光转换利用，从而为显示装置供电，达到降低功耗的作用。
以110英寸的显示装置为例,其分辨率为3840×2160，彩膜基板上薄膜光伏电池矩阵的面积S1约为1.560m2，彩膜基板的总面积S0约为3.441m2。即便不考虑光的衍射，薄膜光伏电池矩阵区域的辐照率至少应为：S1/S0＝1.560/3.441＝45.3％；
另一方面，背光功耗约为600W，而经过偏光片、阵列基板、液晶层后到达彩膜基板的背光约为26％，假设薄膜光伏电池矩阵的光电转化效率为20％，则转化功率为：
W＝600×26％×20％×45.3％＝14.1W。
事实上，目前的光伏电池的光电转化效率是针对全光谱来做计算的，由于目前背光模组已采用发光二极管LED作为光源，而LED光源发出的光为单色性良好的可见光，可见光占全光谱能量的比例接近50％。因此，理论上，薄膜光伏电池矩阵的光电转化效率至少应提升40％-50％。按这样计算，在这个110英寸的显示装置中，薄膜光伏电池矩阵能转化超过20W的额外供电。
目前，随着技术的发展，80英寸以上的显示装置中，其背光模组的功率通 常能超过1000W，而黑矩阵区域在彩膜基板中的面积比例并没有降低，因此，本发明实施例通过设置薄膜光伏电池矩阵，能转化更多的额外电流，从而达到降低功耗的作用。
从以上分析可以看出，在本发明实施例的技术方案中，薄膜光伏电池矩阵覆盖于彩色光阻的界区外侧，因此，可以起到与现有彩膜基板的黑矩阵相同的遮光作用；同时，照射到薄膜光伏电池矩阵的背光可被薄膜光伏电池矩阵转化为电能，该部分电能可加以利用，例如供给到显示装置的液晶面板的驱动电路中，从而大幅降低了显示装置的功耗；此外，由于薄膜光伏电池矩阵有效吸收了部分入射光，因此，能够减少光线对薄膜晶体管电气性能的影响，使得薄膜晶体管的沟道区性能更加稳定。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述任一实施例的彩膜基板。彩膜基板上的薄膜光伏电池矩阵可为显示装置的驱动电路或者其它用电部件供电，与现有技术相比，可将现有技术中部分被浪费的背光能量转化为电能并加以利用，因此，节能环保，功耗较低。显示装置的具体类型不限，例如，可以为液晶显示器、液晶电视、平板电脑、手机，等等。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种彩膜基板的制作方法，该方法包括如下步骤：
步骤101、形成薄膜光伏电池矩阵，薄膜光伏电池矩阵包括由内层至外层依次设置的透明阳极层、工作层，以及背电极和电路引线层；
步骤102、形成呈阵列排布的多个彩色光阻，薄膜光伏电池矩阵覆盖于多个彩色光阻的界区外侧。
当薄膜光伏电池矩阵和彩色光阻分别制作于衬底基板的两侧时，步骤101和步骤102的制作顺序也可互换。
采用上述方法制作的彩膜基板应用于显示装置，可将现有技术中部分被浪 费的背光能量转化为电能并加以利用，因此，显示装置的功耗较低。由于薄膜光伏电池矩阵有效吸收了部分入射光，因此，能够减少光线对薄膜晶体管电气性能的影响，使得薄膜晶体管的沟道区性能更加稳定。薄膜光伏电池矩阵具有与黑矩阵相同的遮光作用，因此，可取消黑矩阵的制作步骤，使得该彩膜基板的制作工艺较为简单，制作成本较低。
如图5所示，在本发明方法的一个实施例中，方法具体包括如下步骤：
步骤201、形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；
步骤202、形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
步骤203、形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
步骤204、形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
步骤205、形成位于第二平坦层内侧的取向层。
此外，在形成透明阳极层时，可同步形成与透明阳极层同层设置的透明导电屏蔽层，透明导电屏蔽层与多个彩色光阻的区域位置相对，且与透明阳极层之间相间隔。
采用该实施例方法，可以制作IPS模式、FFS模式、ADS模式等显示装置的彩膜基板，彩膜基板的结构如图1所示。
如图6所示，在本发明方法的一个实施例中，方法具体包括如下步骤：
步骤301、形成位于衬底基板外侧的薄膜光伏电池矩阵；
步骤302、形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
步骤303、形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
步骤304、形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
步骤305、形成位于第二平坦层内侧的公共电极层；
步骤306、形成位于公共电极层内侧的取向层。
采用该实施例方法，可以制作VA模式显示装置的彩膜基板，彩膜基板的结构如图2所示。采用该实施例方法，无需重新设计掩模板，使用现有黑矩阵掩模板即可，因此，有利于降低成本。
如图7所示，在本发明方法的一个实施例中，方法具体包括如下步骤：
步骤401、形成位于衬底基板外侧的公共电极层；
步骤402、形成位于公共电极层外侧的绝缘层；
步骤403、形成位于绝缘层外侧的薄膜光伏电池矩阵；
步骤404、形成位于薄膜光伏电池矩阵外侧的第一平坦层；
步骤405、形成位于衬底基板内侧的多个彩色光阻；
步骤406、形成位于多个彩色光阻内侧的第二平坦层；
步骤407、形成位于第二平坦层内侧的取向层。
采用该实施例方法，可以制作VA模式显示装置的彩膜基板，彩膜基板的结构如图3所示。该实施例方法也无需重新设计掩模板，使用现有黑矩阵掩模板即可，因此，有利于降低成本。
上述各实施例中，薄膜光伏电池矩阵的具体层结构根据其类型来确定；透明阳极层、透明导电屏蔽层的材质可以为氧化铟锡ITO等材质；第一平坦层和第二平坦层具体可以采用透明光学胶等材质；绝缘层可以采用氮化硅等材质。
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。