CN103185980A - 液晶显示面板 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示面板，包括：液晶层；TFT阵列基板，位于所述液晶层的下方；彩膜基板，位于所述液晶层的上方，所述彩膜基板具有多个色阻单元，所述多个色组单元之间设置有黑色矩阵；每一所述色阻单元内包括相互分立的色阻，所述多个色阻之间也设置有黑色矩阵；所述黑色矩阵的高度大于等于液晶层厚度的一半。本发明提供的透明液晶显示面板的漏光、光线串扰现象少，液晶显示面板的图像的对比度高。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种液晶显示面板。
背景技术
液晶显示器以体积小，重量轻，低辐射等优点广泛应用于各种领域。
液晶显示面板是液晶显示器中最主要的组成部分。液晶显示器的工作原理为：通过改变施加在液晶层上的电压改变液晶分子的偏转角度，从而控制偏振光旋转方向和偏振状态，以实现液晶显示器显示状态的改变。
请参考图1，现有的液晶显示面板的结构主要包括：阵列基板100，与所述阵列基板100相对设置的彩膜基板101，以及位于所述阵列基板100和彩膜基板101之间的液晶层103。
其中，所述阵列基板100表面具有像素电极(未图示)，所述彩膜基板101表面具有公共电极(未图示)，通过在所述像素电极和公共电极上施加电压后，由于所述像素电极和公共电极之间具有电势差，液晶层103内的液晶分子105在上述电势差的作用下发生偏转，从而控制偏振光的偏振方向与偏振状态。
随着技术的不断发展，为了满足人们对于液晶显示器的不同需求，推出了透明的液晶显示器，人们可以透过所述透明的液晶显示器看到放置于其背后的物品，美观又大方。
请参考图2，现有技术的透明的液晶显示器，包括：背光源200；位于所述背光源200一侧的导光板203；位于所述导光板203和背光源200之间区域的第一偏振板201；位于所述导光板203上方的阵列基板205；位于所述阵列基板205上方的彩膜基板209，所述彩膜基板209表面具有多个色阻单元(未图示)，每一所述色阻单元包括相互分立的第一色阻层2091、第二色阻层2092、第三色阻层(未图示)、以及位于上述色阻层之间区域的黑色矩阵210，所述黑色矩阵210的高度低于各色阻层的高度；位于所述阵列基板205和彩膜基板209之间的液晶层207，所述液晶层207内具有多个液晶分子206；位于所述彩膜基板209上面的第二偏振片211。
为了提高上述透明的液晶显示器的透明度，现有技术中将用于调整光线角度的棱镜或散光镜移除，导致从导光板上过来的光线以一定的倾斜角度进入TFT阵列基板和液晶层，光线会从一个像素的TFT进入到相邻像素的色阻层，导致透明的液晶显示器容易产生漏光和光线串扰，使对比度下降，如何提高透明的液晶显示器的对比度，成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种对比度高且光线串扰少的液晶显示面板。
为解决上述问题，本发明的提供一种液晶显示面板，包括：
液晶层；
TFT阵列基板，位于所述液晶层的下方；
彩膜基板，位于所述液晶层的上方，所述彩膜基板具有多个色阻单元，所述多个色组单元之间设置有黑色矩阵；
每一所述色阻单元内包括多个相互分立的色阻，所述多个色阻之间也设置有黑色矩阵；
所述黑色矩阵的高度大于等于液晶层厚度的一半。
可选地，所述黑色矩阵的高度小于液晶层的厚度。
可选地，所述黑色矩阵的高度为液晶层的厚度的55％至95％。
可选地，所述黑色矩阵的宽度大于等于2μm。
可选地，位于所述黑色矩阵表面的反射层。
可选地，所述反射层的材料为金属材料。
可选地，所述金属材料为铝、钼、金、银、镍、钛、铬或铜。
可选地，所述反射层的厚度为20nm至500nm。
可选地，所述黑色矩阵为靠近液晶层一侧的面积小于远离液晶层一侧的面积的柱体。
可选地，所述柱体的侧面与彩膜基板的夹角为45°至80°。
可选地，所述多个色阻分别为红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻。
可选地，还包括：
第一偏振板，位于TFT阵列基板的下方，使和第一偏振片偏振方向相同的偏振光线进入液晶层；
第二偏振板，位于彩膜基板的上方，使和第二偏振片偏振方向相同的偏振光线通过。
可选地，还包括：
背光源，设置于TFT阵列基板下方的一侧，用于提供背光；
导光板，位于所述TFT阵列基板的下方，用于使由背光源的光线通过反射和折射比较均匀的进入液晶层。
可选地，还包括：
第一偏振板，位于所述背光源和导光板之间，且与所述导光板垂直放置或者部分与导光板垂直放置，使和第一偏振片偏振方向相同的偏振光线经过导光板反射或折射进入液晶层；
第二偏振板，位于所述彩膜基板的上方，使和第二偏振片偏振方向相同的偏振光线通过。
可选地，所述导光板的材料为透明材质，使从导光板下方进入的自然光从中透射通过。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
黑色矩阵的高度大于等于液晶层厚度的一半，光线进入色阻单元时，由于黑色矩阵的作用，使得原本不该进入第一色阻、第二色阻或第三色阻的光线被黑色矩阵吸收，不会进入第一色阻、第二色阻或第三色阻，发生串扰和漏光，液晶显示面板显示的图像的对比度高，质量更好。
进一步的，还包括形成在所述黑色矩阵表面的反射层，反射层将原本不该进入第一色阻、第二色阻或第三色阻的光线，反射至原先对应的区域，而不是被黑色矩阵所吸收，提高了液晶显示面板的光线的利用率。
更进一步的，将黑色矩阵设计为靠近液晶层一侧的面积小于远离液晶层一侧的面积的柱体，后续形成反射层时的工艺的良率提高，而且提高了液晶显示面板显示的图像的质量。
附图说明
图1是现有技术的液晶显示面板的剖面结构示意图；
图2-图3是现有技术的透明的液晶显示器的剖面结构示意图；
图4是本发明第一实施例的液晶显示器的剖面结构示意图；
图5是本发明第二实施例的液晶显示器的剖面结构示意图；
图6是本发明优选实施例的液晶显示器的剖面结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的透明的液晶显示面板的图像的对比度有待提高。
请参考图3，经过研究，发明人发现，现有技术的透明的液晶显示面板中背光源200发出的光线，经过第一偏振板201变成偏振光后，进入导光板203，在所述导光板203的上部发生折射或底部发生反射，在穿过阵列基板205、液晶层207中的液晶分子206后，穿过彩膜基板209的色阻单元(未标示)，最后经过第二偏振板211后进入用户的视线。现有技术的透明的液晶显示面板的图像的对比度较低，是由于背光源发出的光线经过导光板203的反射后，一部分光线例如第一光线220按照预定线路通过第一色阻2091，第二光线按照预定线路通过第二色阻2092，而另一部分光线，例如第三光线(图3中虚线所示)240，原本应该穿过第一色阻2091，却进入到了第二色阻2092或第三色阻(未图示)内，并穿过第二色阻2092，即产生了漏光和光线串扰现象，使得现有技术的透明的液晶显示面板的图像的对比度变低。
经过进一步研究，发明人发现，只要阻止图3中的第三光线240进入到第二色阻2092或第三色阻内，即避免了漏光和光线串扰，透明的液晶显示面板的图像的对比度则会变高。
更进一步的，发明人对隔离第一色阻2091、第二色阻2092和第三色阻2093的黑色矩阵210进行了改进，增加了黑色矩阵210的高度，使其高度大于等于液晶层207厚度的一半，有效解决了漏光现象和光线串扰，增加了液晶显示面板的图像的对比度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
第一实施例
请参考图4，本发明实施例的液晶显示面板，包括：
液晶层307，所述液晶层307内具有多个液晶分子306，用于控制进入液晶层307的光线的旋转状态；
TFT阵列基板305，位于所述液晶层307的下方；
彩膜基板309，位于所述液晶层307的上方，所述彩膜基板309表面具有多个色阻单元，所述相邻的色阻单元之间设置有黑色矩阵(未标示)，每一所述色阻单元内包括相互分立的第一色阻3091、第二色阻3092、第三色阻(未图示)、以及位于上述色阻之间区域的黑色矩阵310，所述相邻的色阻单元之间的黑色矩阵和图1中所示出的一个色阻单元中不同之处在于：本发明实施例的色阻之间的黑色矩阵310的高度大于等于液晶层307厚度的一半。
由于相邻的色阻单元之间的黑色矩阵和一个色阻单元内相邻色阻之间黑色矩阵310的结构和作用一致，以下仅结合附图介绍一个色阻单元内相邻色阻之间的黑色矩阵的结构。
所述彩膜基板309用于形成彩色显示，由于彩色图像的基本色系为红色(Red)、绿色(Green)和蓝色(Blue)，所以，每一个色阻单元中，第一色阻3091为红色色阻，第二色阻3092为绿色色阻，第三色阻为蓝色色阻。所述黑色矩阵310用于隔离相邻的红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻，以提高显示面板的对比度，所述黑色矩阵310的材料为黑色不透光材料。
需要说明的是，所述色阻单元与液晶显示设备的像素单元对应。在本发明的实施例中，每一所述像素单元内，具有一个色阻单元。
发明人发现，现有技术的黑色矩阵的高度较低，通常小于或等于各色阻的高度，会出现图3所示的情况，原本不应该进入第二色阻2092的第三光线240进入色阻单元的第二色阻2092，并穿透所述第二色阻2092，导致了漏光，色阻单元内透过的红光、绿光、蓝光的比例发生了变化，显示面板上显示的图像失真或者对比度较低。
具体地，如图3所示，环境光或者外置的背光源如果不是垂直的进入液晶层207的话，即进入液晶层207的光线有倾斜的话，如图所示的光线220、230、240，可能会发生漏光，具体可参考背景技术部分的描述。
经过进一步研究，发明人发现，只要阻止图3中的第三光线240进入到第二色阻2092或第三色阻内，即避免了漏光，液晶显示面板的图像的显示质量包括对比度更会提高。
在本发明的实施例中，发明人对黑色矩阵310进行了改进，增加了所述黑色矩阵310的高度，使得所述黑色矩阵310的高度大于等于液晶层307厚度的一半，所述黑色矩阵310为黑色不透光材料，它可以吸收图4中虚线所示的不该进入第二色阻3092的光线，以减少液晶显示面板的漏光，提高图像的显示效果。
为了保证液晶显示面板在制盒过程中，液晶能均匀的分布在整个面板上，所述黑色矩阵310的高度略小于液晶层307的厚度，黑色矩阵310高度的范围为液晶层厚度的55％至95％，即只要在制盒中不影响液晶层307内的液晶能够自由流动即可。
本发明的实施例中，所述TFT阵列基板305表面具有薄膜晶体管(TFT)304和与所述薄膜晶体管304电连接的像素电极(未图示)，用于作为开关，控制对应区域内的液晶分子306的偏转。
本发明的实施例中，所述黑色矩阵310的宽度大于等于2μm。需要说明的是，黑色矩阵310主要是用来避免漏光现象，黑色矩阵310的宽度应该匹配扫描线、数据线、TFT开关元件和像素电极的尺寸，所以在其他实施例中，所述黑色矩阵310的宽度还可以为其他值。
由于液晶层307内的液晶分子306是通过液晶显示面板的电势差实现偏转的，因此，本发明实施例中，液晶显示面板中还包括：公共电极(未图示)，所述公共电极与所述像素电极相对的设置，通过在像素电极和公共电极两端施加不同的电压，使两电极之间具有电势差，所述液晶分子306则发生偏转。
需要说明的是，根据显示面板的种类的不同，所述公共电极的位置也不相同。例如，可以将所述公共电极设置在TFT阵列基板305的与像素电极处于同一面的表面，所述公共电极与所述像素电极间隔的设置，当对所述像素电极和公共电极施加不同的电压时，液晶分子306沿水平方向(即平行于TFT阵列基板305表面的方向)发生偏转，显示面板的视角广。
优选地，所述液晶显示面板还包括：第一偏振板301和第二偏振板311。
第一偏振板301位于TFT阵列基板305下方的一侧，用于使只和第一偏振板301偏振方向相同的偏振光线进入液晶层307；第二偏振板311，位于所述彩膜基板309的上方，用于控制只让和第二偏振板311偏振方向相同的偏振光线透出第二偏振板311。
本发明的第一实施例中，对黑色矩阵进行了改进，使液晶显示面板中黑色矩阵的高度增加到大于等于液晶层厚度的一半，后续背光或者环境光的光线进入色阻单元时，由于黑色矩阵的作用，使得原本不该进入第一色阻、第二色阻或第三色阻的光线被黑色矩阵吸收，不会进入第一色阻、第二色阻或第三色阻，发生串扰和漏光，液晶显示面板显示的图像的对比度高质量更好。
在相邻的色阻单元之间的黑色矩阵的设置也和以上第一具体实施方式所述一个色阻单元中不同色阻之间的黑色矩阵的设置一致，可防止不同色阻单元之间的漏光或串扰，提高液晶显示面板的显示质量。
第二实施例
与本发明的第一实施例不同，本发明的第二实施例的液晶显示面板除了对黑色矩阵的高度进行了改进外，还包括：在所述黑色矩阵的表面设置了反射层，用于将偏振光反射回对应的色阻层，提高了光的利用率。
请参考图5，本发明第二实施例的液晶显示面板，包括：
液晶层407，所述液晶层407具有多个液晶分子406，用于使通过液晶层407的偏振光线发生偏转；
彩膜基板409，位于所述液晶层407的上方，所述彩膜基板409表面具有多个色阻单元，所述多个色阻单元之间设置有黑色矩阵；每一所述色阻单元内包括相互分立的第一色阻4091、第二色阻4092、第三色阻(未图示)、以及位于上述色阻之间区域黑色矩阵410。由于相邻的色阻单元之间的黑色矩阵和一个色阻单元内相邻色阻之间黑色矩阵的结构和作用一致，以下仅结合附图介绍一个色阻单元内相邻色阻之间的黑色矩阵410的结构，所述黑色矩阵410的高度大于等于液晶层407厚度的一半；
TFT阵列基板405，所述TFT阵列基板405表面具有薄膜晶体管404和控制电极，用于控制对应区域内的液晶分子406的偏转；
第一偏振板401，位于TFT阵列基板405下方的一侧；第二偏振板411，位于所述彩膜基板409的上方。
以上设置和第一实施例相同，具体的可参考第一实施例，此处不再赘述。
和第一实施例不同之处在于，所述黑色矩阵410的表面设置有反射层415，覆盖所述黑色矩阵410的表面。
发明人发现，黑色矩阵410虽然可以阻挡光线的串扰，但是由于将所述串扰的光线吸收，液晶显示面板光线的利用率较低。经过进一步研究，发明人发现，可以在黑色矩阵410表面形成反射层415，所述反射层415将第三光线(如图5中虚线所示)反射回对应的色阻，例如图5中将第三光线反射至第一色阻4091并穿过所述第一色阻4091，以提高液晶显示面板光线的利用率。
在本发明的实施例中，所述反射层415的材料为金属材料，所述金属材料为铝、钼、金、银、镍、钛、铬或铜。为了达到较好的反射效果，所述反射层415的厚度为20nm至500nm。
在本发明的第二实施例中，所述黑色矩阵410的材料除了可以为黑色的材料外，还可以为任何颜其他颜色的材料，例如红色、黄色均可，降低了对黑色矩阵410形成的材料的限制。
本发明的第二实施例还包括：
背光源400，位于TFT阵列基板405下方的一侧，用于提供背光；
导光板403，位于TFT阵列基板405的下方，用于使由背光源400的光发生反射进而较为均匀的进入液晶层；并且所述导光板403可以为透明材料制成如玻璃或者塑料板，所述导光板403还可以使环境光的光线也进入液晶显示面板，所述液晶显示装置可借助背光源400的光和环境光线进行显示，同时透过液晶显示装置还可以看见液晶显示装置背侧的物体，即可实现透明显示。
需要说明的是，本发明第二实施例的液晶显示面板因为导光板403为透明材料制成可形成透明显示，此时背光源400只能以侧置的方法设置，即背光源400设置于液晶层407下方的一侧，通过导光板403的光线反射形成较为均一的光源。在以上所述的情况下，因需要导光板403对背光源400提供的光线进行反射，很容易形成斜向进入的液晶层407的光线，即如背景技术中所提及的容易造成漏光和光线串扰。本发明中将黑色矩阵410设置大于等于液晶层厚度的一半，可有效解决透明液晶显示装置中的漏光不良和光线串扰不良。
本发明第二实施例的液晶显示面板，在第一实施例的基础上，增加了反射层，所述反射层覆盖黑色矩阵表面，将第一实施例中被黑色矩阵吸收的光线反射回对应的色阻层，不仅解决了漏光，图形对比度低和光线串扰的问题，还提高了液晶显示面板的光线的透过率。
作为优选实施方式，更进一步的，可将黑色矩阵设计为靠近液晶层一侧的面积小于远离液晶层一侧的面积的柱形，具体可参考图6。
在图6中，示出了黑色矩阵510的一个剖面结构，从图6中可以看出，所述黑色矩阵510的截面为靠近液晶层507一侧的边长小于远离液晶层507一侧的边长的梯形，即整个黑色矩阵510的结构是靠近液晶层507一侧的面积小于远离液晶层一侧的面积的柱形。
因为在后续工艺中，要在黑色矩阵510的表面形成反射层515，反射层515通常为金属材料，金属材料一般为溅射或蒸镀成膜工艺形成。如果黑色矩阵510是上下面积相等的柱体，则柱体的侧面是垂直于TFT阵列基板505的，则金属粒子很难附着在该侧面上，成膜效果会非常不理想，则光线的反射效果也很差。
在本实施例中，设置黑色矩阵510为靠近液晶层510一侧的面积小于远离液晶层510一侧的面积的柱体，则黑色矩阵510的侧面为斜面，优选地，设置所述柱体的侧面与彩膜基板表面的夹角为45°至80°，有利于后续工艺在反射层515的成膜效果的提高。
在相邻的色阻单元之间的黑色矩阵的设置也和以上第二具体实施方式所述一个色阻单元中不同色阻之间的黑色矩阵的设置一致，可防止不同色组单元之间的漏光或光线串扰，提高液晶显示面板的显示质量。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (15)
1.一种液晶显示面板，包括：
液晶层；
TFT阵列基板，位于所述液晶层的下方；
彩膜基板，位于所述液晶层的上方，所述彩膜基板具有多个色阻单元，所述多个色组单元之间设置有黑色矩阵；
每一所述色阻单元内包括多个相互分立的色阻，所述多个色阻之间也设置有黑色矩阵；
所述黑色矩阵的高度大于等于液晶层厚度的一半。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述黑色矩阵的高度小于液晶层的厚度。
3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述黑色矩阵的高度为液晶层的厚度的55％至95％。
4.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述黑色矩阵的宽度大于等于2μm。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括：位于所述黑色矩阵表面的反射层。
6.如权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于，所述反射层的材料为金属材料。
7.如权利要求6所述的液晶显示面板，其特征在于，所述金属材料为铝、钼、金、银、镍、钛、铬或铜。
8.如权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于，所述反射层的厚度为20nm至500nm。
9.如权利要求1或5所述的液晶显示面板，其特征在于，所述黑色矩阵为靠近液晶层一侧的面积小于远离液晶层一侧的面积的柱体。
10.如权利要求9所述的液晶显示面板，其特征在于，所述柱体的侧面与彩膜基板的夹角为45°至80°。
11.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述多个色阻分别为红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻。
12.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括：
第一偏振板，位于TFT阵列基板的下方，使和第一偏振片偏振方向相同的偏振光线进入液晶层；
第二偏振板，位于彩膜基板的上方，使和第二偏振片偏振方向相同的偏振光线通过。
13.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括：
背光源，设置于TFT阵列基板下方的一侧，用于提供背光；
导光板，位于所述TFT阵列基板的下方，用于使由背光源的光线通过反射后比较均匀的进入液晶层。
14.如权利要求13所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括：
第一偏振板，位于所述背光源和导光板之间，且与所述导光板垂直放置或者部分与导光板垂直放置，使和第一偏振片偏振方向相同的偏振光线经过导光板反射进入液晶层；
第二偏振板，位于所述彩膜基板的上方，使和第二偏振片偏振方向相同的偏振光线通过。
15.如权利要求13所述的液晶显示面板，其特征在于，所述导光板的材料为透明材质，使从导光板下方进入的自然光从中透射通过。
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