CN104730760B - 彩膜基板、液晶屏及彩色液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了彩膜基板、液晶屏及彩色液晶显示装置。彩膜基板包括：透明基板；阵列排布在透明基板上的若干色阻单元，色阻单元包括相互间隔开的红色色阻、绿色色阻以及蓝色色阻；以及设置在透明基板上的且分布在相邻两个色阻之间的黑色矩阵，其中，红色色阻和蓝色色阻的厚度均小于绿色色阻的厚度，红色色阻和蓝色色阻的入光面面积均小于绿色色阻的入光面面积。液晶屏和彩色液晶显示装置均包括彩膜基板。安装这种彩膜基板的彩色液晶显示装置的色域广。

Description

彩膜基板、液晶屏及彩色液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别涉及彩膜基板、液晶屏及彩色液晶显示装置。

背景技术

液晶屏通常包括彩膜基板以及液晶盒，图1显示了一种现有的彩膜基板，这种彩膜基板的包括透明基板50，以及分布在透明基板上的黑色矩阵40、红色色阻10、绿色色阻20、蓝色色阻30。红色色阻10、绿色色阻20和蓝色色阻30依次排列并形成若干重复色阻单元，这些重复的色阻单元呈阵列排列在透明基板50上。黑色矩阵40将相邻的各个色阻分隔开来。

采用红、緑、蓝三基色加色法的液晶显示技术中，彩色液晶显示装置一般包括依次层叠的背光模组、液晶盒以及彩膜基板。背光模组可以发出白光。这些白光透射过液晶盒后射入每个色阻(即红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻)。白光射入对应的色阻后被过滤成对应颜色的出射光，例如：白光通过红色色阻10时被过滤成红色出射光；白光通过绿色色阻20时被过滤成绿色出射光；白光通过蓝色色阻30时被过滤成蓝色出射光。红色出射光、绿色出射光、蓝色出射光按不同的比例混合后射入人的眼睛内，并在人的视觉体系中产生不同彩色的感受。

液晶盒的各个部分的透光率均可以被改变。这样，背光模组发出的白光经过液晶盒时在进入所对应色阻前被调制成所需要的份额以获得特定的红色出射光、绿色出射光、蓝色出射光的份额，进而在彩色液晶显示装置上显示出特定色度和特定亮度的颜色。

色域可以用来度量彩色液晶显示装置的色彩还原能力。NTSC(NationalTelevision Standards Committee美国国家电视标准委员会)色域标准的是NTSC电视制式中的一个部分，NTSC色域是NTSC标准下的颜色的总和。彩色液晶显示装置的色域的大小取决于背光模组中的光源和彩膜基板的品质。

现有的彩膜基板，为保证其平整度高，红色色阻10、绿色色阻20、蓝色色阻30的厚度相同(断差要求小于0.2μm)，其厚度范围一般在1.2-3μm之间，并且红色色阻10、绿色色阻30、绿色色阻20的入光面(与透明基板抵接的板面)为面积均相等的矩形。现有的普通彩色液晶显示装置一般符合72％的NTSC色域饱和度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种显示色域广的彩膜基板。

针对上述技术问题，本发明提出了一种彩膜基板，包括：透明基板；阵列排布在透明基板上的若干色阻单元，色阻单元包括相互间隔开的红色色阻、绿色色阻以及蓝色色阻；以及设置在透明基板上的且分布在相邻两个色阻之间的黑色矩阵，其中，红色色阻和蓝色色阻的厚度均小于绿色色阻的厚度，红色色阻和蓝色色阻的入光面面积均小于绿色色阻的入光面面积。

在一个具体的实施例中，红色色阻、蓝色色阻的入光面面积均为S，红色色阻、蓝色色阻的厚度均为L，绿色色阻的厚度为T·L，绿色色阻的入光面面积为S·e^T-1，其中，T>1，e为自然常数。

在一个具体的实施方式中，彩膜基板还包括从背离透明基板一侧覆盖红色色阻和/或蓝色色阻的透明色阻。

在一个具体的实施方式中，覆盖着红色色阻的透明色阻的厚度与红色色阻的厚度之和等于绿色色阻的厚度，和/或覆盖着蓝色色阻的透明色阻的厚度与蓝色色阻的厚度之和等于绿色色阻的厚度。

在一个具体的实施方式中，彩膜基板还包括从色阻单元背离透明基板一侧覆盖色阻单元的保护膜。

在一个具体的实施方式中，黑色色阻延伸到红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻与透明基板之间，并分别与红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻形成重叠区。

在一个具体的实施方式中，1＜T≤2。

在一个具体的实施方式中，绿色色阻的厚度为4μm。

本发明还提出了一种包括上述彩膜基板的液晶屏。

本发明还提出了一种包括上述彩膜基板的彩色液晶显示装置。

从绿色色阻射出的绿色出射光的饱和度升高、谱带宽度变小，绿色出射光的单色性更好。另外，由于绿色色阻的厚度增大，其透光率降低，增大绿色色阻的入光面面积可以避免因绿色色阻的透光率降低而带来的绿色出射光的光通量减小的问题。由此实现增大该彩膜基板的显示色域，从而增加了设置有该彩膜基板的液晶屏或彩色液晶显示装置的色域。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了一种现有的彩膜基板的全剖示意图；

图2显示了本发明的一种实施方式的彩膜基板的全剖主视示意图；

图3显示了图2中的彩膜基板的俯视示意图；

图4显示了一个CIE 1931色度图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，彩膜基板包括透明基板5、若干色阻单元以及黑色矩阵4。

透明基板5可以是玻璃板。透明基板5作为彩膜基板的骨架结构，支撑起彩膜基板的其他部分。透明基板5的两个板面均光滑。

如图3所示，若干色阻单元呈阵列排布在透明基板5的一个板面上。色阻单元包括红色色阻1、绿色色阻2以及蓝色色阻3。红色色阻1、绿色色阻2、蓝色色阻3均近似于矩形膜片结构。每个色阻均有一个端面紧贴透明基板5的板面，这个端面为该色阻的入光面。相邻的两个色阻之间相互隔开。优选地，单个色阻单元中红色色阻1、绿色色阻2、蓝色色阻3按直线依次排列。红色色阻1、蓝色色阻3的厚度均小于绿色色阻2的厚度，红色色阻1、蓝色色阻3的入光面面积均小于绿色色阻2的入光面面积。

黑色矩阵4呈网形的薄膜结构。黑色矩阵4至少包括填充在每相邻两个色阻之间的网格部。黑色矩阵4涂布在透明基板5的板面上。黑色矩阵4采用不透光的材料制成。优选地，黑色色阻延伸到红色色阻1、绿色色阻2、蓝色色阻3与透明基板5之间，并与红色色阻1、绿色色阻2、蓝色色阻3形成重叠区。黑色矩阵4设置在相邻色阻之间的部分主要用于防止相邻的色阻相互混色，增加经过各个色阻的出射光的颜色的纯度，以及提高显示对比度。黑色矩阵4可以是由采用溅射薄膜技术涂布在透明基板5上铬膜经光刻而形成的网形铬膜。

黑色矩阵4优选为树酯化黑矩。树脂化黑矩例如可以是由含有黑色颜料的光刻胶采用光刻法形成的网形薄膜结构，该黑色颜料优选为炭黑。这样的黑色矩阵4的制造成本低，污染小。尤其是树酯化黑矩的光反射率低，更有利于显示对比度。优选地，黑色色阻还包括设置在最外缘色阻的外侧的外缘部。黑色矩阵4的外缘部可以遮挡住部分背光以防止背光泄露。

绿色色阻2的厚度均大于红色色阻1、蓝色色阻3的厚度，绿色色阻2的入光面面积均大于红色色阻1、蓝色色阻3的入光面面积。相对于现有技术而言，相当于绿色色阻2的厚度增厚，绿色色阻2的入光面面积变大。这样，绿色出射光的饱和度升高、谱带宽度变小，绿色出射光的单色性更高。另外，由于绿色色阻2的厚度增大，其透光率降低，增大绿色色阻2的入光面面积可以避免因绿色色阻2的透光率降低而带来的绿色出射光的光通量减小的问题。由此实现增大该彩膜基板的显示色域。

优选地，红色色阻1、蓝色色阻3的入光面面积均为S，红色色阻1、蓝色色阻3的厚度均为L。绿色色阻2的厚度为T·L，其中T>1，绿色色阻2的入光面面积为S·e^T-1，e为自然常数。其中，T为无量纲量，表示绿色色阻2的厚度与红色色阻1的厚度的倍数关系。S的单位可以是平方米，L的单元可以是米。本领域的技术人员可以根据所需要的显示精度或者像素节距来确定S的值。这样，可以根据S和T的值来获得绿色色阻2的入光面面积以使得在色度图中保持白光色坐标不偏移，同时，使得彩膜基板的白平衡好。

更优选地，1＜T≤2。在个范围内，安装有该彩膜基板的彩色液晶显示器的色域会明显更好，另外，绿色色阻的增大也不会明显降低显示效果。

在一组对比试验中，采用白光LED(硅酸盐荧光粉LED)为光源的彩色液晶显示装置分别安装传统设计的彩膜基板和本发明的彩膜基板，并对比这两种技术方案的彩色液晶显示装置的色域。传统设计的彩膜基板中的红色色阻10、绿色色阻20和蓝色色阻30的厚度均为2μm，红色色阻10、绿色色阻20和蓝色色阻30的入光面面积均相同。红色出射光的光谱峰值位于波长为615nm的位置，红色出射光的半峰宽为61nm。绿色出射光的光谱峰值位于波长为538nm的位置，绿色出射光的半峰宽为55nm。蓝色出射光的光谱峰值位于波长为456nm的位置，红色出射光的半峰宽为19nm。采用本发明的彩膜基板的红色色阻1、蓝色色阻3的厚度均为2μm，红色色阻1、蓝色色阻3的入光面面积与传统设计的各个色阻相同。绿色色阻2的厚度为4μm，绿色色阻2的入光面面积同时按上述关系式增大使得白色坐标不偏移，即绿色色阻2的入光面面积为红色色阻的e倍。本发明的红色出射光和蓝色出射光分别与现有的红色出射光和蓝色出射光相同，而本发明的绿色出射光的光谱峰值位于波长为538nm的位置，绿色出射光的半峰宽为49nm。结果如图4所示，在CIE(Commission Internationale de L'Eclairage国际照明委员会)1931色度图内，采用传统设计的彩膜基板的彩色液晶显示装置符合75％的NTSC色域饱和度，而采用本发明的彩膜基板的彩色液晶显示装置符合88％的NTSC色域饱和度，采用本发明彩膜基板的彩色液晶显示装置的色域范围显著的提高。

在一个优选地实施例中，彩膜基板还包括若干透明色阻6。透明色阻6为薄膜状。透明色阻6由透明材料制成。透明色阻6对应覆盖在各个红色色阻1和/或各个蓝色色阻3之上。覆盖在红色色阻1之上的透明色阻6的厚度与红色色阻1的厚度之和等于绿色色阻2的厚度，和/或覆盖在蓝色色阻3之上的透明色阻6的厚度与蓝色色阻3的厚度之和等于绿色色阻2的厚度。这样可以使得高彩膜基板的平整度很好，彩色液晶显示装置的显示效果更好。

在一个优选地实施例中，彩膜基板还包括从背离透明基板5的一侧覆盖在若干色阻单元上的保护膜7。保护膜7可以是彩膜基板更平整，另外，还可以起到保护色阻的作用。

红色色阻1、绿色色阻2和蓝色色阻3一般均包括粘合树脂、单体、光引发剂、溶剂、分散剂以及所对应颜色的颜料。红色色阻1中的颜料为红色颜料，红色颜料例如可以是R254(双(对氯苯基)-1,4-二酮吡咯并吡咯，C₁₈H₁₀Cl₂N₂O₂)与R177(2-(4-(N-氰乙基-N-(乙酰氧乙基)氨基苯基偶氮)-6-硝基苯并噻唑，C₂₀H₁₈N₆O₄S)形成的混合物。蓝色色阻3中的颜料为蓝色颜料，蓝色颜料例如可以是PB15：6([29H,31H-酞菁(2-)-N29,N30,N31,NN32]-,(SP-4-1-)-铜，C₃₂H₁₆CuN₈)与PV23(C₃₅H₂₃Cl₂N₃O₂)形成的混合物。绿色色阻2中的颜料为绿色颜料，绿色颜料例如可以是PG58(溴化锌酞菁)与PY150(5,5'-偶氮双-2,4,6(1H,3H,5H)-嘧啶三酮镍络合物，C₈H₆N₆O₆Ni)形成的混合物。粘合树脂通常可溶于碱液，并具有一定酸值，用于分散颜料，并可以在显影后溶解溶解。单体通常至少含有可反应基团(—CH＝CH₂)，用于在光照后与起始剂迅速反应形成相互连接的网络，阻挡弱碱溶液侵蚀。光引发剂通常能在紫外线光照射后快速形成自由基或离子活性基，引发聚合交联。溶剂至少可溶解粘合树脂、光引发剂和单体，以调整光阻的粘度，溶剂例如可以是丙二醇甲醚醋酸酯。分散剂可以促使色阻中的颜料稳定分散。颜料用来调节光阻的色彩，使光阻色彩化。各个光阻中的粘合树脂、单体、光引发剂、颜料、溶剂、分散剂的质量比范围通常为5-8：5-8：0.2-0.6：5-8：70-80：0.1-0.2。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种彩膜基板，其特征在于，包括：

透明基板；

阵列排布在所述透明基板上的若干色阻单元，所述色阻单元包括相互间隔开的红色色阻、绿色色阻以及蓝色色阻；以及

设置在所述透明基板上的且分布在相邻两个色阻之间的黑色矩阵，

其中，所述红色色阻和所述蓝色色阻的厚度均小于所述绿色色阻的厚度，所述红色色阻的入光面面积和所述蓝色色阻的入光面面积均小于所述绿色色阻的入光面面积，

所述红色色阻、所述蓝色色阻的入光面面积均为S，所述红色色阻、所述蓝色色阻的厚度均为L，所述绿色色阻的厚度为T·L，所述绿色色阻的入光面面积为S·e^T-1，其中，T>1，e为自然常数。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括从背离所述透明基板一侧覆盖所述红色色阻和/或所述蓝色色阻的透明色阻。

3.根据权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，覆盖着所述红色色阻的透明色阻的厚度与所述红色色阻的厚度之和等于所述绿色色阻的厚度，和/或覆盖着所述蓝色色阻的透明色阻的厚度与所述蓝色色阻的厚度之和等于所述绿色色阻的厚度。

4.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括从所述色阻单元背离所述透明基板一侧覆盖所述色阻单元的保护膜。

5.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑色色阻延伸到所述红色色阻、所述绿色色阻、所述蓝色色阻与所述透明基板之间，并分别与所述红色色阻、所述绿色色阻、所述蓝色色阻形成重叠区。

6.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，1＜T≤2。

7.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述绿色色阻的厚度为4μm。

8.一种液晶屏，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的彩膜基板。

9.一种彩色液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的彩膜基板。