CN105223727B - 一种液晶显示器的彩膜基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示器的彩膜基板，液晶显示器包括相对的阵列基板、彩膜基板、以及夹设于阵列基板和彩膜基板之间的液晶，彩膜基板上设有位于玻璃基板上的黑色矩阵、RGB色层以及ITO导电膜，在所述的黑色矩阵上方对应的导电膜上设有一层相对介电常数范围在10～100的材料层，该材料层在所述的彩膜基板的玻璃基板上的投影面积大于黑色矩阵的在彩膜基板的玻璃基板上的投影面积。通过在彩膜基板和阵列基板的ITO之间增加一层高介电常数的材料，当加电压以后，改变ITO边缘电场线的方向，进而改变ITO边缘电场对液晶分子的影响，使得暗纹处的液晶分子倾倒角度变小，则原来位置的暗纹会消除或减弱。

Description

一种液晶显示器的彩膜基板
技术领域
本发明涉及UV光垂直配向模式的液晶显示器，特别涉及一种彩膜基板。
背景技术
传统的CRT显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的荧光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)是FPD中最早被开发出来，并被商品化的产品。图1给出了显示屏中某一局部的上下横截面结构，从上到下依次为上层偏光板(Polarizer)、彩膜基板10、电极(ITO)、液晶层(LC)、阵列基板20和下偏光板(Polarizer)。彩膜基板和阵列基板彼此有一定间隔，两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在两个基板之间，电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像。因为如上所述液晶显示装置不发射光，它需要光源来显示图像，因此，液晶显示装置具有位于液晶面板后面的背光源。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光，经过液晶分子的扭转作用，可以控制显示屏的光线亮度，从而控制TFT-LCD画面的亮暗程度。控制液晶扭转的是加在液晶上的像素电压，电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同，通过彩膜基板的RGB三原色的不同光强的组合可以得到所需的彩色显示。
过去控制配向方向的实用方法只有在高分子膜上摩擦布进行配向的摩擦法(Rubbing)。不过，摩擦法用於面时只能在水平方向上配向，已被TN液晶面板广泛采用，但电视液晶面板的VA模式要扩大视角，需要部分改变配向方向，分割成多个区域，因此不能采用摩擦法。VA模式在不载入电场的状态下使液晶分子基本垂直于面板面进行配向。载入电场时，液晶分子倾倒，状态发生变化。为控制载入电场时液晶分子的倾倒方向，目前的液晶面板设计突起和狭缝，通过改变它们的形状来实现液晶分子稍微倾斜的状态和稳定的状态。载入电场时，突起和狭缝附近的液晶分子首先开始倾倒，然后按照多米诺骨牌效应，随著推倒其他液晶分子，所有液晶分子都向一个方向倾倒。
UV2A(ultraviolet induced multi-domain vertical alignment)的光配向技术能够通过配向膜实现所有液晶分子向设计方向倾斜的状态，所以载入电场时，液晶分子同时向同一方向倾倒。因此，反应速度增至原来的2倍，达到4ms以下。由与不使用突起和狭缝也能分割成多个区域，因此开口率比原来利用突起分割成多个区域的面板提高20％以上。背照灯亮度很小即可获得与原来同等的亮度，降低耗电量和削减背照灯光源数量有利於节能和节省成本。高精细化和3D显示器等也易於实现。另外，过去背照灯的光在突起和狭缝部分散射，在前面漏光，因此泛黑。而UV2A技术在突起和狭缝部分不会漏光，因此静态对比度达到5000：1，是原来的1.6倍。还可以省去设计突起和狭缝的工艺，提高生产能力。
UV光垂直配向(UV2A)液晶显示器由于受到CF和TFT两侧的UV光配向和ITO边缘电场的双重作用，画素在白态时会出现暗纹，此暗纹会降低显示器的透过率。图2所示为UV2A画素的UV光配向方向和液晶分子的转动方向，图中90°和270°方向(图2中B和A所标示的方向)的箭头为TFT侧的UV光配向方向，0°和180°方向(图2中D和C所标示的方向)的箭头为CF侧的UV光配向方向，其余四个箭头方向为液晶盒内液晶分子的转动方向。
图3所示为UV2A画素的ITO边缘电场对液晶分子所施加的作用力的方向，，在单个子像素单元的四周均施加作用力G、H，ITO边缘电场的作用力方向均由边缘向着画素内部。当ITO边缘电场的作用力方向与液晶分子转动方向的夹角(图3中内部的虚线为液晶分子转动方向)小于90°时，液晶分子转动方向如图4所示，则子像素单元的边缘不会产生暗纹；当ITO边缘电场的作用力方向与液晶分子转动方向的夹角(图3中内部的虚线为液晶分子转动方向)大于90°时，液晶分子转动方向如图5所示，则子像素单元的边缘产生暗纹。
通过上述分析，可以得到UV2A单个子像素单元的黑纹产生的位置如图6所示，黑纹形状的中间呈十字状，四周占边缘的一半。
发明内容
为了解决黑纹问题，本发明提供一种液晶显示器的彩膜基板，液晶显示器包括相对的阵列基板、彩膜基板、以及夹设于阵列基板和彩膜基板之间的液晶，彩膜基板上设有位于玻璃基板上的黑色矩阵、RGB色层以及ITO导电膜，在所述的彩膜基板的黑色矩阵上方对应的导电膜上设有一层相对介电常数范围在10～100的材料层，该材料层在所述的彩膜基板的玻璃基板上的投影面积大于黑色矩阵的在彩膜基板的玻璃基板上的投影面积。
进一步，在所述的阵列基板的玻璃基板的投影面积小于共通电极线在玻璃基板上的投影面积；
进一步，所述的材料层为是聚酰亚胺或钛酸钡复合膜；
进一步，所述的材料层的厚度为0.1～2.0μm；
进一步，所述的材料层的介电常数大于所述的液晶分子的介电常数。
有益效果：在液晶面板的彩膜基板和阵列基板的ITO之间增加一层高介电常数的材料，当加电压以后，可以影响原来电场线的分布，从而改变ITO边缘电场线的方向，进而改变ITO边缘电场对液晶分子的影响，使得模拟区域暗纹处的液晶分子倾倒方向发生改变，倾倒角度变小，则原来位置的暗纹会消除或减弱。
附图说明
图1为现有的UV2A配向方式：同一个像素内相互补偿的示意图；
图2为现有液晶显示基板的UV2A配向模式形成4区域的结构示意图；
图3为现有UV2A边缘电场对液晶分子施加作用力的结构示意图；
图4为现有边缘电场与方向液晶分子转动方向的夹角小于90°时的示意图；
图5为现有边缘电场与方向液晶分子转动方向的夹角大于90°时的示意图；
图6为现有UV2A边缘电场对像素单元产生的黑纹示意图；
图7为本发明的液晶显示装置的结构示意图；
图8为现有技术和本发明的液晶显示装置的透过率模拟曲线；
图9为现有技术和本发明的液晶显示装置在暗纹处的透过率模拟曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图7示，液晶显示器包括相对的阵列基板20、彩膜基板10、以及夹设于阵列基板20和彩膜基板10之间的液晶分子层30。其中，阵列基板20包括由数据线扫描线交叉限定的若干子像素单元，每一子像素单元内设有像素电极ITO导电膜，子像素电极间设有共通电极。而彩膜基板10包括玻璃基板11、黑色矩阵(BM)12、RGB色层13、ITO导电膜14。现有技术中彩膜基板制作的工艺如下：首先在玻璃基板11上沉积由感光性树脂形成的黑底材料层，然后通过光刻法形成黑矩阵12，接着分别在各个像素对应位置形成RGB色层13，接着在覆盖层的表面上形成规定的取向膜(即形成ITO导电膜14)，从而形成彩膜基板。
为了消除图6中UV2A像素的边缘暗纹，本发明提出技术方案：在彩膜基板的黑色矩阵上方对应的导电膜14上设有一层介电常数为ε的材料层15，该材料为是聚酰亚胺/钛酸钡复合膜等聚合物基复合电介质材料，并该透明材料层的厚度为0.1～2.0μm；此材料的相对介电常数范围在10～100之间，大于液晶分子的介电常数。该材料层15在彩膜基板的玻璃基板上的投影面积大于黑色矩阵的在彩膜基板的玻璃基板上的投影面积，在阵列基板的玻璃基板的投影面积小于共通电极线在玻璃基板上的投影面积；其形状可以按要求设置为任意形状。
在液晶面板的彩膜基板和阵列基板的ITO之间增加一层高介电常数的材料，当加电压以后，可以影响原来电场线的分布，从而改变ITO边缘电场线的方向，进而改变ITO边缘电场对液晶分子的影响，使得模拟区域暗纹处的液晶分子倾倒方向发生改变，倾倒角度变小，则原来位置的暗纹会消除或减弱，从而提高液晶显示器的透过率，如图8-图9所示的现有技术和本发明的液晶显示装置的透过率模拟曲线的模拟结果。

Claims (4)

1.一种液晶显示器的彩膜基板，液晶显示器包括相对的阵列基板、彩膜基板、以及夹设于阵列基板和彩膜基板之间的液晶，彩膜基板上设有位于玻璃基板上的黑色矩阵、RGB色层以及ITO导电膜，其特征在于：在所述的彩膜基板的黑色矩阵上方对应的导电膜上设有一层相对介电常数范围在10～100的材料层，该材料层在所述的彩膜基板的玻璃基板上的投影面积大于黑色矩阵的在彩膜基板的玻璃基板上的投影面积，所述材料层在所述的阵列基板的玻璃基板的投影面积小于共通电极线在所述的阵列基板的玻璃基板上的投影面积。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板，其特征在于：所述的材料层为聚酰亚胺/钛酸钡复合膜。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板，其特征在于：所述的材料层的厚度为0.1～2.0μm。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板，其特征在于：所述的材料层的介电常数大于所述的液晶分子的介电常数。
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