CN105676519B - 一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置 - Google Patents

一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置，通过在现有的黑矩阵上开设透光部，使背光光线透过黑矩阵并发生衍射，产生衍射效应，利用黑矩阵上透光部产生的衍射光遮挡住黑矩阵的其他区域，实现黑矩阵的消隐，从而消除“纱门效应”，提高图像的分辨率和清晰度。此外，通过在黑矩阵上设置透光部，原本被黑矩阵吸收的白光可以通过透光部透过，可以提高液晶面板整体的透过率，提升显示模组的亮度，降低背光光源功耗，达到更优的显示效果。

Description

一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置
技术领域
本发明涉及半导体设备制造技术领域，具体涉及一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置。
背景技术
现有的彩膜基板如图1所示，包括黑矩阵(BM)和红色彩膜R、绿色彩膜G、蓝色彩膜B，BM位于相邻的红色彩膜R与绿色彩膜G之间、相邻的绿色彩膜G与蓝色彩膜B之间、红色彩膜R与蓝色彩膜B之间，彩膜基板中的黑矩阵区域即为亚像素之间的空隙。
因此在分辨率较低的LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)上显示的图像会出现明显的黑色网格或黑色条纹，像是透过纱门观看的图像，这种现象被称之为“纱门效应”。
随着显示屏分辨率逐步提高，目前在我们使用的手机等电子产品上肉眼几乎看不到黑矩阵区域了，但是，在近几年兴起的VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备，例如VR眼镜、VR头盔等产品中，由于使用了可以缩小视距的放大镜片，使得“纱门效应”更加明显。
因此，亟需一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置以解决上述技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种黑矩阵、彩膜基板和显示装置，用以解决“沙门效应”造成的图像分辨率低、清晰度差的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
本发明提供一种黑矩阵，所述黑矩阵上开设有透光部，所述透光部用于令背光光线透过所述黑矩阵并发生衍射。
优选的，所述黑矩阵为网格状的黑矩阵或平行设置的条状的黑矩阵；
所述网格状的黑矩阵包括多条条状的第一黑矩阵和多条条状的第二黑矩阵，所述第一黑矩阵和第二黑矩阵垂直交叉设置。
优选的，当所述黑矩阵为平行设置的条状的黑矩阵时，所述透光部为狭缝，且所述透光部沿所述黑矩阵延伸的方向设置。
优选的，当所述黑矩阵为网格状的黑矩阵时，所述透光部为狭缝，设置于所述第一黑矩阵上和/或第二黑矩阵上，并沿所在黑矩阵延伸的方向设置。
优选的，所述透光部位于所在黑矩阵的中间位置。
优选的，当所述黑矩阵为网格状的黑矩阵时，所述透光部为开口区域，并设置于所述第一黑矩阵与第二黑矩阵的交叉点处。
优选的，当所述黑矩阵为网格状的黑矩阵时，所述透光部包括设置在第一黑矩阵或第二黑矩阵上非交叉点处的狭缝以及设置在第一黑矩阵与第二黑矩阵的交叉点处的开口区域，所述狭缝沿所在黑矩阵延伸的方向设置。
优选的，当所述黑矩阵包围的亚像素呈矩形时，所述狭缝所在的黑矩阵为所述亚像素的长边对应的黑矩阵。
优选的，所述狭缝位于所在黑矩阵的中间位置。
本发明还提供一种彩膜基板，所述彩膜基板包括如前所述的黑矩阵。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括如前所述的彩膜基板。
本发明能够实现以下有益效果：
本发明通过在现有的黑矩阵上开设透光部，使背光光线透过黑矩阵并发生衍射，产生衍射效应，利用黑矩阵上透光部产生的衍射光遮挡住黑矩阵的其他区域，实现黑矩阵的消隐，从而消除“纱门效应”，提高图像的分辨率和清晰度。此外，通过在黑矩阵上设置透光部，原本被黑矩阵吸收的白光可以通过透光部透过，可以提高液晶面板整体的透过率，提升显示模组的亮度，降低背光光源功耗，达到更优的显示效果。
附图说明
图1为现有的彩膜基板的结构示意图；
图2为本发明的原理图；
图3为本发明实施例1的黑矩阵的剖面图；
图4为本发明实施例2的黑矩阵的正视图；
图5为本发明实施例3的黑矩阵的正视图；
图6为本发明实施例4的黑矩阵的正视图。
图例说明：
1、黑矩阵 11、第一黑矩阵 12、第二黑矩阵
10、透光部 2、背光光线 21、直射光
22、衍射光 101、开口区域 102、狭缝
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播，假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样，这种现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时，也会发生类似的效应。本发明正是利用了衍射效应，借助衍射光遮挡黑矩阵区域，从而实现黑矩阵消隐。
以下结合图2至图6，详细说明本发明的技术方案。
本发明提供一种黑矩阵，所述黑矩阵上开设有透光部，所述透光部用于令背光光线透过所述黑矩阵并发生衍射。
通过在现有的黑矩阵上开设透光部，使背光光线透过黑矩阵并发生衍射，产生衍射效应，利用黑矩阵上透光部产生的衍射光遮挡住黑矩阵的其他区域，实现黑矩阵的消隐，从而消除“纱门效应”，提高图像的分辨率和清晰度。此外，通过在黑矩阵上设置透光部，原本被黑矩阵吸收的白光可以通过透光部透过，可以提高液晶面板整体的透过率，提升显示模组的亮度，降低背光光源功耗，达到更优的显示效果。
所述黑矩阵可以为网格状的黑矩阵或平行设置的条状的黑矩阵，即各条状的黑矩阵平行设置于各亚像素之间。网格状的黑矩阵包括多条条状的第一黑矩阵和多条条状的第二黑矩阵，第一黑矩阵和第二黑矩阵垂直交叉设置。
为了清楚描述本发明的技术方案，以下分别结合图3至图6，通过四个具体实施例进行详细说明。
实施例1
在实施例1中，如图3所示，黑矩阵为平行设置的条状的黑矩阵1，各条状的黑矩阵1平行设置于各亚像素R、G、B之间。各平行设置的条状的黑矩阵1上开设透光部10，透光部10为狭缝，且透光部10沿黑矩阵1延伸的方向设置，即透光部10(狭缝)与黑矩阵1的方向相同，能够令背光光线透过黑矩阵1并发生衍射。
优选的，透光部10位于所在黑矩阵的中间位置，也就是说，在条状的黑矩阵1的中间开设狭缝，从而形成透光部10，这样，可以使衍射光完全覆盖透光部10两侧的黑矩阵区域，从而保证黑矩阵消隐的效果。
以下结合图2，以亚像素R和亚像素G之间的条状的黑矩阵1为例，详细说明本发明的原理。如图2所示，背光光线2照射到彩膜基板上，可以透过亚像素R和亚像素G区域，透过亚像素R和亚像素G区域的背光光线为直射光21。背光光线2也可以透过黑矩阵1上的透光部10，却无法透过黑矩阵1上的其他区域。因此，背光光线2透过透光部10后会发生衍射，也就是说，背光光线2从透光部10处向四周扩散，形成衍射光22，此时，原本被黑矩阵1遮挡的区域也被衍射光22照亮，从而在显示图像上实现黑矩阵的消隐。
实施例2
在实施例2中，如图4所示，黑矩阵1呈网格状，1包括多条条状的第一黑矩阵11和多条条状的第二黑矩阵12，第一黑矩阵11和第二黑矩阵12垂直交叉设置，第一黑矩阵11纵向设置，第二黑矩阵12横向设置。透光部10为狭缝，设置于第一黑矩阵11上和/或第二黑矩阵12上，并沿所在黑矩阵延伸的方向设置。
在本实施例中，如图4所示，第一黑矩阵11和第二黑矩阵12上均设置透光部10(狭缝)，且透光部10分别沿第一黑矩阵11和第二黑矩阵12延伸的方向设置。这样，第一黑矩阵11和第二黑矩阵均可通过狭缝衍射消隐，显示图像的分辨率和清晰度更高。
优选的，透光部10位于所在黑矩阵的中间位置，即透光部10位于第一黑矩阵11和/或第二黑矩阵12的中间位置。
实施例1与实施例2中的透光部为狭缝，并通过产生单缝衍射效应来消隐黑矩阵。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于，透光部10的形状和位置不同。在实施例3中，如图5所示，透光部10为开口区域，并设置于第一黑矩阵11与第二黑矩阵12的交叉点处，这样，第一黑矩阵11和第二黑矩阵12均可得到消隐。
需要说明的是，所述开口区域(透光部10)的形状与亚像素的形状相关，例如，若亚像素呈矩形或正方形，则透光部10为方形开口区域，若亚像素呈六边形，则透光部10为三角形开口区域。
在实施例3中，在黑矩阵上开设开口区域，可以实现正交型衍射，正交衍射形成的色散可由相邻的正交衍射进行补偿，也就是说，背光光线2为混合白光，透过透光部10后会形成彩虹纹，这种现象称为色散。而相邻的两个透光部10形成的彩虹纹的顺序正好相反，这样，相邻透光部10形成的彩虹纹彼此相接，从而相互抵消、补偿，因此不会出现大面积的色散现象。如果亚像素呈矩形，则本实施例消除亚像素的短边方向的色散效果优于消除亚像素的长边方向的色散效果。
与实施例1和实施例2相比，实施例3的方案消除色散效果较好，但是只在网格状的黑矩阵的交叉点处设置透光部，透光部所占黑矩阵的比例较低，因此透过率较低。而在实施例1和实施例2中，透光部沿黑矩阵的延伸方向设置，透光部所占黑矩阵的比例较高，因此透过率较高，但存在一定的色散问题。
实施例4
实施例4与实施例3的区别在于，透光部10不但包括设置在第一黑矩阵11与第二黑矩阵12的交叉点处的开口区域，还包括设置在第一黑矩阵或第二黑矩阵上非交叉点处的狭缝，狭缝沿所在黑矩阵延伸的方向设置。在实施例4中，如图6所示，透光部10包括开口区域101和狭缝102，开口区域101设置在第一黑矩阵11与第二黑矩阵12的交叉点处，狭缝102设置在第一黑矩阵11上。
如图6所示，当所述黑矩阵包围的亚像素呈矩形时，第一黑矩阵11为亚像素的长边对应的黑矩阵，第二黑矩阵为所述亚像素的短边对应的黑矩阵。也就是说，当亚像素为矩形时，优选将狭缝102设置在亚像素的长边对应的黑矩阵上，黑矩阵消隐效果更佳。
优选的，狭缝102位于第一黑矩阵11或第二黑矩阵12的中间位置。在本实施例中，狭缝102位于第一黑矩阵11的中间位置。
本发明实施例还提供一种彩膜基板，所述彩膜基板包括如前所述的黑矩阵，所述彩膜基板的其他部件及位置关系属于现有技术，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种显示装置，可以包括如前所述的彩膜基板，所述显示装置的其他部件及位置关系属于现有技术，在此不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种黑矩阵，其特征在于，所述黑矩阵上开设有透光部，所述透光部用于令背光光线透过所述黑矩阵并发生衍射；
所述黑矩阵为平行设置的条状的黑矩阵；
所述透光部为狭缝，且所述透光部沿所述黑矩阵延伸的方向设置。
2.如权利要求1所述的黑矩阵，其特征在于，所述黑矩阵为网格状的黑矩阵，所述网格状的黑矩阵包括多条条状的第一黑矩阵和多条条状的第二黑矩阵，所述第一黑矩阵和第二黑矩阵垂直交叉设置，所述透光部设置于所述第一黑矩阵上和/或第二黑矩阵上，并沿所在黑矩阵延伸的方向设置。
3.如权利要求1或2所述的黑矩阵，其特征在于，所述透光部位于所在黑矩阵的中间位置。
4.如权利要求2所述的黑矩阵，其特征在于，所述透光部包括设置在第一黑矩阵或第二黑矩阵上非交叉点处的狭缝以及设置在第一黑矩阵与第二黑矩阵的交叉点处的开口区域，所述狭缝沿所在黑矩阵延伸的方向设置。
5.如权利要求4所述的黑矩阵，其特征在于，当所述黑矩阵包围的亚像素呈矩形时，所述狭缝所在的黑矩阵为所述亚像素的长边对应的黑矩阵。
6.如权利要求4所述的黑矩阵，其特征在于，所述狭缝位于所在黑矩阵的中间位置。
7.一种彩膜基板，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的黑矩阵。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求7所述的彩膜基板。
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