CN106019673B - 一种液晶显示面板用基板及液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶显示面板用基板，包括：玻璃基板；线栅层，设置在所述玻璃基板上，所述线栅层包括：介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；金属层，设置在所述介质层上，包括多个第一条状金属及多个第二条状金属，多个所述第二条状金属相互交叉设置，从而将所述金属层划分为依次循环排列的第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应阵列基板上的子像素区域，多个所述第一条状金属依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域中所述第一条状金属的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期。本发明还公开一种应用该基板的液晶显示面板。

Description

一种液晶显示面板用基板及液晶显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示面板用基板及液晶显示面板。
背景技术
高色域显示面板可以表现出自然界中更多的色彩，具有较高的色饱和度和色彩再现性，因而广泛受到消费者们的青睐。
目前，显示面板制造商为迎合消费者们对于色彩再现的需求而不断提高面板的色域。通常提高色域的方式包括调整背光源峰值的位置、采用RG荧光粉、采用量子点(quantumdot，QD)背光源技术以及调整彩色滤光片的通带位置与半峰宽等。随着REC.2020标准的出现，即对于高色域的要求使得量子点背光技术逐渐走向历史的舞台，相关公司如3M，nanosys、QD vision等均在量子点背光源技术方面投入大量人力进行研发，但是量子点背光源技术在实现高色域的同时对于彩色滤光片本身的性质也提出了更高的需求。传统方法中，彩色滤光片在通带线宽内具有较高的透过率，但是需要复杂的材料制备技术以及彩色滤光片需要较大的厚度才能使通带线宽内峰值的位置调整至与量子点背光峰值相匹配，如图1所示，上偏光片和彩色滤光片组合起来的厚度较大，从而导致液晶显示模组的厚度增加。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种能同时起彩色滤光片、偏光片及金属电极作用、在具有较高的色饱和度和色彩再现性的同时，还能降低液晶显示面板厚度的基板以及应用所述基板的液晶显示面板。
为解决上述问题，本发明提供一种技术方案为：提供一种液晶显示面板用基板，包括：
玻璃基板；
线栅层，设置在所述玻璃基板上，所述线栅层包括：
介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；
金属层，设置在所述介质层上，包括多个第一条状金属及多个第二条状金属，多个所述第二条状金属相互交叉设置，从而将所述金属层划分为依次循环排列的第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应阵列基板上的子像素区域，多个所述第一条状金属依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域中所述第一条状金属的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期，其中所述第一条状金属的周期定义为一个所述第一条状金属的宽度与相邻两个所述第一条状金属的距离之和。
其中，所述介质层包括：
第一介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；
第二介质层，设置在所述第一介质层上；
第三介质层，设置在所述第二介质层与所述金属层之间；
其中，所述第二介质层的材料的折射率大于所述第一介质层及所述第三介质层的材料的折射率。
其中，所述第一介质层及第三介质层的材料为二氧化硅、一氧化硅或氧化镁，所述第二介质层的材料为四氮化三硅、二氧化钛或五氧化二钛。
其中，多个所述第二条状金属分别沿水平方向和竖直方向相互垂直交叉而设置，多个所述第一条状金属沿水平方向依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域。
其中，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应所述阵列基板上的红、绿、蓝子像素区域，所述第一周期、第二周期以及第三周期依次减小。
其中，所述第一周期、第二周期以及第三周期的范围均为200-500nm，所述第一区域、第二区域以及第三区域内占空比的范围均为0.4-0.9，所述第一条状金属的高度范围为20-200nm，其中所述占空比定义为一个所述第一条状金属的宽度占所述第一条状金属周期的比例。
其中，所述液晶显示面板用基板透过光线的通带线宽为20-50nm，透过光线的中心峰值的透过率大于70％。
其中，所述金属层的材料选自铝、银或金。
其中，所述第一条状金属的宽度小于所述第二条状金属的宽度。
为解决上述问题，本发明还提供另一种技术方案：提供一种液晶显示面板，包括：
第一基板，
第二基板，与所述第一基板相对设置，包括：
玻璃基板；
线栅层，设置在所述玻璃基板上，所述线栅层包括：
介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；
金属层，设置在所述介质层上，包括多个第一条状金属及多个第二条状金属，多个所述第二条状金属相互交叉设置，从而将所述金属层划分为依次循环排列的第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应所述第一基板上的子像素区域，多个所述第一条状金属依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域中所述第一条状金属的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期，其中所述第一条状金属的周期定义为一个所述第一条状金属的宽度与相邻两个所述第一条状金属的距离之和；
液晶层，夹设在所述第一基板与所述第二基板之间；
背光模组，设置在所述第一基板的下面。
本发明的有益效果是：本发明提供的液晶显示面板用的第二基板中的金属层的线栅通带位置与背光峰值可达到严格的匹配，大大提高了液晶显示面板的色彩再现性，同时，第二基板含有周期性排列的金属层及介质层的配合，能同时起到彩色滤光片、偏光片及金属电极的作用，较于传统方法的彩色滤光片、偏光片及金属电极的组合，能有效降低厚度，从而降低液晶显示面板的厚度。
附图说明
图1为现有技术中常用液晶显示面板的剖面结构示意图；
图2为本发明提供的液晶显示面板的剖面结构示意图；
图3为图2所示的液晶显示面板中的线栅层层的剖面结构示意图；
图4为图2所示的液晶显示面板中的金属层的俯视示意图；
图5为本发明提供的液晶显示面板中第二基板TM、TE偏振光透过率频谱与相应的强度对比图；
图6为现有技术中常用的液晶显示面板的CF频谱与QD频谱图；
图7为本发明提供的液晶显示面板所获得TM偏振光透过率、金属层周期及波长的关系图；
图8为本发明提供的液晶显示面板的CF频谱与QD频谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请参阅图2，一种液晶显示面板100，包括第一基板10、第二基板30、液晶层50及背光模组70。第一基板10与第二基板30相对设置，液晶层50夹设于第一基板10与第二基板30之间，背光模组70设置在第一基板10的下面，即第一基板10背离第二基板30的表面。
第一基板10为阵列基板，可以理解，第一基板10的像素的排布形式为常见形式，可为单畴或多畴结构。
第二基板30包括玻璃基板31及线栅层33，线栅层33设置在玻璃基板31朝向第一基板10的表面。
请结合参阅图3，线栅层33包括介质层35和金属层37，介质层35设置在玻璃基板31朝向第一基板10的表面，金属层37设置于介质层35背离玻璃基板31的表面。介质层35包括第一介质层351、第二介质层353及第三介质层355。第一介质层351设置在玻璃基板31朝向第一基板10的表面，第二介质层353设置在第一介质层351上，第三介质层355设置在第二介质层353与金属层37之间。其中，第二介质层353的材料的折射率大第一介质层351及第三介质层355的材料的折射率，即介质层35为“低折射率-高折射率-低折射率”形式的“三明治结构”。可以理解，折射率高低为相对概念，即第二介质层353的材料的折射率高于第一介质层351与第三介质层355的材料的折射率，但不限定某一种材料为高或者低折射率材料。
进一步的，第一介质层351及第三介质层355的材料至少选自为二氧化硅、一氧化硅或氧化镁中的至少一种，第二介质层353的材料选自为四氮化三硅、二氧化钛或五氧化二钛中的至少一种。
请结合参阅图4，金属层37设置于第三介质层355上，金属层37包括多个第一条状金属371及多个第二条状金属373，多个所述第二条状金属373相互交叉设置，从而将所述金属层37划分为依次循环排列的第一区域375、第二区域376以及第三区域377，第一区域375、第二区域376以及第三区域377分别对应第一基板10上的子像素区域，多个所述第一条状金属371依次平行间隔排列在所述第一区域375、第二区域376以及第三区域377，所述第一区域375、第二区域376以及第三区域377中所述第一条状金属371的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期，其中第一条状金属371的周期定义为一个第一条状金属371的宽度与相邻两个第一条状金属371的距离之和。
本实施方式中，多个第二条状金属373分别沿水平方向和竖直方向相互垂直交叉而设置，多个第一条状金属371沿水平方向依次平行间隔排列在所述第一区域375、第二区域376以及第三区域377。第一区域375、第二区域376以及第三区域377分别对应第一基板10上的红、绿、蓝子像素区域，且第一区域375、第二区域376以及第三区域377分别对应的第一周期、第二周期以及第三周期依次减小。进一步的，第一周期、第二周期以及第三周期的范围均为200-500nm，第一区域375、第二区域376以及第三区域377内占空比的范围均为0.4-0.9，第一条状金属371的高度范围为20-200nm，以实现金属层37的偏振性能中的消光比和透射吸收之间的权衡。其中占空比定义为一个第一条状金属371的宽度占第一条状金属371的周期的比例，消光比定义为TM偏振光的透过率除TE偏振光的透光率，即TTM偏振光/TTE偏振光。
可以理解，第一区域375、第二区域376以及第三区域377中设置不同的周期，以用于实现在不同位置对应不同的通带线宽，即分别透过红、绿、蓝三原色光，且多个第二条状金属373用于反光功能。
可以理解，第一区域375、第二区域376以及第三区域377中的第一条状金属371之间的距离较小，使得金属层37可以作为金属电极。
可以理解，第二基板30的光线透过率的通带线宽为20-50nm，透过光线的中心峰值的透过率大于70％。
可以理解，多个第一条状金属371的延伸方向并不限于水平方向，多个第二条状金属373的延伸方向不限于垂直或水平方向，可根据需求进行相应性的调整。
金属层37的材料具有较大的折射率虚部，至少选自为铝、银或金中的至少一种。
由于第二基板30中含有周期性排列的金属层37及“三明治结构”的介质层35的配合，使得金属层37与介质层35表面支持一系列等离激元模式，自由空间光场通过线栅层33中周期性的光栅结构与等离激元模式进行耦合，当两者达到模式匹配时会呈现明显的光场穿透效应，因而可以作为彩色滤光片使用，并且其通带范围可以通过线栅层33的参数进行调节。
另外，偏振方向平行于第一条状金属371的TE偏振光入射到金属层37时，会引起电子沿第一条状金属371延伸方向自由振荡，TE偏振光被金属层37反射；而对于偏振方向垂直于第一条状金属371的延伸方向的TM偏振光，由于条状金属37的宽度小于入射光光波波长，使得该方向上的电子振荡受到限制，TM偏振光就可以直接透过，如此，线栅层33的周期性结构与二维排布特征使得其对于TM和TE态光场具有很高的消光比，使得线栅层33可以起到偏振片的作用。
液晶层50的模式选自为垂直对准(Vertical Alignment，VA)模式、扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)模式、平面转换(In-Plane Switching，IPS)模式、边缘场开关(Fringe Field Shift，FFS)模式中的一种。
背光模组70包括光源71、下偏光片72、导光板73、光学膜片75以及反射片77。下偏光片72设置于第一基板10背离第二基板30的一侧。光学膜片75以及反射片77分别贴设于导光板73相对的两个表面，其中光学膜片75靠近于下偏光片72。光源71设置于导光板73的一侧，光源71为高色域显示常用光源，包括蓝光LED激发RG荧光粉、量子点薄膜(QD film)等。
请参阅图5，图5为本发明提供的液晶显示面板100中第二基板30的TM、TE偏振光透过率频谱与相应的强度对比图，其中横坐标表示波长，左边纵坐标表示透光率，右边纵坐标表示消光比。由图可知，TM偏振光的通带峰值的透过率高达75％，通带线宽仅为17nm，TE偏振光的透过率均低于6％，且在特定波长内消光比较高，能有效起到偏光片的作用。
可以理解，偏振方向平行于第一条状金属371的TE偏振光入射到金属层37时，会引起电子沿第一条状金属371延伸方向自由振荡，TE偏振光被线栅层33反射；而对于偏振方向垂直于第一条状金属371的延伸方向的TM偏振光，由于第一条状金属371的宽度小于入射光光波波长，使得该方向上的电子振荡受到限制，TM偏振光就可以直接透过，从而使得线栅层33对于TM态具有较大的透过率通带，对于TE态则在可见光全波段抑制光线透过。
请结合参图6，图6为现有技术中常用的液晶显示面板的CF频谱与QD频谱图，其中横坐标表示波长，纵坐标表示光强度。由图可知，量子点背光峰的通带线宽较窄，仅有20-40nm，具有很高的纯色性，但红、绿、蓝光光强分别在特定的波长范围内的通带线宽均较大，均未能与量子点背光峰实现匹配，其中通带线宽定义为最大峰值的一半处的谱带宽度。
可以理解，量子点背光源技术能够实现高色域的一个重要原因在于其波长可以通过调节量子点尺寸的大小来实现红、绿、蓝三色波长的精确调节，从而提高液晶显示面板的色彩再现性。然而现有技术中红、绿、蓝光光强均具有较大的通带线宽，使得通带峰值与量子点背光峰很难通过材料制备技术实现严格匹配。目前常见的提高液晶显示面板的色域值是通过增加彩色滤光片的厚度以降低通带线宽，但是彩色滤光片增厚的同时带来的一个缺点则是整体透过率的降低。
请对比参阅图7，图7为本发明提供的液晶显示面板100所获得TM偏振光透过率、金属层周期及波长的关系图，其中横坐标表示波长，左边纵坐标表示金属层周期，右边纵坐标表示TM偏振光透过率。由图7可知，随着金属层37中的第一条状金属371的周期的增加，TM偏振光的透过率增大，且通带线宽峰值也随之红移，即往波长较大的方向移动，如此可根据金属层周期、TM偏振光透过率及波长之间的关系进行调整以实现红、绿、蓝的光强与量子点背光峰值匹配。
请结合参阅图8，图8为本发明提供的液晶显示面板100的CF频谱与QD频谱图，其中横坐标表示波长，纵坐标表示光强度。图8中的量子点背光峰及通带线宽与图6中的量子点背光峰及通带线宽一致，然红、绿、蓝的光强度分别在对应的波长范围内与量子点背光峰匹配，且通带线宽范围与量子点背光的通带线宽匹配的较好，显著地提高液晶显示面板100的色域值。
本发明提供的液晶显示面板用的第二基板30中的线栅层33的线栅通带位置与背光峰值可达到严格的匹配，大大提高了液晶显示面板100的色彩再现性，同时，第二基板30含有周期性排列的金属层37及“三明治结构”的介质层35的配合，能同时起到彩色滤光片、偏光片及金属电极的作用，较于传统方法的彩色滤光片、偏光片及金属电极的组合，能有效降低厚度，从而降低液晶显示面板100的厚度。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种液晶显示面板用基板，其特征在于，包括：
玻璃基板；
线栅层，设置在所述玻璃基板上，所述线栅层包括：
介质层，设置在所述玻璃基板的一侧，所述介质层包括：
第一介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；
第二介质层，设置在所述第一介质层上；
第三介质层，设置在所述第二介质层与金属层之间；
其中，所述第二介质层的材料的折射率大于所述第一介质层及所述第三介质层的材料的折射率；
金属层，设置在所述第三介质层上，包括多个第一条状金属及多个第二条状金属，多个所述第二条状金属相互交叉设置，从而将所述金属层划分为依次循环排列的第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应阵列基板上的子像素区域，多个所述第一条状金属依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域中所述第一条状金属的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期，其中所述第一条状金属的周期定义为一个所述第一条状金属的宽度与相邻两个所述第一条状金属的距离之和；
所述第一条状金属的宽度小于所述第二条状金属的宽度，所述多个第二条状金属用于反光。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
所述第一介质层及第三介质层的材料为二氧化硅、一氧化硅或氧化镁，所述第二介质层的材料为四氮化三硅、二氧化钛或五氧化二钛。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
多个所述第二条状金属分别沿水平方向和竖直方向相互垂直交叉而设置，多个所述第一条状金属沿水平方向依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域。
4.根据权利要求1所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应所述阵列基板上的红、绿、蓝子像素区域，所述第一周期、第二周期以及第三周期依次减小。
5.根据权利要求4所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
所述第一周期、第二周期以及第三周期的范围均为200-500nm，所述第一区域、第二区域以及第三区域内占空比的范围均为0.4-0.9，所述第一条状金属的高度范围为20-200nm，其中所述占空比定义为一个所述第一条状金属的宽度占所述第一条状金属周期的比例。
6.根据权利要求1所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
所述液晶显示面板用基板透过光线的通带线宽为20-50nm，透过光线的中心峰值的透过率大于70％。
7.根据权利要求1所述的液晶显示面板用基板，其特征在于，
所述金属层的材料选自铝、银或金。
8.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
第一基板，
第二基板，与所述第一基板相对设置，包括：
玻璃基板；
线栅层，设置在所述玻璃基板上，所述线栅层包括：
介质层，设置在所述玻璃基板的一侧，所述介质层包括：
第一介质层，设置在所述玻璃基板的一侧；
第二介质层，设置在所述第一介质层上；
第三介质层，设置在所述第二介质层与金属层之间；
其中，所述第二介质层的材料的折射率大于所述第一介质层及所述第三介质层的材料的折射率；
金属层，设置在所述第三介质层上，包括多个第一条状金属及多个第二条状金属，多个所述第二条状金属相互交叉设置，从而将所述金属层划分为依次循环排列的第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域分别对应所述第一基板上的子像素区域，多个所述第一条状金属依次平行间隔排列在所述第一区域、第二区域以及第三区域，所述第一区域、第二区域以及第三区域中所述第一条状金属的周期分别为互不相同的第一周期、第二周期以及第三周期，其中所述第一条状金属的周期定义为一个所述第一条状金属的宽度与相邻两个所述第一条状金属的距离之和；
所述第一条状金属的宽度小于所述第二条状金属的宽度，所述多个第二条状金属用于反光；
液晶层，夹设在所述第一基板与所述第二基板之间；
背光模组，设置在所述第一基板的下面。
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