CN110824763B - 显示面板及制作方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示面板，包括彩膜基板，彩膜基板上设有多个色彩区、多个空白区以及黑矩阵，多个色彩区之间、多个空白区之间以及色彩区与空白区之间通过黑矩阵间隔开，色彩区内设有色阻材料，空白区为透明态，彩膜基板上还设有视角控制电极层，视角控制电极层包括覆盖空白区的多个视角控制电极，视角控制电极直接形成于彩膜基板的表面上。本发明通过将视角控制电极直接形成在彩膜基板的表面上，使视角控制电极的表面平整，并与阵列基板侧的公共电极形成垂直电场，提升对比度，而且只有在空白区具有宽窄视角切换，可降低大视角下的灰阶反转。本发明还公开了一种显示装置以及显示面板的制作方法。

Description

显示面板及制作方法和显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种显示面板及制作方法和显示装置。
背景技术
随着液晶显示技术的不断进步，显示器的可视角度已经由原来的120°左右拓宽到160°以上，人们在享受大视角带来视觉体验的同时，也希望有效保护商业机密和个人隐私，以避免屏幕信息外泄而造成的商业损失或尴尬。
现在的显示器件逐渐朝着宽视角的方向发展，无论是手机移动终端应用，桌上显示器还是笔记本电脑应用，除了宽视角的需求之外，在许多场合还需要显示装置具备宽视角与窄视角相互切换的功能。
目前，实现对液晶显示装置的宽视角与窄视角切换，通常是利用彩膜基板(colorfilter，CF)一侧的视角控制电极给液晶分子施加一个垂直电场，实现窄视角模式。但是，上述液晶显示装置会有以下问题：
(1)因为彩膜基板上会设置空白区和色阻区，当平坦层覆盖在空白区和色阻区上会使平坦层的表面是凹凸不平的，视角控制电极覆盖在平坦层上，其表面也是凹凸不平的，从而视角控制电极与阵列基板侧的公共电极形成的是倾斜电场，导致窄视角的对比度降低。
(2)因为有视角控制电极，利用彩膜基板上通常会采用至少两层平坦层，使彩膜基板厚度加厚，导致液晶显示装置亮度不均的问题较易发生以及信赖性变差的问题。
(3)因为视角控制电极通常是整面的，而且在窄视角时，所有的子像素均为窄视角，在大视角时，不同颜色子像素发出的光会相互合成其他的色光，导致灰阶反转比较严重。
发明内容
本发明在于提供一种显示面板及制作方法和显示装置，以解决现有技术中的液晶显示装置视角对比度低、亮度不均、信赖性较差以及灰阶反转比较严重的问题。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
本发明提供一种显示面板，包括彩膜基板，该彩膜基板上设有多个色彩区、多个空白区以及黑矩阵，多个该色彩区之间、多个该空白区之间以及该色彩区与该空白区之间通过该黑矩阵间隔开，该色彩区内设有色阻材料，该空白区为透明态，该彩膜基板上还设有视角控制电极层，该视角控制电极层包括覆盖该空白区的多个视角控制电极，该视角控制电极直接形成于该彩膜基板的表面上。
进一步地，多个该空白区沿着纵向排列，该视角控制电极为沿着纵向延伸的条状电极并覆盖一整列的多个该空白区。
进一步地，多个该空白区沿着横向排列，该视角控制电极为沿着横向延伸的条状电极并覆盖一整行的多个该空白区。
进一步地，该空白区纵向的长度小于该色彩区纵向的长度。
进一步地，该空白区横向的长度与三个该色彩区横向的总长度相同。
进一步地，多个该空白区相互间隔开，其中任意两个该空白区均不相邻
进一步地，该彩膜基板上还设有平坦层，该平坦层覆盖在该黑矩阵、该色阻材料以及该视角控制电极层上，该平坦层远离该彩膜基板的一侧为平面。
进一步地，该显示面板还包括与该彩膜基板相对设置的阵列基板以及位于该彩膜基板与该阵列基板之间的液晶层，该阵列基板上设有由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成的多个像素单元，该像素单元与该色彩区、该空白区相对应，每个像素单元内设有像素电极和薄膜晶体管，该像素电极通过该薄膜晶体管与邻近该薄膜晶体管的扫描线和数据线电性连接，该阵列基板上还设有信号发射电极，该信号发射电极通过导电胶与该视角控制电极层的信号接收部电性连接。
本发明还提供一种显示面板的制作方法，该制作方法用于制作如上所述的显示面板，该制作方法包括：
在该彩膜基板上制作形成该黑矩阵、该色彩区和该空白区，该色彩区内设有色阻材料，该空白区为透明态；
在该彩膜基板上覆盖一层金属层，对该金属层进行刻蚀并形成与该空白区对应的视角控制电极以及位于非显示区的导电部和信号接收部；
在该彩膜基板上覆盖整面的平坦层，对该平坦层通过半色调掩膜进行刻蚀，使该平坦层远离该彩膜基板的一侧刻蚀为平整的面，并在对应该信号接收部的区域刻蚀形成接触通孔。
本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的显示面板。
本发明有益效果在于：显示面板包括彩膜基板，彩膜基板上设有多个色彩区、多个空白区以及将多个色彩区和多个空白区间隔开的黑矩阵，色彩区内设有色阻材料，空白区为透明态，彩膜基板上还设有视角控制电极层，视角控制电极层包括覆盖空白区的多个视角控制电极，视角控制电极直接形成于彩膜基板的表面上。本发明通过将视角控制电极直接形成在彩膜基板的表面上，使视角控制电极的表面平整，并与阵列基板侧的公共电极形成垂直电场，提升对比度，而且只有在空白区具有宽窄视角切换，可降低大视角下的灰阶反转。
附图说明
图1是本发明实施例一中彩膜基板的平面结构示意图；
图2是本发明实施例一或二中阵列基板的平面结构示意图；
图3是本发明实施例一中视角控制电极层的平面结构示意图；
图4是本发明中显示面板在初始状态时沿图1中A-A方向的截面结构示意图；
图5是本发明中显示面板在宽视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图之一；
图6是本发明中显示面板在宽视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图之二；
图7是本发明中显示面板在窄视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图；
图8a-8e是本发明中彩膜基板的制作流程示意图；
图9是本发明实施例二中彩膜基板的平面结构示意图；
图10是本发明实施例三中彩膜基板的平面结构示意图；
图11是本发明实施例三中阵列基板的平面结构示意图；
图12是本发明实施例四中彩膜基板的平面结构示意图；
图13是本发明实施例四中视角控制电极层的平面结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的显示面板及制作方法和显示装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
[实施例一]
图1是本发明实施例一中彩膜基板的平面结构示意图，图2是本发明中阵列基板的平面结构示意图，图3是本发明实施例一中视角控制电极层的平面结构示意图，图4是本发明中显示面板在初始状态时沿图1中A-A方向的截面结构示意图，图5是本发明中显示面板在宽视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图之一，图6是本发明中显示面板在宽视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图之二，图7是本发明中显示面板在窄视角时沿图1中A-A方向的截面结构示意图。
如图1至图7所示，本发明实施例一提供的一种显示面板，包括彩膜基板10与彩膜基板10相对设置的阵列基板20以及位于彩膜基板10与阵列基板20之间的液晶层30。本实施例中，液晶层30中的液晶分子采用正性液晶分子，正性液晶分子具备响应快的优点。如图4，在初始状态(即液晶显示装置未施加任何电压的情形)下，液晶层30内的正性液晶分子呈现与彩膜基板10和阵列基板20基本平行的平躺姿态，即正性液晶分子的长轴方向与彩膜基板10和阵列基板20的表面基本平行。但在实际应用中，液晶层30中的正性液晶分子与彩膜基板10和阵列基板20之间可以具有很小的初始预倾角，该初始预倾角的范围可为小于或等于10度，即：0°≦θ≦10°。
请参照图1和图4，彩膜基板10上设有多个色彩区P1、多个空白区P2以及黑矩阵(BM)11，多个色彩区P1之间、多个空白区P2之间以及色彩区P1与空白区P2之间通过黑矩阵11间隔开，色彩区P1内设有色阻材料12，空白区P2为不具有色阻材料12的透明态，彩膜基板10上还设有视角控制电极层13，视角控制电极层13包括覆盖空白区P2的多个视角控制电极131，视角控制电极131直接形成在彩膜基板10的表面上并与黑矩阵11和色阻材料12位于相同层，即黑矩阵11、色阻材料12和视角控制电极131紧贴彩膜基板10的表面设置。其中，色阻材料12包括红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的色阻材料12，以分别形成红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的子像素，一个色彩区P1对应一个子像素。
本实施例中，多个空白区P2沿着纵向排列，即沿着数据线2的延伸方向(图2)，视角控制电极131为沿着纵向延伸的条状电极并覆盖一整列的多个空白区P2。每三列色彩区P1对应一列空白区P2呈周期性排列，当然，在其他实施例中，两列色彩区P1对应一列空白区P2呈周期性排列，或一列色彩区P1对应一列空白区P2呈周期性排列，并不以此为限。
视角控制电极层13还包括位于非显示区(即显示面板显示区的周边区域)的导电部132和信号接收部133，导电部132将多个视角控制电极131与信号接收部133电性连接，使所有的视角控制电极131同时施加相同的视角控制信号。当然，在其他实施例中，每个视角控制电极131可单独连接一个信号接收部133，使每个视角控制电极131上施加的视角控制信号可独立控制，但并不以此为限。
彩膜基板10上还设有平坦层14，平坦层14覆盖在黑矩阵11、色阻材料12以及视角控制电极层13上，平坦层14远离彩膜基板10的一侧为平整的面。平坦层14上设有接触孔141，接触通孔141与信号接收部133对应并将信号接收部133裸露出来，触通孔141空中设有导电胶50并与阵列基板20上的信号发射电极24电性连接，信号发射电极24再与阵列基板20上的视角控制芯片(图未示)连接。当然，在其他实施例中，视角控制芯片也可直接设置彩膜基板10上并通过各项异性胶与信号接收部133电性连接，并不以此为限。
如图8a所示，在彩膜基板10的表面上涂布黑矩阵薄膜并刻蚀形成黑矩阵11；
如图8b所示，在彩膜基板10和黑矩阵11的表面上涂布色阻材料12并刻蚀形成色彩区P1和不具有色阻材料12的空白区P2，红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的色阻材料12分别通过三次掩膜和刻蚀等工艺制成；
如图8c所示，在彩膜基板10、黑矩阵11以及色阻材料12的表面上涂布透明金属层并刻蚀形成覆盖空白区P2的视角控制电极131、位于非显示区的信号接收部133以及连接视角控制电极131和信号接收部133的导电部132；
如图8d-8e所示，然后再覆盖一整面的平坦层14，半色调掩膜60包括与触通孔141对应的不透光区、与色彩区P1对应的半透光区、以及与空白区P2对应的透光区，然后再对平坦层14进行刻蚀，使平坦层14的表面平整并在信号接收部133对应的地方刻蚀形成触通孔141，以将信号接收部133裸露出来。其中，平坦层14采用UV OC材料，平坦层14的在没有刻蚀前的厚度为1-3μm，光阻层优选采用负性光阻材料，当然也可采用正性光阻材料。当然，在其他实施例中，也可在平坦层14上涂布一层光阻层，再通过半色调掩膜60来对光阻层进行曝光显影形成光阻图案，再对平坦层14进行刻蚀以及去光阻，并不以此为限。相对于现有的彩膜基板，本发明中的彩膜基板10只需使用一层平坦层14，降低了彩膜基板10的厚度以及减少了制成工艺，提升了信赖性，缩短色阻材料12与像素电极23距离，减少漏光，而且视角控制电极131的表面更加平整，并与阵列基板20侧的公共电极21形成垂直电场，提升对比度。
当然，在其他实施例中，也可先在彩膜基板10制作形成视角控制电极层13，然后在形成黑矩阵11和色阻材料12，并不以此为限。
请参照图2，阵列基板20上设有由多条扫描线1和多条数据线2相互绝缘交叉限定形成的多个像素单元SP，像素单元SP与色彩区P1、空白区P2相对应，本实施例中，一个色彩区P1对应一个像素单元SP，一个空白区P2对应一个像素单元SP。每个像素单元SP内设有像素电极23和薄膜晶体管3，像素电极23通过薄膜晶体管3与邻近薄膜晶体管3的扫描线1和数据线2电性连接，阵列基板20上还设有公共电极21。本实施例中，像素电极23和公共电极21位于不同层且两者之间通过绝缘层22间隔开，像素电极23位于公共电极21上方，公共电极21为面状结构，像素电极23为图案化的梳状结构，使显示面板形成边缘电场切换型(FringeField Switching,FFS)的架构。或者，在其他实施例中，像素电极23与公共电极21也可位于同一层中，此时可以省去绝缘层22，像素电极23为图案化的梳状结构，公共电极21在与每个像素区域SP相对应的位置形成为图案化的梳状结构，像素电极23与公共电极21在每个像素单元P呈相互插入配合，使显示面板形成面内切换模式(In-Plane Switch，IPS)的架构，阵列基板20更详细的介绍请参考现有技术，这里不再赘述。
阵列基板20上还设有信号发射电极24，绝缘层22在对应信号发射电极24的位置设有通孔并将信号发射电极24暴露出来，信号发射电极24通过导电胶50与视角控制电极层13的信号接收部133电性连接，信号发射电极24再与阵列基板20上的视角控制芯片(图未示)进行连接。
进一步地，彩膜基板10远离液晶层30的一侧设有第一偏振片41，阵列基板20远离液晶层30的一侧设有第二偏振片42，第一偏振片41与第二偏振片42的偏振方向相垂直。
其中，彩膜基板10和阵列基板20可以用玻璃、丙烯酸和聚碳酸酯等材料制成。公共电极21、像素电极23和视角控制电极层13的材料可以为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等。
如图5和图6所示，在宽视角时，视角控制电极131上不施加电压，公共电极21和像素电极23上施加对应的电压，使公共电极21与像素电极23之间形成较大压差(例如为3V)并形成水平电场E1(如图6中箭头所示)，液晶层30中的正性液晶分子在水平电场E1的作用下朝向平行于水平电场E1的方向偏转，像素电极23上施加的电压包括0-255灰阶电压，并对应不同的显示亮度，以显示不同的画面。当与空白区P2相邻的像素需要显示白色时，空白区P2对应的像素电极23施加对应的电压，使空白区P2打开并显示白色(图6)，可增加显示面板白色画面的亮度，提升对比度。
如图7所示，在窄视角时，视角控制电极131和公共电极21上施加对应的电压，使视角控制电极131和公共电极21之间形成较大压差并形成垂直电场E2(如图7中箭头所示)，空白区P2对应的像素电极23不施加电压或施加较小的电压(0-0.2V)，色彩区P1对应的像素电极23施加0-255的灰阶电压，空白区P2对应的正性液晶分子在垂直电场E2作用下朝向平行于垂直电场E2的方向偏转，使正性液晶分子与基板之间的倾斜角度增大而翘起，正性液晶分子从平躺姿态变换为倾斜姿态，使液晶显示装置出现大角度观察漏光，在斜视方向对比度降低且视角变窄，液晶显示装置最终实现窄视角显示，而只有在空白区P2是窄视角，在色彩区P1还是宽视角，可降低大视角的灰阶反转。
[实施例二]
图2是本发明实施例二中阵列基板的平面结构示意图，图9是本发明实施例二中彩膜基板的平面结构示意图。如图9所示，本发明实施例二提供的显示面板与实施例一(图1至7)中的显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，多个空白区P2沿着横向排列，即沿着扫描线1的延伸方向(图2)，视角控制电极131为沿着横向延伸的条状电极并覆盖一整行的多个空白区P2。每两行色彩区P1对应一行空白区P2呈周期性排列，当然，在其他实施例中，也可三行色彩区P1对应一行空白区P2呈周期性排列，或一行色彩区P1对应一行空白区P2呈周期性排列，并不以此为限。
当然，在其他实施例中，空白区P2可同时沿着扫描线1和数据线方向延伸，以现实全方位窄视角，但并不以此为限。
相对于实施例一，本实施例中的多个空白区P2沿着横向排列，可实现上下方向上的窄视角，增加在上下方向上的窄视角效果。
本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一相同，这里不再赘述。
[实施例三]
图10是本发明实施例三中彩膜基板的平面结构示意图，图11是本发明实施例三中阵列基板的平面结构示意图。如图10和图11所示，本发明实施例三提供的显示面板与实施例二(图2和图9)中的显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，空白区P2纵向的长度小于色彩区P1纵向的长度，即空白区P2在数据线2方向(纵向)上的长度小于色彩区P1数据线2方向上的长度，在扫描线1方向(横向)上每个空白区P2与三个色彩区P1相对齐，即空白区P2横向的长度与三个色彩区P1横向的总长度相同，每个空白区P2对应三列色彩区P1(三列子像素)。当然，在其他实施例中，在扫描线1方向上每个空白区P2与两个色彩区P1相对齐，并不以此为限。请参照图11，空白区P2对应的像素电极23在数据线2方向上的长度小于色彩区P1对应的像素电极23在数据线2方向上的长度，在扫描线1方向上与空白区P2对应的像素电极23也与三个色彩区P1的长度相同，即空白区P2对应的像素电极23对齐三个像素单元SP，一个空白区P2对应像素电极23只需设置一个薄膜晶体管3。
当然，在其他实施例中，可增加空白区P2的面积，牺牲色彩区P1的面积来增加窄视角效果，也可在不改变空白区P2和色彩区P1的面积，同时，在彩膜基板10上设置一个透镜来缩小色彩区P1在窄视角的角度，以增加窄视角效果，并不以此为限。
相对于实施例二中，本实施例减少了空白区P2的宽度，在实现宽窄视角切换的同时，可减少显示面板宽视角在空白区P2的漏光，还可增加色彩区P1的面积大小，提升彩色画面的画质。当然，在其他实施例中，还可在彩膜基板10上设置防窥膜，以进一步增加防窥效果。
本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例二相同，这里不再赘述。
[实施例四]
图12是本发明实施例四中彩膜基板的平面结构示意图，图13是本发明实施例四中视角控制电极层的平面结构示意图。如图12和图13所示，本发明实施例四提供的显示面板与实施例二(图2和图9)中的显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，多个空白区P2相互间隔开，其中任意两个空白区P2均不相邻。即每个空白区P2的上下左右均对应的是色彩区P1。本实施例中，多个空白区P2斜着沿彩膜基板10进行排列，当然，在其他实施例中，空白区P2也可为无规则的间隔排布，并不以此为限。视角控制电极层13为整面覆盖在彩膜基板10表面上的，并在色彩区P1开设有与色彩区P1大小相同的开口。
相对于实施例二中，本实施例将空白区P2进行无规则的排布，从而防止产生明暗相间的条纹，以提升显示面板的画质。
本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例二相同，这里不再赘述。
本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的显示面板。
在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种显示面板，包括彩膜基板(10)，该彩膜基板(10)上设有多个色彩区(P1)、多个空白区(P2)以及黑矩阵(11)，多个该色彩区(P1)之间、多个该空白区(P2)之间以及该色彩区(P1)与该空白区(P2)之间通过该黑矩阵(11)间隔开，该色彩区(P1)内设有色阻材料(12)，该空白区(P2)为透明态，其特征在于，该彩膜基板(10)上还设有视角控制电极层(13)，该视角控制电极层(13)包括覆盖该空白区(P2)的多个视角控制电极(131)，该视角控制电极(131)直接形成于该彩膜基板(10)的表面上，该视角控制电极(131)全部与该彩膜基板(10)的表面相接触，且该视角控制电极(131)与该黑矩阵(11)和该色阻材料(12)位于相同层，该彩膜基板(10)上还设有平坦层(14)，该平坦层(14)覆盖在该黑矩阵(11)、该色阻材料(12)以及该视角控制电极层(13)上，该平坦层(14)远离该彩膜基板(10)的一侧为平面。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，多个该空白区(P2)沿着纵向排列，该视角控制电极(131)为沿着纵向延伸的条状电极并覆盖一整列的多个该空白区(P2)。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，多个该空白区(P2)沿着横向排列，该视角控制电极(131)为沿着横向延伸的条状电极并覆盖一整行的多个该空白区(P2)。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，该空白区(P2)纵向的长度小于该色彩区(P1)纵向的长度。
5.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，该空白区(P2)横向的长度与三个该色彩区(P1)横向的总长度相同。
6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，多个该空白区(P2)相互间隔开，其中任意两个该空白区(P2)均不相邻。
7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该显示面板还包括与该彩膜基板(10)相对设置的阵列基板(20)以及位于该彩膜基板(10)与该阵列基板(20)之间的液晶层(30)，该阵列基板(20)上设有由多条扫描线(1)和多条数据线(2)相互绝缘交叉限定形成的多个像素单元(SP)，该像素单元(SP)与该色彩区(P1)、该空白区(P2)相对应，每个像素单元(SP)内设有像素电极(23)和薄膜晶体管(3)，该像素电极(23)通过该薄膜晶体管(3)与邻近该薄膜晶体管(3)的扫描线(1)和数据线(2)电性连接，该阵列基板(20)上还设有信号发射电极(24)，该信号发射电极(24)通过导电胶(50)与该视角控制电极层(13)的信号接收部(133)电性连接。
8.一种显示面板的制作方法，其特征在于，该制作方法用于制作如权利要求1-7任一项所述的显示面板，该制作方法包括：
在该彩膜基板(10)上制作形成该黑矩阵(11)、该色彩区(P1)和该空白区(P2)，该色彩区(P1)内设有色阻材料(12)，该空白区(P2)为透明态；
在该彩膜基板(10)上覆盖一层金属层，对该金属层进行刻蚀并形成与该空白区(P2)对应的视角控制电极(131)以及位于非显示区的导电部(132)和信号接收部(133)；
在该彩膜基板(10)上覆盖整面的平坦层(14)，对该平坦层(14)通过半色调掩膜(60)进行刻蚀，使该平坦层(14)远离该彩膜基板(10)的一侧刻蚀为平整的面，并在对应该信号接收部(133)的区域刻蚀形成接触通孔(141)。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的显示面板。
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