CN110928034B - 一种彩膜基板、显示面板以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种彩膜基板、显示面板以及显示装置，该彩膜基板包括光栅结构基板，光栅结构基板的出光侧表面形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，每一个柱状光栅结构用于覆盖一个影像单元，每个影像单元与一列像素单元对应、且包括一个右眼影像区域和一个左眼影像区域，沿像素单元的行方向，右眼影像区域与左眼影像区域交替排列；每一个光栅结构基板的出光表面形成有黑矩阵，黑矩阵具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层。上述彩膜基板通过改变自身结构设计，便于使用该彩膜基板的显示面板实现裸眼3D的显示效果。

Description

一种彩膜基板、显示面板以及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种彩膜基板、显示面板以及显示装置。
背景技术
人眼在观察一个三维物体的时候，由于双眼分置于水平线的不同位置上，所观察到的物体图像是不同的，图像之间存在一个像差，由于这个相差的存在，左眼和右眼的图像在人眼的视网膜上叠加，再通过我们大脑的处理，我们就可以感到一个三维世界的深度立体变化，这也就是所谓的三维立体视觉原理。
显示领域的终极目标极为高分辨率裸眼3D显示效果，但目前市面上所出现的裸眼3D均使用光栅挡板，实现3D显示效果，此种方式的缺点在于牺牲掉一半的分辨率，且获得3D效果所需要的观察距离和角度均较小，无法实现近距离“桌面上的”3D显示，且传统光栅挡板需加入到LCD显示屏幕前或者背光源之上，同样会损失光效与亮度。
柱状光栅结构可以使从其底部出射上来的光线进行折射“分光”，从而产生进入观察者左眼右眼的光线，形成3D效果，且这个过程不会有光亮度的损失，故柱状光栅是一种较理想的实现裸眼3D显示的光学结构。但是传统搭配柱状光栅结构的液晶显示屏，是将柱状光栅结构置于液晶屏幕前，使液晶屏的像平面位于光栅透镜的焦平面上，这样每个透镜下面的图像像素被分成几个子像素，柱状透镜即可在不同方向上投射子像素，于是双眼在不同角度即看到不同的子像素，形成立体效应，但是像素本身的间隙也会被放大，(类似于使用凸透镜，将缝隙放大)缩小了屏幕本身的分辨率。
发明内容
本发明提供了一种彩膜基板、显示面板以及显示装置，上述彩膜基板通过改变自身结构设计，便于使用该彩膜基板的显示面板实现裸眼3D的显示效果。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种彩膜基板，包括光栅结构基板，所述光栅结构基板的出光侧表面形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，每一个所述柱状光栅结构用于覆盖一个影像单元，每个影像单元与一列像素单元对应、且包括一个右眼影像区域和一个左眼影像区域，沿像素单元的行方向，所述右眼影像区域与所述左眼影像区域交替排列；
每一个所述光栅结构基板的出光表面形成有黑矩阵，所述黑矩阵具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个所述开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层。
上述彩膜基板中，彩膜基板包括光栅结构基板。当光线由光栅结构基板的入光侧至出光侧方向透过光栅结构基板时，由于光栅结构基板的出光侧形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，则光栅射出光栅结构基板时会在柱状光栅结构处发生折射。同时，由于每一个光栅结构基板的出光表面形成有黑矩阵，黑矩阵具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层，则光线射出光栅结构基板后会经过滤光层，当光线穿过滤光层时会与滤光层进行着色与混色，产生图像所需的不同颜色光线，为画面提供色相；同时，由于每个柱状光栅结构覆盖一个影像单元，每个影像单元包括一个右眼影像区域和一个左眼影像区域，且沿像素单元的行方向，右眼影像区域与左眼影像区域交替排列，则被柱状光栅结构折射且经滤光层染色的光线会到达观察者的左右眼，从而产生3D显示效果。
本发明提供的彩膜基板中在光栅结构基板的出光侧形成柱状光栅结构，采用柱状光栅结构对光线折射，且在柱状光栅结构的出光侧设置滤光层，对光线进行着色与混色，从而可实现裸眼3D显示功能；同时，由于滤光层设置在柱状光栅结构的出光侧，则光线透过柱状光栅结构后、再透过滤光层进行3D显示功能，黑矩阵的尺寸不会被柱状光栅结构放大，可保证屏幕本身的分辨率与光亮度。
因此，上述彩膜基板通过改变自身结构设计，便于使用该彩膜基板的显示面板实现裸眼3D的显示效果。
优选地，所述滤光层的厚度为1μm～2μm。
本发明还提供一种显示面板，包括衬底基板、彩膜基板以及液晶层，所述彩膜基板为上述技术方案中提供的任意一种彩膜基板，其中：
所述衬底基板设于所述彩膜基板中光栅结构基板的入光侧且与所述光栅结构基板相对设置；
所述液晶层设于所述衬底基板与所述光栅结构基板之间。
优选地，还包括形成于所述液晶层两侧的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层形成于所述衬底基板朝向所述光栅结构基板一侧表面，所述第二电极层形成于所述光栅结构基板朝向所述衬底基板一侧表面，且所述第二电极为透明电极。
优选地，还包括形成于所述第一电极层朝向所述液晶层一侧、与所述彩膜基板的亚像素单元一一对应的多个薄膜晶体管开关，多个所述薄膜晶体管开关阵列分布，且每个所述薄膜晶体管开关在所述衬底基板的垂直投影与每个所述像素单元在所述衬底基板的垂直投影无交叠区域。
优选地，所述第一电极层为像素电极，所述第二电极层为公共电极。
优选地，所述第一电极层的制备材料为铟锡氧化物。
本发明还提供一种显示装置，包括上述技术方案提供的任意一种显示面板。
附图说明
图1为本发明实施例提供的彩膜基板结构图；
图2为本发明实施例提供的彩膜基板又一结构图；
图3为本发明实施例提供的显示面板的局部结构图。
图标：01-右眼影像区域；02-左眼影像区域；1-彩膜基板；11-光栅结构基板；12-黑矩阵；13-滤光层；2-衬底基板；3-液晶层；4-第一电极层；5-第二电极层；6-薄膜晶体管开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例一：请参考图1和图2，本发明提供了一种彩膜基板1，包括光栅结构基板11，光栅结构基板11的出光侧表面形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，每一个柱状光栅结构用于覆盖一个影像单元，每个影像单元与一列像素单元对应、且包括一个右眼影像区域01和一个左眼影像区域02，沿像素单元的行方向，右眼影像区域01与左眼影像区域02交替排列；
每一个光栅结构基板11的出光表面形成有黑矩阵12，黑矩阵12具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层13。
上述彩膜基板1中，彩膜基板1包括光栅结构基板11。当光线由光栅结构基板11的入光侧至出光侧方向透过光栅结构基板11时，由于光栅结构基板11的出光侧形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，则光栅射出光栅结构基板11时会在柱状光栅结构处发生折射。同时，由于每一个光栅结构基板11的出光表面形成有黑矩阵12，黑矩阵12具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层13，则光线射出光栅结构基板11后会经过滤光层13，当光线穿过滤光层13时会与滤光层13进行着色与混色，产生图像所需的不同颜色光线，为画面提供色相；同时，由于每个柱状光栅结构覆盖一个影像单元，每个影像单元包括一个右眼影像区域01和一个左眼影像区域02，且沿像素单元的行方向，右眼影像区域01与左眼影像区域02交替排列，则被柱状光栅结构折射且经滤光层13染色的光线会到达观察者的左右眼，从而产生3D显示效果。
本发明提供的彩膜基板1中在光栅结构基板11的出光侧形成柱状光栅结构，采用柱状光栅结构对光线折射，且在柱状光栅结构的出光侧设置滤光层13，对光线进行着色与混色，从而可实现裸眼3D显示功能；同时，由于滤光层13设置在柱状光栅结构的出光侧，则光线透过柱状光栅结构后、再透过滤光层13进行3D显示功能，黑矩阵12的尺寸不会被柱状光栅结构放大，可保证屏幕本身的分辨率与光亮度。
因此，上述彩膜基板1通过改变自身结构设计，便于使用该彩膜基板1的显示面板实现裸眼3D的显示效果。
值得注意的是，每个像素单元可包括三个亚像素单元，三个亚像素单元可分别为一个红色亚像素单元、一个绿色亚像素单元以及一个蓝色亚像素单元，则与三个亚像素单元对应的三个开口部内填充的滤光层13颜色分别为红色、绿色以及蓝色，当然可以根据需求设计开口部内填充的滤光层13的颜色。
作为一种可选实施方式，可通过激光刻蚀(并不限于此)的方法在玻璃基板的一侧形成柱状光栅结构条纹，以形成光栅结构基板11；然后将滤光层13通过与玻璃有很好附着性的黑矩阵12共同附着在蚀刻好的柱状光栅结构基板11的出光侧，使得每个柱状光栅结构上附着与像素单元一一对应的多个滤光层13单元。
需要说明的是，每个滤光层13单元内设有三个开口部，一个开口部内填充有红色滤光层13、一个开口部内填充有绿色滤光层13以及一个开口部内填充有蓝色滤光层13；黑矩阵12的制备材料为黑色树脂。
在上述技术方案的基础上，可设置滤光层13的厚度为1μm～2μm。
实施例二：请参考图1和图3，本发明还提供了一种显示面板，包括衬底基板2、彩膜基板1以及液晶层3，彩膜基板1为上述技术方案中提供的任意一种彩膜基板1，其中：
衬底基板2设于彩膜基板1中光栅结构基板11的入光侧且与光栅结构基板11相对设置；
液晶层3设于衬底基板2与光栅结构基板11之间。
上述显示面板中，显示面板包括衬底基板2、彩膜基板1以及液晶层3。当光线穿过液晶层3由光栅结构基板11的入光侧至出光侧方向透过光栅结构基板11时，由于光栅结构基板11的出光侧形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，则光栅射出光栅结构基板11时会在柱状光栅结构处发生折射。同时，由于每一个光栅结构基板11的出光表面形成有黑矩阵12，黑矩阵12具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层13，则光线射出光栅结构基板11后会经过滤光层13，当光线穿过滤光层13时会与滤光层13进行着色与混色，产生图像所需的不同颜色光线，为画面提供色相；同时，由于每个柱状光栅结构覆盖一个影像单元，每个影像单元包括一个右眼影像区域01和一个左眼影像区域02，且沿像素单元的行方向，右眼影像区域01与左眼影像区域02交替排列，则被柱状光栅结构折射且经滤光层13染色的光线会到达观察者的左右眼，从而产生3D显示效果。
本发明提供的显示面板中彩膜基板1内光栅结构基板11的出光侧形成柱状光栅结构，采用柱状光栅结构对光线折射，且在柱状光栅结构的出光侧设置滤光层13，对光线进行着色与混色，从而可实现裸眼3D显示功能；同时，由于滤光层13设置在柱状光栅结构的出光侧，则光线透过柱状光栅结构后、再透过滤光层13进行3D显示功能，黑矩阵12的尺寸不会被柱状光栅结构放大，可保证显示面板本身的分辨率与光亮度。
作为一种可选实施方式，请继续参考图3，本发明提供的显示面板还包括形成于液晶层3两侧的第一电极层4和第二电极层5，第一电极层4形成于衬底基板2朝向光栅结构基板11一侧表面，第二电极层5形成于光栅结构基板11朝向衬底基板2一侧表面，且第二电极为透明电极。
作为一种可选实施方式，请继续参考图3，本发明提供的显示面板还包括形成于第一电极层4朝向液晶层3一侧、与彩膜基板1的亚像素单元一一对应的多个薄膜晶体管开关6，多个薄膜晶体管开关6阵列分布，且每个薄膜晶体管开关6在衬底基板2的垂直投影与每个像素单元在衬底基板2的垂直投影无交叠区域。
作为一种可选实施方式，第一电极层4为像素电极，第二电极层5为公共电极。
如图3所示，此处以单个柱状光栅结构显示红色为例：当光线(沿图中箭头方向)要穿透液晶层3照射至彩膜基板1时，控制红色亚像素的薄膜晶体管开关6打开，此时，其他薄膜晶体管开关6关闭，像素电极与公共电极之间产生电势差，从而使与红色亚像素对应的液晶翻转，光透过液晶打向彩膜基板1，进而透过柱状光栅结构产生左右眼的折射光线，再通过与红色亚像素对应的着色层进行着色，即可得到进入左右眼的红色光线。
作为一种可选实施方式，第一电极层4的制备材料为铟锡氧化物。
实施例三：本发明还提供了一种显示装置，包括上述技术方案提供的任意一种显示面板。
需要说明的是，本发明提供的显示装置还包括用于产生光线的背光源，当背光源中的入射光线射向具有柱状光栅结构的彩膜基板1时，入射光线会从光栅结构基板11的入光侧至出光侧方向穿透光栅结构基板11，在途径柱状光栅结构出光侧时，由于光栅结构基板11具有柱状光栅结构(即凸透镜结构)，则光线会发生折射偏转，接着，光线再通过附着于柱状光栅结构出光侧的滤光层13，光线与滤光层13进行着色与混色，产生图像所需的不同颜色光线，进而到达观察者的左右眼，从而产生3D显示效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种彩膜基板，其特征在于，包括光栅结构基板，所述光栅结构基板的出光侧表面形成有多个沿行方向排列、且与像素单元列一一对应的柱状光栅结构，每一个所述柱状光栅结构用于覆盖一个影像单元，每个影像单元与一列像素单元对应、且包括一个右眼影像区域和一个左眼影像区域，沿像素单元的行方向，所述右眼影像区域与所述左眼影像区域交替排列；
每一个所述柱状光栅结构的出光表面形成有黑矩阵，所述黑矩阵具有与对应的像素单元内的亚像素单元一一对应的开口部，每一个所述开口部内填充有与亚像素单元颜色对应的滤光层；其中，每个像素单元可包括三个亚像素单元，三个亚像素单元分别为一个红色亚像素单元、一个绿色亚像素单元以及一个蓝色亚像素单元。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述滤光层的厚度为1μm~2μm。
3.一种显示面板，包括衬底基板、彩膜基板以及液晶层，其特征在于，所述彩膜基板为如权利要求1或2所述的彩膜基板，其中：
所述衬底基板设于所述彩膜基板中光栅结构基板的入光侧且与所述光栅结构基板相对设置；
所述液晶层设于所述衬底基板与所述光栅结构基板之间。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，还包括形成于所述液晶层两侧的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层形成于所述衬底基板朝向所述光栅结构基板一侧表面，所述第二电极层形成于所述光栅结构基板朝向所述衬底基板一侧表面，且所述第二电极为透明电极。
5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，还包括形成于所述第一电极层朝向所述液晶层一侧、与所述彩膜基板的亚像素单元一一对应的多个薄膜晶体管开关，多个所述薄膜晶体管开关阵列分布。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极层为像素电极，所述第二电极层为公共电极。
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极层的制备材料为铟锡氧化物。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求3-7任一项所述的显示面板。
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