CN113900300A - 一种液晶显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请的实施例公开了一种液晶显示面板及显示装置，其中一实施例的液晶显示面板包括：第一基板、第二基板、设置于第一基板和第二基板之间的液晶层以及第二基板远离液晶层侧的背光源，第二基板包括第二衬底、设置在第二衬底远离所述液晶层侧的第二偏光片、层叠设置在所述第二衬底朝向液晶层侧的彩色滤光膜、像素电路层、第二液晶取向层，其中，所述彩色滤光膜包括第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区；当处于弱光环境时，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；当处于强光环境时，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光。

Description

一种液晶显示面板及显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域。更具体地，涉及一种液晶显示面板及显示装置。
背景技术
液晶显示是目前应用最广泛的显示方式，已被广泛的应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、电视等各种消费性电子产品。
透射式液晶显示器采用背光源，背光源的光线经过阵列基板、液晶和彩膜层显示。透射式液晶显示器主要用于弱环境光环境，如室内使用或用于阴天室外环境。当透射式液晶显示器用于户外强环境光时，强环境光在显示器表面的反射光强度高于显示器自身的透射光强度，导致显示对比度严重下降。户外工控显示为提升户外显示对比度，需要大幅提升显示亮度，而一般便携式显示装置无法提供高亮度显示的功耗需求。
反射式液晶显示装置一般采用环境光或前置光源作为显示光源。反射式液晶显示装置在户外强环境光拥有优异的显示表现和低功耗的优势，但在弱环境光下使用时因使用前置光源而显示效果不佳。
透反射液晶显示器一般采用反射电极上打孔的方式，开孔的地方用于透射显示，不开孔的地方用于反射显示。这种显示方式需要平衡透射显示和反射显示的开口率比例，而且反射电极的存在增加了背光源的功耗需求。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个，本申请提出了一种液晶显示面板及显示装置。
第一方面，本申请提供一种液晶显示面板，包括：
第一基板、第二基板、设置于第一基板和第二基板之间的液晶层以及第二基板远离所述液晶层侧的背光源，其中，
所述第一基板包括第一衬底、设置在所述第一衬底朝向所述液晶层侧的公共电极层和第一液晶取向层、设置在第一衬底远离所述液晶层侧的第一偏光片；
所述第二基板包括第二衬底、设置在所述第二衬底远离所述液晶层侧的第二偏光片、层叠设置在所述第二衬底朝向所述液晶层侧的彩色滤光膜、像素电路层、第二液晶取向层，其中，所述彩色滤光膜包括第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区；
其中，
当处于弱光环境时，所述第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；
当处于强光环境时，所述第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光。
在一个具体实施例中，还包括：光敏传感器和控制单元，其中
所述光敏传感器用于检测入射至第一基板的环境光的照度并向控制单元发送检测信号；
所述控制单元用于判断所述照度是否大于预设照度，若是，判断为强光环境，从而指令所述背光源关闭；若否，判断为弱光环境，从而指令所述背光源开启。
在一个具体实施例中，所述控制单元为微处理器。
在一个具体实施例中，所述微处理器中存储有所述预设照度，所述预设照度为1000勒克斯。
在一个具体实施例中，
所述第一颜色区包括：多个阵列排布的第一线栅，所述第一线栅的宽度设置为第一线宽，线栅周期设置为第一线栅周期，以使得所述第一颜色区在弱光环境时透射红光或在所述强光环境时反射青光；
所述第二颜色区包括：多个阵列排布的第二线栅，所述第二线栅的宽度设置为第二线宽，线栅周期设置为第二线栅周期，以使得所述第二颜色区在弱光环境时透射绿光或在所述强光环境时反射品红光；
所述第三颜色区包括：多个阵列排布的第三线栅，所述第三线栅的宽度设置为第三线宽，线栅周期设置为第三线栅周期，以使得所述第三颜色区在弱光环境时透射蓝光或在所述强光环境时反射黄光。
在一个具体实施例中，
所述第一线宽为252nm，第一线栅周期为360nm；
所述第二线宽为189nm，所述第二线栅周期为270nm；
所述第三线宽为140nm，所述第三线栅周期为200nm。
在一个具体实施例中，
所述第一线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第一金属层、第一介质层和第二金属层；
所述第二线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第三金属层、第二介质层和第四金属层；以及
所述第三线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第五金属层、第三介质层和第六金属层。
在一个具体实施例中，所述第一金属层至第六金属层为铝，所述第一介质层至第三介质层为硒化锌。
在一个具体实施例中，所述铝的厚度设置为40nm，所述硒化锌的厚度设置为100nm。
第二方面，本申请提供一种显示装置，包括：第一方面所述的液晶显示面板。
本申请的有益效果如下：
本申请针对目前现有问题，制定一种液晶显示面板及显示装置，通过设置包括第一颜色区、第二颜色区及第三颜色区的彩色滤光膜，当处于弱光环境时，采用透射显示，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；当处于强光环境时，采用反射显示，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光，提高了液晶显示面板的显示效果，有效降低背光源功耗，弥补了现有技术存在的问题，具有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本申请的一个实施例的液晶显示面板的结构示意图。
图2示出根据本申请的一个实施例的彩色滤光膜的结构示意图。
图3示出根据本申请的一个实施例的液晶显示面板处于透射状态的示意图。
图4示出根据本申请的一个实施例的彩色滤光膜的透射光谱示意图。
图5示出根据本申请的一个实施例的液晶显示面板处于反射状态的示意图。
图6示出根据本申请的一个实施例的彩色滤光膜的反射光谱示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请，下面结合优选实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。
液晶显示按照光源位置可分为三类：透射式液晶显示器、反射式液晶显示器和透反射液晶显示器。其中，透射式液晶显示器主要用于弱光环境，当处于强光环境时，强环境光在透射式液晶显示器表面的反射光强度高于显示器自身的透射光强度，导致透射式液晶显示器的对比度严重下降；反射式液晶显示器主要用于强光环境，但在弱环境光下使用时因使用前置光源而显示效果不佳；透反射液晶显示器一般采用反射电极上打孔的方式，开孔的地方用于透射显示，不开孔的地方用于反射显示。这种显示方式需要平衡透射显示和反射显示的开口率比例，而且反射电极的存在增加了背光源的功耗需求。
为此，本申请的一个实施例提供了一种液晶显示面板，如图1所示，该显示面板包括：
第一基板10、第二基板20、设置于第一基板10和第二基板20之间的液晶层30以及第二基板远离所述液晶层30侧的背光源40，其中，
第一基板10包括第一衬底102、设置在所述第一衬底102朝向所述液晶层30侧的公共电极层(图中未示出)和第一液晶取向层104、设置在第一衬底102远离所述液晶层30侧的第一偏光片100；所述第二基板20包括第二衬底202、设置在所述第二衬底202远离所述液晶层30侧的第二偏光片200、层叠设置在所述第二衬底202朝向所述液晶层30侧的介质层204、彩色滤光膜206、像素电路层208、第二液晶取向层210。
在一个具体示例中，第一衬底和第二衬底可采用玻璃或透明塑料等柔性衬底，例如聚酰亚胺薄膜PI、耐高温聚酯薄膜PET和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜PMMA，介质层204为介质层为低折射率膜层，可选用MgF2等低折射率材料。
参见图2，彩色滤光膜206包括第一颜色区2061、第二颜色区2062和第三颜色区2063；其中，
当处于弱光环境时，显示面板工作在透射模式，第一颜色区2061、第二颜色区2062和第三颜色区2063分别将来自所述背光源40的光透射红光、绿光和蓝光；当处于强光环境时，显示面板工作在反射模式，第一颜色区2061、第二颜色区2062和第三颜色区2063分别将经所述第一基板10和液晶层30入射的环境光反射出青光、品红光和黄光。
本实施例通过设置包括第一颜色区、第二颜色区及第三颜色区的彩色滤光膜，当处于弱光环境时，彩色滤光膜透射红光、绿光和蓝光；当处于强光环境时，彩色滤光膜反射出青光、品红光和黄光，从而提高了液晶显示面板的显示效果，有效降低背光源功耗，弥补了现有技术存在的问题，具有广泛的应用前景。
在一个可选方式中，液晶显示面板上设置有用于控制背光源开启或关闭的开关，用户能够根据经验对当前环境光的照度自主进行主观判断，若判断当前环境光为弱光环境，则利用该开关将背光源开启，液晶显示面板进入透射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；若判断当前环境光为强光环境，则利用该开关将背光源关闭，液晶显示面板进入反射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光。
由于用户对于环境光的强弱判断可能会出现失误，为此，在又一个可选方式中，液晶显示面板上还设置有光敏传感器，其中，光敏传感器用于检测入射至第一基板的环境光的照度，光敏传感器上设置有用于根据所述照度来表征当前环境光是否为强光环境的指示灯，具体的，当该指示灯变亮时，表征当前环境光为强光环境，用户利用开关将背光源关闭，液晶显示面板进入反射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光；否则，即当指示灯未变亮时，表征当前环境光为弱光环境，用户利用开关将背光源开启，液晶显示面板进入透射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光。
为了进一步简化用户的操作，在本申请的一个优选示例中，液晶显示面板包括：光敏传感器和控制单元，其中，光敏传感器用于检测入射至第一基板的环境光的照度并向控制单元发送检测信号；控制单元用于判断所述照度是否大于预设照度，若是，判断为强光环境，从而指令所述背光源关闭，液晶显示面板进入反射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光；若否，判断为弱光环境，从而指令所述背光源开启，液晶显示面板进入透射模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光。
本实施例中，控制单元可以为微处理器，其存储有预设照度，在一个具体示例中，预设照度为1000勒克斯，也就是说，当环境光的照度大于1000勒克斯时为强光环境，否则为弱光环境。
在一个具体实施例中，如图2所示，第一颜色区2061包括多个阵列排布的第一线栅，第一线栅包括在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第一金属层、第一介质层和第二金属层，即金属-介质-金属线栅结构，金属-介质-金属线栅结构中光的干涉和谐振能将白光透射或反射为不同颜色的光。在金属-介质-金属线栅结构中，狭缝能够引发侧向法布里-珀罗效应，因此，选择合适的线栅周期和线栅高度，能够使得金属-介质-金属线栅结构有效地将特定频率的光耦合成波导模式从而控制透射或反射出的颜色。
具体的，对于电场方向与线栅方向垂直的偏振(TM)横磁波，本实施的金属-介质-金属线栅结构支持比光子动量大得多的表面等离激元模式，其中，亚波长周期的底层金属散射入射光并将其耦合成表面等离激元模式，在法布里-珀罗微腔内发生相互作用后，顶层金属再将表面等离激元模式的电磁波耦合成为特定频率的传播波，散射到远场后实现对可见光的选频，从而实现将背光源的白光透射成不同颜色或将环境光反射成不同颜色。
其中，第一线栅的宽度设置为第一线宽，线栅周期设置为第一线栅周期，以使得所述第一颜色区2061在弱光环境时透射红光或在所述强光环境时反射青光，例如，第一线宽设置为252nm，第一线栅周期设置为360nm，此时，第一线栅的占空比为0.7。
同样的，第二颜色区2062包括：多个阵列排布的第二线栅，第二线栅包括在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第三金属层、第二介质层和第四金属层，其中，第二线栅的宽度设置为第二线宽，线栅周期设置为第二线栅周期，以使得所述第二颜色区2062在弱光环境时透射绿光或在所述强光环境时反射品红光，例如，第二线宽设置为189nm，所述第二线栅周期设置为270nm，此时，第二线栅的占空比为0.7。
同样的，第三颜色区2063包括：多个阵列排布的第三线栅，第三线栅包括在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第五金属层、第三介质层和第六金属层，其中，第三线栅的宽度设置为第三线宽，线栅周期设置为第三线栅周期，以使得所述第三颜色区2063在弱光环境时透射蓝光或在所述强光环境时反射黄光，例如，第三线宽设置为140nm，所述第三线栅周期设置为200nm，此时，第三线栅的占空比为0.7。
在具体的制作方法中，本实施例中的线栅，即第一线栅、第二线栅和第三线栅的制作工艺可以为压印工艺、光刻工艺或喷墨打印等其他工艺，本领域技术人员应当理解，压印工艺包括线栅层沉积、硬掩模(Hard Mask)层沉积、压印胶涂覆、压印和干刻等步骤的一步或多步；光刻工艺包括形成材料层、涂布光刻胶、曝光、显影、光刻胶剥离等步骤中的一步或多步。
需要说明的是，上述第一线栅周期至第三线栅周期以及第一线宽至第三线宽的数值是示例性的，本领域技术人员能够根据实际情况选择其他的数值。
本实施例中，第一金属层至第六金属层为铝、银或金等可以产生表面等离激元的金属，第一介质层至第三介质层为硒化锌或氮化硅等高折射率材料。其中，金属层和介质层材料的制备可采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积等薄膜制备方法。第一金属层至第六金属层的厚度范围为20～100nm，第一介质层至第三介质层的厚度范围为50～300nm。
在一个具体示例中，第一金属层至第六金属层为铝，第一介质层至第三介质层为硒化锌，所述铝的厚度设置为40nm，所述硒化锌的厚度设置为100nm。
需要说明的是，上述厚度的取值以及材料的选择是示例性的，不构成对第一金属层至第六金属层以及第一介质层至第三介质层厚度以及材料的不当限定，本领域技术人员能够根据实际情况选择其他的材料作为金属层或介质层，并设置相应的厚度。
上述实施例提供的彩色滤光膜，针对不同的环境光强度，液晶显示面板能够工作在不同的显示状态，其中，当处于弱光环境时，如图3所示，背光源开启，液晶显示面板为透射显示，图4示出了液晶显示面板在透射显示时的透射光谱；当处于强光环境时，如图5所示，背光源关闭，液晶显示面板为反射显示，图6示出了液晶显示面板在反射显示时的反射光谱。
以第一颜色区在透射显示时透射红光以及在反射显示时反射青光为例进行说明，其中，从图4中能够看出，从第二基板入射的白色背光在经过第一颜色区后只能透射红光，透射红光的峰位约650nm，峰值透过率大于65％；从图6能够看出，从上基板入射的环境光到达第一颜色区时只能反射青光，即透射红光的互补色，蓝光和绿光的平均反射率大于70％，红光在650nm处的反射率接近于0。
本实施例通过设置包括第一颜色区、第二颜色区及第三颜色区的彩色滤光膜，当处于弱光环境时，采用透射显示模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；当处于强光环境时，采用反射显示模式，第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光，提高了液晶显示面板的显示效果，有效降低背光源功耗，弥补了现有技术存在的问题，具有广泛的应用前景。
本申请的又一个实施例提供了一种显示装置，包括上述液晶显示面板。所述显示装置可以为手机、平板电脑、电视、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
第一基板、第二基板、设置于第一基板和第二基板之间的液晶层以及第二基板远离所述液晶层侧的背光源，其中，
所述第一基板包括第一衬底、设置在所述第一衬底朝向所述液晶层侧的公共电极层和第一液晶取向层、设置在第一衬底远离所述液晶层侧的第一偏光片；
所述第二基板包括第二衬底、设置在所述第二衬底远离所述液晶层侧的第二偏光片、层叠设置在所述第二衬底朝向所述液晶层侧的彩色滤光膜、像素电路层、第二液晶取向层，其中，所述彩色滤光膜包括第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区；
其中，
当处于弱光环境时，所述第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将来自所述背光源的光透射红光、绿光和蓝光；
当处于强光环境时，所述第一颜色区、第二颜色区和第三颜色区分别将经所述第一基板和液晶层入射的环境光反射出青光、品红光和黄光。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括：光敏传感器和控制单元，其中
所述光敏传感器用于检测入射至第一基板的环境光的照度并向控制单元发送检测信号；
所述控制单元用于判断所述照度是否大于预设照度，若是，判断为强光环境，从而指令所述背光源关闭；若否，判断为弱光环境，从而指令所述背光源开启。
3.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述控制单元为微处理器。
4.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征在于，所述微处理器中存储有所述预设照度，所述预设照度为1000勒克斯。
5.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，
所述第一颜色区包括：多个阵列排布的第一线栅，所述第一线栅的宽度设置为第一线宽，线栅周期设置为第一线栅周期，以使得所述第一颜色区在弱光环境时透射红光或在所述强光环境时反射青光；
所述第二颜色区包括：多个阵列排布的第二线栅，所述第二线栅的宽度设置为第二线宽，线栅周期设置为第二线栅周期，以使得所述第二颜色区在弱光环境时透射绿光或在所述强光环境时反射品红光；
所述第三颜色区包括：多个阵列排布的第三线栅，所述第三线栅的宽度设置为第三线宽，线栅周期设置为第三线栅周期，以使得所述第三颜色区在弱光环境时透射蓝光或在所述强光环境时反射黄光。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，
所述第一线宽为252nm，第一线栅周期为360nm；
所述第二线宽为189nm，所述第二线栅周期为270nm；
所述第三线宽为140nm，所述第三线栅周期为200nm。
7.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，
所述第一线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第一金属层、第一介质层和第二金属层；
所述第二线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第三金属层、第二介质层和第四金属层；以及
所述第三线栅包括：在远离所述第二衬底方向上层叠设置的第五金属层、第三介质层和第六金属层。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述第一金属层至第六金属层为铝，所述第一介质层至第三介质层为硒化锌。
9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述铝的厚度设置为40nm，所述硒化锌的厚度设置为100nm。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1-9中任一项所述的液晶显示面板。
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