CN114779519A - 时序液晶显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种时序液晶显示面板及显示装置，时序液晶显示面板包括：第一基板，包括第一透明电极和像素驱动线路，第一透明电极与像素驱动线路电连接；第二基板，与第一基板相对设置，且位于第一透明电极的一侧，包括第二透明电极和黑矩阵层；黑矩阵层包括凹形的黑矩阵开口，黑矩阵层在第一基板上的投影覆盖像素驱动线路，第二透明电极包括电极开口；以及液晶层，设于第一基板和第二基板之间；其中，投影于第一基板上，电极开口的第一边缘位于黑矩阵开口的第一侧部内，电极开口的第二边缘位于黑矩阵开口的第二侧部内，第一边缘与第二边缘相对设置，第一侧部与第二侧部通过黑矩阵开口的底部连接。

Description

时序液晶显示面板及显示装置
技术领域
本申请涉及显示领域，尤其涉及一种时序液晶显示面板及显示装置。
背景技术
液晶显示面板虚拟现实(Liquid Crystal Display Virtual Reality，简称LCDVR)实现彩色化方式可以分为空间彩色和时序彩色两种。对于空间彩色显示，通过设计红绿蓝3个子像素构成一个彩色像素单元，结合人眼空间分辨率局限的视觉效应实现颜色显示，需要制作包含红绿蓝三色彩膜基板，受限于三色彩膜基板的制备工艺和设备限制，空间彩色显示很难实现LCD VR高像素密度的需要。
时序彩色显示是将一帧的图像数据分离成三个子帧的红绿蓝数据，通过依次点亮红绿蓝三色光源，利用人眼感知的滞后性实现三个基础色混合成彩色的显示效果。时序彩色显示中的每一个子像素即为一个像素单元，不需要三色彩膜基板，可以实现更高的分辨率和跟高的像素密度设计。
然而，时序彩色显示在每次显示某个单色的子帧数据时，需要三倍的刷新频率，这就要求液晶显示面板在保持高穿透率的同时具备足够短的响应时间。
发明内容
本发明提供一种时序液晶显示面板，以提高时序液晶显示面板的穿透率并缩短时序液晶显示面板的响应时间。
为解决以上问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种时序液晶显示面板，包括：
第一基板，包括第一透明电极和像素驱动线路，所述第一透明电极与所述像素驱动线路电连接；
第二基板，与所述第一基板相对设置，且位于所述第一透明电极的一侧，包括第二透明电极和黑矩阵层；所述黑矩阵层包括凹形的黑矩阵开口，所述黑矩阵层在所述第一基板上的投影覆盖所述像素驱动线路，所述第二透明电极包括电极开口；以及
液晶层，设于所述第一基板和所述第二基板之间；
其中，投影于所述第一基板上，所述电极开口的第一边缘位于所述黑矩阵开口的第一侧部内，所述电极开口的第二边缘位于所述黑矩阵开口的第二侧部内，所述第一边缘与所述第二边缘相对设置，所述第一侧部与所述第二侧部通过所述黑矩阵开口的底部连接。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述第一边缘位于所述第一侧部的中间位置，所述第二边缘位于所述第二侧部的中间位置。
可选地，在本发明的一些实施例中，一个子像素单元内，所述第二透明电极仅包括一个所述电极开口。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述电极开口的宽度大于所述第一侧部的宽度，所述宽度为垂直于所述底部方向上的尺寸大小。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述电极开口还包括第三侧边和第四侧边，所述第三侧边连接所述第一侧边的一端和所述第二侧边的一端，所述第四侧边连接所述第一侧边的另一端和所述第二侧边的另一端；当投影于所述第一基板上时，所述第三侧边和所述第四侧边分别位于所述黑矩阵开口之外。
可选地，在本发明的一些实施例中，当投影于所述第一基板上时，所述电极开口落入所述第一透明电极所在的区域内且位于所述区域的中间位置。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述第一透明电极包括四个畴区，所述第一边缘与所述第二边缘均为外凸的弧形。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述电极开口的形状为矩形、六边形、菱形、对边弧形的矩形中的任意一种。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述液晶层内的液晶分子为正性液晶分子。
相应地，本发明还提供一种显示装置，包括时序背光板和本发明任意一项实施例所述的时序液晶显示面板，所述时序背光板与所述时序液晶显示面板组装，且位于靠近所述时序液晶显示面板的第一基板的一侧。
本发明提供了一种时序液晶显示面板及显示装置，所述时序液晶显示面板通过在黑矩阵层上设置凹形黑矩阵开口，在第二透明电极上设置对于的电极开口，并将电极开口的两个对向边缘分别设于黑矩阵开口的两个侧部对应的区域内，结合边缘电场最强、液晶分子受到的扭力矩最大的原理，提高了所述时序液晶显示面板的穿透率，缩短了所述时序液晶显示面板的响应时间。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第一透明电极、第二透明电极、以及黑矩阵层的平面叠加结构示意图；
图2为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第一透明电极的平面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第二透明电极的平面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的黑矩阵层的平面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第一透明电极、第二透明电极、以及液晶的平面叠加结构示意图；
图6为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的剖面结构示意图；
图7为不同第二透明电极设置情况下时序液晶显示面板的仿真模拟图；
图8为图7中不同第二透明电极设置情况下时序液晶显示面板的穿透率和响应时间的表图。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施方案，对本发明实施方案和/或实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显而易见的，下面所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本发明一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本发明中的实施方案和/或实施例，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方案和/或实施例，都属于本发明保护范围。
本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[左]、[右]、[前]、[后]、[内]、[外]、[侧]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明和理解本发明，而非用以限制本发明。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或是暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
针对现有时序液晶显示面板存在穿透率低、响应时间长的问题，本发明提供一种时序液晶显示面板可以解决这个问题。
在一种实施例中，请参照图1至图6，图1为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第一透明电极、第二透明电极、以及黑矩阵层的平面叠加结构示意图，图2为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的第一透明电极的平面结构示意图，图3为所述第二透明电极的平面结构示意图，图4为所述黑矩阵层的平面结构示意图，图5为所述第一透明电极、所述第二透明电极、以及液晶的平面叠加结构示意图，图6为本发明实施例提供的时序液晶显示面板的剖面结构示意图。如图1至图6所示，本发明实施例提供的时序液晶显示面板包括：
第一基板10，包括第一透明电极12和像素驱动线路，所述第一透明电极12与所述像素驱动线路电连接；
第二基板20，与所述第一基板10相对设置，且位于所述第一透明电极12的一侧，包括第二透明电极23和黑矩阵层22；所述黑矩阵层22包括凹形的黑矩阵开口221，所述黑矩阵层22在所述第一基板10上的投影覆盖所述像素驱动线路，所述第二透明电极23包括电极开口231；以及
液晶层30，设于所述第一基板10和所述第二基板20之间；
其中，投影于所述第一基板10上，所述电极开口231的第一边缘232位于所述黑矩阵开口221的第一侧部222内，所述电极开口的第二边缘233位于所述黑矩阵开口的第二侧部223内，所述第一边缘232与所述第二边缘233相对设置，所述第一侧部222与所述第二侧部223通过所述黑矩阵开口的底部224连接。
本发明实施例通过在黑矩阵层上设置凹形黑矩阵开口，在第二透明电极上设置对于的电极开口，并将电极开口的两个对向边缘分别设于黑矩阵开口的两个侧部对应的区域内，结合边缘电场最强、液晶分子受到的扭力矩最大的原理，提高了所述时序液晶显示面板的穿透率，缩短了所述时序液晶显示面板的响应时间。
具体的，所述第一基板10包括第一衬底基板11，所述像素驱动线路设于所述第一衬底基板11内，所述像素驱动电路既包括用于驱动每个子像素的像素驱动电路，还包括连接每个所述像素驱动电路的信号线，所述第一衬底基板11可以是本领域所惯用的薄膜晶体管阵列基板(Thin Firm Transistor，简称TFT)。所述第一透明电极12设于所述第一衬底基板11上，且与所述第一衬底基板11内的像素驱动线路电连接。再本发明实施例中，所述第一透明电极12为像素电极，所述第二透明电极23为公共电极，所述第一透明电极12间隔阵列设置，所述第一透明电极12可根据具体的像素结构进行设计，这里以四畴像素为例，所述第一透明电极12包括两个主干部，所述两个主干部十字交叉，将所述第一透明电极12划分为四个畴区，在每个所述畴区内第一透明电极12又设有狭缝，具体请参照图2。所述第一基板10还包括第一配向层13，所述第一配向层13设于所述第一透明电极12远离所述第一衬底基板11的一侧，对所述液晶层30内的液晶31进行配向。
所述第二基板20还包括第二衬底基板21和第二配向层24，所述黑矩阵层22设于所述第二衬底基板21靠近所述第一基板10的一侧，所述第二透明电极23设于所述黑矩阵层22远离所述第二衬底基板21的一侧，所述第二配向层24设于所述第二透明电极23远离所述黑矩阵层22的一侧。所述黑矩阵层22整面设置且包括凹形的黑矩阵开口221，且所述黑矩阵开口221与所述第一透明电极12一一对应，所述黑矩阵开口221在所述第一基板10上的投影落入对应的所述第一透明电极12所在的区域内。具体的，所述黑矩阵开口221包括所述第一侧部222、所述第二侧部223和所述底部224，所述底部224连接所述第一侧部222和所述第二侧部223，所述底部224的长度D为5-7微米，优选为5.9微米；所述第一侧部222和所述第二侧部223的长度D1为1-2.5微米，优选为1.65微米；所述第一侧部222和所述第二侧部223之间的距离D2为2.5-3.5微米，优选为2.6微米，具体请参照图4。
所述第二透明电极23设于所述黑矩阵层22远离所述第二衬底基板21的一侧，所述第二透明电极23整面设置且包括电极开口231，一个所述第一透明电极12至少对应一个所述电极开口231，优选所述电极开口231与所述第一透明电极12一一对应，所述电极开口231在所述第一基板10上的投影落入对应的所述第一透明电极12所在的区域内，并位于所述区域的中间位置。所述电极开口231的宽度大于所述黑矩阵开口221的宽度，所述宽度为所述电极开口231垂直于所述底部224方向上的尺寸；所述电极开口231的宽度范围为5-7微米，优选为6微米。所述电极开口231还包括所述电极开口还包括第三侧边和第四侧边，所述第三侧边连接所述第一侧边232的一端和所述第二侧边233的一端，所述第四侧边连接所述第一侧边232的另一端和所述第二侧边233的另一端；当投影于所述第一基板10上时，所述第三侧边和所述第四侧边分别位于所述黑矩阵开口221之外。所述电极开口231的长度L大于所述第一侧部222和所述第二侧部223之间的距离D2，且小于所述底部224的长度D；所述电极开口231包括相对设置的第一侧边232和第二侧边233，所述长度L为所述第一侧边232和所述第二侧边233之间的最大距离。当所述第二透明电极23和所述黑矩阵层22一起投影至所述第一基板10上时，所述第一侧边232位于所述第一侧部222内，所述第二侧边233位于所述第二侧部223内，优选所述第一侧边232位于所述第一侧部222的中间位置，所述第二侧边233位于所述第二侧部223的中间位置。
在边缘场开关技术(Fringe Field Switching，简称FFS)显示模式下，所述电极开口231的边缘位置的电场强度较大，且越靠近边缘位置的电场强度越大，所述液晶分子31受到的扭力矩越大，所述液晶分子31发生偏转的角度和速度都越大，从而使单位面积和单位时间内光线穿过所述液晶层30的比率越高；将所述电极开口231的所述第一侧边232设于所述第一侧部222的中间位置，所述第二侧边233设于所述第二侧部223的中间位置，使得所述时序液晶显示面板能够获得更高的穿透率和更短响应时间。另外，越远离边缘位置的电场强度越小，位于所述第一侧边232和所述第二侧部223中间位置处的所述液晶分子31，由于受到不同方向的电场作用，会出现暗区，所述暗区被凹坑内的所述黑矩阵层22遮挡，进一步提高了所述时序液晶显示面板的穿透率，缩短了所述时序液晶显示面板的响应时间。
所述电极开口231的形状可以是矩形、菱形、六边形、对边弧形的矩形等形状中的任意一种，具体可根据所述第一透明电极12的设计结构进行优化设计。例如，如图5所示，所述第一透明电极12为四畴结构，所述电极开口231的形状为对边弧形的矩形，所述第一侧边232和所述第二侧边233分别为外凸的弧形。且所述电极开口231在所述第一基板10上的投影位于所述第一透明电极12的中间位置。这样，所述第一侧边232和所述第二侧边233处的电场方向与所述液晶分子31的偏转方向相匹配，所述液晶分子31可以在更短的时间内完成预定角度的偏转，进一步提高了所述时序液晶显示面板的穿透率，缩短了所述时序液晶显示面板的响应时间。
本发明实施例对其他参数相同、电极开口设计不同的时序液晶显示面板进行仿真模拟，得到如图7和图8所示的仿真结果，图7为不同第二透明电极设置情况下时序液晶显示面板的仿真模拟图，图8为图7中不同第二透明电极设置情况下时序液晶显示面板的穿透率和响应时间的表图。进行模拟的所述时序液晶显示面板的液晶盒厚均为1.5微米，所使用的液晶分子均为正性液晶，所述正性液晶的△n＝0.1404，所述正性液晶的初始配向角度为55°。所述时序液晶显示面板的第二透明电极的电极开口设计分别为图7中的(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)六种，图7中的(a)、(b)、(c)分别为对应的第二透明电极的平面结构示意图、第二透明电极和黑矩阵层的平面结构叠加示意图、光效模拟图。其中，(1)为现有液晶显示面板中电极开口的双矩形狭缝设计，两个所述矩形分别对应于黑矩阵开口的两个侧部，且所述矩阵的长度与所述侧部的长度相当；则(1c)中所示的光效图较差，(1)对应的Tr为1.65％，对应的Ton为2.79毫秒，对应的Toff为1.65毫秒，对应的Ton+Toff为4.44毫秒，响应时间最长。(2)中电极开口为单个矩形设计，所述矩形对应于凹形黑矩阵开口中间的凹坑位置，且所述矩形的长度与黑矩阵开口的两个侧部之间的距离相当；则(2c)中所示的光效图差，(2)对应的Tr为1.54％，对应的Ton为2.33毫秒，对应的Toff为1.56毫秒，对应的Ton+Toff为3.89毫秒，响应时间较长。(3)中电极开口为两头宽中间收窄的六边形，且所述六边形中间位置的长度与黑矩阵开口的两个侧部之间的距离相当；则(3c)中所示的光效图差，(3)对应的Tr为1.58％，对应的Ton为2.39毫秒，对应的Toff为1.58毫秒，对应的Ton+Toff为3.97毫秒，响应时间较长。(4)中电极开口为两头窄中间宽的六边形，且所述六边形中间位置的长度与黑矩阵开口的两个侧部之间的距离相当；则(4c)中所示的光效图最差，(4)对应的Tr为1.28％，对应的Ton为2.44毫秒，对应的Toff为1.56毫秒，对应的Ton+Toff为4.00毫秒，响应时间较长。(5)中电极开口为两侧为外凸弧边的矩形，且所述矩形中间位置的长度与黑矩阵开口的两个侧部之间的距离相当；则(5c)中所示的光效图较差，(5)对应的Tr为1.68％，对应的Ton为2.51毫秒，对应的Toff为1.62毫秒，对应的Ton+Toff为4.13毫秒，响应时间较长。(6)中电极开口为两侧为外凸弧边的矩形，且两个所述弧边分别位于黑矩阵开口的两个侧部的中间位置；则(6c)中所示的光效图最佳，(6)对应的Tr为1.93％，对应的Ton为2.15毫秒，对应的Toff为1.59毫秒，对应的Ton+Toff为3.74毫秒，响应时间最短。上述长度均为平行于所述黑矩阵开口的底部方向上的尺寸，所述Tr为所述时序液晶显示面板的穿透率，所述Ton为所述时序液晶显示面板从黑画面切换到白画面的响应时间，所述Toff为所述时序液晶显示面板从白画面切换到黑画面的响应时间。由模拟结果可知，本发明实施例提供的时序液晶显示面板具有最大的穿透率和最短的响应时间，能够满足时序显示的需要。
相应的，本发明实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括时序背光板和本发明任意一种实施例所述的时序液晶显示面板，所述时序背光板与所述时序液晶显示面板组装，且位于靠近所述时序液晶显示面板的第一基板的一侧，所述时序背光板的光源采用场时序彩色(Field Sequential Color，简称FSC)技术的RGB背光源。
综上所述，本发明实施例提供了一种时序液晶显示面板及显示装置，所述时序液晶显示面板通过在黑矩阵层上设置凹形黑矩阵开口，在第二透明电极上设置对于的电极开口，并将电极开口的两个对向边缘分别设于黑矩阵开口的两个侧部对应的区域内，结合边缘电场最强、液晶分子受到的扭力矩最大的原理，提高了所述时序液晶显示面板的穿透率，缩短了所述时序液晶显示面板的响应时间。
以上对本发明实施例所提供的时序液晶显示面板及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种时序液晶显示面板，其特征在于，包括：
第一基板，包括第一透明电极和像素驱动线路，所述第一透明电极与所述像素驱动线路电连接；
第二基板，与所述第一基板相对设置，且位于所述第一透明电极的一侧，包括第二透明电极和黑矩阵层；所述黑矩阵层包括凹形的黑矩阵开口，所述黑矩阵层在所述第一基板上的投影覆盖所述像素驱动线路，所述第二透明电极包括电极开口；以及
液晶层，设于所述第一基板和所述第二基板之间；
其中，投影于所述第一基板上，所述电极开口的第一边缘位于所述黑矩阵开口的第一侧部内，所述电极开口的第二边缘位于所述黑矩阵开口的第二侧部内，所述第一边缘与所述第二边缘相对设置，所述第一侧部与所述第二侧部通过所述黑矩阵开口的底部连接。
2.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述第一边缘位于所述第一侧部的中间位置，所述第二边缘位于所述第二侧部的中间位置。
3.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，一个子像素单元内，所述第二透明电极仅包括一个所述电极开口。
4.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述电极开口的宽度大于所述第一侧部的宽度，所述宽度为垂直于所述底部方向上的尺寸大小。
5.如权利要求4所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述电极开口还包括第三侧边和第四侧边，所述第三侧边连接所述第一侧边的一端和所述第二侧边的一端，所述第四侧边连接所述第一侧边的另一端和所述第二侧边的另一端；当投影于所述第一基板上时，所述第三侧边和所述第四侧边分别位于所述黑矩阵开口之外。
6.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，当投影于所述第一基板上时，所述电极开口落入所述第一透明电极所在的区域内且位于所述区域的中间位置。
7.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述第一透明电极包括四个畴区，所述第一边缘与所述第二边缘均为外凸的弧形。
8.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述电极开口的形状为矩形、六边形、菱形、对边弧形的矩形中的任意一种。
9.如权利要求1所述的时序液晶显示面板，其特征在于，所述液晶层内的液晶分子为正性液晶分子。
10.一种显示装置，其特征在于，包括时序背光板和如权利要求1至9任意一项所述的时序液晶显示面板，所述时序背光板与所述时序液晶显示面板组装，且位于靠近所述时序液晶显示面板的第一基板的一侧。
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