CN117784467A - 液晶显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种液晶显示面板及显示装置，涉及显示技术领域。液晶显示面板包括色分离层、背光模组以及在背光模组一侧依次沿堆叠设置的阵列基板、液晶层和彩膜基板；彩膜基板包括多个滤光单元，每个滤光单元包括n个颜色不同的滤光部；n≥2；色分离层设于背光模组和彩膜基板之间，且包括多个分离单元，一分离单元与一滤光单元交叠；分离单元用于将背光模组发出的光线分离并汇聚成照射在彩膜基板上的n个不同颜色的照射区，且各照射区一一对应地位于各滤光部；任一滤光部的颜色与其对应的照射区的光线的颜色相同。

Description

液晶显示面板及显示装置

技术领域

本公开涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种液晶显示面板及显示装置。

背景技术

液晶显示面板已经广泛地应用于电视、手机等设备以及VR眼镜等可穿戴设备中。现有技术中，为了提高亮度，则需要增大功耗，不利于节能；或者，还可以增大像素的开口率，但这样需要减少像素数量，导致分辨率降低，容易出现纱窗效应。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种液晶显示面板及显示装置，可在不增大功耗，且不降低分辨率的前提下，提高亮度。

根据本公开的一个方面，提供一种液晶显示面板，包括色分离层、背光模组以及在所述背光模组一侧依次沿堆叠设置的阵列基板、液晶层和彩膜基板；

所述彩膜基板包括多个滤光单元，每个所述滤光单元包括n个颜色不同的滤光部；n≥2；

所述色分离层设于所述背光模组和所述彩膜基板之间，且包括多个分离单元，一所述分离单元与一所述滤光单元交叠；所述分离单元用于将所述背光模组发出的光线分离并汇聚成照射在所述彩膜基板上的n个不同颜色的照射区，且各所述照射区一一对应地位于各所述滤光部；任一所述滤光部的颜色与其对应的照射区的光线的颜色相同。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述分离单元包括多个第一透光部和多个第二透光部，所述第一透光部和所述第二透光部至少在第一方向和第二方向之一上交替分布；所述第一透光部的折射率大于所述第二透光部的折射率；所述第一方向和所述第二方向交叉；

在所述第一透光部和所述第二透光部交替分布的方向上，至少两个所述第一透光部的尺寸不同，至少两个所述第二透光部的尺寸相同。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一透光部和所述第二透光部均为沿所述第一方向延伸的条形结构，且所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第二方向交替分布；

至少两个所述第一透光部在所述第二方向上的宽度不同；至少两个所述第二透光部在所述第二方向上的宽度相同。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一透光部和所述第二透光部均为沿远离所述背光模组的方向凸起的柱状结构，且阵列分布成多行和多列；同一列所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第一方向交替分布，同一行所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第二方向交替分布；

在同一列中，至少两个所述第一透光部在所述第一方向上的长度不同，且至少两个所述第二透光部在所述第一方向上的长度相同；

在同一行中，至少两个所述第一透光部在所述第二方向上的长度不同，且至少两个所述第二透光部在所述第二方向上的长度相同。

在本公开的一种示例性实施方式中，至少一个所述第一透光部在所述第一方向上的尺寸为另一个所述第一透光部在所述第一方向上的尺寸的整数倍；至少一个所述第一透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第一透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍；

至少一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍；至少一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一透光部和所述第二透光部的厚度相同。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一透光部包括沿远离所述背光模组的方向依次堆叠的多个透光层，任一所述透光层的折射率大于所述第二透光部的折射率。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述色分离层还包括透光的平坦层，所述平坦层覆盖所述第一透光部和所述第二透光部远离所述背光模组的表面，且所述平坦层的折射率小于所述第一透光部的折射率。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述平坦层与所述第二透光部为一体结构。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一透光部的材料包括氧化硅、氮化硅、金属氧化物和光学胶中的至少一种。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述阵列基板包括沿远离所述背光模组的方向依次分布的衬底和电路层；所述色分离层设于所述衬底和所述电路层之间。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述阵列基板、所述液晶层和所述彩膜基板沿远离所述背光模组的方向依次分布；所述阵列基板包括沿远离所述背光模组的方向依次分布的衬底和电路层；所述液晶显示面板还包括第一偏光片和第二偏光片，所述第一偏光片设于所述阵列基板和所述背光模组之间，所述第二偏光片设于所述彩膜基板远离所述背光模组的一侧；

所述色分离层设于所述第一偏光片和所述背光模组之间，或所述第一偏光片和所述衬底之间。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述彩膜基板还包括基底，所述滤光部设于所述基底靠近所述液晶层的一侧；

所述色分离层设于所述基底和所述滤光部之间。

根据本公开的一个方面，提供一种显示装置，包括上述任意一项所述的液晶显示面板。

本公开的液晶显示面板及显示装置，色分离层可使背光模组发出的光线分离并汇聚成n个不同颜色的照射区，且分别照射在n个滤光部，而照射区的光线的颜色与照射的滤光部的颜色相同，可从滤光部出射，实现彩色显示。由此，可通过色分离层对光能的重新分配，使照射至一滤光部的光线的颜色与该滤光部的颜色相同，可减少被滤光部吸收的光能，相较于各滤光部都接收背光模组发出的白光而言，本公开可减少光能损失，提高滤光部的透过率，在不增加功耗的前提下，可在不增大功耗，且不降低分辨率的前提下，提高亮度；换言之，可在不增大分辨率，且不降低亮度的前提下，降低功耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开液晶显示面板一实施方式的原理图。

图2为本公开液晶显示面板的第一种实施方式的截面示意图。

图3为本公开液晶显示面板的第二种实施方式的截面示意图。

图4为本公开液晶显示面板的第三种实施方式的截面示意图。

图5为本公开液晶显示面板的第四种实施方式的截面示意图。

图6为本公开液晶显示面板的第五种实施方式的截面示意图。

图7-图10为图6中液晶显示面板的制备方法中部分步骤的示意图。

图11-图17为本公开液晶显示面板的一种色分离层的制备方法中各步骤的示意图。

图18为本公开液晶显示面板的第一类色分离层的原理图。

图19为本公开液晶显示面板的第一类色分离层的第一透光部的示意图。

图20为本公开液晶显示面板的第二类色分离层的原理图。

图21为本公开液晶显示面板的第二类色分离层的第一透光部的示意图。

图22为本公开液晶显示面板一实施方式中色分离层的迭代增益结果示意图。

图23为本公开液晶显示面板一实施方式的局部像素分布示意图。

图24为本公开液晶显示面板另一实施方式的局部像素分布示意图。

图25为本公开显示装置一实施方式的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本文中第一方向Y和第二方向X为两个交叉的方向，在本公开的附图中，第二方向X可以是横向，第一方向Y可以是纵向，二者相互垂直，但并不限于此，第一方向Y和第二方向X也可以是不垂直的方向。此外，本领域技术人员可以知晓，随着显示面板的旋转，第一方向Y和第二方向X的实际朝向可能发生变化，但二者的相对位置不变。

本文中的A特征和B特征“交叠”是指A特征在一平面上的正投影和B特征在该平面上的正投影至少部分重合；该平面可以是衬底的表面，也可以是其它平行于衬底的平面。

本公开实施方式提供了一种液晶显示面板，其可具有阵列分布的多个像素，每个像素包括n个发光颜色不同的子像素，n≥2；举例而言，n＝3，即一个像素可包括3个子像素，发光颜色可以分别为红色、绿色和蓝色。

如图23所示，在本公开的一些实施方式中，每个像素包括三个子像素，且同一像素的各子像素可沿第一方向或第二方向并排分布。如图24，可采用Delta像素排布方式，每个像素包括两个子像素，相邻两个像素可通过子像素渲染算法(SPR)共用一个子像素，实现借色，具体原理在此不再详述。图23和图24中，R表示发光红光的子像素，G表示发光绿光的子像素，B表示发光蓝光的子像素。

此外，在一些实施方式中，一个像素可包括4个或更多个子像素，除了3个或更多个颜色不同的发单色光的子像素，还可包括至少一个发白光的子像素，用于提高亮度。

如图2-图6所示，液晶显示面板可包括背光模组1和在背光模组1一侧堆叠设置的阵列基板2、液晶层3和彩膜基板4，其中：

背光模组1作为光源，用于向阵列基板2发光，且背光模组1可发白光。背光模组1可采用直下式、侧入式等结构，在此不做特殊限定。以直下式背光模组1为例，其可包括灯板、导光板和光学膜片组，其中：灯板可包括电路板和设于电路板上的多个发光元件，发光元件可以是发光二极管或其他可发光的元件。同时，可采用能直接发出白光的发光元件；或者，也可采用n种发单色光的发光元件，不同发光颜色的发光元件发出的光线混色后可得到白光，n≥2。导光板可设于灯板一侧，用于将多个发光元件光线均匀出射，形成面光源。光学膜片组设于导光板远离灯板的一侧，且可包括用于使光线更加均匀的扩散片和增大亮度的棱镜片等，在此不做特殊限定。

阵列基板2和彩膜基板4可沿远离背光模组1的方向对盒设置，液晶层3设于阵列基板2和彩膜基板4之间。阵列基板2可位于液晶层3和背光模组1之间，或者，彩膜基板4也可位于液晶层3和背光模组1之间。

阵列基板2具有驱动电路以及与驱动电路连接的像素电极，通过驱动电路可控制像素电极的电压，驱动电路可包括晶体管和电容。举例而言，阵列基板2可包括沿远离背光模组1的方向依次分布的衬底21和电路层22，衬底21可采用玻璃或其他透明材质，驱动电路位于电路层22，其可包括半导体层、多层导电层和绝缘层，在此不对其膜层的具体结构进行限定。

液晶显示面板还可包括能同时与各像素电极之间能形成电场的公共电极，像素电极可作为电路层22的一部分；公共电极作为电路层的一部分设于阵列基板2，也可以设于彩膜基板4，即公共电极可设于液晶层3的同一侧，也可以设于液晶层3的两侧。

彩膜基板4可包括多个滤光单元，每个滤光单元包括n个颜色不同的滤光部42；n≥2。举例而言，彩膜基板4可包括基底41和设于基底41上的多个色阻材料形成滤光部42，一个滤光部42与一个像素电极交叠，一个滤光部42可透过单色光；同时，彩膜基板4还可包括分隔各滤光部42的吸光层43，用于遮挡像素电极之间的走线，吸光层43的材料可采用黑色的胶材或其他材料。吸光层43开设有露出各滤光部42的用于透光的像素开口。

此外，如图2-图6所示，液晶显示面板还可第一偏光片5和第二偏光片6，第一偏光片5设于背光模组1和阵列基板2之间，第二偏光片6设于彩膜基板4远离背光模组1的一侧，第一偏光片5和第二偏光片6的偏振方向不同。

一个子像素可包括一个像素电极及其对应的液晶层3、公共电极和滤光部42，子像素的发光颜色即为滤光部42的颜色，也即滤光部42可透过的光线的颜色。一个像素可包括一个上述的滤光单元及其对应的像素电极、公共电极、液晶层3。通过像素电极和公共电极之间形成的电场可控制对应区域的液晶分子的偏转状态，对光线进行调制，从而控制各子像素以多种灰阶独立发光，且同一像素的n个子像素的发光颜色可以不同，液晶显示的具体发光原理在此不再详述。

需要说明的是，上述子像素的发光颜色、滤光部42可透过的单色光的颜色以及上文提到的红色、绿色和蓝色的光线并不限定于一个具体的波长，而是在一定的波长范围内。

本公开的发明人发现，由于每个滤光部42仅能透过单色光，而吸收其它颜色的光线，而滤光部42接收的是背光模组1发出的白光，使得大量光线会在滤光部42被吸收，光能出现较大损失；若要提高亮度，可增大背光模组1的功耗；或者，减少子像素的数量，提高单个子像素的开口率，但这会降低分辨率。为了解决该问题，如图1所示，发明人通过分析和试验设计了色分离层7，通过色分离层7对背光模组1发出的白光的光能进行重新分布，将特定颜色的光线投射至相同颜色的滤光部42，使得被滤光部42吸收的光线减少，提高出光率，从而在不增大功耗，不降低分辨率的前提下，提高亮度。下面进行详细说明：

基于上文中的液晶显示面板，如图1-图6、图18和图20所示，可将色分离层7设于背光模组1和彩膜基板4之间，通过色分离层7对背光模组1发出的光线进行重新分布。色分离层7可包括阵列分布的多个分离单元，一分离单元可与一滤光单元交叠，一个像素可包括一个分离单元。该分离单元可将背光模组1发出的光线分离并汇聚，从而形成n个照射区域，且n个照射区域可一一对应地照射在彩膜基板4的n个滤光部42，使得一个滤光部42可接收一个照射的光线。同时，背光模组1发出的白光可被分离单元分离，任一滤光部42的颜色与其对应的照射区的光线的颜色相同，可减少被滤光部42吸收的光线，从而在不增加功耗的前提下，可在不增大功耗，且不降低分辨率的前提下，提高亮度；换言之，可在不增大分辨率，且不降低亮度的前提下，降低功耗。也可以理解为，一个分离单元可将白光分离并汇聚为n个光束，一个光束照射至一个与该光束颜色相同的滤光部42，但需要说明的是，由于光能的分布并非离散的，这里的光束并不一定具有明显的边界。

对于色分离层7而言，其每个分离单元可对一个滤光单元形成n个照射区域，即每个分离单元的作用是相同的，下面以一个分离单元为例对其结构进行示例性说明：

如图2-图6、图19和图21所示，分离单元可包括多个第一透光部71和多个第二透光部72，第一透光部71和第二透光部72均采用可透光的结构，其可以采用光学胶、也可以采用金属、金属氧化物等，只要可以透光即可。第一透光部71和第二透光部72至少在第一方向Y上交替分布，也可在第二方向X上交替分布，还可同时在第一方向Y和第二方向X上交替分布。同时，第一透光部71的折射率大于第二透光部72的折射率，使分离单元的不同区域具有折射率差异，通过第一透光部71和第二透光部72的排布，可利用衍射和散射实现对光能的重新分布，实现颜色的分离和聚拢。

在本公开的一些实施方式中，上述的第一透光部71的材料可包括氧化硅、氮化硅等无机材料，也可采用氧化钛等金属氧化物，还可以采用光学胶等胶材，因而至少可以包括氧化硅、氮化硅、金属氧化物和光学胶中的至少一种。同时，第二透光部72的材料可采用光学胶等材料。

进一步的，如图2-图6、图19和图21所示，在第一透光部71和第二透光部72交替分布的方向上，该方向可以是第一方向Y，也可以是第二方向X。第一透光部71和第二透光部72在第一方向Y上的尺寸为其在背光模组1或衬底21上的正投影的轮廓在第一方向Y上的最大距离。第一透光部71和第二透光部72在第二方向X上的尺寸为其在背光模组1或衬底21上的正投影的轮廓在第一方向Y上的最大距离。

通过对第一透光部71和第二透光部72的尺寸的限制，可调节其对光能的分配能力，控制分离颜色和聚拢光线的能力以及照射区的位置，为此，可使至少两个第一透光部71的尺寸不同；至少两个第二透光部72的尺寸相同；举例而言：

以一个第一透光部71在第一透光部71和第二透光部72交替分布的方向上的尺寸为第一基准值，其它第一透光部71在该方向上的尺寸均为该第一基准值的整数倍，该整数倍可以1倍、2倍、3倍等。当然，也可以存在部分第一透光部71在该方向上的尺寸相同。

以一个第二透光部72在第一透光部71和第二透光部72交替分布的方向上的尺寸为第二基准值，其它第二透光部72中，至少有一部分在该方向上的尺寸为该第二基准值。当然，也可以存在部分第二透光部72在该方向上的尺寸不同，且为第二基准值的整数倍，该整数倍可以1倍、2倍、3倍等。

如图2-图6和图19所示，第一类色分离层的色分离单元可视为一维线光栅，在第一类色分离层中，第一透光部71和第二透光部72均为沿第一方向Y延伸的条形结构，且第一透光部71和第二透光部72沿第二方向X交替分布。即相邻两个第一透光部71之间有一个第二透光部72，相邻两个第二透光部72之间有一个第一透光部71。

第一透光部71和第二透光部72在第二方向X上的尺寸即为其在第二方向X上的宽度。至少两个第一透光部71在第二方向X上的宽度不同；至少两个第二透光部72在第二方向X上的宽度相同，例如，各第二透光部72在第二方向X上的宽度相同，第一透光部71中的一部分在第二方向X上的宽度为一第一透光部71在第二方向X上的宽度的整数倍。

如图2-图6和图21所示，第一类色分离层的色分离单元可视为二维光栅，在第二类色分离层中，第一透光部71和第二透光部72均为沿远离背光模组1的方向凸起的柱状结构，且阵列分布成多行和多列。同一列第一透光部71和第二透光部72沿第一方向Y交替分布同一行第一透光部71和第二透光部72沿第二方向X交替分布。

在同一列中，至少两个第一透光部71在第一方向Y上的尺寸不同，且至少两个第二透光部72在第一方向Y上的尺寸相同。在同一行中，至少两个第一透光部71在第二方向X上的尺寸不同，且至少两个第二透光部72在第二方向X上的尺寸相同。由此，可使第一透光部71在第一方向Y和第二方向X上的尺寸不均一，而第二头透光部在第一方向Y和第二方向X上尺寸可以均一。

参考上文第一类色分离层的说明，第二类色分离层中，可将一个第一透光部71在第一方向Y上的尺寸为第一基准值，其它第一透光部71在第一方向Y上的尺寸可为第一基准值的整数倍；将一个第一透光部71在第二方向X上的尺寸为第二基准值，其它第一透光部71在第二方向X上的尺寸可为第二基准值的整数倍；该整数倍可以1倍、2倍、3倍等。

可将一个第二透光部72在第一方向Y上的尺寸为第三基准值，其它第二透光部72在第一方向Y上的尺寸可为第三基准值的整数倍；将一个第二透光部72在第二方向X上的尺寸为第四基准值，其它第二透光部72在第二方向X上的尺寸可为第四基准值的整数倍；该整数倍可以1倍、2倍、3倍等。

举例而言，至少一部分第一透光部71和第二透光部72在背光模组1或衬底21上的正投影的形状为正方形，至少部分第一透光部71和第二透光部72在背光模组1或衬底21上的正投影的形状为长方形，长方形的宽等于正方形的边长，长方形的长为正方形的宽的整数倍。

背光模组1中的发光元件可以是准直LED，其准直度位于±20°以内，红光、滤光和蓝光的波长带宽大致为20nm。发光元件也可以是激光光源，准直度±20°以内，红光、滤光和蓝光的波长带宽大致为10nm。由于色分离单元具有角度敏感性和波长敏感性，基于以上设置，可以保证色分离单元的工作效率。

如图2-图5所示，在本公开的一些实施方式中，第一透光部71和第二透光部72的厚度相同，使得二者远离背光模组1的表面平齐。在本公开的一些实施方式中，色分离单元的周期不小于0.01μm，且不大于0.5μm，即色分离单元在第一方向Y或第二方向X上的尺寸。色分离单元的厚度不小于0.05μm，且不大于5μm，即第一透光部71和第二透光部72的厚度不小于0.05μm，且不大于5μm。示例性的，以第一类色分离层为例，其结构参数如下：

色分离单元的周期(色分离单元在第一方向Y或第二方向X上的尺寸)为0.25μm，厚度为0.6μm，深宽比(厚度与第一方向Y或第二方向X上的尺寸之比)为2.4：1，色分离单元的数目为96，像素在第一方向Y或第二方向X上的尺寸为6μm×24μm，与该色分离单元对应的像素的开口率为0.5。第一透光部71的折射率为1.9，色分离单元与彩膜基板4的距离为300μm。

如图6所示，在本公开的一些实施方式中，色分离层7还包括透光的平坦层73，平坦层73可覆盖第一透光部71和第二透光部72远离背光模组1的表面，且平坦层73的折射率小于第一透光部71的折射率，例如，平坦层73的折射率与第二透光部72的折射率相同，因而平坦层73可与第二透光部72为一体结构，从而可同时形成。

在本公开的一些实施方式中，第一透光部71包括沿远离背光模组1的方向依次堆叠的多个透光层，任一透光层的折射率大于第二透光部72的折射率。各透光层的折射率可以相同，也可以不同。

下面结合色分离层7所处的不同位置，对其液晶显示面板进行示例性说明：

如图2所示，在本公开的第一种实施方式中，色分离层7可设于第一偏光片5和背光模组1之间，例如，色分离层7可设于背光模组1靠近第一偏光片5的表面。

如图3所示，在本公开的第二种实施方式中，色分离层7可设于第一偏光片5和衬底21之间，例如，色分离层7可设于衬底21靠近第一偏光片5的表面。

针对第二种实施方式，可将色分离层7独立制备，待阵列基板2制备完成后，再通过键合工艺将色分离层7贴附于衬底21上，从而避免制备阵列基板2的过程中的高温工艺对色分离层7的影响。当然，也可以在制备阵列基板2的同时制备色分离层7，即在衬底21一侧形成色分离层7，再利用形成有色分离层7的衬底21的另一侧形成电路层22，以便简化工艺，提高效率。

如图4所示，在本公开的第三种实施方式中，吸光层43和滤光部42可设于基底41靠近液晶层3的一侧，吸光层43具有多个露出基底41的像素开口；滤光部42可设于吸光层43靠近液晶层3的一侧，且滤光部42与各像素开口一一对应地交叠设置，即一个像素开口露出一个滤光部42；滤光部42的边沿可覆盖其交叠的像素开口周围的吸光层43的部分区域，即滤光部42的范围大于其交叠的像素开口的范围。或者，滤光部42和吸光层43也可同层设置，一个滤光部42也可填充于一个像素开口内。

色分离层7可设于基底41靠近液晶层3的表面，吸光层43和滤光部42可设于色分离层7靠近液晶层3的表面。彩膜基板4设于液晶层3和背光模组1之间，阵列基板2设于液晶层3远离背光模组1的一侧。

采用第三种实施方式，也可以避免色分离层7参与阵列基板2的高温工艺，而且彩膜基板4距离色分离层7更近，颜色串扰小，色分离层角度敏感性低。同时，对于VR设备等采用封闭式光路的设备而言，由于无外界环境光干扰，使得第三实施方式中的外置的阵列基板2不会影响图像的对比度。

如图5所示，在本公开的第四种实施方式中，色分离层7可设于阵列基板2内，例如，色分离层7可设于衬底21和电路层22之间，进一步的，色分离层7可设于衬底21远离背光模组1的表面，电路层22设于色分离层7远离背光模组1的表面。

如图6所示，在第五种实施方式中，色分离层7可设于阵列基板2内，其相对位置可与第四种实施方式相同，在此不再详述。区别在于，第五种实施方式中的色分离层7具有平坦层73，且平坦层73与第二透光部72为一体结构，可同时形成。液晶层3设于平坦层73远离背光模组1的表面。

在上述第四和第五种实施方式中，色分离层7位于衬底21和电路层22之间，若采用第一类色分离层，可使第一透光部71和第二透光部72的长度方向，即第一方向Y与第一偏光片5的偏振方向平行，可以减小色分离层7的角度敏感性，降低对发光元件发散角的要求，降低色分离层7与像素开口区的对位精度要求。

针对第五种实施方式，其制备方法可包括步骤S110-步骤S170，其中：

步骤S110、沉积：可在衬底21上沉积一层第一透光部的材料层05；该材料可以是SiN。如图7所示。

步骤S120、曝光、显影：在第一透光部71的材料层05上在悬涂一层光刻胶02，并利用掩膜对光刻胶02进行曝光，并显影，得到具有第一透光部71图案的光刻胶02。如图7和图8所示。

步骤S130、刻蚀：对被显影后的光刻胶覆盖的第一透光部71的材料层进行刻蚀，将第一透光部71的转印至该材料层，得到第一透光部71。如图9所示。

步骤S140、平坦化：在所述第一透光部71上覆盖平坦层73，平坦层73填充于第一透光部71之间的区域即为第二透光部72。

步骤S150、在平坦层73远离衬底21的表面形成电路层22。如图10所示。

步骤S160、对盒：在电路层22远离衬底21的一侧滴注液晶层3，并将彩膜基板4与阵列基板2贴合。如图11所示。

步骤S170、在衬底21和背光模组1之间以及彩膜基板4远离背光模组1的一侧贴附第一偏光片5和第二偏光片6。如图6所示。

下面对采用氧化钛的第一透光部71的色分离层7的制备方法进行示例性说明：

该制备方法包括步骤S210-步骤S270，其中：

步骤S210、涂胶：在一基板01上悬涂一层光刻胶02。如图12所示。

该基板01可以是阵列基板2的衬底21，也可以是彩膜基板4的基底41。

步骤S220、曝光、显影：对步骤S210中的光刻胶02进行曝光并显影，得到具有能反映第一透光部71的图案化的光刻胶02。如图12所示。

步骤S230、预沉积：可通过原子层沉积工艺在图案化的光刻胶02上沉积第一层氧化钛薄膜03，第一层氧化钛薄膜03在无光刻胶02的区域凹陷。在此过程中，控制低温避免光刻胶图案退化。如图13所示。

步骤S240、完全沉积：通过原子层沉积工艺继续沉积第二层氧化钛薄膜04；第二层氧化钛薄膜04的厚度大于第一层氧化钛薄膜03的厚度，且大于光刻胶02的厚度，确保第二层氧化钛薄膜04沉积进入光刻胶02的图案中的凹槽。第二层氧化钛薄膜04和第一层氧化钛薄膜03的材料相同，可视为一体结构。如图13和图14所示。

步骤S250、刻蚀：刻蚀厚度大于第一层氧化钛薄膜03的第二层氧化钛薄膜04，露出光刻胶02。如图15所示。

步骤S260、除胶：去除残余的光刻胶02，得到第一透光部71的图案。如图16所示。

步骤S270、平坦化：用第二透光部72的材料填充第一透光部71之间的区域，得到第二透光部72。如图17所示。当然，也可以直接用第二透光部72的材料覆盖第一透光部71，得到第二透光部72和平坦层。

下面对上述第一类和第二类色分离层的图案的设计方法进行示例性说明：

如图18和图20所示，可将色分离单元划分为多个阵列分布的透光区70，可对各透光区70依次编号，例如，1、2、...N，N≥3。为N个透光区70随机进行二进制编码，为每个透光区70赋值0或1。且对于需要设置第一透光部71的区域设置编码为1，而不存在第一透光部71的区域则编码为0。由此，可得到一组关于前述编号和编码的序列。根据该序列，在编码为1的位置设置第一透光部71的材料，在编码为0的位置设置第二透光部72的材料，从而可得到第一透光部71和第二透光部72的图案。光线经过上述色分离单元可发生衍射和散射，光能发生了重新分配。需要说明的是，一个第一透光部71和第二透光部72可包括一个或多个透光区70，透光区70为设计时的最小排列单元。

通过控制上述编号和编码序列可以得到不同的光能分配状态。配合数学优化算法和电磁场计算模拟算法，基于特定的投影位置(即滤光部42所处的位置)设置优化目标函数，可对上述的编号和编码序列进行优化，实现白光中多种颜色(例如红色、绿色和蓝色)的色分离。

图18和图20中的R表示红色、G表示绿色，B表示蓝色，40R为透过红光的滤光部，40G为透过绿光的滤光部，40B为透过蓝光的滤光部。

上述的数学优化算法可以是全局或局域算法，例如，梯度优化算法、GA遗传算法、粒子群算法等。电磁场计算模拟算法可以是FDTD时域有限差分算法。示例性的，评价函数FOM如下：

Tr_CSL是色分离单元的透过率，Tr_{(RCF/GCF/BCF)}是RCF/GCF/BCF的透过率，RCF是红色的滤光部42，GCF是绿色的滤光部42，BCF使蓝色的滤光部42；Source_Backlight是背光模组1的光谱。FOM为在投影位置Z上，红色、绿色和蓝色滤光部42对应的像素开口所对应的红色、绿色和蓝色的能量分配效率。FOM越小，色分离效果越佳，液晶显示面板的透过率越高。

基于GA遗传算法的色分离层7，可对色分离单元进行初始二进制编码，得到初始编号和编码序列后，可计算种群评价函数FOM，然后生成下一代种群。评价FOM是否满足收敛条件，若满足输出二进制编码序列，可根据该编码序列制备色分离单元；若不满足，则循环计算FOM和生成种群直至满足收敛条件。

图22为基于上述算法迭代150次优化后的透过率增益曲线，纵坐标为透过率增益，横坐标为迭代次数。可以看出随着迭代次数的增加，透过率增益逐渐收敛至1.7倍。此外，根据试验中获得的增益光谱可以看出红色、绿色和蓝色均有增益。此外，经过对色域的分析，采用本公开的色分离单元的色域可以实现接近100％的sRGB色域。若采用上文的结构参数，即可以实现2000PPI下的1.7倍的透过率提升。若进一步增大深宽比和材料折射率，理论上可以实现3/开口率＝6倍的透过率增益。基于此，可以得出，该增益增加的倍数上限反比于开口率，因此，本公开的对于像素开口的液晶显示面板的增益效果更佳，适用于VR设备等高像素密度应用场景。

本公开实施方式还提供了一种显示装置，其可包括液晶显示面板，该液晶显示装置的结构可以是上文中任意实施方式的液晶显示面板，其具体结构和有益效果在此不再赘述。该显示装置可以是VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、等可穿戴设备，当然，也可以是智能手表、手机等电子设备。

如图25所示，在本公开的一些实施方式中，VR设备包括近眼显示光路，该光路包括依次分布的液晶显示面板PNL和折叠光路(Pancake光路)，其中：

液晶显示面板PNL为上文任意实施方式的液晶显示面板。折叠光路可包括依次设置的第一线偏光片LP1、第一四分之一波片QWP1、分束器BS、第二四分之一波片QWP2、偏振分束器PBS和第二线偏光片LP2。液晶显示面板PNL出射的p光线经过后续的折叠光路后入射至人眼。通过折叠光路可在不增大整体尺寸的情况下，增大光程，也就是说，在不减小光程的情况下，有利于减小设备整体的厚度。但是，由折叠光路的光学膜片较多，光损较大，光效较低，需要显示面板具有较高的亮度，但这会使功耗增加；或者，可采用开口率较大的显示面板，但这会降低分辨率。而采用本公开的液晶显示面板，色分离层显著增加了透过率，可以在不增加功耗，且不降低分辨率的情况下，提亮度。此外，色分离层对光线的汇聚作用，相当于提高了等效开口率，由此释放了增大像素密度的限制，可以提供更大像素密度的显示面板，抑制纱窗效应。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (14)

1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括色分离层、背光模组以及在所述背光模组一侧依次沿堆叠设置的阵列基板、液晶层和彩膜基板；

所述彩膜基板包括多个滤光单元，每个所述滤光单元包括n个颜色不同的滤光部；n≥2；

所述色分离层设于所述背光模组和所述彩膜基板之间，且包括多个分离单元，一所述分离单元与一所述滤光单元交叠；所述分离单元用于将所述背光模组发出的光线分离并汇聚成照射在所述彩膜基板上的n个不同颜色的照射区，且各所述照射区一一对应地位于各所述滤光部；任一所述滤光部的颜色与其对应的照射区的光线的颜色相同。

2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述分离单元包括多个第一透光部和多个第二透光部，所述第一透光部和所述第二透光部至少在第一方向和第二方向之一上交替分布；所述第一透光部的折射率大于所述第二透光部的折射率；所述第一方向和所述第二方向交叉；

在所述第一透光部和所述第二透光部交替分布的方向上，至少两个所述第一透光部的尺寸不同，至少两个所述第二透光部的尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一透光部和所述第二透光部均为沿所述第一方向延伸的条形结构，且所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第二方向交替分布；

至少两个所述第一透光部在所述第二方向上的宽度不同；至少两个所述第二透光部在所述第二方向上的宽度相同。

4.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一透光部和所述第二透光部均为沿远离所述背光模组的方向凸起的柱状结构，且阵列分布成多行和多列；同一列所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第一方向交替分布，同一行所述第一透光部和所述第二透光部沿所述第二方向交替分布；

在同一列中，至少两个所述第一透光部在所述第一方向上的长度不同，且至少两个所述第二透光部在所述第一方向上的长度相同；

在同一行中，至少两个所述第一透光部在所述第二方向上的长度不同，且至少两个所述第二透光部在所述第二方向上的长度相同。

5.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，至少一个所述第一透光部在所述第一方向上的尺寸为另一个所述第一透光部在所述第一方向上的尺寸的整数倍；至少一个所述第一透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第一透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍；

至少一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍；至少一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸为另一个所述第二透光部在所述第二方向上的尺寸的整数倍。

6.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一透光部和所述第二透光部的厚度相同。

7.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一透光部包括沿远离所述背光模组的方向依次堆叠的多个透光层，任一所述透光层的折射率大于所述第二透光部的折射率。

8.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述色分离层还包括透光的平坦层，所述平坦层覆盖所述第一透光部和所述第二透光部远离所述背光模组的表面，且所述平坦层的折射率小于所述第一透光部的折射率。

9.根据权利要求8所述的液晶显示面板，其特征在于，所述平坦层与所述第二透光部为一体结构。

10.根据权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一透光部的材料包括氧化硅、氮化硅、金属氧化物和光学胶中的至少一种。

11.根据权利要求1-9任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述阵列基板包括沿远离所述背光模组的方向依次分布的衬底和电路层；所述色分离层设于所述衬底和所述电路层之间。

12.根据权利要求1-9任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述阵列基板、所述液晶层和所述彩膜基板沿远离所述背光模组的方向依次分布；所述阵列基板包括沿远离所述背光模组的方向依次分布的衬底和电路层；所述液晶显示面板还包括第一偏光片和第二偏光片，所述第一偏光片设于所述阵列基板和所述背光模组之间，所述第二偏光片设于所述彩膜基板远离所述背光模组的一侧；

所述色分离层设于所述第一偏光片和所述背光模组之间，或所述第一偏光片和所述衬底之间。

13.根据权利要求1-9任一项所述的液晶显示面板，其特征在于，所述彩膜基板还包括基底，所述滤光部设于所述基底靠近所述液晶层的一侧；

所述色分离层设于所述基底和所述滤光部之间。

14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的液晶显示面板。