CN201628832U - 彩膜基板和液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种彩膜基板和液晶显示器。彩膜基板包括玻璃基板和黑矩阵，所述黑矩阵由一层不透光层和至少一层透光层组成，所述至少一层透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧。本实施例通过将黑矩阵设置为不透光层和透光层组成的两层结构，使得背光源发出的光在照射到黑矩阵上时发生干涉，以减少背光源的光经过黑矩阵发射之后进入TFT沟道区域中的光的能量，减弱了TFT漏光电流，提高了电压保持率，使得液晶面板处于常白模式时黑色的显示正常化，进而提高了液晶显示器的对比度。

Description

彩膜基板和液晶显示器

技术领域

本实用新型涉及液晶显示技术，尤其涉及一种彩膜基板和液晶显示器。

背景技术

液晶显示器是目前常用的平板显示器，其中薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)是液晶显示器中的主流产品。液晶显示器通常由外框架和液晶面板构成，而液晶面板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，在阵列基板和彩膜基板之间填充有液晶层。

图1A为现有技术中彩膜基板的局部俯视结构示意图，图1B为图1A中沿A-A线的侧视剖切结构示意图，如图1A和图1B所示，现有技术中的彩膜基板由玻璃基板(Glass Substrate)1、黑矩阵(Black Matrix；以下简称：BM)2、彩色层(Color Layer)3、保护层(Over Coat)4以及铟锡氧化物(Indium Tin Oxides；以下简称：ITO)导电膜5组成。其中，设置黑矩阵的主要目的为遮挡TFT基板上可能漏光的区域，阻挡外界射入TFT的光，避免因光射入TFT有源层而导致a-Si:H的特性发生改变。

然而，在实际应用中，图2为现有技术中TFT漏电流发生的原理示意图，如图2所示，由背光源发出的光也斜射在黑矩阵上，尽管黑矩阵可以吸收大部分光，但仍有部分光线反射回来，并射入到有源层中，引起TFT漏光电流的产生。而TFT漏光电流的增大会导致电压保持率的降低，颜色显示不正常，从而降低液晶显示器的对比度。

实用新型内容

本实用新型提供一种彩膜基板和液晶显示器，以实现降低光谱能量的效果，达到减弱TFT漏光电流，提高电压保持率，进而提高液晶显示器的对比度。

本实用新型提供一种彩膜基板，包括玻璃基板和黑矩阵，所述黑矩阵由一层不透光层和至少一层透光层组成，所述至少一层透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧。

如上所述的彩膜基板，其中，所述黑矩阵由一层不透光层和一层透光层组成，所述透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧。

或者，所述黑矩阵由一层不透光层和两层透光层组成，其中一层所述透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧，另一层所述透光层位于所述不透光层的靠近所述玻璃基板的一侧。

进一步地，所述透光层的材料为透明的金属氧化物或非金属氧化物，所述不透光层的材料为金属。

更进一步地，所述透光层的材料为氧化铬或氧化硅。

更进一步地，位于所述不透光层的远离所述玻璃基板一侧的透光层的厚度由背光源的光谱决定。

更进一步地，位于所述不透光层上部的透光层的厚度由背光源的光谱决定，位于所述不透光层下部的透光层的厚度由自然光的光谱决定。

本实用新型还提供了一种液晶显示器，包括外框架和液晶面板，所述液晶面板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和所述彩膜基板之间填充有液晶层，所述彩膜基板采用上述的彩膜基板。

本实施例提供的彩膜基板和液晶显示器，通过将黑矩阵设置为不透光层和透光层组成的两层结构，使得背光源发出的光在照射到黑矩阵上时发生干涉，以减少背光源的光经过黑矩阵反射之后进入TFT沟道区域中的光的能量，减弱了TFT漏光电流，提高了电压保持率，进而提高了液晶显示器的对比度。

附图说明

图1A为现有技术中彩膜基板的局部俯视结构示意图；

图1B为图1A中沿A-A线的侧视剖切结构示意图；

图2为现有技术中TFT漏电流发生的原理示意图；

图3为本实用新型彩膜基板的侧视剖切结构示意图一；

图4为本实用新型彩膜基板的侧视剖切结构示意图二；

图5为本实用新型彩膜基板中黑矩阵的表面干涉原理示意图；

图6为本实用新型中不同背光源对应的I-V曲线；

图7为本实用新型中背光源的光谱示意图一；

图8为本实用新型中背光源的光谱示意图二；

图9为本实用新型中背光源的光谱示意图三。

附图标记：

1-玻璃基板；    2-黑矩阵；     3-彩色层；

4-保护层；      5-ITO导电膜；  51-透明导电电极；

21-不透光层；   22-透光层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图3为本实用新型彩膜基板的侧视剖切结构示意图一，如图3所示，本实施例提供了一种彩膜基板，可以包括玻璃基板1、黑矩阵2、彩色层3、保护层4和透明导电电极51，其中透明导电电极51可以具体为ITO导电膜。其中，黑矩阵2可以由一层不透光层21和至少一层透光层22组成，至少一层透光层22位于不透光层21的远离玻璃基板1的一侧。在本实施例中，透光层22的数量为一层，即黑矩阵2由一层不透光层21和一层透光层22构成，该透光层22在图3中位于不透光层21的上部，即不透光层21远离玻璃基板1的一侧。本实施例通过将黑矩阵设置为透光层和不透光层，并将透光层设置在远离玻璃基板一侧，即靠近背光源的一侧。图5为本实用新型彩膜基板中黑矩阵的表面干涉原理示意图，如图5所示，背光源发出的光先照射到黑矩阵的透光层22上，透光层22通过干涉来减小背光源中的能量，进而使得反射到TFT沟道区域中的光线大大减少。因此，本实施例中通过采用两层材料结构的黑矩阵，背光源发出的光线经过黑矩阵的透光层，产生干涉现象，则光的大部分能量通过干涉而被减小，进而反射到TFT沟道区域中的光的能量大大减小。

在本实施例中，黑矩阵的透光层的材料可以为透明的金属氧化物或非金属氧化物，如氧化铬CrOx或氧化硅SiOx等，而不透光层的材料可以为金属，如铬Cr、钼Mo、镍Ni等。本实施例中位于不透光层的远离玻璃基板一侧的透光层的厚度可以由背光源的光谱来决定，即如图3中的透光层22的厚度由背光源的光谱来决定。图6为本实用新型中不同背光源对应的I-V曲线，图7-图9分别为不同背光源的光谱图，如图6-9所示，背光源的波长越长，则能量越低，光子被a-Si吸收的能量也越少，则TFT的沟道区域在光照的情况下产生的漏电流也越小。因此，本实施例中位于不透光层的远离玻璃基板一侧的透光层的厚度与背光源的波长有关，背光源的波长越长，则透光层的厚度越大，反之亦然。

本实施例以背光源为白光LED、透光层材料为氧化铬为例进行说明，具体参照图8所示，其光谱图最左侧的峰值在450nm左右，则通过对黑矩阵的透光层的厚度进行设计，来实现对波长为450nm的光的最大程度的干涉。图5为本实用新型彩膜基板中黑矩阵的表面干涉原理示意图，如图5所示，当背光源的光照射到黑矩阵上时，先经过其透光层反射，进而到达不透光层进一步反射，实现光线的两次反射。由于两次反射的反射光达到以下干涉条件时可以互相干涉：

$\frac{1}{4}\mathrm{\λ}=\mathrm{\Δngd}---\left(1\right)$

其中，λ为光的波长，Δn为透光层的各向异性常数，d表示透光层的厚度，而λ为450nm，对于氧化铬材料的透光层来说，其Δn近似为2.5，由此可以得到厚度d为45nm。由上可知，当黑矩阵的透光层的厚度设计为45nm时，在黑矩阵表面可以实现对背光源发出的光的干涉，进而减少其射入TFT沟道区域中的光的能量，进而减少TFT漏光电流的产生。

本实施例提供了一种彩膜基板，通过将黑矩阵设置为不透光层和透光层组成的两层结构，并根据背光源的光谱设置透光层的厚度，使得背光源发出的光在照射到黑矩阵上时发生干涉，以减少背光源的光经过黑矩阵发射之后进入TFT沟道区域中的光的能量，减弱了TFT漏光电流，提高了电压保持率，提高了液晶显示器的对比度。

图4为本实用新型彩膜基板的侧视剖切结构示意图二，如图4所示，本实施例提供了一种彩膜基板，可以包括玻璃基板1、黑矩阵2、彩色层3、保护层4和铟锡氧化物ITO导电膜5。其中，黑矩阵2可以由一层不透光层21和两层透光层22组成，其中一层透光层22位于不透光层21的远离玻璃基板1的一侧，另一层透光层22位于不透光层21的靠近玻璃基板1的一侧。本实施例采用三层材料结构的黑矩阵，具体干涉原理同上述实施例，本实施例中的黑矩阵不仅可以对背光源发出的光产生干涉，即通过如图4中位于不透光层21上部的透光层22对背光源产生的光进行干涉，还可以对外界照射到显示器上的光产生干涉，即通过如图4中位于不透光层21下部的透光层22对外界产生的光进行干涉，减少反射。

在本实施例中，黑矩阵的透光层的材料可以为透明的金属氧化物或非金属氧化物，如氧化铬CrOx或氧化硅SiOx等，而不透光层的材料可以为金属，如铬Cr、钼Mo、镍Ni等。本实施例中位于不透光层的远离玻璃基板一侧的透光层的厚度可以由背光源的光谱来决定，即如图4中位于不透光层21上部的透光层22的厚度由背光源的光谱来决定，而位于不透光层21下部的透光层22的厚度由自然光的光谱来决定。

本实施例提供了一种彩膜基板，通过将黑矩阵设置为不透光层和透光层组成的三层结构，并根据背光源和自然光的光谱分别设置两个透光层的厚度，使得背光源和自然光发出的光在照射到黑矩阵上时发生干涉，以减少背光源经过黑矩阵发射之后进入TFT沟道区域中的光的能量，减弱了TFT漏光电流，提高了电压保持率，提高了液晶显示器的对比度。

本实施例还提供了一种液晶显示器，包括外框架和液晶面板，所述液晶面板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和所述彩膜基板之间填充有液晶层，其中，彩膜基板可以采用上述图3或图4所示彩膜基板。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种彩膜基板，包括玻璃基板和黑矩阵，其特征在于，所述黑矩阵由一层不透光层和至少一层透光层组成，所述至少一层透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵由一层不透光层和一层透光层组成，所述透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧。

3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵由一层不透光层和两层透光层组成，其中一层所述透光层位于所述不透光层的远离所述玻璃基板的一侧，另一层所述透光层位于所述不透光层的靠近所述玻璃基板的一侧。

4.根据权利要求2或3所述的彩膜基板，其特征在于，所述透光层的材料为透明的金属氧化物或非金属氧化物，所述不透光层的材料为金属。

5.根据权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，所述透光层的材料为氧化铬或氧化硅。

6.根据权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，位于所述不透光层的远离所述玻璃基板一侧的透光层的厚度由背光源的光谱决定。

7.根据权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，位于所述不透光层上部的透光层的厚度由背光源的光谱决定，位于所述不透光层下部的透光层的厚度由自然光的光谱决定。

8.一种液晶显示器，包括外框架和液晶面板，所述液晶面板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和所述彩膜基板之间填充有液晶层，其特征在于，所述彩膜基板采用权利要求1-7中任一项所述的彩膜基板。

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