CN106200107A - 一种显示基板、显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种显示基板、显示面板及显示装置。所述显示面板包括分光膜，且分光膜设置在背离显示侧的显示基板上，显示用电极位于分光膜的靠近显示侧的一侧，从而分光膜不会影响驱动电场的分布，保证显示质量，同时，还能提高光线透过率和色域，减薄器件的厚度。

Description

一种显示基板、显示面板及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示基板、显示面板及显示装置。

背景技术

分光技术能够使红、绿、蓝三色在空间上高效分离。在显示领域使用这种分光膜有很多好处，比如：提高光线利用率，即使在使用彩膜时，也可以大幅度提高光线的透过率，理论上可以提升300％，同时，还能提高色域。

以液晶显示器件为例，液晶显示器件的主体结构为对盒的阵列基板和彩膜基板，以及填充在阵列基板和彩膜基板之间的液晶分子。液晶显示器件使用分光膜的实现结构有两种，一种是：分光膜做在液晶显示面板外，这样的好处是工艺容易实现，但是存在的问题是与显示面板的间隙太大，对位精度和信赖性存在问题，这些因素都会制约使用分光膜的显示器件的显示效果；另一种是：把分光膜内嵌到显示面板内部。但是如果只是简单的把纳米分光膜叠加在阵列基板或彩膜基板的表面，由于纳米分光膜的厚度达10um，会影响液晶驱动电场的分布，进而影响显示。

发明内容

本发明提供一种显示基板、显示面板及显示装置，用以解决分光膜内嵌在显示面板内部会影响驱动电场分布的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种显示面板，包括多个像素区域，每一像素区域包括多个透射特定颜色光线的子像素区域，所述显示面板包括对盒的第一基板和第二基板，所述第二基板靠近显示侧设置，所述显示面板还包括用于形成驱动电场的显示用电极，所述第二基板包括第二基底，所述第一基板包括第一基底和设置在所述第一基底上的分光膜，所述显示用电极位于所述第二基底和分光膜之间，所述分光膜用于从显示用光线中分离出特定颜色的光线照射到透射相同颜色光线的子像素区域。

本发明实施例中还提供一种显示基板，包括第一基底和设置在第一基底上的公共电极，还包括分光膜，以及覆盖所述分光膜的背离所述第一基底的表面的平坦层，所述公共电极设置在所述平坦层的背离分光膜的表面上。

本发明实施例中还提供一种显示装置，包括如上所述的显示面板。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案中，将分光膜内嵌在显示面板上，并设置在背离显示侧的显示基板上，显示用电极位于分光膜的靠近显示侧的一侧，从而分光膜不会影响驱动电场的分布，保证显示质量，同时，还能提高光线透过率和色域，减薄器件的厚度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例中显示面板的结构示意图；

图2表示本发明实施例中阵列基板的结构示意图；

图3表示本发明实施例中分光膜的分光原理。

具体实施方式

本发明将分光膜设置在背离显示侧的基板上，并设置显示用电极位于分光膜的靠近显示侧的一侧，从而使得分光膜不会影响驱动电场的分布，并提高显示质量，降低功耗，减薄产品的厚度。

本发明的技术方案尤其适用于不能自主发光的显示器件，如：液晶显示器件、电润湿显示器件，显示用光线首先经过分光膜进行分光，然后再用于显示，提高光线利用率，缺省彩膜。为了克服混光现象，也可以与彩膜结合使用时，还能够大幅度提高光线透过率，理论上可以提升300％，同时，还能提高色域。

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1和图2所示，本实施例中提供一种显示面板，包括多个像素区域，每一像素区域包括多个透射特定颜色光线的子像素区域，配合实现彩色显示。

所述显示面板包括对盒的第一基板1和第二基板2，第二基板2靠近显示侧设置。所述显示面板还包括用于形成驱动电场的显示用电极。

第二基板2包括第二基底200，第一基板1包括第一基底100和设置在第一基底100上的分光膜3。所述显示用电极位于第二基底200和分光膜3之间，即，所述显示用电极位于分光膜3的靠近显示侧的一侧，防止分光膜3的厚度较大，影响电场分布，进而影响显示。分光膜3用于从显示用光线中分离出特定颜色的光线照射到透射相同颜色光线的子像素区域，提高光线利用率，缺省彩膜。为了克服混光现象，也可以与彩膜结合使用，能够大幅提高光线透过率，同时，还能提高色域。同时，由于分光膜3设置在显示面板的基板上，提高了分光膜3与子像素区域的对位精度，减薄了器件的厚度。

其中，分光膜3可以设置在第一基底100的靠近显示侧的表面上，如图1所示。分光膜也可以设置在第一基底的背离显示侧的表面上。

进一步地，第一基板1还可以包括覆盖分光膜3的背离第一基底100的表面的平坦层10，以提供平坦表面。

作为一个具体的实施方式，分光膜3设置在第一基底100的靠近显示侧的表面上，分光膜3的背离第一基底100的表面覆盖有平坦层10。平坦层10与分光膜3的折射率不同，且整个平坦层10的折射率相同，有利于实现分光，并保证分光的均一分布。平坦层10的材料选择高透明的材料，光线透过率大于80％。平坦层10与分光膜3的折射率差值大于0.1，差值越大越好。平坦层10的折射率可以大于分光膜3的折射率，也可以小于分光膜3的折射率。

本实施例中，显示面板的显示用电极(例如：液晶显示面板的像素电极和公共电极)位于分光膜的靠近显示侧的一侧，具体可以设置在第二基板上，也可以设置在第一基板上，或分别设置在两个基板上。以液晶显示面板为例，像素电极和公共电极可以设置在第二基板上，也可以设置在第一基板上，或，将其中一个电极设置在第一基板上，另一个电极设置在第二基板上。图1和图2中，像素电极4设置在第二基板2上，公共电极5设置在第一基板1上。当分光膜3设置在第一基底100的靠近显示侧的表面上时，公共电极5具体设置在覆盖分光膜3的平坦层10上。

下面以液晶显示面板为例来具体介绍本发明的技术方案。

所述液晶显示面板还包括填充在第一基板和第二基板之间的液晶分子300。显示用光线由背光源模组提供，经由分光膜3的分光后照射子像素区域。

本实施例中，第二基板2为阵列基板，采用阵列基板2靠近显示侧设置的前置方式，并将分光膜3设置在第一基板1上，有利于实现液晶分子300、像素电极4和公共电极5位于分光膜3的靠近显示侧的一侧，使分光膜3不会影响电场对液晶分子的驱动。

对于薄膜晶体管阵列基板，阵列基板2还包括位于每一子像素区域的薄膜晶体管6，像素电极4与薄膜晶体管6的漏电极7电性连接，以薄膜晶体管6作为驱动元件，向像素电极4传输像素电压。薄膜晶体管具有体积小、功耗低、控制简单等优点。

进一步地，分光膜3可以设置在第一基板1的靠近显示侧的表面上，分光膜3的背离第一基底100的表面覆盖有平坦层10，用以提供平坦表面。平坦层10与分光膜3的折射率不同，且整个平坦层10的折射率相同，有利于实现分光，并保证分光的均一分布。

所述液晶显示面板可以为横向电场型或纵向电场型。对于横向电场型，像素电极和公共电极设置在阵列基板2上，位于第二基底200的背离显示侧的表面上，用于形成驱动液晶分子偏转的电场。对于纵向电场型，像素电极4设置在阵列基板2上，位于第二基底200的背离显示侧的表面上，公共电极5设置在平坦层10的靠近显示侧的表面上，结合图1和图2所示。

为了实现彩色显示，所述液晶显示面板还包括位于每一子像素区域的滤光层8，滤光层8透射特定颜色的光线。现有技术中，实现彩色显示的颜色组合有多种，最常用的是利用三原色R、G、B来实现彩色显示。即，每一像素区域包括子像素区域R、子像素区域G和子像素区域B。相应地，分光膜3的目的就是从光线中分离出红光、蓝光和绿光照射对应颜色的子像素区域，达到提高光线透过率和色域的目的。

本实施例中，滤光层8形成在阵列基板2上，克服了对位偏差问题，有利于实现高分辨率。则，当公共电极5设置在第一基板1上时，第一基板1具体包括：第一基底100和设置在第一基底100上的分光膜3，以及覆盖分光膜3的背离第一基底100的表面的平坦层10，公共电极5设置在平坦层10的背离分光膜3的表面上。

以底栅型薄膜晶体管阵列基板为例，阵列基板2包括多个子像素区域，每一子像素区域具体包括：

设置在第二基底200上的黑矩阵9，用于限定多个子像素区域；

设置在黑矩阵9上的栅线20和数据线(图中未示意)；

设置黑矩阵9上的薄膜晶体管6，包括栅电极、覆盖栅电极的栅绝缘层201、设置在栅绝缘层201上的有源层、源电极和漏电极7，源电极和漏电极7可以搭接在有源层上，有源层可以为金属氧化物半导体或硅半导体，栅电极、源电极和漏电极7的材料可以选择Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金，栅绝缘层201的材料可以选择氮化硅、氧化硅或氮氧化硅；

覆盖薄膜晶体管6的中间绝缘层202；

设置在中间绝缘层202上的滤光层8；

覆盖滤光层的钝化层203；

设置在钝化层203上的像素电极4，与漏电极7电性连接。

需要说明的是，本发明实施例中阵列基板的结构并不局限于此，例如：薄膜晶体管还可以为顶栅型薄膜晶体管，当然，还可以根据需要对阵列基板的结构进行适应性调整，其都属于本发明的保护范围。

为了实现分光的目的，分光膜3的实现结构可以但并不局限为光栅结构。仅以光栅结构为例来介绍分光膜的分光原理：

结合图1和图3所示，分光膜3设置在第一基板1上，包括多个光栅周期30，相邻两个光栅周期30之间间隔一定距离。光栅结构的周期为光栅周期30的宽度(光栅周期30的宽度是指在平行于第一基底100所在平面的方向上的宽度)。可选的，设置光栅周期30的所有台阶31的宽度相同。

每一光栅周期30包括多个光栅区，每一光栅区包括至少一个台阶31，在垂直于第一基底100所在平面的方向上，每一台阶31具有一定的高度，具有一定的光线透过率。光栅周期30与像素区域一一对应，每一光栅区用于分离出特定颜色的光线照射到对应像素区域的透射相同颜色光线的子像素区域。其中，每一台阶31的高度为0-10μm。可选的，每一光栅周期30的多个台阶31的高度互不相同，按一定规则分布，以使分离出的不同颜色的光线照射到透射对应颜色光线的子像素区域。由于显示面板的所有像素区域的子像素区域的分布规则相同，对应的，设置所有光栅周期30的多个台阶31的分布方式相同。

每一光栅周期30一般包括3-100个台阶31，并对这3-100个台阶31进行分区，形成多个光栅区，每一光栅区用于分离出特定颜色的光线照射到对应像素区域的透射相同颜色光线的子像素区域。每一光栅区的所有台阶31的高度可以相同也可以不完全相同，或互不相同。

其中，台阶31可以通过纳米压印、激光致谢或电子书直写的方式制得。

参见图3所示，以每一光栅区包括一个台阶31为例说明光栅结构的分光分光原理如下：首先利用光线的衍射实现分光，一般只有0级或±1级衍射的光强较高，更高级衍射的光强很小，可忽略不计。然后通过调节各台阶31的高度，利用光线的干涉，实现光栅结构对于0级衍射和1级衍射光强的调节。例如：利用相消干涉公式：h(n₁–n₀)＝mλ/2，即λ＝2h(n₁–n₀)/m可知，当m＝1，3，5……时，0级衍射出现在透射谷，±1级衍射出现在透射峰。利用相长干涉公式：h(n₁–n₀)＝mλ，即λ＝h(n₁–n₀)/m可知，当m＝1，2，3……时，0级衍射出现在透射峰，±1级衍射出现在透射谷。其中，h(对应图中示意的h₁、h₂、h₃)为在垂直于第一基底100所在平面的方向上台阶31的高度，n₁为台阶31的折射率，n₀为空气的折射率(当分光膜的靠近显示侧的表面覆盖有平坦层时，n₀为平坦层的折射率)。一般选用m＝1，3，5……使0级衍射出现在透射谷，±1级衍射出现在透射峰，以便利用最容易实现的±1级衍射的干涉相长，0级衍射干涉相消，来达到分光的目的，例如：从显示用光线中分离出红光、绿光、蓝光，以利用RGB三原色实现彩色显示。

进一步地，还可以利用光栅结构的衍射和干涉效应，设计不同高度的台阶31，来实现对衍射光线的控制，在达到分光目的的同时，保证像素区域透射的各单色光R、G和B成像在同一高度。

具体地，单个台阶31的位相为：当子像素区域R、G和B所对应的台阶31的位相差相同时，分光膜3分光出来的单色光R、G和B会成像在相同的高度，即当ε＝(n₁-n₀)h/λ为常数时，单色光R、G和B会成像在相同的高度。且结合λ＝2h(n₁–n₀)/m，当m＝1，3，5……时，0级衍射出现在透射谷，1级衍射出现在透射峰，可得ε＝m/2，m为奇数时，可以分光且单色光R、G或B会成像在同一个高度。

根据光栅结构的成像高度原理，光栅结构的成像高度Z与入射光波长λ和光栅周期的宽度α有关，如下公式：根据上述公式可知，在入射光波长λ一定的情况下，光栅周期的宽度α越大，成像高度Z越高。对于特定的波长，光栅结构的成像高度Z随着光栅周期的宽度α的增大而增大。因此，可以在衍射效应允许的范围内，通过改变光栅结构的光栅周期α，来获得不同的成像高度Z。其中，光栅周期的宽度α可以为0.1um-300um，台阶31的高度可以为0.1um-30um，成像高度Z可以为2-20um。

为了使光栅结构达到较佳的分光效果，通过模拟和优化获得，光栅结构中对应不同子像素区域的各台阶31之间的位相差为π7/6-π3/2为佳。其中，相位差为π4/3时，分光效果最佳。

如图3所示，以每一光栅周期30包括3个台阶为例，每一台阶31对应一个子像素区域R、G或B，此时，若令一光栅周期30的相邻两个台阶31的位相差为π4/3，n₁＝n，n₀＝1，带入以上公式可得如下公式：

$\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_r}(n-1)(h_1-h_3)=2m_{1,r}\mathrm{\π}+\frac{4\mathrm{\π}}{3}\\ \frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_g}(n-1)(h_1-h_3)=2m_{1,g}\mathrm{\π}\\ \frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_b}(n-1)(h_1-h_3)=2m_{1,b}\mathrm{\π}-\frac{4\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_r}(n-1)(h_2-h_3)=2m_{2,r}\mathrm{\π}\\ \frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_g}(n-1)(h_2-h_3)=2m_{2,g}\mathrm{\π}+\frac{4\mathrm{\π}}{3}\\ \frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_b}(n-1)(h_2-h_3)=2m_{2,b}\mathrm{\π}-\frac{4\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right.\end{array}$

令λ_r＝630nm，λ_g＝540nm，λ_b＝450nm，可以推导出光栅周期30的三个台阶31的高度差为h1-h3＝2.05μm，h2-h3＝3.72μm；取h3＝0时，可得h1＝2.05μm，h2＝3.72μm。由于所有像素区域的子像素区域的分布方式相同，相应地，设置所有光栅周期30的多个台阶31的分布方式也相同。

每一光栅周期31的每一光栅区用于分离特定颜色的光线至透射相同颜色光线的子像素区域。当每一光栅区包括一个台阶31时，设置每一光栅周期30的相邻两个台阶31的高度差为10nm-10μm。为了提高分光效果，每一光栅周期30的不同台阶31的位相差为7π/6～3π/2。

根据上面的论述可知，光栅结构的成像高度Z与入射光的波长λ和光栅周期的宽度α有关。在实际应用过程中，当光栅的成像高度一定时，还可以调整分光膜3的光线透过率，分光膜3的光线透过率与入射光的波长λ、每一光栅周期30的台阶31的个数和台阶31的高度有关。

本实施例中还提供一种显示装置，包括如上所述的显示面板，用以提高光线透过率，降低功耗，同时，还能提高色域，减薄产品的厚度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种显示面板，包括多个像素区域，每一像素区域包括多个透射特定颜色光线的子像素区域，所述显示面板包括对盒的第一基板和第二基板，所述第二基板靠近显示侧设置，其特征在于，所述显示面板还包括用于形成驱动电场的显示用电极，所述第二基板包括第二基底，所述第一基板包括第一基底和设置在所述第一基底上的分光膜，所述显示用电极位于所述第二基底和分光膜之间，所述分光膜用于从显示用光线中分离出特定颜色的光线照射到透射相同颜色光线的子像素区域。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，所述第二基板为阵列基板，所述第二基板的每一子像素区域包括透射特定颜色光线的滤光层。

3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板还包括覆盖所述分光膜的背离所述第一基底的表面的平坦层。

4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述分光膜设置在所述第一基底的靠近显示侧的表面上，所述平坦层与所述分光膜的折射率不同，且整个平坦层的折射率相同。

5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板还包括薄膜晶体管，所述显示用电极包括像素电极和公共电极，所述像素电极和公共电极设置在所述第二基底的背离显示侧的表面上，用于形成驱动液晶分子偏转的电场。

6.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板还包括薄膜晶体管，所述显示用电极包括像素电极，所述薄膜晶体管和像素电极设置在所述第二基底的背离显示侧的表面上；

所述显示用电极还包括设置在所述平坦层的靠近显示侧的表面上的公共电极，所述像素电极和公共电极用于形成驱动液晶分子偏转的电场。

7.根据权利要求1-6任一项所述的显示面板，其特征在于，所述分光膜为光栅结构，包括多个光栅周期；

每一光栅周期包括多个光栅区，每一光栅区包括至少一个台阶，在垂直于所述第一基底所在平面的方向上，每一台阶具有一定的高度，具有一定的光线透过率；

所述光栅周期与像素区域一一对应，每一光栅区用于分离出特定颜色的光线照射到对应像素区域的透射相同颜色光线的子像素区域。

8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，每一光栅区包括一个台阶，每一光栅周期的多个台阶的高度互不相同，按一定规则分布；

所有光栅周期的多个台阶的分布方式相同。

9.一种显示基板，包括第一基底和设置在第一基底上的公共电极，其特征在于，还包括分光膜，以及覆盖所述分光膜的背离所述第一基底的表面的平坦层，所述公共电极设置在所述平坦层的背离分光膜的表面上。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的显示面板。