CN107121832A - 液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示器，包括：第一线栅偏光片、第一基板及设置于第一基板上的彩色滤光层，第一线栅偏光片位于彩色滤光层上；彩色滤光层包括多个呈阵列排布的色阻块，两个相邻色阻块之间形成间隔区域；第一线栅偏光片包括与各色阻块对应设置的第一偏光区、以及与各间隔区域对应设置的第二偏光区，第一偏光区的线栅方向与第二偏光区的线栅方向相互垂直，第一偏光区用于偏光，第二偏光区用于遮光。上述液晶显示器的这种结构不仅能够实现在色阻块的部分具有高的光透过率和对比度，而且还能在色阻块之间的间隔区域进行遮光，提高了遮光精度，从而提高了液晶显示器的性能。

Description

液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶显示器。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)的工作原理是利用液晶的双折射性质，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片后的线偏振光随之发生旋转，从上偏光片(与下偏光片的偏振方向垂直)射出，从而上、下偏光片加上液晶盒起到光开关(或光阀)的作用。如图1，背光源出射的光可以分解为垂直(p)和平行(s)下偏光片吸收轴的光分量，其中平行于吸收轴的光s被下偏光片吸收，垂直于吸收轴的光p穿过下偏光片，通过电压控制液晶的转动，使经过下偏光片的线偏振光p随之发生旋转，然后从上偏光片穿过。可以看出平行于吸收轴方向的光s被吸收，光的利用率小于50％，这极大的降低了LCD的整体光透过率，在对亮度、对比度和透过率等要求越来越高的趋势下，传统的偏光片不能充分利用入射光，偏光片波长依存性严重，大大地增加了能耗，降低了LCD的光透过率和亮度均匀性。另外，现有碘分子或者染料系偏光片的制作需要多层保护膜和光学补偿膜等，不仅造成LCD整体厚度增加，而且成本提高，制程复杂，偏光片信赖性较差，以上种种问题使之在未来节能和轻薄化等LCD显示领域的应用大大受限。

与传统的吸收型高分子薄膜偏光板相比，纳米线栅能够偏光透过电场方向垂直于线栅方向的入射光，而将电场方向平行于线栅方向的光反射，通过增加防反射膜等，纳米线栅偏光片透过入射光的能力远远大于传统的偏光片，透过率可达90％以上，而对比度也有10000：1之高，从而能够大幅度提高LCD的光透过率和对比度，极大了满足如今高透过率和高对比度LCD的市场需求。另外，由于亚波长线栅偏振片可在高温或高湿度环境中实现卓越的耐久性，所以线栅偏光片在户外等信赖性要求严苛的领域具有不可比拟的优势。纳米线栅结构原理如图2所示。亚波长线栅(纳米线栅)的偏光特性是由线栅材料及其结构决定的，线栅的结构参数主要包括线栅宽度L(linewidth)、线栅深度D(depth)及线栅周期P(pitch)等。根据不同线栅材料、线栅面型及线栅结构参数对TM偏振透射率及透射消光比的影响，可以设计对应的亚波长线栅偏光片。在线栅周期的足够小，尤其是线周期远小于入射光波长(如可见光波长400-800nm)时，则线栅能够几乎全部反射与线栅平行振动的电场矢量分量的光，而使垂直于线栅的电场矢量分量的光线几乎全部透过，而且线栅周期越小，偏振效果越好，周期越大，短波长的透过率越低。因此亚波长线栅偏光片可以应用在LCD中，以其高透过率和高信赖性取代传统的高分子薄膜型偏光板。

因此，亟需一种将线栅应用到液晶显示器中的结构，以充分利用线栅偏光片的优势来提高液晶显示器的性能。

发明内容

本发明提供一种液晶显示器，用以解决现有技术中液晶显示器性能不高的技术问题。

本发明提供一种液晶显示器，包括：第一线栅偏光片、第一基板及设置于所述第一基板上的彩色滤光层，所述第一线栅偏光片位于所述彩色滤光层上；

所述彩色滤光层包括多个呈阵列排布的色阻块，相邻色阻块之间形成间隔区域；

所述第一线栅偏光片包括与各所述色阻块对应设置的第一偏光区、以及与各所述间隔区域对应设置的第二偏光区，所述第一偏光区用于偏光，所述第二偏光区用于遮光。

进一步的，上述液晶显示器还包括与第一基板相对设置的第二基板、及设置在所述第二基板上的第二线栅偏光片，所述第二线栅偏光片包括第三偏光区和第四偏光区，所述第三偏光区与所述第一偏光区具有相同的大小和结构，所述第四偏光区与所述第二偏光区具有相同的大小和结构，当第一基板与第二基板贴合时，所述第三偏光区在所述第一基板上的垂直投影与所述第一偏光区在所述第一基板上的垂直投影重合，所述第四偏光区在所述第一基板上的垂直投影与所述第二偏光区在所述第一基板上的垂直投影重合。

进一步的，所述第一偏光区的线栅宽度为纳米级，所述第二偏光区的线栅宽度为微米级。

进一步的，所述第一偏光区的线栅周期、线栅宽度及线栅厚度分别为100-300nm、50-200nm和50-500nm。

进一步的，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片由铝、铬、金、银、镍中的一种或多种制成。

进一步的，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片由氧化铟锡透明导电膜制成。

进一步的，在所述第一偏光区、所述第二偏光区、所述第三偏光区及所述第四偏光区的各线栅之间填充有透明光刻胶或者全氟烷氧基树脂。

进一步的，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片通过纳米压印方法制备。

进一步的，还包括液晶层，所述液晶层设置于所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片之间。

进一步的，所述第一偏光区的线栅方向与所述第二偏光区的线栅方向相互垂直。

本发明提供的液晶显示器包括第一线栅偏光片，由于第一线栅偏光片包括实现偏光的第一偏光区和实现遮光的第二偏光区，这种结构不仅能够实现在色阻块的部分具有高的光透过率和对比度，而且还能在色阻块之间的间隔区域进行遮光，提高了遮光精度，从而提高了液晶显示器的性能。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为传统LCD显示器件进行偏光的工作原理示意图；

图2为现有技术中的线栅偏光片结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液晶显示器的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图3为本发明实施例一提供的液晶显示器的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供一种液晶显示器，包括：第一线栅偏光片1、第一基板2及设置于第一基板2上的彩色滤光层3，第一线栅偏光片1位于彩色滤光层3上。彩色滤光层3包括多个呈阵列排布的色阻块31，相邻的色阻块31之间形成间隔区域。第一线栅偏光片1包括与各色阻块31对应设置的第一偏光区11、以及与各间隔区域对应设置的第二偏光区12，第一偏光区11用于偏光，第二偏光区12用于遮光。

具体的，彩色滤光层3设置在第一基板2上，第一线栅偏光片1设置于彩色滤光层3上，彩色滤光层3包括多个色阻块31，例如红色色阻块、蓝色色阻块和绿色色阻块。每个色阻块31对应设置有第一偏光区11，即每个色阻块31都被第一偏光区11覆盖。各色阻块31之间留有间隙，形成间隔区域，每个间隔区域对应设置有第二偏光区12，即各间隔区域被第二偏光区12覆盖。

在TFT-LCD制程中，为了提高对比度，避免相邻的红色色阻块(R)、绿色色阻块(G)、蓝色色阻块(B)之间混色，同时减少外界光反射，防止外界光线照射TFT器件的a-Si层而增加漏电流等，一般都会使用黑色矩阵(Black matrix，简称BM)进行遮光，但是使用BM遮光需要单独的一道光罩及制程工艺，而且由于BM的制作尺寸的精度较低，经常由于贴合偏差等造成漏光。以下以色阻块31包括红色色阻块、蓝色色阻块和绿色色阻块为例进行说明。第一偏光区11覆盖在红色色阻块、蓝色色阻块和绿色色阻块上，在蓝色色阻块与红色色阻块之间的区域覆盖第二偏光区12，在蓝色色阻块与绿色色阻块之间的区域覆盖第二偏光区12。第一偏光区11的线栅全部位于相应的色阻块31上，第二偏光区12的线栅横跨在相邻两个色阻块31上。在本实施例中，可设置第一偏光区11具有线栅结构，第二偏光区12没有线栅结构，或者设置第一偏光区11和第二偏光区12均具有线栅结构，并设置第一偏光区11的线栅方向与第二偏光区12的线栅方向相互垂直。进一步的，第一偏光区11的线栅宽度为纳米级，第二偏光区12的线栅宽度为微米级。由于纳米级的线栅能够偏光透过电场方向垂直于线栅方向的入射光，而将电场方向平行于线栅方向的光反射，通过增加防反射膜等，纳米级的线栅偏光片透过入射光的能力远远大于传统的偏光片，透过率可达90％以上，能够大幅度提高LCD的光透过率和对比度。同时微米级的线栅周期大，短波长的透过率低，因此，第二偏光区12起到了很好的遮光效果，与现有技术相比，由于减少了制作黑色矩阵的工艺，大大提高了生产效率。

进一步的，第一偏光区11的线栅周期、线栅宽度及线栅厚度分别为100-300nm、50-200nm和50-500nm。上述第一线栅偏光片1的精度、分辨率和信赖性都较高，且第二偏光区12制作精度优于传统的树脂型BM。上述实施例中的液晶显示器，由于第一线栅偏光片1包括实现偏光的第一偏光区11和实现遮光的第二偏光区12，第一线栅偏光片1的这种结构不仅能够实现在色阻块31的部分具有高的光透过率和对比度，而且还能在色阻块31之间的间隔区域进行遮光，取代了原有的树脂型黑色矩阵，提高了遮光精度，避免了漏光，从而提高了液晶显示器的性能。进一步的，在本发明一个具体实施例中，液晶显示器还包括与第一基板2相对设置的第二基板4、及设置在第二基板4上的第二线栅偏光片5，第二线栅偏光片5包括第三偏光区51和第四偏光区52，第三偏光区51与第一偏光区11具有相同的大小和结构，所述第四偏光区52与所述第二偏光区12具有相同的大小和结构，当第一基板2与第二基板4贴合时，所述第三偏光区51与所述第一偏光区11的垂直投影重合，所述第四偏光区52与所述第二偏光区12的垂直投影重合。即第三偏光区51与第一偏光区11具有相同的形状和大小，第四偏光区52与第二偏光区12具有相同的形状和大小，第三偏光区51设置在色阻块31的垂直投影上，第四偏光区52设置在间隔区域的垂直投影上，第一基板2为彩膜基板，第二基板4为阵列基板。当第一基板2与第二基板4贴合时，所述第三偏光区51与所述第一偏光区11的垂直投影重合，所述第四偏光区52与所述第二偏光区12的垂直投影重合。

现有技术中，目前的曲面液晶显示屏在液晶盒上下基板对组时，由于屏幕弯曲容易造成TFT基板(即阵列基板)和CF基板(即彩膜基板)对位时的偏移，从而造成黄光制程形成的黑色矩阵无法有效遮光，使得曲面显示屏漏光严重，而上述结构中采用第二偏光区12和第四偏光区52进行遮光，并且由于第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5膜层较薄，可随着玻璃进行弯曲，而且第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5的精度较高，弯曲后与上下基板的相对位置基本不变，可有效解决曲面显示器制作时的上下对位偏移造成的漏光问题，提高遮光效率。

进一步的，第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5由铝、铬、金、银、镍中的一种或多种制成。或者第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5由氧化铟锡透明导电膜制成。第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5通过纳米压印技术制备，通过纳米压印技术制备的线栅，图案精度高且适合批量生产。具体的，采用纳米压印技术将金属铝，氧化铟锡透明导电膜(ITO薄膜)或者石墨烯整面性的导电薄膜制作成特定的线宽(即线栅宽度)，通过这种方式制成的第一线栅偏光片1不仅具有偏光作用，还能作为电极导电，和传统LCD中单独制作偏光片、薄膜导电层和遮光层相比，本实施例中的第一线栅偏光片1的设置将偏光片，薄膜导电层和遮光层通过纳米压印技术一次性制作完成，优化了工艺，减少了成本，提升了生产效率。在CF基板和TFT基板上分别制作第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5，可大大地简化TFT基板侧像素电极和CF基板侧的公共电极制程，能够显著优化LCD的工艺流程和提升LCD的显示效果。

在本发明另一个具体实施例中，在第一偏光区11、第二偏光区12、第三偏光区51及第四偏光区52的各线栅之间填充有透明光刻胶或者全氟烷氧基树脂。

在第一偏光区11、第二偏光区12、第三偏光区51及第四偏光区52的各线栅之间填充透明光刻胶或者全氟烷氧基树脂(PFA)等，使得配向膜(PI)涂布之前形成平坦层，避免了配向膜涂布时进入各偏光区(包括第一偏光区11、第二偏光区12、第三偏光区51及第四偏光区52)的线栅之间造成配向膜烘烤和固化困难的问题，有利于PI膜层的均匀分布和固化效果，从而使得PI膜层和LC层的结合更佳，形成均匀一致的预倾角，提升LCD的显示效果。

进一步的，上述液晶显示器还包括液晶层6，液晶层6设置于第一线栅偏光片1和第二线栅偏光片5之间。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，其特征在于，包括：第一线栅偏光片、第一基板及设置于所述第一基板上的彩色滤光层，所述第一线栅偏光片位于所述彩色滤光层上；

所述彩色滤光层包括多个呈阵列排布的色阻块，相邻色阻块之间形成间隔区域；

所述第一线栅偏光片包括与各所述色阻块对应设置的第一偏光区、以及与各所述间隔区域对应设置的第二偏光区，所述第一偏光区用于偏光，所述第二偏光区用于遮光。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包括与第一基板相对设置的第二基板、及设置在所述第二基板上的第二线栅偏光片，所述第二线栅偏光片包括第三偏光区和第四偏光区，所述第三偏光区与所述第一偏光区具有相同的大小和结构，所述第四偏光区与所述第二偏光区具有相同的大小和结构，当第一基板与第二基板贴合时，所述第三偏光区在所述第一基板上的垂直投影与所述第一偏光区在所述第一基板上的垂直投影重合，所述第四偏光区在所述第一基板上的垂直投影与所述第二偏光区在所述第一基板上的垂直投影重合。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一偏光区的线栅宽度为纳米级，所述第二偏光区的线栅宽度为微米级。

4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一偏光区的线栅周期、线栅宽度及线栅厚度分别为100-300nm、50-200nm和50-500nm。

5.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片由铝、铬、金、银、镍中的一种或多种制成。

6.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片由氧化铟锡透明导电膜制成。

7.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，在所述第一偏光区、所述第二偏光区、所述第三偏光区及所述第四偏光区的各线栅之间填充有透明光刻胶或者全氟烷氧基树脂。

8.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片通过纳米压印方法制备。

9.根据权利要求2-8任一项所述的液晶显示器，其特征在于，还包括液晶层，所述液晶层设置于所述第一线栅偏光片和所述第二线栅偏光片之间。

10.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一偏光区的线栅方向与所述第二偏光区的线栅方向相互垂直。