CN107193150B - 彩膜基板、显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种彩膜基板、显示面板，属于彩膜基板技术领域，其可至少部分解决现有的彩膜基板无法同时满足避免串色和提高透过率的要求的问题。本发明的彩膜基板包括基底，所述基底上设有多个间隔的彩色滤光膜，相邻彩色滤光膜间设有黑矩阵，且设于不同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵远离基底的一侧设有高折射透明层，所述高折射透明层的折射率高于中间介质的折射率，所述中间介质为填充在彩膜基板与对盒基板组成的显示面板内的介质。

Description

彩膜基板、显示面板
技术领域
本发明属于彩膜基板技术领域，具体涉及一种彩膜基板、显示面板。
背景技术
液晶显示面板由阵列基板与彩膜基板对盒而成，两基板间填充有液晶，且彩膜基板位于液晶显示面板的出光侧(远离背光源的一侧)。
如图1所示，彩膜基板的基底上有多个间隔分布的彩色滤光膜1，每个彩色滤光膜1具有与其所对应的像素相同的颜色，而相邻彩色滤光膜1间设有黑矩阵2。其中，黑矩阵2用于遮挡从相邻彩色滤光膜1的缝隙间射出的光，故其宽度越大则液晶显示面板的透过率(即液晶显示面板的最高亮度与背光源亮度的比)越低。同时，由于来自背光源的光有一定角度范围，故若黑矩阵2宽度过小或对位偏移，则可能有某颜色(如红色)像素的光斜设入与其相邻的其它颜色(如绿色)的像素，从而产生串色，影响显示质量。
随着液晶显示面板分辨率(PPI)的提高，其像素(彩色滤光膜)的尺寸越来越小；但是，若其中黑矩阵的宽度也按比例减小，则一个像素的光很容易越过黑矩阵而进入与其相邻的其它颜色的像素，发生串色的风险提高；若是黑矩阵保持较大宽度则会使透过率降低，为保持显示亮度还需增大背光源亮度，但这又导致功耗增加、发热大、产品寿命短、亮度均一性差等问题。
也就是说，现有彩膜基板无法同时满足避免串色和提高透过率的要求。
发明内容
本发明至少部分解决现有的彩膜基板无法同时满足避免串色和提高透过率的要求的问题，提供一种可同时满足避免串色和提高透过率的要求彩膜基板、显示面板。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种彩膜基板，包括基底，所述基底上设有多个间隔的彩色滤光膜，相邻彩色滤光膜间设有黑矩阵，且
设于不同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵远离基底的一侧设有高折射透明层，所述高折射透明层的折射率高于中间介质的折射率，所述中间介质为填充在彩膜基板与对盒基板组成的显示面板内的介质。
优选的是，设于同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵远离基底的一侧设有低折射透明层，所述低折射透明层的折射率低于中间介质的折射率。
进一步优选的是，所述高折射透明层和低折射透明层通过对同一光刻胶层的不同位置进行曝光形成，其中形成高折射透明层的曝光的光通量大于形成低折射透明层的曝光的光通量。
进一步优选的是，所述高折射透明层和低折射透明层均形成与所述黑矩阵上。
优选的是，所述彩膜基板还包括保护层；其中，所述保护层覆盖所述黑矩阵和彩色滤光膜并与它们接触，所述高折射透明层设于保护层远离黑矩阵一侧；覆盖彩色滤光膜的保护层透明；覆盖设于不同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵的保护层为不透明部分。
进一步优选的是，所述不透明部分通过对保护层进行紫外光照射形成。
进一步优选的是，所述保护层中含有二氧化钛或金属卤化物感光剂。
进一步优选的是，覆盖设于同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵的保护层透明。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板，其包括：
相互对盒的对盒基板和彩膜基板，所述彩膜基板为上述的彩膜基板且位于显示面板的出光侧；
所述对盒基板和彩膜基板间填充有中间介质。
优选的是，所述显示面板为液晶显示面板；所述对盒基板为阵列基板；所述中间介质为液晶。
本发明的彩膜基板中，当斜设的光从中间介质(如液晶)射入高折射透明层时，相当于从光疏介质射入光密介质，故光会在高折射透明层中“汇聚”，从而光在通过高折射透明层后横向偏移的距离变小，不容易斜射入其它颜色的彩色滤光膜中；由此，在黑矩阵宽度(即透过率)相同的情况下，发生串色的可能性降低，而在串色可能性相同的情况下，黑矩阵的宽度可降低，从而透过率提高；也就是说，该彩膜基板可同时满足避免串色和提高透过率的要求。
附图说明
图1为一种现有的彩膜基板的俯视结构示意图；
图2为本发明的实施例的一种彩膜基板的俯视结构示意图；
图3为图2中沿AA’的剖面结构示意图；
图4为图2中沿BB’的剖面结构示意图；
图5为本发明的实施例的另一种彩膜基板的俯视结构示意图(未示出高/低折射透明层和黑矩阵)；
图6为图5中沿CC’的剖面结构示意图；
图7为图5中CC’位置的作用原理示意图(未示出高折射透明层)；
图8本实施例和现有彩膜基板偏移时造成的串色情况模拟图；
其中，附图标记为：1、彩色滤光膜；2、黑矩阵；31、高折射透明层；32、低折射透明层；4、保护层；41、不透明部分；8、对盒基板；9、基底。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
在本发明中，A设于B上是指A、B都设于基底上，而A位于B远离基底的一侧且与B直接接触。
实施例1：
如图2至图8所示，本实施例提供一种彩膜基板。
该彩膜基板用于与对盒基板8(如阵列基板)对盒而形成显示面板(如液晶显示面板)，在显示面板内填充有中间介质(如液晶)，彩膜基板位于显示面板的出光侧，即显示用的光穿过彩膜基板后即从显示面板中射出。
本实施例的彩膜基板包括基底9，基底9上设有多个间隔的彩色滤光膜1，相邻彩色滤光膜1间设有黑矩阵2。
如图2所示，彩膜基板的基底9上设有多个彩色滤光膜1，每个彩色滤光膜1对应一个像素，并具有与其所对应的像素相同的颜色；而不同彩色滤光膜1之间有间隔，该间隔中设有用于阻挡光线的黑矩阵2。
本实施例的彩膜基板中，设于不同颜色的彩色滤光膜1间的黑矩阵2远离基底9的一侧设有高折射透明层31，高折射透明层31的折射率高于中间介质的折射率，中间介质为填充在彩膜基板与对盒基板8组成的显示面板内的介质。
如图2所示，彩膜基板中有至少部分相邻的彩色滤光膜1的颜色是不同的(图2中以横向相邻的彩色滤光膜1颜色不同为例)，而在这些彩色滤光膜1间的黑矩阵2的远离基底9的一侧，还设有透明的层(高折射透明层31)，且该透明的层的折射率有一定的要求，即其应当比显示面板中填充的中间介质的折射率更高。例如，若彩膜基板是用于液晶显示面板的，而液晶显示面板中填充的是液晶，故中间介质就是液晶，因此该高折射透明层31的折射率应当比液晶的折射率高。
由此，如图3所示，当斜设的光从中间介质(如液晶，图中未示出)射入高折射透明层31时，相当于从光疏介质射入光密介质，故光会在高折射透明层31中“汇聚”，从而光在通过高折射透明层31后偏移的距离变小，不容易斜射入其它颜色的彩色滤光膜1中；由此，在黑矩阵2宽度(即透过率)相同的情况下，发生串色的可能性降低，而在串色可能性相同的情况下，黑矩阵2的宽度可降低，从而透过率提高；也就是说，该彩膜基板可同时满足避免串色和提高透过率的要求。
下面对本实施例的彩膜基板避免串色的效果进行详细计算。
如图3所示，假设一种液晶显示面板(5.0HD)中，盒厚(Cell Gap，即两基板间的距离)为3.2μm，不同颜色彩色滤光膜1间黑矩阵2的宽度(BMCD)为6μm，液晶(中间介质)的折射率n1＝1.5，高折射透明层31的折射率为n2＝1.8，厚度为1.5μm。
通常而言，以斜设角度θ1为60°的光(图3中实线的光)作为评价是否发生串色的标准。由此，以θ1斜设的光的折射角θ2应满足公式：n1sinθ1＝n2sinθ2，故可求出θ2＝46.2°；进一步可得，入射到高折射透明层31的光在折射后恰好不会发生串色时，入射点与黑矩阵2边界的水平距离X4＝1.5×tanθ2＝1.56μm；而以上光射出对盒基板8的点与射入高折射透明层31的点间的水平距离X1＝(3.2-1.5)×tanθ1＝2.94μm。
相对的，在无高折射透明层31时，恰好不会发生串色的光(图3中虚线的光)射出对盒基板8的点与黑矩阵2边缘间的水平距离X3＝3.2×tanθ1＝5.54μm。
本领域中，将可保证60°斜射的光不发生串色时黑矩阵2的最大偏移量(即对位偏移量)称为串色margin，可见，在设置高折射透明层31后，该串色margin的增加量X2＝X3-(X1+X4)＝1.04μm。也就是说，在其它条件不变的情况下，通过增加高折射透明层31，可保证彩膜基板在对位时比现有技术多偏移1.04μm也不会产生串色，故本实施例的彩膜基板可起到降低串色可能性的作用。
优选的，设于同颜色的彩色滤光膜1间的黑矩阵2远离基底9的一侧设有低折射透明层32，低折射透明层32的折射率低于中间介质的折射率。
如图2所示，彩膜基板中也可能有部分相邻的彩色滤光膜1颜色是相同的(图2中以纵向相邻的彩色滤光膜1颜色相同为例)，而在这些彩色滤光膜1间的黑矩阵2的远离基底9的一侧，也可设置透明的层(低折射透明层32)，区别在于该透明的层的折射率应小于中间介质的折射率，例如小于液晶的折射率，假设液晶(中间介质)的折射率n1＝1.5，则该低折射透明层32的折射率n3可为1.2。
如图4所示，当光射到低折射透明层32时，相当于从光密介质进入光疏介质，故其折射角会比入射角θ1更大，从而光会“发散”而偏移的更远，这样，部分原本被黑矩阵2挡住的光可射到彩色滤光膜1上而射出了，即可射出的光会“更多”；而由于该位置的黑矩阵2两侧的彩色滤光膜1颜色相同，故射出光的增多也不会导致串色问题。因此，当黑矩阵2因为需要设置隔垫物(PS)、必须挡住引线等原因宽度无法进一步降低时，通过设置低折射透明层32，可提高透过率。
优选的，高折射透明层31和低折射透明层32通过对同一光刻胶层的不同位置进行曝光形成，其中形成高折射透明层31的曝光的光通量大于形成低折射透明层32的曝光的光通量。
利用构图工艺使光刻胶形成特定图案是已知的技术，即先在彩膜基板上形成一个完整的光刻胶层，之后对需要保留的位置(高折射透明层31和低折射透明层32的位置)的光刻胶进行曝光使其固化，最后再将未曝光的光刻胶除去，而剩余的部分即形成高折射透明层31和低折射透明层32。
其中，在对光刻胶层进行曝光时，所用的光通量越大则光刻胶发生聚合反应的速度越快，其固化后内部的空洞越少，折射率也就越大。由此，只要用不同的光通量(如通过半色调掩层版实现)对光刻胶层的不同位置进行曝光，即可使相应位置的光刻胶层具有不同的折射率，分别形成高折射透明层31(对应高光通量)和低折射透明层32(对应低光通量)。按照以上方式，可在一次构图工艺中同时形成高折射透明层31和低折射透明层32，从而简化制备工艺。
优选的，高折射透明层31和低折射透明层32均形成与黑矩阵2上。
如图3、图4所示，作为最简单的方式，可使高折射透明层31和低折射透明层32都直接形成在黑矩阵2上，即均位于黑矩阵2远离基底9的一侧且与黑矩阵2直接接触。
优选的，彩膜基板还包括保护层4；其中，保护层4覆盖黑矩阵2和彩色滤光膜1并与它们接触，高折射透明层31设于保护层4远离黑矩阵2一侧；覆盖彩色滤光膜1的保护层4透明；覆盖设于不同颜色的彩色滤光膜1间的黑矩阵2的保护层4为不透明部分41。
如图5所示，在形成黑矩阵2和彩色滤光膜1后，通常还要用保护层4(OC)将它们覆盖，以起到消除段差等作用，其中，对应不同颜色的彩色滤光膜1间的保护层4应变成不透明的不透明部分41(为清楚，图5中未示出高/低折射透明层和黑矩阵等)。
如图6所示，若不同颜色的彩色滤光膜1间的黑矩阵2对应的保护层4变为不透明部分41，则该不透明部分41相当于形成黑矩阵2的一部分，即黑矩阵2的厚度增大，从而可减少能从黑矩阵2处斜射出的光，降低串色的可能。当然，由于保护层4应当直接与黑矩阵2接触，故此时以上的高折射透明层31、低折射透明层32等应当设于保护层4远离黑矩阵2一侧(如直接设在保护层4上)。
如图7所示，为方便分析，暂时不考虑以上高折射透明层31，则当保护层4的厚度等于1.5μm时，对于斜设角度θ1为60°的光，其在不透明部分41和无不透明部分41时能射出的范围的差X5＝1.5×tanθ1＝2.59μm。因此，通过设置具有不透明部分41的保护层4，可使串色margin增大2.59μm，即在不串色的情况下，允许黑矩阵2多偏移2.59μm。
图8为用Techwiz软件模拟的本实施例和现有技术的彩膜基板偏移时造成的串色情况，其中横坐标为黑矩阵2的偏移量，纵坐标Δuv为在正向和斜向60°观察到的光的色坐标的差别，其值越大表示串色越严重。可见，模拟结果也表明本实施例的彩膜基板可降低串色发生的概率。
或者，也可理解为，在串色可能相同的情况下，在设置不透明部分41后，在相邻彩色滤光膜1颜色不同的方向上(横向)开口区的尺寸(或者说彩色滤光膜1的尺寸)可增大2.59μm(向两侧分别增大1.295μm)，由此可使开口率增大。经过计算，对于4.96HD的液晶显示面板，其开口率约可提升8.7％。
优选的，不透明部分41通过对保护层4进行紫外光照射形成。更优选的，以上保护层4含有二氧化钛或金属卤化物感光剂。
也就是说，可向常规的透明保护层材料中掺杂选用二氧化钛(Ti2O)、金属卤化物(如氯化银)等光敏材料，这样，在形成以上不透明部分41时，可先制备完整的、透明的保护层4，之后通过对保护层4的一部分进行紫外光曝光使其变为不透明的状态，形成不透明部分41，这样有利于简化制备工艺。
尤其是，如果所有位于黑矩阵2上的保护层4都为不透明部分41，则以上曝光可采用制备黑矩阵2的掩层版完成，从而可进一步简化制备设备。
优选的，覆盖设于同颜色的彩色滤光膜1间的黑矩阵2的保护层4透明。
如图5所示，当部分相邻彩色滤光膜1的颜色相同时，对应这些彩色滤光膜1间的保护层4优选仍是透明的，由此在这些位置黑矩阵2厚度没有增大，不会造成更多的挡光，可避免透过率的降低。
实施例2：
如图2至图8所示，本实施例提供一种显示面板，其包括：
相互对盒的对盒基板8和彩膜基板，彩膜基板为上述的彩膜基板且位于显示面板的出光侧；
对盒基板8和彩膜基板间填充有中间介质。
也就是说，可将以上的彩膜基板与另一基板对盒形成显示面板，且显示面板中填充有上述的中间介质，以使各透明层可起作用。
当然，应当理解，此时彩膜基板应位于显示面板的出光侧。
优选的，显示面板为液晶显示面板；对盒基板8为阵列基板；中间介质为液晶。
具体的，该显示面板可为电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种彩膜基板，包括基底，所述基底上设有多个间隔的彩色滤光膜，相邻彩色滤光膜间设有黑矩阵，其特征在于，
设于不同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵远离基底的一侧设有高折射透明层，所述高折射透明层的折射率高于中间介质的折射率，所述中间介质为填充在彩膜基板与对盒基板组成的显示面板内的介质；
设于同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵远离基底的一侧设有低折射透明层，所述低折射透明层的折射率低于所述中间介质的折射率。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，
所述高折射透明层和低折射透明层通过对同一光刻胶层的不同位置进行曝光形成，其中形成高折射透明层的曝光的光通量大于形成低折射透明层的曝光的光通量。
3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，
所述高折射透明层和低折射透明层均形成与所述黑矩阵上。
4.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，还包括保护层；其中
所述保护层覆盖所述黑矩阵和彩色滤光膜并与它们接触，所述高折射透明层设于保护层远离黑矩阵一侧；
覆盖彩色滤光膜的保护层透明；
覆盖设于不同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵的保护层为不透明部分。
5.根据权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，
所述不透明部分通过对保护层进行紫外光照射形成。
6.根据权利要求5所述的彩膜基板，其特征在于，
所述保护层中含有二氧化钛或金属卤化物感光剂。
7.根据权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，
覆盖设于同颜色的彩色滤光膜间的黑矩阵的保护层透明。
8.一种显示面板，其特征在于，包括：
相互对盒的对盒基板和彩膜基板，所述彩膜基板为权利要求1至7中任意一项所述的彩膜基板且位于显示面板的出光侧；
所述对盒基板和彩膜基板间填充有中间介质。
9.根据权利要求8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；
所述对盒基板为阵列基板；
所述中间介质为液晶。
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