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CN103901663A - 一种液晶显示器的彩膜基板 - Google Patents

一种液晶显示器的彩膜基板 Download PDF

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李淑君
何建国
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Abstract

一种液晶显示器的彩膜基板,在彩膜基板的像素区域边缘黑纹处设有叠层结构,该叠层结构至少由两层结构组成,所述叠层结构在靠近玻璃基板的结构的宽度大于远离玻璃基板的结构的宽度,且该叠层结构的每层结构与相邻层呈段差排列。本发明通过叠层结构可以控制位于其表面的液晶分子沿着叠层段差的斜坡排列,从而消除ITO边缘电场对液晶分子的影响,从而消除或减小暗纹。同时采用叠层结构,会使得黑纹外移消失的同时,不会增加太多的阵列面板的电阻电容的负载,且不会降低开口率,提高了UV光垂直配向显示器的光透过效率。

Description

一种液晶显示器的彩膜基板
技术领域
本发明涉及UV光垂直配向模式的液晶显示器,特别涉及一种彩膜基板。
背景技术
UV2A(Ultra Violet Vertical Alignment)技术是一种采用紫外线(UV=UltraViolet)进行液晶配向的VA(Vertical Alignment,垂直配向)面板技术,其名称来源于紫外线UV与液晶面板VA模式的相乘。通过导入UV2A技术后,可以省去目前在VA模式液晶面板中用于控制液晶分子配向的狭缝隙和突起,因此通过UV2A技术液晶面板的开口率、对比度和响应速度都能得到提高,并能大幅削减生产程序。
UV2A技术的关键是开发作为配向膜的高分子材料,配向膜表面的高分子主链向紫外线(UV)照射方向倾斜,液晶分子就会沿着这条主链方向倾斜,并通过控制配向的角度,液晶分子的配向精度是相对于液晶分子长度(约2nm)成±20pm的角度。
在UV2A技术之前,控制配向方向是在高分子膜上通过摩擦法(Rubbing)进行配向的,摩擦法只能在一个水平方向上配向,已被TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)等液晶面板广泛采用,但电视液晶面板的VA模式要扩大视角,需要部分改变配向方向,分割成多个区域,因此不能采用摩擦法。VA模式在不载入电场的状态下使液晶分子基本垂直于面板面进行配向;载入电场时,液晶分子倾倒,状态发生变化。为控制载入电场时液晶分子的倾倒方向,目前的液晶面板设计突起和狭缝隙,通过改变它们的形状来实现液晶分子稍微倾斜的状态和稳定的状态。载入电场时,突起和狭缝隙附近的液晶分子首先开始倾倒,然后按照多米诺骨牌效应,随著推倒其他液晶分子,所有液晶分子都向一个方向倾倒。
UV2A技术能够通过配向膜实现所有液晶分子向设计方向倾斜的状态,所以在载入电场时,液晶分子同时向同一方向倾倒,因此,响应速度增至原来的2倍,达到4ms以下。由于不使用突起和狭缝隙也能分割成多个区域,因此开口率比原来利用突起分割成多个区域的面板提高20%以上。背光灯亮度很小即可获得与原来同等的亮度,降低耗电量和削减背光灯光源数量有利于节能和节省成本,高精细化和3D显示器等也易于实现。另外,过去背光灯的光在突起和狭缝隙部分散射,在前面漏光,因此泛黑;而UV2A技术在突起和狭缝隙部分不会漏光,因此静态对比度达到5000:1,是原来的1.6倍。还可以省去设计突起和狭缝隙的工艺,提高生产能力。
图1为现有的UV2A配向方式示意图,液晶显示基板包括TFT侧基板2、CF侧基板1、以及夹设于TFT侧基板2和CF侧基板1之间的液晶,TFT侧基板2包括纵横交错的扫描线10和数据线20、由扫描线10和数据线20交叉限定的若干子像素单元和ITO像素电极40,CF侧基板1设有公共电极11。
现有技术中在像素单元内形成多区域,以此获得较大视野角,图1所示在液晶只有图中左半部分配向倾斜方向的情形下,会形成如图1所示在视野角从左到右依次变化时,灰阶的由暗变亮的变化。在液晶只有图1中右半部分配向倾斜方向的情形下,会形成如图1所示在视野角从左到右依次变化时,灰阶的由亮变暗的变化。但是在形成多区域的情形下,如图中形成两种配向倾斜方向共存的情形下,则两种效果相互加和,形成灰阶相对均匀的效果。
虽然UV2A作为最先进的VA技术已经可以说趋于完美,但是还存在一些可以改善的地方。目前紫外光垂直配向模式下,一般的方式是在一个像素单元中形成4区域,图3所示为紫外光垂直配向模式下形成4区域的结构示意图,图3所示为紫外光垂直配向模式下形成4区域的结构示意图。
如图2所示为形成4区域的结构示意图,液晶显示基板的每个子像素单元只有一个薄膜晶体管30和像素电极40,其紫外光垂直配向模式为:TFT侧UV2A光罩的漏光缝隙覆盖该子像素单元的左半部分(图2中B所标示的方向),遮光条覆盖子像素的右半部分(图2中A所标示的方向);以该子像素单元的纵向方向距离为CF侧UV2A光罩的周期,CF侧UV2A光罩的漏光缝隙覆盖子像素的上半部分(图2中D所标示的方向),CF侧UV2A光罩的遮光条覆盖子像素的下半部分(图2中C所标示的方向)。图2中的四个虚线箭头方向为液晶显示基板内液晶分子的转动方向。
UV2A配向方式的液晶显示器由于受到CF和TFT两侧的UV光配向和ITO边缘电场的双重作用,像素在白态时会出现暗纹,此暗纹会降低显示器的透过率。
图3所示为UV2A单个子像素单元通过边缘电场对液晶分子施加作用力的结构示意图,在单个子像素单元的四周均施加作用力G、H,ITO边缘电场的作用力方向均由边缘向着子像素单元的内部。当ITO边缘电场的作用力方向与液晶分子转动方向(图3中内部的虚线为液晶分子转动方向)的夹角小于90°时,液晶分子转到方向如图4所示,子像素单元的边缘不会产生暗纹;当ITO边缘电场的作用力方向与液晶分子转动方向(图3中内部的虚线为液晶分子转动方向)的夹角大于90°时,液晶分子转到方向如图5所示,子像素单元的边缘会产生暗纹。
通过上述分析,可以得到UV2A单个子像素单元的黑纹产生的位置如图6所示,黑纹形状的中间呈十字状,四周占边缘的一半。
黑线的形成与配向的区域的多少密切相关。在同一个区域内,液晶分子的初始配向角度都是一样的,在加电压后,就可以向着初始配向角度的方向倾倒。但是不同的区域内初始配向角度不同。由于液晶存在多米诺效应,一个液晶向某一方向倾倒,就会拉拽附近的液晶向相同的方向倾倒。两个区域之间的液晶受两边两个方向倾倒的液晶的拉拽,就存在一种不平衡,两个区域之间液晶进入一种紊乱状态,形成黑线。黑线在面板显示为白色时亮度不够,在面板显示为黑色时漏光,所以一般阵列设计过程中会形成金属条,将这部分黑线遮挡,使其完全不透光。但是这样就牺牲了部分透过率,特别是在像素较小的情形下,对面板透过率产生更大影响。
为了消除如图6中UV2A单个子像素单元的边缘黑纹,现有一般可以图7所示的结构:将边缘黑纹处的ITO外扩,则边缘电场对液晶分子产生的作用力也随之外扩,黑纹外移出开口区。此结构的缺点是,如果ITO外扩,则ITO与Gate层的重叠面积会增加,由此会增大面板的电容和电阻的负载。
发明内容
本发明揭示一种提高UV光垂直配向显示器的光透过效率、降低电容和电阻的负载的液晶显示器的彩膜基板。
一种液晶显示器的彩膜基板,液晶显示器包括相对的阵列基板、彩膜基板、以及夹设于阵列基板和彩膜基板之间的液晶,彩膜基板上设有位于玻璃基板上的黑色矩阵、RGB色层、ITO导电膜、以及支撑柱,彩膜基板和阵列基板对于设有若干像素区域,像素区域因UV光垂直配向产生的黑纹,在彩膜基板的像素区域边缘黑纹处设有叠层结构,该叠层结构至少由两层结构组成,所述叠层结构在靠近玻璃基板的结构的宽度大于远离玻璃基板的结构的宽度,且该叠层结构的每层结构与相邻层呈段差排列。
其中,所述叠层结构为R、G、B色层的组合、或R、G、B色层与支撑柱的组合,且叠层结构的制成与形成R、G、B色层、和/或支撑柱时同时形成。
其中,所述叠层结构为两层结构组成,具体由R、G、B的任意两色层的组合组成。
其中,所述叠层结构为两层结构组成,具体由R、G、B任意一色层与支撑柱的组合组成。
其中,所述叠层结构为三层结构组成,具体为R、G、B色层三层的叠层。
其中,所述叠层结构为三层结构组成,具体为R、G、B的任意两色层与支撑柱的组合组成。
其中,所述叠层结构为四层结构组成,具体为R、G、B三色层与支撑柱的组合组成。
其中,所述叠层结构的最小线宽为6μm。
本发明通过叠层结构可以控制位于其表面的液晶分子沿着叠层段差的斜坡排列,从而消除ITO边缘电场对液晶分子的影响,从而消除或减小暗纹。同时采用叠层结构,会使得黑纹外移消失的同时,不会增加太多的阵列面板的电阻电容的负载,且不会降低开口率,提高了UV光垂直配向显示器的光透过效率。
附图说明
图1为现有的UV2A配向方式:同一个像素内相互补偿的示意图;
图2为现有液晶显示基板的UV2A配向模式形成4区域的结构示意图;
图3为现有UV2A边缘电场对液晶分子施加作用力的结构示意图;
图4为现有边缘电场与方向液晶分子转动方向的夹角小于90°时的示意图;
图5为现有边缘电场与方向液晶分子转动方向的夹角大于90°时的示意图;
图6为现有UV2A边缘电场对像素单元产生的黑纹示意图;
图7为现有边缘黑纹处ITO外扩结构的示意图;
图8为本发明彩膜基板的结构示意图;
图9为本发明在彩膜基板上设置叠层结构的剖视图;
图10为本发明在彩膜基板上设置叠层结构的主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图8至图10所示,液晶显示器包括相对的阵列基板200、彩膜基板100、以及夹设于阵列基板200和彩膜基板100之间的液晶300,如图8所示为彩膜基板的结构示意图,彩膜基板100包括玻璃基板101、黑色矩阵(BM)102、RGB色层103、ITO导电膜104、支撑柱Spacer105。现有技术中彩膜基板制作的工艺如下:首先在玻璃基板101上沉积由感光性树脂形成的黑底材料层,然后通过光刻法形成黑矩阵102,接着分别在各个像素对应位置形成RGB色层103,接着在覆盖层的表面上形成规定的取向膜(即形成ITO导电膜104),并且在规定位置形成支撑盒厚的隔垫物(即形成支撑柱Spacer105),从而形成彩膜基板。
为了消除图6中UV2A像素的边缘暗纹,本发明提出技术方案:在像素区域边缘黑纹所对应的彩膜基板10侧设置叠层结构,该叠层结构由至少两层结构组成,叠层结构在靠近彩膜基板10的玻璃基板的结构的宽度大于远离彩膜基板的玻璃基板的结构,且该叠层结构的每层结构与相邻层呈段差排列,所述叠层结构的最小线宽为6μm,该叠层结构位于非显示区域,叠层结构可以控制位于其表面的液晶分子沿着叠层段差的斜坡排列,从而消除ITO边缘电场对液晶分子的影响,从而消除或减小暗纹。
所述叠层结构为R、G、B色层的组合、或R、G、B色层与支撑柱的组合,且叠层结构的制成与形成R、G、B色层、和/或支撑柱时同时形成。
本发明叠层结构为两层、三层、或四层结构。当叠层结构为两层,该叠层为R、G、B的任意两色层的组合、或R、G、B任意一色层与支撑柱Spacer105的组合。当叠层结构为三层时,该叠层结构为R、G、B色层三层的叠层、或R、G、B的任意两色层与支撑柱Spacer105的组合。当叠层结构为四时,该叠层结构为R、G、B三色层与支撑柱Spacer105的组合。
如图10所述,当叠层为R、G、B三色层组合的叠层结构时,其对应的截面示意图如图9所示。形成该叠层结构的制程为:在彩膜基板100的玻璃基板101上形成第一道光罩曝光BM层,第二道光罩曝光R色层,此时在像素区域边缘处形成R亚像素和叠层处的R层1031,第三道光罩曝光G色层,此时在像素区域边缘处形成G亚像素和叠层处的G色层1032,第四道光罩曝光B色层,此时在像素区域边缘处形成B亚像素和叠层处的B色层1033,第五道光罩形成起支撑盒厚作用的支撑柱Spacer。
其中,叠层处R色层1031的横向宽度大于叠层处G色层1032的横向宽度,叠层处G色层1032的横向宽度大于叠层处B色层1033的横向宽度,且叠层处的R色层1031、G色层1032、以及B色层1033的横向宽度依序呈递减排列,形成段落差。
同理,当叠层为R、G、B任意两色层组合的叠层结构时,在形成对于的色层的光照曝光时,在设定好的像素区域边缘形成对应的色层的叠层结构。
同理,当叠层为R、G、B三色层与支撑柱Spacer105的组合的四层结构时,形成该叠层结构的制程为:在彩膜基板的玻璃基板上形成第一道光罩曝光黑色矩阵(BM)层,第二道光罩曝光R色层,此时在像素区域边缘处形成R亚像素和叠层处的R层,第三道光罩曝光G色层,此时在像素区域边缘处形成G亚像素和叠层处的G色层,第四道光罩曝光B色层,此时在像素区域边缘处形成B亚像素和叠层处的B色层,第五道光罩形成起支撑盒厚作用的支撑柱Spacer,此时在像素区域边缘形成位于B色层上的支撑柱Spacer105。
本发明通过叠层结构可以控制位于其表面的液晶分子沿着叠层段差的斜坡排列,从而消除ITO边缘电场对液晶分子的影响,从而消除或减小暗纹。同时采用叠层结构,会使得黑纹外移消失的同时,不会增加太多的阵列面板的电阻电容的负载,且不会降低开口率,提高了UV光垂直配向显示器的光透过效率。

Claims (8)

1.一种液晶显示器的彩膜基板,液晶显示器包括相对的阵列基板、彩膜基板、以及夹设于阵列基板和彩膜基板之间的液晶,彩膜基板上设有位于玻璃基板上的黑色矩阵、RGB色层、ITO导电膜、以及支撑柱,彩膜基板和阵列基板对于设有若干像素区域,像素区域因UV光垂直配向产生的黑纹,其特征在于:在彩膜基板的像素区域边缘黑纹处设有叠层结构,该叠层结构至少由两层结构组成,所述叠层结构在靠近玻璃基板的结构的宽度大于远离玻璃基板的结构的宽度,且该叠层结构的每层结构与相邻层呈段差排列。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为R、G、B色层的组合、或R、G、B色层与支撑柱的组合,且叠层结构的制成与形成R、G、B色层、和/或支撑柱时同时形成。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为两层结构组成,具体由R、G、B的任意两色层的组合组成。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为两层结构组成,具体由R、G、B任意一色层与支撑柱的组合组成。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为三层结构组成,具体为R、G、B色层三层的叠层。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为三层结构组成,具体为R、G、B的任意两色层与支撑柱的组合组成。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构为四层结构组成,具体为R、G、B三色层与支撑柱的组合组成。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器的彩膜基板,其特征在于:所述叠层结构的最小线宽为6μm。
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