一种彩膜基板及其制作方法、液晶显示面板及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种彩膜基板及其制作方法、液晶显示面板及显示装置。

背景技术：

薄膜晶体管液晶显示装置(简称：tft-lcd)由于其薄且轻便、省电等优点，在手机、笔记本、监视器和电视等领域得到的广泛应用。

现有的液晶显示装置在显示时一般会直接显示原图像，其他人可直接观察到显示装置显示的信息，容易导致信息泄露、信息安全性不高。

技术实现要素：

本发明提供一种彩膜基板及其制作方法、液晶显示面板及显示装置，以解决现有的显示装置容易导致信息泄露、信息安全性不高的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种彩膜基板，所述彩膜基板在靠近液晶层的一侧具有低折射率层，所述低折射率层的折射率小于所述液晶层的折射率。

优选地，所述彩膜基板还包括衬底基板、形成在所述衬底基板上的黑矩阵和色阻层；所述低折射率层为覆盖所述黑矩阵和所述色阻层，且掺杂有低折射率材料的平坦层。

优选地，所述彩膜基板还包括衬底基板、形成在所述衬底基板上的黑矩阵和色阻层，以及形成在所述黑矩阵和所述色阻层上的平坦层，所述低折射率层形成在所述平坦层上。

优选地，所述低折射率层的材料为有机混合物。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种彩膜基板的制作方法，包括：

提供衬底基板；

在所述衬底基板上形成黑矩阵和色阻层；

形成低折射率层；所述低折射率层的折射率小于液晶层的折射率。

优选地，所述形成低折射率层的步骤，包括：

在所述黑矩阵和所述色阻层上形成平坦层；所述平坦层中掺杂有低折射率材料。

优选地，所述形成低折射率层的步骤，包括：

在所述黑矩阵和所述色阻层上形成平坦层；

在所述平坦层上形成低折射率层。

优选地，所述低折射率层采用涂布工艺形成。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种液晶显示面板，包括液晶层及上述的彩膜基板。

为了解决上述问题，本发明另外公开了一种显示装置，包括上述的液晶显示面板。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

通过在彩膜基板靠近液晶层的一侧设置低折射率层，且低折射率层的折射率小于液晶层的折射率，基于光学全反射的原理，在液晶层与低折射率层的界面，当光线入射的角度大于全反射临界角度时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，显示装置不显示信息，可有效防止信息泄露，提高信息安全性。

附图说明

图1示出了本发明实施例的一种彩膜基板的结构示意图；

图2示出了本发明实施例的另一种彩膜基板的结构示意图；

图3示出了本发明实施例的彩膜基板实现防偷窥的原理示意图；

图4示出了本发明实施例的一种彩膜基板的制作方法的流程图；

图5示出了本发明实施例的一种液晶显示面板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例的一种彩膜基板的结构示意图。

本发明实施例提供了一种彩膜基板，所述彩膜基板在靠近液晶层21的一侧具有低折射率层11，所述低折射率层11的折射率小于所述液晶层21的折射率。

在本发明的一种实施例中，如图1所示，所述彩膜基板还包括衬底基板12、形成在所述衬底基板12上的黑矩阵13和色阻层14；所述低折射率层11为覆盖所述黑矩阵13和所述色阻层14，且掺杂有低折射率材料的平坦层。

通过调整平坦层的材料配比，在原有的材料中掺杂低折射率材料，在黑矩阵13和色阻层14上形成掺杂有低折射率材料的平坦层，使得掺杂有低折射率材料的平坦层的折射率小于液晶层21的折射率。

在本发明的另一种实施例中，如图2所示，所述彩膜基板还包括衬底基板12、形成在所述衬底基板12上的黑矩阵13和色阻层14，以及形成在所述黑矩阵13和所述色阻层14上的平坦层15，所述低折射率层11形成在所述平坦层15上。

在黑矩阵13和色阻层14上形成平坦层15，然后在平坦层15上形成低折射率层11，且低折射率层11的折射率小于液晶层21的折射率。其中，平坦层15的材料采用现有的平坦层材料，且平坦层15的折射率与液晶层21的折射率相等。

参照图3，示出了本发明实施例的彩膜基板实现防偷窥的原理示意图。

假定全反射临界角度为c，当光线入射的角度大于全反射临界角度c时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，可以实现防偷窥；当光线入射的角度小于全反射临界角度c时，如图3中的入射角度b，光线会直接穿透彩膜基板。

其中，液晶层21的折射率为n1，低折射率层11的折射率为n2，根据光学全反射原理，则全反射临界角度c＝arcsin(n2/n1)。

需要说明的是，彩膜基板中主要的透明层包括衬底基板12、色阻层14和低折射率层11，为了保证显示面板的透过率最大化，一般各个透明层之间的折射率应尽量保持一致，可以减少光线在两个透明层之间的界面反射导致的亮度损失。因此，除过低折射率层11外，衬底基板12、色阻层14和液晶层21的折射率应保持一致，其折射率一般为1.5。

如图3所示，光线的入射角度为b时，由于入射角度b小于全反射临界角度c时，光线会在液晶层21与低折射率层11之间的界面发生折射，当折射的光线到达低折射率层11与色阻层14之间的界面时，再次发生折射，根据光路可逆原理，可以看出入射的光线经过两次折射后，只是发生了平移，出射角度没有发生变化，出射角度指的是出射光线与垂直于彩膜基板的法线f之间的角度。

光线向彩膜基板远离液晶层21的方向出射，且光线的出射角度与入射角度相同，当光线入射的角度小于全反射临界角度c时，光线会直接穿透彩膜基板，对应的出射角度也小于全反射临界角度c。因此，当用户所处的位置与垂直于彩膜基板的法线f之间的角度小于全反射临界角度c时，对比度正常，可正常观察到显示装置显示的信息，也就是说用户的可视角度小于全反射临界角度c；而当观察者所处的位置与垂直于彩膜基板的法线f之间的角度大于全反射临界角度c时，对比度小于10，观察者无法观察到显示装置显示的信息，达到信息保护的目的。

例如，液晶层21的折射率为1.5，要实现大于45°防偷窥，则设置低折射率层11的折射率为1.0605，此时，当观察者所处的位置与垂直于彩膜基板的法线f之间的角度大于45°时，就无法观察到对应的信息，实现防偷窥；相应的，要实现大于30°防偷窥，低折射率层11的折射率n2与液晶层21的折射率n1之间的比值应为0.5；要实现大于60°防偷窥，低折射率层11的折射率n2与液晶层21的折射率n1之间的比值应为0.866。

需要注意的是，图3所示的防偷窥的原理示意图对应图1所示的彩膜基板，而对于图2所示的彩膜基板，由于是在平坦层15上形成低折射率层11，平坦层15的折射率与液晶层21的折射率相等，当光线的入射角度b小于全反射临界角度c时，光线会在液晶层21与低折射率层11之间的界面发生折射，当折射的光线到达低折射率层11与平坦层15之间的界面时，再次发生折射，且出射角度与入射角度相等，由于平坦层15、色阻层14和衬底基板12的折射率均相等，则出射至平坦层15的光线可直接穿透色阻层14和衬底基板12。

图1与图2所示的彩膜基板，只是第二次发生折射的界面不同，图1中第二次发生折射的界面为低折射率层11与色阻层14之间的界面，图2中第二次发生折射的界面为低折射率层11与平坦层15之间的界面。图2所示的彩膜基板对应的防偷窥原理，可相应参照图3所示。

在本发明实施例中，所述低折射率层11的材料为有机混合物。

通过调节低折射率层11的折射率，可以实现不同角度范围的防偷窥，当低折射率层11的折射率n2与液晶层21的折射率n1之间的比值越小，对应的可视角度越小。通过降低低折射率层的折射率，相应也就降低了显示装置的可视角度，当正视时(即用户所处的位置与法线f之间的角度为0°时)，可以正常分辨显示装置的显示信息，随着所处位置与法线f之间的角度增加，当所处位置与法线f之间的角度大于全反射临界角度c时，观察者将无法观察到显示装置显示的信息。

在本发明实施例中，通过在彩膜基板靠近液晶层的一侧设置低折射率层，且低折射率层的折射率小于液晶层的折射率，基于光学全反射的原理，在液晶层与低折射率层的界面，当光线入射的角度大于全反射临界角度时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，显示装置不显示信息，可有效防止信息泄露，提高信息安全性。

实施例二

参照图4，示出了本发明实施例的一种彩膜基板的制作方法的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤401，提供衬底基板。

在本发明实施例中，首先需要根据工艺要求，预先提供衬底基板，用于后续通过其他工艺制作形成彩膜基板，衬底基板一般为玻璃基板。

步骤402，在所述衬底基板上形成黑矩阵和色阻层。

在本发明实施例中，如图1或图2所示，在衬底基板12上形成黑矩阵13和色阻层14。

具体的，先在衬底基板12上制作黑矩阵13，然后在黑矩阵13的间隙处，按照顺序涂布r、g、b三色光阻，经过曝光、显影、烘烤后得到色阻层14。

步骤403，形成低折射率层；所述低折射率层的折射率小于液晶层的折射率。

在本发明实施例中，在制作形成黑矩阵13和色阻层14之后，形成低折射率层11，且所述低折射率层11的折射率小于液晶层21的折射率。

其中，所述低折射率层11采用涂布工艺形成。

在本发明的一种实施例中，在所述黑矩阵和所述色阻层上形成平坦层；所述平坦层中掺杂有低折射率材料。

如图1所示，通过调整平坦层的材料配比，在原有的材料中掺杂低折射率材料，在黑矩阵13和色阻层14上形成掺杂有低折射率材料的平坦层，将掺杂有低折射率材料的平坦层作为低折射率层11。

在本发明的另一种实施例中，在所述黑矩阵和所述色阻层上形成平坦层；在所述平坦层上形成低折射率层。

如图2所示，先在黑矩阵13和色阻层14上形成平坦层15，然后在平坦层15上形成低折射率层11；平坦层15的材料采用现有的平坦层材料。

在本发明实施例中，通过在衬底基板上形成黑矩阵和色阻层，然后再形成低折射率层，所述低折射率层的折射率小于液晶层的折射率。基于光学全反射的原理，在液晶层与低折射率层的界面，当光线入射的角度大于全反射临界角度时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，显示装置不显示信息，可有效防止信息泄露，提高信息安全性。

实施例三

参照图5，示出了本发明实施例的一种液晶显示面板的结构示意图。

本发明实施例还提供了一种液晶显示面板，包括液晶层21及上述的彩膜基板，所述彩膜基板在靠近液晶层21的一侧具有低折射率层11，所述低折射率层11的折射率小于所述液晶层21的折射率。

所述彩膜基板还包括衬底基板12、形成在所述衬底基板12上的黑矩阵13和色阻层14；所述低折射率层11为覆盖所述黑矩阵13和所述色阻层14，且掺杂有低折射率材料的平坦层。

所述彩膜基板还包括衬底基板12、形成在所述衬底基板12上的黑矩阵13和色阻层14，以及形成在所述黑矩阵13和所述色阻层14上的平坦层15(参照图2所示)，所述低折射率层11形成在所述平坦层15上。

所述低折射率层的材料为有机混合物。

其中，所述液晶层21的配向方式包括垂直配向、平行配向和扭曲配向。

在本发明实施例中，如图5所示，液晶显示面板还包括阵列基板3，该阵列基板包括玻璃基板31和形成在玻璃基板31上的氮化硅层32，当然，在玻璃基板31上还形成有其他不同的膜层，本发明实施例对此不再进行详细说明。

需要说明的是，玻璃基板31为形成阵列基板3所提供的衬底基板；在液晶显示面板中，除过彩膜基板中的低折射率层11的折射率可以调节，阵列基板3中的氮化硅层32的折射率也可相应进行调节，从原理上进行考虑，将氮化硅层32的折射率设置成小于玻璃基板31的折射率，在玻璃基板31与氮化硅层32之间的界面上可也实现全反射原理，但是，由于氮化硅层21的折射率调节范围有限，且玻璃基板31的折射率基本上不可以调整，因此，很难通过降低氮化硅层32的折射率来实现有效的全反射；且从工艺角度考虑，低折射率层可以采用涂布工艺形成，而氮化硅层必须使用cvd(chemicalvapordeposition，化学气相沉积)工艺形成，因此，形成氮化硅层的成本高，且时间长。

在本发明实施例中，该液晶显示面板包括彩膜基板，通过在彩膜基板靠近液晶层的一侧设置低折射率层，且低折射率层的折射率小于液晶层的折射率，基于光学全反射的原理，在液晶层与低折射率层的界面，当光线入射的角度大于全反射临界角度时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，显示装置不显示信息，可有效防止信息泄露，提高信息安全性。

实施例四

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述的液晶显示面板。

关于液晶显示面板的具体描述可以参照实施例三的描述，本发明实施例对此不再赘述。

在实际应用中，所述显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

在本发明实施例中，该显示装置包括液晶显示面板，液晶显示面板包括彩膜基板，通过在彩膜基板靠近液晶层的一侧设置低折射率层，且低折射率层的折射率小于液晶层的折射率，基于光学全反射的原理，在液晶层与低折射率层的界面，当光线入射的角度大于全反射临界角度时，会发生全反射，光线不能穿透彩膜基板，显示装置不显示信息，可有效防止信息泄露，提高信息安全性。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种彩膜基板及其制作方法、液晶显示面板及显示装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。