一种液晶显示面板以及电子设备的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种液晶显示面板以及电子设备。


背景技术：

2.液晶显示器(lcd，liquid crystal display)已经在我们的日常生活中无处不在，并已广泛的应用在智能手机、平板电脑、电脑显示器、电视等各类显示设备上。而显示设备的一个基本要求是颜色的准确表示，目前，如何提高lcd的色彩表现能力(色域)，为用户提供更加鲜艳的画面以提升用户的视觉感受，是lcd技术未来发展的一个重要趋势。当下扩大lcd色域的方式，一般是开发具有高度饱和的红、绿和蓝(rgb)三原色的背光和开发优异的rgb色阻材料。但是lcd色域的存在理论极限，它由光谱的中心波长、半峰宽(whm，width at half maxima)以及彩色滤光膜(cf)光谱色串扰共同决定。
3.目前模拟得到的色域最高为bt.2020 93％，其中，cf的rgb投射光谱色串扰问题造成了色域的损失。图1为cf光谱色串扰问题示意图，如图1所示，蓝光光谱与红光和绿光光谱之间均具有一定程度的重合部分，因此在实现lcd屏幕显示时，蓝色光线会对红色像素和绿色像素所发出的颜色产生影响，反之同理，如果不解决cf光谱色串扰问题，lcd显示屏幕的色域很难再进行提升。


技术实现要素：

4.本公开实施例的目的在于提供一种液晶显示面板以及电子设备，用以解决现有技术中因cf光谱色串扰无法提升液晶显示面板色域的问题。
5.本公开的实施例采用如下技术方案：一种液晶显示面板，包括：在基板上依次设置的第一偏光片、第一液晶单元、第二偏光片、第二液晶单元以及第三偏光片；其中，所述第一偏光片用于将入射光解耦成具有第一偏振方向的第一光线以及具有第二偏振方向的第二光线，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；所述第一液晶单元至少包括第一区域和第二区域，入射至所述第一区域内的光线的偏振方向不变，入射至所述第二区域内的光线的偏振方向旋转90度；所述第二偏光片的偏光轴与所述第一偏振方向相同。
6.在一些实施例中，所述第一偏光片包括堆叠的多个偏光单元，每个所述偏光单元均包括依次设置的第一各向同性薄膜、第二各向同性薄膜、第一单轴薄膜和第二单轴薄膜，其中，所述第一各向同性薄膜的折射率为n1，第二各向同性薄膜的折射率为n2，n1大于n2，第一单轴薄膜的取向与第二单轴薄膜的取向垂直。
7.在一些实施例中，所述第一液晶单元为近似扭曲向列相型液晶单元，至少包括依次设置的第一电极层、第一配向膜、第一液晶层、第二配向膜以及第二电极层，所述第一配向膜和所述第二配向膜的配向方向垂直，所述第一电极层在与所述第一区域对应的位置设置有第一电极，并基于所述第一电极和所述第二电极层在所述第一区域内形成第一电场。
8.在一些实施例中，所述第一电极层在与所述第二区域对应的位置设置有绝缘层。
9.在一些实施例中，所述第二电极层至少包括电极基板、设置在电极基板表面的黑
矩阵、以及覆盖所述黑矩阵的第二电极，其中，所述黑矩阵设置在所述第二电极层中对应于所述第一区域和第二区域之间的交界处。
10.在一些实施例中，所述第二液晶单元至少包括依次设置的彩膜基板、第二液晶层以及第三电极层，所述彩膜基板至少包括第一颜色区域和第二颜色区域，所述第一颜色区域在在所述基板上的正投影与所述第一区域在所述基板上的正投影重合，所述第二颜色区域在所述基板上的正投影与所述第二区域在所述基板上的正投影重合，第一颜色与第二颜色不同。
11.在一些实施例中，所述第三偏光片的偏光轴与所述第二偏光片的偏光轴垂直。
12.在一些实施例中，所述第一颜色所对应的波段与所述第一光线对应的波段相同，所述第二颜色对应的波段与所述第二光线对应的波段相同。
13.在一些实施例中，所述第一颜色为蓝色，所述第二颜色为红色和/或绿色。
14.本公开实施例还提供了一种电子设备，至少包括如上述的液晶显示面板。
15.本公开实施例的有益效果在于：通过第一偏振片实现入射光针对不同光线的偏振方向的解耦，使其经过第一液晶单元后在不同的区域内实现偏振方向的不同调整，再结合第二偏光片对光线的过滤，实现输入进第二液晶单元的第一光线和第二光线之间完全独立，降低了光线之间的色串扰程度，进而达到提升显示面板色域的效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开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公开中记载的一些实施例，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。
17.图1为现有技术中cf光谱示意图；
18.图2为本公开第一实施例中液晶显示面板的层级结构示意图；
19.图3为本公开第一实施例中第一偏光片的层级结构示意图；
20.图4为本公开第一实施例中第一偏光片的另一种层级结构示意图；
21.图5为本公开第一实施例中第一液晶单元的层级结构示意图；
22.图6为本公开第一实施例中第一电极的设置示意图；
23.图7为本公开第一实施例中第一电极层的俯视图；
24.图8为本公开第一实施例中第二电极层的层级结构示意图；
25.图9为本公开第一实施例中彩膜基板的俯视图；
26.图10为本公开第一实施例中液晶显示面板实现色域提升的原理图。
具体实施方式
27.此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
28.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
29.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上
面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
30.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
31.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
32.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
33.此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
34.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
35.液晶显示器(lcd)已经在我们的日常生活中无处不在，并已广泛的应用在智能手机、平板电脑、电脑显示器、电视等各类显示设备上。而显示设备的一个基本要求是颜色的准确表示，目前，如何提高lcd的色彩表现能力(色域)，为用户提供更加鲜艳的画面以提升用户的视觉感受，是lcd技术未来发展的一个重要趋势。当下扩大lcd色域的方式，一般是开发具有高度饱和的红、绿和蓝(rgb)三原色的背光和开发优异的rgb色阻材料。但是lcd色域的存在理论极限，它由光谱的中心波长、半峰宽(whm)以及cf光谱色串扰共同决定。
36.目前模拟得到的色域最高为bt.2020 93％，其中，cf的rgb投射光谱色串扰问题造成了色域的损失。图1为cf光谱示意图，如图1所示，蓝光光谱与红光和绿光光谱之间均具有一定程度的重合部分，因此在实现lcd屏幕显示时，蓝色光线会对红色像素和绿色像素所发出的颜色产生影响，反之同理，如果不解决cf光谱色串扰问题，lcd显示屏幕的色域很难再进行提升。
37.为了解决上述问题，本公开第一实施例提供了一种液晶显示面板，在不进行色阻材料和光谱的中心波长、半峰宽等参数的前提下，实现显示面板色域的提升。具体地，图2示出了本实施例的液晶显示面板的层级结构示意图，其主要包括依次设置在基板10上的第一偏光片20、第一液晶单元30、第二偏光片40、第二液晶单元50以及第三偏光片60，其中，基板10主要为硬质透明的材料制成，其远离第一偏光片20的一侧还应当设置有液晶显示面板的背光源，图1中并未进行光源的展示，在点亮液晶显示面板时，背光源发出由红光、绿光和蓝光混合而成的白光，并且背光源发出由红光、绿光和蓝光可能具有任意偏振方向。
38.本实施例中的第一偏光片20主要用于将入射光解耦成具有第一偏振方向的第一光线以及具有第二偏振方向的第二光线，并且第一偏振方向与第二偏振方向垂直。在一些实施例中，第一光线主要指蓝色光，第二光线主要包括红色光和绿色光，结合图1所示的光谱可知，红色光和绿色光之间基本不会出现串扰，因此在处理时仅将蓝色光作为第一光线与红色光和绿色光进行区分即可。
39.进一步地，第一偏光片20是一种具有不同折射率的多层结构，其可以由多个偏光单元堆叠而成，每个偏光单元均包括依次设置的第一各向同性薄膜21、第二各向同性薄膜22、第一单轴薄膜23和第二单轴薄膜24，如图3所示。具体地，第一各向同性薄膜21的折射率为n1，第二各向同性薄膜22的折射率为n2，并且n1大于n2，在实际实现时可以选用聚二茂铁薄膜作为第一各向同性薄膜21，选用noa81膜作为第二各向同性薄膜22，对应的折射率分别为n1＝1.82，n2＝1.57；第一单轴薄膜23和第二单轴薄膜24均为具有两种不同折射率材料所复合而成的单轴薄膜，在进行第一单轴薄膜23和第二单轴薄膜24放置时保证二者之间的取向垂直即可，其均可以选用bl038 lc聚合物，其所具有的两种折射率可以与第一各向同性薄膜21和第二各向同性薄膜22的折射率相同，分别为1.57和1.82。
40.在制作第一偏光片20时，可将多个偏光单元依次堆叠起来，形成一个500至800层，总厚度在17至28微米的多层结构。由于相长/相消干涉，第一偏光片20可以作为在两个偏振方向上的带通滤波器，例如，在第一偏振方向上，只有第一光线可以透过，第二光线则被反射，而在第二偏振方向上，只有第二光线可以透过，第一光线则被反射。因此，入射光在照射至第一偏光片20后，第一光线的偏振态与第二光线的偏振态正交，即第一偏振方向和第二偏振方向互相垂直，使入射光线经过第一偏振片20后出射的光线为具有第一偏振方向的第一光线以及具有第二偏振方向的第二光线的混合光，有效实现了第一光线和第二光线的分离。并且，利用本实施例所提供的第一偏光片20，即使入射光无法完全实现垂直入射，实际在60度至120度的范围内，第一偏光片20均可有效地分离第一光线和第二光线。应当了解的是，在实际进行第一偏光片20的制作时，图3所示的层级结构形成了第一偏光片20中的偏光结构，除图3所示的偏光结构外，如图4所示，其两侧还设置有保护层、粘合剂、剥离保护膜等层级结构，主要用于进行偏光结构的保护，其制作材料和厚度均可以直接使用现有技术的方式实现，本实施例不进行限制。
41.在第一偏光片20远离基板10的一侧设置有第一液晶单元30，主要用于对第一光线和第二光线的偏振方向进行一定程度的调整。具体地，第一液晶单元30至少包括第一区域71和第二区域72，并基于液晶的偏转角度以电场的施加情况，实现入射至第区域内的光线的偏振方向不变，入射至第二区域72内的光线的偏振方向旋转90度。在一些实施例中，第一区域71对应实际显示时的蓝色像素区域(即b区域)，第二区域72则对应实际显示时的红色像素和绿色像素区域(即r/g区域)，并且，第一区域71和第二区域72的数量和排列方式需根据实际显示面板的分辨率和像素数量进行设置，一般情况下第一区域71和第二区域72间隔排布。
42.在一些实施例中，第一液晶单元30可以选用扭曲向列相型液晶单元，即tn型液晶单元，其层级结构如图2所示，主要包括在第一偏光片20表面依次设置的第一电极层31、第一配向膜32、第一液晶层33、第二配向膜34以及第二电极层35，基于tn型液晶单元的属性，第一配向膜32和第二配向膜34的配向方向垂直，即第一液晶层33中的液晶分子在未通电的情况下具有旋光性，即受配向膜的影响呈现90度扭转的状态，此时穿过射入液晶层的光线的偏振方向会对应旋转90度，若两侧电极通电，则液晶分子不具有旋光性，入射的光线的偏振方向不会发生变化。
43.本实施例中，如图5所示，第一电极层31中与第一区域71对应的位置设置有第一电极311，在第一电极311和第二电极层32通电形成第一电场时，第一液晶层33中与第一区域
71对应位置处的液晶分子发生翻转，入射至该区域内的光线的偏振方向不会发生变化，而未形成电场的区域(即第一液晶层33中与第二区域72对应的位置)有光线入射后会发生偏振方向的调整。结合第一偏光片20出射的光线情况，当具有第一偏振方向的第一光线以及具有第二偏振方向的第二光线射入第一区域71后，其偏振方向不变，射出第一区域71时仍然为具有第一偏振方向的第一光线以及具有第二偏振方向的第二光线；当其射入第二区域72时，偏振方向旋转90度，因此射出第二区域72的光线则变为具有第二偏振方向的第一光线以及具有第一偏振方向的第二光线。
44.需要注意的是，本实施例需要通过在第一区域71和第二区域72分别实现光线偏振方向的不同调整，因此在第一电极层31中对应第一区域71的位置设置了第一电极311以实现电场的形成，对应在第一电极层31中对应第二区域72的位置则无需产生电场，此时在第一电极层31中对应第二区域72的位置无需进行金属电极的设置，或者在相应位置设置绝缘层即可。图6示出了第一电极311的设置示意图。如图6所示，第一电极311设置在与第一区域71对应的位置，而与第二区域72对应的位置处(即图6中虚线框的位置处)不进行电极的设置；与此同时，对应于显示面板中像素阵列的设计，本实施例中位于同一像素列中的像素均具有相同颜色，结合本实施例中对第一光线的限制，因此在对应设置第一电极311时，只要将其对应设置在蓝色像素所在的像素列位置处即可，如图7所示。另外，如图6所示的多个第一电极311，其一侧端部均与一横向电极312连接，而该横向电极312可以与驱动ic或者其他驱动元件进行连接，通过直接向横向电极312施加电信号实现多个第一电极311的通电，简化了多个第一电极311的驱动过程，以使相应区域的液晶分子翻转形成光线的输出。
45.另外，第二电极层35的层级结构如图8所示，主要包括电极基板351、设置在电极基板351表面的黑矩阵352以及覆盖在黑矩阵上的第二电极353，其中，黑矩阵352通常设置在第二电极层35中对应于第一区域71和第二区域72之间的交界处，实现不同区域内电压的控制。另外，在第二电极353表面还设置有隔垫物354，其主要用于实现层级间的支撑和阻隔，并未对第二电极层35所实现的功能产生影响。
46.第二偏光片40可以为常规的具有单一偏光轴的偏光片，本实施例中其偏光轴的与第一偏振方向相同，即具有第一偏振方向的光线可以透过第二偏光片40，而具有其他偏振方向的光线无法透过第二偏光片40。结合第一液晶层30在不同区域的出射光线，在其射入第二偏光片40时，从第一区域射出的具有第一偏振方向的第一光线可以从第二偏光片40射出，而具有第二偏振方向的第二光线则不能，而从第二区域射出的具有第二偏振方向的第一光线则无法射出，具有第一偏振方向的第二光线则可以射出，因此在射出第二偏光片40后，具有第一偏振方向的第一光线和第二光线分布在不同的区域，使其在射入第二液晶单元50时可分别射入相应颜色的彩膜区域，有效降低光线之间的色串扰情况发生。
47.需要注意的是，第二偏光片40的偏光轴方向也可设置为与第二偏振方向相同，则射出第二偏光片40的光线变为具有第二偏振方向的第一光线和第二光线，则其对应射入的彩膜位置可能对应发生变化。或者，第一液晶单元30也可以使用常规的ads型单元，即不进行配向膜的设置，仅通过电场实现部分区域的液晶偏转，实现相应区域内的光线的偏振方向的改变，第二偏光片40的偏光轴的方向，可以根据实际需求和彩膜的位置进行设置，只要保证输出的第一光线和第二光线分离，并且二者均具有相同的偏振方向即可。
48.本实施例中的第二液晶单元50可以为常规的ads型液晶单元，其层级结构如图2所
示，主要包括依次设置的彩膜基板51、第二液晶层52以及第三电极层53，其中彩膜基板51上至少设置有第一颜色区域81和第二颜色区域82，其位置分别对应于第一区域71和第二区域72，使第一颜色区域81在基板10上的正投影与第一区域71在基板10上的正投影重合，第二颜色区域82在基板10上的正投影与第二区域72在基板10上的正投影重合，使从第二偏光片40出射的不同区域的不同光线分别射入至不同颜色的区域中，实现光线色彩的纯化，并且第一颜色区域81所对应的彩膜的第一颜色与第二颜色区域82的彩膜的第二颜色不同。在一些实施例中，第一颜色所对应的波段与第一光线对应的波段相同，第二颜色对应的波段与第二光线的波段相同。具体地，第一颜色为蓝色，用于实现作为第一光线的蓝色光的处理，第二颜色则为红色和绿色，对应实现作为第二光线的红色光和绿色光的处理，需要注意的是，实际上第二颜色区域82为相邻的红色区域和绿色区域的复合区域，由于红色光和绿色光之间的色串扰程度较低，红色光和绿色光一同射入时红色光会透过第二颜色区域中的红色区域，绿色光则会透过第二颜色区域中的绿色区域，二者之间不会出现串扰情况，因此红色光和绿色光可以进行同步的处理，在第二颜色区域中相应颜色的位置进行彩膜设置即可。
49.图9示出了本实施例的彩膜基板的俯视图。在实际实现时，第二液晶单元50基于纵横交叉的扫描线和数据线划分形成多个像素，每个像素对应使用一个晶体管tft 510进行相应区域内电极的控制，以实现相应区域内液晶的翻转进而实现显示。因此，图9所示的彩膜基板51中包括与扫描线和数据线位置对应的黑矩阵511，黑矩阵所围成的区域用于进行rgb彩膜的设置，与图7相对应地，第一电极311所设置的位置为蓝色像素，则彩膜基板51中相应像素列的彩膜颜色为蓝色，第一电极层31中未进行电极设置的区域则在彩膜基板51中对应设置红色和绿色彩膜。
50.应当了解的是，本实施例中第一颜色区域81和第二颜色区域82所对应设置的具体颜色可结合第一光线、第二光线的情况，以及第一液晶层30的类型、第二偏振片40的偏光轴方向等进行调整，最终目的是实现蓝色光线的独立，使蓝色光线射入与其相应的蓝色彩膜区域时避免与红色光和绿色光之间混合形成色串扰现象，因此在设置彩膜基板51的具体颜色时结合相应光线的出射位置设置即可。
51.另外，结合第二偏光片40的偏光轴方向和第二液晶单元50的类型设置，本实施例中的第三偏光片60的偏光轴与第二偏光片40的偏光轴垂直即可，入射进第二液晶单元50的光线经过液晶层的翻转后其偏振方向旋转了90度，正好与第三偏光片60的偏光轴方向平行，实现光线的出射，使显示面板呈现最终的显示效果。
52.本实施例通过第一偏振片实现入射光针对不同光线的偏振方向的解耦，使其经过第一液晶单元后在不同的区域内实现偏振方向的不同调整，再结合第二偏光片对光线的过滤，实现输入进第二液晶单元的第一光线和第二光线之间完全独立，降低了光线之间的色串扰程度，进而达到提升显示面板色域的效果。
53.图10示出了本实施例中提升色域的原理图。如图10所示，标记有r、g、b的箭头分别为红色光线、绿色光线和蓝色光线，其经过第一偏光片20后形成具有第一偏振方向的蓝色光和具有第二偏振方向的红色光和绿色光射入至第一液晶单元30，第一液晶单元30为tn型液晶单元，对应于蓝色像素区域的第一液晶层30的电场常开，使入射至该区域的所有光线的偏振方向不变，其余区域的入射光线的偏振方向旋转90度后射入第二偏光片40，而第二
偏光片40的偏光轴方向与第一偏振方向相同，使蓝色像素区域内仅有具有第一偏振方向的蓝色光透过，红色/绿色区域内则仅允许具有第一偏振方向的红色光和绿色光透过，此时射出第二偏振片40的光线在蓝色区域仅剩蓝色光线，在红色/绿色区域内仅剩红色光和绿色光，当其进一步射入第二液晶层50时不同颜色的光线对应射入不同的颜色区域，降低了蓝色光与红色光、绿色光之间的色串扰问题，经过模拟，利用本实施例所提供的液晶显示面板可以将色域提升至bt.2020 95％以上，达到提升显示面板色域的效果。需要注意的是，图5中指向左右两侧的箭头标记用于指示光线或偏光片所具有的第一偏振方向，而带有圆心的圆形标记则用于指示光线或偏光片所具有的第二偏振方向。
54.本公开的第二实施例提供了一种电子设备，该电子设备至少包括本公开第一实施例提供的液晶显示面板，其可以是手机、平板电脑、电视等具有显示功能的设备，尤其是针对需要实现高色域画面显示的设备，利用本公开第一实施例提供的液晶显示面板，可以使显示面板具有更好的显示效果。
55.以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。