一种显示面板及其制造方法、显示装置技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种显示面板及其制造方法、显示装置。
背景技术
随着科学技术的进步,电子设备已逐渐应用于各个领域中,而显示器作为电子设
备的一个重要组成部分,已经逐渐被各种电子设备如:移动电话、个人数字助理(英文:
Personal Digital Assistant,简称:PDA)、数码相机、计算机屏幕或笔记本计算机屏幕所
广泛应用。
对比度是评价显示性能的参数之一,对比度越高,显示装置还原的画面层次感就
越好,图像的锐利程度就越高,图像也就越清晰。传统提高显示面板对比度的方法为:通过
提高显示面板的最高亮度来提高显示面板的对比度,通过提高显示面板的最高亮度来提高
显示面板的对比度相对简单易行,但显示面板的光源的亮度越高,则显示面板的光源的寿
命越短,受到显示面板的光源的寿命的影响,显示面板的光源的发光亮度不能无限提高,因
此目前已无法通过继续提高显示面板的最高亮度来提高显示面板的对比度。因此,如进一
步提高显示面板的对比度是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种显示面板及其制造方法、显示装置,用于提高显示面板
的对比度。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供一种显示面板,包括:液晶模组、背光模组以及设置于所述液晶模
组和所述背光模组之间的背光调节模组;
所述背光调节模组包括:基板、设置于所述基板上的第一透明电极层、设置于所述
第一透明电极层上的绝缘层、设置于所述绝缘层上的疏水材料层以及设置于所述疏水材料
层上的围堰;所述围堰所围区域在所述液晶模组上的正投影分别与一个显示单元重合,所
述围堰与所述疏水材料层形成多个凹槽,所述凹槽内设置有染色油滴和位于所述染色油滴
上的去离子水;所述背光调节模块还包括:第二透明电极层,所述第二透明电极层与多个所
述凹槽扣合形成多个闭合空间,所述第二透明电极层与所述去离子水相接触;所述第一透
明电极层与所述第二透明电极层电连接。
可选的,所述疏水材料层的厚度大于第一击穿厚度;其中,所述第一击穿厚度为施
加于所述疏水材料层的最大电压与所述疏水材料层的击穿场强的比值;
所述绝缘层的厚度大于第二击穿厚度;其中,所述第二击穿厚度为施加于所述绝
缘层的最大电压与所述绝缘层的击穿场强的比值。
可选的,所述第二透明电极层制作于所述液晶模组的阵列基板上。
可选的,所述疏水材料层通过聚四氟乙烯制作形成。
可选的,所述围堰通过环氧树脂制作形成。
第二方面,提供一种显示面板的制作方法,所述方法包括:
在基板上形成第一透明电极层;
在所述第一透明电极层上形成绝缘层;
在所述绝缘层上形成疏水材料层;
在所述疏水材料层上制作围堰;其中,所述围堰所围区域在所述液晶模组上的正
投影分别与一个显示单元重合且所述围堰与所述疏水材料层形成多个凹槽;
在所述围堰与所述疏水材料层形成的多个凹槽内依次加入染色油滴和去离子水;
制作形成第二透明电极层;
将所述第二透明电极层与所述围堰与所述疏水材料层形成的多个凹槽扣合,使第
二透明电极层与多个所述凹槽形成多个闭合空间且使所述第二透明电极层与所述凹槽内
的去离子水相接触;
将所述第一透明电极层和所述第二透明电极层电连接。
可选的,所述在所述绝缘层上形成疏水材料层,包括:
将聚四氟乙烯材料涂覆在所述绝缘层表面;
将涂覆有聚四氟乙烯材料的基板放入300℃的烤炉中退火15分钟;
取出退火后的基板冷却。
可选的,所述在所述疏水材料层上制作围堰,包括:
通过环氧树脂在所述疏水材料层上制作围堰。
可选的,所述制作形成第二透明电极层,包括:
在所述液晶模组的阵列基板的上制作形成所述第二透明电极层。
第三方面,提供一种显示装置,其特征在于,包括第一方面任一项所述的显示面
板。
本发明实施例提供的显示面板包括:液晶模组、背光模组以及设置于液晶模组和
背光模组之间的背光调节模组;其中,背光调节模组包括:基板、第一透明电极层、绝缘层、
疏水材料层以及围堰,围堰所围区域在液晶模组上的正投影分别与一个显示单元重合,围
堰与疏水材料层形成的凹槽内设置有染色油滴和位于染色油滴上的去离子水,第二透明电
极层与多个凹槽扣合,第二透明电极层与去离子水相接触;第一透明电极层与第二透明电
极层电连接,当不向第一透明电机层和第二透明电机层施加电压时,染色油滴与疏水材料
层表面浸润,去离子水被隔离在油滴与第二透明电机层之间,由背光模组射入的光线被染
色油滴吸收,围堰所围区域对应的显示单元透过率降低,因此此时可以减少显示面板漏光,
减小显示单元的最低亮度;当向第一透明电机层和第二透明电机层施加电压时,由于电润
湿效应,油滴可以在电场力的作用下收缩变小,围堰所围区域对应的显示单元透过率增加,
通过电压的连续变化可以实现显示单元灰阶连续。由于本发明实施例可以减少显示面板漏
光,进而减小显示单元的最低亮度,因此本发明的实施例可以提高显示面板的对比度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的显示面板的示意性结构图之一;
图2为本发明实施例提供的显示面板的示意性结构图之二;
图3为本发明实施例提供的第一透明电极层和第二透明电极层上的电压为零时染
色油滴的状态示意图;
图4为本发明实施例提供的第一透明电极层和第二透明电极层上的电压不为零时
染色油滴的状态示意图;
图5为本发明实施例提供的第一透明电极层和第二透明电极层上的电压不为零时
显示面板的示意图;
图6为本发明实施例提供的显示面板的等效电路图;
图7为本发明实施例提供的显示面板的制造方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关
系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文
中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是,为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案,在本发明的实施例
中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分,本领
域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
还需要说明的是,本发明实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、
例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不
应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者
“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。此外,本发明实施例中,除非另有说明,“多个”
的含义是指两个或两个以上。
基于上述内容,本发明的实施例提供一种显示面板,具体参照图1所示,该显示面
板包括:液晶模组1、背光模组2以及设置于液晶模组1和背光模组2之间的背光调节模组3。
本发明实施例中的液晶模组1具体可以为:扭曲向列型(英文名称:Twisted
Nematic,简称:TN)液晶显示模组、平面转换型(英文名称:In Plane Switching,简称:IPS)
液晶显示模组、垂直配向型(英文名称:Vertical Alignment,简称:VA)液晶显示模组等。液
晶模组可以由彩膜基板11,液晶层12以及阵列基板13组成。背光模组2可以为侧入式背光模
组、直下式背光模组等,且背光模组内的发光源具体可以为发光二极管(英文名称:Light
Emitting Diode,简称:LED)、激光光源等。此外,本发明实施例中的液晶模组1和背光模组2
还可以为其他任一种液晶模组及背光模组2,本发明实施例中对液晶模组1和背光模组2的
具体结构不做限定。
进一步的,参照图2所示,上述背光调节模组3包括:基板31、设置于基板31上的第
一透明电极层32、设置于第一透明电极层32上的绝缘层33、设置于绝缘层33上的疏水材料
层34以及设置于疏水材料层34上的围堰35。围堰35所围区域在液晶模组上的正投影分别与
一个显示单元重合,围堰35与疏水材料层34形成多个凹槽,凹槽内设置有染色油滴36和位
于染色油滴36上的去离子水37;背光调节模块3还包括:第二透明电极层38,第二透明电极
层38与多个凹槽扣合形成多个闭合空间,第二透明电极层38与去离子水37相接触;第一透
明电极层32与第二透明电极层38电连接。
需要说明的是,第二透明电极层38与多个凹槽扣合形成多个闭合空间,可以防止
围堰35与疏水材料层34形成的凹槽内的染色油滴36和去离子水37溢出。此外,为了增强第
二透明电极层38与多个凹槽扣合形成多个闭合空间的密封性,还可以在围堰35于第二透明
基板的接触面上设置密封胶。
本发明实施例提供的显示面板包括:液晶模组、背光模组以及设置于液晶模组和
背光模组之间的背光调节模组;其中,背光调节模组包括:基板、第一透明电极层、绝缘层、
疏水材料层以及围堰,围堰所围区域在液晶模组上的正投影分别与一个显示单元重合,围
堰与疏水材料层形成的凹槽内设置有染色油滴和位于染色油滴上的去离子水,第二透明电
极层与多个凹槽扣合,第二透明电极层与去离子水相接触;第一透明电极层与第二透明电
极层电连接,当不向第一透明电机层和第二透明电机层施加电压时,染色油滴与疏水材料
层表面浸润,去离子水被隔离在油滴与第二透明电机层之间,由背光模组射入的光线被染
色油滴吸收,围堰所围区域对应的显示单元透过率降低,因此此时可以减少显示面板漏光,
减小显示单元的最低亮度;当向第一透明电机层和第二透明电机层施加电压时,由于电润
湿效应,油滴可以在电场力的作用下收缩变小,围堰所围区域对应的显示单元透过率增加,
通过电压的连续变化可以实现显示单元灰阶连续。由于本发明实施例可以减少显示面板漏
光,进而减小显示单元的最低亮度,因此本发明的实施例可以提高显示面板的对比度。
可选的,上述实施例中的基板31具体可以为玻璃基板、陶瓷基板或者有机透明材
料形成的基板。
可选的,上述实施例中的第一透明电极层32和/或第二透明电极层38具体可以为
通过铟锡氧化物(英文名称:Indium Tin Oxides,简称:ITO)、石墨烯等材料形成的导电、透
明材料层。
可选的,上述实施例中的第一透明电极层32与第二透明电极层38电连接具体可以
为:通过金属导线将第一透明电极层32与第二透明电极层38连接。例如:通过铜线将将第一
透明电极层32与第二透明电极层38连接。此外,通过金属导线将第一透明电极层32与第二
透明电极层38连接时,可以将金属导线设置于背光调节模组3的外侧,也可以在背光调节模
组3上设置贯穿第一透明电极层32与第二透明电极层38的通孔,进而将金属导线穿过通孔
连接第一透明电极层32与第二透明电极层38。
可选的,上述染色油滴36可以通过在油滴中加入染色材料形成。染色油滴36具体
可以为红色、蓝色、绿色、黑色等颜色。此外,由于本发明实施例中的染色油滴的作用为阻止
光穿过,进而减小透光率,因此染色油滴的透光率越小越好,又因为黑色相对于其他颜色的
透光率最小,因此优选采用黑色的染色油滴。
可选的,本发明实施例中的绝缘层33具体可以通过二氧化硅(化学式:SO2)制作形
成。
可选的,本发明实施例中的疏水材料层34具体可以通过聚四氟乙烯(英文名称:
Polytetrafluoroethylene,简称:PTFE)制作形成。
可选的,本发明实施例中的围堰35具体可以通过环氧树脂(英文名称:Epoxy
Resin)制作形成。
以下对上述实施例提供的背光模组的工作原理进行详细说明。
参照图3所示,当第一透明电极层32和第二透明电极层38上的电压为零时,染色油
滴36与疏水材料层34表面浸润,染色油滴36均匀覆盖在疏水材料层34上,而由于疏水材料
层34的作用去离子水37被隔离在染色油滴36与第二透明电极层38层之间。此时,由背光模
组2摄入背光调节模组3的光线被染色油滴36吸收,对应的显示单元的亮度减小。此外,染色
油滴36表面与疏水材料层34的夹角满足杨氏(英文名称:Young)方程:
λWS0=λOS0+λWO0COSθ0;
其中,λWS0为第一透明电极层32和第二透明电极层38上的电压为零时染色油滴36
和疏水材料层34之间的表面张力;λOS0为第一透明电极层32和第二透明电极层38上的电压
为零时去离子水37和疏水材料层34之间的表面张力;λWO0第一透明电极层32和第二透明电
极层38上的电压为零时染色油滴36和去离子水37之间的表面张力;θ0为第一电机层32和第
二透明电极层38上的电压为零时染色油滴36表面与疏水材料层34的夹角。
进一步的,参照图4、5所示,当第一透明电极层32和第二透明电极层38上的电压不
为零时,由于第二透明电极层38与去离子水37相接触,所以第二透明电极层38将电荷传导
至染色油滴36以及去离子水37上。此时,第二透明电极层38、去离子水37、染色油滴36、疏水
材料层34、绝缘层33以及第一透明电极层32形成一个平板电容器。其中,第二透明电极层
38、去离子水37以及染色油滴36为该平板电容器的上电极;疏水材料层34和绝缘层33为该
平板电容器的介质层;第一透明电极层32为该平板电容器的下电极。且该平板电容器的电
容值为:
其中,C为第二透明电极层38、去离子水37、染色油滴36、疏水材料层34、绝缘层33
以及第一透明电极层32形成的平板电容器的电容值;ε0真空介电常数;εr绝缘层和疏水材料
层的相对介电常数,d为绝缘层的厚度;hH为疏水材料层的厚度。
且当第二透明电极层38、去离子水37、染色油滴36、疏水材料层34、绝缘层33以及
第一透明电极层32形成的平板电容器完成充电后,该平板电容器所存储的总电荷量为:
其中,Q第二透明电极层38、去离子水37、染色油滴36、疏水材料层34、绝缘层33以
及第一透明电极层32形成的平板电容器完成充电后所存储的总电荷量;V为第一透明电极
层32和第二透明电极层38上的电压值。
由于电场力的作用,去离子水和疏水材料层之间的表面张力为:
此时,染色油滴36表面与疏水材料层34的夹角满足杨氏(英文名称:Young)方程:
λWS1=λOS1+λWO1COSθ1
其中,其中,λWS1为第一透明电极层32和第二透明电极层38上的电压不为零时染色
油滴36和疏水材料层34之间的表面张力;λOS1为第一透明电极层32和第二透明电极层38上
的电压不为零时去离子水37和疏水材料层34之间的表面张力;λWO1第一透明电极层32和第
二透明电极层38上的电压不为零时染色油滴36和去离子水之37间的表面张力;θ1为第一电
机层32和第二透明电极层38上的电压不为零时染色油滴36的表面与疏水材料层34的夹角。
由于外加电压对染色油滴36和疏水材料层34之间的表面张力以及染色油滴36和
去离子水37之间的表面张力没有影响,因此有:λWS0=λWS1,λWO0=λWO1。
根据公式:
λWS0=λOS0+λWO0COSθ0;
λWS1=λOS1+λWO1COSθ1;
λWS0=λWS1;
λWO0=λWO1;
可得:
将上式与公式λWS0=λOS0+λWO0COSθ0相减可得:
简化后可得:
由上式可以看出,当向第一透明电极层32和第二透明电极层38上施加电压时,染
色油滴36与疏水材料层34的接触角增加,染色油滴36收缩,覆盖疏水材料层34的面积减小,
疏水材料层34被透明的去离子水37覆盖的面积增加,对应显示单元的透明光率增加,且电
压的连续变化可以实现染色油滴覆盖面积的连续变化,进而控制显示单元显示不同灰阶。
在上述实施例中,当显示单元为最小灰阶值时可以使第一透明电极层和第二透明
电极层上的电压为零,以减少显示面板漏光,进而减小显示单元为最小灰阶值时的亮度。且
由于显示面板的对比度为最大亮度与最小亮度的差值,因此上述实施例可以提高显示面板
的对比度。
进一步的,由上式可以看出,在第一透明电
极层和第二透明电极层上的电压相同的情况下,第一透明电极层和第二透明电极层上的电
压为零时染色油滴36表面与疏水材料层34的夹角θ0越小,第二透明电极层38、去离子水37、
染色油滴36、疏水材料层34、绝缘层33以及第一透明电极层32形成的平板电容器的电容值
越大,则染色油滴36表面与疏水材料层34的夹角的变化范围越广。为在向第一透明电极层
32和第二透明电极层38上施加相同的电压时,为了尽可能大的对背光调节模组3的透光率
进行调节,平板电容器的电容值越大越好。
增大上述平板电容器的电容值可以通过增加第一透明电极层32和第二透明电极
层38上的电压为零时染色油滴36与疏水材料层34的接触面积、减小介质层厚度以及采用介
电常数较大的介质层来实现。然而,在实际情况中,介质层中通常都有微弱电流流过,若果
增加染色油滴36与疏水材料层34的接触面积、减小介质层厚度都会增加介质层中的漏电
流,进而造成介质层非常容易被击穿。上述实施例中为了尽可能大的通过疏水材料层34和
绝缘层33来形成上述平板电器中的介质层,其中,疏水材料层34使第一透明电极层32和第
二透明电极层38上的电压为零时染色油滴36与疏水材料层34的夹角θ0变小,进而增加接触
面积。又由于疏水材料层34的击穿特性较差,所以本发明实施例中还通过绝缘层33来阻挡
电荷运动,减小漏电流,进而使介质层可以承受更大的电压。
从上述分析可知,为了最大限度的调节背光调节模组3的透光率的变化应尽量增
加第二透明电极层38、去离子水37、染色油滴36、疏水材料层34、绝缘层33以及第一透明电
极层32形成的平板电容器的电容值,即减小疏水材料层34以及绝缘层33的厚度。
当第一透明电极层和第二透明电极层上的电压不为零时,
绝缘层33上的电压为:
疏水材料层34上的电压为:
其中,Vd为绝缘层33上的电压;VH为疏水材料层34上的电压;εd绝缘层33的介电常
数;εH疏水材料层34的介电常数;d绝缘层33的厚度;hH疏水材料层34的厚度。
为防止介质被击穿,需要满足疏水材料层34的厚度hH大于第一击穿厚度;其中,第
一击穿厚度为施加于疏水材料层的最大电压与疏水材料层的击穿场强的比值;
绝缘层33的厚度d大于第二击穿厚度;其中,第二击穿厚度为施加于绝缘层的最大
电压与绝缘层的击穿场强的比值。
即需要满足:
其中,Ed为绝缘层33的击穿场强,Eh疏水材料层34的击穿场强。
进一步的,上述实施例可以在液晶显示面板启动时对第一透明电极层32和第二透
明电极层38施加电压,具体的,参照图6所示,图6为上述实施例提供的显示面板的等效电路
图。该等效电路图包括:场效应薄膜晶体管61、数据线62、栅线63、第一透明电极层32、第二
透明电极层38以及位于第一透明电极层32、第二透明电极层38之间的绝缘层33和疏水材料
层34。此外,上述实施例提供的显示面板的等效电路图中还可以公共电极、像素电极、存储
电容等,对于本本发明中不不涉及的结构,本文不做详细论述。
其中,场效应薄膜晶体管61的源极连接数据线62,场效应薄膜晶体管61的栅极连
接栅线63,场效应薄膜晶体管61的漏极连接第一透明电极层32和/或第二透明电极层38。栅
线63上输出栅极驱动信号使场效应薄膜晶体管61导通时,数据线62中的电压通过场效应薄
膜晶体管61传输到第一透明电极层32以及第二透明电极层38上,通过数据线62中的电压控
制背光调节模组的光透过率的变化。
进一步的,上述实施例中的第二透明电极层可以制作在一个单独的基板上,也可
以将制作在液晶模组的阵列基板上
当第二透明电极层38制作于液晶模组1的阵列基板上时,无需提供额外的基板来
制作第二透明电极层38,因此可以减小显示面板的厚度且降低显示面板的生产成本。
本发明再一实施例提供一种显示面板的制作方法,该显示面板的制作方法用于制
造上述任一实施例提供的显示面板。具体的,参照图7所示,该显示面板的制造方法包括如
下步骤:
S11、在基板上形成第一透明电极层。
具体的,在基板上形成第一透明电极层具体可以为:通过磁控溅射的方式在基板
形成一层ITO材料层作为本发明实施例中的第一透明电极层。当然,在上述实施例的基础上
本领域技术人员可以通过其他方法来制作第一透明电极层,例如:蒸镀。此外,本领域技术
人员也可以选用其他材料来制作形成第一透明电极层,例如:石墨烯。本发明实施例中对形
成第一透明电极层的工艺以及材料均不做限定。
S12、在第一透明电极层上形成绝缘层。
具体的,可以通过等离子体增强化学气相沉积法(英文名称:Plasma Enhanced
Chemical Vapor Deposition,简称:PECVD)在第一透明电极层上沉积一层二氧化硅作为本
发明实施例中的绝缘层。
S13、在绝缘层上形成疏水材料层。
可选的,在绝缘层上形成疏水材料层具体可以包括如下步骤:
S131、将聚四氟乙烯材料涂覆在绝缘层表面。
S132、将涂覆有聚四氟乙烯材料的基板放入300℃的烤炉中退火15分钟。
S133、冷却。
S14、在疏水材料层上制作围堰。
其中,围堰所围区域在液晶模组上的正投影分别与一个显示单元重合且围堰与疏
水材料层形成多个凹槽。
可选的,可以通过环氧树脂在疏水材料层上制作围堰。
S15、在围堰与疏水材料层形成的多个凹槽内依次加入染色油滴和去离子水。
S16、制作形成第二透明电极层。
需要说明的是,可以将第二透明电极层制作在一个单独的基板上,也可以将第二
透明电极层制作在液晶模组的阵列基板上。
当第二透明电极层38制作于液晶模组1的阵列基板上时,无需提供额外的基板来
制作第二透明电极层38,因此可以减小显示面板的厚度且降低显示面板的生产成本。
S17、将第二透明电极层与围堰与疏水材料层形成的多个凹槽扣合。
将第二透明电极层与围堰与疏水材料层形成的多个凹槽扣合后,第二透明电极层
与多个凹槽形成多个闭合空间且第二透明电极层与凹槽内的去离子水相接触。
S18、将第一透明电极层和第二透明电极层电连接。
本发明再一实施例提供一种显示装置,包括上述任一实施例提供的显示面板;或
者任一显示面板制造方法制作获得的显示面板。
另外,显示装置可以为: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。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应
涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。