CN102902099B - 平板显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供平板显示装置，包括：透明背板，所述透明背板具有第一表面和第二表面，所述透明背板的第一表面用于反射外部入射的光线，第二表面用于透射外部入射的光线；背光源，位于所述透明背板的第二表面一侧，所述背光源用于向所述透明背板发出光线；偏振光栅，位于所述透明背板的第一表面一侧，所述偏振光栅包括若干光栅条，相邻光栅条之间具有间隙，所述偏振光栅用于使得从透明背板入射的光线实现偏振后从光栅条的间隙出射；半导体开关阵列，位于所述透明背板第一表面的一侧；透射光阀阵列，位于所述半导体开关阵列和偏振光栅远离透明背板第一表面的一侧。本发明提高了平板显示装置对光线的利用率。

Description

平板显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，特别涉及一种平板显示装置。

背景技术

平板显示装置包括：液晶显示装置(LCD)和LED显示装置。LCD具备既轻薄而且消耗功率低的特征，目前被广泛用作计算机的监视器、或移动电话灯便携式同心设备的监视器。现有的LCD包括投射型LCD，反射型LCD及半透过型LCD。透过性LCD使用透明电极作为施加电压至液晶层的像素电极，在LCD后方配置有背光源。

现有技术提供了一种液晶显示装置，请参考图1所示的现有技术的液晶显示装置结构示意图，所述液晶显示装置包括：背光源100，用于发出白色光线；底部偏振层102，所述底部偏振层102的材质为有机材质，所述底部偏振层102用于使得背光源100发出的光线中的垂直分量通过；透明绝缘层112，位于所述底部偏振层102上；多个薄膜晶体管105，位于所述透明绝缘层112上，所述薄膜晶体管105之间以及所述薄膜晶体管105上方形成有透明的绝缘物质，该透明的绝缘物质用于保护薄膜晶体管105；液晶层107，位于所述薄膜晶体管105上方；滤光片108，位于所述液晶层107上方；顶部偏振层110，位于所述滤光片108上方。

在公开号为US2007268428A1的美国专利申请中可以发现更多关于现有液晶显示装置的信息。现有的LED显示装置是用光阀阵列代替液晶层，实现图像的输出，相对于液晶显示装置光效率更高。

请结合图1，由于所述底部偏振层102的材质为有机材质，所述底部偏振层102使得背光源100发出的光线中的垂直分量通过，而所述背光源100发出的光线中垂直分量以外的其他方向的光线则被所述底部偏振层102吸收，因此造成了现有的平板显示装置对背光源100的光线的利用率低。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供了一种平板显示装置，提高了对背光源发出光线的利用率，降低了现有显示装置的能耗，满足了应用的要求。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种平板显示装置，包括：

透明背板，所述透明背板具有第一表面和第二表面，所述透明背板的第一表面用于反射外部入射的光线，第二表面用于透射外部入射的光线；

背光源，位于所述透明背板的第二表面一侧，所述背光源用于向所述透明背板发出光线；

偏振光栅，位于所述透明背板的第一表面一侧，所述偏振光栅包括若干光栅条，相邻光栅条之间具有间隙，所述偏振光栅用于使得从透明背板入射的光线实现偏振后从光栅条的间隙出射；

半导体开关阵列，位于所述透明背板第一表面的一侧；

透射光阀阵列，位于所述半导体开关阵列和偏振光栅远离透明背板第一表面的一侧。

可选地，所述偏振光栅的光栅条的宽度相同，所述宽度范围为50纳米～10微米，所述偏振光栅的间隙相同，所述间隙范围为50纳米～10微米。

可选地，所述透射光阀阵列为液晶层或者MEMS光阀阵列，所述半导体开关阵列为薄膜晶体管阵列或MEMS开关阵列。

可选地，所述光栅条的厚度范围为0.1～10微米。

可选地，所述偏振光栅包括：多个第一光栅条和第二光栅条，所述第一光栅条之间的间隙相同，所述第二光栅条的位置与所述半导体开关阵列的位置对应，所述第二光栅条的宽度大于所述第一光栅条的宽度。

可选地，所述第一光栅条和第二光栅条的宽度范围为50纳米～10微米，第一光栅条和第二光栅条之间的间隙范围为50纳米～10微米。

可选地，所述半导体开关阵列内还形成有存储电路和/或控制电路，对应于所述第二光栅条位置，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，所述控制电路用于控制所述平板显示装置的工作。

可选地，所述偏振光栅的材质为金属，所述金属为铜、铝、金、银、钛、钨中的一种或其中的组合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的平板显示装置的偏振光栅用于使背光源的光线全部通过相邻的光栅条偏振，提高了光线的利用率，降低了液晶显示装置的能耗，满足了应用的需要；

可选地，本发明在光栅条背面还可以形成存储电路和/或控制电路，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，从而可以加快平板显示装置的显示的扫描速度，提高驱动能力。

附图说明

图1是现有技术的液晶显示装置的结构示意图；

图2是本发明第一实施例的平板显示装置的结构示意图；

图3是本发明第二实施例的液晶显示装置的结构示意图；

图4是本发明第三实施例的平板显示装置的结构示意图；

图5～图9是本发明一个实施例的液平板显示装置的制作方法剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请结合附图2所示的本发明第一实施例的平板显示装置的剖面结构示意图。在本实施例中所述平板显示装置为液晶显示装置。所述液晶显示装置包括：透明背板202、背光源200、偏振光栅204、半导体开关阵列206、透射光阀阵列207、滤光片208和顶部偏振层210。

具体地，所述透明背板202具有第一表面和第二表面，所述透明背板202的第一表面用于反射外部入射的光线，第二表面用于透射外部入射的光线，所述透明背板202的材质可以为玻璃，在第一表面可以具有反射涂层。

所述背光源200位于所述透明背板202的第二表面的一侧，所述背光源200用于向所述透明背202板发出光线。作为一个实施例，所述背光源200为侧光式背光源，其进一步包括：光源2001和导光板2002，所述光源2001位于所述导光板2002的一侧，所述导光板2002靠近所述透明背板202的一侧的表面为透光的表面，所述导光板2002的远离所述透明背板202的一侧的表面以及与所述光源201相对一侧的表面为反射表面，所述反射表面用于将所述光源2001发出的光线进行反射，并透过所述导光板2002的透明的表面透过。

作为可选的实施例，所述导光板2002的远离所述透明背板202的一侧的表面还可以设置匀光装置，以有利于将光源2001发出的光线均匀透过，提高显示质量。所述光源2001可以为点光源或线光源。所述光源2001发出的光线可以为单色时序光线或白色光线。所述单色光线可以为交替出现的三基色光线中的红色光线、蓝色光线或绿色光线，所述光源2001交替发出三基色光线，从而使得所述液晶显示装置无需滤光片即可实现彩色显示。

作为本发明的又一实施例，所述背光源200还可以为底背光式，即所述背光源200包括光源和导光板，所述导光板位于所述透明基板的第二表面一侧，用于将光源发出的光导入透明基板。所述光源位于所述导光板的远离所述第二表面的一侧。

作为一个实施例，所述偏振光栅204与所述透明基板202之间以及所述偏振光栅204的光栅条之间还形成有绝缘层203，所述绝缘层203的材质为透明材质。所述绝缘层203用于缓冲所述透明基板202与所述偏振光栅204之间的应力。作为一个实施例，所述绝缘层203的材质可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅中的一种或其中的组合。在其他的实施例中，所述偏振光栅204还可以直接形成在所述透明基板202上，具体请参考图3所示的本发明第二实施例的液晶显示装置的剖面结构示意图。在图3中偏振光栅204直接形成在透明基板202上，其余结构与第一实施例相同，请参考第一实施例。

所述偏振光栅204位于所述透明背板202的第一表面一侧，所述偏振光栅204包括若干光栅条，相邻光栅条之间具有间隙，所述偏振光栅204用于使得从透明背板202入射的光线实现偏振后从光栅条的间隙出射。所述光栅条的宽度可以相同，也可以不同。所述偏振光栅204的材质为铜、铝、金、银、钛、钨中的一种或其中的组合。

作为一个实施例，请结合图2，所述偏振光栅204包括：多个第一光栅条2041和第二光栅条2042，所述第一光栅条2041之间的间隙相同，所述第二光栅条2042的位置与所述半导体开关阵列206的位置对应，所述第二光栅条2042的宽度大于所述第一光栅条2041的宽度。作为一个实施例，所述第一光栅条2041和第二光栅条2042的宽度范围为50纳米～10微米，第一光栅条2041之间的间隙范围为50纳米～10微米，第一光栅条2041和第二光栅条2042的厚度范围为0.1～10微米。

所述偏振光栅204用于使得光线偏振。对于来自背光源的光线，一部分能够直接通过偏振光栅204的光栅条之间的间隙实现偏振，其余的来自背光源的光线入射至偏振光栅204的靠近所述第一表面的表面，由于该偏振光栅204的靠近所述第一表面的表面为光线反射表面，因此，该部分光线不会被偏振光栅204吸收，而是被偏振光栅204的光线反射表面反射，回到背光源，被背光源作为入射光线，重新输入偏振光栅204，直至背光源发出的光线全部被偏振光栅204吸收。

需要说明的是，在所述第一光栅条2041和第二光栅条2042的宽度范围为50纳米～10微米，第一光栅条2041的间隙范围为50纳米～10微米，第一光栅条2041和第二光栅条2042的厚度范围为0.1～10微米，在上述前提下，所述偏振光栅204能够透过的光线与波长无关，即可见光中的三基色光线以及三基色光线合成的白光均可以全部通过所述偏振光栅204。

在本发明的其他实施例中，所述偏振光栅204的各个光栅条的宽度也可以相同，此时该光栅条的宽度范围为0.1～10微米，相邻的光栅条之间的间隙相等，所述间隙范围为50纳米～10微米。具体请结合图3所示的本发明第二实施例的平板显示装置的剖面结构示意图。偏振光栅204包括多个光栅条，每个光栅条的宽度相同，所述平板显示装置的其他结构与第一实施例相同，请参考第一实施例，在此不做详细的说明。

所述透射光阀阵列207可以为液晶层或者MEMS光阀阵列。当所述平板显示装置为液晶显示装置时，所述透射光阀阵列207为液晶层，其中的液晶分子(在电信号的控制下能够进行偏转)可以对调制光线；当所述平板显示装置为LED显示装置时，所述透射光阀阵列207为光阀阵列，其中的光阀可以对光线进行调制。

作为一个实施例，所述半导体开关阵列206为薄膜晶体管阵列或MEMS开关阵列，所述薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管或MEMS开关阵列中的MESM开关用于控制透射光阀阵列207内的液晶层或MEMS光阀阵列，实现对光线的控制。本实施例中，所述半导体开关阵列206是薄膜晶体管205。无论是薄膜晶体管或是MEMS开关，其内部结构与现有技术相同，作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细的说明。作为可选的实施例，所述薄膜晶体管阵列或MEMS开关阵列可以设置在所述第二光栅条2042的背面。

作为本发明的可选的实施例，所述半导体开关阵列206还包括：存储电路和/或控制电路，位于所述第二光栅条2042的对应位置上，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，所述控制电路用于控制所述平板显示装置的工作，从而可以预先将平板显示装置用于控制的数据存储在存储电路中，加快平板显示装置的扫描速度，提高显示质量。

在本实施例中，所述背光源200发出的光线为白色光线，所述液晶显示装置还包括：

三基色滤光片208，位于所述透射光阀阵列207上，所述三基色滤光片208用于将白色光线过滤为三基色光线。所述三基色滤光片208包括：红色光线滤光片、绿色光线滤光片和蓝色光线滤光片。

在其他的实施例中，若所述背光源200发出的光线为三基色时序光线，则所述平板显示装置不需要设置滤光片，所述三基色时序光线为按照一定的周期和顺序出现的三基色光线，所述三基色光线包括：红色光线、绿色光线和蓝色光线。

本实施例中，所述液晶显示装置还包括：顶部偏振片210，位于所述透射光阀阵列207上方，所述顶部偏振片210用于提高所述平板显示装置的对比度。

下面对上述平板显示装置的制作方法进行说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请结合图5～图9是本发明一个实施例的平板显示装置的制作方法剖面结构示意图。

首先，请结合图5，提供透明背板202和背光源201，所述透明背板202的第一表面用于反射外部入射的光线，第二表面用于透射外部入射的光线，所述透明背板202的材质可以为玻璃，在第一表面可以具有反射涂层。所述背光源201可以为侧光式、背光式等，本实施例中，背光源201为侧光式。所述透明背板201的材质为玻璃。

然后，请结合图6，在所述透明背板202的第一表面形成第一绝缘层2031，所述第一绝缘层2031的材质为透明的绝缘材质，例如为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅中的一种或其中的组合。所述第一绝缘层2031用于缓冲后续形成的偏振层与透明背板202之间的应力。在其他的实施例中，也可以不形成第一绝缘层2031，直接在透明背板202上形成偏振层。

接着，继续参考图6，在所述透明背板的第一表面形成偏振层2045。所述偏振层2045用于后续形成偏振光栅，所述偏振层2045靠近所述第一表面的一侧为光线反射表面。作为一个实施例，所述偏振层2045的材质为金属，所述金属为铜、铝、金、银、钛、钨中的一种或其中的组合。所述偏振层2045利用物理气相沉积工艺、溅射或电镀工艺制作。

然后，请参考图7，刻蚀所述偏振层2045(结合图7)，形成偏振光栅204。所述偏振光栅204包括若干光栅条，相邻光栅条之间具有间隙，所述偏振光栅204用于使得光线偏振。作为一个实施例，所述偏振光栅204包括：多个第一光栅条2041和至少一个第二光栅条2042，所述第一光栅条2041之间的间隙相同，所述第二光栅条2042的位置与后续形成的薄膜晶体管的位置与对应，所述第二光栅条2042的宽度大于所述第一光栅条2041的宽度。刻蚀所述偏振层的工艺可以为湿法刻蚀或等离子体刻蚀工艺。

然后，请参考图8，在所述偏振光栅204的远离所述第一表面的一侧形成半导体开关阵列206，所述半导体开关阵列206为薄膜晶体管或MEMS开关，所述薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管或MEMS开关阵列中的MESM开关用于控制透射光阀阵列207内的液晶层或MEMS光阀阵列，实现对光线的控制。本实施例中，所述半导体开关阵列206包括多个薄膜晶体管205构成的薄膜晶体管阵列。

作为本发明的优选实施例，还需要在所述半导体开关阵列206内形成存储电路和/或控制电路，所述存储电路和/或所述控制电路位于所述第二光栅条2042的对应位置上，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，所述控制电路用于控制所述平板显示装置的工作，从而可以预先将平板显示装置用于控制的数据存储在存储电路中，加快平板显示装置的扫描速度，提高显示质量。

最后，请参考图9，在所述半导体开关阵列206上方形成透射光阀阵列207和顶部偏振层210。所述透射光阀阵列207可以为液晶层或者MEMS光阀阵列。当所述平板显示装置为液晶显示装置时，所述透射光阀阵列207为液晶层，其中的液晶分子(在电信号的控制下能够进行偏转)可以对调制光线；当所述平板显示装置为LED显示装置时，所述透射光阀阵列207为光阀阵列，其中的光阀可以对光线进行调制。所述顶部偏振层210的制作方法与现有技术相同，作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细的说明。

综上，本发明实施例提供的平板显示装置的偏振光栅用于使背光源的光线全部通过相邻的光栅条偏振，提高了光线的利用率，降低了液晶显示装置的能耗，满足了应用的需要；

可选地，本发明实施例在光栅条背面还可以形成存储电路和/或控制电路，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，从而可以加快平板显示装置的显示的扫描速度，提高驱动能力。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种平板显示装置，包括：

透明背板，所述透明背板具有第一表面和第二表面，所述透明背板的第一表面用于反射外部入射的光线，第二表面用于透射外部入射的光线；

背光源，位于所述透明背板的第二表面一侧，所述背光源用于向所述透明背板发出光线；

偏振光栅，位于所述透明背板的第一表面一侧，所述偏振光栅包括若干光栅条，相邻光栅条之间具有间隙，所述偏振光栅包括：多个第一光栅条和第二光栅条，所述第一光栅条之间的间隙相同，所述第二光栅条的位置与所述半导体开关阵列的位置对应，所述第二光栅条的宽度大于所述第一光栅条的宽度；所述第一光栅条（2041）和第二光栅条（2042）的宽度范围为50纳米～10微米，第一光栅条（2041）的间隙范围为50纳米～10微米，第一光栅条（2041）和第二光栅条（2042）的厚度范围为0.1～10微米；所述偏振光栅用于使得从透明背板入射的光线实现偏振后从光栅条的间隙出射；所述偏振光栅的靠近所述第一表面的表面为光线反射表面；

半导体开关阵列，位于所述透明背板第一表面的一侧；

透射光阀阵列，位于所述半导体开关阵列和偏振光栅远离透明背板第一表面的一侧。

2.如权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于，所述透射光阀阵列为液晶层或者MEMS光阀阵列，所述半导体开关阵列为薄膜晶体管阵列或MEMS开关阵列。

3.如权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于，所述半导体开关阵列内还形成有存储电路和/或控制电路，对应于所述第二光栅条位置，所述存储电路用于存储所述平板显示装置工作所需数据，所述控制电路用于控制所述平板显示装置的工作。

4.如权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于，所述偏振光栅的材质为金属，所述金属为铜、铝、金、银、钛、钨中的一种或其中的组合。