CN103413495A - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括对盒连接的阵列基板和彩膜基板，彩膜基板朝向阵列基板的一面具有黑矩阵，黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域；阵列基板背离彩膜基板的一侧设有多个将射向黑矩阵遮光区域的光线导向开口区域的透镜。阵列基板具有透镜的一面设置有透明的保护层，保护层覆盖各透镜，且保护层背离彩膜基板的一侧表面平整。射向黑矩阵遮光区域的光线能够被透镜折射至开口区域，从而使得开口区域通过的光线总量增加，进而可以提高本发明提供的显示装置整体的光线利用率，以提高其显示效果。因此本发明提供的显示装置整体的光线利用率高，显示效果较好。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明涉及显示设备技术领域，特别涉及一种显示装置。

背景技术

随着光电技术的发展，高品质画质、高空间利用率、低消耗功率、无辐射且较轻薄的显示装置已经成为平板显示市场的主流产品。

现有的显示装置，如图1中所示，在对盒连接的阵列基板01和彩膜基板02之间设置有黑矩阵03，在黑矩阵03上设置有与像素单元对应的多个阵列分布的开口区域04，其中，开口区域04可以供像素单元上的光线穿过，以便在彩膜基板上成像，为用户提供良好的显示效果；黑矩阵03上开口区域以外的部分作为遮光区域，用来遮挡非显示区的光线，以避免显示装置漏光，从而提高显示装置的对比度。

但是，现有的显示装置中，黑矩阵03上开口区域04所占的比率在60%～70%范围内，也就意味着黑矩阵上有30%～40%的区域为遮光区域，这样，黑矩阵03的遮光区域会吸收射在其上面的光线，从而使得显示装置中光线的利用率降低，进而影响了显示装置的显示效果。

发明内容

本发明提供了一种显示装置，该显示装置能够提高光线的利用率，以改善显示效果。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种显示装置，包括对盒连接的阵列基板和彩膜基板，所述彩膜基板朝向所述阵列基板的一侧具有黑矩阵，所述黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域；所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧设有多个将射向所述黑矩阵遮光区域的光线导向所述开口区域的透镜。

优选地，所述透镜背离所述阵列基板的一侧具有透明的保护层，所述保护层覆盖各所述透镜，且所述保护层材料的折射率低于所述透镜材料的折射率。

优选地，所述保护层背离所述阵列基板的一侧表面平整。

优选地，还包括：

贴设于所述阵列基板背离所述彩膜基板一侧的透镜膜，所述透镜位于所述透镜膜内。

优选地，所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凹面，且所述透镜在所述彩膜基板上的投影位于所述黑矩阵的遮光区域在所述彩膜基板上的投影内。

优选地，所述透镜在所述彩膜基板上的投影与所述黑矩阵的遮光区域在所述彩膜基板上的投影重叠。

优选地，每一个所述透镜的焦距为

式中，F为所述透镜的焦距；B为所述黑矩阵遮光区域的宽度；G为所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜朝向所述彩膜基板的一面的距离；P为所述黑矩阵开口区域的宽度。

优选地，所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凸面，每一个所述透镜的中心与一个所述开口区域的中心在所述彩膜基板上的投影重合，且所述开口区域在所述彩膜基板上的投影位于所述透镜在所述彩膜基板上的投影内。

优选地，多个所述透镜紧密排列在所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧。

优选地，每一个所述透镜焦距的范围在

与之间，

式中，B为所述黑矩阵遮光区域的宽度；G为所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜朝向所述彩膜基板的一面的距离；P为所述黑矩阵开口区域的宽度。

本发明提供的显示装置，包括对盒连接的阵列基板和彩膜基板，彩膜基板朝向阵列基板的一侧具有黑矩阵，黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域；阵列基板背离彩膜基板的一侧设有多个将射向黑矩阵遮光区域的光线导向开口区域的透镜。

阵列基板背离彩膜基板一侧的透镜能够将射向黑矩阵遮光区域的光线向黑矩阵中的开口区域内折射，从而使得开口区域中通过的光线总量增加，以提高本发明提供的显示装置中光线的利用率，从而提高了显示装置的显示效果。

因此本发明提供的显示装置中光线的利用率较高，显示效果较好。

附图说明

图1为现有技术中显示装置的剖面结构示意图；

图2为本发明提供的显示装置采用凹透镜且设置有保护层的剖面结构示意图；

图3为本发明提供的显示装置采用凹透镜时的光路示意图；

图4为本发明提供的显示装置采用凸透镜时的结构示意图；

图5为本发明提供的显示装置采用一种焦距较大的凸透镜时的光路示意图；

图6为本发明提供的显示装置采用另一种焦距较小的凸透镜时的光路示意图。

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。

请参考图2，本发明提供的显示装置，包括对盒连接的阵列基板2和彩膜基板1，彩膜基板1朝向阵列基板2的一侧具有黑矩阵3，黑矩阵3具有多个阵列分布的开口区域4；阵列基板2背离彩膜基板1的一侧设有多个将射向黑矩阵3遮光区域的光线导向开口区域4的透镜5。

射向黑矩阵3遮光区域的光线能够被透镜5折射至开口区域4，从而使得开口区域4通过的光线总量增加，提高本发明提供的显示装置中光线的利用率，进而提高了显示装置的显示效果。

因此，本发明提供的显示装置整体的光线利用率较高，显示效果较好。

由于透镜5的表面不平坦，在阵列基板2加工及装配的过程中容易造成透镜5的表面被划伤或磨损，从而影响了显示装置的产品质量，因此，优选地，如图2所示，透镜5背离阵列基板2的一侧具有透明的保护层6，保护层6覆盖各透镜5，且保护层6材料的折射率低于透镜5材料的折射率。

保护层能够起到保护透镜5的作用，可以防止透镜5的表面被划伤或磨损；而且保护层6材料的折射率低于透镜5材料的折射率，能够保证从保护层6射向透镜5的光线经透镜5折射后射入开口区域，从而保证本发明提供的显示装置的产品质量和显示效果。

由于透镜5的表面不平坦，在显示装置后续的贴偏光片的工艺中，也容易在透镜5以及阵列基板2的表面产生气泡，因此，优选地，上述保护层6背离阵列基板2的一侧表面平整。这样，可以在保护层6的平整表面上进行贴偏光片操作，从而降低了出现气泡的可能性，保证了显示装置的显示效果。

另外，上述透镜5可以是先在阵列基板2背离彩膜基板1的一侧表面用透明材料沉积一层透明层，然后再在该透明层上采用半色调或灰色调掩膜板进行构图工艺后所形成的透镜5。而上述保护层6也可以是在阵列基板2背离彩膜基板1的一侧表面以及透镜5的表面涂覆一层透明材料而形成的保护层。

具体地，本发明提供的显示装置还包括：

贴设于阵列基板2背离彩膜基板1一侧的透镜膜，透镜5位于透镜膜内，以起到保护透镜5的作用。

请参考图2至图6，上述透镜5采用两种设置方式：

方式一：

如图2、图3所示，具体地，上述透镜5背离阵列基板2的一面为凹面，且透镜5在彩膜基板1上的投影位于黑矩阵3的遮光区域在彩膜基板1上的投影内。

上述透镜5背离阵列基板2的一面为凹面，朝向阵列基板2的一面为平面，从而形成一个凹透镜。射向黑矩阵3遮光区域的光线在经过凹透镜后会发生折射，从而使得射向黑矩阵3遮光区域的部分光线能够被凹透镜折射到开口区域4，提高了光线的利用率。

请参考图3，更具体地，上述的凹透镜在彩膜基板1上的投影与黑矩阵3的遮光区域在彩膜基板1上的投影重叠。因此，凹透镜的宽度与黑矩阵3遮光区域的宽度相同，不会影响射向开口区域4的光线；而且，射向黑矩阵3遮光区域的所有光线都会经过凹透镜，从而使得有更多的射向黑矩阵3遮光区域的光线会被凹透镜折射到开口区域4，进一步提高了光线的利用率。

更具体地，在凹透镜的宽度与黑矩阵3遮光区域的宽度相同的情况下，为了能够更好地利用凹透镜将射向黑矩阵3遮光区域的光线折射到开口区域4，那么，如图3中所示，射向一个黑矩阵3遮光区域一侧边缘的光线，经凹透镜的该侧边缘折射后应尽可能地沿与该黑矩阵3边缘接触的一个开口区域4中远离该黑矩阵3的一侧穿过该开口区域4。

此时，凹透镜的焦距为F，凹透镜的焦点在黑矩阵3靠近阵列基板2一面的投影到开口区域4远离该黑矩阵3的一侧的距离为

黑矩阵3靠近阵列基板2的一面到凹透镜焦点的距离为G+F，凹透镜的焦点到凹透镜边缘的距离为

其中，B为黑矩阵3遮光区域的宽度；G为黑矩阵3靠近阵列基板2的一面到透镜5朝向彩膜基板1的一面的距离；P为黑矩阵3开口区域4的宽度。

由于阵列基板2背离彩膜基板1的一侧表面与黑矩阵3靠近阵列基板2的一面平行，而且黑矩阵3和透镜5均很薄，不用考虑黑矩阵3和透镜5的厚度，根据相似三角形的性质，故可以得出：

$\frac{P+\frac{1}{2}B}{G+F}=\frac{\frac{1}{2}B}{F}---\left(1\right)$

根据上述公式（1）则可以推导出凹透镜的焦距F的最优值为：

$F=\frac{\mathrm{BG}}{2P}.---\left(2\right)$

因此，当凹透镜的宽度与黑矩阵3遮光区域的宽度相同，且凹透镜的焦距F为BG/2P时，光线的利用率更高。

方式二：

请参考图4至图6，具体地，上述透镜5背离彩膜基板1的一面为凸面，每一个透镜5的中心与一个开口区域4的中心在彩膜基板1上的投影重合，且开口区域4在彩膜基板1上的投影位于透镜5在彩膜基板1上的投影内。

上述透镜5背离阵列基板2的一面为凸面，朝向阵列基板2的一面为平面，形成一个凸透镜。每一个凸透镜的中心与一个开口区域4的中心在彩膜基板1上的投影重合，这样，每一个凸透镜能够完全覆盖住一个开口区域4，且每一个凸透镜还能够覆盖与开口区域4相邻的遮光区域的一部分面积，使得射向黑矩阵3遮光区域的光线在经过凸透镜后发生折射，从而使得射向黑矩阵3遮光区域的部分光线能够被凸透镜折射到开口区域4，以提高光线的利用率。

更具体地，多个凸透镜紧密排列在阵列基板2背离彩膜基板1的一侧，每一个凸透镜的中心与一个开口区域4的中心在彩膜基板1上的投影重合，因此每一个凸透镜会覆盖对应开口区域4相邻的遮光区域一半的面积，从而使得黑矩阵3的每一处遮光区域都能够被凸透镜遮盖，射向黑矩阵3遮光区域的所有光线都会经过凸透镜，使得更多的射向黑矩阵3遮光区域的光线会被凸透镜折射到开口区域4，以提高光线的利用率。

请参考图5、图6，更具体地，在多个凸透镜紧密排列的情况下，为了能够更好地利用凸透镜将射向黑矩阵3遮光区域的光线折射到开口区域4，那么经过凸透镜边缘折射后的光线也应该从开口区域4穿过。此时，存在两种情况，一种是经凸透镜一侧边缘折射后的光线，沿开口区域4中与凸透镜该边缘同一侧的边缘射出；另一种是经凸透镜一侧边缘折射后的光线，沿开口区域4中远离凸透镜该边缘的一侧边缘射出。

第一种情况时，如图5中所示，凸透镜的焦距为F′，凸透镜的焦点在黑矩阵3靠近阵列基板2一面的投影到开口区域4中与凸透镜该边缘同一侧边缘的距离为

凸透镜的焦点到黑矩阵3靠近阵列基板2一面的距离为F′-G，凸透镜的焦点到凸透镜边缘的距离为

其中，B为黑矩阵3遮光区域的宽度；G为黑矩阵3靠近阵列基板2的一面到凸透镜朝向彩膜基板1的一面的距离；P为黑矩阵3开口区域4的宽度。

由于阵列基板2背离彩膜基板1的一侧表面与黑矩阵3靠近阵列基板2的一面平行，而且黑矩阵3和透镜5均很薄，不用考虑黑矩阵3和透镜5的厚度，根据相似三角形的性质，故可以得出：

$\frac{\frac{1}{2}P}{\frac{1}{2}(P+B)}=\frac{F^{\text{'}}-G}{F^{\text{'}}}---\left(3\right)$

根据上述公式（3）则可以推导出第一种情况时凸透镜的焦距：

$F^{\text{'}}=\frac{\mathrm{BG}+\mathrm{PG}}{B}.---\left(4\right)$

第二种情况时，如图6所示，凸透镜的焦距为F′′，凸透镜的焦点在黑矩阵3靠近阵列基板2一面的投影到开口区域4中与凸透镜该边缘同一侧边缘的距离为

凸透镜的焦点到黑矩阵3靠近阵列基板2一面的距离为G-F′，凸透镜的焦点到凸透镜边缘的距离为其中，B为黑矩阵3遮光区域的宽度；G为黑矩阵3靠近阵列基板2的一面到凸透镜朝向彩膜基板1的一面的距离；P为黑矩阵3开口区域4的宽度。

由于阵列基板2背离彩膜基板1的一侧表面与黑矩阵3靠近阵列基板2的一面平行，而且黑矩阵3和透镜5均很薄，不用考虑黑矩阵3和透镜5的厚度，根据相似三角形的性质，故可以得出：

$\frac{\frac{1}{2}P}{\frac{1}{2}(P+B)}=\frac{G-F^{\text{'}\text{'}}}{F^{\text{'}\text{'}}}---\left(5\right)$

根据上述公式（4）则可以推导出第二种情况时凸透镜的焦距：

$F^{\text{'}\text{'}}=\frac{\mathrm{GP}+\mathrm{GB}}{2P+B}.---\left(6\right)$

因此，由于经过凸透镜折射后的光线应该位于开口区域4内，所以凸透镜焦距的范围应该在

与

之间。

上述透镜5采用的两种设置方式中，在透镜5背离阵列基板2的一侧设置保护层6以后，射向黑矩阵3遮光区域的光线需要先经过保护层6射向透镜5，再由透镜5折射到开口区域4，因此，保护层6也会对透镜5最终折射至开口区域4的光线产生影响，所以在具有保护层6的情况下，透镜5为上述凸透镜或凹透镜与保护层6组合在一起所形成的组合透镜，透镜5的焦距F为凸透镜或凹透镜与保护层6所形成的组合透镜的焦距。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括对盒连接的阵列基板和彩膜基板，所述彩膜基板朝向所述阵列基板的一侧具有黑矩阵，所述黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域,其特征在于，所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧设有多个将射向所述黑矩阵遮光区域的光线导向所述开口区域的透镜。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述透镜背离所述阵列基板的一侧具有透明的保护层，所述保护层覆盖各所述透镜，且所述保护层材料的折射率低于所述透镜材料的折射率。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述保护层背离所述阵列基板的一侧表面平整。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

贴设于所述阵列基板背离所述彩膜基板一侧的透镜膜，所述透镜位于所述透镜膜内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凹面，且所述透镜在所述彩膜基板上的投影位于所述黑矩阵的遮光区域在所述彩膜基板上的投影内。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述透镜在所述彩膜基板上的投影与所述黑矩阵的遮光区域在所述彩膜基板上的投影重叠。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，每一个所述透镜的焦距为 $F=\frac{\mathrm{BG}}{2P},$

式中，F为所述透镜的焦距；B为所述黑矩阵遮光区域的宽度；G为所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜朝向所述彩膜基板的一面的距离；P为所述黑矩阵开口区域的宽度。

8.根据权利要求1-4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凸面，每一个所述透镜的中心与一个所述开口区域的中心在所述彩膜基板上的投影重合，且所述开口区域在所述彩膜基板上的投影位于所述透镜在所述彩膜基板上的投影内。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，多个所述透镜紧密排列在所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，每一个所述透镜焦距的范围在

与

之间，

式中，B为所述黑矩阵遮光区域的宽度；G为所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜朝向所述彩膜基板的一面的距离；P为所述黑矩阵开口区域的宽度。

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