CN103487983A - 一种阵列基板、显示面板及其显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列基板、显示面板及其显示装置。本发明所述阵列基板，包括设置在基板上的多个像素单元，其中，所述阵列基板还包括有分光层，所述分光层包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射以形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。本发明通过结构改进，使显示面板无需彩色滤光片，也能够使显示装置实现彩色图像显示。

Description

一种阵列基板、显示面板及其显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其是指一种阵列基板、显示面板及其显示装置。
背景技术
现有市场上的显示器通常为薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD，Thin Filmtransistor liquid crystal display），包括显示面板及背光模组两部分。
通常TFT-LCD的显示面板包括：阵列基板、彩膜基板和填充在所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。利用阵列基板上各薄膜晶体管的电场变化，使液晶层上的液晶分子发生偏转，藉以改变通过液晶层光线的偏极性，并通过上、下偏光片决定液晶显示器的显示像素的明暗状态，再通过彩膜基板形成每个像素的红、绿和蓝三色，这些能够发出红、绿和蓝三色的像素则构成了液晶显示器的图像显示颜色。
其中，彩膜基板包括彩色滤光片，利用彩色滤光片进行滤光，仅产生红、绿和蓝三基色，再将该三基色以不同比例混合而产生不同颜色的色彩，使液晶显示器呈现彩色。
因此，现有技术的液晶显示器中，彩色滤光片是彩膜基板也是液晶显示器的关键组件，然而却也是液晶显示器中成本最高的组件，若能够开发出一种无需彩色滤光片的液晶显示器，则能够达到大大降低成本的目的。
发明内容
根据以上，本发明技术方案的目的是提供一种阵列基板、显示面板及其显示装置，通过结构改进，使显示面板无需彩色滤光片，也能够使显示装置实现彩色图像显示。
本发明提供一种阵列基板，包括基板和设置在基板上的多个像素单元，其中，所述阵列基板还包括有分光层，所述分光层包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射以形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
优选地，上述所述的阵列基板，其中，每一个所述第一棱镜单元与一个所述像素单元对应。
优选地，上述所述的阵列基板，所述像素单元至少包括三个子像素单元，用于依据所述像素单元的三个所述子像素单元的设定颜色和设定区域对所透过光线进行颜色折射。
优选地，上述所述的阵列基板，三个所述子像素单元的颜色分别对应为红色、绿色和蓝色。
优选地，上述所述的阵列基板，所述分光层直接贴附在所述基板上，或者所述分光层与所述基板之间还设置有偏光片。
本发明还提供一种显示面板，包括上偏光片、下偏光片及依次设置在所述上偏光片与所述下偏光片之间的液晶层及阵列基板，所述阵列基板包括多个像素单元，其中，所述显示面板还包括分光层，包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
优选地，上述所述的显示面板，所述分光层贴附在所述阵列基板与所述液晶层相背对的一面上，所述下偏光片贴附在所述分光层上。
优选地，上述所述的显示面板，所述下偏光片贴附在所述阵列基板与所述液晶层相背对的一面上，所述分光层贴附在所述下偏光片上。
本发明还提供一种显示装置，包括背光源，还包括如上所述的显示面板。
优选地，上述所述的显示装置，所述背光源包括光源和光线折射层，所述光线折射层设置于所述光源和所述显示面板之间，用于将所述光源发出光线的传输方向转换为垂直于所述下偏光片。
优选地，上述所述的显示装置，所述光线折射层上包括有多个第二棱镜单元。
本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
利用分光层的分光作用，依据阵列基板上像素单元的尺寸与面积，将来自光源的光进行折射以形成多种颜色光线，使经过分光层上第一棱镜单元的分光之后，光线传输至阵列基板时，所分割的颜色恰好与阵列基板的像素单元的颜色与所设定区域大小相对应，因此无需采用滤光彩膜，也能够使显示面板呈现出不同颜色构成的彩色图像显示，达到降低显示面板及显示装置制造成本的目的。
附图说明
图1为本发明所述显示面板的第一实施例的结构示意图；
图2本发明利用分光层上棱镜单元进行颜色分割，形成与阵列基板各子像素单元所对应颜色的原理示意图；
图3所述分光层上棱镜单元的结构示意图；
图4为本发明所述显示面板的第二实施例的结构示意图；
图5为本发明所述显示装置的第一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种阵列基板，包括基板和设置在基板上的多个像素单元，所述阵列基板还包括有分光层，所述分光层包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射以形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
其中，每一个第一棱镜单元与一个像素单元对应。
每一个像素单元至少包括三个子像素单元，每个子像素单元对应一定颜色的光。
其中，三个子像素单元可以分别对应红色光、绿色光和蓝色光。
优选地，每个像素单元还可以包括四个子像素单元，四个像素单元分别对应红色光、绿色光、蓝色光和白色光，在白色光处可以不设置棱镜，直接使背光源的光通过，以此方式可以增加显示的亮度。
本发明所述阵列基板，通过设置分光层，利用棱镜的分光作用，依据阵列基板上像素单元的尺寸与面积，将来自光源的光进行折射以形成多种颜色光线，使经过分光层上第一棱镜单元的分光之后，光线传输至阵列基板时，所形成的颜色恰好与阵列基板的像素单元的设定颜色与所设定区域大小相对应，因此采用本发明所述阵列基板的显示面板，无需设置滤光彩膜，也能够呈现出不同颜色构成的彩色图像显示。
本发明还提供一种显示面板，包括上偏光片、下偏光片及依次设置在所述上偏光片与所述下偏光片之间的液晶层及阵列基板，所述阵列基板包括多个像素单元，其中，所述显示面板还包括分光层，设置有多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射以形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
本发明所述显示面板，利用棱镜的分光作用，依据阵列基板上像素单元的尺寸与面积，将来自光源的光进行折射以形成多种颜色的光线，使经过分光层上第一棱镜单元的分光之后，光线传输至阵列基板时，所形成的颜色恰好与阵列基板的像素单元所设定区域大小相对应，因此无需采用滤光彩膜，也能够使显示面板呈现出不同颜色构成的彩色图像显示。
通常，在显示面板的阵列基板上，每一像素单元由红色R、绿色G和蓝色B三种颜色的子像素单元构成，因此具体地所述分光层的第一棱镜单元用于依据三个子像素单元的颜色对所透过光线进行折射以形成多种颜色的光线，将所透过光线折射形成为R、G和B三种颜色，且当光线传输至阵列基板时，每一颜色与一子像素单元的像素区域相对应。
以下结合图1至图4对本发明具体实施例所述阵列基板及显示面板的具体结构及工作原理进行详细说明。
参阅图1，本发明所述显示面板的第一实施例中，所述显示面板包括上偏光片10、下偏光片20以及依次设置于上偏光片10与下偏光片20之间的液晶层30和阵列基板40，其中液晶层30在图1中仅指示了其所占用的空间部分，未明确显示其具体结构形式，由于该液晶层30的结构为本领域技术人员所熟知技术，且该部分结构并非为本发明技术方案的重点，在此不详细说明。
此外，根据图1，本发明第一实施例所述显示面板中，还包括分光层50，具体地，所述分光层50可以贴附于阵列基板40上，且位于与液晶层30相背对的一面，所述下偏光片20贴附在分光层50上；另外，上偏光片10贴附于一玻璃基板60上，其中玻璃基板60与阵列基板40相对盒构成为液晶层30。
图1所示结构的显示面板，利用背光源向显示面板提供光源，当所发出自然光传输至显示面板，通过下偏光片20后，只剩下振动方向与下偏光片20的偏光轴相同的光，形成为线偏光，线偏振光经过液晶层30后由上偏光片10射出；此外，当线偏振光通过液晶层30时，利用阵列基板40上各薄膜晶体管的电场变化，使液晶层30上的液晶分子发生偏转，藉以改变通过液晶层30光线的偏极性，使显示器的显示像素呈现不同的明暗状态。
进一步地，所述显示面板利用分光层50，将经过下偏光片20后的线偏振光进行颜色折射，形成为RGB三色，且分光层50上的每一棱镜单元51对应阵列基板40上的一个像素单元，在经过分光层50之后，光线传输至阵列基板40时，每一颜色对应一个子像素单元，且各不同颜色之间通过阵列基板40上的黑色矩阵所分隔。
除上述实现方式之外，当像素单元形成为RGBW结构时，所述分光层50也可以设置为能够形成红色、绿色、蓝色和白色的结构。具体地，通过对应区域设置棱镜单元51形成为RGB三色，通过对应区域不设置棱镜单元51，而是使白光直接透过，且传输至阵列基板上像素单元的白色对应区域，从而形成为RGBW四种颜色。
正如本领域技术人员所熟知的，本发明中，所述阵列基板40设置有多个像素单元，每个像素包括至少一个薄膜晶体管，其结构与工作原理与现有技术的阵列基板相同，在此不作详细描述。上述所提及的阵列基板40中的基板则是指包括玻璃衬底及设置在其上的多个像素单元的所有构成部分。
所述分光层50的结构示意图如图1所示，其工作原理说明如下：
如图2所示为本发明利用棱镜单元51（第一棱镜单元）进行颜色折射，形成与阵列基板40各子像素单元所对应颜色的原理示意图；
所述棱镜单元51可形成为三棱镜，如图3的结构示意图，根据三棱镜能够对复色光产生色散作用原理：不同波长的单色光在介质中传播时，由于受到介质的作用不同，传播速度会比真空中小，且各单色光由于波长不同在介质中的传播速度也各不相同。在正常色散的情况下，由柯希方程的经验公式：n=a+b/λ2（其中n为折射率，a和b分别为与棱镜材料有关的常数，也叫色散常数，λ为波长）可知，波长值越大，反而在介质传输的折射率越小，在可见光区域中，由于红光的波长值最大，因而在三棱镜该介质中传输的折射率最小，而紫光由于波长值最小，在三棱镜该介质中传输的折射率最大。
此外由公式v=λf（其中v为光在介质中的传输速度，λ为波长，f为频率）和n=c/v（其中n为折射率，c为光在真空中的传输速度，v为光在介质中的传输速度）也可得出，对于同波源的一束平行光（如白光），由于波源的频率f由波源决定，是相同的，当这样的一束白光射入三棱镜时，由于红光波长值最大，在三棱镜介质中的传播速度最大，因而介质的折射率最小，即偏向角最小；而紫光的波长值最小，在三棱镜中的传播速度最小，因而介质的折射率最大，偏向角最大。
而由于组成白光的各单色光的波长是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序依次减小，由前面关于波长与折射率关系的分析，依据该一原理，介质的折射率依次增大，偏向角也依次增大，即向三棱镜底面偏折依次增大，如图2，入射白光经三棱镜折射后产生的出射光线分散为七种颜色的单色光线，可以在移动光屏上形成红光在最上方，紫光在最下方的七色光谱。
基于上述原理，当设置于三棱镜前方用于接收从三棱镜所射出光线的移动光屏距离三棱镜的距离固定时，通过选定棱镜单元的两个倾斜角度α和β（如图3所示）和折射率等，可以获得某一种或几种颜色的光线，当改变三棱镜距离移动光屏的距离而向接近或远离三棱镜移动时，可以改变投射至移动光屏上相应颜色的宽度。
同理，当将上述原理应用于本发明，要求阵列基板40上各像素单元所接收棱镜单元51光线的颜色和面积一定时，通过设定棱镜单元51与阵列基板40的像素单元之间的距离，以及选定棱镜单元51的倾斜角度α和β、折射率等，则可以使相应的子像素单元获得具有一定面积和颜色的光线，且各个颜色之间利用阵列基板40上的黑色矩阵分隔。
此外，本发明还提供第二实施例结构的显示面板，如图4所示，与第一实施例相同，第二实施例所述显示面板包括上偏光片10、下偏光片20以及依次设置于上偏光片10与下偏光片20之间的液晶层30和阵列基板40，此外还包括分光层50，但与第一实施例不同，第二实施例中，所述下偏光片20直接贴附在所述阵列基板40与所述液晶层30相背对的一面上，而所述分光层50贴附在所述下偏光片20上。
在第二实施例中，利用所述分光层50的设置，在显示面板接收光源所发出自然光转换为线偏振光之前，将光线进行折射，分为RGB三色，使所形成的各颜色光线经过下偏光片20转换为线偏振光之后，传输至阵列基板40时，每一颜色对应一个子像素单元，且各不同颜色之间通过阵列基板40上的黑色矩阵所分隔。
其中，第二实施例中，利用分光层50上的棱镜单元51使所透过光线产生折射，形成与阵列基板40各子像素单元所对应颜色的原理，与第一实施例相同，在此不再赘述。
本发明具体实施例另一方面还提供一种具有上述显示面板的显示装置，包括背光源，通过背光源为显示面板提供显示图像所用光线。如图5为本发明所述显示装置采用第一实施例所述显示面板时的结构示意图，在本发明所述显示装置中，所述背光源包括光源70和光线折射层71，其中该光线折射层71设置于所述光源70和显示面板之间，用于将所述光源70发出光线的传输方向转换为垂直于所述下偏光片20。
具体地，所述光线折射层71上包括多个棱镜单元72（第二棱镜单元），利用棱镜对光线的折射作用，使经过棱镜单元70后光线转换方向，在入射至下偏光片20之前垂直于下偏光片20，这样将光源70所发出的分散光线尽量集中竖直向上传播，以充分利用光源70所发出光线用于图像显示。
本领域技术人员应该了解能够使光线转换为竖直向上时棱镜单元的具体结构，在此不详细描述。
同样，本发明所述显示装置中，所述显示面板也可以形成为图4所示第二实施例的结构，其中所述背光源也可以包括如图5所示的光源70和光线折射层71，用于将所述光源70发出光线的传输方向转换为垂直于所述下偏光片20。
本发明具体实施例所述显示面板和显示装置，利用棱镜的分光作用，依据阵列基板上像素单元的尺寸与面积，将来自光源的光进行折射形成多种颜色，这样经过分光层上第一棱镜单元的分光之后，光线传输至阵列基板时，所形成的颜色恰好与阵列基板的像素单元的设定颜色与所设定区域大小相对应，因此无需采用滤光彩膜，也能够使显示面板呈现出不同颜色构成的彩色图像显示，达到降低显示面板及显示装置制造成本的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种阵列基板，包括基板和设置在基板上的多个像素单元，其特征在于，所述阵列基板还包括有分光层，所述分光层包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射以形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每一个所述第一棱镜单元与一个所述像素单元对应。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述像素单元至少包括三个子像素单元，用于依据所述像素单元的三个所述子像素单元的设定颜色和设定区域对所透过光线进行颜色折射。
4.如权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，三个所述子像素单元的颜色分别对应为红色、绿色和蓝色。
5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述分光层直接贴附在所述基板上，或者所述分光层与所述基板之间还设置有偏光片。
6.一种显示面板，包括上偏光片、下偏光片及依次设置在所述上偏光片与所述下偏光片之间的液晶层及阵列基板，所述阵列基板包括多个像素单元，其特征在于，所述显示面板还包括分光层，包括多个第一棱镜单元，用于对所透过光线进行折射形成多种颜色光线，使每一所述像素单元所接收透过所述第一棱镜单元光线的颜色和面积与所述像素单元设定的颜色和面积对应。
7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述分光层贴附在所述阵列基板与所述液晶层相背对的一面上，所述下偏光片贴附在所述分光层上。
8.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述下偏光片贴附在所述阵列基板与所述液晶层相背对的一面上，所述分光层贴附在所述下偏光片上。
9.一种显示装置，包括背光源，其特征在于，还包括如权利要求6至8任一项所述的显示面板。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括光源和光线折射层，所述光线折射层设置于所述光源和所述显示面板之间，用于将所述光源发出光线的传输方向转换为垂直于所述下偏光片。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述光线折射层上包括有多个第二棱镜单元。
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