CN104101940A - 导光板、背光源及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了以一种导光板、背光源及显示装置，该导光板包括导光区域，还包括位于该导光板入光面一侧的滤光区域，该滤光区域至少包括：第一颜色滤光区域，用于透射第一颜色的光线；第二颜色滤光区域，用于透射第二颜色的光线；第三颜色滤光区域，用于透射第三颜色的光线。本发明通过在导光板上设置滤光区域，使得液晶显示器的彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，只需在彩膜基板上设置用于遮光的黑矩阵，而将黑矩阵形成的像素区域设置为透明状，就能达到与现有技术中彩膜基板相同的显示效果，且由于彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，因此相比现有技术，其不但能够提高液晶显示器的透光率，还能简化显示器的制作工艺。

Description

导光板、背光源及显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种导光板、背光源及显示装置。

背景技术

液晶显示器具有体积小、功耗低、制造成本相对较低和无辐射等优点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。

传统的液晶显示器的主要结构包括背光源和液晶模组，液晶模组主要包括对盒形成的阵列基板、彩膜基板以及位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其显示原理是在阵列基板和彩膜基板上分别形成像素电极和公共电极，在加电后两个电极之间形成电场，通过控制电场强度的变化，能够控制液晶分子的旋转角度，从而控制液晶层的透光率，在传统的液晶显示器结构中，由于背光源只能提供全波段白光源，因此需要在彩膜基板的制作过程中依次沉积RGB色阻形成彩色滤光层，通过薄膜晶体管及液晶光阀的共同作用，实现彩色显示。然而，由于彩膜基板上彩色滤光层的滤光作用，其不利于液晶显示器透光率的提升，此外，彩膜基板上的彩色滤光层的制作过程较为繁琐，成本也很难降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种导光板、背光源及显示装置，能够提高液晶显示器的透光率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种导光板，包括导光区域，还包括位于所述导光板入光面一侧的滤光区域，所述滤光区域至少包括：

第一颜色滤光区域，用于透射第一颜色的光线；

第二颜色滤光区域，用于透射第二颜色的光线；

第三颜色滤光区域，用于透射第三颜色的光线。

进一步地，所述滤光区域为第一光子晶体结构，所述第一光子晶体结构由第一基础材料以及周期性形成于所述第一基础材料中的第一介电结构构成，所述第一基础材料与所述第一介电结构的折射率不同，不同颜色滤光区域中第一介电结构的结构不同。

进一步地，所述第一介电结构为形成于所述第一基础材料中的圆柱形空气结构。

进一步地，所述第一介电结构的底面直径为50nm～500nm，所述第一介电结构的高大于10μm。

进一步地，所述第一介电结构的长轴方向与所述导光板入光面平行或垂直。

进一步地，所述导光区域包括与不同颜色滤光区域一一相对的子导光区域，不同颜色滤光区域相对的子导光区域之间设置有隔离结构。

进一步地，所述隔离结构为第二光子晶体结构，所述第二光子晶体结构由第二基础材料以及周期性形成于所述第二基础材料中的第二介电结构构成，所述第二基础材料与所述第二介电结构的折射率不同。

进一步地，所述第二介电结构为形成于所述第二基础材料中的圆柱形空气结构。

进一步地，所述第二介电结构的底面直径为50nm～500nm，所述第二介电结构的高大于10μm。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种背光源，包括上述任意一种的导光板以及与所述导光板入光面相对的光源。

进一步地，所述光源包括LED灯，所述LED灯设置在所述光源正对所述导光板入光面的一侧，所述光源正对所述导光板入光面一侧还设置有反射面。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种显示装置，包括上述任意一种的背光源。

进一步地，还包括第一基板，所述第一基板包括黑矩阵以及所述黑矩阵形成的透明像素区域。

(三)有益效果

本发明通过在导光板上设置滤光区域，使得液晶显示器的彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，只需在彩膜基板上设置用于遮光的黑矩阵，而将黑矩阵形成的像素区域设置为透明状，就能达到与现有技术中彩膜基板相同的显示效果，且由于彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，因此相比现有技术，其不但能够提高液晶显示器的透光率，还能简化显示器的制作工艺。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的第一种导光板的示意图；

图2是本发明实施方式提供的第二种导光板的俯视图；

图3是本发明实施方式提供的第一种滤光区域的示意图；

图4是本发明实施方式提供的第二种滤光区域的示意图；

图5是本发明实施方式提供的第三种滤光区域的示意图；

图6是本发明实施方式提供的第四种滤光区域的示意图；

图7是本发明实施方式提供的第三种导光板的示意图；

图8是本发明实施方式提供的第四种导光板的示意图；

图9是本发明实施方式提供的第五种导光板的示意图；

图10是本发明实施方式提供的一种隔离结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施方式提供的一种导光板的示意图，该导光板包括导光区域1，该导光板还包括位于所述导光板入光面一侧的滤光区域2，其中，所述滤光区域2至少包括：

第一颜色滤光区域21，用于透射第一颜色的光线；

第二颜色滤光区域22，用于透射第二颜色的光线；

第三颜色滤光区域23，用于透射第三颜色的光线。

其中，上述的第一颜色可以为红(R)色，第二颜色可以为绿(G)色，第三颜色可以为蓝(B)色。

其中，上述导光板可以为侧入式导光板，具体地，参见图2，滤光区域位于导光板入光面一侧，背光源发出的白色背光通过滤光区域后进入导光区域，其中，背光经过第一颜色滤光区域形成第一颜色光线，从而在导光区域中与第一颜色滤光区域21相对的第一子导光区域11形成第一颜色区域，背光经过第二颜色滤光区域形成第二颜色光线，从而在导光区域中与第二颜色滤光区域22相对的第二子导光区域12形成第二颜色区域，背光经过第三颜色滤光区域形成第三颜色光线，从而在导光区域中与第三颜色滤光区域23相对的第三子导光区域13形成第三颜色区域，从而在导光区域上形成多条交替设置的颜色带，通过上述导光板，液晶显示器的彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，只需在彩膜基板上设置用于遮光的黑矩阵，而将黑矩阵形成的像素区域设置为透明状，就能达到与现有技术中彩膜基板相同的显示效果，且由于彩膜基板上不需要再形成彩色滤光层，因此相比现有技术，其不但能够提高液晶显示器的透光率，还能简化显示器的制作工艺。

其中，上述的滤光区域可以采用光子晶体结构，参见图3，所述滤光区域为第一光子晶体结构，所述第一光子晶体结构由第一基础材料24以及周期性形成于所述第一基础材料中的第一介电结构25构成，所述第一基础材料24与所述第一介电结构25的折射率不同，且不同颜色滤光区域中第一介电结构的结构不同。

具体地，可以在导光板入光面一侧制作不同种类的光子晶体结构以形成滤光区域，不同种类的光子晶体结构可以透射不同波长的光线，从而形成不同颜色的光线，参见图4，上述滤光区域包括用于透射第一颜色的第一光子晶体结构21、用于透射第二颜色的第一光子晶体结构22以及用于透射第三颜色的第一光子晶体结构23，上述三种光子晶体结构可由同一种基础材料及周期性形成于该基础材料上的介电结构构成，该介电结构具有不同于该基础材料的折射率，为了透射不同波段的光线，不同光子晶体结构对应的介电结构的结构参数不同。例如，第一介电结构25可以为形成于第一基础材料24中的圆柱形空气结构。

其中，上述的滤光区域可以为二维光子晶体结构，其结构如图3和图4所示，其圆柱形空气结构的长轴方向与导光板的入光面向平行，与导光板的出光面垂直，具体地，可以在导光板的入光面(背光进入导光板的侧面)一侧，利用等离子刻蚀或者激光刻蚀等工艺，在导光板上侧进行贯穿打孔(柱状)，制备成二维光子晶体结构。该二维光子晶体结构中介电结构的结构参数包括圆柱形空气结构的底面直径、晶格常数(各圆柱形空气结构之间的距离)、占空比(圆柱形空气结构的底面直径与各圆柱形空气结构之间距离的比)、以及圆柱形空气结构的高等等，在光子晶体结构的设计中，需要对三个参数进行设计，即圆柱形空气结构的底面直径，晶格常数以及圆柱形空气结构的高，通过模拟计算，合理地设计光子晶体结构，便可以实现上述导光板滤光区域的功能。其中，上述二维光子晶体结构中的圆柱形空气结构的底面直径可以为50nm～500nm，例如，可以为100nm、200nm、300nm、400nm等等，圆柱形空气结构的高大于10μm，例如可以为100μm、300μm、500μm等，具体可根据导光板的厚度确定。

此外，上述的滤光区域还可以为一维光子晶体结构，其结构如图5和图6所示，其圆柱形空气结构的长轴方向与导光板的入光面垂直，与导光板的出光面平行，具体地，可直接对导光板入光面进行刻蚀，在光线进入导光板的方向制备圆柱形空气结构，从而得到一维光子晶体结构。上述一维光子晶体结构中的圆柱形空气结构的底面直径可以为50nm～500nm，例如，可以为100nm、200nm、300nm、400nm等等，圆柱形空气结构的高大于10μm，例如可以为100μm、300μm、500μm等。

为了防止上述导光区域中不同子导光区域中的光线之间相互影响，可以在不同子导光区域之间设置隔离结构，参见图7，图7是本发明实施方式提供的另一种导光板的示意图，该导光板包括导光区域1以及位于导光板入光面一侧的滤光区域2，滤光区域2包括：

第一颜色滤光区域21，用于透射第一颜色的光线，例如，第一颜色可以为红(R)色；

第二颜色滤光区域22，用于透射第二颜色的光线，例如，第二颜色可以为绿(G)色；

第三颜色滤光区域23，用于透射第三颜色的光线，例如第三颜色可以为蓝(B)色；

导光区域1包括与第一颜色滤光区域21相对的第一子导光区域11，与第二颜色滤光区域22相对的第二子导光区域12，与第三颜色滤光区域23相对的第三子导光区域13，其中，不同颜色滤光区域相对的子导光区域之间还设置有隔离结构14。

参见图8，在不同子导光区域之间设置隔离结构，通过隔离结构的反射作用，不但能够防止不同颜色光线之间的影响，还能避免子导光区域中光线的减弱。其中，上述的滤光区域可以为第一光子晶体结构，由第一基础材料以及周期性形成于所述第一基础材料中的第一介电结构构成，上述的隔离结构可以为第二光子晶体结构，由第二基础材料以及周期性形成于所述第二基础材料中的第二介电结构构成，所述第二基础材料与所述第二介电结构的折射率不同，其中，上述的第一基础材料可与第二基础材料相同，第一介电结构与第二介电结构可以同为形成于基础材料中的圆柱形空气结构。具体地，在制备导光板的过程中，在对应每列像素之间的区域采用等离子刻蚀或者激光刻蚀等方法制备光子晶体结构的单色全反射层，形成条状的隔离结构，参见图9，在第一子导光区域11与第二子导光区域12之间制作第一种隔离结构141，在第二子导光区域12与第三子导光区域13之间制作第二种隔离结构142，在第三子导光区域13与第一子导光区11之间制作第三种隔离结构143，隔离结构的宽度B可以为10μm～20μm，例如可以为13μm、15μm，18μm等，参见图10，隔离结构中圆柱形空气结构的长轴方向与导光板出光面垂直，且不同种类隔离结构的光子晶体结构不同，具体可通过其中的介电结构进行设置，例如，通过控制基础材料中的圆柱形空气结构的底面直径，从而实现不同种类的隔离结构，其中，在上述的隔离结构中，圆柱形空气结构的底面直径为50nm～500nm，可以为100nm、200nm、300nm、400nm等，高大于10μm，例如可以为100μm、300μm、500μm等，具体可根据导光板的厚度确定。

此外，本发明实施方式还提供了一种背光源，该背光源包括上述任意一种的导光板以及与该导光板入光面相对的光源。

其中，上述光源包括LED灯，LED灯设置在光源正对导光板入光面的一侧，且在光源正对所述导光板入光面一侧还设置有反射面。当LED灯发出的白光进入导光板后，R(红)G(绿)B(蓝)颜色被区分，导光板中每种颜色滤光区域只允许通过特定光，其他光被反射，通过在背光源上涂覆的反射层，能够使得被反射的其他光进行二次反射后进入相匹配的分区，从而提高背光源光的利用率，降低背光源的能耗。

此外，本发明还提供了一种显示装置，包括上述的背光源。

其中，上述的显示装置还包括第一基板，该第一基板用于替换传统的彩膜基板，该第一基板包括黑矩阵以及所述黑矩阵形成的透明像素区域，与传统的液晶显示器相比，由于在制作液晶显示器的过程中不需要再形成彩色滤光层，因此，不但能够提高液晶显示器的透光率，还能简化显示器的制作工艺。

本发明实施方式提供的显示装置可以是笔记本电脑显示屏、液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (13)

1.一种导光板，包括导光区域，其特征在于，还包括位于所述导光板入光面一侧的滤光区域，所述滤光区域至少包括：

第一颜色滤光区域，用于透射第一颜色的光线；

第二颜色滤光区域，用于透射第二颜色的光线；

第三颜色滤光区域，用于透射第三颜色的光线。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述滤光区域为第一光子晶体结构，所述第一光子晶体结构由第一基础材料以及周期性形成于所述第一基础材料中的第一介电结构构成，所述第一基础材料与所述第一介电结构的折射率不同，不同颜色滤光区域中第一介电结构的结构不同。

3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述第一介电结构为形成于所述第一基础材料中的圆柱形空气结构。

4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述第一介电结构的底面直径为50nm～500nm，所述第一介电结构的高大于10μm。

5.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述第一介电结构的长轴方向与所述导光板入光面平行或垂直。

6.根据权利要求1至5任一所述的导光板，其特征在于，所述导光区域包括与不同颜色滤光区域一一相对的子导光区域，不同颜色滤光区域相对的子导光区域之间设置有隔离结构。

7.根据权利要求6所述的导光板，其特征在于，所述隔离结构为第二光子晶体结构，所述第二光子晶体结构由第二基础材料以及周期性形成于所述第二基础材料中的第二介电结构构成，所述第二基础材料与所述第二介电结构的折射率不同。

8.根据权利要求7所述的导光板，其特征在于，所述第二介电结构为形成于所述第二基础材料中的圆柱形空气结构。

9.根据权利要求8所述的导光板，其特征在于，所述第二介电结构的底面直径为50nm～500nm，所述第二介电结构的高大于10μm。

10.一种背光源，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的导光板以及与所述导光板入光面相对的光源。

11.根据权利要求10所述的背光源，其特征在于，所述光源包括LED灯，所述LED灯设置在所述光源正对所述导光板入光面的一侧，所述光源正对所述导光板入光面一侧还设置有反射面。

12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10至11任一所述的背光源。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括第一基板，所述第一基板包括黑矩阵以及所述黑矩阵形成的透明像素区域。