CN106647015B - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种显示装置，包括：第一基板、第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的由多个光子晶体组成的光子晶体阵列；自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板。在本发明实施例中，由于光子晶体只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体，使得较多的光线能通过光子晶体，从而增加显示装置的透过率。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置。

背景技术

随着显示技术的不断发展，液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)已在平板显示领域中占据了主导地位。

液晶显示器为非发光性显示装置，它需要借助背光源才能实现显示的效果。背光源发出的白光经过彩膜材料过滤。目前常用的彩膜材料的透过率较低，使得液晶显示器的透过率较低，光线利用率较低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种显示装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种显示装置，包括：

第一基板、第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的由多个光子晶体组成的光子晶体阵列；

自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板。

优选的，所述光子晶体阵列包括三种不同禁带颜色的光子晶体，行相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同，列相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同。

优选的，所述光子晶体阵列包括：禁带颜色为蓝色的光子晶体、禁带颜色为红色的光子晶体，以及禁带颜色为绿色的光子晶体。

优选的，所述显示装置还包括：围绕各个光子晶体的线圈；

所述光子晶体由至少两种不同折射率的磁性材料形成，所述至少两种磁性材料的折射率与线圈磁场强度的具有对应关系；当线圈磁场强度改变时，所述至少两种磁性材料的折射率被改变，使得光子晶体的带隙宽度被改变。

优选的，所述至少两种磁性材料包括：至少两种折射率不同的铁氧材料。

优选的，所述显示装置还包括：

与每个线圈连接的薄膜晶体管，多根栅极扫描线、多根数据扫描线；

每个薄膜晶体管分别与一栅极扫描线和一数据扫描线连接；当对栅极扫描线输入信号电压时，与该栅极扫描线连接的薄膜晶体管被导通，数据扫描线分别通过被导通的薄膜晶体管向线圈输入电流。

优选的，所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一基板或所述第二基板上交替沉积形成。

优选的，所述显示装置还包括：

设置在所述第一基板表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵。

优选的，所述显示装置还包括：

位于所述第一基板和所述光子晶体阵列之间的第一ITO电极，以及，位于所述第二基板和所述光子晶体阵列之间的第二ITO电极。

优选的，所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一ITO电极或所述第二ITO电极上交替沉积生成。

优选的，所述显示装置还包括：

设置在所述第一ITO电极表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵。

优选的，所述显示装置还包括：

背光源；所述背光源产生的自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，由于光子晶体只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体，使得较多的光线能通过光子晶体，从而增加显示装置的透过率。

附图说明

图1是本发明的一种显示装置实施例一的结构图；

图2是色彩混合原理的示意图；

图3是本发明实施例中一种薄膜晶体管电路的示意图

图4是本发明的一种显示装置实施例二的结构图；

图5是本发明的一种显示装置实施例三的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明的一种显示装置实施例一的结构图，具体可以包括：

第一基板11、第二基板12，位于所述第一基板11和所述第二基板12之间的由多个光子晶体组成的光子晶体阵列13；

自然光通过所述第一基板11射入所述光子晶体阵列13，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板12。

光子晶体(Photonic Crystal)是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。光子晶体即光子带隙材料(光子禁带材料)，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波。当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙PBG(PhotonicBand-Gap)，也称光子禁带。所具能量处在光子带隙宽度内的光子，不能进入该晶体，实现对特定波长的光进行阻挡。

具有不同光子带隙的光子晶体能够阻挡不同波段的光，以及使不同波段的光通过光子晶体。

光子带隙的特性可以用禁带颜色表示，在本发明实施例中，光子晶体阵列13可以包括三种不同禁带颜色的光子晶体，三种不同禁带颜色的光子晶体可以称为第一光子晶体、第二光子晶体、第三光子晶体。在光子晶体阵列的每一行、每一列中，三种光子晶体依次交替排布，行相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同，列相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同。

由于光子晶体可以禁止光子带隙宽度内的光线通过，而使光子带隙宽度外的光线通过，因此，本申请实施例中可以采用减色法实现显示装置的颜色调节。减色法是通过除去白光中的某种光线实现各种颜色的显示的方法。参照图2所示为色彩混合原理的示意图，当白光被中的某种颜色的光被阻挡后，得到的是与被阻挡的光线的互补色的光线。

在本发明实施例中，三种不同禁带颜色的光子晶体可以分别为禁带颜色为蓝色的光子晶体、禁带颜色为红色的光子晶体，以及禁带颜色为绿色的光子晶体。

自然光(白光)通过禁带颜色为蓝色的光子晶体时，蓝色光B被阻隔，出射光为黄色光Y。自然光(白光)通过禁带颜色为红色的光子晶体时，红色光R被阻隔，出射光为青色光C。自然光(白光)通过禁带颜色为绿色的光子晶体时，绿色光G被阻隔，出射光为洋红光M。

在本发明实施例中，光子晶体可以采用至少两种不同折射率的磁性材料形成，所述至少两种磁性材料的折射率与线圈磁场强度的具有对应关系；

磁性材料可以通过外加直流磁场(或温度)来调节自身的光学性质。

分析结果表明：若光子晶体由两种不同磁性材料形成，当两种磁性材料的折射率趋于相等时，光子禁带趋于消失；然而，当两种材料的折射率差别变大时，光子禁带变宽，最大带隙宽度与带隙中心频率的比值高达0.8。

在本发明实施例中，显示装置还可以包括：围绕各个光子晶体的线圈14，当线圈磁场强度改变时，所述至少两种磁性材料的折射率被改变，使得光子晶体的带隙宽度被改变。

磁性材料的固有性质主要体现在磁导率μ，在本发明实施例中，具体可以采用至少两种折射率不同的铁氧材料来形成光子晶体。在外磁场强度改变时，铁氧材料的磁导率μ改变，使得磁性材料的折射率改变，进而改变光子晶体的带隙宽度。

本领域技术人员应该可以理解，上述的采用至少两种折射率不同的铁氧材料来形成光子晶体仅仅是本发明的示例，本领域技术人员可以采用其他磁性形成光子晶体，只要所选用的磁性材料在外磁场强度变化时，磁性材料的磁导率μ改变，使得磁性材料的折射率改变即可，本发明在此不作限制。

在本发明实施例中，每一个线圈的磁场强度都由一个相应的薄膜晶体管等效电路来控制。

参照图3所示为本发明实施例中一种薄膜晶体管电路的示意图。在本发明实施例中，显示装置还可以包括：与每个线圈连接的薄膜晶体管，多根栅极扫描线、多根数据扫描线，以及多根公共连接线VSS。

线圈的一端与公共连接线VSS连接，另一端与薄膜晶体管连接；

每个薄膜晶体管分别与一栅极扫描线和一数据扫描线连接；当对栅极扫描线输入信号电压时，与该栅极扫描线连接的薄膜晶体管被导通，数据扫描线分别通过被导通的薄膜晶体管向线圈输入电流。

通过改变数据扫描线输入线圈的电流，可以改变线圈的磁场强度，进而改变光子晶体的带隙宽度。

在本发明实施例中，所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一基板11或所述第二基板上12交替沉积形成。

光子晶体可以采用热蒸发、电子束、分子束外延、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)等方法，在基板上形成。例如，采用热蒸发、电子束、分子束外延、磁控溅射、PECVD等方法，依次交替在衬底基板上沉积具有一定厚度的两种折射率不同的透光材料形成光子晶体层。

在本发明实施例中，所述显示装置还可以包括：

设置在所述第一基板11表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵15。每一个光子晶体都被黑色矩阵(阵Black Matrix)包围。黑色矩阵15主要用于区分像素之间的结构，防止像素之间的漏光，并隐藏面板中的布线。在本发明实施例中，可以认为每一个光子晶体对应控制一个像素单元所显示的颜色。

本发明实施例中，显示装置的工作原理如下：背光源产生的自然光经过第一基板11进入光子晶体阵列13，每一个光子晶体相当于一个开关。当磁性材料磁导率为1时，三种光子晶体开关分别阻隔红R，绿G，蓝B三种颜色，中和显示为白色，此时第二基板12显示白色画面，各个光子晶体开关状态为ON，像素显示最高灰阶。

若有外界磁场对磁性光子晶体磁化，磁性光子晶体中的磁导率发生变化，使得光子晶体的带隙宽度变宽，阻挡其他波长光线通过磁性光子晶体开关，不同磁性光子晶体开关通过不同波长的光线，由此产生不同灰阶下的彩色画面，当带隙宽度达到可见光波长范围，完全阻挡光线通过，此时基第二板12显示全黑画面，此时光子晶体开关状态为OFF，像素显示最低灰阶。

在本发明实施例中，由于光子晶体只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体，使得较多的光线能通过光子晶体，从而增加显示装置的透过率。

在本发明实施例中，所述的显示装置还可以包括：背光源；

背光源产生的自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板。

在本发明实施例中，背光源产生的自然光射入光子晶体阵列后，由于光子晶体只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体，使得较多的光线能通过光子晶体，从而增加显示装置的透过率，降低背光源功耗。

实施例二

参照图4，示出了本发明的一种显示装置实施例二的结构图，具体可以包括：

第一基板21、第二基板22，位于所述第一基板21和所述第二基板22之间的由多个光子晶体组成的光子晶体阵列23；

位于所述第一基板21和所述光子晶体阵列23之间的第一ITO(Indium tin oxide，氧化铟锡)电极24，以及，位于所述第二基板22和所述光子晶体阵列23之间的第二ITO电极25；

第一ITO电极24和第二ITO电极25为透明的ITO电极。

自然光依次通过所述第一基板21、第一ITO电极24射入所述光子晶体阵列23，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体依次射入所述第二ITO电极25，所述第二基板22。

在本发明实施例中，所述光子晶体阵列包括三种不同禁带颜色的光子晶体，行相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同，列相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同；

具体的，所述光子晶体阵列包括：禁带颜色为蓝色的光子晶体、禁带颜色为红色的光子晶体，以及禁带颜色为绿色的光子晶体。

在本发明实施例中，所述的显示装置还可以包括：围绕各个光子晶体的线圈26；

所述光子晶体由至少两种不同折射率的磁性材料形成，所述至少两种磁性材料的折射率与线圈磁场强度的具有对应关系；当线圈磁场强度改变时，所述至少两种磁性材料的折射率被改变，使得光子晶体的带隙宽度被改变。

具体的，所述至少两种磁性材料包括：至少两种折射率不同的铁氧材料。

本领域技术人员应该可以理解，上述的采用至少两种折射率不同的铁氧材料来形成光子晶体仅仅是本发明的示例，本领域技术人员可以采用其他磁性形成光子晶体，只要所选用的磁性材料在外磁场强度变化时，磁性材料的磁导率μ改变，使得磁性材料的折射率改变即可，本发明在此不作限制。

在本发明实施例中，每一个线圈的磁场强度都由一个相应的薄膜晶体管等效电路来控制。

在本发明实施例中，所述的显示装置还可以包括：与每个线圈连接的薄膜晶体管，多根栅极扫描线、多根数据扫描线；

每个薄膜晶体管分别与一栅极扫描线和一数据扫描线连接；当对栅极扫描线输入信号电压时，与该栅极扫描线连接的薄膜晶体管被导通，数据扫描线分别通过被导通的薄膜晶体管向线圈输入电流。

通过改变数据扫描线输入线圈的电流，可以改变线圈的磁场强度，进而改变光子晶体的带隙宽度。

在本发明实施例中，所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一ITO电极24或所述第二ITO电极25上交替沉积生成。

在本发明实施例中，所述的显示装置还可以包括：设置在所述第一ITO电极24表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵27。黑色矩阵27主要用于区分像素之间的结构，防止像素之间的漏光，并隐藏面板中的布线。

在本发明实施例中，所述的显示装置还可以包括：背光源；

背光源产生的自然光依次通过所述第一基板、第一ITO电极射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体依次射入所述第二ITO电极，所述第二基板。

在本发明实施例中，背光源产生的自然光射入光子晶体阵列后，由于光子晶体只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体，使得较多的光线能通过光子晶体，从而增加显示装置的透过率，降低背光源功耗。

实施例三

参照图5，示出了本发明的一种显示装置实施例三的结构图，具体可以包括：

背光源31、第一基板32、光子晶体33、第二基板34、围绕光子晶体33的线圈35，以及以线圈35连接的电流脉冲控制电路36。

电流脉冲控制电路36向线圈35输入电流，从而产生线圈磁场。在受到线圈磁场时，光子晶体的磁导率μ发生改变，使得磁性材料的折射率改变，进而改变光子晶体的带隙宽度。

背光源31产生的自然光经过第一基板32射入光子晶体33，由于光子晶体33只对波长位于光子晶体带隙宽度内的光线进行阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线都可以通过光子晶体33，经过光子晶体的出射光射入第二基板34，并从第二基板34射出。

需要说明的是，显示装置可以是显示面板、手机、电脑、平板电脑、电子纸、GPS导航仪等用于显示的电子设备。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种显示装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

第一基板、第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的由多个光子晶体组成的光子晶体阵列；

自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板；

围绕各个光子晶体的线圈；

所述光子晶体由至少两种不同折射率的磁性材料形成，所述至少两种磁性材料的折射率与线圈磁场强度的具有对应关系；当线圈磁场强度改变时，所述至少两种磁性材料的折射率被改变，使得光子晶体的带隙宽度被改变。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述光子晶体阵列包括三种不同禁带颜色的光子晶体，行相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同，列相邻的三个光子晶体的禁带颜色各不相同。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述光子晶体阵列包括：禁带颜色为蓝色的光子晶体、禁带颜色为红色的光子晶体，以及禁带颜色为绿色的光子晶体。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述至少两种磁性材料包括：至少两种折射率不同的铁氧材料。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

与每个线圈连接的薄膜晶体管，多根栅极扫描线、多根数据扫描线；

每个薄膜晶体管分别与一栅极扫描线和一数据扫描线连接；当对栅极扫描线输入信号电压时，与该栅极扫描线连接的薄膜晶体管被导通，数据扫描线分别通过被导通的薄膜晶体管向线圈输入电流。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一基板或所述第二基板上交替沉积形成。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

设置在所述第一基板表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

位于所述第一基板和所述光子晶体阵列之间的第一ITO电极，以及，位于所述第二基板和所述光子晶体阵列之间的第二ITO电极。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，

所述光子晶体由所述至少两种磁性材料，在所述第一ITO电极或所述第二ITO电极上交替沉积生成。

10.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：

设置在所述第一ITO电极表面，围绕各个光子晶体的黑色矩阵。

11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：

背光源；所述背光源产生的自然光通过所述第一基板射入所述光子晶体阵列，自然光中波长位于光子晶体带隙宽度内的光线被阻挡，波长位于光子晶体带隙宽度外的光线经过光子晶体射入所述第二基板。