CN115933245A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种显示装置，包括沿出光方向设置的光学膜层、色阻层和遮光层，色阻层包括阵列分布的多个色阻单元，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元之间的遮光单元；光学膜层包括相邻且交错分布的第一折射区和第二折射区，第一折射区与第二基板的色阻单元对应设置，第二折射区与第二基板的遮光单元对应设置，且第一折射区的折射率大于第二折射区的折射率；其中，沿出光方向入射的光线在到达第一折射区和第二折射区之间的交界面时将发生反射，并从色阻单元出射，从而可以将原先进入遮光层的光线反射进入色阻层，增加了从透光区域出射的光线，提高显示面板的透光率，降低背光模组的能耗。

Description

显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置。

背景技术

液晶显示面板的彩色滤光片上通常会涂布一层黑色矩阵(Black Matrix，简称BM)，用于遮挡走线与薄膜晶体管，避免色偏、混色。BM不透光，因此背光模组的光源发出的光只有小部分能够透出，加之偏光片的单方向通过性以及色阻的单色光透过性等，导致背光模组发出的光线从显示面板透过的光线不足10％。显示面板的透光率偏低，增大了背光模组的能耗。

发明内容

本申请的目的旨在提供一种显示装置，其可以提高显示面板的透光率，降低背光模组的能耗。

为此，本申请实施例提出了一种显示装置，包括沿出光方向设置的光学膜层、色阻层和遮光层，色阻层包括阵列分布的多个色阻单元，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元之间的遮光单元；其中，光学膜层包括相邻且交错分布的第一折射区和第二折射区，第一折射区与色阻单元对应设置，第二折射区与遮光单元对应设置，且第一折射区的折射率大于第二折射区的折射率；其中，沿出光方向入射的光线在到达第一折射区和第二折射区之间的交界面时将发生反射，并从色阻单元出射。

在一种可能的实施方式中，第一折射区和第二折射区之间的交界面与垂直于出光方向的平面之间呈第一角度设置，沿出光方向入射的光线与交界面的法线之间呈第二角度，第二角度大于第一角度。

在一种可能的实施方式中，第一角度的取值范围为：65°～90°。

在一种可能的实施方式中，第一折射区和第二折射区沿平行于出光方向的平面的截面形状分别为第一梯形和第二梯形，其中，第一梯形靠近色阻的底边长度小于远离色阻层的底边长度；第二梯形靠近色阻层的底边长度大于远离色阻层的底边长度。

在一种可能的实施方式中，第一折射区的折射率的取值范围为：1.7～2；第二折射区的折射率的取值范围为：1.3～1.5。

在一种可能的实施方式中，第一折射区的材质包括含硫环氧树脂、含多个苯环的环氧树脂和含硅树脂中的至少一者；第二折射区的材质包括氮化硅或者二氧化硅。

在一种可能的实施方式中，光学膜层的厚度范围为：0.5μm～5μm。

在一种可能的实施方式中，显示装置包括显示面板，显示面板包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置于第一基板与第二基板之间的液晶层；第一基板包括第一衬底基板、位于第一衬底基板上的驱动阵列层及位于驱动阵列层背离第一衬底基板一侧的像素电极层，像素电极层包括阵列分布的多个像素电极；光学膜层位于驱动阵列层与像素电极层之间；第二基板包括第二衬底基板、位于第二衬底基板上的色阻层和遮光层，且色阻单元与像素电极对应设置。

在一种可能的实施方式中，显示装置包括显示面板，显示面板包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置于第一基板与第二基板之间的液晶层；第一基板包括第一衬底基板、位于第一衬底基板上的驱动阵列层及位于驱动阵列层背离第一衬底基板一侧的像素电极层，像素电极层包括阵列分布的多个像素电极；光学膜层设置于第一衬底基板背离驱动阵列层的一侧，色阻层和遮光层分别设置于驱动阵列层与像素电极层之间。

在一种可能的实施方式中，显示装置包括显示面板和设置于显示面板的背光侧的背光模组，背光模组用于向显示面板提供光源；光学膜层设置于背光模组一侧，色阻层和遮光层设置于显示面板一侧。

根据本申请实施例的显示装置，包括沿出光方向设置的光学膜层、色阻层和遮光层，色阻层包括阵列分布的多个色阻单元，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元之间的遮光单元；光学膜层包括相邻且交错分布的第一折射区和第二折射区，第一折射区与第二基板的色阻单元对应设置，第二折射区与第二基板的遮光单元对应设置，且第一折射区的折射率大于第二折射区的折射率，当沿出光方向入射的光线在到达第一折射区和第二折射区之间的交界面时将发生全反射，并从色阻单元出射，从而可以将原先进入遮光层的光线反射进入色阻层，增加了从透光区域出射的光线，提高显示面板的透光率，降低背光模组的能耗。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制，仅用于示意相对位置关系，某些部位的层厚采用了夸大的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。

图1示出本申请第一实施例提供的显示装置的结构示意图；

图2示出图1所示的显示装置中显示面板的结构示意图；

图3示出入射光线经过图2所示的显示面板的光路示意图；

图4示出本申请第二实施例提供的显示装置的结构示意图。

图5示出本申请第三实施例提供的显示装置的结构示意图

附图标记说明：

1、第一基板；11、第一衬底基板；12、驱动阵列层；13、像素电极层；131、像素电极；14、光学膜层；141、第一折射区；142、第二折射区；143、交界面；

2、第二基板；21、第二衬底基板；22、色阻单元；23、遮光单元；24、公共电极；

3、液晶层；4、背光模组。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

第一实施例

图1示出本申请第一实施例提供的显示装置的结构示意图，图2示出图1所示的显示装置中显示面板的结构示意图，图3示出入射光线经过图2所示的显示面板的光路示意图。

如图1和图2所示，本申请第一实施例提供一种显示装置，包括显示面板和背光模组4，背光模组4设置于显示面板的背光侧，用于向显示面板提供光源。

显示面板包括相对设置的第一基板1、第二基板2及设置于第一基板1与第二基板2之间的液晶层3。液晶层3包括多个液晶分子，液晶分子通常为棒状，既可以像液体一样流动，又具有某些晶体特征。当液晶分子处于电场中时，其排列方向会根据电场的变化而改变。

第一基板1包括第一衬底基板11、位于第一衬底基板11上的驱动阵列层12及位于驱动阵列层12背离第一衬底基板11一侧的像素电极层13，像素电极层13包括阵列分布的多个像素电极131；第二基板2包括第二衬底基板21、位于第二衬底基板21上的色阻层(ColorFilter)和遮光层，色阻层包括阵列分布的多个色阻单元22，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元22之间的遮光单元23，色阻单元22与像素电极131对应设置。

进一步地，第二基板2还包括位于色阻层背离第二衬底基板21一侧的公共电极24，液晶显示面板通过在第一基板1的像素电极131和第二基板2的公共电极24上施加驱动电压来控制液晶层3的液晶分子的旋转，以将背光模组提供的光线折射出来产生画面。另外，第一基板1上制备出薄膜晶体管阵列，用于驱动液晶分子的旋转，并通过第二基板2上设置的色阻层显示彩色画面。

由于液晶显示面板为非发射型光接收元件，需要通过设置于其背光侧的背光模组提供光源。相关技术中，从背光模组的背光源发出的光线到达液晶显示面板后的透光率不到10％，显示面板的透光率低，导致背光源的能耗损失增大。

为此，本申请实施例提供的显示面板中，包括沿出光方向设置的光学膜层14、色阻层和遮光层。具体来说，显示面板包括相对设置的第一基板1和第二基板2，以及设置于第一基板1与第二基板2之间的液晶层3。第一基板1包括第一衬底基板11、位于第一衬底基板11上的驱动阵列层12及位于驱动阵列层12背离第一衬底基板11一侧的像素电极层13，像素电极层13包括阵列分布的多个像素电极131。

第一基板1还包括位于驱动阵列层12与像素电极层13之间的光学膜层14，光学膜层14包括相邻且交错分布的第一折射区141和第二折射区142，第一折射区141与色阻单元22对应设置，第二折射区142与遮光单元23对应设置，且第一折射区141的折射率大于第二折射区142的折射率；其中，沿出光方向入射的光线在到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143时将发生反射，并从色阻单元22出射。

如图2所示，第一衬底基板11和第二衬底基板21的材质可以为玻璃或者聚酰亚胺PI。第一基板1一侧的像素电极131为透明像素电极层，通常采用氧化铟锡(ITO)制作，第一基板1一侧的像素电极131为透光区域，对应的第二基板2一侧的多个色阻单元22为透光区域，用于透过光线。第一基板1一侧的驱动阵列层12中位于像素电极131周侧的信号线及薄膜晶体管等为非透光区域，对应的第二基板2一侧的多个遮光单元23为非透光区域。从第一基板1的第一衬底基板11一侧垂直入射的多条光线中，到达第一折射区141的光线L3会穿过色阻单元22并出射；到达第二折射区142的光线L2会被遮光单元23吸收而不出射。

在一个示例中，沿出光方向(即沿垂直于第一衬底基板11的方向)入射的光线在到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143时将发生全反射，并从色阻单元22出射。

根据全反射效应，当光线从较高折射率(光密)的介质进入到较低折射率(光疏)的介质时，如果入射角大于某一临界角(光线远离法线)时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质中。

由于第一折射区141的折射率大于第二折射区142的折射率，从第一基板1的第一衬底基板11一侧垂直入射并到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143的光线L1将会发生全反射，反射后的光线进入到色阻单元22并出射。这样，有一部分原本会被遮光单元23吸收的光线在到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143后将会发生全反射后到达色阻单元22中，并从色阻单元22出射，从而提高了光线利用率。

另外，光学膜层14覆盖驱动阵列层12，光学膜层14本身也可以作为平坦化层，以使像素电极层13在较为平坦的平面上制备。

根据本申请实施例的显示装置，包括沿出光方向设置的光学膜层14、色阻层和遮光层，色阻层包括阵列分布的多个色阻单元22，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元22之间的遮光单元23；光学膜层14包括交错分布的第一折射区141和第二折射区142，第一折射区141与第二基板2的色阻单元22对应设置，第二折射区142与第二基板2的遮光单元23对应设置，且第一折射区141的折射率大于第二折射区142的折射率，当沿出光方向入射的光线在到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143时将发生反射，并从色阻单元22出射，从而可以将原先进入遮光层的光线反射进入色阻层，增加了从透光区域出射的光线，提高显示面板的透光率，降低背光模组的能耗。

下面结合附图详细描述本申请实施例提供的显示面板的具体结构。

在一些实施例中，第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143与垂直于出光方向的平面之间呈第一角度设置，沿出光方向入射的光线与交界面143的法线之间呈第二角度，第二角度大于第一角度。

如图2所示，发明人在实际生产中通过反复测试发现，通过调整第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143的倾斜角度，使得沿出光方向入射的光线与交界面143的法线之间的第二角度θ2大于该交界面143与垂直于出光方向的平面之间的第一角度θ1时，可以保证原本要被遮光单元23吸收的光线能够被反射至色阻单元22，并从色阻单元22出射，从而提升显示面板的透光率。

进一步地，第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143与第一衬底基板11之间的第一角度θ1的取值范围为：65°～90°，其中，第一角度θ1不包括端点角度65°和90°，第二角度θ2大于第一角度θ1，如此设置可以确保垂直入射的入射角大于全反射临界角，使得原本要被遮光单元23吸收的光线在到达交界面143时发生全反射，并且尽可能多地被反射至色阻单元22，并从色阻单元22出射，从而提升显示面板的透光率。

在一些实施例中，第一折射区141和第二折射区142沿平行于出光方向的平面的截面形状分别为第一梯形和第二梯形，其中，第一梯形靠近色阻层的底边长度小于远离色阻层的底边长度；第二梯形靠近色阻层的底边长度大于远离色阻层的底边长度。

第一折射区141沿平行于出光方向的平面的截面形状为“上窄下宽”的第一梯形，第二折射区142沿平行于出光方向的平面的截面形状为“下窄上宽”的第二梯形，第一折射区141与第二折射区142的交界面143为第一梯形与第二梯形的斜边。为了使原本要被遮光单元23的两端吸收的光线尽可能多地被反射至色阻单元22，并从色阻单元22出射，第一梯形和第二梯形均为等腰梯形，以进一步提高显示面板的透光率。

进一步地，第一梯形靠近色阻层的底边长度等于透光区的长度，第二梯形靠近色阻层的底边长度等于非透光区的长度。如此设置，可以增大第一梯形远离色阻层的底边长度，相应地减小第二梯形靠近色阻层的底边长度，即增大透光区域的面积，减小非透光区域的面积，从而在提升显示面板的透光率的同时，提高显示面板的开口率。

在一些示例中，色阻单元22可以具有不同颜色，例如红色色阻单元22、绿色色阻单元22和蓝色色阻单元22，在另一些示例中，色阻单元22还可以包括黄色色阻单元22，不同颜色的色阻单元的面积大小可以不同。相应地，第一折射区141的面积大小也可以不同，对应的第二折射区142的面积大小也可以不同。

在一些实施例中，第一折射区141的折射率的取值范围为：1.7～2；第二折射区142的折射率的取值范围为：1.3～1.5。如此设置，可以使垂直于第一衬底基板11一侧入射的光线在到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143后将会发生全反射到达色阻层，并从色阻单元22出射，从而提高了光线利用率。

进一步地，第一折射区141的材质包括含硫环氧树脂、含多个苯环的环氧树脂和含硅树脂中的至少一者；第二折射区142的材质包括氮化硅或者二氧化硅，根据具体的使用需求而定。

进一步地，光学膜层14的厚度范围为：0.5μm～5μm。如此设置，可以满足光程要求，确保尽可能多的入射光线到达第一折射区141和第二折射区142之间的交界面143后将会发生全反射到达色阻层。

在一些实施例中，驱动阵列层12包括薄膜晶体管和与薄膜晶体管连接的信号线，且薄膜晶体管和信号线与遮光单元23对应设置。信号线可以包括交叉设置的扫描线和数据线，扫描线与薄膜晶体管的栅极电连接，数据线与薄膜晶体管的漏极或者源极电连接，薄膜晶体管的源极或者源漏极与像素电极131电连接。由于薄膜晶体管和信号线大多采用金属层制作，透光率较低，薄膜晶体管和信号线与遮光单元23共同组成显示面板的非透光区，且非透光区位于相邻的透光区之间。

第二实施例

图4示出本申请第二实施例提供的显示装置的结构示意图。

如图4所示，本申请第二实施例提供的显示装置与第一实施例的显示装置结构类似，不同之处在于，光学膜层14、色阻层和遮光层的位置不同。

具体来说，显示面板包括相对设置的第一基板1和第二基板2，以及设置于第一基板1与第二基板2之间的液晶层3；第一基板1包括第一衬底基板11、位于第一衬底基板11上的驱动阵列层12及位于驱动阵列层12背离第一衬底基板11一侧的像素电极层13，像素电极层13包括阵列分布的多个像素电极131。

光学膜层14设置于第一衬底基板11背离驱动阵列层12的一侧，色阻层和遮光层分别设置于驱动阵列层12与像素电极层13之间。色阻层包括阵列分布的多个色阻单元22，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元22之间的遮光单元23，色阻单元22与像素电极131对应设置。

光学膜层14的工作原理与前述第一实施例类似，不再赘述。

第三实施例

图5示出本申请第三实施例提供的显示装置的结构示意图。

如图5所示，本申请第三实施例提供的显示装置与第一实施例的显示装置结构类似，不同之处在于，光学膜层14、色阻层和遮光层的位置不同。

具体来说，光学膜层14设置于背光模组4一侧，色阻层和遮光层设置于显示面板一侧。色阻层包括阵列分布的多个色阻单元22，遮光层包括位于相邻的两个色阻单元22之间的遮光单元23，色阻单元22与像素电极131对应设置。

在一个示例中，背光模组4包括背光板、灯板和光学膜层14，色阻层和遮光层分别设置于第一基板1的驱动阵列层12与像素电极层13之间。

在另一个示例中，背光模组4包括背光板、灯板和光学膜层14，色阻层和遮光层分别设置于第二基板2的第二衬底基板21上。

光学膜层14的工作原理与前述第一实施例类似，不再赘述。

可以理解的是，本申请各实施例提供的显示面板的技术方案可以广泛用于向各种液晶显示面板，如TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)显示面板、IPS(In-Plane Switching，平面转换型)显示面板、VA(Vertical Alignment，垂直配向型)显示面板、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment，多象限垂直配向型)显示面板。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本申请中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

文中使用的术语“衬底基板”是指在其上添加后续材料层的材料。衬底基板本身可以被图案化。添加到衬底基板顶上的材料可以被图案化，或者可以保持不被图案化。此外，衬底基板可以包括宽范围内的一系列材料，例如，硅、锗、砷化镓、磷化铟等。替代地，衬底基板可以由非导电材料(例如，玻璃、塑料或者蓝宝石晶圆等)制成。

文中使用的术语“层”可以指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个的下层结构或上覆结构之上延伸，或者可以具有比下层或上覆结构的范围小的范围。此外，层可以是匀质或者非匀质的连续结构的一个区域，其厚度小于该连续结构的厚度。例如，层可以位于所述连续结构的顶表面和底表面之间或者所述顶表面和底表面处的任何成对的横向平面之间。层可以横向延伸、垂直延伸和/或沿锥形表面延伸。衬底基板可以是层，可以在其中包括一个或多个层，和/或可以具有位于其上、其以上和/或其以下的一个或多个层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层(在其内形成触点、互连线和/或过孔)以及一个或多个电介质层。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括沿出光方向设置的光学膜层、色阻层和遮光层，所述色阻层包括阵列分布的多个色阻单元，所述遮光层包括位于相邻的两个所述色阻单元之间的遮光单元，其特征在于，

所述光学膜层包括相邻且交错分布的第一折射区和第二折射区，所述第一折射区与所述色阻单元对应设置，所述第二折射区与所述遮光单元对应设置，且所述第一折射区的折射率大于所述第二折射区的折射率；其中，沿出光方向入射的光线在到达所述第一折射区和所述第二折射区之间的交界面时将发生反射，并从所述色阻单元出射。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一折射区和所述第二折射区之间的交界面与垂直于出光方向的平面之间呈第一角度设置，沿出光方向入射的光线与所述交界面的法线之间呈第二角度，所述第二角度大于所述第一角度。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一角度的取值范围为：65°～90°。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一折射区和所述第二折射区沿平行于出光方向的平面的截面形状分别为第一梯形和第二梯形，其中，所述第一梯形靠近所述色阻层的底边长度小于远离所述色阻层的底边长度；所述第二梯形靠近所述色阻层的底边长度大于远离所述色阻层的底边长度。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一折射区的折射率的取值范围为：1.7～2；所述第二折射区的折射率的取值范围为：1.3～1.5。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一折射区的材质包括含硫环氧树脂、含多个苯环的环氧树脂和含硅树脂中的至少一者；所述第二折射区的材质包括氮化硅或者二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光学膜层的厚度范围为：0.5μm～5μm。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，包括显示面板，所述显示面板包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；

所述第一基板包括第一衬底基板、位于所述第一衬底基板上的驱动阵列层及位于所述驱动阵列层背离所述第一衬底基板一侧的像素电极层，所述像素电极层包括阵列分布的多个像素电极；所述光学膜层位于所述驱动阵列层与所述像素电极层之间；

所述第二基板包括第二衬底基板、位于所述第二衬底基板上的所述色阻层和所述遮光层，且所述色阻单元与所述像素电极对应设置。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，包括显示面板，所述显示面板包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；

所述第一基板包括第一衬底基板、位于所述第一衬底基板上的驱动阵列层及位于所述驱动阵列层背离所述第一衬底基板一侧的像素电极层，所述像素电极层包括阵列分布的多个像素电极；

所述光学膜层设置于所述第一衬底基板背离所述驱动阵列层的一侧，所述色阻层和所述遮光层分别设置于所述驱动阵列层与所述像素电极层之间。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，包括显示面板和设置于所述显示面板的背光侧的背光模组，所述背光模组用于向所述显示面板提供光源；

所述光学膜层设置于所述背光模组一侧，所述色阻层和所述遮光层设置于所述显示面板一侧。

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