WO2015007063A1

WO2015007063A1 - 显示装置

Info

Publication number: WO2015007063A1
Application number: PCT/CN2013/090024
Authority: WO
Inventors: 武延兵
Original assignee: 京东方科技集团股份有限公司
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-01-22
Also published as: CN103413495A

Abstract

一种显示装置，包括：对盒设置的阵列基板（2）和彩膜基板（1）；黑矩阵（3），设置在彩膜基板（1）面对阵列基板（2）的一侧，黑矩阵（3）具有多个阵列分布的开口区域（4），开口区域（4）之外的区域为遮光区域（14）；以及多个透镜（5），设置在阵列基板（2）背离彩膜基板（1）的一侧，用于将射向黑矩阵（3）的遮光区域（14）的光线导向开口区域（4）。

Description

显示装置技术领域

本发明的实施例涉及一种显示装置。背景技术

目前，高画质、高空间利用率、低功耗、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，在对盒设置的阵列基板 01和彩膜基板

02之间设置有黑矩阵 03, 在黑矩阵 03中设置有与各个像素单元对应的多个阵列分布的开口区域 04, 其中，来自每个像素单元的光线可以穿过开口区域 04;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 中开口区域 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

本发明的实施例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。

一方面，本发明的实施例提供一种显示装置，包括：对盒设置的阵列基板和彩膜基板；黑矩阵，设置在所述彩膜基板面对所述阵列基板的一侧，所述黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域，所述开口区域之外的区域为遮光区域；以及多个透镜，设置在所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧，用于将射向所述黑矩阵的遮光区域的光线导向所述开口区域。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图 1为现有技术中显示装置的剖面结构示意图；

图 2为本发明实施例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为本发明实施例提供的显示装置采用凹透镜时的光路示意图；图 4为本发明实施例提供的显示装置采用凸透镜时的结构示意图；图 5为本发明实施例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；以及

图 6为本发明实施例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

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

图 2示出了根据本发明实施例的一种显示装置的剖面结构图，如图 2所示，本发明实施例提供的显示装置，包括：对盒设置的阵列基板 2和彩膜基板 1; 黑矩阵 3,设置在彩膜基板 1面对阵列基板 2的一侧，黑矩阵 3具有多个阵列分布的开口区域 4, 所述开口区域 4之外的区域为遮光区域 14; 多个透镜 5 , 设置在所述阵列基板 2背离所述彩膜基板的一侧，用于将射向所述黑矩阵的遮光区域 14的光线导向所述开口区域 4。

示例性地，在所述黑矩阵 3的遮光区域 14中设置有滤色器，用于形成彩色图像。

示例性地，根据本发明实施例的显示装置的阵列基板的入光侧还设置有背光源 9, 用于为所述显示装置提供背光。

射向黑矩阵 3的遮光区域 14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，提高本发明实施例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，本发明实施例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，示例性地，如图 2所示，透镜 5背离阵列基板 2的一侧可以设置有透明的保护层 6, 保护层 6覆盖各透镜 5, 且保护层 6的形成材料的折射率低于透镜 5的形成材料的折射率。

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的形成材料的折射率低于透镜 5的形成材料的折射率，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，从而保证本发明实施例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，示例性地，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模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。

示例性地，本发明实施例提供的显示装置还可以包括：

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。

下面，参考图 2至图 6对上述透镜 5的两种设置方式进行描述。

方式一：

示例性地，如图 2、图 3所示，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 14在彩膜基板 1上的投影范围之内。上述透镜 5背离阵列基板 2的一面为 EJ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的遮光区域 14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的遮光区域 14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。

示例性地，如图 3所示，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上的投影完全重叠。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的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透镜折射到开口区域 4, 进一步提高了光线的利用率。

示例性地，在凹透镜的宽度与黑矩阵 3的遮光区域 14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，经凹透镜的对应的一侧边缘折射后应尽可能地沿与该遮光区域相邻的一个开口区域 4的远离该遮光区域的一侧穿过该开口区域 4。

此时，透镜的焦距为 F , 透镜的焦点沿平行于所述透镜的主光轴方向在对应的遮光区域 14靠近阵列基板 2—面的投影到相邻的开口区域 4远离该遮光区域 14的一侧的距离为丄 ,在平行于所述凹透镜的主光轴方向上黑矩阵 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丄 β ,其中， β为黑矩阵 3的遮光区域 14的宽度； G为

2 在平行于所述凹透镜的主光轴方向上黑矩阵 3靠近阵列基板 2的一面到透镜 5靠近彩膜基板 1的一面的距离；尸为黑矩阵 3的开口区域 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：

1 1

Ρ +-Β -Β

= ( 1 ) G + F F

根据上述公式（1 )则可以推导出凹透镜的焦距的值为： 2P

因此，当凹透镜的宽度与黑矩阵 3的遮光区域 14的宽度相同，且凹透镜的焦距为£(^ /2 时，光线的利用率更高。

方式二：

示例性地，如图 4至图 6所示，上述透镜 5背离彩膜基板 1的一面为凸面，每一个透镜 5的中心与对应的开口区域 4的中心沿所述透镜的主光轴方向在彩膜基板 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上的投影范围之内。

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对应一个开口区域 4的中心沿所述透镜的主光轴方向在彩膜基板 1上的投影重合，这样，每一个凸透镜能够完全覆盖住对应的开口区域 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 14的一部分面积，使得射向黑矩阵 3的遮光区域 14的光线在经过凸透镜后发生折射,从而使得射向黑矩阵 3的遮光区域 14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。

示例性地，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对应一个开口区域 4的中心沿所述凸透镜的主光轴方向在彩膜基板 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 14一半的面积，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的遮光区域 14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。

示例性地，如图 5、图 6所示，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的遮光区域 14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，沿对应的开口区域 4的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，沿对应的开口区域 4中与凸透镜该边缘的相反一侧的边缘射出。

第一种情况时，如图 5中所示，凸透镜的焦距为凸透镜的焦点沿所述凸透镜的主光轴方向在黑矩阵 3靠近阵列基板 2—面的投影到对应的开口区域 4 的一侧边缘的距离为丄凸透镜的焦点在所述凸透镜的主光轴方向上到黑矩阵 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丄 ΟΡ + β) , 其中， β为黑矩阵 3的遮光区域 14的宽度； G为在平行于所述透镜的主光轴方向上黑矩阵 3靠近阵列基板 2的一面到凸透镜靠近彩膜基板 1的一面的距离；为黑矩阵 3的开口区域 4的宽度。

1 F'

- (Ρ + Β) ^Ρ 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' = ^l^ ( 4 )

B

第二种情况时，如图 6所示，凸透镜的焦距为凸透镜的焦点沿所述凸透镜的主光轴方向在黑矩阵 3靠近阵列基板 2一面的投影到对应的开口区域 4 的一侧边缘的距离为丄凸透镜的焦点在所述凸透镜的主光轴方向上到黑矩阵 3靠近阵列基板 2一面的距离为凸透镜的焦点到凸透镜边缘的距离为丄 ΟΡ + ) , 其中， β为黑矩阵 3的遮光区域 14的宽度； G为在平行于所述透镜的主光轴方向上黑矩阵 3靠近阵列基板 2的一面到凸透镜靠近彩膜基板 1的一面的距离； Ρ为黑矩阵 3的开口区域 4的宽度。

根据上述公式（5 )则可以推导出第二种情况时凸透镜的焦距：

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 ^{BG + PG}之间。

2P + B B 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的焦距为凸透镜或凹透镜与保护层 6所形成的组合透镜的焦距。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

权利要求书

1、一种显示装置，包括：

对盒设置的阵列基板和彩膜基板；

黑矩阵，设置在所述彩膜基板面对所述阵列基板的一侧，所述黑矩阵具有多个阵列分布的开口区域，所述开口区域之外的区域为遮光区域；

多个透镜，设置在所述阵列基板背离所述彩膜基板的一侧，用于将射向所述黑矩阵的遮光区域的光线导向所述开口区域。

2、根据权利要求 1所述的显示装置，其中所述多个透镜背离所述阵列基板的一侧具有透明的保护层，所述保护层覆盖所述多个透镜的每个，且所述保护层的形成材料的折射率低于所述多个透镜的形成材料的折射率。

3、根据权利要求 2所述的显示装置，其中所述保护层背离所述阵列基板的一侧的表面平整。

4、根据权利要求 1所述的显示装置，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，所述多个透镜位于所述透镜膜内。

5、根据权利要求 1-4中任一项所述的显示装置，其中每个所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凹面，且每个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范围之内。

6、根据权利要求 5所述的显示装置，其中每个所述透镜的宽度等于与所述透镜对应的所述黑矩阵的遮光区域的宽度。

7、根据权利要求 6 所述的显示装置，其中每一个所述透镜的焦距为

F =―, 其中 F为所述透镜的焦距； β为所述黑矩阵的遮光区域宽度； G为 2Ρ 在平行于所述透镜的主光轴方向上所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜靠近所述彩膜基板的一面的距离； Ρ为所述黑矩阵开口区域的宽度。

8、根据权利要求 1-4中任一项所述的显示装置，其中每个所述透镜背离所述彩膜基板的一面为凸面，每个所述透镜的中心与对应的所述开口区域的中心沿平行于所述透镜的主光轴方向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范围之内。

9、根据权利要求 8所述的显示装置，其中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，其中每一个所述透镜焦距的范围

^ ^{BG + PG} 与 ^{GP + GB} 之间，其中， β为所述黑矩阵的遮光区域宽度； G为 Β 2Ρ + Β 在平行于所述透镜的主光轴方向上所述黑矩阵靠近所述阵列基板的一面到所述透镜靠近所述彩膜基板的一面的距离； Ρ为所述黑矩阵开口区域的宽度。

11、根据权利要求 2-3中任一项所述的显示装置，还包括：偏光片，设置在所述保护层的背离所述阵列基板的一侧。

12、根据权利要求 4所述的显示装置，还包括：偏光片，设置在所述透镜膜的背离所述阵列基板的一侧。

13、根据权利要求 5所述的显示装置，其中每个所述透镜的宽度小于与所述透镜对应的所述黑矩阵的遮光区域的宽度。

14、根据权利要求 1-4中任一项所述的显示装置，还包括：背光源，设置在所述阵列基板的入光侧，用于为所述显示装置提供背光。

15、根据权利要求 1-4中任一项所述的显示装置，其中所述黑矩阵的开口区域中设置有滤色器。