CN103487985A - 透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置 - Google Patents

透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置。其中，该透光基板包括基板主体，所述基板主体包括至少一层增光层，所述增光层包括至少一个带有增益的微环谐振结构。本发明的透光基板，通过在基板主体内设置带增益的微环谐振结构，使得入射玻璃基板的光经过微环谐振得到增强，提高入射光的强度。

Description

透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置。
背景技术
液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻及应用范围广等优点，因此被广泛应用于移动电话、笔记型电脑、显示器以及电视等消费性电子产品，并已经逐渐取代传统的阴极射线管显示器而成为显示器的主流。
现有技术的液晶显示器通常由阵列基板和彩膜基板对盒而成，阵列基板和彩膜基板均需要以透光材料（如玻璃基板、树脂基板等）作为基板，并在其上集成显示元件等。
为了提高液晶显示器的亮度，需要尽可能地减小显示元件的占用面积，或者提高背光源的亮度等，但是上述方法通常会对液晶显示器的性能产生影响，因此，如何在不影响显示性能的情况下提高显示亮度成为亟待解决的技术问题。
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：提供一种能够在不影响显示性能的情况下提高显示亮度的透光基板及显示装置。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明一方面提供了一种透光基板，包括基板主体，所述基板主体包括至少一层增光层，所述增光层包括至少一个带有增益的微环谐振结构。
优选地，所述微环谐振结构包括直波导和谐振环。
优选地，所述微环谐振结构嵌入所述基板主体的内部。
优选地，所述微环谐振结构位于所述基板主体的表面。
优选地，所述微环谐振结构的个数为多个。
优选地，所述透光基板为玻璃基板或树脂基板。
另一方面，本发明还提供一种阵列基板，包括上述的透光基板。
又一方面，本发明还提供一种彩膜基板，包括上述的透光基板。
优选地，所述彩膜基板中单个像素单元内的不同颜色的彩色像素层所对应的微环谐振结构的尺寸不同。
优选地，所述彩色像素层至少包括红色像素层、绿色像素层和蓝色像素层。
优选地，与红色像素层对应的微环谐振结构尺寸与红色波长相匹配；
与绿色像素层对应的微环谐振结构尺寸与绿色波长相匹配；
与蓝色像素层对应的微环谐振结构尺寸与蓝色波长相匹配。
再一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的阵列基板；和/或，上述的彩膜基板。
（三）有益效果
本发明提供一种透光基板、阵列基板、彩膜基板及显示装置，通过在基板主体上设置至少一层增光层，使得入射玻璃基板的光经过增光层得以增强，最大程度地提高入射光的强度，提高产品品质。
附图说明
图1为本发明实施例一透光基板结构示意图；
图2为本发明实施例一单微环谐振结构示意图；
图3为本发明实施例三彩膜基板中微环谐振结构俯视图；
图4为本发明实施例三彩膜基板中微环谐振结构截面图；
图5为本发明实施例三谐振器直波导在基板主体内的俯视图；
图6为本发明实施例三谐振器直波导在基板主体内的截面图以及内部光路；
图7为本发明实施例的透过红色彩膜像素层的光强透过率与波长关系图；
图8为图7中610nm波段的光强透过率放大图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
实施例一
如图1所示，本发明第一方面提出的透光基板包括基板主体，该基板主体包括至少一层增光层，所述增光层包括至少一个带有增益的微环谐振结构。
在基板主体上设置至少一层增光层，使得入射玻璃基板的光经过增光层中的微环谐振结构时得到增强，最大程度地提高入射光的强度，进而提高产品品质。
具体的，该微环谐振结构可以为单微环谐振结构，包括直波导1和谐振环2。
当然，该微环谐振结构除了可以为单微环谐振结构，也可以为其他微环谐振结构。
其中，该微环谐振结构可以刻蚀在基板主体的内部，也可以刻蚀在基板主体的表面，具体可根据实际需求而定。
在实际应用中，增光层中的微环谐振结构的数量可以为多个，其中，以每两个微环谐振结构相对设置为一组进行分布。该两个微环谐振结构可以以首尾-尾首方式进行相对设置，这样，可以起到减少微环谐振结构占用空间，在有限空间内，最大程度地加大微环谐振结构的数量。
另外，为了加大光强度，该增光层的层数可以为多层，即在原有微环谐振结构下面再刻蚀一层或多层微环谐振结构。
其中，该基板主体可以为玻璃基板、树脂基板、石英基板或其他可透光材质。
上述透光基板的微环谐振结构的原理如图2所示，光波由直波导1的一端输入，光场为E1，经耦合器3使得一部分能量耦合到谐振环2中，最后输出光场为E2的光波。微环谐振条件为谐振环2的光程为光波波长的整数倍，即
2πRn=mλ                    (1)
其中，R为谐振环2的半径，n为有效折射率，λ为谐振波长，m为谐振级数。在耦合器3两端，谐振环2及直波导1中的光场满足以下关系：
E2=tE1+ikE3                    (2)
E4=ikE1+tE3                    (3)
其中，k，t分别为谐振环2与直波导1间的耦合系数和透射系数，且满足k2+t2=1。i表示交叉耦合是会附加π/2的相移。
此外，谐振环2内存在损耗或者增益，所以有：
E3=aexp(iφ)E4                    (4)
其中a=exp(-αL)为谐振环2的传递系数，谐振环2的环周长为L=2πR，光波在谐振环2中传输一周后的相移为φ=2πnL/λ。由以上公式可以得出单环耦合单直波导微环谐振结构的振幅传输函数为：
τ = E 2 E 1 = t - aexp ( iφ ) 1 - taexp ( iφ ) - - - ( 5 )
微环谐振结构的光强透射率为：
T = | τ | 2 = | t - aexp ( iφ ) 1 - taexp ( iφ ) | 2 - - - ( 6 )
若微环带有增益，则a>1，可证明T>1。
实施例二
本发明实施例提供一种阵列基板，包括实施例一中的透明基板。以透明基板为基底制作阵列基板，可最大程度地加大光的透过率，提高阵列基板的性能。
实施例三
本发明实施例提供一种彩膜基板，包括实施例一中的透光基板。
该彩膜基板包括：透光基板，透光基板上形成多个像素单元，单个像素单元内的不同颜色的彩色像素层所对应的微环谐振结构的尺寸不同。
其中，彩色像素层至少包括红色像素层、绿色像素层和蓝色像素层，当然也可以包括白色像素层或黄色像素层等。
如图3和图4所示，分别为彩膜基板中基板主体内部刻蚀微环谐振器结构的俯视图以及截面图，由于光透过彩膜像素层后分别为红、绿、蓝三色光波，所以为了满足谐振条件，对应位置微环谐振器的微环半径也不相同。优选地，与红色像素层对应的微环谐振结构尺寸与红色波长相匹配；与绿色像素层对应的微环谐振结构尺寸与绿色波长相匹配；与蓝色像素层对应的微环谐振结构尺寸与蓝色波长相匹配。图5和图6为谐振器直波导在基板主体内部的俯视图对应截面图以及内部光路。
当光波由基板本体的一侧入射，经由带有增益的微环谐振器，满足谐振条件的三色光波在输出端则被分别增强，进而提高透过率。
以红色像素层对应结构为例，透过红色彩膜色层的光强透过率与波长之间的关系如图7所示，图8为610nm波段的光强透过率放大图。此时a=1.005,t=0.96,n=1.5,L=80μm。
实施例四
本发明实施例提供一种显示装置，包括实施例二中的阵列基板和/或实施例三中的彩膜基板。
本实施例中的显示装置可以为：液晶面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
本发明提供一种显示装置，通过在基板主体上设置至少一层增光层，使得入射玻璃基板的光经过增光层得以增强，最大程度地提高入射光的强度，提高产品品质。
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 (12)

1.一种透光基板，其特征在于，包括基板主体，所述基板主体包括至少一层增光层，所述增光层包括至少一个带有增益的微环谐振结构。
2.如权利要求1所述的透光基板，其特征在于，所述微环谐振结构包括直波导和谐振环。
3.如权利要求1或2所述的透光基板，其特征在于，所述微环谐振结构嵌入所述基板主体的内部。
4.如权利要求1或2所述的透光基板，其特征在于，所述微环谐振结构位于所述基板主体的表面。
5.如权利要求1或2所述的透光基板，其特征在于，所述微环谐振结构的个数为多个，其中，以每两个微环谐振结构相对设置为一组进行分布。
6.如权利要求1所述的透光基板，其特征在于，所述基板主体为玻璃基板或树脂基板。
7.一种阵列基板，包括权利要求1-6任一项所述的透光基板。
8.一种彩膜基板，包括权利要求1-6任一项所述的透光基板。
9.如权利要求8所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板中单个像素单元内的不同颜色的彩色像素层所对应的微环谐振结构的尺寸不同。
10.如权利要求9所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩色像素层至少包括红色像素层、绿色像素层和蓝色像素层。
11.如权利要求10所述的彩膜基板，其特征在于，与红色像素层对应的微环谐振结构尺寸与红色波长相匹配；
与绿色像素层对应的微环谐振结构尺寸与绿色波长相匹配；
与蓝色像素层对应的微环谐振结构尺寸与蓝色波长相匹配。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7所述的阵列基板；
和/或，权利要求8-11任一所述的彩膜基板。
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