CN104111557A - 彩膜基板、背光源和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩膜基板、背光源和显示装置，涉及显示技术领域。所述彩膜基板包括多个像素单元，每个所述像素单元包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素为彩色子像素，所述第二子像素为透明子像素，所述彩膜基板位于所述第一子像素的区域包括依次形成在衬底基板上的与所述第一子像素颜色相同的树脂层和荧光粉层，所述荧光粉层能够被射向所述荧光粉层的光线激发出颜色与所述第一子像素颜色相同的光。所述背光源包括交替发光的第一光源和第二光源，与所述彩膜基板配合使用。相对于现有技术，本发明提供的显示装置透光率更高，并且彩膜基板减少了一道工序，有利于降低成本。

Description

彩膜基板、背光源和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板、与该彩膜基板配合使用的背光源以及包括该彩膜基板和该背光源的显示装置。

背景技术

传统液晶显示装置包含：显示面板、背光源、以及控制***等。图1是现有显示装置的结构示意图，显示面板包括阵列基板3、彩膜基板5和位于两者之间的液晶4，其中，彩膜基板5包括多个像素单元，每个像素单元包括矩阵排布的红色、绿色、蓝色三个子像素，如图2中所示。所述显示面板还包括贴附在显示面板外侧的偏光片2。背光源1为白光光源，常见的类型是蓝光光源与荧光粉组合，蓝光激发荧光粉，被激发出的光与蓝光混合形成白光。荧光粉可以是黄色荧光粉、黄红荧光粉或者红绿荧光粉。

液晶显示装置工作时，控制***一方面给背光源供电使其发出白光，另一方面控制显示面板，使其根据输入的信号控制红色、绿色、蓝色三个子像素的透光情况，从而实现彩色显示。

在传统液晶显示装置中，由蓝光光源激发荧光粉形成白光，再由红色、绿色、蓝色树脂分别对上述白光进行滤光而形成红色、绿色、蓝色透射光，而经过红色、绿色、蓝色树脂的透光率一般分别为20％、60％和10％，所以平均透光率仅30％左右，透光率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种彩膜基板、背光源和显示装置，以提高液晶显示装置的透光率。

为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供一种彩膜基板，包括多个像素单元，每个所述像素单元包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素为彩色子像素，所述第二子像素为透明子像素，所述彩膜基板位于所述第一子像素的区域包括依次形成在衬底基板上的与所述第一子像素颜色相同的树脂层和与所述第一子像素颜色相同的荧光粉层，所述荧光粉层能够被射向所述荧光粉层的光线激发出颜色与所述第一子像素颜色相同的光。

优选地，所述第一子像素为红色子像素，所述树脂层为红色树脂层，所述荧光粉层为红色荧光粉层。

优选地，所述第一子像素为绿色子像素，所述树脂层为绿色树脂层，所述荧光粉层为绿色荧光粉层。

优选地，所述荧光粉层的厚度在0.001mm-1mm之间。

作为本发明的第二个方面，还提供一种背光源，与本发明所提供的上述彩膜基板配合使用，所述背光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源交替发光，所述第一光源发出的光和所述第二光源发出的光具有不同的颜色，且均与所述第一子像素颜色不同，所述第一光源发出的光经所述荧光粉层后激发出颜色与所述第一子像素颜色相同的光，由所述第一光源发出的光、所述第二光源发出的光和透出所述第一子像素的光按照预定比例混合后能够得到任意一种颜色的光。

作为本发明的第三个方面，还提供一种显示装置，包括显示面板和背光源，所述显示面板包括本发明所提供的上述彩膜基板，所述背光源为本发明所提供的上述背光源。

优选地，所述第一子像素为红色子像素，所述树脂层为红色树脂层，所述荧光粉层为红色荧光粉层，所述第一光源为蓝光光源，所述第二光源为绿光光源。

优选地，所述第一子像素为绿色子像素，所述树脂层为绿色树脂层，所述荧光粉层为绿色荧光粉层，所述第一光源为蓝光光源，所述第二光源为红光光源。

优选地，所述显示面板显示的一帧图像包括第一子帧图像和第二子帧图像，在显示所述第一子帧图像时，所述第一光源发光，在显示所述第二子帧图像时，所述第二光源发光。

优选地，所述显示面板的扫描频率为120Hz或者120Hz的整数倍。

本发明提供的显示装置中，每个像素单元只包括两个子像素，在像素单元尺寸相同的情况下，相对于传统的一个像素单元分割成三个子像素，本发明中像素开口率更高。并且本发明中其中一个子像素是透明子像素，平均透光率得到了提升。另一方面，在彩膜基板的制作过程中，只需要形成一种颜色的树脂层和荧光粉层两道工序，相对于传统的彩膜基板减少了一道工序，有利于降低成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1是现有显示装置的结构示意图；

图2是现有彩膜基板中的像素示意图；

图3是本发明提供的显示装置的结构示意图；

图4是本发明实施例一中的显示装置的结构示意图；

图5是本发明实施例一中的像素示意图；

图6是本发明实施例二中的显示装置的结构示意图；

图7是本发明实施例二中的像素示意图；

在附图中，1：现有技术中的背光源；2：偏光片；3：阵列基板；4：液晶；5：现有技术中的彩膜基板；21：本发明中的背光源；11：第一光源；12：第二光源；25：本发明中的彩膜基板；501：第一子像素；502：第二子像素；51：树脂层；52：荧光粉层；53：衬底基板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明首先提供一种彩膜基板，包括多个像素单元，如图3中所示，所述彩膜基板25中的每个像素单元包括第一子像素501和第二子像素502，第一子像素501为彩色子像素，第二子像素502为透明子像素，彩膜基板25位于第一子像素501的区域包括依次形成在衬底基板53上的与第一子像素501颜色相同的树脂层51和与第一子像素501颜色相同的荧光粉层52，所述荧光粉层52能够被射向其的光线激发出颜色与第一子像素501颜色相同的光。

通常，彩色子像素有红、绿、蓝三种，红色、绿色、蓝色树脂的透光率分别为20％、60％和10％，在现有技术中，像素区的平均透光率仅30％左右，而本发明中由于第二子像素502为透明子像素，取消了具有滤光作用的树脂层，不对背光源发出的光线进行滤光，因此位于第二子像素区域的透光率为100％，使得本发明中像素区具有更高的透光率。

此外，与现有技术相比，在像素单元尺寸相同的情况下，本发明中一个像素单元只分割成两个子像素，相对于传统的一个像素单元分割成三个子像素，本发明中像素开口率更高。这是由于在像素单元尺寸相同的情况下，子像素尺寸越大，一般开口率也越高，进一步提高了显示面板的透光率。

如果本发明中每个子像素的尺寸与现有技术中子像素的尺寸相同，那么每个像素单元包含的子像素从三个变成了两个，在提高显示装置的PPI(每英寸像素数，Pixels Per Inch)方面也是有优势的。

另一方面，本发明提供的彩膜基板在制作过程中只需要形成一种颜色的树脂层及荧光粉层两道工序，相对于传统的彩膜基板减少了一道工序，有利于降低成本。

本发明提供的第一种彩膜基板如图4中所示，彩膜基板25中包括的第一子像素501为红色子像素，树脂层51为红色树脂层，荧光粉层52为红色荧光粉层。彩膜基板25位于第一子像素501的区域包括依次形成在衬底基板53上的红色树脂层和红色荧光粉层。彩膜基板25位于第二子像素502(即透明子像素)的区域可以在衬底基板53上形成光学透明胶来代替传统的树脂层。图5是本实施例中的像素示意图，每个像素单元包括两个子像素，分别是红色子像素和透明子像素。在本实施例中，光线经过像素区的平均透光率大约为55％。

本发明提供的第二种彩膜基板如图6中所示，彩膜基板25中包括的第一子像素501为绿色子像素，树脂层51为绿色树脂层，荧光粉层52为绿色荧光粉层。彩膜基板25位于第一子像素501的区域包括依次形成在衬底基板53上的绿色树脂层和绿色荧光粉层。彩膜基板25位于第二子像素502(即透明子像素)的区域可以在衬底基板53上形成光学透明胶来代替传统的树脂层。图7是本实施例中的像素示意图，每个像素单元包括两个子像素，分别是绿色子像素和透明子像素。在本实施例中，光线经过像素区的平均透光率大约为65％。

所述红色荧光粉或者所述绿色荧光粉可以选自业内RG粉，即WLED(白色发光二极管，White LED)中常用的R粉或者G粉即可，荧光粉层52的厚度在0.001mm-1mm的范围内。

目前主要是通过蓝光来激发荧光粉以获得其他颜色的光，常用的蓝光激发的红色荧光粉的材料有以下几种：

1)碱土金属硫化物荧光粉系列：如Ca_1-xSr_xS:Eu²⁺(0≤x≤1)，随x不同，可激发峰值在600-660nm红光，半峰宽70nm左右；

2)氮化物荧光粉系列：如M₂Si₅N₈:Eu²⁺，可激发峰值在605nm-615nm红光，其中，M选自Ca、Sr或者Ba；

3)基于铝酸盐的荧光粉系列：如Sr₃Al₂O₆:Eu²⁺等。

本发明中使用的红色荧光粉的材料可以是上述材料中任意一种或者任意几种的混合。

常用的蓝光激发的绿色荧光粉的材料有以下几种：

1)SrCa₂S₄:Eu²⁺，可激发峰值535nm绿光；

2)SiAlON:Yb²⁺，可激发峰值549nm绿光；

3)Sr₂SiO₄:Eu²⁺掺杂Ba²⁺和/或Mg²⁺的荧光粉，应当理解的是，此处的“Eu²⁺掺杂Ba²⁺和/或Mg²⁺”是指Eu²⁺中掺杂有Ba²⁺和/或Mg²⁺。

本发明中使用的绿色荧光粉的材料可以是上述材料中任意一种或者任意几种的混合。

本发明还提供了一种背光源，与本发明所提供的上述彩膜基板配合使用。如图3中所示，所述背光源21包括第一光源11和第二光源12，第一光源11和第二光源12可由驱动电路控制交替发光。

第一光源11发出的光和第二光源12发出的光具有不同的颜色，且均与所述第一子像素501颜色不同，第一光源11发出的光经所述荧光粉层52后激发出颜色与第一子像素501颜色相同的光，由第一光源11发出的光、第二光源12发出的光和透出第一子像素501的光按照预定比例混合后能够得到任意一种颜色的光。

这里的第一光源11和第二光源12可以是LED芯片、冷阴极荧光灯管或者其他满足上述发光条件的光源。

本发明还提供了一种显示装置，包括显示面板和背光源，所述显示面板包括本发明所提供上述彩膜基板，所述背光源为本发明所提供的上述背光源。

图4是本发明提供的第一种显示装置的结构示意图，其中彩膜基板25包括的第一子像素501是红色子像素，所述树脂层51为红色树脂层，所述荧光粉层52为红色荧光粉层，所述第一光源11为蓝光光源，所述第二光源12为绿光光源。

所述显示面板显示的每一帧图像包括第一子帧图像和第二子帧图像，显示所述第一子帧图像时的第一子像素501和第二子像素502、以及显示所述第二子帧图像时的第二子像素502的灰阶信号为画面对应的三个颜色灰阶信号，所述第一子帧和所述第二子帧合成一个画面。

在显示所述第一子帧图像时，蓝光光源发光，在第一子像素501区域，蓝光光源发出的蓝光经过红色荧光粉层激发出包括红光的光线，再经过红色树脂层的过滤，透射出红光。蓝光光源发出的蓝光通过第二子像素502(即透明子像素)区域透射出蓝光。

在显示所述第二子帧图像时，绿光光源发光，此时绿光光源发出的绿光通过第二子像素502(即透明子像素)区域透射出绿光。而在第一子像素501区域，通常绿光不会激发红色荧光粉层，而且红色树脂层也可以过滤掉非红色的光。为了保险起见，也可以通过TFT控制第一子像素501区域的灰阶为L0状态，以使第一子像素501区域没有光线透出。

显示所述第一子帧时的红光、蓝光和显示所述第二子帧时的绿光混合形成白光，通过对第一子像素501区域和第二子像素502区域的灰度进行控制，即可以实现任意颜色的彩色显示。

第一子帧图像的频率以及第二子帧图像的频率应当足够高，由于人眼的延迟作用，第一子帧图像的残余图像和第二子帧图像在人的大脑中重叠，因此，观察者无法分辨出第一子帧图像和第二子帧图像，只能感受到重叠的第一子帧图像和第二子帧图像。由于第一子帧图像中只有红色和蓝色两种色彩，第二子帧图像中只有绿色一种色彩，两帧子图像重叠便可得到各种所需要显示的颜色，因此，人眼也可以看到各种颜色。

具体的，所述显示面板的扫描频率为120Hz或者120Hz的整数倍。以所述显示面板的扫描频率为120Hz为例，所述第一子帧图像的频率为120Hz，所述第二子帧图像的频率为120Hz，从而可以使得显示一帧图像的频率为60Hz，人眼可以看到连续显示的图像。

图6是本发明提供的第二种显示装置的结构示意图，其中彩膜基板25包括的第一子像素501是绿色子像素，所述树脂层51为绿色树脂层，所述荧光粉层52为绿色荧光粉层，所述第一光源11为蓝光光源，所述第二光源12为红光光源。

同样，所述显示面板显示的每一帧图像包括第一子帧图像和第二子帧图像，所述第一子帧图像和所述第二子帧图像的灰阶信号相同，所述第一子帧和所述第二子帧合成一个画面。

在显示所述第一子帧图像时，蓝光光源发光，在第一子像素501区域，蓝光光源发出的蓝光经过绿色荧光粉层激发出包括绿光的光线，再经过绿色树脂层的过滤，透射出绿光。蓝光光源发出的蓝光通过第二子像素502(即透明子像素)区域透射出蓝光。

在显示所述第二子帧图像时，红光光源发光，此时红光光源发出的红光通过第二子像素502(即透明子像素)区域透射出红光。而在第一子像素501区域，通常红光不会激发绿色荧光粉层，而且绿色树脂层也可以过滤掉非绿色的光。为了保险起见，也可以通过TFT控制第一子像素501区域的灰阶为L0状态，以使第一子像素501区域没有光线透出。

显示所述第一子帧时的绿光、蓝光和显示所述第二子帧时的红光混合形成白光，通过对第一子像素501区域和第二子像素502区域的灰度控制，即可以实现任意颜色的彩色显示。

具体的，所述显示面板的扫描频率为120Hz或者120Hz的整数倍。以所述显示面板的扫描频率为120Hz为例，所述第一子帧图像的频率为120Hz，所述第二子帧图像的频率为120Hz，从而可以使得显示一帧图像的频率为60Hz，人眼可以看到连续显示的图像。

本发明提供的显示装置为场序和时序混合的显示装置，在相同的像素单元尺寸下，每个像素单元只分割成两个子像素，像素开口率更高，并且其中一个子像素是透明子像素，不对光线滤光，平均透光率得到了提升。如上文所述，普通显示装置像素区的平均透光率大约为30％，本发明显示装置像素区的平均透光率大约为60％。

如果本发明中每个子像素的尺寸与现有技术中子像素的尺寸相同，那么每个像素单元包含的子像素从三个变成了两个，在提高显示装置的PPI(每英寸像素数，Pixels Per Inch)方面也是有优势的。

另一方面，在彩膜基板的制作过程中，只需要形成一种颜色的树脂层和荧光粉层两道工序，相对于传统的彩膜基板减少了一道工序，有利于降低成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，包括多个像素单元，其特征在于，每个所述像素单元包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素为彩色子像素，所述第二子像素为透明子像素，所述彩膜基板位于所述第一子像素的区域包括依次形成在衬底基板上的与所述第一子像素颜色相同的树脂层和与所述第一子像素颜色相同的荧光粉层，所述荧光粉层能够被射向所述荧光粉层的光线激发出颜色与所述第一子像素颜色相同的光。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第一子像素为红色子像素，所述树脂层为红色树脂层，所述荧光粉层为红色荧光粉层。

3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第一子像素为绿色子像素，所述树脂层为绿色树脂层，所述荧光粉层为绿色荧光粉层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的彩膜基板，其特征在于，所述荧光粉层的厚度在0.001mm-1mm之间。

5.一种背光源，与权利要求1中所述的彩膜基板配合使用，其特征在于，所述背光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源交替发光，所述第一光源发出的光和所述第二光源发出的光具有不同的颜色，且均与所述第一子像素颜色不同，所述第一光源发出的光经所述荧光粉层后激发出颜色与所述第一子像素颜色相同的光，由所述第一光源发出的光、所述第二光源发出的光和透出所述第一子像素的光按照预定比例混合后能够得到任意一种颜色的光。

6.一种显示装置，包括显示面板和背光源，其特征在于，所述显示面板包括权利要求1所述的彩膜基板，所述背光源包括权利要求5所述的背光源。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述第一子像素为红色子像素，所述树脂层为红色树脂层，所述荧光粉层为红色荧光粉层，所述第一光源为蓝光光源，所述第二光源为绿光光源。

8.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述第一子像素为绿色子像素，所述树脂层为绿色树脂层，所述荧光粉层为绿色荧光粉层，所述第一光源为蓝光光源，所述第二光源为红光光源。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板显示的一帧图像包括第一子帧图像和第二子帧图像，在显示所述第一子帧图像时，所述第一光源发光，在显示所述第二子帧图像时，所述第二光源发光。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板的扫描频率为120Hz或者120Hz的整数倍。