本申請涉及顯示器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種背光模組、液晶顯示器及其制備工藝。

背景技術(shù)：

隨著顯示領(lǐng)域技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對顯示器件的要求越來越高。輕薄、節(jié)能、畫面細(xì)膩、降低成本始終是顯示器件的發(fā)展目標(biāo)。背光模組、tft基板、下偏振片、彩膜基板和上偏振片的層疊結(jié)構(gòu)限制了傳統(tǒng)液晶顯示器件的厚度，很難做到更加輕薄。此外，彩色濾光片的使用至少損耗了60％的光能，只能依靠提高背光亮度來滿足現(xiàn)實器件的亮度要求，這無疑增加了功耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例提供了一種背光模組、液晶顯示器及其制備工藝，用以實現(xiàn)更加輕薄的液晶顯示器，并且可以提高液晶顯示器的光效、降低功耗以及產(chǎn)品成本。

本申請實施例提供的一種背光模組，包括：

背光源和設(shè)置在所述背光源之上的衍射光柵；

其中，所述衍射光柵刻蝕在所述背光源上，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)所述衍射光柵上的n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)。

本申請實施例提供的一種背光模組，包括：背光源、設(shè)置在所述背光源之上的衍射光柵，其中，所述衍射光柵刻蝕在所述背光源上，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)所述衍射光柵上的n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)，因此，能夠使得液晶顯示器省略下偏振片和彩膜基板，實現(xiàn)了更加輕薄的液晶 顯示器，提高液晶顯示器的光效、降低功耗；并且由于增設(shè)的衍射光柵的作用是調(diào)整光的出光方向，可以減少背光源陣列的密度，因此可以在提高光效的同時，降低成本。

較佳地，所述背光源為直下式背光源。

較佳地，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元發(fā)出的光為準(zhǔn)直光。

較佳地，所述背光源包括發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種單色準(zhǔn)直光的單色發(fā)光單元。

較佳地，所述衍射光柵為正弦相位光柵或閃耀光柵。

較佳地，當(dāng)所述衍射光柵為正弦相位光柵時，若其傾斜角度為θg，光柵常數(shù)為λ，光柵長度為l，厚度為d，那么其復(fù)振幅投射系數(shù)為：

其中，q表示衍射光柵的衍射級次；jq代表q階第一類貝塞爾函數(shù)；u＝1/λ，代表光柵的空間頻率；rq＝(αq,βq,γq)表示出射光的方向余弦；出射光的強(qiáng)度由v＝2πδnd/λ調(diào)制，δn為光柵折射率，λ為波長。

較佳地，當(dāng)所述衍射光柵為正弦相位光柵時，若該正弦相位光柵的入射光的方向余弦為(α,β,γ)，則該正弦相位光柵的出射光的出射方向為(αq,βq,γq)，并且滿足如下關(guān)系：

較佳地，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)的所述衍射光柵上的各種光柵圖案之間存在預(yù)設(shè)夾角，使得對應(yīng)的單色發(fā)光單元發(fā)出的入射光呈n個角度出射。

較佳地，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)的所述衍射光柵上的n種光柵圖案的排布方式不全相同。

較佳地，所述背光源中的相鄰單色發(fā)光單元對應(yīng)的所述衍射光柵上的n種光柵圖案的排布方式不同。

本申請實施例提供的一種液晶顯示器，包括所述的背光模組。

較佳地，所述液晶顯示器還包括：設(shè)置在所述衍射光柵之上的光散射膜、以及依次設(shè)置在所述光散射膜之上的薄膜晶體管tft基板、液晶層和偏振片。

較佳地，所述tft基板包括扭曲向列型(twistednematic,tn)、平面轉(zhuǎn)換(in-planeswitching,ips)、垂直配向(verticalalignment,va)顯示模式的電極結(jié)構(gòu)。

本申請實施例提供的一種液晶顯示器的制作工藝，包括：

制備背光源；

在所述背光源之上制備衍射光柵；

在所述衍射光柵之上制備光散射膜；

在所述光散射膜之上依次制備薄膜晶體管tft基板、液晶層和偏振片；

其中，所述衍射光柵刻蝕在所述背光源上，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)所述衍射光柵上的n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)。

附圖說明

圖1為本申請實施例提供的一種液晶顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請實施例提供的背光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請實施例提供的衍射光柵上對應(yīng)背光源的一個單色發(fā)光單元的部分的四種光柵圖案示意圖；

圖4為本申請實施例提供的背光源上的一個單色發(fā)光單元發(fā)出的光經(jīng)衍射光柵上對應(yīng)的光柵后發(fā)出四種方向的出射光示意圖；

圖5為本申請實施例提供的背光源的整個顯示區(qū)域?qū)?yīng)的衍射光柵的整體光柵圖案示意圖；

圖6為本申請實施例提供的背光源的不同顏色的入射光經(jīng)過衍射光柵和光 散射膜后沿各個方向均勻傳播的不同顏色的出射光的示意圖；

圖7為本申請實施例提供的背光源上的不同顏色的單色發(fā)光單元發(fā)出的光經(jīng)衍射光柵作用后，為tft基板上不同的亞像素單元提供不同顏色背光，從而實現(xiàn)彩色顯示的示意圖；

圖8為本申請實施例提供的一種液晶顯示器的制作工藝的流程示意圖。

具體實施方式

本申請實施例提供了一種背光模組、液晶顯示器及其制備工藝，用以實現(xiàn)更加輕薄的液晶顯示器，并且可以提高液晶顯示器的光效、降低功耗以及產(chǎn)品成本。

本申請實施例提供的一種背光模組，包括：背光源、設(shè)置在所述背光源之上的衍射光柵；其中，所述衍射光柵刻蝕在所述背光源上，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)所述衍射光柵上的n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)。從而，能夠使得包含該背光模組的液晶顯示器省略下偏振片和彩膜基板，實現(xiàn)了更加輕薄的液晶顯示器，提高液晶顯示器的光效、降低功耗；并且由于增設(shè)的衍射光柵的作用是調(diào)整光的出光方向，可以減少背光源陣列的密度，因此可以在提高光效的同時，降低成本。

本申請實施例提供的一種能夠提高背光利用效率的薄型化的液晶顯示器件，參見圖1，從下至上，依次由直下式背光源1、衍射光柵2、光散射膜3、薄膜晶體管(thinfilmtransistor，tft)基板4、液晶層5、偏振片6構(gòu)成。

其中，背光源1可以為直下式背光源，參見圖2，背光源1使用紅(r)綠(g)藍(lán)(b)單色準(zhǔn)直光，所述直下式背光源能夠免去彩膜基板的使用，從而提高出光效率，降低功耗，使顯示畫面更加細(xì)膩逼真。衍射光柵2可以減少背光源陣列的密度，從而降低成本。光散射膜3使背光源1發(fā)出的背光沿各個方向均勻出射。

本申請實施例提供的液晶顯示器，只有一個偏振片6，可以理解為上偏振 片，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，無下偏振片和彩膜基板，因此本申請實施例提供的液晶顯示器的厚度大大降低，更加輕??；并且，彩膜基板的透光率只有30％左右，本申請實施例提供的液晶顯示器無彩膜基板，因此能夠提高光效，降低功耗。

本申請實施例提供的液晶顯示器中的衍射光柵2，例如可以為正弦相位光柵，刻蝕在背光源1上。背光源1結(jié)構(gòu)中，每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)衍射光柵2上的部分包括n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)。衍射光柵2的作用是調(diào)整光的出光方向，從而降低背光源1上單色發(fā)光單元陣列的密度，以節(jié)約成本。

例如，以n＝4為例進(jìn)行說明，如圖3所示。背光源1結(jié)構(gòu)中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)衍射光柵2上的部分包括4種光柵圖案，4種光柵圖案對應(yīng)的光柵之間呈一定夾角，角度互不相同。背光源1的每一單色發(fā)光單元的入射光經(jīng)過衍射光柵2上的光柵后，呈四個角度出射，如圖4所示。衍射光柵2在背光源1對應(yīng)的整面顯示區(qū)域的光柵排布如圖5所示，需要說明的是，圖5僅為示意圖，不同像素之間的光柵角度也可能存在不同，即每一像素單元對應(yīng)的光柵圖案可以相同也可以不同，具體可以根據(jù)出光方向調(diào)節(jié)。下面對光柵的作用原理進(jìn)行說明。

關(guān)于衍射光柵的作用原理介紹如下：

例如，衍射光柵為正弦相位光柵，若其傾斜角度為θg，光柵常數(shù)為λ，光柵長度為l，厚度為d，那么其復(fù)振幅投射系數(shù)t(rq)為下面公式一所示：

公式一

其中，q表示衍射光柵的衍射級次；jq代表q階第一類貝塞爾函數(shù)；u＝1/λ，代表光柵的空間頻率；rq＝(αq,βq,γq)表示出射光的方向余弦；出射光的強(qiáng)度由v＝2πδnd/λ調(diào)制，δn為光柵折射率，λ為波長。

由此可見，正弦相位光柵能夠調(diào)制其入射光的相位，例如方向余弦為 (α,β,γ)的入射光經(jīng)過正弦相位光柵后，其出射方向變?yōu)?αq,βq,γq)，它們之間具有如下公式二所示的關(guān)系：

公式二

由公式二可知，對于正弦相位光柵，光的出射角度與入射光角度、光柵參數(shù)和波長λ相關(guān)。其他條件不變而只改變光柵傾斜角度θg時，光出射的方向也隨之改變，因此會出現(xiàn)如圖4所示的現(xiàn)象。

經(jīng)光柵出射的光只能沿著特定角度傳播，因此，進(jìn)一步，為了擴(kuò)大可視范圍，本申請實施例提供的液晶顯示器增加了一層光散射膜3，使經(jīng)衍射光柵2出射的光線在各個位置沿各個方向均勻傳播，如圖6所示。

r、g、b三色光的波長不同，合理地調(diào)整光柵參數(shù)，可以使其形成如圖7所示的效果，即：背光源上的紅色單一發(fā)光單元經(jīng)衍射光柵作用后，為tft基板上的四個不同的亞像素單元提供紅色背光；背光源上的藍(lán)色單一發(fā)光單元經(jīng)衍射光柵作用后，為tft基板上的四個不同的亞像素單元提供藍(lán)色背光；背光源上的綠色單一發(fā)光單元經(jīng)衍射光柵作用后，為tft基板上的四個不同的亞像素單元提供綠背光；各個亞像素單元互不重疊，三個不同顏色的亞像素單元組成一個完整的像素單元，以實現(xiàn)彩色顯示。圖7中的背光陣列，即背光源上的每一單色發(fā)光單元構(gòu)成的陣列；圖7中的衍射光柵陣列，即每一單色發(fā)光單元對應(yīng)的光柵構(gòu)成的陣列；圖7中的tft陣列，即由tft構(gòu)成的陣列。

由此可見，本申請實施例提供的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計使顯示器件的分辨率不依賴于背光陣列的密度，從而降低直下式背光源的成本。

需要說明的是，本申請實施例中：背光源上的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)的光柵個數(shù)在滿足工藝能力條件下是不限的，本申請實施例中以每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)4個光柵為例，但不限于此；背光源上的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)的 各個光柵圖案的排布方式不限，只要n個光柵形成一定的夾角使出射光呈n種角度出射且滿足像素組成結(jié)構(gòu)即可；tft基板的電極結(jié)構(gòu)不限，例如tn、ips、va顯示模式的電極結(jié)構(gòu)均可，tft基板可以為tft玻璃基板；背光源上的單色發(fā)光單元的排列方式與像素渲染結(jié)構(gòu)不限，real，bv，pentile方式均可。

參見圖8，本申請實施例提供的一種液晶顯示器的制作工藝，包括：

s101、制備背光源；

s102、在所述背光源之上制備衍射光柵；

s103、在所述衍射光柵之上制備光散射膜；

s104、在所述光散射膜之上依次制備薄膜晶體管tft基板、液晶層和偏振片；

其中，所述衍射光柵刻蝕在所述背光源上，所述背光源中的每一個單色發(fā)光單元對應(yīng)所述衍射光柵上的n種光柵圖案，n為大于1的自然數(shù)。

綜上所述，本申請實施例提供的技術(shù)方案，能夠明顯減少液晶顯示器件的模組厚度，提高背光源的出光效率，并且降低器件功耗、產(chǎn)品成本。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。