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(shí)器件的亮度要求，這無疑增加了功耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請實(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)，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?yàn)?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(gè)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(gè)角度出射。

較佳地，所述背光源中的每一個(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)施例提供的背光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請實(shí)施例提供的衍射光柵上對應(yīng)背光源的一個(gè)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(shí)施例提供的背光源上的一個(gè)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(shí)施例提供的背光源的整個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)彩色顯示的示意圖；

圖8為本申請實(shí)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(shí)施方式

本申請實(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)，降低成本。

本申請實(shí)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(gè)方向均勻出射。

本申請實(shí)施例提供的液晶顯示器，只有一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)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(gè)位置沿各個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)不同的亞像素單元提供綠背光；各個(gè)亞像素單元互不重疊，三個(gè)不同顏色的亞像素單元組成一個(gè)完整的像素單元，以實(shí)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(shí)施例提供的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)施例中：背光源上的每一個(gè)單色發(fā)光單元對應(yīng)的光柵個(gè)數(shù)在滿足工藝能力條件下是不限的，本申請實(shí)施例中以每一個(gè)單色發(fā)光單元對應(yīng)4個(gè)光柵為例，但不限于此；背光源上的每一個(gè)單色發(fā)光單元對應(yīng)的 各個(gè)光柵圖案的排布方式不限，只要n個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(dòng)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(dòng)和變型在內(nèi)。