阵列基板及其制作方法、半透半反式显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种阵列基板及其制作方法、半透半反式显示装置，其中阵列基板包括：衬底基板及位于衬底基板上的多个像素单元，每个像素单元包括：透射区和反射区，反射区内设置有反射结构，还包括：设置于反射结构与衬底基板之间的光学元件，光学元件改变从阵列基板的背面入射至反射区内的光线的传播方向，使光线从反射区周围的透射区穿出。上述技术方案中，通过在反射结构的下方设置光学元件，利用光学元件对从背面入射至反射区内的光线进行作用，使光线的传播方向改变，绕过对光线有遮挡作用的反射结构，从反射区周围的透射区穿出，从而增加了光线的穿透率，提高了装置的显示亮度。
【专利说明】阵列基板及其制作方法、半透半反式显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示【技术领域】，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、半透半反式显 示装置。
【背景技术】
[0002] 在当前的平板显示【技术领域】中，液晶显示装置以体积小、功耗低、无辐射等优点占 据了主导的地位。根据所使用光源（内部光源、外部光源）类型的不同，液晶显示装置可分 为透射式、反射式和半透半反式三种。
[0003] 其中，半透半反式液晶显示装置在进行画面显示时，既可以利用内部背光源光线， 又可以利用外部环境光线，兼具透射式显示装置画面可见度好和反射式显示装置能耗低的 优点，能够满足外界光线充足（如：室外）和不足（如：室内）等情况下的使用需求，在便携 式移动电子设备中得到了广泛的应用。
[0004] 半透半反式液晶显示装置的一个像素单元包括透射区和反射区两部分，反射区通 常位于像素单元的中间，内部设置有用于反射光线的反射结构。背光源发出的光线可穿过 透射区出射，外界环境光线进入液晶显示装置内部后，会被位于反射区内的反射结构反射 出屏幕，从而使用户能够看清屏幕上显示的内容。
[0005] 但是，背光源所发出的光线中一部分会被反射结构遮挡，造成光线透过率较低，装 置的显示亮度较低。
【发明内容】
[0006] 为克服上述现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题为：提供一种半透半 反式显示装置，以提高光线透过率和显示亮度。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种阵列基板，包括：衬底基板及位于所述衬底基板上的多个像素单元，每个所述 像素单元包括：透射区和反射区，所述反射区内设置有反射结构，还包括：设置于所述反射 结构与所述衬底基板之间的光学元件，所述光学元件改变从所述阵列基板的背面入射至所 述反射区内的光线的传播方向，使所述光线从所述反射区周围的透射区穿出。
[0009] 优选的，所述阵列基板还包括：位于所述光学元件与所述反射结构之间的平坦层； 所述光学元件包括与所述平坦层靠近所述衬底基板的一面齐平的底面和与所述反射结构 相对的弧面，所述弧面的球心位于所述平坦层靠近所述衬底基板的一侧，且所述光学元件 的折射率大于所述平坦层的折射率，以使所述光线向所述透射区折射。
[0010] 优选的，所述光学元件的焦点位于与所述反射区相邻的透射区内或所述反射区与 所述透射区的交界面上。
[0011] 优选的，所述光学元件中间的厚度小于四周的厚度。
[0012] 优选的，所述弧面以所述反射结构的中心轴中心对称，所述底面的宽度等于所述 反射结构的宽度。
[0013] 优选的，所述光学元件的形成材料为光刻胶。
[0014] 优选的，所述阵列基板还包括：位于所述光学元件与所述反射结构之间的平坦层， 所述平坦层内具有朝向所述反射结构开口的凹槽，所述光学元件位于所述凹槽内；所述光 学元件包括与所述反射结构重叠的底面和与所述凹槽的内壁重叠的反射面，所述反射面使 所述光线向所述透射区反射。
[0015] 优选的，所述反射面的顶点位于所述平坦层靠近所述衬底基板的一面上或者位于 所述平坦层的内部。
[0016] 优选的，所述底面与所述反射结构的尺寸相同，所述反射面的中心轴与所述反射 结构的中心轴重合。
[0017] 优选的，所述反射面为锥面、球面或者椭球面。
[0018] 优选的，所述光学元件的形成材料为树脂。
[0019] 本发明还提供了一种阵列基板的制作方法，所述阵列基板包括：衬底基板及位于 所述衬底基板上的多个像素单元，每个所述像素单元包括：透射区和反射区，所述反射区内 设置有反射结构，所述制作方法包括：在形成所述反射结构之前，在所述衬底基板上形成 光学元件，所述光学元件改变从所述阵列基板的背面入射至所述反射区内的光线的传播方 向，使所述光线从所述反射区周围的透射区穿出。
[0020] 优选的，在形成所述光学元件之后，形成所述反射结构之前，还包括：在所述光学 元件上覆盖平坦层，所述平坦层的折射率小于所述光学元件的折射率；其中，所述光学元件 包括与所述平坦层靠近所述衬底基板的一面齐平的底面和与所述反射结构相对的弧面，所 述弧面的球心位于所述平坦层靠近所述衬底基板的一侧，且所述光学元件的折射率大于所 述平坦层的折射率，以使所述光线向所述透射区折射。
[0021] 优选的，在形成所述光学元件之前，还包括：在所述衬底基板上形成平坦层，所述 平坦层内具有朝向所述反射结构开口的凹槽；其中，所述光学元件位于所述凹槽内，所述光 学元件包括与所述反射结构重叠的底面和与所述凹槽的内壁重叠的反射面，所述反射面使 所述光线向所述透射区反射。
[0022] 本发明还提供了一种半透半反式显示装置，包括以上任一项所述的阵列基板。
[0023] 本发明所提供的阵列基板及其制作方法、半透半反式显示装置中，通过在反射结 构的下方设置光学元件，利用光学元件对从背面入射至反射区内的光线进行作用，使光线 的传播方向改变，绕过对光线有遮挡作用的反射结构，从反射区周围的透射区穿出，从而增 加了光线的穿透率，提高了装置的显示亮度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0025] 图1为本发明实施例一所提供的阵列基板的结构图；
[0026] 图2为本发明实施例二所提供的阵列基板的结构图；
[0027] 图3为本发明实施例三所提供的第一种阵列基板的结构图；
[0028] 图4为本发明实施例三所提供的第二种阵列基板的结构图；
[0029] 图5为本发明实施例三所提供的第一种阵列基板中部分元件的几何关系图；
[0030] 图6为本发明实施例三所提供的第二种阵列基板中部分元件的几何关系图。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施 例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范 围。
[0032] 实施例一
[0033] 本实施例提供了一种阵列基板，该阵列基板的结构可如图1所示，包括：衬底基板 101及位于衬底基板101上的多个像素单元A，每个像素单元A包括：透射区A1和反射区 A2,反射区A2内设置有反射结构105。
[0034] 上述阵列基板101还包括：设置于反射结构105与衬底基板101之间的光学元件 106,该光学兀件106改变从阵列基板的背面入射至反射区A2内的光线的传播方向，使光线 从所述反射区A2周围的透射区A1穿出。
[0035] 本实施例所提供的阵列基板中，通过在反射结构105的下方设置光学元件106,利 用光学元件106使从阵列基板的背面入射至反射区A2内、原本会被反射结构105遮挡的光 线绕过反射结构105,从透射区A1穿出，从而提高了光线利用率，增强了显示亮度。
[0036] 需要说明的是，所谓"阵列基板的背面"是指衬底基板101背离反射结构105的一 侧。
[0037] 本实施例中，光学元件106使光线绕过反射结构105,所利用的原理优选的可为光 的折射、反射等原理。
[0038] 相对应的，本实施例还提供了上述阵列基板的制作方法，该阵列基板包括：衬底基 板101及位于衬底基板101上的多个像素单元A，每个像素单元A包括：透射区A1和反射 区A2,反射区A2内设置有反射结构105,该制作方法包括：在形成反射结构105之前，在衬 底基板101上形成光学元件106,该光学元件106改变从阵列基板的背面入射至反射区A2 内的光线的传播方向，使光线从反射区A2周围的透射区A1穿出。
[0039] 上述制作方法中，通过在形成反射结构105之前，在待形成反射区内形成光学元 件106,使入射至反射区A2的光线在到达反射结构105之前，首先经过光学元件106,利用 光学元件106改变光线的传播方向，使其不再被反射结构105,而从透射区A1穿出，在工艺 简单易行的前提下，提高了阵列基板的光线透过率。
[0040] 实施例二
[0041] 本实施例提供了一种阵列基板，其光学元件106利用光的折射使光线绕过反射结 构105,该阵列基板的结构优选的可如图2所示，该阵列基板还包括：位于光学元件106与 反射结构105之间的平坦层103。光学元件106的结构优选的包括：与平坦层103靠近衬 底基板101的一面齐平的底面和与反射结构105相对的弧面；弧面的球心位于平坦层103 靠近衬底基板101的一侧，即弧面朝向衬底基板101弯曲；使光学兀件106的折射率大于平 坦层103的折射率，从而光线能够向透射区A1折射。
[0042] 从阵列基板背面入射至反射区A2的光线在经过光学元件106后进入平坦层103 时，由于光学元件106的弧面的球心位于平坦层103靠近衬底基板101的一侧，因此光学元 件106具备凸透镜或类似凸透镜的结构，并且光学元件106的折射率大于平坦层103的折 射率，从而能够使得光学元件106对光线具有汇聚作用，使光线向透射区A1折射，提高了光 线穿透率。
[0043] 光学元件106的焦点优选的位于与反射区A2相邻的透射区A1内或反射区A2与 透射区A1的交界面上，以保证经过光学元件106的光线全部被汇聚于透射区A1内。
[0044] 对于反射区A2位于像素单元A的区域中间的结构，更为优选的是，光学元件106 中间的厚度可小于四周的厚度，以将光线分散的折射至反射区A2周围的透射区A1的各个 区域内，避免仅折射至透射区A1的一个区域，提高显示的亮度均匀性。更进一步的，光学元 件106的弧面可以反射结构105的中心轴中心对称，以进一步提高折射光线的均匀性，进而 提高亮度均匀性；光学元件106的底面的宽度可等于反射结构105的宽度，以在不影响像素 开口率的前提下，最大限度的对经过自身的光线进行折射。
[0045] 本实施例所提供的阵列基板中，所设置的平坦层103的厚度需根据所设置的光学 元件106的尺寸和焦距、透射区A1的尺寸、反射区A2的尺寸等参数进行优化设计。
[0046] 假设光学元件106的弧面由半径为R的球面形成，光学元件106的焦距为f，光学 元件106的焦点到反射结构105的距离为y ;反射结构105的宽度为2b，若光学元件106的 底面的宽度等于反射结构105的宽度，则光学元件106底面的一半的宽度为b ;透射区A1宽 度为P ;光学元件106的折射率为nl，平坦层103的折射率为n2, nl>n2。
[0047] 本实施例中平坦层103的厚度的计算方法如下：
[0048] 由透镜折射基本原理，可以得到公式1
【权利要求】
1. 一种阵列基板，包括：衬底基板及位于所述衬底基板上的多个像素单元，每个所述 像素单元包括：透射区和反射区，所述反射区内设置有反射结构，其特征在于，还包括：设 置于所述反射结构与所述衬底基板之间的光学元件，所述光学元件改变从所述阵列基板的 背面入射至所述反射区内的光线的传播方向，使所述光线从所述反射区周围的透射区穿 出。
2. 根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：位于所述光学元件与所述反 射结构之间的平坦层； 所述光学元件包括与所述平坦层靠近所述衬底基板的一面齐平的底面和与所述反射 结构相对的弧面，所述弧面的球心位于所述平坦层靠近所述衬底基板的一侧，且所述光学 元件的折射率大于所述平坦层的折射率，以使所述光线向所述透射区折射。
3. 根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述光学元件的焦点位于与所述反 射区相邻的透射区内或所述反射区与所述透射区的交界面上。
4. 根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述光学元件中间的厚度小于四周 的厚度。
5. 根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述弧面以所述反射结构的中心轴 中心对称，所述底面的宽度等于所述反射结构的宽度。
6. 根据权利要求2?5任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述光学元件的形成材料 为光刻胶。
7. 根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：位于所述光学元件与所述反 射结构之间的平坦层，所述平坦层内具有朝向所述反射结构开口的凹槽，所述光学元件位 于所述凹槽内； 所述光学元件包括与所述反射结构重叠的底面和与所述凹槽的内壁重叠的反射面，所 述反射面使所述光线向所述透射区反射。
8. 根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述反射面的顶点位于所述平坦层 靠近所述衬底基板的一面上或者位于所述平坦层的内部。
9. 根据权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述底面与所述反射结构的尺寸相 同，所述反射面的中心轴与所述反射结构的中心轴重合。
10. 根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，所述反射面为锥面、球面或者椭球 面。
11. 根据权利要求7?10任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述光学元件的形成材 料为树脂。
12. -种阵列基板的制作方法，所述阵列基板包括：衬底基板及位于所述衬底基板上 的多个像素单元，每个所述像素单元包括：透射区和反射区，所述反射区内设置有反射结 构，其特征在于，所述制作方法包括：在形成所述反射结构之前，在所述衬底基板上形成光 学元件，所述光学元件改变从所述阵列基板的背面入射至所述反射区内的光线的传播方 向，使所述光线从所述反射区周围的透射区穿出。
13. 根据权利要求12所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，在形成所述光学元件 之后，形成所述反射结构之前，还包括：在所述光学元件上覆盖平坦层，所述平坦层的折射 率小于所述光学元件的折射率； 其中，所述光学元件包括与所述平坦层靠近所述衬底基板的一面齐平的底面和与所述 反射结构相对的弧面，所述弧面的球心位于所述平坦层靠近所述衬底基板的一侧，且所述 光学元件的折射率大于所述平坦层的折射率，以使所述光线向所述透射区折射。
14. 根据权利要求12所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，在形成所述光学元件 之前，还包括：在所述衬底基板上形成平坦层，所述平坦层内具有朝向所述反射结构开口的 凹槽； 其中，所述光学元件位于所述凹槽内，所述光学元件包括与所述反射结构重叠的底面 和与所述凹槽的内壁重叠的反射面，所述反射面使所述光线向所述透射区反射。
15. -种半透半反式显示装置，其特征在于，包括权利要求1?11任一项所述的阵列基 板。
【文档编号】G02F1/1333GK104090420SQ201410332134
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】李凡, 李宏伟 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司