CN104834147B - 一种反射式显示基板及反射式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式显示基板及反射式显示装置，涉及显示领域，能够无需使用液晶，即可实现显示功能。本发明公开的反射式显示基板包括：依次层叠设置的反光层、应力双折射层、四分之一波片层和偏光层，其中，所述应力双折射层包括呈阵列式排布的多个应力双折射片；自然光穿过所述偏光层和所述四分之一波片层后，变为圆偏振光，所述应力双折射片变形时，穿过所述应力双折射片的圆偏振光变为椭圆偏振光；所述反射式显示基板还包括多个形变发生机构，每个所述形变发生机构与对应的一个所述应力双折射片连接。本发明公开的反射式显示基板和反射式显示装置适用于反射式显示。

Description

一种反射式显示基板及反射式显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种反射式显示基板及反射式显示装置。

背景技术

如图1所示，现有的反射式显示装置包括液晶面板11，液晶面板11包括彩膜基板12和阵列基板13，其中，彩膜基板12包括依次层叠设置的第一基板121、第一导电层122和第一取向层123，阵列基板13包括依次层叠设置的第二基板131、第二导电层132和第二取向层133，另外，液晶层面板11还包括设置在彩膜基板12和阵列基板13之间的液晶层114，以及设置在阵列基板13的外表面上的反光层4。

在反射式显示装置处于非工作状态时，液晶分子的排列方向由第一取向层123和第二取向层133来决定，从而，液晶面板11各个区域的液晶的排列方向相同，进而，液晶面板11各个区域的透过率相同，反射式显示装置无画面呈现。在反射式显示装置处于工作状态时，反光层4用于反射环境光，从而利用环境光为反射式显示装置提供背光，同时，反射式显示装置根据待显示图像的信息，对液晶面板11各个区域的第一导电层122和第二导电层132施加相应的电压，从而控制液晶面板11各个区域的液晶层114中液晶分子的排列方向发生相应改变，进而控制液晶面板11各个区域的光通量发生相应改变，完成对待显示图像的显示。

然而，由于现有的反射式显示装置依赖液晶的物理特性来实现显示，必然存在如下问题：由于液晶面板11制备时的液晶灌注工艺中使用的液晶溶液纯度不够、或者操作过程中液晶溶液的污染，造成液晶层114中杂质较多，影响显示质量；由于液晶的使用寿命有限，限制反射式显示装置的使用寿命；由于液晶会在高温下失活，限制反射式显示装置的使用环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反射式显示基板及反射式显示装置，能够无需使用液晶即可实现显示功能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种反射式显示基板，包括：依次层叠设置的反光层、应力双折射层、四分之一波片层和偏光层，其中，所述应力双折射层包括呈阵列式排布的多个应力双折射片；自然光穿过所述偏光层和所述四分之一波片层后，变为圆偏振光，所述应力双折射片变形时，穿过所述应力双折射片的圆偏振光变为椭圆偏振光；所述反射式显示基板还包括多个形变发生机构，每个所述形变发生机构与对应的一个所述应力双折射片连接。

另一方面，本发明还提供一种反射式显示装置，包括上述的反射式显示基板。

由上述技术方案可知，当应力双折射片不发生变形时，为各向同性介质，应力双折射片对于穿过其的光的偏振态无调制作用，对于该应力双折射片所对应的反射式显示基板的区域而言，从该区域的偏光层入射的环境光，会传播经过四分之一波片层和应力双折射层，然后被反光层反射，再次穿过应力双折射层和四分之一波片层，由于此时的环境光为线偏振光且其偏振方向与偏光层的偏振方向垂直，因而环境光无法从该区域的偏光层射出反射式显示基板，即该区域无光线透出。而当通过形变发生机构使应力双折射片发生变形时，应力双折射片将穿过其的圆偏振光调制为椭圆偏振光，对于该应力双折射片所对应的反射式显示基板的区域而言，从该区域入射的环境光经反射后、在到达偏光层时为椭圆偏振光，从而，部分环境光可从该区域的偏光层射出反射式显示基板，即，该区域有光线透出。由此可推知，采用本发明提供的反射式显示基板的反射式显示装置，根据待显示图像的信息，利用各形变发生机构控制各应力双折射片的形变量，来调制穿过各应力双折射片的环境光的偏振态，从而控制各应力双折射片所在区域的光通量，进而实现图像显示。因此，采用本发明提供的反射式显示基板的反射式显示装置，无需使用液晶即可实现显示功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。

图1为现有技术提供的液晶面板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的反射式显示基板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的形变发生机构和应力双折射片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的形变发生机构和应力双折射片的截面结构示意图。

附图标记：

1-偏光层， 2-四分之一波片层， 3-应力双折射层，

4-反光层， 5-应力双折射片， 6-第一电极，

7-第二电极， 8-形变发生机构， 11-液晶面板，

12-彩膜基板， 13-阵列基板， 114-液晶层，

121-第一基板， 122-第一导电层， 123-第一取向层，

131-第二基板， 132-第二导电层， 133-第二取向层。

具体实施方式

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。

如图2所示，本实施例提供一种反射式显示基板，包括：依次层叠设置的反光层4、应力双折射层3、四分之一波片层2和偏光层1，其中，应力双折射层3包括呈阵列式排布的多个应力双折射片5。请继续参阅图2，自然光穿过偏光层1和四分之一波片层2后，变为圆偏振光，应力双折射片5变形时，穿过应力双折射片5的圆偏振光变为椭圆偏振光。如图3和图4所示，本实施例中的反射式显示基板还包括多个形变发生机构8，每个形变发生机构8与对应的一个应力双折射片5连接。

请继续参阅图2，当应力双折射片5不发生变形时，对于穿过其的光的偏振态无调制作用，对于该应力双折射片5所对应的反射式显示基板的区域而言，从该区域入射的环境光经过偏光层1、四分之一波片层2和应力双折射层3后，变为圆偏振光，然后该环境光经反光层4反射并再次穿过应力双折射层3和四分之一波片层1，变为线偏振光，此时，该环境光的偏振方向与偏光层1的偏振方向垂直，从而该环境光无法从该区域的偏光层1射出，因此，该区域无光线射出。请继续参阅图2，当通过形变发生机构8使应力双折射片5发生变形时，穿过该应力双折射片5的圆偏振光变为椭圆偏振光，对于该应力双折射片5所对应的反射式显示基板的区域而言，从该区域入射的环境光穿过偏光层1、四分之一波片层2和应力双折射层3时，由自然光先后变为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光，然后该环境光经反光层4反射后，再穿过应力双折射层2和四分之一波片层2时，仍然为椭圆偏振光，从而该环境光中部分光线从该区域的偏光层1射出反射式显示基板，即，该区域有光线射出。由此可推知，采用本发明提供的反射式显示基板的反射式显示装置，利用各形变发生机构8可控制各应力双折射片5的形变量，从而调制穿过各应力双折射片5的环境光的偏振状态(此处，调制环境光的偏振状态指调制环境光的固有相位差，圆偏振光和椭圆偏振光均可分解为偏振方向相互垂直且具有固有相位差的两束线偏振光)，进而调制各应力双折射片5所在区域的光通量，最终实现图像显示。因此，采用本实施例提供的反射式显示基板的反射式显示装置，能够无需使用液晶即可实现显示功能。

在上述的反射式显示基板中，偏光层1可以为碘系偏光片，也可以为染料系偏光片，本实施例不做限定。上述的反射式显示基板中的四分之一波片层2可采用天然双折射晶体制作，如方解石、石英等，本实施例不做限定。为使自然光穿过偏光层1和四分之一波片层2后变为圆偏振光，要求偏光层1的偏振方向与四分之一波片层2的光轴方向呈45度角，从而垂直于偏光层1入射的自然光，经过偏光层1后变为线偏振光，线偏振光经过四分之一波片层2时，分解为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，穿过四分之一波片层2后，这两束线偏振光的相位差为π/2的奇数倍，从而合成圆偏振光，即，实现了自然光向圆偏振光的转变。

在上述的反射式显示基板中，应力双折射片5可采用人工双折射材料制作，如玻璃、塑料、环氧树脂等，从而，当应力双折射片5不发生形变时，其内部无应力，为各向同性介质，对于穿过其的光的偏振态无调制作用，而当应力双折射片5发生形变时，其内部存在应力，为各向异性介质，对于穿过其的光的偏振态有调制作用。由于应力双折射片5通过变形来实现对光的偏振态的调制，为保证应力双折射片5的耐用性，应力双折射片5优选使用氮化硅制作，氮化硅具有较高的抗弯强度，不易发生断裂，从而应力双折射片5具有较佳的耐用性。

为使应力双折射片5变形时，穿过应力双折射片5的圆偏振光变为椭圆偏振光，首先要求应力双折射片5的形变量包括平行于形变双折射层3方向的分量，原因如下：

由光弹效应可知，当应力双折射片5的形变量包括平行于应力双折射层3方向的分量时，应力双折射片5内部产生平行于应力双折射层3方向的应力，从而，应力双折射片5内部形成平行于应力双折射层3方向的光轴，此时，应力双折射片5能够对垂直入射的圆偏振光的固有相位差进行调制。具体实施时，可以利用形变发生机构8使应力双折射片5发生弯曲变形，从而使应力双折射片5的形变量包括平行于应力双折射层3方向的分量。

为使应力双折射片5变形时，穿过应力双折射片5的圆偏振光变为椭圆偏振光，其次要求应力双折射片5的平行于应力双折射层3方向的形变量处于特定的范围内，原因如下：

由光弹效应可知，在圆偏振光穿过变形的应力双折射片5时，被分解为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，穿过变形的应力双折射片5后的两束线偏振光的相位差由应力双折射片5平行于应力双折射层3方向的形变量决定，而当两束线偏振光的相位差处于(0，π/2)、(π/2，π)、(π，3*π/2)或(3*π/2，2*π)时，才能合成椭圆偏振光，因此，要求应力双折射片5的平行于应力双折射层3方向的形变量处于特定的范围内，具体实施时，可以通过实验来确定该特定范围。

另外，上述的反射式显示基板中的反光层4优选使用具有较高反射率的金属材料制作，示例性地，反光层4采用铝材料进行制作，使得反光层4具有较高的反射率，从而使反射式显示基板具有较高的光利用率。

具体地，如图3和图4所示，上述的反射式显示基板中的形变发生机构8包括位于应力双折射片5与反光层4之间的第一电极6和第二电极7，第一电极6与应力双折射片5接触。从而，通过在第一电6极和第二电极7上施加电荷，利用第一电6极和第二电极7上的电荷之间的吸力或排斥力，使第一电6极向靠近或远离第二电极7方向弯曲，从而使应力双折射片5发生形变；通过精确控制第一电6极和第二电极7上的电荷量，可精确控制应力双折射片5的形变量。如此设计，使得形变发生机构8的结构简单，易于加工制作。另外，此设计，可以在短时间内实现应力双折射片5的变形操作，从而使反射式显示基板对显示控制信号具有较高的响应速度，有利于提高反射式显示装置的图像刷新频率。

为使形变发生机构8能有效地控制应力双折射片5的形变量，优选地，第一电极6与应力双折射片5贴合，从而使第一电极6与应力双折射片5同步变形，使形变发生机构8更有效地对应力双折射片5的形变量进行控制。具体实施时，可以将第一电极6蒸镀在应力双折射片5的下表面上。

进一步地，为使应力双折射片5的形变量有较大的可调范围，优选地，如图4所示，第一电极6和第二电极7之间有间隙。从而，第一电极6有较大的活动空间，进而使应力双折射片5的形变量有较大的可调范围。当应变双折射片5的形变量有较大的可调范围时，应变双折射片5对穿过其的光的偏振态有较大的调节能力，从而应变双折射片5所在区域的光通量有较大的调节范围，使反射式显示基板的显示亮度有较大的调节范围。

为提高环境光的利用率，优选地，第一电极6和第二电极7均为透明电极，从而，环境光可以低损耗地通过第一电极6和第二电极7，高效地为反射式显示基板提供背光。

为便于反射式显示基板的加工制作，所有第二电极7相互连接，从而第二电极7只通过一条引线连接到驱动芯片上即可，无需在反射式显示基板上制作多条引线，便于加工制作。

为实现彩色显示，反射式显示基板还包括彩膜层，彩膜层位于反光层4朝向偏光层1的一侧，彩膜层包括多个彩色滤光片，一个彩色滤光片对应在一个应力双折射片5的位置。具体实施时，彩色滤光片制作成红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片三种，为便于描述，将每个彩色滤光片所在的区域当作一个子像素，则子像素分为红、绿、蓝三种。当反射式显示装置工作时，通过相邻的红、绿、蓝三个子像素的混光作用，使反射式显示基板实现彩色显示。

另外，本实施例还提供一种反射式显示装置，包括上述的反射式显示基板。所述反射式显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种反射式显示基板，其特征在于，包括：

依次层叠设置的反光层、应力双折射层、四分之一波片层和偏光层，其中，所述应力双折射层包括呈阵列式排布的多个应力双折射片；自然光穿过所述偏光层和所述四分之一波片层后，变为圆偏振光，所述应力双折射片变形时，穿过所述应力双折射片的圆偏振光变为椭圆偏振光；

多个形变发生机构，每个所述形变发生机构与对应的一个所述应力双折射片连接。

2.根据权利要求1所述的反射式显示基板，其特征在于，所述形变发生机构包括位于所述应力双折射片与所述反光层之间的第一电极和第二电极，所述第一电极与所述应力双折射片接触。

3.根据权利要求2所述的反射式显示基板，其特征在于，所述第一电极与所述应力双折射片贴合。

4.根据权利要求2所述的反射式显示基板，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间有间隙。

5.根据权利要求2所述的反射式显示基板，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为透明电极。

6.根据权利要求2所述的反射式显示基板，所有所述第二电极相互连接。

7.根据权利要求2所述的反射式显示基板，其特征在于，所述应力双折射片的材料为氮化硅。

8.根据权利要求1-7任一项所述的反射式显示基板，其特征在于，所述反射式显示基板还包括彩膜层，所述彩膜层位于所述反光层朝向所述偏光层的一侧；

所述彩膜层包括多个彩色滤光片，一个所述彩色滤光片对应在一个所述应力双折射片的位置。

9.一种反射式显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的反射式显示基板。