CN107870496A - 一种显示结构及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示结构及显示装置，包括：依次层叠设置的半球型透明膜，折射率可变结构，以及吸光层；其中，半球型透明膜的半球型曲面与折射率可变结构相互接触设置；折射率可变结构的折射率在不小于半球型透明膜的折射率和小于半球型透明膜的折射率之间可控。具体地，在折射率可变结构的折射率小于半球型透明膜的折射率时可以形成亮态，在折射率可变结构的折射率不小于半球型透明膜的折射率时可以形成暗态。由于采用折射率可变结构代替现有的黑色墨水粒子实现控制显示结构的亮暗变化，无需制作粒子可以简化工艺，且不会存在因粒子团聚导致的色不均匀问题，并且还可以提高显示结构的响应速度。

Description

一种显示结构及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示结构及显示装置。
背景技术
目前，各种显示技术层出不同，其中，清墨(Clear ink)显示技术因其低成本且与TFT-LCD工艺兼容性较高，而成为研究的热点。清墨显示技术的反射型显示装置是利用了：光线从光密介质进入光疏介质时，若入射角大于全反射角则光线会发生全反射的原理。具体地，反射型显示装置的结构如图1a和图1b所示，包括：半球型反射面001，背板002，以及加在反射面001和背板002之间的被介质包围的黑色墨水粒子003。当不加电或如图1a所示的反射面加负电且背板加正电时，黑色墨水粒子003靠近背板002，反射面001被低折射率的介质包围，反射面001反射环境光，显示为亮态。当如图1b所示的反射面加正电且背板加负电时，反射面001被黑色墨水粒子003包围，环境光被黑色墨水粒子003吸收，显示为黑态。通过控制不同像素的电场情况，可以显示不同的图像。
由于在上述反射型显示装置中采用黑色墨水粒子003实现环境光反射与吸收之间的转换，涉及到粒子制作会导致工艺复杂的问题，而黑色墨水粒子003易团聚会导致色不均匀的问题，粒子移动需要较长时间会导致响应时间较慢等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种显示结构及显示装置，用以解决现有反射型显示装置中采用黑色墨水粒子带来的工艺复杂、粒子容易团聚且响应时间较慢的的问题。
因此，本发明实施例提供了一种显示结构，包括：依次层叠设置的半球型透明膜，折射率可变结构，以及吸光层；其中，
所述半球型透明膜的半球型曲面与所述折射率可变结构相互接触设置；
所述折射率可变结构的折射率在不小于所述半球型透明膜的折射率和小于所述半球型透明膜的折射率之间可控。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述折射率可变结构为电光材料层；
所述显示结构还包括：设置于所述电光材料层与所述半球型透明膜之间的上部透明电极，以及设置于所述电光材料层背离所述上部透明电极一侧表面的下部电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述吸光层与所述下部电极为同一膜层结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述电光材料层的折射率变化△n随所述上部透明电极与所述下部电极之间电场强度E的变化满足如下公式：△n＝n03rE/2＝n03rU/2d；
其中，n0为未施加电压时所述电光材料层的初始折射率，r为所述电光材料层的电光系数，U为所述电光材料层被施加的电压，d为所述电光材料层的厚度。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述电光材料层的初始折射率小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；所述电光材料层施加电压后的折射率不小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；
或，
所述电光材料层的初始折射率不小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；所述电光材料层施加电压后的折射率小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述电光材料层为晶体具有中心非对称性的无机电光材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述无机电光材料为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、铌酸锂或碘酸锂。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述电光材料层为有机聚合物电光材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示结构中，所述有机聚合物材料为聚亚安酯聚合物。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：呈阵列排布的多个本发明实施例提供的上述显示结构。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种显示结构及显示装置，包括：依次层叠设置的半球型透明膜，折射率可变结构，以及吸光层；其中，半球型透明膜的半球型曲面与折射率可变结构相互接触设置；折射率可变结构的折射率在不小于半球型透明膜的折射率和小于半球型透明膜的折射率之间可控。通过控制折射率可变结构的折射率大小实现控制显示结构的亮暗变化，具体地，在折射率可变结构的折射率小于半球型透明膜的折射率时实现从半球型透明膜入射光的全反射以形成亮态，在折射率可变结构的折射率不小于半球型透明膜的折射率时实现从半球型透明膜入射光透过折射率可变结构后被吸光层吸收以形成暗态。由于采用折射率可变结构代替现有的黑色墨水粒子实现控制显示结构的亮暗变化，无需制作粒子可以简化工艺，且不会存在因粒子团聚导致的色不均匀问题，并且还可以提高显示结构的响应速度。
附图说明
图1a为现有技术中清墨显示技术的反射型显示装置在显示亮态时的结构示意图；
图1b为现有技术中清墨显示技术的反射型显示装置在显示暗态时的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的显示结构的结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的显示结构的结构示意图之二；
图4a为本发明实施例提供的显示结构在显示亮态时的原理示意图；
图4b为本发明实施例提供的显示结构在显示暗态时的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的显示结构及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层薄膜的厚度和形状大小不反映显示结构的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种显示结构，如图2和图3所示，包括：依次层叠设置的半球型透明膜100，折射率可变结构200，以及吸光层300；其中，
半球型透明膜100的半球型曲面与折射率可变结构200相互接触设置；从半球型透明膜100入射的光可以照射至折射率可变结构200；
折射率可变结构200的折射率在不小于半球型透明膜100的折射率和小于半球型透明膜100的折射率之间可控。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示结构中，通过控制折射率可变结构200的折射率大小实现控制显示结构的亮暗变化。具体地，在折射率可变结构200的折射率小于半球型透明膜100的折射率时，可以实现从半球型透明膜100入射光的全反射以形成亮态，在折射率可变结构200的折射率不小于半球型透明膜100的折射率时，可以实现从半球型透明膜100入射光透过折射率可变结构200后被吸光层300吸收以形成暗态。
由于在本发明实施例提供的上述显示结构中，采用折射率可变结构200代替现有的黑色墨水粒子实现控制显示结构的亮暗变化，因此，无需制作粒子可以简化工艺，且不会存在因粒子团聚导致的色不均匀问题，并且还可以提高显示结构的响应速度。
值得注意的是，本发明实施例提供的上述显示结构中的半球型透明膜100的形状具体可以是半球型，或趋近于半球型，在此不做限定。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述显示结构中，如图2和图3所示，折射率可变结构200具体可以采用电光材料层实现，当然也可以采用其他折射率可控变化的材料实现，例如压电材料等，在此不做限定。
由于电光材料层的折射率可以随着外加电场强度的变化而变化，因此，在采用电光材料层作为折射率可变结构200时，如图2所示，显示结构还需要包括：设置于电光材料层与半球型透明膜100之间的上部透明电极400，以及设置于电光材料层背离上部透明电极400一侧表面的下部电极500。
并且，在具体实施时，为了保证从半球型透明膜100入射光照射至电光材料层，上部透明电极400需要选用透明材料，例如ITO等导电材料。并且，半球型透明膜100可以选用和上部透明电极400折射率相近的透明材料，例如可以选用树脂材料。对应地，如图2所示，下部电极500可以选用和上部透明电极400相同的材料，也可以选用不透明材料，在此不做限定。
并且，在下部电极500选用不透明材料时，如图3所示，吸光层300可以与下部电极500为同一膜层结构，即吸光层300可以复用下部电极500的导电作用同时起到吸光作用。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述像素结构中，通过对上部透明电极400和下部电极500加载电压产生电场后，根据线性电光效应可以引起电光材料层的折射率变化。具体地，电光材料层的折射率变化△n随上部透明电极400与下部电极500之间电场强度E的变化满足如下公式：
△n＝n0 3rE/2＝n0 3rU/2d；
其中，n0为未施加电压时电光材料层的初始折射率，r为电光材料层的电光系数，U为电光材料层被施加的电压，d为电光材料层的厚度。
并且，进一步地，在本发明实施例提供的上述显示结构中，根据电光材料层所选用的材料，电光材料层的初始折射率(即未加电压时的折射率)可以小于上部透明电极400和半球型透明膜100的折射率，此时，从半球型透明膜100入射光发生全反射后形成亮态；对应地，电光材料层施加电压后的折射率应不小于上部透明电极400和半球型透明膜100的折射率，此时，从半球型透明膜100入射光透过折射率可变结构200后被吸光层300吸收后形成暗态。
或者，进一步地，在本发明实施例提供的上述显示结构中，根据电光材料层所选用的材料，电光材料层的初始折射率(即未加电压时的折射率)可以不小于上部透明电极400和半球型透明膜100的折射率，此时，从半球型透明膜100入射光透过折射率可变结构200后被吸光层300吸收后形成暗态；对应地，电光材料层施加电压后的折射率应不小于上部透明电极400和半球型透明膜100的折射率，此时，从半球型透明膜100入射光发生全反射后形成亮态。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示结构中，电光材料层可以选用晶体具有中心非对称性的无机电光材料。具体地，该无机电光材料例如可以为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、铌酸锂或碘酸锂等。
或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示结构中，电光材料层也可以选用有机聚合物电光材料。具体地，该有机聚合物电光材料例如可以为聚亚安酯聚合物等。
以电光材料层选用PMMA-AMA为例，其初始折射率n2为1.49，而半球型反射膜100和上部透明电极400的折射率n1一般为2左右。因此，如图4a所示，在上部透明电极400和下部电极500未施加电压时，环境光从半球型透明膜100入射到电光材料层的界面上，此时光从光密介质入射到光疏介质中满足全反射条件，发生全反射，形成亮态。
PMMA-AMA的电光系数为300pm/V，设电光材料层的厚度为10nm，在在上部透明电极400和下部电极500施加电压为10V，代入公式△n＝n0 3rE/2＝n0 3rU/2d＝{(1.49)3*300*1012*10}/{2*9.6*10-9}＝0.51，即折射率增加0.51左右，此时电光材料层的折射率n3为1.49+0.51＝2，与半球型透明膜100的折射率n1相等，如图4b所示，环境光从半球型透明膜100入射到电光材料层的界面上，此时没有全反射发生，经过电光材料层和下部电极500被吸光层300吸收，形成暗态。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图5所示，包括呈阵列排布的多个本发明实施例提供的上述显示结构，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述显示结构的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述显示结构及显示装置，包括：依次层叠设置的半球型透明膜，折射率可变结构，以及吸光层；其中，半球型透明膜的半球型曲面与折射率可变结构相互接触设置；折射率可变结构的折射率在不小于半球型透明膜的折射率和小于半球型透明膜的折射率之间可控。通过控制折射率可变结构的折射率大小实现控制显示结构的亮暗变化，具体地，在折射率可变结构的折射率小于半球型透明膜的折射率时实现从半球型透明膜入射光的全反射以形成亮态，在折射率可变结构的折射率不小于半球型透明膜的折射率时实现从半球型透明膜入射光透过折射率可变结构后被吸光层吸收以形成暗态。由于采用折射率可变结构代替现有的黑色墨水粒子实现控制显示结构的亮暗变化，无需制作粒子可以简化工艺，且不会存在因粒子团聚导致的色不均匀问题，并且还可以提高显示结构的响应速度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示结构，其特征在于，包括：依次层叠设置的半球型透明膜，折射率可变结构，以及吸光层；其中，
所述半球型透明膜的半球型曲面与所述折射率可变结构相互接触设置；
所述折射率可变结构的折射率在不小于所述半球型透明膜的折射率和小于所述半球型透明膜的折射率之间可控。
2.如权利要求1所述的显示结构，其特征在于，所述折射率可变结构为电光材料层；
所述显示结构还包括：设置于所述电光材料层与所述半球型透明膜之间的上部透明电极，以及设置于所述电光材料层背离所述上部透明电极一侧表面的下部电极。
3.如权利要求2所述的显示结构，其特征在于，所述吸光层与所述下部电极为同一膜层结构。
4.如权利要求2所述的显示结构，其特征在于，所述电光材料层的折射率变化△n随所述上部透明电极与所述下部电极之间电场强度E的变化满足如下公式：△n＝n0 3rE/2＝n0 3rU/2d；
其中，n0为未施加电压时所述电光材料层的初始折射率，r为所述电光材料层的电光系数，U为所述电光材料层被施加的电压，d为所述电光材料层的厚度。
5.如权利要求4所述的显示结构，其特征在于，所述电光材料层的初始折射率小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；所述电光材料层施加电压后的折射率不小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；
或，
所述电光材料层的初始折射率不小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率；所述电光材料层施加电压后的折射率小于所述上部透明电极和所述半球型透明膜的折射率。
6.如权利要求2-5任一项所述的显示结构，其特征在于，所述电光材料层为晶体具有中心非对称性的无机电光材料。
7.如权利要求6所述的显示结构，其特征在于，所述无机电光材料为磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、铌酸锂或碘酸锂。
8.如权利要求2-5任一项所述的显示结构，其特征在于，所述电光材料层为有机聚合物电光材料。
9.如权利要求8所述的显示结构，其特征在于，所述有机聚合物材料为聚亚安酯聚合物。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：呈阵列排布的多个如权利要求1-9任一项所述的显示结构。
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