CN108267884B - 透射反射切换结构、显示装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透射反射切换结构、显示装置及其工作方法，属于显示技术领域。透射反射切换结构，包括透光的容纳腔，容纳腔包括多个交替排布的第一容纳部和第二容纳部，透射反射切换结构还包括：位于第二容纳部内的可伸缩材料和与可伸缩材料相接触的液态反光材料；控制可伸缩材料在第一状态和第二状态之间切换的控制部件，其中，在第一状态，可伸缩材料的体积变大挤压第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖第一容纳部底部的全部区域；在第二状态，可伸缩材料的体积变小，液态反光材料从第一容纳部流回至第二容纳部。本发明能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

Description

透射反射切换结构、显示装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是指一种透射反射切换结构、显示装置及其工作方法。

背景技术

现有的反射式显示器件是在阵列基板上镀上一层金属层，以实现没有背光源的反射式显示，但是在外界环境光不足的情况下，需要利用外置的光源进行显示，操作不便，影响用户的观看体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种透射反射切换结构、显示装置及其工作方法，能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种透射反射切换结构，包括透光的容纳腔，所述容纳腔包括多个交替排布的第一容纳部和第二容纳部，所述透射反射切换结构还包括：

位于所述第二容纳部内的可伸缩材料和与所述可伸缩材料相接触的液态反光材料；

控制所述可伸缩材料在第一状态和第二状态之间切换的控制部件，其中，在所述第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域；在所述第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部。

进一步地，所述可伸缩材料为电致伸缩材料，所述控制部件包括：

位于所述容纳腔第一侧的第一电极和位于所述容纳腔第二侧的第二电极，所述第一电极为透明电极，所述第一侧和所述第二侧为所述容纳腔相背的两侧。

进一步地，位于所述容纳腔第二侧的底壁形成有多个间隔设置的凹槽，所述凹槽及其对应的容纳腔部分形成为所述第二容纳部，位于相邻第二容纳部之间的容纳腔部分形成为所述第一容纳部。

进一步地，所述电致伸缩材料为以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料。

进一步地，所述液态反光材料为磁性液态金属，所述第二电极为磁性电极。

进一步地，所述第二电极在所述第一电极上的正投影落入所述第二容纳部在所述第一电极上的正投影内。

进一步地，所述液态反光材料为掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板、背光源和如上所述的透射反射切换结构，所述透射反射切换结构位于所述显示面板和所述背光源之间。

进一步地，所述显示面板包括由黑矩阵图形限定出的多个像素区域，所述第二容纳部在所述显示面板上的正投影落入所述显示面板的黑矩阵图形内。

本发明实施例还提供了一种显示装置的工作方法，应用于如上所述的显示装置，所述工作方法包括：

控制所述可伸缩材料处于第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域，所述显示装置进入反射显示模式；或

控制所述可伸缩材料处于第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部，所述显示装置进入透射显示模式。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，在显示面板和背光源之间加入透射反射切换结构，在透射反射切换结构进入第一状态时，可伸缩材料的体积变大挤压第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖第一容纳部底部的全部区域，依靠液态反光材料的反射率，实现反射式显示；在第二状态，可伸缩材料的体积变小，液态反光材料从第一容纳部流回至第二容纳部，背光源打开后，显示装置进行透射显示模式，从而能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

附图说明

图1为本发明实施例透射反射切换结构处于第二状态的示意图；

图2为本发明实施例透射反射切换结构处于第一状态的示意图；

图3为本发明实施例显示装置的结构示意图。

附图标记

A 第二容纳部

B 第一容纳部

1 显示面板

2 透射反射切换结构

3 背光源

11 黑矩阵图形

12 像素区域

21 第一电极

22 第二电极

23 液态反光材料

24 可伸缩材料

25 容纳腔

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种透射反射切换结构、显示装置及其工作方法，能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

本发明实施例提供一种透射反射切换结构，包括透光的容纳腔，所述容纳腔包括多个交替排布的第一容纳部和第二容纳部，所述透射反射切换结构还包括：

位于所述第二容纳部内的可伸缩材料和与所述可伸缩材料相接触的液态反光材料；

控制所述可伸缩材料在第一状态和第二状态之间切换的控制部件，其中，在所述第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域；在所述第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部。

本实施例中，在透射反射切换结构进入第一状态时，可伸缩材料的体积变大挤压第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖第一容纳部底部的全部区域，依靠液态反光材料的反射率，实现光线的反射；在第二状态，可伸缩材料的体积变小，液态反光材料从第一容纳部流回至第二容纳部，实现光线的透射，如果将本实施例的透射反射切换结构设置在显示装置的显示面板和背光源之间，即能实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

具体实施例中，所述可伸缩材料为电致伸缩材料，这样在电场的控制下，电致伸缩材料的体积可以发生变化。所述控制部件具体包括：

位于所述容纳腔第一侧的第一电极和位于所述容纳腔第二侧的第二电极，所述第一电极为透明电极，所述第一侧和所述第二侧为所述容纳腔相背的两侧。

具体地，当第一电极和第二电极上不施加电信号时，第一电极和第二电极之间无电场，电致伸缩材料的体积比较小，液态反光材料位于第二容纳部，第一容纳部处于透光状态；当第一电极和第二电极上施加电信号时，第一电极和第二电极之间存在电场，电致伸缩材料的体积在电场作用下变大，电致伸缩材料挤压第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖第一容纳部底部的全部区域，第一容纳部处于反光状态。为了避免第一电极对光线造成影响，第一电极为透明电极，具体可以采用透明导电材料比如ITO或IZO制成。

进一步地，位于所述容纳腔第二侧的底壁形成有多个间隔设置的凹槽，所述凹槽及其对应的容纳腔部分形成为所述第二容纳部，位于相邻第二容纳部之间的容纳腔部分形成为所述第一容纳部，这样可以使得在第二状态下，液态反光材料能够容置在凹槽内，不易进入第一容纳部，影响透射显示。

一具体实施例中，如图1和图2所示，透射反射切换结构包括透光的容纳腔25，容纳腔25的底壁形成由多个间隔设置的凹槽，凹槽及其对应的容纳腔部分形成第二容纳部A，相邻第二容纳部A之间为第一容纳部B，在容纳腔25的两侧分别设置有第一电极21和第二电极22，第二电极22可以设置在第二容纳部A背向第一电极21的一侧。如图1所示，在第一电极21和第二电极22之间无电场时，可伸缩材料24的体积比较小，可伸缩材料24和液态反光材料23均位于第二容纳部A内，第一容纳部B内无液态反光材料23，由于容纳腔25和第一电极21均是透明的，因此，光线能够透过第一容纳部B；如图2所示，在第一电极21和第二电极22之间存在电场时，可伸缩材料24的体积变大，可伸缩材料24挤压液态反光材料23进入第一容纳部B，液态反光材料23能够覆盖第一容纳部B的底部的全部区域，这样依靠液态反光材料的反射率，第一容纳部B能够反射外界的光线；当需要重新将第一容纳部B恢复为透光状态时，在第一电极21和第二电极22之间加入反向电场，可伸缩材料24收缩，液态反光材料23从第一容纳部B流回至第二容纳部A，第一容纳部B重新成为透光状态。

其中，第一电极21的厚度控制在10～40nm，这样在确保第一电极21的导电性的同时，也保证了第一电极21较高的透光率，使得第一电极不会阻挡光线的透射。

具体地，所述电致伸缩材料可以采用以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料，该种材料具有优异的电致伸缩特性，能够在电场的控制下体积迅速发生变化。当然，本发明所采用的电致伸缩材料并不局限于采用以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料，还可以采用其他类型的电致伸缩材料。

为了保证在第二状态下，液态反光材料能够全部从第一容纳部B流回至第二容纳部A，不会滞留在第一容纳部B影响光的透射，液态反光材料24可以采用磁性液态金属，所述第二电极22为磁性电极，这样在不施加电场时，在磁力的作用下，第二电极22能够对液态反光材料24产生吸引力，将液态反光材料24牢牢吸附在第二容纳部A内。

第二电极22可以采用不透光材料比如金属制成，为了避免第二状态下，第二电极22对光线的影响，优选地，所述第二电极22在所述第一电极21上的正投影落入所述第二容纳部A在所述第一电极21上的正投影内。

具体地，所述液态反光材料为掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金，磁性纳米颗粒在液态金属中均匀分布，掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金的最低熔点能够达到-19℃，在室温下能够保持液态，完全满足显示要求。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板、背光源和如上所述的透射反射切换结构，所述透射反射切换结构位于所述显示面板和所述背光源之间。

所述显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。

本发明的透射反射切换结构，可以和显示面板一体化制备，也可分开制作。

本实施例中，在显示面板和背光源之间加入透射反射切换结构，在透射反射切换结构进入第一状态时，可伸缩材料的体积变大挤压第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖第一容纳部底部的全部区域，依靠液态反光材料的反射率，实现反射式显示；在第二状态，可伸缩材料的体积变小，液态反光材料从第一容纳部流回至第二容纳部，背光源打开后，显示装置进行透射显示模式，从而能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

图3所示为本实施例显示装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的显示装置包括显示面板1、透射反射切换结构2和背光源3，透射反射切换结构2位于显示面板1和背光源3之间。显示面板1包括黑矩阵图形11和黑矩阵图形11限定出的多个像素区域12；透射反射切换结构2包括透光的容纳腔25，容纳腔25的底壁形成由多个间隔设置的凹槽，凹槽及其对应的容纳腔部分形成第二容纳部A，相邻第二容纳部A之间为第一容纳部B，在容纳腔25的两侧分别设置有第一电极21和第二电极22，第二电极22可以设置在第二容纳部A背向第一电极21的一侧，容纳腔25内容纳有液态反光材料23和可伸缩材料24。

由于第二容纳部A内容纳有可伸缩材料24和/或液态反光材料23，第二容纳部A不能透射光线，因此，优选地，所述第二容纳部A在所述显示面板1上的正投影落入所述显示面板1的黑矩阵图形11内，这样可以避免第二容纳部A对像素区域12透射光线的影响，尽可能增大显示装置的开口率。

一具体实施方式中，在第一电极21和第二电极22之间无电场时，可伸缩材料24的体积比较小，可伸缩材料24和液态反光材料23均位于第二容纳部A内，第一容纳部B内无液态反光材料23，由于容纳腔25和第一电极21均是透明的，因此，光线能够透过第一容纳部B，背光源3发出的光线可以经过透射反射切换结构2进入像素区域12，此时显示装置处于透射式显示模式；在第一电极21和第二电极22之间存在电场时，可伸缩材料24的体积变大，可伸缩材料24挤压液态反光材料23进入第一容纳部B，液态反光材料23能够覆盖第一容纳部B的底部的全部区域，这样依靠液态反光材料的反射率，第一容纳部B能够反射外界的光线，第一容纳部B成为反光层，此时显示装置处于反射式显示模式；在显示装置需要从反射式显示模式切换至透射式显示模式时，在第一电极21和第二电极22之间加入反向电场，可伸缩材料24收缩，液态反光材料23从第一容纳部B流回至第二容纳部A，背光源3打开，显示装置恢复透射式显示模式。

其中，第一电极21的厚度控制在10～40nm，这样在确保第一电极21的导电性的同时，也保证了第一电极21较高的透光率，使得第一电极不会阻挡光线的透射。

具体地，所述电致伸缩材料可以采用以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料，该种材料具有优异的电致伸缩特性，能够在电场的控制下体积迅速发生变化。当然，本发明所采用的电致伸缩材料并不局限于采用以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料，还可以采用其他类型的电致伸缩材料。

为了保证在第二状态下，液态反光材料能够全部从第一容纳部B流回至第二容纳部A，不会滞留在第一容纳部B影响光的透射，液态反光材料24可以采用磁性液态金属，所述第二电极22为磁性电极，这样在不施加电场时，在磁力的作用下，第二电极22能够对液态反光材料24产生吸引力，将液态反光材料24牢牢吸附在第二容纳部A内。

第二电极22可以采用不透光材料比如金属制成，为了避免第二状态下，第二电极22对光线的影响，优选地，所述第二电极22在所述第一电极21上的正投影落入所述第二容纳部A在所述第一电极21上的正投影内。

具体地，所述液态反光材料为掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金，磁性纳米颗粒在液态金属中均匀分布，掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金的最低熔点能够达到-19℃，在室温下能够保持液态，完全满足显示要求。

本发明实施例还提供了一种显示装置的工作方法，应用于如上所述的显示装置，所述工作方法包括：

控制所述可伸缩材料处于第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域，所述显示装置进入反射显示模式；或

控制所述可伸缩材料处于第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部，所述显示装置进入透射显示模式。

本实施例中，在显示面板和背光源之间加入透射反射切换结构，在需要显示装置进入反射式显示模式时，控制可伸缩材料处于第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域，所述显示装置进入反射显示模式；在需要显示装置进入透射式显示模式时，控制所述可伸缩材料处于第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部，背光源打开后，所述显示装置进入透射显示模式，从而能够实现显示装置在透射显示模式和反射显示模式之间的切换，从而满足不同环境光下的显示需求。

一具体实施例中，如图3所示，显示装置包括显示面板1、透射反射切换结构2和背光源3，透射反射切换结构2位于显示面板1和背光源3之间。显示面板1包括黑矩阵图形11和黑矩阵图形11限定出的多个像素区域12；透射反射切换结构2包括透光的容纳腔25，容纳腔25的底壁形成由多个间隔设置的凹槽，凹槽及其对应的容纳腔部分形成第二容纳部A，相邻第二容纳部A之间为第一容纳部B，在容纳腔25的两侧分别设置有第一电极21和第二电极22，第二电极22可以设置在第二容纳部A背向第一电极21的一侧，容纳腔25内容纳有液态反光材料23和可伸缩材料24。

由于第二容纳部A内容纳有可伸缩材料24和/或液态反光材料23，第二容纳部A不能透射光线，因此，优选地，所述第二容纳部A在所述显示面板1上的正投影落入所述显示面板1的黑矩阵图形11内，这样可以避免第二容纳部A对像素区域12透射光线的影响，尽可能增大显示装置的开口率。

在第一电极21和第二电极22之间无电场时，可伸缩材料24的体积比较小，可伸缩材料24和液态反光材料23均位于第二容纳部A内，第一容纳部B内无液态反光材料23，由于容纳腔25和第一电极21均是透明的，因此，光线能够透过第一容纳部B，背光源3发出的光线可以经过透射反射切换结构2进入像素区域12，此时显示装置处于透射式显示模式；当需要显示装置进入反射式显示模式时，在第一电极21和第二电极22上施加电信号，第一电极21和第二电极22之间产生电场，驱动可伸缩材料24的体积变大，可伸缩材料24挤压液态反光材料23进入第一容纳部B，液态反光材料23能够覆盖第一容纳部B的底部的全部区域，这样依靠液态反光材料的反射率，第一容纳部B能够反射外界的光线，第一容纳部B成为反光层，此时显示装置处于反射式显示模式；在显示装置需要从反射式显示模式切换至透射式显示模式时，在第一电极21和第二电极22之间加入反向电场，可伸缩材料24收缩，液态反光材料23从第一容纳部B流回至第二容纳部A，背光源3打开，显示装置恢复透射式显示模式。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板、背光源和透射反射切换结构，所述透射反射切换结构位于所述显示面板和所述背光源之间；

所述显示面板包括由黑矩阵图形限定出的多个像素区域；

所述透射反射切换结构，其特征在于，包括可以透光的容纳腔，所述容纳腔的底壁形成多个间隔设置的凹槽，所述容纳腔的底壁朝向所述背光源设置，所述凹槽朝向所述显示面板设置；

所述容纳腔包括多个交替排布的第一容纳部和第二容纳部，所述第一容纳部为相邻两个凹槽之间的容纳腔部分，所述第一容纳部与所述黑矩阵之间的像素区域在显示面板上的正投影相对应；所述第二容纳部为所述凹槽对应的区域；

所述透射反射切换结构还包括：

位于所述容纳腔第一侧的第一电极，所述第一电极为覆盖各像素区域的面状透明电极；位于所述凹槽底部的第二电极，所述第二电极为与所述第一电极相向设置的磁性电极；所述第一电极和所述凹槽的底部之间设置有叠层而置的电致伸缩材料和液态反光材料；

控制所述电致伸缩材料在显示装置为反射状态和透射状态之间切换的控制部件，其中，在所述反射状态，所述第一电极和第二电极之间施加有电场，所述电致伸缩材料在电场的作用下体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域；在所述透射状态，所述电致伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部；

所述液态反光材料为磁性液态金属；

所述液态反光材料为掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟合金或掺杂有磁性纳米颗粒的镓-铟-锡合金。

2.根据权利要求1所述的透射反射切换结构，其特征在于，所述电致伸缩材料为以铌镁酸铅为基体的弛豫型铁电陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的透射反射切换结构，其特征在于，所述第二电极在所述第一电极上的正投影落入所述第二容纳部在所述第一电极上的正投影内。

4.一种显示装置的工作方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的显示装置，所述工作方法包括：

控制所述可伸缩材料处于第一状态，所述可伸缩材料的体积变大挤压所述第二容纳部内的液态反光材料进入相邻的第一容纳部且覆盖所述第一容纳部底部的全部区域，所述显示装置进入反射显示模式；或

控制所述可伸缩材料处于第二状态，所述可伸缩材料的体积变小，所述液态反光材料从所述第一容纳部流回至所述第二容纳部，所述显示装置进入透射显示模式。

Images