CN114842762B - 显示面板及其显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了显示面板及其显示装置，显示面板包括多个像素单元，像素单元包括：发光器件，包括出光面、及与出光面相对设置的背面；像素电路，响应于扫描驱动信号以向发光器件提供与目标显示灰阶对应的驱动电流；反射结构，用于将沿发光器件背面发出的光反射并经由出光面射出；以及透过结构，位于发光器件背面与反射结构之间，并根据目标显示灰阶控制自身的透过率大小，以控制像素单元对沿发光器件背面发出的光的有效利用率。本申请基于目标显示灰阶控制沿发光器件背面发出的光的透过率以控制像素单元对沿发光器件背面发出的光的有效利用率的方式提升显示面板及其显示装置的对比度。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种显示面板及其显示装置。
背景技术
随着现代显示技术的不断发展和进步，显示装置也从信息化向智能化方向发展，并在现代化社会信息交互过程中起着无以替代的重要作用。目前如此种类繁多的显示技术中，Micro-LED(微型发光二极管)显示技术是其中被认为具有颠覆性的次世代显示技术。Micro-LED应用将从平板显示扩展到AR(Augmented Reality，增强现实)/VR(VirtualReality，虚拟显示)/MR(Mixed Reality，混合现实)、空间显示、柔性透明显示、可穿戴/可植入光电器件、光通信/光互联、医疗探测、智能车灯等诸多领域。
然而，目前Micro-LED显示技术仍存在一些不足，例如其产品结构中缺乏反射结构，会导致Micro-LED发出的光只有部分被利用，最终未能达到更高的亮度和更高的对比度。现有技术一般通过在Micro-LED器件级增设反射片或者将部分接触金属改用为反射金属的方式以提升显示装置的发光效率。但上述方法仅提升了灰阶显示时的显示亮度，未能改善显示装置的对比度(指一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量值，比值越大代表对比度越大，比值越小代表对比度越小)，甚至会降低显示装置的对比度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种显示面板及其显示装置，以提升显示面板及其显示装置的对比度。
第一方面，本申请实施例提供了一种显示面板，包括多个像素单元，所述像素单元包括：发光器件，包括出光面、及与所述出光面相对设置的背面；
像素电路，响应于扫描驱动信号以向所述发光器件提供与目标显示灰阶对应的驱动电流；
反射结构，用于将沿所述发光器件背面发出的光反射并经由所述出光面射出；以及
透过结构，位于所述发光器件背面与所述反射结构之间，并根据所述目标显示灰阶控制自身的透过率大小，以控制所述像素单元对沿所述发光器件背面发出的光的有效利用率。
可选地，当所述目标显示灰阶为黑态灰阶时，所述透过结构的透过率为第一预设值；当所述目标显示灰阶为白态灰阶时，所述透过结构的透过率为第二预设值，所述第一预设值小于所述第二预设值。
可选地，当所述目标显示灰阶为黑态灰阶时，沿所述发光器件背面发出的光不能透过所述透过结构；当所述目标显示灰阶为白态灰阶时，沿所述发光器件背面发出的光透过所述透过结构到达所述反射结构，到达所述反射结构的光通过所述反射结构反射后经由所述出光面射出。
可选地，当所述目标显示灰阶位于黑态灰阶和白态灰阶之间时，所述透过结构的透过率为第一预设值、第二预设值或者位于第一预设值和第二预设值之间。
可选地，所述透过结构包括：
第一电极，接收控制电压；
第二电极，接收公共电压；
液晶分子，位于所述第一电极与所述第二电极之间，并根据所述二者之间形成的电场转动；以及
控制电路，与所述第一电极连接，响应于所述扫描驱动信号并根据所述目标显示灰阶提供对应的所述控制电压。
可选地，所述控制电路根据所述控制电压控制所述液晶分子的状态以使所述透过结构的透过率与目标显示灰阶对应。
可选地，所述控制电路包括：
晶体管，控制端接收所述扫描驱动信号，第一端接收所述控制电压，第二端与所述第一电极连接；以及
存储电容，一端与所述晶体管的第二端连接，另一端与所述第一电极连接。
可选地，所述反射结构面向所述发光器件背面的表面凹凸起伏。
可选地，所述反射结构至少包括：
绝缘层，其中一个表面凹凸起伏；以及
反射层，位于所述绝缘层凹凸起伏的表面，并具有凹凸起伏的形貌，且与所述发光器件背面相对设置。
第二方面，本申请实施例提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板。
本申请提供的显示面板及其显示装置，设置了用于将沿发光器件背面发出的光反射并经由出光面射出的反射结构，以及位于所述发光器件背面与所述反射结构之间并根据目标显示灰阶控制自身的透过率大小的透过结构。基于目标显示灰阶控制沿发光器件背面发出的光的透过率以控制像素单元对沿发光器件背面发出的光的有效利用率的方式提升了显示面板及其显示装置的对比度。
应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1示出一种显示装置中显示单元的结构示意图；
图2示出根据本申请实施例提供的显示装置的结构示意图；
图3示出根据本申请实施例提供的显示装置中像素单元的结构示意图；
图4示出根据本申请实施例提供的显示装置中像素单元的截面示意图；
图5示出根据本申请实施例提供的显示装置显示画面时的部分信号波形示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
图1示出一种显示装置中显示单元的结构示意图。
参见图1，显示装置中包括多个显示单元，每个显示单元包括衬底110、发光器件130以及位于衬底110表面与发光器件130连接的薄膜晶体管。
薄膜晶体管包括位于衬底110表面的栅极层121、位于衬底110表面并覆盖栅极层121的栅极绝缘层125、位于栅极绝缘层125远离衬底110的表面的有源层122、位于栅极绝缘层125远离衬底110的表面且与部分有源层122接触的漏极层123、以及位于栅极绝缘层125远离衬底110的表面且与部分有源层122接触的源极层124，其中，源级层124与漏极层123不接触且位于有源层122两侧。发光器件130包括第一接触层131、多量子阱层132以及第二接触层133。第一接触层131位于栅极绝缘层125远离衬底110的表面且与漏极层123至少部分接触以经由薄膜晶体管接收驱动电流。多量子阱层132位于第一接触层131远离栅极绝缘层125的表面，第二接触层133位于多量子阱层132远离第一接触层131的表面并接收参考电压。
示例性地，第一接触层131为P型欧姆接触层，第二接触层133为N型欧姆接触层。第一接触层131通过与自身电连接的第一电极(发光器件130的阳极，图中未示出)与薄膜晶体管连接接收驱动电流，第二接触层133通过与自身电连接的第二电极(发光器件130的阴极，图中未示出)接收参考电压。
发光器件130基于薄膜晶体管控制驱动以被点亮。其中发光器件130为顶部发光(第二接触层133远离多量子阱132层的表面作为显示装置的出光面)，进而一些环境光以及发光器件130中沿出光面反向射出的光无法被有效利用，最终导致显示亮度损失以及发光效率偏低。
现有技术常通过直接采用反射金属层作为第一接触层131，进而使得环境光以及发光器件130中沿出光面反向射出的光被反射并沿出光面射出来解决上述技术问题。或者通过在第一接触层131远离多量子阱层132的表面设置反射层，以使得环境光以及发光器件130中沿出光面反向射出的光被反射并沿出光面射出来解决上述技术问题。上述两种方法不仅提升了显示装置在白态灰阶显示时的显示亮度，也同时提升了显示装置在黑态灰阶显示时的显示亮度，进而提升显示装置的对比度。
图2示出根据本申请实施例提供的显示装置的结构示意图。图3示出根据本申请实施例提供的显示装置中像素单元的结构示意图。图4示出根据本申请实施例提供的显示装置中像素单元的截面示意图。图5示出根据本申请实施例提供的显示装置显示画面时的部分信号波形示意图。
参见图2，显示装置包括显示面板2000、扫描驱动电路3000以及数据驱动电路4000。本实施例中的显示装置例如为Micro-LED(微型发光二极管)显示装置。在其他实施例中，显示装置例如还可以是其他类型的LED显示装置。Micro-LED显示技术将微型尺寸(小于100微米)的LED进行高密度集成，其中单个像素以及像素间距降低至微米级别，并且每个像素都能独立寻址单独发光。目前会通过芯片巨量转移技术、或者使用短波长的micro-LED实现micro-LED全彩显示。芯片巨量转移技术指生长单一发光波长的外延材料，然后将其进行micro-LED芯片制备，最后将各种颜色的单颗micro-LED芯片转移到目标衬底进行多色集成，并结合驱动电路实现全彩显示。而使用短波长的micro-LED(例如蓝光或者紫外)的显示技术，因其辐射的高能光子能够激发绿光、红光量子点等色转换材料，从而获得RGB三基色发光光源。本申请主要解决改善显示装置对比度的技术问题，为方便理解，本实施例中的显示装置例如采用第二种显示技术实现全彩显示。而在其他实施例中，该显示装置也可采用第一种显示技术实现全彩显示。
显示面板2000中包括多个阵列排布的像素单元2100。扫描驱动电路3000例如用于在画面显示时控制扫描每个像素单元2100。数据驱动电路4000用于在扫描像素单元2100时提供驱动电流以实现画面显示。进一步地，位于同一行的像素单元2100例如共用扫描驱动电路3000中的一个扫描驱动单元并被其驱动。位于同一列的像素单元2100例如共用数据驱动电路4000中的一个数据驱动单元并被其驱动。
参见图3，示出像素单元2100的电路结构。像素单元2100包括像素电路2110、发光器件2120、反射结构2130以及透过结构2140。
像素电路2110响应于扫描驱动信号以向发光器件2120提供与目标显示灰阶对应的驱动电流。像素电路2110的等效电路包括晶体管T1、存储电容C1。晶体管T1的控制端接收由扫描驱动电路3000提供的扫描驱动信号，晶体管T1的第一通路端提供数据电压Vdd，晶体管T1的第二通路端与发光器件2120的阳极连接以提供驱动电流。存储电容C1的一端与晶体管T1的第二通路端连接，存储电容C1的另一端与发光器件2120的阳极连接。其中，数据电压Vdd的大小不同其对应发光器件2120显示的灰阶也不同。在其他实施例中，像素电路2110例如可以包括驱动管、开关管以及存储电容。其中，开关管的控制端接收扫描控制信号，开关管的第一通路端接收数据电压，开关管的第二通路端与驱动管的控制端连接，驱动管的第一通路端接收电源电压，驱动管的第二通路端与发光器件2120的阳极连接以提供驱动电流。存储电容的一端与驱动管的第一通路端连接，另一端与驱动管的控制端连接。
发光器件2120为微型发光二极管，其阳极接收驱动电流，阴极接收参考电压VSS，以在像素电路2110的驱动下进行显示。发光器件2120包括出光面、及与出光面相对设置的背面(请详见后续描述)。
反射结构2130用于将沿发光器件2120背面发出的光反射并经由出光面射出，以使得沿背面射出的光被有效利用，提升了显示亮度。
透过结构2140位于发光器件2120背面与反射结构2130之间，并根据目标显示灰阶控制自身的透过率大小，以控制像素单元2100对沿发光器件2120背面发出的光的有效利用率。透过结构2140包括透过层2141和控制电路2142。透过层2141具有可调节透过率特性，即可通过控制呈现不透过、全透过、部分透过状态。控制电路2142基于目标显示灰阶选择性控制透过层2141的透过率，进而控制对沿发光器件2120背面发出的光的有效利用率。
进一步地，当目标显示灰阶为黑态灰阶时，透过结构2140的透过率为第一预设值；当目标显示灰阶为白态灰阶时，透过结构2140的透过率为第二预设值。其中，第一预设值小于第二预设值，也即黑态灰阶显示时经由透过结构2140透过的沿发光器件2120背面发出的光少于白态灰阶显示时经由透过结构2140透过的沿发光器件2120背面发出的光，也即黑态灰阶显示时对沿发光器件2120背面发出的光的有效利用率低于白态灰阶显示时对沿发光器件2120背面发出的光的有效利用率。进而通过控制增强白态灰阶显示时的显示亮度以及降低黑态灰阶显示时的显示亮度，以提升显示装置的对比度。
示例性地，第一预设值例如选自第一范围(示意性地为[0％，5％])内的任一值。第二预设值例如选自第二范围(示意性地为(5％，100％]内的任一值。进一步地，当目标显示灰阶位于黑态灰阶和白态灰阶之间时，透过结构2140的透过率为第一预设值、第二预设值或者位于第一预设值和第二预设值之间。
进一步地，当目标显示灰阶为黑态灰阶时沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140；当目标显示灰阶为白态灰阶时沿发光器件2120背面发出的光透过透过结构2140到达反射结构2130。其中，到达反射结构2130的光通过反射结构2130反射后经由发光器件2120的出光面射出。进而通过控制增强白态灰阶显示时的显示亮度以及降低黑态灰阶显示时的显示亮度，以提升显示装置的对比度。也即在显示黑态灰阶时控制透过结构2140为不透过状态，在显示白态灰阶时控制透过结构2140为全透过状态。示例性地，当目标显示灰阶位于黑态灰阶和白态灰阶之间时，例如目标显示灰阶为(0,64)中的任一值时，对应地沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140；目标显示灰阶为(192，255)中的任一值时，对应地沿发光器件2120背面发出的光透过透过结构2140；目标显示灰阶为[64，192]中的任一值时，对应地沿发光器件2120背面发出的光部分透过透过结构2140，进一步地，目标显示灰阶为[64，192]中的任一值时对应地透过结构2140的透过率例如为50％。需要说明，当目标显示灰阶位于黑态灰阶和白态灰阶之间时，透过结构2140的透过率例如还可以为第一预设值、或者第二预设值、或者位于第一预设值和第二预设值之间的其他值。
参见图4，示出像素单元2100半导体器件级别的截面示意图。为清楚示意反射结构2130、透过结构2140以及发光器件2120之间的位置关系，图4中省略了像素电路2110、部分绝缘层、功能层以及透过结构2140中的控制电路2142。
其中，反射结构2130、透过结构2140、以及发光器件2120例如依次层叠设置在衬底(图中未示出)表面。
反射结构2130远离衬底的一侧也即面向发光器件2120背面的表面凹凸起伏，以通过漫反射提升反射结构2130的整体反射率，进而提升Micro-LED面板的显示亮度。进一步地，反射结构2130至少包括绝缘层2131和反射层2132。其中绝缘层2131例如采用凸点加工工艺制备得到，其一个表面(远离衬底的表面)凹凸起伏。反射层2132例如采用沉积工艺形成于绝缘层2131凹凸起伏的表面上以具有凹凸起伏的形貌。其中，反射层2132为铝层、或银层、或铝银合金层。
透过层2141例如包括第一电极2144、液晶分子2143以及第二电极2145。第一电极2144位于反射层2132的表面且覆盖反射层2132，其中，二者之间例如直接接触或者其间设有绝缘层。液晶分子2143位于第一电极2144和第二电极2145之间且被第二电极2145覆盖，并根据二者之间形成的电场控制以转动。第一电极2144接收控制电路2142提供的控制电压，第二电极2145接收公共电压Vcom。控制电路2142响应于扫描驱动信号并根据目标显示灰阶提供对应的控制电压，以控制液晶分子2143的状态使透过结构2140的透过率与目标显示灰阶相对应。
结合附图3，控制电路2142包括晶体管T2和存储电容C2。晶体管T2的控制端接收由扫描驱动电路3000提供的扫描驱动信号，晶体管T2的第一通路端接收控制电压Vt，晶体管T2的第二通路端与第一电极2144连接以提供控制电压。存储电容C2的一端与晶体管T2的第二通路端连接，存储电容C2的另一端与第一电极2144连接。其中，当沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140时控制电路2142提供的控制电压Vt例如为无效电平状态。当沿发光器件2120背面发出的光透过透过结构2140到达反射结构2130时控制电路2142提供的控制电压Vt例如为有效电平状态。当沿发光器件2120背面发出的光部分透过透过结构2140时控制电路2142提供的控制电压Vt与数据电压Vdd正相关且包括多个状态。
其中，一个像素单元2100中控制电路2142和像素电路2110接收的扫描驱动信号为同一个信号。
发光器件2120包括第一接触层2121、多量子阱层2122以及第二接触层2123。第一接触层2121经由绝缘层位于第二电极2145远离液晶分子2143的一侧。多量子阱层2122位于第一接触层2121远离绝缘层的一侧，第二接触层2123位于多量子阱层2122远离第一接触层2121的一侧。其中，发光器件2120例如垂直设置在透过层2141一侧，其中二者之间设置有绝缘层(图中未示出)。其中，第二接触层2123远离多量子阱层2122的一侧为出光面，与出光面相对设置的背光面与出光面位于多量子阱层2122的不同侧。
需要说明的是，晶体管T1和晶体管T2例如均为N型薄膜晶体管。
参见图5，以某一像素单元2100在第n帧实现白态灰阶显示、在第n+1帧实现黑态灰阶显示为例进行说明，其中n为正整数。
在第n帧Frame n画面显示阶段，显示面板2000中的某一像素单元2100接收的扫描驱动信号在t1时段内为有效电平状态(高电平)，该像素单元2100中的像素电路2110中的晶体管T1导通，进而像素电路2110将与数据电压Vdd(高电平，指示白态灰阶)对应的驱动电流提供至发光器件2120以实现白态灰阶显示。对应的该像素单元2100中的控制电路2142中的晶体管T2导通，进而将有效电平状态(高电平)的控制电压Vt提供至第一电极2144，以控制液晶分子2143发生偏转并使得沿发光器件2120背面发出的光透过透过结构2140到达反射结构2130并通过反射结构2130反射后经由发光器件2120的出光面射出，进而提升了白态灰阶显示的显示亮度。示例性地，液晶分子2143沿着在第一电极2144和第二电极2145内形成的电场方向排列(例如分别与第一电极2144和第二电极2145垂直)以透过沿发光器件2120背面发出的光到达反射结构2130。在t2时段内显示面板2000中的某一像素单元2100接收的扫描驱动信号为无效电平状态(低电平)，该像素单元2100中的像素电路2110中的晶体管T1关断，像素电路2110基于存储电容C1的作用使得发光器件2120维持白态灰阶显示。对应的该像素单元2100中的控制电路2142中的晶体管T2断开，控制电路2142基于存储电容C2的作用维持将有效电平状态(高电平)的控制电压Vt提供至第一电极2144，以使液晶分子2143维持在t1时段时的状态，进而继续使得沿发光器件2120背面发出的光到达反射结构2130并通过反射结构2130反射后经由发光器件2120的出光面射出，进而提升了白态灰阶显示的显示亮度。
在第n+1帧Frame n+1画面显示阶段，显示面板2000中的某一像素单元2100接收的扫描驱动信号在t3时段内为有效电平状态(高电平)，该像素单元2100中的像素电路2110中的晶体管T1导通，进而像素电路2110将与数据电压Vdd(低电平，指示黑态灰阶)对应的驱动电流提供至发光器件2120以实现黑态灰阶显示。对应的该像素单元2100中的控制电路2142中的晶体管T2导通，进而将无效电平状态(低电平)的控制电压Vt提供至第一电极2144，以控制液晶分子2143偏转并使得沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140，进而降低了黑态灰阶显示的显示亮度。示例性地，液晶分子2143例如分别与第一电极2144和第二电极2145平行使得沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140。在t4时段内显示面板2000中的某一像素单元2100接收的扫描驱动信号为无效电平状态(低电平)，该像素单元2100中的像素电路2110中的晶体管T1关断，像素电路2110基于存储电容C1的作用使得发光器件2120维持黑态灰阶显示。对应的该像素单元2100中的控制电路2142中的晶体管T2断开，控制电路2142基于存储电容C2的作用维持将无效电平状态(低电平)的控制电压Vt提供至第一电极2144，以使液晶分子2143维持在t3时段时的状态，进而沿发光器件2120背面发出的光不能透过透过结构2140，进而降低了黑态灰阶显示的显示亮度。
上述实施例中，透过结构2140中的液晶分子2143被控制以至少使得当目标显示灰阶为黑态灰阶时，透过结构2140的透过率为第一预设值，当目标显示灰阶为白态灰阶时，透过结构2140的透过率为第二预设值。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
还应理解，本文采用的术语和表述方式只是用于描述，本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
Claims (9)
1.一种显示面板，包括多个像素单元，其特征在于，所述像素单元包括：
发光器件，包括出光面、及与所述出光面相对设置的背面；
像素电路，响应于扫描驱动信号以向所述发光器件提供与目标显示灰阶对应的驱动电流；
反射结构，用于将沿所述发光器件背面发出的光反射并经由所述出光面射出；以及
透过结构，位于所述发光器件背面与所述反射结构之间，包括透过层中的液晶分子和控制电路，透过层具有可调节透过率特性，控制电路响应于扫描驱动信号并根据所述目标显示灰阶控制所述液晶分子的状态以调节透过层的透过率大小，以控制所述像素单元对沿所述发光器件背面发出的光的有效利用率。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，当所述目标显示灰阶为黑态灰阶时，所述透过结构的透过率为第一预设值；当所述目标显示灰阶为白态灰阶时，所述透过结构的透过率为第二预设值，所述第一预设值小于所述第二预设值。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，当所述目标显示灰阶为黑态灰阶时，沿所述发光器件背面发出的光不能透过所述透过结构；当所述目标显示灰阶为白态灰阶时，沿所述发光器件背面发出的光透过所述透过结构到达所述反射结构，到达所述反射结构的光通过所述反射结构反射后经由所述出光面射出。
4.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，当所述目标显示灰阶位于黑态灰阶和白态灰阶之间时，所述透过结构的透过率为第一预设值 、第二预设值或者位于第一预设值和第二预设值之间。
5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述透过层还包括：
第一电极，接收控制电压；
第二电极，接收公共电压，
其中，所述液晶分子位于所述第一电极与所述第二电极之间，并根据所述第一电极和所述第二电极之间形成的电场转动，所述控制电路与所述第一电极连接，响应于所述扫描驱动信号并根据所述目标显示灰阶提供对应的所述控制电压以使所述透过结构的透过率与目标显示灰阶对应。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述控制电路包括：
晶体管，控制端接收所述扫描驱动信号，第一端接收所述控制电压，第二端与所述第一电极连接；以及
存储电容，一端与所述晶体管的第二端连接，另一端与所述第一电极连接。
7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述反射结构面向所述发光器件背面的表面凹凸起伏。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述反射结构至少包括：
绝缘层，其中一个表面凹凸起伏；以及
反射层，位于所述绝缘层凹凸起伏的表面，并具有凹凸起伏的形貌，且与所述发光器件背面相对设置。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的显示面板。
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