CN115826284A - 反射式显示面板和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反射式显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，沿着从第一基板到第二基板的方向，第一基板和第二基板之间叠层设置有驱动电路结构、波导结构、光栅结构和液晶层；驱动电路结构包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元用于对液晶层施加电场以进行显示，第二驱动单元用于对波导结构施加不同的电压以控制波导结构在第一状态和第二状态之间转换；波导结构包括第一表面和第二表面；在第一状态下，对波导结构施加的电压大于零，波导结构将从第一表面入射的光从第二表面透射出去；在第二状态下，对波导结构施加的电压为零，波导结构将从第一表面入射的光、在第二表面发生全反射后从第一表面出射。本发明还涉及一种显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种反射式显示面板和显示装置。
背景技术
反射显示类产品近年来应用场景越来越广，如标签，白版，类纸显示等等。随着市场的扩大对其提出了新的要求，现有反射显示主要有E-ink，电子纸，以及常规反射显示器件(利用金属高反射率)。但是目前的反射显示，不能同时具备透明功能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种反射式显示面板和显示装置，解决只能显示而不具有透明功能的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种反射式显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，沿着从所述第一基板到所述第二基板的方向，所述第一基板和所述第二基板之间叠层设置有驱动电路结构、波导结构、光栅结构和液晶层；
所述驱动电路结构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于对所述液晶层施加电场以进行显示，所述第二驱动单元用于对所述波导结构施加不同的电压以控制所述波导结构在第一状态和第二状态之间转换；
所述波导结构包括靠近所述光栅结构设置的第一表面，和与所述第一表面相对设置的第二表面；
在所述第一状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构施加的电压大于零，所述波导结构被配置为将从所述第一表面入射的光从所述第二表面透射出去；
在所述第二状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构施加的电压为零，所述波导结构被配置为将从所述第一表面入射的光、在所述第二表面发生全反射后从所述第一表面出射。
可选的，所述波导结构包括透光绝缘层和位于所述透光绝缘层的相对的两侧的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层与所述第二驱动单元连接，所述第一电极层靠近所述光栅结构设置，在所述第一状态，所述第一电极层中的载流子在所述第一电极层和所述透光绝缘层的之间界面积累以改变所述第一电极层的折射率。
可选的，所述第一电极层采用氧化铟锡制成，在所述第一状态下，所述第一电极层由电介质材料转变为近零维材料。
可选的，所述透光绝缘层的折射率小于所述第一电极层的折射率。
可选的，所述透光绝缘层采用三氧化二铝制成。
可选的，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管通过第一极与所述第一电极层电连接，所述第二电极层为公共电极。
可选的，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管，所述液晶层相对的两侧设置有第三电极层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述第一基板设置，所述第二薄膜晶体管通过第二极与所述第三电极层连接，所述第四电极层为公共电极。
可选的，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极通过同步构图工艺形成，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的源漏极通过同步构图工艺形成。
可选的，所述光栅结构包括耦入区和耦出区，所述耦出区包括多个子耦出区，多个子耦出区被配置为取出不同颜色的单色光。
可选的，所述光栅结构为采用三氧化二铝制成的纳米光栅。
可选的，所述第二基板上设置有支撑于所述第一基板和所述第二基板之间的隔垫物。
可选的，所述第二基板远离所述第一基板的一侧设置有偏光片。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的反射式显示面板。
本发明的有益效果是：波导结构在通电状态下，对入射光进行透射，以实现透明功能，波导结构在未通电的状态下，对入射光进行反射，以实现反射式显示。
附图说明
图1表示本发明实施例中的显示面板的结构示意图；
图2表示本发明实施例中的波导结构和光栅结构的示意图；
图3表示本发明实施例中对波导结构加电压的状态示意图；
图4表示本发明实施例中反射率与光栅周期的关系示意图；
图5表示本发明实施例中光栅周期和反射率的关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实施例提供一种反射式显示面板，包括相对设置的第一基板1和第二基板2，沿着从所述第一基板1到所述第二基板2的方向，所述第一基板1和所述第二基板2之间叠层设置有驱动电路结构、波导结构5、光栅结构4和液晶层3；
所述驱动电路结构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于对所述液晶层3施加电场以进行显示，所述第二驱动单元用于对所述波导结构5施加不同的电压以控制所述波导结构5在第一状态和第二状态之间转换；
所述波导结构5包括靠近所述光栅结构4设置的第一表面，和与所述第一表面相对设置的第二表面；
在所述第一状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压大于零，所述波导结构5被配置为将从所述第一表面入射的光从所述第二表面透射出去；
在所述第二状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压为零，所述波导结构5被配置为将从所述第一表面入射的光、在所述第二表面发生全反射后从所述第一表面出射。
本实施例中，通过所述波导结构5的设置，可以实现反射功能和透射功能的转换。
在所述第二状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压为零，即所述波导结构5未通电，光经过所述光栅结构4的衍射进入所述波导结构5，在所述波导结构5内发生反射后再次入射至所述光栅结构4，在所述光栅结构4发生二次衍射，同时，在所述第一驱动单元对所述液晶层3施加电场时，实现反射式显示。
在所述第一状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压大于零，即所述波导结构5处于通电状态，在此状态下，从所述波导结构5的第一表面进入的光直接从所述波导结构5的所述第二表面透射出去，所述波导结构5相当于一个透光膜层，从而实现透明功能。
参考图2和图3，示例性的实施方式中，所述波导结构5包括透光绝缘层51和位于所述透光绝缘层51的相对的两侧的第一电极层53和第二电极层52，所述第一电极层53和所述第二电极层52与所述第二驱动单元连接，所述第一电极层53靠近所述光栅结构4设置，在所述第一状态，所述第一电极层53中的载流子在所述第一电极层53和所述透光绝缘层51的之间界面积累形成电子积累层501以改变所述第一电极层53整体的折射率。
所述第一电极层53采用氧化铟锡制成，在所述第一状态下，所述第一电极层53由电介质材料转变为近零维材料。
众所周知，在某一电压下，ITO(氧化铟锡)由电介质材料可以转变为近零维材料，近零维材料是指在某一电压下，材料的介电常数和折射率发生变化并产生非线性光学现象，对可见光具有吸收和透过作用(对反射具有抑制作用)。在本实施例的显示器件中，第一电极层53采用ITO材料制成，在所述第一状态下，通过第二驱动单元对波导结构5施加电压，在波导结构5中的第一电极层53和第二电极层52之间形成电势差，载流子在第一电极层53和透光绝缘层51的界面积累，致使ITO材料由电介质材料转变为近零维材料。因此经过光栅结构4并耦合到波导结构5中的偏振光被ITO近零维材料吸收和透过，只有极少部分的光被反射，致使该器件具有透明功能。
需要说明的是，在所述第一状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压根据将所述第一电极层53的材料转化为近零维材料的条件设定，例如在所述第一电极层53采用ITO材料制成的一实施方式中，所述第二驱动单元对所述波导结构5施加的电压为3.38V，电子积累层501的厚度为2.5nm，但并不以此为限。
在所述第二状态下，所述第一电极层53的折射率大于所述透光绝缘层51的折射率，入射至所述波导结构5内的光在所述波导结构5内传播，并反射至所述光栅结构4，在所述第一驱动单元的配合下实现反射式显示。
示例性的，在所述第二状态下，入射至所述波导结构5的光在所述波导结构5内以全反射的方式传播，即在所述第二表面发生全反射后，再次从所述第一表面传播至所述光栅结构4。
示例性的实施方式中，所述第二电极层52采用ITO材料制成，但并不以此为限。
示例性的实施方式中，所述透光绝缘层51采用三氧化二铝制成，但并不以此为限。
示例性的，所述透光绝缘层51的透过率大于75％，以在所述第二状态下，保证所述波导结构5的透光率。
示例性的实施方式中，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管10，所述第一薄膜晶体管10通过第一极与所述第一电极层53电连接，所述第二电极层52为公共电极。
所述第一薄膜晶体管10包括栅极、源极和漏极，在一实施方式中，所述第一极为漏极，但并不以此为限。
示例性的实施方式中，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管20，所述液晶层3相对的两侧设置有第三电极层7和第四电极层8，所述第三电极层7靠近所述第一基板1设置，所述第二薄膜晶体管20通过第二极与所述第三电极层7连接，所述第四电极层8为公共电极。
所述第二薄膜晶体管20包括栅极、源极和漏极，在一实施方式中，所述第二极为漏极，但并不以此为限。
示例性的实施方式中，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管20，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管10，所述第一薄膜晶体管10和所述第二薄膜晶体管20的栅极通过同步构图工艺形成，所述第一薄膜晶体管10和所述第二薄膜晶体管20的源漏极通过同步构图工艺形成。
示例性的，所述第一薄膜晶体管10的结构和所述第二薄膜晶体管20的结构相同，所述第一薄膜晶体管10和所述第二薄膜晶体管20的相应的结构采用同步构图工艺形成，示例性的，在所述第一基板1上，所述第一薄膜晶体管10和所述第二薄膜晶体管20交错排布，但并不以此为限。
需要说明的是，本实施例中的显示器件作为全彩色反射式LCD显示时，与波导结构5的第二电极层52相连的第一薄膜晶体管10处于关闭的状态，因此第二薄膜晶体管20对液晶的偏转不产生影响，并且本实施例中的光栅结构4(本实施例中的光栅结构4为纳米光栅结构4)可以产生相应的RGB单色光。当环境光通过偏振片后先经过液晶层3，然后经过光栅结构4以及波导结构5产生相应的单色光，最后通过液晶层3反射出去，从而该显示器件实现了反射式全彩化显示。另外，对于不同显示亮度(不同灰阶)的调节，通过与像素电极(即所述第三电极层7)相连的第二薄膜晶体管20调节液晶层3之间的电压致使液晶发生不同程度的偏转，从而实现L255～L0显示。
本实施例中的显示器件具有透明功能(即所述波导结构5处于所述第二状态时)时，与第二电极层52相连的第一薄膜晶体管10处于开启的状态，此时经过光栅结构4的光直接从波导结构5中透射出去(或被吸收)，波导结构5变成一种透明膜，因此该显示器件可以实现透明的效果。此外，经过偏振片和液晶层3的偏振光均可以通过光栅结构4从波导结构5中透射出去(或被吸收)，因此与第三电极层7相连的第二薄膜晶体管20无论处于开态还是关态均不会对该显示器件的透明效果产生影响。
所述第一基板1为阵列基板，阵列基板可以包括衬底基板、以及依次层叠在衬底基板上的有源层、栅极绝缘层、栅极层、层间绝缘层、源漏极层和平坦层等。这里的阵列基板结构仅为示例，在其他实现方式中，阵列基板可以包括更多或更少的膜层，或者具有其他的膜层排布顺序等。
示例性的实施方式中，所述光栅结构4包括耦入区和耦出区，所述耦出区包括多个子耦出区，多个子耦出区被配置为取出不同颜色的单色光。
例如，所述多个子耦出区包括第一子耦出区41、第二子耦出区42和第三子耦出区43，所述第一子耦出区41用于取出红色光，所述第二子耦出区42用于取出绿色光，所述第三子耦出区43用于取出蓝色光，在所述光栅结构4和所述波导结构5的配合下实现反射式彩色显示。
所述光栅结构4产生单色RGB光主要是通过改变光栅高度Tg、光栅周期P、波导结构5的各个膜层厚度以及占空比f中的一个或多个参数获得，即对于所述第一子耦出区41、第二子耦出区42和第三子耦出区43，光栅高度Tg、光栅周期P、波导结构5的各个膜层厚度以及占空比f中的一个或多个参数不同，一实施方式中，产生RGB单色光的具体结构的参数如下表所示：
其中，T1为第一电极层53的厚度，T2为透光绝缘层51的厚度，T3为第二电极层52的厚度，Tacc为电极积累层的厚度。
本实施例通过驱动结构对波导结构5进行加电与否的切换，不仅可以产生衍射效率比较高的反射光谱，sRGB色域可达161％(没有加电，Color on)，还以实现透过率可达75％以上的透明功能(加电U＝3.38V，Color off)。
光栅周期数Np对该光栅结构4产生反射光谱的衍射峰强度、色域、像素尺寸具有重要的影响。如图4和5所示，以产生绿色反射光谱的光栅结构4为例，随着周期数增加，反射光谱的衍射强度逐渐增加，当周期数为500时，衍射效率可达90％；随着周期数进一步增加，衍射效率接近100％，另外色域可达157％sRGB。
示例性的实施方式中，所述光栅结构4为采用三氧化二铝制成的纳米光栅，但并不以此为限。
示例性的实施方式中，所述第二基板2上设置有支撑于所述第一基板1和所述第二基板2之间的隔垫物9。隔垫物9位于第一基板1和第二基板2之间，保证第一基板1和第二基板2之间有足够的距离，避免第一基板1和第二基板2接触。示例性地，该隔垫物9可以为柱状隔垫物。
示例性的实施方式中，所述第二基板2远离所述第一基板1的一侧设置有偏光片30，以形成偏振光。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的反射式显示面板。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种反射式显示面板，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，沿着从所述第一基板到所述第二基板的方向，所述第一基板和所述第二基板之间叠层设置有驱动电路结构、波导结构、光栅结构和液晶层；
所述驱动电路结构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元用于对所述液晶层施加电场以进行显示，所述第二驱动单元用于对所述波导结构施加不同的电压以控制所述波导结构在第一状态和第二状态之间转换；
所述波导结构包括靠近所述光栅结构设置的第一表面，和与所述第一表面相对设置的第二表面；
在所述第一状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构施加的电压大于零，所述波导结构被配置为将从所述第一表面入射的光从所述第二表面透射出去；
在所述第二状态下，所述第二驱动单元对所述波导结构施加的电压为零，所述波导结构被配置为将从所述第一表面入射的光、在所述第二表面发生全反射后从所述第一表面出射。
2.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述波导结构包括透光绝缘层和位于所述透光绝缘层的相对的两侧的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层与所述第二驱动单元连接，所述第一电极层靠近所述光栅结构设置，在所述第一状态，所述第一电极层中的载流子在所述第一电极层和所述透光绝缘层的之间界面积累以改变所述第一电极层的折射率。
3.根据权利要求2所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第一电极层采用氧化铟锡制成，在所述第一状态下，所述第一电极层由电介质材料转变为近零维材料。
4.根据权利要求2所述的反射式显示面板，其特征在于，所述透光绝缘层的折射率小于所述第一电极层的折射率。
5.根据权利要求4所述的反射式显示面板，其特征在于，所述透光绝缘层采用三氧化二铝制成。
6.根据权利要求2所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管通过第一极与所述第一电极层电连接，所述第二电极层为公共电极。
7.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管，所述液晶层相对的两侧设置有第三电极层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述第一基板设置，所述第二薄膜晶体管通过第二极与所述第三电极层连接，所述第四电极层为公共电极。
8.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第一驱动单元包括第二薄膜晶体管，所述第二驱动单元包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极通过同步构图工艺形成，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的源漏极通过同步构图工艺形成。
9.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述光栅结构包括耦入区和耦出区，所述耦出区包括多个子耦出区，多个子耦出区被配置为取出不同颜色的单色光。
10.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述光栅结构为采用三氧化二铝制成的纳米光栅。
11.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第二基板上设置有支撑于所述第一基板和所述第二基板之间的隔垫物。
12.根据权利要求1所述的反射式显示面板，其特征在于，所述第二基板远离所述第一基板的一侧设置有偏光片。
13.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的反射式显示面板。
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