CN105911689B - 显示基板、显示面板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示基板、显示面板及显示装置,属于显示技术领域。本发明的显示基板,划分为多个像素单元,每个像素单元包括至少一种颜色的子像素,显示基板包括基底;设置在基底上方的固定电极;设置在公共电极上方,与每个子像素对应的位置处的介质层和位于两相邻介质层之间的支撑柱;设置在介质层与支撑柱所在层上方的可动电极;且各个子像素对应的位置处的可动电极间隔设置;介质层用于将照射至可动电极上的光线反射出与该介质层对应的子像素颜色相同的光;支撑柱用于支撑可动电极;可动电极和固定电极在被施加电压后产生电势差,可动电极根据电势差的大小控制与各自相对应的介质层接触面积,调节子像素所发射出的光线的多少。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域,具体涉及一种显示基板、显示面板及显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点,近年来得到了迅速地发展,在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。
但是由于液晶显示装置采用白光作为背光源,只有白光中的偏振光通过液晶显示装置中的液晶层,并且在通过彩色滤光片时又会损失一部分偏振光,光的利用率低。此外,液晶显示装置还具有视觉范围小、结构复杂、成本高等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括,针对现有的显示面板存在的上述的问题,提供一种发光效率高、功耗低的显示基板、显示面板及显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板,划分为多个像素单元,每个所述像素单元包括至少一种颜色的子像素,所述显示基板包括:
基底;设置在所述基底上方的固定电极;设置在所述公共电极上方,与每个所述子像素对应的位置处的介质层和位于两相邻所述介质层之间的支撑柱;设置在所述介质层与所述支撑柱所在层上方,与每个所述子像素对应的位置处的可动电极;且各个所述子像素对应的位置处的所述可动电极间隔设置;其中,
所述介质层,用于将照射至所述可动电极上的光线反射出与该介质层所述对应的子像素颜色相同的光,且反射出不同颜色光的所述介质层的厚度不同;
所述支撑柱,用于支撑所述可动电极;
所述可动电极和所述固定电极,用于在被施加电压后产生电势差,所述可动电极根据所述电势差的大小控制与各自相对应的所述介质层接触面积,调节所述子像素所发射出的光线的多少。
优选的是,所述显示基板还包括设置在所述基底上且与所述固定电极绝缘设置的多条栅线和多条数据线;所述栅线和多数据线交叉设置,且在交叉位置处限定出一个所述子像素;其中,每个所述子像素均包括薄膜晶体管;位于同一行的所述子像素中的薄膜晶体管的栅极连接同一条栅线,位于同一列的所述子像素中的薄膜晶体管的源极连接同一条数据线,每个子像素中的薄膜晶体管的漏极连接与各自对应的所述可动电极。
进一步优选的是,所述显示基板还包括源极驱动器和栅极驱动器;其中,所述源极驱动器与所述数据线连接,用于通过所述数据线为各个所述子像素提供数据电压信号;所述栅极驱动器与所述栅线连接,用于通过所述栅线为各个子像素提供栅极扫描信号。
优选的是,每个所述像素单元包括红色、绿色、蓝色三种颜色的所述子像素。
优选的是,所述可动电极的材料为铝。
优选的是,所述固定电极的材料为铝。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板,其包括上述的显示基板。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置,其包括上述的显示面板。
本发明具有如下有益效果:
本发明的显示基板可以直接用于显示,较现有的液晶显示装置而言,无需液晶、偏光片、彩色滤光片和背光源等结构,大大提高了光效率,降低功耗。
附图说明
图1为光干涉调制单元的结构示意图;
图2和3为本发明的实施例1的显示基板的结构图;
图4为本发明的实施例1的显示基板的不同灰阶实现的示意图;
图5本发明的实施例1的显示基板的驱动电路图。
其中附图标记为:P1、第一平板;P2、第二平板;1、第一铝膜;2、第二铝膜;3、间距固定块;20、基底;21、固定电极;22、支撑柱;23、介质层;24、可动电极;25、栅线;26、数据线;A、子像素。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1:
如图2和3所示,本实施例提供一种显示基板,划分为多个像素单元,每个像素单元包括至少一种颜色的子像素A;在本实施例中,以每个像素单元包括红色子像素、蓝色子像素、绿色子像素三种颜色的子像素A为例进行说明,但应当理解的是每个像素单元也不局限于包括以上三种不同颜色的子像素A,每个像素单元中还可以包括白色子像素、酒红色子像素等其他颜色的子像素,在此不再一一列举。
具体的,本实施例中的显示基板包括:基底20;设置在基底20上方的固定电极21;设置在公共电极上方,与每个子像素对应的位置处的介质层23和位于两相邻介质层23之间的支撑柱22;设置在介质层23与支撑柱22所在层上方,与每个子像素A对应的位置处的可动电极24;且各个子像素A对应的位置处的可动电极24间隔设置;其中,介质层23,用于将照射至可动电极24上的光线反射出与该介质层23对应的子像素颜色相同的光,且反射出不同颜色光的介质层23的厚度不同;支撑柱22,用于支撑可动电极24;可动电极24和固定电极21,用于在被施加电压后产生电势差,可动电极24根据电势差的大小控制与各自相对应的介质层23接触面积,调节子像素所发射出的光线的多少。
由此可以看出,在本实施例的显示基板可以直接用于显示,较现有的液晶显示装置而言,无需液晶、偏光片、彩色滤光片和背光源等结构,大大提高了光效率,降低功耗。
为了更清楚的了解本实施例的显示基板的工作原理,以下对本实施例的显示基板的各个部分的功能进行详细说明。
首先,对介质层23的功能进行描述。介质层23的厚度决定了与其对应的子像素的颜色。具体的,如图1所示,光干涉调制单元包括:第一平板P1、第二平板P2、第一铝膜1、第二铝膜2、间距固定块3;其中,间距固定块3支撑第一平板P1和第二平板P2,限定出空间间隙H。当光线穿过半透明的第一铝膜1射入空隙之后,会从第二铝膜2反射上来,然后光在第一平板P1和第二平板P2之间无止尽地来回反射,每一次都有些许光线从上方透出。由于光具有干涉现象,这些反射使得其中大部份波长的光彼此抵消,不过当反射光波长与第一铝膜1和第二铝膜2之间的间距正好符合特定的函数关系时,则会产生加强效果。即当光干涉调制单元两平行的反射面间距H为某一确定值时(相当于F-P标准具),特定波长的光会得到加强并从上方射出,其他波长的光会彼此抵消。因此,标准具的整体功能相当于只会反射一种颜色的镜子,只要改变第一铝膜1和第二铝膜2之间的间距H,就能选择反射光的颜色。按照前述原理,本发明显示基板中的介质层23厚度的大小,则决定了反射光的颜色。
如图2所示,本实施例的显示基板的结构示意图,包括固定电极21、与红色子像素位置对应的可动电极24和介质层23(介质层23的厚度为HR)、与绿色子像素位置对应的可动电极24和介质层23(介质层23的厚度为HG)、与蓝色子像素位置对应的可动电极24和介质层23(介质层23的厚度为HB)。其中,每个子像素的结构相当于一个“标准具”,通过调整子像素的介质层23的厚度,即可选择该“标准具”反射光线的波长。如图3中,红色子像素的固定电极21和可动电极244之间的间距为HR,故外在光线照射到红色子像素这个“标准具”上,红色的光线会加强并反射出,而其他颜色的光则会彼此抵消,绿色子像素和蓝色子像素原理与红色子像素一样,只是可动电极24和固定电极21之间的间距设置不同,也即所设置的介质层23的厚度不同,间距的大小决定“标准具”反射光的波长和颜色。当子像素之间的间距足够大时,子像素反射的光为红外光,当子像素之间的间距足够小时,子像素反射的光为紫外光,而这两种光的波长均超出人眼可识别范围,像素表现为关闭状态,即黑态。例如,红色、绿色、蓝色子像素的可动电极24均处于图2所示的原始状态时,此时可动电极24与固定电极21之间通过支撑柱22支撑,使得可动电极24与固定电极21之间的间距较大,此时红色绿色、蓝色子像素位置处所反射出的光均为红外光,人眼看不到,表现为黑态。如图3所示,红色子像素位置处的可动电极24均处于原始位置处,故其所在的红色子像素表现为黑态,但绿色子像素位置处的可动电极24和蓝色子像素位置处的可动电极24均处于激发位置处,也即在施加电压后与介质层23相接触,它们与固定电极21之间的间距分别为HG和HB,故绿色子像素位置处的可动电极24和蓝色子像素位置处的可动电极24所在的子亚像素分别反射绿光和蓝光,表现为亮态,这个像素单元表现为绿光和蓝光的叠加色,即为青色。
接下来,对显示基板上各个子像素的灰阶大小是如何实现的进行描述。在本实施例中的显示基板中灰阶的大小取决于可动电极24与其对应的子像素中的介质层23接触面积的大小。其中,显示基板的各个子像素的整体功能相当于只会反射一种颜色的镜子,只要改变固定电极21和可动电极24之间的间距H(也就是介质层23的厚度),就能选择反射光的颜色,且当该镜子的工作面积越大,其反射的光线越强。如图3所示,当固定电极21和可动电极24之间的间距固定为HR时,该像素会反射红光,当固定电极21和可动电极24之间的电势差U越大时,可动电极24受到的电荷吸引力越强,其发生的弹性形变就越大,可动电极24与固定电极21在固定间距下的与介质层23的接触面积或者说长度L就越大,该子像素的有效工作面积就越大,从而该子像素反射的红光强度就越大,即该子像素亮度越亮,通过改变固定电极21和可动电极24之间的电势差从而形成不同的灰阶亮度,通过红、绿、蓝三原色及其不同的灰阶从而形成不同的颜色。如图4所示,长度L和亮度U之间的关系,他们为线性关系。
其中,如图5所示,本实施例的显示基板还包括:设置在基底20上且与固定电极21绝缘设置的多条栅线25和多条数据线26;栅线25和多数据线26交叉设置,且在交叉位置处限定出一个子像素A;其中,每个子像素均包括薄膜晶体管;位于同一行的子像素中的薄膜晶体管的栅极连接同一条栅线25,位于同一列的子像素中的薄膜晶体管的源极连接同一条数据线26,每个子像素A中的薄膜晶体管的漏极连接与各自对应的可动电极24。当然,显示基板还包括源极驱动器和栅极驱动器;其中,源极驱动器与数据线26连接,用于通过数据线26为各个子像素A提供数据电压信号;栅极驱动器与栅线25连接,用于通过栅线25为各个子像素A提供栅极扫描信号。
具体的,每个子像素A设有一个薄膜晶体管,薄膜晶体管的栅极接到行扫描线接上,薄膜晶体管的源极接到数据线26上,薄膜晶体管的漏极连接到可动电极24上,可动电极24通过固定支撑块固定左右两端,固定电极21镀在玻璃基底20上,固定电极21上的介质层23不仅保持固定电极21和可动电极24之间的固定间距还可以防止这两者短路。可动电极24和介质层23之间预留有空气间隙,其作用是保持原始状态的黑态。各行栅线25连接到栅极驱动器上,数据线26则连接到源极驱动器上,工作时,每行栅线25依次打开,逐行扫描,当某一行打开时(即该行上所有的薄膜晶体管打开,薄膜晶体管的源极和漏极导通),源极驱动器输出该行上所有子像素A的电压信号,由于薄膜晶体管开关导通,电压信号通过源极和漏极的导通写入到可动电极24上,这样,可动电极24和固定共通电极之间形成不同的电势差,不同的子像素A的电势差形成不同的灰阶亮度,当该行所有的电信号写入完成,即得到了该行所有子像素A的不同颜色和灰阶。随后,该行薄膜晶体管关闭,下一行薄膜晶体管打开,开始进行下一行信号写入并表现下一行所有子像素A的颜色和灰阶。需要说明的是,当一行薄膜晶体管在打开状态的时间段内,会进行信号的写入,当信号写入完成后,该行薄膜晶体管在随后的相对较长的一段时间内均处于关闭状态,薄膜晶体管的源极和漏极不再导通,而处于关闭状态,在这种状态下,数据线26会对其他行的子像素A进行信号写入,数据线26上的电压信号会不断变化,但由于薄膜晶体管处于关闭状态,数据线26电压信号不会被写入到薄膜晶体管关闭的所有行子像素上。同时,由于可动电极24和固定电极21之间通过介质层23形成交叠面积,他们等效为一个可变电容,电容两极电压具有保持特性,电容越大,其保持特性越强。当子像素A的电压写入完成后,由于电压保持特性,可动电极24和固定电极21之间电势差保持不变,子像素A的灰阶亮度保持不变或非常轻微变化(低于最小灰阶亮度差)。
其中,本实施例中的可动电极24和固定电极21的材料均为铝,当然也可以采用其他具有半反半透性能的材料。
综上所述,在本实施例的显示基板可以直接用于显示,较现有的液晶显示装置而言,无需液晶、偏光片、彩色滤光片和背光源等结构,大大提高了光效率,降低功耗。
实施例2:
本实施例提供一种显示面板和显示装置,其中显示面板包括实施例1中的显示基板。当然本实施例的显示面板还包括与显示基板相对设置且位于可动电极24侧的对盒基板,该对盒基板可以保护可动电极24。
相应的,本实施例中的显示装置包括上述的显示面板。其中,该显示装置还可以包括前置光源,所述前置光源用于为所述显示面板提供入射光。这样显示装置可以在任何条件下进行显示。
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 (10)
1.一种显示基板,划分为多个像素单元,每个所述像素单元包括至少一种颜色的子像素,其特征在于,所述显示基板包括:
基底;设置在所述基底上方的固定电极;设置在公共电极上方,与每个所述子像素对应的位置处的介质层和位于两相邻所述介质层之间的支撑柱;设置在所述介质层与所述支撑柱所在层上方,与每个所述子像素对应的位置处的可动电极;且各个所述子像素对应的位置处的所述可动电极间隔设置;其中,
所述介质层,用于将照射至所述可动电极上的光线反射出与该介质层所述对应的子像素颜色相同的光,且反射出不同颜色光的所述介质层的厚度不同;
所述支撑柱,用于支撑所述可动电极;
所述可动电极和所述固定电极,用于在被施加电压后产生电势差,所述可动电极根据所述电势差的大小控制与各自相对应的所述介质层接触面积,调节所述子像素所发射出的光线的多少。
2.根据权利要求1所述的显示基板,其特征在于,所述显示基板还包括设置在所述基底上且与所述固定电极绝缘设置的多条栅线和多条数据线;所述栅线和多数据线交叉设置,且在交叉位置处限定出一个所述子像素;其中,每个所述子像素均包括薄膜晶体管;位于同一行的所述子像素中的薄膜晶体管的栅极连接同一条栅线,位于同一列的所述子像素中的薄膜晶体管的源极连接同一条数据线,每个子像素中的薄膜晶体管的漏极连接与各自对应的所述可动电极。
3.根据权利要求2所述的显示基板,其特征在于,所述显示基板还包括源极驱动器和栅极驱动器;其中,所述源极驱动器与所述数据线连接,用于通过所述数据线为各个所述子像素提供数据电压信号;所述栅极驱动器与所述栅线连接,用于通过所述栅线为各个子像素提供栅极扫描信号。
4.根据权利要求1所述的显示基板,其特征在于,每个所述像素单元包括红色、绿色、蓝色三种颜色的所述子像素。
5.根据权利要求1所述的显示基板,其特征在于,所述可动电极的材料为铝。
6.根据权利要求1所述显示基板,其特征在于,所述固定电极的材料为铝。
7.一种显示面板,其特征在于,所述显示面板包括权利要求1-6中任一项所述的显示基板。
8.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,所述显示面板还包括与所述显示面板相对设置的对盒基板。
9.一种显示装置,其特征在于,所述显示装置包括权利要求7或8所述的显示面板。
10.根据权利要求9所述显示装置,其特征在于,所述显示装置还包括前置光源,所述前置光源用于为所述显示面板提供入射光。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |