CN114428417A - 显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种显示面板和显示装置，显示面板的每个子像素中，准直光源用于向第一方向发射准直光线，半透半反射层用于将至少部分准直光线沿第二方向反射得到反射光线，滤光层用于向第二方向透过部分反射光线得到目标色光，目标色光的波段位于滤光层的透过波段内，相变层的反射波段位于滤光层的透过波段范围内，用于将目标色光沿第三方向反射至半透半反射层，第三方向与第二方向方向相反，半透半反射层还用于沿第三方向透过至少部分目标色光，在相变层通电时，目标色光的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使子像显示与驱动电压对应的灰阶，相变层的响应时间为纳秒级。本申请的显示面板可实现超高刷新频率。

Description

显示面板和显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其是涉及一种显示面板和显示装置。

背景技术

随着通信能力的不断提升，人们对显示刷新频率的要求也越来越高。对于液晶显示面板而言，当需要480Hz的刷新频率时，液晶需要至少在2毫秒的时间内做出响应，如需更高的刷新频率则会对液晶的响应时间提出更高的要求，但由于液晶本身的特性，其响应时间通常仅在毫秒级别，因此对刷新频率的提升造成了限制，无法得到超高刷新频率的液晶显示面板。

所以，现有的液晶显示面板存在无法实现超高刷新频率的技术问题，需要改进。

发明内容

本申请实施例提供一种显示面板和显示装置，用以缓解现有液晶显示面板无法实现超高刷新频率的技术问题。

本申请提供一种显示面板，包括多个子像素，所述子像素包括：

准直光源，用于向第一方向发射准直光线；

半透半反射层，位于所述准直光线的传播路径上，用于将至少部分所述准直光线沿第二方向反射，得到反射光线，所述第二方向与所述第一方向不平行；

滤光层，位于所述反射光线的传播路径上，用于向所述第二方向透过部分反射光线，得到目标色光，所述目标色光的波段位于所述滤光层的透过波段内；

相变层，所述相变层的入光面与所述滤光层的出光面对应，所述相变层的反射波段位于所述滤光层的透过波段范围内，用于将所述目标色光沿第三方向反射至所述半透半反射层，所述第三方向与所述第二方向方向相反，所述半透半反射层还用于，沿所述第三方向透过至少部分所述目标色光；

其中，在所述相变层通电时，所述目标色光的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使所述显示面板显示与所述驱动电压对应的灰阶，所述相变层的响应时间为纳秒级。

在一种实施例中，所述相变层包括多个相变材料层和多个辅助层，所述多个相变材料层和多个辅助层交替层叠设置，所述辅助层与所述相变材料层的折射率不同。

在一种实施例中，所述相变材料层在非晶态时具有第一折射率，在晶态时具有第二折射率，所述第一折射率与所述第二折射率不同，所述相变材料层在通电时，折射率在所述第一折射率与所述第二折射率之间变化。

在一种实施例中，所述辅助层包括至少一个子辅助层，相邻子辅助层的折射率不同。

在一种实施例中，所述子辅助层的材料包括二氧化硅、二氧化钛或银。

在一种实施例中，所述相变层中各膜层的厚度不同。

在一种实施例中，所述显示面板包括多类子像素，各类子像素对应的滤光层的透过波段不同，以使各类子像素显示不同颜色。

在一种实施例中，所述滤光层包括层叠设置的多个子滤光层，相邻两个子滤光层的折射率不同。

在一种实施例中，所述准直光源包括白光源和位于所述白光源出光路径上的准直透镜。

本申请实施例还提供一种显示装置，包括上述任一项所述的显示面板和驱动芯片。

有益效果：本申请提供一种显示面板和显示装置，显示面板包括多个子像素，每个子像素包括准直光源、半透半反射层、滤光层和相变层，准直光源用于向第一方向发射准直光线，半透半反射层位于准直光线的传播路径上，用于将至少部分准直光线沿第二方向反射，得到反射光线，第二方向与第一方向不平行，滤光层位于反射光线的传播路径上，用于向第二方向透过部分反射光线，得到目标色光，目标色光的波段位于滤光层的透过波段内，相变层的入光面与滤光层的出光面对应，相变层的反射波段位于滤光层的透过波段范围内，用于将目标色光沿第三方向反射至半透半反射层，第三方向与第二方向方向相反，半透半反射层还用于，沿第三方向透过至少部分目标色光，其中，在相变层通电时，目标色光的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使所述子像素显示与驱动电压对应的灰阶，相变层的响应时间为纳秒级。本申请的显示面板中，可通过对滤光层的透过波段和相变层的反射波段进行调节来显示所需的目标色光，通过对相变层输入不同驱动电压来实现不同灰阶，从而实现了显示面板的显示功能，且由于相变层的响应时间为纳秒级，相对于液晶的毫秒级响应提升了一个数量级，因此可以实现超高刷新频率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的显示面板中各子像素的结构示意图。

图2为为表1中的滤光层的透过率光谱。

图3为表2中的相变层在非晶态时的反射率光谱。

图4为表2中的相变层在晶态时的反射率光谱。

图5为表1中的滤光层和表2中的相变层叠加后的反射率光谱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本申请实施例提供一种显示面板和显示装置，用以缓解现有液晶显示面板无法实现超高刷新频率的技术问题。

如图1所示，本申请提供一种显示面板，包括多个子像素，每个子像素包括准直光源、半透半反射层30、滤光层40和相变层50，准直光源用于向第一方向X发射准直光线11，半透半反射层30位于准直光线11的传播路径上，用于将至少部分准直光线11沿第二方向Y1反射，得到反射光线12，第二方向Y1与第一方向X1不平行，滤光层40位于反射光线12的传播路径上，用于向第二方向Y1透过部分反射光线12，得到目标色光，目标色光的波段位于滤光层40的透过波段内，相变层50的入光面与滤光层40的出光面对应，相变层50的反射波段位于滤光层40的透过波段范围内，用于将目标色光13沿第三方向Y2反射至半透半反射层30，第三方向Y2与第二方向Y1方向相反，半透半反射层30还用于，沿第三方向Y2透过至少部分目标色光13，其中，在相变层50通电时，目标色光13的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使子像素显示与驱动电压对应的灰阶，相变层50的响应时间为纳秒级。

准直光源包括白光源10和位于白光源10出光路径上的准直透镜20。白光源10发出的光线为白光，白光包括多种颜色的色光，如红光、蓝光、绿光等，各种色光对应的光线的波段不同。白光源10发出的白光具有发散性，随着传播距离的增大各光线之间的距离也会逐渐增大，通过在白光源10的某个出光路径上设置准直透镜20，使得通过准直透镜20的各白光成为准直光线，即相互平行。此种设置使得准直光线能以统一的方向射向半透半反射层30，则反射光线的方向也是统一的，避免了光线入射角度的不同影响反射角度，并对最终的显示效果造成干扰。

半透半反射层30具有半透过半反射的特性，即一束光线照射到半透半反射层30上，一部分可以透过半透半反射层30，另一部分在半透半反射层30的入射面上被反射。因此，当准直光线11沿第一方向X照射到半透半反射层30上时，部分准直光线11会沿第二方向Y1反射，得到反射光线12。在本申请实施例中，第一方向X与第二方向Y1不平行，且第二方向Y1与显示面板的出光方向平行，在图1中为竖直方向，根据光线反射原理，入射角与反射角相等，则半透半反射层30为倾斜设置。具体地，可以设置半透半反射层30相对于第二方向Y1的倾斜角为45度，则此时第一方向X为水平方向，入射角和反射角均为45度。或者，也可以设置半透半反射层30相对于第二方向Y1的倾斜角为其他角度，只要能保证反射光线12可以沿指定的第二方向Y1射入滤光层40即可。

滤光层40具有仅透过某些波段的光线的特性，可通过对滤光层40材料进行设置来控制其可以透过的波段，在本申请实施例中称之为透过波段，位于透过波段之外的光线由于透过率非常低可视为不能被透过。反射光线12仍然为白光，在照射到滤光层40中时，仅处于滤光层40的透过波段的光线才能透过并照射到相变层50，其他波段的光线被阻止透过，因此最终照射到相变层50的目标色光13为单一颜色的色光，如红色光、蓝色光或者绿色光。

相变层50具有仅反射某些波段的光线的特性，可通过对相变层50材料进行设置来控制其可以反射的波段，在本申请实施例中称之为反射波段，位于反射波段之外的光线由于反射率非常低可视为不能被反射。反射波段位于滤光层40的透过波段范围内，则可以使得全部或部分目标色光13可以沿反向的第三方向Y2反射至半透半反射层30中，再由半透半反射层30将其中的一部分目标色光13透过，该透过的目标色光13即为显示面板最终显示的颜色。

相变层50以相变材料为基础材料制成，相变材料具有在驱动电压作用下在非晶态和晶态之间切换的特性，当驱动电压较小时，相变材料的温度会升高到结晶温度以上熔化温度以下的温度区间，晶格有序排列形成晶体，实现由非晶态切换至晶态；反之，当施加一个较大的驱动电压，相变材料的温度会升高到熔化温度以上，则晶格的有序性会遭到破坏，实现由晶态切换至非晶态。通过改变驱动电压的大小、时长等，可使相变层50在晶态和非晶态之间可逆切换。当相变层50的状态发生变化时，其折射率也会发生变化，从而使得反射光强发生变化。

相变层50和滤光层40通过反射波段和通过波段的相互配合，使得反射至半透半反射层30的目标色光13仅包括某个波段的光线，因此仅能显示该波段的颜色，而在输入不同的驱动电压时，相变层50的折射率发生变化，使得反射得到的目标色光13的反射光强会不同，从而可以使对应的子像素显示目标色光13对应的灰阶，通过该过程，实现了每个子像素的颜色显示和灰阶显示。此外，相变材料在非晶态和晶态之间切换时，响应时间为纳秒级，即可以在纳秒级别的时间内完成状态的切换，因此灰阶切换的时间也为纳秒级，相对于液晶的毫秒级响应提升了一个数量级，因此可以实现超高刷新频率。

在一种实施例中，显示面板包括多类子像素，各类子像素对应的滤光层40的透过波段不同，以使各类子像素显示不同颜色。对于每个子像素，均采用上述各结构得到一种颜色的目标色光13，对应整个显示面板，可以通过对滤光层40和相变层50的结构进行调整，使得不同类子像素对应的透过波段和反射波段不同，从而使得子像素分别显示不同的颜色，如显示红色、绿色和蓝色，则可以形成红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，三种颜色的子像素组成一个完整的像素，并最终使得显示面板可以实现彩色显示。

在一种实施例中，相变层50包括多个相变材料层和多个辅助层，多个相变材料层和多个辅助层交替层叠设置，辅助层与相变材料层的折射率不同。在相变层50通电时，相变材料层的折射率会发生变化，而辅助层的折射率固定，不会发生变化，通过折射率不同的多个膜层的堆叠，目标色光13在多个膜层的界面处发生多次折射，可以增加对可用状态的反射光谱的控制，得到最终所需的反射光强。

相变材料层在非晶态时具有第一折射率，在晶态时具有第二折射率，第一折射率与第二折射率不同，相变材料层在通电时，折射率在第一折射率与第二折射率之间变化。在相变层50输入驱动电压时，各相变材料层在完全晶态和完全非晶态之间切换，且会经过中间晶态和非晶态的混合状态，根据驱动电压的大小不同，可以实现不同比例相态的混合，如30％为晶态，70％为非晶态，则根据晶态与非晶态的比例不同，对应的折射率也不同，从完全晶态和完全非晶态，可以通过控制驱动电压得到多个不同结晶程度的相变材料层，每个方案对应不同的折射率，进而对应不同的反射光强，例如得到128个折射率时，可显示128个灰阶。

在一种实施例中，辅助层包括至少一个子辅助层，相邻子辅助层的折射率不同。折射率不同的子辅助层消光系数也不同，堆叠在一起时可进一步提高对反射光强的可控性，以得到最终所需的反射光强。子辅助层的材料可以是二氧化硅、二氧化钛或银等。

在一种实施例中，相变层中各膜层的厚度不相等。通过厚度不同的多个膜层的堆叠，可以使得反射率光谱可以达到或接近所需的理想状态。

反射光强的大小调节是通过反射率峰值和透过率峰值对应的波长差异来体现的。下面结合具体数值对滤光层和相变层的工作原理进行说明。本申请中滤光层40和相变层50均包括层叠设置的多个膜层，如表1所示，示出了滤光层中各子滤光层的具体材料和厚度，如表2所示，示出了相变层中各膜层的具体材料和厚度，其中SB₂S₃层为相变材料层，相邻两个SB₂S₃层之间的膜层为辅助层，SiO₂层和Ag层均为辅助层中的子辅助层。

表1滤光层中各子层的具体材料和厚度

膜层材料	膜厚(nm)
		TiO<sub>2</sub>	43.74
Ag	39.21
		SiO<sub>2</sub>	45.25
TiO<sub>2</sub>	38.28
		SiO<sub>2</sub>	45.36
TiO<sub>2</sub>	30.48
		SiO<sub>2</sub>	46.9
Ag	20.05
		SiO<sub>2</sub>	2.39
TiO<sub>2</sub>	41.25
		SiO<sub>2</sub>	56.81
Ag	22.77

表2相变层中各子层的具体材料和厚度

如图2所示，为表1中的滤光层的透过率光谱，其中横坐标为波长，用Wavelength表示，纵坐标为透过率，用Transmission表示。如图3和图4所示，分别为表2中的相变层在非晶态和晶态时的反射率光谱，其中横坐标为波长，用Wavelength表示，纵坐标为反射率，用Reflectivity表示。如图5所示，为表1中的滤光层和表2中的相变层叠加后的反射率光谱，其中横坐标为波长，用Wavelength表示，纵坐标为强度，用Intensity表示(由于反射率变化的数值较小，直接用反射率在图中难以显示出区别，因此用强度来表征，反射率的大小与强度的大小成正比)，A表示相变层为非晶态时的反射率光谱，B表示相变层为晶态时的反射率光谱。

本申请以子像素显示蓝光为例，则图2中滤光层40的透光波段为465nm至470nm，图3和图4中相变层50的反射波段也为465nm至470nm，透过率光谱和反射率光谱均有对应的峰值。相变层50在由非晶态转换成晶态时，反射率峰值对应的波长发生了蓝移，即波长变小。

目标色光13具有一定的波段，如465nm至470nm，在相变层50为非晶态时，相变层50的反射率峰值与滤光层40的透过率峰值对应的波长相等或较为接近，记为第一波长，则目标色光的光线经过相变层50反射时，第一波长的反射率最高，继续透过滤光层40时，第一波长的透过率也最高，则第一波长的光线经过相变层50和滤光层40后，两个膜层的整体对第一波长具有第一反射率峰值。

在相变层50为晶态时，由于反射率峰值对应的波长发生了蓝移，即波长变小，反射率峰值与透过率峰值对应的波长不相等且具有一定的差异，记透过率峰值对应的波长为第一波长，反射率峰值对应的波长为第二波长，则目标色光的光线经过相变层50反射时，第二波长的反射率最高，第一波长的反射率降低，则继续透过滤光层40时，虽然第一波长的透过率最高，但由于反射过来的第一波长的光线降低，即使保持了高透过率，最终两个膜层的整体对第一波长的第二反射率峰值相对于第一反射率峰值也会发生下降。

因此，通过对相变层50的非晶态和晶态进行调节，可以使两个膜层的整体的反射率光谱中的反射率峰值发生变化，对于反射率光谱中的其他波长，对应的反射率也均发生同样趋势的变化，也即反射光强发生变化，进而实现了对灰阶的调节。在非晶态至晶态之间的各状态下，反射光强位于两者之间。

需要说明的是，上述实施例仅示出了相变层的其中一种设置方式，但本申请不以此为限，相变层中相变材料层各各子辅助层的材料、厚度、设置位置、设置层数等，均可根据需要进行设置，由于相变材料体系的特点是组分性能连续可调，因此可以通过对相变层的组分优化来进行反射光波段的调控。

本申请实施例还提供一种显示装置，包括上述任一项所述的显示面板和驱动芯片，其中驱动芯片给显示面板提供驱动电压。显示装置可以是智能手表、平板电脑、笔记本电脑、个人计算机(PC，Personal Computer)、微型处理盒子等具有显示功能的设备，可以实现超高刷新频率。

根据上述实施例可知：

本申请提供一种显示面板和显示装置，显示面板包括多个子像素，每个子像素包括准直光源、半透半反射层、滤光层和相变层，准直光源用于向第一方向发射准直光线，半透半反射层位于准直光线的传播路径上，用于将至少部分准直光线沿第二方向反射，得到反射光线，第二方向与第一方向不平行，滤光层位于反射光线的传播路径上，用于向第二方向透过部分反射光线，得到目标色光，目标色光的波段位于滤光层的透过波段内，相变层的入光面与滤光层的出光面对应，相变层的反射波段位于滤光层的透过波段范围内，用于将目标色光沿第三方向反射至半透半反射层，第三方向与第二方向方向相反，半透半反射层还用于，沿第三方向透过至少部分目标色光，其中，在相变层通电时，目标色光的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使子像素显示与驱动电压对应的灰阶，相变层的响应时间为纳秒级。本申请的显示面板中，可通过对滤光层的透过波段和相变层的反射波段进行调节来显示所需的目标色光，通过对相变层输入不同驱动电压来实现不同灰阶，从而实现了显示面板的显示功能，且由于相变层的响应时间为纳秒级，相对于液晶的毫秒级响应提升了一个数量级，因此可以实现超高刷新频率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种显示面板和显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示面板，其特征在于，包括多个子像素，所述子像素包括：

准直光源，用于向第一方向发射准直光线；

半透半反射层，位于所述准直光线的传播路径上，用于将至少部分所述准直光线沿第二方向反射，得到反射光线，所述第二方向与所述第一方向不平行；

滤光层，位于所述反射光线的传播路径上，用于向所述第二方向透过部分反射光线，得到目标色光，所述目标色光的波段位于所述滤光层的透过波段内；

相变层，所述相变层的入光面与所述滤光层的出光面对应，所述相变层的反射波段位于所述滤光层的透过波段范围内，用于将所述目标色光沿第三方向反射至所述半透半反射层，所述第三方向与所述第二方向方向相反，所述半透半反射层还用于，沿所述第三方向透过至少部分所述目标色光；

其中，在所述相变层通电时，所述目标色光的反射光强随驱动电压的变化而变化，以使所述子像素显示与所述驱动电压对应的灰阶，所述相变层的响应时间为纳秒级。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述相变层包括多个相变材料层和多个辅助层，所述多个相变材料层和多个辅助层交替层叠设置，所述辅助层与所述相变材料层的折射率不同。

3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述相变材料层在非晶态时具有第一折射率，在晶态时具有第二折射率，所述第一折射率与所述第二折射率不同，所述相变材料层在通电时，折射率在所述第一折射率与所述第二折射率之间变化。

4.如权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述辅助层包括至少一个子辅助层，相邻子辅助层的折射率不同。

5.如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述子辅助层的材料包括二氧化硅、二氧化钛或银。

6.如权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述相变层中各膜层的厚度不同。

7.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多类子像素，各类子像素对应的滤光层的透过波段不同，以使各类子像素显示不同颜色。

8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述滤光层包括层叠设置的多个子滤光层，相邻两个子滤光层的折射率不同。

9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述准直光源包括白光源和位于所述白光源出光路径上的准直透镜。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的显示面板和驱动芯片。

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