CN210720946U - 一种显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种显示面板及显示装置，由于折射率可调膜层在电场的作用下可以改变自身的折射率，当显示面板显示为亮态时，可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将出射光方向调节至主视角，从而提高全反射显示面板的反射率，提高显示亮度；在显示面板显示为暗态时，还可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将暗态漏光所产生的出射光调整到大视角方向出射，从而降低正视角亮度，提高显示面板的对比度；并且由于各像素区域均包括折射率可调膜层和光电感应单元，因此可以实现对每个像素区域反射率的单独控制。

Description

一种显示面板及显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示面板及显示装置。

背景技术

全反射型显示面板由于其具有低功耗、低成本等优点，在电子书籍，电子标签等领域有着较大的市场潜力。传统的全反射型显示面板存在反射率低、对比度低等问题。

针对全反射型显示面板存在的反射率低的问题，现有技术通常采用的一种方案为在偏光片中增加散射膜结构，提高散射反射率，但由于散射膜具有方向性，容易造成视角不均一的问题，并且散射膜成本较高；另一种方案是在阵列基板侧的反射层制作出ResinBump结构，通过Resin Bump来提高反射率，对外界光源的位置及TFT Resin Bump的坡度角精确要求高，由于Bump坡度角难以控制，一旦在工艺过程中出现Bump坡度角偏差，反而导致正视角反射率低的问题，且无法实现成品的再调节。

实用新型内容

本实用新型提供一种显示面板及显示装置，以提高反射型显示面板的反射率和对比度。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种显示面板，所述显示面板包括控制模块、相对设置的第一衬底和第二衬底，所述显示面板包括多个像素区域，各所述像素区域包括开口区域和非开口区域，各所述像素区域的显示面板包括：

设置在所述第一衬底靠近所述第二衬底一侧的反射层；

设置在所述第二衬底背离所述第一衬底一侧的电极结构和折射率可调膜层，所述电极结构和所述折射率可调膜层位于所述开口区域，所述电极结构用于形成施加在所述折射率可调膜层上的电场，所述折射率可调膜层用于在所述电场的作用下改变自身的折射率；

以及设置在所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的光电感应单元，所述光电感应单元位于所述非开口区域，用于将来自所述反射层的光信号转换为电信号，并发送所述电信号至所述控制模块；

其中，所述控制模块用于根据所述电信号确定所述电极结构上的电压，以形成施加在所述折射率可调膜层上的电场。

在一种可选的实现方式中，所述电极结构包括层叠设置在所述第二衬底背离所述第一衬底一侧的第一电极、绝缘层和第二电极，所述第一电极靠近所述第二衬底设置，所述折射率可调膜层设置在所述第二电极背离所述第二衬底的一侧。

在一种可选的实现方式中，所述电极结构包括设置在所述折射率可调膜层靠近所述第二衬底一侧的第一电极，以及设置在所述折射率可调膜层背离所述第二衬底一侧的第二电极。

在一种可选的实现方式中，各所述像素区域的显示面板还包括：设置所述第一衬底与所述反射层之间的薄膜晶体管以及与所述薄膜晶体管连接的像素电极，所述第一电极或所述第二电极的图案与所述像素电极的图案相同。

在一种可选的实现方式中，所述折射率可调膜层的材质包括以下至少一种：铌酸锂晶体、磷酸二氘钾晶体、低温相偏硼酸钡晶体、磷酸氧钛铷晶体和硅酸镓镧晶体。

在一种可选的实现方式中，所述显示面板还包括设置在所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的遮光层，所述光电感应单元包括设置在所述遮光层靠近所述第一衬底一侧的光挡墙以及对称设置在所述光挡墙两侧的第一光电二极管和第二光电二极管，所述光挡墙的厚度小于所述显示面板的盒厚；

所述第一光电二极管用于将来自所述反射层的光信号转换为第一电信号，所述第二光电二极管用于将来自所述反射层的光信号转换为第二电信号，所述控制模块还用于根据所述第一电信号与所述第二电信号之差确定所述电极结构上的电压。

在一种可选的实现方式中，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管包括P型衬底、设置在所述P型衬底上的N阱以及设置在所述N阱上的P+掺杂层，或者包括N型衬底、设置在所述N型衬底上的P阱以及设置在所述P阱上的N+掺杂层。

在一种可选的实现方式中，各所述像素区域的显示面板还包括：设置在所述第一衬底靠近所述第二衬底一侧的薄膜晶体管，以及设置在所述薄膜晶体管靠近所述第二衬底一侧的树脂凸起层，所述反射层设置在所述树脂凸起层靠近所述第二衬底的一侧。

在一种可选的实现方式中，所述显示面板还包括填充在所述第一衬底和所述第二衬底之间的液晶层，以及设置在所述电极结构和所述折射率可调膜层背离所述第二衬底一侧的偏光片。

为了解决上述问题，本实用新型还公开了一种显示装置，所述显示装置包括任一实施例所述的显示面板。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：

本申请技术方案提供了一种显示面板及显示装置，由于折射率可调膜层在电场的作用下可以改变自身的折射率，当显示面板显示为亮态时，可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将出射光方向调节至主视角，从而提高全反射显示面板的反射率，提高显示亮度；在显示面板显示为暗态时，还可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将暗态漏光所产生的出射光调整到大视角方向出射，从而降低正视角亮度，提高显示面板的对比度；并且由于各像素区域均包括折射率可调膜层和光电感应单元，因此可以实现对每个像素区域反射率的单独控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请一实施例提供的各像素区域显示面板的剖面结构示意图；

图2示出了本申请一实施例提供的显示面板包括多个阵列排布的像素区域的平面结构示意图；

图3示出了本申请一实施例提供的一种电极结构的剖面结构示意图；

图4示出了本申请一实施例提供的一种光电感应单元的剖面结构示意图；

图5示出了本申请一实施例提供的一种电极结构形成水平电场的示意图；

图6示出了相关技术中全反射显示面板在亮态时不同光源位置下的反射率对比；

图7示出了本申请实施例提供的显示面板在亮态时不同光源位置下的反射率对比；

图8示出了相关技术中全反射显示面板在亮态时不同树脂凸起层坡度角下的反射率对比；

图9示出了本申请实施例提供的显示面板在亮态时不同树脂凸起层坡度角下的反射率对比；

图10示出了相关技术中全反射显示面板在暗态时的漏光出射示意图；

图11示出了本申请实施例提供的显示面板在暗态时的漏光出射示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本申请一实施例提供了一种显示面板，显示面板包括控制模块、相对设置的第一衬底11和第二衬底12，显示面板包括多个像素区域，各像素区域包括开口区域和非开口区域，参照图1，各像素区域的显示面板包括：

设置在第一衬底11靠近第二衬底12一侧的反射层13；

设置在第二衬底12背离第一衬底11一侧的电极结构和折射率可调膜层14，电极结构和折射率可调膜层14位于开口区域，电极结构用于形成施加在折射率可调膜层14上的电场，折射率可调膜层14用于在电场的作用下改变自身的折射率；

以及设置在第二衬底12靠近第一衬底11一侧的光电感应单元15，光电感应单元15位于非开口区域，用于将来自反射层13的光信号转换为电信号，并发送电信号至控制模块；控制模块用于根据电信号确定电极结构上的电压，以形成施加在折射率可调膜层14上的电场。

参照图2示出了显示面板包括多个阵列排布的像素区域的平面结构示意图。各像素区域包括开口区域和非开口区域。

在实际应用中，各像素区域的显示面板还可以包括：设置在第一衬底11与反射层13之间的薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的像素电极(图中未示出)，像素电极与薄膜晶体管的源极或漏极连接。

为了进一步提高显示面板的反射率，各像素区域的显示面板还可以包括：设置在薄膜晶体管和像素电极靠近第二衬底12一侧的树脂凸起层16，反射层13设置在树脂凸起层16靠近第二衬底12的一侧。

本实施例提供的显示面板还可以包括填充在第一衬底11和第二衬底12之间的液晶层，以及设置在电极结构和折射率可调膜层14背离第二衬底12一侧的偏光片，从而得到亮度可调节的全反射LCD。

其中，电极结构和折射率可调膜层14构成调节单元，调节单元设置在第二衬底12背离第一衬底11的一侧且位于开口区域，光电感应单元15设置在第二衬底12靠近第一衬底11的一侧且位于非开口区域。

在一种可选的实现方式中，电极结构形成施加在折射率可调膜层14上的水平电场，参照图3，电极结构可以包括层叠设置在第二衬底12背离第一衬底11一侧的第一电极31、绝缘层32和第二电极33，第一电极31靠近第二衬底12设置，折射率可调膜层14设置在第二电极33背离第二衬底12的一侧。

在另一种可选的实现方式中，电极结构形成施加在折射率可调膜层14上的垂直电场，电极结构可以包括设置在折射率可调膜层14靠近第二衬底12一侧的第一电极，以及设置在折射率可调膜层14背离第二衬底12一侧的第二电极。

为了提高反射率，第一电极31和第二电极33为透明电极。第一电极31和第二电极33上的电压由控制模块控制，该电压用于形成施加在折射率可调膜层14上的电场，从而调节折射率可调膜层14的折射率，调节出射光方向。参照图5，第一电极31和第二电极33上的电压形成施加在折射率可调膜层14上的水平电场E，该电场E或折射率可调膜层14的折射率大小由第一电极31和第二电极33之间的电压差决定。

其中，第一电极31或第二电极33的图案可以与像素电极的图案相同。这样，第一电极31或第二电极33的制备可以采用像素电极的掩膜版，从而简化制作工艺，降低工艺成本。

需要说明的是，电极结构不仅限于上述的两种结构形式，只要能够在控制模块的控制下，形成施加在折射率可调膜层14上的电场的结构形式均在本实施例的保护范围之内。

参照图4，非开口区域的显示面板还可以包括：设置在第二衬底12与光电感应单元15之间的遮光层41，如黑色矩阵等。

在一种可选的实现方式中，光电感应单元15包括设置在遮光层41靠近第一衬底11一侧的光挡墙42以及对称设置在光挡墙42两侧的第一光电二极管43和第二光电二极管44，光挡墙42的厚度小于显示面板的盒厚；第一光电二极管43用于将来自反射层13的光信号转换为第一电信号，第二光电二极管44用于将来自反射层13的光信号转换为第二电信号，控制模块还用于根据第一电信号与第二电信号之差确定电极结构上的电压。

其中，光挡墙42的材料可以与显示面板中隔离柱PS的材料相同，并采用隔离柱PS的制备方法制备。在具体实现中，可以首先在遮光层41靠近第一衬底11的一侧制备光挡墙42，然后在光挡墙42的两侧对称制作两个相同的光电二极管，即第一光电二极管管21和第二光电二极管44。第一光电二极管管21和第二光电二极管44分别与光挡墙42的距离相同。第一光电二极管43和第二光电二极管44可以包括P型衬底、设置在P型衬底上的N阱以及设置在N阱上的P+掺杂层，或者包括N型衬底、设置在N型衬底上的P阱以及设置在P阱上的N+掺杂层。

由于每个像素区域范围较小，光线经反射层反射后，入射至光电感应单元15和折射率可调膜层14上的光线可近似为平行光，入射角度均为θ1。入射角度θ1不同时，第一光电二极管43和第二光电二极管44所接收的光强不同，从而形成不同的电流差，形成不同的电信号输出给控制模块。控制模块根据电流差可以确定出入射角θ1，进而根据入射角θ1确定施加在第一电极31和第二电极33上的电压差。

通过光电感应单元15感应来自反射层13的入射光线的方向，并将其转化为电信号后输出于控制模块，由控制模块处理并对同一像素区域中的第一电极31和第二电极33施加相应的电压，调节折射率可调膜层14的折射率，从而调节出射光的方向，使得不管光源在何种位置，树脂凸起层16的坡度角如何，显示面板出射光的方向均可被调节，从而可以避免由于光源位置或树脂凸起层16的坡度角偏差造成反射率低的问题，拓宽全反射显示面板的使用环境范围。

具体地，控制模块根据光电感应单元15发送的电信号确定来自反射层13的光线入射角θ1，同时获取显示面板需要出射光的角度θ2，再根据折射定律可以确定折射率可调膜层14的目标折射率

由于折射率可调膜层14具有线性电光效应(泡克耳斯效应)，其折射率随着电压变化而变化，因此可以根据公式：

确定第一电极31和第二电极33上的电压差U，以形成施加在折射率可调膜层14上的电场，使得折射率可调膜层14具备目标折射率

进而显示面板以预设角度θ2出射光线。

在显示面板显示为亮态时，可通过折射率可调膜层14折射率的变化，调节出射光方向，使其从主视角方向出射(θ2≤30°)，提高主视角出射光效率，增加反射率。该工作模式下，折射率可调膜层14的折射率n2可以按照如下公式计算：

n1*sinθ1＝n2*sinθ2

其中，亮态下液晶不加电n1≈1.5，同时要求θ2≤30°(主视角方向)，因此n2＝1.5*sinθ1/sinθ2≥3*sinθ1。

在显示面板显示为暗态时，也可通过电压控制折射率可调膜层14折射率的变化，调节出射光方向，将暗态漏光所产生的出射光调整到大视角方向出射(θ2≥80°)，从而降低暗态正视角亮度，提高显示面板的对比度，该工作模式下，折射率可调膜层14的折射率n2可以按照如下公式计算：

n1*sinθ1＝n2*sinθ2

其中，暗态下液晶家电n1≈1.0，同时要求θ2≥80°(偏离主视角方向)，因此n2＝1.5*sinθ1/sinθ2≤1.02*sinθ1。

其中，折射率可调膜层14的材质可以包括：铌酸锂晶体、磷酸二氘钾晶体、低温相偏硼酸钡晶体、磷酸氧钛铷晶体和硅酸镓镧晶体等具有线性电光效应材质中一种或多种。折射率可调膜层14可通过磁控溅射，脉冲激光沉积等方法制备。

参照图6，全反射显示面板显示亮态，相关技术中的全反射显示面板在光源1的照射下(左图)，出射光在主视角方向，反射率较高；当光源位置变化到光源2时(右图)，出射光偏移主视角方向，反射率降低，屏幕变暗。

参照图7示出了本实施例提供的显示面板在亮态时不同光源位置下的反射率对比。由于控制模块能够根据折射率可调膜层入射光的方向，调节电极结构上的电压，例如在第一电极上施加Vcom(例如0V)，第二电极上施加不同的电压，使得距离光源不同的像素区域中的折射率可调膜层具有不同的折射率，使得不管光源在何种位置入射，经过反射层13反射后的光均可在主视角方向出射，使主视角反射光增多，视觉反射率增强，屏幕变亮。

参照图8，全反射显示面板显示亮态，相关技术中的全反射显示面板在树脂凸起层16为最佳坡度角的情况下(左图)，出射光在主视角方向，反射率较高；当树脂凸起层16的坡度角偏离最佳值时(右图)，出射光偏移主视角方向，反射率降低，屏幕变暗。

参照图9示出了本实施例提供的显示面板在亮态时不同树脂凸起层坡度角下的反射率对比。由于控制模块能够根据折射率可调膜层入射光的方向，调节电极结构上的电压，使得可调膜层的折射率均能匹配树脂凸起层的坡度角，因此不管树脂凸起层16的坡度角大小如何，经过反射层13反射后的光均可在主视角方向出射，使主视角反射光增多，视觉反射率增强，屏幕变亮。

参照图10，全反射显示面板显示暗态，由于实际偏光片补偿、加电时液晶无法完全竖起等原因，导致相关技术中的全反射显示面板在主视角方向存在暗态漏光，导致对比度CR降低。

参照图11示出了本实施例提供的显示面板在暗态时的出射光情况。由于控制模块能够根据折射率可调膜层入射光的方向，调节电极结构上的电压，调节出射光的方向，使得出射光方向≥80°，从而减轻主视角漏光，提高对比度。

本实施例提供的显示面板，折射率可调膜层在电场的作用下可以改变自身的折射率，通过折射率可调膜层折射率的变化，调节出射光方向，进而提高或降低全反射显示面板的反射率，实现亮度的自动调节。当显示面板显示为亮态时，可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将出射光方向调节至主视角，从而提高全反射显示面板的反射率，提高显示亮度；在显示面板显示为暗态时，也可通过电极结构的电压控制折射率可调膜层的折射率，将暗态漏光所产生的出射光调整到大视角方向出射，从而降低正视角暗态亮度，提高显示面板的对比度；并且由于各像素区域均包括折射率可调膜层和光电感应单元，因此可以实现对每个像素区域反射率的单独控制，另外本申请技术方案还可以降低现有全反射显示面板对树脂凸起层ResinBump坡度角的严格要求，降低了工艺难度及成本，缩短了开发周期。

本申请另一实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括任一实施例所述的显示面板。

需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有2D或3D显示功能的产品或部件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种显示面板及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括控制模块、相对设置的第一衬底和第二衬底，所述显示面板包括多个像素区域，各所述像素区域包括开口区域和非开口区域，各所述像素区域的显示面板包括：

设置在所述第一衬底靠近所述第二衬底一侧的反射层；

设置在所述第二衬底背离所述第一衬底一侧的电极结构和折射率可调膜层，所述电极结构和所述折射率可调膜层位于所述开口区域，所述电极结构用于形成施加在所述折射率可调膜层上的电场，所述折射率可调膜层用于在所述电场的作用下改变自身的折射率；

以及设置在所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的光电感应单元，所述光电感应单元位于所述非开口区域，用于将来自所述反射层的光信号转换为电信号，并发送所述电信号至所述控制模块；

其中，所述控制模块用于根据所述电信号确定所述电极结构上的电压，以形成施加在所述折射率可调膜层上的电场。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述电极结构包括层叠设置在所述第二衬底背离所述第一衬底一侧的第一电极、绝缘层和第二电极，所述第一电极靠近所述第二衬底设置，所述折射率可调膜层设置在所述第二电极背离所述第二衬底的一侧。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述电极结构包括设置在所述折射率可调膜层靠近所述第二衬底一侧的第一电极，以及设置在所述折射率可调膜层背离所述第二衬底一侧的第二电极。

4.根据权利要求2或3所述的显示面板，其特征在于，各所述像素区域的显示面板还包括：设置所述第一衬底与所述反射层之间的薄膜晶体管以及与所述薄膜晶体管连接的像素电极，所述第一电极或所述第二电极的图案与所述像素电极的图案相同。

5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射率可调膜层的材质包括以下至少一种：铌酸锂晶体、磷酸二氘钾晶体、低温相偏硼酸钡晶体、磷酸氧钛铷晶体和硅酸镓镧晶体。

6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括设置在所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的遮光层，所述光电感应单元包括设置在所述遮光层靠近所述第一衬底一侧的光挡墙以及对称设置在所述光挡墙两侧的第一光电二极管和第二光电二极管，所述光挡墙的厚度小于所述显示面板的盒厚；

所述第一光电二极管用于将来自所述反射层的光信号转换为第一电信号，所述第二光电二极管用于将来自所述反射层的光信号转换为第二电信号，所述控制模块还用于根据所述第一电信号与所述第二电信号之差确定所述电极结构上的电压。

7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管包括P型衬底、设置在所述P型衬底上的N阱以及设置在所述N阱上的P+掺杂层，或者包括N型衬底、设置在所述N型衬底上的P阱以及设置在所述P阱上的N+掺杂层。

8.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，各所述像素区域的显示面板还包括：设置在所述第一衬底靠近所述第二衬底一侧的薄膜晶体管，以及设置在所述薄膜晶体管靠近所述第二衬底一侧的树脂凸起层，所述反射层设置在所述树脂凸起层靠近所述第二衬底的一侧。

9.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括填充在所述第一衬底和所述第二衬底之间的液晶层，以及设置在所述电极结构和所述折射率可调膜层背离所述第二衬底一侧的偏光片。

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

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