反射式显示面板及显示装置

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，特别是涉及一种反射式显示面板及显示装置。

背景技术

显示面板具有轻薄、耐用及符合节能环保的低耗电等优点，但是需要搭配使用背光源，导致模组厚，成本高。电子纸显示器(反射型显示器)成为符合大众需求的一种显示器，电子纸显示器可利用外界的光源来显示影像，不像液晶显示器需要背光源，所以在户外阳光强烈的环境下，仍然可清楚地看到电子纸上的资讯，而无视角的问题，且电子纸显示器因其省电、高反射率和对比率等优点，现已广泛运用于电子阅读器(如电子书、电子报纸)或其它电子元件(如价格标签)。

现有的电子纸显示器通常采用E-Ink微胶囊技术(微胶囊电子油墨技术)、SiPix微杯技术(微杯型电泳显示技术)、Bridgestone电子液态粉末技术、胆固醇液晶显示(Cholesteric Liquid Crystal Display，CLCD)技术、微机电系统(MEMS)技术或电湿润(electrowetting)技术。但是，现有的电子纸显示器技术相对于液晶显示技术不怎么成熟，量产效率低，制造成本比较高。而且，现有的电子纸显示器的上基板通常是平面结构，反射率较大，对环境光的利用率较低，而且射入电子纸显示器内的光线是比较散乱的，当外界的光源较弱时，电子纸显示器的亮度和对比度会比较低；由于环境光是比较散乱的，容易导致相邻两个子像素之间颜色会发生窜色，色彩的纯度较低，影响显示的画质。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种反射式显示面板及显示装置，以解决现有技术中电子纸显示器对环境光利用率较低的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供一种反射式显示面板，包括对置基板、与所述对置基板相对设置的阵列基板以及位于所述对置基板与所述阵列基板之间的液晶层，所述对置基板位于所述液晶层靠近外环境的一侧，所述阵列基板位于所述液晶层远离外环境的一侧；

所述液晶层包括液晶分子以及与所述液晶分子混合在一起的染料液晶分子，所述阵列基板上设有像素电极，所述对置基板上设有与所述像素电极配合的公共电极；

所述阵列基板上还设有反射层，所述反射层用于反射入射的外环境光线；所述对置基板靠近外环境的一侧设有第一折射结构层，所述第一折射结构层包括多个第一凸起结构，所述第一凸起结构朝向外环境的一侧凸出，所述第一折射结构层用于汇聚入射的外环境光线并散射所述反射层反射的反射光线。

进一步地，所述第一凸起结构的截面为圆弧形结构或三角形结构；所述第一凸起结构的高度大于0.4μm～0.8μm，所述第一凸起结构的宽度大于0.7μm～1.6μm，所述第一凸起结构的底角为5°～60°。

进一步地，所述对置基板上设有黑矩阵和多个色阻，所述黑矩阵将多个所述色阻相互间隔开。

进一步地，所述黑矩阵与所述色阻之间具有间隙，所述间隙为环形结构并围绕于每个所述色阻的周缘。

进一步地，所述阵列基板上设有多个色阻，每个所述色阻完全覆盖住所述阵列基板上的开口区。

进一步地，所述反射层位于所述阵列基板远离所述液晶层的一侧，所述阵列基板朝向所述反射层的一侧设有第二折射结构层，所述第二折射结构层包括多个第二凸起结构，所述第二凸起结构朝向所述反射层的一侧凸出，所述第二折射结构层用于散射入射的外环境光线并汇聚所述反射层反射的反射光线。

进一步地，所述液晶分子为负性液晶分子，在初始状态时，所述液晶分子和所述染料液晶分子均垂直于所述对置基板和所述阵列基板；或者，所述液晶分子为正性液晶分子，在初始状态时，所述液晶分子和所述染料液晶分子均平行于所述对置基板和所述阵列基板。

进一步地，所述对置基板远离所述液晶层的一侧设有偏光片，当所述液晶分子和所述染料液晶分子均平行于所述对置基板和所述阵列基板时，所述偏光片的透光轴与所述液晶分子和所述染料液晶分子的长轴相垂直。

进一步地，所述液晶分子为正性液晶分子，在初始状态时，所述液晶分子和所述染料液晶分子在靠近所述对置基板一侧的配向方向与靠近所述阵列基板一侧的配向方向相互垂直。

本申请还提供一种显示装置，包括如上所述的反射式显示面板。

本发明有益效果在于：通过在对置基板朝向外环境的一侧设置折射结构层，可以将更多外环境光线汇聚一起并射入液晶盒内，减小对外环境光线的反射效果，使更多的外环境光线射入反射式显示面板的内部进行利用，提高对外环境光线的利用率，从而提升反射式显示面板的亮度和对比度；而且，折射结构层可以对反射光线进行散射，使得用户看到的反射光线更加柔和，减少对用户眼睛的刺激，改善显示品质以及提高护眼效果；另外，在液晶层中混合染料液晶分子，从而无需设置下偏光片，大大减小显示面板的厚度，以及减少光线的损耗，进一步提升反射式显示面板的亮度和对比度。

附图说明

图1是本发明实施例一中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图2是本发明实施例一中反射式显示面板在亮态时的结构示意图；

图3是本发明实施例一中第一折射结构层的立体结构示意图；

图4是本发明实施例一中第一凸起结构的截面结构示意图；

图5是本发明实施例二中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图6是本发明实施例二中反射式显示面板在亮态时的结构示意图；

图7是本发明实施例二中第一折射结构层的立体结构示意图；

图8是本发明实施例二中第一凸起结构的截面结构示意图；

图9是本发明实施例三中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图10是本发明实施例三中反射式显示面板在亮态时的结构示意图；

图11是本发明实施例四中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图12是本发明实施例四中反射式显示面板在亮态时的结构示意图；

图13是本发明实施例五中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图14是本发明实施例五中反射式显示面板在亮态时的结构示意图；

图15是本发明实施例六中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图16是本发明实施例六中反射式显示面板在暗态时的结构示意图；

图17是本发明实施例七中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图；

图18是本发明实施例七中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的反射式显示面板及显示装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

[实施例一]

图1是本发明实施例一中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图2是本发明实施例一中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。图3是本发明实施例一中第一折射结构层的立体结构示意图。图4是本发明实施例一中第一凸起结构的截面结构示意图。

如图1至图4所示，本发明实施例一提供的一种反射式显示面板，包括对置基板10、与对置基板10相对设置的阵列基板20以及位于对置基板10与阵列基板20之间的液晶层30，对置基板10位于液晶层30靠近外环境的一侧，阵列基板20位于液晶层30远离外环境的一侧。其中，液晶层30包括液晶分子31以及与液晶分子31混合在一起的染料液晶分子32，阵列基板20上设有像素电极21，对置基板10上设有与像素电极21配合的公共电极13。

阵列基板20上还设有反射层22，反射层22用于反射入射的外环境光线，具体地，本实施例中，反射层22位于阵列基板20远离液晶层30的一侧。对置基板10靠近外环境的一侧设有第一折射结构层14，第一折射结构层14包括多个第一凸起结构141，第一凸起结构141朝向外环境的一侧凸出。第一折射结构层14用于汇聚入射的外环境光线并散射反射层22反射的反射光线，即外环境光线照射至第一折射结构层14上后，第一折射结构层14可以使更多的外环境光线朝向阵列基板20一侧汇聚；反射层22反射的反射光线穿过第一折射结构层14后，第一折射结构层14可以使反射光线发生散射并射向用户。

本申请通过在对置基板10朝向外环境的一侧设置第一折射结构层14，而且第一凸起结构141朝向外环境的一侧凸出，使得第一折射结构层14的面积增大，更多的外环境光线可以照射于第一折射结构层14上，第一折射结构层14可以将更多外环境光线汇聚一起并射入液晶盒内，减小对外环境光线的反射效果，使更多的外环境光线射入反射式显示面板的内部进行利用，提高对外环境光线的利用率，从而提升反射式显示面板的亮度和对比度。而且，第一折射结构层14可以对反射光线进行散射，使得用户看到的反射光线更加柔和，减少对用户眼睛的刺激，改善显示品质以及提高护眼效果。另外，在液晶层30中混合染料液晶分子32，从而无需设置下偏光片，大大减小显示面板的厚度，以及减少光线的损耗，进一步提升反射式显示面板的亮度和对比度。

本实施例中，如图3和图4所示，第一凸起结构141的截面为圆弧形结构，例如半圆形结构。第一凸起结构141可以为柱状，例如倒放的半圆柱，当然，第一凸起结构141也可以为块状，例如半圆球。进一步地，第一凸起结构141的高度H大于0.5μm，第一凸起结构141的宽度L大于1μm，第一凸起结构141的底角θ为5°～60°，例如截面为半圆形结构时，底角θ为底边与其切线的角度。如图4所示，不论是多大角度的外环境光线射入第一折射结构层14，其射出角度都会缩小，从而可以对外环境光线起到一定汇聚作用，由于第一凸起结构141朝向外环境的一侧凸出，可以减少对外环境光线的反射效果，使得更多的环境光线可以穿过第一凸起结构141并射向阵列基板20进行利用。

其中，可以采用镭射雕刻技术在对置基板10的表面雕刻形成凹凸结构的第一折射结构层14，或者，也可以采用纳米压印技术将覆盖于在对置基板10表面的OC材料(n＞1的有机材料)压印形成凹凸结构的第一折射结构层14。

本实施例中，如图1所示，对置基板10上设有呈阵列排布的色阻12以及将色阻12间隔开的黑矩阵11，色阻12包括红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的色阻材料，并对应形成红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的子像素，即本实施例中，对置基板10为彩膜基板。

阵列基板22在朝向液晶层30的一侧上由多条扫描线和多条数据线相互绝缘交叉限定形成多个像素单元，每个像素单元内设有像素电极21和薄膜晶体管，像素电极21通过薄膜晶体管与邻近薄膜晶体管的数据线电性连接。其中，薄膜晶体管包括栅极、有源层、漏极以及源极，栅极与扫描线位于同一层并电性连接，栅极与有源层通过绝缘层隔离开，源极与数据线电性连接，漏极与像素电极21通过接触孔电性连接。

本实施例中，对置基板10上设有公共电极13，公共电极13为整面结构并设于对置基板10朝向液晶层30的一侧，从而使得反射式显示面板形成TN模式或VA模式。公共电极13与像素电极21相互配合，从而控制像素单元的灰阶亮度。

本实施例中，液晶层30包括液晶分子31以及与液晶分子31混合在一起的染料液晶分子32。液晶分子31为正性液晶分子。如图1所示，在初始状态时，液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32在靠近对置基板10一侧的配向方向与靠近阵列基板20一侧的配向方向相互垂直，即液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32从上至下呈90°扭曲状态。可以理解地是，对置基板10朝向液晶层30的一侧设有第一配向层，阵列基板20朝向液晶层30的一侧设有第二配向层，第一配向层和第二配向层用于对液晶层30进行配向，第一配向层和第二配向层相互垂直。

其中，染料液晶分子32采用正染料液晶分子，正染料液晶分子长轴的吸光能力大于短轴的吸光能力，正染料液晶分子具有长轴吸收光的能力强，短轴吸收光的能力很弱的特性。在初始状态时，染料液晶分子32具有较强的吸光能力，即在初始状态时显示装置呈暗态，如图1所示。其中，染料液晶分子32可以采用黑色染料液晶分子或紫黑色染料液晶分子，染料液晶分子32可由液晶分子进行染色制得，但不能在电场内进行偏转，需要液晶分子31带着染料液晶分子32在电场内转动。

由于在初始状态时，液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32从上至下呈90°扭曲状态，因此，各个方向的光线均无法穿过液晶层30，即在初始状态时反射式显示面板呈暗态，如图1所示。

如图2所示，当像素单元需要显示亮态的时候，向公共电极13施加公共电压，向像素电极21施加亮态灰阶电压，液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32均会朝向垂直于对置基板10和阵列基板20的方向偏转。因此，本实施例中无需设置偏光片也能实现灰阶显示，减少光线的损耗，进一步提高反射式显示面板的显示亮度和显示对比度，还可以降低反射式显示面板的厚度和制作成本。

其中，对置基板10以及阵列基板20可以用玻璃、丙烯酸和聚碳酸酯等材料制成。公共电极13以及像素电极21的材料可以为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等。

[实施例二]

图5是本发明实施例二中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图6是本发明实施例二中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。图7是本发明实施例二中第一折射结构层的立体结构示意图。图8是本发明实施例二中第一凸起结构的截面结构示意图。如图5至图8所示，本发明实施例二提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，第一凸起结构141的截面为三角形结构。

如图7和图8所示，第一凸起结构141可以为柱状，例如倒放的三棱柱，当然，第一凸起结构141也可以为块状，例如三棱锥。进一步地，第一凸起结构141的高度H大于0.5μm，第一凸起结构141的宽度L大于1μm，第一凸起结构141的底角θ为5°～60°，例如截面为三角形结构时，底角θ为底边与腰的角度。如图8所示，不论是多大角度的外环境光线射入第一折射结构层14，其射出角度都会缩小，从而可以对外环境光线起到一定汇聚作用，由于第一凸起结构141朝向外环境的一侧凸出，可以减少对外环境光线的反射效果，使得更多的环境光线可以穿过第一凸起结构141并射向阵列基板20进行利用。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一相同，这里不再赘述。

[实施例三]

图9是本发明实施例三中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图10是本发明实施例三中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。如图9和图10所示，本发明实施例三提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)、实施例二(图5至图8)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，黑矩阵11与色阻12之间具有间隙15，间隙15为环形结构并围绕于每个色阻12的周缘。具体地，间隙15为方框结构并围绕于每个色阻12的周缘，间隙15的位置可以通过绝缘层和平坦层填充。

由于色阻12是设于对置基板10上，反射后的反射光线需要穿过液晶层30后，才被色阻12进行虑光作用，而液晶层30具有一定厚度，反射的反射光线也并不是完全垂直于对置基板10，导致相邻子像素之间会存在一定的漏光，子像素的边缘容易出现混色的问题，例如绿色子像素(G)的边缘会偏蓝和偏红，导致子像素的色彩不纯。

本实施例中，通过在黑矩阵11与色阻12之间设置间隙15，子像素边缘的漏光会穿过间隙15，不发生滤色作用，呈白光，从而使得子像素的边缘不会出现混色，色彩更纯；由于没有色阻12的滤光作用，子像素亮度更亮，可以提升反射式显示面板的亮度和对比度。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一、实施例二相同，这里不再赘述。

[实施例四]

图11是本发明实施例四中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图12是本发明实施例四中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。如图11和图12所示，本发明实施例四提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)、实施例二(图5至图8)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，阵列基板20上设有多个色阻12，每个色阻12完全覆盖住阵列基板20上的开口区。

通过将色阻12设置于阵列基板20上，反射后的反射光线先经过色阻12进行滤光的作用后，才穿过液晶层30，因此，可以避免子像素的边缘会出现混色，子像素的色彩更纯。由于将色阻12设置于阵列基板20上，对置基板10上黑矩阵11的宽度可以设置得很小，或是不用设置黑矩阵11，可以提升子像素的开口率，以提升反射式显示面板的亮度和对比度。如果色阻12是设于对置基板10上，为了避免漏光或出现混色，黑矩阵11的宽度通常是需要大于扫描线和数据线的宽度，从而使得子像素的开口率缩小。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一、实施例二相同，这里不再赘述。

[实施例五]

图13是本发明实施例五中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图14是本发明实施例五中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。如图13和图14所示，本发明实施例五提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)、实施例二(图5至图8)、实施例三(图9至图10)、实施例四(图11至图12)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，阵列基板20朝向反射层22的一侧设有第二折射结构层23，第二折射结构层23包括多个第二凸起结构231，第二凸起结构231朝向反射层22的一侧凸出，第二折射结构层23用于散射入射的外环境光线并汇聚反射层22反射的反射光线。

第二折射结构层23可以与第一折射结构层14相同，但是第二凸起结构231与第一凸起结构141的凸出方向是反向的。第二折射结构层23的截面为圆弧形结构，也可以为三角形结构。

进一步地，第二凸起结构231的高度大于0.5μm，第二凸起结构231的宽度大于1μm，第二凸起结构231的底角θ为5°～60°。其中，可以采用镭射雕刻技术在阵列基板20的表面雕刻形成凹凸结构的第二折射结构层23，或者，也可以采用纳米压印技术将覆盖于在阵列基板20表面的OC材料(n＞1的有机材料)压印形成凹凸结构的第二折射结构层23。

通过在阵列基板20朝向反射层22的一侧设有第二折射结构层23，环境光线依次穿过第一折射结构层14和液晶层30后，再穿过第二折射结构层23，第二折射结构层23可以散射环境光线，从而使得环境光线更加均匀的射向反射层22，经过反射层22的反射后，第二折射结构层23可以汇聚反射的反射光线，使得大部分反射光线以垂直阵列基板20的方向射向液晶层30，并射出第一折射结构层14。在第一折射结构层14和第二折射结构层23的配合下，可以使得反射式显示面板的显示光线更加均匀，减少对用户眼睛的刺激，改善显示品质以及提高护眼效果。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一、实施例二、实施例三、实施例四相同，这里不再赘述。

[实施例六]

图15是本发明实施例六中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图16是本发明实施例六中反射式显示面板在暗态时的结构示意图。如图15和图16所示，本发明实施例六提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)、实施例二(图5至图8)、实施例三(图9至图10)、实施例四(图11至图12)、实施例五(图13至图14)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，液晶分子31为负性液晶分子，在初始状态时，液晶分子31和染料液晶分子32均垂直于对置基板10和阵列基板20。可以理解地是，对置基板10和阵列基板20朝向液晶层30的一侧均设置配向层，以对液晶层30进行配向。

进一步地，对置基板10远离液晶层30的一侧设有偏光片16。当液晶分子31和染料液晶分子32均平行于对置基板10和阵列基板20时，偏光片16的透光轴与液晶分子31和染料液晶分子32的长轴相垂直。如图16所示，当像素单元需要显示黑态的时候，向公共电极13施加公共电压，向像素电极21施加黑态灰阶电压，液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32均会朝向平行于对置基板10和阵列基板20的方向偏转，此时，液晶分子31和染料液晶分子32的长轴均与偏光片16的透光轴相垂直。通过采用染料液晶分子32与液晶分子31相互混合，从而可以减少一个偏光片，以减少光线的损耗，进一步提高反射式显示面板的显示亮度和显示对比度，还可以降低反射式显示面板的厚度和制作成本。

本实施例中，通过将液晶分子31和染料液晶分子32均垂直于对置基板10和阵列基板20进行配向，虽然需要使用一个偏光片与染料液晶分子32进行配合，但是可以降低配向的难度。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五相同，这里不再赘述。

[实施例七]

图17是本发明实施例七中反射式显示面板在初始状态时的结构示意图。图18是本发明实施例七中反射式显示面板在亮态时的结构示意图。如图17和图18所示，本发明实施例七提供的反射式显示面板与实施例一(图1至图4)、实施例二(图5至图8)、实施例三(图9至图10)、实施例四(图11至图12)、实施例五(图13至图14)中的反射式显示面板基本相同，不同之处在于，在本实施例中，液晶分子31为正性液晶分子，在初始状态时，液晶分子31和染料液晶分子32均平行于对置基板10和阵列基板20。可以理解地是，对置基板10和阵列基板20朝向液晶层30的一侧均设置配向层，以对液晶层30进行配向。液晶层30靠近对置基板10一侧的配向方向与靠近阵列基板20一侧的配向方向相平行或反向平行。

进一步地，在初始状态时，液晶分子31和染料液晶分子32的长轴与偏光片16的透光轴相垂直，即在初始状态时反射式显示面板呈黑态，如图17所示。如图18所示，当像素单元需要显示亮态的时候，向公共电极13施加公共电压，向像素电极21施加亮态灰阶电压，液晶层30中的液晶分子31和染料液晶分子32均会朝向垂直于对置基板10和阵列基板20的方向偏转。

本实施例中，通过将液晶分子31和染料液晶分子32均平行于对置基板10和阵列基板20进行配向，虽然需要使用一个偏光片与染料液晶分子32进行配合，但是可以降低配向的难度。

本领域的技术人员应当理解的是，本实施例的其余结构以及工作原理均与实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五相同，这里不再赘述。

本申请还提供一种显示装置，包括如上所述的反射式显示面板。

在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。