一种固态全反射显示面板及显示装置的制作方法

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种固态全反射显示面板及显示装置。

背景技术：

固态显示面板是相对于液晶显示面板而言的，固态显示面板通常包括透射式固态显示面板和反射式固态显示面板，透射式固态显示面板结构与液晶显示面板结构相似，需要背光源从显示面板的背面为显示面板提供照明；而反射式固态显示面板相对于透射式固态显示面板，无需背光源照射，从而能够减薄固态显示面板和固态显示装置的厚度。

如图1所示，为现有技术中固态全反射显示面板的工作原理结构示意图；固态全反射显示面板的反射层通常包括反射镜01、位于反射镜01表面的透明谐振腔02、位于透明谐振腔02表面的相变材料层03和位于相变材料层03表面的透明覆盖层04，以及控制装置(图1中未画出)，控制装置用于控制相变材料层03的相变状态。如图1中中间部分的图片所示，相变材料层03在某些情况下为晶化状态(如中间部分的左侧黑色点阵)，某些情况下为非晶化状态(如中间部分的右侧杂乱无章的黑色点)，配合透明谐振腔02的厚度，从而控制部分颜色反射至观察者侧，另一部分颜色被吸收，进而对显示面板的显示颜色进行调制。如图1所示，在其他结构不变的情况下，通过改变相变材料层内部材料晶化状态，即可实现两种颜色的切换，即二色切换。

为了让固态全反射显示面板实现灰度显示，通常会在固态全反射显示面板的反射层上方设置一层宾主液晶。然而，相变材料层03的相变状态通常是利用局部大电流加热来实现的，而温度升高容易影响液晶材料的稳定性，影响了固态全反射显示面板的性能。

技术实现要素：

本发明提供一种固态全反射显示面板及显示装置，能够增大固态全反射层和宾主液晶层之间的距离，保证固态全反射显示面板的稳定性，同时增大固态全反射显示面板的开口率。

第一方面，本发明实施例提供了一种固态全反射显示面板，固态全反射显示面板包括多个子像素，每个子像素包括：

衬底基板；

设置于衬底基板上的第一薄膜晶体管；

设置于第一薄膜晶体管上的固态全反射层；

设置于固态全反射层上的透明基板；

设置于透明基板上的第二薄膜晶体管；

设置于第二薄膜晶体管上的宾主液晶层；

设置于宾主液晶层上的彩膜基板；

其中，第一薄膜晶体管用于驱动固态全反射层，第二薄膜晶体管用于驱动宾主液晶层；第一薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括具有上述第一方面任一特征的固态全反射显示面板。

本发明提供一种固态全反射显示面板及显示装置，通过对固态全反射显示面板的结构进行设计，在固态全反射层和宾主液晶层之间设置有用于驱动宾主液晶层的第二薄膜晶体管和透明基板，增大了固态全反射层和宾主液晶层之间的距离，降低了固态全反射层在加热时对液晶材料的影响，保证了固态全反射显示面板的稳定性。同时，由于第一薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠，增大了固态全反射显示面板的开口率。

附图说明

图1是现有技术中固态全反射显示面板的工作原理结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种固态全反射显示面板的剖面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的光反射原理图；

图8是本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

同时，附图和实施例的描述是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书的同样的附图标记表示同样的元件。另外，出于理解和易于描述，附图中可能夸大了一些层、膜、面板、区域等的厚度。同时可以理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在其它元件上或者也可以存在中间元件。另外，“在……上”是指将元件定位在另一元件上或者在另一元件下方，但是本质上不是指根据重力方向定位在另一元件的上侧上。为了便于理解，本发明附图中都是将元件画在另一元件的上侧。

另外，除非明确地描述为相反，否则词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变形将被理解为暗示包含该元件，但不排除任意其它元件。

还需要说明的是，本发明实施例中提到的“和/或”是指”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。本发明实施例中用“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个组件与另一组件区分开。并且，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该()”也意图包括复数形式。

当可以不同地实施某个实施例时，具体的工艺顺序可以与所描述的顺序不同地执行。例如，两个连续描述的工艺可以基本上在同一时间执行或者按与所描述顺序相反的顺序来执行。

本发明实施例提供一种固态全反射显示面板及显示装置，能够增大固态全反射层和宾主液晶层之间的距离，保证固态全反射显示面板的稳定性，同时增大固态全反射显示面板的开口率。

下面，对固态全反射显示面板的结构及其技术效果进行详细描述。

本发明实施例提供一种固态全反射显示面板，固态全反射显示面板包括多个子像素，每个子像素包括：衬底基板；设置于衬底基板上的第一薄膜晶体管；设置于第一薄膜晶体管上的固态全反射层；设置于固态全反射层上的透明基板；设置于透明基板上的第二薄膜晶体管；设置于第二薄膜晶体管上的宾主液晶层；设置于宾主液晶层上的彩膜基板；其中，第一薄膜晶体管用于驱动固态全反射层，第二薄膜晶体管用于驱动宾主液晶层；第一薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠。

以固态全反射显示面板中的一个子像素为例，如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图。该子像素包括：衬底基板10；设置于衬底基板10上的第一薄膜晶体管11；设置于第一薄膜晶体管11上的固态全反射层12；设置于固态全反射层12上的透明基板13；设置于透明基板13上的第二薄膜晶体管14；设置于第二薄膜晶体管14上的宾主液晶层15；设置于宾主液晶层15上的彩膜基板16。其中，第一薄膜晶体管11用于驱动固态全反射层12，第二薄膜晶体管14用于驱动宾主液晶层15。

固态全反射显示面板划分为显示区和围绕显示区的非显示区，可以理解的，显示区为固态全反射显示面板用于显示画面的区，通常包括发光器件。非显示区围绕显示区，通常包括外围驱动元件、外围走线、扇出区。

对于固态全反射显示面板的显示区，衬底基板10可以是柔性的，因而可伸展、可折替、可弯曲或可卷曲，使得固态全反射显示面板可以是可伸展的、可折叠的、可弯曲的或可卷曲的。衬底基板10可以由具有柔性的任意合适的绝缘材料形成。衬底基板10用于阻挡氧和湿气，防止湿气或杂质通过衬底基板扩散，并且在衬底基板的上表面上提供平坦的表面。

例如，可以由聚酰亚胺(pi)、聚碳酸酯(pc)、聚醚砜(pes)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、多芳基化合物(par)或玻璃纤维增强塑料(frp)等聚合物材料形成，衬底基板10可以是透明的、半透明的或不透明的。

第一薄膜晶体管11设置于衬底基板10上。以顶栅结构的薄膜晶体管为例，第一薄膜晶体管11可以包括位于衬底基板10上的缓冲层110；位于缓冲层110上的有源层111；位于有源层111上的栅极绝缘层112；位于栅极绝缘层112上的栅极113；位于栅极113上的层间绝缘层114；位于层间绝缘层114上的源极115和漏极116；位于源极115和漏极116上的钝化层117。

缓冲层110可以覆盖衬底基板10的整个上表面。例如，缓冲层110可以由从诸如氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sioxny)、氧化铝(alox)或氮化铝(alnx)等无机材料中选择的材料或者诸如亚克力、聚酰亚胺(pi)或聚酯等有机材料中选择的材料形成。缓冲层110可以包括单层或多个层。缓冲层110可以阻挡衬底基板10中的杂质向其他膜层扩散。

有源层111包括通过掺杂n型杂质离子或p型杂质离子而形成的源极区域和漏极区域。在源极区域和漏极区域之间的区域是沟道区域。

有源层111可以是非晶硅材料、多晶硅材料或金属氧化物材料等。其中有源层111采用多晶硅材料时可以采用低温非晶硅技术形成，即将非晶硅材料通过该激光熔融形成多晶硅材料。此外，还可以利用诸如快速热退火(rta)法、固相结晶(spc)法、准分子激光退火(ela)法、金属诱导结晶(mic)法、金属诱导横向结晶(milc)法或连续横向固化(sls)法等各种方法。

栅极绝缘层112包括诸如氧化硅、氮化硅的无机层，并且可以包括单层或多个层。栅极113位于栅极绝缘层112上。栅极113可以包括金(au)、银(ag)、铜(cu)、镍(ni)、铂(pt)、钯(pd)、铝(al)、钼(mo)或铬(cr)的单层或多层，或者诸如铝(al)：钕(nd)合金以及钼(mo):钨(w)合金的合金。

层间绝缘层114位于栅极113上。层间绝缘层114可以由氧化硅或氮化硅等的绝缘无机层形成。可选择的，层间绝缘层114可以由绝缘有机层形成。

源极115和漏极116位于层间绝缘层114上。源极115和漏极116分别通过贯穿栅极绝缘层112和层间绝缘层114的接触孔电连接到源极区域和漏极区域。

钝化层117位于源极115和漏极116上。钝化层117可以由氧化硅或氮化硅等的无机层形成或者由有机层形成。

示例性地，第一薄膜晶体管11还可以包括位于钝化层117上的平坦化层(图2中未画出)。平坦化层包括亚克力、聚酰亚胺(pi)或苯并环丁烯(bcb)等的有机层，平坦化层具有平坦化作用。

固态全反射层12可以包括：设置于第一薄膜晶体管11上的加热器120，设置于加热器120上的反射镜121，设置于反射镜121上的谐振腔122，设置于谐振腔122上的相变材料层123，设置于相变材料层123上的覆盖层124。

其中，加热器120可以包括电极和连接在电极之间的电热材料。通常，电极的个数为两个，加热器120中的其中一个电极与第一薄膜晶体管11的源极115或者漏极116相连，加热器120中的另一个电极接固定电压或者接地。第一薄膜晶体管11可以控制电极的导通，从而控制对电热材料的加热。电热材料在实际应用中可以为一个电阻，本实施例中可选的，电阻为热敏电阻，以便于通过电流实现升温。

谐振腔122可以为光学谐振腔，包括两个相互平行设置的反射镜，两个反射镜的折射率不相同，光波在光学谐振腔的两个折射率不同的反射镜之间来回反射，通过控制光学谐振腔的厚度，从而控制从谐振腔反射出的光的波长，使得谐振腔反射出特定波长。在相变材料层123为晶化状态时，通过改变谐振腔122的厚度，改变反射出的亮色的颜色，如是紫色、黄色还是蓝色等。也即谐振腔122的厚度决定了固态全反射显示面板具体显示哪种颜色。

相变材料层123可以为热变换相变材料，即在温度变化时，相变材料在晶化和非晶化之间切换。通过对电热材料的加热，改变相变材料层123的温度，从而使得相变材料层123在不同的温度下，具有第一状态和第二状态，以实现第一状态和第二状态的切换。具体的，当相变材料层123为第一状态时，固态全反射显示面板显示第一颜色，当相变材料层123为第二状态时，固态全反射显示面板显示第二颜色。

可选的，第一颜色的亮度大于第二颜色的亮度。本发明实施例中不限定第一状态和第二状态的具体状态，第一状态可以为晶化状态(或非晶化状态)，第二状态可以为非晶化状态(或晶化状态)，可选的，在本发明实施例中，第一状态为非晶化状态，第二状态为晶化状态。也即，本发明的实施例中，当相变材料为非晶化状态时，显示面板显示亮色，当相变材料为晶化状态时，显示面板显示暗色。

透明基板13设置于固态全反射层12上。透明基板13可以是柔性的，因而可伸展、可折替、可弯曲或可卷曲。透明基板13用于为第二薄膜晶体管14提供平坦的表面，并将固态全反射层12和宾主液晶层15隔离开来。

可选的，透明基板13的材料为聚酰亚胺。同时，为了降低固态全反射层12中的相变材料层123在升温时对宾主液晶层15的影响，透明基板13的厚度可以大于或者等于5μm，以保证固态全反射显示面板的稳定性。

第二薄膜晶体管14设置于透明基板13上。以顶栅结构的薄膜晶体管为例，第二薄膜晶体管14可以包括位于透明基板13上的缓冲层140；位于缓冲层140上的有源层141；位于有源层141上的栅极绝缘层142；位于栅极绝缘层142上的栅极143；位于栅极143上的层间绝缘层144；位于层间绝缘层144上的源极145和漏极146；位于源极145和漏极146上的钝化层147。

具体的，第二薄膜晶体管14的结构与上述第一薄膜晶体管11的结构相似，详细描述可以参考上述第一薄膜晶体管11的结构描述，为了简洁，此处不再赘述。

宾主液晶层15是将沿长轴方向和短轴方向对可见光的吸收不同的二色性染料作为客体，溶于定向排列的液晶主体中。二色性染料与液晶分子同向排列。当作为主体的液晶分子排列在电场作用下发生变化时，二色性染料分子排列方向也将随之而变化，即二色性染料对入射光的吸收也发生变化。

彩膜基板16包括黑矩阵区域160和透光区域161。黑矩阵区域160用于防止子像素间的漏光，以及增加色彩的对比性，目前使用的材料可分为金属薄膜或者黑色光阻薄膜两种。透光区域161用于显示画面，透光区域161在一个子像素内所占的比例越大，表示该固态全反射显示面板的开口率越大。

从图2中可以看出，固态全反射层12和宾主液晶层15之间设置有透明基板13和第二薄膜晶体管14。当固态全反射显示面板工作时，固态全反射层12中的相变材料层123被加热器120加热，导致固态全反射层12升温，由于透明基板13和第二薄膜晶体管14具有一定的厚度，温度不易从固态全反射层12传导至宾主液晶层15，从而降低了固态全反射层12在加热时对宾主液晶层15中的液晶材料的影响，保证了固态全反射显示面板的稳定性。

进一步地，如图2所示，当第一薄膜晶体管11在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管12在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠时，与第一薄膜晶体管11和第二薄膜晶体管12对应设置的黑矩阵区域160的宽度减小，透光区域161在一个子像素内所占的比例增大，从而增大了固态全反射显示面板的开口率。

可选的，当第一薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影完全交叠时，与第一薄膜晶体管11和第二薄膜晶体管12对应设置的黑矩阵区域160的宽度最小，仅为第一薄膜晶体管11或者第二薄膜晶体管12的宽度，此时，透光区域161在一个子像素内所占的比例最大，固态全反射显示面板的开口率也最大。

如图3所示，图3为本发明实施例提供的另一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图。与图2所示的固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构不同的是，固态全反射显示面板还包括：设置于第一薄膜晶体管11上的第一支撑柱20。

可选的，第一支撑柱的高度为1μm-5μm，且任意相邻的两个子像素中的第一支撑柱20的高度相同。

从图3中可以看出，第一支撑柱20设置于第一薄膜晶体管11和透明基板13之间。第一支撑柱20进一步地增大了固态全反射层12和宾主液晶层15之间的距离，从而进一步地降低了固态全反射层12在加热时对宾主液晶层15中的液晶材料的影响。

还需要说明的是，固态全反射层12和透明基板13之间可以填充液体材料，从而防止固态全反射层12和透明基板13之间产生缝隙，产生固态全反射显示面板的凹陷。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的又一种固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构示意图。与图3所示的固态全反射显示面板的一个子像素的剖面结构不同的是，固态全反射显示面板还包括：设置于彩膜基板16的黑矩阵区域160的、且靠近宾主液晶层15一侧的第二支撑柱21。

第二支撑柱21用于保证彩膜基板16和第二薄膜晶体管14的盒厚，即宾主液晶层15的厚度，使得二色性染料与液晶分子有充分的活动空间。

进一步地，第一支撑柱20在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二支撑柱21在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠，以保证固态全反射显示面板的盒厚均匀。当第一支撑柱在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二支撑柱在固态全反射显示面板所在平面上的正投影完全交叠时，固态全反射显示面板的盒厚最均匀。

如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的剖面结构示意图。示例性的，以图5为例，剖面图中的省略号“…”表示固态全反射显示面板在左右方向上延伸，可以理解的，图中的省略号“…”中也包括现有技术中的一些膜层结构，本发明实施例中不再赘述。

从图5中可以看出，任意相邻的两个子像素中的第二支撑柱21的高度相同。第二支撑柱21的高度相同能够降低固态全反射显示面板的制作难度。

如图6所示，图6为本发明实施例提供的另一种固态全反射显示面板的剖面结构示意图。与图5所示的固态全反射显示面板的剖面结构不同的是，任意相邻的两个子像素中的第二支撑柱21的高度不同。

当任意相邻的两个子像素中的第二支撑柱21的高度不同时，利于二色性染料与液晶分子可以在宾主液晶层15中扩散。

还需要说明的是，以透明基板13的厚度为例，如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的光反射原理图。图7中上方的固态全反射显示面板的透明基板13的厚度小于图7中下方的固态全反射显示面板的透明基板13的厚度，光入射的角度相同。对比图7中上方和下方的两个固态全反射显示面板的光反射原理图可知，在光入射角度相同的前提下，透明基板13的厚度越厚，光在固态全反射显示面板中的传播路径越长，子像素间越容易产生串扰。因此，在实际设计中，为了减轻子像素间的串扰，在保证本发明有益效果的基础上，可以将透明基板13的厚度，以及第一支撑柱20和第二支撑柱21的高度设置的尽量小。

进一步地，如图8所示，图8为本发明实施例提供的一种固态全反射显示面板的俯视结构示意图。固态全反射显示面板包括多条扫描线(gate1……gaten)和多条数据线(data1……datan)，多条扫描线(gate1……gaten)和多条数据线(data1……datan)交叉限定出多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素。

每个子像素包括：衬底基板10；设置于衬底基板10上的第一薄膜晶体管(图8中未画出)；设置于第一薄膜晶体管上的固态全反射层(图8中未画出)；设置于固态全反射层上的透明基板13；设置于透明基板13上的第二薄膜晶体管(图8中未画出)；设置于第二薄膜晶体管上的宾主液晶层(图8中未画出)；设置于宾主液晶层上的彩膜基板(图8中未画出)。

从图8中可以看出，衬底基板10和透明基板13的边缘不平齐，且衬底基板10和透明基板13形成双层台阶结构，从衬底基板10上引出用于连接第一薄膜晶体管的驱动电路，从透明基板13上引出用于连接第二薄膜晶体管的驱动电路，如此，能够便于固态全反射显示面板的走线设计。

本发明提供一种固态全反射显示面板，通过对固态全反射显示面板的结构进行设计，在固态全反射层和宾主液晶层之间设置有用于驱动宾主液晶层的第二薄膜晶体管和透明基板，增大了固态全反射层和宾主液晶层之间的距离，降低了固态全反射层在加热时对液晶材料的影响，保证了固态全反射显示面板的稳定性。同时，由于第一薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影与第二薄膜晶体管在固态全反射显示面板所在平面上的正投影至少部分交叠，增大了固态全反射显示面板的开口率。

本发明实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括具有上述实施例描述的任一特征的固态全反射显示面板。本发明实施例中对显示装置不做限定，显示装置可以是有边框装置，也可以是无边框显示装置。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。