透明顯示裝置及其製備方法與流程

2023-11-09 21:06:38 1

本發明涉及顯示技術領域，特別涉及一種透明顯示裝置及其製備方法。

背景技術：

透明顯示裝置，施加電壓時在顯示屏上顯示圖像，在未施加電壓時透過顯示屏可以看到顯示屏背面的物體，一般是高透過率的lcd或oled來製備透明顯示器。

目前市場上常見的基於lcd的透明顯示裝置，就是將顯示面板後方的背光模組去掉，然後在顯示面板的後上方設置一個燈箱，來提供顯示圖像所需光線，現有技術中的這種基於lcd的透明顯示裝置的光透過率在15％以下。

由上述內容可見，現有技術中的透明顯示裝置的光透過率較低，透明顯示效果較差。

技術實現要素：

本發明提供一種透明顯示裝置及其製備方法，用於解決現技術中透明顯示裝置的光透過率較低、透明顯示效果較差的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種透明顯示裝置，包括：光源組和液晶顯示面板；

所述液晶顯示面板包括：陣列基板、對盒基板以及位於所述陣列基板和所述對盒基板之間的液晶層，所述液晶層包括：向列相液晶和由可聚合液晶單體形成的高分子網絡；

所述光源組位於液晶顯示面板的側面，用於產生光線並從所述液晶顯示面板的側面射入至液晶層內。

可選地，所述光源組包括：若干個子光源，各所述子光源發出光的顏色不同。

可選地，還包括：場色序法控制器，所述場色序法控制器與各所述子光源連接；

所述場色序法控制器用於通過場色序法以控制各子光源進行發光，以為所述液晶顯示面板提供不同顏色的光源。

可選地，所述子光源具體包括：紅色子光源、綠色子光源和藍色子光源。

可選地，所述液晶層中所述高分子網絡的質量百分比為：0.5％～10％。

可選地，所述陣列基板和所述對盒基板的相對面上均設置有取向膜，所述取向膜具有預設取向方向，光源組射出的光線在所述液晶層中沿預設水平方向進行傳導，所述預設取向方向與所述預設水平方向垂直。

可選地，當取向膜為豎直取向時，則向列相液晶採用負性液晶；

當取向膜為水平取向時，所述向列相液晶採用正性液晶。

可選地，還包括：反射罩，所述反射罩位於所述光源組背向所述液晶顯示面板的側面的一側。

可選地，所述液晶顯示面板為扭曲向列型液晶顯示面板或電控雙折射型液晶顯示面板。

為實現上述目的，本發明還提供了一種透明顯示裝置的製備方法，包括：

在所述陣列基板和所述對盒基板之間填充液晶層並進行密封，以形成液晶顯示面板，所述液晶層包括：向列相液晶和可聚合液晶單體；

對所述液晶層進行固化處理，以使得所述可聚合液晶單體形成高分子網絡；

在所述液晶顯示面板的側面形成光源組，所述光源組用於產生光線並從所述液晶顯示面板側面射入至液晶層內。

可選地，所述在所述陣列基板和所述對盒基板之間填充液晶層 並進行密封的步驟之前還包括：

在所述陣列基板和所述對盒基板的相對面上均形成取向膜，所述取向膜具有預設取向方向，所述光源組射出的光線在所述液晶層中沿預設水平方向進行傳導，所述預設取向方向與所述預設水平方向垂直。

可選地，在對所述液晶層進行固化處理之前，所述液晶層中的可聚合液晶單體的質量百分比為：0.5％～10％。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供了一種透明顯示裝置及其製備方法，其中該透明顯示裝置包括：光源組和液晶顯示面板，光源組位於液晶顯示面板的側面，用於產生光線並從液晶顯示面板的側面射入至液晶層內，液晶顯示面板包括：陣列基板、對盒基板以及位於陣列基板和對盒基板之間的液晶層，液晶層包括：向列相液晶和由可聚合液晶單體形成的高分子網絡，本發明提供的透明顯示裝置的光透過率可達到80％以上。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的一種透明顯示裝置的結構示意圖；

圖2為圖1所示透明顯示裝置呈現透射態時的示意圖；

圖3為圖1所示透明顯示裝置呈現散射態時的示意圖；

圖4為本發明中液晶顯示裝置的驅動電壓等級與光強等級的對應關係圖；

圖5為本發明中一種光源組的結構示意圖；

圖6為本發明中又一種光源組的結構示意圖；

圖7為本發明中一個像素的結構示意圖；

圖8為本發明實施例二提供的一種透明顯示裝置的製備方法的流程圖；

圖9為本發明實施例二提供的又一種透明顯示裝置的製備方法的流程圖。

具體實施方式

為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的一種透明顯示裝置及其製備方法進行詳細描述。

圖1為本發明實施例一提供的一種透明顯示裝置的結構示意圖，如圖1所示，該透明顯示裝置包括：光源組6和液晶顯示面板，光源組6位於液晶顯示面板的側面，用於產生光線並從液晶顯示面板的側面射入至液晶層內，液晶顯示面板包括：陣列基板1、對盒基板2以及位於陣列基板1和對盒基板2之間的液晶層，液晶層包括：向列相液晶9和由可聚合液晶單體形成的高分子網絡8。在本發明中，液晶顯示面板可起到光波導和像素顯示的作用。

本實施例中，液晶顯示面板為扭曲向列型(twistednematic，簡稱tn)型液晶顯示面板或電控雙折射(electricallycontrolledbirefringence，簡稱ecb)型液晶顯示面板。具體地，在陣列基板1側形成有第一電極3(像素電極)，對盒基板2側形成有第二電極4(公共電極)，第一電極3和第二電極4在被施加電壓之後形成豎直電場。需要說明的是，tn型液晶顯示面板和ecb型液晶顯示面板為本領域中常見液晶顯示面板，具體結構此處不進行詳細描述。

圖2為圖1所示透明顯示裝置呈現透射態時的示意圖，圖3為圖1所示透明顯示裝置呈現散射態時的示意圖，如圖2和圖3所示，當液晶顯示面板內沒有施加有電場時，液晶層中的向列相液晶9取向一致，此時對於同一束光來說其折射率在水平傳導過程中不發生變化，即光源組6產生的光線在液晶中沿預設水平方向進行傳導的過程中不會產生散射，側面入射的光線無法從液晶顯示面板的表面射出(光線會在陣列基板1和對盒基板2之間來回全反射，整體呈現出沿預設水平方向進行傳導，並保證光線可以充斥在整個面板之間)，因此液晶顯示面板呈現透射態(暗態)。當液晶顯示面板內施加有電場時，向列相液晶9受到高分子網絡8的影響，其偏轉狀態並不是一致，因此出現如圖所示的取向雜亂的情況，向列相液晶9的取向被分成無數個小的區域，又由於向列相液晶9的各向異性，其折射率在長軸方向和短軸方向上存在差異，此時不同區域其取向狀態不同，因此光線 在不同區域的折射率也不同，在這種狀況下，光線會發生散射，即光源組6產生的光線在液晶層內沿預設水平方向進行傳導的過程中，部分光線會從液晶顯示面板的表面射出，因此液晶顯示面板呈現散射態(亮態)。

圖4為本發明中液晶顯示裝置的驅動電壓等級與光強等級的對應關係圖，如圖4所示，在本實施例中，通過控制加載在第一電極3上的驅動電壓的大小，從而可對液晶顯示面板的散射程度進行控制。圖4中示例性的給出了液晶層中包含不同質量百分比(3％、5％、7％)的可聚合液晶單體hcm或可聚合液晶單體rm257時，驅動電壓等級與光強等級的對應關係圖。

以hcm-3％為例，圖4中hcm-3％是指在填充液晶層時，液晶層中的可聚合液晶單體hcm的質量百分比為3％，相應地經過固化處理後，由可聚合液晶單體hcm聚合成的高分子網絡8在液晶層中的質量百分比為3％。

由圖4可見，在可聚合液晶單體的類型和在液晶層中所佔的質量百分比均固定的前提下，驅動電壓等級越高，則光強等級也越高(液晶顯示裝置越亮)。對於同一種可聚合液晶單體，其在液晶層中所佔的質量百分比越高，則對應同一驅動電壓等級時相應的光強等級也越高。

由上述內容可見，可以通過提高驅動電壓和/或提高可聚合液晶單體的質量百分比，來提高光強等級。然而，在實際操作中發現，當填充的可聚合液晶單體過多時，固化後液晶層中的高分子網絡8過於密集，影響向列相液晶9的偏轉，造成驅動電壓過高、功耗較大的問題。基於上述考慮，優選地，液晶層中高分子網絡8的質量百分比的範圍為0.5％～10％(在填充液晶時，液晶層中的可聚合液晶單體的質量百分比的範圍為0.5％～10％)時，此時可在保證液晶顯示面板具有較好的散射效果的同時，還能有效降低驅動電壓。

本實施例中，為保證光線能夠在液晶層中沿預設水平方向進行傳導，需使得液晶的取向方向與光線傳導方向垂直。可選地，陣列基板1和對盒基板2的相對面上均設置有取向膜5，取向膜5具有預設 取向方向，光源組6射出的光線在液晶層中沿預設水平方向進行傳導，預設取向方向與預設水平方向垂直。

具體地，若預設水平方向為附圖中的水平方向x(圖2和圖3所示情況)，則取向膜5對應的預設取向方向必須為水平方向y或豎直方向z；若預設水平方向為附圖中的水平方向y(此種情況未給出相應附圖)，則取向膜5對應的預設取向方向必須為水平方向x或豎直方向z。由上述內容可見，當取向膜5為水平取向時，則光源組6必須位於液晶顯示面板的與取向膜5的取向方向相平行的側面；當取向膜5為豎直取向時，則光源組6可位於液晶顯示面板的任意側面。

進一步地，當取向膜5為水平取向時，在未施加電場時向列相液晶9初始狀態為水平狀態，在施加電場後需要向列相液晶9往豎直狀態偏振，為滿足上述需求，則向列相液晶9需採用正性液晶；當取向膜5為豎直取向時，在未施加電場時向列相液晶9初始狀態為豎直狀態，在施加電場後需要向列相液晶9往水平狀態偏振，為滿足上述需求，則向列相液晶9需採用負性液晶。

前述內容闡述了液晶顯示面板實現光波導作用的相應結構和工作原理，下面將對液晶顯示面板實現像素顯示的結構和原理進行詳細描述。

本實施例中，考慮到彩色濾光膜(cf)和黑矩陣(bm)具有吸收光線的作用(光線在對盒基板2側發生全反射時，部分光線會被吸收)，因而不能在對盒基板2上設置彩色濾光膜和黑矩陣。為此，本發明中通過場色序法(field-sequential-color)來實現彩色顯示，從而可避免在對盒基板2上設置彩色濾光膜。

圖5為本發明中一種光源組的結構示意圖，如圖5所示，光源組6包括：若干個子光源61、62、63，各子光源61、62、63發出光的顏色不同。透明顯示裝置還包括：場色序法控制器10，場色序法控制器10與各子光源61、62、63連接，場色序法控制器10用於通過場色序法以控制各子光源61、62、63進行發光，以為液晶顯示面板提供不同顏色的光源。

需要說明的是，圖5中各子光源61、62、63沿水平方向y排布 的情況僅起到的示例性作用。在本發明中，各子光源還可以採用其他排布方式。具體地，圖6為本發明中又一種光源組的結構示意圖，如圖6所示，各子光源61、62、63沿豎直方向z排布，此時可各使得各子光源的長度與液晶顯示面板入光側的長度相等，從而保證顯示面板的出光均勻性。因此，與圖5所示的光源組相比，採用圖6所示的光源組可有效提升液晶顯示面板的出光均勻性。

需要補充說明的是，圖5和圖6中子光源數量為3各的情況僅起到示例性作用，其不會對本發明的技術方案產生限制。

本實施例中將以子光源為紅色子光源、綠色子光源和藍色子光源進行示例性描述。

圖7為本發明中一個像素的結構示意圖，如圖7所示，該像素包括：紅色子像素r、綠色子像素g和藍色子像素b，在一幀時間中被分為三個驅動時間段：第一驅動時間段、第二驅動時間段和第三驅動時間段。

在第一驅動時間段內，場色序法控制器10控制紅色子光源進行發光，紅色子像素r所對應的第一電極3(像素電極)上加載有像素電壓，紅色子像素r所對應區域內的向列相液晶9產生偏轉以呈現散射態，紅色子像素r根據像素電壓的大小呈現出相應的灰階，即紅色子像素r發出紅光。與此同時，綠色子像素g和藍色子像素b所對應的第一電極3(像素電極)上沒有加載電壓，對應區域內的向列相液晶9產生處於初始取向以呈現透射態，即綠色子像素g和藍色子像素b均不發光。

同理，在第二驅動時間段內，場色序法控制器10控制綠色子光源進行發光，綠色子像素g發出相應灰階的綠光，紅色子像素r和藍色子像素b均不發光。在第三驅動時間段內，場色序法控制器10控制藍色子光源進行發光，藍色子像素b發出相應灰階的藍光，紅色子像素r和綠色子像素g均不發光。

由於每個驅動時間段只佔三分之一幀時間，因而人眼無法區別出各驅動時間段的顯示效果，對於人眼而言，其感受到的是三個子像素同時發光所對應的顯示效果，即一個像素的顯示效果。

需要說明的是，上述光源組6中子光源的數量為三個，且分別為紅色子光源、綠色子光源和藍色子光源的情況僅起到示例性作用，其不會對本發明的技術方案產生限制。

在實際應用中發現，光源組6中子光源一般為led光源，led光源一般包括燈條以及固定在燈條上的led燈，led燈背離燈條方向為其光線發散的方向，而當其位於液晶顯示面板的側面時，即與液晶顯示面板位於同一水平面，此時僅部分光線會從液晶顯示面板的側面射入至液晶層內，從而降低了光源組6的有效利用率。本實施例中為提升光源組6的有效利用率，在光源組6背向液晶顯示面板的側面的一側設置反射罩7，通過反射罩7將光源反射回光源組6，並最終從液晶顯示面板的側面射入至液晶層內。其中，該反射罩7具體可以為一個反射弧面或曲面，該反射弧面或曲面具有一開口，該開口與液晶顯示面板的側面相對設置。

需要說明的是，在實際應用中，一個反射罩可以對應多個子光源(圖4所示)，或者一個反射罩對應一個子光源(圖5所示)。

本發明實施例一提供了一種透明顯示裝置，該透明顯示裝置包括液晶顯示面板和位於液晶顯示面板的側面的光源組，當液晶顯示面板內未施加有電場時液晶顯示面板呈現透射態，當液晶顯示面板內施加有電場時液晶顯示面板呈現散射態，從而實現透明顯示。與此同時，由於液晶顯示面板的背面不存在任何的結構，因而具備較高的光透過率。

圖8為本發明實施例二提供的一種透明顯示裝置的製備方法的流程圖，如圖8所示，該透明顯示裝置為上述實施例一中的該透明顯示裝置，該透明顯示裝置的製備方法包括：

步驟101：在陣列基板和對盒基板之間填充液晶層並進行密封，以形成液晶顯示面板，液晶層包括：向列相液晶和可聚合液晶單體。

在獨立製備完陣列基板和對盒基板之後，將陣列基板與對盒基板進行對位並進行液晶層的填充。本實施例中，液晶層包括：向列相液晶和可聚合液晶單體。

需要說明的是，由於陣列基板的製備流程、對盒基板的製備流 程和液晶層的填充流程均為本領域中的常用技術，具體過程此處不進行詳細描述。

可選地，液晶層中的可聚合液晶單體的質量百分比為：0.5％～10％，從而可對後續液晶層中的高分子網絡的量進行控制。

步驟102：對液晶層進行固化處理，以使得可聚合液晶單體形成高分子網絡。

本實施例中，在對液晶層進行固化處理時，可採用紫外光固化或熱固化，具體需要根據可聚合液晶單體的本身來決定。經過固化處理後，液晶層中的可聚合液晶單體聚合成高分子網絡。

需要說明的是，在陣列基板上不可避免的需要設置一些信號走線(如：柵線、數據線等)，當信號走線中施加有信號時，信號走線會與對盒基板上的第二電極之間產生電場，從而使得液晶層對應於信號走線的區域內呈現散射態，即信號走線處發生漏光。為避免信號走線處發生漏光，則可在紫外光固化過程中使用遮光板，遮光板與信號走線區域對應設置，從而在液晶層中對應信號走線的區域就不會形成高分子網絡，因此也就不會發生散射。

步驟103：在液晶顯示面板的側面形成光源組，光源組用於產生光線並從液晶顯示面板側面射入至液晶層內。

需要說明的是，本實施例中可將向列相液晶、可聚合液晶單體、陣列基板上的各層結構以及對盒基板上的各層結構採用折射率相同或近似的材料進行製備，從而可避免光線在液晶顯示面板內出現不必要的散射現象，進而可有效提升液晶顯示面板的對比度。

圖9為本發明實施例二提供的又一種透明顯示裝置的製備方法的流程圖，如圖9所示，該透明顯示裝置的製備方法除了包括圖7中的步驟101～步驟103之外，在步驟101之前還包括步驟100，下面僅對步驟100進行描述。

步驟100：在陣列基板和對盒基板的相對面上均形成取向膜，取向膜具有預設取向方向，光源組射出的光線在液晶層中沿預設水平方向進行傳導，預設取向方向與預設水平方向垂直。

本實施例中，為保證光線能夠在液晶層中沿預設水平方向進行 傳導，需使得液晶的取向方向與光線傳導方向垂直。相應地，光源組的排布位置與取向膜的取向方向的組合方案，可參見前述實施例一中的描述，此處不再贅述。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。