CN102096226B - 透明显示装置和具有透明显示装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

透明显示装置和具有透明显示装置的电子设备。用于增强透明模式下的光透射率的透明显示装置包括：液晶面板；光源，设置在液晶面板下部的一侧以发光；第一偏光板，偏振从光源发出的光；导光板，设置在液晶面板的下部，对由第一偏光板沿轴向偏振后射到所述导光板侧面的光进行全反射以将光提供给液晶面板，并使从下方进入的自然光透射通过该导光板；和第二偏光板，设置在液晶面板的上部，控制通过液晶面板的偏振光的量，其中第二偏光板可拆卸地设置在液晶面板上部，使得当向液晶面板提供信号时，第二偏光板设置在液晶面板上部以显示液晶面板实现的图像，当未向液晶面板提供信号时，第二偏光板被移除以利用通过液晶面板的自然光来显示液晶面板的背面。

Description

透明显示装置和具有透明显示装置的电子设备
技术领域
本发明涉及一种透明显示装置，更具体地，涉及一种加强了透明模式下的光透射率以在其背面清晰显示图像的透明显示装置。
背景技术
近年来，随着人们对于信息显示器的兴趣和使用便携式信息介质的需求的日益增加，已对用于替代传统显示器(如阴极射线管CRT)的轻薄型平板显示器(FPD)进行积极的研究和商品化。特别地，在此类FPD中，利用液晶分子的光学各向异性来显示图像的液晶显示器(LCD)以其优秀的分辨率、色彩显示和图像质量等而被广泛应用于笔记本电脑、台式机显示器和类似装置。
另一方面，也已经对能够在其上实现图像并且使其背面的物体可见的透明显示装置进行了积极的研究。这种透明显示装置可用于车辆挡风玻璃和住宅玻璃以提供用户所需的信息。因此，此类透明显示装置的适用性可望大幅提高。
通常，透明显示装置采用自发光的有机发光显示装置或类似装置。
然而，对于有机发光显示装置，其显示装置只能是透明的，而不能开关其透明度以使之透明或在其上实现图像。此外还存在各种问题，例如产量低、难以制作大尺寸显示器、可靠性低等。
因此，需要开发能够实现高产量、大尺寸显示器、高可靠性并且能够实现如同透明显示装置的宽视角、高亮度、高对比度、全色彩的液晶显示装置，但是液晶显示装置不能用作透明显示装置。然而，液晶面板的背面要设置不透明的背光单元并且液晶面板的正面和背面要分别设置偏光板来控制光传输，因此液晶显示装置不能自发光而是使用背光的光来实现图像。特别地，当液晶面板中的液晶被驱动时，分别设置在液晶面板的正面和背面的偏光板允许光通过，但是当液晶未被驱动时光处于不透明状态，从而不能实现透明显示器。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种透明显示装置，其中设置在液晶面板正面的偏光板以可拆卸的方式设置，从而在透明模式下移除偏光板并在图像模式下设置偏光板，由此增强在透明模式下的光透射率。
本发明的另一目的是提供一种具有上述透明显示装置的电子设备。
为了实现上述目标，一种透明显示装置可包括液晶面板；光源，设置在所述液晶面板的下部的一侧以发光；第一偏光板，用于偏振从所述光源发出的光；导光板，设置在所述液晶面板的下部，以对由所述第一偏光板沿轴向偏振后、射到所述导光板的侧面的光进行全反射，从而将光提供到所述液晶面板中，并且使从下方进入的自然光透射通过该导光板；以及第二偏光板，设置在所述液晶面板的上部，用于控制通过所述液晶面板的偏振光的量，所述第二偏光板可拆卸地设置在所述液晶面板的上部，其中，当向所述液晶面板提供信号时，所述第二偏光板设置在所述液晶面板的上部以显示所述液晶面板实现的图像，并且当未向所述液晶面板提供信号时，所述第二偏光板被移除以利用通过所述液晶面板的自然光来显示所述液晶面板的背面。
所述第一偏光板的光轴和所述第二偏光板的光轴可以相互垂直。所述导光板可以包括：第一折射层，具有第一折射率；以及第二折射层，具有大于所述第一折射率的第二折射率，并且设置在所述第一折射层上。
根据本发明，设置在透明显示装置的所述液晶面板的正面的偏光板被可拆卸地设置，使得在实现图像时设置所述偏光板以显示图像，或者移除所述偏光板以尽可能增大从所述透明显示装置的背面进入并通过所述透明显示装置的光的透射率，从而清晰显示所述透明显示装置背面的场景。
附图说明
附图用于提供对本发明进一步的理解并且加入和构成了说明书的一部分，其示出了本发明的实施方式并与文字说明共同解释本发明的原理。
其中：
图1是示出根据本发明的透明显示装置的结构的视图；
图2是示出根据本发明的透明显示装置的导光板中光全反射的视图；
图3是示出根据本发明的第一实施方式的液晶显示装置的视图；
图4A-4B是示出根据本发明的第二实施方式的液晶显示装置的视图；以及
图5A-5B是示出根据本发明的第三实施方式的液晶显示装置的视图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行详细说明。
根据本发明提供了一种透明显示装置。特别地，根据本发明，提供了一种在透明模式下增强透射率从而使用户能够清晰地观看显示装置背面的物体的显示装置。此外，根据本发明提供了一种能够根据需要选择透明模式或图像模式的透明显示装置。
图1是示出根据本发明的第一实施方式的透明显示装置1的结构的视图。
如图1所示，根据本发明的透明显示装置1可包括液晶面板16；导光板14，设置在液晶面板16的下部，用于将光引导至液晶面板16；光源10，设置在导光板14的侧面，用于向导光板14发出光；第一偏光板12，设置在光源10和导光板14的侧面之间，用于偏振光源10发出的光使之进入导光板14；以及第二偏光板18，设置在液晶面板16的上部，用于偏振穿过液晶面板16的光。
光源10设置在导光板14的侧面。关于光源10，可采用荧光灯(例如冷阴极荧光灯CCFL、外部电极荧光灯EEFL)或多个发光装置(LED)。如果采用LED，则可采用发出单色光(如红、绿、蓝等)的LED或发出白光的白色LED。
从光源10发出的光可包括作为可见光的第一偏振光(垂直偏振光)和第二偏振光(水平偏振光)。第一偏光板12可固定到导光板14的侧面部分。在包括第一偏振光和第二偏振光的光中，第一偏光板12仅能透过第一偏振光。
如果从光源10发出的光进入第一偏光板12，则第一偏光板12吸收光中的第二偏振光成分，从而只有第一偏振光透过第一偏光板12。导光板14允许已通过第一偏光板12的第一偏振光进入位于导光板14的上部的液晶面板16。
如图2所示，导光板14可包括第一折射层22和第二折射层24。
第二折射层24被设置成与液晶面板16相邻，而第一折射层22被设置在第二折射层24的下部。换言之，先形成第一折射层22，然后在其上形成第二折射层24。第一折射层22是具有第一折射率(n1)的材料，包括氟化钙(CaF2)或氟化镁(MgF2)等。此时，氟化钙(CaF2)的折射率为1.35，而氟化镁(MgF2)的折射率为1.38。第二折射层24是具有第二折射率(n2)的介质，并可包括高分子物质(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、塑料或玻璃。此时，第二折射率(n2)可处于1.49-1.50的范围内。
如上所述，由于第二折射率(n2)大于第一折射率(n1)，则进入导光板14的第一偏振光在第一折射层22和第二折射层24之间的界面上被全反射并进入位于导光板上部的液晶面板16。全反射是对角度大于临界角度的所有光进行反射，而临界角度(θc)可通过arcsin(n1/n2)进行确定。因此，第二折射率(n2)相对于第一折射率(n1)越大，则临界角度(θc)越小，从而第一偏振光被全反射的概率也越高。
另一方面，自然光从下表面进入，即从下面的方向进入。自然光通过第一折射层22和第二折射层24并进入液晶面板16。根据本发明的透明液晶显示装置可以在自然光下处于透明状态而不会显示图像。因此，显示器前面的用户可以看到位于导光板之下的物体。
液晶面板16包括液晶层，因此可以驱动液晶层中的液晶分子来改变第一偏振光的相位。可以通过驱动液晶分子而改变的第一偏振光的相位处于0-90°的范围内。
如上所述，自然光通过导光板14的底面进入液晶面板16。自然光包括第一偏振光和第二偏振光。因此，自然光中的第一偏振光和第二偏振光都进入液晶面板16，使得用户可以观看底面上的物体，而不会驱动液晶，即不会显示图像。
第二偏光板18的光轴垂直于第一偏光板12的光轴。因此，可以根据通过驱动液晶而变化的第一偏振光的相位来控制光透射率。例如，当第一偏振光的相位为零度时，第一偏振光不能通过第二偏光板，但是随着第一偏振光的相位增加，通过第二偏光板的第一偏振光的量也在增加。由于第一偏振光的量增加，因此可以获得更高灰度级。
第二偏光板18可拆卸地设置在液晶面板16的上部。换言之，可以根据需要在液晶面板16的上部设置或移除第二偏光板18。通过这种方式，可拆卸地设置第二偏光板18以提高透明模式下的亮度并增强透明度，从而使用户能够清晰地观看位于显示装置背面的物体。下面将进行详述。
在透明模式下(即没有向液晶面板16提供信号时)，通过液晶面板16的自然光在通过其液晶层时出射。透射光发生偏振并且在通过第二偏光板18时出射。然而，通过液晶面板16和第二偏光板18的光大多在液晶面板16和第二偏光板18处被吸收，因此实际显示给用户的图像的亮度大大降低。通常，在通过液晶面板16的滤色器层时大约30％的光被吸收，而在通过第二偏光板18时大约40％的光被透射，因此从液晶显示装置实际出射的光只有自然光的大约30％，从而大大降低了透明模式下的显示装置的透明度。
然而，根据本发明，第二偏光板18可拆卸地设置在液晶显示装置的正面，并且在透明模式下被移除，从而使通过液晶面板16的所有光出射到液晶显示装置之外。此外，在图像模式下，第二偏光板18设置在液晶面板16的正面，因此经第一偏光板12偏振然后通过液晶面板16以改变偏振状态的光的透射率可由第二偏光板18控制，从而实现图像。
通过这种方式，根据本发明，第二偏光板18可拆卸地设置在液晶面板16的正面，并且在液晶显示装置1上实现图像时被附连，而在不实现图像时被移除，从而使用户能够观看高质量的图像，并能以清晰的透明度观看液晶显示装置1的背面的图像。
下面将详细描述本发明应用的实际实施方式。
图3是示出根据本发明的第一实施方式的液晶显示装置的视图。
如图3所示，根据本实施方式，提供一种移除了位于液晶面板上部的偏光板的透明液晶显示装置1，以及使用户能够观看透明液晶显示装置1上实现的图像的偏光眼镜32。偏光眼镜32被附连到偏光板34以对进入偏光眼镜32的佩戴者眼中的光进行偏振。偏光眼镜32的光轴与设置在液晶显示装置1上的偏光板(即设置在具有图1所示结构的液晶显示装置1的导光板的侧面以向液晶面板提供偏振光的偏光板)的光轴垂直。
透明液晶显示装置1的结构相当于在图1所示的结构中移除了设置在液晶面板上部的第二偏光板。因此，在透明模式下(即没有向液晶面板提供信号时)，从液晶面板下部提供的自然光全部通过液晶面板，然后不经偏光板的偏振而出射以增强光透射率，从而使用户能够清晰观看液晶面板背面的物体。即使在图像模式下(即向液晶面板提供信号时)，自然光实际上也会通过液晶面板，从而使用户能够清晰观看液晶面板背面的物体。换言之，如果未佩戴偏光眼镜32而观看液晶显示装置1，液晶显示装置1看起来永远是透明的。
此外，在具有图1所示结构的液晶显示装置的第一偏光板处偏振并进入导光板的光改变偏振状态以便在通过液晶面板的液晶层时出射。如果出射光通过偏光眼镜32的偏光板34，则透射率由偏光板34控制，从而使用户能够观看图像。此外，从液晶面板出射到偏光眼镜32以外区域的光不通过导光板，因此不会实现图像。结果，在光通过偏光眼镜32的区域以外的区域将不能看到图像，而只有位于液晶显示装置1背面的物体能被透明地观看。
通过这种方式，根据本发明，用户在液晶显示装置的关闭模式下未佩戴偏光眼镜32时，液晶显示装置被作为透明显示装置，而只有在信号被提供给液晶显示装置时用户才佩戴偏光眼镜32来享受图像。此时，不在透明模式下使用偏光眼镜32，因此可以将光的吸收最小化，从而使用户能够清晰地观看液晶显示装置1的背面。
此外，根据本发明，即使向液晶显示装置1提供了信号，也只有佩戴偏光眼镜32的用户能够识别到图像，而没有佩戴偏光眼镜32的用户只能看到透明液晶显示装置1背面的物体，从而在用户观看图像时保证了用户的隐私。
图4A-4B是示出根据本发明的第二实施方式的液晶显示装置的视图，具体为本发明被应用到笔记本电脑时的视图。
如图4A-4B所示，根据本实施方式的笔记本电脑40包括主体41，其中设置了各种处理器和类似装置，其外形成了用于输入信息的键盘；显示器42，其设置了液晶显示装置以根据从主体41输入的信息来实现图像，使用户看到背面的物体；以及偏光板44，其设置在主体41上并由设置在显示器42的正面的铰链46转动。液晶显示装置的结构相当于在图1所示的透明液晶显示装置中移除了设置在液晶面板上部的第二偏光板。
如图4A所示，当笔记本电脑40关闭(没有向液晶面板提供信号)而偏光板44被置于主体41上(偏光板44未被置于显示器42正面)时，从液晶面板下部提供的自然光全部通过液晶面板，从而使用户能够清晰观看笔记本电脑40的显示器42背面的物体。即使笔记本电脑40开启(向液晶面板提供信号)，从液晶面板下部提供的自然光也会全部通过液晶面板，从而使用户能够清晰观看显示器42背面的物体。
如图4B所示，当转动偏光板44以将其设置在显示器42正面时，在具有图1所示结构的液晶显示装置的第一偏光板处偏振并进入导光板的光在通过液晶面板的液晶层时改变偏振状态而出射。如果出射光通过设置在显示器42正面的偏光板44，则光透射率由偏光板44控制，从而实现图像。
通过这种方式，根据本发明，当笔记本电脑40工作以通过显示器42观看信息(如图像等)时，偏光板44设置在显示器42正面以实现图像，并且当笔记本电脑40未工作时，偏光板44设置在主体41上使用户能够观看显示器42背面的物体。此外，即使笔记本电脑40工作时，如果偏光板44没有设置在显示器42正面，也不能实现图像。
此外，根据本实施方式，当笔记本电脑40未工作时，从显示器42背面提供到液晶显示装置的光通过显示器42而不经过单独的偏光板，因此可以尽量减少液晶显示装置的光的吸收，从而使用户能够清晰地观看显示器42背面的物体。
图5a-5b是示出根据本发明的第三实施方式的液晶显示装置的视图，并且在本实施方式中，其特征在于：在便携式电子设备(如移动电话)的显示器正面安装了滑动偏光板。
如图5A-5B所示，根据本实施方式的便携式电子设备50包括主体51，其中设置了各种处理器和类似装置，其外形成了键盘以输入信息；显示器52，其设置了透明液晶显示装置以根据从主体51输入的信息来实现图像；以及偏光板54，其设置在主体51上以在显示器52正面和主体51之间沿着引导部(未示出)可滑动地移动。此时，显示器52可包括液晶显示装置，并且液晶显示装置的结构相当于在图1所示的透明液晶显示装置中移除了设置在液晶面板上部的第二偏光板。
如图5A所示，当便携式电子设备50关闭而偏光板54被置于主体51上(即向液晶面板提供信号)时，从液晶面板下部提供的自然光全部通过液晶面板，因此用户能够清晰看到便携式电子设备50的显示器52的背面。即使便携式电子设备50开启(向液晶面板提供信号)，从液晶面板下部提供的自然光也会全部通过液晶面板，从而使用户能够清晰观看显示器52背面的物体。
如图5B所示，当可滑动地移动偏光板54以将其设置在显示器52正面时，在具有图1所示结构的液晶显示装置的第一偏光板处偏振并进入导光板的光在通过液晶面板的液晶层时改变偏振状态而出射。如果出射光通过设置在显示器52正面的偏光板54，则光透射率由偏光板54控制，从而实现图像。
通过这种方式，根据本发明，当便携式电子设备50工作以通过显示器52观看信息(如图像等)时，偏光板54可滑动地移动并设置在显示器52正面以实现图像，并且当便携式电子设备50未工作时，偏光板54可滑动地移动并设置在主体51上使用户能够观看显示器52背面的物体。此外，即使便携式电子设备50工作时，如果偏光板54没有设置在显示器42正面，也不能实现图像。
此外，根据本实施方式，当便携式电子设备50未工作时，从显示器52背面提供到液晶显示装置的光通过显示器52而不经过单独的偏光板，因此可以使液晶显示装置的光的吸收最小化，从而使用户能够清晰地观看显示器52背面的物体。
如上所述，根据本发明，设置在透明液晶显示装置的液晶面板正面的偏光板在透明模式下移除，并且只在图像模式下设置，从而增强了透明模式下的光透射率，并使用户能够清晰地观看液晶显示装置的背面。
此外，根据本发明，这种液晶显示装置可应用于显示装置、笔记本电脑、便携式电子设备等。
然而，本发明不仅适用于此类特定产品，还可适用于各种其它产品。换言之，本发明适用于其中提供了透明液晶显示装置以根据需要选择性地实现透明模式和图像模式的每种产品。
此外，根据本发明的透明液晶显示装置不仅限于具有特定结构的透明液晶显示装置。例如，尽管在具体描述中公开了具有如下结构的透明显示装置，即其中设置了透明导光板并且在导光板的侧面上设置了第一偏光板以使第一偏振光通过导光板进入液晶面板，本发明也不仅限于具有这种结构的透明显示装置，而是还可应用于具有任意结构的透明显示装置。特别地，本发明适用于具有偏光板设置在液晶面板上部的任意结构的透明显示装置。
换言之，本领域技术人员容易实现采用本发明基本概念的液晶显示装置的其它示例或实施方式。

Claims (8)

1.一种透明显示装置，其包括：
液晶面板；
光源，其设置在所述液晶面板的下部的一侧以发光；
第一偏光板，其用于偏振从所述光源发出的光；
导光板，其设置在所述液晶面板的下部，以对由所述第一偏光板沿轴向偏振后射到所述导光板的侧面的光进行全反射，从而将偏振光提供到所述液晶面板中以根据输入到所述液晶面板的信号显示图像，并且使从下方进入的自然光透射通过该导光板以提供给所述液晶面板，从而在所述液晶面板的下部透明地显示物体；以及
第二偏光板，其设置在所述液晶面板的上部，以控制通过所述液晶面板的偏振光的量，所述第二偏光板可拆卸地设置在所述液晶面板的上部，
其中，当向所述液晶面板提供信号时，所述第二偏光板设置在所述液晶面板的上部以显示所述液晶面板实现的图像，并且当未向所述液晶面板提供信号时，所述第二偏光板被移除以利用通过所述液晶面板的自然光来显示所述液晶面板的背面，
其中所述导光板包括：
第一折射层，其具有第一折射率；以及
第二折射层，其具有大于所述第一折射率的第二折射率，并且被设置在所述第一折射层上。
2.如权利要求1所述的透明显示装置，其中所述光源包括阴极射线荧光灯或外部电极荧光灯。
3.如权利要求1所述的透明显示装置，其中所述光源包括发光器件LED。
4.如权利要求1所述的透明显示装置，其中所述第一偏光板的光轴和所述第二偏光板的光轴相互垂直。
5.一种透明显示装置，其包括：
液晶面板；
光源，其设置在所述液晶面板的下部的一侧以发光；
偏光板，其用于偏振从所述光源发出的光；
导光板，其设置在所述液晶面板的下部，以对由所述偏光板沿轴向偏振后射到所述导光板侧面的光进行全反射，从而将偏振光提供到所述液晶面板中以根据输入到所述液晶面板的信号显示图像，并且使从下方进入的自然光透射通过该导光板以提供给所述液晶面板，从而在所述液晶面板的下部透明地显示物体；以及
偏光眼镜，其用于控制通过所述导光板的偏振光的量，
其中，当向所述液晶面板提供信号时，佩戴所述偏光眼镜以识别所述液晶面板实现的图像，并且当未向所述液晶面板提供信号时，利用通过所述液晶面板的自然光而在所述液晶面板上显示所述液晶面板的背面，
其中所述导光板包括：
第一折射层，其具有第一折射率；以及
第二折射层，其具有大于所述第一折射率的第二折射率，并且被设置在所述第一折射层上。
6.如权利要求5所述的透明显示装置，其中所述偏光眼镜的光轴垂直于所述偏光板的光轴。
7.一种配置了透明显示装置的电子设备，其包括：
主体；
显示器，其具有：液晶面板；光源，该光源设置在所述液晶面板的下部的一侧以发光；第一偏光板，该第一偏光板用于偏振从所述光源发出的光；导光板，该导光板设置在所述液晶面板的下部，以对由所述第一偏光板沿轴向偏振后射到所述导光板侧面的光进行全反射，从而将偏振光提供到所述液晶面板中以根据输入到所述显示器的信号显示图像，并且使从下方进入的自然光透射通过该导光板以提供给所述液晶面板，从而在所述显示器的下部透明地显示物体；
铰链，其位于所述主体和所述显示器之间；以及
第二偏光板，其通过所述铰链转动，以使得当所述显示器上实现图像时，所述第二偏光板设置在所述显示器的正面，或者当所述显示器上不实现图像时，所述第二偏光板设置在所述主体上以利用通过所述液晶面板的自然光而在所述液晶面板上显示所述液晶面板的背面，
其中所述导光板包括：
第一折射层，其具有第一折射率；以及
第二折射层，其具有大于所述第一折射率的第二折射率，并且被设置在所述第一折射层上。
8.一种配置了透明显示装置的电子设备，其包括：
主体；
显示器，其具有：液晶面板；光源，该光源设置在所述液晶面板的下部的一侧用于发光；第一偏光板，该第一偏光板用于偏振从所述光源发出的光；导光板，该导光板设置在所述液晶面板的下部，以对由所述第一偏光板沿轴向偏振后射到所述导光板侧面的光进行全反射，从而将偏振光提供到所述液晶面板中以根据输入到所述显示器的信号显示图像，并且使从下方进入的自然光透射通过该导光板以提供给所述液晶面板，从而在所述显示器的下部透明地显示物体；
引导部，其位于所述主体和所述显示器之间；以及
第二偏光板，其通过所述引导部可滑动地移动，以使得当所述显示器上实现了图像时，所述第二偏光板设置在所述显示器的正面，或者当所述显示器上不实现图像时，所述第二偏光板设置在所述主体上以利用通过所述液晶面板的自然光在所述液晶面板上显示所述液晶面板的背面，
其中所述导光板包括：
第一折射层，其具有第一折射率；以及
第二折射层，其具有大于所述第一折射率的第二折射率，并且被设置在所述第一折射层上。
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