CN102654687B - 透明显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明显示装置，涉及显示器领域，提高了透明显示装置的透过率。该透明显示装置包括上基板，所述上基板自上而下依次包括透明电极和取向膜；下基板，所述下基板自下而上依次包括透明电极和取向膜；彩色H-PDLC层，所述彩色H-PDLC层设置在所述上基板和下基板之间。

Description

透明显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种透明显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，以及人们对使用便携式信息介质的需求日益增加，近年来，所谓的透明显示装置已经在积极地研究开发，即在施加电压时可以看到显示屏上的显示信息，而在不施加电压时可以通过显示屏看到显示屏背面的物体。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有的透明显示装置结构中，液晶分子位于两片偏振片之间，利用电场控制液晶分子转动，来改变光的偏振方向，配合偏振片的作用从而形成不同灰度。而偏振片的使用大大降低了透明显示装置的透过率。
发明内容
本发明的实施例提供一种透明显示装置，提高了透明显示装置的透过率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种透明显示装置，包括：
上基板，所述上基板自上而下依次包括透明电极和取向膜；
下基板，所述下基板自下而上依次包括透明电极和取向膜；
彩色H-PDLC层，所述彩色H-PDLC层设置在所述上基板和下基板之间。
所述彩色H-PDLC层中包括：二向色性染料、负性液晶和高分子；
所述取向膜，用于在所述彩色H-PDLC层未加电压时确定所述负性液晶的取向，使所述负性液晶的折射率与所述高分子的折射率匹配。所述取向膜包括透射区取向膜。
所述彩色H-PDLC层中对应所述透射区取向膜的部分为透射型彩色H-PDLC，所述透射型彩色H-PDLC中的所述高分子为第一高分子；
当所述透射型彩色H-PDLC未加电压时，所述透射区取向膜使所述透射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向垂直于所述上基板表面；
当所述透射型彩色H-PDLC加电压时，所述透射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于所述上基板表面，使得所述负性液晶的折射率与所述第一高分子的折射率不匹配，用于使入射光衍射。
设置在所述所述彩色H-PDLC层下方的无色H-PDLC层；
所述无色H-PDLC层的侧面设置有光源。
所述取向膜还包括反射区取向膜；
所述彩色H-PDLC层中对应所述反射区取向膜的部分为反射型彩色H-PDLC，所述反射型彩色H-PDLC中的所述高分子为第二高分子；
当所述反射型彩色H-PDLC未加电压时，所述反射区取向膜使所述反射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向与所述上基板表面成锐角；
当所述反射型彩色H-PDLC加电压时，所述反射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于所述上基板表面，使得所述负性液晶的折射率与所述第二高分子的折射率与不匹配，用于使入射光反射。
当有多层所述彩色H-PDLC层时，所述多层彩色H-PDLC层分别为不同颜色的彩色H-PDLC层。
本发明实施例提供的透明显示装置，通过取向膜的处理，使负性液晶的折射率与高分子的折射率匹配，从而实现透明，当通过透明电极给彩色H-PDLC层加电压时，负性液晶随着电压转动，负性液晶的折射率与高分子的折射率不匹配，实现颜色的显示，控制彩色H-PDLC层的电压大小从而改变负性液晶的折射率与高分子的折射率的匹配程度，进而实现灰度的改变。无需使用偏振片，从而提高了透过率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种透明显示装置的一个像素单元的结构示意图；
图2为本发明实施例中另一种透明显示装置的一个像素单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中另一种透明显示装置的一个像素单元或一个子像素单元的结构示意图；
图4为本发明实施例中另一种透明显示装置的一个像素单元或一个子像素单元的结构示意图。
附图标记说明：
1-上基板；11-玻璃基板；2-下基板；3-透明电极；4-取向膜；5-彩色H-PDLC层；6-透射区；7-反射区；8无色H-PDLC层；9-光源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种透明显示装置，如图1所示，包括：上基板1，上基板自上而下依次包括玻璃基板11、透明电极3和取向膜4，下基板2，下基板自下而上依次包括玻璃基板11、透明电极3和取向膜4，彩色全息高分子分散液晶(Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal，H-PDLC)层5设置在上基板1和下基板2之间。
H-PDLC是将全息技术应用于高分子分散液晶材质中。它是利用高分子分散液晶体系在激光干涉光场作用下发生光聚合反应引发相分离，形成包括与激光干涉亮、暗条纹相对应的富高分子区和富液晶区周期性分布的折射率调制光栅。外加电压的作用下可以改变液晶的取向，从而改变H-PDLC的折射率，可使H-PDLC在透明和反射之间转换，并且根据H-PDLC折射率的不同形成不同灰度。彩色H-PDLC层5中包括：二向色性染料、负性液晶和高分子；上述高分子可以由可聚合单体形成，可聚合单体可以为丙烯酸酯或环氧树脂等材料，取向膜4，用于在彩色H-PDLC层2未加电压时确定负性液晶的取向，使负性液晶的折射率与高分子的折射率匹配，即负性液晶的寻常折射率与高分子折射率相等。
具体地，可以将聚酰亚胺(PI)液涂覆在基板上形成取向膜，而PI固化后通过摩擦(Rubbing)或其他取向处理方式处理取向膜，从而改变取向膜表面的结构，经过取向处理后的取向膜可以使彩色H-PDLC层中的负性液晶取向垂直于上基板表面，此时负性液晶的折射率与高分子的折射率匹配，入射光可以直接通过彩色H-PDLC层，从而实现透明，当通过透明电极给彩色H-PDLC层加电压时，负性液晶随着电压变化而转动，负性液晶的折射率与高分子的折射率不匹配，入射光进入彩色H-PDLC层后可以衍射出来，通过控制彩色H-PDLC层的电压大小从而改变负性液晶的折射率与高分子的折射率的匹配程度，进而实现灰度的改变。在未加电压时，二向色性染料不显示颜色，在加电压时，二向色性染料随着负性液晶的转动而转动，从而显示颜色。
本发明实施例通过电压控制彩色H-PDLC层的透射与衍射实现透明显示装置的效果，与现有技术相比，无需使用偏振片，从而提高了透过率。
进一步地，如图2所示，取向膜4包括透射区取向膜，彩色H-PDLC层5中对应透射区取向膜的部分为透射型彩色H-PDLC，即一个像素单元包括对应于透射区取向膜的透射区6，在透射区6中的取向膜4为透射区取向膜，在透射区6中的彩色H-PDLC为透射型彩色H-PDLC，透射型彩色H-PDLC中的高分子为第一高分子；当透射型彩色H-PDLC未加电压时，透射区取向膜使透射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向垂直于上基板1表面，此时负性液晶的折射率与第一高分子的折射率匹配，入射光可以直接通过透射区6，从而实现透明；当反射型彩色H-PDLC加电压时，反射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于上基板1表面，使得负性液晶的折射率与第一高分子的折射率不匹配，用于使入射光衍射，通过控制反射型彩色H-PDLC的电压大小从而改变负性液晶的折射率与第一高分子的折射率的匹配程度，进而改变透射区6的显示灰度。
进一步地，上述透明显示装置还可以包括：
设置在彩色H-PDLC层5下方的无色H-PDLC层8，无色H-PDLC层8，设置在上下两块玻璃基板11之间，可以与彩色H-PDLC层5共用一块玻璃基板11；无色H-PDLC层8的侧面设置有光源9。无色H-PDLC层8中包括液晶和高分子，起到导光板的作用。由于无色H-PDLC层8中内部液晶微滴所造成的散射和界面锚定作用的不同造成内部的液晶微滴之间有序度差异从而形成的折射率差异而产生的光散射，使得光线在内部发生光扩散，因此无色H-PDLC层8可以起到导光板的作用。从侧面光源9发出的水平光线进入无色H-PDLC层8之后，无色H-PDLC层8中的液晶和高分子界面上多次发生折射和反射，光线的方向改变，可以转换成向上端出射，从而为透射区6提供了背光。实现在黑暗的环境下有良好的显示效果。
进一步地，取向膜4还包括反射区取向膜，彩色H-PDLC层5中对应反射区取向膜的部分为反射型彩色H-PDLC，即一个像素单元还可以包括对应于反射区取向膜的反射区7，在反射区7中的取向膜4为反射区取向膜，在反射区7中的彩色H-PDLC为反射型彩色H-PDLC，反射型彩色H-PDLC中的高分子为第二高分子；反射区取向膜由于与透射区取向膜处理的不同而具有不同的表面结构，从而将整个取向膜4分为透射区取向膜和反射区取向膜；当反射型彩色H-PDLC未加电压时，反射区取向膜使反射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向与上基板1表面成锐角，具体的角度根据液晶折射率及第二高分子折射率决定，此时负性液晶的折射率与第二高分子的折射率匹配，入射光可以直接通过反射区7，从而实现透明；当反射型彩色H-PDLC加电压时，反射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于上基板1表面，使得负性液晶的折射率与第二高分子的折射率与不匹配，用于使入射光反射。通过控制反射型彩色H-PDLC的电压大小从而改变负性液晶的折射率与第二高分子的折射率的匹配程度，进而改变反射区7的显示灰度。在明亮的环境下，通过反射区7反射环境光以实现更佳的显示效果。
具体地，需要说明的是，除了如图1或图2所示的单层彩色H-PDLC，可以实现单色透明显示装置外，还可以如图3或图4所示，有多层彩色H-PDLC，可以完善彩色的效果，从而实现彩色透明显示装置。当有多层彩色H-PDLC层5时，多层彩色H-PDLC层5上下重叠设置以便于透明显示装置的制作，每层彩色H-PDLC层5上下都设置有上基板1和下基板2，两层相邻的彩色H-PDLC层5之间可以共用一块玻璃基板11形成各自所需要上基板1和下基板2。多层彩色H-PDLC层2设置在上基板1和下基板2之间；在每一层彩色H-PDLC层5的上下的透明电极3分别为每一层彩色H-PDLC层5提供电压；多层彩色H-PDLC层5分别具有不同颜色的二向色性染料以形成不同颜色的彩色H-PDLC层，例如可以包括红色H-PDLC层、蓝色H-PDLC层和绿色H-PDLC层。如图4所示，在包括透射区6和反射区7的一个像素单元或一个子像素单元中，无色H-PDLC层8设置在多层彩色H-PDLC层5的下方，可以与最下面一层彩色H-PDLC层5共用一块玻璃基板11。
需要说明的是，如图3或图4所示的可以为一个像素单元或一个子像素单元，例如，对于三层彩色H-PDLC层构成的一个像素单元或一个子像素单元，每层彩色H-PDLC层分别对应设置有独立的透明薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，TFT)以分别驱动红色H-PDLC层、蓝色H-PDLC层和绿色H-PDLC层实现透明或显示，三层彩色H-PDLC层的栅线和数据线分别由同一个栅极驱动(Gate Driver)IC和同一个源极驱动(Source Driver)IC驱动。上述的一个透射区和其相邻一个反射区可以作为一个像素单元，通过红色H-PDLC层、蓝色H-PDLC层和绿色H-PDLC层的叠加实现一个像素的显示；或者上述的一个透射区和其相邻一个反射区可以作为一个子像素单元，例如只有红色H-PDLC层显示颜色，而蓝色H-PDLC层和绿色H-PDLC层则为透明状态，实现一个子像素的显示。
本发明实施例通过电压控制彩色H-PDLC层的透射与显示，无需使用偏振片，从而提高了透过率，现有的透明显示装置在黑暗环境下，由于入射光的减少，导致很难看清显示器上的内容，本发明实施例通过无色H-PDLC层和光源配合透射区以及反射区，实现在黑暗或明亮的环境下都能有良好的显示效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种透明显示装置，其特征在于，包括：
上基板，所述上基板自上而下依次包括透明电极和取向膜；
下基板，所述下基板自下而上依次包括透明电极和取向膜；
彩色H-PDLC层，所述彩色H-PDLC层设置在所述上基板和下基板之间；
设置在所述彩色H-PDLC层下方的无色H-PDLC层，所述无色H-PDLC层的侧面设置有光源；
所述彩色H-PDLC层中包括：二向色性染料、负性液晶和高分子,所述取向膜，用于在所述彩色H-PDLC层未加电压时确定所述负性液晶的取向，使所述负性液晶的折射率与所述高分子的折射率匹配。
2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，
所述取向膜包括透射区取向膜。
3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，
所述彩色H-PDLC层中对应所述透射区取向膜的部分为透射型彩色H-PDLC，所述透射型彩色H-PDLC中的所述高分子为第一高分子；
所述透射型彩色H-PDLC未被施加电压时，所述透射区取向膜使所述透射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向垂直于所述上基板表面；
所述透射型彩色H-PDLC被施加电压时，所述透射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于所述上基板表面，使得所述负性液晶的折射率与所述第一高分子的折射率不匹配，用于使入射光衍射。
4.根据权利要求3所述的透明显示装置，其特征在于，
所述取向膜还包括反射区取向膜；
所述彩色H-PDLC层中对应所述反射区取向膜的部分为反射型彩色H-PDLC，所述反射型彩色H-PDLC中的所述高分子为第二高分子；
当所述反射型彩色H-PDLC未加电压时，所述反射区取向膜使所述反射型彩色H-PDLC中的负性液晶取向与所述上基板表面成锐角；
当所述反射型彩色H-PDLC加电压时，所述反射型彩色H-PDLC中的负性液晶平行于所述上基板表面，使得所述负性液晶的折射率与所述第二高分子的折射率与不匹配，用于使入射光反射。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的透明显示装置，其特征在于，
当有多层所述彩色H-PDLC层时，所述多层彩色H-PDLC层分别为不同颜色的彩色H-PDLC层。
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