CN103412434A

CN103412434A - 一种透明显示装置及制作方法

Info

Publication number: CN103412434A
Application number: CN2013103297532A
Authority: CN
Inventors: 李明超
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN103412434B

Abstract

本发明公开了一种透明显示装置及制作方法，涉及液晶显示技术，在第一基板上设置电致变色材料，同时，在液晶盒中填充PDLC，通过控制不同像素单元的电压即可使得电致变色材料实现彩色显示与黑白显示间的转换，还能够通过电场变化使得PDLC实现散射态和透明态的转换，从而可以通过电压变换，实现在透明显示装置上进行彩色显示与黑白显示间的转换。

Description

一种透明显示装置及制作方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种透明显示装置及制作方法。

背景技术

随着人们对信息显示器的兴趣和使用便携式信息介质的需求日益增加，在FPD（Flat Panel Display，平板显示）显示中，利用液晶分子的光学各向异性来显示图像的液晶显示以其优秀的分辨率、色彩显示和图像质量等被广泛应用。同时，人们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以应用到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实用性大幅度提高。

PDLC（Polymer Dispersed Liquid Crystal，聚合物分散液晶）是将低分子液晶（liquid crystal，LC)与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。聚合物分散液晶膜是将液晶和聚合物结合得到的一种综合性能优异的膜材料。液晶分子赋予了聚合物分散液晶膜显著的电光特性，使其受到了广泛的关注，并有着广阔的应用前景。相对于传统显示器件来说，聚合物分散型液晶显示器具有很多优点，例如不需偏振片和取向层，制备工艺简单，易于制成大面积柔性显示器等,目前已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得广泛应用。

目前，可以通过PDLC和彩膜基板进行结合，实现在透明显示装置上进行彩色显示，但是，不能实现彩色显示与黑白显示间的转换。

发明内容

本发明实施例提供一种透明显示装置及制作方法，以实现在透明显示装置上进行彩色显示与黑白显示间的转换。

一种透明显示装置，包括：

设置有电致变色材料的第一基板；

设置有多个间隔排列的控制电极的第二基板；

聚合物分散液晶PDLC，设置在由所述第一基板和所述第二基板形成的液晶盒中。

一种透明显示装置制造方法，包括：

形成具有有电致变色材料的第一基板；

形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板；

将所述第一基板和所述第二基板进行对盒，形成液晶盒；

在所述液晶盒中填充聚合物分散液晶PDLC。

本发明实施例提供一种透明显示装置及制作方法，在第一基板上设置电致变色材料，同时，在液晶盒中填充PDLC，通过控制不同像素单元的电压即可使得电致变色材料实现彩色显示与黑白显示间的转换，还能够通过电场变化使得PDLC实现散射态和透明态的转换，从而可以通过电压变换，实现在透明显示装置上进行彩色显示与黑白显示间的转换。

附图说明

图1为本发明实施例的透明显示装置结构示意图；

图2为本发明实施例的金属有机螯合材料结构示意图；

图3为本发明实施例的第一基板结构示意图；

图4为本发明实施例的第二基板结构示意图；

图5为本发明实施例的透明显示装置制作方法流程图；

图6为本发明实施例的具有隔离层的第一基板结构示意图；

图7为本发明实施例的具有隔离层的第二基板结构示意图；

图8为本发明实施例的液晶盒结构示意图；

图9和图10为本发明实施例的透明显示装置使用时液晶状态示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的透明显示装置，包括：

设置有电致变色材料的第一基板101；设置有多个间隔排列的控制电极的第二基板102；以及

聚合物分散液晶PDLC103，设置在由第一基板和第二基板对置形成的液晶盒中。

其中，电致变色（electrochromism）是指材料在电场作用下光学性能产生稳定可逆变化的现象，与光致变色、热致变色相对应。通常，这种可逆变化是在无色透明态与有色态，或者两种不同的颜色之间进行。电致变色原理主要取决于材料化学组成的能带结构和氧化还原特性，可通过离子、电子的注入和抽去来调制材料在可见光区的吸收特性，或者改变载流子浓度和等离子振荡频率，实现对红外反射特性的调制。电致变色材料分为3大类：过渡金属氧化物、有机低分子化合物以及高分子聚合物，其中对于通过WO₃（三氧化钨）、紫精实现电致变色材料的研究较多。

由于在第一基板101上设置有电致变色材料，所以可以通过由第一基板上的电极来控制不同像素单元的电压进行颜色与透明的转换，对于每个亚像素而言，可以通过控制该区域的电压，从而利用材料化学组成的能带结构和氧化还原特性，实现离子、电子的注入和抽去，进而调制该电致变色材料在可见光区的吸收特性，或者通过改变载流子浓度和等离子振荡频率，对红外反射特性进行调制，从而呈现出所需的颜色，同时，液晶盒中设置有PDLC，可以通过在第二基板102的控制电极上加电控制电场变化实现散射态和透明态的转换，当PDLC为散射态时，该显示装置为不透明状态，当PDLC为透明态时，若各亚像素的电极间电压分别控制电致变色材料呈现相应的颜色，则该显示装置为彩色显示状态，若各亚像素的电极间电压均控制电致变色材料呈现透明状态，则该显示装置为透明状态，所以能够实现在透明显示装置上进行彩色显示。

进一步，为了防止PDLC材料对电致变色材料产生腐蚀，第一基板和第二基板与PDLC接触的表面，设置有隔离层。在第一基板上，该隔离层可以设置的较厚，从而进一步消除BM（Black Matrix，黑矩阵）和电致变色材料之间的段差，获得较好的显示效果。

隔离层具体为：通过涂覆竖直取向的PI（Polyimide，聚酰亚胺）液并进行固化处理，形成的PI隔离层。在向第一基板涂覆PI液时，可以重复涂覆，从而增加隔离层的厚度。

如图1所示，第一基板101具体包括：第一基板本体1011、设置在第一基板本体1011上的第一电极层1012，设置在第一电极层1012上的第一绝缘层1013，设置在第一绝缘层1013上的黑矩阵图案1014及第一电极图案1015，设置在第一电极图案1015上的电致变色材料1016以及设置在电致变色材料1016和黑矩阵图案1014上的第一取向层1017。第二基板102具体包括：第二基板本体1021、设置在第二基板本体1021上的第二电极层1022，设置在第二电极层1022上的第二绝缘层1023，设置在第二绝缘层1023上的第二电极图案1024以及设置在第二绝缘层1023和第二电极图案1024上的第二取向层1017，其中第二电极图案1024即为控制电极。

较佳的，电致变色材料可以使用金属有机螯合材料。过渡金属离子与多配位体基配体形成螯合物时，金属离子的d轨道受配体作用分裂成能级较低的T2g轨道和能级较高的Eg轨道，这两种轨道间的能级差$大都落在可见光能级范围内，从而使金属螯合物呈现$的互补色。利用这一原理可以设计出各种颜色的金属有机螯合物，如稀土酞花菁已经形成了一个系列。

如图2所示，M是镧系金属，当金属为三价时，活泼氢就留在络合物中，分子式可简写为MH(Pc)₂，Pc表示二价的(C₃₂H₁₆N₈)^2-。如LuH(Pc)₂膜的电致变色特征为：当电压为0.1±0.05v时呈现红色，当电压为±0.05v时呈现绿色，当电压为0.8±0.05v时呈现蓝色，当电压为-1.2±0.05v时呈现紫色。

所以，设置有电致变色材料的第一基板101中，可以通过电极控制不同像素单元的电压进行颜色（R（红色），G（绿色），B（蓝色））与透明的转换，在第一基板101中，第一基板本体1011是一个阵列基板，黑矩阵图案1014的沉积位置可以与阵列基板中GATE（栅极）的位置对应，以减小不透明的区域，进一步提高开口率，设置有电致变色材料的第一基板如图3所示。

进一步，第二基板上所设置的控制电极可以具体为：ITO（氧化铟锡）电极，该控制电极间隔排列，如图4所示，ITO电极的宽长比为3:5，该比例是ADS优选的比例，通过这样的比例，可以使得VT（电压-透过率）曲线性能更好，透过率更高。

较佳的，PDLC中包括：质量百分比为70～85%的高分子、质量百分比为0.5～1.5%的光引发剂和质量百分比为13.5～30%的液晶。

其中，PDLC中高分子、光引发剂和液晶的质量百分比可以为：

70:1.5:28.5，或者

75:1.5:23.5，或者

85:1.5:13.5，或者

70:1:29，或者

75:1:24，或者

85:1:14。

在实际操作中，可以优选以上比例中的较佳的比例进行液晶注入，也可以根据实际情况确定高分子、光引发剂和液晶的质量百分比。

实施例2

本发明实施例2是一种透明显示装置制造方法，如图5所示，包括：

步骤S501、形成具有电致变色材料的第一基板；

步骤S502、形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板；

步骤S503、将第一基板和第二基板进行对置成盒，形成液晶盒；

步骤S504、在液晶盒中填充PDLC。

其中，步骤S501中，形成具有电致变色材料的第一基板，具体包括：

在第一基板上沉积电致变色薄膜，并通过构图工艺使得所述电致变色薄膜形成设定图案的电致变色材料；或者

通过inkjet（喷墨打印）工艺在第一基板上形成设定图案的电致变色材料。

其中，设定图案为与彩膜基板一致的图案，或者根据实际情况设定的图案。

步骤S502中，形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板，具体包括：

在具有电极层和绝缘层的第二基板上形成透明氧化物薄膜，并通过构图工艺形成包括多个间隔排列的透明的ITO电极。

较佳的，ITO电极的宽长比为3:5，该比例是ADS优选的比例，通过这样的比例，可以使得VT曲线性能更好，透过率更高。

进一步，形成具有电致变色材料的第一基板后，还包括：

在第一基板与PDLC接触的表面，设置隔离层；

形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板后，还包括：

在第二基板与PDLC接触的表面，设置隔离层。

其中，在第一基板与PDLC接触的表面，设置隔离层，具体包括：

在第一基板与PDLC接触的表面，涂覆PI液并进行固化处理，形成竖直取向的取向层；

在第二基板与PDLC接触的表面，设置隔离层，具体包括：

在第二基板与PDLC接触的表面，涂覆PI液并进行固化处理，形成竖直取向的取向层。

进一步，PDLC中包括：

质量百分比为70～85%的高分子、质量百分比为0.5～1.5%的光引发剂和质量百分比为13.5～30%的液晶。

不同质量百分比混合材料得到的PDLC器件光学特性不同，高分子含量越高，得到的器件透明态的透过率越低，但散射效果越好，可以通过不同百分比的数据来协调透过率和散射效果间的关系，达到比较理想的效果。

更进一步，PDLC中高分子、光引发剂和液晶的质量百分比为如下数值时，显示效果较佳：

70:1.5:28.5，或者

75:1.5:23.5，或者

85:1.5:13.5，或者

70:1:29，或者

75:1:24，或者

85:1:14。

为了提高高分子材料在混合材料中的均匀性，在液晶盒中填充PDLC后，还包括：

对液晶盒进行加热。

具体的，本发明实施例提供的透明显示装置制造方法包括如下步骤：

步骤1：在ADS（Advanced Super Dimension Switch，高级超维场转换技术）第一基板上沉积-光刻（或者inkjet工艺）电致变色材料，该电致变色材料为金属有机螯合材料，通过电极控制不同亚像素的电压可以进行颜色（R，G，B）与透明转换，BM材料可以沉积在GATE上，提高开口率，如图3所示；

步骤2：对第一基板进行PI工艺并固化处理，涂覆PI形成竖直取向的取向层，可以进行重复印刷来增加PI的厚度，PI厚度增加，不但可以消除BM和电致变色材料之间的段差，同时也可以防止PDLC材料对电致变色材料的腐蚀，如图6所示；

步骤3：在第二基板上沉积ITO，并对其进行刻蚀，要求ITO间隔排列，宽长比为3:5，如图4所示；

步骤4：在步骤3形成的第二基板上印刷和步骤2中同样的PI液，并对其进行固化处理，如图7所示；

步骤5：将步骤2和步骤4得到的两基板进行spacer（隔垫物工艺）—>Seal（边框胶工艺）---->VA（Vacuum align，真空对合工艺）--->cutting（切割工艺），得到一个液晶盒，如图8所示；

步骤6：向步骤5得到的液晶盒中注入高分子、光引发剂和液晶混合物；

步骤7：将步骤6所得的液晶盒进行加热，提高高分子的均匀性，并对注入口Sealant（边框胶）进行固化；得到reverse（拆解解析）模式的透明PDLC液晶盒。

如图9所示，在下基板（第一基板）加电时，第一基板相当于普通的彩膜，对于各个亚像素，分别通过第一基板该像素的两层电极控制电压大小，控制该亚像素中的电致变色材料呈现出所需的颜色，上基板（第二基板）不加电，此时为彩色透射时的PDLC，显示设备为彩色显示状态，实现了进行彩色显示；在下基板中每个亚像素均通过电极间电压控制该亚像素中的电致变色材料呈现透明状态时，若上基板不加电，为彩色透射时的PDLC，则当前显示屏即为透明状态；如图10所示，下基板不加电，上基板加电时，液晶在上基板的第二电极层及第二电极图案形成的电场作用下，处于散射态，为不透明状态。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种透明显示装置，其特征在于，包括：

设置有电致变色材料的第一基板；

设置有多个间隔排列的控制电极的第二基板；

聚合物分散液晶PDLC，设置在由所述第一基板和所述第二基板对置形成的液晶盒中。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一基板和第二基板与所述PDLC接触的表面设置有隔离层。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述隔离层具体为：通过涂覆聚酰亚胺PI液并进行固化处理，形成的竖直取向的取向层。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电致变色材料具体为：

金属有机螯合材料。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电极具体为：

氧化铟锡电极。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述氧化铟锡电极的宽长比为3:5。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PDLC中包括：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述PDLC中高分子、光引发剂和液晶的质量百分比为：

70:1.5:28.5，或者

75:1.5:23.5，或者

85:1.5:13.5，或者

70:1:29，或者

75:1:24，或者

85:1:14。

9.一种透明显示装置制造方法，其特征在于，包括：

形成具有电致变色材料的第一基板；

形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板；

将所述第一基板和所述第二基板进行对盒，形成液晶盒；

在所述液晶盒中填充聚合物分散液晶PDLC。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成具有电致变色材料的第一基板，具体包括：

在第一基板上形成电致变色薄膜，并通过构图工艺使得所述电致变色薄膜形成设定图案的电致变色材料；或者

通过喷墨打印inkjet工艺在第一基板上形成设定图案的电致变色材料。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板，具体包括：

在具有电极层和绝缘层的第二基板上沉积氧化铟锡ITO，并对其进行刻蚀，形成多个间隔排列的ITO电极。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述ITO电极的宽长比为3:5。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成具有电致变色材料的第一基板后，还包括：

在所述第一基板与PDLC接触的表面，设置隔离层；

所述形成具有多个间隔排列的控制电极的第二基板后，还包括：

在所述第二基板与PDLC接触的表面，设置隔离层。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述第一基板与PDLC接触的表面，设置隔离层，具体包括：

在所述第一基板与PDLC接触的表面，涂覆聚酰亚胺PI液并进行固化处理，形成竖直取向的取向层；

在所述第二基板与PDLC接触的表面，设置隔离层，具体包括：

在所述第二基板与PDLC接触的表面，涂覆PI液并进行固化处理，形成竖直取向的取向层。

15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述PDLC中包括：

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述PDLC中高分子、光引发剂和液晶的质量百分比为：

70:1.5:28.5，或者

75:1.5:23.5，或者

85:1.5:13.5，或者

70:1:29，或者

75:1:24，或者

85:1:14。

17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述液晶盒中填充聚合物分散液晶PDLC后，还包括：

对所述液晶盒进行加热。