CN104536188A - 透明显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透明显示装置，包括：第一基板、第二基板和第三基板，第一基板和第二基板对盒设置，第二基板和第三基板对盒设置；其中，第一基板和第二基板之间依次设置有第一双稳态PDLC层和第二双稳态PDLC层；第二基板和第三基板之间依次设置有第三双稳态PDLC层和功能层；第一双稳态PDLC层、第二双稳态PDLC层和第三双稳态PDLC层显色时显示不同的颜色，功能层用于在散射态和透明态之间，或反射态和透明态之间切换。本发明还提供了制作上述透明显示装置的方法。本发明通过设置柔性双稳态PDLC层及功能层，得到了对比度提高及能耗降低的柔性而透明的液晶显示装置。

Description

透明显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种透明显示装置及其制作方法。

背景技术

随着技术的发展，液晶显示装置件被广泛的应用于从小型信息终端至透射型大型投影设备的广大领域。近年来，已经提出了柔性基板的液晶显示装置，这种液晶显示装置重量轻、厚度薄、耐冲击型等优良，而且可以将这样的液晶显示装置安装在非平面的表面上。另一方面，对能够在其上实现图像并且其背面的物体可见的透明显示装置技术也进行了积极的研究。透明显示装置可用于车辆挡风玻璃和广告屏幕等。因此透明显示装置的适用性大幅提高。

高分子分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)是在液晶显示装置中使用的液晶单元之一，它具有通过光散射强度控制光传输且不需要偏振板的特性。而且彩色PDLC显示装置不需要彩膜，因此可以提高光透过率。并且可以做成柔性PDLC显示装置。柔性PDLC显示装置重量轻、厚度薄、耐冲击性优良，而且可以将这样的液晶显示装置安装在非平面的表面。但现有的彩色PDLC透明显示装置耗能高，显示效果不好。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种透明显示装置及其制作方法，通过采用双稳态PDLC层及功能层，得到对比度增强及能耗降低的柔性而透明的液晶显示装置。

第一方面，本发明提供了一种透明显示装置，所述显示装置包括：第一基板、第二基板和第三基板，所述第一基板和所述第二基板对盒设置，所述第二基板和所述第三基板对盒设置；其中，

所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有第一双稳态PDLC层和第二双稳态PDLC层；

所述第二基板和所述第三基板之间依次设置有第三双稳态PDLC层和功能层；

所述第一双稳态PDLC层、所述第二双稳态PDLC层和所述第三双稳态PDLC层分别用于在散射态时显示不同的颜色，所述功能层用于在散射态和透明态之间，或反射态和透明态之间切换。

优选地，每个所述双稳态PDLC层包括：高分子基体、液晶、离子及二向色性染料。

优选地，所述第一双稳态PDLC层、所述第二双稳态PDLC层和所述第三双稳态PDLC层中的二向色性染料显色时分别显青色、洋红色及黄色中的一种。

优选地，所述第一基板和所述第二基板中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板；

所述第二基板和所述第三基板中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板。

优选地，所述功能层为：不含二向色性染料的双稳态PDLC层；或包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层；或胆甾相液晶层。

第二方面，本发明提供了一种透明显示装置的制作方法，所述方法包括：

在两个基板之间制作依次设置的第一双稳态PDLC层和第二双稳态PDLC层，形成第一双层结构；

在另两个基板之间制作依次设置的第三双稳态PDLC层和功能层，形成第二双层结构；

将所述第一双层结构和所述第二双层结构贴合在一起，或所述第一双层结构的两个基板和所述第二双层结构的另两个基板中包括一个共用基板。

优选地，所述形成第一双层结构包括：

在第一预弃基板与第一预定基板间制作第一双稳态PDLC层，其中所述第一预定基板在面向所述第一预弃基板的表面上敷有硅烷偶联剂；

剥离所述第一预弃基板，将所述第一预定基板与第一阵列基板对盒设置，并在所述第一双稳态PDLC层和所述第一阵列基板之间形成有第一预定空隙；

在所述第一预定空隙中形成第二双稳态PDLC层。

优选地，所述制作第一双稳态PDLC层，包括：

将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述第一预弃基板和所述第一预定基板之间，固化混合后的材料。

所述制作第二双稳态PDLC层，包括：

将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述空隙之间，固化混合后的材料。

优选地，所述形成第二双层结构包括：

在第二预弃基板与第二预定基板间制作第三双稳态PDLC层，其中所述第一预定基板在面向所述第一预弃基板的表面上敷有硅烷偶联剂；

剥离所述第二预弃基板，将所述第二预定基板与第二阵列基板对盒设置，并在所述第三双稳态PDLC层和所述第二阵列基板之间形成有第二预定空隙；

在所述第二预定空隙中形成功能层。

优选地，所述制作第三双稳态PDLC层包括：

将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述第二预弃基板和所述第二预定基板之间，固化混合后的材料。

优选地，所述功能层为：不含二向色性染料的双稳态PDLC层、包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层或胆甾相液晶层。

由上述技术方案可知，本发明提供一种透明显示装置及其制作方法，通过在两基板间形成双层双稳态PDLC层，在另两基板间形成一层双稳态PDLC层和功能层，并将两个双层结构组合，由于功能层可在散射态和反射态之间切换，可以使得显示的对比度提高，由于PDLC均为双稳态，维持在一个状态时无需持续加电压，因此能耗降低，又由于PDLC本身的柔性和不需要彩膜的特性，可以形成柔性而透明的液晶显示装置。由于在两个基板间形成双层结构，减少了基板的使用，并且由此减小了显示装置的厚度，提高了透明度。

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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种透明显示装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的透明显示装置制作方法的流程示意图；

图3是本发明第二实施例提供的形成透明显示装置中第一双层结构的流程示意图；

图4是本发明第二实施例中形成第一稳态PDLC层的示意图；

图5是本发明第二实施例中形成第一预定空隙的示意图；

图6是本发明第二实施例中形成第一稳态PDLC层的示意图；

图7是本发明第二实施例提供的形成透明显示装置中第二双层结构的流程示意图；

图8是本发明第二实施例中形成第二稳态PDLC层的示意图；

图9是本发明第二实施例中形成第二预定空隙的示意图；

图10是本发明第二实施例中形成一种功能层的示意图；

图11是本发明第二实施例中形成一种功能层的示意图；

图12是本发明第二实施例中形成一种功能层的示意图。

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做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。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

如图1所示，本发明第一实施例提供的一种透明显示装置，该显示装置包括：第一基板1、第二基板2和第三基板3，第一基板1和第二基板2对盒设置，第二基板2和第三基板3对盒设置。

其中，第一基板1和第二基板2之间依次设置有第一双稳态PDLC层4和第二双稳态PDLC层5；第二基板2和第三基板3之间依次设置有第三双稳态PDLC层6和功能层7。

本实施例中，第一基板1、第二基板2和第三基板3可为柔性基板。附图标记9指示的黑色方块指示薄膜晶体管，在本申请说明书附图中，薄膜晶体管以黑色方块表示，带有其的基板即为阵列基板，本领域技术人员应该知晓，这只是例示示出，实际上一个阵列基板中包含为实现驱动等功能所需的众多薄膜晶体管。

本实施例中，第一双稳态PDLC层4、第二双稳态PDLC层5和第三双稳态PDLC层6在散射态显色时显示不同的颜色，功能层7用于在散射态和透明态之间，或反射态和透明态之间切换。如此，可提高显示装置总体的对比度与显示效果。

本实施例中，采用双稳态PDLC层，在施加低频电压的时候，双稳态PDLC中液晶分子形成无序焦锥结构而呈现散射态，且去掉低频电压后仍可保持散射态；而在施加高频电压的时候，双稳态PDLC中液晶分子随着电压的方向平行排列，而显示透明态，且去掉高频电压后仍可保持透明态。由于维持在一个状态时无需持续加电压，因此显示装置的能耗显著降低。由于在两个基板间形成双层结构，减少了基板的使用，并且由此减小了显示装置的厚度，提高了透明度。

本实施例中，如图1所示，每个所述双稳态PDLC层均包括：高分子基体10、液晶11、离子及二向色性染料12。其中，如本领域技术人员所熟知的，离子用于实现双稳态效果，可以为通过对液晶进行离子化处理获得或添加某些物质的离子，具体成分可以根据液晶和其它材料的匹配性、颜色等进行选择。PDLC膜的光学特性在很大程度上依赖于液晶分子的有效折射率和高分子基体的匹配。也就是说，可以通过选择高分子基体和液晶的种类和含量以及固化条件，来调节PDLC膜的透射光、反射光与折射光的比例。

本实施例中，第一双稳态PDLC层1、第二双稳态PDLC层2和第三双稳态PDLC层3中的二向色性染料显色时分别显青色、洋红色及黄色，当然也可以以其他的显色顺序实现，一般都可为偶氮类的二向色性染料，本发明不限于此处举出的颜色和材料。由于各双稳态PDLC层使用的二向色性染料不同，则各双稳态PDLC层所需的驱动电压都不一样，从而调节施加电压的强度与频率的高低，可实现显示多种颜色。

本实施例中，第一基板1和第二基板2中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板。第二基板2和第三基板3中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板。

需要说明的是，两层基板间有双层双稳态PDLC层，最好通过对材料的种类和含量的选择及工艺参数的设置将每层双稳态PDLC层所需的驱动电压都设置为不一样，使用时同时调节施加电压的强度与频率的高低，以实现显示多种颜色。例如，若第一双稳态PDLC层所需的驱动电压为10V，而第二双稳态PDLC层所需的驱动电压为30V(假设双稳态PDLC层所需的高频和低频的驱动电压相同)，若需要第一双稳态PDLC层显示透明态而第二双稳态PDLC层显示颜色，则首先在第一基板与第二基板间施加低频的30V电压，则此时上下两层稳态PDLC层均显示颜色；然后去掉低频电压，在基板间施加高频的10V电压，由于没有达到第二双稳态PDLC层所需的驱动电压，则第二双稳态PDLC层保持颜色，而第一双稳态PDLC层显示透明态。在本文中，所需的驱动电压是指PDLC层要达到透明态或散射态时需要的驱动电压的大小。

本实施例中，所述功能层可为：不含二向色性染料的双稳态PDLC层、包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层或胆甾相液晶层。采用这些功能层所能实现的功能可参见下文的描述。

如图2所示，本发明第二实施例提供了一种透明显示装置的制作方法，该方法包括步骤：

S1、在两个基板之间制作依次设置的第一双稳态PDLC层和第二双稳态PDLC层，形成第一双层结构。

S2、在另两个基板之间制作依次设置的第三双稳态PDLC层和一层功能层，形成第二双层结构。

S3、将所述第一双层结构和所述第二双层结构贴合在一起，或所述第一双层结构的两个基板和所述第二双层结构的另两个基板中包括一个共用基板。

根据上述步骤形成柔性而透明的液晶显示装置。当给双稳态PDLC层施加高频电压时，入射光不发生折射和发射而直接投射出来，从而显示透明态，去掉高频电压后仍显示透明态；而当给双稳态PDLC层施加低频电压时，入射光在液晶与高分子基体的界面发生反射和折射而显示散射态，从而显示颜色，去掉低频电压后仍显示颜色。由于维持在一个状态时无需持续加电压，因此显示装置的能耗显著降低。由于在两个基板间形成双层结构，减少了基板的使用，并且由此减小了显示装置的厚度，提高了透明度。

具体来说，如图3所示，本实施例的步骤S1中形成第一双层结构，具体包括如下步骤：

S11、在第一预弃基板101与表面上覆有硅烷偶联剂103的第一预定基板102间制作第一双稳态PDLC层104，如图4所示；

S12、剥离所述第一预弃基板101，将第一预定基板102与设置有薄膜晶体管的第一阵列基板105对盒设置，并在第一双稳态PDLC层104和第一阵列基板105之间形成有第一预定空隙106，如图5所示；

S13、在第一预定空隙106中形成第二双稳态PDLC层107，如图6所示。

本实施例中，步骤S11中所述制作第一双稳态PDLC层，具体过程可以为：

将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料混合，灌入所述第一预弃基板和所述第一预定基板之间；例如通过紫外光照射固化混合后的材料。其中所述玻璃微珠用于支撑第一双稳态PDLC层的厚度。应当理解，可聚合单体即为成型后的PDLC中的高分子基体。

步骤S12形成有第一预定空隙是可以通过在对盒贴合使用的封框胶中添加一定厚度的隔垫物或其它厚度可控的材料实现。

步骤S13制作第二双稳态PDLC层时，将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料混合，灌入空隙，例如通过紫外光照射固化混合后的材料。

本实施例中，步骤S12剥离第一预弃基板时，由于第一预定基板的面对第一预弃基板的表面敷有硅烷偶联剂，与双稳态PDLC层粘合性强，因此第一预定基板容易被剥离而不会影响双稳态PDLC与第一预定基板的粘合，因此可以提高剥离过程中的工艺效率且不损坏双稳态PDLC层，从而得到厚度可控的双层双稳态PDLC的液晶层。

本实施例中，如图7所示，步骤S2中形成第二双层结构，具体包括如下步骤：

S21：在第二预弃基板201与表面上覆有硅烷偶联剂203的第二预定基板202间制作第三双稳态PDLC层204，如图8所示；

S22、剥离所述第二预弃基板201，将第二预定基板202与设置有薄膜晶体管的第二阵列基板205对盒设置，并在第三双稳态PDLC层204和第二阵列基板205之间形成有第二预定空隙206，如图9所示；

S23：在第二预定空隙206中形成功能层。

本实施例中，步骤21中所述制作第三双稳态PDLC层，与形成第一双稳态PDLC层的步骤11类似，具体过程为：

将可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠混合，灌入第二预弃基板和第二预定基板之间；例如通过固化混合后的材料，其中所述玻璃微珠用于支撑第三双稳态PDLC层的厚度。步骤S23中形成功能层与形成第二双稳态PDLC层类似，只是需要根据功能层的组分选择材料，在此不再赘述。

步骤S22形成有第一预定空隙是可以通过在对盒贴合使用的封框胶中添加一定厚度的隔垫物或其它厚度可控的材料实现。

具体地，本步骤中的功能层可根据需要达到的显示效果进行选择，例如：

如图10所示，其中功能层为不含二向色性染料的双稳态PDLC层207。不含二向色性染料的双稳态PDLC层作为功能层，则该功能层能够在白色和透明态之间切换，显白色时能提高总体的对比度。

如图11所示，其中功能层为包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层208。使用包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层作为功能层，可以实现褐色画面的显示，且加上其他三层双稳态PDLC层显示青色、洋红色和黄色，能够提高对比度及色域。

如图12所示，其中功能层为胆甾相液晶层209。胆甾相液晶层由右旋手性离子液体的向列相液晶、可聚合单体及引发剂组成。组成胆甾相液晶层的材料在比液晶的胆甾相和近晶A相的转变温度高10度以内的温度下进行紫外光照射，从而得到宽波反射的胆甾相液晶层(包括右旋螺距的胆甾相液晶结构)。采用胆甾相液晶层作为功能层，在其他三层双稳态PDLC层正常显示颜色的情况下，透过三层双稳态PDLC层的右旋光线能够在胆甾相液晶层反射，从而提高总体的对比度。在达到胆甾相液晶层所需的驱动电压时，胆甾相液晶层变为透明，则光线得以透过，保持很好的透明度。

本实施例中包括一个共用基板时，即第二预定基板或第二阵列基板为第一阵列基板和第一预定基板中的一个。如此，制作上述透明显示装置时能够节省基板材料，同时也使形成的透明显示装置更轻薄，透明性更好。

本发明的透明显示装置可适用于各种场合，可与各种器件、结构相结合，既可以是显示面板，也可为带有显示功能的其他设备，例如平板电脑、电视机、显示橱窗等。应该理解，为了实现功能，本发明的透明显示装置带有在本说明书中未示出的其他器件、结构等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种透明显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：第一基板、第二基板和第三基板，所述第一基板和所述第二基板对盒设置，所述第二基板和所述第三基板对盒设置；其中，

所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有第一双稳态高分子分散液晶PDLC层和第二双稳态PDLC层；

所述第二基板和所述第三基板之间依次设置有第三双稳态PDLC层和功能层；

所述第一双稳态PDLC层、所述第二双稳态PDLC层和所述第三双稳态PDLC层显色时显示不同的颜色，所述功能层用于在散射态和透明态之间，或反射态和透明态之间切换。

2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，每个所述双稳态PDLC层包括：高分子基体、液晶、离子及二向色性染料。

3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述第一双稳态PDLC层、所述第二双稳态PDLC层和所述第三双稳态PDLC层中的二向色性染料显色时分别显青色、洋红色及黄色中的一种。

4.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板；

所述第二基板和所述第三基板中一个基板面对另一个基板的表面设置有硅烷偶联剂，另一基板为阵列基板。

5.根据权利要求1至4其中任一项所述的透明显示装置，其特征在于，所述功能层为：不含二向色性染料的双稳态PDLC层、包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层或胆甾相液晶层。

6.一种透明显示装置的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

在两个基板之间制作依次设置的第一双稳态PDLC层和第二双稳态PDLC层，形成第一双层结构；

在另两个基板之间制作依次设置的第三双稳态PDLC层和功能层，形成第二双层结构；

将所述第一双层结构和所述第二双层结构贴合在一起，或所述第一双层结构的两个基板和所述第二双层结构的另两个基板中包括一个共用基板。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成第一双层结构包括：

在第一预弃基板与第一预定基板间制作第一双稳态PDLC层，其中所述第一预定基板在面向所述第一预弃基板的表面上敷有硅烷偶联剂；

剥离所述第一预弃基板，将所述第一预定基板与第一阵列基板对盒设置，并在所述第一双稳态PDLC层和所述第一阵列基板之间形成有第一预定空隙；

在所述第一预定空隙中形成第二双稳态PDLC层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述制作第一双稳态PDLC层，包括：将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述第一预弃基板和所述第一预定基板之间；固化混合后的材料；

所述制作第二双稳态PDLC层，包括：将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述第一预弃基板和所述第一预定基板之间；固化混合后的材料。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成第二双层结构包括：

在第二预弃基板与第二预定基板间制作第三双稳态PDLC层，其中所述第二预定基板在面向所述第二预弃基板的表面上敷有硅烷偶联剂；

剥离所述第二预弃基板，将所述第二预定基板与第二阵列基板对盒设置，并在所述第三双稳态PDLC层和所述第二阵列基板之间形成有第二预定空隙；

在所述第二预定空隙中形成功能层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述制作第三双稳态PDLC层包括：将包括可聚合单体、液晶、离子、二向色性染料及玻璃微珠的材料灌入所述第二预弃基板和所述第二预定基板之间，固化混合后的材料。

11.根据权利要求6-10其中任一项所述的方法，其特征在于，

所述功能层为：不含二向色性染料的双稳态PDLC层、包含黑色二向色性染料的双稳态PDLC层或胆甾相液晶层。