CN108681133A - 显示面板及显示方法和车载平视显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板及显示方法和车载平视显示系统。该显示面板包括基础显示屏、控制单元和光源，其中：所述基础显示屏划分为多个像素区，每一所述像素区内均设置有像素结构和控制元件，所述像素结构至少包括内含聚合物稳定液晶的液晶层，所述控制元件用于控制所述聚合物稳定液晶的开度，以实现所述像素区处的光透过度控制；所述控制单元包括互相电连接的光传感器和光控器，所述光传感器用于采集环境亮度，所述光控器根据所述环境亮度控制所述光源的发光亮度。该显示面板基于聚合物稳定液晶实现透明显示，并且可以根据环境变换显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、显示响应速度快的优势。

Description

显示面板及显示方法和车载平视显示系统

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板及显示方法和车载平视显示系统。

背景技术

车载平视显示系统已经广受高端车的青睐，通过平视显示系统可以将车辆各种信息显示在风挡玻璃上或车前两米处，也就是驾驶员的直接视野中。该类显示屏的特点具备较高的透明度和对比度，既可以显示辅助信息(如车辆速度、导航提示信息、来自车况监视系统和主动巡航控制系统的辅助提醒信息等)，可以减少驾驶员低头和转头看仪表和中控显示屏，又不阻挡驾驶员的视线。

目前报道的车载平视显示技术主要有投影显示、透明有机电致发光器件(OrganicLight Emission Display，简称OLED)显示等。上述显示方式在环境光线不强时，显示还较为清楚，但当环境光线很强时，只能提升显示器件的亮度来达到足够高的对比度，如此会明显增加显示器件的功耗。此外，投影显示方式需要一定空间才能投影出一定大小画面，透明OLED显示方式的透过率较低，仅为40-50％。

可见，开发新型的透明显示器件，以便更好地实现车载平视显示功能，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中上述不足，提供一种显示面板及显示方法和车载平视显示系统，该显示面板基于聚合物稳定液晶实现透明显示，并且可以根据环境变换显示模式，能更好地实现车载平视显示功能。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该显示面板，包括基础显示屏、控制单元和光源，其中：

所述基础显示屏划分为多个像素区，每一所述像素区内均设置有像素结构和控制元件，所述像素结构至少包括内含聚合物稳定液晶的液晶层，所述控制元件用于控制所述聚合物稳定液晶的开度，以实现所述像素区处的光透过度控制；

所述控制单元包括互相电连接的光传感器和光控器，所述光传感器用于采集环境亮度，所述光控器根据所述环境亮度控制所述光源的发光亮度。

优选的是，所述聚合物稳定液晶包括聚合物稳定列向液晶、聚合物稳定胆甾相液晶或聚合物稳定蓝相液晶。

优选的是，所述像素结构至少包括用于产生作用于所述液晶层的电场的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层包括相互绝缘设置的第一电极和第二电极，所述第一电极的图案和所述第二电极的图案在所述像素区内互补。

优选的是，所述第一电极为梳状、线状、点状、方形、圆形、三角形中的任一种或组合。

优选的是，所述光控器用于当所述光传感器采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得所述光源发光；

以及，当所述光传感器采集到的环境亮度处于预设光强范围内时，保持所述光源不发光。

优选的是，还包括设于所述基础显示屏的显示侧的光调显示屏，所述光调显示屏至少包括依次叠置的第三电极层、离子储存层、离子传输层、电致变色层和第四电极层，所述电致变色层在所述第三电极层和所述第四电极层形成的电场作用下发生电化学氧化还原反应，通过得失电子发生颜色变化。

优选的是，所述离子储存层、所述离子传输层的材料包括LiNbO₃或LiCoO₂。

优选的是，所述电致变色层为氧化钨、普鲁士蓝、紫罗精、金属酞花青中的任一种或组合。

优选的是，所述基础显示屏与所述光调显示屏之间设置有支撑结构，所述基础显示屏与所述光调显示屏之间形成空气层。

优选的是，所述光控器用于当所述光传感器采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得所述光源发光；以及，当所述光传感器采集到的环境亮度高于预设光强范围的下限时，保持所述光源不发光；

所述电致变色层，用于当环境亮度低于预设光强范围的上限时，在电场作用下保持原色；以及，当环境亮度高于预设光强范围的上限时，在电场作用下变色。

一种车载平视显示系统，包括上述的显示面板。

优选的是，还包括基座，所述基座内设置有显示面板容置空间，所述显示面板与所述基座之间通过转轴相联接，或者所述显示面板相对所述基座可升降设置。

一种上述显示面板的显示方法，包括以下步骤：

启动所述基础显示屏；

所述光传感器采集环境亮度；

所述光控器根据所述环境亮度控制所述光源的发光亮度。

一种优选方式为，在显示过程中：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，所述光控器控制所述光源发光，所述显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度处于预定光强范围内时，所述光控器控制所述光源不发光，所述显示面板借助环境光进行散射显示。

一种优选方式为，在显示过程中：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，所述光控器控制所述光源发光，所述电致变色层不工作，所述显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度等于预定光强范围内时，所述光控器控制所述光源不发光，所述电致变色层不工作，所述显示面板借助环境光进行散射显示；

当环境亮度高于预定光强范围的上限时，所述光控器控制所述光源发光，所述电致变色层工作，所述显示面板基于环境光强调节所述光调显示屏的透过率进行显示。

本发明的有益效果是：该显示面板基于聚合物稳定液晶实现透明显示，并且可以根据环境变换显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、显示响应速度快的优势；

进一步的，该显示面板还可以设置光调显示屏，在保证一定透明度的同时提升显示对比度；

该显示方法可以根据环境变换显示面板的显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、响应速度快、高对比度的优势。

附图说明

图1为本发明实施例1中显示面板的结构示意图；

图2为本发明实施例1中显示面板的平面结构示意图；

图3为本发明实施例1中显示面板的像素电极的结构示意图；

图4为本发明实施例2中显示面板的结构示意图；

图5为本发明实施例3中显示面板的结构示意图；

图6为本发明实施例4中车载平视显示系统的结构示意图；

图7、图8为本发明实施例5中显示面板的显示方法流程图。

附图标识中：

1-基础显示屏；10-像素区；

101-第一基板；102-第一电极层；1021-第一电极；1022-第二电极；103-第一取向层；104-液晶层；105-第二取向层；106-第二电极层；107-阵列驱动电路层；108-第二基板；

11-光源；111-侧光源灯条；112-LED灯；

2-光传感器；

3-光调显示屏；301-第三基板；302-第三电极层；303-离子储存层；304-离子传输层；305-电致变色层；306-第四电极层；307-第四基板；

401-支撑结构；402-辅助粘结层；403-封框胶；

50-显示面板；51-基座。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明显示面板及显示方法和车载平视显示系统作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种基于聚合物稳定液晶的透明显示的显示面板，以聚合物稳定液晶(Polymer Stabilized Liquid Crystal，简称PSLC)为控制介质，实现智能透明显示(Transparent Display)，为实现车载平视显示功能提供全新的选择。

该显示面板包括基础显示屏、控制单元和光源，显示面板的结构如图1所示，平面结构如图2所示。

基础显示屏1采用超窄边框或无边框设计，基础显示屏1划分为多个像素区10，每一像素区10内均设置有像素结构和控制元件，像素结构至少包括内含聚合物稳定液晶的液晶层，控制元件用于控制聚合物稳定液晶的开度，以实现像素区10处的光透过度控制；

控制单元包括互相电连接的光传感器和光控器，光传感器用于采集环境亮度，光控器根据环境亮度控制光源的发光亮度。

图1中，基础显示屏1的结构依次层叠设置的第一基板101、第一电极层102、第一取向层103、液晶层104、第二取向层105、第二电极层106、阵列驱动电路层107和第二基板108。液晶层104的聚合物稳定液晶包括聚合物稳定列向液晶、聚合物稳定胆甾相液晶或聚合物稳定蓝相液晶，优选为聚合物稳定列向液晶。

光传感器2(图1中未示出，可参考图6)设置在基础显示屏1的周边，设置数量根据应用场景可以为一个或多个。当光传感器检测到外界环境光线适宜时，则光控器关闭光源或者提示观察者可以关闭光源进行显示；当环境光线较强或较暗时，则光控器打开光源提示观察者可以打开光源进行显示。

该基础显示屏1中，光源11包括侧光源灯条111，侧光源灯条111中设置多个LED灯112。光源11从基础显示屏1下端侧面入射，不需要显示时，基础显示屏1呈现透明状态，如同玻璃一样，不需要电能；当需要显示时，对基础显示屏1指定区域施加电压，液晶相应进行偏转。受到聚合物的影响，取向混乱，散射出光，从而实现显示。

该基础显示屏1中，由于光源11从侧面直接照进液晶盒，所以沿光源11的传播方向会存在亮度不均一的问题。如随着像素结构离光源11距离的增加(图2中，A、B、C示意了像素结构距离光源11由近及远的排列方式)，像素区10可以散射出的光也随之减少，导致基础显示屏1显示亮度降低。为保证比较好的显示效果，可以通过调节有效出光面积的方法进行亮度调节。当直接借助环境光进行显示时，每个像素区10的有效出光面积最好一致才好。在每个像素结构中，可设计两个图案互补的电极。

该显示面板中，像素结构至少包括用于产生作用于液晶层的电场的第一电极层和第二电极层，第一电极层可以为用于提供液晶偏转量的电压的像素电极结构，第二电极层可以为用于提供公共参考电压的公共电极结构。为实现亮度调节，如图3所示，可以将第一电极层设计为包括互相绝缘设置的第一电极1021和第二电极1022，第一电极1021的图案和第二电极1022的图案在像素区10内互补。

上述的第一电极层和第二电极层可以设置为扭曲向列型(Twist Nematic，简称TN)显示模式、垂直排列型(Vertical Alignment，简称VA)显示模式、或者高级超维场转换(ADvanced Super Dimension Switch)显示模式的排列方式，这里不做限定。

如图3所示，像素电极结构设计为梳状结构图，根据使用环境不同，可设置不同的宽窄不同的第一电极1021和第二电极1022。并且，像素电极结构包括并不局限于图3所示的梳状结构，也可以采用其他排列方式，如线状、点状、方形、圆形、三角形等，只要能实现有效出光面积的调节即可，这里不做限制。

图3中，侧光源点亮时可以仅给第一电极1021加电，当借助环境光线显示时，第一电极1021和第二电极1022均加电工作。如此在两种状态下均可以实现较好的显示效果。

该显示面板可以根据环境变换不同的显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗的显示效果。光控器用于当光传感器2采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得光源11发光；以及，当光传感器2采集到的环境亮度处于预设光强范围内时，保持光源11不发光。例如，预定光强范围可以为500-1000Lux，预定光强范围的下限为500Lux，预定光强范围的上限为1000Lux。

该显示面板具体工作原理为：

当环境光线较弱时，例如外界环境光强度小于500Lux时，打开光源11，实现显示；另外，在实现不同颜色的图像时，通常也打开光源11，通过场序式彩色技术可实现彩色显示。场序式彩色技术即红、绿、蓝三色光源分别点亮，顺序进入液晶盒，因为频率很高，叠加后产生彩色显示效果。

当环境光线比较适宜或较柔和时，例如外界环境光强度在500-1000Lux之间时，不用光源11，即加电后不点亮侧面设置的光源11，直接借助环境光线即可实现显示，达到节能的目的。

基于聚合物稳定液晶(PSLC)的显示面板受聚合物的影响，在透明度、响应速度(可以达到1-2ms以下)、节能等方面优势明显。此时的液晶盒本身既可以进行显示，也可以做光波导板(即波导显示，Waveguide Display)，即光线在液晶盒内进行全反射，从而向前传播，只有当像素电极加电压时才会散射出光。该显示面板透过率很高(可以达到80％-90％)，在透明显示方向应用时优势明显。

可见，该显示面板基于聚合物稳定液晶实现透明显示，并且可以根据环境变换显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、显示响应速度快的优势。

实施例2：

本实施例提供一种基于聚合物稳定液晶透明显示的显示面板，以聚合物稳定液晶(Polymer Stabilized Liquid Crystal，简称PSLC)为控制介质，实现智能透明显示(Transparent Display)，为实现车载平视显示功能提供全新的选择。

通常情况下，当外界环境光较强时，即便点亮侧面设置的光源，显示对比度也会明显下降。为解决此问题，对显示面板结构进一步优化。与实施例1不同的是，本实施例的显示面板还设置有光调显示屏3，以对外界强环境光进行调节。

如图4所示，在实施例1的基础显示屏1的显示侧增设一个光调显示屏3，光调显示屏3至少包括依次叠置的第三电极层302、离子储存层303、离子传输层304、电致变色层305和第四电极层306，电致变色层305在第三电极层302和第四电极层306形成的电场作用下发生电化学氧化还原反应，通过得失电子发生颜色变化。

图4中，该光调显示屏3的两个外侧分别为第三基板301和第四基板307，第三基板301和第四基板307可以为玻璃、也可以为柔性透明基板，如聚酰亚胺。第三电极层302和第四电极层306可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxides，简称ITO)，离子储存层303、离子传输层304可以是基于氢离子或锂离子的材料，如LiNbO₃、LiCoO₂；电致变色层305可以为无机材料，如：氧化钨；或者，也可以为有机材料，如：普鲁士蓝、紫罗精、金属酞花青等。

基础显示屏1与光调显示屏3之间设置有支撑结构401，基础显示屏1与光调显示屏3之间形成空气层。光调显示屏3与基础显示屏1通过封框胶403粘合在一起，在封框胶403的内部添加隔垫物或支撑柱，使光调显示屏3与基础显示屏1之间保持一定的空气层。如果没有空气层，当光调显示屏3工作后，颜色变深，基础显示屏1中液晶盒内传导的光进入该光调显示屏3后会被吸收掉很多，导致光源11的效率降低。保留此空气层，在第三基板301与空气形成一个界面，液晶盒内的光从光密介质射入光疏介质，有助于光源11的光在液晶盒内发生全反射。优选光调显示屏3与基础显示屏1之间的距离尺寸范围为3-10μm。

进一步优选的是，为维持均一的厚度，光调显示屏3与基础显示屏1之间也可以撒一些隔垫物或采用高分子做一些支撑结构401。优选为采用高分子做支撑结构401，密度与高度均一性更有保障。考虑到高分子支撑柱与基板可能存在粘附力不好，尤其是玻璃材质的基板粘附力不好的情况，优选在第四基板307下侧预先制作上一层辅助粘结层402，该粘结辅助层可以为光学透明胶OCA，也可以为SiNx或ITO层。

该带有光调显示屏3的显示面板既可以保证显示对比度，又可以达到低功耗的显示效果。光控器用于当光传感器2采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得光源11发光；以及，当光传感器2采集到的环境亮度高于预设光强范围的下限时(即当光传感器2采集到的环境亮度处于预设光强范围内和高于预设光强范围的上限时)，保持光源11不发光；例如，预定光强范围可以为500-1000Lux，预定光强范围的下限为500Lux，预定光强范围的上限为1000Lux。电致变色层305，用于当环境亮度低于预设光强范围的上限时(即当光传感器2采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限和处于预设光强范围内时)，在电场作用下保持原色；以及，当环境亮度高于预设光强范围的上限时，在电场作用下变色。

该显示面板具体工作原理如下：

当环境光线较弱时，例如外界环境光强度小于500Lux时，打开光源11，光调显示屏3中的电致变色层305不起作用、呈高透光率状态，显示面板整体处于高透光率状态实现显示；

当环境光较适宜或较柔和时，例如外界环境光强度在500-1000Lux之间时，不用光源11，即加电后不点亮侧面设置的光源11，光调显示屏3中的电致变色层305不起作用、呈高透光率状态，基础显示屏1直接借助环境光线散射即可实现显示，达到节能的目的；

当环境光线很强时，例如外界环境光强度达到1000Lux及其以上时，或者察者觉得光线太强，平视显示面板带来不适感，则打开光调显示屏3。光调显示屏3中的电致变色层305起作用，吸收部分环境光，从而根据外界环境光强调节光调显示屏3的透光率，降低透过显示屏的光强，在保证一定透明度的同时提升显示对比度。

该显示面板基于聚合物稳定液晶实现透明显示，可以根据环境变换显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、响应速度快、高对比度的优势。

实施例3：

针对实施例2中的显示面板，如图5所示，可以对图4所示结构做进一步优化，将光调显示屏3与基础显示屏1的两个基板合二为一，从而进一步降低产品盒厚，提升透光率和可靠性。

相应的，图5相对图4可省去第四基板307和辅助粘结层402，结构更简单，也更轻薄。

实施例1-实施例3中的显示面板可以为：台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机、PDA、GPS、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、液晶面板、电子纸、电视机、显示器、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，可应用于公共显示和虚幻显示等多个领域。

实施例4：

本实施例提供一种车载平视显示系统，该车载平视显示系统包括实施例1-实施例3中任一的显示面板。

如图6所示为透明车载平视显示系统基本结构，该车载平视显示系统还包括基座51，基座51内设置有显示面板容置空间，显示面板50与基座51之间通过转轴相联接，或者显示面板50相对基座51可升降设置。因此，该显示面板50与基座51之间可通过转轴相联接，在不需要时平放，隐藏在基座内。也可以将显示面板50设计为升降模式，在不需要时，显示面板50垂直收入基座51内。

本实施例的车载平视显示系统，以液晶显示原理的基础显示屏1为基础，实现了透明的、各信息融合显示，为车载平视显示提供了一种全新的实现方式，而且具有高透过率、响应速度快、低功耗、模式多样的优点。

实施例5：

本实施例提供一种显示面板的显示方法，该显示方法具有高透过率、响应速度快、低功耗、模式多样的优点。

该显示面板的显示方法，包括以下步骤：

启动基础显示屏；

光传感器采集环境亮度；

光控器根据环境亮度控制光源的发光亮度。

如图7所示，对应着实施例1中的显示面板的显示方法的实施方式为：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，光控器控制光源发光，显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度处于预定光强范围内时，光控器控制光源不发光，显示面板借助环境光进行散射显示。

如图8所示，对应着实施例2中的显示面板的结构的显示方法的实施方式为：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，光控器控制光源发光，电致变色层不工作，显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度等于预定光强范围内时，光控器控制光源不发光，电致变色层不工作，显示面板借助环境光进行散射显示；

当环境亮度高于预定光强范围的上限时，光控器控制光源发光，电致变色层工作，显示面板基于环境光强调节光调显示屏的透过率进行显示。

例如，预定光强范围可以为500-1000Lux，预定光强范围的下限为500Lux，预定光强范围的上限为1000Lux。

该显示方法可以根据环境变换显示面板的显示模式，具有透明度高、对比度高、低功耗、响应速度快、高对比度的优势。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种显示面板，其特征在于，包括基础显示屏、控制单元和光源，其中：

所述基础显示屏划分为多个像素区，每一所述像素区内均设置有像素结构和控制元件，所述像素结构至少包括内含聚合物稳定液晶的液晶层，所述控制元件用于控制所述聚合物稳定液晶的开度，以实现所述像素区处的光透过度控制；

所述控制单元包括互相电连接的光传感器和光控器，所述光传感器用于采集环境亮度，所述光控器根据所述环境亮度控制所述光源的发光亮度。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述聚合物稳定液晶包括聚合物稳定列向液晶、聚合物稳定胆甾相液晶或聚合物稳定蓝相液晶。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述像素结构至少包括用于产生作用于所述液晶层的电场的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层包括相互绝缘设置的第一电极和第二电极，所述第一电极的图案和所述第二电极的图案在所述像素区内互补。

4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极为梳状、线状、点状、方形、圆形、三角形中的任一种或组合。

5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，

所述光控器用于当所述光传感器采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得所述光源发光；

以及，当所述光传感器采集到的环境亮度处于预设光强范围内时，保持所述光源不发光。

6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括设于所述基础显示屏的显示侧的光调显示屏，所述光调显示屏至少包括依次叠置的第三电极层、离子储存层、离子传输层、电致变色层和第四电极层，所述电致变色层在所述第三电极层和所述第四电极层形成的电场作用下发生电化学氧化还原反应，通过得失电子发生颜色变化。

7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述离子储存层、所述离子传输层的材料包括LiNbO₃或LiCoO₂。

8.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述电致变色层为氧化钨、普鲁士蓝、紫罗精、金属酞花青中的任一种或组合。

9.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述基础显示屏与所述光调显示屏之间设置有支撑结构，所述基础显示屏与所述光调显示屏之间形成空气层。

10.根据权利要求6-9任一项所述的显示面板，其特征在于，

所述光控器用于当所述光传感器采集到的环境亮度低于预设光强范围的下限时，使得所述光源发光；以及，当所述光传感器采集到的环境亮度高于预设光强范围的下限时，保持所述光源不发光；

所述电致变色层，用于当环境亮度低于预设光强范围的上限时，在电场作用下保持原色；以及，当环境亮度高于预设光强范围的上限时，在电场作用下变色。

11.一种车载平视显示系统，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的显示面板。

12.根据权利要求11所述的车载平视显示系统，还包括基座，所述基座内设置有显示面板容置空间，所述显示面板与所述基座之间通过转轴相联接，或者所述显示面板相对所述基座可升降设置。

13.一种如权利要求1-10任一项所述的显示面板的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

启动所述基础显示屏；

所述光传感器采集环境亮度；

所述光控器根据所述环境亮度控制所述光源的发光亮度。

14.根据权利要求13的显示方法，其特征在于，在显示过程中：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，所述光控器控制所述光源发光，所述显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度处于预定光强范围内时，所述光控器控制所述光源不发光，所述显示面板借助环境光进行散射显示。

15.根据权利要求13的显示方法，其特征在于，当为权利要求6-10任一项的所述显示面板时，在显示过程中：

当环境亮度低于预定光强范围的下限时，所述光控器控制所述光源发光，所述电致变色层不工作，所述显示面板以高透过率状态进行显示；

当环境亮度处于预定光强范围内时，所述光控器控制所述光源不发光，所述电致变色层不工作，所述显示面板借助环境光进行散射显示；

当环境亮度高于预定光强范围的上限时，所述光控器控制所述光源发光，所述电致变色层工作，所述显示面板基于环境光强调节所述光调显示屏的透过率进行显示。