CN109298799B - 显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法 - Google Patents

显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供光控的显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法。光控的显示面板包括：显示屏幕；透明触控层，所述透明触控层位于所述显示屏幕上；和透明光致形变层，所述透明光致形变层位于所述透明触控层上远离所述显示屏幕的一侧，其中所述透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层检测所述形变的位置，从而对所述显示屏幕进行控制。由此，可以对大尺寸显示器(如电视)由发光笔进行光控，实现远距离且多人共享的控制，而发光笔具有携带方便、不同显示设备之间可以共享的优点。

Description

显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法
技术领域
本公开涉及显示装置控制技术领域。具体地，本公开涉及一种显示面板、显示装置及对其进行光控的方法。
背景技术
中小尺寸显示(手机、平板、电脑)中，区域选择和控制方式多为接触式控制，包括电阻触控、电容触控，其原因为显示屏幕小且使用距离近，手指或触控笔即可方便实现控制。
在大尺寸显示(电视等)时，使用场合多为远距离且多人共享，手指触控极为不方便，目前控制方式多为遥控器等软件以实现。但是，遥控器具有携带不便、不同显示设备之间无法共用等限制，使得目前大尺寸显示控制系统没有新突破。
发明内容
因此，需要提供一种显示面板及显示装置，其可以通过光进行远程控制。
在本公开的一个方面，提供一种光控的显示面板，包括：
显示屏幕，
透明触控层，所述透明触控层位于所述显示屏幕上，和
透明光致形变层，所述透明光致形变层位于所述透明触控层上远离所述显示屏幕的一侧，
其中所述透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层检测所述形变的位置，从而对所述显示屏幕进行控制。
根据本公开的一个实施方案，所述透明光致形变层包含光致形变液晶聚合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述透明光致形变层包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，所述光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽由间隔层隔开，其中所述光致形变液晶聚合物凹槽中容纳有所述光致形变液晶聚合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述光致形变液晶聚合物在未受到预定波长的光的照射时沿平行于所述显示屏幕的方向取向，并且在受到预定波长的光的照射时由液晶相转变为各向同性相。
根据本公开的另一个实施方案，所述光致形变液晶聚合物包括具有光致异构基的液晶聚合物分子，所述光致异构基在预定波长的光的照射下发生的光异构导致所述光致形变液晶聚合物形变。
根据本公开的另一个实施方案，所述光致异构基包括偶氮基。
根据本公开的另一个实施方案，所述光致形变液晶聚合物包含丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物。
根据本公开的另一个实施方案，所述预定波长的光的波长范围是330nm-400nm，并且光照强度范围为200mW/cm2以上，并且照射时长范围为长于400ms。
根据本公开的另一个实施方案，所述光致形变液晶聚合物包括光致形变液晶弹性体。
根据本公开的另一个实施方案，所述透明光致形变层的厚度为10μm-50μm。
根据本公开的另一个实施方案，所述透明光致形变层还包括成膜材料，其中所述透明光致形变层中所述光致形变液晶聚合物的重量比范围为30％-40％。
根据本公开的另一个实施方案，所述成膜材料包括聚酯、聚烯烃和纤维素聚合物。
根据本公开的另一个实施方案，每个所述光致形变液晶聚合物凹槽的面积小于或等于所述显示面板的每个像素的面积。
根据本公开的另一个实施方案，所述透明触控层为电阻式透明触控层或压电式触控层。
根据本公开的另一个实施方案，所述显示面板还包括透明硬质材料层，所述透明硬质材料覆盖所述透明光致形变层。
在本公开的另一个方面，提供一种显示装置，包含上面中任何一项所述的显示面板。
在本公开的另一个方面，提供一种制造光控制的显示面板的方法，所述方法包括：
在位于所述显示屏幕上的透明触控层上远离所述显示屏幕的一例形成透明光致形变层的步骤，
其中所述透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层检测所述形变的位置，从而对所述显示屏幕进行控制。
根据本公开的另一个实施方案，所述透明光致形变层包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，所述光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽由间隔层隔开，其中所述光致形变液晶聚合物凹槽中容纳有光致形变液晶聚合物，其中将所述光致形变液晶聚合物填充到所述光致形变液晶聚合物凹槽中。
在本公开的另一个方面，提供一种对上面所述的显示装置进行光控的方法，所述方法包括：
用预定波长的光照射所述透明光致形变层的步骤。
由本公开的显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法，可以对大尺寸显示器(如电视)由发光笔进行光控，实现远距离且多人共享的控制，而发光笔具有携带方便、不同显示设备之间可以共享的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的示例性实施例，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是示例性地表示根据本公开的一个实施方案的光控的显示面板的结构示意图。
图2是根据本公开的一个实施方案的所使用的光致形变液晶聚合物所含的偶氮苯基团在光照射下发生异构的示意图。
图3是根据本公开的一个实施方案的所使用的光致形变液晶聚合物在光照射下从液晶相至各向同性相转变的示意图。
图4是示例性地表示根据本公开的一个实施方案的光控的显示面板的光致形变层在光照射下发生形变而对触控层产生压力的示意图。
图5是示例性地表示电阻触控制面板的触控层在压力下发生形变的示意图。
图6是示例性地表示本公开的一个实施方案的光致形变液晶聚合物凹槽阵列的示意图。
图7是示例性地表示本公开的一个实施方案的容纳有光致形变液晶聚合物的凹槽在光照射下发生形变的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开的具体实施方案，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本公开一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本公开中的实施方案和/或实施例，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方案和/或所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
在本公开中，如果没有具体指明，层和膜可以互换地使用。在下面的描述中，触控层有时也称作触控屏。控制笔和发光笔可以互换地使用。特定波长与预定波长可以互换地使用。本公开以光致形变液晶聚合物为例，但本公开不限于此，可以采用任何可以在预定波长的光发生光致形变的材料来形成本公开的显示面板中的透明光致形变层，只要所形成的透明光致形变层可以在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层可以检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制即可。
根据本公开的一个方面，可以提供一种光控的显示面板，包括：
显示屏幕，
透明触控层，所述透明触控层位于所述显示屏幕上，和
透明光致形变层，所述透明光致形变层位于所述透明触控层上远离所述显示屏幕的一例。
透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，透明触控层检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制。
本公开通过普通的电阻式或压电式触控显示单元上添加光致形变层，该光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，电阻式或压电式触控显示单元的触控层检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制，进而实现光控的功能。
预定波长的光可以通过一只简单的发光笔如激光笔实现，当需要操作控制时，发出预定波长的光如激光，当不需要操控仅需要指示时发出其他波长的光或不发射光。
透明光致形变层包含光致形变液晶聚合物。光致形变液晶聚合物可以包含丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物，例如可以是光致形变液晶弹性体。透明光致形变层的厚度可以为10μm-50μm。
通过调控光致形变层中的光致形变液晶聚合物如光致形变液晶弹性体，使得其仅对特定光的波长敏感而发生形变，可以排除外界环境光对其的误操作。
需要说明的是，发出的光线可以为紫外光、红外光、或者可见光。在此情况下，光致形变层采用在特定波长的光线的照射下能够发生形变的光致形变液晶聚合物制成。例如，在光致形变层采用在紫外光照射下能够发生形变的光致形变液晶聚合物制成时，控制笔发出的光线为紫外光。或者，在光致形变层采用在红外光照射下能够发生形变的光致形变液晶聚合物制成时，控制笔发出的光线为红外光。
在下面的描述中，能够使光致形变液晶聚合物发生光致形变的特定波长的光线或激光有时也称作光。
光致形变聚合物材料，化学结构上应该具有能发生可逆的光异构化反应的基团，有通过顺反异构反应的，如偶氮苯、二苯乙烯；有通过偶极离子生成反应的，如苯并螺吡喃；有通过环化反应的，如俘精酸。有通过离子对生成反应的，如三芳基甲烷衍生物；还有通过其他一些反应来实现的。同时材料还必须具有液晶性，光致形变液晶聚合物分子可在主链上，也可在侧链上。由于液晶的有序排列特性，使光致形变液晶聚合物分子在特定波长的光作用下，发生较为一致的变化，再通过与聚合物链的偶合，从而实现微观到宏观上的形变。
以偶氮苯系为例，在采用偶氮二苯乙炔侧基的液晶弹性体材料形成的透明光致形变层时，在受到紫外光的照射下，偶氮二苯乙炔侧基会吸收光能发生顺反异构化，从而引起液晶基元排列发生变化，使得宏观上该层受到预定波长的光照射的部分发生形变，例如弯曲、伸长等。
轻度交联的光致形变液晶聚合物可以获得形变率达20％的光致伸缩。聚合物液晶弹性体既具有液晶材料的各种优异性能又具有聚合物交联网络的特征，因此具有良好的外场响应性、分子协同作用和弹性。
光致形变液晶聚合物可以包括具有光致异构基的液晶聚合物分子。光致异构基可以在预定波长的光的照射下发生的光异构导致光致形变液晶聚合物形变。光致异构基可以包括偶氮基。光致形变液晶聚合物可以包含丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物。
在采用丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物且透明光致形变层的厚度为10μm-50μm的情况下，预定波长的光的波长范围是330nm-400nm，并且光照强度范围为200mW/cm2以上，并且照射时长范围为长于400ms。例如，在采用丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物且透明光致形变层的厚度为约20μm的情况下，光的波长为约365nm，光强为约200mW/cm2，且照射时间为约500ms，即可形成完整的形变。
透明光致形变层还可以包括成膜材料。透明光致形变层中光致形变液晶聚合物的重量比范围可以为30％-40％。成膜材料可以包括聚酯、聚烯烃和纤维素聚合物。
显示面板还可以包括透明硬质材料层。透明硬质材料可以覆盖透明光致形变层。
图1是示例性地表示根据本公开的一个实施方案的光控的显示面板的结构示意图。
如图1所示，光控的显示面板可以包括：透明光致形变层10、透明触控层20和显示屏幕30。透明触控层20位于显示屏幕30上。透明光致形变层10位于透明触控层20上远离显示屏幕10的一例。
透明光致形变层10包含光致形变液晶聚合物。光致形变液晶聚合物包括具有光致异构基的液晶聚合物分子，光致异构基在预定波长的光的照射下发生的光异构导致光致形变液晶聚合物形变。光致异构基可以包括偶氮基。光致形变液晶聚合物可以包含丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物。
图2是根据本公开的一个实施方案的所使用的光致形变液晶聚合物所含的偶氮苯基团在光照射下发生异构的示意图。
如图2所示，偶氮苯基团在光L的照射下发生光异构而导致排列改变，从而在宏观上表面为光致形变层形状的变化。在光致形变液晶聚合物层形变时，其下面的透明触控层可以检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制。在触控层是电阻式触控层的情况下，会对其下面的电阻触控层产生压力，相当于通过手指按压触控层，从而实现光控代替触控。
图3是根据本公开的一个实施方案的所使用的光致形变液晶聚合物在光照射下从液晶相至各向同性相转变的示意图。
如图3中所示，处于液晶相的光致形变液晶聚合物在光L的照射下发生到各向同性相的转变，使用取向的聚合物主链PM变成各向同性。由此，在宏观上表面为光致形变层形状的变化。在光致形变液晶聚合物层形变时，其下面的透明触控层可以检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制。
图4是示例性地表示根据本公开的一个实施方案的光控的显示面板的光致形变层在光照射下发生形变而对触控层产生压力的示意图。
如图4中所示，光控的显示面板可以包括：透明光致形变层10、透明触控层20和显示屏幕30。透明触控层20位于显示屏幕30上。透明光致形变层10位于透明触控层20上远离显示屏幕10的一例。
以触控层20是电阻式触控层为例。透明光致形变层10在被预定波长的光照射时产生形变，会对其下面的电阻触控层20产生压力，相当于通过手指按压触控层20，从而实现光控代替触控。
图5是示例性地表示电阻触控制面板的触控层在压力下发生形变的示意图。
如图5中所示，电阻触控制面板可以包括电阻触控层20和在其下面的显示屏幕30。触控层20是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属(透明的导电电阻)导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层。塑料层的内表面也涂有一层涂层。在透明氧化金属导电层和塑料层的内表面之间有许多细小(例如，小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指F触摸显示面板的表面触控区时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，从而产生信号，然后传送至触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出触摸点的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。所以电阻触摸屏可用较硬物体操作。可以用于本公开的电阻式触控屏可以包括四线触控层、五线触控层、七线触控层和八线触控层。
图6是示例性地表示本公开的一个实施方案的光致形变液晶聚合物凹槽阵列的示意图。
如图6中所示，透明光致形变层10包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽12由间隔层14隔开。光致形变液晶聚合物凹槽12中容纳有光致形变液晶聚合物。每个光致形变液晶聚合物凹槽12的面积小于或等于显示面板的每个像素的面积。显示装置可以包括电视。在图6中，示出了凹槽12为正方形。但是，本公开不限于此。例如凹槽12可以为矩形、圆形或椭圆形。用于形成间隔层的材料可以包括聚酰亚胺或亚克力。凹槽阵列可以为矩形阵列如方形阵列，也可以为三角形阵列。本公开对此没有特别限制。每个光致形变液晶聚合物凹槽12的面积小于或等于显示面板的每个像素的面积。
图7是示例性地表示本公开的一个实施方案的容纳有光致形变液晶聚合物的凹槽在光照射下发生形变的示意图。
如图7中所示，平行取向(即，平行于显示屏幕的方向取向)的光致形变液晶聚合物122的凹槽12的表面124被预定波长的光L照射时，表面124中的光致形变液晶聚合物122由液晶相转变成各向同性相的光致形变液晶聚合物126而收缩，整个凹槽12迎着光L的入射方向弯曲。这种光致弯曲的实现主要是因为光致形变液晶聚合物凹槽12的表层128分子对光吸收大，使表层128的光致形变液晶聚合物分子如偶氮苯光致形变液晶聚合物分子发生反式到顺式的光化学异构变化，并且进一步引起液晶相到各向同性相的转变，而凹槽本体部分130的偶氮苯光致形变液晶聚合物分子仍保持反式构象，这种表层128和本体部分130的形状上的差异使得整个凹槽12宏观上呈现向下弯曲的行为。
在一个比较例中，将具有电阻触控层的32英寸电阻式四线触控面板组装成比较例的触控显示屏。
在一个示例性而非限制性的实施例中，在32英寸电阻式四线触控面板的电阻触控层远离显示屏幕的一侧上，用聚酰亚胺形成一层膜，膜厚度为20μm，膜中具有凹槽(透孔)阵列，两个凹槽之间的间距为100μm，凹槽的大小为50μm×50μm。在每个凹槽中，通过填充如刮涂形成光致形变液晶聚合物和纤维素聚合物的膜，其中光致形变液晶聚合物为透明丙烯酸酯型偶氮苯液晶弹性体，其具有形变率为15％的光致伸缩，其中光致形变液晶聚合物与纤维素聚合物的重量比为35∶65，并且光致形变液晶聚合物分子平行于电阻触控层取向。之后，在凹槽内容纳有光致形变液晶聚合物的聚酰亚胺膜上覆盖一层厚度为20μm的透明硬质材料层，从而形成具有透明光致形变层的显示面板。将此显示面板代替32英寸电阻式四线触控面板以比较的触控显示屏相同的方式组装成实施例的显示屏。可以发现，当用波长为365nm的激光以200mW/cm2照射实施例的显示屏500ms以上时，实施例的显示屏可以通过此激光进行光控，其通过光控的灵敏度相当于比较例的触控屏用手指触控的灵敏度，从而实现了光控代替触控。
本公开还可以提供一种制造光控制的显示面板的方法，包括：
在位于显示屏幕上的透明触控层上远离所述显示屏幕的一例形成透明光致形变层的步骤。透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，透明触控层检测形变的位置，从而对显示屏幕进行控制。
透明光致形变层包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽由间隔层隔开。光致形变液晶聚合物凹槽中容纳有光致形变液晶聚合物。可以将光致形变液晶聚合物填充如刮涂到光致形变液晶聚合物凹槽中。
本公开还可以提供一种对上面所述的显示装置进行光控的方法，所述方法包括：用预定波长的光照射透明光致形变层的步骤。预定波长的光可以是激光。在预定波长的光照射透明光致形变层时，根据所使用的激光，激光可以照射多个光致形变液晶聚合物凹槽。即，激光在透明光致形变层上的光斑可以覆盖数个光致形变液晶聚合物凹槽。
由本公开的显示面板及其制造方法、显示装置及对其进行光控的方法，可以对大尺寸显示器(如电视)由发光笔进行光控，实现远距离且多人共享的控制，而发光笔具有携带方便、不同显示设备之间可以共享的优点。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种光控的显示面板，包括：
显示屏幕，
透明触控层，所述透明触控层位于所述显示屏幕上，和
透明光致形变层，所述透明光致形变层位于所述透明触控层上远离所述显示屏幕的一例，
其中所述透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层检测所述形变的位置，从而对所述显示屏幕进行控制。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其中所述透明光致形变层包含光致形变液晶聚合物。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述透明光致形变层包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，所述光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽由间隔层隔开，其中所述光致形变液晶聚合物凹槽中容纳有所述光致形变液晶聚合物。
4.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述光致形变液晶聚合物在未受到预定波长的光的照射时沿平行于所述显示屏幕的方向取向，并且在受到预定波长的光的照射时由液晶相转变为各向同性相。
5.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述光致形变液晶聚合物包括具有光致异构基的液晶聚合物分子，所述光致异构基在预定波长的光的照射下发生的光异构导致所述光致形变液晶聚合物形变。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其中所述光致异构基包括偶氮基。
7.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述光致形变液晶聚合物包含丙烯酸酯型偶氮苯液晶聚合物或环氧型偶氮苯液晶聚合物。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其中所述预定波长的光的波长范围是330nm-400nm，并且光照强度范围为200mW/cm2以上，并且照射时长范围为长于400ms。
9.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述光致形变液晶聚合物包括光致形变液晶弹性体。
10.根据权利要求1所述的显示面板，其中所述透明光致形变层的厚度为10μm-50μm。
11.根据权利要求2所述的显示面板，其中所述透明光致形变层还包括成膜材料，其中所述透明光致形变层中所述光致形变液晶聚合物的重量比范围为30％-40％。
12.根据权利要求11所述的显示面板，其中所述成膜材料包括聚酯、聚烯烃和纤维素聚合物。
13.根据权利要求3所述的显示面板，其中每个所述光致形变液晶聚合物凹槽的面积小于或等于所述显示面板的每个像素的面积。
14.根据权利要求1所述的显示面板，其中所述透明触控层为电阻式透明触控层或压电式触控层。
15.根据权利要求1所述的显示面板，其中所述显示面板还包括透明硬质材料层，所述透明硬质材料覆盖所述透明光致形变层。
16.一种显示装置，其包含权利要求1至15中任何一项所述的显示面板。
17.一种对权利要求16所述的显示装置进行光控的方法，所述方法包括：
用预定波长的光照射所述透明光致形变层的步骤。
18.一种制造光控制的显示面板的方法，所述方法包括：
在位于显示屏幕上的透明触控层上远离所述显示屏幕的一侧形成透明光致形变层的步骤，
其中所述透明光致形变层在被预定波长的光照射时产生形变，所述透明触控层检测所述形变的位置，从而对所述显示屏幕进行控制。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述透明光致形变层包括光致形变液晶聚合物凹槽阵列，所述光致形变液晶聚合物凹槽阵列中的多个光致形变液晶聚合物凹槽由间隔层隔开，其中所述光致形变液晶聚合物凹槽中容纳有光致形变液晶聚合物，其中将所述光致形变液晶聚合物填充到所述光致形变液晶聚合物凹槽中。
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