CN109683388B - 透明液晶显示面板及其驱动方法，以及包括它的透明液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透明液晶显示面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板配置为使入射到其内的光通过反射进行传输；位于第一基板与第二基板之间的液晶层；位于液晶层与第一基板之间的第一光栅层，第一光栅层包括阵列排布的多个第一光栅；位于第一光栅层与液晶层之间的第一电极层，第一电极层包括阵列排布的多个第一电极；位于液晶层与第二基板之间的第二电极层，每一个第一光栅在所述第一基板上的正投影至少部分地覆盖两个相邻的第一电极在所述第一基板上的正投影之间的区域，液晶层配置为在分别向所述多个第一电极和第二电极层施加电压时形成阵列排布的多个液晶棱镜，使从多个液晶棱镜出射的光在第二基板上发生反射后回到多个液晶棱镜中。

Description

透明液晶显示面板及其驱动方法，以及包括它的透明液晶显 示器

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，并且特别地涉及透明液晶显示面板及其驱动方法，以及包括它的透明液晶显示器。

背景技术

由于具有高色域、轻薄化、短响应时间等等优点，液晶显示器已经在各种各样的应用中得到广泛的使用。然而，对于常规的液晶显示器而言，为了获得对光的偏振状态的调制从而例如实现不同灰阶的显示，需要在液晶层的上下两侧分别设置偏振片，比如偏振方向彼此垂直的两个偏振片。由此，当将这样的液晶显示器应用于透明显示技术领域中时，由于这两个偏振片的存在，所以将会产生对环境光的更多不利吸收，从而导致透明液晶显示器的透明度大大降低。

鉴于此，现有技术中存在针对新型透明液晶显示器的需求，其中，与具有偏振片的传统透明液晶显示器相比，新型透明液晶显示器具有针对环境光更大的透过率，即，更大的透明度。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种透明液晶显示面板。具体地，所述透明液晶显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板配置为使入射到其内的光通过反射进行传输；位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；位于所述液晶层与所述第一基板之间的第一光栅层，所述第一光栅层包括阵列排布的多个第一光栅；位于所述第一光栅层与所述液晶层之间的第一电极层，所述第一电极层包括阵列排布的多个第一电极；以及位于所述液晶层与所述第二基板之间的第二电极层。所述液晶层配置为在分别向所述多个第一电极和所述第二电极层施加电压时形成阵列排布的多个液晶棱镜，使得从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发生反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发射全反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

根据具体实现方式，由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板还包括位于所述液晶层与所述第二基板之间的第一介质层。所述第一介质层的折射率低于所述第二基板的折射率。

根据具体实现方式，由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板还包括：位于所述第一光栅层与所述第一电极层之间的第二光栅层。所述第二光栅层包括阵列排布的多个第二光栅，其中，每一个第二光栅在所述第一基板上的正投影处于两个相邻的第一光栅在所述第一基板上的正投影之间。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，所述第一光栅层还包括阵列排布的多个第二光栅，其中，每一个第二光栅在所述第一基板上的正投影处于两个相邻的第一光栅在所述第一基板上的正投影之间。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，所述多个第二光栅配置为使入射到其上的光与所述第一基板垂直地出射。

根据具体实现方式，由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板，还包括：贴附在所述光源的出光面上的偏振片。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，所述第二电极层包括公共电极层。此外，在所述多个第一电极的阵列中，处于偶数列的第一电极配置为接收第一电压，并且处于奇数列的第一电极配置为接收与所述第一电压不同的第二电压。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，所述液晶层进一步配置为使得从所述多个液晶棱镜出射的光的强度随着所述第一电压和所述第二电压中的至少一个的变化而变化。

根据具体实现方式，由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板，还包括以下中的一个或多个：液晶取向层，其中，所述液晶取向层布置在所述液晶层靠近所述第一基板的第一表面和所述液晶层靠近所述第二基板的第二表面中的至少一个上；第二介质层，其中，所述第二介质层位于所述液晶层与所述第一电极层之间；以及平坦层，其中，所述平坦层位于所述第一电极层与所述第一光栅层之间。

根据本发明的另一方面，还提供了一种透明液晶显示器。所述透明液晶显示器包括：根据前面任一个实施例描述的透明液晶显示面板，以及位于所述第一基板的侧面并且配置为向所述第一基板内发射光的光源。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示器中，所述光源包括用于生成红光的第一子光源、用于生成绿光的第二子光源和用于生成蓝光的第三子光源。进一步地，所述透明液晶显示器的每一个显示帧包括第一时段、第二时段和第三时段。所述第一子光源配置为在所述第一时段期间发光，所述第二子光源配置为在所述第二时段期间发光，并且所述第三子光源配置为在所述第三时段期间发光。

根据本发明的又一方面，还提供了一种用于透明液晶显示面板的驱动方法。所述驱动方法包括：分别向所述多个第一电极和所述第二电极层施加电压，使得所述液晶层形成阵列排布的多个液晶棱镜，并且从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发生反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

根据具体实现方式，在由本发明的实施例提供的用于透明液晶显示器的驱动方法中，所述第二电极层包括公共电极层，并且所述驱动方法还包括：向所述多个第一电极的阵列中，处于偶数列的第一电极施加第一电压，而处于奇数列的第一电极施加与所述第一电压不同的第二电压。

根据具体实现方式，由本发明的实施例提供的用于透明液晶显示器的驱动方法还包括：通过改变所述第一电压和所述第二电压中的至少一个，使得从所述多个液晶棱镜出射的光的强度发生变化。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明的一个实施例的透明液晶显示面板的剖视图；

图2示意性示出了如图1所示的透明液晶显示面板中的第一电极层的部分平面视图；

图3a和3b分别示意性示出了在根据本发明的实施例的透明液晶显示面板中形成的液晶棱镜的模拟等效光程图；

图4示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括上述透明液晶显示面板的透明液晶显示器的剖视图；

图5示意性示出了根据本发明的另一个实施例的透明液晶显示器的剖视图；以及

图6示意性示出了根据本发明的又一个实施例的透明液晶显示器的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对根据本发明的实施例的透明液晶显示器进行更详细地解释和说明。需要指出的是，仅作为示例在附图中示出并且在以下描述中详细介绍根据本发明的一些实施例的透明液晶显示器。然而，所有这些示例性的图示和描述均不应当视为对本发明的任何限制。事实上，在获益于本发明的技术教导的基础上，本领域技术人员将能够根据实际情况设想到其它合适的可替换方案。

参照图1，示意性示出了根据本发明的一个实施例的透明液晶显示面板的剖视图。如图1所示，透明液晶显示面板1可以包括相对设置的下基板10和上基板20，以及位于上基板10与下基板20之间的液晶层30（诸如，厚度为13微米的液晶层30）。进一步地，透明液晶显示面板1可以在下基板10的左侧接收入射光，并且在进入到下基板10中之后，入射光可以例如借助于在下基板10的上下表面上的全内反射而由左向右传播，如图1中利用箭头示意性示出。

继续参照图1，在透明液晶显示面板1中，尤其是在下基板10与液晶层30之间，还可以设置有第一光栅层40和第一电极层50。具体地，第一光栅层40可以包括阵列排布的多个第一光栅401（诸如，光栅周期为300nm，并且占空比为50%），并且第一电极层50可以包括阵列排布的多个第一电极500。例如，每一个第一光栅401在例如下基板10上的正投影至少部分地覆盖相邻两个第一电极500（比如，图1中分别处于第一光栅401左侧和右侧的两个第一电极500）在例如下基板10上的正投影之间的区域。在透明液晶显示面板1的液晶层30的上侧，即，液晶层30与上基板20之间，还可以设置有另外的第二电极层60。作为示例，第二电极层60可以包括公共电极层，其配置为接收公共电压Vcom，诸如，0V的公共电压Vcom。

如图1所示，在透明液晶显示面板1中，由于第一光栅层40（具体地，包括阵列排布的多个第一光栅401）在下基板10的上表面上的布置，因此，原本在下基板10内传播的光在下基板10的上表面处的全内反射将被破坏，从而导致光通过第一光栅401而从下基板10的上侧逸出并且进入到液晶层30中（当然，在穿过中间的第一电极层50之后），如从图1中位于左边的第一光栅401斜向上的箭头所示。

进一步地，继续参照图1，在所提出的透明液晶显示面板1中，通过向第一电极层50中的各个第一电极500和对应的第二电极层60施加合适的电压，可以驱动液晶层30中的液晶分子发生相应程度的偏转，从而形成阵列排布的多个液晶棱镜300。接下来，将结合图1、图2和图3a-3b更加详细地解释和说明在液晶层30中形成多个液晶棱镜300的这一具体过程。

例如，参照图2，示意性示出了如图1所示的透明液晶显示面板1中的第一电极层50的部分平面视图。由图2可见，在透明液晶显示面板1的第一电极层50中，多个第一电极500可以布置在例如3x3的阵列中。当然，需要说明的是，此处作为示例图示的第一电极的3x3阵列布置仅仅代表本发明的一种可能的实现方式，但是并不应当解释为对本发明的任何限制。实际上，根据本发明的精神和教导，本领域技术人员将能够根据具体情况而选择用于多个第一电极500的阵列布置的其它合适行数和/或列数，并且本发明旨在涵盖所有这些可替换的实现方案。

继续参照图2，根据一种示例性实现方案，在由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板中，多个第一电极500可以分别施加有第一电压V1和第二电压V2，其中，第一电压V1与第二电压V2彼此不相等。具体地，如图2所示，可以向处于偶数列（比如，第2列）的第一电极500施加第一电压V1，而向处于奇数（比如，第1列和第3列）的第一电极500施加另外不同的第二电压V2。作为示例，第一电压V1可以选择为0V，而第二电压V2可以选择为6V。与此同时，可以向液晶层30的上表面处公共的第二电极层60上施加0V的公共电压Vcom。当然，所有这些取值仅仅代表一种示例，而非用于限制。在这样的实施例下，液晶层30中的液晶分子将在电压（包括第一电压V1、第二电压V2和公共电压Vcom）的作用下发生不同程度的偏转。例如，在与施加有第一电压V1=0V的第一电极500垂直对应的位置处，液晶分子将由于上下电压差最小（零，V1-Vcom=0V-0V=0）而不发生偏转。与此不同，在例如与施加有第二电压V2=6V的第一电极500垂直对应的位置处，液晶分子将由于上下电压差最大（6V，V2-Vcom=6V-0V=6V）而发生最大程度的偏转。显然，如果位于这两个位置之间，那么液晶分子将发生中间程度的偏转。液晶分子的这种偏转状态例如在图1中利用具有阴影图案的椭圆来示意性示出。

由此可见，通过两个不同电压（即，第一电压V1和第二电压V2）在阵列中的多个第一电极500上的空间间隔式施加（即，向相邻两列第一电极500分别施加第一电压V1和第二电压V2），可以使液晶层30中处于不同横向位置（即，基板的延伸平面中的不同位置）的液晶分子产生不同程度的偏转。特别地，液晶层30中的液晶分子的这种偏转状态还跨整个基板的延伸平面呈空间周期性分布，其中，在图1中利用具有阴影图案的五个椭圆示意性示出一个空间周期性单元。以这样的方式，在施加有例如以上第一电压V1、第二电压V2和公共电压Vcom的情况下，将在液晶层30中产生多个阵列排布的液晶棱镜300，其中，每一个液晶棱镜300与液晶分子的偏转状态的一个空间周期性单元相对应。此外，每一个液晶棱镜300还将与例如三个第一电极500相关联，如图2中利用虚线围起来的三个第一电极500。而且，在这三个第一电极500中，位于外侧的两个第一电极500施加有相同的电压（例如，第二电压V2），而位于中心的第一电极500施加有另一个不同的电压（例如，第一电压V1）。

进一步地，根据以上针对液晶棱镜300的形成过程的分析，还可以看出，在光学上等效形成的每一个液晶棱镜300将随着第二电压V2的变化而变化（假设第一电压V1和公共电压Vcom都继续保持为零的话）。一般地，可以利用折射率和底角这两个参数来表示光学棱镜。因此，在施加有第一电压V1、第二电压V2和公共电压Vcom的情况下，等效形成的每一个液晶棱镜300也可以具有相应的参数，底角和折射率，并且它们将随着电压的变化而变化。在光学上的这种等效过程中，我们可以选择等效形成的液晶棱镜300的折射率为固定的，例如，液晶的非常光折射率n_e，并且通过随电压变化的底角θ来表述在不同电压下形成的不同等效液晶棱镜。例如，在以上描述的实施例中，如果第一电压V1和公共电压Vcom保持为零，那么可以通过改变第二电压V2的值来改变所形成的每一个液晶棱镜300的底角θ。当然，本领域技术人员应当能够理解到，在可替换的实施例中，如果第二电压V2保持不变，那么所形成的液晶棱镜300的底角θ也可以随着第一电压V1的变化而变化。也就是说，通过改变向第一电极500施加的第二电压V2（或者第一电压V1），可以使液晶层30中所产生的多个液晶棱镜300的底角θ发生变化，从而导致从液晶层30的下侧（即，从第一光栅401）以某一角度入射到液晶层30中的光将经历不同程度的角度偏折，并且以不同的角度从液晶层30的上侧入射到第二电极层60（以及还有第二基板20）上。这意味着，通过第二电压V2（或者第一电压V1）的值的恰当选择，可以使来自液晶层30（即，从多个等效的液晶棱镜300向上出射）的光在穿过第二电极层60之后以不同的入射角度（特别地，大于全反射临界角的入射角度）入射在第二基板20的下表面上，并且由此在那里发生反射之后再次返回到液晶层30中。特别地，如果从多个等效的液晶棱镜300入射到第二基板20上的光具有大于全反射临界角的入射角度，那么光将在第二基板20的下表面上发生全反射，并且由此再次返回到液晶棱镜300中。以这样的方式，保证不会有光从第二基板20上方漏出，从而有助于提供较高的光利用度和更好的显示效果。如在图1中利用箭头示意性示出，在经过第二基板20的下表面处的全反射之后，光将有机会再次回到液晶层30中，即，回到多个液晶棱镜300中，并且在历经液晶棱镜300、第一电极层50、第一光栅层40和下基板10等处的多次折射之后，最终从下基板10的下表面逸出。

作为示例，在例如图3a和图3b中，示意性示出了根据本发明的实施例的透明液晶显示面板中所形成的液晶棱镜的模拟等效光程图。具体地，在图3a中，横坐标表示在透明液晶显示面板中以微米（μm）计的不同横向位置，而纵坐标表示在透明液晶显示面板中以纳米（nm）计的模拟光程值。在图3a的模拟结果中，所使用的透明液晶显示面板中的液晶层厚度为10微米，第一电极500的宽度为3微米，相邻两个第一电极500的间距为7微米，第二电极层的电压（即，公共电压Vcom）为零，第一电压V1为0V，而第二电压V2为7V。由图3a可见，对于同一入射光而言，液晶层中的液晶分子将产生空间上周期性的光程分布。进一步地，在图3b中示出了图3a中利用虚椭圆示出的那一部分等效光程的放大视图，以及它们的线性拟合结果。同样地，在图3b中，横坐标表示在透明液晶显示面板中以微米（μm）计的不同横向位置，而纵坐标表示在透明液晶显示面板中以纳米（nm）计的模拟光程值。此时，在图3b中，利用黑色圆点示出第二电压V2为6V时的结果，并且利用黑色三角形示出第二电压V2为7V时的结果，其中，其它相关参数与图3a中保持相同。通过模拟，发明人已经发现，当第二电压V2为6V时，利用虚椭圆示出的等效折射率部分可以很好地借助于线性进行拟合，并且在以上参数下拟合结果为y=0.26x+471.12。对于第二电压V2为7V时的情况，同样地可以得出线性拟合结果y=0.23x+376.34。借助于这样的模拟结果，很好地证实了，通过对液晶层所施加的电压V1、V2和Vcom的适当选择，可以形成光学上的等效液晶棱镜。

通过以上所述过程，根据本发明的实施例的透明液晶显示面板能够在无偏振片的情况下实现正常显示，其中，所形成的每一个液晶棱镜可以对应于一个显示像素或子像素。与此同时，如果所有施加的电压，例如，第一电压V1、第二电压V2和公共电压Vcom，都为零，即，液晶层中的液晶分子不发生任何偏转，那么例如环境光将从上向下或者从下向上逐个穿过各个层级结构，并且最终从整个显示面板透射出来。在这样的情况下，由于根据本发明的实施例的透明液晶显示面板中不存在任何偏振片，所以环境光的透过率将得到极大的提升。也就是说，在本发明的实施例中，由于偏振片的去除，所以能够通过整个显示面板的环境光的比例将大幅提升，从而有效地改进了透明液晶显示面板的透明度。

根据本发明的实施例，在如图1所示的透明液晶显示面板1中，入射到下基板10中并且在下基板10中通过例如全内反射进行传播的光，将借助于第一光栅401从下基板10中耦合出来并且进入到液晶层30中。通过第一光栅401（特别地，透射光栅）对光的这种耦出过程，是本领域技术人员能够容易理解到的，并且例如可以通过第一光栅401的光栅参数的适当选择而提供出射光的出射角度。此外，严格说来，通过第一光栅401从下基板10中耦合出来的光（即，从第一光栅401斜向上射入到液晶层30中的光）并不是一个严格的平行光束，而是典型地具有一个相对较小的发散角（诸如，在5°到10°之间）的发散光束。而且，在这一发散光束中，光的强度具有在中心角度处最强而两侧最大角度处最弱的角度分布。

基于此，本申请的发明人已经提出，利用来自第一光栅401的衍射、发散光束的这一光强角度分布来实现不同灰阶的显示。具体地，如上文所述，假设第二电极层60上的公共电压Vcom和第一电极层40上的第一电压V1均保持为零，那么通过改变第一电极层40上的第二电压V2，可以使得来自第一光栅401的衍射光束中处于中心角度位置处的最强光线在穿过液晶层30（即，液晶棱镜300）之后在上基板20处发生全反射，从而再次返回到液晶层30中。以这样的方式，可以保证强度最大的光线从透明液晶显示器1的下基板10射出，从而实现最大灰阶（例如，255灰阶）的显示。与此类似，如果将第一电极层40上的第二电压V2选择为使得来自第一光栅401的衍射光束中处于边缘角度位置附近的较弱光线在穿过液晶层30之后在上基板20处发生全反射，那么最终从透明液晶显示器1的下基板10射出的光将同样具有较弱的强度，由此实现较小灰阶（例如，1灰阶）的显示。基于同样的发明构思，通过对来自第一光栅401的衍射发散光束进行适当的角度细分（例如，细分为510个子部分），并且为该光束内每一个子部分的光线提供对应的第二电压V2，使得不同强度的光线可以从下基板10的下表面射出，从而实现不同灰阶的显示。此处，需要说明的是，虽然来自第一光栅401的不同角度的光线在穿过液晶层30之后在上基板20处的全反射位置可能发生改变（例如，在基板的延伸平面中左右偏移），但是这样的偏移与对应液晶棱镜300的横向尺寸（即，在基板的延伸平面中的尺寸）相比是明显更小的（比如，几个微米对比几十微米，比如90微米），因此不会影响到整个透明液晶显示面板中每一个像素或子像素的正常显示。另外，还需要提及的是，虽然在该示例中以第二电压V2的合适选择来保证发散光束内每一个子部分的准确全反射，但是如上一段落中所述，在其它实施例中，还可以保持第二电压V2不变，并且通过改变第一电压V1来实现同样的目的。对此，本领域技术人员应当是很容易理解到的。

在上文中已经详细地解释了使用由本发明的实施例提供的透明液晶显示面板实现不同灰阶显示的过程。接下来，将继续讨论，如何使用这样的透明液晶显示面板来获得彩色显示。

根据本发明的实施例，还提供了一种透明液晶显示器，包括如上文任一个实施例所述的透明液晶显示面板。参照图4，示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括上述透明液晶显示面板的透明液晶显示器的剖视图。具体地，透明液晶显示器2可以包括与图1中所示的类似透明液晶显示面板，以及另外的光源70。例如，该光源70可以设置在透明液晶显示面板的下基板10的侧面，例如，在图2中下基板10的左侧，以便将所发射的光投射到下基板10内。作为示例，光源70的出光面可以选择为光源70与下基板10的接触面（例如，在图2中光源70的右侧面），并且来自光源70的光可以通过在这一接触面处的折射而进入到下基板10中。进一步地，在进入到下基板10中之后，光可以例如借助于在下基板10的上下表面上的全内反射而由左向右传播，如图4中利用箭头示意性示出。

作为示例，在本发明的实施例中，光源70可以包括多个子光源，其中，每一个子光源可以配置为发射不同颜色的光。特别地，光源70可以包括三个子光源，其中，第一子光源用于发射红光，第二子光源用于发射绿光，而第三子光源用于发射蓝光。这样的三个子光源，比如，红色LED、绿色LED和蓝色LED，可以一起组合形成如图1中示出的光源70。进一步地，在这样的实施例中，可以类似地将透明液晶显示器2的每一个显示帧划分为多个时段，比如，前后接连的第一时段、第二时段和第三时段。此时，例如，红色LED可以配置为仅在第一时段期间发射光，绿色LED可以配置为仅在第二时段中发射光，而蓝色LED可以配置为仅在第三时段中发射光。也就是说，三个子光源在透明液晶显示器2的每一个显示帧期间以时分复用的方式进行工作，并且最终联合起来提供每一个显示帧的彩色显示。显然，如上文所述，在显示帧的每一个时段中，向第一电极层40上施加的第二电压V2或者第一电压V1应当选择为使得来自第一光栅401的对应颜色的光在通过液晶层30之后能够在例如上基板20上发生全反射。此外，为了实现不同颜色的光在显示帧内的这种时分复用，一般还需要提供对应的时钟电路、控制器等等。所有这些都应当是本领域技术人员在获益于本发明的精神和教导的前提下容易设想到的，并且因此不再本文中详细解释。

根据本发明的实施例，还提供了透明液晶显示面板或者透明液晶显示器的其它各种改型。继续参照图4，示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括上述透明液晶显示面板的透明液晶显示器的剖视图。此处，需要说明的是，在图4中示出的透明液晶显示器2中的透明液晶显示面板具有与在图1中示出的透明液晶显示器1大体相同的构造，并且因此使用相同的附图标记来指代相同的部件，例如，下基板10、上基板20、液晶层30、液晶棱镜300、光源70、第一光栅401、第一电极500和第二电极层60。与图1中的实施例不同，此时，在如图4所示的透明液晶显示器2的透明液晶显示面板中，还可以包括第一介质层801，其设置在上基板20与第一电极层60之间，并且具有比上基板20更低的折射率。例如，在上基板20为玻璃基板的情况下，第一介质层801可以选择为由折射率1.25的介质制成，并且第一介质层801的厚度可以为诸如1微米。在透明液晶显示器2中，来自液晶层30的光线将由于在上基板20上的全反射过程而再次返回到液晶层30中。因此，为了确保这一全反射效果，根据本发明的优选实施例，可以在上基板20的下方提供一个附加的低折射率介质层，即，第一介质层801，使得来自液晶层30的光更容易在上侧发生全反射。以这样的方式，有效地防止了光从上基板20的上方泄露出来的风险，从而保证了整个透明液晶显示器2的良好显示效果。

进一步地，如图4所示，在透明液晶显示器2中，还可以包括第二介质层802和平坦层90。具体地，第二介质层802可以设置在液晶层30与第一电极层50（包括阵列排布的多个第一电极500）之间。以这样的方式，一方面，将能够实现液晶层30与第一电极层50之间的有效隔离；而另一方面，通过在多个第一电极500的阵列上方增加介质层，还能够将液晶层30铺设在较为平坦的层（而不是如阵列那样的图案分布）上，从而保证液晶层30（包括之后形成的多个液晶棱镜300）的恰当工作。此外，通过第二介质层802对液晶层30与第一电极层50的空间隔离，使得液晶层30中的液晶分子距离产生电场的源（即，第一电极层50中的第一电极500）具有相对较远的距离，由此可以保证液晶分子能够处于相对均衡的电场分布中，从而保证所形成的等效液晶棱镜300具有良好的光学性能。进一步地，对于平坦层90，它可以例如提供在阵列排布的第一光栅401与第一电极层50（包括阵列排布的多个第一电极500）之间，以便保证这两个图案化涂层之间的平坦过渡和有效隔离。作为示例，在本发明的实施例中，第二介质层802和平坦层90的折射率优选地选择为小于由玻璃制成的上基板和下基板的折射率，以便促进光高效地透射通过并且不会发生由于反射、散射等导致的漏光，从而保证光的高利用率。

可选地，在例如图1所示的透明液晶显示面板和/或图4所示的透明液晶显示器中，还可以包括附加的液晶取向层。这样的液晶取向层可以例如设置在液晶层30的上表面和/或液晶层30的下表面上，从而为液晶层30中的液晶分子提供初始取向。关于这样的液晶取向层，本领域技术人员应当是容易理解到的，并且本文对此不再进行详细的讨论。

接下来，将参照图5-6，对根据本发明的其它实施例的透明液晶显示面板和/或透明液晶显示器进行详细说明。需要指出的是，在图5-6中示出的透明液晶显示器4、5具有与在3中示出的透明液晶显示器2大体相同的构造，并且因此使用相同的附图标记来指代相同的部件，例如，下基板10、上基板20、液晶层30、液晶棱镜300、光源70、第一光栅401、第一电极500、第二电极层60、第一介质层801、第二介质层802和平坦层90。与前面任一个实施例中的透明液晶显示器不同，此时，在如图5-6所示的透明液晶显示器3、4中，还可以包括阵列排布的多个第二光栅402（诸如，尺寸为45微米的第二光栅402），并且每一个第二光栅402在例如下基板10上的正投影与处于两个相邻的第一光栅401在例如下基板10上的正投影之间。关于这样的第二光栅402，可以存在若干种不同的布置方式，并且在下文中重点讨论两种代表性布置方式。

如图5所示，多个第二光栅402可以布置在与多个第一光栅401相同的层（具体地，第一光栅层40）中，并且彼此之间不存在任何交叠区域。也就是说，在第一光栅层40中，第一光栅401和第二光栅402以空间交替的方式各自呈阵列排布。进一步地，第二光栅402可以设置为接收从液晶层30（即，液晶棱镜300）返回到第一光栅层40的光，并且借助于与第一光栅401类似的衍射过程（例如，透射式衍射），使得入射光以另一不同的角度从第二光栅402（即，第一光栅层40）的下方射出并且进入到下基板10中。作为一种有利的实现方式，可以对第二光栅402的光栅周期（例如，在300nm到800nm之间）等参数进行选择，使得从第二光栅402向下射出的光具有相对于下基板10的垂直出射角度。在这样的情况下，由于垂直入射的缘故，光将以最小的损耗从下基板10垂直地射出。由此，可以在最大程度上降低光在整个透明液晶显示器3中的损耗，从而实现光源光的最高利用率。

作为另一种实现方式，如图6所示，多个第二光栅402还可以与多个第一光栅401设置在不同的层中。也就是说，多个第二光栅402可以形成在与第一光栅层40不同的层中。优选地，多个第二光栅402可以形成在多个第一光栅401所在的第一光栅层40的上方。同样地，如上文所述，每一个第二光栅402在下基板10上的正投影处于两个相邻的第一光栅401在下基板10上的正投影之间。通过将多个第二光栅402形成在与多个第一光栅401不同的层中，一方面，可以简化透明液晶显示器中各层的形成过程；而同时，另一方面，还可以避免第二光栅402对来自下基板10的光的不利干扰。原因在于，如果将第二光栅402形成在下基板10上方的第一光栅层40中，即，与第一光栅401相同的层中，那么第二光栅402将同样有可能破坏来自光源70的光在下基板10内的全内反射传播。也就是说，光将有可能通过第二光栅402从下基板10中耦合出来。因此，通过将多个第二光栅402提供在单独的膜层中，优选地，位于第一光栅401所在的第一光栅层40上方的膜层中，可以有效地避免来自下基板10的光通过第二光栅402向液晶层30中的不利耦合，并且最终保证整个透明液晶显示器4具有优异的光学和/或显示性能。与以上参照图5所示的实施例相同，此时，在如图6所示的透明液晶显示器4中，也可以为第二光栅402选择合适的光栅参数（例如，光栅周期等），以便保证光在垂直于下基板10的方向上从第二光栅402射出，并且由此减少光在通过多次折射的传输过程中的不利损耗。

可选地，根据本发明的一些实施例，在以上提出的透明液晶显示器2、3、4中，光源70可以配置为发射线偏振光。具体地，通过在光源70的出光面（例如，在图1、4、5和6中光源70的右侧面）上贴附偏振片，可以保证从光源70入射到下基板10中的光为线偏振光，特别地，具有适于液晶层30中的液晶取向的特定线偏振方向。鉴于此，通过将整个显示器的入射光，即，来自光源70的光，设计为线偏振光，可以获得光源光的最大利用率，从而提高整个显示器的光学性能和/或显示效果。此外，还可以看出，在以上实施例中，偏振片被贴附在处于侧面的光源70的出光面上。因此，在环境光的传输方向上，例如，在由上向下的传输方向上（例如，整个显示器的显示面为下表面），将不存在由于这样的偏振片的引入所带来的环境光的不利损耗。也就是说，与传统的透明液晶显示器不同，在本发明的实施例中，即便为了提供线偏振入射光而引入偏振片，也不会产生由于该偏振片的存在而对环境光的不利吸收。因此，整个透明液晶显示器的透过率能够得到大幅提升。另外，光源70还可以包括光导部件，其使得光能够有效地入射到例如下基板10中。

根据本发明的其它方面，还提供了一种用于上述任一个透明液晶显示面板的驱动方法。具体地，该驱动方法可以包括以下步骤：分别向所述多个第一电极400和第二电极层30施加电压（例如，第一电压V1和第二电压V2，以及另外的公共电压Vcom），使得液晶层30形成阵列排布的多个液晶棱镜300，并且从所述多个液晶棱镜300出射的光在第二基板20上发生反射之后再次回到所述多个液晶棱镜300中。

作为示例，在根据本发明的实施例的透明液晶显示面板1中，第二电极层30包括公共电极层。在这样的情况下，用于透明液晶显示面板1的驱动方法还可以包括：向所述多个第一电极400的阵列中，处于偶数列的第一电极400施加第一电压V1，而处于奇数列的第一电极400施加与第一电压V1不同的第二电压V2。

作为示例，根据本发明的实施例，用于透明液晶显示面板1的驱动方法还可以包括，通过改变第一电压V1和第二电压V2中的至少一个，使得从所述多个液晶棱镜300出射的光的强度发生变化。

应当说明的是，虽然作为示例在附图中示出了并且在详细描述中介绍了适用于各种组件的具体尺寸，比如，宽度、厚度、间距等等，但是这些并不代表对本发明的任何限制。实际上，所有在附图中示出并且在说明书中描述的具体尺寸仅仅用于提供对本发明的透彻理解。在获益于本发明的技术教导的基础上，本领域技术人员将能够根据实际应用来选择任何适合的尺寸。

本领域技术人员将理解到，本文中的术语“基本上”还可以包括具有“完整地”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，也可以移除形容词基本上。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由……构成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提到的项目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”及类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在实施例中可以是指“由……构成”，但是在另一个实施例中可以是指“包含至少所限定的物种以及可选的一个或多个其它物种”。

另外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等被用于在类似的元件之间进行区分并且不一定用于描述序列性或者时间次序。应理解到，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以除本文所描述或说明的其它顺序来操作。

应当指出，以上提到的实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离随附权利要求书的范围的情况下设计许多可替换的实施例。在权利要求中，放置在圆括号之间的任何参考标记不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除权利要求中所陈述的那些之外的元件或步骤的存在。在元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

可以组合本专利中所讨论的各个方面以便提供附加的优点。另外，特征中的一些可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种透明液晶显示面板，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板配置为使入射到其内的光通过反射进行传输；

位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；

位于所述液晶层与所述第一基板之间的第一光栅层，所述第一光栅层包括阵列排布的多个第一光栅；

位于所述第一光栅层与所述液晶层之间的第一电极层，所述第一电极层包括阵列排布的多个第一电极；以及

位于所述液晶层与所述第二基板之间的第二电极层，

其中，所述液晶层配置为在分别向所述多个第一电极和所述第二电极层施加电压时形成阵列排布的多个液晶棱镜，使得从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发生反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

2.根据权利要求1所述的透明液晶显示面板，其中，

从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发射全反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

3.根据权利要求1所述的透明液晶显示面板，还包括：

位于所述液晶层与所述第二基板之间的第一介质层，所述第一介质层的折射率低于所述第二基板的折射率。

4.根据权利要求1所述的透明液晶显示面板，还包括：

位于所述第一光栅层与所述第一电极层之间的第二光栅层，其中，

所述第二光栅层包括阵列排布的多个第二光栅，每一个第二光栅在所述第一基板上的正投影处于两个相邻的第一光栅在所述第一基板上的正投影之间。

5.根据权利要求1所述的透明液晶显示面板，其中，

所述第一光栅层还包括阵列排布的多个第二光栅，每一个第二光栅在所述第一基板上的正投影处于两个相邻的第一光栅在所述第一基板上的正投影之间。

6.根据权利要求4或5所述的透明液晶显示面板，其中，

所述多个第二光栅配置为使入射到其上的光与所述第一基板垂直地出射。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的透明液晶显示面板，其中，

所述第二电极层包括公共电极层，并且

在所述多个第一电极的阵列中，处于偶数列的第一电极配置为接收第一电压，而处于奇数列的第一电极配置为接收与所述第一电压不同的第二电压。

8.根据权利要求7所述的透明液晶显示面板，其中，

所述液晶层进一步配置为使得从所述多个液晶棱镜出射的光的强度随着所述第一电压和所述第二电压中的至少一个的变化而变化。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的透明液晶显示面板，还包括以下中的一个或多个：

液晶取向层，所述液晶取向层布置在所述液晶层靠近所述第一基板的第一表面和所述液晶层靠近所述第二基板的第二表面中的至少一个上；

第二介质层，所述第二介质层位于所述液晶层与所述第一电极层之间；以及

平坦层，所述平坦层位于所述第一电极层与所述第一光栅层之间。

10.一种透明液晶显示器，包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的透明液晶显示面板；以及

位于所述第一基板的侧面并且配置为向所述第一基板内发射光的光源。

11.根据权利要求10所述的透明液晶显示器，其中，

所述光源包括用于生成红光的第一子光源、用于生成绿光的第二子光源和用于生成蓝光的第三子光源，并且

所述透明液晶显示器的每一个显示帧包括第一时段、第二时段和第三时段，其中，

所述第一子光源配置为在所述第一时段期间发光，所述第二子光源配置为在所述第二时段期间发光，并且所述第三子光源配置为在所述第三时段期间发光。

12.根据权利要求10或11所述的透明液晶显示器，还包括：贴附在所述光源的出光面上的偏振片。

13.一种用于根据权利要求1所述的透明液晶显示面板的驱动方法，包括：

分别向所述多个第一电极和所述第二电极层施加电压，使得所述液晶层形成阵列排布的多个液晶棱镜，并且从所述多个液晶棱镜出射的光在所述第二基板上发生反射之后再次回到所述多个液晶棱镜中。

14.根据权利要求13所述的驱动方法，其中，所述第二电极层包括公共电极层，并且所述驱动方法还包括：

向所述多个第一电极的阵列中，处于偶数列的第一电极施加第一电压，而处于奇数列的第一电极施加与所述第一电压不同的第二电压。

15.根据权利要求14所述的驱动方法，还包括：

通过改变所述第一电压和所述第二电压中的至少一个，使得从所述多个液晶棱镜出射的光的强度发生变化。

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