CN111240091A - 透明显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透明显示装置，包括：准直光源组件，用于形成准直光，并控制出光方向、使得入射至导光板内的光线以全反射的方式传输；第一取光层，使得导光板内部传输的光线从光取出口准直取出；消光层和第二取光层，消光层包括间隔设置的导光区和吸光区，第二取光层包括多个光取入口，使得从光取入口进入的光线入射至导光区、并在导光区内以全反射的方式传输至吸光区；反射层，设置于第二取光层靠近导光板的一侧，反射从光取出口取出的准直光至导光板；液晶调光层，第一状态下，从光取出口出射的光线经液晶层发生偏转、入射至反射层；第二状态下，从光取出口出射的光线经液晶层、从光取入口进入消光层。本发明还涉及一种透明显示装置的制作方法。

Description

透明显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种透明显示装置及其制作方法。

背景技术

近几年，越来越多的厂商致力于研发透明显示产品，透明显示设备轻薄、易于携带，还能支持3D显示技术，并且耗能低，有利于环保节能。除此之外，它最大的优势就是借助透明屏幕，我们将可以穿过屏幕，“抓住”屏幕里面的东西，从而带来一种全新的人机交互体验。

D-view显示技术：采用透明的导光板，通过纳米压印，形成取光口，再利用液晶棱镜实现光的打散。在显示设计中预留出显示区与非显示区，非显示区引入环境光，从而实现透明显示。为了提高显示的对比度以及器件光效，将D-View显示技术进行改善，通过反射斜面将出光口的准直光反射至下基板射出，与上述技术不同的是本技术出光特性为反射准直光，器件光效更高，对比度更高。但BM(遮光)材料并非完全把L0条件下的入射光吸收，而是存在5％的反射，也就是说在暗态下依然存在BM材料反射引起的漏光，最终降低显示器的对比度。同时，暗态条件的折射光与亮态条件下的入射光的照射范围有重叠，最终导致暗态下折射光有一小部分光会照射到反射斜面上，从而导致暗态漏光，为了遮挡这部分漏光，需要在下基板制作BM挡光条，从而增加制作成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种透明显示装置及其制作方法，解决透明显示在暗态下，不但要通过上基板的遮光层进行光的吸收，还要通过下基板上的遮光条的设置来防止漏光，且增加制作成本的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种透明显示装置，包括相对设置的导光板和阵列基板，导光板和阵列基板之间设置有液晶调光层，还包括：

设置于所述导光板的入光面的准直光源组件，用于形成准直光，并控制出光方向、以使得入射至所述导光板内的光线以全反射的方式传输；

第一取光层，设置于所述导光板的、与入光面相邻的第一面上，所述第一取光层上具有多个光取出口，用于使得所述导光板内部传输的光线从所述光取出口准直的取出；

沿着靠近所述导光板的方向、依次叠置于所述阵列基板面向所述导光板的第一面的一面上的消光层和第二取光层，所述消光层包括间隔设置的导光区和吸光区，所述第二取光层包括多个光取入口，所述光取入口在所述消光层上的正投影位于所述导光区内、以使得从所述光取入口进入的光线入射至所述导光区、并在所述导光区内以全反射的方式传输至所述吸光区；

反射层，设置于所述第二取光层靠近所述导光板的一侧，包括位于相邻两个所述光取入口之间的多个反射部，用于反射从所述光取出口取出的准直光至所述导光板、并从所述导光板的第二面出射，所述第二面与所述第一面相对设置；

所述液晶调光层包括相对设置的第一电极、第二电极以及设置于第一电极和第二电极之间的液晶层，在第一状态下，对所述第一电极和所述第二电极施加电压，从所述光取出口出射的光线经所述液晶层后发生偏转、入射至所述反射层；在第二状态下，未对所述第一电极和所述第二电极施加电压，从所述光取出口出射的光线经所述液晶层后、从所述光取入口进入所述消光层。

可选的，每个所述反射部面向所述导光板的反射面为斜面，该斜面与所述导光板的第一面之间的夹角为锐角。

可选的，每个所述反射部包括：

由光刻胶形成的楔形连接件，所述楔形连接件包括连接于所述第二取光层上的第一连接面，以及与所述第一连接面相邻的第二连接面，所述第二连接面为与所述导光板的第一面之间的夹角为锐角的斜面；

设置于所述第二连接面上的金属反射件，所述金属反射件远离所述第二连接面的一面与所述第二连接面平行。

可选的，所述第一取光层面向所述阵列基板的一面上涂覆有散射粒子层。

可选的，所述散射粒子层包括位于相邻两个所述光取出口之间的多个散射粒子部，多个所述散射粒子部与多个所述反射部一一对应，每个所述散射粒子部位于经对应的所述反射部反射的光线的传输路径上。

可选的，所述第二取光层的折射率小于所述消光层的所述导光区的折射率。

可选的，所述消光层的所述导光区采用折射率与所述导光板的折射率相同的材质制成。

可选的，所述第一取光层的折射率小于所述导光板的折射率。

可选的，所述准直光源组件包括准直灯罩和位于所述准直灯罩内的光源，所述准直灯罩包括与所述导光板的入光面相平行连接的出光面，以及与所述出光面相对设置的曲面反射面，所述光源位于所述曲面反射面的焦点。

本发明还提供一种上述的透明显示装置的制作方法，包括形成反射层，具体包括：

利用掩膜板、多次曝光形成阶梯状表面后、经过显然处理形成多个楔形连接件；

利用磁控溅射工艺在每个所述楔形连接件的第二连接面上沉积金属层以形成金属连接件。

本发明的有益效果是：设置消光层和第二取光层，所述消光层包括间隔设置的导光区和吸光区，所述第二取光层包括多个光取入口，在暗态下，从所述光取入口进入的光线入射至所述导光区、并在所述导光区内以全反射的方式传输至所述吸光区，避免漏光，亮态下，通过反射层将从所述导光板的所述光取出口取出的准直光反射回所述导光板、并从所述导光板的第二面出射，提升对比度，降低成本。

附图说明

图1表示相关技术中透明显示装置结构示意图一；

图2表示相关技术中透明显示装置结构示意图二；

图3表示本发明实施例中透明显示装置结构示意图一；

图4表示本发明实施例中反射层结构示意图；

图5表示本发明实施例中透明显示装置结构示意图二；

图6表示本发明实施例中制作楔形连接件时涂胶后示意图；

图7表示本发明实施例中制作楔形连接件时第一次曝光后示意图；

图8表示本发明实施例中制作楔形连接件时第二次曝光后示意图；

图9表示本发明实施例中制作楔形连接件时第三次曝光后示意图；

图10表示本发明实施例中显影处理后形成楔形连接件的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，相关的D-View显示技术中，采用透明的导光板1，通过纳米压印，形成取光口，再利用液晶棱镜实现光的打散。在显示设计中预留出显示区10与非显示区20，非显示区20引入环境光，从而实现透明显示。为了提高显示的对比度以及器件光效，将D-View显示技术进行改善，如图2所示，暗态时，从出光口出射的准直光被上基板1和下基板2之间的液晶偏转折射后、被设置于上基板1的(BM)遮光层4吸收，亮态时，通过反射棱镜3的反射斜面将出光口出射的准直光反射至下基板2射出，与上述技术不同的是出光特性为反射准直光，器件光效更高，对比度更高。

但是，设置于上基板1的遮光层4并非完全把暗态下的入射光吸收，而是存在5％的反射，也就是说，在暗态下依然存在由设置于上基板1的遮光层4反射引起的漏光，最终降低显示器的对比度。同时，暗态条件下的折射光与亮态条件下的入射光的照射范围有重叠，最终导致暗态下折射光有一小部分光会照射到反射棱镜3的反射斜面上，从而导致暗态漏光，为了遮挡这部分漏光，还需要在下基板2制作BM遮光层4，从而增加制作成本。

为了解决亮态下通过反射面将准直光反射至下基板出射，暗态下，不但要通过上基板的遮光层进行光的吸收，还要通过下基板上的遮光层的设置来防止漏光，降低开口率，增加制作成本的问题，本发明提供一种透明显示装置，设置了消光层和第二取光层，所述消光层包括间隔设置的导光区和吸光区，所述第二取光层包括多个光取入口，在暗态下，从所述光取入口进入的光线入射至所述导光区、并在所述导光区内以全反射的方式传输至所述吸光区，避免漏光，亮态下，通过反射层将从所述导光板的所述光取出口取出的准直光反射回所述导光板、并从所述导光板的第二面出射，提升对比度，降低成本。

具体的，如图3所示，本实施例提供一种透明显示装置，包括相对设置的导光板2和阵列基板，导光板2和阵列基板之间设置有液晶调光层，还包括：

设置于所述导光板2的入光面的准直光源101组件1，用于形成准直光，并控制出光方向、以使得入射至所述导光板2内的光线以全反射的方式传输；

第一取光层3，设置于所述导光板2的、与入光面相邻的第一面上，所述第一取光层3上具有多个光取出口31，用于使得所述导光板2内部传输的光线从所述光取出口31准直的取出；

沿着靠近所述导光板2的方向、依次叠置于所述阵列基板面向所述导光板2的第一面的一面上的消光层5和第二取光层4，所述消光层5包括间隔设置的导光区51和吸光区52，所述第二取光层4包括多个光取入口41，所述光取入口41在所述消光层5上的正投影位于所述导光区51内、以使得从所述光取入口41进入的光线入射至所述导光区51、并在所述导光区51内以全反射的方式传输至所述吸光区52；

反射层，设置于所述第二取光层4靠近所述导光板2的一侧，包括位于相邻两个所述光取入口41之间的多个反射部6，用于反射从所述光取出口31取出的准直光至所述导光板2、并从所述导光板2的第二面出射，所述第二面与所述第一面相对设置；

所述液晶调光层包括相对设置的第一电极9、第二电极11以及设置于第一电极9和第二电极11之间的液晶层8，在第一状态下，对所述第一电极9和所述第二电极11施加电压，从所述光取出口31出射的光线经所述液晶层8后发生偏转、入射至所述反射层；在第二状态下，未对所述第一电极9和所述第二电极11施加电压，从所述光取出口31出射的光线经所述液晶层8后、从所述光取入口41进入所述消光层5。

采用上述技术方案，在亮态下，在所述导光板2内传输的准直光从所述第一取光层3的所述光取出口31取出，经过偏转状态下的液晶(n＝1.8)折射，直接被所述反射层反射回所述导光板2，并从所述导光板2的第二面出射；而在暗态下，液晶不发生偏转，在所述导光板2内传输的准直光从所述第一取光层3的所述光取出口31取出，直接射入所述第二取光层4的光取入口41，并在所述消光层5的所述导光区51中发生全反射，不能被反射至导光板2而发生漏光，并且在所述导光区51内传输的光线会被所述吸光区52吸收，防止在所述导光区51内传输的光线从相邻的光取入口41漏出，将暗态下的光完全锁止在所述消光层5，有效的防止漏光，无需在所述导光板2上再次设置遮光层，降低成本，提高开口率，且实现了高对比度。

所述反射部6的具体结构形式可以有多种，所述反射部6的反射面可以与所述导光板2的第一面平行设置，所述反射部6的反射面与所述导光板2的第一面之间可以呈角度设置，为了得到不同的可视角度，所述反射部6的反射面可制作成不同角度的斜面。

为了保证所述反射部6对从所述光取出口31出射的准直光的反射作用，本实施例的一具体实施方式中，每个所述反射部6面向所述导光板2的反射面为斜面，该斜面与所述导光板2的第一面之间的夹角为锐角。

图4中表示出了所述反射部6的三种状态，从左至右，第一状态的反射部6，反射面为与所述导光板2的第一面平行的平面结构，第二状态的反射部6，反射面为斜面，且反射面与所述导光板2的第一面之间的夹角(第一角度)为锐角，第三状态的反射部6，反射面为斜面，且反射面与所述导光板2的第一面之间的夹角(第二角度)为锐角，且第三状态的反射部6的反射面与所述导光板2的第一面之间的第二角度小于第二状态的反射部6的反射面与所述导光板2的第一面之间的第一角度。

需要说明的是，为了说明所述反射部6的三个状态，并便于三个状态的反射部6的斜面的倾斜角度进行对比，将三个状态的反射部6表示在一个图中，实际上，一个透明显示装置中的多个所述反射部6的结构、以及反射面的倾斜度是相同的，且每个反射部6位于相邻两个光取入口41之间，参考图5。

本实施例的一具体实施方式中，每个所述反射部6的反射面与所述导光板2的第一面平行，此时，所述反射部6可以采用金属制成，通过磁控溅射工艺沉积于所述第二取光层4上。

本实施例的一具体实施方式中，所述反射部6的反射面为斜面，此时，只采用金属无法形成斜面结构，所以，本实施方式中，每个所述反射部6包括：

由光刻胶形成的楔形连接件61，所述楔形连接件61包括连接于所述第二取光层4上的第一连接面，以及与所述第一连接面相邻的第二连接面，所述第二连接面为与所述导光板2的第一面之间的夹角为锐角的斜面；

设置于所述第二连接面上的金属反射件62，所述金属反射件62远离所述第二连接面的一面与所述第二连接面平行。

需要说明的是，为了控制经过所述反射层反射后的光线的出光方向，无论所述反射面与所述的导光板2的第一面平行设置，还是与所述导光板2的第一面之间呈锐角设置，所述反射部6的反射面均为一个光滑的平面(光滑的、平整的结构)。

本实施例中，所述第一取光层3面向所述阵列基板的一面上涂覆有散射粒子层。

所述散射粒子层的设置，使得被所述反射层反射回所述导光板2的准直光发生散射，从而可以获得更大的视角。

本实施例中，所述散射粒子层包括位于相邻两个所述光取出口31之间的多个散射粒子部12，多个所述散射粒子部12与多个所述反射部6一一对应，每个所述散射粒子部12位于经对应的所述反射部6反射的光线的传输路径上。

经过所述反射层反射后的光线的方向是确定的，即光线的路径是确定的，那么，只要在所述导光板2的第一面上、位于所述光线的传输路径上的区域上、设置所述散射粒子部12即可，相对于在所述导光板2的第一面上完全覆盖所述散射粒子层，节省成本，如图5所示。

本实施例中，所述第二取光层4的折射率小于所述消光层5的所述导光区51的折射率。

采用上述方案，可以保证进入所述导光板2的光线可以在所述导光区51内以全反射的方式进行传输，防止漏光。

本实施例中，所述消光层5的所述导光区51采用折射率与所述导光板2的折射率相同的材质制成。

采用上述方案，便于控制从所述光取入口41进入所述导光区51的光线的入射角度，有效的保证进入所述导光区51的光线在所述导光区51内以全反射的方式传输，防止漏光。

本实施例的一具体实施方式中，所述导光区51采用SiO₂制成，但并不以此为限。

本实施例中，所述第一取光层3的折射率小于所述导光板2的折射率。

采用上述方案，保证进入所述导光板2的光线在所述导光板2内以全反射的方式传输。

所述准直光源101组件1的具体结构形式可以有多种，只要可以实现将准直光按照预设角度入射至所述导光板2即可，本实施例中，所述准直光源101组件1包括准直灯罩102和位于所述准直灯罩102内的光源101，所述准直灯罩102包括与所述导光板2的入光面相平行连接的出光面，以及与所述出光面相对设置的曲面反射面1011，所述光源101位于所述曲面反射面1011的焦点。

在本实施例的一具体实施方式中，所述曲面反射面1011为球面或抛物面，且所述球面或抛物面的凹面面向所述光源101。

本实施例中，所述光源101为点光源101，例如LED。

所述光源101可以是单色光(例如白光、红光、绿光或蓝光)，也可以是混色光，可根据实际需要设定。

本实施例中，所述准直灯罩102的出光面与所述导光板2的入光面之间设置有偏振片13。

如果没有偏振片，则进入所述液晶调光层的光中，会有50％的光不受液晶传导的控制，而成为杂散光，从而降低显示的对比度，本实施例中偏振片的设置使得进入所述导光板2的光形成偏振光，以便于液晶调光层的调控。

本实施例还提供一种上述的透明显示装置的制作方法，包括形成反射层，具体包括：

利用掩膜板、多次曝光形成阶梯状表面后、经过显然处理形成多个楔形连接件61；图6-图10表示出了经过三次曝光、显影处理后形成的楔形连接件61的状态示意图。

利用磁控溅射工艺在每个所述楔形连接件61的第二连接面上沉积金属层以形成金属反射件62。

以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种透明显示装置，包括相对设置的导光板和阵列基板，导光板和阵列基板之间设置有液晶调光层，其特征在于，还包括：

设置于所述导光板的入光面的准直光源组件，用于形成准直光，并控制出光方向、以使得入射至所述导光板内的光线以全反射的方式传输；

第一取光层，设置于所述导光板的、与入光面相邻的第一面上，所述第一取光层上具有多个光取出口，用于使得所述导光板内部传输的光线从所述光取出口准直的取出；

沿着靠近所述导光板的方向、依次叠置于所述阵列基板面向所述导光板的第一面的一面上的消光层和第二取光层，所述消光层包括间隔设置的导光区和吸光区，所述第二取光层包括多个光取入口，所述光取入口在所述消光层上的正投影位于所述导光区内、以使得从所述光取入口进入的光线入射至所述导光区、并在所述导光区内以全反射的方式传输至所述吸光区；

反射层，设置于所述第二取光层靠近所述导光板的一侧，包括位于相邻两个所述光取入口之间的多个反射部，用于反射从所述光取出口取出的准直光至所述导光板、并从所述导光板的第二面出射，所述第二面与所述第一面相对设置；

所述液晶调光层包括相对设置的第一电极、第二电极以及设置于第一电极和第二电极之间的液晶层，在第一状态下，对所述第一电极和所述第二电极施加电压，从所述光取出口出射的光线经所述液晶层后发生偏转、入射至所述反射层；在第二状态下，未对所述第一电极和所述第二电极施加电压，从所述光取出口出射的光线经所述液晶层后、从所述光取入口进入所述消光层。

2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，每个所述反射部面向所述导光板的反射面为斜面，该斜面与所述导光板的第一面之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，每个所述反射部包括：

由光刻胶形成的楔形连接件，所述楔形连接件包括连接于所述第二取光层上的第一连接面，以及与所述第一连接面相邻的第二连接面，所述第二连接面为与所述导光板的第一面之间的夹角为锐角的斜面；

设置于所述第二连接面上的金属反射件，所述金属反射件远离所述第二连接面的一面与所述第二连接面平行。

4.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述第一取光层面向所述阵列基板的一面上涂覆有散射粒子层。

5.根据权利要求4所述的透明显示装置，其特征在于，所述散射粒子层包括位于相邻两个所述光取出口之间的多个散射粒子部，多个所述散射粒子部与多个所述反射部一一对应，每个所述散射粒子部位于经对应的所述反射部反射的光线的传输路径上。

6.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述第二取光层的折射率小于所述消光层的所述导光区的折射率。

7.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述消光层的所述导光区采用折射率与所述导光板的折射率相同的材质制成。

8.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述第一取光层的折射率小于所述导光板的折射率。

9.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述准直光源组件包括准直灯罩和位于所述准直灯罩内的光源，所述准直灯罩包括与所述导光板的入光面相平行连接的出光面，以及与所述出光面相对设置的曲面反射面，所述光源位于所述曲面反射面的焦点。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的透明显示装置的制作方法，其特征在于，包括形成反射层，具体包括：

利用掩膜板、多次曝光形成阶梯状表面后、经过显然处理形成多个楔形连接件；

利用磁控溅射工艺在每个所述楔形连接件的第二连接面上沉积金属层以形成金属连接件。

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