CN114005863B - 透明显示面板 - Google Patents

Abstract

一种透明显示面板，其包括透明基板、透明导电层、显示层和光致变色层，透明基板上配置有透明导电层、显示层和光致变色层，显示层与透明导电层连接，并具有由多个发光二极体所构成的多个像素单元，光致变色层填充于前述发光二极体的间隙内。此透明显示面板在光线照射后，光致变色层能够吸收光能使颜色产生变化，以增进透明显示面板的显色效果，从而可以改善透明显示面板在强光环境下对比度不足的问题。

Description

透明显示面板

技术领域

本发明系有关透明显示技术领域，特别是指一种透明显示面板。

背景技术

随着显示技术不断进步，透过元件的设计、走线的排列以及基材的组成等改善了显示面板的透明度，使得透明显示技术的发展也日益成熟。透明显示面板具有透明、轻薄等特性，可以提高人机互动，让信息传播能以更直观的方式呈现。透明显示面板通常需要清楚的显示画面，还要能同时清晰地透视在透明显示面板后方的物体。然而，环境光源造成的反光与杂散光对透明显示面板的画面显色效果有着显著的影响，特别是在户外阳光充足时的画面明暗对比性不佳，不利画面色彩呈现，仅只有在背景光线阴暗的条件下，才能得到较佳的观看效果，因此，不利透明显示面板于户外的应用性。

目前改善透明显示面板的显示效果的作法中，例如添加如液晶显示面板中的液晶层，透过电流控制液晶的开合，使其遮住背景的杂散光源，就能使显示面板的透明度受到调节，但是这种作法会使显示面板的厚度增加，降低轻薄的优势。另外，也可利用提高发光二极体的亮度来改善。户外显示器的亮度基本需要大于1000烛光每平方米(cd/m²)，提高亮度的方法可分为两种：(a)增加发光二极体芯片的发光强度，让其他区域视觉上相对变暗。(b)藉由有效结构设计，例如反射层，使出光更为集中。然而，前者对于发光强度的提高也相对耗能，后者则容易导致制程繁琐。

故，如何对于透明显示面板的显示效果进行改良，以解决上述习知技术的不足，即为从事此行业相关业者所亟欲研发的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在提供一种透明显示面板，利用光致变色层在光线照射后能够吸收光能产生变色效果，来改善透明显示面板在强光照射下对比度不足的问题。

为达上述的目的，本发明提供一种透明显示面板，此透明显示面板包括透明基板、透明导电层、显示层和光致变色层。透明导电层、显示层和光致变色层皆配置于透明基板上，且显示层与透明导电层连接，显示层具有由多个发光二极体所构成的多个像素单元，而光致变色层则填充于这些发光二极体的间隙内。

根据本发明的实施例，前述透明显示面板更包括一保护盖板，保护盖板覆盖于显示层上。

根据本发明的实施例，前述透明显示面板更包括一触控感应层，触控感应层设置于保护盖板和显示层的间。

根据本发明的实施例，前述透明导电层的材料包括氧化铟锡(ITO)、金属网格、奈米碳管、石墨烯或导电高分子。

根据本发明的实施例，前述每一像素单元包括红色发光二极体、绿色发光二极体和蓝色发光二极体。

根据本发明的实施例，前述光致变色层为紫外光致变色层。

根据本发明的实施例，前述光致变色层包括有机光致变色材料或无机光致变色材料。

根据本发明的实施例，前述无机光致变色材料为稀土配合物、过渡金属氧化物、多金属氧酸盐类或金属卤化物。

根据本发明的实施例，前述金属卤化物为卤化银或溴化银。

根据本发明的实施例，前述有机光致变色材料为二芳基乙烯类、俘精酸酐类、螺吡喃类、螺恶嗪类、偶氮苯类、席夫碱类或螺吡喃类。

根据本发明的实施例，前述光致变色层是由一光致变色材料混合于一光致变色透明基材所构成。

根据本发明的实施例，前述光致变色层是于一光致变色透明基材表面涂覆或吸附一光致变色材料所构成。

根据本发明的实施例，前述光致变色层的高度低于或等于前述发光二极体的高度。

根据本发明的实施例，前述光致变色层和前述发光二极体的高度差小于0.1毫米。

与先前技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明提供的透明显示面板在户外日光充足时也具有优异的对比度及显色效果。

2、本发明提供的透明显示面板将发光二极体的间隙填入光致变色层，其在强光环境下因吸收光能后颜色会变深，有助于提升透明显示面板的显示画面的对比度及显色效果，亦可改善透明导电层(如金属网格)反光与杂散光的影响。

3、本发明提供的透明显示面板在室内无强烈的环境光源影响下，仍可维持正常的透明度表现。

底下藉由具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的透明显示面板的结构示意图。

图2A-2C为本发明的实施例所提供的三种光致变色层的结构示意图。

图3为本发明的实施例所提供的光致变色层的雷射扫描影像。

图4A和图4B分别为本发明进行光学仿真试验所使用的实验组和对照组的结构示意图，其中图4A具有光致变色层，图4B不具有光致变色层。

图5A和图5B分别为本发明所使用的实验组和对照组进行光学仿真试验后的出光示意图。

图6为本发明的实施例所提供的透明触控显示面板的结构示意图。

附图标记为：

10…透明基板

20…透明导电层

30…显示层

31…发光二极体

40…光致变色层

41…光致变色材料

42…光致变色透明基材

43…黏合层

44…光致变色涂料

50…保护盖板

60…固态透明光学胶

70…触控感应层

d…间隙

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域中具有通常知识者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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在实施方式的描述中，当一个结构被描述为位于另一结构“之上或上方”或者“之下或下方”时，则该描述应当解释为包括所述结构相互接触的情况以及在所述结构之间设置了第三结构的情况。以下将参考图式详细描述实施方式。

正如先前技术所描述的，目前习知的透明显示面板在强光照射下容易发生对比度不足的问题。为了解决上述技术问题，本发明的基本思想是提供一种透明显示面板，并结合可逆的光致变色材料予以改良。由于光致变色材料在一定强度和波长的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色相应改变，且这种改变是可逆的。因此，透明显示面板在一般状态下能维持透明外观的优点，而在日光照射下，因为日光含有紫外线，光致变色材料吸收紫外线的光能而变色，使得透明显示面板在户外日光充足时也具有优异的对比度及显色效果。

请参照图1，其绘示本发明的实施例所提供的透明显示面板的结构示意图。本实施例的透明显示面板由下而上依序包括透明基板10、设置在透明基板10上的透明导电层20、显示层30和光致变色层40，显示层30与透明导电层20连接，并包括由多个发光二极体31所构成的多个像素单元，光致变色层40填充于多个发光二极体31的间隙d中，更进一步地，显示层30上方覆盖有保护盖板50。

本发明中，透明基板10是透明显示面板的基底材料，用来支撑发光二极体31成长为具有机械强度的单晶薄膜，更具体地，本发明的实施例所使用的透明基板10可为玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。本发明中，透明导电层20用于导通透明显示面板中的部件，更具体地，本发明的实施例所使用的透明导电层20的材料可选自氧化铟锡(ITO)、金属网格、奈米碳管、石墨烯或导电高分子。在本发明的实施例中，透明导电层20为金属网格，可将铜等导电金属及其氧化物的丝线密布在透明基板10的表面，分布形状为利用极细金属线所组成的交错网格，利用金属线交错及金属高导电的特性，在透明基板10的表面形成高导电的膜层，加上金属线路宽度小于5微米(μm)及肉眼于光学干涉效应上不易看见的特性，用来形成透明导电层20。本发明中，发光二极体31是作为透明显示面板的像素，更具体地，本发明的实施例所使用的发光二极体31可为传统发光二极体、有机发光二极体(OLED)或次毫米/微米发光二极体(Mini/Micro LED)，且发光二极体31可以包括红色发光二极体、绿色发光二极体和蓝色发光二极体，而能发出光的三种原色(R，G，B)，这样三种颜色的发光二极体31构成一个像素单元，使透明显示面板能够显示全彩色的图像。本发明中，光致变色层40包含光致变色材料41和光致变色透明基材42，光致变色材料41在光致变色后可以改变透明显示面板的显示效果，更具体地，本发明的实施例所使用的光致变色层40可为紫外光致变色层。本发明中，保护盖板50是作为保护面板与装饰性使用，更具体地，本发明的实施例所使用的保护盖板50可为玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

进一步说明光致变色层40的变色原理和材料选择。光致变色层40中的光致变色材料41必须经由照光提供能量后，使光致变色材料41由基态变为激发态，因此分子结构产生变化而使材料变色，当外在光源移除后，停止提供能量，使光致变色材料41以热的方式将能量释放，由激发态回至基态结构，光致变色材料41即恢复透明，因此这种颜色变化是一种循环过程，具有可逆性。具体而言，光致变色层40包括有机光致变色材料或无机光致变色材料。其中，无机光致变色材料主要包括稀土配合物、过渡金属氧化物、多金属氧酸盐类、金属卤化物。无机光致变色材料具有许多优点，比如变色速率快、变色持续时间长、热稳定性高、耐疲劳性好、机械强度高、宏观可控易成型等。无机光致变色材料的变色现象主要是通过离子和电子的双注入提取、电子跃迁、晶格中电子转移而实现，大多数能被紫外光诱导，某些无机光致变色材料也可被其他波长的光启动(红外到X-射线或γ-射线)。以无机光致变色材料的卤化物来说，例如卤化银(AgCl)、溴化银(AgBr)，当光射进此类物质时，紫外线会使卤化银或溴化银还原成银金属与卤素离子，使光致变色透明基材42吸收可见光，原本明亮的光致变色透明基材42因此而变暗；当光线受阻而不再照射物质时，便发生逆反应，光致变色透明基材42即恢复明亮透明。例如，将奈米级氯化银与氯化铜粒子同置于光致变色透明基材42中，当受到阳光照射时，下列方程式(I)向右进行，

AgCl_(s)+Cu⁺ _(aq)+光线→Ag_(s)+Cl^－ _(aq)+Cu²⁺ _(aq) (I)

光致变色透明基材42中出现银的微粒，光致变色透明基材42会立即变成黑褐色，当从室外移入室内时，因光线减弱，反应向左，银粒变成氯化银，光致变色透明基材42自动由黑褐色回复澄清。而有机光致变色材料主要包括二芳基乙烯类、俘精酸酐类、螺吡喃类、螺恶嗪类、偶氮苯类、席夫碱类和螺吡喃类。有机光致变色材料在照射特定光后分子结构改变，使得立体障碍增加，使光线不易通过让材料颜色产生变化。

请参照图2A-2C，其绘示本发明的实施例所提供的三种光致变色层40的结构示意图。光致变色层40主要可应用下列三种技术制备而成。首先是基变技术(photo cast in)，如图2A所示，由光致变色材料41与光致变色透明基材42均匀混合来形成光致变色层40。其次为膜变技术(photo-coating/trans-bonding)，如图2B所示，膜变技术通常在光致变色透明基材42表面涂覆上黏合层43，经过预烘干之后，再均匀涂覆一层含光致变色材料及交联树脂的光致变色涂料44来形成光致变色层40。此外为埋入式变色(imbibing)技术，如图2C所示，埋入式变色是指在加热的情况下，将光致变色材料41吸附进光致变色透明基材42的表层来形成光致变色层40。

接续说明本发明的实施例使用上述基变技术制备光致变色层40的制作流程。本实施例是以负型光阻作为光致变色透明基材42。首先，将光致变色材料41利用混掺方式均匀分散到负型光阻内；本实施例中，负型光阻的材料包括单体10-20重量％、压克力高分子树脂10-20重量％、溶剂(如丙二醇甲醚醋酸酯，PGMEA)40-60重量％和光起始剂0.1-0.5重量％，而光致变色材料41于负型光阻中的添加量为20-30重量％。继而，将负型光阻利用旋转涂布或喷涂至透明基板10上，静置一段时间，使负型光阻填平于多个发光二极体31的间隙d内；本实施例中，发光二极体31的间隙d约为0.5-1.0公分。接着，以光罩对负型光阻进行曝光，曝光部位为多个发光二极体31的间隙d处。然后，未曝光区域的负型光阻显影时会被移除，而被曝光区域进行交联聚合成高分子量结构、抵挡显影液侵蚀而留下来。最后，置于真空系统或者是烘箱除去水气后，而可完成本实施例的光致变色层40；如图3所示，即为本发明的实施例所提供的光致变色层40的雷射扫描影像。

上述实施例的光致变色层40是以负型光阻方式混入特定比例光致变色材料41来形成，此光致变色层40可同时作为像素的高低差填补材料；上述光致变色层40的制作流程仅作为基变技术的一种示例，实际上光致变色层40的制作方式并不予以限定，只要光致变色层40可包含光致变色材料来达到光致变色的功效即可。本发明中，光致变色层40的高度可低于或等于发光二极体31的高度，较佳地，光致变色层40的高度比发光二极体31封装后的高度低，且光致变色层40和发光二极体31的高度差小于0.1毫米(mm)，如此不会导致减少发光二极体31发光时的出光角度。

以下结合光学仿真试验的内容对本发明作进一步详细说明及功效的验证，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

请参照图4A和图4B，其分别为本发明进行光学仿真试验所使用的实验组和对照组的结构示意图。测试样品包括本发明所使用的实验组的透明显示面板(见图4A)以及本发明所使用的对照组的透明显示面板(见图4B)，其中实验组具有光致变色层40，对照组则不具有光致变色层40。进行验证的测试方法是针对本发明的实验组和对照组的透明显示面板，透过光学仿真试验，利用LightTools照明系统设计仿真软件计算，比较出光效果。

经由计算分析，结果发现本发明的实验组的透明显示面板的反射率为1％，对照组的透明显示面板的反射率为15％，其说明了当透明显示面板填入有光致变色层，其反射率可由15％降至1％。请参照图5A和图5B，其分别显示本发明所使用的实验组和对照组进行光学仿真试验后的出光示意图。结果显示，本发明实验组中具有光致变色层的透明显示面板具有较高的对比度，表示其出光效果相对较佳。

另一方面，本发明所提供的透明显示面板可以为具备触控功能的透明触控显示面板。请参照图6，其绘示本发明的另一实施例所提供的透明触控显示面板的结构示意图。与上述实施例不同的是，本实施例的透明触控显示面板还包括有一触控感应层70，此触控感应层70可透过固态透明光学胶60的黏合来设置于保护盖板50和显示层30之间。同样地，本实施例在多个发光二极体31的间隙d之内填入有光致变色层40，而可吸收光能而变色，以改善透明触控显示面板在强光环境下的对比度，并可增进透明触控显示面板的显示效果。

综上所述，根据本发明所提供的透明显示面板，在多个发光二极体的间隙中填入光致变色层，利用光致变色材料的特性，在光线照射后，光致变色层能够吸收光能而导致其颜色产生变化，可改善透明显示面板在强光环境光下对比度不足的问题，并有助于提升观赏时的对比度及显色效果，另外，亦可改善透明导电层(如金属网格)反光与杂散光的影响。同时，透明显示面板在室内无强光环境光源影响下，仍可维持正常的透明度表现。本发明所提供的透明显示面板无须改变既有的面板结构，具有量产能力，且藉由增加对比度可减少显示面板的耗能，可达到省电效果。

唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明权利要求所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种透明显示面板，其特征在于，其包括：

透明基板；

透明导电层，配置于所述透明基板上；

显示层，配置于所述透明基板上并连接于所述透明导电层，所述显示层具有由复数个发光二极体所构成的复数个像素单元；及

光致变色层，配置于所述透明基板上并填充于所述发光二极体彼此之间的间隙内；

其中所述光致变色层的高度低于所述发光二极体的高度，所述光致变色层和所述发光二极体的高度差小于0.1毫米。

2.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，更包括保护盖板，所述保护盖板覆盖于所述显示层上。

3.根据权利要求2所述的透明显示面板，其特征在于，更包括触控感应层，所述触控感应层设置于所述保护盖板和所述显示层之间。

4.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述透明导电层的材料包括氧化铟锡、金属网格、奈米碳管、石墨烯或导电高分子。

5.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中每一像素单元包括红色发光二极体、绿色发光二极体和蓝色发光二极体。

6.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述光致变色层为紫外光致变色层。

7.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述光致变色层包括有机光致变色材料或无机光致变色材料。

8.根据权利要求7所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述无机光致变色材料为稀土配合物、过渡金属氧化物、多金属氧酸盐类或金属卤化物。

9.根据权利要求8所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述金属卤化物为卤化银或溴化银。

10.根据权利要求7所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述有机光致变色材料为二芳基乙烯类、俘精酸酐类、螺吡喃类、螺恶嗪类、偶氮苯类、席夫碱类或螺吡喃类。

11.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述光致变色层由光致变色材料混合于光致变色透明基材所构成。

12.根据权利要求1所述的透明显示面板，其特征在于，其中所述光致变色层于光致变色透明基材表面涂覆或吸附光致变色材料所构成。