CN114488609B - 透明显示装置及其制造方法和背光模组 - Google Patents

透明显示装置及其制造方法和背光模组 Download PDF

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Abstract

提供一种透明显示装置和背光模组。透明显示装置包括：散射式显示面板，散射式显示面板包括显示侧；第一衬底基板，第一衬底基板设置在散射式显示面板背离显示侧的一侧；光源，光源设置在第一衬底基板的一侧；以及网点结构，网点结构设置在散射式显示面板与第一衬底基板之间。第一衬底基板具有入光面和出光面，入光面与光源相对设置，出光面位于第一衬底基板靠近网点结构的一侧。网点结构包括多个凸起部，多个凸起部在出光面上的正投影阵列分布。每一个凸起部在第一平面上的正投影在第一衬底基板指向散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，第一平面垂直于出光面和入光面两者。

Description

透明显示装置及其制造方法和背光模组
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种透明显示装置、一种背光模组以及一种透明显示装置的制造方法。
背景技术
随着技术的发展，透明显示装置逐渐步入人们的生活，例如透明橱窗、透明交通指示牌、透明手表、透明车载显示、透明显示器、家居显示、穿戴显示等，应用前景广阔。透明显示装置是一种使得用户可以同时观看到该透明显示装置上的显示画面和该透明显示装置背后的场景或物品的显示装置。因此，透明显示装置可实现透明显示装置上的显示画面和透明显示装置背后的场景或物品的融合和互动，从而可给用户带来全新的、丰富的、表现力强的视觉体验。
在本部分中公开的以上信息仅用于对本公开的技术构思的背景的理解，因此，以上信息可包含不构成现有技术的信息。
发明内容
在一个方面，提供一种透明显示装置，所述透明显示装置包括：
散射式显示面板，所述散射式显示面板包括显示侧；
第一衬底基板，所述第一衬底基板设置在所述散射式显示面板背离显示侧的一侧；
光源，所述光源设置在所述第一衬底基板的一侧；以及
网点结构，所述网点结构设置在所述散射式显示面板与所述第一衬底基板之间，
其中，所述第一衬底基板具有入光面和出光面，所述入光面与所述光源相对设置，所述出光面位于所述第一衬底基板靠近所述网点结构的一侧；
所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
根据一些示例性实施例，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影的分布密度沿着远离所述光源的方向逐渐变大。
根据一些示例性实施例，每一个所述凸起部具有远离所述光源的第一侧壁，所述第一侧壁与所述出光面之间具有第一倾斜角，该第一倾斜角在60°～90°之间。
根据一些示例性实施例，所述透明显示装置还包括多个低折射率部，所述多个低折射率部分别设置在任意两个相邻的凸起部形成的间隙中，所述低折射率部的材料的折射率小于所述凸起部的材料的折射率。
根据一些示例性实施例，所述散射式显示面板包括：
阵列基板，包括第一衬底；
对置基板，与所述阵列基板对盒设置，所述对置基板包括第二衬底；以及
液晶层，位于所述阵列基板和对置基板之间，
其中，所述网点结构设置在所述第一衬底和所述第一衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述显示侧的表面与所述第一衬底接触，每一个所述凸起部背离所述显示侧的表面与所述第一衬底基板接触。
根据一些示例性实施例，所述第一衬底基板、所述第一衬底和所述第二衬底均为玻璃基板。
根据一些示例性实施例，所述散射式显示面板包括：
阵列基板，包括第一衬底；
对置基板，与所述阵列基板对盒设置，所述对置基板包括第二衬底；以及
液晶层，位于所述阵列基板和对置基板之间，
所述透明显示装置还包括第二衬底基板，所述第二衬底基板设置在所述第一衬底基板与所述第一衬底之间，
其中，所述网点结构设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述显示侧的表面与所述第二衬底基板接触，每一个所述凸起部背离所述显示侧的表面与所述第一衬底基板接触。
根据一些示例性实施例，所述第一衬底基板、所述第二衬底基板、所述第一衬底和所述第二衬底均为玻璃基板。
根据一些示例性实施例，所述凸起部的材料的折射率大于玻璃的折射率。
根据一些示例性实施例，所述透明显示装置还包括光学胶层，所述光学胶层设置在所述第二衬底基板与所述第一衬底之间，所述光学胶层的材料的折射率基本等于所述第二衬底基板的材料的折射率。
根据一些示例性实施例，所述凸起部的材料的折射率在1.7～4之间。
根据一些示例性实施例，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影沿第一方向和第二方向呈阵列地分布，以形成多个分布区域，所述多个分布区域至少包括第一分布区域、第二分布区域和第三分布区域，第一分布区域、第二分布区域和第三分布区域沿远离所述光源的方向依次排列；以及在所述第一分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距大于在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距，在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距大于在所述第三分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距；和/或，在所述第一分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距大于在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距，在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距大于在所述第三分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距。
根据一些示例性实施例，所述低折射率部包含空气。
根据一些示例性实施例，每一个所述凸起部具有靠近所述第一衬底基板的第一表面，所述第一表面在所述出光面上的正投影沿第一方向的尺寸在8～12微米之间；和/或，所述第一表面在所述出光面上的正投影沿第二方向的尺寸在8～12微米之间；和/或，每一个所述凸起部在垂直于所述出光面的方向上的尺寸在0.5微米以上。
根据一些示例性实施例，所述光源在垂直于所述出光面的方向上的尺寸大于所述第一衬底基板在垂直于所述出光面的方向上的尺寸。
在另一方面，提供一种背光模组，所述背光模组包括：
第一衬底基板；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
光源，所述光源设置在所述第一衬底基板的一侧；以及
网点结构，所述网点结构设置在所述第一衬底基板与所述第二衬底基板之间，
其中，所述第一衬底基板具有入光面和出光面，所述入光面与所述光源相对设置，所述出光面位于所述第一衬底基板靠近所述网点结构的一侧；
所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；
所述网点结构设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述第一衬底基板的表面与所述第一衬底基板接触，每一个所述凸起部面向所述第二衬底基板的表面与所述第二衬底基板接触；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
在又一方面，提供一种透明显示装置的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
对盒阵列基板与对置基板，以形成散射式显示面板，其中，所述阵列基板包括第一衬底，所述散射式显示面板包括阵列基板、对置基板以及位于所述阵列基板与所述对置基板之间的液晶层；
在所述第一衬底远离所述液晶层的表面上沉积网点结构材料膜层；
在所述网点结构材料膜层上执行构图工艺，以形成网点结构；以及
对盒形成有所述网点结构的散射式显示面板与第一衬底基板，其中，所述第一衬底基板具有面向所述散射式显示面板的出光面和与所述出光面垂直连接的入光面，
其中，所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
在再一方面，提供一种透明显示装置的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
提供第一衬底基板和第二衬底基板；
在所述第二衬底基板上沉积网点结构材料膜层；
在所述网点结构材料膜层上执行构图工艺，以形成网点结构；
对盒所述第一衬底基板与形成有所述网点结构的第二衬底基板，以形成背光模组，其中，在所述背光模组中，所述网点结构位于所述第一衬底基板与所述第二衬底基板之间；
对盒阵列基板与对置基板，以形成散射式显示面板；以及
组装所述背光模组与所述散射式显示面板，
其中，所述第一衬底基板具有面向所述散射式显示面板的出光面和与所述出光面垂直连接的入光面，
其中，所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
附图说明
通过下文中参照附图对本公开所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。
图1是示意性地示出根据本公开实施例的透明显示装置的图；
图2是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图；
图3为根据本公开实施例的透明显示装置包括的网点结构的示意平面图；
图4为图2中的部分I的局部放大图；
图5是根据本公开的另一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图；
图6和图7分别是根据本公开的另一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图；
图8A为根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的仿真照度图；
图8B为不含网点结构的透明显示装置的仿真照度图；
图9是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的制造方法的流程图；
图10A至图10G分别是图9中所示的制造方法的一些步骤被执行后形成的结构的示意图；以及
图11是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的制造方法的流程图。
需要注意的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层、结构或区域的尺寸可能被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本公开的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本公开实施方式的说明旨在对本公开的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本公开的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
需要说明的是，本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。
需要说明的是，虽然术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种部件、构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些部件、构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。而是，这些术语用于将一个部件、构件、元件、区域、层和/或部分与另一个相区分。因而，例如，下面讨论的第一部件、第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二部件、第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而不背离本公开的教导。
在本文中，除非另有特别说明，表述“显示侧”表示显示装置或显示面板在显示出光方向上的侧，即，显示时人眼所在的一侧，表述“背侧”表示显示装置或显示面板背离显示侧的一侧，即，显示时出光方向相反的一侧。
在本文中，建立XYZ坐标系，以方便描述各个层、部件、元件或构件之间的相对位置关系。需要说明的是，此处使用XYZ坐标系以及相应的X、Y、Z方向仅出于方便描述各个实施例的目的，而不意图限制本公开的各个实施例。
在本文中，除非另有说明，在根据本公开实施例的背光模组和显示装置中，Z方向指垂直于背光模组的出光面或显示面板的显示面的方向，或者说，Z方向指显示装置的各个基板的堆叠方向。
需要说明的是，在本文中，“厚度”表示的是沿各个基板、膜层、元件、部件或构件等沿Z方向的尺寸。
本公开的实施例提供一种透明显示装置、一种背光模组以及一种透明显示装置的制造方法。所述透明显示装置包括：散射式显示面板，所述散射式显示面板包括显示侧；第一衬底基板，所述第一衬底基板设置在所述散射式显示面板背离显示侧的一侧；光源，所述光源设置在所述第一衬底基板的一侧；以及网点结构，所述网点结构设置在所述散射式显示面板与所述第一衬底基板之间，其中，所述第一衬底基板具有入光面和出光面，所述入光面与所述光源相对设置，所述出光面位于所述第一衬底基板靠近所述网点结构的一侧；所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示基板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。在本公开的实施例中，借助凸起部的倒梯形设计，可以实现透明显示，并且透明显示装置的结构较简单，有利于透明显示装置的轻薄化，并且有利于简化透明显示装置的制造工艺。
图1是示意性地示出根据本公开实施例的透明显示装置的图。参照图1，根据本公开实施例的显示装置1000可以具有透明性质，并且允许位于显示装置1000后面的物体或背景(例如图1中所示的植物2000)是可见的。该显示装置1000被称为透明显示器。透明显示器可以用作例如展示柜、汽车的玻璃和用于传送将被使用的产品的细节信息和功能的建筑物的窗口，以提供各种信息。透明显示器可以应用于各种物体，并且可以与和物体交互的内容组合。例如，透明显示器可以与增强现实技术组合。
例如，所述显示装置1000可以是例如智能手机、可穿戴式智能手表、智能眼镜、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、车载显示器、电子书、展示柜、显示橱窗、家用电器的显示屏等任何具有显示功能的产品或部件。
例如，所述显示装置1000可以包括多个像素P，图1中示意性示出了一个像素P。
例如，透明显示装置可包括：(1)基于传统的液晶显示面板的透明显示装置、(2)基于发光二极管(LED)显示面板的透明显示装置、(3)基于有机发光二极管(OLED)显示面板的透明显示装置和(4)基于散射式显示面板的透明显示装置。在研究过程中，本申请的发明人注意到：由于传统的液晶显示面板包括偏光片等膜层，导致基于传统的液晶显示面板的透明显示装置的光透过率小于10％，使得基于传统的液晶显示面板的透明显示装置亮度较低、光的利用率较低；由于发光二极管的尺寸较大，因此基于发光二极管显示面板的透明显示装置的像素点较大，适用于超大尺寸的透明显示装置；另外，基于有机发光二极管(OLED)显示面板的透明显示装置的成本较高，并且寿命难以保证；而由于散射式透明显示技术采用场序式光源搭配快速响应的液晶(例如聚合物分散液晶或聚合物稳定液晶)，无需偏光片和彩色滤光片，因此基于散射式显示面板的透明显示装置的透过率较高(80％以上)，并且其制作工艺和传统液晶显示面板类似，因而成本较低并且可靠性和使用寿命都相对较高。
根据本公开实施例的透明显示装置可以是基于散射式显示面板的透明显示装置。图2是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图。如图2所示，所述透明显示装置采用侧面入光的方式。所述透明显示装置可以包括：散射式显示面板1，所述散射式显示面板1包括多个像素P，所述散射式显示面板包括显示侧DS(在显示出光方向上的侧，即，显示时人眼所在的一侧，在图2中示出为上侧)；第一衬底基板2，所述第一衬底基板2设置在所述散射式显示面板1背离显示侧DS的一侧；光源3，所述光源3设置在所述第一衬底基板2的一侧；以及网点结构5，所述网点结构5设置在所述散射式显示面板1与所述第一衬底基板2之间。
如图2所示，光源3设置在第一衬底基板2的一侧，这样，第一衬底基板2的一个侧表面与光源3相对。第一衬底基板2具有入光面21和出光面22。入光面21可以与光源3相对设置，即入光面21为第一衬底基板2与光源3相对的侧表面，在图2中示出为左侧表面。从光源3发出且经入光面21入射的光，可以从第一衬底基板2的至少一个出光面22射出。例如，在图2的实施例中，出光面22可以位于第一衬底基板2靠近网点结构5的一侧，即出光面22为第一衬底基板2的上表面。
图3为根据本公开实施例的透明显示装置包括的网点结构的示意平面图。结合参照图2和图3，所述网点结构5可以包括多个凸起部50，所述多个凸起部50在所述出光面22上的正投影阵列分布。例如，所述多个凸起部50在所述出光面22上的正投影沿第一方向X和第二方向Y阵列分布。
在本文中，除非另有特别说明，表述“阵列分布”表示阵列分布前的结构、部件、元件或特征(例如凸起部)等在至少一个平面内的正投影沿该平面内的2个相交的方向(例如垂直的方向)间隔地分布，从而形成多行和多列的分布形式。
在本公开的实施例中，每一个凸起部50在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板2指向所述散射式显示基板1的方向上呈倒梯形。其中，所述第一平面垂直于所述出光面22和所述入光面21两者，即，所述第一平面为XZ平面。
需要说明的是，所述第一衬底基板2指向所述散射式显示基板1的方向为图2中所示的Z方向，即从背侧指向显示侧的方向。
图4为图2中的部分I的局部放大图。结合参照图2至图4，每一个凸起部50具有远离光源3的第一侧壁51，所述第一侧壁51与所述出光面22之间具有第一倾斜角θ。由于凸起部50具有倒梯形形状，所以第一倾斜角θ为锐角。这样，从光源3发出而入射到第一侧壁51上的光，可以在第一侧壁51上发生全反射。经第一侧壁51反射的光线L1、L2直接进入散射式显示面板1。当像素P处于透明态(例如图2中左侧的像素)时，经第一侧壁51反射的光线L1射出的光直接穿过像素P，在液晶盒的上表面上被反射回来；当像素P处于散射态(例如图2中右侧的像素)时，经第一侧壁51反射的光线L2在像素P的液晶层中发生散射，散射的光可从散射式显示面板1射出，从而可在散射式显示面板1上显示画面。同时，位于显示装置背侧的场景和物品发出的或者反射的光可在第一衬底基板2、网点结构5和散射式显示面板1中传播，并从散射式显示面板1射出，从而可实现在散射式显示面板的显示侧进行透明显示。这样，借助凸起部的倒梯形设计，可以实现透明显示，并且透明显示装置的结构较简单，有利于透明显示装置的轻薄化，并且有利于简化透明显示装置的制造工艺。
参照图3，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布密度沿着远离所述光源3的方向逐渐变大。也就是说，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布沿着远离所述光源3的方向从稀疏逐渐变为密集。在靠近光源3的一侧，多个凸起部50分布得较稀疏；在远离光源3的一侧，多个凸起部50分布得较密集。通过多个凸起部的不均匀分布，可以使通过网点结构的光线均匀地进入液晶层，从而从显示面板1中均匀出射，即，可以提高显示装置的显示均一性。
在一些实施例中，所述透明显示装置还可以包括多个低折射率部60，所述多个低折射率部60分别设置在任意两个相邻的凸起部50形成的间隙501中，所述低折射率部60的材料的折射率小于所述凸起部50的材料的折射率。
例如，所述凸起部50的材料可以从氧化铟锡(ITO)、氮化硅等透明材料中选择，凸起部50的折射率可以在1.7～4之间。
例如，所述低折射率部60可以包含空气，即，所述低折射率部60为形成为设置在任意两个相邻的凸起部50形成的间隙501中的空气间隙。
在图2所示的实施例中，所述散射式显示面板1可以包括：阵列基板11、对置基板12、和设置在阵列基板11和对置基板12之间的液晶层13。对置基板12与阵列基板11对盒设置。阵列基板11包括第一衬底111以及设置在第一衬底111上的多个像素电极。对置基板12包括第二衬底121。液晶层13包括聚合物稳定液晶或聚合物分散液晶，各像素电极可驱动聚合物稳定液晶或聚合物分散液晶在透明态和散射态之间切换。本公开的实施例提供的散射式显示面板为散射式液晶显示面板。因此，该散射式液晶显示面板的制作工艺较为成熟可靠，从而使得该透明显示装置的制作成本较低，稳定性和使用寿命较高。
如图2所示，所述网点结构5设置在第一衬底111和第一衬底基板2之间，每一个凸起部50面向所述显示侧的表面与第一衬底111接触，每一个凸起部50背离所述显示侧的表面与第一衬底基板2接触。
例如，第一衬底基板2、第一衬底111和第二衬底121可以均为玻璃基板。即，它们的折射率均在约1.5左右。也就是说，在本公开的实施例中，所述凸起部50的材料的折射率大于第一衬底基板2、第一衬底111和第二衬底121的材料(玻璃)的折射率。通过这样的折射率匹配，可以使得透明显示装置能够进行透明显示。
结合参照图2和图4，根据几何光学原理可得下式(1)：
Figure BDA0002772295120000121
根据全反射原理，可以得到下式(2)：
Figure BDA0002772295120000122
在式(1)和式(2)中，α表示从光源3发出的光线的角度，即从光源3发出的光线与入光面21上的法线之间的夹角；β1表示从光源3发出的光线在第一衬底基板2上的下内表面上的入射角；β2表示从经折射从出光面22出射的光线的出射角；γ1表示入射到凸起部50的第一侧壁51上的光线的入射角，也表示经第一侧壁51反射的光线的反射角；γ2表示经第一侧壁51反射入射到第一衬底111的下外表面上的光线的入射角；δ表示经第一侧壁51反射入射到第二衬底121的上内表面上的光线的入射角，也表示经第二衬底121的上内表面反射的光线的反射角；θ表示第一侧壁51与出光面22之间的第一倾斜角；n1表示第一衬底基板2、第一衬底111等的材料的折射率；n2表示网点结构5的材料的折射率。
此处，为了描述方便，将第一衬底基板2上的下内表面称为第一交界面S1，将第二衬底121的上内表面称为第二交界面S2，将第一衬底111的下外表面称为第三交界面S3。
例如，第一衬底基板2、第一衬底111和第二衬底121可以均为玻璃基板，即，它们的折射率均在约1.5左右。网点结构5的材料的折射率可以在2左右。低折射率部60可以为空气间隙，即其折射率在约1左右。
例如，光源3的发光半角范围在30-65度。例如，光源3的发光半角范围在55-65度，例如60度。
第一交界面S1为第一衬底基板2与外界大气的交界面。从光源3发出的光线入射到该第一交界面S1上，根据全反射原理，大部分光线会产生全反射，如图2和图4中的光线L1所示。经第一交界面S1反射的光线L1从出光面22射出。在出光面22处，光线L1从第一衬底基板2射入凸起部50，会产生折射，从而入射到第一侧壁51上。第一侧壁51为高折射率的凸起部50与低折射率部60之间的交界面。经过设计第一倾斜角θ，可以使得入射到第一侧壁51上的光线L1发生全反射。经第一侧壁51反射的光线L1入射到第三交界面S3处。在第三交界面S3处，光线L1从凸起部50射入第一衬底111，会产生折射，从而入射到液晶盒中。当液晶盒处于透明态时，光线L1可以直接穿过液晶盒而入射到第二交界面S2上。第二交界面S2为第二衬底121与外界大气的交界面。根据全反射原理，当满足42°≤δ≤90°时，光线L1会在第二交界面S2处产生全反射，从而反射回来，不用于显示画面。同时，位于显示装置背侧的场景和物品发出的或者反射的光可在第一衬底基板2、网点结构5和散射式显示面板1中传播，并从散射式显示面板1射出，从而可实现在散射式显示面板的显示侧进行透明显示。
通过分析上述过程，为了满足42°≤δ≤90°，结合上述式(1)和式(2)，可以求解到第一倾斜角θ需要满足如下条件：
60°≤θ≤90°
也就是说，第一倾斜角θ需要在60°～90°的范围内。
在该示例性实施例中，光线L1在第一交界面S1、第一侧壁51和第二交界面S2处发生全反射，使得光线L1能够被反射回背侧，从而实现透明显示装置的透明显示。可以理解，第一倾斜角θ与光源的发光半角，第一衬底基板、凸起部、液晶盒的厚度，第一衬底基板、凸起部、第一衬底和第二衬底等的折射率等因素均相关，在其他实施例中，在这些因素变化的情况下，第一倾斜角θ的范围不局限于上述范围。发明人经研究发现，为了使得光线在第一交界面S1、第一侧壁51和第二交界面S2处发生全反射，第一倾斜角θ的范围在60°～90°之间比较有利。
图5是根据本公开的另一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图。下面将主要描述图5与图2的实施例的不同之处，对于二者的相同之处，可以参照上文的描述，在此不再赘述。
参照图5，所述透明显示装置可以包括：散射式显示面板1，所述散射式显示面板1包括多个像素P；以及背光模组100，所述背光模组100设置在所述散射式显示面板1背离显示侧DS的一侧。
所述散射式显示面板1可以包括：阵列基板11、对置基板12、和设置在阵列基板11和对置基板12之间的液晶层13。对置基板12与阵列基板11对盒设置。阵列基板11包括第一衬底111以及设置在第一衬底111上的多个像素电极。对置基板12包括第二衬底121。液晶层13包括聚合物稳定液晶或聚合物分散液晶，各像素电极可驱动聚合物稳定液晶或聚合物分散液晶在透明态和散射态之间切换。
所述背光模组100可以包括：第一衬底基板2；与所述第一衬底基板2相对设置的第二衬底基板4；光源3，所述光源3设置在所述第一衬底基板2的一侧；以及网点结构5，所述网点结构5设置在所述第一衬底基板2与所述第二衬底基板4之间。
在该实施例中，所述网点结构5设置在所述第一衬底基板2和所述第二衬底基板4之间，所述网点结构5包括多个凸起部50，所述多个凸起部50在所述出光面22上的正投影阵列分布。每一个凸起部50面向所述第一衬底基板2的表面与所述第一衬底基板2接触，每一个凸起部50面向所述第二衬底基板4的表面与所述第二衬底基板4接触。也就是说，网点结构5被夹在第一衬底基板2与第二衬底基板4之间。
在本公开的实施例中，每一个凸起部50在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板2指向所述散射式显示基板1的方向上呈倒梯形。其中，所述第一平面垂直于所述出光面22和所述入光面21两者，即，所述第一平面为XZ平面。
例如，第一衬底基板2、第二衬底基板4、第一衬底111和第二衬底121可以均为玻璃基板。即，它们的折射率均在约1.5左右。
例如，所述透明显示装置还可以包括光学胶层7，所述光学胶层7设置在所述第二衬底基板4与所述第一衬底111之间，所述光学胶层7的材料的折射率基本等于所述第二衬底基板4的材料的折射率。即，光学胶层7的折射率与玻璃基板的折射率相匹配，可以实现较好的透明显示效果，以及实现较好的亮度均一性。
同样地，结合参照图3和图5，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布密度沿着远离所述光源3的方向逐渐变大。电就是说，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布沿着远离所述光源3的方向从稀疏逐渐变为密集。在靠近光源3的一侧，多个凸起部50分布得较稀疏；在远离光源3的一侧，多个凸起部50分布得较密集。
例如，在本公开的实施例中，所述多个凸起部50在所述出光面22上的正投影沿第一方向X和第二方向Y呈阵列地分布，以形成多个分布区域。所述多个分布区域至少包括第一分布区域DR1、第二分布区域DR2和第三分布区域DR3，第一分布区域DR1、第二分布区域DR2和第三分布区域DR3沿远离所述光源3的方向依次排列。
在所述第一分布区域DR1中两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距大于在所述第二分布区域DR2中两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距，在所述第二分布区域DR2中两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距大于在所述第三分布区域DR3中两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距。
在所述第一分布区域DR1中两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距大于在所述第二分布区域DR2中两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距，在所述第二分布区域DR2中两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距大于在所述第三分布区域DR3中两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距。
例如，第一衬底基板2在XY平面内的正投影可以呈矩形。第一衬底基板2在第一方向X上的尺寸可以为约100mm，在第二方向Y上的尺寸可以为约180mm。第一衬底基板2可以划分为5个分布区域，即所述多个分布区域可以包括第一分布区域DR1、第四分布区域DR4、第二分布区域DR2、第五分布区域DR5和第三分布区域DR3，第一分布区域DR1、第四分布区域DR4、第二分布区域DR2、第五分布区域DR5和第三分布区域DR3沿远离所述光源3的方向依次排列。
在第一分布区域DR1中，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布个数如下：第一方向X上19个，第二方向Y上179个。相应地，多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布间距如下：两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距为约1mm，两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距为约1mm。
在第四分布区域DR4中，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布个数如下：第一方向X上89个，第二方向Y上807个。相应地，多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布间距如下：两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距为约0.2247mm，两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距为约0.2228mm。
在第二分布区域DR2中，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布个数如下：第一方向X上632个，第二方向Y上5696个。相应地，多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布间距如下：两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距为约0.0316mm，两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距为约0.0316mm。
在第五分布区域DR5中，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布个数如下：第一方向X上1092个，第二方向Y上9890个。相应地，多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布间距如下：两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距为约0.0183mm，两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距为约0.0182mm。
在第三分布区域DR3中，所述多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布个数如下：第一方向X上1481个，第二方向Y上13333个。相应地，多个凸起部50在出光面22上的正投影的分布间距如下：两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距为约0.0135mm，两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距为约0.0135mm。
例如，在同一分布区域中，两个相邻的凸起部50之间沿第一方向X的间距基本等于两个相邻的凸起部50之间沿第二方向Y的间距。这样，有利于实现较好的亮度均一性。
在本公开的实施例中，每一个凸起部50包括靠近第一衬底基板2的底面52。例如，每一个凸起部50的底面52在所述出光面22上的正投影沿第一方向X的尺寸在8～12微米之间，和/或，每一个凸起部50的底面52在所述出光面22上的正投影沿第二方向Y的尺寸在8～12微米之间。再例如，每一个凸起部50在垂直于所述出光面22的方向上的尺寸在0.5微米以上。
例如，第一衬底基板2的厚度在0.5微米以上。
通过这样的尺寸匹配，可以提高透明显示装置的光提取效果，有利于实现较好的亮度均一性。
图8A为根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的仿真照度图。图8B为不含网点结构的透明显示装置的仿真照度图。参照图8A和图8B，在光学仿真软件中建立图2或图5所示的模型，当导光网点材料折射率为1.91时，通过光线追迹，然后根据均一性九点法取值可以得到加入网点结构5后的透明显示装置的亮度均一性高于80％(如图8A所示)，比不加网点结构的透明显示装置的亮度均一性(如图8B所示)提高了8倍。由此可见，在本公开实施例提供的透明显示装置中，通过增加网点结构5，可使得光线通过网点结构均匀进入液晶盒，从而可实现高均一性显示。
图6和图7分别是根据本公开的另一些示例性实施例的透明显示装置的示意截面图。下面将主要描述图6、图7与图2或图5的实施例的不同之处，对于它们之间的相同之处，可以参照上文的描述，在此不再赘述。
在上述实施例中，光源3在垂直于所述出光面22的方向上的尺寸基本等于第一衬底基板2在垂直于所述出光面22的方向上的尺寸。例如，第一衬底基板2的厚度为约0.5mm，光源3的厚度也可以为约0.5mm。
在图6和图7所示的实施例中，光源3在垂直于所述出光面22的方向上的尺寸大于第一衬底基板2在垂直于所述出光面22的方向上的尺寸。此时，光源3可以包括多排LED芯片。
例如，第一衬底基板2的厚度为约0.5mm。在图6所示的实施例中，光源3的厚度可以为约1mm。在图7所示的实施例中，光源3的厚度可以为约2mm。
根据光学仿真结果，在图6和图7所示的实施例中，由于有更多的光线进入导光板，光取出效率提高了三倍左右。
在一些示例性实施例中，光源3可为场序式光源，即光源3可依次发出不同颜色的光。例如，光源3可以180hz的频率发出红光、绿光和蓝光，即光源3可为R、G、B三色循环点亮的场序式光源。当光源3发出红光时，需要显示红色的像素可在电驱动下呈散射态，其他像素则处于透明态；当光源3发出绿光时，需要显示绿色的像素可在电驱动下呈散射态，其他像素则处于透明态；当光源3发出蓝光时，需要显示蓝色的像素可在电驱动下呈散射态，其他像素则处于透明态。由此，该透明显示装置可以60hz的帧率进行发光显示。
图9是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的制造方法的流程图。图10A至图10G分别是图9中所示的制造方法的一些步骤被执行后形成的结构的示意图。所述透明显示装置的制造方法可以包括以下步骤。
在步骤S901中，对盒阵列基板11与对置基板12，以形成散射式显示面板1。如图10A所示，所述散射式显示面板1包括阵列基板11、对置基板12以及位于所述阵列基板与所述对置基板之间的液晶层13。
在步骤S902中，在所述阵列基板11的第一衬底111远离所述液晶层13的表面上沉积网点结构材料膜层5L，如图10B所示。例如，可以采用PECVD等工艺沉积网点结构材料膜层5L。
在步骤S903中，在所述网点结构材料膜层5L上执行构图工艺，以形成网点结构。例如，如图10C所示，可以在网点结构材料膜层5L远离散射式显示面板1的表面上涂覆一层光刻胶PR。如图10D所示，利用掩模板曝光所述光刻胶PR，并显影经曝光的光刻胶PR，形成光刻胶图案5P。如图10E所示，利用ICP刻蚀工艺，刻蚀网点结构材料膜层5L未被光刻胶图案5P覆盖的部分，以形成网点结构5。通过利用ICP刻蚀工艺，可以形成具有上述倒梯形设计的凸起部50。然后，如图10F所示，去除(例如剥离)剩余的光刻胶。
在步骤S904中，对盒形成有所述网点结构5的散射式显示面板1与第一衬底基板2，如图10G所示。所述第一衬底基板2具有面向所述散射式显示面板1的出光面22和与所述出光面22垂直连接的入光面21，并且网点结构5位于第一衬底基板2与阵列基板11的第一衬底111之间。
图11是根据本公开的一些示例性实施例的透明显示装置的制造方法的流程图。所述透明显示装置的制造方法可以包括以下步骤。
在步骤S1101中，提供第一衬底基板2和第二衬底基板4。例如，第一衬底基板2和第二衬底基板4可以均为玻璃基板。
在步骤S1102中，在所述第二衬底基板4上沉积网点结构材料膜层。
在步骤S1103中，在所述网点结构材料膜层上执行构图工艺，以形成网点结构5。
在步骤S1104中，对盒所述第一衬底基板1与形成有所述网点结构5的第二衬底基板4，以形成背光模组100。其中，在所述背光模组100中，所述网点结构5位于所述第一衬底基板2与所述第二衬底基板4之间；
在步骤S1105中，对盒阵列基板11与对置基板12，以形成散射式显示面板1。
在步骤S1106中，组装所述背光模组100与所述散射式显示面板1，以形成透明显示装置，如图5所示。
虽然本公开的总体发明构思的一些实施例已被图示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本公开的总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (18)

1.一种透明显示装置，其特征在于，所述透明显示装置包括：
散射式显示面板，所述散射式显示面板包括显示侧；
第一衬底基板，所述第一衬底基板设置在所述散射式显示面板背离显示侧的一侧；
光源，所述光源设置在所述第一衬底基板的一侧；以及
网点结构，所述网点结构设置在所述散射式显示面板与所述第一衬底基板之间，
其中，所述第一衬底基板具有入光面和出光面，所述入光面与所述光源相对设置，所述出光面位于所述第一衬底基板靠近所述网点结构的一侧；
所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示面板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其中，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影的分布密度沿着远离所述光源的方向逐渐变大。
3.根据权利要求1或2所述的透明显示装置，其中，每一个所述凸起部具有远离所述光源的第一侧壁，所述第一侧壁与所述出光面之间具有第一倾斜角，该第一倾斜角在60°～90°之间。
4.根据权利要求1或2所述的透明显示装置，其中，所述透明显示装置还包括多个低折射率部，所述多个低折射率部分别设置在任意两个相邻的凸起部形成的间隙中，所述低折射率部的材料的折射率小于所述凸起部的材料的折射率。
5.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中，所述散射式显示面板包括：
阵列基板，包括第一衬底；
对置基板，与所述阵列基板对盒设置，所述对置基板包括第二衬底；以及
液晶层，位于所述阵列基板和对置基板之间，
其中，所述网点结构设置在所述第一衬底和所述第一衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述显示侧的表面与所述第一衬底接触，每一个所述凸起部背离所述显示侧的表面与所述第一衬底基板接触。
6.根据权利要求5所述的透明显示装置，其中，所述第一衬底基板、所述第一衬底和所述第二衬底均为玻璃基板。
7.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中，所述散射式显示面板包括：
阵列基板，包括第一衬底；
对置基板，与所述阵列基板对盒设置，所述对置基板包括第二衬底；以及
液晶层，位于所述阵列基板和对置基板之间，
所述透明显示装置还包括第二衬底基板，所述第二衬底基板设置在所述第一衬底基板与所述第一衬底之间，
其中，所述网点结构设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述显示侧的表面与所述第二衬底基板接触，每一个所述凸起部背离所述显示侧的表面与所述第一衬底基板接触。
8.根据权利要求7所述的透明显示装置，其中，所述第一衬底基板、所述第二衬底基板、所述第一衬底和所述第二衬底均为玻璃基板。
9.根据权利要求6或8所述的透明显示装置，其中，所述凸起部的材料的折射率大于玻璃的折射率。
10.根据权利要求8所述的透明显示装置，其中，所述透明显示装置还包括光学胶层，所述光学胶层设置在所述第二衬底基板与所述第一衬底之间，所述光学胶层的材料的折射率基本等于所述第二衬底基板的材料的折射率。
11.根据权利要求9所述的透明显示装置，其中，所述凸起部的材料的折射率在1.7～4之间。
12.根据权利要求2所述的透明显示装置，其中，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影沿第一方向和第二方向呈阵列地分布，以形成多个分布区域，所述多个分布区域至少包括第一分布区域、第二分布区域和第三分布区域，第一分布区域、第二分布区域和第三分布区域沿远离所述光源的方向依次排列；以及
在所述第一分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距大于在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距，在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距大于在所述第三分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第一方向的间距；和/或，在所述第一分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距大于在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距，在所述第二分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距大于在所述第三分布区域中两个相邻的凸起部之间沿第二方向的间距。
13.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中，所述低折射率部包含空气。
14.根据权利要求6或8所述的透明显示装置，其中，每一个所述凸起部具有靠近所述第一衬底基板的第一表面，所述第一表面在所述出光面上的正投影沿第一方向的尺寸在8～12微米之间；和/或，
所述第一表面在所述出光面上的正投影沿第二方向的尺寸在8～12微米之间；和/或，
每一个所述凸起部在垂直于所述出光面的方向上的尺寸在0.5微米以上。
15.根据权利要求1或2所述的透明显示装置，其中，所述光源在垂直于所述出光面的方向上的尺寸大于所述第一衬底基板在垂直于所述出光面的方向上的尺寸。
16.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括：
第一衬底基板；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
光源，所述光源设置在所述第一衬底基板的一侧；以及
网点结构，所述网点结构设置在所述第一衬底基板与所述第二衬底基板之间，
其中，所述第一衬底基板具有入光面和出光面，所述入光面与所述光源相对设置，所述出光面位于所述第一衬底基板靠近所述网点结构的一侧；
所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；
所述网点结构设置在所述第一衬底基板和所述第二衬底基板之间，每一个所述凸起部面向所述第一衬底基板的表面与所述第一衬底基板接触，每一个所述凸起部面向所述第二衬底基板的表面与所述第二衬底基板接触；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示面板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
17.一种透明显示装置的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
对盒阵列基板与对置基板，以形成散射式显示面板，其中，所述阵列基板包括第一衬底，所述散射式显示面板包括阵列基板、对置基板以及位于所述阵列基板与所述对置基板之间的液晶层；
在所述第一衬底远离所述液晶层的表面上沉积网点结构材料膜层；
在所述网点结构材料膜层上执行构图工艺，以形成网点结构；以及
对盒形成有所述网点结构的散射式显示面板与第一衬底基板，其中，所述第一衬底基板具有面向所述散射式显示面板的出光面和与所述出光面垂直连接的入光面，
其中，所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示面板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
18.一种透明显示装置的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
提供第一衬底基板和第二衬底基板；
在所述第二衬底基板上沉积网点结构材料膜层；
在所述网点结构材料膜层上执行构图工艺，以形成网点结构；
对盒所述第一衬底基板与形成有所述网点结构的第二衬底基板，以形成背光模组，其中，在所述背光模组中，所述网点结构位于所述第一衬底基板与所述第二衬底基板之间；
对盒阵列基板与对置基板，以形成散射式显示面板；以及
组装所述背光模组与所述散射式显示面板，
其中，所述第一衬底基板具有面向所述散射式显示面板的出光面和与所述出光面垂直连接的入光面，
其中，所述网点结构包括多个凸起部，所述多个凸起部在所述出光面上的正投影阵列分布；以及
每一个所述凸起部在第一平面上的正投影在所述第一衬底基板指向所述散射式显示面板的方向上呈倒梯形，其中，所述第一平面垂直于所述出光面和所述入光面两者。
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