CN209281113U - 一种透明显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种透明显示装置。该透明显示装置包括聚合物分散液晶光学模组，所述聚合物分散液晶光学模组包括阵列排布的多个聚合物分散液晶盒；还包括背光模组，所述背光模组位于背离所述聚合物分散液晶光学模组出光的一侧；所述背光模组包括阵列排布的多个光源，所述聚合物分散液晶盒与所述光源一一对应。本实用新型提供的透明显示装置，解决了侧方设置发光结构进行反射显示画面时画面显示不均匀且画面对比度较低的问题，可以实现高对比度显示，保证画面显示的色彩质量，利于制备大尺寸高分辨率的透明显示装置。

Description

一种透明显示装置

技术领域

本实用新型涉及液晶显示技术，尤其涉及一种透明显示装置。

背景技术

目前，聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，缩写为PDLC)是将低分子液晶(liquid crystal，缩写为LC)与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。

当未对PDLC施加电场时，聚合物分散液晶的指向矢随机分布，由于光通过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物基体的折射率不匹配，光线在液晶与聚合物的界面上发生多次反射和折射，PDLC强烈散射入射光且呈乳白色的不透明态；当对PDLC施加足够强的电场时，液晶微滴的指向矢沿电场方向排列，如果选用的液晶的寻常折射率与聚合物的折射率匹配，光线直接透过PDLC薄膜，而呈现透明态；除去施加的电场，液晶微粒在基体弹性能的作用下又恢复到最初的散射状态，即呈不透明态，从而最终实现了状态可控。

目前，利用PDLC制成的显示面板中，通常可实现画面显示模式和透明模式，具体地，在PDLC的侧方设置有发光结构，通过对各PDLC像素的控制，选择性将发光结构的光束进行反射，从而在面板正面可以获得显示画面。而当PDLC通过电场控制实现透明态时，显示面板则为透明模式。

然而，现有的PDLC显示面板中，由于发光结构位于PDLC层的侧面，因此在面板边框区的画面亮度大，画面显示容易存在不均匀的现象，并且通过反射侧方发光结构的光进行显示，由于非画面位置为透明态，因此画面对比度较低，画面不够清晰。

实用新型内容

本实用新型提供一种透明显示装置，以实现大尺寸、高分辨率和高对比度的透明显示。

一种透明显示装置，包括聚合物分散液晶光学模组，所述聚合物分散液晶光学模组包括阵列排布的多个聚合物分散液晶盒；

所述透明显示装置还包括背光模组，所述背光模组位于背离所述聚合物分散液晶光学模组出光的一侧；

所述背光模组包括阵列排布的多个光源，所述聚合物分散液晶盒与所述光源一一对应。

优选地，所述背光模组还包括第一透明基板，所述第一透明基板朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧设置有第一驱动电路层，所述光源设置于所述第一驱动电路层朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧，所述第一驱动电路层分别与每一光源电连接，实现每一所述光源的单独寻址并驱动发光。

优选地，所述第一透明基板上还设置有交叉排列的多个挡墙，所述多个挡墙交叉形成多个挡墙腔，所述光源位于所述挡墙腔内；

所述挡墙腔与所述聚合物分散液晶盒一一对应，且所述挡墙腔在所述第一透明基板上的正投影与所述聚合物分散液晶盒在所述第一透明基板上的正投影重合。

优选地，所述挡墙腔在所述第一透明基板上的正投影为正方形；所述挡墙腔的尺寸满足：其中，L为所述挡墙腔在所述第一透明基板上正方形正投影的边长，H为所述挡墙的高度。

优选地，所述聚合物分散液晶光学模组包括相对设置的第二透明基板和第三透明基板以及位于所述第二透明基板和所述第三透明基板之间的聚合物分散液晶层；

所述第二透明基板朝向所述聚合物分散液晶层的一侧依次设置有第二驱动电路层和第一导电层，所述第三透明基板朝向所述聚合物分散液晶层的一侧设置有第二导电层；

所述第二驱动电路层包括阵列排布的多个薄膜晶体管，每个所述薄膜晶体管用于驱动一所述聚合物分散液晶盒。

优选地，每一光源在所述第一透明基板上的正投影位于所述薄膜晶体管在所述第一透明基板上的正投影内。

优选地，所述背光模组还包括阵列排布的多个半球透镜，所述半球透镜的曲面朝向所述聚合物分散液晶光学模组，所述半球透镜与所述光源一一对应，所述光源位于所述半球透镜的球心。

优选地，每一所述光源的尺寸≤15μm。

优选地，所述光源为微型发光二极管，至少包括微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管和微型蓝色发光二极管中的一种。

优选地，所述背光模组中，所述光源朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧还设置有扩散片。

本实用新型实施例提供的透明显示装置，通过设置聚合物分散液晶光学模组和背光模组，聚合物分散液晶光学模组中的聚合物分散液晶盒与背光模组中的光源一一对应，由聚合物分散液晶盒对光源发出的光进行光学调控，实现散射和透射两种模式。其中通过驱动显示画面对应位置处的聚合物分散液晶盒散射光源发出的光，非显示画面对应位置处的光源则关闭，从而实现了画面的显示。并且，由于每一聚合物分散液晶盒均对应一光源，因此该透明显示装置中，显示画面的各聚合物分散液晶盒具有一致的显示亮度，画面显示较为均匀，同时由于显示画面的聚合物分散液晶盒亮度较高，相较于未进行画面显示的聚合物分散液晶盒具有较高的对比度。本实用新型实施例提供的透明显示装置，解决了侧方设置发光结构进行反射显示画面时画面显示不均匀且画面对比度较低的问题，同时避免了现有侧方设置发光结构的透明显示装置画面亮度均匀性限制面板尺寸的弊端，实现了高对比度的显示，保证了画面显示的质量，利于制备大尺寸高分辨率的透明显示装置。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种透明显示装置的结构示意图；

图2是图1所示透明显示装置的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种透明显示装置的结构示意图；

图4是图3所示的透明显示装置的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种聚合物分散液晶盒的俯视图；

图6是本实用新型实施例提供的又一种透明显示装置的结构示意图；

图7是图6所示透明显示装置中聚合物分散液晶盒的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种透明显示装置的结构示意图，图2是图1所示透明显示装置的俯视图，参考图1和图2，该透明显示装置包括聚合物分散液晶光学模组10，聚合物分散液晶光学模组10包括阵列排布的多个聚合物分散液晶盒11；透明显示装置还包括背光模组20，背光模组20位于背离聚合物分散液晶光学模组10出光的一侧；背光模组20为直下式结构，可实现局部调光，包括阵列排布的多个光源21，聚合物分散液晶盒11与光源21一一对应，优选地，单个光源21的尺寸≤15μm。

其中，聚合物分散液晶光学模组10由聚合物分散液晶构成，通过在聚合物分散液晶上施加电压，可以通过聚合物调节液晶取向。聚合物分散液晶光学模组10位于背光模组20的出光侧，其中的每一个聚合物分散液晶盒11可切换为散射模式和透射模式，用于将对应的光源21发出的光进行光学调控。在散射模式时，显示面板入光侧的物体发出的光和光源21发出的光经聚合物分散液晶盒11散射，此时该聚合物分散液晶盒11会显示光源21发出光的颜色；而在透射模式时，显示面板入光侧的物体发出的光和光源21发出的光从聚合物分散液晶盒11中透射，此时聚合物分散液晶盒11则呈透明态。具体地，本实用新型实施例提供的透明显示装置可以通过调控聚合物分散液晶盒11和光源21实现三种模式，包括透明模式、透明显示模式以及单纯显示模式。其中，透明模式为光源21关闭，聚合物分散液晶盒11切换为透射模式，此时该显示面板入光侧的物体发出的光可透过面板，从而实现透明态。透明显示模式则可以在显示画面的同时透过面板观察到后方物体，此时显示画面对应的光源21发光，显示画面对应的聚合物分散液晶盒11则切换为散射模式，各聚合物分散液晶盒11显示的颜色在宏观上配合最终呈现画面，而非显示画面对应的光源21则关闭，非显示画面对应的聚合物分散液晶盒11呈透射模式。单纯显示模式则为在画面显示的同时，非显示画面对应的光源21关闭，非显示画面对应的聚合物分散液晶盒11呈散射模式，此时看不到面板后方的物体，画面显示对比度较高。

背光模组20中的光源21可以但并不限于是微型发光二极管，通过驱动微型发光二极管实现画面显示。背光模组中采用的微型发光二极管为微米级的发光二极管芯片，其相对聚合物分散液晶盒较小，并且，为了保证聚合物分散液晶盒通过透射后方物体发出的光，实现透明态，可选用尺寸小于或等于15μm的微型发光二极管，此时的微型发光二极管足够小，不会遮挡面板后方物体发出的光，能够保证面板具有足够的透明度。由于显示面板需要进行画面显示，而画面的显示通常需要红绿蓝三基色配合形成画面，因此，光源21可以是RGB三色光源，优选地，光源若为微型发光二极管可至少包括微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管或微型蓝色发光二极管中的一种。具体地，可以设置相邻的三个聚合物分散液晶盒对应的微型发光二极管分别为微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管或微型蓝色发光二极管，通过相邻的微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管或微型蓝色发光二极管配合形成全彩色，从而在宏观上形成画面。进一步地，可以设置每一聚合物分散液晶盒对应的微型发光二极管中包括一微型红色发光二极管、一微型绿色发光二极管和一微型蓝色发光二极管，此时的每一聚合物分散液晶盒为一像素单元，聚合物分散液晶盒可以通过驱动微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管和微型蓝色发光二极管配合以显示全彩色，在宏观上形成画面。通过设置每一聚合物分散液晶盒对应的微型发光二极管包括微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管和微型蓝色发光二极管，可以缩小单个像素单元的面积，提高透明显示装置的分辨率，改善画面显示清晰度。

与现有的发光结构设置于侧面的透明显示装置相比，现有透明显示装置的对比度通常在20:1-30:1，而本实用新型实施例提供的透明显示装置，例如光源21采用微型发光二极管，其亮灭两种状态时的亮度比为10000：300，与聚合物分散液晶光学模组本身的对比度相乘即可得该透明显示装置的对比度，以聚合物分散液晶光学模组的对比度为25为例，透明显示装置的对比度为25×10000/300＝833。

本实用新型实施例提供的透明显示装置，通过设置聚合物分散液晶光学模组和具有局部调光功能的直下式背光模组，聚合物分散液晶光学模组中的聚合物分散液晶盒与背光模组中的光源一一对应，由聚合物分散液晶盒对光源发出的光进行光学调控，实现散射和透射两种模式。其中通过驱动显示画面对应位置处的聚合物分散液晶盒散射光源发出的光，非显示画面对应位置处的光源则关闭，从而实现了画面的显示。由于每一聚合物分散液晶盒均对应一光源，因此该透明显示装置中，显示画面的各聚合物分散液晶盒具有一致的显示亮度，画面显示较为均匀，同时由于显示画面的聚合物分散液晶盒亮度较高，相较于未进行画面显示的聚合物分散液晶盒具有较高的对比度。本实用新型实施例提供的透明显示装置，解决了侧方设置发光结构进行反射显示画面时画面显示不均匀且画面对比度较低的问题，同时避免了现有侧方设置发光结构的透明显示装置画面亮度均匀性限制面板尺寸的弊端，实现了高对比度的显示，保证了画面显示的质量，利于制备大尺寸高分辨率的透明显示装置。

图3是本实用新型实施例提供的另一种透明显示装置的结构示意图，参考

图3，其中，背光模组20还包括第一透明基板31，第一透明基板31朝向聚合物分散液晶光学模组10的一侧设置有第一驱动电路层41，光源21设置于第一驱动电路层41朝向聚合物分散液晶光学模组10的一侧。第一驱动电路层41中设置有排线(图中未示出)，并通过将排线与光源驱动芯片连接，可以实现每一光源的单独寻址并驱动发光。

图4是图3所示的透明显示装置的俯视图，参考图3和图4，第一透明基板31上还设置有交叉排列的多个挡墙50，多个挡墙50交叉形成多个挡墙腔500，光源21位于挡墙腔500内；挡墙腔500与聚合物分散液晶盒11一一对应，且挡墙腔500在第一透明基板31上的正投影与聚合物分散液晶盒11在第一透明基板31上的正投影重合。

其中，挡墙50组成的挡墙腔500将光源21分隔，并且与面积相同的聚合物分散液晶盒11配合，组成了一个像素单元。挡墙50的设置阻挡了光源21发出的光干扰相邻的像素单元，保证了每一像素单元的清晰度。

进一步地，继续参考图3和图4，可选地，挡墙腔500在第一透明基板31上的正投影为正方形；挡墙腔500的尺寸满足：其中，L为挡墙腔500在第一透明基板31上正方形正投影的边长，H为挡墙50的高度。具体地，光源21发光的整个发散角中，发光强度并不均匀，例如光源21的垂直基板出射即正向出射的光强较强，而向侧方出射的光强较弱，通过限定挡墙腔500的尺寸，可以通过挡墙50阻挡部分由侧方出射的光线，从而保证由挡墙腔500正向出射的光线光强较为均匀，优选地，如图由正向向侧方偏转70°的发散角范围内，光源21出射光线的光强较为均匀。

进一步地，参考图3和图4，该透明显示装置中，聚合物分散液晶光学模组10包括相对设置的第二透明基板32和第三透明基板33以及位于第二透明基板32和第三透明基板33之间的聚合物分散液晶层60；第二透明基板32朝向聚合物分散液晶层60的一侧依次设置有第二驱动电路层42和第一导电层71，第三透明基板33朝向聚合物分散液晶层60的一侧设置有第二导电层72；第二驱动电路层42包括阵列排布的多个薄膜晶体管421，每个薄膜晶体管421用于驱动一聚合物分散液晶盒11。

其中，第二驱动电路层42通过薄膜晶体管421来选取和控制聚合物分散液晶盒11，并配合第一导电层71和第二导电层72，对聚合物分散液晶盒11中的液晶分子进行驱动，实现透射模式和散射模式。下面对聚合物分散液晶盒11的具体驱动模式进行介绍，当聚合物分散液晶盒11处于透射模式时，第一导电层71和第二导电层72通入电信号，驱动液晶分子偏转至与基板垂直，此时光线可透过竖直状态的液晶分子；而当聚合物分散液晶盒11处于散射模式时，第一导电层71和第二导电层72无电信号，液晶分子排布杂乱无章，因此光线在通过聚合物分散液晶盒11时会发生散射。

另外需要说明的是，聚合物分散液晶光学模组10中的第一导电层71和第二导电层72中对应各聚合物分散液晶盒11设置有电极块，电极块夹持聚合物分散液晶层60，从而驱动液晶分子偏转。聚合物分散液晶光学模组10除图3所示的结构外，还存在其他的变形结构，例如可以设置聚合物分散液晶层60中的液晶分子在无电信号时呈竖直状态，即聚合物分散液晶盒11呈透射模式，同时在聚合物分散液晶层60中设置电极线网络，当电极线网络通过第一导电层71和第二导电层72接收到电信号时，电极线网络可驱动液晶分子呈杂乱排布，此时聚合物分散液晶盒11呈散射模式。对于聚合物分散液晶光学模组10的结构，本实用新型实施例不做进一步限定。

另外，在设置背光模组时，可以对应聚合物分散液晶光学模组中的结构进行设计。图5是本实用新型实施例提供的一种聚合物分散液晶盒的俯视图，参考图5，可选地，可设置每一光源21在第一透明基板上的正投影位于每一聚合物分散液晶盒11中薄膜晶体管421在第一透明基板上的正投影内。此时，非透明结构的光源21被隐藏于聚合物分散液晶盒11中非透明的薄膜晶体管421下，因此对于透射模式的透明显示装置中的每一聚合物分散液晶盒11来说，透过率并未受到影响。如图所示，若光源21为微型发光二极管，则每一微型发光二极管21可包括一微型红色发光二极管、一微型绿色发光二极管和一微型蓝色发光二极管。

进一步地，由于微型发光二极管尺寸相对较小，其发出的光线覆盖整个聚合物分散液晶盒的区域时容易存在不均匀和光强较弱的问题，因此可以在背光模组中设置光学元件以对光源发出的光进行调整。因此，本实用新型实施例还提供了一种透明显示装置，图6是本实用新型实施例提供的又一种透明显示装置的结构示意图，参考图6，背光模组20还包括阵列排布的多个半球透镜80，半球透镜80的曲面朝向聚合物分散液晶光学模组10，半球透镜80与光源21一一对应，光源21位于半球透镜80的球心。

通过设置半球透镜80，可以使光源21出射的光线向各个方向均匀发散，避免光源21出射的光线正向光线较强而向侧方向出射的光线较弱的情况，保证整个聚合物分散液晶盒11的区域内能够得到较为均匀的光线。

进一步地，为了使背光模组20发出的光线更加均匀地进入聚合物分散液晶光学模组10，可以在背光模组20中设置扩散片90，该扩散片90可设置在光源朝向聚合物分散液晶光学模组的一侧。扩散片90可以是具有微结构的扩散片，通过微结构对光源21出射的光线进行匀光和准直，从而保证光线能够均匀出射至聚合物分散液晶盒11中。

图7是图6所示透明显示装置中聚合物分散液晶盒的俯视图，参考图6和图7，本实用新型实施例还提供了该透明显示装置的结构尺寸，具体地，单个微型发光二极管芯片目前工艺中的最小尺寸在5μm，因此对于由红光、绿光和蓝光三种微型发光二极管芯片组成的光源21尺寸为10μm，设半球透镜80的直径为20μm，并且挡墙50的高度为20μm，则此时聚合物分散液晶盒11或挡墙腔500的宽度由此可计算得该透明显示装置的分辨率为325。并且透明显示时，该显示装置的透过率等于背光模组20和聚合物分散液晶光学模组10的透过率的乘积，由此可知，该透明显示装置的透过率Tr＝75％×90％＝70％。

更具体地，本实用新型实施例还提供了该透明显示装置的制备方法，参考图6，该透明显示装置的制备方法可大致分为三个步骤，即背光模组制备步骤、聚合物分散液晶光学模组制备步骤和对位贴合步骤，其中背光模组制备步骤包括多个制程，具体包括：提供第一透明基板31，在第一透明基板31上形成交叉排列的挡墙50，然后在第一透明基板31上刻蚀凹槽，并在具备凹槽的第一透明基板31上形成第一驱动电路层41，继而将光源21焊接于凹槽并覆盖半球透镜80，最后在挡墙50上覆盖扩散片形成背光模组。另外背光模组需通过柔性线路板等与驱动芯片连接，最终可实现驱动发光。聚合物分散液晶光学模组的同样具备多个工艺制程，具体包括，提供一第二透明基板32，在第二透明基板32上形成第二驱动电路层42以及第一导电层71，其中包括将第二透明基板32划分为多个液晶盒的黑矩阵阵列，填充聚合物分散液晶形成聚合物分散液晶层60，覆盖具有第二导电层72的第三透明基板33，最终形成聚合物分散液晶光学模组10。对位贴合步骤则是将制成的背光模组20和聚合物分散液晶光学模组10进行贴合，并且保证聚合物分散液晶盒11与挡墙腔500一一对位，对位过程可以通过在第一透明基板31和第二透明基板32或第三透明基板33上设置对位标记，通过对比标记来进行对位贴合。除光学模组和显示模组贴合外，还需要与驱动芯片进行绑定连接至印刷电路板上，最终实现透明显示装置的制备。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种透明显示装置，包括聚合物分散液晶光学模组，其特征在于，所述聚合物分散液晶光学模组包括阵列排布的多个聚合物分散液晶盒；

所述透明显示装置还包括背光模组，所述背光模组位于背离所述聚合物分散液晶光学模组出光的一侧；

所述背光模组包括阵列排布的多个光源，所述聚合物分散液晶盒与所述光源一一对应。

2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述背光模组还包括第一透明基板，所述第一透明基板朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧设置有第一驱动电路层，所述光源设置于所述第一驱动电路层朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧，所述第一驱动电路层分别与每一所述光源电连接，实现每一所述光源的单独寻址并驱动发光。

3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述第一透明基板上还设置有交叉排列的多个挡墙，所述多个挡墙交叉形成多个挡墙腔，所述光源位于所述挡墙腔内；

所述挡墙腔与所述聚合物分散液晶盒一一对应，且所述挡墙腔在所述第一透明基板上的正投影与所述聚合物分散液晶盒在所述第一透明基板上的正投影重合。

4.根据权利要求3所述的透明显示装置，其特征在于，所述挡墙腔在所述第一透明基板上的正投影为正方形；所述挡墙腔的尺寸满足：其中，L为所述挡墙腔在所述第一透明基板上正方形正投影的边长，H为所述挡墙的高度。

5.根据权利要求2-4中任一所述的透明显示装置，其特征在于，所述聚合物分散液晶光学模组包括相对设置的第二透明基板和第三透明基板以及位于所述第二透明基板和所述第三透明基板之间的聚合物分散液晶层；

所述第二透明基板朝向所述聚合物分散液晶层的一侧依次设置有第二驱动电路层和第一导电层，所述第三透明基板朝向所述聚合物分散液晶层的一侧设置有第二导电层；

所述第二驱动电路层包括阵列排布的多个薄膜晶体管，每个所述薄膜晶体管用于驱动一所述聚合物分散液晶盒。

6.根据权利要求5所述的透明显示装置，其特征在于，每一光源在所述第一透明基板上的正投影位于所述薄膜晶体管在所述第一透明基板上的正投影内。

7.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述背光模组还包括阵列排布的多个半球透镜，所述半球透镜的曲面朝向所述聚合物分散液晶光学模组，所述半球透镜与所述光源一一对应，所述光源位于所述半球透镜的球心。

8.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，每一所述光源的尺寸≤15μm。

9.根据权利要求8所述的透明显示装置，其特征在于，所述光源为微型发光二极管，至少包括微型红色发光二极管、微型绿色发光二极管和微型蓝色发光二极管中的一种。

10.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述背光模组中，所述光源朝向所述聚合物分散液晶光学模组的一侧还设置有扩散片。