TWI483030B - 透明顯示裝置及其顯示方法 - Google Patents

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TWI483030B
TWI483030B TW103119789A TW103119789A TWI483030B TW I483030 B TWI483030 B TW I483030B TW 103119789 A TW103119789 A TW 103119789A TW 103119789 A TW103119789 A TW 103119789A TW I483030 B TWI483030 B TW I483030B
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Ji Nian Lin
Chien Hua Chen
Chun Wei Su
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Chunghwa Picture Tubes Ltd
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Description

透明顯示裝置及其顯示方法
本發明是關於一種透明顯示裝置及其顯示方法，特別是關於一種可提升影像之整體呈現效果的透明顯示裝置及其顯示方法。
透明顯示裝置泛指兼具有透明顯示狀態及畫面顯示功能之顯示器，一般可應用於廣告看板，電子遊藝設施及展示櫥窗等。透明顯示裝置所搭配的顯示面板可採用的技術有很多種，而液晶顯示面板已是目前非常成熟的技術，因此可見相關技術持續於業界發表。
一般而言，為提升顯示面板呈現影像的豐富性與多變性，可藉由三個不同原色之次畫素組成的畫素電極，調整紅光、綠光與藍光的灰階組合來達到彩色的顯示效果。然而。對於透明顯示裝置來說，其為兼顧透明狀態以及顯示影像之雙重功能，使畫素電極之排列更為受限，容易影響透明顯示裝置之光穿透效果或影像解析度。此外，目前透明顯示裝置係為被動式的靜態顯示影像，故影像較為單調且不具變化性，因而有損影像呈現的品質。於是，本領域需要有一種改良的透明顯示裝置，以解決上述問題。
本發明之主要目的之一在於提供一種透明顯示裝置，可同時呈現多種影像或多種顯示狀態，以提升影像呈現的整體效果。
為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種透明顯示裝置，包含一第一主動式液晶顯示面板、一第二主動式液晶顯示面板以及一背光模 組，該背光模組是夾設於該第一主動式液晶顯示面板與第二主動式液晶顯示面板之間。該第一主動式液晶顯示面板包含有一彩色濾光片基板；一第一薄膜電晶體基板，與該彩色濾光片基板相對設置；以及一第一高分子擴散液晶層，設置於該彩色濾光片基板與該第一薄膜電晶體基板之間。該第二主動式液晶顯示面板包含有一基板；一第二薄膜電晶體基板，與該基板相對設置；以及一第二高分子擴散液晶層，設置於該基板與該第二薄膜電晶體基板之間。
此外，本發明還提供一種透明顯示裝置之顯示方法，包含提供前述之透明顯示裝置；利用該第一主動式液晶顯示面板提供一彩色影像或呈現透明狀態；以及利用該第二主動式液晶顯示面板提供一部分灰階影像或一全面灰階影像或呈現透明狀態。
本發明透明顯示裝置主要是利用該第一主動式液晶顯示面板與該第二主動式液晶顯示面板的相互搭配。該第一主動式液晶顯示面板及該第二主動式液晶顯示面板可以分別產生不同的影像，或是分別呈現不同的顯示狀態，並且藉由該第二主動式液晶顯示面板所提供的影像或呈現的顯示狀態，輔助該第一主動式液晶顯示面板提供的影像，進而達到提升影像對比以及變化性的效果。此外，因該第一主動式液晶顯示面板及第二主動式液晶顯示面板所呈現之影像皆可為動態影像，例如是動態彩色影像及動態灰階影像，因此，本發明透明顯示裝置之影像呈現可更為豐富多變。
10‧‧‧透明顯示裝置
110‧‧‧第一顯示面板
110a‧‧‧顯示面
110b‧‧‧背面
111‧‧‧第一黑色矩陣圖案
112‧‧‧第一基板
113‧‧‧第一共通電極
114‧‧‧第二基板
115‧‧‧第一薄膜電晶體
116‧‧‧第一介質層
117‧‧‧彩色濾光圖案
119‧‧‧第一畫素電極
130‧‧‧第二顯示面板
130a‧‧‧顯示面
131‧‧‧第二黑色矩陣圖案
132‧‧‧第三基板
133‧‧‧第二共通電極
134‧‧‧第四基板
135‧‧‧第二薄膜電晶體
136‧‧‧第二介質層
139‧‧‧第二畫素電極
150‧‧‧背光模組
150a‧‧‧第一側
150b‧‧‧第二側
151‧‧‧透明導光板
152‧‧‧光源
A‧‧‧彩色影像
B‧‧‧部分灰階影像
B’‧‧‧完全灰階影像
C‧‧‧背景影像
D‧‧‧透明狀態
PX1‧‧‧第一畫素區
PX2‧‧‧第二畫素區
第1圖繪示本發明一較佳實施例之透明顯示裝置的立體分解圖。
第2圖繪示本發明一較佳實施例之透明顯示裝置的側視圖。
第3圖繪示本發明一較佳實施例之透明顯示裝置的局部示意圖。
第4圖繪示本發明另一較佳實施例之透明顯示裝置的局部示意圖。
第5圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
第6圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
第7圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
第8圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
第9圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
第10圖繪示本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖。
請參照第1圖及第2圖，第1圖為本發明一較佳實施例之透明顯示裝置的立體分解圖，第2圖為本發明一較佳實施例之透明顯示裝置的側視圖。如第1圖及第2圖所示，本發明之透明顯示裝置10，包含有一第一顯示面板110、一第二顯示面板130，以及夾設於第一顯示面板110及一第二顯示面板130之間的一背光模組150。其中，第一顯示面板110具有一顯示面110a，以及相對於顯示面110a的一背面110b，第一顯示面板110是以其背面110b結合至背光模組150的第一側150a；第二顯示面板130同樣具有一顯示面130a，第二顯示面板130是以其顯示面130a結合至背光模組150的第二側150b。
本發明的第一顯示面板110及第二顯示面板130可以是穿透式顯示面板或是其他具有光穿透性的顯示面板，較佳為液晶顯示面板。本實施例是以主動式液晶顯示面板為實施樣態進行說明，但本發明並不限於此。
第一顯示面板110包含有一第一基板112(定義為上基板)、一第二基板114(定義為下基板)係與第一基板112相對設置，以及第一介質層116，係填充於第一基板112與第二基板114之間的。第一基板112與第二基板114可利用一框膠(未繪示)接合並藉以維持一固定間距，其中，第一基板112位於顯示面110a側，因此第一基板112之材質可以包含一透光材質，例如是玻璃、塑膠或石英，而第二基板114之材質可以包含一透光材質及/或不透光材質。 在本實施例中，第一基板112可以是彩色濾光片基板，第二基板114可以是薄膜電晶體基板，但不以此為限。此外，第一介質層116的材質可包含高分子分散液晶(Polymer-dispersed liquid crystals；PDLC)、膽固醇液晶(Cholesteric liquid Crystal；CLC)或是其他合適的材料，較佳是包含具有低驅動電壓及高對比特性的高分子分散液晶，例如是四苯環液晶。另一方面，第二顯示面板130的配置與組成材料大體上與第一顯示面板110相同，包含一第三基板132(定義為上基板)、與第三基板132相對設置的一第四基板134(定義為下基板)以及第二介質層136，係填充於第三基板132及第四基板134之間的，其中，第三基板132與第四基板134的材質大體上與第一基板112與第二基板114相同，故不再贅述。在本實施例中，第四基板134可以是薄膜電晶體基板，但不以此為限。
此外，背光模組150可更包含一透明導光板151及一光源152，光源152配置於透明導光板151的至少一側。其中，透明導光板151可包含一透明材質，例如是壓克力或塑膠，光源152則例如是發光二極體或是其他可提供光源的合適器件，以在光線微弱的環境或是夜晚提供足夠的光。在其他實施例中，也可選擇省略光源152的設置。
在本實施例中，第一顯示面板110與第二顯示面板130皆為主動式透明液晶顯示面板，並且較佳為主動式高分子分散液晶顯示面板，該主動式高分子分散液晶顯示面板較佳是包含具有低驅動電壓及高對比特性的高分子分散液晶，例如是四苯環液晶，其中高分子分散液晶包含高分子分散液晶組成物及20%至50%之可聚合材料等，其中該可聚合材料可包含有機溶劑、聚醚多元醇壓克力基單體、丙烯酸樹脂單體、聚硫醇以及光起始劑等，藉此可將本發明之透明顯示裝置10的驅動電壓控制在約4至6伏特(eV)，較佳為約5伏特。較佳地，第一顯示面板110及第二顯示面板130分別為彩色及單色的透明顯示面板，例如第一顯示面板110為彩色透明液晶顯示面板且第二顯示面板130為單色透明液晶顯示面板；或是第一顯示面板為單色透明液晶 顯示面板且第二顯示面板130為彩色透明液晶顯示面板，但不以此為限。在其他實施例中，第一顯示面板110及第二顯示面板130也可同時為彩色透明顯示面板或單色透明顯示面板。其中，第一顯示面板110的顯示面110a可定義為本發明之透明顯示裝置10的影像顯示側，自該影像顯示側可同時觀察到由第一顯示面板110及第二顯示面板130所產生的影像或顯示狀態。據此，利用第二顯示面板130所提供的各種影像，例如是彩色影像、完全灰階影像或部分灰階影像，或是所呈現的透明狀態，可以輔助第一顯示面板110提供的影像，進而達到提升影像對比以及變化性的效果。
請參考第3圖，第3圖為本發明一較佳實施例之透明顯示裝置之局部示意圖，其中為彰顯本發明之特點所在，僅繪示出各液晶顯示面板的部分畫素區。如第3圖所示，第一顯示面板110及第二顯示面板130分別包含有一第一黑色矩陣圖案111及一第二黑色矩陣圖案131，第一黑色矩陣圖案111及第二黑色矩陣圖案131的材質可為鉻、氮化鉻、黑色樹脂或為其他任何具有良好遮光與抗反射作用之材質。其中，第一黑色矩陣圖案111是設置於第一基板112面對第二基板114之表面，第二黑色矩陣圖案131是設置於第三基板132面對第四基板134之表面。在一較佳實施例中，第一黑色矩陣圖案111係與第二黑色矩陣圖案131互相重疊，如第3圖所示，但不以此為限。
在其他實施例中，第一黑色矩陣圖案111及第二黑色矩陣圖案131也可選擇設置於第二基板114面對第一基板112的表面以及第四基板134面對第三基板132的表面，或者是其他適合的位置。此外，第一顯示面板110可更包括一第一共通電極113、複數個第一畫素電極119以及複數個第一薄膜電晶體115，第二顯示面板130可更包括一第二共通電極133、複數個第二畫素電極139以及複數個第二薄膜電晶體135。第一共通電極119與第二共通電極139可分別設置於第一基板112面對第二基板114之該表面與第四基板134面對第三基板132的該表面。具體來說，第一共通電極113與第二共通電極133可分別覆蓋在第一黑色矩陣圖案111及第二黑色矩陣圖案131之上。 在本實施例中，第一顯示面板110更包含複數個彩色濾光圖案117，係覆蓋第一黑色矩陣圖案111之上。各第一薄膜電晶體115係與一對應之第一畫素電極119電性相連，各第二薄膜電晶體135係與一對應之第二畫素電極139電性相連，且各第一薄膜電晶體115與各第二薄膜電晶體135係以陣列方式排列設置，用以分別驅動各第一畫素電極119與各第二畫素電極139，而使得第一顯示面板110與第二顯示面板130可實現主動式的驅動並可用以呈現動態改變之畫面。
第一黑色矩陣圖案111於第一顯示面板110中定義複數個第一畫素區PX1；第二黑色矩陣圖案131則是在第二顯示面板130中定義複數個第二畫素區PX2，而各第一畫素區PX1與各第二畫素區PX2在垂直於第一主動式液晶顯示面板110及第二主動式液晶顯示面板130的投影方向上是至少部分重疊。值得說明的是，在本實施例中，各第一畫素區PX1與各第二畫素區PX2在該投影方向(在本實施例中為Y方向)上是完全重疊，如第3圖所示。並且各第一畫素區PX1與各第二畫素區PX2具有相同的面積，也就是說第一顯示面板110與第二顯示面板130具有相同的畫素密度，但本發明並不以此為限。
本發明之透明顯示裝置並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。
請參考第4圖，第4圖為本發明另一較佳實施例之透明顯示裝置的局部示意圖。本實施例與前述實施例之主要差異在於第一顯示面板110與第二顯示面板130具有不同的畫素密度，例如第二顯示面板130之各第二畫素區PX2在該投影方向(在本實施例中為Y方向)上係與複數個第一畫素區PX1重疊，例如是與三個第一畫素區PX1重疊，如第4圖所示，但不以此為限。在其他實施例中，也可以是由一個以上的第二畫素區PX2同時與一個第一畫素區PX1重疊(未繪示)。
另外，有關第一黑色矩陣圖案111、第二黑色矩陣圖案131、彩色濾光圖案117、第一薄膜電晶體115以及第二薄膜電晶體135的設置與材料特性均已於前述實施例中詳述，不再多加贅述。
本發明透明顯示裝置的主要特徵在於第一顯示面板110及第二顯示面板130的相互搭配。因第一顯示面板110及第二顯示面板130皆為主動式液晶顯示面板，可以分別產生不同的影像，例如是彩色影像、完全灰階影像或部分灰階影像，或是呈現不同的顯示狀態。因此，自本發明之透明顯示裝置10的影像顯示側可同時觀察到由第一顯示面板110及第二顯示面板130所產生的影像，並且藉由第二顯示面板130提供的各種影像，輔助第一顯示面板110提供的影像，進而達到提升影像對比以及變化性的效果。
此外，第一顯示面板110及第二顯示面板130皆包含由高對比及低驅動電壓的液晶組成的高分子分散液晶層，藉由對於高分子分散液晶層的配比調整，例如是使其包含高分子分散液晶組成物及20%至50%之可聚合材料等，其中該可聚合材料可包含有機溶劑、聚醚多元醇壓克力基單體、丙烯酸樹脂單體、聚硫醇以及光起始劑等。因此可使得第一顯示面板110與第二顯示面板130的驅動電壓降低到約為5伏特。
以下將針對本發明透明顯示裝置的顯示方法進一步說明，請參照第5圖至第10圖，分別為本發明一實施例之透明顯示裝置的顯示方法示意圖，需特別注意的是，該些圖式均為示意圖，為求清楚和方便呈現，附圖中部分部件的尺寸及配置已略做調整，其並不構成對本發明之限定，並且，本發明所指之彩色影像A、完全灰階影像B’、部份灰階影像B及背景影像C等皆係指由顯示面板之顯示面所呈現的整體影像，並不受該些圖式呈現圖案所限。
在本實施例中，第一顯示面板110及第二顯示面板130皆為主動式液晶顯示面板，且第一顯示面板110可以是一彩色透明液晶顯示面板，較佳是彩色高分子分散液晶顯示面板，第二顯示面板130可以是一單色透明液 晶顯示面板，較佳是單色高分子分散液晶顯示面板，但不以此為限。
如第5圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110提供一彩色影像A，同時第二顯示面板130提供一部份灰階影像B，其中，部份灰階影像B及彩色影像A皆可以是一動態影像。在此情況下，部份灰階影像B僅部分遮蔽透明顯示裝置10背面(相對於顯示面的一表面)的背景影像C，並且可提升彩色影像A的呈現效果，藉此，本實施例之透明顯示裝置10可呈現結合圖案、文字、灰階與彩色的複合影像。因此，本實施例之透明顯示裝置10可產生特殊且多變的影像顯示效果，可應用於廣告看板、電子遊藝設施等。
如第6圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110提供彩色影像A，同時第二顯示面板130提供一完全灰階影像B’，其中，彩色影像A可以是一動態影像。在此情況下，完全灰階影像B’會完全遮蔽透明顯示裝置10背面(相對於顯示面的一表面)的背景影像C。利用第二顯示面板130完全遮蔽背景影像C，排除背景影像C的干擾，同時提升彩色影像A的對比度，因此，本實施例之透明顯示裝置10可產生更為清晰且具高對比度的影像。
如第7圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110提供彩色影像A，同時第二顯示面板130是呈現一透明狀態D，其中，彩色影像A可以是一動態影像。在此情況下，由透明顯示裝置10的顯示面可直接觀看到背景影像C。此時，可利用第一顯示面板110之彩色影像A輔助展示背景影像C，用以呈現彩色影像及透明的雙重效果，以加強背景影像C的展示效果。因此，本實施例之透明顯示裝置10可應用於廣告看板、電子遊藝設施等。
如第8圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110呈現透明狀態D，同時第二顯示面板130提供部份灰階影像B，其中，部份灰階影像B可以是一動態影像。在此情況下，部份灰階影像B僅部分遮蔽背 景影像C，並且由透明顯示裝置10的顯示面可直接觀看到部分遮蔽背景影像C。此時，可利用第二顯示面板130之部份灰階影像B輔助展示背景影像C，因此，本發明之透明顯示裝置10可呈現一部份遮蔽狀態，以作為展示櫥窗之用。
如第9圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110呈現透明狀態D，同時第二顯示面板130提供完全灰階影像B'，在此情況下，完全灰階影像B'完全遮蔽背景影像C。此時，可利用第二顯示面板130之完全灰階影像B'提供完全遮蔽背景影像C的效果，藉此使本發明之透明顯示裝置10呈現一遮蔽狀態。
如第10圖所示，本實施例之透明顯示裝置10的第一顯示面板110呈現透明狀態D，同時第二顯示面板130也是呈現透明狀態D。在此情況下，由透明顯示裝置10的顯示面可直接觀看到完整的背景影像C，因此，可直接展示透明顯示裝置10背面的背景影像C，此時透明顯示裝置10可呈現一全面透明狀態，以作為展示櫥窗之用。
綜上所述，本發明透明顯示裝置主要是利用第一主動式液晶顯示面板與第二主動式液晶顯示面板的相互搭配。第一主動式液晶顯示面板及第二主動式液晶顯示面板可以分別產生不同的影像，例如是彩色影像、完全灰階影像或部分灰階影像等，或是分別呈現不同的顯示狀態，例如是透明狀態等，並且藉由第二主動式液晶顯示面板所提供的影像或呈現的顯示狀態，輔助第一主動式液晶顯示面板提供的影像，進而達到提升影像對比以及變化性的效果。此外，因該第一主動式液晶顯示面板及第二主動式液晶顯示面板所呈現之影像皆可為動態影像，例如是動態彩色影像及動態灰階影像，因此，本發明透明顯示裝置之影像呈現可更為豐富多變。
10‧‧‧透明顯示裝置
110‧‧‧第一顯示面板
110a‧‧‧顯示面
110b‧‧‧背面
112‧‧‧第一基板
114‧‧‧第二基板
116‧‧‧第一介質層
130‧‧‧第二顯示面板
130a‧‧‧顯示面
132‧‧‧第三基板
134‧‧‧第四基板
136‧‧‧第二介質層
150‧‧‧背光模組
150a‧‧‧第一側
150b‧‧‧第二側

Claims (17)

  1. 一種透明顯示裝置，包含：一第一主動式液晶顯示面板，包含一第一顯示面以及相對於該第一顯示面的一背面，該第一主動式液晶顯示面板更包含：一彩色濾光片基板；一第一薄膜電晶體基板，與該彩色濾光片基板相對設置；以及一第一高分子擴散液晶層，設置於該彩色濾光片基板與該第一薄膜電晶體基板之間；一第二主動式液晶顯示面板，包含一第二顯示面，該第二顯示面係面對該第一主動式液晶顯示面板之該背面，該第二主動式液晶顯示面板更包含：一基板；一第二薄膜電晶體基板，與該基板相對設置；以及一第二高分子擴散液晶層，設置於該基板與該第二薄膜電晶體基板之間；以及一背光模組，夾設於該第一主動式液晶顯示面板與該第二主動式液晶顯示面板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之透明顯示裝置，其中該第一主動式液晶顯示面板更包含一第一黑色矩陣圖案，該第二主動式液晶顯示面板更包含一第二黑色矩陣圖案，且該第一黑色矩陣圖案係與該第二黑色矩陣圖案互相重疊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之透明顯示裝置，其中該第一黑色矩陣圖案於該第一主動式液晶顯示面板中定義出複數個第一畫素區，該第二黑色矩陣 圖案於第二主動式液晶顯示面板中定義出複數個第二畫素區，該第一主動式液晶顯示面板之該些第一畫素區與該第二主動式液晶顯示面板之該些第二畫素區在垂直於該第一主動式液晶顯示面板及該第二主動式液晶顯示面板的一投影方向上至少部分重疊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之透明顯示裝置，其中各該第一畫素區與各該第二畫素區在該投影方向上完全重疊且具有相同的面積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之透明顯示裝置，其中該第一主動式液晶顯示面板與該第二主動式液晶顯示面板具有相同的畫素密度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之透明顯示裝置，其中該第一主動式液晶顯示面板與該第二主動式液晶顯示面板具有不同的畫素密度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之透明顯示裝置，其中該背光模組包括至少一光源以及一透明導光板，且該光源係設置於該透明導光板之至少一側。
  8. 一種透明顯示裝置之顯示方法，包含：提供如申請專利範圍第1項所述之該透明顯示裝置；利用該第一主動式液晶顯示面板提供一彩色影像或呈現一透明狀態；以及利用該第二主動式液晶顯示面板提供一部分灰階影像或一全面灰階影像或呈現一透明狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該彩色影像為一動態影像。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板 與該第二主動式液晶顯示面板均呈現該透明狀態，用以使該透明顯示裝置呈現一全面透明狀態。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板提供該彩色影像，且該第二主動式液晶顯示面板提供該全面灰階影像，用以提升該彩色影像之對比。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板提供該彩色影像，且該第二主動式液晶顯示面板提供該部分灰階影像，用以提升該彩色影像之呈現效果。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示方法，其中該部分灰階影像為一動態影像。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板提供該彩色影像，且該第二主動式液晶顯示面板呈現該透明狀態，用以呈現彩色影像及透明的雙重效果。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板呈現該透明狀態，且該第二主動式液晶顯示面板提供該全面灰階影像，用以呈現一遮蔽狀態。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之顯示方法，其中該第一主動式液晶顯示面板呈現該透明狀態，且該第二主動式液晶顯示面板提供該部分灰階影像，用以呈現一部份遮蔽狀態。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示方法，其中該部分灰階影像為一動態 影像。
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