透明显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种透明显示装置。

背景技术：

随着显示技术的迅速发展，透明显示成为人们关注的热点之一。透明显示技术使屏幕又能显示文字图像视频等信息，同时有具有良好的光线透过率，可以用在可携式消费性电子产品、自动售货机、广告牌、展示橱窗、车载抬头显示器、笔记本电脑甚至于建筑物与车辆的窗户等方面，其应用前景非常广泛。

自发光的透明显示器的显示单元可以采用OLED、microLED(微缩LED)或QLED(量子点发光器件)的结构，但是，由于环境光线的干扰，目前自发光的透明显示器的显示单元显示的黑色(即黑态)过于明亮，导致黑态不足，影响透明显示器的显示对比度。另外，透明显示器在环境光线较强的条件下需设置为较高的亮度，功耗较高，并且在断电之后自发光过程即停止，难以保留或定格画面。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有的透明显示器对比度较差的问题。进一步的，本实用新型要解决的另一个技术问题是现有的透明显示器功耗较高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种透明显示装置，具有用户侧和与所述用户侧相对的背光侧，其特征在于，包括：自发光显示层，所述自发光显示层设置于所述用户侧；金属有机骨架材料层，叠加设置于所述自发光显示层远离所述用户侧的表面，所述金属有机骨架材料层包括透明态和挡光态；其中，所述自发光显示层显示黑态时，所述金属有机骨架材料层表现为所述挡光态；所述自发光显示层显示为非黑态时，所述金属有机骨架材料层表现为所述透明态。

可选地，所述透明显示装置还包括设置于所述背光侧的驱动层，所述金属有机骨架材料层介于所述自发光显示层和所述驱动层之间。

可选地，所述驱动层包括自发光驱动单元和电变色驱动单元，所述自发光驱动单元用于驱动所述自发光显示层，所述电变色驱动单元用于驱动所述金属有机骨架材料层表现为所述挡光态和所述透明态。

可选地，所述自发光显示层包括一个或多个显示单元，所述金属有机骨架材料层包括与所述显示单元一一对应的MOF(Metal-Organic Frameworks，金属有机骨架化合物)单元。

可选地，每个所述显示单元包括发光区，所述MOF单元以覆盖并大于所述发光区的面积进行设置。

可选地，所述金属有机骨架材料层的厚度为1nm至50μm。

可选地，所述金属有机骨架材料层还包括透光率介于所述透明态和所述挡光态之间的多个灰度态，当所述自发光显示层停止显示时，利用所述金属有机骨架材料层进行变色显示。

可选地，所述透明显示装置还包括在所述自发光显示层的朝向所述用户侧的表面上贴附的减反膜。

可选地，所述自发光显示层为OLED器件层、microLED器件层或QLED器件层。

可选地，所述金属有机骨架材料层包括MOF-74结构和/或MOF-5结构的金属有机骨架化合物。

本实用新型提供的透明显示装置，利用金属有机骨架材料层中的MOF在共轭体系发生变化时由于变色效应从而透光率会发生变化的特点，在自发光显示层显示为非黑态时设置金属有机骨架材料层为透光率较大的透明态，在自发光显示层显示为黑态时，设置金属有机骨架材料层为透光率较小的挡光态，以阻挡入射到透明显示装置的环境光线对自发光显示层亮度的影响，从而对自发光显示层的黑态显示和非黑态显示进行调节，可以补偿透明显示装置的黑态不足，提高显示对比度。

进一步地，金属有机骨架材料层还包括透光率介于所述透明态和所述挡光态之间的多个灰度态，从而在自发光显示层停止显示时，金属有机骨架材料层单独可以进行显示，在环境光线强烈的地方仍易于观看，相较于自发光显示层进行发光更节约能耗；并且金属有机骨架材料层的挡光态在不通电时不会发生变化，因而可以在断电之后仍保留(或定格)画面。

附图说明

图1是一种现有的透明显示装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的透明显示装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例的透明显示装置的显示状态的示意图。

附图标记说明：

10、20-透明显示装置；11、21-自发光显示层；23-金属有机骨架材料层；12、22-驱动层；221-自发光驱动单元；222-电变色驱动单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。需说明的是，在附图中披露的形状、尺寸、比例、角度和数量仅仅是示例，本实用新型不限于附图所示的细节，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1是一种现有的透明显示装置10的结构示意图。如图1所示，透明显示装置10包括自发光显示层11和驱动层12，其中，自发光显示层11可以包括一个或多个显示单元，该显示单元可以是具有透明结构的OLED(有机发光二极管)，驱动层12可以包括一一对应于自发光显示层11的显示单元的驱动单元，以对每个显示单元进行控制使自发光显示层11中的例如OLED发光从而可以显示图像。

透明显示装置10的两侧均可以出光，因而均可以观看自发光显示层11显示的图像。通常，以自发光显示层11的不与驱动层12接触的一侧作为用户侧，即正向观看显示内容的一侧，而将与用户侧相对的另一侧(即驱动层12一侧)作为背光侧。为了防止环境光线在自发光显示层11朝向用户侧的表面产生镜面反射影响观看效果，可以在自发光显示层11上贴附减反膜或者偏光片。

然而，由于透明显示装置10的基底通常为透明基底，从背光侧也会有环境光线入射到自发光显示层11，使得从用户侧的角度看到的画面对比度不高，突出体现在难以展现纯黑态，导致画面显示效果较差，本文中“黑态”指的是从用户侧来看呈现为黑色的状态，“纯黑态”指的是呈现为完全不透光的黑色的状态。并且，由于透明显示装置10通过自发光显示层11进行显示，在环境光线较明亮的环境下，为了看清楚图像，通常需要提高驱动电压以提高自发光显示层11的亮度，导致能耗较大。此外，利用自发光显示层进行显示时，在断电状态或者电压未达到工作电压时自发光显示层不能发光，使得断电状态或者电压不足时画面不能保持，长期的通电状态也会造成较大的能耗。

针对透明显示的对比度较差以及能耗较大的问题，申请人经过深入研究，利用金属有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks，以下简称MOF)的电变色特性，提出了本实用新型的技术方案。下面参考附图对本实用新型的实施例进行描述。

MOF是一种有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的金属有机骨架晶体材料，它结合了高分子和配位化合物两者的特点，其中，当有机配体发生氧化还原反应，且不影响晶体几何构型时，基于配体的共轭结构改变会使MOF的材料颜色发生改变，引起MOF的透光率变化。

图2是本实用新型实施例的透明显示装置的结构示意图。图3是本实用新型实施例的透明显示装置的显示状态的示意图。参照图2和图3，透明显示装置20具有用户侧和与用户侧相对的背光侧，透明显示装置20包括设置于用户侧的自发光显示层21，以及在自发光显示层21远离用户侧的表面叠加设置的金属有机骨架材料层23，金属有机骨架材料层23包括透明态和挡光态。

金属有机骨架材料层23指的包括有MOF的层，此处所述MOF通常具有四边形、六边形或者笼状结构，其可以看作是各自具有不同连接数的有机配体构成的连接桥和金属离子构成的节点的组合，有机配体根据配位基团可以分为羧基配体、磷酸配体、磺酸配体、含氮杂环类配体、氰基配体、咪唑配体以及混合配体等，构成节点的金属离子可以包括单一金属或者多金属，例如过渡金属、碱金属、碱土金属、稀有金属等，其价键可以从低价到高价；MOF可以利用溶剂挥发法、扩散法、水热法、溶热法、微波合成法、超声合成法、电化学合成法、机械力合成法中的一种或几种方法制备而成。

对于部分MOF，例如具有MOF-74或MOF-5结构的MOF，这类MOF在通电时，有机配体会发生可逆的氧化还原反应，该可逆的氧化还原反应过程会导致MOF的共轭体系发生变化，导致MOF结构崩溃，使得MOF材料的透光率发生变化。术语“透光率”表示光线透过介质的的能力，是透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率，在一些实施例中，透光率也可以理解为在相同条件下环境光线透过的程度，环境光线透过程度越高，透光率越大。

本实用新型实施例中的金属有机骨架材料层23包括会产生透光率变化的MOF。进一步的，以透明态表示该MOF透光率最大的状态，例如，在透明态下，该MOF的透光率大于或等于80％，优选地，该MOF的透光率大于或等于90％，而以挡光态表示该MOF透光率最小的状态，例如，在挡光态下，该MOF的透光率小于或等于20％，优选地，该MOF的透光率小于或等于10％。通过通电状态的改变，本实用新型实施例的金属有机骨架材料层23的MOF可以在透明态和挡光态之间切换。

本实用新型实施例中，MOF的作为节点的金属离子可包括钴、锰、铁、镁、锌或者它们的组合，示例性的，金属有机骨架材料层23包括Zn(NDI-X)(萘四羧酸二酰亚胺合锌(Ⅱ)类化合物)，参照式(1)，Zn(NDI-X)的合成过程举例如下：在120～140℃(优选130℃)的温度下以DMF(二甲基甲酰胺)作为溶剂，以H2NDI-X和Zn(NO3)2为反应物发生化学反应而成，其中，Zn(NO3)2的作用是提供金属中心原子，H2NDI-X为萘四羧酸二酰亚胺类配体，X可以为H，SEt，NHEt。

参照式(2)，Zn(NDI-X)中的萘四羧酸二酰亚胺类配体在负电势下被还原形成相应自由基负离子，随即被还原为二价负离子，在正电势下，二价负离子可重新氧化成不带电的配体。并且，在式(2)所示的氧化还原过程中，此类MOF-5材料的透光率会发生变化，NDI-X的透光率大于[NDI-X]^2-的透光率，即可以通过通电条件的改变调整MOF的透光率，从而使金属有机骨架材料层23的透光率发生变化。

进一步地，通过调整上述可逆的氧化还原反应的反应时间，即调整金属有机骨架材料层23的通电时间，金属有机骨架材料层23中发生上述可逆的氧化还原反应的MOF的数量不同，从而透光率也不同。优选地，将金属有机骨架材料层23透光率最大的状态作为透明态，将金属有机骨架材料层23透光率最小的状态作为挡光态，在某些实施例中，还可以通过通电时间的改变，获得一个或多个透光率介于所述透明态和所述挡光态之间的灰度态。

自发光显示层21可以包括一个或多个显示单元，每个显示单元可以对应于一个或多个像素，该显示单元的发光区(即出光范围)可包括OLED、microLED或QLED的结构(或器件)以实现发光，示例性的，自发光显示层21包括多个具有OLED结构的显示单元，优选的，该OLED结构是透明的，该OLED结构具有本领域公开的透明OLED的结构。

可以利用驱动电路对自发光显示层21进行主动或被动控制以实现发光及显示。在一些实施例中，将透明显示装置20的自发光显示层21不与金属有机骨架材料层23相邻的一侧作为用户侧。

金属有机骨架材料层23对应于自发光显示层21的显示单元进行叠加设置，即金属有机骨架材料层23可以包括与自发光显示层21的显示单元一一对应的MOF单元，该MOF单元包括上述可以在透明态和挡光态之间切换的MOF，从而每个MOF单元均可以在适当的通电状态下进行透明态和挡光态之间的切换。

为了优化金属有机骨架材料层23的显示对比度，MOF单元可以与自发光显示层21的显示单元叠加设置。在一些实施例中，MOF单元与对应的显示单元的发光区面积相同并重合，在另一些实施例中，MOF单元以覆盖并大于对应的显示单元的发光区的面积进行设置，目的是降低倾斜方向入射的环境光线对金属有机骨架材料层23的显示对比度的影响。

可以利用旋涂、浸渍或喷墨打印的方法形成上述MOF单元及金属有机骨架材料层23，金属有机骨架材料层23的厚度约1nm至50μm。

透明显示装置20还可以包括驱动层22，驱动层22设置于与用户侧相对的背光侧，金属有机骨架材料层23设置于自发光显示层21与驱动层22之间。

一些实施例中，驱动层22同时设置有用于驱动自发光显示层21和金属有机骨架材料层23的驱动电路(或部件)。具体的，驱动层22可以包括自发光驱动单元221和电变色驱动单元222，其中，自发光驱动单元221用于驱动自发光显示层21进行显示，而电变色驱动单元222用于驱动金属有机骨架材料层23以形成透明态和挡光态。自发光驱动单元221和电变色驱动单元222均可包括在一透明衬底上形成的薄膜晶体管，并且，自发光驱动单元221和电变色驱动单元222可以各自单独控制，也可以根据结构和设计需要具有共同的连接。

为了防止环境光线在用户侧的自发光显示层21表面产生镜面反射影响观看效果，可以在用户侧的自发光显示层21表面贴附减反膜或者偏光片。

接下来对透明显示装置20的工作状况进行进一步描述。

当自发光显示层21受自发光驱动单元221控制要显示非黑态(即呈现黑色以外颜色的状态)时，例如显示单元的OLED器件发出任意颜色的光以进行非黑态显示时，电变色驱动单元222驱动金属有机骨架材料层23表现为透明态，以便不影响自发光驱动单元221的显示效果。

为了阻挡从背光侧入射的环境光线的影响，当自发光显示层21受自发光驱动单元221控制需显示黑态(即呈现黑色的状态)时，电变色驱动单元222驱动金属有机骨架材料层23表现为挡光态，从用户侧来看，黑色区域的透光率较低，更接近于纯黑态。

利用上述方法对透明显示装置20所显示的黑态和非黑态进行调节，即可以增加在环境光线照射下的显示对比度，提升观看效果。

一些实施例中，金属有机骨架材料层23还包括透光率介于透明态和挡光态之间的多个灰度态。

金属有机骨架材料层23可以通过通电状态的控制从而改变其中的MOF的氧化还原反应，例如可以利用自发光驱动单元221控制金属有机骨架材料层23使其呈现为透明态、多个灰度态以及挡光态，具体而言，可以设置多个灰度等级，使自发光驱动单元221控制金属有机骨架材料层23显示为灰度等级不同的透明态、多个灰度态以及挡光态，使得可以利用电变色驱动单元221独立驱动金属有机骨架材料层23进行变色显示。由于该变色显示基于电变色过程进行显示，不属于自发光过程，因而可以在环境亮度较高的条件下进行显示而不需要调高亮度，功耗较小。

因而，在一些实施例中，透明显示装置20可以包括以下两种显示模式：

第一种显示模式是自发光显示层21在驱动层22的控制下进行显示，另外驱动层22还控制金属有机骨架材料层23表现为透明态或挡光态，在自发光显示层21显示非黑态时，金属有机骨架材料层23表现为透明态；在自发光显示层21显示黑态时，金属有机骨架材料层23表现为挡光态，以阻挡环境光线入射到对应的自发光显示层21的黑态区域，从而对透明显示装置20的黑态进行补足，达到提高显示对比度的目的。

第二种显示模式是自发光显示层21不显示(例如关闭自发光驱动单元221)，而是以驱动层22控制金属有机骨架材料层23进行变色显示。由于自发光显示层21为透明结构，且金属有机骨架材料层23包括于透明态、挡光态以及透光率介透明态和挡光态之间的多个灰度态，在普通环境光线条件下就可以直接从用户侧观看金属有机骨架材料层23显示的图像，而在相同强度的环境光线条件下，利用金属有机骨架材料层23进行变色显示，显示对比度受环境光线的影响较小，可以节约能耗。并且，在有机骨架材料层23未受到驱动层22对其通电状态改变的动作之前，其显示的图像不会自动发生变化，例如关闭自发光驱动单元221或者断开电源时，有机骨架材料层23显示的图像可以保持，即可实现定格的效果，使得在断电状态下也可以观看断电前的画面。当然，驱动层22也可以控制金属有机骨架材料层23使其全部为透明态，也就是说，利用这种显示模式，透明显示装置20在断电之后可以选择为透明状态或者保持某一画面的状态。

可以理解的是，以上实施例仅用以描述本实用新型的技术方案而非限制，对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。