透明显示装置及其制备方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种透明显示装置及其制备方法。

背景技术：

透明显示装置，施加电压时在显示屏上显示图像，在未施加电压时透过显示屏可以看到显示屏背面的物体，一般是高透过率的lcd或oled来制备透明显示器。

目前市场上常见的基于lcd的透明显示装置，就是将显示面板后方的背光模组去掉，然后在显示面板的后上方设置一个灯箱，来提供显示图像所需光线，现有技术中的这种基于lcd的透明显示装置的光透过率在15％以下。

由上述内容可见，现有技术中的透明显示装置的光透过率较低，透明显示效果较差。

技术实现要素：

本发明提供一种透明显示装置及其制备方法，用于解决现技术中透明显示装置的光透过率较低、透明显示效果较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种透明显示装置，包括：光源组和液晶显示面板；

所述液晶显示面板包括：阵列基板、对盒基板以及位于所述阵列基板和所述对盒基板之间的液晶层，所述液晶层包括：向列相液晶和由可聚合液晶单体形成的高分子网络；

所述光源组位于液晶显示面板的侧面，用于产生光线并从所述液晶显示面板的侧面射入至液晶层内。

可选地，所述光源组包括：若干个子光源，各所述子光源发出光的颜色不同。

可选地，还包括：场色序法控制器，所述场色序法控制器与各所述子光源连接；

所述场色序法控制器用于通过场色序法以控制各子光源进行发光，以为所述液晶显示面板提供不同颜色的光源。

可选地，所述子光源具体包括：红色子光源、绿色子光源和蓝色子光源。

可选地，所述液晶层中所述高分子网络的质量百分比为：0.5％～10％。

可选地，所述阵列基板和所述对盒基板的相对面上均设置有取向膜，所述取向膜具有预设取向方向，光源组射出的光线在所述液晶层中沿预设水平方向进行传导，所述预设取向方向与所述预设水平方向垂直。

可选地，当取向膜为竖直取向时，则向列相液晶采用负性液晶；

当取向膜为水平取向时，所述向列相液晶采用正性液晶。

可选地，还包括：反射罩，所述反射罩位于所述光源组背向所述液晶显示面板的侧面的一侧。

可选地，所述液晶显示面板为扭曲向列型液晶显示面板或电控双折射型液晶显示面板。

为实现上述目的，本发明还提供了一种透明显示装置的制备方法，包括：

在所述阵列基板和所述对盒基板之间填充液晶层并进行密封，以形成液晶显示面板，所述液晶层包括：向列相液晶和可聚合液晶单体；

对所述液晶层进行固化处理，以使得所述可聚合液晶单体形成高分子网络；

在所述液晶显示面板的侧面形成光源组，所述光源组用于产生光线并从所述液晶显示面板侧面射入至液晶层内。

可选地，所述在所述阵列基板和所述对盒基板之间填充液晶层 并进行密封的步骤之前还包括：

在所述阵列基板和所述对盒基板的相对面上均形成取向膜，所述取向膜具有预设取向方向，所述光源组射出的光线在所述液晶层中沿预设水平方向进行传导，所述预设取向方向与所述预设水平方向垂直。

可选地，在对所述液晶层进行固化处理之前，所述液晶层中的可聚合液晶单体的质量百分比为：0.5％～10％。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种透明显示装置及其制备方法，其中该透明显示装置包括：光源组和液晶显示面板，光源组位于液晶显示面板的侧面，用于产生光线并从液晶显示面板的侧面射入至液晶层内，液晶显示面板包括：阵列基板、对盒基板以及位于阵列基板和对盒基板之间的液晶层，液晶层包括：向列相液晶和由可聚合液晶单体形成的高分子网络，本发明提供的透明显示装置的光透过率可达到80％以上。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种透明显示装置的结构示意图；

图2为图1所示透明显示装置呈现透射态时的示意图；

图3为图1所示透明显示装置呈现散射态时的示意图；

图4为本发明中液晶显示装置的驱动电压等级与光强等级的对应关系图；

图5为本发明中一种光源组的结构示意图；

图6为本发明中又一种光源组的结构示意图；

图7为本发明中一个像素的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的一种透明显示装置的制备方法的流程图；

图9为本发明实施例二提供的又一种透明显示装置的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种透明显示装置及其制备方法进行详细描述。

图1为本发明实施例一提供的一种透明显示装置的结构示意图，如图1所示，该透明显示装置包括：光源组6和液晶显示面板，光源组6位于液晶显示面板的侧面，用于产生光线并从液晶显示面板的侧面射入至液晶层内，液晶显示面板包括：阵列基板1、对盒基板2以及位于阵列基板1和对盒基板2之间的液晶层，液晶层包括：向列相液晶9和由可聚合液晶单体形成的高分子网络8。在本发明中，液晶显示面板可起到光波导和像素显示的作用。

本实施例中，液晶显示面板为扭曲向列型(twistednematic，简称tn)型液晶显示面板或电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，简称ecb)型液晶显示面板。具体地，在阵列基板1侧形成有第一电极3(像素电极)，对盒基板2侧形成有第二电极4(公共电极)，第一电极3和第二电极4在被施加电压之后形成竖直电场。需要说明的是，tn型液晶显示面板和ecb型液晶显示面板为本领域中常见液晶显示面板，具体结构此处不进行详细描述。

图2为图1所示透明显示装置呈现透射态时的示意图，图3为图1所示透明显示装置呈现散射态时的示意图，如图2和图3所示，当液晶显示面板内没有施加有电场时，液晶层中的向列相液晶9取向一致，此时对于同一束光来说其折射率在水平传导过程中不发生变化，即光源组6产生的光线在液晶中沿预设水平方向进行传导的过程中不会产生散射，侧面入射的光线无法从液晶显示面板的表面射出(光线会在阵列基板1和对盒基板2之间来回全反射，整体呈现出沿预设水平方向进行传导，并保证光线可以充斥在整个面板之间)，因此液晶显示面板呈现透射态(暗态)。当液晶显示面板内施加有电场时，向列相液晶9受到高分子网络8的影响，其偏转状态并不是一致，因此出现如图所示的取向杂乱的情况，向列相液晶9的取向被分成无数个小的区域，又由于向列相液晶9的各向异性，其折射率在长轴方向和短轴方向上存在差异，此时不同区域其取向状态不同，因此光线 在不同区域的折射率也不同，在这种状况下，光线会发生散射，即光源组6产生的光线在液晶层内沿预设水平方向进行传导的过程中，部分光线会从液晶显示面板的表面射出，因此液晶显示面板呈现散射态(亮态)。

图4为本发明中液晶显示装置的驱动电压等级与光强等级的对应关系图，如图4所示，在本实施例中，通过控制加载在第一电极3上的驱动电压的大小，从而可对液晶显示面板的散射程度进行控制。图4中示例性的给出了液晶层中包含不同质量百分比(3％、5％、7％)的可聚合液晶单体hcm或可聚合液晶单体rm257时，驱动电压等级与光强等级的对应关系图。

以hcm-3％为例，图4中hcm-3％是指在填充液晶层时，液晶层中的可聚合液晶单体hcm的质量百分比为3％，相应地经过固化处理后，由可聚合液晶单体hcm聚合成的高分子网络8在液晶层中的质量百分比为3％。

由图4可见，在可聚合液晶单体的类型和在液晶层中所占的质量百分比均固定的前提下，驱动电压等级越高，则光强等级也越高(液晶显示装置越亮)。对于同一种可聚合液晶单体，其在液晶层中所占的质量百分比越高，则对应同一驱动电压等级时相应的光强等级也越高。

由上述内容可见，可以通过提高驱动电压和/或提高可聚合液晶单体的质量百分比，来提高光强等级。然而，在实际操作中发现，当填充的可聚合液晶单体过多时，固化后液晶层中的高分子网络8过于密集，影响向列相液晶9的偏转，造成驱动电压过高、功耗较大的问题。基于上述考虑，优选地，液晶层中高分子网络8的质量百分比的范围为0.5％～10％(在填充液晶时，液晶层中的可聚合液晶单体的质量百分比的范围为0.5％～10％)时，此时可在保证液晶显示面板具有较好的散射效果的同时，还能有效降低驱动电压。

本实施例中，为保证光线能够在液晶层中沿预设水平方向进行传导，需使得液晶的取向方向与光线传导方向垂直。可选地，阵列基板1和对盒基板2的相对面上均设置有取向膜5，取向膜5具有预设 取向方向，光源组6射出的光线在液晶层中沿预设水平方向进行传导，预设取向方向与预设水平方向垂直。

具体地，若预设水平方向为附图中的水平方向x(图2和图3所示情况)，则取向膜5对应的预设取向方向必须为水平方向y或竖直方向z；若预设水平方向为附图中的水平方向y(此种情况未给出相应附图)，则取向膜5对应的预设取向方向必须为水平方向x或竖直方向z。由上述内容可见，当取向膜5为水平取向时，则光源组6必须位于液晶显示面板的与取向膜5的取向方向相平行的侧面；当取向膜5为竖直取向时，则光源组6可位于液晶显示面板的任意侧面。

进一步地，当取向膜5为水平取向时，在未施加电场时向列相液晶9初始状态为水平状态，在施加电场后需要向列相液晶9往竖直状态偏振，为满足上述需求，则向列相液晶9需采用正性液晶；当取向膜5为竖直取向时，在未施加电场时向列相液晶9初始状态为竖直状态，在施加电场后需要向列相液晶9往水平状态偏振，为满足上述需求，则向列相液晶9需采用负性液晶。

前述内容阐述了液晶显示面板实现光波导作用的相应结构和工作原理，下面将对液晶显示面板实现像素显示的结构和原理进行详细描述。

本实施例中，考虑到彩色滤光膜(cf)和黑矩阵(bm)具有吸收光线的作用(光线在对盒基板2侧发生全反射时，部分光线会被吸收)，因而不能在对盒基板2上设置彩色滤光膜和黑矩阵。为此，本发明中通过场色序法(field-sequential-color)来实现彩色显示，从而可避免在对盒基板2上设置彩色滤光膜。

图5为本发明中一种光源组的结构示意图，如图5所示，光源组6包括：若干个子光源61、62、63，各子光源61、62、63发出光的颜色不同。透明显示装置还包括：场色序法控制器10，场色序法控制器10与各子光源61、62、63连接，场色序法控制器10用于通过场色序法以控制各子光源61、62、63进行发光，以为液晶显示面板提供不同颜色的光源。

需要说明的是，图5中各子光源61、62、63沿水平方向y排布 的情况仅起到的示例性作用。在本发明中，各子光源还可以采用其他排布方式。具体地，图6为本发明中又一种光源组的结构示意图，如图6所示，各子光源61、62、63沿竖直方向z排布，此时可各使得各子光源的长度与液晶显示面板入光侧的长度相等，从而保证显示面板的出光均匀性。因此，与图5所示的光源组相比，采用图6所示的光源组可有效提升液晶显示面板的出光均匀性。

需要补充说明的是，图5和图6中子光源数量为3各的情况仅起到示例性作用，其不会对本发明的技术方案产生限制。

本实施例中将以子光源为红色子光源、绿色子光源和蓝色子光源进行示例性描述。

图7为本发明中一个像素的结构示意图，如图7所示，该像素包括：红色子像素r、绿色子像素g和蓝色子像素b，在一帧时间中被分为三个驱动时间段：第一驱动时间段、第二驱动时间段和第三驱动时间段。

在第一驱动时间段内，场色序法控制器10控制红色子光源进行发光，红色子像素r所对应的第一电极3(像素电极)上加载有像素电压，红色子像素r所对应区域内的向列相液晶9产生偏转以呈现散射态，红色子像素r根据像素电压的大小呈现出相应的灰阶，即红色子像素r发出红光。与此同时，绿色子像素g和蓝色子像素b所对应的第一电极3(像素电极)上没有加载电压，对应区域内的向列相液晶9产生处于初始取向以呈现透射态，即绿色子像素g和蓝色子像素b均不发光。

同理，在第二驱动时间段内，场色序法控制器10控制绿色子光源进行发光，绿色子像素g发出相应灰阶的绿光，红色子像素r和蓝色子像素b均不发光。在第三驱动时间段内，场色序法控制器10控制蓝色子光源进行发光，蓝色子像素b发出相应灰阶的蓝光，红色子像素r和绿色子像素g均不发光。

由于每个驱动时间段只占三分之一帧时间，因而人眼无法区别出各驱动时间段的显示效果，对于人眼而言，其感受到的是三个子像素同时发光所对应的显示效果，即一个像素的显示效果。

需要说明的是，上述光源组6中子光源的数量为三个，且分别为红色子光源、绿色子光源和蓝色子光源的情况仅起到示例性作用，其不会对本发明的技术方案产生限制。

在实际应用中发现，光源组6中子光源一般为led光源，led光源一般包括灯条以及固定在灯条上的led灯，led灯背离灯条方向为其光线发散的方向，而当其位于液晶显示面板的侧面时，即与液晶显示面板位于同一水平面，此时仅部分光线会从液晶显示面板的侧面射入至液晶层内，从而降低了光源组6的有效利用率。本实施例中为提升光源组6的有效利用率，在光源组6背向液晶显示面板的侧面的一侧设置反射罩7，通过反射罩7将光源反射回光源组6，并最终从液晶显示面板的侧面射入至液晶层内。其中，该反射罩7具体可以为一个反射弧面或曲面，该反射弧面或曲面具有一开口，该开口与液晶显示面板的侧面相对设置。

需要说明的是，在实际应用中，一个反射罩可以对应多个子光源(图4所示)，或者一个反射罩对应一个子光源(图5所示)。

本发明实施例一提供了一种透明显示装置，该透明显示装置包括液晶显示面板和位于液晶显示面板的侧面的光源组，当液晶显示面板内未施加有电场时液晶显示面板呈现透射态，当液晶显示面板内施加有电场时液晶显示面板呈现散射态，从而实现透明显示。与此同时，由于液晶显示面板的背面不存在任何的结构，因而具备较高的光透过率。

图8为本发明实施例二提供的一种透明显示装置的制备方法的流程图，如图8所示，该透明显示装置为上述实施例一中的该透明显示装置，该透明显示装置的制备方法包括：

步骤101：在阵列基板和对盒基板之间填充液晶层并进行密封，以形成液晶显示面板，液晶层包括：向列相液晶和可聚合液晶单体。

在独立制备完阵列基板和对盒基板之后，将阵列基板与对盒基板进行对位并进行液晶层的填充。本实施例中，液晶层包括：向列相液晶和可聚合液晶单体。

需要说明的是，由于阵列基板的制备流程、对盒基板的制备流 程和液晶层的填充流程均为本领域中的常用技术，具体过程此处不进行详细描述。

可选地，液晶层中的可聚合液晶单体的质量百分比为：0.5％～10％，从而可对后续液晶层中的高分子网络的量进行控制。

步骤102：对液晶层进行固化处理，以使得可聚合液晶单体形成高分子网络。

本实施例中，在对液晶层进行固化处理时，可采用紫外光固化或热固化，具体需要根据可聚合液晶单体的本身来决定。经过固化处理后，液晶层中的可聚合液晶单体聚合成高分子网络。

需要说明的是，在阵列基板上不可避免的需要设置一些信号走线(如：栅线、数据线等)，当信号走线中施加有信号时，信号走线会与对盒基板上的第二电极之间产生电场，从而使得液晶层对应于信号走线的区域内呈现散射态，即信号走线处发生漏光。为避免信号走线处发生漏光，则可在紫外光固化过程中使用遮光板，遮光板与信号走线区域对应设置，从而在液晶层中对应信号走线的区域就不会形成高分子网络，因此也就不会发生散射。

步骤103：在液晶显示面板的侧面形成光源组，光源组用于产生光线并从液晶显示面板侧面射入至液晶层内。

需要说明的是，本实施例中可将向列相液晶、可聚合液晶单体、阵列基板上的各层结构以及对盒基板上的各层结构采用折射率相同或近似的材料进行制备，从而可避免光线在液晶显示面板内出现不必要的散射现象，进而可有效提升液晶显示面板的对比度。

图9为本发明实施例二提供的又一种透明显示装置的制备方法的流程图，如图9所示，该透明显示装置的制备方法除了包括图7中的步骤101～步骤103之外，在步骤101之前还包括步骤100，下面仅对步骤100进行描述。

步骤100：在阵列基板和对盒基板的相对面上均形成取向膜，取向膜具有预设取向方向，光源组射出的光线在液晶层中沿预设水平方向进行传导，预设取向方向与预设水平方向垂直。

本实施例中，为保证光线能够在液晶层中沿预设水平方向进行 传导，需使得液晶的取向方向与光线传导方向垂直。相应地，光源组的排布位置与取向膜的取向方向的组合方案，可参见前述实施例一中的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。