专利名称：一种透明显示屏及其制作方法
技术领域：
本发明涉及显示屏领域，尤其涉及一种透明显示屏及其制作方法。
背景技术：
随着社会的进步和科技的发展，特别是进入二十一世纪以来，人类社会逐渐进入信息化时代，我们的生产、生活、工作以及学习方式都正经历着深刻的改变，信息成为当今社会的重要资源。显示器是这一时代必不可少的信息传输工具，特别是近年来半导体发光二极管(LED)技术的飞速发展，使得LED显示器成为信息化时代的主流显示器件之一。随着贴片LED (SMD LED)在2001年面世，越来越多的LED显示屏幕被用于大型城市广场显示屏，指示照明，灯箱广告等领域。LED的显示屏幕的色彩多样性，亮度高使其显示效果更加夺人眼球，也逐渐成为人们关注的焦点。 LED除了应用于传统的大规模显示屏的制作中，各种新奇的显示屏幕逐渐被人们开发。市场上多见的显示屏都为非透明的，无法实现双面显示，为迎合市场需要，需要发明新的显示方式，不断提升LED的显示效果。诸如希望能够使得显示效果更加漂亮，希望能够实现在玻璃等透明载体上实现透明显示，甚至希望能够设计出一款新型的可弯曲的透明显示屏等等。届时，透明落地窗变成了大面积显示屏，车的挡风玻璃上可以显示车速，GPS导航等数据。甚至，可以做出圆筒型的显示屏，电脑显示屏也可以做成可以卷式，在需要的时候，将其展开，不需要时则卷起。随着社会科学的发展及市场需求的拓展，在透明介质上实现显示的新要求成为LED显示的新课题。而目前常见的透明显示屏是OLED屏幕，可以透明、柔软可弯折，但价格高，而且制作面积不能很大，一般使用于手机等数码器件的屏幕。在制造方面，该项技术也很难制造大面积透明显示材料，因而不利于大面积推广。也有专利(200920205031. 5)采用将导电线槽和LED镶嵌在两块透明玻璃板之间，并且在透明玻璃表面开设垂直于玻璃的线槽，并填充透明物质的方式去制作透明显示屏。但这种方式一方面布线较明显，导致透明度降低。同时，由于玻璃表面过多的线槽，整体关观度降低了。另一方面，采用这种复合结构，使得显示屏厚度大大增加了。专利(200920179759. 5)采用将LED灯和电路置于透明管芯中，形成发光二极管的透明器件，从而制成LED透明显示屏。但这种方法用于采用了多根透明管芯去形成透明显示屏，使得显示屏的显示均匀性得不到保证。
发明内容
本发明克服了现有技术中存在显示屏厚度过大、显示不均匀以及造价过高等缺陷，提出了一种透明显示屏及其制作方法。本发明的透明显示屏采用低成本透明导电薄膜，利用刻蚀技术将导电薄膜分成若干区域，采用表面贴装发光二极管通过透明固晶胶固定在透明导电基底上，形成发光二级管矩阵，通过外界的电路驱动实现透明显示。本发明采用刻蚀方法在透明导电薄膜上刻蚀出导通部分，避免破坏透明显示屏的均匀性，本发明的制造成本低且只采用ー层透明基底，避免了透明显示屏的厚度过厚带来的不便。本发明提出了ー种透明显示屏，包括透明导电材料，其用于导通所述透明显示屏中的部件；透明基底，其与所述透明导电材料连接，作为所述透明显示屏的基底材料；显示单元，其与所述透明导电材料连接，用于显示所述透明显示屏的内容。其中，进ー步包括粘结材料，其用于连接所述透明导电材料与透明基底。其中，所述透明导电材料包括纳米银线薄膜、碳纳米管薄膜、纳米铟锡金属氧化物 薄膜、氟掺杂锡氧化物薄膜；所述透明导电材料的直径为Inm-lOOnm，长度为8_15iim。其中，所述透明基底包括玻璃、有机玻璃、聚对苯ニ甲酸こニ醇酷。其中，所述显示単元包括表面贴装发光二极管、跨线。其中，所述粘结材料包括聚こ烯醇。本发明还提出ー种透明显示屏的制作方法，包括步骤ー将所述粘结材料均匀涂抹于所述透明基底的表面；步骤ニ将所述透明导电材料置于所述粘结材料上，通过高温烘干使所述透明导电材料固定在所述透明基底上；步骤三对所述透明导电材料上进行刻蚀，在所述透明导电材料上形成导通区域与隔断区域；步骤四通过点胶エ艺并高温烘干，将所述显示单元粘结在所述透明导电材料上；步骤五通过点胶エ艺，将所述显示単元的电极与所述透明导电材料的导通区域粘结并导通。其中，进ー步包括步骤六所述透明导电材料通过导电片与电线连接，引出所述透明显示屏的电极。其中，所述步骤一中，采用离心或涂挂或旋涂或提拉丝的方式将所述粘结材料均匀涂抹于所述透明基底的表面。其中，所述高温烘干的温度为70-150°C。其中，所述步骤三中，所述刻蚀的方式包括激光刻蚀或雕刻机刻蚀。其中，所述步骤四中，采用固晶胶将所述显示単元粘结在所述透明导电材料上。其中，所述步骤五中，采用银胶将所述显示単元的电极与所述透明导电材料的导通区域粘结并导通。本发明将导电薄膜分成若干区域，采用表面贴装发光二极管通过透明固晶胶固定在透明导电基底上，形成发光二级管矩阵，通过外界的电路驱动实现透明显示，降低了制作成本。本发明采用刻蚀方法在透明导电薄膜上刻蚀出不同区域，避免破坏透明显示屏的均匀性。本发明的制造成本低且只采用ー层透明基底，避免了透明显示屏的厚度过厚带来的不便。本发明制作エ艺简单且不受面积限制，可以用于制造低成本大面积透明显示器。
图I为本发明实透明显示屏的结构图。图2为本发明实施例中字符型显示器用ITO膜激光刻蚀设计图。图3为本发明实施例中ITO导电薄膜实现固定字符透明显示屏，单颗SMD LED的电流电压关系图。图4为本发明实施例中利用自制纳米银线实现柔性透明动态汉字显示设计图。图5为采用单片机控制，利用柔性透明动态汉字显示屏显示的汉字“纳”的效果图。图6为本发明制作方法的流程图。
具体实施例方式结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。说明书附图I-图5中，I-透明导电材料，2-粘结材料，3-透明基底，4-显示单元，5-待刻蚀的线条或区域，41-表面贴装发光二极管，42-0欧电阻。图I显示的本发明实施例中透明显示屏的结构图。本发明的透明显示屏，包括透明导电材料I、透明基底3、显示单元4，更进一步地，包括粘结材料2。透明导电材料I用于导通透明显示屏中的部件。透明基底3通过粘结材料2与透明导电材料I连接，透明基底3作为透明显示屏的基底材料。显示单元4与透明导电材料I连接，用于显示透明显示屏的内容。更为具体地，本发明较佳实施例中透明导电材料I包括纳米银线薄膜、碳纳米管薄膜、纳米铟锡金属氧化物(Ι )薄膜、氟掺杂锡氧化物(FTO)薄膜。透明导电材料的直径为 lnm-lOOnm,长度为 8-15 μ m。更为具体地，本发明较佳实施例中透明基底3包括玻璃、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。更为具体地，本发明较佳实施例中显示单元4包括表面贴装发光二极管(SMDLED)、跨线。其中，可通过采用O欧电阻连接透明导电材料I上的不同区域同样实现跨线的功能。更为具体地，本发明较佳实施例中粘结材料2包括聚乙烯醇(PVA)。本发明的透明显示屏的制作方法，如说明书附图6所示，包括步骤一将粘结材料2均匀涂抹于透明基底3的表面，步骤二 将透明导电材料I置于粘结材料2上，通过高温烘干使透明导电材料I固定在透明基底3上；步骤三对透明导电材料I上进行刻蚀，在透明导电材料I上形成导通区域与隔断区域；步骤四通过点胶工艺并高温烘干，将显示单元4粘结在透明导电材料I上；步骤五通过点胶工艺，将显示单元4的电极与透明导电材料I的导通区域粘结并导通。
更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法进ー步包括步骤六透明导电材料I通过导电片与电线连接，将透明显示屏的电极从透明基底3上引出。更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法，步骤一中，采用涂挂或旋涂或提拉丝的方式方式将粘结材料2均匀涂抹于透明基底3的表面。更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法，高温烘干的温度为70_150°C。更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法，步骤三中，刻蚀的方式包括激光刻蚀或雕刻机刻蚀。更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法，步骤四中，采用固晶胶将显示单元4粘结在透明导电材料I上。
更为具体地，本发明较佳实施例的制作方法，步骤五中，采用银胶将显示単元4的电极与透明导电材料I的导通区域粘结并导通。本发明需要将透明导电材料I (采用纳米银线、ITO薄膜、碳纳米管等)与透明基底3(有玻璃、有机玻璃、PET等)用粘结材料2粘结，増加透明导电薄膜的牢固程度。通过离心、挂涂等方法，将粘结材料2(如PVA)均匀涂于透明基底3表面，然后利用高温烘干等方法将透明导电材料I均匀粘附于粘结材料2上，完成透明显示屏的制作。如果透明基底3选用PET等材料，可以实现透明柔性显示屏。在PET基底上，本发明在方块电阻为6 Q / ロ时，可见光透过率超过60%。电路中各SMD LED以全串联形式接入电路中，先将透明导电基底表面洗浄，利用刻蚀机，使透明导电基底就按设计要求形成独立有规则的导通区域。用胶(如固晶胶等)将SMD LED贴装在透明导电材料I上，经高温干燥，待乳白色固晶胶固化后转为透明。通过点胶エ艺，使用导电胶(如银胶等)使SMD LED的正负极分别与透明导电材料I的导通。通过不同的刻蚀图形设计，可以形成不同的回路，可做成不同的显示字形。在透明基底3的下方分别引出透明显示屏的正负极电极引出端，裁减大小合适的导电片(如铜箔等)固定于两电极端，将相应的电线焊接在电极上。由以上结构，透明显示屏就制作完成了。外部配上合适的驱动电路，可以让透明柔性显示屏进行显示了。本发明采用低成本透明导电薄膜，利用刻蚀技术将导电薄膜分成若干区域，SMDLED通过透明固晶胶固定在透明导电基底上形成LED矩阵，选取驱动电路，实现透明显示。更为具体地，本发明透明柔性显示屏分为固定字符透明显示屏和可选址透明显示屏两类。图2显示的是固定字符透明显示屏及其刻蚀部分，其中标识I显示的是透明导电材料，标识5标识显示的是刻蚀机待刻蚀的线条或区域。对于固定字符透明显示屏，先根据设计字符需求，采用软件设计薄膜电极布线图，如图2所示。利用刻蚀机(激光刻蚀或雕刻机刻蚀)，将透明导电材料I按照设计好的布线图进行切割，切割部分起到阻断透明导电材料I上电流的作用。透明导电材料I的四周与外界电源连接，被切割线包围的部分被切割线阻断了与外接电源的连接，切割线的两边分别与SMD LED的正负极(即电扱)用银浆粘合，与SMD LED正极与外界电源导通，与被切割线包围部分连接的负极之间产生了电压差，使电流通过SMD LED,让SMD LED进入工作状态，上述结构相当于将SMD LED串联接入了电路中。通过上述结构，在切割线附近的SMD LED因电压差而发光，显示了设计好的字符。更为具体地，电路中各SMD LED以全串联形式接入电路中，所以透明导电材料I选择ITO薄膜的方块电阻的大小会影响到通过SMD LED的电流，从而影响发光亮度，以及电能的损失。图3显示的是ITO导电薄膜实现固定字符透明显示屏，单颗SMD LED的电流电压关系图。其中，SMD LED在正常工作电压(20mA)下的电压为3. 2v，这个关系到整个电路在220v电压下串联LED的个数，关系到外部驱动电路的设计。因而，本发明较佳实施例选择表面电阻为10Ω/□的ITO薄膜。采用酒精将ITO薄膜表面清洗干净。打开激光刻蚀机，调节激光功率为7. 7W，将ITO薄膜面朝上，放在激光刻蚀区。调节ITO薄膜与激光头之间的距离，使激光能够聚焦在ITO薄膜上。将设计好的字型导入，开启刻蚀开始刻蚀ITO薄膜。数分钟后，ITO薄膜就按设计要求形成独立有规则的导通区域。通过不同的刻蚀图形设计，可以形成不同的回路，可做成不同的显示字形。完成基底材料电路设计后，用固晶胶将SMD LED (0805型，红色、绿色)分别贴装在粘结在透明基底3上的ITO薄膜上，经高温干燥(< 150度)，待乳白色固晶胶固化后转为透明。通过点胶工艺，使用银胶使SMD LED的正负极分别与ITO薄膜(即透明导电材料I)的导通。更为具体地，在透明基底3 (若透明基底3采用柔性透明材料，则将得到透明柔性显示屏)的下方分别引出透明显示屏的正负极电极引出端，裁减大小合适的铜箔固定于两电极端，将相应的电线焊接在电极上，得到透明显示屏。 图4显示的是可选址透明显示屏的设置情况。其中，标识41表示显示单元4的SMD LED，标识42表示显示单元4的O欧电阻。本发明较佳实施例可选址透明显示屏，对比透明非动态显示，需要设计一种能够适合动态显示选址驱动电路的刻蚀方案。采用软件设计出相应的刻蚀区域，设计的为16X 16选址驱动方式，如图4所示，横向为X方向，依次为X1、X2、……、X16 ;纵向为Y方向，依次为Y1、Y2、……、Υ16。其中Y方向由16条全部导通细长区域组成，而X方向由于透明导电薄膜的导电性，故X方向上设计为中间断开的形式，并通过O欧电阻(或透明导线等跨线)使X方向上跨接于Y的导通带，达到X方向的导通。当正负电压分别接在Χ1、Υ1处，则跨接在Χ1、Υ1的SMD LED将产生电压差，SMD LED就处于工作状态。同理可知，通过控制输入电压所对应的电极坐标(横坐标X和纵坐标Y)时，可以达到点亮不同位置LED的效果，达到了控制发光单元的目的。更为具体地，本发明较佳实施例利用自制纳米银线实现柔性透明动态汉字显示。其中，本发明较佳实施例采用湿法制备纳米银线，将制得的纳米银线多次酒精清洗、过滤，稀释后作为透明导电材料I。清洗PET薄膜作为透明基底3，然后将5%的PVA作为粘结材料2利用离心(1500r/min)的方法，均匀涂于PET材料表面。在80摄氏度高温下，将纳米银线均匀涂于有PVA的PET表面。采用设计动态显示选址驱动电路和刻蚀方案，利用激光刻蚀机，对透明导电材料I进行刻蚀，并用固晶胶将SMD LED(0805型，白色)贴装在纳米银线上，经高温干燥(< 150度)，待乳白色固晶胶固化后转为透明。通过点胶工艺，使用银胶使SMD LED的正负极分别与纳米银线导通，再次用固晶胶，将O欧电阻(0805型)，粘在X方向上设计断开的部位，然后烘干。更为具体地，在透明显示屏的上方和右方分别引出16个电极引出端，裁减大小合适的铜箔固定于透明导电材料I上，将相应的电线焊接在电极上。上方为LED正极，通过三极管接在单片机的正极上，右方为LED的负极，直接接在单片机的负极上。但是本发明并不仅限于此，本领域技术人员可以根据实际设计和使用需要利用自制纳米银线和ITO导电薄膜实现柔性透明动态汉字显示。本发明较佳实施例中采用湿法制备纳米银线，将制得的纳米银线多次酒精清洗、过滤，稀释后作为透明导电材料I。设计动态显示选址驱动电路和刻蚀方案，利用激光刻蚀机，对ITO薄膜的透明基底3进行刻蚀。利用丝网印刷工艺，在跨线处涂上透明绝缘材料，形成绝缘层。然后在其上再次采用丝网印刷エ艺，涂上納米银线(纳米银线与透明丝网印刷浆料配比约为1% _5% )，使纳米银线的两端导通。用固晶胶将SMD LED (0805型，白色)贴装在透明基底3上，经高温干燥(く 150度)，待乳白色固 晶胶固化后转为透明。通过点胶エ艺，使用银胶使SMD LED的正负极分别与纳米银线导通。在透明显示屏的上方和右方分别引出16个电极引出端，裁减大小合适的铜箔固定于电极端上，将相应的电线焊接在电极上。上方为SMD LED正极，通过三极管接在单片机的正极上，右方为SMDLED的负极，直接接在单片机的负极上。图5显示的是采用单片机控制，利用柔性透明动态汉字显示屏显示的汉字“纳”。本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够向到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
权利要求
1.ー种透明显示屏，其特征在于，包括 透明导电材料(I)，其用于导通所述透明显示屏中的部件； 透明基底(3)，其与所述透明导电材料(I)连接，作为所述透明显示屏的基底材料； 显示单元(4)，其与所述透明导电材料(I)连接，用于显示所述透明显示屏的内容。
2.如权利要求I所述的透明显示屏，其特征在干，进ー步包括粘结材料(2)，其用于连接所述透明导电材料(I)与透明基底(3)。
3.如权利要求I所述的透明显示屏，其特征在于，所述透明导电材料(I)包括纳米银线薄膜、碳纳米管薄膜、纳米铟锡金属氧化物薄膜、氟掺杂锡氧化物薄膜；所述透明导电材料的直径为Inm-IOOnm,长度为8-15 iim。
4.如权利要求I所述的透明显示屏，其特征在于，所述透明基底(3)包括玻璃、有机玻璃、聚对苯ニ甲酸こニ醇酷。
5.如权利要求I所述的透明显示屏，其特征在于，所述显示単元(4)包括表面贴装发光ニ极管、跨线。
6.如权利要求2所述的透明显示屏，其特征在于，所述粘结材料(2)包括聚こ烯醇。
7.—种透明显示屏的制作方法，其特征在于，包括 步骤ー将所述粘结材料(2)均匀涂抹于所述透明基底(3)的表面； 步骤ニ 将所述透明导电材料(I)置于所述粘结材料(2)上，通过高温烘干使所述透明导电材料⑴固定在所述透明基底⑶上； 步骤三对所述透明导电材料(I)上进行刻蚀，在所述透明导电材料(I)上形成导通区域与隔断区域； 步骤四通过点胶エ艺并高温烘干，将所述显示单元(4)粘结在所述透明导电材料(I)上； 步骤五通过点胶エ艺，将所述显示単元(4)的电极与所述透明导电材料(I)的导通区域粘结并导通。
8.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在干，进ー步包括 步骤六所述透明导电材料⑴通过导电片与电线连接，引出所述透明显示屏的电极。
9.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，采用离心或涂挂或旋涂或提拉丝的方式将所述粘结材料(2)均匀涂抹于所述透明基底(3)的表面。
10.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在于，所述高温烘干的温度为70-150°C。
11.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在于，所述步骤三中，所述刻蚀的方式包括激光刻蚀或雕刻机刻蚀。
12.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在干，所述步骤四中，采用固晶胶将所述显示単元(4)粘结在所述透明导电材料(I)上。
13.如权利要求7所述的透明显示屏的制作方法，其特征在于，所述步骤五中，采用银胶将所述显示単元(4)的电极与所述透明导电材料(I)的导通区域粘结并导通。
全文摘要
本发明公开了一种透明显示屏，包括透明导电材料，其用于导通透明显示屏中的部件；透明基底，其与透明导电材料连接，作为透明显示屏的基底材料；显示单元，其与透明导电材料连接，用于显示透明显示屏的内容。本发明用低成本透明导电薄膜，利用刻蚀技术将导电薄膜分成若干区域，采用表面贴装发光二极管通过透明固晶胶固定在透明导电基底上，形成发光二级管矩阵，通过外界的电路驱动实现透明显示。本发明还公开了一种透明显示屏的制作方法。
文档编号G09F9/33GK102855827SQ201210365020
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者熊智淳, 张哲娟, 孙卓 申请人:华东师范大学