一种双面多功能装置的制作方法

本公开涉及一种多功能显示装置，具体而言，本公开涉及一种在双面具有独立的显示/照明/透明功能的装置。

背景技术：

OLED是一种薄膜发光二极管，它的发射层是一种有机物。OLED器件的加工相比传统的LED成本低，可以用于显示屏、照明灯。OLED照明是可以制备平面的光源，它有功耗比、超薄、柔性等优点。

胆甾相液晶同其它液晶态物质一样，既有液体的流动性、形变性、粘性，又具有晶体的光各向异性，是一种优良的非线性光学材料。由于胆甾相液晶特殊的分子结构以及光学的各向异性，决定了它具有晶体的旋光性、偏振光二色性和它本身特有的选择性光散射等性质。

现有技术中的显示装置一般仅有单面单功能，在大型建筑外墙广告版、高层采光照明显示装置等特殊行业中存在着双面多功能的显示需求，如对外用作显示器、对内用作照明/显示，汽车行业用切换透明、显示、镜面态的装置等等。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本公开通过利用OLED照明、LCD、二向色性染料复合层和反射复合层的特定堆叠结构和控制方法，而实现在装置的两面独立切换照明态、显示态、镜子态。

本公开的一个目的是提供一种双面多功能装置，该装置可以在其两面独立切换照明态、显示态、镜子态。

根据本公开的第一个方面，提供了一种双面多功能装置，其包括依次堆叠的二向色性染料复合层、第一液晶显示(LCD)复合层、宽波反射复合层和有机发光二极管(OLED)复合层，其中，所述二向色性染料复合层能够在黑态和透明态之间切换，所述第一液晶显示(LCD)复合层能够在显示态、透明态和暗态之间切换，所述宽波反射复合层能够在透明态和镜子态之间切换，所述有机发光二极管(OLED)复合层能够在发光态和透明态之间切换，

其中，所述二向色性染料复合层包括二向色性染料层和其两侧的二向色性染料层透明电极。

其中，所述宽波反射复合层包括宽波反射层和其两侧的宽波反射层透明电极。

优选地，该装置进一步包括继续在有机发光二极管复合层上堆叠的第二液晶显示(LCD)复合层，其中，所述二向色性染料复合层能够在黑态和透明态之间切换，所述第一和第二液晶显示(LCD)复合层能够彼此独立地在显示态、透明态和暗态之间切换，所述宽波反射复合层能够在透明态和镜子态之间切换，所述有机发光二极管(OLED)复合层能够在发光态和透明态之间切换。

本实用新型采用的二向色性染料复合层是将向列相液晶、可聚合单体、二向色性染料和光引发剂组成的材料夹在两层薄膜(两张薄膜的靠近该材料侧都有导电层，导电层是ITO)之间，然后进行紫外光照射聚合而形成二向色性染料复合层。利用液晶和二向色性染料与高分子的折射率差异，而实现施加电压下是透明，不施加电压下是黑色偏光态的光学层。在施加电压时，液晶是随着电场方向排列，二向色性染料也随着液晶分子排列方向排列，因此液晶分子和二向色性染料与高分子之间不存在折射率差异，呈现透明态。在不施加电压时，液晶分子是无规则排列，二向色性染料也同样，因此高分子与液晶分子和二向色性染料出现折射率差异，因此光线通过该二向色性染料层以后变成具有一个方向的偏振光线。

优选地，所述二向色性染料层由包含向列相液晶40-80wt％，可聚合单体19.5-59.5wt％，二向色性染料0.5-10wt％的组合物，以及额外的为可聚合单体的0.5-3wt％的光引发剂经聚合而形成。

其中，所述二向色性染料层的聚合是为了形成聚合物网络。液晶和二向色性染料在其网络的网孔中。在施加电压上，液晶分子是沿着电场方向排列，二向色性染料分子也沿着液晶分子排列，因此液晶和高分子之间的折射率匹配呈现透明。不施加电压的时候，高分子和液晶、二向色性染料的折射率不匹配，导致呈现二向色性染料的颜色的状态，通常为黑色(但可透过偏振光)。所述可聚合单体可以为，例如，丙烯酸酯类单体。聚合反应可以采用光聚合，光照条件例如5J/cm²。

其中，所述宽波反射层是利用胆甾相液晶的螺距实现其光学性质。胆甾相液晶的光透射和选择性光散射的特性主要由其螺距决定，对于螺距与入射光波长相近的右旋胆甾相液晶，若左旋光入射时，则产生光透射；若右旋光入射时，则产生与Bragg反射相同的光散射。本实用新型采用的宽波反射层是由胆甾相(向列相的一种，在向列相液晶中添加手性化合物可获得螺旋排列的胆甾相液晶)液晶、可聚合单体、右旋手性化合物和光引发剂组成的组合物经聚合形成的。将所述组合物在高于液晶的胆甾相和近晶A相转变温度以上10度以内进行紫外光照射，从而得到宽波反射的右旋螺距结构胆甾相液晶层。不施加电压下反射右旋的光线而实现镜子效果，在施加电压下是透明的光学层。

优选地，所述宽波反射层由包含70-98wt％的胆甾相液晶，2-30wt％的可聚合单体的组合物，以及额外的占可聚合单体的0.5-3wt％的光引发剂经聚合而形成，其中，所述胆甾相液晶是在向列相液晶中添加0.5-10wt％的手性化合物而形成。所述可聚合单体和聚合反应条件的描述与前述二向色性染料层中的相同。

优选地，所述第一液晶显示(LCD)复合层包括依次堆叠的第一基板、第一液晶层、第一薄膜晶体管层、第二基板。

优选地，所述第二液晶显示(LCD)复合层包括依次堆叠的第五基板、第二液晶层、第二薄膜晶体管层、第六基板、第一偏光片层。

优选地，所述液晶层为本领域技术人员已知的各种类型的液晶，如扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、面内转换(IPS)、高级超维场转换(ADS)或垂直取向(VA)模式等。

优选地，所述有机发光二极管(OLED)复合层包括依次堆叠的第二偏光片层、第三基板、第一导电层、有机发光二极管层、第二导电层、第四基板。

更优选地，所述有机发光二极管(OLED)复合层包括依次堆叠的第三基板、第一金属栅层、有机发光二极管层、第二导电层、第四基板。此时，金属栅层同时起到导电层和偏光层的作用。

优选地，在所述双面多功能装置包括第二液晶显示(LCD)复合层时，所述有机发光二极管(OLED)复合层在第四基板的另一侧包括第三偏光片层。

本领域技术人员可根据需要上述的各个复合层中进一步增加或者省略某层，或者适当调节各层的顺序，只要不影响各个层的功能切换即可。

例如，在显示彩色图像时，可以在所述第一和/或第二液晶显示(LCD)复合层中进一步包含彩膜(滤色片)。

例如，在所述双面多功能装置包括第二液晶显示(LCD)复合层时，所述有机发光二极管(OLED)复合层在第四基板一侧的第二导电层和第三偏光片层也可以由第二金属栅层代替。

在上述双面多功能装置中，对于所述二向色性染料复合层而言，其黑态表示在不施加电压的情况下，该层中液晶分子和二向色性染料分子排列方向不同，存在折射率差异，正常光线透过此状态的该二向色性染料复合层后变成具有一个方向的线偏振光，且透明态表示在施加电压的情况下，该层中液晶分子和二向色性染料分子排列方向相同，不存在折射率差异，所有光线都可以透过该二向色性染料复合层而不发生变化。

对于所述第一和第二液晶显示(LCD)复合层而言，其显示态表示在不同的像素电压的作用下每个像素的液晶分子呈现不同的状态，从而使光线选择地透过，并在或不在彩膜(即彩色滤光片)的作用下整体上可以分别呈现彩色或灰度图像；透明态表示不论液晶模式的区别(此时是否施加电压与液晶模式有关)，使所有液晶分子都在能够透过光线的状态，且暗态表示不论液晶模式的区别，使所有液晶分子都在能够吸收光线的状态。

例如，在TN模式的LCD的情况下，在不施加电压时，液晶分子是与基板的取向方向排列，从外部进来的偏振光线(与基板取向方向同一的方向的偏振光)可以透过液晶层，从而显示全亮，此时液晶可以透过背光，即处于透明态。在施加电压下，液晶分子是沿着电场方向排列，因此进来的偏振光被吸收，呈现暗态。

对于所述宽波反射复合层而言，其透明态表示在施加电压下，液晶分子沿着电场方向排列，光线都可以透过，镜子态表示在不施加电压下，液晶分子以螺旋结构排列(以右旋为例)，因此光线进来以后，右旋光(右旋方向的圆偏光)被反射，而左旋光(左旋方向的圆偏光)可透过，因此呈现半透射半反射的状态，其反射成分可以实现镜子效果。

对于所述有机发光二极管(OLED)复合层而言，其发光态表示在施加电压下，OLED层发光，从而实现照明态，透明态表示在不施加电压时，OLED层不发光，是透明态。

附图说明

图1为根据本实用新型的第一个方面的双面多功能装置的结构示意图。

图2为根据本实用新型的第一个方面的双面多功能装置的显示状态示意图。

具体实施方式

以下通过实施例详细描述本公开。本领域技术人员能够理解，以下实施例仅用于解释说明本公开的目的，而不是意图以任何方式限制本公开的范围。本公开的范围以权利要求书中概括的范围为准。

本公开通过利用OLED照明、LCD、二向色性染料复合层和反射复合层的特定堆叠结构和控制方法，而实现在装置的两面独立切换照明态、显示态、镜子态。

实施例1

如图1所示，根据以下方法制备双面多功能装置：

在基板2上形成薄膜晶体管(TFT)；

在基板1下侧设置彩膜，上侧设置二向色性染料复合层；

在两张基板1和2上设有透明电极和取向层，中间灌注向列相液晶层；

在基板2下侧设置宽波反射复合层；

在宽波反射复合层下侧设置基板3；

在基板3下侧设置金属栅层；

在金属栅层下侧设置OLED照明层；

在OLED照明层下侧设置基板4。

所述基板1、基板2以及它们之间的其它层组成了第一液晶显示复合层。

以下详细说明该实施例的不同显示状态：

状态1

OLED复合层为发光态(施加电压)、LCD层是显示态、二向色性层为黑色偏光态(未施加电压)、反射层为透明态(加电压)的情况下

OLED照明发出的光线经过金属栅后变成偏光以后，通过反射层而达到LCD层，然而通过LCD层的光线在二向色性层被选择性的透射或吸收(因为偏光)，从而显示图像(上侧)。下侧是OLED照明直接发光而起到照明效果。

状态2

OLED复合层亮态、LCD层是透明态(全透光)、二向色性层为透明态、反射层为透明态的情况下

OLED照明发出的光线经过金属栅后变成偏光以后，直接透过反射层、LCD层和二向色性层，从而形成照明态(上侧)。下侧是OLED照明直接发光而起到照明效果。

状态3

OLED复合层为发光态、LCD层是暗态、二向色性层为黑色态、反射层为镜子态的情况下

OLED照明发出的光线经过金属栅后变成偏光以后，达到反射层以后一半光线(右旋光)被反射，与下侧的光线一起往OLED照明下侧发光而形成照明态。另一半光线(左旋)达到LCD层而通过后，光线在二向色性层被吸收(因为偏光)，从形成黑色状态。

状态4

OLED复合层为发光态、LCD层是透明态、二向色性层为透明态、反射层为镜子态的情况下

OLED照明发出的光线经过金属栅后变成偏光以后，达到反射层以后一半光线(右旋光)被反射，与下侧的光线一起往OLED照明下侧发光而形成照明态。另一半光线(左旋)直接透过LCD层和二向色性层的透明状态，因此层外部进来的光线在反射层上反射而形成镜子状态。

状态5

OLED复合层为发光态、LCD层是透明态、二向色性层为透明态、反射层为镜子态的时候

反射层以外都处于透明状态，因此从外部(上下侧)进来的光线达到反射层以后被反射，因此两侧都形成镜子状态。

实施例2

在实施例1的基础上，在基板4下侧进一步形成与所述第一液晶显示复合层相同结构的第二液晶显示复合层。

以下详细说明该实施例的不同显示状态：

除了第二液晶显示(LCD)复合层实现显示状态，以使得该双面多功能装置的下侧呈现显示态以外，其状态1-状态4的上侧的状态与实施例1中的上侧状态相同。