本发明的实施例涉及一种透明显示装置。 背景技术

近年人们对使用便携式信息介质的需求日益增 加。 近年来， 人们开始对 透明显示装置积极地研究开发。 透明显示装置在施加电压时可以看到显示屏 上的显示信息， 而在不施加电压时可以通过显示屏看到显示屏 背面的物体。

在研究过程中， 发明人发现现有技术中至少存在如下问题： 现有的透明 显示装置结构中， 液晶分子位于两片偏振片之间， 利用电场控制液晶分子转 动， 来改变光的偏振方向， 配合偏振片的作用从而形成不同灰度， 但是偏振 片大大降低了透明显示装置的透过率。 发明内容

本发明的实施例提供一种透明显示装置， 包括： 上基板， 所述上基板自 上而下依次包括上透明电极和上取向膜； 下基板， 所述下基板自下而上依次 包括下透明电极和下取向膜； 至少一个彩色全息高分子分散液晶（H-PDLC ) 层， 所述彩色 H-PDLC层设置在所述上基板和下基板之间。

例如， 所述彩色 H-PDLC层包括： 二向色性染料、 负性液晶和高分子。 例如， 所述上取向膜和下取向膜， 用于在所述彩色 H-PDLC层未加电压 时确定所述负性液晶的取向， 使所述负性液晶的折射率与所述高分子的折射 率匹配。

例如， 所述透明显示装置包括多个像素单元， 每个像素单元分别包括透 射区和反射区。

例如，所述上取向膜和下取向膜包括位于所述 透射区内的透射区取向膜。 例如， 所述彩色 H-PDLC层中对应所述透射区取向膜的部分为透射 型彩色 H-PDLC, 所述透射型彩色 H-PDLC包括的所述高分子为第一高分子； 所述 透射型彩色 H-PDLC未被施加电压时， 所述透射区取向膜使所述透射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶取向垂直于所述上基板表 面和下基板表面； 所述透 射型彩色 H-PDLC被施加电压时，所述透射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶 平行于所述上基板表面， 使得所述负性液晶的折射率与所述第一高分子 的折 射率不匹配， 用于使入射光衍射。

例如， 所述上取向膜和下取向膜还包括位于所述反射 区内的反射区取向 膜。 例如， 所述彩色 H-PDLC层中对应所述反射区取向膜的部分为反射 型彩 色 H-PDLC, 所述反射型彩色 H-PDLC包括的所述高分子为第二高分子； 当 所述反射型彩色 H-PDLC未加电压时， 所述反射区取向膜使所述反射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶取向与所述上基板表面和 下基板表面成锐角； 当所 述反射型彩色 H-PDLC加电压时，所述反射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶 平行于所述上基板表面， 使得所述负性液晶的折射率与所述第二高分子 的折 射率与不匹配， 用于使入射光反射。

例如， 所述透明显示装置包括多个彩色 H-PDLC 层， 所述多个彩色 H-PDLC层分别为不同颜色的彩色 H-PDLC层， 且彼此由透明的中间基板间 隔开， 所述中间基板的上下两侧进一步依次包括透明 电极和取向膜， 用于其 上下两侧的彩色 H-PDLC层。

例如， 对于所述多个彩色 H-PDLC层中每一层分别设置驱动结构。

例如，所述透明显示装置还包括：设置在所述 下基板下方的无色 H-PDLC 层； 所述无色 H-PDLC层的侧面设置的光源。

本发明实施例提供的透明显示装置， 通过对取向膜进行处理， 使得负性 液晶的折射率与高分子的折射率匹配， 从而实现透明； 当通过透明电极给彩 色 H-PDLC层加电压时， 负性液晶随着电压转动， 负性液晶的折射率与高分 子的折射率不匹配， 实现颜色的显示； 而且， 控制彩色 H-PDLC层的电压大 小从而改变负性液晶的折射率与高分子的折射 率的匹配程度， 进而实现灰度 的改变。 本发明实施例提供的透明显示装置无需使用偏 振片， 从而提高了透 过率。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。

图 1 为本发明实施例中一种透明显示装置的一个像 素单元的结构示意 图；

图 2为本发明实施例中另一种透明显示装置的一� �像素单元的结构示意 图；

图 3为本发明实施例中另一种透明显示装置的一� �像素单元或一个子像 素单元的结构示意图；

图 4为本发明实施例中另一种透明显示装置的一� �像素单元或一个子像 素单元的结构示意图。

附图标记说明：

1-上基板； 11-玻璃基板； 2-下基板； 3-透明电极； 4-取向膜； 5-彩色 H-PDLC 层； 6-透射区； 7-反射区； 8-无色 H-PDLC层； 9-光源。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案 进行清楚、 完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例， 本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提 下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

在本申请中， "上" 、 "下" 、 "内" 、 "外" 等均表示相对位置关系， 以方便说明。 附图仅作为示意之用， 而非按照比例绘制。

本发明实施例提供了一种透明显示装置， 如图 1所示。 该透明显示装置 包括上基板 1和下基板 2, 彩色全息高分子分散液晶 （Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal, H-PDLC )层 5设置在上基板 1和下基板 2之间。 上基板 1 自上而下依次包括玻璃基板 11、 透明电极 3和取向膜 4; 下基板 2 自下而上依次包括玻璃基板 11、 透明电极 3和取向膜 4; 即上基板 1和下基 板 2各自的透明电极和取向膜均形成在显示装置� �内侧。 例如， 玻璃基板 11 可以用塑料基板或石英基板等替代， 本发明不限于此。

H-PDLC是将全息技术应用于高分子分散液晶材质 中的一种技术。 该技 术利用高分子分散液晶体系在激光干涉光场作 用下发生光聚合反应引发相分 离的现象， 形成包括与激光干涉亮、 暗条紋相对应的富高分子区和富液晶区 周期性分布的折射率调制光栅。 外加电压的作用下可以改变液晶的取向， 从 而改变 H-PDLC的折射率， 可使 H-PDLC在透明状态和反射状态之间转换， 并且根据 H-PDLC折射率的不同形成不同灰度。 例如， 彩色 H-PDLC层 5中 包括： 二向色性染料、 负性液晶和高分子； 上述高分子可以由可聚合单体形 成， 可聚合单体可以为丙烯酸酯或环氧树脂等材料 。 取向膜 4 用于在彩色 H-PDLC层 5未加电压时确定负性液晶的取向， 使负性液晶的折射率与高分 子的折射率匹配， 即负性液晶的折射率与高分子折射率相等。

例如， 可以将聚酰亚胺（PI )液涂覆在基板上形成取向膜， 而 PI固化后 通过摩擦（ Rubbing )或其他取向处理方式处理取向膜， 从而改变取向膜表面 的结构。 例如， 对上下基板的取向膜的处理方向是一致， 或者上基板的摩擦 方向跟下基板的摩擦方向相差 180度， 它们都可以实现上下基板之间的液晶 分子平行取向， 而没有扭曲角。

经过取向处理后的取向膜可以使彩色 H-PDLC层包括的负性液晶取向垂 直于上基板表面； 而且， 由于下基板表面的液晶取向跟上基板表面的液 晶取 向是一样， 所以当液晶分子的取向垂直于上基板表面时， 液晶分子是也垂直 于下基板表面。 此时负性液晶的折射率与高分子的折射率匹配 ， 入射光可以 直接通过彩色 H-PDLC层， 从而实现透明； 当通过透明电极给彩色 H-PDLC 层加电压时， 负性液晶随着电压变化而转动， 负性液晶的折射率与高分子的 折射率不匹配， 入射光进入彩色 H-PDLC层后可以衍射出来， 通过控制彩色 H-PDLC层的电压大小从而改变负性液晶的折射率 与高分子的折射率的匹配 程度， 从而实现灰度的改变。 在未加电压时， 二向色性染料不显示颜色， 在 加电压时， 二向色性染料随着负性液晶的转动而转动， 从而显示颜色。

本发明实施例通过电压控制彩色 H-PDLC层的透射与衍射实现透明显示 装置的效果， 与现有技术相比， 无需使用偏振片， 从而提高了透过率。

在另一个示例中， 透明显示装置包括多个像素单元， 每个像素单元包括 透射区和反射区， 由此得到透反型透明显示装置。 这些像素单元例如排列为 阵列。

如图 2所示，每个像素单元包括透射区 6和反射区 7。相应地，取向膜 4 在透射区 6中包括透射区取向膜， 彩色 H-PDLC层 5中对应透射区取向膜的 部分为透射型彩色 H-PDLC。 即，在透射区 6中的取向膜 4为透射区取向膜， 在透射区 6中的彩色 H-PDLC为透射型彩色 H-PDLC。 透射型彩色 H-PDLC 中的高分子为第一高分子； 当透射型彩色 H-PDLC未加电压时， 透射区取向 膜使透射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶取向垂直于上基板 1的表面和下基 板 2的表面， 此时负性液晶的折射率与第一高分子的折射率 匹配， 入射光可 以直接通过透射区 6, 从而实现透明。 当透射型彩色 H-PDLC加电压时， 该 透射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶平行于上基板 1表面， 使得负性液晶的 折射率与第一高分子的折射率不匹配， 用于使入射光衍射。 通过控制透射型 彩色 H-PDLC的电压大小从而改变负性液晶的折射率与 第一高分子的折射率 的匹配程度， 进而改变透射区 6的显示灰度。

进一步地， 取向膜 4在反射区 7中还包括反射区取向膜， 彩色 H-PDLC 层 5中对应反射区取向膜的部分为反射型彩色 H-PDLC。 即， 在反射区 7中 的取向膜 4为反射区取向膜， 在反射区 7 中的彩色 H-PDLC为反射型彩色 H-PDLC。 反射型彩色 H-PDLC包括的高分子为第二高分子。 反射区取向膜 由于与透射区取向膜所处理的不同而具有不同 的表面结构， 由此可以将整个 取向膜 4划分为透射区取向膜和反射区取向膜。 当反射型彩色 H-PDLC未加 电压时， 反射区取向膜使反射型彩色 H-PDLC包括的负性液晶取向与上基板 1和下基板 2的表面成锐角， 具体的角度根据液晶折射率及第二高分子折射 率决定， 此时负性液晶的折射率与第二高分子的折射率 匹配， 入射光可以直 接通过反射区 7, 从而实现透明。 当反射型彩色 H-PDLC加电压时， 反射型 彩色 H-PDLC包括的负性液晶平行于上基板 1表面， 使得负性液晶的折射率 与第二高分子的折射率与不匹配， 用于使入射光反射。 通过控制反射型彩色 H-PDLC的电压大小从而改变负性液晶的折射率与 第二高分子的折射率的匹 配程度， 进而改变反射区 7的显示灰度。 在明亮的环境下， 通过反射区 7反 射环境光以实现更佳的显示效果。

进一步地， 上述透明显示装置还可以包括设置在彩色 H-PDLC层 5下方 的无色 H-PDLC层 8。该无色 H-PDLC层 8设置在上下两块玻璃基板 11之间， 而且例如可以与其上方的彩色 H-PDLC层 5 共用一块玻璃基板 11 ; 无色 H-PDLC层 8的侧面设置有光源 9。无色 H-PDLC层 8中包括液晶和高分子， 起到导光板的作用。 由于无色 H-PDLC层 8中内部液晶微滴所造成的散射和 界面锚定作用的不同造成内部的液晶微滴之间 有序度差异从而形成的折射率 差异而产生的光散射， 使得光线在内部发生光扩散， 因此， 无色 H-PDLC层 8可以起到导光板的作用。 从侧面光源 9发出的水平光线进入无色 H-PDLC 层 8之后，无色 H-PDLC层 8中的液晶和高分子界面上多次发生折射和反� �， 光线的方向改变， 可以转换成向上端出射， 从而为透射区 6提供了背光， 实 现在黑暗的环境下有良好的显示效果。 光源 9 可以为例如冷阴极荧光灯 ( CCFL ) 的线光源或者例如发光二极管 （LED ) 的点光源。

除了如图 1或图 2所示的单层彩色 H-PDLC可以用于实现单色透明显示 装置外， 本发明的另一个实施例的透明显示装置还可以 如图 3或图 4所示包 括多个彩色 H-PDLC层， 用于完善彩色显示效果， 实现彩色透明显示装置。

如图 3所示， 当彩色透明显示装置包括多个彩色 H-PDLC层 5时， 这些 彩色 H-PDLC层 5 可上下重叠设置以便于透明显示装置的制作。 每层彩色 H-PDLC层 5上下都设置有上基板 1和下基板 2, 两层相邻的彩色 H-PDLC 层 5之间可以共用一块玻璃基板 11形成各自所需要上基板 1和下基板 2。该 共用的基板可以称为中间基板， 其上下侧均可以包括透明电极和取向层， 同 时作为上侧的彩色 H-PDLC层 5的下基板以及作为下侧的彩色 H-PDLC层 5 的上基板工作。 多个彩色 H-PDLC层 2设置在上基板 1和下基板 2之间； 在 每一层彩色 H-PDLC层 5的上下透明电极 3分别为每一层彩色 H-PDLC层 5 提供电压； 多个彩色 H-PDLC层 5分别具有不同颜色的二向色性染料以形成 不同颜色的彩色 H-PDLC层， 例如可以包括红色 H-PDLC层、 蓝色 H-PDLC 层和绿色 H-PDLC层， 由此对应于三原色。

在另一个示例中， 彩色透明显示装置包括多个像素单元， 每个像素单元 包括透射区和反射区， 由此得到透反型彩色透明显示装置。 这些像素单元例 如排列为阵列。

如图 4所示， 每个像素单元包括透射区 6和反射区 7。 该透射区 6和反 射区 7中， 对于多个彩色 H-PDLC层 5中每一层的取向膜以及液晶材料， 可 以如图 2所示的实施例中的 H-PDLC层 5进行设置。

在另一个示例中， 彩色透明显示装置还可以包括无色 H-PDLC层 8, 该 无色 H-PDLC层 8设置在多个彩色 H-PDLC层 5的下方，可以与最下面一层 彩色 H-PDLC层 5共用一块玻璃基板 11。无色 H-PDLC层 8的侧面可以设置 有光源 9。 无色 H-PDLC层 8中包括液晶和高分子， 起到导光板的作用。 光 源 9可以为例如冷阴极荧光灯（ CCFL )的线光源或者例如发光二极管（ LED ) 的点光源。

需要说明的是， 如图 3或图 4所示的结构可以为一个像素单元。 例如， 对于三层彩色 H-PDLC层构成的一个像素单元，每层彩色 H-PDLC层分别对 应设置有独立阵列驱动结构， 以分别驱动红色 H-PDLC层、 蓝色 H-PDLC层 和绿色 H-PDLC层实现透明或显示。 每一层的阵列驱动结构例如包括多条栅 线和多条数据线， 这些栅线和数据线彼此交叉由此限定了排列为 矩阵的像素 单元， 每个像素单元包括作为开关元件的薄膜晶体管 和用于控制液晶排列的 像素电极。 例如， 每个像素的薄膜晶体管的栅极与相应的栅线电 连接或一体 形成， 源极与相应的数据线电连接或一体形成， 漏极与相应的像素电极电连 接或一体形成。 下面的描述主要针对单个或多个像素单元进行 ， 但是其他像 素单元可以相同地形成。

对于三层彩色 H-PDLC的结构而言， 这些层的阵列驱动结构栅线和数据 线可以分别由同一个栅极驱动（Gate Driver ) 芯片 （ IC )和同一个源极驱动 ( Source Driver ) IC驱动。 对于透反型显示装置， 每个像素单元包括透射区 和其相邻的反射区， 通过红色 H-PDLC层、 蓝色 H-PDLC层和绿色 H-PDLC 层的叠加实现一个像素的显示。 例如， 只有红色 H-PDLC层显示颜色， 而蓝 色 H-PDLC层和绿色 H-PDLC层则为透明状态， 实现一个像素的红色显示。 类似地， 通过控制每个像素单元中红、 绿和蓝色 H-PDLC层中每个的透明状 态 （灰度）， 可实现其他颜色的显示。

本发明实施例通过电压控制彩色 H-PDLC层的透射与显示， 无需使用偏 振片， 从而提高了透过率。 现有的透明显示装置在黑暗环境下， 由于入射光 的减少，导致很难看清显示器上的内容，但是 本发明实施例通过无色 H-PDLC 层和光源配合透射区以及反射区， 实现在黑暗或明亮的环境下都能有良好的 显示效果。

本发明实施例的透明显示装置， 可用于多种应用， 包括但不包括电视、 手机、 GPS等。

以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限 于此。 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内， 可轻易 想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应以所述权利要求的保护范围为准。