CN104122729B - 透明显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供透明显示装置及其制造方法。所述透明显示装置包括显示板单元，所述显示板单元包括：构造为用于显示图像的第一侧，和与所述第一侧相对的第二侧；所述透明显示装置还包括在所述显示板单元的所述第二侧的可变阻挡膜，所述可变阻挡膜包含电致变色的芯‑壳纳米颗粒。

Description

透明显示装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(a)要求于2013年4月25日向韩国专利局递交的韩国专利申请10-2013-0046371号的权益，其全部内容以引用的方式并入本文中以用于所有的目的。
技术领域
以下描述涉及显示装置及其制造方法，更具体而言，涉及具有透射模式和图像显示模式的透明显示装置。
背景技术
随着信息技术的快速发展，已经迅速开发了用于显示大量信息的显示装置。更特别是，各种平板显示(FPD)装置已经被引入并受到关注。
平板显示装置包括例如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置和有机电致发光显示(OLED)装置。平板显示装置通常具有较薄的外形、较轻的重量且较低功耗，因此已经快速取代了阴极射线管(CRT)。
同时，显示图像或者使用者通过其观看该装置对面的物体(透过该装置)的透明显示装置近来已经得到积极的研究和发展。透明显示装置的优点在于更好的利用了空间、内部设计和其他的应用。
不过，透明显示装置通常既需要清晰地透射装置对面(透过该装置)的物体，又需要清楚的显示图像。
发明内容
因此，本申请的实施方式针对基本上避免了由于现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题的透明显示装置及其制造方法。
实施方式的一个目的是提供一种透明显示装置，该装置提供更生动的图像，并改善了图像品质和可靠性。
本公开的优点、目的以及特征的一部分将在随后的说明中进行阐述，而一部分在由本领域普通技术人员研究了下面的内容后会变得清楚，或者可以通过实施本发明而获知。本发明的目的和其他优点可以由在说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构而实现并获得。
为实现这些目的和其他优点，并按照根据本发明一个方面的目的，提供一种透明显示装置，所述透明显示装置包括显示板单元，所述显示板单元包括：构造为用于显示图像的第一侧，和与所述第一侧相对的第二侧；所述透明显示装置还包括在所述显示板单元的所述第二侧的可变阻挡膜，所述可变阻挡膜包含电致变色的芯-壳纳米颗粒。
在另一个方面中，提供一种用于制造透明显示装置的方法，所述方法包括提供显示板单元，所述显示板单元包括：构造为用于显示图像的第一侧；和与所述第一侧相对的第二侧；所述方法还包括在所述显示板单元的所述第二侧提供可变阻挡膜，所述可变阻挡膜包含电致变色的芯-壳纳米颗粒。
应当理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述都是示例性和解释性的，旨在提供对如权利要求所述发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是图示根据实施方式的可变阻挡膜的示意性截面图。
图2A和图2B是处于ON状态和OFF状态下的芯-壳纳米颗粒的示意图。
图3是根据实施方式的处于透射模式和不透光模式下的可变阻挡膜的截面图。
图4是由透射电子显微镜拍摄的芯-壳纳米颗粒的照片。
图5是图示根据实施方式的可变阻挡膜的透射光谱的试验结果的图。
图6是根据实施方式的透明显示装置的截面图。
图7A和图7B是通过实施方式的可变阻挡膜的透射模式和不透光模式而处于透射模式和图像显示模式下的透明显示装置的示意图。
图8是根据实施方式的透明显示装置的截面图。
在全部附图以及具体描述中，除非另作说明，相同的附图标记应当理解为指代相同的要素、特征和结构。为了清楚、例示和方便起见，可以夸大这些要素的相对尺寸和描绘。
具体实施方式
以下将具体参考本发明的实施方式，其实例显示在附图中。在以下的描述中，当涉及到该文献的公知的功能或构成的详细描述确定为不必要地使本发明的要旨模糊，则其详细说明将被省略。所描述的处理步骤和/或操作的进展是示例；不过，步骤和/或操作的顺序并不限于此处所阐述的，而是除了必须按照一定的顺序发生的步骤和/或操作之外，可以如本领域中已知的那样进行变化。相同的附图标记在全文中指代相同的要素。选择以下解释中使用的各要素的名称仅是为了方便地撰写说明书，因此可以与用于实际产品中的名称不同。
在实施方式的描述中，当一个结构被描述为位于另一结构“之上或上方”或者“之下或下方”时，则该描述应当解释为包括所述结构相互接触的情况以及在所述结构之间设置了第三结构的情况。
以下将参考附图详细描述实施方式。
图1是根据实施方式的可变阻挡膜的截面图。图2A和图2B是处于ON状态和OFF状态的芯-壳纳米颗粒的示意图。
图1中，示例性实施方式的可变阻挡膜100包括下层透明膜101和上层透明膜103、在下层透明膜101和上层透明膜103各自的内表面上的下层透明电极111和上层透明电极113、以及介于下层透明电极111和上层透明电极113之间的电致变色层110。
下层透明电极111和上层透明电极113均包含透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铟锌和/或其他透明导电聚合物材料，并且可具有数千埃的厚度。
电致变色层110可包含电解质115和芯-壳纳米颗粒120。芯-壳纳米颗粒120可广泛分散在电解质115中，以致当芯-壳纳米颗粒120发生电致变色时离子可以移动。例如，每一个芯-壳纳米颗粒120的颜色可由施加的电压通过电氧化还原反应而改变，而且也可以改变芯-壳纳米颗粒120的透射性质。
例如，根据施加至下层透明电极111和上层透明电极113的电压通过使芯-壳纳米颗粒变为透明或黑色，示例性实施方式的可变阻挡膜100可以透射光或者吸收并阻挡光。
参考图2A和图2B，电致变色层110中的各芯-壳纳米颗粒120可包含芯121和壳123。芯121可具有高的透射率(例如，可以为透明)，根据电信号透射或阻挡光的壳123可包围芯121。
根据施加至壳123的电压，离子或电子可引发氧化-还原反应，芯-壳纳米颗粒120可以可逆地改变其颜色。
也就是说，芯-壳纳米颗粒120的壳123可包含能够由透明变为黑色或者由黑色变为透明的材料，并且芯-壳纳米颗粒120可具有阻光性和透光性。
如图2A的实例所示，在未对下层透明电极111和上层透明电极113施加电压的OFF状态下，芯-壳纳米颗粒120的芯121和壳123可以为透明。如图2B的实例所示，在对下层透明电极111和上层透明电极113施加电压的ON状态下，芯-壳纳米颗粒120的壳123可变为黑色。
芯121可由透明导电材料形成，以致来自电极的电子可充分地注入其中，并且可增大芯-壳纳米颗粒120的响应时间。透明导电材料可包含例如氧化铟锡(ITO)和/或氧化铟锌(IZO)。
芯121可具有纳米晶体尺寸，例如约3nm～约10nm的纳米晶体尺寸，纳米颗粒120可具有纳米晶体尺寸，例如约10nm～约300nm的纳米晶体尺寸。
壳123可具有以下化学式1的结构：
例如，R1和R2可各自为例如氢、卤素、含硫的基团、羟基、具有取代基或不具有取代基的C1～C20亚烷氧基、具有取代基或不具有取代基的C1～C20亚烷基、具有取代基或不具有取代基的C2～C20亚烯基、具有取代基或不具有取代基的C2～C20亚炔基、具有取代基或不具有取代基的C3～C20环亚烷基、具有取代基或不具有取代基的C3～C20环亚烯基、具有取代基或不具有取代基的C3～C20环亚炔基、具有取代基或不具有取代基的C2～C20杂环亚烷基、具有取代基或不具有取代基的C2～C20杂环亚烯基、具有取代基或不具有取代基的C2～C20杂环亚炔基、具有取代基或不具有取代基的C6～C30亚芳基、具有取代基或不具有取代基的C6～C30氧亚芳基、具有取代基或不具有取代基的C1～C20烷基或C6～C30芳基、或具有取代基或不具有取代基的C1～C20烷基或C6～C30芳基。
R3和R4各自可以为例如氢或具有取代基或不具有取代基的C1～C5烷基。X例如可以为诸如Cl、Br、I、PF6、TFSi、BF4、ClO4等具有一个负电荷的阴离子之一。R1为烷基时，碳的个数越多，芯-壳纳米颗粒120的响应时间可越快。
壳123可根据R2具有颜色。在R2包括带有黑色的材料的实例中，在不施加电压时芯-壳纳米颗粒120的芯121和壳123可以为透明，而当施加电压时壳123可由透明变成黑色。
如果难以由单一颜色来显示黑色，则芯-壳纳米颗粒120的壳123可发生变化以具有例如青色、黄色和品红色的组合，或者红色、绿色和蓝色的组合。作为选择，芯-壳纳米颗粒120的壳123可具有各种颜色，而黑色可通过色彩的混合来显示。例如，R2是溴苯时，壳123的颜色可变为青色或蓝绿色；当R2是4-氯苄腈时，壳123的颜色可变为品红色或红色；当R2是氯水杨酸时，壳123的颜色可变为黄色或绿色。
图3是根据实施方式的透射模式和不透光模式下的可变阻挡膜的截面图。处于透射模式时，使用者可看到装置对面(透过该装置)的物体。在不透光模式(例如，阻光模式)下，光通过装置的透射受到限制，装置上可显示图像。
如图3所示，响应于未施加到下层透明电极111和上层透明电极113的电压，电致变色层110的芯-壳纳米颗粒120可以为透明，可变阻挡膜100可在透射模式下操作，从而透射光。
相反，响应于施加到下层透明电极111和上层透明电极113的电压，电致变色层110的芯-壳纳米颗粒120可带有黑色，可变阻挡膜100可在不透光模式下操作，从而阻挡或反射光。
同时，电解质115(其中可分散有芯-壳纳米颗粒120)可以为固体电解质，并且使可变阻挡膜100具有柔软性，可变阻挡膜100的总厚度可减小，或者下层透明电极101和上层透明电极103的粘结性可增强。
另外，固体电解质可具有相对高的离子导电性、高透明度和低浊度性。此外，固体电解质115与下层透明电极101和上层透明电极103的接触性可相对较高。
电解质115可以为凝胶半固体型。固体电解质用作其中分散有芯-壳纳米颗粒120的电解质115时，在可变阻挡膜100中可省略另外的固定材料，例如用于防止电致变色层110渗漏的密封图案。
另外，可变阻挡膜100的电致变色层110可包含球形形状的芯-壳纳米颗粒120，因此与扁平形状相比电致变色层110可具有较大的比表面积，可增强阻光效率。具有电致变色性的图2A和图2B中的实例的壳123可能不会实质上粘接到图2A和图2B的芯121上，而是以化学方式与图2A和图2B的芯121结合，电致变色层110可具由较高的驱动稳定性。
<制造芯-壳纳米颗粒分散液>
在试验测试中，如下制得氧化铟锡(ITO)分散液：将第一粒径为15nm的氧化铟锡(30g)、乙醇(50g)和尺寸为0.5mm的氧化锆珠(120g)放入50ml的广口瓶中，并使用颜料摇动器将其分散约5小时。
另外，将4,4-二吡啶(15.6g,100mmol)、磷酸溴乙酯(21.9g,100mmol)和乙腈(100g)放入氮气条件下的3颈烧瓶中，在约60℃的温度回流约48小时，然后加入溴苯(8.5g,50mmol)、4-氯苄腈(4.1g,30mmol)、氯水杨酸(3.4g,20mmol)和乙腈(100g)并在约45℃的温度回流约24小时，用***进行清洗，并在乙醇和***以2:1混合的溶液中重结晶，由此获得白色材料。
将该白色材料(2.0g)溶解在乙醇(100g)中，与包含30重量%固体的氧化铟锡分散液(100g)混合搅拌，通过超声分散在约60℃的温度回流反应约12小时，清洗以除去非反应物。因此，如图4的实例所示，在由透射电子显微镜拍摄的图像中确认了芯-壳纳米颗粒120。
在施加电压时，取决于壳123的元素之比，芯-壳纳米颗粒120可具有例如蓝绿色或绿色、黄色或黄绿色、猩红色或红色等颜色。
<制造固体电解质>
在试验测试中，透明的聚合物固体电解质溶液如下制造：投入乙腈(300g)、分子量为600K的聚氧化乙烯(10.0g)、氨基甲酸酯丙烯酸酯(10.0g)和氧化乙烯(0.8mol)，回流约30分钟，然后加入Air Products and Chemicals的LiTFSi(1.77g)和S104(0.5g)作为添加剂，并在约50℃的温度回流约6小时。
将溶液涂布在以1mm的距离彼此隔开的电极上并干燥，对干燥的溶液照射0.1J/cm2的紫外(UV)光，由此测定阻抗。因此，确认固体电解质的离子电导率为1.6x10-4S/cm。
<制造可变阻挡膜>
在试验测试中，将芯-壳纳米颗粒分散液涂布在包括PET的透明膜和ITO的透明电极的ITO PET(氧化铟锡聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上，以使涂布的芯-壳纳米颗粒分散液的最终厚度为2微米(μm)，然后在约80℃的温度干燥所涂布的芯-壳纳米颗粒分散液约30分钟，由此形成芯-壳纳米颗粒分散液层。
另外，将干燥并硬化的固体电解质施加在ITO PET膜上，以使所施加的固体电解质的厚度为约10微米(μm)，在约80℃的温度干燥约5分钟，并通过照射0.1J/cm2的UV光而硬化。
ITO PET膜上的芯-壳纳米颗粒分散液层和ITO PET膜上的固体电解质在约50℃的温度相互接触并层压，由此制造图1的可变阻挡膜100。
表1显示了通过Konica Minolt的分光光度计DMS803测定的透射模式(OFF)状态和不透光模式下的可变阻挡膜的透射率和驱动电压。可变阻挡膜通过以10秒的间隔施加+3.5V和-3.5V而老化50次。
表1
X Y 透射率 电压(V)
透射模式 0.317 0.334 91.5% 0,-2.8
不透光模式 0.370 0.377 3.7% +3.4
参考表1，实施方式的可变阻挡膜可由相对较低的约3V的电压驱动，透射模式下的透射率为约91.5%，这可被认为是极高的。
此外，不透光模式下的透射率为约3.7%，可变阻挡膜可具有很高的阻光性。
图5显示了实施方式的可变阻挡膜的透射光谱的试验结果。
图5中，在不施加电压时，图3实例的可变阻挡膜100在透射模式下相对于所有波长的可见光均可具有很高的透射率，而在施加电压时，所述可变阻挡膜在不透光模式下相对于所有波长的可见光均可具有很低的透射率。
因此，图3的可变阻挡膜100在透射模式下具有高透射率，在不透光模式下具有高阻光性。
当不施加电压时，图3实例的可变阻挡膜100可通过包括图3的电致变色壳123的图3的芯-壳纳米颗粒120而为透明，可变阻挡膜100可透射光。另一方面，施加电压时，图3的壳123可变成黑色，或者图3的数个芯-壳纳米颗粒120的图3的壳123的颜色可以混合。因此图3的芯-壳纳米颗粒120可阻挡光。因此，透明显示装置能够选择性地具有透射模式和图像显示模式。
这样，装置在透射模式下具有很高的透射率，在图像显示模式下能够显示图像，由于高阻光性所致而不会损失亮度。因此，可以改善图像的亮度。
图6是根据实施方式的透明显示装置的截面图。
图6中，实施方式的透明显示装置200可包括显示板单元210和可变阻挡膜100。显示板单元210可包括具有宽视角、高对比度和低功耗的有机发光二极管(OLED)装置，可以由低直流电压驱动，并且具有很快的响应时间。
OLED装置可以分为顶部发射型或底部发射型。作为显示板单元210的一个实例，将描述顶部发射型OLED装置。显示板单元210可包括像素区P，该区域包括显示部分B和透明部分T。在显示部分B中可形成驱动薄膜晶体管DTr、转换薄膜晶体管(未示出)和有机发光二极管(E)。
例如，其上可形成驱动薄膜晶体管DTr和转换薄膜晶体管的第一基板201和第二基板202(用于封装)可以彼此隔开并面对。第一基板201和第二基板202可通过沿第一基板201和第二基板202的周边的密封图案而连接。第一基板201和第二基板202中的每一个可以由透明材料形成。
在一个实例中，在第一基板201上限定的像素区P可分为显示部分B和透明部分T。可在第一基板201的显示部分B中形成半导体层203，例如硅的半导体层203。半导体层203可包括有源区203b以及有源区203b两侧的源区203a和漏区203c。有源区203b可用作薄膜晶体管的通道，源区203a和漏区203c可高度掺杂杂质。半导体层203可由多晶硅形成。
在半导体层203上可形成栅极绝缘层205，在栅极绝缘层205上可形成栅极207和栅极线(未示出)。栅极207可对应于半导体层203的有源区203b。栅极线可沿第一方向延伸，并可与栅极207连接。
可在栅极207和栅极线上形成第一间绝缘层209a。第一间绝缘层209a和其下的栅极绝缘层205可具有分别使源区203a和漏区203c露出的第一半导体接触孔211a和第二半导体接触孔211b。
在具有第一半导体接触孔211a和第二半导体接触孔211b的第一间绝缘层209a上可形成源极213和漏极215。源极213和漏极215可以彼此隔开，并且可分别通过第一半导体接触孔211a和第二半导体接触孔211b而与源区203a和漏区203c接触。
可在源极213和漏极215上，以及在源极213和漏极215之间露出的第一间绝缘层209a上形成第二间绝缘层209b。第二间绝缘层209b可具有使漏极215露出的漏极接触孔217。
栅极绝缘层205以及第一间绝缘层209a和第二间绝缘层209b可以由透明材料形成，以使光透过。例如，驱动薄膜晶体管DTr可包括：源极213和漏极215、包括源区203a和漏区203c的半导体层203、半导体层203上的栅极绝缘层205和栅极207。
尽管图中未示出，不过可以沿着第二方向形成数据线，并且其可以与栅极线交叉以限定像素区P。另外，可以形成与驱动薄膜晶体管DTr具有相同结构的转换薄膜晶体管，并使其与驱动薄膜晶体管DTr连接。
例如，转换薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管DTr可具有顶栅结构，其中半导体层203可由例如多晶硅形成，转换薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管DTr可具有底栅结构，其中半导体层包括本征的掺杂杂质的无定形硅。
有机发光二极管E可包括在第二间绝缘层209b上顺次形成的第一电极221、有机发光层223和第二电极225。第一电极221可以通过漏极接触孔217与驱动薄膜晶体管DTr的漏极215连接。在各像素区P的显示部分B中可形成第一电极221，沿着各像素区P的显示部分B的边缘可形成堤状体(bank)219。有机发光层223可形成在第一电极221上。
有机发光层223可具有发光材料的单层结构。作为选择，有机发光层223也可具有空穴注入层、空穴输送层、发光材料层、电子输送层和电子注入层的多层结构，由此可增大发光效率。
有机发光层223可由各像素区P的显示部分B中发射例如红光、绿光和蓝光中的一种光以及图案化光的有机材料形成。可依次布置分别发射红光、绿光和蓝光的有机发光层223。
在有机发光层223上可形成第二电极225。第一电极221可用作阴极，第二电极225可用作阳极。
OLED装置可以为顶部发射型，其中来自有机发光二极管E的有机发光层223的光通过第二电极225发出。光可通过第二电极225发射至外部，透明显示装置的像素区P的显示部分B可显示图像。
透明显示装置200在图像显示侧的对侧，例如，在第一基板201的背面可包括可变阻挡膜100。可变阻挡膜100可包括下层透明膜101和上层透明膜103、下层透明电极111和上层透明电极113、以及电致变色层110。下层透明膜101和上层透明膜103可彼此隔开。下层透明电极111和上层透明电极113可形成在下层透明膜101和上层透明膜103的内表面上。电致变色层110可介于下层透明电极111和上层透明电极113之间。
电致变色层110可包含电解质115和芯-壳纳米颗粒120。芯-壳纳米颗粒120可广泛分散在电解质115中。每一个芯-壳纳米颗粒120的颜色可根据施加的电压通过电氧化还原反应而改变，而且也可以改变芯-壳纳米颗粒120的透射性质。
因此，取决于施加至下层透明电极111和上层透明电极113的电压，可变阻挡膜100可选择性透射光或阻挡光。
由此，透明显示装置200可选择性在透射模式和图像显示模式下操作，并且，即使透明显示装置200在高环境光下显示图像时也能够改善显示器给观看者的可视性。
将参考图7A和图7B进行详细描述。图7A和图7B是基于实施方式的可变阻挡膜的透射模式和不透光模式而处于透射模式和显示模式下的透明显示装置的示意图。
图7A中，显示板单元210关闭且显示板单元210不显示图像时，可变阻挡膜100也可关闭，并在透射模式下操作，其中，可变阻挡膜100的电致变色层110的芯-壳纳米颗粒120可以为透明。结果，光可以在透明部分T中透射，使用者可以看到或观察到与透明显示装置200相对(透过该装置)的物体或图像。
图7B中，显示板单元210打开且透明显示装置200以图像显示模式(其中，通过显示部分B显示图像)操作时，可以对可变阻挡膜100的下层透明电极111和上层透明电极113施加电压。
可变阻挡膜100的电致变色层110的每一个芯-壳纳米颗粒120的图2B的壳123可变成黑色或可变成蓝绿色、黄色或红色。电致变色层110由于具有芯-壳纳米颗粒120而可用作阻光层，并且可以在不透光模式下操作。
因此，来自有机发光二极管E的有机发光层223的光可以通过第二电极225发出，并可在显示部分B中显示图像。面向第一电极221和可变阻挡膜100的光可被可充当阻光层的可变阻挡膜100的芯-壳纳米颗粒120阻挡。
在透明部分T中，由外部入射到透明显示装置200背面的光可被可变阻挡膜100阻挡，使用者可能无法看到透明显示装置200对面(透过该装置)的物体或图像。例如，由于装置200对面(透过该装置)的物体或图像可能无法在透明部分T被看到，因此由显示板单元210显示的图像可进一步聚焦，使用者则可感受到由显示板单元210显示的图像更为鲜明。
如上所述，可变阻挡膜100可设置在透明显示装置200的显示板单元210的背面，而且透明显示装置200可选择性地在透射模式和图像显示模式下操作。另外，在图像显示模式下可改善对使用者显示的图像的可视性。
图8是根据实施方式的透明显示装置的截面图。图8实例中的透明显示装置可具有与图6实例中的装置类似的结构。相同的元件由相同的附图标记指代，将省略或简化对同一元件的解释。
图8中，实施方式的透明显示装置可包括显示板单元和可变阻挡膜100。所述显示板单元可包括液晶显示(LCD)装置，其可基于液晶材料的光学各向异性和偏振特性被驱动，并可显示图像。
LCD装置可包括液晶显示板310和背光单元320。液晶显示板310可显示图像，而背光单元320则可为液晶显示板310提供光。
液晶显示板310可包括阵列基板312、滤色片基板314和***基板312与基板314之间的液晶层315。尽管图8中未示出，不过作为有源矩阵类型的阵列基板312可包括相互交叉以限定像素区的栅极线和数据线、在栅极线和数据线的各交叉点的薄膜晶体管、和在各像素区并与薄膜晶体管连接的透明像素电极。
每一个薄膜晶体管可包括栅极、栅极绝缘层、半导体层、源极和漏极。
每一个像素电极可具有对应于像素区的板状。共用线可以与栅极线形成在同一层上并与栅极线平行，共用电极可形成在滤色片基板314上并与共用线电连接。
作为选择，每一个像素电极可包括在像素区内彼此间隔开的棒状图案。在一个实例中，像素电极可以与栅极线重叠以形成储存电容器。共用电极可以形成在阵列基板312上的像素区内，并且可以包括彼此间隔开的并与像素电极图案交替的棒状图案，或者共用电极可以与像素电极重叠。
当像素电极具有对应于像素区的板状时，液晶显示板310可在TN(扭曲向列)模式、ECB(电控双折射)模式或VA(垂直排列)模式下操作。像素电极包括在像素区内彼此间隔开的棒状图案时，液晶显示板310可在IPS(面内切换)模式或FFS(边缘场切换)模式下操作。作为一个实例，将描述TN模式的液晶显示板310。
滤色片基板314可包括黑底318和滤色片层317。黑底318可具有对应于像素区的开口。滤色片层317可包括红色、滤色和蓝色滤色片图案，这些图案可以顺次重复排列，并分别对应于所述开口。偏振器319可连接至滤色片基板314的外表面。
背光单元320可设置在液晶显示板310的后侧，并对液晶显示板310提供光。背光单元320可以是侧光式，包括LED组件329、导光板323和侧偏振器325。LED组件329可以是光源，导光板323可以导引来自LED组件329的光。侧偏振器325可设置在导光板323的面向LED组件329的侧面，该侧面可称为“光入射”面。
另外，第一和第二PDLC(聚合物分散的液晶)膜327a和327b可分别布置在导光板323的下方和上方。
LED组件329可布置在导光板323的一侧，并且面向导光板323的光入射面。LED组件329可包括LEDs329a和其上可安装有彼此间隔开的LEDs的PCB(印制电路板)329b。
导光板323的光入射面的侧偏振器325可使光发生线性偏振。来自LEDs329a的光可通过侧偏振器325而线性偏振，并入射到导光板323上。
为显示全黑的黑灰色或灰度，侧偏振器325的透射轴可以与偏振器319的透射轴垂直，以致通过侧偏振器325的线性偏振光能够完全被偏振器319所阻挡。自LED组件的LEDs329a入射到导光板323上的光可由于几个总的反射而在导光板323的内部移动，并在导光板323中传播以提供给作为表面光源的液晶显示板310。
第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可均包括第一膜和第二膜，以及介于二者之间的PDLC层。PDLC层可包含聚合物和分散的液晶液滴。不施加电压时，不规则排列的液晶液滴的液晶分子会散射光，第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可为不透明的。响应于所施加的电压，液晶分子按照一个方向排列，聚合物的折射率和液晶液滴的折射率可能会重合。因此，第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可以为透明。
例如，当透明显示装置300的液晶显示板310显示图像时，可处于关闭状态的第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可使光散射，并具有漫射功能和反射功能。例如，第二PDLC膜327b可用作散射由导光板323向液晶显示板310提供的表面光源的漫射板。第一PDLC膜327a可用作反射板，以用来朝着液晶显示板310反射通过导光板下表面的光，并增大亮度。
在透明显示装置300中，可变阻挡膜100可布置在第一PDLC膜327a的下方，与显示图像的一侧相对。可变阻挡膜100可包括下层透明膜101和上层透明膜103、下层透明电极111和上层透明电极113以及电致变色层110。下层透明膜101和上层透明膜103可彼此间隔开。下层透明电极111和上层透明电极113可形成于下层透明膜101和上层透明膜103的内表面上。在下层透明电极111和上层透明电极113之间可***电致变色层110。
电致变色层110可包含电解质115和芯-壳纳米颗粒120。芯-壳纳米颗粒120可广泛分散在电解质115中。每一个芯-壳纳米颗粒120的颜色可根据施加的电压通过电氧化还原反应而改变，而且也可以改变芯-壳纳米颗粒120的透射性质。
因此，取决于施加至下层透明电极111和上层透明电极113的电压，可变阻挡膜100可选择性透射光或阻挡光。由此，透明显示装置300可选择性地在透射模式和图像显示模式下操作，在图像显示模式下可改善图像对于观看者的可视性。
也就是说，在透明显示装置300的透射模式下，液晶显示板310、背光单元320和可变阻挡膜100可以关闭，而第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可以打开。使用者可以看到透明显示装置300对面(透过该装置)的物体或图像。
相反，在图像显示模式下，液晶显示板310、背光单元320和可变阻挡膜100可以打开，而第一PDLC膜327a和第二PDLC膜327b可以关闭。来自背光单元320的光可提供至液晶显示板310，液晶显示板310显示图像。
在一个实例中，在图像显示模式下，来自背光单元320的光可被第二PDLC膜327b漫射，并提供至液晶显示板310以用作均匀的表面光源。一部分通过背光单元320的背面的光可以被第一PDLC膜327a朝着液晶显示板310反射，其他通过第一PDLC膜327a的光则被以不透光模式操作的可变阻挡膜100阻挡。使用者无法通过透明显示装置300看到对面的物体或图像。
另外，由于从外部入射到透明显示装置300的背面的光也可被可变阻挡膜100阻挡，由液晶显示板310显示的图像可能会进一步聚焦，使用者则可感受到由液晶显示板310显示的图像更为鲜明。
如上所述，可变阻挡膜100可设置在透明显示装置300的背光单元320的背面，而且透明显示装置300可选择性地在透射模式或图像显示模式下操作。另外，在图像显示模式下可改善所显示图像对使用者的可视性。
在实施方式的透明显示装置中，包含电致变色芯-壳纳米颗粒的可变阻挡膜可布置在显示板单元的后侧。当透明显示装置在透射模式下操作时，可变阻挡膜也可以在透射模式下操作，透明显示装置可以透射装置对侧(透过该装置)的图像或物体。透明显示装置在图像显示模式下操作时，可变阻挡膜可以在不透光模式下操作，透明显示装置不能透过装置对侧(透过该装置)的图像或物体。透明显示装置可以选择性地在透射模式和图像显示模式下操作。
另外，在图像显示模式中，透明显示装置可以显示高亮度图像，图像可通过显示板单元而更鲜明地显示。此外，由于固体电解质用作用于可变阻挡膜的电解质，因此与液体电解质相比可以防止电解质的渗漏，并且可以形成柔软膜型的可变阻挡膜。
此外，电子可以在电解质中积极地移动，响应时间得以改善。由于省略了如密封图案等固定材料，可以改善制造的便利性，而且可以简化制造。芯-壳纳米颗粒可具有球形形状，因此与扁平形状相比可变阻挡膜可具有更大的比表面积。因此，提高了阻光性。电致变色壳可通过化学方式与芯结合，驱动稳定性将对较高。
尽管已经参考众多的描述性实施方式说明了本发明的实施方式，不过应当理解，本领域的技术人员在本公开原理的范围之内可以设计许多其它的改变和实施方式。例如，在本公开、附图和所附权利要求的范围之内，主题组合排列的构成部分和/或排列方面的各种变化和改变是可能的。除了构成部分和/或排列方面的变化和改变之外，替换性应用对于本领域的技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (18)

1.一种透明显示装置，所述透明显示装置包括：
显示板单元，所述显示板单元包括：
构造为用于显示图像的第一侧；和
与所述第一侧相对的第二侧；和
在所述显示板单元的所述第二侧的可变阻挡膜，所述可变阻挡膜包含电致变色的芯-壳纳米颗粒，
其中，每一个所述芯-壳纳米颗粒包含：
透明芯；和
包围所述透明芯的电致变色壳。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
当所述电致变色壳为透明时所述可变阻挡膜在透射模式下操作；并且
当所述电致变色壳为黑色时所述可变阻挡膜在不透光模式下操作。
3.如权利要求1所述的装置，其中：
各电致变色壳通过所述电致变色壳中的绿色、红色和蓝色的混合而显示黑色；或
多个电致变色壳通过绿色、红色和蓝色的电致变色壳的混合物而显示黑色。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述可变阻挡膜包括：
彼此面对的下层透明膜和上层透明膜；
分别处于所述下层透明膜和上层透明膜的内表面的下层透明电极和上层透明电极；和
包含所述芯-壳纳米颗粒与电解质的电致变色膜。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述透明芯具有导电性。
6.如权利要求4所述的装置，其中，所述电解质包括：
固体型；或
凝胶半固体型。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述显示板单元包括有机发光二极管(OLED)装置，该装置包括像素区，所述像素区包括：
透明部分；和
显示部分。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述显示板单元包括：
液晶显示板；和
背光单元。
9.如权利要求8所述的装置，其中：
在所述显示板单元的所述第一侧的所述液晶显示板上布置包括第一透射轴的偏振器；
在所述背光单元的导光板的下方和上方布置第一和第二聚合物分散的液晶膜；
在所述导光板与所述背光单元的LED组件之间布置具有第二透射轴的侧偏振器；和
所述第一透射轴与所述第二透射轴垂直，以致通过所述侧偏振器的线性偏振光完全被所述偏振器阻挡。
10.一种用于制造透明显示装置的方法，所述方法包括：
提供显示板单元，所述显示板单元包括：
构造为用于显示图像的第一侧；和
与所述第一侧相对的第二侧；和
在所述显示板单元的所述第二侧提供可变阻挡膜，所述可变阻挡膜包含电致变色的芯-壳纳米颗粒，
其中，提供每一个芯-壳纳米颗粒的步骤包括：
提供透明芯；和
提供包围所述透明芯的电致变色壳。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
当所述电致变色壳为透明时所述可变阻挡膜在透射模式下操作；并且
当所述电致变色壳为黑色时所述可变阻挡膜在不透光模式下操作。
12.如权利要求10所述的方法，其中：
各电致变色壳通过所述电致变色壳中的绿色、红色和蓝色的混合而显示黑色；或
多个电致变色壳通过绿色、红色和蓝色的电致变色壳的混合物而显示黑色。
13.如权利要求10所述的方法，其中，提供所述可变阻挡膜的步骤包括：
提供彼此面对的下层透明膜和上层透明膜；
分别在所述下层透明膜和上层透明膜的内表面提供下层透明电极和上层透明电极；和
提供包含所述芯-壳纳米颗粒与电解质的电致变色膜。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述透明芯具有导电性。
15.如权利要求13所述的方法，其中，提供所述电解质的步骤包括：
提供固体型；或
提供凝胶半固体型。
16.如权利要求10所述的方法，其中，提供所述显示板单元的步骤包括提供有机发光二极管装置，该装置包括像素区，所述像素区包括：
透明部分；和
显示部分。
17.如权利要求10所述的方法，其中，提供所述显示板单元的步骤包括：
提供液晶显示板；和
提供背光单元。
18.如权利要求17所述的方法，其中：
在所述显示板单元的所述第一侧的所述液晶显示板上布置包括第一透射轴的偏振器；
在所述背光单元的导光板的下方和上方布置第一和第二聚合物分散的液晶膜；
在所述导光板与所述背光单元的LED组件之间布置具有第二透射轴的侧偏振器；和
所述第一透射轴与所述第二透射轴垂直，以致通过所述侧偏振器的线性偏振光完全被所述偏振器阻挡。
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