聚合物分散液晶段码显示器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种使用聚合物分散液晶(PolymerDispersed Liquid Crystals,PDLC)材料作为显示介质的段码显示器。

背景技术

聚合物分散液晶(PDLC)材料自发明以来，以液晶调光薄膜的形态，被广泛地应用于建筑玻璃、汽车玻璃领域。其具有通电透明、断电雾化的功能效果，可起到隐私保护、屏蔽刺目炫光等功效。

液晶调光膜由两层透明导电膜相向对置，中间夹持PDLC材料构成。PDLC材料的层厚一般在12～20微米左右。透明导电膜一般采用氧化铟锡镀层(ITO)，也有采用有机导电涂层(PEDOT)或银纳米线涂层，或金属镀层。PDLC材料层中，向列相液晶以分散或彼此连通的液态微滴形式贮存在聚合物基质中。聚合物基质同时起到粘接上下两片透明导电膜的作用。

PDLC材料一般采用聚合诱导相分离的工艺实现。其原材料为液晶与胶黏剂的混合液。早期，胶黏剂采用环氧胶水，通过热固化工艺成型；目前行业内普遍采用光固化胶黏剂，通过紫外线照射工艺成型。紫外固化工艺对光强有明确的要求。弱紫外线照射下，伴随胶黏剂固化的过程，液晶分子发生迁移、聚集，最后出现相分离，形成微米级的液晶微滴，此时材料外观是雾化的效果。而太强的紫外线，会使得胶黏剂固化过于迅速，以至于液晶分子没有时间能够迁移产生相分离。得到的材料中，液晶分子以分子级别嵌在聚合物中，不存在液晶相，因此材料是透明的。

产业界一直在尝试开发基于PDLC材料的显示器，并开发了多种实现工艺。如专利CN110471206A中所述，在成型的薄膜上使用激光器透穿导电膜的基质，将导电镀层烧蚀切断，以得到设计的显示图样。或是如专利CN108445667A中所述，通过对透明导电膜进行预先蚀刻(激光蚀刻或化学蚀刻)，通过行列交叉的方式，显示点阵图样。或是如专利CN106103022B中所述，通过对透明导电膜进行破坏性弯折，使得导电镀层按制定的方向断裂，以得到设计的条纹图样。

以上工艺，均旨在实现PDLC的静态图案显示。但专利CN110471206A未能解决PDLC显示器的引线问题，驱动图案时，引线也会一并显现；该工艺方案，不能实现封闭图案(如圆圈、方块、字母A、汉字“日”等)的完整显示，必须对图案的封闭区域逐一设计开口，对图案设计效果带来了负面影响；此外，激光烧蚀后的残渣，无法脱离薄膜，容易造成局部短路，严重的情形下，会烧毁整片薄膜。专利CN108445667A所采用的行列交叉的驱动方式，类似于TN、STN显示技术，原本基于液晶材料光电响应特性中的阈值电压，但由于PDLC材料的光电响应特性与液晶材料有较大差异，因此存在非选中区域半显示的问题。专利CN106103022B只能实现条纹状图案，且图案边缘不规则。

本人在之前提交的专利CN2023104289999，描述了一种通过精心设计的激光蚀刻线路，在PDLC薄膜上实现全幅面雾化、全幅面透明、图案透明的同时其余部分雾化、图案雾化的同时其余部分透明四种状态；并且能够实现图案居于显示画面中央，四周不显示引线的效果；并且能够实现对封闭图案(如圆圈、方块、字母A、汉字“日”等)的完整显示，不用在图案上制作开口的效果。

上述专利描述的工艺方法，每个驱动单元需要制作至少4条驱动引线，因此实现成本相对较高。针对段码显示效果，并要求段显示为雾化效果、周围透明的具体要求，可以通过更为简化的工艺方式实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，并考虑到工艺、配套电路的复杂性，本发明提供一种聚合物分散液晶段码显示器。该显示器能够实现段显示为雾化效果、周围透明的具体要求；并且能够实现图案居于显示画面中央，四周不显示引线的效果。同时，该显示器可以兼容常规的段码驱动器。

通过下面结合的描述，对本发明将有更好的理解，其中：

第一方面，本发明提供了一种显示面板，所述显示器包括至少2个透明电极层和至少一个PDLC材料薄层，通过PDLC材料雾度的变化形成的视觉对比度来显示段码图案内容。

所述电极引线，特指导电电极层内，从图案电极连接引出到显示面板侧边，用于给图案区域供电的条状或带状导电区域。

可选地，该显示面板设置为长方形，包括：作为显示画面用途的显示区、用于分配电极引线接线的电极区。

可选地，该显示面板包括：从上至下一次设置有第一电极层、PDLC材料薄层、第二电极层；其中：

所述第一电极层的导电镀层经激光蚀刻工艺，将要显示的图案及电极引线区域与电极层上其它区域的导电镀层切断；

所述第二电极层的导电镀层也经激光蚀刻工艺，将要显示的图案及电极引线区域与电极层上其它区域的导电镀层切断。

针对上述简单图案，所述第一电极层和第二电极层相向放置时，图案外轮廓能够重合；而且：

第一电极层每个独立图案具有一根相连的电极引线；

同样地，第二电极层每个独立图案具有一根相连的电极引线；

可选地，所述PDLC薄层采用正性PDLC材料；

可选地，第一电极层和第二电极层由透明电极材料制成；

可选地，所述透明电极材料为柔性透明导电膜或具有一定刚性的透明导电玻璃，其镀层可以是氧化铟锡、氧化锌、氧化锌锡、银纳米线、银、铜、铝、或者石墨烯中的一种或多种，其基材可以是PET聚酯薄膜、PEN聚酯薄膜、玻璃、PMMA板材、PC板材等。

上述正性PDLC材料，通过紫外线照射进行固化，且固化效果与紫外光强、照射剂量相关。

上述PDLC材料的光照固化分2步进行：

首先，将未固化的PDLC原料液体，即液晶与紫外胶黏剂的混合物，灌入第一电极层和第二电极层之间，并用掩膜板将段码图案区域遮蔽，之后用高强度紫外线照射，使段码图案之外的区域的液晶-胶黏剂混合液快速固化，来不相分离，因而形成透明的固化效果；

其次，将掩膜板移除，再使用低强度紫外线照射，使段码图案区域的液晶-胶黏剂混合液固化并发生相分离，实现雾化的效果。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上文所述的聚合物分散液晶显示面板。该装置能够按编制的程序，驱动面板显示所需的图案效果。

由上述方案可知，本发明通过对第一电极层和第二电极层中，图案与电极引线的设计，以及分步固化的工艺设计，使得：

图案区域以外的区域，包括引线区域在内，无论是否施加电压，都始终保持透明效果；

图案区域内，当有合适的驱动电压刺激时，便快速切换为透明效果；反之，当驱动电压撤除后，该区域就显示为雾化效果。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是本发明实施案例1和实施案例2中所述聚合物分散液晶显示面板的俯视图；

图2是本发明实施案例1和实施案例2中所述聚合物分散液晶显示面板的剖面图；

图3是本发明实施案例1和实施案例2中所述掩模版的正面俯视图；

图4是本发明实施案例1和实施案例2中所述掩模版覆盖在PDLC薄膜上，实施第一步固化工艺的的剖面图；

图5是本发明实施案例1中，电极层1和电极层2的电极蚀刻方案图；

图6是本发明实施案例2中，电极层1和电极层2的电极蚀刻方案图；

图7是本发明实施案例1和实施案例2中，面板的驱动效果示意图；

图8是本发明实施案例3中，面板的驱动效果示意图。

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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

需要说明的是，本发明实施例中所使用的PDLC薄层材料均采用正性PDLC材料制成。为方便描述，实施例中表示驱动状态时，用数字1表示接高电平，数字0表示接低电平。

实施例一

本发明实施例提供了一种聚合物分散液晶显示面板。该显示面板包括二个电极层与一个PDLC材料薄层。

可选地，该显示面板设置为长方形，如图1所示。包括：图案显示区域110，电极引线分配区域120，电极引脚区域130。并且：

该显示面板剖面结构设置为三层，如图2所示。包括：从上到下依次为：第一电极层210，PDLC材料薄层220，第二电极层230。其中，211为第一电极层的导电介质镀层，依属于第一电极层；231为第二电极层的导电介质镀层，依属于第二电极层。

本实施例中，图案显示区域显示效果为七段码数字，可根据需要显示0～9的雾化图案效果，完全断电状态下的默认图案为数字8。

为显示该图案效果，电极层上导电镀层的蚀刻效果如图5所示。其中：第一电极层511所示方向为导电镀层背向观察者视线，第二电极层551所示方向为导电镀层面向观察者视线。第一电极层511中，图案之外的导电镀层521完全保留，不做任何面蚀刻。

第一电极层511中，使用激光蚀刻工艺，按图示实线，将图案531、电极引线532与图案之外的区域521分隔开，蚀刻线宽度为10～30微米。跨越蚀刻线两侧，彼此不导通。第一电极层511中，段码图案区域均通过一条引线区域，连接到下方引脚。第一电极层511中，电极引脚541～547分别均涂敷银浆。第二电极层551中，情况与第一电极层511中描述相同，仅线条位置有所调整。其中：图案之外的导电镀层561完全保留，不做任何面蚀刻。第二电极层上的电极引脚581～587分别均涂敷银浆。571为图案区域，572为电极引线。

该显示面板所用PDLC膜，分两步进行固化。

第一步固化，采用高功率紫外灯照射，光强大于100mW/cm2。固化时，PDLC膜上覆盖一张掩模板，掩模版图案与PDLC膜上蚀刻电路图案对齐。掩模板结构如图3所示，其中310为透光区域，320为遮光区域。掩膜板遮盖下的第一步固化效果如图4所示，430为紫外线光源，410为掩模版，其中411为掩膜板基材，完全透光；412为遮光介质，413为透光介质。412和413一侧紧贴PDLC膜上表面。420为PDLC膜，其中，421为被照射的PDLC功能层，422为没有被照射的PDLC功能层。在强紫外线照射下，421区域的PDLC功能层中，胶黏剂快速固化，并且液晶分子来不及迁移，因此整体不发生相分离，使得421区域在固化后保持透明状态。

第二步固化，采用小功率紫外线灯照射，光强小于10mW/cm2。固化时，PDLC上方没有遮挡物。这使得上一步固化操作中，未受光照的422区域得以固化，并且固化速率较慢，液晶分子有足够的时间发生迁移并产生相分离。该区域在第二步固化完成后，外观为乳白色雾化状态。当上下导电层施加驱动电压后，该区域可以变透明。

本实施例中，段码图案任何一个段需要雾化显现，仅需关闭该段的驱动电压输入；反之，段码图案任何一个段需要呈现透明状态，仅需通过对应的引脚，向图案区域施加合适的驱动电压即可。

本发明实施例的显示面板最终显示的效果如图7所示。其中：711为图案显示区域，712为电极分配区域和电极引脚接线区域，由外壳遮蔽。701所示为显示器未工作状态；702所示为显示数字2的效果，段码呈现雾化效果。

实施例二

本发明实施例提供了一种聚合物分散液晶显示面板。本实施例在实施例1的基础上，修改了第二电极层内电极引线的设计。其余方案与实施例1相同。

本实施例第二电极层中，所有图案区域的引线合并到681引脚。

本实施例中，段码图案任何一个段需要雾化显现，仅需关闭该段的驱动电压输入；反之，段码图案任何一个段需要呈现透明状态，仅需通过对应的引脚，向图案区域施加合适的驱动电压即可。

本发明实施例的显示面板最终显示的效果如图7所示。其中：711为图案显示区域，712为电极分配区域和电极引脚接线区域，由外壳遮蔽。701所示为显示器未工作状态；702所示为显示数字2的效果，段码呈现雾化效果。

相比实施例1，本实施例采用了更少的引脚，实现了相同的显示效果。但是本实施例的方案，配合某些PDLC配方，段图案会比较容易出现半选通的情况，即需要呈现雾化效果的段，实际呈现的雾度不够大。因此，本实施例的方案须配合特定设计的PDLC材料方能达到理想的使用效果。

实施例三

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上文所述的聚合物分散液晶显示面板。例如：该显示装置可以为七段码与固定文字混合的时钟显示器。如图8所示。811为显示区域，812为电极分配区域和电极引脚接线区域，813为数字控制电路区域。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。