光控制設(shè)備和具有該設(shè)備的透明顯示裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年7月25日提出的韓國專利申請No. 10-2014-0094885以及2015 年6月12日提出的No. 10-2015-0083150的優(yōu)先權(quán)，在此為了所有目的通過參考的方式將 其并入本文，如同在本文完全闡述一樣。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種光控制設(shè)備和透明顯示裝置，尤其涉及一種具有透明模式和遮光 模式的光控制設(shè)備和透明顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來，隨著信息時代的發(fā)展，用于處理和顯示大量信息的顯示裝置已得到發(fā)展。尤 其是，多種不同的顯示裝置已進入人們的視野并引起高度關(guān)注。
[0005] 顯示裝置的例子包括液晶顯示（LCD)裝置，等離子體顯示面板（PDP)裝置，場發(fā)射 顯示（FED)裝置，電致發(fā)光顯示（ELD)裝置以及有機電致發(fā)光顯示（OLED)裝置。這些顯示 裝置通常具有外形薄、重量輕和功耗低的特點，因此其應(yīng)用領(lǐng)域不斷增大。具體而言，在大 多數(shù)電子裝置或移動裝置中，顯示裝置已被用作用戶界面。
[0006] 此外，已經(jīng)開發(fā)出透明顯示裝置，用戶可通過透明顯示裝置看見位于對面的物體 或圖像。透明顯示裝置可具有更優(yōu)的空間利用以及更好的內(nèi)部設(shè)計等優(yōu)點，可應(yīng)用于各種 應(yīng)用領(lǐng)域。透明顯示裝置可以作為透明電子裝置實現(xiàn)信息識別、信息處理和信息顯示的功 能，從而克服了現(xiàn)有電子裝置的時空限制。這樣的透明顯示裝置可用于智能窗，也就是智能 房屋或智能汽車的窗戶。
[0007] 在透明顯示裝置中，采用邊緣形背光可以實現(xiàn)基于IXD的透明顯示裝置。但是，采 用LCD技術(shù)的透明顯示裝置存在一個問題，其透明性會因用于實現(xiàn)黑色的偏振板而惡化。 此外，基于LCD的透明顯示裝置在戶外能見度方面也存在問題。
[0008] 基于OLED的透明顯示裝置在功耗方面高于基于IXD的透明顯示裝置，且在顯示純 黑色這一點上存在困難。此外，雖然基于OLED的透明顯示裝置在暗環(huán)境中的對比度沒有問 題，但在普通照明環(huán)境中會出現(xiàn)對比度惡化的問題。
[0009] 為了解決上述問題，已經(jīng)提出一種將光控制設(shè)備應(yīng)用于透明顯示裝置的方法，其 中，光控制設(shè)備可實現(xiàn)使入射在透明顯示裝置的后表面上的光透射的透明模式和遮蔽光的 遮光模式。韓國專利申請No. 10-2011-0103726中公開了一種反射式液晶顯示裝置及控制 該裝置的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 因此，本發(fā)明旨在提供一種光控制設(shè)備以及具有該光控制設(shè)備的透明顯示裝置， 基本上可以消除因現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺陷而引起的一個或多個問題。
[0011] 本發(fā)明的一個目的是提供一種光控制設(shè)備和具有該設(shè)備的透明顯示裝置，所述光 控制設(shè)備可以利用賓主液晶層的焦錐態(tài)和垂直態(tài)透射或遮蔽光。
[0012] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備可以利用液晶層或 取向膜中所包含的取向材料在不施加電壓的初始狀態(tài)下實現(xiàn)透明模式。
[0013] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備可以利用賓主液晶 層中的膽留型液晶的焦錐態(tài)和垂直態(tài)增加透明模式下的光透射率并增加遮光模式下的遮 光率。
[0014] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，即使在狀態(tài)改變后不施加電壓的情 況下，所述光控制設(shè)備也可利用取向膜實現(xiàn)穩(wěn)定地保持焦錐態(tài)和垂直態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)。
[0015] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于液晶層的光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備可以 通過簡化制造工藝而降低成本。
[0016] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于膽留型液晶的光控制設(shè)備，所述膽留型液晶 不反射可見光波長范圍的光。
[0017] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備可以根據(jù)二色性染 料顯示具體顏色，從而使后方背景不會被看到。
[0018] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備包括間隔件，用以 保持賓主液晶層的單元間隙從而在施加有外力時保護膽留型液晶層的內(nèi)部，同時允許將間 隔件用作分隔賓主液晶層的屏障。
[0019] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種光控制設(shè)備，所述光控制設(shè)備具有折射率匹配 層，從而通過減小折射率差來增加透明度。
[0020] 在下面的描述中將部分列出本發(fā)明的附加優(yōu)點和特征，這些優(yōu)點和特征的一部分 根據(jù)對下文的研究對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見或者可通過本發(fā)明的實施領(lǐng)會 到。通過說明書、權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些目的 和其他優(yōu)點。
[0021] 為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的意圖，如在此具體化和概括描述 的，一種光控制設(shè)備包括：在第一基板上的第一電極；在該第一電極上的第一取向膜；在與 該第一基板相對的第二基板上的第二電極；在該第二電極上的第二取向膜；以及位于該第 一取向膜和該第二取向膜之間的賓主液晶層，所述賓主液晶層包括膽留型液晶和二色性染 料，其中，該第一電極和該第二電極用以提供垂直電場，該第一電極和該第二電極中的至少 一個用以提供水平電場；在第一方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有 垂直態(tài)，以實現(xiàn)透射入射光的透明模式；在第二方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽 甾型液晶具有焦錐態(tài)，以實現(xiàn)遮蔽入射光的遮光模式；在沒有電場施加于該賓主液晶層時， 所述膽留型液晶和所述二色性染料保持狀態(tài)不變。
[0022] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該第一方向為垂直方向，且該第二方向為水平方 向。
[0023] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該第一方向為水平方向，且該第二方向為垂直方 向。
[0024] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，所述膽留型液晶和所述二色性染料在該透明模式 下以垂直方向進行排列。
[0025] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，所述膽留型液晶和所述二色性染料在該遮光模式 下隨機排列。
[0026] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，所述膽留型液晶反射紅外波長范圍或紫外波長范 圍的光。
[0027] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該第一電極包括用于提供水平電場的多個分割式 電極。
[0028] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是正型液晶時，所述膽留型液晶 利用水平電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用垂直電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0029] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是負型液晶時，所述膽留型液晶 利用垂直電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用水平電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0030] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該第二電極包括用于提供水平電場的多個分割式 電極。
[0031] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是正型液晶時，所述膽留型液晶 利用水平電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用垂直電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0032] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是負型液晶時，所述膽留型液晶 利用垂直電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用水平電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0033] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，所述第一電極和所述第二電極包括用于提供水平 電場的多個分割式電極。
[0034] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是正型液晶時，所述膽留型液晶 利用水平電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用垂直電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0035] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，在所述膽留型液晶是負型液晶時，所述膽留型液晶 利用垂直電場從垂直態(tài)轉(zhuǎn)換為焦錐態(tài)，并利用水平電場從焦錐態(tài)轉(zhuǎn)換為垂直態(tài)。
[0036] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，所述第一取向膜和所述第二取向膜將所述膽甾型 液晶和所述二色性染料以垂直方向進行排列。
[0037] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該賓主液晶層還包括聚合物網(wǎng)絡(luò)。
[0038] 優(yōu)選地，對于上述光控制設(shè)備，該賓主液晶層還包括用于保持該賓主液晶層的單 元間隙的多個間隔件。
[0039] 在另一個方面，一種光控制設(shè)備包括：在第一基板上的第一電極；在與該第一基 板相對的第二基板上的第二電極；以及在該第一電極和該第二電極之間的賓主液晶層，所 述賓主液晶層具有膽留型液晶、二色性染料和垂直取向材料，所述垂直取向材料將所述膽 甾型液晶和所述二色性染料以垂直方向進行排列，其中所述第一電極和所述第二電極用于 提供垂直電場，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個用于提供水平電場；在第一方 向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有垂直態(tài)，以實現(xiàn)透射入射光的透明 模式；在第二方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有焦錐態(tài)，以實現(xiàn)遮蔽 入射光的遮光模式；且在沒有電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶保持狀態(tài)不變。
[0040] 在又一個方面，一種透明顯示裝置包括：透明顯示面板，所述透明顯示面板包括透 射區(qū)域和發(fā)光區(qū)域，所述發(fā)光區(qū)域顯示圖像；以及在該透明顯示面板的至少一個表面上的 光控制設(shè)備，其中，所述光控制設(shè)備包括位于第一取向膜和第二取向膜之間的賓主液晶層， 所述賓主液晶層包括膽留型液晶和二色性染料，所述膽留型液晶在該發(fā)光區(qū)域中顯示圖像 的顯示模式下具有焦錐態(tài)，使得所述光控制設(shè)備實現(xiàn)遮蔽入射光的遮光模式。
[0041] 優(yōu)選地，對于上述透明顯示裝置，所述膽留型液晶在該發(fā)光區(qū)域中不顯示圖像的 非顯示模式下具有垂直態(tài)，使得所述光控制設(shè)備實現(xiàn)透射入射光的透明模式。
[0042] 優(yōu)選地，對于上述透明顯示裝置，所述膽留型液晶在該發(fā)光區(qū)域中不顯示圖像的 非顯示模式下具有焦錐態(tài)，使得所述光控制設(shè)備實現(xiàn)透射入射光的透明模式。
[0043] 優(yōu)選地，對于上述透明顯示裝置，所述光控制設(shè)備還包括第一電極和第二電極，所 述第一電極和所述第二電極用于提供垂直電場，所述第一電極和所述第二電極中的至少一 個用于提供水平電場；在第一方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有垂 直態(tài)，以實現(xiàn)透射入射光的透明模式；在第二方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽甾 型液晶具有焦錐態(tài)，以實現(xiàn)遮蔽入射光的遮光模式；在沒有電場施加于該賓主液晶層時，所 述膽留型液晶保持狀態(tài)不變。
[0044] 在又一個方面，一種光控制設(shè)備包括：在第一基板上的第一電極；在該第一電極 上的第一取向膜；在與該第一基板相對的第二基板上的第二電極；在該第二電極上的第二 取向膜；在該第一基板和該第一電極之間的第三電極；在該第一取向膜和該第二取向膜之 間的賓主液晶層，所述賓主液晶層包括膽留型液晶和二色性染料，其中所述第一電極和所 述第二電極用于提供垂直電場，所述第一電極和所述第三電極用于提供水平電場；在第一 方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有垂直態(tài)，以實現(xiàn)透射入射光的透 明模式；在第二方向的電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶具有焦錐態(tài)，以實現(xiàn)遮 蔽入射光的遮光模式；在沒有電場施加于該賓主液晶層時，所述膽留型液晶保持狀態(tài)不變。
[0045] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明在上文的大體描述和在下文的詳細說明都是示例性和說明 性的，用于對要求保護的本發(fā)明提供進一步解釋。
【附圖說明】
[0046] 附圖用于提供本發(fā)明的進一步理解，其并入且構(gòu)成了本申請的一部分，闡釋了本 發(fā)明的實施方式，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中：
[0047] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的光控制設(shè)備的透視圖；
[0048] 圖2為示出圖1的光控制設(shè)備的詳細示例的截面圖；
[0049] 圖3A和3B為示出正型液晶的情況下圖2的光控制設(shè)備處于透明模式下的截面 圖；
[0050] 圖4A和4B為示出正型液晶的情況下圖2的光控制設(shè)備處于遮光模式下的截面 圖；
[0051] 圖5為示出平面態(tài)膽甾型液晶層的示例圖；
[0052] 圖6為示出基于膽甾型液晶的節(jié)距的反射波長范圍的示例圖；
[0053] 圖7A和7B為示出負型液晶的情況下圖2的光控制設(shè)備處于透明模式下的截面 圖；
[0054] 圖8A和8B為示出負型液晶的情況下圖2的光控制設(shè)備處于遮光模式下的截面 圖；
[0055] 圖9為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0056] 圖10為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0057] 圖IlA至IlC為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0058] 圖12A至12C為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0059] 圖13A至13C為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0060] 圖14A至14C為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0061] 圖15為示出圖1的光控制設(shè)備的另一個詳細示例的截面圖；
[0062] 圖16為示出按照本發(fā)明一個實施方式的透明顯示裝置的透視圖；
[0063] 圖17A為示出圖16的透明顯示面板的下基板的詳細示例的截面圖；
[0064] 圖17B為示出圖16的透明顯示面板的下基板的另一詳細示例的截面圖；以及
[0065] 圖18為示出按照本發(fā)明另一實施方式的透明顯示裝置的透視圖。
【具體實施方式】
[0066] 現(xiàn)在將詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式，在附圖中示出了這些實施方式的一些 例子。盡可能地在整個附圖中使用相同的參考標記表示相同或類似的部分。
[0067] 通過下文結(jié)合附圖描述的各個實施方式，本發(fā)明的優(yōu)點和特征及其實現(xiàn)方法將十 分清楚。但是，本發(fā)明也可以以其他不同形式來實現(xiàn)，不應(yīng)理解為僅限于本文所提出的實施 方式。而是，提供這些實施方式是為了使本發(fā)明公開地更徹底和完整，并向所屬領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員充分地傳達本發(fā)明的范圍。此外，本發(fā)明僅受權(quán)利要求書的保護范圍的限制。
[0068] 用于描述本發(fā)明實施方式的附圖中公開的形狀、尺寸、比例、角度和數(shù)量僅僅是例 子，因此，本發(fā)明不限于圖中所示的細節(jié)。在通篇說明書中，相似的參考標記指代相似的元 件。在以下描述中，當(dāng)對相關(guān)已知功能或配置的詳細描述被認為會不必要地模糊本發(fā)明的 重點時，該詳細描述會被省略。
[0069] 當(dāng)本說明書中使用"包括"、"具有"和"包含"時，除非使用了 "僅"，否則還可以增 加其他部分。
[0070] 在解釋一個元素時，即使未明確說明，該元素也被解釋為具有誤差范圍。
[0071] 在描述本發(fā)明的實施方式時，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)（例如，電極，線路，配線，層或接觸部） 被描述為形成于另一結(jié)構(gòu)的上部/下部或另一結(jié)構(gòu)上/下時，此描述應(yīng)被解釋為包括這些 結(jié)構(gòu)彼此接觸的情形以及在兩個結(jié)構(gòu)間設(shè)置有第三結(jié)構(gòu)的情形。
[0072] 在描述時間關(guān)系時，例如，當(dāng)時間順序被描述為"之后"，"隨后"，"接下來"和"之 前"時，除非使用了 "正好"或"直接"，否則也包括不連續(xù)的情形。
[0073] 應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然本文中使用術(shù)語"第一"、"第二"等來描述多個單元，但這些單 元不受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用于將一個單元區(qū)別于另一個單元。例如，第一單元也 可以命名為第二單元，類似的，第二單元也可以命名為第一單元，這都不脫離本發(fā)明的保護 范圍。
[0074] "X軸方向"、"Y軸方向"和"Z軸方向"不應(yīng)僅解釋為相互垂直關(guān)系的幾何關(guān)系，其 可在本發(fā)明的單元起功能性作用的范圍內(nèi)具有更寬的方向性。
[0075] 術(shù)語"至少一個"應(yīng)被理解為包括一個或多個相關(guān)列舉項的任意和全部組合。例 如，"第一項，第二項和第三項的至少一個"的意思是第一項、第二項和第三項中的兩個或更 多個中的所有項的組合以及第一項，第二項或第三項。
[0076] 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能夠充分理解，本發(fā)明各實施方式的特征可彼此部分或整體地 結(jié)合或組合，且可在技術(shù)上彼此進行各種互操作和驅(qū)動。本發(fā)明的實施方式可彼此獨立實 施，或者以相互依賴的關(guān)系共同實施。
[0077] 下文將參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式。
[0078] 研究了將賓主液晶層用于透明顯示裝置的光控制設(shè)備的液晶層。在這種情況下， 賓體表示添加至液晶中的二色性染料，主體表示液晶。在賓主模式中，液晶的排列方向受控 于施加電壓所產(chǎn)生的電場，同時以與液晶相同的方向?qū)Χ匀玖线M