行取向。因此，入射光 被液晶和二色性染料散射和吸收，從而實現(xiàn)遮光模式。如果施加了電壓，液晶和二色性染料 會以垂直于基板的方向進行取向，所有入射光都會穿過賓主液晶，從而實現(xiàn)透明（或透射） 模式。
[0079] 此時，用作主體的液晶可以分類為向列液晶，近晶相液晶和膽留型液晶。
[0080] 在液晶中，膽留型液晶可以在平面態(tài)、焦錐態(tài)和垂直態(tài)（homeotropic state)這三 種狀態(tài)間進行狀態(tài)轉換或相位轉換。平面態(tài)會反射入射光中的具體波長的光，焦錐態(tài)會散 射入射光，垂直態(tài)會透射入射光。由于膽留型液晶可以通過狀態(tài)轉換來反射、散射或透射 光，因此被廣泛應用于反射型顯示裝置。
[0081] 膽留型液晶可以利用焦錐態(tài)的散射實現(xiàn)遮光模式，利用施加電壓時的狀態(tài)實現(xiàn)透 明模式。但是，膽留型液晶只能在遮光模式下利用光散射呈現(xiàn)遮光模式。因此，從改善對比 度或能見度的角度而言，透明顯示裝置的光控制設備應當實現(xiàn)黑色遮光模式而非白色遮光 模式。此外，當焦錐態(tài)111的散射水平較弱時，也需要改善散射性能。
[0082] 因此，按照本發(fā)明的實施方式，賓主液晶層（GHLC)可以實現(xiàn)黑色遮光模式。也就 是說，賓主液晶層可以通過對應于賓體的染料的光吸收來實現(xiàn)黑色遮光模式。但是，如果賓 主液晶層不包括聚合物，則因缺少聚合物而難以實現(xiàn)散射，因而遮光模式下的遮光率會下 降。而如果增加賓主液晶層中的染料量以增加遮光率，則會產生透明模式下的透射率下降 的問題。
[0083] 此外，如果將光控制設備用于透明顯示裝置，則光控制設備應實現(xiàn)透明模式，從而 用戶可以看到透明顯示裝置的后方背景。因此，本發(fā)明的發(fā)明人已經認識到，如果在不施加 電壓的初始狀態(tài)下期望透明顯示裝置實現(xiàn)為允許用戶看到透明顯示裝置的后方背景，則在 透明模式下光控制設備的功耗應當最小化。在這方面，本發(fā)明的多個實施方式認識到了上 述問題并提供一種新型結構的光控制設備，在透明模式下，可以在最小化染料的光吸收的 同時增加透射率，并實現(xiàn)可包括阻擋狀態(tài)或半透明狀態(tài)的遮光模式，且在遮光模式下具有 較高的遮光率。
[0084] [光控制設備]
[0085] 下面將參照圖1至15詳細描述按照本發(fā)明的示例性實施方式的光控制設備。
[0086] 圖1為示出按照本發(fā)明一個實施方式的光控制設備的透視圖。圖2為示出圖1的 光控制設備的詳細示例的截面圖。參照圖1和2,按照本發(fā)明一個實施方式的光控制設備 100包括第一基板110,第一電極120,第一取向膜130,賓主液晶層（GHLC) 140,第二取向膜 150,第二電極160,以及與第一基板110相對的第二基板170。
[0087] 第一基板110和第二基板170均可為玻璃基板或塑料膜。例如，第一基板110和 第二基板150的每一個可以是但不限于片或膜，含有纖維素樹脂（例如TAC(三乙酰纖維 素）或DAC(聯(lián)乙醯纖維素）），C0P(環(huán)烯烴聚合物）（例如降冰片烯衍生物），C0C(環(huán)烯烴 共聚物），丙烯酸樹脂（例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯）），聚烯烴（例如PC(聚碳酸酯）， PE (聚乙烯）或PP (聚丙烯）），聚酯（例如PVA (聚乙烯醇），PES (聚醚砜），PEEK (聚醚醚 酮），PEI (聚醚酰亞胺），PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯）以及PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯）， PI (聚酰亞胺），PSF (聚砜））或氟化物樹脂。
[0088] 第一電極120位于第一基板110上，第二電極160位于第二基板170上。第一電 極120和第二電極160中的至少一個可包括多個分割式電極121。在圖2中，作為多個分割 式電極121的第一電極120位于第一基板110的一個表面上，而第二電極160位于第二基 板170的一個表面上。但是，分割式電極可以是以預定形狀圖案化的電極，并非僅限于圖2 的示例。
[0089] 第一和第二電極120和160的每一個可以是透明電極。例如，第一和第二電極120 和160均可由具有導電性的透明導電材料形成，同時可以透射光。例如，第一和第二電極 120和160均可以是但不限于銀氧化物（AgO或Ag 2O或Ag2O3)，錯氧化物（例如Al2O3)，鎢氧 化物（例如冊 2或WO 3或W 203)，鎂氧化物（例如MgO)，鉬氧化物（例如MoO3)，鋅氧化物（例 如ZnO)，錫氧化物（例如SnO 2)，銦氧化物（例如In2O3)，鉻氧化物（例如CrO3或Cr 203)，銻 氧化物（例如Sb2O3或Sb 205)，鈦氧化物（例如TiO2)，鎳氧化物（例如NiO)，銅氧化物（例 如CuO或Cu 2O)，釩氧化物（例如V2O3或V 205)，鈷氧化物（例如CoO)，鐵氧化物（例如Fe2O3 或Fe3O4)，鈮氧化物（例如Nb2O5)，銦錫氧化物（ITO)，銦鋅氧化物（IZO)，摻鋁的鋅氧化物 (ZAO)，鋁錫氧化物（TAO)，或銻錫氧化物（ATO)。
[0090] 如圖1所示，在光控制設備100中，第一電極120位于第一基板110上，第一取向 膜130位于第一電極120上。此外，第二電極160位于第二基板170上，第二取向膜150位 于第二電極160上。液晶層140位于第一取向膜130和第二取向膜150之間。
[0091] 如圖2所示，第一取向膜130位于第一電極120上，第二取向膜150位于第二電極 160上。第一和第二取向膜130和150均可由垂直取向材料形成，用于以垂直方向（y軸方 向）取向膽甾型液晶141和二色性染料142。由于存在第一和第二取向膜130和150,即使 不施加電場，賓主液晶層140的膽留型液晶141和二色性染料142也可以垂直方向（y軸方 向）排列。第一和第二取向膜130和150均可由聚酰亞胺和卵磷脂（PPC)的至少之一形 成?？蛇x的是，可以通過混合HTAB (溴化十六碳烷基三甲銨）或CTAB (溴化十六烷基三甲 銨）和溶劑（例如異丙醇（IPA))，在第一電極120和第二電極160上涂覆混合物，并蒸發(fā)溶 劑的方式形成第一和第二取向膜130和150的每一個。第一和第二取向膜130和150的材 料均不受限于上述示例。
[0092] 賓主液晶層140位于第一取向膜130和第二取向膜150之間。賓主液晶層140可 以是包括膽留型液晶141和二色性染料142的液晶層。在這種情況下，賓主液晶層140中 的賓體可以是二色性染料142,主體可以是膽留型液晶141。此外，賓主液晶層140可進一 步在膽留型液晶141和二色性染料142中包含用于衍生出螺旋結構的手性摻雜劑或光敏手 性摻雜劑，以及光引發(fā)劑。膽留型液晶141可被稱為手性向列液晶。
[0093] 賓主液晶層140中所包括的膽留型液晶141可經受對于平面態(tài)、焦錐態(tài)和垂直態(tài) 的狀態(tài)轉換。在透明模式下，可以控制賓主液晶層140中所包括的膽甾型液晶141處于垂 直態(tài)；在遮光模式下，則控制其處于焦錐態(tài)。
[0094] 膽甾型液晶141可以是向列液晶。膽甾型液晶141可以是正型液晶或負型液晶。 利用垂直電場可以以垂直方向（y軸方向）排列正型液晶，而利用水平電場可以以垂直方向 (y軸方向）排列負型液晶。
[0095] 二色性染料142可以是吸收光的染料。例如，二色性染料142可以是吸收可見光 波長范圍內的每種光的黑色染料，或者是吸收除特定顏色（例如紅色）波長之外的光并反 射該特定顏色（例如紅色）波長的光的染料。二色性染料142可以是但不限于黑色染料， 從而像本發(fā)明的示例性實施方式那樣提高遮光效率。
[0096] 可選的是，二色性染料142可以由具有某種顏色的染料形成，可以具有黑色，紅 色，綠色，藍色和黃色中的任一種顏色，或者它們的混合色。例如，如果光控制設備100與透 明顯示面板的后表面接合，那么在顯示圖像的同時，來自后表面的光應當被遮蔽，從而提高 圖像的能見度。在這種情況下，二色性染料142可以由黑色染料制成。此外，二色性染料 142的顏色可根據使用光控制設備100的地點以及光控制設備100的用途選擇性地變化，從 而給用戶提供美學效果。
[0097] 此外，如果膽留型液晶141是正型液晶，二色性染料142就會具有正型液晶的特 性，而如果膽甾型液晶141是負型液晶，則二色性染料142就會具有負型液晶的特性。
[0098] 二色性染料142可以是但不限于含有鋁鋅氧化物（AZO)的材料。當賓主液晶層 140的單元間隙為5 μπι至15 μπι時，二色性染料142在賓主液晶層140中的含量范圍可 為0.5wt%至1.5wt%。但是，如果二色性染料142的遮光率非常高，二色性染料142在賓 主液晶層140中的含量可以低于0. 5wt%。在這種情況下，二色性染料142的含量可以為 0. lwt%?？蛇x的是，如果賓主液晶層140的單元間隙較小的話，則二色性染料142在賓主 液晶層140中的含量可大于I. 5wt%以改善遮光率。因此，如果單元間隙小于5 μπι，則二色 性染料142在賓主液晶層140中的含量可調整為3wt%。同時，二色性染料142具有預定的 折射率，但在賓主液晶層140中其含量很小，且二色性染料142吸收入射光。因此，二色性 染料142基本上不會折射入射光。
[0099] 此外，光控制設備可增加二色性染料142在賓主液晶層140中的含量以增加遮光 模式下的遮光率。但是，在這種情況下，透射率會下降。因此，二色性染料142在賓主液晶 層140中的含量可在考慮遮光模式下的遮光率和透明模式下的透射率的基礎上進行調節(jié)。
[0100] 此外，利用紫外線（下文中稱為"UV "）可以很容易地使二色性染料142變色。更 具體而言，含有二色性染料142的聚合物分散液晶（PDLC)層或聚合物網絡液晶（PNLC)層 實際上需要進行UV處理以硬化聚合物。在此情形下，會產生二色性染料142因 UV而變色 的問題。例如，藍色二色性染料142會被UV變?yōu)榉凵?。在此情形下，由于二色性染?42 所吸收的光波長范圍發(fā)生了變化，因此會出現(xiàn)通過與初始預期顏色不同的顏色進行遮光的 問題。此外，二色性染料142會被UV破壞，從而會降低二色性染料142的光吸收率。因此， 應增加二色性染料142的含量以防止光控制設備在遮光模式下的遮光率降低，由此成本就 上升了。因此，含有二色性染料142的賓主液晶層140可在不經歷UV處理的條件下形成。
[0101] 處于平面態(tài)和焦錐態(tài)時，膽留型液晶141可通過手性摻雜劑排列為螺旋地旋轉。 此外，處于垂直態(tài)時，膽留型液晶141和二色性染料142可沿垂直方向（y軸方向）排列。也 就是說，處于垂直態(tài)時，膽留型液晶141和二色性染料142可以以其長軸沿垂直方向（y軸 方向）排列的方式排列。賓主液晶層140中所包含的二色性染料142會根據狀態(tài)的轉換而 移動。
[0102] 多個間隔件144保持賓主液晶層140的單元間隙。此外，如果有外力施加于光控制 設備100,間隔件144會保護賓主液晶層140的內部，同時防止第一電極120和第二電極160 短路。此外，間隔件144也可以用作分隔賓主液晶層140的屏障。在此情況下，每個分隔空 間內可包含相同量的膽留型液晶141和二色性染料142,或者可對每個分隔空間的手性摻 雜劑的含量進行控制，從而改變通過手性摻雜劑排列為螺旋結構的膽留型液晶141的節(jié)距 (pitch)P。如果通過手性摻雜劑排列為螺旋結構的膽留型液晶141的節(jié)距P發(fā)生變化，就 可以控制通過手性摻雜劑排列為螺旋結構的膽留型液晶141所反射的光的波長范圍，這在 下文中將參照圖6進行詳細描述。每個間隔件144可以但不限于由光致抗蝕劑、聚二甲基 硅氧烷、聚合物以及UV可固化聚合物中的至少之一形成，這些都是可透射光的透明材料。
[0103] 按照本發(fā)明示例性實施方式的光控制設備100可進一步包括電壓供應單元，用于 向第一和第二電極120和160的每一個提供預定電壓。此時，光控制設備100可通過控制 施加于第一和第二電極120和160的電壓以及膽留型液晶141的狀態(tài)轉換來實現(xiàn)遮蔽入射 光的遮光模式和透射入射光的透明模式。下文將參照圖3A，3B，4A和4B詳細描述正型液晶 的情況下光控制設備100的透明模式和遮光模式，并參照圖7A，7B，8A和8B詳細描述負型 液晶的情況下光控制設備100的透明模式和遮光模式。
[0104] 圖3A和3B為示出正型液晶的情況下圖2的光控制設備處于透明模式下的截面 圖。圖3A為示出正型液晶的情況下施加電場以實現(xiàn)透明模式的截面圖，圖3B為示出透明 模式下的光路徑的截面圖。
[0105] 如圖3A所示，在透明模式下，賓主液晶層140中的膽甾型液晶141和二色性染料 142具有垂直態(tài)。如果賓主液晶層140中的膽留型液晶141和二色性染料142具有正型液 晶的特性，則應對賓主液晶層140施加垂直電場vef，從而使賓主液晶層140經受從焦錐態(tài) 或平面態(tài)到垂直態(tài)的狀態(tài)轉換。如果施加于第一電極120的電壓與施加于第二電極160的 電壓之差大于第一參考電壓，垂直電場vef可以是在以垂直方向（y軸方向）排列的第一和 第二電極120和160之間形成的電場。
[0106] 同時，為了在透明模式下使垂直電場vef均等地施加于膽留型液晶141和二色性 染料142,第一電極120的分割式電極121之間的距離可被形成為小于每個分割式電極121 的寬度的兩倍。如果第一電極120的分割式電極121之間的距離大于每個分割式電極121 的寬度的兩倍或數十微米（μ m)，則施加于膽留型液晶141和二色性染料142 (設置在分割 式電極121上）的垂直電場vef與施加于膽留型液晶141和二色性染料142(設置在分割 式電極121之間）的垂直電場vef之間會產生差異，從而產生不能均等施加垂直電場vef 的問題。
[0107] 如圖3B所示，處于垂直態(tài)時，膽留型液晶141和二色性染料142以垂直方向（y軸 方向）進行排列，且并未螺旋旋轉。此時，由于膽留型液晶141和二色性染料142以光L的 入射方向進行排列，因此對入射在賓主液晶層140上的光L的散射和吸收都最小化。因此， 入射在光控制設備100上的大部分光L會穿過賓主液晶層140。
[0108] 同時，如果通過垂直電場vef產生從焦錐態(tài)或平面態(tài)到垂直態(tài)的狀態(tài)轉換，則即 使不再施加垂直電場vef，賓主液晶層140中的膽留型液晶141和二色性染料142也會因第 一和第二取向膜130和150而保持垂直態(tài)。也就是說，即使不再施加垂直電場vef，賓主液 晶層140中的膽留型液晶141和二色性染料142由于第一和第二取向膜130和150也可穩(wěn) 定地保持垂直態(tài)。因此，在本發(fā)明的示例性實施方式中，即使在狀態(tài)轉換為垂直態(tài)之后不施 加電壓，也可以以初始狀態(tài)實現(xiàn)透明模式，從而可降低功耗。
[0109] 圖4A和4B為示出正型液晶的情況下圖2的光控制設備處于遮光模式下的截面 圖。圖4A為示出正型液晶的情況下施加電場以實現(xiàn)遮光模式的截面圖，圖4B為示出遮光 模式下的光路徑的截面圖。
[0110] 如圖4A所示，在遮光模式下，控制賓主液晶層140中的膽留型液晶141和二色性 染料142處于焦錐態(tài)。如果賓主液晶層140中的膽留型液晶141和二色性染料142具有正 型液晶的特性，則應對賓主液晶層140施加水平電場hef，從而可使賓主液晶層140經受從 垂直態(tài)到焦錐態(tài)的狀態(tài)轉換。如果施加于第一電極120的分割式電極121的電壓之差大于 第二參考電壓，水平電場hef可以是以水平方向（X軸方向或z軸方向）排列的分割式電極 121之間的電場。
[0111] 同時，為了在透明模式下使垂直電場vef均等地施加于膽留型液晶141和二色性 染料142,第一電極120的分割式電極121之間的距離可小于每個分割式電極121的寬度的 兩倍。此時，由于彼此相鄰的分割式電極121之間的距離很短，因此，在遮光模式下，可能產 生無法施加水平電場hef的問題。因此，對于遮光模式而言，優(yōu)選地，對圖4A所示的連續(xù)排 列的三個分割式電極121a、121b和121c的中央的分割式電極121b不施加電壓，而對一側 的分割式電極121a施加第一電壓，對另一側的分割式電極121c施加第二電壓。
[0112] 如圖4B所示，處于焦錐態(tài)時，膽留型液晶141和二色性染料142通過手性摻雜劑 螺旋地旋轉。此外，螺旋排列的膽留型液晶141和二色性染料142被隨機排列。此時，入 射在賓主液晶層140上的光被膽留型液晶141散射，或被二色性染料142吸收。在遮光模 式下，如果二色性染料142是黑色染料，則賓主液晶層140會通過顯示黑色而遮蔽入射光。 因此，在本發(fā)明