光控制装置以及制造该光控制装置的方法
【专利说明】光控制装置以及制造该光控制装置的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年8月29日在韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2014-0114174号和于2015年6月19日在韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2015-0087771号的优先权，通过引用将所述韩国专利申请的公开全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种使用具有聚合物的液晶的光控制装置以及制造该光控制装置的方法。
【背景技术】
[0004]近年来，随着世界进入了信息时代，用于处理和显示信息的显示设备的领域迅速增长。因此，各种显示设备已被开发并且已经得到注意。
[0005]显示设备的具体示例包括液晶显示器(IXD)装置、等离子体显示面板(rop)装置、场发射显示器(FED)装置以及有机发光二极管(0LED)。这些显示器展示了优异的性能、诸如变薄、重量变轻和低功耗。因此，目前，显示设备的应用领域继续增加。特别地，显示设备已经被用作大多数的电子设备或移动设备中的用户界面。
[0006]此外，近年来，使得用户能够通过显示设备看到位于相反侧的物体或者图像的透明显示设备已被积极地研究。
[0007]透明显示设备在空间利用效率、室内装修和设计方面具有优势。此外，透明显示装置可以应用于各种领域。透明显示设备可以通过在透明电子设备中实现能够识别信息、处理信息并且显示信息的显示设备，解决传统电子设备的空间和视觉约束。透明显示设备可以在智能窗口中使用，并且智能窗口可适用于在智能家居或智能车辆中使用。
[0008]特别地，IXD可以使用边缘型背光而被实现为透明显示设备，但是使用IXD的透明显示设备呈现出非常低的透射率。此外，使用LCD的透明显示设备具有的缺点是:由于用于实现黑色的偏光片而使透明度降低并且外部能见度也受到负面影响。
[0009]此外，使用0LED的透明显示设备比使用IXD的透明显示设备具有更高的功耗。另夕卜，透明显示设备在表达真正的黑色方面有困难，但是对比度在黑暗的环境中没有问题。然而，它具有在有光的正常环境中对比度降低的缺点。
[0010]因此，为了实现透明模式和遮光模式，提出了一种与使用0LED的透明显示设备的光控制装置一起形成到一个单层的聚合物分散液晶(PDLC)或聚合物网络液晶(PNLC)的方法。聚合物分散液晶(PDLC)或聚合物网络液晶(PNLC)可以通过混合单体和液晶以及将紫外(UV)线照射到混合物形成。
[0011]具体地，聚合物分散液晶(PDLC)具有在聚合物内形成液晶的结构，并且聚合物网络液晶(PNLC)具有聚合物以网络结构分布在液晶上的结构。
[0012]如果将电场施加到聚合物分散液晶(PDLC)或聚合物网络液晶(PNLC)，则液晶的对准被改变，并且因此，从外部入射的光可被散射或透射。即，是使用聚合物分散液晶(PDLC)或聚合物网络液晶(PNLC)的设备可以在不使用偏光片的情况下对光进行散射和透射，并且因此，可以用作透明显示设备的光控制装置。
【发明内容】
[0013]因此，本发明针对一种光控制装置和包括该光控制装置的显示设备，其基本消除了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题。
[0014]本发明的一个目的在于提供一种光控制装置和包括该光控制装置的显示设备，该光控制装置可以通过在没有施加电压的初始状态下透射从外部入射的光并且因此在初始状态下实现透明模式来减少功耗。
[0015]此外，本发明的另一个目的在于提供一种光控制装置和包括该光控制装置的显示设备，该光控制装置能够通过遮蔽或者散射从外部入射的光或者保持设备的背景可见来显示颜色。
[0016]此外，本发明的又一个目的在于提供一种光控制装置，该光控制装置在液晶单元中包括网络和壁二者。
[0017]另外，本发明的再一个目的在于提供一种与透明显示设备组合的光控制装置，通过提供透明模式或遮光模式，该光控制装置具有高图像可见度，在遮光模式中，外部光被阻挡。
[0018]另外，本发明的再一个目的在于提供一种光控制装置，该光控制装置可以应用于柔性显示设备。
[0019]本发明的目的不限于前述目的，并且根据以下描述，上面没有提到的其它目的对本领域技术人员而言将显而易见。
[0020]根据用于实现上述目的的本发明的一个方面，提供了一种光控制装置，所述光控制装置包括:彼此面对的第一电极单元和第二电极单元；液晶单元，该液晶单元位于所述第一电极单元和所述第二电极单元之间，所述液晶单元包括:液晶；壁，所述壁具有从第一单体聚合的第一聚合物，所述第一单体具有比第二单体更高的扩散速度；以及网络，所述网络具有从所述第二单体聚合的第二聚合物，所述第二单体具有比所述第一单体更低的扩散速度。
[0021]根据本发明的另一个特征，所述光控制装置还包括位于所述第一电极单元与所述第二电极单元中的至少一个上的间隔件。
[0022]根据本发明的又一个特征，所述第一聚合物和所述第二聚合中的每一个均从UV可固化单体、聚二甲基硅氧烷、RM(反应性液晶基元)基单体、Ν0Α(诺兰光学粘合剂)基单体、双酚A二甲基丙烯酸酯基单体以及光致抗蚀剂中的至少一种单体聚合。
[0023]根据本发明的再一个特征，如果所述第一单体在第一固化条件下被固化，则所述第二单体在与所述第一固化条件不同的第二固化条件下被固化。
[0024]根据本发明的再一个特征，如果所述第一单体通过UV固化被固化，则所述第二单体通过热固化被固化。
[0025]根据本发明的再一个特征，如果所述第一单体通过UV固化被固化，则所述第二单体通过波长范围与所述第一单体不同的UV固化被固化。
[0026]根据本发明的再一个特征，如果所述液晶包括负型液晶或者DFLC (双频液晶)中的一个，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的每一个均包括公共电极。
[0027]根据本发明的再一个特征，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直(homeotropic)状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0028]根据本发明的再一个特征，如果所述液晶包括正型液晶或者DFLC (双频液晶)中的一种，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的至少一个电极单元包括至少一个图案化电极。
[0029]根据本发明的再一个特征，将水平电场施加到所述图案化电极。
[0030]根据本发明的再一个特征，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0031]根据本发明的再一个特征，如果所述液晶包括正型液晶或者DFLC (双频液晶)中的一种，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的至少一个电极单元包括至少一个图案化电极和公共电极。
[0032]根据本发明的再一个特征，水平电场被施加到所述图案化电极和所述公共电极。
[0033]根据本发明的再一个特征，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0034]根据本发明的再一个特征，该光控制装置还包括对准构件，该对准构件在所述液晶单元中并且被配置为垂直对准所述液晶，其中，所述光控制装置在没有施加电压时呈现透明模式。
[0035]根据用于实现上述目的的本发明的另一个方面，提供了一种制造光控制装置的方法，所述方法包括以下步骤:将第一电极单元层压到第二电极单元；在所述第一电极单元与所述第二电极单元之间形成混合液晶单元，所述混合液晶单元具有混合液晶，并且所述混合液晶具有第一单体、第二单体和液晶；将具有图案的掩模定位在所述第一电极单元或者所述第二电极单元上；通过由所述混合液晶的初次固化聚合所述第一单体在与所述图案对应的区域中形成壁，所述第一单体具有比所述第二单体更高的扩散速度；以及通过由所述混合液晶的二次固化聚合所述第二单体形成网络，所述第二单体具有比所述第一单体的扩散速度更低的扩散速度。
[0036]根据本发明的另一个特征，该方法还包括以下步骤:在所述第一电极单元与所述第二电极单元中的至少一个上设置间隔件。
[0037]根据本发明的另一个特征，所述初次固化的波长包括在360nm至380nm的范围内，并且所述二次固化的波长包括在330nm至360nm的范围内。
[0038]根据本发明的再一个特征，所述初次固化包括UV照射，并且所述二次固化包括热处理。
[0039]根据本发明的再一个特征，所述初次固化包括UV照射，并且所述二次固化的波长范围与所述初次固化的波长范围不同。
[0040]根据用于实现上述目的的本发明的另一个方面，提供了一种混合液晶，在该混合液晶中分散有液晶、第一单体和第二单体，所述混合液晶包括:所述第一单体，由于比所述第二单体的扩散速度更高的扩散速度，该第一单体被配置为通过初始固化被聚合，从而形成用于光控制装置的壁；以及所述第二单体，由于比所述第一单体的扩散速度更低的扩散速度，该第二单体被配置为通过随后的固化被聚合，从而形成用于所述光控制装置的网络。
[0041]根据本发明的另一个特征，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0042]根据本发明的又一个特征，所述第一单体和所述第二单体通过在不同波长范围的UV照射被固化。
[0043]根据本发明的又一个特征，所述第一单体与所述第二单体的比包括1:1至1:1.25或者1:1至2.5:1。
[0044]根据本发明的再一个特征，所述第一单体包括UV可固化单体并且所述第二单体包括UV可固化单体或热可固化单体。
[0045]根据本发明的再一个特征，所述液晶包括正型液晶、负型液晶和DFLC (双频液晶)中的一种。
[0046]根据用于实现上述目的的本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，所述显示设备包括:显示面板；以及附接到该显示面板的至少一个光控制装置。
[0047]根据本发明的另一个特征，所述显示面板是0LED面板。
[0048]根据本发明的另一个特征，所述光控制装置附接到所述显示面板的前表面。
[0049]根据本发明的再一个特征，所述光控制装置附接到所述显示面板的后表面。
[0050]其它示例性实施方式的细节将包括在本发明的详细说明书和附图中。
[0051]本发明可以提供一种能够通过透射从外部入射的光线而不施加电压在透明模式中驱动的光控制装置。
[0052]此外，由于本发明的光控制装置具有状态对准，因此可以在初始状态中实现透明模式，所述状态对准在初始状态中透射从外部入射的光。因此，可以提供功耗减少的光控制
目.ο
[0053]此外，本发明可以提供能够在遮光模式中实现的光控制装置，从而表达黑色或者除了黑色以外的其它颜色，在遮光模式中，通过包括着色构件使光控制装置的背景不可见，该着色构件包括具有颜色的染料。
[0054]另外，本发明可以提供使用两个或更多不同的单体在遮光单元中包括壁和网络二者的光控制装置。
[0055]此外，本发明可以通过使用液晶单元中的网络来提高对从外部入射的光进行散射的效果。
[0056]此外，本发明可以通过使用液晶单元中的壁提高光控制装置的遮光率以抑制着色构件倾斜到特定区域并且因此抑制由于在液晶单元中以不均匀方式分布的着色构件导致的漏光。
[0057]另外，由于使用液晶单元中的壁可以吸收从外部施加的冲击，因此本发明可以应用于柔性显示设备。
[0058]此外，本发明可以通过减少折射率差而在于透明模式中被驱动的同时提高光控制装置的透射率。可以使用设置在对准构件与液晶单元之间或者电极单元与液晶单元之间的折射率匹配层。
[0059]此外，本发明可以通过凭借壁或折射率匹配层防止在光控制装置中发生短路来提高驱动可靠性。
[0060]本发明的效果不限于上述效果，并且其它各种效果被包括在下面的描述中。
[0061]附记1、一种光控制装置，所述光控制装置包括:
[0062]彼此面对的第一电极单元和第二电极单元；
[0063]液晶单元，该液晶单元位于所述第一电极单元和所述第二电极单元之间，所述液晶单元包括:
[0064]液晶；
[0065]壁，所述壁具有从第一单体聚合的第一聚合物，所述第一单体具有比第二单体更高的扩散速度；以及
[0066]网络，所述网络具有从所述第二单体聚合的第二聚合物，所述第二单体具有比所述第一单体更低的扩散速度。
[0067]2、根据附记1所述的光控制装置，所述光控制装置还包括位于所述第一电极单元和所述第二电极单元中的至少一个上的间隔件。
[0068]3、根据附记1所述的光控制装置，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合中的每一个均从UV可固化单体、聚二甲基硅氧烷、反应性液晶基元RM基单体、诺兰光学粘合剂Ν0Α基单体、双酚A二甲基丙烯酸酯基单体以及光致抗蚀剂中的至少一种单体聚合。
[0069]4、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述第一单体在第一固化条件下被固化，则所述第二单体在与所述第一固化条件不同的第二固化条件下被固化。
[0070]5、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述第一单体通过UV固化被固化，则所述第二单体通过热固化被固化。
[0071]6、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述第一单体通过UV固化被固化，则所述第二单体通过波长范围与所述第一单体不同的UV固化被固化。
[0072]7、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述液晶包括负型液晶或者双频液晶DFLC中的一种，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的每一个均包括公共电极。
[0073]8、根据附记7所述的光控制装置，其中，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0074]9、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述液晶包括正型液晶或者双频液晶DFLC中的一种，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的至少一个电极单元包括至少一个图案化电极。
[0075]10、根据附记9所述的光控制装置，其中，水平电场被施加到所述图案化电极。
[0076]11、根据附记10所述的光控制装置，其中，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0077]12、根据附记1所述的光控制装置，其中，如果所述液晶包括正型液晶或者双频液晶DFLC中的一种，则所述第一电极单元和所述第二电极单元中的至少一个电极单元包括至少一个图案化电极和公共电极。
[0078]13、根据附记12所述的光控制装置，其中，水平电场被施加到所述图案化电极和所述公共电极。
[0079]14、根据附记13所述的光控制装置，其中，所述光控制装置在没有施加电压时呈现所述液晶处于垂直状态的透明模式，并且其中，所述光控制装置在施加了电压时呈现所述液晶处于随机状态的遮光模式。
[0080]15、根据附记1所述的光控制装置，该光控制装置还包括对准构件，该对准构件在所述液晶单元中并且被配置为垂直对准所述液晶，其中，所述光控制装置在没有施加电压时呈现透明模式。
[0081]16、一种制造光控制装置的方法，所述方法包括以下步骤:
[0082]将第一电极单元层压到第二电极单元；在所述第一电极单元与所述第二电极单元之间形成混合液晶单元，所述混合液晶单元具有混合液晶，并且所述混合液晶具有第一单体、第二单体和液晶；
[0083]将具有图案的掩模定位在所述第一电极单元或者所述第二电极单元上；
[0084]通过由所述混合液晶的初次固化聚合所述第一单体在与所述图案对应的区域中形成壁，所述第一单体具有比所述第二单体更高的扩散速度；以及
[0085]通过由所述混合液晶的二次固化聚合所述第二单体形成网络，所述第二单体具有比所述第一单体的扩散速度更低的扩散速度。