光控制设备及其制造方法以及具有该设备的透明显示装置的制造方法
【专利说明】光控制设备及其制造方法以及具有该设备的透明显示装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年6月27日申请的韩国专利申请N0.10-2014-0079462、2014年6月27日申请的韩国专利申请N0.10-2014-0079800、2014年6月30日申请的韩国专利申请N0.10-2014-0080859以及2015年6月12日申请的韩国专利申请N0.10-2015-0083127的优先权，在此为了所有目的通过引用这些申请的全部内容，如同在本文中完整地阐明一样。
技术领域
[0003]本发明涉及一种光控制设备，更具体地，涉及一种可实现透明模式和遮光模式的光控制设备及其制造方法，以及具有该光控制设备的透明显示装置。
【背景技术】
[0004]近来，随着信息时代的发展，用于处理和显示大量信息的显示装置已得到迅速发展。尤其是，多种不同的显示装置已进入人们的视野并引起高度关注。
[0005]显示装置的具体例子包括液晶显示(LCD)装置，等离子体显示面板(rop)装置，场发射显示(FED)装置，电致发光显示(ELD)装置以及有机电致发光显示(0LED)装置。这些显示装置通常具有外形薄、重量轻和功耗低的卓越特性，因此其应用领域不断扩大。具体而言，在大多数电子装置或移动装置中，显示装置已被用作一种用户界面。
[0006]同样，对于透明显示装置的研究也在积极进行，用户可通过透明显示装置看见位于相对表面的物体或图像。
[0007]透明显示装置可具有更佳的空间利用以及更好的内部设计等优点，并且可具有各种应用领域。透明显示装置作为透明电子装置可以实现信息识别、信息处理和信息显示的功能，从而消除电子装置的时间和空间限制。这样的透明显示装置可用于智能窗，也就是智能房屋或智能汽车的窗户。
[0008]在透明显示装置中，采用边缘形背光可以实现基于IXD的透明显示装置。但是，采用LCD技术的透明显示装置存在一个问题，其透明度会因用于实现黑色的偏振板而恶化。此外，基于LCD的透明显示装置在户外能见度方面也存在问题。
[0009]基于0LED的透明显示装置的功耗高于基于IXD的透明显示装置，且在显示纯黑色这一点上存在困难。此外，虽然基于0LED的透明显示装置在黑暗环境中的对比度没有问题，但在普通环境中存在对比度恶化的问题。
[0010]因此，为了实现透明模式和遮光模式，已经提出将基于单层聚合物分散液晶(PDLC)的设备作为基于0LED的透明显示装置的光控制设备。通过将单体与液晶混合，并通过紫外线硬化将单体变为聚合物，使聚合物中的液晶处于液滴态，可以形成单层聚合物分散液晶(PDLC)。
[0011]如果对聚合物分散液晶(PDLC)施加电场，则分布在聚合物中的液晶的布置会变化。因此，聚合物分散液晶(PDLC)层会散射或透射来自外部的入射光。也就是说，即使没有偏振板，由于基于聚合物分散液晶(PDLC)层的设备能够散射或透射光，该设备也可用于透明显示装置的光控制设备。
【发明内容】
[0012]因此，本发明旨在提供一种光控制设备及其制造方法以及具有该光控制设备的透明显示装置，其可以基本上消除因现有技术的局限性和缺陷而引起的一个或多个问题。
[0013]本发明的一个目的是提供一种光控制设备及其制造方法以及具有该光控制设备的透明显示装置，其中，与仅使用单个聚合物分散液晶(PDLC)层的情况相比，利用具有TOLC层和宾主型液晶(GHLC)层的多个液晶层，在透明模式下的透射率大增，且在遮光模式下的遮光率也很高。
[0014]本发明的另一个目的是提供一种光控制设备，可降低GHLC层中的二色性染料的量，从而增加透明模式下的透射率。
[0015]本发明的另一个目的是提供一种光控制设备，其中，在GHLC层的壁部的多个坝(dam)上，第一取向膜与第二取向膜彼此贴合。
[0016]本发明的另一个目的是提供一种光控制设备，可以根据二色性染料显示具体的颜色，使得在遮光模式下看不见后方的背景。
[0017]本发明的另一个目的是提供一种基于多个液晶层的光控制设备，所述液晶层具有PDLC层和GHLC层，简化了制造工艺，从而降低了成本。
[0018]本发明的另一个目的是提供一种透明显示装置，其中，GHLC层的壁部的多个坝位于透明显示面板的发光区域中。
[0019]关于本发明的附加优点和特征部分地将在下面的说明书中进行阐述，并且部分地在阅读说明书之后对于所属领域技术人员将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。通过书面说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些和其它优点。
[0020]为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的意图，如本文中具体化和广义化描述的，根据本发明的一个实施方式的光控制设备包括:彼此相对的第一基板和第二基板；在该第一基板上的第一电极；在该第二基板上的第二电极；以及在所述第一电极和第二电极之间的聚合物分散液晶(PDLC)层和宾主型液晶(GHLC)层，其中，该TOLC层包括具有第一液晶的液滴，该GHLC层包括第二液晶和二色性染料。
[0021]在一个或多个实施方式中，该GHLC层还包括具有多个坝的壁部，且在所述坝之间具有包含第二液晶和二色性染料的多个液晶区域。
[0022]在一个或多个实施方式中，所述多个液晶区域之间的第二液晶与二色性染料的比例的差异在1%内。
[0023]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:在该壁部上的第一取向膜，用于布置第二液晶和二色性染料；以及在所述第一取向膜和第二电极之间的第二取向膜，其中，所述第一取向膜和第二取向膜在所述坝上彼此贴合。
[0024]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:在该壁部上的第一取向膜，用于布置第二液晶和二色性染料；以及在所述第一取向膜和H)LC层之间的第二取向膜，其中，所述第一取向膜和第二取向膜在所述坝上彼此贴合。
[0025]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:在该roLC层上的第一取向膜，用于布置第二液晶和二色性染料；以及在所述第一取向膜和第二电极之间的第二取向膜，其中，该壁部粘合到所述第一取向膜和第二取向膜。
[0026]在一个或多个实施方式中，在未对所述第一电极和第二电极施加电压时，或施加到该第一电极的第一电压与施加到该第二电极的第二电压之差小于第一参考电压时，所述PDLC层和GHLC层实现用于透射入射光的透明模式。
[0027]在一个或多个实施方式中，在未对所述第一电极和第二电极施加电压时，或施加到该第一电极的第一电压与施加到该第二电极的第二电压之差小于第一参考电压时，以垂直方向布置第一液晶、第二液晶和二色性染料。
[0028]在一个或多个实施方式中，在施加到该第一电极的第一电压与施加到该第二电极的第二电压之差大于第二参考电压时，所述H)LC层和GHLC层实现用于遮蔽入射光的遮光模式。
[0029]在一个或多个实施方式中，在施加到该第一电极的第一电压与施加到该第二电极的第二电压之差大于第二参考电压时，以水平方向布置第一液晶、第二液晶和二色性染料。
[0030]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:位于该第一基板的具有该第一电极的一个表面的相对表面上的第一折射率匹配层，所述第一折射率匹配层的折射率处于该第一基板的折射率和空气的折射率之间；以及位于该第二基板的具有该第二电极的一个表面的相对表面上的第二折射率匹配层，所述第二折射率匹配层的折射率处于该第二基板的折射率和空气的折射率之间。
[0031]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:位于所述第一基板和第一电极之间的第一折射率匹配层，所述第一折射率匹配层的折射率处于该第一基板的折射率和该第一电极的折射率之间；以及位于所述第二基板和第二电极之间的第二折射率匹配层，所述第二折射率匹配层的折射率处于该第二基板的折射率和该第二电极的折射率之间。
[0032]在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括:位于所述第一电极和TOLC层之间的第一折射率匹配层，所述第一折射率匹配层的折射率处于该第一电极的折射率和该roLC层的折射率之间；以及位于所述第二电极和GHLC层之间的第二折射率匹配层，所述第二折射率匹配层的折射率处于该第二电极的折射率和该GHLC层的折射率之间。
[0033]在另一个方面，一种透明显示装置包括:具有透射区域和发光区域的透明显示面板，所述发光区域具有用于显示图像的像素；以及位于该透明显示面板的一个表面上的光控制设备，其中，所述光控制设备包括:彼此相对的第一基板和第二基板；在该第一基板上的第一电极；在该第二基板上的第二电极；以及在所述第一电极和第二电极之间的多个液晶层，所述液晶层包括聚合物分散液晶(PDLC)层和宾主型液晶(GHLC)层，其中在未施加电压时，所述多个液晶层实现用于透射入射光的透明模式；在施加电压时，所述多个液晶层实现用于遮蔽入射光的遮光模式，以及在所述像素显示图像的显示模式下，所述多个液晶层实现用于遮蔽入射光的遮光模式；在所述像素不显示图像的非显示模式下，所述多个液晶层实现用于透射入射光的透明模式或用于遮蔽入射光的遮光模式。
[0034]在一个或多个实施方式中，该TOLC层还包括具有第一液晶的液滴；以及该GHLC层还包括第二液晶和二色性染料。
[0035]在一个或多个实施方式中，在未施加电压时，以垂直方向布置第一液晶、第二液晶和二色性染料；在施加电压时，以水平方向布置第一液晶、第二液晶和二色性染料。
[0036]在一个或多个实施方式中，该GHLC层还包括具有多个坝的壁部；以及在所述坝之间具有包含第二液晶和二色性染料的多个液晶区域。
[0037]在一个或多个实施方式中，所述壁部的坝位于该发光区域中。
[0038]在一个或多个实施方式中，所述多个液晶区域之间的第二液晶与二色性染料的比例的差异在1%内。
[0039]在又一个方面，一种透明显示装置包括:具有下基板和上基板的透明显示面板；以及光控制设备，位于该透明显示面板的下基板的下方或该透明显示面板的上基板上，其中，所述光控制设备包括:第一基板上的第一电极；在该下基板或上基板上的第二电极；以及在所述第一电极和第二电极之间的多个液晶层，所述液晶层包括聚合物分散液晶(PDLC)层和宾主型液晶(GHLC)层，其中在未施加电压时，所述多个液晶层实现用于透射入射光的透明模式；在施加电压时，所述多个液晶层实现用于遮蔽入射光的遮光模式，以及在所述像素显示图像的显示模式下，所述多个液晶层实现用于遮蔽入射光的遮光模式；在所述像素不显示图像的非显示模式下，所述多个液晶层实现用于透射入射光的透明模式或用于遮蔽入射光的遮光模式。
[0040]可以理解，本发明的前面的大体描述和下面的具体描述都是示例性的和解释性的，旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
【附图说明】
[0041]用来提供对本发明的进一步理解且并入本申请中组成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
[0042]图1为示出根据本发明的一个实施方式的光控制设备的透视图；
[0043]图2为示出图1的光控制设备的详细示例的截面图；
[0044]图3为示出透明模式下的光控制设备的截面图；
[0045]图4为示出遮光模式下的光控制设备的截面图；
[0046]图5A和5B为示出光控制设备的其他具体示例的截面图；
[0047]图6A至6D为示出图1的光控制设备的其他具体示例的截面图；
[0048]图7为示出根据本发明一个实施方式的光控制设备制造方法的流程图；
[0049]图8A至8D为示出根据本发明一个实施方式的光控制设备制造工艺的截面图；
[0050]图9为示出根据本发明一个实施方式的光控制设备制造工艺的另一截面图；
[0051]图10为示出根据本发明另一个实施方式的光控制设备制造方法的流程图；
[0052]图11A至11C为示出根据本发明另一个实施方式的光控制设备制造工艺的截面图；
[0053]图12为示出根据本发明另一个实施方式的光控制设备制造方法的流程图；
[0054]图13A和13B为示出根据本发明另一个实施方式的光控制设备制造工艺的截面图；
[0055]图14为示出根据本发明一个实施方式的透明显示装置的透视图；
[0056]图15A为示出图14的透明显示面板的下基板示例的截面图；
[0057]图15B为示出图14的透明显示面板的另一下基板示例的另一截面图；
[0058]图16为示出根据本发明另一个实施方式的透明显示装置的透视图；
[0059]图17为示出根据本发明另一个实施方式的透明显示装置的截面图；以及
[0060]图18为示出根据本发明另一个实施方式的透明显示装置的截面图。
【具体实施方式】
[0061]现在将详细参考本发明的示例性实施方式，其中的多个例子在附图中图示。在整个附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
[0062]将通过参照附图描述的下列实施方式阐明本发明的优点和特征以及其实现方法。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式。而是，提供这些实施方式是为了使本说明书全面和完整，并将本发明的范围充分地传递给所属领域技术人员。此外，本发明仅由权利要求书的范围限定。
[0063]为了描述本发明的实施方式而在附图中公开的形状、尺寸、比例、角度和数量仅仅是示例，因而本发明不限于图示的细节。相似的参考标记通篇表示相似的元件。在下面的描述中，当确定对相关的已知功能或构造的详细描述会不必要地使本发明的重点模糊不清时，将省略该详细描述。
[0064]在本说明书中使用“包括”、“具有”和“包含”的情况下，可添加其他部件，除非使用了“仅”。
[0065]在解释一要素时，尽管没有明确描述，但该要素被解释为包含误差范围。
[0066]在描述本发明的实施方式时，当结构(例如电极、线、布线或触点)被描述为形成在另一结构的上部/下部或者另一结构上/下时，此说明应当被解释为包含结构互相接触的情况以及在它们之间设置有第三结构的情况。
[0067]在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接下来”和“在……之前”时，可包括不连续的情况，除非使用了 “正好”或“直接”。
[0068]将理解，尽管在本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅是用来彼此区分元件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，类似地，第二元件可以称为第一元件。
[0069]“X轴方向”，“Y轴方向”和“Z轴方向”不应仅被解释为严格相互垂直的几何关系，而是可以在本发明的各个元件可执行其功能的范围内具有更广的方向性。
[0070]术语“至少一个”应被理解为包括一个或多个相关列举项的任意和全部组合。例如，“至少一个第一项，第二项和第三项”的意思是第一项、第二项和第三项中的两个或更多个中提取出的所有项的组合以及第一项，第二项或第三项。