CN105278197B - 光控制设备和包括光控制设备的透明显示器 - Google Patents

Abstract

光控制设备和包括光控制设备的透明显示器。光控制设备包括：第一基板和第二基板，其彼此面对；第一电极，其在所述第一基板上；第二电极，其在所述第二基板上；液晶层，其在所述第一电极和所述第二电极之间，所述液晶层包括胆甾型液晶，其中，所述胆甾型液晶具有在没有施加电压的情况下在遮光模式下具有焦锥状态，并且在施加电压的情况下在透明模式下具有垂直排列状态。

Description

光控制设备和包括光控制设备的透明显示器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月30日提交的韩国专利申请No.10-2014-0080623和2015年6月5日提交的韩国专利申请No.10-2015-0080207的权益，该申请特此出于所有目的以引用方式并入，如同在本文中完全阐明。

技术领域

本发明涉及光控制设备和透明显示装置，更具体地，涉及具有透明模式和遮光模式的光控制设备和透明显示装置。

背景技术

近来，随着信息时代的发展，已经开发了用于处理和显示大量信息的显示装置。更特别地，已经引入和重点突出了各种显示装置。

显示装置的例包括液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置和有机电致发光显示(OLED)装置。这些显示装置通常具有外形薄、质量轻和功耗低的特性。因此，它们的应用领域持续增加。特别地，在大多数电子装置或移动装置中，显示装置被用作用户界面。

另外，在开发用户通过其可看到位于相对侧的对象或图像的透明显示装置。这些透明显示装置可具有更好利用空间、内部和设计的优点，并且可应用于各种应用领域。透明显示装置可通过将信息识别、信息处理和信息显示的功能实现为透明电子装置来解决现有电子装置在空间和时间上的限制。这种透明显示装置可用于智能窗口，智能窗口可被用作智能家或智能汽车的窗口。

在透明显示装置之中，可通过向透明显示装置应用边缘型背光，实现基于LCD的透明显示装置。然而，应用LCD技术的透明显示装置的问题在于，透明度因用于实现黑色的偏振板而劣化。另外，基于LCD的透明显示装置的室外可见度出现问题。

基于OLED的透明显示装置的功耗高于LCD的功耗并且难以显示真实的黑色。另外，尽管基于OLED的透明显示装置在暗环境下对比度没有问题，但在正常照明环境下出现对比度劣化的问题。

为了解决以上问题，提出了向透明显示装置应用光控制设备的方法，其中，光控制设备可实现透射入射到透明显示装置后表面上的光的透明模式和遮挡光的遮光模式。韩国专利申请No.10-2011-0103726中公开了反射型液晶显示装置及其控制方法。

发明内容

因此，本发明涉及基本上消除了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题的光控制设备和透明显示装置。

本发明的目的是提供可通过使用胆甾型液晶的焦锥状态和垂直排列(homeotropic)状态来透射或遮挡光的光控制设备和包括光控制设备的透明显示装置。

本发明的另一个目的是提供可通过应用反射红外波长范围和紫外波长范围的光的胆甾型液晶，增加遮光模式下的遮光比率而没有劣化透明模式下的透射率的透明显示装置。

本发明的又一个目的是提供通过使用包括二色性染料的液晶层使得在遮光模式下遮光比率高的光控制设备。

本发明的其它目的是提供不需要用单独的功耗实现遮光模式的光控制设备。

本发明的其它目的是提供可通过简化其制造过程来降低成本的基于液晶层的光控制设备。

本发明的其它目的是提供基于没有反射可见光线波长范围的光的胆甾型液晶的光控制设备。

本发明的其它目的是提供可按照二色性染料显示特定颜色以允许看不到后面背景的光控制设备。

本发明的其它目的是提供包括间隔体的光控制设备，间隔体用于保持液晶层的单元间隙以在液晶层被施加外力时保护液晶层的内部，同时允许间隔体用作将液晶层分隔开的屏障。

本发明的其它目的是提供包括折射率匹配层以通过减小折射率差异来增大透射率的光控制设备。

本发明的额外优点和特征将在随后的描述中部分阐述并且对于本领域的普通技术人员在阅读了下文后将变得显而易见或者可以通过本发明的实践而得知。可通过书面描述及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如本文中实施和广义描述的，一种光控制设备包括：第一基板和第二基板，其彼此面对；第一电极，其在所述第一基板上；第二电极，其在所述第二基板上；液晶层，其在所述第一电极和所述第二电极之间，所述液晶层包括胆甾型液晶，其中，所述胆甾型液晶在没有施加电压的情况下在遮光模式下具有焦锥状态，并且在施加电压的情况下在透明模式下具有垂直排列状态。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶根据在所述第一电极和所述第二电极之间施加的电压，在两种状态下操作。

在一个或多个实施方式中，所述第一基板和所述第二基板不含液晶取向膜。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶在所述遮光模式下随机排列。

在一个或多个实施方式中，所述液晶层还包括二色性染料。

在一个或多个实施方式中，在所述遮光模式下，所述胆甾型液晶散射入射光，所述二色性染料吸收入射光。

在一个或多个实施方式中，在所述透明模式下，所述胆甾型液晶和所述二色性染料排列在垂直方向上。

在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括所述第一电极和所述第二电极之间的聚合物网络。

在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括所述第一电极和所述第二电极之间的用于保持所述胆甾型液晶的单元间隙的间隔体。

在一个或多个实施方式中，没有施加电压的情况包括向所述第一电极施加的第一电压和向所述第二电极施加的第二电压之间的电压差小于第一参考电压的情况，施加电压的情况包括所述第一电压和所述第二电压之间的电压差大于第二参考电压的情况。

在一个或多个实施方式中，没有施加电压的情况包括向所述第一电极施加的第一电压和向所述第二电极施加的第二电压之间的电压差小于参考电压的情况，施加电压的情况包括所述第一电压和所述第二电压之间的电压差等于或大于所述参考电压的情况。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶反射红外波长范围或紫外波长范围的光

在另一个方面，一种光控制设备包括：第一基板和第二基板，其彼此面对；液晶层，其在所述第一基板和所述第二基板之间，所述液晶层包括胆甾型液晶，其中，胆甾型液晶在遮光模式下随机排列以散射入射光，并且在透明模式下排列在垂直方向上以透射入射光。

在一个或多个实施方式中，所述液晶层还包括二色性染料。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶和所述二色性染料在遮光模式下随机排列以散射和吸收入射光，并且在透明模式下排列在垂直方向上以透射入射光。

在又一个方面，一种透明显示装置包括：透明显示面板，其包括透射区和显示图像的发射区；光控制设备，其在所述透明显示面板的至少一个表面上，其中，所述光控制设备包括具有胆甾型液晶的液晶层，所述液晶层在所述发射区显示图像的显示模式下具有焦锥状态，由此实现用于遮挡入射光的遮光模式。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶在所述发射区没有显示图像的非显示模式下具有垂直排列状态，使得所述光控制设备被实现为用于透射入射光的透明模式。

在一个或多个实施方式中，所述胆甾型液晶在所述发射区没有显示图像的非显示模式下具有焦锥状态，使得所述光控制设备被实现为用于遮挡入射光的遮光模式。

在一个或多个实施方式中，所述光控制设备还包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层在没有施加电压的情况下具有焦锥状态，而在施加电压的情况下具有垂直排列状态。

要理解，对本发明的以上总体描述和以下详细描述都是示例性的和说明性的并且旨在对要求保护的本发明提供进一步说明。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并入且构成本说明书的部分，附图示出本发明的实施方式并且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明的一个实施方式的光控制设备的透视图；

图2是示出图1的光控制设备的详细示例的剖视图；

图3A和图3B是示出遮光模式和透明模式下的图2的光控制设备的剖视图；

图3C是示出包括平面状态下的胆甾型液晶的液晶层的剖视图；

图4是示出根据胆甾型液晶的节距的波长范围的示例性视图；

图5是示出图1的光控制设备的详细示例的剖视图；

图6A和图6B是示出遮光模式和透明模式下的图5的光控制设备的剖视图；

图7是示出图1的光控制设备的另一个详细示例的示例性视图；

图8A和图8B是示出遮光模式和透明模式下的图7的光控制设备的剖视图；

图9A至图9C是示出图1的光控制设备的又一个详细示例的剖视图；

图10是示出根据本发明的一个实施方式的透明显示装置的立体图；

图11A是示出图10的透明显示面板的下基板的详细示例的剖视图；

图11B是示出图10的透明显示面板的下基板的另一个示例的剖视图；

图12是示出根据本发明的另一个实施方式的透明显示装置的立体图。

具体实施方式

现在，将详细参照本发明的示例性实施方式，在附图中示出这些实施方式的示例。在任何可能的地方，在整个附图中，将使用相同的参考标号表示相同或类似的部件。

通过下面参照附图描述的实施方式，将阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以用不同形式实施并且不应该被理解为限于本文阐明的实施方式。相反，提供这些实施方式，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。另外，本发明只由权利要求书的范围限定。

用于描述本发明的实施方式的附图中公开的形状、尺寸、比率、角度和数量只是示例，因此，本发明不限于图示的细节。类似的参考标号始终表示类似的元件。在下面的描述中，当确定对与相关已知功能或构造的详细描述不必要地混淆了本发明的要点时，将省略详细描述。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包括”的情况下，除非使用“只”，否则可添加其它部分。单数形式的术语可包括复数形式，除非做相反描述。

在解释元件时，该元件被解释为包括误差范围，尽管没有明确描述。

在对本发明的实施方式的描述中，当结构(例如，电极、线、布线、层或接触件)被描述为形成在另一个结构的上部部分/下部部分或其它结构的上面/下面时，这个描述应该被理解为包括这些结构彼此接触的情况，此外还包括在其间设置第三结构的情况。

在描述时间关系的过程中，例如，当时间次序被描述为“之后”、“随后”、“接下来”和“之前”时，除非使用“正好”或“紧接”，否则可包括不连续的情况。

应该理解，尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应该受这些术语限制。这些术语只是用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可被称为第一元件。

“X轴方向”、“Y轴方向”和“Z轴方向”不应该只通过仅仅相互垂直关系的几何关系来解释，而是可在本发明的元件可发挥功能的范围内具有更广的方向性。

术语“至少一个”应该被理解为包括一个或多个相关所列项的任意组合和全部组合。例如，“第一项、第二项和第三项中的至少一个”的含义代表从第一项、第二项和第三项以及第一项、第二项或第三项中的两个或更多个中提议的所有项的组合。

本发明的各种实施方式的特征可部分地或整体彼此连接或组合，并且可按各种方式相互操作并且按技术驱动，如本领域的技术人员可充分理解的。本发明的实施方式可彼此独立地执行，或者可按相互依赖的关系一起执行。

下文中，将参照附图详细描述本发明的示例实施方式。

经研究，宾-主液晶层是用作透明显示装置的光控制设备(或遮光设备)的液晶层。在这种情况下，宾意指添加到液晶中的二色性染料，主意指液晶。在宾-主模式下，通过被施加电压所产生的电场控制液晶的排列方向，二色性染料同时在与液晶的方向相同的方向上对准。因此，入射光被液晶和二色性染料散射和吸收，由此实现遮光模式。如果施加电压，则液晶和二色性染料在垂直于基板的方向上对准，所有入射光都穿过宾-主液晶，由此实现透明模式。

此时，用作主的液晶可被分类成向列型液晶、近晶相液晶和胆甾型液晶。

在液晶之中，胆甾型液晶可形成平面状态、焦锥状态和垂直排列状态这三种状态的状态转变或相位转变，其中，平面状态和焦锥状态对应于两种稳定状态。平面状态可反射入射光中特定波长的光，焦锥状态可散射入射光，垂直排列状态可透射入射光。由于胆甾型液晶可通过状态转变反射、散射或透射光，因此它们被广泛用于反射型显示装置。

胆甾型液晶可使用焦锥状态的散射来实现遮光模式下不施加电压的状态并且实现在透明模式施加电压的状态。然而，胆甾型液晶在遮光模式下只利用光散射来代表白光遮挡模式。因此，为了改进可视性或对比度，透明显示装置的光控制设备应该实现黑光遮挡模式而非白光遮挡模式。另外，当焦锥状态的散射水平弱时，应该改进散射特性。

因此，宾-主液晶层(GHLC)可实现黑光遮挡模式。在这种情况下，宾-主液晶层(GHLC)可被称为包括染料的液晶层。另外，利用本构造，包括染料的液晶可通过染料的光吸收来实现黑光遮挡模式。然而，如果包括染料的液晶层不包括聚合物，则由于缺乏聚合物，导致难以实现散射，由此在遮光模式下，遮光比率下降。因此，如果为了增大遮光比率而增加液晶层中包括的染料的量，则出现透明模式下透射率减小的问题。

在这方面，这里认识到以上问题并且本构造提供新结构的光控制设备，该光控制设备可在透明模式(或透射模式)下增大透射率同时使染料的光吸收最少并且实现在遮光模式下具有高遮光比率的遮光模式(可包括阻挡状态或半透明状态)。

[光控制设备]

将参照图1、图2、图3A至图3C、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B和图9A至图9C，详细描述根据本发明的示例实施方式的光控制设备。

图1是示出根据本发明的一个实施方式的光控制设备的透视图。图2是示出图1的光控制设备的详细示例的剖视图。参照图1和图2，根据本发明的一个实施方式的光控制设备100包括第一基板110、第一电极120、液晶层130、第二电极140和第二基板150。

第一基板110和第二基板150可以是透明玻璃基板或塑料膜。例如，第一基板110和第二基板150可以是(但不限于)包括诸如TAC(三乙酰纤维素)或DAC(二乙酰纤维素)的纤维素树脂、诸如降冰片烯衍生物的COP(环烯烃聚合物)、诸如COC(环烯烃聚合物)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的亚克力树脂、诸如PC(聚碳酸酯)、PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)的聚烯烃、诸如PVA(聚乙烯醇)、PES(聚醚砜)、PEEK(聚醚醚酮)、PEI(聚醚酰亚胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的聚酯、PI(聚酰亚胺)、PSF(聚砜)或氟化物树脂的片材或膜。

第一电极120设置在第一基板110上，第二电极140设置在第二基板150上。第一电极120可设置在第一基板110的一个表面的全部上，第二电极140可设置在第二基板150的一个表面的全部上。第一电极120和第二电极140中的每个可以是透明电极。例如，第一电极120和第二电极140中的每个可以是(但不限于)氧化银(AgO或Ag₂O或Ag₂O₃)、氧化铝(例如，Al₂O₃)、氧化钨(例如，WO₂或WO₃或W₂O₃)、氧化镁(例如，MgO)、氧化钼(例如，MoO₃)、氧化锌(例如，ZnO)、氧化锡(例如，SnO₂)、氧化铟(例如，In₂O₃)、氧化铬(例如，CrO₃或Cr₂O₃)、氧化锑(例如，Sb₂O₃或Sb₂O₅)、氧化钛(例如，TiO₂)、氧化镍(例如，NiO)、氧化铜(例如，CuO或Cu₂O)、氧化钒(例如，V₂O₃或V₂O₅)、氧化钴(例如，CoO)、氧化铁(例如，Fe₂O₃或Fe₃O₄)、氧化铌(例如，Nb₂O₅)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、掺杂铝的氧化锌(ZAO)、氧化铝锌(TAO)或氧化锑锌(ATO)。

如图1中所示，光控制设备100包括第一基板110和第二基板150之间的液晶层130。如图2中所示，液晶层130包括胆甾型液晶131和用于将胆甾型液晶131排列成螺旋结构的手性掺杂物或感光手性掺杂物。胆甾型液晶131可被称为手性向列型液晶。另外，液晶层130还可包括诸如光引发剂的添加物。

胆甾型液晶131可以是向列型液晶。胆甾型液晶131可被排列成在平面状态和焦锥状态下因手性掺杂物而螺旋旋转。另外，胆甾型液晶131可在垂直排列状态下沿着垂直方向(y轴方向)排列。也就是说，胆甾型液晶131可按在垂直排列状态下其长轴沿着垂直方向(y轴方向)排列这样的方式排列。

可通过控制施加到第一电极120和第二电极140的电压，以遮光的遮光模式或透射光的透明模式实现光控制设备100。下文中，将参照图3A和图3B描述光控制设备100的透明模式和遮光模式。

图3A是示出遮光模式下的图2的光控制设备的剖视图，图3B是示出透明模式下的图2的光控制设备的剖视图。

光控制设备100还可包括向第一电极120和第二电极140中的每个供应预定电压的电压供应单元160，如图3A和图3B中所示。胆甾型液晶133的状态根据施加到第一电极120的第一电压V1和施加到第二电极140的第二电压V2而变化，由此可实现遮挡入射光的遮光模式和透射入射光的透明模式。

如图3A中所示，由于光控制设备100不包括取向膜，因此如果不施加电压，则液晶层130的胆甾型液晶131具有焦锥状态。更详细地，不施加电压的情况包括不向第一电极120和第二电极140施加电压的情况或者向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差小于第一参考电压的情况。另选地，不施加电压的情况可包括向第一电极施加的第一电压和向第二电极施加的第二电压之间的电压差小于参考电压的情况。在焦锥状态下，胆甾型液晶131可被排列成因手性掺杂物而螺旋旋转，如图3A中所示。在焦锥状态下因手性掺杂物排列成螺旋结构的胆甾型液晶131可随机排列。

在这种情况下，如图3A所示，入射到液晶层130上的光经受胆甾型液晶131进行的光散射。也就是说，液晶层130可通过在遮光模式下散射入射光来显示不透明的白色(诸如，牛奶色)，从而遮挡入射光。因此，在本发明的示例实施方式中，液晶层130的胆甾型液晶131可受到控制，以在遮光模式下具有焦锥状态，由此用户不能看到光控制设备的后面背景。

如参照图3A描述的，本发明的示例实施方式的优点在于，因为可在没有施加电压的情况下实现遮光模式，所以实现遮光模式不需要功耗。

另外，由于液晶层130在没有施加电压的初始状态下具有因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131随机排列的焦锥状态，因此根据本发明的实施方式的光控制设备100不需要使胆甾型液晶131取向的取向膜。因此，在本发明的示例实施方式中，由于可省略用于形成取向膜的过程，因此可简化制造过程，由此降低制造成本。

如图3B中所示，如果施加电压，也就是说，如果向第一电极120施加第一电压V1并且向第二电极140施加第二电压V2，则液晶层130的胆甾型液晶131在垂直电场(y轴方向电场)的作用下具有垂直排列状态。在垂直排列状态下，胆甾型液晶131可排列在垂直方向(y轴方向)上，如图3B中所示。

在这种情况下，由于胆甾型液晶131排列在光入射方向上，因此使入射到液晶层130上的光的散射最少。因此，入射到光控制设备100上的光中的大部分可穿过液晶层130。

为了使液晶层130的胆甾型液晶131在垂直电场的作用下具有垂直排列状态，应该向胆甾型液晶131施加电压，尤其是向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差应该大于第二参考电压。第二参考电压可大于第一参考电压。另选地，施加电压的情况可包括向第一电极施加的第一电压和向第二电极施加的第二电压之间的电压差大于参考电压的情况。特别地，在示例实施方式中，由于需要垂直电场使得液晶层130的胆甾型液晶131保持在垂直排列状态，因此应该向第一电极120连续施加第一电压V1并且向第二电极140连续施加第二电压V2。

在本发明的实施方式中，假设遮光模式代表光控制设备100的透射率小于a％而透明模式代表光控制设备100的透射率大于b％。光控制设备100的透射率代表输出光与入射到光控制设备100上的光之比。例如，a％可以是(但不限于)10％至50％，b％可以是(但不限于)60％至90％。

在这种情况下，如果没有向第一电极120和第二电极140施加电压，或者如果向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差小于第一参考电压，则光控制设备100被实现为光控制设备100的透射率小于a％的遮光模式。如果向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差大于第二参考电压，则光控制设备100被实现为光控制设备100的透射率大于b％的透明模式。如果向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差大于第一参考电压且小于第二参考电压，则光控制设备100的透射率既不小于a％也不大于b％，由此，透明模式和遮光模式都不满足。

同时，尽管第二参考电压可被设置成大于第一参考电压，但第二参考电压可基本上等于第一参考电压。在这种情况下，遮光模式的参考透射率和透明模式的参考透射率可以相等，为c％。例如，如果向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差小于参考电压，光控制设备100被实现为光控制设备100的透射率小于c％的遮光模式。如果向第一电极120施加的第一电压V1和向第二电极140施加的第二电压V2之间的电压差大于参考电压，则光控制设备100被实现为光控制设备100的透射率等于或大于c％的透明模式。例如，c％可以是10％至50％。

液晶层130的胆甾型液晶131可具有其中胆甾型液晶131的螺旋轴排列在垂直方向(y轴方向)上的平面状态，如图3C中所示。

图3C是示出包括平面状态的胆甾型液晶的液晶层的示例性视图。

如图3C中所示，为了控制液晶层130的胆甾型液晶131使其处于平面状态，第一电极120或第二电极140应该被分开成多个电极，然后应该向分开后的电极施加水平电场。然而，在示例实施方式中，控制液晶层130的胆甾型液晶131使其只处于垂直排列状态和焦锥状态，以实现透明模式和遮光模式。因此，在示例实施方式中，由于第一电极120或第二电极140不需要被分成多个电极来施加水平电场，因此可简化制造过程，由此可降低成本。

如参照图3A和图3B描述的，根据示例实施方式，可控制液晶层130的胆甾型液晶131，使其在遮光模式下处于焦锥状态，由此可散射入射光。另外，可控制液晶层130的胆甾型液晶131，使其在透明模式下处于垂直排列状态，由此可透射入射光。

如果通过胆甾型液晶131的平面状态展示透明模式并且通过胆甾型液晶131的焦椎状态展示遮光模式，则平面状态指示由于外部光反射导致的透明模式，由此，出现透明模式下由于反射而导致透射率劣化的问题。为了解决在透明模式下透射率劣化的问题，将参照图4描述用于在遮光模式下增大遮光比率而不劣化透射率的方法。

反射光的波长范围可根据因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P而变化，如图4中所示。图4是示出根据胆甾型液晶131的节距的波长范围的示例性视图。

如图4中所示，因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P代表螺旋轴的长度。如果因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距变大，则胆甾型液晶131反射长波长光，然而，如果胆甾型液晶131的节距变小，则胆甾型液晶131反射短波长光。例如，如果胆甾型液晶131的节距变大，则胆甾型液晶131是反射具有长波长的基于红色的光，然而，如果胆甾型液晶131的节距变小，则胆甾型液晶131反射具有短波长的基于蓝色的光。也就是说，可根据如何设计因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P，确定将被胆甾型液晶131反射的对应波长的光。可根据螺旋掺杂物的量，控制排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P。

如果因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131反射可见光线波长范围的光，则可见光线中的一些可被反射，然后被用户看到，由此遮光比率可减小。另外，为了在遮光模式下增大遮光比率而在透明模式下不劣化透射率，因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131可被设计成反射并非可见光线波长范围的红外波长范围(780nm或更大)或紫外波长范围(380nm或更小)的光。因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P可根据波长范围而变化。如以下等式1表达的，可根据胆甾型液晶131的平均折射率n和将被反射的光的反射波长λ，计算因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P。

[等式1]

在等式1中，P代表因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距，λ代表反射光的反射波长，n代表胆甾型液晶131的平均折射率。例如，如果反射波长λ是780nm并且胆甾型液晶131的平均折射率n是1.5，则经计算，因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P可以是520nm。另外，如果反射波长λ是380nm并且胆甾型液晶131的平均折射率n是1.5，则经计算，因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的节距P可以是253nm。也就是说，当胆甾型液晶131的折射率n是1.5时，节距P可被设计成253nm或更小或520nm或更大，使得因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶131的反射波长λ是780nm或更大且380nm或更小，以反射红外波长范围(780nm或更大)或紫外波长范围(380nm或更小)。

图5是示出图1的光控制设备的详细示例的剖视图。如图5中所示，根据另一个示例实施方式的光控制设备200包括第一基板210、第一电极220、液晶层230、第二电极240和第二基板250。

图5的第一基板210、第一电极220、第二电极240和第二基板250与参照图1和图2描述的第一基板110、第一电极120、第二电极140和第二基板150基本上相同。因此，将省略对第一基板210、第一电极220、第二电极240和第二基板250的详细描述。

液晶层230包括胆甾型液晶231、二色性染料232、间隔体234和用于将胆甾型液晶231和二色性染料232排列成螺旋结构的螺旋掺杂物或感光螺旋掺杂物。另外，液晶层230还可包括诸如光引发剂的添加物。

胆甾型液晶231可以是向列型液晶。二色性染料232可以是向列型液晶，同时可以是吸收光的染料。例如，二色性染料232可以是吸收可见光线波长范围的每个光的黑色染料或者吸收除了特定颜色(例如，红色)波长的光而反射该特定颜色(例如，红色)波长的光的染料。二色性染料232可以是(但不限于)黑色染料，以像本发明的示例实施方式一样增大遮光比率。胆甾型液晶231和二色性染料232可以在焦锥状态下因手性掺杂物而螺旋旋转，如图5中所示。

二色性染料232可以是(但不限于)包括氧化铝锌(AZO)的材料。当液晶层230的单元间隙是5μm至15μm时，液晶层230中可包括范围在0.5wt％至1.5wt％的二色性染料232。然而，如果二色性染料232的遮光比率变高，则在液晶层230中可包括小于0.5wt％的二色性染料232。因此，如果二色性染料232的遮光比率变高，则二色性染料232的量可包括0.1wt％。另选地，如果液晶层230的单元间隙小，则液晶层230中的二色性染料232可包括不止1.5wt％以提高遮光比率。因此，如果单元间隙小于5μm，则液晶层230中的二色性染料232可调节3wt％。同时，二色性染料232具有预定折射率，但它们在液晶层230中的量小，并且二色性染料232吸收入射光。

另外，光控制设备可增大液晶层230中的二色性染料232的量，以增大遮光模式下的遮光比率。然而，在这种情况下，透射率可减小。因此，可在考虑到遮光模式的遮光比率和透明模式的透射比率的情况下，调节液晶层230中的二色性染料232的量。

另外，紫外光线(下文中，被称为“UV”)可使二色性染料232容易变色。更详细地，包括二色性染料232的聚合物分散液晶(PDLC)层或聚合物网络液晶(PNLC)层使用用于硬化聚合物的UV过程。在这种情况下，可使二色性染料232变色。例如，UV可使蓝色二色性染料232变色成紫色。在这种情况下，由于被二色性染料232吸收的光的波长范围变化，因此可出现与原始意图颜色不同的颜色执行遮光的问题。另外，二色性染料232可因UV而受损，由此，二色性染料232的光吸收比率可减小。结果，由于光控制设备的遮光模式的遮光比率减小，因此二色性染料232的量应该增大，由此成本增加。因此，包括含有二色性染料232的液晶层230可配置为不需要UV处理。

间隔体234旨在保持液晶层230的单元间隙。另外，如果向间隔体234施加外力，则间隔体234可保护液晶层230内部，同时防止第一电极220和第二电极240因第一电极220和第二电极240之间的接触而短路。另外，间隔体234可用作分隔液晶层230的屏障，在被分隔的各空间中包括相同量的胆甾型液晶231，或者可针对被分隔的各空间控制手性掺杂物的量，以变化因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶231的节距P。如果因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶231的节距P变化，则可控制因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶231所反射的光的波长范围，如图4中所示。间隔体234中的每个可由作为可透射光的透明材料的光致抗蚀剂、聚二甲基硅氧烷、聚合物、UV可固化聚合物之中的至少一种形成，但不限于此。同时，如果即使在没有间隔体234的情况下也可保持液晶层230的单元间隙，则可省略间隔体234，如图2中所示。

光控制设备200可通过控制向第一电极220和第二电极240施加的电压被实现为遮挡光的遮光模式和透射光的透明模式。下文中，将参照图6A和图6B描述光控制设备200的透明模式和遮光模式。

图6A是示出遮光模式下的图5的光控制设备的剖视图。

如图6A中所示，由于光控制设备200不包括取向膜，因此如果不施加电压，则液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232具有焦锥状态。更详细地，当不施加电压时包括不向第一电极和第二电极施加电压的情况和向第一电极施加的第一电压和向第二电极施加的电压之间的电压差小于第一参考电压的情况。另选地，不施加电压的情况可包括向第一电极施加的第一电压和向第二电极施加的第二电压之间的电压差小于参考电压的情况。也就是说，如果不向第一电极220和第二电极240施加电压或者向第一电极220施加的第一电压V1和向第二电极240施加的第二电压240之间的电压差小于第一参考电压，则液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232具有焦锥状态。在焦锥状态下，胆甾型液晶231和二色性染料232具有因手性掺杂物而螺旋旋转的状态，如图6A中所示。另外，因手性掺杂物排列成螺旋结构的胆甾型液晶231和二色性染料232随机排列，如图6A中所示。

在这种情况下，入射到液晶层230上的光如图6A中所示经受胆甾型液晶231进行的散射或者被二色性染料232吸收。如果二色性染料232是黑色染料，则液晶层230可通过在遮光模式下显示黑色来遮挡入射光。因此，可控制液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232，使其在遮光模式下处于焦锥状态，由此，可不显示光控制设备的后面背景。

如参照图6A描述的，因为可在没有施加电压的情况下实现遮光模式，所以实现遮光模式不需要功耗。

另外，由于液晶层230在没有施加电压的初始状态下具有因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶231和二色性染料232随机排列的焦锥状态，因此光控制设备200不需要使胆甾型液晶231取向的取向膜。因此，可简化制造过程，由此降低制造成本。

图6B是示出透明模式下的图5的光控制设备的剖视图。

如图6B中所示，如果施加电压，也就是说，如果向第一电极220施加第一电压V1并且向第二电极240施加第二电压V2，则液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232在垂直电场(y轴方向电场)的作用下具有垂直排列状态。在垂直排列状态下，因手性掺杂物而螺旋旋转的胆甾型液晶231和二色性染料232可排列在垂直方向(y轴方向)上，如图6B中所示。

在这种情况下，由于胆甾型液晶231排列在光入射方向上，因此使入射到液晶层230上的光的散射最少。因此，入射到光控制设备200上的光中的大部分可穿过液晶层230。

为了使液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232在垂直电场的作用下具有垂直排列状态，应该施加电压，尤其是向第一电极220施加的第一电压V1和向第二电极240施加的第二电压V2之间的电压差应该大于第二参考电压。另选地，向第一电极220施加的第一电压V1和向第二电极240施加的第二电压V2之间的电压差可大于参考电压。特别地，在示例实施方式中，由于需要垂直电场使得液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232保持在垂直排列状态，因此应该向第一电极220连续施加第一电压V1并且应该向第二电极240连续施加第二电压V2。

同时，如果包括染料的液晶层不包括聚合物，则由于缺乏聚合物导致难以实现散射，由此在遮光模式下只屏蔽了被液晶层的染料吸收的光。因此，包括染料的液晶层的后面背景被原样显示，由此出现遮光比率减小的问题。为了解决这个问题，如果增加染料量以增大液晶层的遮光比率，则出现透明模式下透射率减小的问题。

在示例实施方式中，由于在遮光模式的情况下在焦锥状态下因手性掺杂物而螺旋旋转的胆甾型液晶231和二色性染料232随机布置，因此入射光被胆甾型液晶231散射。如果入射光被散射，则光路变长，由此光有可能再次被胆甾型液晶231散射或者被二色性染料232吸收。因此，在示例实施方式中，作为包括染料但不包括聚合物的液晶层的替代，可通过胆甾型液晶231散射光和二色性染料232吸收光，在遮光模式下增大遮光比率。另外，在示例实施方式中，由于二色性染料232的量比不包括聚合物的液晶层有所减少，因此二色性染料232的光吸收可最少，由此在透明模式下，透射率可比包括染料但不包括聚合物的液晶层增大。

同时，液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232可具有胆甾型液晶231的螺旋轴排列在垂直方向(y轴方向)上的平面状态，如图3C中所示。为了控制胆甾型液晶231和二色性染料232使其处于平面状态，第一电极220或第二电极240应该被分开成多个电极，然后应该向分开后的电极施加水平电场。然而，在示例实施方式中，控制胆甾型液晶231和二色性染料232使其只处于垂直排列状态和焦锥状态，以实现透明模式和遮光模式。因此，在示例实施方式中，由于第一电极220或第二电极240不需要被分成多个电极来施加水平电场，因此可简化制造过程，由此降低制造成本。

如参照图6A和图6B描述的，根据示例实施方式，可控制液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232，使其在遮光模式下处于焦锥状态，由此可散射入射光或者二色性染料232可吸收入射光。另外，可控制液晶层230的胆甾型液晶231和二色性染料232，使其在透明模式下处于垂直排列状态，由此可透射入射光。另外，应用排列成螺旋结构的胆甾型液晶231和二色性染料232的节距来反射红外波长范围或紫外波长范围的光，由此可不劣化透明模式下的透射率并且可增大遮光模式下的遮光比率。另外，当没有应用胆甾型液晶的平面状态时，可减小因透明模式下的反射而造成的透射率损失。

图7是示出图1的光控制设备的详细示例的示例性视图。如图7中所示，根据本发明的又一个示例实施方式的光控制设备300包括第一基板310、第一电极320、液晶层330、第二电极340和第二基板350。

图7的第一基板310、第一电极320、第二电极340和第二基板350与参照图1和图2描述的第一基板110、第一电极120、第二电极140和第二基板150基本上相同。因此，将省略对第一基板310、第一电极320、第二电极340和第二基板350的详细描述。

液晶层330包括胆甾型液晶331、二色性染料332、间隔体334、聚合物网络335和用于将胆甾型液晶331和二色性染料332排列成螺旋结构的螺旋掺杂物或感光螺旋掺杂物。另外，液晶层330还可包括诸如光引发剂的添加物。

胆甾型液晶331可以是向列型液晶。二色性染料332可以是向列型液晶，同时可以是吸收光的染料。例如，二色性染料332可以是吸收可见光线波长范围的每个光的黑色染料或者吸收除了特定颜色(例如，红色)波长的光而反射该特定颜色(例如，红色)波长的光的染料。这里，二色性染料332可以是(但不限于)黑色染料，以增大遮光比率。

胆甾型液晶331和二色性染料332可以在焦锥状态下因手性掺杂物而螺旋旋转，如图7中所示。

图7的间隔体334与参照图2描述的间隔体234基本上相同。因此，将省略对图7的间隔体334的详细描述。

聚合物网络335可通过将单体与液晶层330混合并且用UV硬化单体和液晶层330的混合物来形成，并且具有聚合物形成网形状的结构。聚合物网络335可被形成为具有与胆甾型液晶331的短轴折射率类似的折射率。例如，如果液晶层330包括折射率是1.4的胆甾型液晶331，则将被用作聚合物网络335的材料的单体可以是折射率是1.4的各种化合物或材料中的一种。

聚合物网络335可散射入射光。因此，包括聚合物网络335的液晶层330可比不包括聚合物网络335的液晶层330散射更多的入射光。为此原因，入射到包括聚合物网络335的液晶层330上的光的路径变得比不包括聚合物网络335的液晶层330的光的路径长。因此，入射到包括聚合物网络335的液晶层330上的光有可能被二色性染料332吸收。结果，如果液晶层以类似方式包括聚合物网络335，则遮光比率可比没有聚合物网络335的情况下执行的遮光比率增大。

根据本发明的实施方式的光控制设备300可通过控制向第一电极320和第二电极340施加的电压被实现为遮挡光的遮光模式或透射光的透明模式。下文中，将参照图8A和图8B描述光控制设备300的透明模式和遮光模式。

图8A是示出遮光模式下的图7的光控制设备的剖视图，图8B是示出透明模式下的图7的光控制设备的剖视图。

如图8A中所示，如果不向光控制设备300施加电压，则液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332具有焦锥状态，由此光控制设备300不包括用于将胆甾型液晶331和二色性染料332取向的取向膜。也就是说，不施加电压的情况可包括不向第一电极320和第二电极340施加电压的情况或向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差小于第一参考电压的情况。另选地，不施加电压的情况包括向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差小于参考电压的情况。在焦锥状态下，胆甾型液晶331和二色性染料332具有因手性掺杂物而螺旋旋转的状态，如图8A中所示。另外，因手性掺杂物排列成螺旋结构的胆甾型液晶331和二色性染料332随机排列，如图8A中所示。

在这种情况下，入射到液晶层330上的光如图8A中所示被胆甾型液晶331和聚合物网络335散射或者被二色性染料332吸收。如果二色性染料332是黑色染料，则液晶层330可通过在遮光模式下显示黑色来遮挡入射光。因此，可控制液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332，使其在遮光模式下处于焦锥状态，由此，可不显示光控制设备的后面背景。

如参照图8A描述的，因为可在没有施加电压的情况下实现遮光模式，所以实现遮光模式不需要功耗。

另外，由于液晶层330在没有施加电压的初始状态下具有因手性掺杂物而排列成螺旋结构的胆甾型液晶331和二色性染料332随机排列的焦锥状态，因此光控制设备300不需要使胆甾型液晶331和二色性染料332取向的取向膜。因此，可简化制造过程，由此降低制造成本。

如图8B中所示，如果施加电压，也就是说，如果向第一电极320施加第一电压V1并且向第二电极340施加第二电压V2，则液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332在垂直电场(y轴方向电场)的作用下具有垂直排列状态。在垂直排列状态下，因手性掺杂物而螺旋旋转的胆甾型液晶331和二色性染料332可排列在垂直方向(y轴方向)上，如图8B中所示。

在这种情况下，由于胆甾型液晶331排列在光入射方向上，因此使入射到液晶层330上的光的散射最少。因此，入射到光控制设备300上的光中的大部分可穿过液晶层330。

为了使液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332在垂直电场的作用下具有垂直排列状态，应该施加电压，尤其是向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差应该大于第二参考电压。另选地，施加电压的情况可包括向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差大于参考电压的情况。特别地，由于提供垂直电场使得液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332保持在垂直排列状态，因此应该向第一电极320连续施加第一电压V1并且应该向第二电极340连续施加第二电压V2。

假设遮光模式具有光控制设备300的小于a％的透射率而透明模式具有光控制设备300的大于b％的透射率。光控制设备300的透射率代表输出光与入射到光控制设备300上的光之比。例如，a％可以是10％至50％，b％可以是60％至90％。

在这种情况下，如果没有向第一电极320和第二电极340施加电压，或者如果向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差小于第一参考电压，则光控制设备300被实现为光控制设备300的透射率小于a％的遮光模式。如果向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差大于第二参考电压，则光控制设备300被实现为光控制设备300的透射率大于b％的透明模式。如果向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差大于第一参考电压且小于第二参考电压，则光控制设备300的透射率既不小于a％也不大于b％，由此，透明模式和遮光模式都不满足。

同时，尽管第二参考电压可优选地大于第一参考电压，但第二参考电压可与第一参考电压基本上相同。在这种情况下，遮光模式的参考透射率和透明模式的参考透射率可以被设置成相等，为c％。例如，如果向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差小于参考电压，光控制设备300被实现为光控制设备300的透射率小于c％的遮光模式。如果向第一电极320施加的第一电压V1和向第二电极340施加的第二电压V2之间的电压差大于参考电压，则光控制设备300被实现为光控制设备300的透射率等于或大于c％的透明模式。例如，c％可以是10％至50％。同时，液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332可具有胆甾型液晶331和二色性染料332的螺旋轴排列在垂直方向(y轴方向)上的平面状态，如图3C中所示。为了控制胆甾型液晶331和二色性染料332使其处于平面状态，第一电极320或第二电极340应该被分开成多个电极，然后应该向分开后的电极施加水平电场。然而，在示例实施方式中，控制胆甾型液晶331和二色性染料332使其只处于垂直排列状态和焦锥状态，以实现透明模式和遮光模式。因此，由于第一电极320或第二电极340不需要被分成多个电极来施加水平电场，因此可简化制造过程，由此降低制造成本。

如参照图8A和图8B描述的，可控制液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332，使其在遮光模式下处于焦锥状态，由此可散射入射光。另外，可控制液晶层330的胆甾型液晶331和二色性染料332，使其在透明模式下处于垂直排列状态，由此可透射入射光。

光控制设备还可包括如图9A至图9C中所示的折射率匹配层。下文中，将参照图9A至图9C详细描述还包括折射率匹配层的光控制设备。

图9A是示出图1的光控制设备的又一个详细示例的剖视图。

如图9A中所示，根据本发明的又一个实施方式的光控制设备400包括第一基板410、第一电极420、液晶层430、第二电极440、第二基板450、第一折射率匹配层460和第二折射率匹配层470。

图9A的第一基板410、第一电极420、液晶层430、第二电极440和第二基板450与参照图1和图2描述的第一基板110、第一电极120、液晶层130、第二电极140和第二基板150基本上相同。因此，将省略对第一基板410、第一电极420、液晶层430、第二电极440和第二基板450的详细描述。

第一折射率匹配层460可设置在上面设置有第一电极420的第一基板410的一个表面的相反表面上。也就是说，第一电极420可设置在第一基板410的一个表面上，第一折射率匹配层460可设置在与第一基板410的这个表面的相反表面对应的另一表面上。

由于空气和第一基板410之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果空气和第一基板410之间的折射率存在差异，则由于空气和第一基板410之间的折射率差异，导致可反射通过空气进入第一基板410的光。因此，第一折射率匹配层460可具有介于空气和第一基板410之间的折射率，以减小空气和第一基板410之间的折射率差异。例如，如果空气的折射率是1并且第一基板410的折射率是1.6，则第一折射率匹配层460可具有介于1.1至1.5之间的折射率，以减小空气和第一基板410之间的折射率差异。

第二折射率匹配层470可设置在上面设置有第二电极440的第二基板450的一个表面的相反表面上。也就是说，第二电极440可设置在第二基板450的一个表面上，第二折射率匹配层470可设置在与第二基板450的这个表面的相反表面对应的另一表面上。

由于空气和第二基板450之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果空气和第二基板450之间的折射率存在差异，则由于空气和第二基板450之间的折射率差异，导致可部分反射进入第二基板450的光。因此，第二折射率匹配层470可具有介于空气和第二基板450之间的折射率，以减小空气和第二基板450之间的折射率差异。例如，如果空气的折射率是1并且第二基板450的折射率是1.6，则第二折射率匹配层470可具有介于1.1至1.5之间的折射率，以减小空气和第二基板450之间的折射率差异。

第一折射率匹配层460和第二折射率匹配层470中的每个可由诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜、能够热硬化或UV硬化的有机化合物粘合剂等透明粘合剂膜制成。

图9B是示出图1的光控制设备的又一个详细示例的剖视图。

如图9B中所示，根据本发明的又一个实施方式的光控制设备500包括第一基板510、第一电极520、液晶层530、第二电极540、第二基板550、第一折射率匹配层560和第二折射率匹配层570。

图9B的第一基板510、第一电极520、液晶层530、第二电极540和第二基板550与参照图1和图2描述的第一基板110、第一电极120、液晶层130、第二电极140和第二基板150基本上相同。因此，将省略对第一基板510、第一电极520、液晶层530、第二电极540和第二基板550的详细描述。

第一折射率匹配层560可设置在第一基板510和第一电极520之间。由于第一基板510和第一电极520之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果第一基板510和第一电极520之间存在折射率差异，则经过第一基板510的光在进入第一电极520时由于第一基板510和第一电极520之间的折射率差异而导致被部分反射。因此，第一折射率匹配层560可具有介于第一基板510和第一电极520之间的折射率，以减小第一基板510和第一电极520之间的折射率差异。例如，如果第一基板510的折射率是1.6并且第一电极520的折射率是2，则第一折射率匹配层560可具有介于1.7至1.9之间的折射率，以减小第一基板510和第一电极520之间的折射率差异。

第二折射率匹配层570可设置在第二基板550和第二电极540之间。由于第二基板550和第二电极540之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果第二基板550和第二电极540之间存在折射率差异，则经过第二电极540的光在进入第二基板550时由于第二基板550和第二电极540之间的折射率差异而导致被部分反射。因此，第二折射率匹配层570可具有介于第二基板550和第二电极540之间的折射率，以减小第二基板550和第二电极540之间的折射率差异。例如，如果第二基板550的折射率是1.6并且第二电极540的折射率是2，则第二折射率匹配层570可具有介于1.7至1.9之间的折射率，以减小第二基板550和第二电极540之间的折射率差异。

第一折射率匹配层560和第二折射率匹配层570中的每个可由诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜、能够热硬化或UV硬化的有机化合物粘合剂等透明粘合剂膜制成。

图9C是示出图1的光控制设备的又一个详细示例的剖视图。

如图9C中所示，根据又一个示例实施方式的光控制设备600包括第一基板610、第一电极620、液晶层630、第二电极640、第二基板650、第一折射率匹配层660和第二折射率匹配层670。

图9C的第一基板610、第一电极620、液晶层630、第二电极640和第二基板650与参照图1和图2描述的第一基板110、第一电极120、液晶层130、第二电极140和第二基板150基本上相同。因此，将省略对第一基板610、第一电极620、液晶层630、第二电极640和第二基板650的详细描述。

第一折射率匹配层660可设置在第一电极620和液晶层630之间。由于第一电极620和液晶层630之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果第一电极620和液晶层630之间存在折射率差异，则经过第一电极620的光在进入液晶层630时由于第一电极620和液晶层630之间的折射率差异而导致被部分反射。因此，第一折射率匹配层660可具有介于第一电极620和液晶层630之间的折射率，以减小第一电极620和液晶层630之间的折射率差异。

第二折射率匹配层670可设置在第二电极640和液晶层630之间。由于第二电极640和液晶层630之间的折射率差异，导致可产生菲涅尔反射。例如，如果第二电极640和液晶层630之间存在折射率差异，则经过第二电极640的光在进入液晶层630时由于第二电极640和液晶层630之间的折射率差异而导致被部分反射。因此，第二折射率匹配层670可具有介于第二电极640和液晶层630之间的折射率，以减小第二电极640和液晶层630之间的折射率差异。

第一折射率匹配层660和第二折射率匹配层670中的每个可由诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜、能够热硬化或UV硬化的有机化合物粘合剂等透明粘合剂膜制成。

[透明显示装置]

图10是示出根据另一个示例实施方式的透明显示装置的立体图。如图10中所示，透明显示装置包括光控制设备1000、透明显示面板1100和粘合剂层1200。

光控制设备1000可被实现为根据参照图1、图2、图3A至图3C、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B和图9A至图9C描述的实施方式的光控制设备100、200、300、400、500和600中的任一个。因此，光控制设备1000可在遮光模式下遮挡入射光并且在透明模式下透射入射光。光控制设备1000可通过按照二色性染料显示特定颜色来允许不显示后面背景，由此光控制设备1000可被实现为除了提供遮光功能之外，还给用户提供美观效果。

图11A是示出图10的透明显示面板的下基板的示例的剖视图。图11B是示出图10的透明显示面板的下基板的另一个示例的剖视图。

如图11A和图11B中所示，透明显示面板1100在一个子像素区中包括透射区TA和发射区EA。发射区EA指示其中显示实际图像的区域，透射区TA指示向透明显示面板透射外部光的区域。因此，如果透明显示面板没有被驱动，则用户可看到透明显示面板的背景，也就是说，透明显示面板的后侧或后面背景的物体。另选地，如果透明显示面板被驱动，则用户可同时看到发射区EA的实际图像和透过透射区TA的背景。可依据可视性和透射率，以各种方式设置子像素区中的发射区EA和透射区TA的面积比。

在发射区EA中设置显示图像的像素P。像素P中的每个可设置有晶体管器件T、阳极电极AND、有机层EL、阴极电极CAT，如图11A和图11B中所示。

晶体管器件T包括：有源层ACT，其设置在下基板1101上；第一绝缘膜I1，其设置在有源层ACT上；栅极GE，其设置在第一绝缘膜I1上；第二绝缘膜I2，其设置在栅极GE上；源极SE和漏极DE，其设置在第二绝缘膜I2上并且通过第一接触孔CNT1和第二接触孔CNT2连接到有源层ACT。尽管在图11A和图11B中晶体管器件T1形成为顶栅型，但晶体管器件T可形成为底栅型，而不限于顶栅型。

阳极电极AND通过第三接触孔CNT3连接到晶体管器件T的漏极DE，第三接触孔CNT3经过设置在源极SE和漏极DE上的层间电介质ILD。在彼此相邻的阳极电极AND之间设置屏障，由此彼此相邻的阳极电极AND可电绝缘。

有机层EL设置在阳极电极AND上。有机层E1可包括空穴传输层、有机发光层和电子传输层。

阴极电极CAT设置在有机层EL和屏障W上。如果向阳极电极AND和阴极电极CAT施加电压，则空穴和电子通过空穴传输层和电子传输层移动到有机发光层并且在有机发光层中彼此复合，从而发光。

在图11A中，透明显示面板1100形成为底部发射型。如果透明显示面板1100形成为底部发射型，则光向着下基板1101发射。因此，光控制设备1000可布置在上基板上。

在底部发射型中，由于有机层EL的光向着下基板1101发射，因此晶体管T可设置在屏障W下方，以减小因晶体管T造成的亮度减小。另外，在底部发射型中，阳极电极AND可由诸如ITO和IZO的透明金属材料形成，阴极电极CAT可由诸如铝的具有高反射率的金属材料或具有铝和ITO的结构形成。为了提高透射率，可通过只在发射区EA中进行图案化，形成阴极电极CAT。

在图11B中，透明显示面板1100形成为顶部发射型。如果透明显示面板1100形成为顶部发射型，则光向着上基板发射。因此，光控制设备1000可布置在下基板101下方。

在顶部发射型中，由于有机层EL的光向着上基板发射，因此晶体管T可设置在屏障W和阳极电极AND下方的广范围内。因此，顶部发射型的优点在于，晶体管T的设计区比底部发射型的设计区宽。另外，在顶部发射型中，阳极电极AND可由诸如铝的具有高反射率的金属材料或具有铝和ITO的结构形成，阴极电极CAT可由诸如ITO和IZO的透明金属材料形成。

透明显示面板可被实现为双发射型。在双发射型中，光向着下基板1101和上基板1102发射。

粘合剂层1200将光控制设备1000和透明显示面板1100彼此粘结。粘合剂层1200可以是诸如透光粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜或诸如透光树脂(OCR)的透明粘合剂。

如果光控制设备1000附接到透明显示面板1100的发光方向，则透明显示面板1100的发射区EA应该被遮挡，而透明显示面板1100的透射区TA应该被遮挡。因此，光控制设备1000可通过进行图案化来形成遮光区，以只遮挡透明显示面板1100的透射区TA。在这种情况下，遮光区可在透明显示面板1100的透射区TA中对准。如上所述，如果光控制设备1000附接到透明显示面板1100的发光方向，则光控制设备1000的遮光区应该被图案化并且应该在透明显示面板1100的透射区TA中对准，由此，光控制设备1000可附接于透明显示面板1100的发光方向的相反方向。例如，在如图11B中所示的顶部发射型的情况下，粘合剂层1200的一个表面可粘结到透明显示面板1100的下基板1101下方的表面，粘合剂层1200的另一个表面可粘结到光控制设备1000。在如图11A中所示的底部发射型的情况下，粘合剂层1200的一个表面可粘结到透明显示面板1100的上基板上方的表面，粘合剂层1200的另一个表面可粘结到光控制设备1000。如果粘合剂层1200包括诸如OCA的透明粘合剂膜或诸如OCR的透明粘合剂，则粘合剂层1200可具有介于1.4至1.9之间的折射率。

另外，透明显示装置可使用具有良好的二色性比率(DR)的二色性染料232来实现真实黑色。DR代表二色性染料232的长轴吸光率-短轴吸光率。由于二色性染料232如图6B中所示在透明模式下排列在垂直方向(y轴方向)上并且如图6A中所示在遮光模式下排列成因手性掺杂物而螺旋旋转，因此二色性染料232的短轴吸光率可以是二色性染料232在透明模式下的吸光率，而二色性染料232的长轴吸光率可以是二色性染料232在遮光模式下的吸光率。为了实现真实黑色的透明显示装置，可提供二色性染料232，使得使用超过7的DR。

另外，透明显示面板1100的下基板101或上基板可以是光控制设备1000的第二基板。在这种情况下，光控制设备1000的第二电极140可设置在透明显示面板1100的下基板101或上基板上。

透明显示面板1100可被实现为像素显示图像的显示模式和像素没有显示图像的非显示模式。如果透明显示面板1100被实现为像素显示图像的显示模式，则光控制设备1000可被实现为用于遮挡通过透明显示面板1100的后表面入射的光来提高图像质量的遮光模式。

在像素没有显示图像的非显示模式下，光控制设备1000可被实现为遮光模式或透明模式。在像素没有显示图像的非显示模式下，如果光控制设备1000被实现为遮光模式，则用户看到透明显示装置是黑色。在像素没有显示图像的非显示模式下，如果光控制设备1000被实现为透明模式，则透明显示装置被实现为透明的，由此，用户可透过透明显示装置看到透明显示装置的后面背景。

图12是示出根据本发明的另一个实施方式的透明显示装置的立体图。

如图12中所示，透明显示装置包括第一光控制设备1000a、第二光控制设备1000b、透明显示面板1100、第一粘合剂层1200和第二粘合剂层1300。

第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b中的每个可被实现为根据参照图1、图2、图3A至图3C、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B和图9A至图9C描述的实施方式或其它实施方式的光控制设备100、200、300、400、500和600中的任一个。因此，第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b可在遮光模式下遮挡入射光并且在透明模式下透射入射光。第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b可被实现为除了按照二色性染料提供遮光功能之外，还给用户提供美观效果。

透明显示面板1100与参照图11描述的透明显示面板基本上相同。因此，将省略对图12的透明显示面板1100的详细描述。

第一粘合剂层1200将第一光控制设备1000a和透明显示面板1100彼此粘结。第一粘合剂层1200可以是诸如透光粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜。第一粘合剂层1200的一个表面可粘结到透明显示面板1100的下基板1101下方的表面或者粘结到上基板，第一粘合剂层1200的另一个表面可粘结到第一光控制设备1000a。如果第一粘合剂层1200包括诸如OCA的透明粘合剂膜，则第一粘合剂层1200可具有介于1.4至1.9之间的折射率。

第二粘合剂层1300将第二光控制设备1000b和透明显示面板1100彼此粘结。第二粘合剂层1300可以是诸如透光粘合剂(OCA)的透明粘合剂膜。第二粘合剂层1300的一个表面可粘结到透明显示面板1100的下基板1101下方的表面或者粘结到上基板，第二粘合剂层1300的另一个表面可粘结到第二光控制设备1000b。如果第二粘合剂层1300包括诸如OCA的透明粘合剂膜，则第二粘合剂层1300可具有介于1.4至1.9之间的折射率。

透明显示面板1100可被实现为像素实现图像的显示模式和像素没有显示图像的非显示模式。如果假设用户通过第二光控制设备1000b看到图像。在这种情况下，如果透明显示面板1100被实现为像素显示图像的显示模式，则第一光控制设备1000a可被实现为用于遮挡通过透明显示面板1100的后表面入射的光来提高图像质量的遮光模式，第二光控制设备1000b优选地被实现为透明模式。

在像素没有显示图像的非显示模式下，第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b可被实现为遮光模式或透明模式。在像素没有显示图像的非显示模式下，如果第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b被实现为遮光模式，则用户看到透明显示装置是黑色。在像素没有显示图像的非显示模式下，如果第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b被实现为透明模式，则透明显示装置被实现为透明的，由此，用户可透过透明显示装置看到透明显示装置的后面背景。

同时，透明显示面板1100可被设置为可在双向方向上显示图像的双向透明显示面板。在双向透明显示面板在双向方向上显示图像的显示模式下，如果第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b被实现为透明模式，则用户可在双向方向上观看图像。另外，在双向透明显示面板在双向方向上显示图像的显示模式下，如果第一光控制设备1000a和第二光控制设备1000b中的任一个被实现为遮光模式，则对应的光控制设备可防止用户在双向方向中的任一个方向上观看图像。

如上所述，根据本发明，可得到以下优点。

例如，可控制胆甾型液晶，使其处于焦锥状态以散射入射光，由此可增加遮光模式下的光散射和遮光效果。

另外，可控制胆甾型液晶，使其处于垂直排列状态，以增加透明模式下光的透射率。另外，在本发明中，由于如果没有施加电压则可提供遮光模式，因此优点在于，在遮光模式下不需要单独的功耗。

另外，由于液晶层的胆甾型液晶在没有施加电压的初始状态下随机排列，因此不需要使胆甾型液晶取向的取向膜，由此可简化制造过程并且可降低成本。

另外，在本发明的示例中，胆甾型液晶的节距被设计成反射并非可见光线波长范围的红外波长范围(780nm或更大)或紫外波长范围(380nm或更小)的光。因此，由于胆甾型液晶没有反射可见光线波长范围，因此可解决当可见光线中的一些被反射并随后被用户看到时出现的问题。

另外，使用反射红外波长范围或紫外波长范围的光的胆甾型液晶，由此没有劣化透明模式下的透射率并且可增加遮光模式下的遮光比率。

另外，没有使用胆甾型液晶的平面状态，由此可减小因透明模式下反射造成的透射率的损失。

另外，由于通过按照液晶层中包括的二色性染料显示特定颜色，可不显示光控制设备的后面背景，因此可提高遮光比率。

另外，由于入射光可被液晶层中的聚合物网络进一步散射，因此入射光可被二色性染料吸收，由此遮光比率可提高。

另外，可设置用于保持液晶层的单元间隙的间隔体，以保护液晶层内部并且防止当向液晶层施加外力时第一电极和第二电极短路。另外，间隔体可用作分隔液晶层的屏障。因此，可在被分隔的各空间中形成等量的多个液晶，或者可在被分隔的各空间中以不同方式控制胆甾型液晶的节距，以形成具有不同节距的液晶。

另外，因为可按不同方式控制胆甾型液晶的节距P，入射光可被散射并且可不显示光控制设备的后面背景，由此可提高遮光比率。

另外，由于光控制设备可包括折射率匹配层，因此基板和空气之间、基板和电极之间或电极和液晶层之间的折射率差异。

此外，光控制设备可应用于透明显示装置。这里，在透明显示面板的像素显示图像的显示模式下，如果在用于遮挡入射到透明显示面板后表面上的光的遮光模式下实现光控制设备，则透明显示面板显示的图像的质量可提高。

另外，在透明显示面板的像素不显示图像的非显示模式下，如果在透明模式下实现光控制设备，则透明显示装置被实现为透明的，由此，用户可透过透明显示装置看到透明显示装置的后面背景。

本领域的技术人员应该清楚，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中可进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改形式和变化形式，只要它们在随附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种光控制设备，该光控制设备包括：

第一基板和第二基板，其彼此面对；

第一电极，其在所述第一基板上；

第二电极，其在所述第二基板上；

液晶层，其在所述第一电极和所述第二电极之间，所述液晶层包括胆甾型液晶、聚合物网络和二色性染料；以及

第一折射率匹配层，其设置在所述第一电极和所述液晶层之间，

其中，所述第一折射率匹配层具有介于所述第一电极和所述液晶层之间的折射率，

其中，所述胆甾型液晶在没有施加电压的情况下在遮光模式下具有焦锥状态，并且在施加电压的情况下在透明模式下具有垂直排列状态，

其中，所述聚合物网络具有与所述胆甾型液晶的短轴折射率相似的折射率，并且

其中，二色性比率DR代表所述二色性染料的长轴吸光率-短轴吸光率，并且所述DR超过7。

2.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，所述胆甾型液晶根据在所述第一电极和所述第二电极之间施加的电压，在两种状态下操作。

3.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，所述第一基板和所述第二基板不含液晶取向膜。

4.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，所述胆甾型液晶在所述遮光模式下随机排列。

5.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，在所述遮光模式下，所述胆甾型液晶散射入射光，所述二色性染料吸收入射光。

6.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，在所述透明模式下，所述胆甾型液晶和所述二色性染料排列在垂直方向上。

7.根据权利要求1所述的光控制设备，所述光控制设备还包括所述第一电极和所述第二电极之间的用于保持所述胆甾型液晶的单元间隙的间隔体。

8.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，没有施加电压的情况包括向所述第一电极施加的第一电压和向所述第二电极施加的第二电压之间的电压差小于第一参考电压的情况，施加电压的情况包括所述第一电压和所述第二电压之间的电压差大于第二参考电压的情况。

9.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，没有施加电压的情况包括向所述第一电极施加的第一电压和向所述第二电极施加的第二电压之间的电压差小于参考电压的情况，施加电压的情况包括所述第一电压和所述第二电压之间的电压差等于或大于所述参考电压的情况。

10.根据权利要求1所述的光控制设备，其中，所述胆甾型液晶反射红外波长范围或紫外波长范围的光。

11.一种光控制设备，该光控制设备包括：

第一基板和第二基板，其彼此面对；

液晶层，其在所述第一基板和所述第二基板之间，所述液晶层包括胆甾型液晶和聚合物网络；以及

第一折射率匹配层，其设置在所述第一基板和所述液晶层之间，

其中，所述第一折射率匹配层具有介于所述第一基板和所述液晶层之间的折射率，

其中，所述聚合物网络具有与所述胆甾型液晶的短轴折射率相似的折射率，并且其中，所述胆甾型液晶在遮光模式下随机排列以散射入射光，并且在透明模式下排列在垂直方向上以透射入射光。

12.根据权利要求11所述的光控制设备，其中，所述液晶层还包括二色性染料。

13.根据权利要求12所述的光控制设备，其中，所述胆甾型液晶和所述二色性染料在遮光模式下随机排列以散射和吸收入射光，并且在透明模式下排列在垂直方向上以透射入射光。

14.一种透明显示装置，该透明显示装置包括：

透明显示面板，其包括透射区和显示图像的发射区；

光控制设备，其在所述透明显示面板的至少一个表面上，

其中，所述光控制设备包括具有胆甾型液晶、聚合物网络和二色性染料的液晶层，所述液晶层在所述发射区显示图像的显示模式下具有焦锥状态，由此实现用于遮挡入射光的遮光模式，

其中，所述聚合物网络具有与所述胆甾型液晶的短轴折射率相似的折射率，并且

其中，二色性比率DR代表所述二色性染料的长轴吸光率-短轴吸光率，并且所述DR超过7。

15.根据权利要求14所述的透明显示装置，其中，所述胆甾型液晶在所述发射区没有显示图像的非显示模式下具有垂直排列状态，使得所述光控制设备被实现为用于透射入射光的透明模式。

16.根据权利要求14所述的透明显示装置，其中，所述胆甾型液晶在所述发射区没有显示图像的非显示模式下具有焦锥状态，使得所述光控制设备被实现为用于遮挡入射光的遮光模式。

17.根据权利要求14所述的透明显示装置，其中，所述光控制设备还包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层在没有施加电压的情况下具有焦锥状态，而在施加电压的情况下具有垂直排列状态。