CN101750784B

CN101750784B - 液晶显示器及其制造方法

Info

Publication number: CN101750784B
Application number: CN200810180192A
Authority: CN
Inventors: 吴峻鸣; 刘仕贤; 金志龙; 郑功龙; 陈安正
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: CN101750784A

Abstract

本发明是提供一种液晶显示器及其制法，液晶显示器包括第一基板以及与其对向设置的第二基板，至少两层以上的胆甾型液晶层设置于第一基板与第二基板之间，其中所述胆甾型液晶层中分别添加相同的化学结构但不同旋光性的旋光添加物。液晶显示器的制法包括提供第一基板与第二基板对向设置，将具有相同的化学结构但不同旋光性的旋光添加物分别加入相同的液晶主体中，形成至少两种以上的胆甾型液晶材料，以及将所述胆甾型液晶材料设置于第二基板与第一基板之间，形成至少两层以上的胆甾型液晶层。

Description

液晶显示器及其制造方法

技术领域

本发明是涉及一种液晶显示器，特别涉及一种具有左右旋胆甾型液晶的液晶显示器以及其制造方法。

背景技术

反射式胆甾型液晶显示器是一种具有高亮度、高对比、省电、广视角及高反射率等特点的显示器，其所使用的胆甾型液晶(cholesteric liquid crystal)可以反射特定波长的光波，尤其是可以反射与胆甾型液晶相同手性的圆偏极光，而让另一手性的圆偏极光通过。

通常胆甾型液晶是通过在向列型液晶主体中添加旋光添加物(chiral dopant)而形成，旋光添加物具有反射左旋光或右旋光的特性，当光线进入具有反射左旋光特性的胆甾型液晶时，约有50％的光线会被反射，另外50％的右旋光则会穿透胆甾型液晶，因此如果要使光线被100％反射，则需要利用左旋及右旋的胆甾型液晶堆栈来提高反射率。

欧洲专利号EP1058147中提及一种利用左右旋胆甾型液晶堆栈的方式提高反射率的液晶显示器，其中所使用的左右旋胆甾型液晶为高分子分散型液晶(polymer-dispersed liquid crystal，简称PDLC)，其为一种胶囊化的胆甾型液晶，胆甾型液晶被包覆成球状，涂布在液晶显示器的液晶盒(liquid crystal cell)中。另外，美国专利号US 6359673中也公开了一种利用左右旋胆甾型液晶堆栈的液晶显示器，其中左右旋胆甾型液晶也是以胶囊化的形式分散在液晶盒中。

然而，上述现有技术的胆甾型液晶的驱动电压较大，而且在上述现有技术中都未提及左右旋胆甾型液晶中的旋光添加物的化学结构，也未提及旋光添加物对于左右旋胆甾型液晶的驱动电压的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够同时提升反射率且降低驱动电压的液晶显示器。

本发明提供一种液晶显示器，包括第一基板以及与第一基板对向设置的第二基板，至少两层以上的胆甾型液晶层设置于第一基板与第二基板之间，其中这些胆甾型液晶层中分别添加不同旋光性的旋光添加物，且这些旋光添加物具有相同的化学结构。

此外，本发明又提供一种液晶显示器的制造方法，包括提供第一基板，并提供第二基板与第一基板对向设置。提供液晶材料主体，将不同旋光性的旋光添加物分别加入相同的液晶主体中，以形成至少两种以上的胆甾型液晶材料，其中这些旋光添加物具有相同的化学结构。然后，将这些胆甾型液晶材料设置于第二基板与第一基板之间，形成至少两层以上的胆甾型液晶层。

本发明的优点在于：本发明利用化学结构相同但不同旋光性的旋光添加物所形成的双层左右旋胆甾型液晶层可大幅地提升反射率，而且也可以降低驱动电压。

为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为依据本发明一实施例的液晶显示器的剖面示意图。

图2为依据本发明比较例1～3的单层胆甾型液晶层的反射率对波长曲线图。

图3为依据本发明实施例1与比较例4的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对波长曲线图。

图4为依据本发明比较例1～3的单层胆甾型液晶层的反射率对电压曲线图。

图5为依据本发明实施例1与比较例4的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对电压曲线图。

其中，主要组件符号说明：

10～第一基板； 12～第一电极层；

14～左旋胆甾型液晶层； 16～右旋胆甾型液晶层；

18～第二电极层； 20～第二基板；

22～吸光材料层； 24～隔离膜。

具体实施方式

本发明是利用相同化学结构但不同旋光性的旋光添加物(chiral dopant)与相同的液晶主体(host)混和调配出左旋及右旋的胆甾型液晶，将左旋及右旋的胆甾型液晶分层堆栈，形成液晶显示器的液晶层。

请参阅图1，其是显示依据本发明一实施例的液晶显示器的剖面图，在此实施例中，液晶显示器包含第一基板10，以及与第一基板对向设置的第二基板20，第一基板及第二基板可以是玻璃或塑料基板。在第一基板上具有第一电极层12，第一电极层12为透明的导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)。第一基板10和第二基板20之间至少具有两层胆甾型液晶层14和16，其中胆甾型液晶层14可以为左旋的胆甾型液晶层，而胆甾型液晶层16则为右旋的胆甾型液晶层。在另一实施例中，胆甾型液晶层14可以为右旋的胆甾型液晶层，而胆甾型液晶层16则为左旋的胆甾型液晶层。另外，第一基板10和第二基板20之间也可以设置两层以上的胆甾型液晶层。在一实施例中，胆甾型液晶层16和14可以利用涂布的方式依序形成于第二基板20上，然后在胆甾型液晶层14上覆盖第一基板10。此外，在另一实施例中，也可以在第一基板10和第二基板20之间形成液晶盒，然后再将胆甾型液晶层16和14分别注入液晶盒中。

上述的左旋的胆甾型液晶层是通过在一液晶主体(host)中添加左旋性的旋光添加物而形成，而右旋的胆甾型液晶层则是在与左旋的胆甾型液晶层相同的液晶主体(host)中添加右旋性的旋光添加物而形成，其中液晶主体可为向列型(Nematic)液晶、近晶型(Smectic)液晶或盘状(discotic)液晶。本发明的特征在于胆甾型液晶层中的左旋性旋光添加物以及右旋性旋光添加物具有相同的化学结构，如下式(I)所列：

式(I)

其中R为C1-6的烷基，例如CH3～C6H13。

在本发明的一实施例中，胆甾型液晶层中的液晶主体可约占90～96重量百分比，左旋或右旋的旋光添加物可约占4～10重量百分比，通过调整旋光添加物的添加比例，可形成具有不同反射波长的胆甾型液晶。

在本发明的一实施例中，右旋的旋光添加物的分子立体结构可如下所示：

其中R的定义同式(I)。

而左旋的旋光添加物则具有与右旋的旋光添加物相同的化学结构，其分子立体结构可如下所示：

其中R的定义同式(I)。

在本发明一实施例的液晶显示器中，于胆甾型液晶层14和16之间还可以设置隔离膜24，隔离膜24可以是玻璃基板或可挠式的塑料基板，其可以避免左旋及右旋胆甾型液晶层14和16之间产生消旋现象。另外，在第二基板20面对第一基板10的表面上具有第二电极层18，第二电极层18的材料可以是透明的导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)。

本发明的液晶显示器可以是反射式胆甾型液晶显示器，且光线可由第一基板10进入液晶显示器。此时，光线中50％的左旋光会被左旋的胆甾型液晶层14反射，另外50％的右旋光则会被右旋的胆甾型液晶层16反射，借此提高反射式胆甾型液晶显示器的反射率。此外，在本发明一实施例的液晶显示器中，还可以在第二基板20背对第一基板10的表面上形成吸光材料层22，吸光材料层22为不反射光线的材料层，例如为消光漆或含有黑色颜料的材料层。另外，在本发明一实施例中，第二电极层18也可以是吸光的电极层，此时于第二基板20背对第一基板10的表面上可以不需设置另一吸光材料层22。

以下详述本发明各实施例与比较例的胆甾型液晶材料层的组成，以及其反射率测试结果和驱动电压曲线。

【比较例1】

比较例1为添加右旋性旋光添加物(-)-YN-0885-133(Merck公司产品)的单层胆甾型液晶层，(-)-YN-0885-133的分子结构如下所示：

其中液晶主体为向列型液晶BL087(Merck公司产品)，旋光添加物(-)-YN-0885-133的添加量为4.8重量％。利用紫外光/可见光光谱仪(UV/Visiblespectrometer)JASCO V-550测量比较例1的单层胆甾型液晶层的反射率对波长曲线，其是将胆甾型液晶层设置于两片玻璃基板之间，使用单一波长为光源照射胆甾型液晶层，测量各波长的反射率，结果如图2中的曲线A所示，其反射率为48％。另外，利用Autronics DMS-803仪器测量比较例1的单层胆甾型液晶层的反射率对电压曲线，其是将胆甾型液晶层注入液晶盒内，使用全波长的光源照射胆甾型液晶层，对胆甾型液晶层施加电压后关闭，测量各施加电压的反射率，结果如图4中的曲线F所示。

【比较例2】

比较例2为添加左旋性旋光添加物(+)-YN-0885-133(Merck公司产品)的单层胆甾型液晶层，(+)-YN-0885-133的分子结构如下所示：

其中液晶主体同比较例1，旋光添加物(+)-YN-0885-133的添加量为8重量％。利用紫外光/可见光光谱仪(UV/Visible spectrometer)JASCO V-550测量比较例2的单层胆甾型液晶层的反射率对波长曲线，其结果如图2中的曲线B所示，反射率为43％。另外，利用Autronics DMS-803仪器测量比较例2的单层胆甾型液晶层的反射率对电压曲线，其结果如图4中的曲线G所示。

【比较例3】

比较例3为添加左旋性旋光添加物(+)-1011(Merck公司产品)的单层胆甾型液晶层，(+)-1011的分子结构如下所示：

其中液晶主体同比较例1，旋光添加物(+)-1011的添加量为6.9重量％。利用紫外光/可见光光谱仪(UV/Visible spectrometer)JASCO V-550测量比较例3的单层胆甾型液晶层的反射率对波长曲线，其结果如图2中的曲线C所示，反射率为39％。另外，利用Autronics DMS-803仪器测量比较例3的单层胆甾型液晶层的反射率对电压曲线，其结果如图4中的曲线H所示。

【实施例1】

实施例1为添加4.8重量％的右旋性旋光添加物(-)-YN-0885-133的胆甾型液晶层与添加8重量％的左旋性旋光添加物(+)-YN-0885-133的胆甾型液晶层堆栈而成的双层左右旋胆甾型液晶层，其中液晶主体同比较例1。利用紫外光/可见光光谱仪(UV/Visible spectrometer)JASCO V-550测量实施例1的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对波长曲线，其结果如图3中的曲线D所示，反射率为95％。另外，利用Autronics DMS-803仪器测量实施例1的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对电压曲线，其结果如图5中的曲线I所示。

【比较例4】

比较例4为添加4.8重量％的右旋性旋光添加物(-)-YN-0885-133的胆甾型液晶层与添加6.9重量％的左旋性旋光添加物(+)-1011的胆甾型液晶层堆栈而成的双层左右旋胆甾型液晶层，其中液晶主体同比较例1。利用紫外光/可见光光谱仪(UV/Visible spectrometer)JASCO V-550测量比较例4的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对波长曲线，其结果如图3中的曲线E所示，反射率为73％。另外，利用Autronics DMS-803仪器测量比较例4的双层左右旋胆甾型液晶层的反射率对电压曲线，其结果如图5中的曲线J所示。

由图3的曲线D与曲线E比较可得知，本发明实施例1的反射率为95％，较比较例4的反射率73％提高约23％，这表示本发明的利用化学结构相同但不同旋光性的旋光添加物所形成的双层左右旋胆甾型液晶层可大幅地提升反射率。另外，由图2与图3的反射率可得知，图2的旋光添加物(+)-YN-0885-133与(+)-1011所形成的单层胆甾型液晶层的反射率相差约9％，而本发明实施例1的反射率却较比较例4的反射率提升约23％，这表示本发明的利用化学结构相同但不同旋光性的旋光添加物所形成的双层左右旋胆甾型液晶层对于反射率的提升效果有加成作用。

此外，由图4与图5的反射率对电压曲线可得知，本发明实施例1的驱动电压曲线I与比较例1及2的驱动电压曲线F和G一致，而且比较例4的驱动电压曲线与本发明实施例1的驱动电压曲线相较之下往高电压偏移，这表示本发明的利用化学结构相同但不同旋光性的旋光添加物所形成的双层左右旋胆甾型液晶层具有一致的驱动电压，而且也可以降低驱动电压。

虽然本发明已公开较佳实施例如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明保护范围应视后附的权利要求书所界定为准。

Claims

1.一种液晶显示器，包括：

一第一基板；

一第二基板，与第一基板对向设置；

一左旋的胆甾型液晶层及一右旋的胆甾型液晶层，设置于第一基板与第二基板之间，

其中所述左旋的胆甾型液晶层及右旋的胆甾型液晶层中分别已添加左旋及右旋的旋光添加物；

其中：所述右旋的旋光添加物，其分子立体结构如下所列：

其中R为C1-6的烷基；

所述左旋的旋光添加物，其分子立体结构如下所列：

其中R为C1-6的烷基；

以及一隔离膜，设置于所述左旋的胆甾型液晶层及右旋的胆甾型液晶层之间。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其为一反射式胆甾型液晶显示器，且光线由所述第一基板进入所述反射式胆甾型液晶显示器。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器，更包括一吸光材料层设置于所述第二基板上。

4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述吸光材料层包括一吸光的电极层，设置于第二基板面对第一基板的表面上。

5.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述吸光材料层包括一消光漆或一含有黑色颜料的材料层，设置于第二基板背对第一基板的表面上。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第一基板和所述第二基板包括一玻璃基板或一塑料基板。

7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述胆甾型液晶层具有一致的驱动电压。

8.一种液晶显示器的制造方法，包括：

提供一第一基板；

提供一第二基板与第一基板对向设置；

提供一液晶主体；

将左旋及右旋的旋光添加物分别加入所述液晶主体中，形成两种胆甾型液晶材料；

其中：所述右旋的旋光添加物，其分子立体结构如下所列：

其中R为C1-6的烷基；

所述左旋的旋光添加物，其分子立体结构如下所列：

其中R为C1-6的烷基；

将所述胆甾型液晶材料设置于第二基板与第一基板之间，形成一左旋的胆甾型液晶层以及一右旋的胆甾型液晶层；

形成一隔离膜于所述左旋的胆甾型液晶层及右旋的胆甾型液晶层之间。

9.根据权利要求8所述的液晶显示器的制造方法，其中所述液晶显示器为一反射式胆甾型液晶显示器，且光线由第一基板进入所述反射式胆甾型液晶显示器。

10.根据权利要求8所述的液晶显示器的制造方法，更包括形成一吸光材料层于所述第二基板上。

11.根据权利要求10所述的液晶显示器的制造方法，其中该吸光材料层包括一吸光的电极层，形成于第二基板面对第一基板的表面上。

12.根据权利要求10所述的液晶显示器的制造方法，其中所述吸光材料层包括一消光漆或一含有黑色颜料的材料层，形成于第二基板背对第一基板的表面上。

13.根据权利要求8所述的液晶显示器的制造方法，其中所述第一基板和第二基板包括一玻璃基板或一塑料基板。

14.根据权利要求8所述的液晶显示器的制造方法，其中所述胆甾型液晶层具有一致的驱动电压。