CN101750829B

CN101750829B - 具致动薄膜元件的胆固醇液晶显示器装置

Info

Publication number: CN101750829B
Application number: CN2008101857878A
Authority: CN
Inventors: 杨仁杰; 廖元正
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: CN101750829A

Abstract

本发明提供一种具致动薄膜元件的胆固醇液晶显示器装置。该胆固醇液晶显示器装置包括一第一基板与一第二基板对向设置，一致动薄膜结构设置于该第一基板上，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构，一胆固醇型液晶层填充于该第一基板与该第二基板之间，以及一共同电极设置于该第二基板上。在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层的相转移。

Description

具致动薄膜元件的胆固醇液晶显示器装置

技术领域

本发明有关于一种液晶显示器装置，特别有关于一种具致动薄膜元件的胆固醇液晶显示器装置。

背景技术

液晶显示器(LCD)具有许多的优点，例如体积小、重量轻、低电力消耗等等。因此，LCD已经广泛地被应用于手提式计算机、移动电话等电子产品。亦即，液晶显示器技术正持续朝向轻、薄且易于携带的领域发展。

胆固醇液晶显示器具有双稳态的特性且具有省电的优势，因而适用于携带式显示器产品，如电子书、电子卷标或电子告示牌等。传统胆固醇液晶显示器在驱动过后，其液晶分子排列并无法回到最初的排列状态，导致亮态的反射率损失。再者，在显示器更换画面影像时，需将液晶驱动到hemeotropic，又称H态，驱动电压常须大于50伏特。

传统胆固醇液晶显示器的驱动技术，主要为电压驱动，亦即改变驱动的波形与时脉，即可改善驱动的效果。然而，利用电压驱动的方式无法让胆固醇液晶分子排列回到最原始排列的planar态(亮态)，导致反射率的损失。而许多先前技术也有利用其它方式驱动的胆固醇液晶显示器，其功能、手段与效果详细说明如下。

美国专利第US 4,472,026号揭露一种胆固醇液晶显示器装置，利用加热驱动的方式，让胆固醇液晶产生相变化而转态。图1是显示传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图，通过施加电场使胆固醇液晶分子由水平转成垂直排列，而通过加热使胆固醇液晶分子由垂直转成水平排列。请参阅图1，胆固醇液晶显示器10包括上、下基板16和11。电极17a和17b设置于下基板11上，而共同电极15设置于上基板16上。配向层12、18a和18b设置于下基板10上，及配向层14设置于共同电极15上。胆固醇液晶层13夹置于上、下基板16和11之间，其中区域13a和13b显示液晶转态的分子排列状态。传统驱动方式以加热为手段，将被动矩阵(PM)电极通入电流，因电极阻抗的缘故而被加热，让液晶从暗态排列转换至亮态排列。如此可避免高电压驱动液晶至H态，但是仍无法改善亮态反射率的损失。

美国专利第US 6,753,933号揭露一种利用胆固醇液晶显示器的像素腔体结构，让胆固醇液晶因外界压力而造成流动，改变液晶分子的排列。图2是显示另一传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图。在图2中，胆固醇液晶显示器20包括上、下基板21和22之间具有液晶流动腔体23和24，且液晶层26分布于影像显示区域25，液晶层26的间隙通过间隙子27支撑。在操作时，利用外界压力P造成液晶流动，而改变液晶分子的排列。如此，无需施以高电压驱动液晶至H态，但是，通过外界压力的输入无法有效率的改变显示画面，亦无法驱动个别像素中的液晶的转态，因此仍无法有效地避免反射率的损失。

美国专利早期公开第US 2003/0071958号揭露一种利用外界压力的写入让胆固醇液晶造成转态而写入图像的驱动方法。图3是显示另一传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图。一胆固醇液晶显示器30包括上、下基板37和39，电极38及36分别设置于上、下基板37和39上，吸收层32设置于下基板39下方，液晶层35夹置于上、下基板37和39之间，液晶层35的间隙藉由间隙子31维持。通过写入装置33施以外力改变液晶的排列方式，然而上述方法仍无法有效地控制灰阶及显示信息的更换。

再者，美国专利早期公开第US 2004/0196230号揭露一种胆固醇液晶显示器系统，利用压电材料因外界压力产生的高电压，提供胆固醇液晶转态所需的高电压。图4是显示传统压电控制胆固醇液晶显示器系统的示意图。请参阅图4，一胆固醇液晶显示器40包括上、下基板44和41，电极45及42分别设置于上、下基板44和41上，吸收层43设置于下基板41下方，液晶层46夹置于上、下基板44和41之间，液晶层46的间隙通过间隙子47维持。驱动系统装置50用以提供胆固醇液晶层46转态所需的高电压，其包括电压产生装置52，降压装置54和相位改变装置56，通过压电材料取代高压电源，使整个系统的成本降低。然而，上述系统亦无法提升胆固醇液晶因电压驱动所造成的反射率损失。

有鉴于此，业界亟需一种胆固醇液晶显示器，可有效地解决因驱动胆固醇液晶造成胆固醇液晶显示器的反射率损失，以及避免以高电压驱动胆固醇液晶成hemeotropic态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种胆固醇液晶显示器，可有效地解决因驱动胆固醇液晶造成胆固醇液晶显示器的反射率损失，以及避免以高电压驱动胆固醇液晶成hemeotropic态。

为了实现上述目的，本发明提供一种胆固醇液晶显示器装置，包括：一第一基板与一第二基板对向设置；一致动薄膜结构设置于该第一基板上，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；一胆固醇型液晶层填充于该第一基板与该第二基板之间；以及一共同电极设置于该第二基板上；其中在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层。

为了实现上述目的，本发明另提供一种胆固醇液晶显示器装置，包括：一第一基板与一第二基板对向设置；一辅助结构设置于该第一基板上，其与该第一基板之间具有一空穴，造成一隔膜区域；一致动薄膜结构设置于该辅助结构上，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；一胆固醇型液晶层填充于该第一基板与该第二基板之间；一共同电极设置于该第二基板上，其中在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层；以及其中该致动薄膜结构的形变区域对应于该隔膜区域。

为了实现上述目的，本发明又提供一种胆固醇液晶显示器装置，包括：一基板与一致动薄膜结构对向设置，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；一胆固醇型液晶层填充于该基板与该致动薄膜结构之间；以及一电极设置于该基板上；其中在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层。

本发明提出的胆固醇液晶显示器反射率提升的结构，利用压电薄膜制做在显示器像素内，通入电压造成薄膜的形变，让液晶流动而重新排列。如此的压力驱动，控制薄膜的变形量将可调整液晶显示器的灰阶显示，且具备双稳态特性。本发明的效果为避免胆固醇液晶因电压驱动造成的反射率损失，以及避免高电压驱动的H态。

为使本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是显示传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图；

图2是显示另一传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图；

图3是显示另一传统的胆固醇液晶显示器的剖面示意图；

图4是显示传统压电控制胆固醇液晶显示器系统的示意图；

图5是显示根据本发明的一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图；

图6是显示根据本发明另一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图；以及

图7是显示根据本发明又一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图。

【主要元件符号说明】

已知部分(图1～4)

10～胆固醇液晶显示器；

11～下基板；

12、18a和18b～配向层；

13～胆固醇液晶层；

14～配向层；

15～共同电极；

16～上基板；

17a和17b～电极；

13a和13b～液晶区域；

20～胆固醇液晶显示器；

21和22～上、下基板；

23和24～液晶流动腔体；

25～影像显示区域；

26～液晶层；

27～间隙子；

P～外界压力；

30～胆固醇液晶显示器；

37和39～上、下基板；

38和36～电极；

31～间隙子；

32～吸收层；

33～写入装置；

35～液晶层；

40～胆固醇液晶显示器；

44和41～上、下基板；

45及42～电极；

43～吸收层；

46～液晶层；

47～间隙子；

50～驱动系统装置；

52～电压产生装置；

54～降压装置；

56～相位改变装置。

本案部分(图5～7)

100、200、300～胆固醇液晶显示器装置；

105、205、325～吸收层；

110、210～第一基板；

215～辅助结构；

212～空穴；

120、220～第二基板；

320～基板；

130、230、330～致动薄膜结构；

132、232、332～第一电极；

134、234、334～压电薄膜(piezoelectric thin film)；

136、236、336～第二电极；

235、335～第一配向层；

140、240、340～隔离结构；

245、345～第二配向层；

150、250、350～胆固醇型液晶层；

160、260、360～共同电极。

具体实施方式

以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，做为本发明的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在图式中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将分别描述说明，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，另外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。

本发明的实施例提供一种具致动薄膜元件的胆固醇液晶显示器装置及驱动方法。利用胆固醇液晶因为流动所造成转态的行为，驱动胆固醇液晶显示器的显示画面。更明确地说，将压电薄膜或静电薄膜制作在显示器像素内，再施加电压驱动薄膜造成薄膜变形，且薄膜的变形程度，可让胆固醇液晶造成不同灰阶程度的双稳态显示效果。

图5是显示根据本发明的一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图。请参阅图5，一胆固醇液晶显示器装置100包括一第一基板110与一第二基板120对向设置。第一基板110与第二基板120的材质可为玻璃基板或软性材料基板，例如一聚碳酸酯(PC)基板、一聚醚砜树脂(PES)基板、一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板、一聚酰亚胺(PI)基板、一聚降冰片烯(PNB)基板、一聚醚醚酮(PEEK)基板、一聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenapthalate，PEN)基板、一聚醚酰亚胺(PEI)基板或一聚芳香酯(PAR)基板。一致动薄膜结构130设置于该第一基板110上。该致动薄膜结构130包括一第一电极132、一压电薄膜(piezoelectric thin film)134和一第二电极136的叠层结构。该压电薄膜134材料为氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、钛酸钡、钛酸铅或锆钛酸铅(PZT)。第一电极132和一第二电极136可为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)构成的透明电极。

一胆固醇型液晶层150填充于该第一基板110与第二基板120之间。该胆固醇液晶层150包括一微囊液晶材料(micro-capsulated LC)或一高分子稳定液晶材料(polymer-stabilized LC)。一共同电极160设置于第二基板120上。共同电极160可为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)构成的透明电极。

根据本发明的一实施例，胆固醇液晶显示器装置100还包括一隔离结构140设置于该第一基板110与第二基板120之间，分隔成多个像素或子像素区域，其中在各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。亦可进一步包括一第一配向层(未绘示)设置于该致动薄膜结构上，以及一第二配向层(未绘示)设置于该共同电极上，其中该第一和第二配向层皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。再者，可选择性地设置一吸收层105于该第一基板110下方。

在操作时，该致动薄膜结构130产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层150。在一实施例中，该致动薄膜结构的驱动方式包括电场驱动、静电驱动、电磁驱动与热变形驱动。因此，本发明实施例利用压电薄膜制作在显示器像素内，通入电压造成压电薄膜的形变，让液晶流动而重新排列。更明确地说，利用电场驱动压电薄膜，使压电薄膜产生形变让液晶转态，并控制不同的压电薄膜形变量，达到灰阶驱动的效果。并通过电压驱动液晶分子使其转换成focal conic态，借以清除或更新显示画面。另一方面，使用压力驱动液晶至灰阶或planar的亮态。

图6是显示根据本发明另一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图。请参阅图6，一种胆固醇液晶显示器装置200包括一第一基板210与一第二基板220对向设置，一辅助结构215设置于该第一基板210上，其与第一基板之间具有一空穴212，造成一隔膜区域。一致动薄膜结构230设置于该辅助结构215上。该致动薄膜结构230包括一第一电极232、一压电薄膜(piezoelectric thin film)234和一第二电极236的叠层结构。一胆固醇型液晶层250填充于该第一基板与该第二基板之间。一共同电极260设置于该第二基板220上。

根据本发明的一实施例，胆固醇液晶显示器装置200还包括一隔离结构240设置于该第一基板210与第二基板220之间，分隔成多个像素或子像素区域。其中在各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。亦可进一步包括一第一配向层235设置于该致动薄膜结构230上，以及一第二配向层245设置于该共同电极260上，其中该第一和第二配向层235和245皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。再者，可选择性地设置一吸收层205于该第一基板210下方。

在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层，且该致动薄膜结构的形变区域对应于该隔膜区域。在一实施例中，该致动薄膜结构的驱动方式包括电场驱动、静电驱动、电磁驱动与热变形驱动。因此，本发明实施例利用压电薄膜制作在显示器像素内，通入电压造成压电薄膜的形变，让液晶流动而重新排列。

图7是显示根据本发明的一实施例的胆固醇型液晶显示器装置的剖面示意图。请参阅图7，一种胆固醇液晶显示器装置300包括一基板320与一致动薄膜结构330对向设置。该致动薄膜结构330包括一第一电极332、一压电薄膜(piezoelectric thin film)334和一第二电极336的叠层结构。一胆固醇型液晶层350填充于该基板320与该致动薄膜结构330之间。一共同电极360设置于该基板320上。

根据本发明的一实施例，胆固醇液晶显示器装置300还包括一隔离结构340设置于该基板320与该致动薄膜结构330之间，分隔成多个像素或子像素区域。其中在各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。亦可进一步包括一第一配向层335设置于该致动薄膜结构330上，以及一第二配向层345设置于该共同电极360上，其中该第一和第二配向层335和345皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。再者，可选择性地设置一吸收层325于该基板320上方。

在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层。在一实施例中，该致动薄膜结构的驱动方式包括电场驱动、静电驱动、电磁驱动与热变形驱动。因此，本发明实施例利用压电薄膜制作在显示器像素内，通入电压造成压电薄膜的形变，让液晶流动而重新排列。

本发明提出胆固醇液晶显示器反射率提升的结构，利用压电薄膜制做在显示器像素内，通入电压造成薄膜的形变，让液晶流动而重新排列。如此的压力驱动，控制薄膜的变形量将可调整液晶显示器的灰阶显示，且具备双稳态特性。本发明的效果为避免胆固醇液晶因电压驱动造成的反射率损失，以及避免高电压驱动的H态。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，包括：

一第一基板与一第二基板对向设置；

一致动薄膜结构设置于该第一基板上，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；

一胆固醇型液晶层填充于该第一基板与该第二基板之间；以及

一共同电极设置于该第二基板上；

其中在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层。

2.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包含一隔离结构设置于该第一基板与该第二基板之间，分隔成多个像素或子像素区域。

3.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该压电薄膜材料为氧化锌、氮化铝、钛酸钡、钛酸铅或锆钛酸铅。

4.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该第一基板与该第二基板的材质为玻璃基板或软性材料基板。

5.根据权利要求4所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该软性材料基板包括一聚碳酸酯基板、一聚醚砜树脂基板、一聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、一聚酰亚胺基板、一聚降冰片烯基板、一聚醚醚酮基板、一聚萘二甲酸乙二醇酯基板、一聚醚酰亚胺基板或一聚芳香酯基板。

6.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该共同电极是由氧化铟锡或氧化铟锌构成的透明电极。

7.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一第一配向层设置于该致动薄膜结构上，以及一第二配向层设置于该共同电极上，其中该第一和第二配向层皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。

8.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该胆固醇液晶层包括一微囊液晶材料或一高分子稳定液晶材料。

9.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该致动薄膜结构的驱动方式为电场驱动。

10.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一吸收层设置于该第一基板下方。

11.根据权利要求2所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，在各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。

12.一种胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，包括：

一第一基板与一第二基板对向设置；

一辅助结构设置于该第一基板上，其与该第一基板之间具有一空穴，造成一隔膜区域；

一致动薄膜结构设置于该辅助结构上，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；

一胆固醇型液晶层填充于该第一基板与该第二基板之间；

一共同电极设置于该第二基板上，

其中在操作时，该致动薄膜结构产生形变，以驱动该胆固醇型液晶层；以及

其中该致动薄膜结构的形变区域对应于该隔膜区域。

13.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包含一隔离结构设置于该第一基板与该第二基板之间，分隔成多个像素或子像素区域。

14.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该辅助结构是由一光阻、一光固型树脂或一热固型树脂构成。

15.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该压电薄膜材料为氧化锌、氮化铝、钛酸钡、钛酸铅或锆钛酸铅。

16.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该第一基板与该第二基板的材质为玻璃基板或软性材料基板。

17.根据权利要求16所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该软性材料基板包括一聚碳酸酯基板、一聚醚砜树脂基板、一聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、一聚酰亚胺基板、一聚降冰片烯基板、一聚醚醚酮基板、一聚萘二甲酸乙二醇酯基板、一聚醚酰亚胺基板或一聚芳香酯基板。

18.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该共同电极是由氧化铟锡或氧化铟锌构成的透明电极。

19.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一第一配向层设置于该致动薄膜结构上，以及一第二配向层设置于该共同电极上，其中该第一和第二配向层皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。

20.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该胆固醇液晶层包括一微囊液晶材料或一高分子稳定液晶材料。

21.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该致动薄膜结构的驱动方式为电场驱动。

22.根据权利要求12所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一吸收层设置于该第一基板下方。

23.根据权利要求13所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，于各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。

24.一种胆固醇液晶显示器装置，包括：

一基板与一致动薄膜结构对向设置，其中该致动薄膜结构为包括一第一电极、一压电薄膜和一第二电极的叠层结构；

一胆固醇型液晶层填充于该基板与该致动薄膜结构之间；以及

一共同电极设置于该基板上；

25.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包含一隔离结构设置于该基板与该致动薄膜结构之间，分隔成多个像素或子像素区域。

26.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该压电薄膜材料为氧化锌、氮化铝、钛酸钡、钛酸铅或锆钛酸铅。

27.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该基板的材质为玻璃基板或软性材料基板。

28.根据权利要求27所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该软性材料基板包括一聚碳酸酯基板、一聚醚砜树脂基板、一聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、一聚酰亚胺基板、一聚降冰片烯基板、一聚醚醚酮基板、一聚萘二甲酸乙二醇酯基板、一聚醚酰亚胺基板或一聚芳香酯基板。

29.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该共同电极是由氧化铟锡或氧化铟锌构成的透明电极。

30.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一第一配向层设置于该致动薄膜结构上，以及一第二配向层设置于该共同电极上，其中该第一和第二配向层皆与该胆固醇型液晶层接触，以提供该胆固醇型液晶层起始配向。

31.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该胆固醇液晶层包括一微囊液晶材料或一高分子稳定液晶材料。

32.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，该致动薄膜结构的驱动方式为电场驱动。

33.根据权利要求24所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，还包括一吸收层设置于该基板上。

34.根据权利要求25所述的胆固醇液晶显示器装置，其特征在于，于各个子像素区域中，该胆固醇型液晶层具有不同的颜色，以构成一彩色化的胆固醇液晶显示器装置。