CN103901651B - 胆固醇液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种胆固醇液晶显示装置及其制造方法。胆固醇液晶显示装置包括：一第一基板；一第二基板；以及一胆固醇液晶层，夹设于此第一基板及此第二基板之间，此胆固醇液晶层包含一聚合物及一胆固醇液晶，其中此聚合物部分限制此胆固醇液晶对应于电压转态，以使此胆固醇液晶层具有一第一部分及一第二部分，其中此第一部分邻近此第一基板并具有电致变色特性，此第二部分邻近此第二基板并具有随电压改变反射率的特性。
Description
技术领域
本发明是有关于胆固醇液晶显示装置，且特别是有关于一种具有电致变色特性以及电压改变反射率的特性的胆固醇液晶显示装置。
背景技术
胆固醇液晶显示装置为反射式显示，不需背光源，且可使用塑料基板取代传统的玻璃基板，因而可制作于软性基板上，符合轻薄、可挠等软性显示器的应用需求。同时，胆固液的液晶显示介质具有记忆特性，于显示静态画面时不需耗电，即只有在更新显示画面时才需耗电，相较于传统液晶显示器，其耗电量大为降低。目前，软性电子纸在彩色化技术上，如何将画质进一步提升，以提高彩色电子纸的反射率及对比，是彩色化技术的关键。
胆固醇液晶显示装置具有双稳态，因为其中的胆固醇液晶具有特定的螺距，当其螺距与入射光波长相近时，可以选择性地反射特定波长中的特定旋光。传统胆固醇液晶显示装置可由高/低电压脉冲反复切换亮态/暗态，例如在亮态的平面状态(planar)及暗态的焦点圆锥状态(focal conic)反复切换。因此，可通过控制胆固醇液晶的转态来控制胆固醇液晶显示装置的反射率。
电致变色(electrically tunable color)技术为胆固醇显示装置显示彩色的一种技术。在电致变色(electrically tunable color)技术中，胆固醇液晶因受聚合物的限制而固定于平面状态，会依照施予的电压不同而使胆固醇液晶的螺距(pitch)改变，造成反射出不同颜色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胆固醇液晶显示装置及其制造方法。
本发明实施例提供一种胆固醇液晶显示装置，包括：一第一基板;一第二基板；以及一胆固醇液晶层，夹设于此第一基板及此第二基板之间，此胆固醇液晶层包含一聚合物及一胆固醇液晶，其中此聚合物部分限制此胆固醇液晶对应于电压的转态，以使此胆固醇液晶层具有一第一部分及一第二部分，其中此第一部分邻近此第一基板并具有电致变色特性，此第二部分邻近此第二基板并具有随电压改变反射率的特性。
本发明实施例亦提供一种胆固醇液晶显示装置的制造方法，包括：加入一胆固醇液晶层于第一基板及第二基板中，其中此胆固醇液晶层包含一胆固醇液晶、多个单体及一起始剂；以及自此第一基板侧施加能量，以使这些单体聚合形成聚合物，其中此聚合物部分限制此胆固醇液晶对应于电压的转态，并使此胆固醇液晶层具有一第一部分及一第二部分，此第一部分邻近此第一基板并具有电致变色特性，此第二部分邻近此第二基板并具有随电压改变反射率的特性。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A~1D是显示为依照本发明一实施例的胆固醇液晶显示装置100的制造方法于各中间制程阶段的剖面图；
图2A至2D各自显示实施例1~2及比较例1~2的胆固醇液晶显示装置在不同电压下，自照射UV光的一侧测量得到的反射波长及反射率；
图3A至3D是各自显示实施例1~2及比较例1~2的胆固醇液晶显示装置在不同电压下，自未照射UV光的一侧测量得到的的反射波长及反射率；
图4显示为实施例2的胆固醇液晶显示装置的两侧在施予不同电压时的照片。
【主要组件符号说明】
100~胆固醇液晶显示装置
102~第一基板 104~第二基板
108~胆固醇液晶层 108a~第一部分
108b~第二部分
具体实施方式
下述揭露内容提供多种实施例，以实现本发明的多种不同特征。在本说明书中，为了简化说明，将采用特定的实施例、单元、及组合方式说明。然而这些特例仅用以说明而非限制本发明。此外，为求图标简洁清楚，各组件可能以任意比例绘示。
本发明实施例提供一种双模式胆固醇液晶显示装置，其是同时具有随电压改变反射率及电致变色的显示效果，以在具有电致变色的显示效果时，可提高胆固醇液晶显示装置的反射率。
图1A~1D是显示为依照本发明一实施例的胆固醇液晶显示装置100的制造方法于各中间制程阶段的剖面图。参见图1A，首先提供一第一基板102及一第二基板104。在一实施例中，第一基板102及第二基板104可为一透明或半透明的塑料基板、玻璃基板或任意的可挠基板。在该第一基板102及该第二基板104之间，可具有一间隔物(未显示)，以使第一基板102及第二基板104之间具有一间隙(cell gap)，供胆固醇液晶层注入。在一可选择的实施例中，第一基板102及第二基板104上还可包含配向层(未显示)，配向层可使胆固醇液晶的螺旋轴垂直于第一基板及第二基板。
接着，参见图1B，注入一胆固醇液晶层108至第一基板102及第二基板104之间的间隙中。此胆固醇液晶层可至少包含胆固醇液晶、多个单体及起始剂(以下是以光起始剂为例)。在一些实施例中，胆固醇液晶层中的胆固醇液晶、单体及起始剂的重量比可例如约为100:5~15:0.1~5。在一实施例中，此胆固醇液晶可包含向列型液晶，并混掺手性掺杂剂。向列型液晶可例如包含E44(Merck)、E7(Merck)等。手性掺杂剂可例如包含螺旋扭转力(helical twistingpower，HTP)大约10~40μm-1的材料，例如可使用商品R1011(Merck)、S1011(Merck)、R811(Merck)、S811(Merck)等。在某些实施例中，更可视需求使用两种以上的手性掺杂剂的组合，以具有高HTP并能合适的溶于胆固醇液晶层。例如，在本实施例中，可使用HTP值为约10~15μm-1之间的手性掺杂剂(例如R811)混掺HTP值为约30~40μm-1之间的手性掺杂剂(例如R1011)，其重量比可为约3:1~6:1。因此，手性掺杂剂在胆固醇液晶中可小于或等于30wt%，或甚至小于或等于20wt%，且可具有足够的HTP以达到改变向列型液晶的螺距的效果。
胆固醇液晶层中的单体可包含具压克力官能基的单体，例如商品RM257(Merck)、RM691(Merck)、RM23(Merck)等。在某些实施例中，可视需求使用两种以上的单体，其可具有不同的聚合速率及扩散速率，以在聚合时得到不同的聚合效果。例如，在一实施例中，分子量较大的单体与分子量较少的单体的比例可为约1:1~2:1。在一实施例中，光起始剂可包含安息香甲基醚(benzoinmethyl ether)、安息香乙基醚(benzoin ethyl ether)、或使用商品Irgacure 651(Ciba)等。接着，参见图1C，仅自该第一基板102侧对胆固醇液晶层108施加能量(以下举照射UV光为例)，以使胆固醇液晶层108中的单体聚合形成聚合物，形成如图1D所示的胆固醇液晶显示装置。在一实施例中，聚合物中可具有交联而具有刚性，因而可限制胆固醇液晶对应于电压的转态。此外，由于UV仅自第一基板102侧照射，可于胆固醇液晶层108中形成一第一部分108a及一第二部分108b，其中第一部分108a邻近于第一基板102侧，第二部分108b邻近于第二基板104侧。在本实施例中，胆固醇液晶层108的第一部分108a会受到较多的照光，其中的单体的聚合程度会大于胆固醇液晶层108的第二部分108b中的单体的聚合程度。也就是说，胆固醇液晶层108的第一部分108a中的聚合物相对于第二部分108b中的聚合物具有较大的重量平均分子量及较多的交联。因此，胆固醇液晶层108的第一部分108a中的胆固醇液晶对应于电压的转态，相对于第二部分108b，其受聚合物刚性限制的影响较大。亦即，胆固醇液晶层108的第二部分108b的胆固醇液晶相较于第一部分108a仍可自由转态。
在一实施例中，此照射UV光的步骤可包含以约0.1~2mW的功率，照射约15~30分钟。值得注意的是，在此照射UV光的步骤中，应需注意避免第二部分108b中的胆固醇液晶的转态，因过度受限于聚合物的刚性而丧失随电压改变反射率的显示效果，然而，照光的时间及功率仍可视使用的仪器设备调整，不以此为限。在某些实施例中，更可在对胆固醇液晶层照射UV光之前，先加热胆固醇液晶层，使胆固醇液晶层呈澄清状，利于平面状态(planar)的配向，有助于反射率的提升。
胆固醇液晶层108的第一部分108a中的胆固醇液晶会因聚合物刚性的限制而固定于平面状态，限制胆固醇液晶的转态，而胆固醇液晶的螺距仍能随电压改变，而具有电致变色的显示效果，例如依照施予的电压不同反射不同颜色的波长。此外，胆固醇液晶层108的第二部分108b仍保持胆固醇液晶显示装置的随电压改变反射率的显示效果。在一实施例中，胆固醇液晶层108的第二部分108b在被施予电压时，胆固醇液晶可例如由亮态的平面状态(planar)转变为暗态的焦点圆锥状态(focal conic)，其反射率可为未被施予电压时的约20~40倍。在一实施例中，胆固醇液晶层108的第一部分108a在未被施予电压时，可具有约600nm~800nm的反射波长，且胆固醇液晶层的第一部分在被施予电压时，可具有蓝位移。例如施予电压为50~70V时，胆固醇液晶层的第一部分的反射波长可具有约100nm的蓝位移。在某些实施例中，胆固醇液晶层的第二部分的反射率可为未被施予电压的约20~50倍，或30~50倍，且实质上不具有电致变色的特性。在一实施例中，该胆固醇液晶层的厚度为3~20μm。
值得注意的是，胆固醇液晶层108的第一部分108a及第二部分108b中的单体均会进行聚合，第一部分108a及第二部分108b的单体均会进行聚合，在实际操作中可能不易观察到第一部分108a及第二部分108b的明显分层。然而，在通入电压后，可自胆固醇液晶显示装置的第一基板102侧可观察到明显的变色，且自第二基板侧104可观察到观侧到明显的亮度增加。
【实施例1】
将93.2wt%的胆固醇液晶、6wt%的聚合物单体及0.8wt%的光起始剂均匀混合并加入至具有配向层的光电单元(electro-optical cell)的间隙内，形成胆固醇液晶层。胆固醇液晶由83wt%的向列型液晶(E44，Merck)及17wt%的手性掺杂剂(3wt%的R1011及14wt%的R811)组成。聚合物单体由66.7wt%的RM257(Merck)及33.3wt%的RM23(Merck)组成。光起始剂为安息香甲基醚。光电单元(electro-optical cell)具有5.6μm的间隙。接着自光电单元的一侧对胆固醇液晶层照射UV光(365nm、0.5mW/cm2)20分钟，使胆固醇液晶层中的单体进行聚合。
【实施例2】
将90wt%的胆固醇液晶、9wt%的聚合物单体及1wt%的光起始剂均匀混合并加入至具有配向层的光电单元(electro-optical cell)的间隙内，形成胆固醇液晶层。胆固醇液晶由81wt%的向列型液晶(E44，Merck)及19wt%的手性掺杂剂(3wt%的R1011及16wt%的R811)组成。聚合物单体由66.7%的RM691(Merck)及33.3%的RM257(Merck)组成。光起始剂为安息香甲基醚。光电单元(electro-optical cell)具有5.6μm的间隙。接着自光电单元的一侧对胆固醇液晶层照射UV光(365nm、0.5mW/cm2)20分钟，使胆固醇液晶层中的单体进行聚合。
【比较例1】
将94.95wt%的胆固醇液晶、5wt%的聚合物单体及0.05wt%的光起始剂均匀混合并加入至具有配向层的光电单元(electro-optical cell)的间隙内，形成胆固醇液晶层。胆固醇液晶由67.3wt%的向列型液晶(E44，Merck)及32.7wt%的手性掺杂剂(CB15，Merck)组成。聚合物单体为RM257(Merck)，光起始剂为Irgacure 651(Merck)。光电单元(electro-optical cell)具有10μm的间隙。接着，自光电单元的一侧对胆固醇液晶层照射UV光(365nm、0.4mW/cm2)30分钟，使胆固醇液晶层中的单体进行聚合。
【比较例2】
将94.95wt%的胆固醇液晶、5wt%的聚合物单体及0.05wt%的光起始剂均匀混合并加入至具有配向层的光电单元(electro-optical cell)的间隙内，形成胆固醇液晶层。胆固醇液晶由67.3wt%的向列型液晶(E44，Merck)及32.7%的手性掺杂剂(CB15，Merck)组成。聚合物单体为RM257(Merck)，光起始剂为Irgacure 651(Merck)。光电单元(electro-optical cell)具有5.7μm的间隙。接着，自光电单元的一侧对胆固醇液晶层照射UV光(365nm、0.4mW/cm2)30分钟，使胆固醇液晶层中的单体进行聚合。
图4显示为实施例2的胆固醇液晶显示装置的两侧在施予不同电压时的照片，其中右侧图示显示为由照射UV光的一侧观之，左图显示为由未照射UV光的一侧观之。如右图所示，当电压增加时，可观测到照射UV光的一侧的颜色由橘红色逐渐转变为接近蓝色。此外，如右图所示，当电压增加时，可观测到未照射UV光的一侧的亮度亦逐渐提高。
图2A至2D是各自显示实施例1~2及比较例1~2的胆固醇液晶显示装置在不同电压下，自照射UV光的一侧测量得到的反射波长及反射率。图3A至3D是各自显示实施例1~2及比较例1~2的胆固醇液晶显示装置在不同电压下，自未照射UV光的一侧测量得到的的反射波长及反射率。如图2A至图2B所示，在施加电压增加时，胆固醇液晶层的反射波长向均会具有蓝位移。在施加电压约50V时，具有蓝位移约100nm。此外，参见图3A及图3B，在施加电压增加时，胆固醇液晶层的反射率亦会随之增加，但不具有波长的位移。也就是说，在施加电压时，胆固醇液晶层的相对靠近照光侧的部分会具有电致变色特性，而胆固醇液晶层的相对远离照光侧的部分不具有电致变色特性，但具有随电压改变反射率的特性。胆固醇液晶层的相对远离照光侧的部分在施加电压时与未施加电压时相较，对比最高可达35(即反射率为35倍)。参见图2C及图2D，在施加电压增加时，胆固醇液晶层的反射波长向同样具有蓝位移。然而，参见图3C及图3D，无论增加施予电压或增加液晶层厚度，比较例1、2的胆固醇液晶层的反射率均无明显提升(对比不大于2)。因此，在比较例1、2中的胆固醇液晶层显然不具有随电压改变反射率特性。
由上述可知，本发明提供了同时具有电致变色及随电压改变反射率的双模式胆固醇显示装置，提供彩色反射式胆固醇显示装置的一种新的发展方向。
虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，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 (10)
1.一种胆固醇液晶显示装置，其特征在于，包括：
一第一基板；
一第二基板；以及
一胆固醇液晶层，夹设于该第一基板及该第二基板之间，该胆固醇液晶层具有一第一部分及一第二部分，其中该第一部分邻近该第一基板并具有电致变色特性，该第二部分邻近该第二基板并具有随电压改变反射率的特性；
其中，该胆固醇液晶层的该第二部分在被施予电压时，其反射率为未施予电压时的20～50倍。
2.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示装置，其特征在于，该胆固醇液晶层的该第一部分在通入电压增加时，其反射波长具有蓝位移。
3.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示装置，其特征在于，该胆固醇液晶包含两种以上的手性掺杂剂。
4.根据权利要求3所述的胆固醇液晶显示装置，其特征在于，该手性掺杂剂于该胆固醇液晶中的比例小于或等于30wt％。
5.根据权利要求1所述的胆固醇液晶显示装置，其特征在于，该胆固醇液晶层的厚度是3～20μm。
6.一种胆固醇液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括：
加入一胆固醇液晶层于第一基板及第二基板中，其中该胆固醇液晶层包含一胆固醇液晶、多个单体及一起始剂；以及
自该第一基板侧施加能量，以使所述多个单体聚合形成聚合物，其中该聚合物部分限制该胆固醇液晶对应于电压的转态，并使该胆固醇液晶层具有一第一部分及一第二部分，该第一部分邻近该第一基板并具有电致变色特性，该第二部分邻近该第二基板并具有随电压改变反射率特性；
其中，该胆固醇液晶层的该第二部分在被施予电压时，其反射率为未施予电压时的20～50倍。
7.根据权利要求6所述的胆固醇液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述多个单体于该第一部分中的聚合程度大于所述多个单体于该第二部分中的聚合程度。
8.根据权利要求6所述的胆固醇液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该胆固醇液晶层还包含手性掺杂剂，且该手性掺杂剂于该胆固醇液晶层中小于或等于30wt％。
9.根据权利要求6所述的胆固醇液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该胆固醇液晶层中的胆固醇液晶、单体及起始剂的重量比为100:5～15:0.1～5。
10.根据权利要求6所述的胆固醇液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该施加能量方式是照射UV光。
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