CN106200096A - 液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓝相液晶显示器，具有第一基材、第二基材、设置于第一基材和第二基材之间的蓝相液晶层，以及设置于第二基材和蓝相液晶层之间的光转换手段。光转换手段用以将预定波长的光从第一预定电磁辐射范围转换成第二预定电磁辐射范围。第一预定电磁辐射范围为可见光波长范围。第二预定电磁辐射范围为不可见光波长范围，因而降低漏光以产生更暗的暗态。光转换手段将可见光波长范围于470到510纳米转换为不可见光波长范围。另外，避免蓝相液晶层因旋光性掺杂物的添加使得波长位移至470至510纳米的可见光范围。

Description

液晶显示器
技术领域
本发明是关于一种液晶显示器，特别是关于一种蓝相(blue phase)和胆固醇(cholesteric)液晶显示器。
背景技术
蓝相为介于旋光性向列(chiral nematic(例如胆固醇))以及同向相之间的液晶相，仅存在于狭窄的温度范围(2-3℃)，但具有极迅速的转换时间。
一般而言，蓝相液晶层中添加了旋光性掺杂物及/或单分子(monomers)，以诱发蓝相液晶分子而形成较稳定的双扭转柱体结构，因此较不易受温度变化影响，进而扩大温度范围。
蓝相液晶的晶格周期决定入射光的反射波长，因而基于入射光的波长产生选择性的布拉格(Bragg)反射。换句话说，由于蓝相液晶分子的材料属性，蓝相液晶分子具有特定的反射波段(reflective band)。未掺杂的蓝相液晶分子的反射波段位于可见光光谱范围；然而，在液晶显示器的暗态存在漏光问题。
一般而言，因为较大的晶格稳定性可以减少由晶格异常所引起的不同反射的漏光现象，所以于传统的蓝相液晶装置中，高浓度的旋光性掺杂物可被添加至蓝相液晶层。然而，由于较大的稳定性使得液晶分子较难转向，故高浓度的光旋性掺杂物需要较高的显示器操作电压。
美国专利US8947618揭露克服漏光问题的蓝相液晶显示器，藉由使用特殊设计的背光而避免漏光，因而维持高对比度。中国专利CN100529804C揭露一吸收470纳米至510纳米波长的光吸收薄膜。中国专利CN102654716B揭露一使用量子纠缠转换辐射光的波长传输系统。中国专利CN101188255A揭露一具有一层可以从太阳光转换至红光的太阳能电池。
胆固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystals；CLCs)为自然稳定的螺旋结构，可以在没有施加电压的状况下维持影像。胆固醇液晶的低能量损耗使得胆固醇液晶可适用于手持装置。使用于反射模式的显示器更能省略背光，因而更进一步降低能量损耗。对应于不同电场，胆固醇液晶显示器可以具有垂直于基材的螺旋轴，如此使得胆固醇液晶为平面状态，可以自然地反射光线。当螺旋轴不垂直于基材时，胆固醇液晶为没有布拉格反射的焦点圆锥状态(focal conic state)。在平面状态和焦点圆锥状态的转换可产生适用于电子阅读器和广告看板的双稳定胆固醇液晶显示器。对于胆固醇液晶，光分别反射于平面状态和散射于焦点圆锥状态。此两种状态的比例决定产生灰阶的反射强度。然而，在两种状态之间的过渡可能会产生不必要的色彩偏移。反射波段的色彩偏移为胆固醇液晶与生俱来的缺点。
发明内容
本发明是关于蓝相液晶显示器，具有第一基材、第二基材、设置于第一基材和第二基材之间的蓝相液晶层，以及设置于第二基材和蓝相液晶层之间的光转换手段。光转换手段用以将预定波长的光从第一预定电磁辐射范围转换成第二预定电磁辐射范围。第一预定电磁辐射范围为一可见光波长范围，第二预定电磁辐射范围为一不可见光波长范围，因而降低漏光以产生更暗的暗态和提升对比度。液晶显示器更包含一滤光层，用以阻挡第一预定电磁辐射范围。本发明亦关于胆固醇液晶显示器、由胆固醇液晶层反射预定的不理想的光波长、以及光转换手段转换光至预定的理想的光波长，因而避免不必要的色彩偏移。
附图说明
阅读以下详细叙述并搭配对应的图式，可了解本发明的多个样态。
图1为旋光性掺杂蓝相液晶层的反射亮度以反射光的波长为函数的关系图。
图2A绘示第一实施方式于一阶-光子能量跃迁步骤的机制。
图2B绘示以入射光和辐射光波长为函数的光标准化强度。
图3A绘示第一实施方式于二阶-光子能量跃迁步骤的机制。
图3B绘示相较于入射光和辐射光波长的光标准化强度。
图4为依据本发明的实施方式的反射式蓝相液晶显示器的示意图。
图5为依据本发明的实施方式的反射式蓝相液晶显示器的示意图。
图6为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。
图7为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。
图8为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。
图9为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。
图10为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。
图11为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。
图12为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。
图13为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。
图14为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。
图15为依据本发明的实施方式的胆固醇液晶显示器的示意图。
图16为依据本发明的实施方式的胆固醇液晶显示器的示意图。
其中，附图标记：
R1 紫外光范围
R2 可见光范围
110 反射式蓝相液晶显示器
111 第一基材
112 蓝相液晶层
113 第二基材
114 光转换手段
115 密封剂
120 反射式蓝相液晶显示器
121 第一基材
122 蓝相液晶层
123 第二基材
124 光转换手段
125 密封剂
130 反射式蓝相液晶显示器
131 第一基材
132 蓝相液晶层
133 第二基材
134 光转换手段
135 密封剂
210 半透射式蓝相液晶显示器
211 第一基材
211a 穿透式电极
211b 反射式电极
212 蓝相液晶层
213 第二基材
214 光转换手段
215 密封剂
216 背光模块
220 半透射式蓝相液晶显示器
221 第一基材
221a 穿透式电极
221b 反射式电极
222 蓝相液晶层
223 第二基材
224 光转换手段
225 密封剂
226 背光模块
230 半透射式蓝相液晶显示器
231 第一基材
231a 穿透式电极
231b 反射式电极
232 蓝相液晶层
233 第二基材
234 光转换手段
235 密封剂
236 背光模块
240 半透射式蓝相液晶显示器
241 第一基材
241a 穿透式电极
241b 反射式电极
242 蓝相液晶层
243 第二基材
244 光转换手段
245 密封剂
246 背光模块
310 穿透式蓝相液晶显示器
311 第一基材
312 蓝相液晶层
313 第二基材
314 光转换手段
315 密封剂
316 背光模块
320 穿透式蓝相液晶显示器
321 第一基材
322 蓝相液晶层
323 第二基材
324 光转换手段
325 密封剂
326 背光模块
330 穿透式蓝相液晶显示器
331 第一基材
332 蓝相液晶层
333 第二基材
334 光转换手段
335 密封剂
336 背光模块
340 穿透式蓝相液晶显示器
341 第一基材
342 蓝相液晶层
343 第二基材
344 光转换手段
345 密封剂
346 背光模块
410 胆固醇液晶显示器
411 第一基材
412 胆固醇液晶层
412R 像素区块
412G 像素区块
412B 像素区块
413 第二基材
414 光转换手段
415 基层
416 像素组
420 胆固醇液晶显示器
421 第一基材
422 胆固醇液晶层
423 第二基材
424 光转换手段
425 基层
L0 绕射光
L1 入射光
L2 转换光
L3 影像光
L11 入射光
L12 背光
L21 转换光
L22 转换光
L3R1 反射光
L3R2 影像光
L3G1 反射光
L3G2 影像光
L3B1 反射光
L3B2 影像光
具体实施方式
本发明是关于改善液晶显示器中的影像，特别是关于用于改善暗态的光转换手段，因而增加对比度。
以下将以图式及详细说明清楚说明本发明的精神，任何本发明所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
本实施方式为一种蓝相液晶显示器，其中蓝相液晶层包含蓝相液晶分子和旋光性掺杂物。旋光性掺杂物可用以形成蓝相液晶的双扭转柱体结构。蓝相液晶的晶格周期决定入射光的反射波长，因而基于入射光的波长产生选择性的布拉格(Bragg)反射。未掺杂的蓝相液晶层的反射波段位于可见光光谱范围内，而会于暗态之下产生不理想的漏光问题，因而降低显示器的对比。一般而言，蓝相液晶层包含旋光性掺杂物及/或单体的添加物，以诱发蓝相液晶分子以形成较稳定且较不易受到温度变化影响的双扭转柱体，进而扩大温度范围。图1为旋光性掺杂蓝相液晶层的反射亮度以反射光的波长为函数的关系图。最大反射亮度位于紫外光范围(R1)内并位于可见光范围(R2)之外。也就是说，于蓝相液晶分子添加旋光性掺杂物可以导致光偏移至紫外光范围R1，因而降低暗态的漏光。
然而，归因于先前提及掺杂蓝相液晶层的稳定度，高浓度的旋光性掺杂物需要较高的操作电压。为了在低电压状况下操作显示器，因而需要低浓度旋光性掺杂物，所以本实施方式揭露一种手段于低浓度旋光性掺杂物之下降低暗态的漏光，因此达成在低操作电压下的更暗的暗态。
本发明的较佳实施方式为设置薄膜层于蓝相液晶显示器中，特别是设置一种光转换层于蓝相液晶显示器中，此光转换层可从第一预定光范围转换预定波长的光至第二预定光范围，其中光转换层转换可见光波长至不可见光波长，以降低漏光而产生更暗的暗态。详细而言，第一预定光范围光强度的穿透率(transmittance)将小于10％。
在此较佳实施方式中，于所谓的一阶-光子能量跃迁步骤时，光转换手段从470纳米至510纳米的波长范围转换电磁辐射至大于680纳米的波长范围。图2A绘示一阶-光子能量跃迁步骤的机制。对于470至510纳米的波长范围的入射光，具有能量hv(其中h为常数因子，v为频率)的光子离开基态(Ground state)跃迁至激发态(Excited state)，因而获得低频率且波长大于680纳米的光(如图2A所示的辐射光)；此可称为“史托克位移”(Stokesshift)，即所放出的波长较吸收波长长，或称为红位移(red shift)。图2B绘示以入射光和辐射光波长为函数的光标准化强度。其中，入射光以实线表示，辐射光以虚线表示。在一阶-光子能量跃迁步骤中，470纳米至510纳米波长范围的入射光会被转换成大于680纳米的长波长范围。
以上所提及的长波长位于不可见光光谱内，因而在蓝相液晶显示器中不会产生暗态的漏光，且仅有辐射光会进入蓝相液晶层中。
本发明的较佳实施方式也包含一光转换手段，其可在所谓的二阶-光子能量跃迁步骤中，将470纳米至510纳米波长范围的入射光转换成小于380纳米的波长范围。图3A绘示二阶-光子能量跃迁步骤的机制，其中对应光子能量hv1和后续的光子能量hv2的470纳米至510纳米波长范围的入射光会被吸收，导致原子从基态跃迁至激发态，亦称为“反-史托克位移”(Anti-Stokes’shift)，即所放出的波长较吸收波长短，或称为蓝位移(blue shift)，其可造成入射光的波长范围偏移。因此，可获得高频率且小于380纳米波长的光(如图3A所示的辐射光)。图3B绘示相较于入射光和辐射光波长的光标准化强度。其中，入射光以实线表示，辐射光以虚线表示。在二阶-光子能量转换步骤中，470纳米至510纳米波长范围的入射光会被转换成相对较小波长范围(例如小于380纳米)，因而于蓝相液晶显示器中降低暗态的漏光。
图4为依据本发明的实施方式的反射式蓝相液晶显示器的示意图。反射式蓝相液晶显示器110包含第一基材111、蓝相液晶层112、第二基材113、光转换手段114以及密封剂(sealant)115。第二基材113设置于蓝相液晶层112和光转换手段114之间。本技术领域具有通常知识者，应理解第一基材111也可以包含横向电场驱动(in-plane switch；IPS)像素阵列或边界电场驱动(fringe fields switching；FFS)像素阵列。像素阵列可以包含扫描线、数据线、薄膜晶体管以及电性连接至相对像素的像素电极。第一基材111更包含反射层或用来反射光的像素阵列的像素电极，以执行反射式显像步骤。蓝相液晶层112可包含蓝相液晶分子和旋光性掺杂物。旋光性掺杂物的重量百分比浓度为0.01％至10.0％，其操作电压为10V至100V。第二基材113更包含彩色滤光层。
光转换手段114的结构可为至少一薄膜、包含量子点、量子井或以上组合的至少一纳米薄膜。光转换手段114的材料可以包含9-羟基-1–配位基(9-Hydroxyphenalen-1-oneLigand)以及下述的化学结构，其中M指Nd(III)、Er(III)或Yb(III)以及n为3或4。
光转换手段114可设置于第二基材113之上并接触第二基材113、或附着至第二基材113，或藉由其他适当的方法形成。
如图4所示，举例而言，入射光L1可以为进入光转换手段114的环境光或太阳光。入射光L1具有第一预定电磁辐射范围，其包含可见光波长范围。举例而言，第一预定电磁辐射范围的可见光范围为470至510纳米。光转换手段114经由蓝相液晶层122转换入射光L1为转换光L2，随后藉由第一基材111的反射性像素电极反射以形成影像光L3以显示影像。
图5为依据本发明的实施方式的反射式蓝相液晶显示器的示意图。反射式蓝相液晶显示器120包含第一基材121、蓝相液晶层122、第二基材123、光转换手段124以及密封剂125。值得注意于本实施方式中，光转换手段124可设置于第二基材123和蓝相液晶层122之间。此液晶显示器的操作如以上所述。
图6为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。反射式蓝相液晶显示器130包含第一基材131、蓝相液晶层132、第二基材133、光转换手段134、密封剂135以及滤光片136。反射式蓝相液晶显示器130更包含邻近于第二基材133的滤光片136。滤光片136为阻挡第一预定电磁辐射的手段，因而降低漏光以产生更暗的暗态。滤光片136吸收或反射约470纳米至510纳米波长的光，而随后通过的光的波长在约470纳米至510纳米的范围外。滤光片136的材料可以包含染料或颜料(pigment)。举例而言，滤光片136的材料包含蒽醌染料(Anthraquinone dye)、紫环酮染料(perinone dye)、单偶氮染料(monoazo dye)、重氮化染料(disazo dyes)以及次甲基(Methine dye)。
在本示例中，第二基材133可设置于滤光片136和光转换手段134之间，但不限于此。滤光片136和光转换手段134可以位于第二基材133的相同侧并邻近蓝相液晶层122或被第二基材133分离。
如图6所示，举例而言，入射光L11可为进入滤光片136的环境光或太阳光。入射光L11具有第一预定电磁辐射范围，其包含可见光波长范围。举例而言，第一预定电磁辐射范围的可见光范围为470至510纳米。滤光片136吸收或反射入射光L11的可见光波长范围，因而从滤光片136输出第一转换光L21。若滤光片136没有完全吸收或反射入射光L11的可见光波长范围，则第一转换光L21仍旧具有不同于入射光L11的可见光波长范围的可见光波长范围。随后，第一转换光L21进入光转换手段134，而光转换手段134经由蓝相液晶层132转换第一转换光L21为第二转换光L22，再藉由第一基材131的反射性像素电极反射以形成影像光L3至显示影像。第二转换光L22具有第二预定电磁辐射范围，其包含不可见光范围。第二预定电磁辐射范围包含排除380至680纳米的排除波长范围。第二预定电磁辐射范围的排除波长范围大于680纳米或小于380纳米。波长转换机制可以参照以上所提及的一阶-光子能量跃迁步骤或二阶-光能量跃迁步骤。因为滤光片136的存在，具有470至510纳米的特定波长的特定光可被精确且成功地移除。因此，通过蓝相液晶层132的第二转换光L22的波长位于不可见光波长范围内，进而降低漏光以产生更暗的暗态。
本实施方式的滤光片可以使用于半透射(transflective)式蓝相液晶显示器以及穿透式态蓝相液晶显示器。此外，滤光片可以取代光转换手段，因而省略光转换手段。上述的材料或相对于其他元件的位置仅做为参考，不以此为限。
图7为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。半透射式蓝相液晶显示器210包含第一基材211、蓝相液晶层212、第二基材213、光转换手段214、密封剂215以及背光模块216。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，在本实施方式中，半透射式蓝相液晶显示器210更包含背光模块216，且第一基材211包含分别设置于穿透式区域和反射式区域内的穿透式电极211a以及反射式电极211b。背光模块216可发射白光但不以此为限。换句话说，背光模块216可包含发光二极管阵列以藉由场序(Field Sequential)技术驱动而发射红、绿以及蓝光。
于半透射式蓝相液晶显示器中，对应穿透式区域的影像光L3会从穿透式电极以及背光模块的光产生并处理，而对应于反射式区域的影像光L3会从反射式电极以及环境或太阳光的光产生并处理。
图8为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。半透射式蓝相液晶显示器220包含第一基材221、蓝相液晶层222、第二基材223、光转换手段224、密封剂225以及背光模块226。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，在本实施方式中，半透射式蓝相液晶显示器220更包含背光模块226，且第一基材221包含分别设置于穿透式区域和反射式区域内的穿透式电极221a以及反射式电极221b。
图9为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。半透射式蓝相液晶显示器230包含第一基材231、蓝相液晶层232、第二基材233、光转换手段234、密封剂235以及背光模块236。第一基材231包含分别设置于穿透式区域和反射式区域内的穿透式电极231a以及反射式电极231b。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，光转换手段234可设置于第一基材231和背光模块236之间。
如图9所示，背光模块236可提供背光L12进入光转换手段234。背光L12具有第一预定电磁辐射范围，其包含可见光波长范围。举例而言，第一预定电磁辐射范围的可见光范围为470至510纳米。光转换手段234转换背光L12为转换光L2，随后，转换光L2经由蓝相液晶层232以形成对应穿透式区域和穿透式电极231a的影像光L3以呈现影像。转换光L2具有第二预定电磁辐射范围，其包含不可见光范围。第二预定电磁辐射范围包含排除380至680纳米的排除波长范围。第二预定电磁辐射范围的排除波长范围大于680纳米或小于380纳米。波长转换机制可以参照以上所提及的一阶-光能量跃迁步骤或二阶-光子能量跃迁步骤。通过蓝相液晶层232的转换光L2的波长位于不可见光波长范围内，进而降低漏光以产生更暗的暗态。
图10为依据本发明的实施方式的半透射式蓝相液晶显示器的示意图。半透射式蓝相液晶显示器240包含第一基材241、蓝相液晶层242、第二基材243、光转换手段244、密封剂245以及背光模块246。第一基材241包含分别设置于穿透式区域和反射式区域内的穿透式电极241a以及反射式电极241b。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，光转换手段244可邻设于蓝相液晶层242。
如图10所示，光转换手段244设置于蓝相液晶层242和穿透式电极241a、反射式电极241b之间。蓝相液晶层242紧邻于光转换手段244上。于这样的结构设计中，转换光L2可从光转换手段244以进入蓝相液晶层242，其中蓝相液晶层242和光转换手段244之间具有少数其他薄膜或没有薄膜，因而可以大幅提升光使用率。
其他替代案也可以应用于本实施方式中。举例而言，穿透式电极241a、反射式电极241b可以设置于蓝相液晶层242和光转换手段244之间。光转换手段244可以藉由薄膜沉积制成来形成，且可为薄膜晶体管阵列的次元件或一部分。举例而言，光转换手段244可为薄膜晶体管阵列的薄膜晶体管的栅极绝缘体、或钝化层、或形成于薄膜晶体管阵列内的绝缘层，因而可容易地控制制造成本和步骤。
图11为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。穿透式蓝相液晶显示器310包含第一基材311、蓝相液晶层312、第二基材313、光转换手段314、密封剂315以及背光模块316。第二基材313设置于蓝相液晶层312和光转换手段314之间。第一基材311也可以包含横向电场驱动像素阵列或边界电场驱动像素阵列。像素阵列可包含扫描线、数据线、薄膜晶体管以及电性连接至对应薄膜晶体管的像素电极。像素阵列的像素电极可以为透明和穿透式。蓝相液晶层312可包含蓝相液晶分子和旋光性掺杂物。第二基材313可以包含彩色滤光层。
光转换手段314的结构为至少一薄膜、包含量子点、量子井或以上组合的至少一纳米薄膜。光转换手段314的材料可以包含有机材料、金属、半导体材料或以上组合。光转换手段314可设置于第二基材313之上并接触第二基材313、或附着至第二基材313，或藉由其他适当的方法形成。
如图11所示，举例而言，入射光L1可为进入光转换手段314的环境光或太阳光。入射光L1具有第一预定电磁辐射范围，其包含可见光波长范围。举例而言，第一预定电磁辐射范围的可见光范围为470至510纳米。光转换手段314转换入射光L1为转换光L2，而转换光L2可进入蓝相液晶层312。转换光L2具有第二预定电磁辐射范围，其包含不可见光范围。第二预定电磁辐射范围包含排除380至680纳米的排除波长范围。第二预定电磁辐射范围的排除波长范围大于680纳米或小于380纳米。波长转换机制可以参照以上所提及的一阶-光子能量跃迁步骤或二阶-光子能量跃迁步骤。
因为转换光L2具有包含不可见光波长范围的第二预定电磁辐射范围，所以即使转换光L2藉由蓝相液晶层312反射并转换成反射或绕射光L0，也不会于暗态下产生漏光，因此可获得更暗的暗态。
图12为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。穿透式蓝相液晶显示器320包含第一基材321、蓝相液晶层322、第二基材323、光转换手段324、密封剂325以及背光模块326。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，光转换手段324可邻设于蓝相液晶层322。光转换手段324可设置于第二基材323和蓝相液晶层322之间。
图13为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。穿透式蓝相液晶显示器330包含第一基材331、蓝相液晶层332、第二基材333、光转换手段334、密封剂335以及背光模块336。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。光转换手段334可设置于第一基材331和背光模块336之间。
图14为依据本发明的实施方式的穿透式蓝相液晶显示器的示意图。穿透式蓝相液晶显示器340包含第一基材341、蓝相液晶层342、第二基材343、光转换手段344、密封剂345以及背光模块346。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。光转换手段334可邻设于蓝相液晶层342。光转换手段334可设置于蓝相液晶层342和第一基材341之间。
应当理解以上的概括描述以及以下的细节描述仅是做为示例，不应以此企图限制本发明的专利申请范围。
根据上述的实施方式，于蓝相液晶显示器中，光转换手段转换电磁辐射于一阶-光子能量跃迁步骤或二阶-光子能量跃迁步骤至不可见光波长范围，如此减少漏光以产生更暗的暗态。
在本发明的另一实施方式中，于胆固醇液晶显示器中，胆固醇液晶层包含旋光性向列(chiral nematic)液晶分子。胆固醇液晶层的分子以及分子轴向(例如：于局部分子排列的平均方向的单位向量)以螺旋方式沿着垂直分子轴向的维度(例如螺旋轴)旋转。胆固醇液晶使分子轴向完全旋转360度所需的距离(于垂直分子轴向的方向)定义为胆固醇液晶层的间距。
若是间距太接近入射光的波长，具有特定波长范围的特定旋转光将会被胆固醇液晶层反射。红光、绿光以及蓝光会被具有不同旋光性掺杂物诱发结构的对应像素区块反射，且此些不同结构可产生反射波段的色彩偏移。
若是可以控制上述的反射光以具有包含明亮态(平面态)的主峰的狭窄波长范围，便可以获得具有高色彩纯度以及色域(color gamut)比的影像。
图15为依据本发明的实施方式的胆固醇液晶显示器的示意图。胆固醇液晶显示器410包含第一基材411、胆固醇液晶层412、第二基材413、光转换手段414、基层415以及像素组(pixel bank)416。第一基材411包含像素阵列。像素阵列可包含扫描线、数据线、薄膜晶体管以及电性连接至对应薄膜晶体管的像素电极。胆固醇液晶层412可以包含向列型液晶分子以及旋光性掺杂物。旋光性掺杂物的重量百分比浓度为0.01％至10.0％。第二基材413可以包含一般电极。于暗态中，基层415吸收光且可为黑色以吸收不被胆固醇液晶层412反射的光，因而提升对比度。像素组416可设置于第一基材411和第二基材413之间以形成胆固醇液晶层412的像素区块412R、像素区块412G以及像素区块412B，这些像素区块分别包含向列型液晶分子以及不同旋光性掺杂物结构以产生红光、绿光以及蓝光。
光转换手段414的结构为至少一薄膜、包含量子点、量子井或以上组合的至少一纳米薄膜。光转换手段414的材料可以包含有机材料、金属、半导体材料或以上组合。光转换手段414可以设置于第二基材413之上和接触第二基材413、或附着至第二基材413，或藉由其他适当的方法形成。
如图15所示，入射光L1可以为进入光转换手段414的环境光或太阳光。为了简化起见，本图只绘示六个像素区块。实际的结构以及像素区块的数量取决于设计需求。预定不理想波长举例而言，为入射光L1为具有200至1000纳米的预定不理想波长(第一预定电磁辐射)范围。光转换手段414转换入射光L1为转换光L2，此转换光L2可进入胆固醇液晶层412中，并被胆固醇液晶层412反射而形成对应红色像素区块412R、绿色像素区412G以及蓝色像素区块412B的反射光L3R1、反射光L3G1以及反射光L3B1。转换光L2具有预定理想波长(第二预定电磁辐射)范围，其主要包含620至660纳米、550至590纳米、430至470纳米的波长范围。光转换手段414进一步转换反射光L3R1、反射光L3G1以及反射光L3B1为红色影像光L3R2、绿色影像光L3G2以及蓝色影像光L3B2。红色影像光L3R2具有620至660纳米的波长范围，较佳为640至660纳米。绿色影像光L3G2具有550至590纳米的波长范围，较佳为550至570纳米。蓝色影像光L3B2具有446至486纳米的波长范围，较佳为440至460纳米。因为对应的主峰几乎位于影像光L3R2、影像光L3G2及/或影像光L3B2的波长范围的中间，所以可以获得较纯色彩以呈现较明亮的显示和较高色彩饱和度的影像。也就是说，红色影像光L3R2的主峰实质上位于红色影像光L3R2的波长范围的中间，绿色影像光L3G2的主峰实质上位于绿色影像光L3G2的波长范围的中间，且蓝色影像光L3B2的主峰实质上位于蓝色影像光L3B2的波长范围的中间。
图16为依据本发明的实施方式的胆固醇液晶显示器的示意图。胆固醇液晶显示器420包含第一基材421、胆固醇液晶层422、第二基材423、光转换手段424、基层425以及像素组426。像素组426可设置于第一基材421和第二基材423之间以形成胆固醇液晶层422的像素区块412R、像素区块412G以及像素区块412B，这些像素区块分别包含向列型液晶分子以及不同旋光性掺杂物结构以产生红光、绿光以及蓝光。本实施方式的元件和功能类似先前所述的实施方式。在此不再赘述细节。然而，在本实施方式中，光转换手段424可以设置于第二基材423和胆固醇液晶层422之间。
因此，如以上所述的实施方式，于胆固醇液晶显示，光转换手段将预定波长的光从第一预定电磁辐射范围转换成第二预定电磁辐射范围，如此以防止色彩偏移于明亮态。
在上述的实施方式中，光转换手段转换入射光为具有特定波长范围的转换光以解决包含螺旋结构的液晶层(例如蓝相液晶层、胆固醇液晶层以及诸如此类的液晶层)的液晶显示器的漏光或色彩偏移问题。在蓝相液晶层中，暗态的漏光现象会因为具有470至510纳米的波长范围的入射光而产生，而本实施方式的光转换手段转换上述的波长范围为另一波长范围，而该另一波长转换范围并不会诱发蓝相液晶层于暗态所反射或绕射的不可预期的蓝光。在蓝相液晶层、胆固醇液晶层中，本实施方式的光转换手段转换光为具有相对狭窄波长范围的相对纯红色、绿色以及蓝色光，如此达成更明亮的显示和更高的色彩饱和度。
本发明可以适当地包含、包括或主要包括本发明的任何元件、部分或特征及其同等物。更进一步地，本发明于此教示的揭露可以在不缺乏任何元件下实施，不论是否揭露于此。显然，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的实施方式后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

Claims (21)

1.一种液晶显示器，其特征在于，包含：
一光转换手段，用以将一预定波长的光从一第一预定电磁辐射范围转换成一第二预定电磁辐射范围。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，更包含一蓝相液晶层。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，该第一预定电磁辐射范围包含一可见光波长范围，且该第二预定电磁辐射范围包含一不可见光波长范围。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该第一预定电磁辐射范围包含一470至510纳米的波长范围，且该第二预定电磁辐射范围包含一排除波长范围，其中该排除波长范围排除380至680纳米。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，该第二预定电磁辐射范围的该排除波长范围大于680纳米。
6.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，该第二预定电磁辐射范围的该排除波长范围小于380纳米。
7.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该蓝相液晶层包含蓝相液晶分子和旋光性掺杂物，且该旋光性掺杂物的浓度为0.01％至10.0％重量百分比。
8.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该光转换手段的材料包含有机材料、金属、半导体材料或以上组合。
9.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，该光转换手段的材料包含9-羟基-1–配位基。
10.根据权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于，更包含一第一基材、一第二基材以及提供该预定波长的光的一背光模块，其中该蓝相液晶层设置于该第一基材和该第二基材之间，且该光转换手段设置于该蓝相液晶层和该背光模块之间。
11.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，更包含一胆固醇液晶层。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，该光转换手段将该胆固醇液晶层反射的一预定不理想波长的光转换成一预定理想波长的光。
13.根据权利要求12所述的液晶显示器，其特征在于，该第二预定电磁辐射范围包含一独占波长范围，该独占波长范围为620至660纳米、550至590纳米以及430至470纳米。
14.根据权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，该光转换手段的材料包含有机材料、金属、半导体材料或以上组合。
15.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，更包含一第一基材、一第二基材、以及设置于该第一基材和该第二基材之间的一液晶层，其中该光转换手段设置于该第二基材和该液晶层之间。
16.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，更包含一第一基材、一第二基材、以及设置于该第一基材和该第二基材之间的一液晶层，其中该第二基材设置于该光转换手段和该液晶层之间。
17.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，更包含用以阻挡该第一预定电磁辐射范围的一滤光层。
18.一种蓝相液晶显示器，其特征在于，包含：
一第一基材；
一第二基材；
一蓝相液晶层，设置于该第一基材和该第二基材之间；以及
一光转换手段，设置于该第二基材和该蓝相液晶层之间，用以将一预定波长的光从一第一预定电磁辐射范围转换成一第二预定电磁辐射范围，该第一预定电磁辐射范围为可见光波长范围，且该第二预定电磁辐射范围为不可见光波长范围，因而降低漏光以产生一更暗的暗态；其中在环境光从该蓝相液晶层反射之前，该光转换手段转换环境光的可见光波长范围于470到510纳米为第二预定电磁辐射范围的不可见光波长范围，以避免一旋光性掺杂物的添加使得波长位移成470到510纳米的可见光范围。
19.根据权利要求18所述的蓝相液晶显示器，其特征在于，更包含一薄膜晶体管阵列，邻设于该液晶层，其中该光转换手段设置于该薄膜晶体管阵列和该第二基材之间。
20.根据权利要求18所述的蓝相液晶显示器，其特征在于，更包含一背光模块，邻设于该第二基材，其中该光转换手段设置于该背光模块和该第二基材之间。
21.根据权利要求18所述的蓝相液晶显示器，其特征在于，该第一预定电磁辐射范围包含一470至510纳米的波长范围，且该第二预定电磁辐射范围包含一排除波长范围，该排除波长范围排除380至680纳米。
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