CN113960838A - 反射式胆固醇液晶显示器装置 - Google Patents

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邱钟毅
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Abstract

本发明公开一种反射式胆固醇液晶显示设备，其由上而下依序包括上基板、上配向层、胆固醇液晶层、下配向层以及下基板，该上基板表面设置有上电极，该下基板表面设置有下电极。其中，该下配向层直接相邻于该胆固醇液晶层，且该下配向层的光密度大于或等于1。

Description

反射式胆固醇液晶显示器装置
技术领域
本发明是有关于一种反射式胆固醇液晶显示器装置，特别是关于一种其配向层具有特定设计的反射式胆固醇液晶显示器装置。
背景技术
胆固醇液晶(cholesteric liquid crystal)因其可藉由调整液晶的螺距以反射不同波长的光线和具有双稳态等特性而适合被使用在反射式显示设备中，例如电子纸等显示设备。然而，在一般的反射式显示设备中，部分光线在经过显示设备的组件或膜层之间的接口时可能会产生反射现象，使得显示设备的对比度以及色彩饱和度下降，进而影响显示设备的显示质量。因此，如何改善反射式显示设备的对比度以及色彩饱和度仍是非常重要的议题之一。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种反射式胆固醇液晶显示器装置，其中反射式胆固醇液晶显示器装置中的配向层可包括光吸收材料，藉此减少光线在显示设备的界面发生反射的机率，进而改善反射式胆固醇液晶显示器装置的显示质量。
根据一些实施例，本发明提供了一种反射式胆固醇液晶显示器装置，其由上而下依序包括上基板、上配向层、胆固醇液晶层、下配向层以及下基板。上基板表面设置有上电极，下基板表面设置有下电极。下配向层直接相邻于胆固醇液晶层，且下配向层的光密度大于等于1。
附图说明
图1为本发明第一实施例的显示设备的局部剖视示意图。
图2为本发明第一实施例的显示设备的配向层的制造流程的示意图。
具体实施方式
本领域技术人员能可经由参考以下的详细描述并同时结合所附图式而理解本发明，须注意的是，为了使读者能容易了解及并使图式简洁，本发明的图式只绘出封装结构的一部分，且所附图式中的特定组件并非依照实际比例绘图。此外，图中各组件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本发明的范围。
本公开通篇说明书与所附的申请专利范围中会使用某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的组件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的组件。
在下文说明书与权利要求书中，“包括”等词为开放式词语，因此其应被解释为“包括但不限定为…”之意。
应了解到，当组件或膜层被称为在另一个组件或膜层“上”或“连接到”另一个组件或膜层时，它可以直接在该另一组件或膜层上或直接连接到该另一组件或层，或者两者之间存在有插入的组件或膜层。相反地，当组件被称为“直接”在另一个组件或膜层“上”或“直接连接到”另一个组件或膜层时，两者之间不存在有插入的组件或膜层。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本公开的精神下，将数个不同实施例中的技术特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。
请参考图1，图1为本发明第一实施例的显示设备的局部剖视示意图。本实施例中的显示设备100可以是反射式胆固醇液晶显示器装置或是包括反射式胆固醇液晶显示器装置，且可例如应用于电子书阅读器、电子纸、平板计算机、其他适合类型的显示设备或应用于上述产品的电子装置，但不以此为限。根据本实施例，如图1所示，显示设备100由上而下可例如依序包括上基板SB1、上配向层AL1、液晶层LM、下配向层AL2以及下基板SB2，但不以此为限。上基板SB1的表面S1上(即上基板SB1的内侧表面)可设置有上电极CE，且上基板SB1表面还可选择性的包括覆盖层CO，位于上基板SB1与上电极CE之间，但不以此为限。在变化实施例中，若上电极CE与上基板SB1之间不具有覆盖层CO或其他膜层，那么上电极CE也可以直接设置于上基板SB1的表面S1上，与上基板SB1直接接触。在本实施例中，上基板SB1可例如包括硬质基材或可挠曲基材，其中硬质基材可例如包括玻璃、陶瓷、石英、蓝宝石、其他适合的材料或上述材料的组合，而可挠曲基材可例如包括聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、其他适合的材料或上述材料的组合，但本发明并不以此为限。覆盖层CO设置在上基板SB1的表面S1，且可例如用于保护显示设备100中的膜层或组件，或是提供平坦层的功能，其中覆盖层CO可例如包括如有机材料或任何适合的保护材料。上电极CE可例如包括透明导电材料，举例来说，上电极CE可包括氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zincoxide，IZO)、其他适合的透明导电材料或上述材料的组合，但不以此为限。由于本实施例中显示设备100可包括胆固醇液晶显示器装置，因此本实施例的上电极CE可例如作为显示设备100中的共同电极，但不以此为限。除了上述的组件或膜层外，上基板SB1的表面还可例如设置黑色矩阵层BM，其中黑色矩阵层BM可设置在上基板SB1与覆盖层CO之间，但本发明并不以此为限。黑色矩阵层BM可包括任何适合的遮光材料，例如(但不限于)黑色光阻材料或油墨材料，且黑色矩阵层BM可例如用来定义出显示设备100的出光区域或像素区域。举例来说，图1中相邻黑色矩阵层BM图案之间的区域可定义为一个像素(或子像素)的像素区域，即图1中仅示例性地出了显示设备100的一个像素(或子像素)中的结构，但本发明并不以此为限。须注意的是，图1中示出的上基板SB1表面的各组件或膜层的设置位置仅为示例性的，根据显示设备100不同的设计，上基板SB1中各组件或膜层的设置位置可与图1所示出的结构不同。
根据本实施例，如图1所示，本实施例的显示设备100包括主动式显示面板，下基板SB2的内侧表面S2可选择性的设置主动组件AE、绝缘层PS以及平坦层PLN，但不以此为限。下基板SB2的材料可与上基板SB1相同，故在此不再赘述。主动组件AE可例如包括薄膜晶体管组件，但不以此为限。详细来说，如图1所示，主动组件AE可例如为底栅极式(bottom gate)薄膜晶体管，其可包括栅极GE、源极SE、汲极DE、半导体层SC以与栅极绝缘层GI，其中栅极绝缘层GI可位于栅极GE与半导体层SC之间，但不以此为限。半导体层SC的材料可例如包含非晶半导体(amorphous semiconductor)、多晶半导体(poly-crystalline semiconductor)、金属氧化物(例如为氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide,IGZO))、其他适合的材料或上述材料的组合，但不以此为限。栅极GE、源极SE和汲极DE可例如包括金属材料、其他适合的导电材料或上述材料的组合，但不以此为限。栅极绝缘层GI可例如包括氮化硅、氧化硅、其他适合的绝缘材料或上述材料的组合，但不以此为限。除了上述组件和膜层外，主动组件AE还可选择性的包括设置在源极SE/汲极DE与半导体层SC之间的奥姆接触层OC，其中奥姆接触层OC可例如降低源极SE/汲极DE与半导体层SC之间的接触电阻，藉此改善主动组件的性能，但不以此为限。本发明的显示设备100可包括多个主动组件AE，在下基板SB2的表面S2形成主动组件阵列，当主动组件包括薄膜晶体管时，则主动组件阵列可包括薄膜晶体管阵列。须注意的是，本发明的主动组件AE并不限于图1所绘示的结构与型式，在一些实施例中，主动组件AE可包括顶栅极式(top gate)薄膜晶体管、双栅极式(dual gate)薄膜晶体管、其他类型的薄膜晶体管或上述的组合。绝缘层PS可作为保护层，设置在主动组件AE上并覆盖主动组件AE以提供保护效果，其中绝缘层PS可包括任何适合的绝缘材料，例如无机绝缘材料，但不以此为限。根据本实施例，下基板SB2的表面可设置有下电极PE。详细来说，如图1所示，显示设备100可包括平坦层PLN，设置在绝缘层PS上，并可提供平坦表面PLNS，以设置后续形成的下电极PE，即下电极PE可设置在平坦层PLN的平坦表面PLNS上，但不以此为限。下电极PE可例如包括透明导电材料，其中透明导电材料的举例可参考上文，故不再赘述。根据本实施例，由于显示设备100可以是胆固醇液晶显示器装置，因此本实施例中下电极PE可例如做为显示设备100的像素电极，但不以此为限。除了上述的组件或膜层外，本实施例的显示设备100还可包括设置在下基板SB2上的储存电容Cst。详细来说，如图1所示，显示设备100还可包括导电层M1，且主动组件AE的汲极DE可沿着基板的表面方向(例如方向X)延伸并与导电层M1在显示设备100的俯视方向(例如方向Z)上至少部分地重叠，其中导电层M1和汲极DE互相重叠的一部分与位于其中的栅极绝缘层GI可一起形成储存电容Cst，但不以此为限。在变化实施例中，储存电容Cst可以由其他膜层所构成，且可以具有不同的结构。须注意的是，图1中示出的下基板SB2中各组件或膜层的设置位置仅为示例性的，本发明并不以此为限。在一些实施例中，当显示设备100包括被动式显示面板时，显示设备100可不包括主动组件AE。
如图1所示，液晶层LM可设置在上基板SB1与下基板SB2之间。如上文所述，本实施例中显示设备100可例如包括胆固醇液晶显示设备，因此液晶层LM在本实施例中可例如为胆固醇液晶层，其中液晶层LM内可包括两个以上个胆固醇液晶分子CLC，但不以此为限。由于胆固醇液晶具有在不同的螺距下可反射不同波长的光线的特性，因此可藉由此特性制造出全彩的反射式显示器。举例来说，如图1所示，光线L1(例如为环境光或是白光，但不以此为限)可从显示设备100的上基板SB1处入射，其中光线L1可例如由光线L2(例如为红光，但不以此为限)、光线L3(例如为绿光，但不以此为限)和光线L4(例如为蓝光，但不以此为限)所组成。当液晶层LM中胆固醇液晶分子CLC的螺距被设计为可反射光线L2时，光线L1中的光线L2在经过液晶层LM时可被反射，而光线L3和光线L4可例如穿过液晶层LM，使得使用者所接收到的光线的颜色可为光线L2的颜色，但不以此为限。也就是说，对应于显示设备100中的不同颜色的像素，可将液晶层LM中的胆固醇液晶分子CLC的螺距设计为可反射该颜色的光线以达到显示该颜色的光线的效果，但不以此为限。此外，根据本实施例，下电极PE可电连接到主动组件AE，并藉由主动组件AE驱动液晶层LM中的胆固醇液晶分子CLC以控制灰阶表现。详细来说，胆固醇液晶分子CLC可具有平面状态(planar state)与焦点圆锥状态(focal conic state)两种稳态，其中在不同状态下的胆固醇液晶分子CLC可具有反射光线或散射光线的特性，而绝缘层PS与平坦层PLN中可例如具有通孔VH，其中下电极PE可填入通孔VH并直接接触主动组件AE中的汲极DE以形成下电极PE与主动组件AE的电连接，并可藉由主动组件AE控制胆固醇液晶分子CLC的状态使其反射或散射光线，藉此达到控制显示设备100的显示功能，但不以此为限。
根据本实施例，如图1所示，显示设备100可包括上配向层AL1与下配向层AL2，其中上配向层AL1可设置在液晶层LM与上电极CE之间，而下配向层AL2可设置在液晶层LM与下电极PE之间，但不以此为限。上配向层AL1和下配向层AL2可用于使液晶层LM中最接近配向层的液晶分子(例如胆固醇液晶分子CLC)以固定的方向排列或具有特定的预倾角，其中上配向层AL1和下配向层AL2可例如包括聚酰亚胺、其他适合的材料或上述材料的组合，但不以此为限。根据本实施例，下配向层AL2可直接相邻于液晶层LM，且下配向层AL2的光密度(optical density)可大于或等于1，但不以此为限，例如可大于或等于4。详细来说，如图1所示，显示设备100的下配向层AL2还可包括光吸收材料LA，其中光吸收材料LA可例如包括(但不限于)碳黑、颜料、染料、其他适合的吸光材料或上述材料的组合，以使下配向层AL2具有较大的光密度。也就是说，本实施例中下配向层AL2可例如包括聚酰亚胺和碳黑、颜料或染料等光吸收材料中的至少一种，使得下配向层AL2的光密度可大于或等于1，甚至大于或等于4，以有效吸收光线，但不以此为限。在一般的反射式胆固醇液晶显示设备中，胆固醇液晶层可将入射光的一部分反射，而入射光剩余的部分则可穿过液晶层，并被黑色吸收层(black adsorption layer)所吸收，其中黑色吸收层可例如设置在绝缘层与平坦层之间，或者黑色吸收层可例如设置在下基板之外，但不以此为限。然而，在未被反射的光线到达黑色吸收层前，其可能经过多个层别之间的接口并导致光线反射，进而影响显示设备的显示质量。举例来说，未被液晶层反射的光线在抵达黑色吸收层之前可能会经过液晶层与配向层之间的接口、配向层与电极之间的接口、电极与平坦层之间的接口以及平坦层与黑色吸收层之间的接口，其中各个膜层可具有不同的折射率，使得应被吸收的光线在上述的接口处可能发生反射现象，导致显示设备的显示质量受到影响。相对的，根据本实施例，显示设备100的下配向层AL2可直接包括光吸收材料，或是光密度可大于或等于1，因此可在未被反射的光线(例如光线L3、光线L4)经过下配向层AL2时将其吸收，藉此避免光线在接口处发生反射的现象。详细来说，如图1所示，由于光线L3和光线L4可在经过下配向层AL2时被吸收，因此可减少光线L3、光线L4经过下配向层AL2与下电极PE之间的接口I1、下电极PE与平坦层PLN之间的接口I2或其他更下方的接口的机会，使得光线L3和光线L4在上述界面发生反射现象的机率降低，能提高对比度与色彩饱和度，进而改善显示设备100的显示质量，但不以此为限。再者，本发明使下配向层AL2具有光吸收特性，能取代传统黑色吸收层，节省黑色吸收层的材料与制程成本，也可以降低面板的整体厚度。须注意的是，根据本发明，也可以藉由设计使下配向层AL2的厚度较大而使其具有较大的光密度，以吸收光线。由于当配向层的厚度越大时，光密度的值会较大，且吸收光线的效果也会增加，然而当配向层的厚度过大时，显示设备100中电极(上电极CE和下电极PE)之间的电场可能会受到影响，因此本实施例设计使上配向层AL1的厚度T1和下配向层AL2的厚度T2的范围可例如从500埃
Figure BDA0002623882180000071
到10000埃，举例来说，厚度T1和厚度T2的范围可从500埃到1500埃，藉此在减少配向层厚度对于电场的影响下提升下配向层AL2的光密度值，但不以此为限。在本实施例中，如图1所示，下配向层AL2的厚度T2可大于上配向层AL1的厚度T1，但不以此为限。在一些实施例中，上配向层AL1的厚度T1可与下配向层AL2的厚度T2相同。须注意的是，上述上配向层AL1的厚度T1可定义为上配向层AL1在显示设备100的俯视方向(例如方向Z)上的厚度，而下配向层AL2的厚度可例如定义为下配向层AL2的上表面(例如上表面US)与平坦层PLN的平坦表面PLNS之间的距离，但不以此为限。在一些实施例中，下配向层AL2的厚度可具有不同的定义方式。
请参考图2，图2为本发明第一实施例的显示设备的配向层的制造流程的示意图，其中图2的(I)、(II)、(III)示出了上配向层AL1的制造流程，而(IV)、(V)、(VI)示出了下配向层AL2的制造流程。根据本实施例，如图2的(I)、(IV)所示，显示设备100的上配向层AL1和下配向层AL2的形成方法首先分别提供上基板SB1以及下基板SB2，其中上基板SB1的表面上设置有上电极CE，而下基板SB2的表面上设置有下电极PE。为了简化图式，上基板SB1、下基板SB2、上电极CE以及下电极PE仅以平面示意，且上基板SB1上的其他膜层(例如上基板SB1与上电极CE之间的膜层)和下基板SB2上的其他膜层(例如下基板SB2与下电极PE之间的膜层)皆省略而没有绘示出。上基板SB1与下基板SB2中各组件或膜层可参考上述内容，故不再赘述。由于本实施例中下电极PE可例如为像素电极，因此下电极PE可例如以图案化的方式设置。在提供基板后，可接着将配向层形成在基板上，其形成方式例如(但不限于)包括印刷制程、涂布制程或转印制程。详细来说，如(II)、(V)所示，可例如将配向膜的溶液印刷或涂布在基板上，例如以图2所示的滚筒CY涂布配向膜溶液，其中上配向膜AL1的溶液中可例如包括聚酰亚胺，而由于本实施例的下配向膜AL2包括光吸收材料LA，因此下配向膜AL2的溶液中可例如包括聚酰亚胺和碳黑、颜料或染料等光吸收材料中的至少一种，但不以此为限。在将配向膜形成在基板上后，可再进行摩擦或刷磨制程，在配向膜上形成平行的沟槽以使液晶分子排列的方向整齐一致及提供液晶分子预倾角。详细来说，如(III)、(VI)所示，可例如使用滚轮RO摩擦上配向膜AL1以及下配向膜AL2，以在配向膜上形成平行的沟槽，藉此完成配向膜的制作。须注意的是，(III)、(VI)中所示出的滚轮RO的摩擦方向仅为示例性的，本发明并不以此为限。在上基板SB1上形成上配向膜AL1，并在下基板SB2上形成下配向膜AL2后，可再例如进行框胶涂布、上下基板组立、液晶注入和切割等制程以完成本发明的显示设备100的制作，但不以此为限。
综上所述，本发明提供了一种反射式胆固醇液晶显示器装置，其中反射式胆固醇液晶显示器装置内的配向层可包括光吸收材料，藉此将未被液晶层反射的光线吸收以减少光线在显示器装置中的多个接口发生反射的机会，该设计可以提高对比度与提高色彩饱和度，进而改善显示设备的显示质量。此外，由于本发明的显示器装置将一般反射式胆固醇液晶显示器装置中的黑色吸收层的功能整合至配向层中，因此可取代下基板的黑色吸收层，减少装置的生产成本并降低面板的整体厚度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
100:显示设备
AE:主动组件
AL1:上配向层
AL2:下配向层
BM:黑色矩阵层
CE:上电极
CLC:胆固醇液晶分子
CO:覆盖层
Cst:储存电容
CY:滚筒
DE:汲极
GE:栅极
GI:栅极绝缘层
I1,I2:界面
L1,L2,L3,L4:光线
LA:光吸收材料
LM:液晶层
M1:导电层
OC:奥姆接触层
PE:下电极
PLN:平坦层
PLNS:平坦表面
PS:绝缘层
RO:滚轮
S1,S2:表面
SB1:上基板
SB2:下基板
SC:半导体层
SE:源极
T1,T2:厚度
US:上表面
VH:通孔
X,Z:方向。

Claims (9)

1.一种反射式胆固醇液晶显示设备，其由上而下依序包括：
上基板，该上基板表面设置有上电极；
上配向层；
胆固醇液晶层；
下配向层；以及
下基板，该下基板表面设置有下电极；
其中，该下配向层直接相邻于该胆固醇液晶层，且该下配向层的光密度大于或等于1。
2.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该上配向层与该下配向层包括聚酰亚胺。
3.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该下配向层包括碳黑、颜料和染料的其中至少一种。
4.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该上配向层与该下配向层的厚度的范围分别是从500埃到10000埃。
5.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该下配向层的厚度大于该上配向层的厚度。
6.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该上电极与该下电极包括透明导电材料。
7.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该下基板表面还设置有主动组件阵列。
8.如权利要求7所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该主动组件阵列包括薄膜晶体管阵列。
9.如权利要求1所述的反射式胆固醇液晶显示设备，其中该上基板还包括黑色矩阵层。
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