TWI833509B - 液晶顯示元件、及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種液晶顯示元件，其係包含：膽固醇液晶、及高分子碎片。本發明之液晶顯示元件，藉由添加高分子碎片，使液晶顯示元件上、下基板不需使用配向膜即可控制液晶配向並具有優異的光電特性；本發明進一步藉由垂直配向劑DMOAP表面垂直修飾高分子碎片，使高分子碎片形成輻射狀結構，以利提高對比度。本發明亦提供一種簡單製備液晶顯示元件的方法，使液晶顯示元件具有高對比、低操作電壓、及高速反應的光電特性。
Description
本發明係關於一種液晶顯示元件、及其製備方法，特別係關於一種添加高分子碎片之膽固醇液晶顯示元件、及其製備方法。
從黑白圖像到絢麗多彩的圖案，液晶顯示元件由於其優異的靈敏度及獨特的光電響應，廣泛應用於室內數位設備、廣告招牌或汽車導航系統等。
傳統的液晶顯示元件，一般需在液晶基板上塗佈一層配向層，以控制液晶的方向，達到作為電壓控制的液晶顯示器。然而，塗佈配向層將使液晶顯示元件具有：製程更加複雜化、生產成本被迫提升、塗層增加導致顯示亮度下降等缺點。
此外，現有技術中為提高液晶顯示元件的性能，通常使用高分子作為基質或添加高分子在液晶材料中形成網絡，製成高分子/液晶複合材料，例如稱為高分子分散液晶及高分子穩定液晶，分別具有高含量及低含量的高分子，其等均展現比純液晶更穩定的性能。
縱使至今已有許多關於液晶顯示元件之研究，目前產業界仍致力追求一種製程更簡便、成本更低、顯示亮度、對比度更佳、光電性質優異、且高速反應的液晶顯示元件。
［發明所欲解決之技術問題］
有鑑於此，本發明提供一種液晶顯示元件、及其製備方法，目的在於無須塗佈配向層，進而簡化製程、降低成本，並提供一種顯示亮度、對比度更佳、光電性質優異、且可高速反應的液晶顯示元件。
［技術手段］
據此，本發明添加高分子碎片於膽固醇液晶中，藉此擾亂液晶排列的順序，使液晶顯示元件在無配向層之情形下亦能控制液晶排列。
又，本發明可使添加高分子碎片之液晶顯示元件更穩定化，例如：於液晶當中添加高分子基質，藉由高分子基質與液晶之間產生強的相互作用；或添加液晶交聯性單體、單體及光起始劑再使高分子聚合，藉由聚合之高分子與液晶之間產生強的相互作用；從而導致空間干擾效應，更加提升液晶顯示元件之對比度。
進一步，本發明使用二甲基十八烷基[3-(三甲氧基矽基)丙基]氯化銨(DMOAP)表面垂直修飾高分子碎片，在高分子碎片表面形成徑向輻射結構，從而與周圍液晶的排列相互作用。由於徑向輻射結構，DMOAP處理後的高分子碎片對周圍的液晶顯示出更高的空間干擾效應，從而導致對比度的增加及液晶排列的響應時間的減少。
又，本發明添加之高分子碎片可具有光學活性，藉此可根據光學活性物對液晶分子之螺旋誘導，有效提升液晶顯示元件的光電效能。
具體而言，本發明之一態樣係一種液晶顯示元件，其係包含：膽固醇液晶，及高分子碎片。
在部分實施型態中，高分子碎片係包含選自高分子微粒、高分子棒狀物中至少一種。
在部分實施型態中，高分子碎片係使用垂直配向劑之DMOAP進行表面垂直修飾者。
在部分實施型態中，液晶顯示元件係高分子網絡穩定化之液晶顯示元件。
在部分實施型態中，高分子碎片係具有光學活性。
在部分實施型態中，液晶顯示元件之對比度為60.0%以上，理想為61.2%~97.4%，更理想為80~97.4%。
在部分實施型態中，液晶顯示元件之響應時間為小於30ms，理想為小於13ms，更理想為小於7ms。
本發明之另一態樣係一種液晶顯示元件之製備方法，其係包含：
製備膽固醇液晶之步驟，係將市售向列型液晶MJ05681，摻混CB15光學活性液晶化合物，形成膽固醇液晶混合物；
製備液晶顯示元件之步驟，係將高分子碎片分散在溶劑中(例如：氯仿)中以形成分散體，並將分散體滴入膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件。
本發明之另一態樣係一種液晶顯示元件之製備方法，其係包含：
製備膽固醇液晶之步驟，係將市售向列型液晶MJ05681，摻混CB15光學活性液晶化合物，形成膽固醇液晶混合物；
使用DMOAP表面垂直修飾高分子碎片之步驟，係將DMOAP溶液加入高分子碎片，使用超聲波震盪、反應後，使用去離子水進行離心以進行表面修飾，並將表面修飾後的高分子碎片冷凍乾燥及研磨；
製備液晶顯示元件之步驟，係將使用DMOAP表面垂直修飾之高分子碎片分散在溶劑(例如：氯仿)中以形成分散體，並將分散體滴入膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件。
此外，本發明之另一態樣係一種高分子穩定化之液晶顯示元件之製備方法，其係包含：
製備膽固醇液晶之步驟，係將市售向列型液晶MJ05681，摻混CB15光學活性液晶化合物，形成膽固醇液晶混合物；
高分子穩定化之步驟，係將液晶交聯性單體、單體、光起始劑、及數滴氯仿滴入膽固醇液晶混合物；
製備液晶顯示元件之步驟，係將高分子碎片分散在溶劑(例如：氯仿)中以形成分散體，並將分散體滴入高分子穩定化之膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件，聚合高分子網絡。
［發明之效果］
本發明之液晶顯示元件，係無需配置基板表面配向層，僅藉由添加高分子碎片控制液晶排列，進而使製程更簡便、生產成本降低、顯示亮度提升。
本發明之液晶顯示元件，藉由添加具有光學活性之高分子碎片，有效提升液晶顯示元件的光電性能。
本發明之液晶顯示元件，進一步藉由添加高分子基質、或是液晶交聯性單體、及光起始劑，使液晶顯示元件受高分子穩定化，利用高分子基質或聚合之高分子與液晶之間產生空間干擾效應，從而提升對比度，達到對比度為60.0%以上，理想為61.2%~97.4%，更理想為80~97.4%。據此，本發明之液晶顯示元件可容易地與習知彩色膜組合，顯示生動、豐富的彩色影像。
本發明之液晶顯示元件，進一步藉由DMOAP使高分子碎片表面形成徑向輻射結構，並影響液晶的排列，從而提升對比度、並減少液晶排列的響應時間，達成光電性質優異、且響應時間小之高速反應的液晶顯示元件。其中，響應時間為小於30ms，理想為小於13ms，更理想為小於7ms。
本發明之液晶顯示元件，因具有優異的性能表現且穩定度高，可廣泛應用包含液晶顯示元件、智慧型窗戶、場序彩色液晶顯示元件、雙穩態液晶顯示元件等。
本發明之目的係提供一種液晶顯示元件、及其製備方法，該液晶顯示元件無須塗佈配向層，可簡化製程、降低成本，且具有優異的性質：顯示亮度、對比度佳、光電性質優異、高速反應、穩定度高。
如圖1所示，一般傳統的液晶顯示元件需設有配向膜，以控制液晶的排列方向。
據此，本發明如圖2所示，藉由添加高分子碎片於膽固醇液晶，以擾亂液晶排列的順序，使液晶顯示元件在無配向層之情形下亦能控制液晶排列。具體而言，在未施加電場(Off)時，液晶為焦錐態混亂排列並呈現出不透明的外觀。當施加電場(On)後，膽固醇液晶螺旋被迫解開，液晶呈垂直排列，進而呈現透明狀態。一旦施加的電場消失，液晶的排列會再次受到摻雜的高分子碎片影響，恢復為不透明的焦錐態混亂排列。
又，本發明所添加之高分子碎片可具有光學活性，能使液晶材料形成螺旋性更強的掌性膽固醇液晶，具有更優螺旋結構。因此，本發明使用具有光學活性高分子碎片，添加於液晶中，如前所述，可使液晶顯示元件具有可控制液晶顯示元件的透明及不透明的顯示功能，且由於光學活性體的添加，能使液晶顯示元件具有更優越的光電特性。
並且，在液晶當中添加高分子基質或是液晶交聯劑、光起始劑、及氯仿使液晶顯示元件呈高分子穩定化，可藉由高分子基質或聚合之高分子與液晶之間產生空間干擾效應，進而提升顯示對比度。
並且，為更進一步增加高分子碎片的干擾力，本發明使用DMOAP垂直配向劑修飾高分子碎片，使高分子碎片形成徑向的輻射狀結構，如圖3所示，可進一步提升影響液晶的排列方式。
藉此，如圖4所示，添加有使用DMOAP垂直配向劑修飾之高分子碎片之液晶顯示元件，在外加一電場(On)時，膽固醇液晶螺旋被迫解開，液晶呈垂直排列，入射光將會通過液晶顯示元件呈現透明，電場消失(Off)後，液晶顯示元件將會因徑向輻射結構之高分子碎片之擾亂，而呈現光散亂不透明之焦錐態混亂排列。
圖5為液晶顯示元件呈現施加電場(On)時的透明與未施加電場(Off)時的非透明狀態，透明狀態下可看見背景顯示的貓咪圖案。本發明藉由使用DMOAP在高分子碎片表面形成徑向輻射結構，從而與周圍液晶的排列相互作用，可使對比度增加、響應時間減少。
以下將透過實施例來解釋本發明內容，本發明之實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。
具體而言，本發明實施例中使用聚多巴胺微粒(PDA微粒)為高分子碎片之例示，惟其不限於此，亦可使用列舉例如：高分子棒狀物或其他三角形、圓形、不定形等微粒作為添加之高分子碎片，亦可擾亂液晶排列的秩序度達到本發明之功效；同樣地，本發明實施例使用光學活性纖維素微粒為具有光學活性之高分子碎片之例示，亦不限於此，只要使用具有光學活性之高分子碎片，亦可達成本發明之功效，可使用列舉例如：奈米纖維管、官能基化奈米碳管、或任何合成光學活性高分子微粒等。並且，本發明實施例添加液晶交聯劑、光起始劑、及氯仿，使形成高分子網絡而形成穩定化之方式，亦不限於此，只要可使液晶顯示元件進一步高分子穩定化例如：添加0.01wt% ~ 5wt%高分子穩定網絡、或添加5wt% ~ 30wt%高分子分散網絡，亦可達成本發明之功效。
[藥品及量測儀器]
本發明所使用的所有商業化學品均為ACS等級以上，無需進一步純化。其中，MJ05581(US022)、CB15光學活性液晶化合物、HCM008(RM257)及Irgacure-184係分別購自Merck、Fusol Material 公司、Luminescence Technology 公司及Alfa Aesar。3-羥基酪胺鹽酸鹽(多巴胺鹽酸鹽)及DMOAP係購自Acros Organics。ITO玻璃及墊片則係購自Uni-onward 公司及Shinkong Synthetic Fibers 公司。光學活性奈米纖維Cellulose nanocrystals, Desulfated (CNC-DS)係購自Cellulose Lab。
本發明液晶顯示元件之光電特性係使用如圖6所示由以下部分組成的裝置測量：任意/函數發生器：Tektronix AFG3021B；數字儲存示波器：Tektronix TDS 2014b；高壓放大器：HA-805；光電探測器：Electro-Optics Technology ET-2000 矽針探測器、及氦氖雷射器：Meredith Instruments, Box 1724, Glendale, AZ 85301。並且，使用配備Mettler FP-82熱台、且溫度掃描速率為10 K/min的Olympus BH-2偏光顯微鏡(POM)測量。
[製備液晶顯示元件]
1. 製備PDA微粒
先將多巴胺0.2 g溶於16 ml乙醇及40 ml去離子水，以NaOH調整pH值至10，30
oC下以300 rpm轉速攪拌反應24小時；再以6000 rpm的旋轉分離器，操作10分鐘，分離所合成的PDA。使用去離子水，以6000 rpm旋轉清洗PDA 3次。所製得PDA放至烘箱中乾燥2天。研磨所合成的PDA使形成分散的PDA微粒備用。
2.將PDA微粒表面垂直修飾製備具有徑向輻射結構之PDAT微粒
此步驟係使用DMOAP做表面垂直修飾，將所製備的PDA微粒浸入大量的1.5wt%的DMOAP溶液，使用超聲波震盪該配製的混合物20分鐘，再使用去離子水，以6000 rpm離心清洗3次該混合物。冷凍乾燥2天後所製得的高分子微粒，再經精研磨、分散後為PDAT微粒。
3.製備徑向輻射結構之光學活性纖維素微粒(CT微粒)
將50ml去離子水加入1.25 g DMOAP，並加入0.3 g市售纖維素奈米微粒(CN微粒)。經20分鐘超聲波震盪反應後，以去離子水清洗3次；精研磨、乾燥後，製得CT微粒。
4.製造ITO元件
首先，將厚度為0.7 mm、塗有ITO的玻璃基板(即ITO玻璃)切成25 mm x 25 mm的正方形。將其在超聲波清洗機中清洗15分鐘，並用去離子水清洗兩次，每次15分鐘。最後使用丙酮震盪清洗基板30分鐘，置於烘箱中乾燥至少2小時。
接著，將一個ITO玻璃與另一個ITO玻璃面對面重疊。重疊面積為21 mm x 17 mm。元件之間隙大小係由放置於兩個ITO玻璃之間的墊片決定。本發明係使用厚度為25μm、大小18 mm x 2 mm之墊片。又，使用環氧樹脂膠封閉組裝後的ITO元件的邊緣，並乾燥2天，完成ITO元件之製造。
5.製備膽固醇液晶混合物
將市售向列型液晶MJ05681，摻混5wt%的CB15光學活性液晶化合物，使形成膽固醇液晶混合物。
6.製備液晶顯示元件
{實施例1~7}--添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶顯示元件
將前述PDA微粒、PDAT微粒各自分散在氯仿中以形成均勻分散體。超聲震盪10分鐘後，立即將分散體滴入前述膽固醇液晶混合物中。如表1所示，調整分散在膽固醇液晶混合物中的PDA微粒、PDAT微粒濃度於0.05~0.2 wt%的範圍。接著，滴入幾滴氯仿並以300 rpm攪拌2天製備均勻液晶混合物。在除去氯仿溶劑後，將前述均勻液晶混合物超聲震盪10分鐘以防止顆粒聚集。
表1
註：實施例2~4為添加PDA微粒、實施例5~7為添加PDAT微粒之液晶顯示元件。
| 名稱 | 膽固醇液晶混合物(wt%) | PDA微粒(wt%) | PDAT微粒(wt%) | |
| 實施例1 | CLC | 100 | 0 | 0 |
| 實施例2 | D05 | 99.95 | 0.05 | 0 |
| 實施例3 | D1 | 99.90 | 0.10 | 0 |
| 實施例4 | D2 | 99.80 | 0.20 | 0 |
| 實施例5 | D05T | 99.95 | 0 | 0.05 |
| 實施例6 | D1T | 99.90 | 0 | 0.10 |
| 實施例7 | D2T | 99.80 | 0 | 0.20 |
接著，將震盪後的液晶混合物加熱至均質相約75°C，並藉由毛細管現象注入製備好之ITO元件製成液晶顯示元件。為確定均質化，將元件在75°C下維持10分鐘。之後，將製備完成之液晶顯示元件從加熱板上取下逐漸冷卻至室溫。
{實施例8~14}--高分子穩定化之添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶元件
將2 wt% RM257液晶交聯劑、0.4 wt% IRG184光起始劑、及數滴氯仿滴入前述膽固醇液晶混合物形成加工之膽固醇液晶混合物，並如表2所示，調整分散在加工之膽固醇液晶混合物中的PDA微粒、PDAT微粒濃度於0.05~0.2 wt%的範圍。
表2
註：實施例9~11為添加PDA微粒、實施例12~14為添加PDAT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件。
| 名稱 | 加工之膽固醇液晶混合物(wt%) | PDA微粒(wt%) | PDAT微粒(wt%) | |
| 實施例8 | PSCLC | 100 | 0 | 0 |
| 實施例9 | PD05 | 99.95 | 0.05 | 0 |
| 實施例10 | PD1 | 99.90 | 0.10 | 0 |
| 實施例11 | PD2 | 99.80 | 0.20 | 0 |
| 實施例12 | PD05T | 99.95 | 0 | 0.05 |
| 實施例13 | PD1T | 99.90 | 0 | 0.10 |
| 實施例14 | PD2T | 99.80 | 0 | 0.20 |
接著，將震盪後的液晶混合物加熱至均質相(約75°C)，並藉由毛細管現象注入製備好之ITO元件製成液晶顯示元件。為確定均質化，將元件在75°C下維持10分鐘。之後，將液晶顯示元件從加熱板上取下逐漸冷卻至室溫，並且在元件上施加40 V電壓，然後暴露於紫外線照射(365 nm, 5 mW/cm
2)3 分鐘完成高分子穩定化之添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶顯示元件。
{實施例15~21}--添加CN微粒、CT微粒之液晶顯示元件
將前述CN微粒、CT微粒各別分散在氯仿中以形成分散體。超聲震盪10分鐘後，立即將分散體滴入前述膽固醇液晶混合物中。如表3所示，調整分散在膽固醇液晶混合物中的CN微粒、CT微粒濃度於0.05~0.2 wt%的範圍。接著，滴入幾滴氯仿並以300 rpm攪拌2天製備均勻液晶混合物。在除去溶劑後，將前述均勻液晶混合物超聲震盪10分鐘以防止顆粒聚集。
表3
註：實施例16~18為添加CN微粒、實施例19~21為添加CT微粒之液晶顯示元件。
| 名稱 | 膽固醇液晶混合物(wt%) | CN微粒(wt%) | CT微粒(wt%) | |
| 實施例15 | CLC | 100 | 0 | 0 |
| 實施例16 | C05 | 99.95 | 0.05 | 0 |
| 實施例17 | C1 | 99.90 | 0.10 | 0 |
| 實施例18 | C2 | 99.80 | 0.20 | 0 |
| 實施例19 | C05T | 99.95 | 0 | 0.05 |
| 實施例20 | C1T | 99.90 | 0 | 0.10 |
| 實施例21 | C2T | 99.80 | 0 | 0.20 |
接著，將震盪後的液晶混合物加熱至均質相(約75°C)，並藉由毛細管現象注入製備好之ITO元件製成液晶顯示元件。為確定均質化，將元件在75°C下維持10分鐘。之後，將製備完成之液晶顯示元件從加熱板上取下逐漸冷卻至室溫。
{實施例22~28}--高分子穩定化之添加CN微粒、CT微粒之液晶顯示元件
將2 wt% RM257液晶交聯劑、0.4 wt% IRG184光起始劑、及數滴氯仿滴入前述膽固醇液晶混合物形成加工之膽固醇液晶混合物，並如表4所示，調整分散在加工之膽固醇液晶混合物中的CN微粒、CT微粒濃度於0.05~0.2 wt%的範圍。
表4
註：實施例23~25為添加CN微粒、實施例26~28為添加CT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件。
| 名稱 | 加工之膽固醇液晶混合物(wt%) | CN微粒(wt%) | CT微粒(wt%) | |
| 實施例22 | PSCLC | 100 | 0 | 0 |
| 實施例23 | PC05 | 99.95 | 0.05 | 0 |
| 實施例24 | PC1 | 99.90 | 0.10 | 0 |
| 實施例25 | PC2 | 99.80 | 0.20 | 0 |
| 實施例26 | PC05T | 99.95 | 0 | 0.05 |
| 實施例27 | PC1T | 99.90 | 0 | 0.10 |
| 實施例28 | PC2T | 99.80 | 0 | 0.20 |
接著，將震盪後的液晶混合物加熱至均質相(約75°C)，並藉由毛細管現象注入製備好之ITO元件製成液晶顯示元件。為確定均質化，將元件在75°C下維持10分鐘。之後，將液晶顯示元件從加熱板上取下逐漸冷卻至室溫，並且在元件上施加40 V電壓，然後暴露於紫外線照射(365 nm, 5 mW/cm2)3 分鐘完成高分子穩定化之添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶顯示元件。
[結果分析]
{液晶排列影響}
使用POM測量實施例23之PC05液晶顯示器在40V的直流電壓下測量施加電場、及未施加電場之狀態。結果如圖7、圖8所示，圖7係施加電場時，可觀察到液晶垂直排列狀態，在POM下顯示暗圖像；相對地，圖8係顯示未施加電場時，液晶呈焦錐狀混亂排列，因此POM下可以觀察到彩色圖紋。據此，顯知本發明藉由添加高分子碎片即可有效改變液晶排列狀態，無需塗佈基板上的配向層。
{對比度}
本發明各實施例之液晶顯示元件在40V的直流電壓下，開關電壓所測得之對比度如表5~8所示。
1.添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶顯示元件
表5
註：實施例2~4為添加PDA微粒、實施例5~7為添加PDAT微粒之液晶顯示元件。
| 名稱 | 對比度(%) | |
| 實施例1 | CLC | 3.4 |
| 實施例2 | D05 | 65.8 |
| 實施例3 | D1 | 42.1 |
| 實施例4 | D2 | 34.7 |
| 實施例5 | D05T | 3.9 |
| 實施例6 | D1T | 20.6 |
| 實施例7 | D2T | 61.2 |
如表5所示，未添加任何高分子微粒時，液晶顯示元件僅能顯示3.4%的對比值。然而，當添加PDA微粒、或PDAT微粒後，由於膽固醇液晶之排列順序被添加的微粒影響，使液晶顯示元件在無配向層之情形下亦能控制液晶排列，故最高可提升對比度至65.8%。
並且，隨著添加的PDA微粒濃度增加，液晶顯示元件對比度急劇下降。此情形係源自於高濃度的PDA微粒可能會產生聚集，導致對比度下降。然而，只要添加高分子碎片，均能提升液晶顯示元件之對比度，達成本發明之功效。進一步，藉由調整適當的添加濃度，添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶顯示元件可達到60.0%以上之對比度。
2.高分子穩定化之添加PDA微粒、PDAT微粒之液晶元件
表6
註：實施例9~11為添加PDA微粒、實施例12~14為添加PDAT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件。
| 名稱 | 對比度(%) | |
| 實施例8 | PSCLC | 17.2 |
| 實施例9 | PD05 | 66.9 |
| 實施例10 | PD1 | 70.6 |
| 實施例11 | PD2 | 53.1 |
| 實施例12 | PD05T | 51.8 |
| 實施例13 | PD1T | 10.4 |
| 實施例14 | PD2T | 93.6 |
如表6所示，未添加任何高分子微粒時，液晶顯示元件僅能顯示17.2%的對比值；隨著PDA微粒、PDAT微粒的添加，最高可提升至93.6%。此優異的對比度確實具有產業實用性。
具體而言，高分子穩定化且添加PDA微粒、或PDAT微粒之液晶顯示元件，除了顯示出高分子基質對液晶的相互作用而提高對比值外，根據結果顯知，添加本發明之高分子碎片之PDA微粒、或PDAT微粒進一步干擾膽固醇液晶之排列，從而提升最高對比度。然而，倘若添加的PDA微粒、或PDAT微粒超過一定量，亦可能會發生如前所述的微粒聚集，導致對比度些許下降。雖然可提高的對比度會依據添加的濃度影響，惟只要添加高分子碎片，幾乎能提升液晶顯示元件之對比度，達成本發明之功效。
3.添加CN微粒、CT微粒之液晶顯示元件
表7
註：實施例16~18為添加CN微粒、實施例19~21為添加CT微粒之液晶顯示元件。
| 名稱 | 對比度(%) | |
| 實施例15 | CLC | 3.4 |
| 實施例16 | C05 | 23.2 |
| 實施例17 | C1 | 34.9 |
| 實施例18 | C2 | 96.9 |
| 實施例19 | C05T | 87.7 |
| 實施例20 | C1T | 66.6 |
| 實施例21 | C2T | 29.5 |
如表7所示，未添加任何高分子微粒時，液晶顯示元件僅能顯示3.4%的對比值；隨著光學活性之CN微粒、CT微粒的添加，最高可提升至96.9%。此優異的對比度確實具有產業實用性。雖然提升的對比度會依據添加的濃度影響，惟只要添加高分子碎片，均能提升液晶顯示元件之對比度，達成本發明之功效。
4.高分子穩定化之添加CN微粒、CT微粒之液晶顯示元件
表8
註：實施例23~25為添加CN微粒、實施例26~28為添加CT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件。
| 名稱 | 對比度(%) | |
| 實施例22 | PSCLC | 17.2 |
| 實施例23 | PC05 | 97.4 |
| 實施例24 | PC1 | 38.6 |
| 實施例25 | PC2 | 61.4 |
| 實施例26 | PC05T | 30.1 |
| 實施例27 | PC1T | 79.9 |
| 實施例28 | PC2T | 84.9 |
如表8所示，未添加任何高分子微粒時，液晶顯示元件僅能顯示17.2%的對比值；隨著光學活性之CN微粒、CT微粒的添加，可大幅提升至97.4%。此優異的對比度確實具有產業實用性。雖然提升的對比度會依據添加的濃度影響，惟只要添加高分子碎片，均能提升液晶顯示元件之對比度，達成本發明之功效。
{響應時間}
所謂響應時間係液晶顯示元件對輸入訊號反應的速度，即在液晶分子內施加電壓，使液晶分子扭轉與回復，進而由暗轉亮或由亮轉暗所需要的時間。響應時間越短則代表使用者在看動態畫面時越不會有尾影拖曳的感覺。其計算方式如圖9及下式所示：
響應時間 = ｜t1 - t2｜
t1係透過率變化10%時間，t2係透過率變化90%時間。
表9為實施例1、實施例8、實施例14、實施例20、實施例28之開啟、關閉時間各別之響應時間結果。
表9
註：實施例14係添加PDAT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件、實施例20係添加CT微粒之液晶顯示元件、實施例28係添加CT微粒之高分子穩定化液晶顯示元件。
| 名稱 | 開啟時間(ms) | 關閉時間(ms) | 平均值(ms) | |
| 實施例1 | CLC | 36.4 | 12.0 | 24.2 |
| 實施例8 | PSCLC | 150.0 | 12.4 | 81.2 |
| 實施例14 | PD2T | 16.8 | 9.2 | 13.0 |
| 實施例20 | C1T | 0.3 | 15.1 | 7.7 |
| 實施例28 | PC2T | 49.0 | 11.0 | 30.0 |
由於人類的視覺暫留的時間要求為62.5毫秒。相較於未添加高分子碎片之實施例1、實施例8，本發明液晶顯示元件藉由添加高分子碎片或添加高分子碎片並穩定化之實施例14、實施例20、實施例28，皆可使響應時間遠小於人類視覺暫留的時間要求。據此，本發明藉由添加高分子碎片或添加高分子碎片並穩定化製成之液晶顯示元件，係可應用於各種動畫影像，適用於電視螢幕之設計。
{穩定度}
圖10、圖11分別係測量實施例14、及實施例23之液晶顯示元件的穩定度。其結果顯示，在40V的直流電壓下，添加高分子碎片並高分子穩定化之液晶顯示元件，在100次循環操作後，仍維持穩定的穿透度表現。據此可知，本發明之高分子穩定化液晶顯示元件，確實具有高的穩定性，適合廣泛應用。
綜上所述，本發明之液晶顯示元件，因無須塗佈配向層，可簡化製程、降低成本，且具有優異的性質：顯示亮度、對比度佳、光電性質優異、高速反應、穩定度高，係可廣泛應用包含液晶顯示元件、智慧型窗戶、場序彩色液晶顯示元件、雙穩態液晶顯示元件等。
無
［圖1］係表示一般傳統的液晶顯示元件示意圖。
［圖2］係表示本發明添加高分子碎片之液晶顯示元件施加、未施加電場時液晶排列示意圖。
［圖3］係表示使用DMOAP垂直配向劑修飾高分子碎片之輻射狀結構圖。
［圖4］係表示本發明添加使用DMOAP垂直配向劑修飾之高分子碎片之液晶顯示元件施加、未施加電場時液晶排列示意圖。
［圖5］係表示本發明液晶顯示元件呈現施加電場(On)時的透明與未施加電場(Off)時的非透明狀態圖。
［圖6］係表示測量本發明液晶顯示元件之光電特性之裝置圖。
［圖7］係表示本發明液晶顯示元件施加電場時之POM圖像。
［圖8］係表示本發明液晶顯示元件未施加電場時之POM圖像。
［圖9］係表示計算響應時間之示意圖。
［圖10］係表示測量實施例14之液晶顯示元件的穩定度之結果圖。
［圖11］係表示測量實施例23之液晶顯示元件的穩定度之結果圖。
Claims (9)
- 一種液晶顯示元件，其係包含：膽固醇液晶，及高分子碎片；其中，該高分子碎片係添加於該膽固醇液晶，且該高分子碎片係具有光學活性。
- 如請求項1所述之液晶顯示元件，其中，該高分子碎片係包含選自高分子棒狀物、高分子圓形微粒、高分子三角形微粒、高分子不定形微粒中至少一種。
- 如請求項1所述之液晶顯示元件，其中，該高分子碎片係使用垂直配向劑之二甲基十八烷基[3-(三甲氧基矽基)丙基]氯化銨(DMOAP)進行表面垂直修飾者。
- 如請求項1所述之液晶顯示元件，其中，該液晶顯示元件係高分子網絡穩定化之液晶顯示元件。
- 一種如請求項1所述之液晶顯示元件之製備方法，其係包含：製備該膽固醇液晶之步驟，係將向列型液晶，摻混光學活性化合物，使形成膽固醇液晶混合物；製備液晶顯示元件之步驟，係將該高分子碎片分散在溶劑中以形成分散體，並將該分散體滴入該膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件。
- 一種如請求項3所述之液晶顯示元件之製備方法，其係包含：製備該膽固醇液晶之步驟，係將向列型液晶，摻混光學活性化合物，使形成膽固醇液晶混合物； 使用DMOAP表面垂直修飾該高分子碎片之步驟，係將DMOAP溶液加入該高分子碎片，使用超聲波震盪後，進行離心並冷凍乾燥及研磨；製備液晶顯示元件之步驟，係將該使用DMOAP表面垂直修飾之高分子碎片分散在溶劑中以形成分散體，並將該分散體滴入該膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件。
- 一種如請求項4所述之液晶顯示元件之製備方法，其係包含：製備該膽固醇液晶之步驟，係將向列型液晶，摻混光學活性化合物，使形成膽固醇液晶混合物；高分子穩定化之步驟，係將液晶交聯劑、光起始劑、及數滴溶劑滴入該膽固醇液晶混合物；製備液晶顯示元件之步驟，係將該高分子碎片分散在溶劑中以形成分散體，並將該分散體滴入該高分子穩定化之膽固醇液晶混合物中，再滴入幾滴溶劑並攪拌均勻後，加熱至均質及移除溶劑，再注入ITO元件，聚合高分子網絡。
- 如請求項1所述之液晶顯示元件，其中，對比度為60.0%以上。
- 如請求項1所述之液晶顯示元件，其中，響應時間為小於30ms。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111148974A TWI833509B (zh) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | 液晶顯示元件、及其製備方法 |
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| TW (1) | TWI833509B (zh) |
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| TW201426097A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-01 | Ind Tech Res Inst | 膽固醇液晶顯示裝置及其製造方法 |
| CN113767325A (zh) * | 2020-04-01 | 2021-12-07 | 法国圣戈班玻璃厂 | 通过液晶具有可变散射的可电控装置及其方法 |
-
2022
- 2022-12-20 TW TW111148974A patent/TWI833509B/zh active
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