TWM590252U - 膽固醇液晶顯示屏 - Google Patents

Abstract

一種膽固醇液晶顯示屏，兼具廣視角與高反射率的功效，包含三個堆疊的光反射膽固醇液晶模組。各光反射膽固醇液晶模組包括第一基板與一個第二基板、第一電極與第二電極、第一配向層與第二配向層、以及設置於二個配向層間的膽固醇液晶層。第一電極設置於第一基板與第一配向層之間，第二電極設置於第二基板與第二配向層之間。各膽固醇液晶層內的膽固醇液晶分子具有膽固醇液晶旋轉螺距，且三個膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。第一配向層具有第一預傾角，使膽固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向層具有第二預傾角，使膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。

Description

膽固醇液晶顯示屏

本實用新型是有關於用於控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的裝置，特別是指通過改變器件或裝置的介質的光學性質來修改的的技術。

膽固醇液晶顯示器是液晶顯示技術的一種，但是膽固醇液晶顯示器具有雙穩態特性：即加電前後液晶分子排列狀態不會改變，這是與現今普遍使用的TFT液晶顯示器與OLED顯示器最大的差異。

膽固醇液晶的分子呈螺旋狀排列，故也稱螺旋狀液晶材料。膽固醇液晶材料具有獨特的光反射選擇特性，摻入了適當添加劑的膽固醇液晶材料只能反射特定波長的色光。在外加電壓的作用下，其分子的螺旋狀態會發生變化，進而導致光反射率改變，且在外加電壓消失後，膽固醇液晶分子仍能保持相同排列狀態，不會改變。

在對液晶分子作深入分析時，科學家發現膽固醇液晶材料具有獨特的光電特性，膽固醇液晶在不同的電場排列下會表現出不同的光特性。當膽固醇液晶分子呈現平面狀態排列(Planar State)時擁有反射光線的能力，當膽固醇液晶分子呈現焦點圓錐狀態排列(Focal Conic State)時，光線就能徑直通過而被吸收層吸收，表現為此處顯示黑色。因此在電子紙電子設備發展得如火如荼的今天，膽固醇液晶顯示器被視為比彩色E-INK電子墨水在彩色顯示上更具有優勢。

彩色TFT液晶顯示器的習知技術非常多，但是關於彩色的膽固醇液晶顯示屏的習知技術就極少，中國專利CN200810109138.X公開一種彩色膽固醇液晶顯示器裝置以及其驅動方法。彩色膽固醇液晶顯示器具有彩色膽固醇液晶顯示面板，其具有多個像素。驅動模組，施以該彩色膽固醇液晶顯示面板的部分像素一第一電壓，以維持該部分像素的顯示狀態，以及輸入裝置，施以壓力於該彩色膽固醇液晶顯示面板上，以改變未施加該第一電壓的另一部分像素的顯示狀態。

習知技術中，中國專利CN201110005235.6公開一種膽固醇液晶顯示面板，包括一第一基板、一第二基板、一主動組件數組、一太陽能電池結構、一隔絕層、一膽固醇液晶層以及一共享電極層。第二基板與第一基板相向。主動組件數組配置於第一基板上，並位於第一基板與第二基板之間。太陽能電池結構配置於第二基板上，並位於主動組件數組與第二基板之間。隔絕層位於太陽能電池結構與主動組件數組之間。膽固醇型液晶層配置於隔絕層與主動組件數組之間。共用電極層配置於膽固醇型液晶層與隔絕層之間，且隔絕層相對的兩側分別直接接觸共用電極層以及太陽能電池結構。

習知技術中，中國專利CN201220027115.6公開一種基於膽固醇液晶的立體影像裝置，包含：一顯示裝置，包含：一第一基板；一第二基板，平行第一基板；一黑色吸收層，位於第二基板上；一膽固醇液晶層，位於黑色吸收層及第一基板間，膽固醇液晶層包含一第一左旋膽固醇液晶層及一第一右旋膽固醇液晶層，以分別顯示一第一影像及一第二影像，第一左旋及第一右旋膽固醇液晶層位於同一平面；以及一觀看裝置，包含：一第二左旋膽固醇液晶層及一第二右旋膽固醇液晶層，允許第一影像的光線及第二影像的光線分別穿透第二左旋膽固醇液晶層及第二右旋膽固醇液晶層至一觀看者的兩眼，其中第一左旋膽固醇液晶層與第二左旋膽固醇液晶層為相同的一左旋膽固醇液晶材料，第一右旋膽固醇液晶層與第二右旋膽固醇液晶層為相同的一右旋膽固醇液晶材料。

習知技術中，中國專CN201420187573.5公開一種彩色的膽固醇液晶顯示屏，其針對已知彩色的膽固醇液晶顯示屏的注入口設在同一側影響彩色的膽固醇液晶顯示屏的製作效率而進行，CN201420187573.5的彩色的膽固醇液晶顯示屏為二層堆疊結構的液晶顯示器，且各層堆疊結構的各注入口都在不同側邊，使得施行液晶灌注作業時彼此不會相互干擾，單次即可完成液晶灌注作業，藉以縮短液晶注入時間，提升彩色的膽固醇液晶顯示屏的製作效率。

上述習知技術雖各有特色，然而仍尚未滿足消費市場的需求。

本創作的主要目的，在於提供一種新型的膽固醇液晶顯示屏，能呈現全彩，兼具廣視角與高反射率的功效，且具有模組化的結構，易於製造。

本創作提出的膽固醇液晶顯示屏，主要由三個光反射膽固醇液晶模組100、200、300堆疊而成，各光反射膽固醇液晶模組包括一個第一基板111與一個第二基板112、一個第一電極121與一個第二電極122、一個第一配向層131與一個第二配向層132、以及設置於第一配向層131與第二配向層132之間的一個膽固醇液晶層140。第一電極121設置於第一基板111與第一配向層131之間，第二電極122設置於第二基板112與第二配向層132之間。各膽固醇液晶層140、240、340內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且三個膽固醇液晶層140、240、340的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。第一配向層131具有第一預傾角131Ａ，使膽固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向層132具有第二預傾角132Ａ，使膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。

本創作提出的新型結構，具有下列特點：

第一，三個光反射膽固醇液晶模組除了膽固醇液晶旋轉螺距不同以外，其他的基本結構相同，製造簡易。

第二，三個光反射膽固醇液晶模組的膽固醇液晶旋轉螺距不相同，用以反射出不同顏色的光，再通過後續的混光控制就能形成全彩的膽固醇液晶顯示屏。

第三，傳統的膽固醇液晶模組的反射率與廣視角不可兼得，但本創作的各個光反射膽固醇液晶模組中，通過第一配向層的第一預傾角與第二配向層的第二配向層的相對配置，能夠使膽固醇液晶顯示屏同時兼具反射率與廣視角，視覺效果更佳。

基於相同的創新構思，本創作進一步提出一種膽固醇液晶顯示屏，主要由二個光反射膽固醇液晶模組100、500堆疊而成。各光反射膽固醇液晶模組100、500包括一個第一基板111與一個第二基板112、一個第一電極121與一個第二電極122、一個第一配向層131與一個第二配向層132、以及設置於第一配向層131與第二配向層132之間的一個膽固醇液晶層140、540。第一電極121設置於第一基板111與第一配向層131之間，第二電極122設置於第二基板112與第二配向層132之間。第一配向層131具有第一預傾角131Ａ，使膽固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向層132具有第二預傾角132Ａ，使膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。

其中一種較佳的實施例中，各膽固醇液晶層140、540內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且二個膽固醇液晶層140、540的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。借此可以提供雙色的高廣視角、高反射率的膽固醇液晶顯示屏。

另一種較佳的實施例中，二個膽固醇液晶層140、540的膽固醇液晶旋轉螺距的螺距相同、但旋向互不相同。借此可以提供單色的高廣視角、且反射率更高的膽固醇液晶顯示屏。

基於相同的創新構思，本創作提出另一種膽固醇液晶顯示屏，主要提供各種色彩的單色顯示，包含一個光反射膽固醇液晶模組100，各光反射膽固醇液晶模組包括一個第一基板111與一個第二基板112、一個第一電極121與一個第二電極122、一個第一配向層131與一個第二配向層132、以及設置於第一配向層131與第二配向層132之間的一個膽固醇液晶層140。第一電極121設置於第一基板111與第一配向層131之間，第二電極122設置於第二基板112與第二配向層132之間。第一配向層131具有第一預傾角131Ａ，使膽固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向層132具有第二預傾角132Ａ，使膽固醇液晶分子沿垂直水平方向配置。借此可以提供單色的高廣視角、高反射率的膽固醇液晶顯示屏。

本創作主要披露一種膽固醇液晶顯示屏，其中所使用的液晶基本原理已為相關技術領域的技術人員所熟知，故以下文中的說明，不作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，主要表達與本創作特徵有關的結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，在先說明。

請參閱圖1，本創作提出的第一較佳實施例，是一種膽固醇液晶顯示屏，用以提供全彩顯示，由三個光反射膽固醇液晶模組100、200、300堆疊而成。膽固醇液晶顯示屏是使用外部光源，外部光源的位置靠近光反射膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光的光線依序射入光反射膽固醇液晶模組100、200、300，最後從光反射膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。

各個光反射膽固醇液晶模組100、200、300的基本結構相同，以光反射膽固醇液晶模組100為例說明，請見圖2。光反射膽固醇液晶模組100包括：一個第一基板111與一個第二基板112、一個第一電極121與一個第二電極122、一個第一配向層131與一個第二配向層132、以及設置於第一配向層131與第二配向層132之間的一個膽固醇液晶層140。光反射膽固醇液晶模組100是以膽固醇液晶層140為中心而形成的上下對稱結構，第一電極121設置於第一基板111與第一配向層131之間，第二電極122設置於第二基板112與第二配向層132之間。通過驅動第一電極121與第二電極122對膽固醇液晶層140施以適當電壓，就能夠使膽固醇液晶層140內的膽固醇液晶的分子排列發生旋轉而將射入膽固醇液晶層140的入射光反射而出。

前面說到，各個光反射膽固醇液晶模組100、200、300的基本結構相同，而重點差異則在於：各個光反射膽固醇液晶模組100、200、300中的膽固醇液晶層140、240、340內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且三個膽固醇液晶層140、240、340的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。

膽固醇液晶旋轉螺距與反射光的波長有密切關係，實質上，如果膽固醇液晶旋轉螺距相同於某個顏色光的波長，當這個膽固醇液晶通電旋轉後就能反射出該顏色的光。也就是說，本創作的各個光反射膽固醇液晶模組100、200、300能夠反射出不同顏色的光；較佳的，分別能反射出紅光（R）、綠光（G）、藍光（B）等三種顏色的光。紅光（R）、綠光（G）與藍光（B）是光的三原色，借此通過後續的混光控制，就能提供呈現全彩的膽固醇液晶顯示屏。

較佳的，本創作中，最上層的光反射膽固醇液晶模組100的膽固醇液晶旋轉螺距最小，用以反射出波長最小的光；最下層的光反射膽固醇液晶模組300的膽固醇液晶旋轉螺距最大，用以反射出波長最長的光。

更具體的，最下層的光反射膽固醇液晶模組300的膽固醇液晶旋轉螺距介於290～580納米，用於反射出紅色波段附近的光。最上層的光反射膽固醇液晶模組100的膽固醇液晶旋轉螺距介於190～430納米，用於反射出藍色波段附近的光。介於中間的光反射膽固醇液晶模組200的膽固醇液晶旋轉螺距介於230～490納米，比最上層長，但比最下層短，用於反射出綠色波段附近的光。

更進一步的，本創作提出的光反射膽固醇液晶模組100、200、300具有特殊的結構配置，以下以光反射膽固醇液晶模組100為例說明，請見圖2。膽固醇液晶層140的上下兩側分別是第一配向層131與第二配向層132。第一配向層131具有第一預傾角131Ａ，使膽固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向層132具有第二預傾角132Ａ，使膽固醇液晶分子沿垂直水平方向配置。

配向層對於膽固醇液晶相比對於其他的TFT液晶更為重要。由於膽固醇液晶分子排列的旋轉螺距是光反射的關鍵要素，配向層用於錨定膽固醇液晶分子的排列及螺距，使其斷電時仍能維持穩定的排列，亦即形成“穩態”。借此就能維持穩定的色光輸出。對膽固醇液晶施以適當的垂直配向，能夠提供廣視角的效果，但反射率降低；對膽固醇液晶施以適當的水平配向，能夠提高光反射率。本創作因此在膽固醇液晶層140的上下兩側分別設置第一配向層131對膽固醇液晶施以水平配向、以及第二配向層132膽固醇液晶施以垂直配向。借此，能夠在提高反射率與廣視角達到一個均衡的效果。必須注意的是，本創作中，第一配向層131以及第二配向層132相對於膽固醇液晶層140的上下位置是可以互換的，如圖3所示。也就是說，施以水平配向的第一配向層131可以設置在膽固醇液晶層140的上方，也可以設置在膽固醇液晶層140的下方，都能夠達到兼顧高反射率與廣視角的效果。

更具體的，本創作更包含一個光吸收層400，請見圖1，設置於三個光反射膽固醇液晶模組100、200、300的最底部，將沒有被膽固醇液晶反射出的光吸收，借此能提高螢幕顯示的對比度。

本創作更進一步提出第二較佳實施例，一種全彩顯示的膽固醇液晶顯示屏，包含六個光反射膽固醇液晶模組，分成兩組堆疊而成。各組包含如前所述的三個光反射膽固醇液晶模組100、200、300，但這兩組的光反射膽固醇液晶模組的膽固醇液晶旋轉螺距的旋向互不相同。亦即，其中一組膽固醇液晶旋轉螺距的旋向為左旋，另一組膽固醇液晶旋轉螺距的旋向為右旋。由於左旋的膽固醇液晶分子只能反射出左旋偏振光，右旋偏振光會穿透而出；右旋的膽固醇液晶分子只能反射出右旋偏振光，左旋偏振光會穿透而出。傳統的膽固醇液晶顯示屏即使反射率再高，但由於旋向的限制，還是有一半以上的光是無法反射的。本實施例的膽固醇液晶顯示屏因為包含多個光反射膽固醇液晶模組，其中有一半是左旋的，另一半是右旋的，因此可以將更多入射光反射而出。

本創作進一步提出第三較佳實施例，一種膽固醇液晶顯示屏，由兩個光反射膽固醇液晶模組100、500堆疊而成，請參閱圖4，外部光源的位置靠近光反射膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光的光線依序射入光反射膽固醇液晶模組100、500，最後從光反射膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。

各個光反射膽固醇液晶模組100、500的結構與特徵如第一較佳實施例所述，於此不再多做重複說明。第二較佳實施例的膽固醇液晶顯示屏並非用於顯示全彩，第一個用途主要用於提供雙色的彩色顯示，此時各個光反射膽固醇液晶模組100、500的膽固醇液晶層140、540的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。第二個用途主要用於提供單色的高反射顯示，此時各個光反射膽固醇液晶模組100、500的膽固醇液晶層140、540的膽固醇液晶旋轉螺距相同，但是旋向互不相同，其中一個為左旋，另一個為右旋，借此左旋偏射光與右旋偏振光都能被反射而出。

本創作進一步提出第四較佳實施例，一種膽固醇液晶顯示屏，包含一個光反射膽固醇液晶模組100，請參閱圖2。膽固醇液晶顯示屏是使用外部光源，外部光源的位置靠近光反射膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光的光線射入光反射膽固醇液晶模組100，通過膽固醇液晶的反射，最後從光反射膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。光反射膽固醇液晶模組100的結構與特徵如第一較佳實施例所述，於此不再多做重複說明。第三較佳實施例的彩色的膽固醇液晶顯示屏，主要用於提供各種顏色的單色顯示，同時兼具廣視角與高反射率的特點。

較佳的，本創作中，各光反射膽固醇液晶模組100、200、300的厚度介於50～250微米，視實際應用場景而定。如果是應用在可攜式電子紙方面，以輕薄、可攜為重點，厚度較薄。但如果是使用在廣告看板、電子白板等非可攜的場景，較厚的厚度可以製作出更大的面積。因此，彩色的膽固醇液晶顯示屏的整體厚度視應用場景的不同介於100～1700微米。

以上所述僅為本創作較佳的實施方式，並非用以限定本創作的權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域專門人士應可理解及實施，因此其他未脫離本創作所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。

100、200、300、500‧‧‧光反射膽固醇液晶模組 111‧‧‧第一基板 112‧‧‧第二基板 121‧‧‧第一電極 122‧‧‧第二電極 131‧‧‧第一配向層 131Ａ‧‧‧第一預傾角 132‧‧‧第二配向層 132Ａ‧‧‧第二預傾角 140、240、340、540‧‧‧膽固醇液晶層 400‧‧‧光吸收層

圖1是本創作第一較佳實施例的整體示意圖。

圖2與圖3是本創作提出的光反射膽固醇液晶模組的示意圖。

圖4是本創作另一種較佳實施例的整體示意圖。

100、200、300‧‧‧光反射膽固醇液晶模組

140、240、340‧‧‧膽固醇液晶層

400‧‧‧光吸收層

Claims (9)

1. 一種膽固醇液晶顯示屏，包含三個光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)，該三個光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)依序堆疊，各該光反射膽固醇液晶模組包括一個第一基板(111)與一個第二基板(112)、一個第一電極(121)與一個第二電極(122)、一個第一配向層(131)與一個第二配向層(132)、以及設置於該第一配向層(131)與該第二配向層(132)之間的一個膽固醇液晶層(140)；該第一電極(121)設置於該第一基板(111)與該第一配向層(131)之間，該第二電極(122)設置於該第二基板(112)與該第二配向層(132)之間；各該膽固醇液晶層(140、240、340)內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且該三個膽固醇液晶層(140、240、340)的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同；該第一配向層(131)具有第一預傾角(131A)，使該膽固醇液晶分子沿水平方向配置，該第二配向層(132)具有第二預傾角(132A)，使該膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。
2. 根據請求項1所述的膽固醇液晶顯示屏，更包含一個光吸收層(400)，設置於該三個光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)的最底部。
3. 根據請求項2所述的膽固醇液晶顯示屏，其中，最上層的該光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)的該膽固醇液晶旋轉螺距最小，最下層的該光反射膽固醇液晶模組(300)的該膽固醇液晶旋轉螺距最大。
4. 根據請求項1所述的膽固醇液晶顯示屏，其中，該光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)的該膽固醇液晶旋轉螺距最大值介於290~580納米，該光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)的該膽固醇液晶旋轉螺距最小值介於190~430納米。
5. 根據請求項4所述的膽固醇液晶顯示屏，其中，該光反射膽固醇液晶模組(100、200、300)的該膽固醇液晶旋轉螺距的中間值介於230~490 納米。
6. 根據請求項1~5其中任一項所述的膽固醇液晶顯示屏，其中，各該光反射膽固醇液晶模組的厚度介於50~250微米，該膽固醇液晶顯示屏的厚度介於100~1700微米。
7. 一種膽固醇液晶顯示屏，包含至少兩個光反射膽固醇液晶模組(100、500)，該兩個光反射膽固醇液晶模組(100、500)互相堆疊，該各光反射膽固醇液晶模組包括一個第一基板(111)與一個第二基板(112)、一個第一電極(121)與一個第二電極(122)、一個第一配向層(131)與一個第二配向層(132)、以及設置於該第一配向層(131)與該第二配向層(132)之間的一個膽固醇液晶層(140、540)；該第一電極(121)設置於該第一基板(111)與該第一配向層(131)之間，該第二電極(122)設置於該第二基板(112)與該第二配向層(132)之間；該第一配向層(131)具有第一預傾角(131A)，使該膽固醇液晶分子沿水平方向配置，該第二配向層(132)具有第二預傾角(132A)，使該膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。
8. 根據請求項7所述的膽固醇液晶顯示屏，其中，各該膽固醇液晶層(140、540)內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且該兩個膽固醇液晶層(140、540)的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。
9. 一種膽固醇液晶顯示屏，包含一個光反射膽固醇液晶模組(100)，其中，該光反射膽固醇液晶模組包括一個第一基板(111)與一個第二基板(112)、一個第一電極(121)與一個第二電極(122)、一個第一配向層(131)與一個第二配向層(132)、以及設置於該第一配向層(131)與該第二配向層(132)之間的一個膽固醇液晶層(140)；該第一電極(121)設置於該第一基板(111)與該第一配向層(131)之間，該第二電極(122)設置於該第二基板(112)與該第二配向層(132)之間；該第一配向層(131)具有第一預傾角(131A)，使該膽固醇液晶分子沿水平 方向配置，該第二配向層(132)具有第二預傾角(132A)，使該膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。

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