TWM592536U - 高對比度膽固醇液晶顯示屏 - Google Patents

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TWM592536U
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廖奇璋
劉叔弦
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虹彩光電股份有限公司
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Abstract

一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,兼具廣視角、高反射率與高對比度,包含三個膽固醇液晶模組。各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。三個膽固醇液晶層的液晶分子旋轉螺距互不相同。各該膽固醇液晶層包含多個液晶像素與多個遮光體,設置在各該液晶像素的四周角落,遮光體包含有四個延伸的牆體以形成十字形狀,各遮光體與其周圍的遮光體之間形成至少兩個開口。

Description

高對比度膽固醇液晶顯示屏
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:即斷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、CN201110005235.6、CN201220027115.6、CN201420187573.5是少數公開彩色的膽固醇液晶顯示屏的現有技術。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。
同時,液晶顯示元件中,為了規定基板間隔、保持一定的液晶層厚度,採用由有機或無機微粒子構成的液晶用隔離層。通過有無電壓而控制液晶的分子配向,形成明暗狀態。在該暗狀態的部分,為了提高畫面的對比度,需要盡可能防止背照光的光透過。但是,現有的液晶顯示用隔離層,是透明且非旋光性的,即使在暗狀態,光也透過該隔離層,所以,液晶板的對比度顯著降低。尤其對於最新的液晶板,更要求提高該對比度,以提高顯示品質。
本創作的主要目的,在於提供一種新型的高對比度膽固醇液晶顯示屏,能呈現全彩,兼具廣視角、高反射率、高對比度的功效,且具有模組化的結構,易於製造。
本創作提出的高對比度膽固醇液晶顯示屏,包含三個膽固醇液晶模組100、200、300與一個光吸收層400,三個膽固醇液晶模組100、200、300依序堆疊,光吸收層400設置於該三個膽固醇液晶模組100、200、300的最底部。各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內的液晶分子旋轉螺距互不相同。第一配向層131具有第一預傾角131A,使其相鄰的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,使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。各膽固醇液晶層140包含多個液晶像素141與多個遮光體145,設置在各液晶像素141的四周角落,遮光體145包含有四個延伸的牆體147藉以形成十字形狀,各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145之間形成有至少兩個開口146。
本創作提出的新型結構,具有下列特點:
第一,三個膽固醇液晶模組除了液晶分子旋轉螺距不同以外,其他的基本結構相同,製造簡易。
第二,三個膽固醇液晶模組的液晶分子旋轉螺距不相同,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高對比度膽固醇液晶顯示屏。
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,能夠使高對比度膽固醇液晶顯示屏同時兼具反射率與廣視角。
第四,通過遮光體的配置,使進入每個液晶像素的光線不容易洩漏到其他液晶像素內,能夠使提升高對比度膽固醇液晶顯示屏的對比度與清晰度,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高對比度膽固醇液晶顯示屏,兼具反射率與廣視角,提升對比度與清晰度,視覺效果更佳。高對比度膽固醇液晶顯示屏包含至少兩個膽固醇液晶模組100、500與一個光吸收層400,兩個膽固醇液晶模組100、500互相堆疊,光吸收層400,設置於兩個膽固醇液晶模組100、500的最底部,各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,使其相鄰的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,使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。各膽固醇液晶層140包含多個液晶像素141與多個遮光體145,設置在各液晶像素141的四周角落,遮光體145包含有四個延伸的牆體147藉以形成十字形狀,各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145之間形成有至少兩個開口146。
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液晶分子旋轉螺距,且二個膽固醇液晶層140、540的液晶分子旋轉螺距互不相同。借此可以提供雙色的高廣視角、高反射率的高對比度膽固醇液晶顯示屏。
另一種較佳的實施例中,二個膽固醇液晶層140、540的液晶分子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、且反射率更高的高對比度膽固醇液晶顯示屏。
基於相同的創新構思,本創作提出另一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,主要提供各種色彩的單色顯示,兼具反射率與廣視角,提升對比度與清晰度,視覺效果更佳。高對比度膽固醇液晶顯示屏包含一個膽固醇液晶模組100與設置於膽固醇液晶模組100底部的一個光吸收層400,其中,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,使其相鄰的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,使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置。膽固醇液晶層140包含多個液晶像素141與多個遮光體145,設置在各液晶像素141的四周角落,遮光體145包含有四個延伸的牆體147藉以形成十字形狀,各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145之間形成有至少兩個開口146。
本創作主要公開一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,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,是一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,用以提供全彩顯示,包含三個膽固醇液晶模組100、200、300依序堆疊,以及一個光吸收層400設置於該三個膽固醇液晶模組(100、200、300)的最底部。高對比度膽固醇液晶顯示屏是使用外部光源,外部光源的位置靠近膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光的光線依序射入膽固醇液晶模組100、200、300,最後從膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。光吸收層400設置於三個膽固醇液晶模組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。
各個膽固醇液晶模組100、200、300的基本結構相同,以膽固醇液晶模組100為例說明,請見圖2。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。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的液晶分子旋轉螺距互不相同。
液晶分子旋轉螺距與反射光的波長有密切關係,實質上,如果液晶分子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高對比度膽固醇液晶顯示屏。
較佳的,本創作中,最上層的膽固醇液晶模組100的液晶分子旋轉螺距最小,用以反射出波長最小的光;最下層的膽固醇液晶模組300的液晶分子旋轉螺距最大,用以反射出波長最長的光。
更具體的,最下層的膽固醇液晶模組300的液晶分子旋轉螺距介於290~580奈米,用於反射出紅色波段附近的光。最上層的膽固醇液晶模組100的液晶分子旋轉螺距介於190~430奈米,用於反射出藍色波段附近的光。介於中間的膽固醇液晶模組200的液晶分子旋轉螺距介於230~490奈米,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,本創作提出的膽固醇液晶模組100、200、300具有特殊的結構配置,以下以膽固醇液晶模組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。
更進一步的,本創作提出的膽固醇液晶模組100、200、300具有特殊的另一種結構配置,以下以膽固醇液晶模組100為例說明,請見圖4。膽固醇液晶層140包含多個液晶像素141與2多個設置在各液晶像素141的四周角落的遮光體145,遮光體145包含有四個延伸的牆體147藉以形成十字形狀。由於膽固醇液晶是通過將外部射入液晶像素的光線反射出而成像,當入射光在不同的液晶像素內折射、散射、漫射時,就會影響人眼所見的對比度和清晰度。通過遮光體的配置,使進入每個液晶像素的光線不容易洩漏到其他液晶像素內,能夠使提升高對比度膽固醇液晶顯示屏的對比度與清晰度,視覺效果更佳。
根據液晶面板製作工藝,遮光體145必須先設置好,然後才能灌注液晶。因此各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145之間形成有至少兩個開口146,以供灌注液晶之用,如圖4與圖5所示。較佳的,開口146的寬度至少為30微米。
請續見圖4,在一種較佳實施方式中,遮光體145的牆體147為相同長度。
請續見圖5,在一種較佳實施例中,各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145形成有至少一個相連的牆體147。
請見圖6,在一種較佳實施例中,遮光體145包含兩個短牆體1471與兩個長牆體1472。
本創作更進一步提出第二較佳實施例,一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,主要供單色顯示,具有高反射率和高對比度,請見圖7,包含兩個膽固醇液晶模組100、500與一個光吸收層400。兩個膽固醇液晶模組100、500互相堆疊,光吸收層400設置於兩個膽固醇液晶模組100、500的最底部。外部光源的位置靠近膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光源的光線依序射入膽固醇液晶模組100、500,最後從膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。
本實施例中的膽固醇液晶模組100與500的結構如前述第一較佳實施例的100所述,且液晶分子旋轉螺距相同,但這兩組的膽固醇液晶模組100與500的液晶分子旋向卻互不相同。亦即,其中一組液晶分子旋轉螺距的旋向為左旋,另一組液晶分子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。傳統的高對比度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。本實施例的高對比度膽固醇液晶顯示屏因為包含兩個液晶分子旋轉螺距相同的膽固醇液晶模組,其中有一半是左旋的,另一半是右旋的,因此可以將同一個顏色的左旋偏振光與右旋偏振光都反射而出,因此提高了反射率和對比度。
基於第二較佳實施例,本創作更進一步提出第三較佳實施例,一種全彩顯示的高對比度膽固醇液晶顯示屏,包含包含三對如第二較佳實施例所述的膽固醇液晶模組。這三對的膽固醇液晶模組的液晶分子旋轉螺距互不相同,用以反射出不同顏色的光。每一對膽固醇液晶模組中的液晶分子旋轉螺距相同,用以反射出相同顏色的光,但旋向互不相同,一個為左旋,另一個為右旋。藉此,第三較佳實施例比第一較佳實施例的全彩高對比度膽固醇液晶顯示屏,雖然增加了厚度,但具有更高的反射率。
本創作進一步提出第四較佳實施例,一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,主要提供各種色彩的單色顯示,兼具反射率與廣視角,提升對比度與清晰度,視覺效果更佳。高對比度膽固醇液晶顯示屏包含一個膽固醇液晶模組100與設置於膽固醇液晶模組100底部的一個光吸收層400,請參閱圖5。高對比度膽固醇液晶顯示屏是使用外部光源,外部光源的位置靠近膽固醇液晶模組100的上表面。因此外部光的光線射入膽固醇液晶模組100,通過膽固醇液晶的反射,最後從膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。
膽固醇液晶層140包含多個液晶像素141與2多個設置在各液晶像素141的四周角落的遮光體145,遮光體145包含有四個延伸的牆體147藉以形成十字形狀。由於膽固醇液晶是通過將外部射入液晶像素的光線反射出而成像,當入射光在不同的液晶像素內折射、散射、漫射時,就會影響人眼所見的對比度和清晰度。通過遮光體的配置,使進入每個液晶像素的光線不容易洩漏到其他液晶像素內,能夠使提升高對比度膽固醇液晶顯示屏的對比度與清晰度,視覺效果更佳。各遮光體145與其周圍相鄰的遮光體145之間形成有至少兩個開口146,以供灌注液晶之用,如圖4與圖5所示。較佳的,開口146的寬度至少為30微米。本實施例中膽固醇液晶模組100的結構與特徵如第一較佳實施例的100所述,於此不再多做重複說明。
較佳的,本創作中,各膽固醇液晶模組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。
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: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 141:液晶像素 145:遮光體 147:牆體 1471:短牆體 1472:長牆體 146:開口
圖1是本創作第一較佳實施例的整體示意圖。
圖2與圖3是本創作提出的膽固醇液晶模組的示意圖。
圖4、圖5、與圖6是本創作提出的膽固醇液晶模組中的遮光體的示意圖。
圖7是本創作第二較佳實施例的整體示意圖。
圖8是本創作第四較佳實施例的整體示意圖。
141:液晶像素
145:遮光體
147:牆體
146:開口

Claims (10)

  1. 一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,包含三個膽固醇液晶模組(100、200、300)與一個光吸收層(400),該三個膽固醇液晶模組(100、200、300)依序堆疊,該光吸收層(400)設置於該三個膽固醇液晶模組(100、200、300)的最底部,各該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)內的液晶分子旋轉螺距互不相同; 該第一配向層(131)具有第一預傾角(131A),使其相鄰的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),使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置; 各該膽固醇液晶層(140)包含多個液晶像素(141)與多個遮光體(145),該遮光體(145)設置在各該液晶像素(141)的四周角落,包含有四個延伸的牆體(147)藉以形成十字形狀,各該遮光體(145)與其周圍相鄰的該遮光體(145)之間形成有至少兩個開口(146)。
  2. 根據請求項1所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該三個膽固醇液晶模組(100、200、300)具有互不相同的液晶螺旋螺距。
  3. 一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,包含至少兩個膽固醇液晶模組(100、500)與一個光吸收層(400),該兩個膽固醇液晶模組(100、500)互相堆疊,該光吸收層(400),設置於該兩個膽固醇液晶模組(100、500)的最底部,該各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),使其相鄰的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),使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置; 各該膽固醇液晶層(140)包含多個液晶像素(141)與多個遮光體(145),該遮光體(145)設置在各該液晶像素(141)的四周角落,包含有四個延伸的牆體(147)藉以形成十字形狀,各該遮光體(145)與其周圍相鄰的該遮光體(145)之間形成有至少兩個開口(146)。
  4. 根據請求項3所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該兩個膽固醇液晶模組(100、500)具有相同的液晶螺旋螺距,但液晶旋向互不相同。
  5. 根據請求項3所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該兩個膽固醇液晶模組(100、500)具有相同的液晶旋向,但液晶螺旋螺距互不相同。
  6. 一種高對比度膽固醇液晶顯示屏,包含一個膽固醇液晶模組(100)與設置於該膽固醇液晶模組(100)底部的一個光吸收層(400),其中,該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),使其相鄰的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),使其相鄰的膽固醇液晶分子沿垂直方向配置; 該膽固醇液晶層(140)包含多個液晶像素(141)與多個遮光體(145),遮光體(145)設置在各該液晶像素(141)的四周角落,包含有四個延伸的牆體(147)藉以形成十字形狀,各該遮光體(145)與其周圍相鄰的該遮光體(145)之間形成有至少兩個開口(146)。
  7. 根據請求項6所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該開口(146)的寬度至少為30微米。
  8. 根據請求項6所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該遮光體(145)的牆體(147)為相同長度。
  9. 根據請求項6所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,該遮光體(145)包含兩個短牆體(1471)與兩個長牆體(1472)。
  10. 根據請求項6所述的高對比度膽固醇液晶顯示屏,各該遮光體(145)與其周圍相鄰的該遮光體(145)形成有至少一個相連的牆體(147)。
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