TWM610279U - 自發電膽固醇液晶顯示器 - Google Patents

Abstract

一種自發電膽固醇液晶顯示器包含依序堆疊的第一、第二、第三膽固醇液晶模組以及一個太陽能電池模組。第一膽固醇液晶模組在最上層，太陽能電池模組在最下層，外部光線由上方射入。各膽固醇液晶層內的膽固醇液晶分子具有一膽固醇液晶旋轉螺距，且三個膽固醇液晶層的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。太陽能電池模組包括一個透光面板、一個電池片、一個底板、以及一組電力輸出端子。電力輸出端子與各膽固醇液晶模組的電極電性連接以提供電能。本案之自發電膽固醇液晶顯示器不需由外部接電即進行顯示，且能呈現全彩，兼具廣視角與高反射率的功效。

Description

自發電膽固醇液晶顯示器

本新型是有關於一種膽固醇液晶顯示技術，特別是指一種自發電膽固醇液晶顯示器。

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。

相較於現今普遍使用的TFT液晶顯示器與OLED顯示器，電子紙的最大優勢就在於省電的特性。不過，由於電子紙的每一次畫面切換過程需要耗電，為了維持電子紙的正常運作，電子紙仍需由外部接電。

本新型的主要目的，在於提供一種自發電膽固醇液晶顯示器，不需由外部接電，且能呈現全彩，兼具廣視角與高反射率的功效，並具有易於製造的優點。

本新型提供的一種自發電膽固醇液晶顯示器包含依序堆疊的第一、第二、第三膽固醇液晶模組以及一個太陽能電池模組。第一膽固醇液晶模組在最上層，太陽能電池模組在最下層，外部光線自第一膽固醇液晶模組的上方射入。

各膽固醇液晶模組包括一個第一基板與一個第二基板、一個第一電極與一個第二電極、一個第一配向層與一個第二配向層、以及設置於第一配向層與第二配向層之間的一個膽固醇液晶層。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 子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且三個膽固醇液晶層的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。

太陽能電池模組包括一個透光面板、一個電池片、一個底板、以及一組電力輸出端子。透光面板設置在第三膽固醇液晶模組的第二基板的下方。電力輸出端子與各膽固醇液晶模組的第一電極與第二電極電性連接。

在一實施例中，太陽能電池模組的底板是不透光且不反光的光吸收底板或是低透光且低反光的光吸收底板。

在一實施例中，各膽固醇液晶模組中，第一配向層具有第一預傾角，使膽固醇液晶分子沿水準或垂直方向配置，第二配向層具有第二預傾角，使膽固醇液晶分子沿水平或垂直方向配置。

在一實施例中，第一膽固醇液晶模組的所述膽固醇液晶旋轉螺距最小。就一較佳實施例而言，膽固醇液晶旋轉螺距最小值介於190~430納米。

在一實施例中，第三膽固醇液晶模組的所述膽固醇液晶旋轉螺距最大。就一較佳實施例而言，膽固醇液晶旋轉螺距最大值介於290~580納米。

在一實施例中，第二膽固醇液晶模組的所述膽固醇液晶旋轉螺距介於230~490納米。

在一實施例中，各膽固醇液晶模組的厚度介於200~2000微米，本案膽固醇液晶模組的整體厚度介於600~6000微米。

本新型提供的另一種自發電膽固醇液晶顯示器包含依序堆疊的第一、第二膽固醇液晶模組以及一個太陽能電池模組，第一膽固醇液晶模組在最上層，所述太陽能電池模組在最下層，外部光線自第一膽固醇液晶模組的上方射入。

各膽固醇液晶模組包括一個第一基板與一個第二基板、一個第一電極與一個第二電極、一個第一配向層與一個第二配向層、以及設置於第一配向層與第二配向層之間的一個膽固醇液晶層。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一個膽固醇液晶旋轉螺距，且二個膽固醇液晶層的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同。

太陽能電池模組包括一個透光面板、一個電池片、一個底板、以及一組電力輸出端子。透光面板設置在第二膽固醇液晶模組的第二基板的下方。電力輸出端子與各膽固醇液晶模組的第一電極與第二電極電性連接。底板是不透光且不反光的光吸收底板或是低透光且低反光的光吸收底板。

本新型提供的自發電膽固醇液晶顯示器，具有太陽能電池模組，可提供膽固醇液晶顯示器運作所需的電能，不需由外部接電。其次，本新型提供的自發電膽固醇液晶顯示器結合多個結構類似的膽固醇液晶模組，可簡化製造成本。另外，本新型提供的自發電膽固醇液晶顯示器利用多個依序堆疊的膽固醇液晶模組 反射出不同顏色的光線，有助提供全彩顯示。此外，本新型提供的自發電膽固醇液晶顯示器之膽固醇液晶模組具有第一配向層與第二配向層，可調整膽固醇液晶層內之膽固醇液晶分子的排列方向，以兼顧光穿透率與廣視角的需求。

上述說明僅是本新型技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本新型的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

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:太陽能電池模組

410:透光面板

420:電池片

430:底板

440:電力輸出端子

第一圖是本新型之自發電膽固醇液晶顯示器第一實施例之示意圖。

第二圖與第三圖是本新型之膽固醇液晶模組一實施例之示意圖。

第四圖是本新型之太陽能電池模組一實施例之示意圖。

第五圖是本新型之自發電膽固醇液晶顯示器第二實施例之示意圖。

本文所公開的具體結構和功能細節僅僅是代表性的，並且是用於描述本新型的示例性實施例的目的。但是本新型可以通過許多替換形式來具體實現， 並且不應當被解釋成僅僅受限於這裏所闡述的實施例。

在本新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“橫向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或組件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。另外，術語“包括”及其任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。

在本新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個組件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本新型中的具體含義。

這裏所使用的術語僅僅是為了描述具體實施例而不意圖限制示例性實施例。除非上下文明確地另有所指，否則這裏所使用的單數形式“一個”、“一項” 還意圖包括複數。還應當理解的是，這裏所使用的術語“包括”和/或“包含”規定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、單元和/或組件的存在，而不排除存在或添加一個或更多其他特徵、整數、步驟、操作、單元、組件和/或其組合。

本新型主要披露一種自發電膽固醇液晶顯示器，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，主要表達與本新型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。

請參照第一圖所示，本新型之第一實施例提供一種自發電膽固醇液晶顯示器。此自發電膽固醇液晶顯示器包含依序堆疊的第一、第二、第三膽固醇液晶模組100、200、300和一個太陽能電池模組400。第一膽固醇液晶模組100在最上層，太陽能電池模組400在最下層。此自發電膽固醇液晶顯示器是利用外部光線進行顯示。外部光線是由第一膽固醇液晶模組100的上方依序射入各個膽固醇液晶模組100、200、300，各個膽固醇液晶模組100、200、300反射的光線再由第一膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。

由於各個膽固醇液晶模組100、200、300的基本結構相同，以下以膽固醇液晶模組100為例進行說明。請參照第二圖所示，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。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。透過第一電極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內的膽固醇液晶分子的排列發生旋轉，而使射入膽固醇液晶層140的入射光反射而出。

如前所述，各個膽固醇液晶模組100、200、300的基本結構相同，其差異主要在於：各個膽固醇液晶模組100、200、300之膽固醇液晶層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，這三個膽固醇液晶層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，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。因此，本新型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，各個膽固醇液晶模組100、200、300可分別反射出藍光B、綠光G、紅光R的光線。由於藍光B、綠光G與紅光R是光的三原色，透過後續混光控制，即可在本案的自發電膽固醇液晶顯示器實現全彩顯示。

在一實施例中，最上層的第一膽固醇液晶模組100的膽固醇液晶旋轉螺距最小，用以反射出波長最小的光；最下層的第三膽固醇液晶模組300的膽固醇液晶 旋轉螺距最大，用以反射出波長最長的光。

進一步來說，最下層的第三膽固醇液晶模組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。最上層的第一膽固醇液晶模組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。介於中間的第二膽固醇液晶模組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。

在一實施例中，本新型提出的膽固醇液晶模組100、200、300均具有特殊的結構配置，以下以膽固醇液晶模組100為例說明。請參照第二圖所示，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垂直或水平方向配置，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或水平方向配置。

配向層對於膽固醇液晶相比對於其他類型(如TFT液晶)更為重要。膽固醇液晶分子排列的旋轉螺距是光反射的關鍵要素，配向層可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”，以維持穩定的色光輸出。若是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；另一方面，若是對膽固醇液晶施以適當的水平配向，則能夠提高光反射率。在一實施例中，本新型係在膽固醇液晶層140的上下兩側分別設置第 一配向層131與第二配向層132，第一配向層131用以對膽固醇液晶施以水平配向、以及第二配向層132用以對膽固醇液晶施以垂直配向。藉此，能夠在反射率提升與廣視角顯示間達到一個均衡的效果。必須注意的是，本新型中，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，如第三圖所示。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。

請一併參照第四圖所示，太陽能電池模組400包括一個透光面板410、一個電池片420、一個底板430、以及一組電力輸出端子440。透光面板410設置在第三膽固醇液晶模組300的第二基板112的下方。電池片420夾合於透光面板410與底板430之間，以吸收外部光線轉換為電能。電力輸出端子440與各膽固醇液晶模組100、200、300的第一電極121與第二電極122電性連接，用以將電池片420轉換產生的電能提供至各膽固醇液晶模組100、200、300以進行畫面切換。

在一實施例中，太陽能電池模組400的底板430是不透光且不反光的光吸收底板，如此即可將未被膽固醇液晶反射且未被電池片420吸收的光吸收，以提高螢幕顯示的對比度。不過亦不限於此。在一實施例中，太陽能電池模組400的底板430也可以是低透光且低反光的光吸收底板。在一實施例中，太陽能電池模組400可包括開關元件。此開關元件可依據畫面切換訊號，適時地 提供電能至各膽固醇液晶模組100、200、300以進行畫面切換。舉例來說，此開關元件可以是電晶體開關。在一實施例中，太陽能電池模組400可包括電能儲存單元，可暫時性地儲存電池片420轉換產生的電能供各膽固醇液晶模組100、200、300運作使用。舉例來說，此電能儲存單元可以是小容量電池或電容。

請參照第五圖所示，本新型之第二實施例提供一種自發電膽固醇液晶顯示器。此自發電膽固醇液晶顯示器包括兩個膽固醇液晶模組100、500與一個太陽能電池模組400。這兩個膽固醇液晶模組100、500係堆疊於太陽能電池模組400上。請參閱第五圖，外部光源的位置靠近膽固醇液晶模組100的上表面。外部光線是由第一膽固醇液晶模組100的上方射入依序膽固醇液晶模組100、500，各個膽固醇液晶模組100、500反射的光線再由第一膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。各個膽固醇液晶模組100、500的結構與特徵如同本案第一實施例所述，於此不予贅述。

第二實施例所提供的自發電膽固醇液晶顯示器並非用於顯示全彩。在一實施例中，此自發電膽固醇液晶顯示器可用於提供雙色的彩色顯示，此時各個膽固醇液晶模組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。在另一實施例中，此自發電膽固醇液晶顯示器可用於提供單色的高反射顯示，此時各個膽固醇液晶模組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。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器因為膽固醇液晶分子的旋向限制，有一半以上的光無法反射。相較之下，本實施例之自發電膽固醇液晶顯示器可讓左旋偏射光與右旋偏振光都反射而出以提高反射率。

本新型之第三實施例提供一種自發電膽固醇液晶顯示器。此自發電膽固醇液晶顯示器包括一個膽固醇液晶模組100與一個太陽能電池模組400。本實施例之自發電膽固醇液晶顯示器是使用外部光源，外部光源的位置靠近膽固醇液晶模組100的上表面。外部光線是由膽固醇液晶模組100的上方射入，通過膽固醇液晶的反射由膽固醇液晶模組100的上表面射出而進入用戶的眼睛中。膽固醇液晶模組100的結構與特徵可參照本案第一實施例，太陽能電池模組400可參照本案第四圖之對應說明段落，在此不與贅述。本實施例的自發電膽固醇液晶顯示器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。

就一較佳實施例而言，本新型中各膽固醇液晶模組100、200、300的厚度係介於200~2000微米，視實際應用場景而定。若是應用於可攜式電子紙方面，以輕薄、可攜為重點，則可選擇厚度較薄的膽固醇液晶模組。若是應用於廣告看板、電子白板等非可攜的場景，則可選擇厚度較厚的膽固醇液晶模組以製作出更大的面 積。因此，在一實施例中，彩色的膽固醇液晶顯示器的膽固醇液晶模組的整體厚度視應用場景的不同係介於600~6000微米。

上述僅為本案較佳之實施例而已，並不對本案進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本案的技術手段的範圍內，對本案揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本案的技術手段的內容，仍屬於本案的保護範圍之內。

100、200、300:光反射膽固醇液晶模組

140、240、340:膽固醇液晶層

400:太陽能電池模組

Claims (10)

1. 一種自發電膽固醇液晶顯示器，其特徵在於：包含依序堆疊的第一、第二、第三膽固醇液晶模組(100、200、300)和一個太陽能電池模組(400)，所述第一膽固醇液晶模組(100)在最上層，所述太陽能電池模組(400)在最下層，外部光線自所述第一膽固醇液晶模組(100)的上方射入；

   各所述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)、以及設置於所述第一配向層(131)與所述第二配向層(132)之間的一個膽固醇液晶層(140)；

   所述第一電極(121)設置於所述第一基板(111)與所述第一配向層(131)之間，所述第二電極(122)設置於所述第二基板(112)與所述第二配向層(132)之間；

   各所述膽固醇液晶層(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，且所述三個膽固醇液晶層(140、240、340)的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同；

   所述太陽能電池模組(400)包括一個透光面板(410)、一個電池片(420)、一個底板(430)、以及一組電力輸出端子(440)，所述透光面板(410)設置在所述第三膽固醇液晶模組(300)的所述第二基板(112) 的下方；所述電力輸出端子(440)與各所述膽固醇液晶模組的所述第一電極(121)與所述第二電極(122)電性連接。
2. 如請求項1所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述太陽能電池模組(400)的所述底板(430)是不透光且不反光的光吸收底板或是低透光且低反光的光吸收底板。
3. 如請求項1所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，各所述膽固醇液晶模組中，所述第一配向層(131)具有第一預傾角(131A)，使所述膽固醇液晶分子沿水平或垂直方向配置，所述第二配向層(132)具有第二預傾角(132A)，使所述膽固醇液晶分子沿水平或垂直方向配置。
4. 如請求項1所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述第一膽固醇液晶模組(100)的所述膽固醇液晶旋轉螺距最小。
5. 如請求項4所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述膽固醇液晶旋轉螺距最小值介於190~430納米。
6. 如請求項1所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述第三膽固醇液晶模組(300)的所述膽固醇液晶旋轉螺距最大。
7. 如請求項6所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述膽固醇液晶旋轉螺距最大值介於290~580納米。
8. 如請求項1所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，所述第二膽固醇液晶模組(200)的所述膽固醇液晶旋轉螺距介於230~490納米。
9. 如請求項1-8其中任一項所述之自發電膽固醇液晶顯示器，其中，各所述膽固醇液晶模組的厚度介於200~2000微米，所述膽固醇液晶模組的整體厚度介於600~6000微米。
10. 一種自發電膽固醇液晶顯示器，其特徵在於：包含依序堆疊的第一、第二膽固醇液晶模組(100、500)和一個太陽能電池模組(400)，所述第一膽固醇液晶模組(100)在最上層，所述太陽能電池模組(400)在最下層，外部光線自所述第一膽固醇液晶模組(100)的上方射入；

    各所述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)、以及設置於所述第一配向層(131)與所述第二配向層(132)之間的一個膽固醇液晶層(140)；

    所述第一電極(121)設置於所述第一基板(111)與所述第一配向層(131)之間，所述第二電極(122)設置於所述第二基板(112)與所述第二配向層(132)之間；

    各所述膽固醇液晶層(140、540)內的膽固醇液晶分子具有一個膽固醇液晶旋轉螺距，且所述二個膽固醇液 晶層(140、540)的膽固醇液晶旋轉螺距互不相同；

    所述太陽能電池模組(400)包括一個透光面板(410)、一個電池片(420)、一個底板(430)、以及一組電力輸出端子(440)，所述透光面板(410)設置在所述第二膽固醇液晶模組(500)的所述第二基板(112)的下方；所述電力輸出端子(440)與各所述膽固醇液晶模組的所述第一電極(121)與所述第二電極(122)電性連接；

    所述底板(430)是不透光且不反光的光吸收底板或是低透光且低反光的光吸收底板。

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