專利名稱：膽固醇液晶裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種膽固醇液晶顯示器，特別有關于一種具有共振腔結構的膽固醇液晶裝置。
背景技術：
目前的膽固醇液晶顯示器要達到全彩的顯示效果皆需使用至少三色的膽固醇液晶材料，例如將R、G、B三色的膽固醇液晶面板以堆疊的方式形成三層結構，達到全彩的顯示效果；或者采用分道注入(pixelized vacuum filling ；簡稱PVF)的工藝，在真空中分別灌注R、G、B三色的膽固醇液晶在同一面板上，以達到全彩的顯示效果。然而，由于這些全彩膽固醇液晶顯示器需要至少三色的膽固醇液晶材料，因此其材料成本很高，此外，這些全彩膽固醇液晶顯示器的工藝時間也很長。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種單層結構的全彩膽固醇液晶顯示器。利用單色膽固醇液晶搭配共振腔結構，通過共振腔結構中不同的光學長度使特定波長產生建設性干涉達到全彩的效果。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種膽固醇液晶裝置，包括第一基板；第二基板與第一基板對向設置；第一反射層設置于第一基板之上；第二反射層設置于第二基板之上， 面對第一反射層；分隔結構設置于第一基板與第二基板之間，其中分隔結構、第一反射層與第二反射層之間形成至少一第一共振腔，第一共振腔具有一第一光學長度；以及膽固醇液晶層填充于第一共振腔內。本發(fā)明的一實施例只需要使用一層相同的膽固醇液晶材料，搭配不同光學長度的共振腔結構，即可形成具有全彩顯示效果的膽固醇液晶裝置。因此，本發(fā)明的膽固醇液晶裝置較傳統(tǒng)的全彩膽固醇液晶裝置更節(jié)省材料成本，并且可縮短工藝時間。此外，依據(jù)本發(fā)明一實施例的膽固醇液晶裝置，由共振腔結構中可反射出左旋與右旋的可見光，而傳統(tǒng)的膽固醇液晶裝置只能反射出單一旋性的可見光，因此，本發(fā)明一實施例的膽固醇液晶裝置的亮度較傳統(tǒng)的膽固醇液晶裝置高。另外，依據(jù)本發(fā)明一實施例的膽固醇液晶裝置，還可以通過前、后反射層的反射率提高膽固醇液晶裝置的色純度，當前、后反射層的反射率越高，則反射出來的光波形也越窄，膽固醇液晶裝置所顯示的色純度也越高。為了讓本發(fā)明能更明顯易懂，以下配合所附附圖，作詳細說明如下


圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例，膽固醇液晶裝置的一個共振腔結構的剖面示意圖，其中膽固醇液晶為亮態(tài)操作模式；圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例，膽固醇液晶裝置的一個共振腔結構的剖面示意圖，其中膽固醇液晶為暗態(tài)操作模式；圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例，具有三種不同光學長度的共振腔結構的膽固醇液晶裝置的剖面示意圖；圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，具有三種不同光學長度的共振腔結構的膽固醇液晶裝置的剖面示意圖。主要組件符號說明10 下基板；12 后反射層；14 黑色吸光層；15 透明襯墊層；16 擋墻；17 分隔結構；18 膽固醇液晶層；20 上基板；22 前反射層；M 透明電極層；26J6RJ6GJ6B 共振腔結構；30 外界光線；32 反射光；;34、34B、34G 共振射出光；100、200 膽固醇液晶裝置。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例提供膽固醇液晶裝置，其使用單一種膽固醇液晶材料搭配不同光學長度的共振腔，形成膽固醇液晶裝置，達到全彩的顯示效果。參閱圖1，其為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，膽固醇液晶裝置的一個共振腔結構的剖面示意圖，其中膽固醇液晶為亮態(tài)操作模式。膽固醇液晶裝置具有上基板20與下基板10，上、 下基板可為透明基板，其可以是玻璃基板或可撓性基板(例如為塑料基板)，在上、下基板之間設置數(shù)個擋墻16，并且在擋墻與上、下基板所包圍的空間內，于下基板10形成后反射層12，并于上基板20形成前反射層22，其面對后反射層12，借此由前反射層22、后反射層 12以及擋墻結構16之間形成共振腔結構沈，接著在共振腔結構沈內填充膽固醇液晶層 18。上述共振腔結構沈可視為一種法布里-珀羅(Fabry-Perot)共振腔，其產生的光學干涉效應滿足下面公式2L/ λ - φ /2 π = m 式 1其中L是共振腔在前、后反射層之間的光學長度，Φ是反射相位差的總和，m為整數(shù)，而由共振腔射出的共振波長為入。光學長度(L)可由下列方程式得到L = nXt 式 2
其中，η為共振腔內填充材料的折射率，亦即為膽固醇液晶層18的折射率，t為共振腔內填充材料的實體厚度，亦即為膽固醇液晶層18的實體厚度。由上述式1可得知，由共振腔反射出的光的特定波長是由共振腔的光學長度所決定，因此使用不同光學長度的共振腔結構，可以讓膽固醇液晶裝置發(fā)出不同波長的光，達到全彩的顯示效果。而共振腔的光學長度可由膽固醇液晶層18的厚度來決定，因此可通過控制膽固醇液晶層18的厚度來調整膽固醇液晶裝置所顯示的色彩。如圖1所示，在亮態(tài)操作模式下，膽固醇液晶層18為平面螺旋態(tài)(planar texture ；簡稱P態(tài))，當外界光線30進入膽固醇液晶裝置時，膽固醇液晶層18會反射某一旋性以及某一波段的光32，而其余波段的左旋與右旋光則會穿透膽固醇液晶層18。這些進入膽固醇液晶層18的左旋與右旋入射光中的一特定波長的光會在共振腔結構沈的前反射層22與后反射層12之間形成建設性干涉，此特定波長的光34由后反射層12反射，并穿透膽固醇液晶層18，在膽固醇液晶裝置上呈現(xiàn)某一種顏色的光。在一實施例中，膽固醇液晶層18為反射光譜落在不可見光波段的單色膽固醇液晶，其反射某一旋性的不可見光，例如左旋或右旋的紅外光或紫外光，而左旋及右旋的可見光則會進入膽固醇液晶層18，其中特定波長的左旋與右旋可見光會在共振腔結構沈內形成建設性干涉，例如為左旋與右旋的藍光、綠光或紅光等，并由后反射層12反射射出來，呈現(xiàn)藍光、綠光或紅光等。在另一實施例中，膽固醇液晶層18為反射光譜落在可見光的特定波長的單色膽固醇液晶，其反射某一旋性及某一波長的可見光，例如反射左旋或右旋的紅光，而其余波長的左旋與右旋的可見光，例如左旋與右旋的綠光及藍光則會進入膽固醇液晶層18，其中特定波長的左旋與右旋的可見光會在共振腔結構沈內形成建設性干涉，再由后反射層12反射出來，此時被后反射層12反射的左旋與右旋的特定波長會與被膽固醇液晶層18反射的左旋或右旋的紅光產生混色，形成另一種顏色的光。在一實施例中，前反射層22與后反射層12可為半穿透半反射的反射層，簡稱為半反穿層，前反射層22與后反射層12的材料可以是金屬，例如金、銀、鋁或前述的合金，并且前、后反射層的材料可以相同或不同。在一實施例中，前反射層22與后反射層12可作為膽固醇液晶裝置100的上電極層與下電極層。在一實施例中，半反穿層的厚度可介于約5nm 至IOOOnm之間。當后反射層12為半反穿層時，為了吸收穿透后反射層12的可見光，在下基板10上可形成黑色吸光層14。黑色吸光層14的材料例如為黑色光阻，其可以設置在后反射層12與下基板10之間，或者設置在下基板10的背面。在另一實施例中，前反射層22為半反穿層，而后反射層12則為全反射層，前反射層22與后反射層12的材料可以是金屬，例如金、銀、鋁或前述的合金，前、后反射層的材料可以相同或不同。在一實施例中，前反射層22與后反射層12可作為膽固醇液晶裝置100的上電極層與下電極層。在一實施例中，全反射層的厚度可介于約IOnm至約IOOOnm之間。當后反射層12為全反射層時，此時在下基板10與后反射層12之間不需要設置黑色吸光層。參閱圖2，其為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，膽固醇液晶裝置的一個共振腔結構的剖面示意圖，其中膽固醇液晶為暗態(tài)操作模式。圖2的共振腔結構沈與圖1相同，在此不再重述。圖2與圖1的差異在于共振腔結構沈內所填充的膽固醇液晶層18為垂直螺旋態(tài)(focal conic texture ；簡稱F態(tài))，當外界光線30進入膽固醇液晶裝置時，入射光會被膽固醇液晶層18散射，因此無法在共振腔結構沈內產生建設性干涉，此時不會有特定波長的光被后反射層12反射出來。在一實施例中，當后反射層12為半反穿層，并且在下基板10上設置黑色吸光層14時，此時穿透后反射層12的光會被黑色吸光層14吸收，使得膽固醇液晶裝置的象素呈現(xiàn)暗態(tài)，達到顯示器的要求。本發(fā)明實施例的膽固醇液晶裝置可利用平面螺旋態(tài)(P態(tài))的膽固醇液晶材料搭配不同光學長度的共振腔，達到全彩的顯示效果，并且可利用膽固醇液晶材料的垂直螺旋態(tài)(F態(tài))以及后半反層與黑色吸光層的結構設計，達到暗態(tài)的顯示效果，因此可作為全彩膽固醇液晶顯示器。參閱圖3，其為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，具有三種不同光學長度的共振腔結構的膽固醇液晶裝置100的剖面示意圖。在膽固醇液晶裝置100中，其共振腔結構沈1 、266及^B 是利用數(shù)個設置在上基板20與下基板10之間的擋墻16與前反射層22以及后反射層12 所構成，在上基板20、下基板10以及擋墻16所包圍的空間內，于下基板10之上依序形成透明襯墊層15以及后反射層12，于上基板20上形成前反射層22，面對后反射層12，并且在共振腔結構^R、26G及^B內填充相同的膽固醇液晶材料18。在此實施例中，各個共振腔結構^R、26G&^B內的后反射層12具有相同的厚度，并且各個共振腔結構沈1 、266及^B內的前反射層22的厚度也相同，因此共振腔結構 26R、26G& ^B的光學長度可由透明襯墊層15的厚度所決定。在各個共振腔結構
及^B的區(qū)域內，于下基板10之上分別形成各種不同厚度的透明襯墊層15，借此得到具有不同光學長度的共振腔結構26R、26G&^B。在一實施例中，透明襯墊層15可以是透明導電層或透明介電層，透明導電層的材料例如為銦錫氧化物(ITO)，透明介電層的材料例如為二氧化硅(SiO2)。在一實施例中，透明襯墊層15為透明導電層，可作為輔助電極層。在一實施例中，于上基板20與前反射層22之間可以形成一額外的透明電極層M，例如為銦錫氧化物 (ITO)層，其可以彌補前反射層導電性不佳的問題。在一實施例中，前反射層22與后反射層12皆為半反穿層，因此，在下基板10與透明電極層或透明介電層15之間需要設置黑色吸光層14。在此實施例中，共振腔結構^R、26G及26B分別具有不同的光學長度，因此可以共振射出不同波長的光，達到全彩的顯示效果。在一實施例中，共振腔結構^5R、26G及^^的光學長度例如可分別為400、360及300nm，以分別共振出紅光、綠光及藍光。在一實施例中，如圖3所示，當共振腔結構266及^B內填充的膽固醇液晶層18 為平面螺旋(P)態(tài)，而共振腔結構26R內填充的膽固醇液晶層18為垂直螺旋(F)態(tài)，且膽固醇液晶層18為反射光譜落在不可見光波段的單色膽固醇液晶時，由于共振腔結構^5R、 266及^B的光學長度設計為分別共振出紅光、綠光及藍光，此時進入膽固醇液晶裝置100 的外界光線30會被共振腔結構26G及^B內填充的膽固醇液晶層18反射出不可見光32， 例如為左旋或右旋的紅外光或紫外光，而左旋與右旋的可見光則會進入共振腔結構26G及 26B內的膽固醇液晶層18，在共振腔結構266及^B內產生建設性干涉，由共振腔結構^G 的后反射層12反射出左旋與右旋的綠光34G，并且由共振腔結構^B內的后反射層12反射出左旋與右旋的藍光34B。另外，進入共振腔結構^R的外界光線30則會被F態(tài)的膽固醇液晶層18所散射，并且穿過半反穿的后反射層12及透明襯墊層15，被黑色吸光層14吸
6收，使得具有F態(tài)的膽固醇液晶層18的象素呈現(xiàn)暗態(tài)。參閱圖4，其為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，具有三種不同光學長度的共振腔結構的膽固醇液晶裝置200的剖面示意圖。在膽固醇液晶裝置200中，其共振腔結構^R、26G及 26B是利用下基板10上的分隔結構17與前反射層22以及后反射層12所構成。分隔結構 17具有數(shù)個不同深度的凹口，后反射層12形成于分隔結構17的各個凹口內，前反射層22 可全面性地形成于上基板20上，并且在共振腔結構^5R、26G及^B內填充相同的膽固醇液晶18。在此實施例中，共振腔結構26R、26G& ^B內的后反射層12可具有相同的厚度， 因此共振腔結構^5R、26G及^B的光學長度是由分隔結構17的凹口深度所決定。在一實施例中，分隔結構17可以由絕緣材料制成，現(xiàn)以具黑色吸光特性的絕緣材料為例。首先在下基板10上涂布黑色吸光絕緣軟性材料，形成黑色吸光絕緣軟膜，接著使用模具在黑色吸光絕緣軟膜上以壓模技術壓印出至少具有三種不同深度的凹口，然后在各個凹口內形成后反射層12，并于各個凹口內填充相同的膽固醇液晶18，然后將具有前反射層12形成于其上的上基板20與下基板10對位組立，形成膽固醇液晶裝置200。在一實施例中，前反射層22與后反射層12皆為半反穿層，在此實施例中，由于后反射層12與下基板10之間已具有黑色吸光絕緣材料制成的分隔結構17，因此不需要額外設置黑色吸光層，分隔結構17本身即具有黑色吸光層的功用。在此實施例中，由于共振腔結構^R、26G及^B分別具有不同的光學長度，因此可以共振射出不同波長的光，達到全彩的顯示效果。在一實施例中，圖4的膽固醇液晶裝置 200可以與第3圖的膽固醇液晶裝置100具有相同的顯示效果，其中共振腔結構266及^B 內填充的膽固醇液晶層18為平面螺旋(P)態(tài)，共振腔結構^R內填充的膽固醇液晶層18 為垂直螺旋(F)態(tài)，且膽固醇液晶層18為反射光譜落在不可見光波段的單色膽固醇液晶。 由于共振腔結構26R、26G及26B的光學長度設計可分別共振出紅光、綠光及藍光，此時進入膽固醇液晶裝置200的外界光線30會被共振腔結構26G及^B內填充的膽固醇液晶層18 反射出不可見光32，例如為左旋或右旋的紅外光或紫外光，而左旋及右旋的可見光則會進入共振腔結構266及^B內的膽固醇液晶層18，在共振腔結構266及^B內產生建設性干涉，由共振腔結構26G內的后反射層12反射出左旋與右旋的綠光34G，并由共振腔結構^B 內的后反射層12反射出左旋與右旋的藍光34B。另外，進入共振腔結構^R的外界光線30 則會被垂直螺旋(F)態(tài)的膽固醇液晶層18所散射，穿過半反穿的后反射層12，可被分隔結構17吸收，使得具有垂直螺旋(F)態(tài)的膽固醇液晶層18的象素呈現(xiàn)暗態(tài)。本發(fā)明的一實施例只需要使用一層相同的膽固醇液晶材料，搭配不同光學長度的共振腔結構，即可形成具有全彩顯示效果的膽固醇液晶裝置。因此，本發(fā)明的膽固醇液晶裝置較傳統(tǒng)的全彩膽固醇液晶裝置更節(jié)省材料成本，并且可縮短工藝時間。此外，依據(jù)本發(fā)明一實施例的膽固醇液晶裝置，由共振腔結構中可反射出左旋與右旋的可見光，而傳統(tǒng)的膽固醇液晶裝置只能反射出單一旋性的可見光，因此，本發(fā)明一實施例的膽固醇液晶裝置的亮度較傳統(tǒng)的膽固醇液晶裝置高。另外，依據(jù)本發(fā)明實施例的膽固醇液晶裝置，還可以通過前、后反射層的反射率提高膽固醇液晶裝置的色純度，當前、后反射層的反射率越高，則反射出來的光波形也越窄， 膽固醇液晶裝置所顯示的色純度也越高。
雖然本發(fā)明己揭露實施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種膽固醇液晶裝置，其特征在于，包括一第一基板；一第二基板，與該第一基板對向設置；一第一反射層，設置于該第一基板之上；一第二反射層，設置于該第二基板之上，面對該第一反射層；一分隔結構，設置于該第一基板與該第二基板之間，其中該分隔結構、該第一反射層與該第二反射層之間具有至少一第一共振腔，該第一共振腔具有一第一光學長度；以及一膽固醇液晶層，填充于該第一共振腔內。
2.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該膽固醇液晶層反射一不可見光，該第一共振腔反射出一左旋與右旋的可見光，該左旋及右旋的可見光的波長由該第一光學長度決定。
3.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該膽固醇液晶層反射一第一波長的可見光，該第一共振腔反射出一左旋與右旋的可見光，該左旋及右旋的可見光具有一第二波長，該第二波長與該第一波長不同，且該第二波長由該第一光學長度決定。
4.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該第一反射層與該第二反射層為一半反穿層，且還包括一黑色吸光層設置在該第一反射層與該第一基板之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該第一反射層與該第二反射層的材料包括金屬，且該半反穿層的厚度介于5nm至IOOOnm之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該第一反射層為一全反射層， 且該第二反射層為一半反穿層。
7.根據(jù)權利要求6所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該第一反射層與該第二反射層的材料包括金屬，且該全反射層的厚度介于IOnm至IOOOnm之間。
8.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該分隔結構為一黑色吸光絕緣材料，具有至少一凹口，且該凹口內依序設置至少該第一反射層與該膽固醇液晶層，其中該第一共振腔的該第一光學長度由該凹口的深度控制。
9.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該分隔結構為數(shù)個擋墻，且還包括一透明襯墊層設置在該第一反射層與該第一基板之間，其中該第一共振腔的該第一光學長度由該透明襯墊層的厚度控制。
10.根據(jù)權利要求9所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該透明襯墊層包括一透明導電層或一透明介電層。
11.根據(jù)權利要求1所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該分隔結構、該第一反射層與該第二反射層之間還包括一第二共振腔，該第二共振腔具有一第二光學長度，且該膽固醇液晶層填充于該第二共振腔內。
12.根據(jù)權利要求11所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該分隔結構、該第一反射層與該第二反射層之間還包括一第三共振腔，該第三共振腔具有一第三光學長度，且該膽固醇液晶層填充于該第三共振腔內。
13.根據(jù)權利要求12所述的膽固醇液晶裝置，其特征在于，該第一光學長度、該第二光學長度及該第三光學長度不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膽固醇液晶裝置，包括第一基板以及與第一基板對向設置的第二基板，第一反射層設置于第一基板之上，第二反射層設置于第二基板之上，面對第一反射層，分隔結構設置于第一基板與第二基板之間，其中分隔結構、第一反射層與第二反射層之間形成共振腔，以及膽固醇液晶層填充于共振腔內。
文檔編號G02F1/21GK102455565SQ201010585460
公開日2012年5月16日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者蔡宜修, 陳冠廷 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院