膽固醇液晶顯示裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種膽固醇液晶顯示裝置及其制造方法。膽固醇液晶顯示裝置包括：一第一基板；一第二基板；以及一膽固醇液晶層，夾設(shè)于此第一基板及此第二基板之間，此膽固醇液晶層包含一聚合物及一膽固醇液晶，其中此聚合物部分限制此膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓轉(zhuǎn)態(tài)，以使此膽固醇液晶層具有一第一部分及一第二部分，其中此第一部分鄰近此第一基板并具有電致變色特性，此第二部分鄰近此第二基板并具有隨電壓改變反射率的特性。
【專利說明】膽固醇液晶顯示裝置及其制造方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于膽固醇液晶顯示裝置，且特別是有關(guān)于一種具有電致變色特性以及電壓改變反射率的特性的膽固醇液晶顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膽固醇液晶顯示裝置為反射式顯示，不需背光源，且可使用塑料基板取代傳統(tǒng)的玻璃基板，因而可制作于軟性基板上，符合輕薄、可撓等軟性顯示器的應(yīng)用需求。同時(shí)，膽固液的液晶顯示介質(zhì)具有記憶特性，于顯示靜態(tài)畫面時(shí)不需耗電，即只有在更新顯示畫面時(shí)才需耗電，相較于傳統(tǒng)液晶顯示器，其耗電量大為降低。目前，軟性電子紙?jiān)诓噬夹g(shù)上，如何將畫質(zhì)進(jìn)一步提升，以提高彩色電子紙的反射率及對(duì)比，是彩色化技術(shù)的關(guān)鍵。
[0003]膽固醇液晶顯示裝置具有雙穩(wěn)態(tài)，因?yàn)槠渲械哪懝檀家壕Ь哂刑囟ǖ穆菥?，?dāng)其螺距與入射光波長相近時(shí)，可以選擇性地反射特定波長中的特定旋光。傳統(tǒng)膽固醇液晶顯示裝置可由高/低電壓脈沖反復(fù)切換亮態(tài)/暗態(tài)，例如在亮態(tài)的平面狀態(tài)(planar)及暗態(tài)的焦點(diǎn)圓錐狀態(tài)(focal conic)反復(fù)切換。因此，可通過控制膽固醇液晶的轉(zhuǎn)態(tài)來控制膽固醇液晶顯示裝置的反射率。
[0004]電致變色(electrically tunable color)技術(shù)為膽固醇顯示裝置顯示彩色的一種技術(shù)。在電致變色(electrically tunable color)技術(shù)中,膽固醇液晶因受聚合物的限制而固定于平面狀態(tài)，會(huì)依照施予的電壓不同而使膽固醇液晶的螺距(Pitch)改變，造成反射出不同顏色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種膽固醇液晶顯示裝置及其制造方法。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種膽固醇液晶顯示裝置，包括:一第一基板；一第二基板；以及一膽固醇液晶層，夾設(shè)于此第一基板及此第二基板之間，此膽固醇液晶層包含一聚合物及一膽固醇液晶，其中此聚合物部分限制此膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓的轉(zhuǎn)態(tài)，以使此膽固醇液晶層具有一第一部分及一第二部分，其中此第一部分鄰近此第一基板并具有電致變色特性，此第二部分鄰近此第二基板并具有隨電壓改變反射率的特性。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例亦提供一種膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，包括:加入一膽固醇液晶層于第一基板及第二基板中，其中此膽固醇液晶層包含一膽固醇液晶、多個(gè)單體及一起始劑；以及自此第一基板側(cè)施加能量，以使這些單體聚合形成聚合物，其中此聚合物部分限制此膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓的轉(zhuǎn)態(tài)，并使此膽固醇液晶層具有一第一部分及一第二部分，此第一部分鄰近此第一基板并具有電致變色特性，此第二部分鄰近此第二基板并具有隨電壓改變反射 率的特性。
[0008]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下:【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1AlD是顯示為依照本發(fā)明一實(shí)施例的膽固醇液晶顯示裝置100的制造方法于各中間制程階段的剖面圖；
[0010]圖2A至2D各自顯示實(shí)施例f 2及比較例廣2的膽固醇液晶顯示裝置在不同電壓下，自照射UV光的一側(cè)測(cè)量得到的反射波長及反射率；
[0011]圖3A至3D是各自顯示實(shí)施例f 2及比較例廣2的膽固醇液晶顯示裝置在不同電壓下，自未照射UV光的一側(cè)測(cè)量得到的的反射波長及反射率；
[0012]圖4顯示為實(shí)施例2的膽固醇液晶顯示裝置的兩側(cè)在施予不同電壓時(shí)的照片。
[0013]【主要組件符號(hào)說明】
[0014]100~膽固醇液晶顯示裝置
[0015]102~第一基板104~第二基板
[0016]108~膽固醇液晶層 108a~第一部分
[0017]108b~第二部分
【具體實(shí)施方式】
[0018]下述揭露內(nèi)容提供多種實(shí)施例，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種不同特征。在本說明書中，為了簡化說明，將采用特定的實(shí)施例、單元、及組合方式說明。然而這些特例僅用以說明而非限制本發(fā)明。此外，為求圖標(biāo)簡潔清楚，各組件可能以任意比例繪示。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙模式膽固醇液晶顯示裝置，其是同時(shí)具有隨電壓改變反射率及電致變色的顯示效果，以在具有電致變色的顯示效果時(shí)，可提高膽固醇液晶顯示裝置的反射率。
[0020]圖1AlD是顯示為依照本發(fā)明一實(shí)施例的膽固醇液晶顯示裝置100的制造方法于各中間制程階段的剖面圖。參見圖1A，首先提供一第一基板102及一第二基板104。在一實(shí)施例中，第一基板102及第二基板104可為一透明或半透明的塑料基板、玻璃基板或任意的可撓基板。在該第一基板102及該第二基板104之間，可具有一間隔物(未顯示)，以使第一基板102及第二基板104之間具有一間隙(cell gap)，供膽固醇液晶層注入。在一可選擇的實(shí)施例中，第一基板102及第二基板104上還可包含配向?qū)?未顯示)，配向?qū)涌墒鼓懝檀家壕У穆菪S垂直于第一基板及第二基板。
[0021]接著，參見圖1B，注入一膽固醇液晶層108至第一基板102及第二基板104之間的間隙中。此膽固醇液晶層可至少包含膽固醇液晶、多個(gè)單體及起始劑(以下是以光起始劑為例)。在一些實(shí)施例中，膽固醇液晶層中的膽固醇液晶、單體及起始劑的重量比可例如約為100:5~15:0.1-5.在一實(shí)施例中，此膽固醇液晶可包含向列型液晶，并混摻手性摻雜劑。向列型液晶可例如包含Ε44 (Merck)、Ε7 (Merck)等。手性摻雜劑可例如包含螺旋扭轉(zhuǎn)力(helical twistingpower,HTP)大約 10~40 μ m-1 的材料,例如可使用商品 RlOll (Merck)、SlOll (Merck)、R811 (Merck)、S811 (Merck)等。在某些實(shí)施例中，更可視需求使用兩種以上的手性摻雜劑的組合，以具有高HTP并能合適的溶于膽固醇液晶層。例如，在本實(shí)施例中，可使用HTP值為約10-15 μ m-1之間的手性摻雜劑(例如R811)混摻HTP值為約30~40 μm-1之間的手性摻雜劑(例如R1011)，其重量比可為約3:1飛:1。因此，手性摻雜劑在膽固醇液晶中可小于或等于30wt%，或甚至小于或等于20wt%，且可具有足夠的HTP以達(dá)到改變向列型液晶的螺距的效果。
[0022]膽固醇液晶層中的單體可包含具壓克力官能基的單體，例如商品RM257 (Merck)、RM691 (Merck)、RM23 (Merck)等。在某些實(shí)施例中，可視需求使用兩種以上的單體，其可具有不同的聚合速率及擴(kuò)散速率，以在聚合時(shí)得到不同的聚合效果。例如，在一實(shí)施例中，分子量較大的單體與分子量較少的單體的比例可為約1:廣2:1。在一實(shí)施例中，光起始劑可包含安息香甲基醚(benzoinmethyl ether)、安息香乙基醚(benzoin ethyl ether)、或使用商品Irgacure 651 (Ciba)等。接著,參見圖1C,僅自該第一基板102側(cè)對(duì)膽固醇液晶層108施加能量(以下舉照射UV光為例)，以使膽固醇液晶層108中的單體聚合形成聚合物，形成如圖1D所示的膽固醇液晶顯示裝置。在一實(shí)施例中，聚合物中可具有交聯(lián)而具有剛性，因而可限制膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓的轉(zhuǎn)態(tài)。此外，由于UV僅自第一基板102側(cè)照射，可于膽固醇液晶層108中形成一第一部分108a及一第二部分108b，其中第一部分108a鄰近于第一基板102側(cè)，第二部分108b鄰近于第二基板104側(cè)。在本實(shí)施例中，膽固醇液晶層108的第一部分108a會(huì)受到較多的照光，其中的單體的聚合程度會(huì)大于膽固醇液晶層108的第二部分108b中的單體的聚合程度。也就是說，膽固醇液晶層108的第一部分108a中的聚合物相對(duì)于第二部分108b中的聚合物具有較大的重量平均分子量及較多的交聯(lián)。因此，膽固醇液晶層108的第一部分108a中的膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓的轉(zhuǎn)態(tài)，相對(duì)于第二部分108b，其受聚合物剛性限制的影響較大。亦即，膽固醇液晶層108的第二部分108b的膽固醇液晶相較于第一部分108a仍可自由轉(zhuǎn)態(tài)。
[0023]在一實(shí)施例中，此照射UV光的步驟可包含以約0.r2mff的功率，照射約15~30分鐘。值得注意的是，在此照射UV光的步驟中，應(yīng)需注意避免第二部分108b中的膽固醇液晶的轉(zhuǎn)態(tài)，因過度受限于聚合物的剛性而喪失隨電壓改變反射率的顯示效果，然而，照光的時(shí)間及功率仍可視使用的儀器設(shè)備調(diào)整，不以此為限。在某些實(shí)施例中，更可在對(duì)膽固醇液晶層照射UV光之前，先加熱膽固醇液晶層，使膽固醇液晶層呈澄清狀，利于平面狀態(tài)(planar)的配向,有助于反射率的提 升。
[0024]膽固醇液晶層108的第一部分108a中的膽固醇液晶會(huì)因聚合物剛性的限制而固定于平面狀態(tài)，限制膽固醇液晶的轉(zhuǎn)態(tài)，而膽固醇液晶的螺距仍能隨電壓改變，而具有電致變色的顯示效果，例如依照施予的電壓不同反射不同顏色的波長。此外，膽固醇液晶層108的第二部分108b仍保持膽固醇液晶顯示裝置的隨電壓改變反射率的顯示效果。在一實(shí)施例中，膽固醇液晶層108的第二部分108b在被施予電壓時(shí)，膽固醇液晶可例如由亮態(tài)的平面狀態(tài)(planar)轉(zhuǎn)變?yōu)榘祽B(tài)的焦點(diǎn)圓錐狀態(tài)(focal conic),其反射率可為未被施予電壓時(shí)的約20~40倍。在一實(shí)施例中，膽固醇液晶層108的第一部分108a在未被施予電壓時(shí),可具有約600nnT800nm的反射波長，且膽固醇液晶層的第一部分在被施予電壓時(shí)，可具有藍(lán)位移。例如施予電壓為5(T70V時(shí)，膽固醇液晶層的第一部分的反射波長可具有約IOOnm的藍(lán)位移。在某些實(shí)施例中，膽固醇液晶層的第二部分的反射率可為未被施予電壓的約20-50倍，或30-50倍，且實(shí)質(zhì)上不具有電致變色的特性。在一實(shí)施例中，該膽固醇液晶層的厚度為3~20 μ m。
[0025]值得注意的是，膽固醇液晶層108的第一部分108a及第二部分108b中的單體均會(huì)進(jìn)行聚合，第一部分108a及第二部分108b的單體均會(huì)進(jìn)行聚合，在實(shí)際操作中可能不易觀察到第一部分108a及第二部分108b的明顯分層。然而，在通入電壓后，可自膽固醇液晶顯示裝置的第一基板102側(cè)可觀察到明顯的變色，且自第二基板側(cè)104可觀察到觀側(cè)到明顯的亮度增加。
[0026]【實(shí)施例1】
[0027]將93.2wt%的膽固醇液晶、6wt%的聚合物單體及0.8wt%的光起始劑均勻混合并加入至具有配向?qū)拥墓怆妴卧?electro-optical cell)的間隙內(nèi)，形成膽固醇液晶層。膽固醇液晶由83wt%的向列型液晶(E44，Merck)及17wt%的手性摻雜劑(3wt%的RlOll及14wt% 的 R811)組成。聚合物單體由 66.7wt% 的 RM257 (Merck)及 33.3wt% 的 RM23 (Merck)組成。光起始劑為安息香甲基醚。光電單元(electro-optical cell)具有5.6μηι的間隙。接著自光電單元的一側(cè)對(duì)膽固醇液晶層照射UV光(365nm、0.5mff/cm2) 20分鐘，使膽固醇液晶層中的單體進(jìn)行聚合。
[0028]【實(shí)施例2】
[0029]將90wt%的膽固醇液晶、9wt%的聚合物單體及l(fā)wt%的光起始劑均勻混合并加入至具有配向?qū)拥墓怆妴卧?electro-optical cell)的間隙內(nèi)，形成膽固醇液晶層。膽固醇液晶由81wt%的向列型液晶(E44,Merck)及19wt%的手性摻雜劑(3wt%的R1011及16wt%的R811)組成。聚合物單體由66.7%的RM691 (Merck)及33.3%的RM257 (Merck)組成。光起始劑為安息香甲基醚。光電單元(electro-optical cell)具有5.6μηι的間隙。接著自光電單元的一側(cè)對(duì)膽固醇液晶層照射UV光(365nm、0.5mff/cm2) 20分鐘，使膽固醇液晶層中的單體進(jìn)行聚合。
[0030]【比較例I】
[0031 ] 將94. 95wt%的膽固醇液晶、5wt%的聚合物單體及0.05wt%的光起始劑均勻混合并加入至具有配向?qū)拥墓怆妴卧?electro-optical cell)的間隙內(nèi)，形成膽固醇液晶層。膽固醇液晶由67.3wt%的向列型液晶(E44，Merck)及32.7wt%的手性摻雜劑(CB15,Merck)組成。聚合物單體為RM257 (Merck),光起始劑為Irgacure 651 (Merck)。光電單元(electro-optical cell)具有ΙΟμπι的間隙。接著，自光電單元的一側(cè)對(duì)膽固醇液晶層照射UV光(365nm、0.4mff/cm2) 30分鐘，使膽固醇液晶層中的單體進(jìn)行聚合。
[0032]【比較例2】
[0033]將94.95wt%的膽固醇液晶、5wt%的聚合物單體及0.05wt%的光起始劑均勻混合并加入至具有配向?qū)拥墓怆妴卧?electro-optical cell)的間隙內(nèi)，形成膽固醇液晶層。膽固醇液晶由67.3wt%的向列型液晶(E44，Merck)及32.7%的手性摻雜劑(CB15，Merck)組成。聚合物單體為RM257 (Merck),光起始劑為Irgacure 651 (Merck)。光電單元(electro-optical cell)具有5.7 μ m的間隙。接著，自光電單元的一側(cè)對(duì)膽固醇液晶層照射UV光(365nm、0.4mff/cm2) 30分鐘，使膽固醇液晶層中的單體進(jìn)行聚合。
[0034]圖4顯示為實(shí)施例2的膽固醇液晶顯示裝置的兩側(cè)在施予不同電壓時(shí)的照片，其中右側(cè)圖示顯示為由照射UV光的一側(cè)觀之，左圖顯示為由未照射UV光的一側(cè)觀之。如右圖所示，當(dāng)電壓增加時(shí)，可觀測(cè)到照射UV光的一側(cè)的顏色由橘紅色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏{(lán)色。此外，如右圖所示，當(dāng)電壓增加時(shí)，可觀測(cè)到未照射UV光的一側(cè)的亮度亦逐漸提高。
[0035]圖2A至2D是各自顯示實(shí)施例f 2及比較例f 2的膽固醇液晶顯示裝置在不同電壓下，自照射UV光的一側(cè)測(cè)量得到的反射波長及反射率。圖3A至3D是各自顯示實(shí)施例廣2及比較例廣2的膽固醇液晶顯示裝置在不同電壓下，自未照射UV光的一側(cè)測(cè)量得到的的反射波長及反射率。如圖2A至圖2B所示，在施加電壓增加時(shí)，膽固醇液晶層的反射波長向均會(huì)具有藍(lán)位移。在施加電壓約50V時(shí)，具有藍(lán)位移約lOOnm。此外，參見圖3A及圖3B，在施加電壓增加時(shí)，膽固醇液晶層的反射率亦會(huì)隨之增加，但不具有波長的位移。也就是說，在施加電壓時(shí)，膽固醇液晶層的相對(duì)靠近照光側(cè)的部分會(huì)具有電致變色特性，而膽固醇液晶層的相對(duì)遠(yuǎn)離照光側(cè)的部分不具有電致變色特性，但具有隨電壓改變反射率的特性。膽固醇液晶層的相對(duì)遠(yuǎn)離照光側(cè)的部分在施加電壓時(shí)與未施加電壓時(shí)相較，對(duì)比最高可達(dá)35 (即反射率為35倍)。參見圖2C及圖2D，在施加電壓增加時(shí)，膽固醇液晶層的反射波長向同樣具有藍(lán)位移。然而，參見圖3C及圖3D，無論增加施予電壓或增加液晶層厚度，比較例1、2的膽固醇液晶層的反射率均無明顯提升(對(duì)比不大于2)。因此，在比較例1、2中的膽固醇液晶層顯然不具有隨電壓改變反射率特性。
[0036]由上述可知，本發(fā)明提供了同時(shí)具有電致變色及隨電壓改變反射率的雙模式膽固醇顯示裝置，提供彩色反射式膽固醇顯示裝置的一種新的發(fā)展方向。
[0037]雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，包括: 一第一基板； 一第二基板；以及 一膽固醇液晶層，夾設(shè)于該第一基板及該第二基板之間，該膽固醇液晶層具有一第一部分及一第二部分，其中該第一部分鄰近該第一基板并具有電致變色特性，該第二部分鄰近該第二基板并具有隨電壓改變反射率的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，該膽固醇液晶層的該第一部分在通入電壓時(shí)具有藍(lán)位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，該膽固醇液晶層的該第二部分在被施予電壓時(shí)，其反射率為未施予電壓時(shí)的20~50倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，該膽固醇液晶包含兩種以上的手性摻雜劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，該手性摻雜劑于該膽固醇液晶中的比例小于或等于30wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膽固醇液晶顯示裝置，其特征在于，該膽固醇液晶層的厚度是 3 20 μ m。
7.—種膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，包括: 加入一膽固醇液晶層于第一基板及第二基板中，其中該膽固醇液晶層包含一膽固醇液晶、多個(gè)單體及一起始劑；以及 自該第一基板側(cè)施加能量，以使所述多個(gè)單體聚合形成聚合物，其中該聚合物部分限制該膽固醇液晶對(duì)應(yīng)于電壓的轉(zhuǎn)態(tài)，并使該膽固醇液晶層具有一第一部分及一第二部分，該第一部分鄰近該第一基板并具有電致變色特性，該第二部分鄰近該第二基板并具有隨電壓改變反射率特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，所述多個(gè)單體于該第一部分中的聚合程度大于所述多個(gè)單體于該第二部分中的聚合程度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該膽固醇液晶層還包含手性摻雜劑，且該手性摻雜劑于該膽固醇液晶層中小于或等于30wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該膽固醇液晶層中的膽固醇液晶、單體及起始劑的重量比為100:515:0.1-5
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該施加能量方式是照射UV光。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膽固醇液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，該膽固醇液晶層的該第二部分在被施予電壓時(shí)，其反射率為未施予電壓時(shí)的20-50倍。
【文檔編號(hào)】C09K19/52GK103901651SQ201210585189
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】鄭建賢, 鄭功龍, 劉仕賢, 金志龍, 胥智文, 蔡鎮(zhèn)竹, 陳冠廷, 梁兆鈞, 楊登科, 內(nèi)馬蒂·侯賽因 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院, 肯特州立大學(xué)