CN101852959B - 反射式电致变色液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种反射式电致变色液晶显示器，包括一第一基板、一第二基板、一第一电致变色液晶混合物层、一第一电极层以及一第二电极层。第二基板平行于第一基板，且第一电致变色液晶混合物层配置于第一基板与第二基板之间。第一电致变色液晶混合物层包括多个液晶分子、一旋光剂以及一高分子混合物，其中液晶分子以及旋光剂分布于高分子混合物的一固化结构中。第一电极层配置于第一基板与第一电致变色液晶混合物层之间，而第二电极层配置于第二基板与第一电致变色液晶混合物层之间。第一电致变色液晶混合物层反射出一第一反射光，而第一反射光的波长随着第一电极层与第二电极层之间的一第一电场改变。

Description

反射式电致变色液晶显示器

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器，且特别是有关于一种反射式的电致变色液晶显示器。

背景技术

胆固醇型液晶显示器大都是属于反射式液晶显示器，其主要都是利用胆固醇型液晶材料作为其反射层。另外，全彩的胆固醇液晶显示器技术已经被揭露。目前常见的全彩胆固醇液晶显示器是利用叠积红、绿、蓝三原色的液晶材料层以达到全彩的目的。或是，将红、绿、蓝三原色的液晶材料层，分别地配置于不同的像素封装结构当中，以达到全彩化的显示效果。

若以叠积红、绿、蓝三原色的液晶材料层的方式来达到全彩化显示效果，则胆固醇型液晶显示器的厚度势必无法缩减。另一方面，若将红、绿、蓝三原色的液晶材料层分别地封装于不同的像素当中，则胆固醇型液晶显示器的反射效率与显示对比都会明显地降低。因此，此种类型设计的反射式液晶显示器在全彩化的显示技术上，仍有许多尚未克服的问题。

发明内容

本发明提供一种反射式电致变色液晶显示器，在不同的电场作用下，其电致变色液晶混合物层可反射出不同波长的可见光，以达到多彩化(multi-color)或是全彩化(full-color)的显示效果。

本发明提出一种反射式电致变色液晶显示器，其包括一第一基板、一第二基板、一第一液晶混合物层、一第一电极层以及一第二电极层。第二基板平行于第一基板，且第一液晶混合物层配置于第一基板与第二基板之间。第一电致变色液晶混合物层包括多个液晶分子、一旋光剂以及一高分子混合物，其中液晶分子以及旋光剂分布于高分子混合物的一固化结构中。第一电极层配置于第一基板与第一电致变色液晶混合物层之间，而第二电极层配置于第二基板与第一电致变色液晶混合物层之间。第一电致变色液晶混合物层适于反射出一第一反射光，而第一反射光的波长随着第一电极层与第二电极层之间的一第一电场改变。

在本发明的一实施例中，上述的反射式电致变色液晶显示器更包括一第三基板、一第二电致变色液晶混合物层、一第三电极层以及一第四电极层。第三基板配置于第二基板远离第一电致变色液晶混合物层的一侧。第二电致变色液晶混合物层配置于第三基板与第二基板之间。第三电极层配置于第三基板与第二电致变色液晶混合物层之间。第四电极层则配置于第二基板与第二电致变色液晶混合物层之间。第二电致变色液晶混合物层适于反射出一第二反射光，而第二反射光的波长随着第三电极层与第四电极层之间的一第二电场改变。其余本发明所提的多种反射式电致变色液晶显示器将分别详述于实施例中。

基于上述，本发明将液晶分子、旋光剂及高分子混合物混合成可在不同电场下反射出不同色反射光的电致变色液晶混合物层。因此，本发明的反射式电致变色液晶显示器不需以三层液晶层叠层的方式，就可达到多彩化的显示效果。亦即，本发明的反射式液晶显示器可以符合薄型化的需求。当然，本发明的电致变色液晶显示器也不需将不同色液晶层配置于不同像素的中而有助于提升反射式液晶显示器的反射效率。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示为本发明的第一实施例的反射式电致变色液晶显示器。

图2绘示为本发明的第二实施例的反射式电致变色液晶显示器。

主要元件符号说明：

100、200：反射式电致变色液晶显示器

110：第一基板

120：第二基板            130：第一电致变色液晶混合物层

140：第一电极层            150：第二电极层

160：背景层                170、270：间隙物

210：第三基板              230：第二电致变色液晶混合物层

240：第三电极层            250：第四电极层

L：光线                    R1：第一反射光

R2：第二反射光

具体实施方式

图1绘示为本发明的第一实施例的反射式电致变色液晶显示器。请参照图1，反射式电致变色液晶显示器100包括一第一基板110、一第二基板120、一第一电致变色液晶混合物层130、一第一电极层140以及一第二电极层150。第二基板120平行于第一基板110，且第一电致变色液晶混合物层130配置于第一基板110与第二基板120之间。第一电极层140配置于第一基板110与第一电致变色液晶混合物层130之间，而第二电极层150配置于第二基板120与第一电致变色液晶混合物层130之间。第一电致变色液晶混合物层130适于反射出一第一反射光R1，而第一反射光R1的波长随着第一电极层140与第二电极层150之间的一第一电场改变。

第一电致变色液晶混合物层130包括多个液晶分子、一旋光剂以及一高分子混合物，其中液晶分子以及旋光剂分布于高分子混合物的一固化结构中。第一电致变色液晶混合物层130中的液晶分子一般会受到第一电场的作用而产生扭转、倾倒或弯曲等现象。在本实施例中，除了第一电场的作用外，液晶分子更受到高分子混合物的固化结构所影响。因此，在第一电场的大小不同时，第一电致变色液晶混合物层130中的液晶分子将呈现不同的状态。

实际上，在第一电场与高分子混合物的固化结构的影响下，光线L照射于第一电致变色液晶混合物层130后被反射出来的第一反射光R1便可以具有不同的波长，反射式电致变色液晶显示器100也因此可以具有多彩化的显示效果。另外，在特定的第一电场下，第一电致变色液晶混合物层130也可以不反射出第一反射光R1，而使光线L直接穿透第一电致变色液晶混物层130。

在本实施例中，第一反射光R1的波长变化范围例如为500nm～750nm，或是500nm～600nm，或是400nm～500nm，或是其他的波长范围。亦即，本实施例的第一电致变色液晶混合物层130可以反射出多种颜色的第一反射光R1。当反射式显示器100进行显示时，仅需调整不同区域中第一电极层140与第二电极层150之间的第一电场大小即可进行全彩化显示。值得一提的是，为了使第一电极层140与第二电极层150之间的第一电场在不同区域有不同的大小，第一电极层140或是第二电极层150可以是一像素电极阵列。整体而言，本实施例的反射式电致变色液晶显示器100不需以多层液晶材料层叠层，或是将多种液晶材料层分别封装于不同像素中，就可以达到全彩化的显示效果。如此一来，本实施例的反射式电致变色液晶显示器100可以有效地减少液晶材料的使用种类，反射式电致变色液晶显示器100的厚度也更为降低。

此外，第一电致变色液晶混合物层130仍可维持相当不错的反射效率。因此，反射式电致变色液晶显示器100具有良好的显示品质。根据实际测试的结果可知，反射式电致变色液晶显示器100不需高驱动电压就可以适时地调整第一电致变色液晶混合物层130所反射出来的第一反射光R1的波长。也就是说，反射式电致变色液晶显示器100不需耗损过多的电能就可以具有多彩甚至全彩的显示效果。

具体而言，高分子混合物由一初始材料(starting material)聚合而成。在一实施例中，初始材料可以包括多个单体(monomer)、多个寡聚合物(oligomer)以及一起始剂(initiator)。在此，单体与寡聚合物可以分别地具有单官能基或是多官能基。实务上，初始材料更包括一润湿剂(wetting agent)、一摇平剂(levelingagent)、一硬化剂(Curing agent)或一加速剂(promoter and accelerator)等。制作反射式电致变色液晶显示器100时，初始材料、液晶分子与旋光剂例如先被填入第一基板110与第二基板120之间。而后，进行一固化制程使初始材料聚合并固化形成一高分子混合物。在此，固化初始材料的方法有热固化法或是光固化法，而其中初始材料为一热固化型材料或一光固化型材料。

在初始材料中，润湿剂有助于改善初始材料的分子与分子间的接着性质，以及改变初始材料的表面张力，因此，初始材料可以均匀分布于第一基板110或第二基板120的表面。摇平剂则有助于初始材料在第一基板110或第二基板120上呈现平坦的表面。硬化剂则是有助于使高分子混合物固化。加速剂则是用以加速初始材料的聚合反应速率。

另外，液晶分子例如为多个向列型液晶、多个胆固醇型液晶、多个旋光液晶或上述的组合。旋光剂则例如为氰基(Cyano)系列旋光剂、胆固醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、手性(nonracemic)、螺旋巨分子(macromolecular helicity)、偶氮苯(azobenzenes)旋光剂、ZLI系列(Merck公司)旋光剂、双萘(binaphthalene)光剂、双极(bipolar)旋光剂、SPE系列旋光剂等。在本实施例中，第一基板110与第二基板120可以都是一透明基板。常见的透明基板的材质有玻璃、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚醚砜(Polyethersulfone，PES)、聚亚醯胺(Polyimide，PI)等材料。第一电极层140与第二电极层150的材质则皆为一透明导电材料，其例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、氧化锌或氧化锡等。

进一步而言，反射式电致变色液晶显示器100更包括一背景层160，其配置于第一基板110远离电致变色液晶混合物层130的一侧。背景层160例如为一反射材料层或一深色材料层。背景层160为反射材料层时可以提供反射作用以使入射的光线L更有效率地被反射出去。也就是说，背景层160的设置有助于提高反射式电致变色液晶显示器100的光线反射效率。当然，为了维持第一基板110与第二基板120之间的间隙，反射式电致变色液晶显示器100可以更包括多个间隙物170，其配置于第一基板110与第二基板120之间，且间隙物170的高度例如是小于等于50μm。

除此之外，为了使反射式电致变色液晶显示器100所显示的颜色更为理想，反射式液晶显示器100可以更包括一染色材料(未绘示)。染色材料(未绘示)例如是添加于第一电致变色液晶混合物层130中的一颜料或一染料。举例而言，在一实施例中，第一电致变色液晶混合物层130所反射的第一反射光R1在长波长时若呈现为橘红色，则反射式电致变色液晶显示器100中可以添加红色的染色材料(未绘示)于第一液晶混合物层130。如此，反射式电致变色液晶显示器100可以正确地显示红色的影像，而不会有偏橘的现象发生。换言之，染色材料(未绘示)的添加有助于提高反射式电致变色液晶显示器100显示各种颜色的正确性。

图2绘示为本发明的第二实施例的反射式电致变色液晶显示器。请参照图2，反射式电致变色液晶显示器200是在反射式电致变色液晶显示器100的结构设计上增加一层第二电致变色液晶混合层230。因此，反射式电致变色液晶显示器200的结构除了反射式电致变色液晶显示器100的结构设计外更包括一第三基板210、一第二电致变色液晶混合物层230、一第三电极层240以及一第四电极层250。

第三基板210配置于第二基板120远离第一电致变色液晶混合物层130的一侧。第二电致变色液晶混合物层230配置于第三基板210与第二基板120之间。第三电极层240配置于第三基板210与第二电致变色液晶混合物层230之间。第四电极层250则配置于第二基板120与第二电致变色液晶混合物层230之间。第二电致变色液晶混合物层230适于反射出一第二反射光R2，而第二反射光R2的波长随着第三电极层240与第四电极层250之间的一第二电场改变。

换言之，第二电致变色液晶混合物层230与第一电致变色液晶混合层130实质上由相似的材料所构成，因此当第二电场的大小改变时，第二电致变色液晶混合物层230可以反射出不同波长的第二反射光R2。第二反射光R2的波长变化范围例如是500nm～750nm。当然，第二反射光R2的波长变化范围实质上也可以为500nm～600nm，或是其他的波长范围。

值得一提的是，第一反射光R1与第二反射光R2的波长都是可以调变的，其所能呈现波长范围较佳是涵盖所有可见光的波长范围。如此，反射式电致变色液晶显示器200便可以呈现全彩化的显示画面，且反射式电致变色液晶显示器200可不需再搭配第三层电致变色液晶混合层即达到全彩化的显示效果。另外，为了使反射式电致变色液晶显示器200所呈现的颜色更为饱和，可以将一染色材料添加于第一电致变色液晶混合物层130或第二电致变色液晶混合物层230至少其中一者中。如第一实施例所述，染色材料可以为一颜料或一染料。

在本实施例中，第三基板210例如为一透明基板。第三电极层240与第四电极层250的材质则为一透明导电材料。当然，反射式电致变色液晶显示器100更可包括多个配置于第三基板210与第二基板120之间的间隙物270。这些间隙物170与间隙物270的高度实质上小于等于50μm。此外，这些间隙物170与间隙物270可以是球间隙物、光阻间隙物、高分子间隙物等，其形状可以是任意形状且各间隙物170间或是各间隙物270可以彼此连接或彼此分离。

综上所述，本发明的反射式电致变色液晶显示器中，电致变色液晶混合物层在不同的电场作用下，可以反射出不同波长的反射光。因此，本发明的反射式电致变色液晶显示器仅利用单一层液晶混合物层的设计，就可以进行多彩显示效果。如此一来，反射式电致变色液晶显示器的厚度可以有效地缩减，且电致变色液晶材料层的材料成本及使用种类也都可以有效地减少。此外，本发明的电致变色液晶混合物层具有良好的反射效率，而使反射式电致变色液晶显示器具有良好的显示效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种反射式电致变色液晶显示器，包括：

一第一基板；

一第二基板，平行于所述第一基板；

一第一电致变色液晶混合物层，配置于所述第一基板与所述第二基板之间，所述第一电致变色液晶混合物层包括多个液晶分子、一旋光剂以及一高分子混合物，所述多个液晶分子以及所述旋光剂分布于所述高分子混合物的一固化结构中；

一第一电极层，配置于所述第一基板与所述第一电致变色液晶混合物层之间；

一第二电极层，配置于所述第二基板与所述第一电致变色液晶混合物层之间，其中所述第一电致变色液晶混合物层适于反射出一第一反射光，而所述第一反射光的波长随着所述第一电极层与所述第二电极层之间的一第一电场改变；

一第三基板，配置于所述第二基板远离所述第一电致变色液晶混合物层的一侧；

一第二电致变色液晶混合物层，配置于所述第三基板与所述第二基板之间；

一第三电极层，配置于所述第三基板与所述第二电致变色液晶混合物层之间；以及

一第四电极层，配置于所述第二基板与所述第二电致变色液晶混合物层之间，所述第二电致变色液晶混合物层适于反射出一第二反射光，而所述第二反射光的波长随着所述第三电极层与所述第四电极层之间的一第二电场改变。

2.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述第一反射光的波长变化范围实质上为500nm～750nm。

3.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述第一反射光的波长变化范围实质上为500nm～600nm。

4.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述第一反射光的波长变化范围实质上为400nm～500nm。

5.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，更包括一背景层，配置于所述第一基板远离所述电致变色液晶混合物层的一侧，其中所述背景层为一反射材料层或一深色材料层。

6.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述高分子混合物由一初始材料聚合而成，所述初始材料包括多个单体、多个寡聚合物以及一起始剂。

7.如权利要求6所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述初始材料更包括一润湿剂、一摇平剂、一硬化剂、一加速剂。

8.如权利要求6所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述初始材料为一热固化型材料或一光固化型材料。

9.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述多个液晶分子为多个向列型液晶、多个胆固醇型液晶、多个旋光液晶或上述的组合。

10.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述旋光剂为氰基系列旋光剂、胆固醇壬酸酯、手性、螺旋巨分子、偶氮苯旋光剂、双萘光剂、或双极旋光剂。

11.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述第二反射光的波长变化范围实质上为500nm～750nm。

12.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，所述第二反射光的波长变化范围实质上为500nm～600nm。

13.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，更包括一染色材料，添加于所述第一液晶混合物层或所述第二电致变色液晶混合物层至少其中一者中，其中所述染色材料为一颜料或一染料。

14.如权利要求1所述的反射式电致变色液晶显示器，其特征在于，更包括多个间隙物，配置于所述第三基板与所述第二基板之间，其中所述多个间隙物的高度小于等于50μm。

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