反射式液晶显示组件.pdf

本发明提供一种反射式液晶显示组件，包括一第一基板、一第二基板及一具有胆固醇相液晶的液晶层。本发明利用第一基板及第二基板中至少一个相对于前述液晶层的表面结构的设计，使得胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层中各区域依需求呈不同方向的倾斜，以加大反射光频谱谱宽，并利于产生宽广视角。

1.  一种反射式液晶显示组件，其包括：
一第一基板；
一第二基板；及
一液晶层，介于该第一基板及该第二基板之间，该液晶层包含胆固醇相液晶；
其中该第一基板及该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面具有至少二维的大型纹理。

2.  如权利要求1所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理呈周期性结构。

3.  如权利要求1所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。

4.  如权利要求2所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。

5.  如权利要求1所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该第一基板与该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。

6.  如权利要求2所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该周期性结构包含三个次周期性结构。

7.  如权利要求6所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该第一基板与该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。

8.  一种反射式液晶显示组件，其包括：
一第一基板；
一第二基板；
一液晶层，介于该第一基板与该第二基板之间，该液晶层包含胆固醇相液晶；及
一介质层，形成于该第一基板及该第二基板中至少一个其相对于该液晶层的表面，该介质层具有至少二维的大型纹理。

9.  如权利要求8所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理呈周期性结构。

10.  如权利要求8所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。

11.  如权利要求9所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。

12.  如权利要求8所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该介质层表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。

13.  如权利要求9所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该周期性结构包含三个次周期性结构。

14.  如权利要求13所述的反射式液晶显示组件，其特征在于，其中该介质层表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。

反射式液晶显示组件
技术领域
本发明是关于一种反射式液晶显示器；特别是有关于一种反射式胆固醇相液晶显示器。
背景技术
液晶显示器主要包括一对基板及夹持于两者之间的液晶层。当驱动电压施予在前述液晶层时，会控制液晶分子在前述液晶层内的排列方向，使得入射于前述液晶层的外界光线受到调变，而在显示面板显示出所需要的影像。液晶显示器使用胆固醇相液晶(cholesteric liquid crystal)已为大家熟知，胆固醇相液晶包括例如本身可展现胆固醇相的液晶或加入亲手性分子(chiral agent)的向列型液晶(nematic crystal liquid)。胆固醇相液晶具有螺旋结构，当其夹持于两基板之间并且受到外加电场作用时具有三种分子排列状态：反射态(planar state)、散射态(focal conic state)及垂直排列态(homeotropic state)。胆固醇相液晶的前述三种分子排列状态对入射光显现出不同的穿透率及反射率。因此，可由控制外加电场的大小以选择胆固醇相液晶的分子排列状态，以达到显示影像的目的。例如，可使用利用垂直排列态及散射态的胆固醇相-向列型相转换模式显示影像，或使用利用反射态及散射态的双稳态模式(bistable mode)显示影像。
双稳态模式的特点在于即使外加电场消失后，反射态及散射态仍然存在，而被称的为双稳态。当胆固醇相液晶处于反射态时，其可在可见光范围内展现选择性的反射特性，而得到明亮的反射光。换言之，胆固醇相液晶显示器可在不使用极化片或彩色滤光片情况下显现明亮的影像。
胆固醇相液晶由于具有双稳态及高反射率特性，相当适合来发展反射式黑白液晶显示器；然而受限于胆固醇相液晶的反射光颜色(频谱)会随角度不同而改变，视角问题的改善是目前相当重要的课题。反射光的波长与胆固醇相液晶的螺距有关，为了使液晶层内的胆固醇相液晶的螺旋轴呈多维度多方向分布，以使液晶层内具有各种有效螺距，以加宽反射光频谱，美国专利第6809788号公开在基板相对液晶层的表面进行处理，使得胆固醇相液晶在靠近处理过的基板表面附近会呈现比较多维度多方向性但却较为混乱的排列，如图1所示。然而该美国专利的方法仅能使基板表面附近的胆固醇相液晶螺旋轴倾斜，却不能影响到较为内层的液晶分子，因此效果有限。
据此，亟待提供一种改良的胆固醇相液晶显示器结构，其可克服上述的缺失。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种反射式液晶显示构件，利用基板表面结构的设计，使得胆固醇相液晶在液晶层中各区域内具有不同指向，以加宽反射光频谱，并使反射光能均匀扩散，以利于产生广视角。
本发明的另一目的在于提供一种反射式液晶显示构件，利用相对于液晶层的基板表面结构设计，以在不增加额外构件的情况下，使得反射光能均匀扩散并混合成白光，以适合应用于反射式黑白液晶显示器，其工艺简单，可降低制造成本。
本发明的又一目的在于提供一种反射式液晶显示构件，利用相对于液晶层的基板表面结构，使特定波长的反射光能均匀扩散，以利于制作广视角的彩色液晶显示器。
本发明的再一目的在于提供一种反射式液晶显示构件，其不需使用极化片、彩色滤光片及背光源等构件，可降低功率消耗。
为实现上述目的，本发明提供的反射式液晶显示构件，包括：
一第一基板；
一第二基板；及
一液晶层，介于该第一基板及该第二基板之间，该液晶层包含胆固醇相液晶；
其中该第一基板及该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面具有至少二维的大型纹理。
其中该大型纹理呈周期性结构。
其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。
其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。
其中该第一基板与该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。
其中该周期性结构包含三个次周期性结构。
其中该第一基板与该第二基板中至少一个相对于该液晶层的表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。
依据本发明提供的反射式液晶显示组件，其包括：
一第一基板；
一第二基板；
一液晶层，介于该第一基板与该第二基板之间，该液晶层包含胆固醇相液晶；及
一介质层，形成于该第一基板及该第二基板中至少一个其相对于该液晶层的表面，该介质层具有至少二维的大型纹理。
其中该大型纹理呈周期性结构。
其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。
其中该大型纹理的结构与形状使得前述液晶层内的该胆固醇相液晶的螺旋轴在前述液晶层内不同区域内具有不同指向。
其中该介质层表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。
其中该周期性结构包含三个次周期性结构。
其中该介质层表面形成一电极层，以对该液晶层施加电场。
附图说明
图1为公知胆固醇相液晶显示器的截面示意图；
图2为本发明反射式液晶显式组件的第一较佳具体实施例的单位结构截面示意图；
图3为图2的反射式液晶显示组件的单位结构截面示意图，其中显示出两基板之间距及基板周期性结构的单一周期长度；
图4A至图4D为图2的反射式液晶显示组件在自然光环境下与基板法线方向夹角分别为0度、15度、30度及45度方向上的反射光频谱；
图5为本发明反射式液晶显示组件的第二较佳具体实施例的单位结构截面示意图；
图6为本发明反射式液晶显示组件的第三较佳具体实施例的单位结构截面示意图；及
图7为本发明反射式液晶显示组件的第四较佳具体实施例的单位结构截面示意图。
具体实施方式
胆固醇相液晶分子的排列呈一种螺旋状的周期性结构。这种周期性结构可以对波长与其螺距相当的光，产生布拉格反射(λ＝np，n为胆固醇相液晶的平均折射率，p为胆固醇相液晶的螺距)，所以反射光通常为频谱上某一小段的单色光。反射光的波长与胆固醇相液晶的螺距有关，随着螺距的增加，反射光往长波长方向移动，且反射频谱也随之增加。当胆固醇相液晶分子的螺旋轴与基板法线方向呈θ_CLC角度倾斜时，螺旋轴倾斜将使垂直入射光感受到的有效螺距缩短。当螺旋轴倾斜角θ_CLC愈大，反射光愈往短波长方向移动。所以不同的螺旋轴倾斜角θ_CLC，会得到不同的反射光频谱。因此，当胆固醇相液晶的螺距随位置而变化时，可以预期可达到反射频谱频宽加大的目的。
本发明提出一种基板表面结构的设计，使液晶层内的胆固醇相液晶能随着基板表面结构形状的变化，改变其螺旋轴的倾斜角θ_CLC，使在液晶层内各区域的胆固醇相液晶的螺旋轴随基板表面构形的变化而呈不同的指向，使胆固醇相液晶在液晶层内具有各种有效螺距，进而使反射光的频宽加大，并且由基板表面的结构设计使布拉格反射贡献至多角度，进而使反射光可均匀分布在各角度上，以利于产生宽广视角。
具体地说言，本发明是在基板相对液晶层的表面形成至少二维的大型纹理结构，使液晶层内的不同区域的胆固醇相液晶感受到不同的基板表面构形，而顺着基板表面构形改变其螺旋轴倾斜角θ_CLC，进而使液晶层内的胆固醇相液晶的螺旋轴方向在液晶层中各区域呈多维度多方向的分布，进而藉基板表面大型纹理所形成的弯曲结构，使布拉格反射贡献至多角度，进而使反射光可均匀扩散，以产生宽广视角。
再者，在工艺上可利用黄光工艺、印刷或压模等方式，制作出所需要的基板表面构形，再使用滴下式注入法(One Drop Filling，ODF)或喷墨等相关设备注入液晶于两基板之间。
以下由具体实施例配合附图，将对本发明内容予以详细说明如下。
图2为本发明反射式液晶显示组件的第一较佳具体实施例的单位结构截面示意图，前述反射式液晶显示组件的单位结构系对应一像素单元。在第一较佳具体实施例中，该反射式液晶显示组件2包括一第一基板20、一第二基板22及介于第一基板20与第二基板22之间的一液晶层，具有胆固醇相液晶24。前述第一基板20与第二基板22相对于该液晶层的表面皆具有一种二维波浪形周期性结构，并且第一基板20与第二基板22相对表面的二维波浪形周期性结构互相匹配。参阅图3，前述第一基板20与第二基板22相对表面的二维波浪形周期性结构的单一周期长度为41.4微米(μm)，其对应一像素单元，基板波浪形表面的最大倾斜角是40度，而第一基板20与第二基板24之间之间距为2.8微米，注入其中的胆固醇相液晶24其螺距为350毫微米，而螺距数目为8。再请参阅图2，液晶层内的胆固醇相液晶24随所处位置对应的第一基板20与第二基板22的表面构形而调整其螺旋轴方向，而使胆固醇相液晶24的螺旋轴在液晶层内各区域呈多维度多方向的分布。
再者，较佳地，可在第一基板20与第二基板28相对液晶层的表面分别形成一电极层26、28，以利于施加电场予液晶层。
图4A至图4D为图2所示的反射式液晶显示组件2在自然光环境下与基板法线方向夹角分别为0度、15度、30度及45度方向上的反射光频谱。根据图4A至图4D所显示的反射光频谱，可明显看出在不同视角方向可以得到一致的反射光频谱，其反射光频谱可拉宽至涵盖整个可见光范围，而反射光频谱的强度仅稍有差异，如此可证明前述反射式液晶显示组件2的第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面二维波浪形周期性结构确实可使反射光呈多角度均匀扩散，而使各角度可获得混合而成的白色光。
本发明的反射式液晶显示组件2亦可使用平板状的第一基板20与第二基板22，而在第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面分别形成一具二维波浪形周期性结构的介质层，再于该具二维波浪形周期性结构的表面形成一电极层，以利于施加电场予液晶层。
图5为本发明反射式液晶显示组件的第二较佳具体实施例的单位结构截面示意图，其与图2所示的反射式液晶显示组件2的差异处是在于第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面形成不同的周期性结构，其中第一基板20相对液晶层的表面形成各种大小不一的梯形体20a，而第二基板22相对位置的表面结构22a与第一基板20的表面各种梯形体20a互相匹配。图5的基板表面周期性结构亦可使胆固醇相液晶24的螺旋轴在液晶层各区域内具有不同的指向，使胆固醇相液晶24在液晶层内具有各种有效螺距，而使反射光频谱加大，并使反射光呈多角度均匀扩散，利于在各视角混合形成白色光。
再者，第二较佳具体实施例中亦可使用平板状的第一基板20与第二基板22，而在第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面分别形成具有前述周期性结构的一介质层。
图6为本发明反射式液晶显示组件的第三较佳具体实施例的单位结构截面示意图，其是将第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面设计成具有多个球状凸体20b、22b，并且第一基板20表面的球状凸体20b与第二基板22表面的球状凸体22b呈对角线对应关系。由第一基板20及第二基板22相对液晶层表面的球状凸体结构20b、22b，亦可使胆固醇相液晶24的螺旋轴在液晶层内的各区域具有不同的指向，进而使反射光的频谱加大，并且反射光可均匀扩散至各角度，以利于在各视角上获得混合的白色光。
第三较佳具体实施例中亦可使用平板状的第一基板20与第二基板22，而在第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面分别形成具有前述球状凸体结构20b、22b的一介质层。
再者，本发明反射式液晶显示组件亦可设计成利于应用在彩色液晶显示器的制作。以对应一个像素的单位结构而言，前述像素可具有红光次像素、绿光次像素及蓝光次像素，而本发明可于相对液晶层的第一基板20与第二基板22表面上形成可均匀扩散红、绿及蓝光的一种至少二维的周期性纹理结构。前述周期性纹理结构包含三个次周期性纹理结构，分别对应红光次像素、绿光次像素及蓝光次像素。第一基板20与第二基板22具周期性纹理结构的表面可形成一电极层，该电极层具有复数个次电极，分别对应红光次像素、绿光次像素及蓝光次像素，以施加个别的作用电场予该等次像素，以利于制作彩色反射式液晶显示器。
图7为本发明反射式液晶显示组件的第四较佳具体实施例的单位结构截面示意图，其是在第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面分别形成具周期性结构的复数个不规则凸状体20c、22c，并且第一基板20表面的不规则凸状体20e与第二基板22表面的不规则凸状体22c呈对角线对应关系。第四较佳具体实施例的基板表面构形除了可使得本发明反射式液晶显示组件的反射频谱频宽加大的外，亦可使其在特定视角方向上获得最大反射强度的反射光。所以第四较佳具体实施例的反射式液晶显示组件适用于使用特定视角的反射式液晶显示器上。
此外，第四较佳具体实施例中亦可使用平板状的第一基板20与第二基板22，而在第一基板20与第二基板22相对液晶层的表面分别形成具有前述不规则凸状体20c、22c的一介质层。本发明反射式液晶显示组件是利用相对液晶层的基板表面二维的弯曲结构设计，使得反射光频谱可拉宽至涵盖整个可见光范围，并且反射光可均匀扩散，进而扩大视角。本发明的反射式液晶显示组件将有利于广视角的彩色液晶显示器及黑白液晶显示器的发展。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所描述的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围内。