高对比度胆固醇液晶显示屏的制作方法

【技术领域】

本实用新型是有关于用于控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的装置，特别是指通过改变器件或装置的介质的光学性质来修改的的技术

背景技术：

胆固醇液晶显示器是液晶显示技术的一种，但是胆固醇液晶显示器具有双稳态特性：即断电前后液晶分子排列状态不会改变，这是与现今普遍使用的tft液晶显示器与oled显示器最大的差异。

胆固醇液晶的分子呈螺旋状排列，故也称螺旋状液晶材料。胆固醇液晶材料具有独特的光反射选择特性，掺入了适当添加剂的胆固醇液晶材料只能反射特定波长的色光。在外加电压的作用下，其分子的螺旋状态会发生变化，进而导致光反射率改变，且在外加电压消失后，胆固醇液晶分子仍能保持相同排列状态，不会改变。

在对液晶分子作深入分析时，科学家发现胆固醇液晶材料具有独特的光电特性，胆固醇液晶在不同的电场排列下会表现出不同的光特性。当胆固醇液晶分子呈现平面状态排列(planarstate)时拥有反射光线的能力，当胆固醇液晶分子呈现焦点圆锥状态排列(focalconicstate)时，光线就能径直通过而被吸收层吸收，表现为此处显示黑色。因此在电子纸电子设备发展得如火如荼的今天，胆固醇液晶显示器被视为比彩色e-ink电子墨水在彩色显示上更具有优势。

彩色tft液晶显示器的习知技术非常多，但是关于彩色的胆固醇液晶显示屏的习知技术就极少，中国专利cn200810109138.x、cn201110005235.6、cn201220027115.6、cn201420187573.5是少数公开彩色的胆固醇液晶显示屏的现有技术。上述习知技术虽各有特色，然而仍尚未满足消费市场的需求。

同时，液晶显示元件中，为了规定基板间隔、保持一定的液晶层厚度，采用由有机或无机微粒子构成的液晶用隔离层。通过有无电压而控制液晶的分子配向，形成明暗状态。在该暗状态的部分，为了提高画面的对比度，需要尽可能防止背照光的光透过。但是，现有的液晶显示用隔离层，是透明且非旋光性的，即使在暗状态，光也透过该隔离层，所以，液晶板的对比度显著降低。尤其对于最新的液晶板，更要求提高该对比度，以提高显示质量。

上述现有技术虽各有特色，然而仍尚未满足消费市场的需求。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的，在于提供一种新型的高对比度胆固醇液晶显示屏，能呈现全彩，兼具广视角、高反射率、高对比度的功效，且具有模块化的结构，易于制造。

本实用新型提出的高对比度胆固醇液晶显示屏，包含三个胆固醇液晶模块100、200、300与一个光吸收层400，三个胆固醇液晶模块100、200、300依序堆栈，光吸收层400设置于该三个胆固醇液晶模块100、200、300的最底部。各胆固醇液晶模块包括一个第一基板111与一个第二基板112、一个第一电极121与一个第二电极122、一个第一配向层131与一个第二配向层132、以及设置于第一配向层131与第二配向层132之间的一个胆固醇液晶层140。第一电极121设置于第一基板111与第一配向层131之间，第二电极122设置于第二基板112与第二配向层132之间。各胆固醇液晶层140、240、340内的液晶分子旋转螺距互不相同。第一配向层131具有第一预倾角131a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向层132具有第二预倾角132a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿垂直方向配置。各胆固醇液晶层140包含多个液晶像素141与多个遮光体145，设置在各液晶像素141的四周角落，遮光体145包含有四个延伸的墙体147借以形成十字形状，各遮光体145与其周围相邻的遮光体145之间形成有至少两个开口146。

本实用新型提出的新型结构，具有下列特点：

第一，三个胆固醇液晶模块除了液晶分子旋转螺距不同以外，其他的基本结构相同，制造简易。

第二，三个胆固醇液晶模块的液晶分子旋转螺距不相同，用以反射出不同颜色的光，再通过后续的混光控制就能形成全彩的高对比度胆固醇液晶显示屏。

第三，传统的胆固醇液晶模块的反射率与广视角不可兼得，但本实用新型的各个胆固醇液晶模块中，通过第一配向层的第一预倾角与第二配向层的第二配向层的相对配置，能够使高对比度胆固醇液晶显示屏同时兼具反射率与广视角。

第四，通过遮光体的配置，使进入每个液晶像素的光线不容易泄漏到其他液晶像素内，能够使提升高对比度胆固醇液晶显示屏的对比度与清晰度，视觉效果更佳。

基于相同的创新构思，本实用新型进一步提出一种高对比度胆固醇液晶显示屏，兼具反射率与广视角，提升对比度与清晰度，视觉效果更佳。高对比度胆固醇液晶显示屏包含至少两个胆固醇液晶模块100、500与一个光吸收层400，两个胆固醇液晶模块100、500互相堆栈，光吸收层400，设置于两个胆固醇液晶模块100、500的最底部，各胆固醇液晶模块包括一个第一基板111与一个第二基板112、一个第一电极121与一个第二电极122、一个第一配向层131与一个第二配向层132、以及设置于第一配向层131与第二配向层132之间的一个胆固醇液晶层140。第一电极121设置于第一基板111与第一配向层131之间，第二电极122设置于第二基板112与第二配向层132之间。第一配向层131具有第一预倾角131a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向层132具有第二预倾角132a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿垂直方向配置。各胆固醇液晶层140包含多个液晶像素141与多个遮光体145，设置在各液晶像素141的四周角落，遮光体145包含有四个延伸的墙体147借以形成十字形状，各遮光体145与其周围相邻的遮光体145之间形成有至少两个开口146。

其中一种较佳的实施例中，各胆固醇液晶层140、540内的胆固醇液晶分子具有一个液晶分子旋转螺距，且二个胆固醇液晶层140、540的液晶分子旋转螺距互不相同。借此可以提供双色的高广视角、高反射率的高对比度胆固醇液晶显示屏。

另一种较佳的实施例中，二个胆固醇液晶层140、540的液晶分子旋转螺距的螺距相同、但旋向互不相同。借此可以提供单色的高广视角、且反射率更高的高对比度胆固醇液晶显示屏。

基于相同的创新构思，本实用新型提出另一种高对比度胆固醇液晶显示屏，主要提供各种色彩的单色显示，兼具反射率与广视角，提升对比度与清晰度，视觉效果更佳。高对比度胆固醇液晶显示屏包含一个胆固醇液晶模块100与设置于胆固醇液晶模块100底部的一个光吸收层400，其中，胆固醇液晶模块包括一个第一基板111与一个第二基板112、一个第一电极121与一个第二电极122、一个第一配向层131与一个第二配向层132、以及设置于第一配向层131与第二配向层132之间的一个胆固醇液晶层140。第一电极121设置于第一基板111与第一配向层131之间，第二电极122设置于第二基板112与第二配向层132之间。第一配向层131具有第一预倾角131a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向层132具有第二预倾角132a，使其相邻的胆固醇液晶分子沿垂直方向配置。胆固醇液晶层140包含多个液晶像素141与多个遮光体145，设置在各液晶像素141的四周角落，遮光体145包含有四个延伸的墙体147借以形成十字形状，各遮光体145与其周围相邻的遮光体145之间形成有至少两个开口146。

【附图说明】

图1是本实用新型第一较佳实施例的整体示意图。

图2与图3是本实用新型提出的胆固醇液晶模块的示意图。

图4、图5、与图6是本实用新型提出的胆固醇液晶模块中的遮光体的示意图。

图7是本实用新型第二较佳实施例的整体示意图。

图8是本实用新型第四较佳实施例的整体示意图。

附图中的符号说明如下

胆固醇液晶模块100、200、300、500

第一基板111

第二基板112

第一电极121

第二电极122

第一配向层131

第一预倾角131a

第二配向层132

第二预倾角132a

胆固醇液晶层140、240、340、540

光吸收层400

液晶像素141

遮光体145

墙体147

短墙体1471

长墙体1472

开口146

【具体实施方式】

本实用新型主要披露一种胆固醇液晶显示屏，其中所使用的液晶基本原理已为相关技术领域的技术人员所熟知，故以下文中的说明，不作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，主要表达与本实用新型特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先说明。

请参阅图1，本实用新型提出的第一较佳实施例，是一种高对比度胆固醇液晶显示屏，用以提供全彩显示，包含三个胆固醇液晶模块100、200、300依序堆栈，以及一个光吸收层400设置于该三个胆固醇液晶模块100、200、300的最底部。高对比度胆固醇液晶显示屏是使用外部光源，外部光源的位置靠近胆固醇液晶模块100的上表面。因此外部光的光线依序射入胆固醇液晶模块100、200、300，最后从胆固醇液晶模块100的上表面射出而进入用户的眼睛中。光吸收层400设置于三个胆固醇液晶模块100、200、300的最底部，将没有被胆固醇液晶反射出的光吸收，借此能提高屏幕显示的对比度。

各个胆固醇液晶模块100、200、300的基本结构相同，以胆固醇液晶模块100为例说明，请见图2。胆固醇液晶模块100包括：一个第一基板111与一个第二基板112、一个第一电极121与一个第二电极122、一个第一配向层131与一个第二配向层132、以及设置于第一配向层131与第二配向层132之间的一个胆固醇液晶层140。胆固醇液晶模块100是以胆固醇液晶层140为中心而形成的上下对称结构，第一电极121设置于第一基板111与第一配向层131之间，第二电极122设置于第二基板112与第二配向层132之间。通过驱动第一电极121与第二电极122对胆固醇液晶层140施以适当电压，就能够使胆固醇液晶层140内的胆固醇液晶的分子排列发生旋转而将射入胆固醇液晶层140的入射光反射而出。

前面说到，各个胆固醇液晶模块100、200、300的基本结构相同，而重点差异则在于：各个胆固醇液晶模块100、200、300中的胆固醇液晶层140、240、340内的胆固醇液晶分子的液晶分子旋转螺距互不相同。

液晶分子旋转螺距与反射光的波长有密切关系，实质上，如果液晶分子旋转螺距相同于某个颜色光的波长，当这个胆固醇液晶通电旋转后就能反射出该颜色的光。也就是说，本实用新型的各个胆固醇液晶模块100、200、300能够反射出不同颜色的光；较佳的，分别能反射出红光r、绿光g、蓝光b等三种颜色的光。红光r、绿光g与蓝光b是光的三原色，借此通过后续的混光控制，就能提供呈现全彩的高对比度胆固醇液晶显示屏。

较佳的，本实用新型中，最上层的胆固醇液晶模块100的液晶分子旋转螺距最小，用以反射出波长最小的光；最下层的胆固醇液晶模块300的液晶分子旋转螺距最大，用以反射出波长最长的光。

更具体的，最下层的胆固醇液晶模块300的液晶分子旋转螺距介于290～580奈米，用于反射出红色波段附近的光。最上层的胆固醇液晶模块100的液晶分子旋转螺距介于190～430奈米，用于反射出蓝色波段附近的光。介于中间的胆固醇液晶模块200的液晶分子旋转螺距介于230～490奈米，比最上层长，但比最下层短，用于反射出绿色波段附近的光。

更进一步的，本实用新型提出的胆固醇液晶模块100、200、300具有特殊的结构配置，以下以胆固醇液晶模块100为例说明，请见图2。胆固醇液晶层140的上下两侧分别是第一配向层131与第二配向层132。第一配向层131具有第一预倾角131a，使胆固醇液晶分子沿水平方向配置，第二配向层132具有第二预倾角132a，使胆固醇液晶分子沿垂直水平方向配置。

配向层对于胆固醇液晶相比对于其他的tft液晶更为重要。由于胆固醇液晶分子排列的旋转螺距是光反射的关键要素，配向层用于锚定胆固醇液晶分子的排列及螺距，使其断电时仍能维持稳定的排列，亦即形成“稳态”。借此就能维持稳定的色光输出。对胆固醇液晶施以适当的垂直配向，能够提供广视角的效果，但反射率降低；对胆固醇液晶施以适当的水平配向，能够提高光反射率。本实用新型因此在胆固醇液晶层140的上下两侧分别设置第一配向层131对胆固醇液晶施以水平配向、以及第二配向层132胆固醇液晶施以垂直配向。借此，能够在提高反射率与广视角达到一个均衡的效果。必须注意的是，本实用新型中，第一配向层131以及第二配向层132相对于胆固醇液晶层140的上下位置是可以互换的，如图3所示。也就是说，施以水平配向的第一配向层131可以设置在胆固醇液晶层140的上方，也可以设置在胆固醇液晶层140的下方，都能够达到兼顾高反射率与广视角的效果。

更进一步的，本实用新型提出的胆固醇液晶模块100、200、300具有特殊的另一种结构配置，以下以胆固醇液晶模块100为例说明，请见图4。胆固醇液晶层140包含多个液晶像素141与2多个设置在各液晶像素141的四周角落的遮光体145，遮光体145包含有四个延伸的墙体147借以形成十字形状。由于胆固醇液晶是通过将外部射入液晶像素的光线反射出而成像，当入射光在不同的液晶像素内折射、散射、漫射时，就会影响人眼所见的对比度和清晰度。通过遮光体的配置，使进入每个液晶像素的光线不容易泄漏到其他液晶像素内，能够使提升高对比度胆固醇液晶显示屏的对比度与清晰度，视觉效果更佳。

根据液晶面板制作工艺，遮光体145必须先设置好，然后才能灌注液晶。因此各遮光体145与其周围相邻的遮光体145之间形成有至少两个开口146，以供灌注液晶之用，如图4与图5所示。较佳的，开口146的宽度至少为30微米。

请续见图4，在一种较佳实施方式中，遮光体145的墙体147为相同长度。

请续见图5，在一种较佳实施例中，各遮光体145与其周围相邻的遮光体145形成有至少一个相连的墙体147。

请见图6，在一种较佳实施例中，遮光体145包含两个短墙体1471与两个长墙体1472。

本实用新型更进一步提出第二较佳实施例，一种高对比度胆固醇液晶显示屏，主要供单色显示，具有高反射率和高对比度，请见图7，包含两个胆固醇液晶模块100、500与一个光吸收层400。两个胆固醇液晶模块100、500互相堆栈，光吸收层400设置于两个胆固醇液晶模块100、500的最底部。外部光源的位置靠近胆固醇液晶模块100的上表面。因此外部光源的光线依序射入胆固醇液晶模块100、500，最后从胆固醇液晶模块100的上表面射出而进入用户的眼睛中。

本实施例中的胆固醇液晶模块100与500的结构如前述第一较佳实施例的100所述，且液晶分子旋转螺距相同，但这两组的胆固醇液晶模块100与500的液晶分子旋向却互不相同。亦即，其中一组液晶分子旋转螺距的旋向为左旋，另一组液晶分子旋转螺距的旋向为右旋。由于左旋的胆固醇液晶分子只能反射出左旋偏振光，右旋偏振光会穿透而出；右旋的胆固醇液晶分子只能反射出右旋偏振光，左旋偏振光会穿透而出。传统的高对比度胆固醇液晶显示屏即使反射率再高，但由于旋向的限制，还是有一半以上的光是无法反射的。本实施例的高对比度胆固醇液晶显示屏因为包含两个液晶分子旋转螺距相同的胆固醇液晶模块，其中有一半是左旋的，另一半是右旋的，因此可以将同一个颜色的左旋偏振光与右旋偏振光都反射而出，因此提高了反射率和对比度。

基于第二较佳实施例，本实用新型更进一步提出第三较佳实施例，一种全彩显示的高对比度胆固醇液晶显示屏，包含包含三对如第二较佳实施例所述的胆固醇液晶模块。这三对的胆固醇液晶模块的液晶分子旋转螺距互不相同，用以反射出不同颜色的光。每一对胆固醇液晶模块中的液晶分子旋转螺距相同，用以反射出相同颜色的光，但旋向互不相同，一个为左旋，另一个为右旋。藉此，第三较佳实施例比第一较佳实施例的全彩高对比度胆固醇液晶显示屏，虽然增加了厚度，但具有更高的反射率。

本实用新型进一步提出第四较佳实施例，一种高对比度胆固醇液晶显示屏，主要提供各种色彩的单色显示，兼具反射率与广视角，提升对比度与清晰度，视觉效果更佳。高对比度胆固醇液晶显示屏包含一个胆固醇液晶模块100与设置于胆固醇液晶模块100底部的一个光吸收层400，请参阅图5。高对比度胆固醇液晶显示屏是使用外部光源，外部光源的位置靠近胆固醇液晶模块100的上表面。因此外部光的光线射入胆固醇液晶模块100，通过胆固醇液晶的反射，最后从胆固醇液晶模块100的上表面射出而进入用户的眼睛中。

胆固醇液晶层140包含多个液晶像素141与2多个设置在各液晶像素141的四周角落的遮光体145，遮光体145包含有四个延伸的墙体147借以形成十字形状。由于胆固醇液晶是通过将外部射入液晶像素的光线反射出而成像，当入射光在不同的液晶像素内折射、散射、漫射时，就会影响人眼所见的对比度和清晰度。通过遮光体的配置，使进入每个液晶像素的光线不容易泄漏到其他液晶像素内，能够使提升高对比度胆固醇液晶显示屏的对比度与清晰度，视觉效果更佳。各遮光体145与其周围相邻的遮光体145之间形成有至少两个开口146，以供灌注液晶之用，如图4与图5所示。较佳的，开口146的宽度至少为30微米。本实施例中胆固醇液晶模块100的结构与特征如第一较佳实施例的100所述，于此不再多做重复说明。

较佳的，本实用新型中，各胆固醇液晶模块100、200、300的厚度介于50～250微米，视实际应用场景而定。如果是应用在便携式电子纸方面，以轻薄、可携为重点，厚度较薄。但如果是使用在广告牌、电子白板等非可携的场景，较厚的厚度可以制作出更大的面积。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施方式，并非用以限定本实用新型的权利范围；同时以上的描述，对于本领域技术人员应可理解及实施，因此其他未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等同改变或修饰，均应包含在权利要求中。