TWI376545B - Cholesteric liquid crystal display devices with actuating thin-film driving elements - Google Patents
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Description
1376545 意圖，藉由施加電場使膽固醇液晶分子由水平轉成垂直排 列，而藉由加熱使膽固醇液晶分子由垂直轉成水平排列。 請參閱第1圖，膽固醇液晶顯示器10包括上、下基板11 和16。電極17a和17b設置於下基板10上，而共同電極 t 15設置於上基板16上。配向層12、18a和18b設置於下 基板10上，及配向層14設置於共同電極15上。膽固醇液 晶層13夾置於上、下基板11和16之間，其中區域13a和 13b顯示液晶轉態的分子排列狀態。傳統驅動方式以加熱 _ 為手段，將被動矩陣(PM)電極通入電流，因電極阻抗的緣 故而被加熱，讓液晶從暗態排列轉換至亮態排列。如此可 避免高電壓驅動液晶至Η態，但是仍無法改善亮態反射率 的損失。 美國專利第US 6,753,933號揭露一種利用膽固醇液晶 顯示器的晝素腔體結構，讓膽固醇液晶因外界壓力而造成 流動，改變液晶分子的排列。第2圖係顯示另一傳統的膽 固醇液晶顯示器的剖面示意圖。於第2圖中，膽固醇液晶 ® 顯示器20包括上、下基板21和22之間具有液晶流動腔體 23和24，且液晶層26分佈於影像顯示區域25，液晶層26 的間隙藉由間隙子27支撐。於操作時，利用外界壓力Ρ 造成液晶流動，而改變液晶分子的排列。如此，無需施以 高電壓驅動液晶至Η態，但是，藉由外界壓力的輸入無法 有效率的改變顯示晝面，亦無法驅動個別畫素中的液晶的 轉態，因此仍無法有效地避免反射率的損失。 美國專利早期公開第US 2003/0071958號揭露一種利 6 1376545 態。 【發明内容】 本發明之實施例提供一種膽固醇液晶顯示器裝置，包 括：一第一基板與一第二基板對向設置；一致動薄膜結構 設置於該第一基板上；一膽固醇型液晶層填充於該第一基 板與該第二基板之間；以及一共同電極設置於該第二基板 上；其中於操作時，該致動薄膜結構產生形變，以驅動該 膽固醇型液晶層。 本發明之實施例另提供一種膽固醇液晶顯示器裝置， 包括：一第一基板與一第二基板對向設置；一輔助結構設 置於該第一基板上，其與該第一基板之間具有一空穴，造 成一隔膜區域；一致動薄膜結構設置於該輔助結構上；一 膽固醇型液晶層填充於該第一基板與該第二基板之間；一 共同電極設置於該第二基板上，其中於操作時，該致動薄 膜結構產生形變，以驅動該膽固醇型液晶層；以及其中該 致動薄膜結構的形變區域對應於該隔膜區域。 本發明之實施例又提供一種膽固醇液晶顯示器裝置， 包括：一基板與一致動薄膜結構對向設置；一膽固醇型液 晶層填充於該基板與該致動薄膜結構之間；以及一電極設 置於該基板上；其中於操作時，該致動薄膜結構產生形變， 以驅動該膽固醇型液晶層。 為使本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合 所附圖式，作詳細說明如下： 8 1376545 膽固醇型液晶層150。於一實施例中，該致動薄膜結構的 驅動方式包括電場驅動、靜電驅動、電磁驅動與熱變形驅 動。因此，本發明實施例利用壓電薄膜製作在顯示器畫素 内，通入電壓造成壓電薄膜的形變，讓液晶流動而重新排 列。更明確地說，利用電場驅動壓電薄膜，使壓電薄膜產 生形變讓液晶轉態，並控制不同的壓電薄膜形變量，達到 灰階驅動的效果。並藉由電壓驅動液晶分子使其轉換成 focal conic態，藉以清除或更新顯示晝面。另一方面，使 用壓力驅動液晶至灰階或planar的亮態。 第6圖係顯示根據本發明另一實施例的膽固醇型液晶 顯示器裝置的剖面示意圖。請參閱第6圖，一種膽固醇液 晶顯示器裝置200包括一第一基板210與一第二基板220 對向設置，一輔助結構215設置於該第一基板210上，其 與第一基板之間具有一空穴212，造成一隔膜區域。一致 動薄膜結構230設置於該輔助結構215上。該致動薄膜結 構230包括一第一電極232、一壓電薄膜(piezoelectric thin film) 234和一第二電極236的疊層結構。一膽固醇型液晶 層250填充於該第一基板與該第二基板之間。一共同電極 260設置於該第二基板220上。 根據本發明之一實施例，膽固醇液晶顯示器裝置200 更包括一隔離結構240設置於該第基板210與第二基板 220之間’分隔成複數個晝素或次畫素區域。其中於各個 次晝素區域中’該膽固醇型液晶層具有不同的顏色，以構 成一彩色化的膽固醇液晶顯示器裝置。亦可進—步包括一 1376545 第一配向層235設置於該致動薄膜結構230上，以及一第 二配向層245設置於該共同電極260上，其中該第一和第 二配向層235和245皆與該膽固醇型液晶層接觸’以提供 該膽固醇型液晶層起始配向。再者，可選擇性地設置一吸 收層205於該第一基板210下方。 於操作時，該致動薄膜結構產生形變，以驅動該膽固 醇型液晶層，且該致動薄膜結構的形變區域對應於該隔膜 區域。於一實施例中，該致動薄膜結構的驅動方式包括電 場驅動、靜電驅動、電磁驅動與熱變形驅動。因此，本發 明實施例利用壓電薄膜製作在顯示器畫素内，通入電壓造 成壓電薄膜的形變，讓液晶流動而重新排列。 第7圖係顯示根據本發明之一實施例的膽固醇型液晶 顯示器裝置的剖面示意圖。請參閱第7圖，一種膽固醇液 晶顯示器裝置300包括一基板320與一致動薄膜結構330 對向設置。該致動薄膜結構330包括一第一電極332、一 壓電薄膜(piezoelectric thin film) 334 和一第二電極 336 的 疊層結構。一膽固醇型液晶層350填充於該基板320與該 致動薄膜結構330之間。一共同電極360設置於該基板320 上。 根據本發明之一實施例，膽固醇液晶顯示器裝置 更包括一隔離結構340設置於該基板320與該致動薄膜_ 構330之間，分隔成複數個晝素或次畫素區域。其中於各 個次畫素區域中，該膽固醇型液晶層具有不同的顏色，以 構成一彩色化的膽固醇液晶顯示器裝置。亦可進一步包括 12 1376545 一第一配向層335設置於該致動薄膜結構330上，以及一 第二配向層345設置於該共同電極360上，其中該第一和 第二配向層335和345皆與該膽固醇型液晶層接觸，以提 供該膽固醇型液晶層起始配向。再者，可選擇性地設置一 吸收層325於該基板320上方。 於操作時，該致動薄膜結構產生形變，以驅動該膽固 醇型液晶層。於一實施例中，該致動薄膜結構的驅動方式 包括電場驅動、靜電驅動、電磁驅動與熱變形驅動。因此， 本發明實施例利用壓電薄膜製作在顯示器晝素内，通入電 壓造成壓電薄膜的形變，讓液晶流動而重新排列。 本專利提出膽固醇液晶顯示器反射率提升的結構，利 用壓電薄膜製做在顯示器晝素内，通入電壓造成薄膜的形 變，讓液晶流動而重新排列。如此的壓力驅動，控制薄膜 的變形量將可調整液晶顯示器的灰階顯示，且具備雙穩態 特性。本專利的效果為避免膽固酵液晶因電壓驅動造成的 反射率損失，以及避免高電壓驅動的Η態。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在 不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與潤 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。 13 U76545 【圖式簡單說明】 弟1圖係顯示傳統的膽固醇液晶顯示器的剖面示意 第2圖係顯示另 意圖； 一傳統的膽固醇液晶顯示器的剖面示 JS1 · 忍園， 第3圖係顯示另一傳統的 膽固醇液晶顯 示器的剖面示
第 示意圖 4圖係顯㈣統壓電控觸轉液晶顯示 器系統的 實施例的膽固醇型液晶 實施例的膽固醇型液晶 貫施例的膽固醇型液晶 第5圖係顯示根據本發明之一 顯示器裝置的剖面示意圖； 第6圖係顯示根據本發明另一 顯示器裝置的剖面示意圖；以及 第7圖係顯示根據本發明之一 顯示器裝置的剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 知部分（第1〜4圖） 10〜膽固醇液晶顯示器； 11〜下基板； 12、18a和18b〜配向層； 13〜膽固醇液晶層；. 14〜配向層； 15〜共同電極； 14 1376545 16〜上基板； 17a和17b~電極； 13a和13b〜液晶區域， 20〜膽固醇液晶顯示器； 21和22〜上、下基板； 23和24〜液晶流動腔體； 25〜影像顯示區域； 26〜液晶層， 27〜間隙子； P〜外界壓力； 30〜膽固醇液晶顯示器； 37和39〜上、下基板； 38和36〜電極； 31〜間隙子； 32〜吸收層； 33〜寫入裝置； 35〜液晶層； 40〜膽固醇液晶顯示器； 44和41〜上、下基板； 45及42〜電極； 43〜吸收層； 46~液晶層； 47〜間隙子； 50〜驅動系統裝置； 15 1376545 52〜電壓產生裝置； 54〜降壓裝置； 56〜相位改變裝置。 本案部分（第5〜7圖） 100、200、300〜膽固醇液晶顯示器裝置； 105、205、325〜吸收層； 110、210〜第一基板； 215〜輔助結構； 212〜空穴； 120、220〜第二基板； 320〜基板； 130、230、330〜致動薄膜結構； 132、232、332〜第一電極；
134、234、334〜壓電薄膜（piezoelectric thin film); 136、236、336〜第二電極； 235、335〜第一配向層； 140、240、340〜隔離結構； 245、345〜第二配向層； 150、250、350〜膽固醇型液晶層； 160、260、360〜共同電極。 16
Claims (1)
1376545 弔修正本丨 第97146580號 修正日期:101.5.30 修正;^ 十、申請專利範圍： 1.一種膽固醇液晶顯示器裝置，包括： 一第一基板與一第二基板對向設置； —致動薄膜結構設置於該第一基板上； 一膽固醇型液晶層填充於該第一基板與該第二基板之 間；以及 一共同電極設置於該第二基板上； 其中於操作時，該致動薄膜結構產生形變，以驅動該 膽固醇型液晶層’其中該致動薄膜結構為一第一電極、一 壓電薄膜(piezoelectric thin film)和一第二電極的結構。 2. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置’更包含一隔離結構設置於該第一基板與該第二基板之 間’分隔成複數個晝素或次晝素區域。 3. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 a ’其中該壓電薄膜材料為氧化鋅(Zn〇)、氮化鋁(A1N)、 鈦酸鋇、鈦酸鉛或鉛鈦酸鉛(j>ZT)。 4. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器農 置’其中該第一基板與該第二基板的材質為玻璃基板或軟 性材料基板。 5‘如申請專利範圍第4項所述之膽固醇液晶顯示器装 置，其中該軟性材料基板包括一聚碳酸酯（PC)基板、一聚 醚碾樹脂(PES)基板、一聚對苯二曱酸乙二酯（pET)基板、 一聚亞醯胺(PI)基板、一聚對苯亞胺(PNB)基板、一聚醚醚 酮(PEEK)基板、_ p〇lyethylenenapthalate (pEN)基板、— 17 1376545 4 第97146580號 修正日期:101.5.30 修正本 聚醚醯亞胺(PEI)基板或一聚芳香酯（PAR)基板。 6.如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置，其中該共同電極是由氧化銦錫（ΠΌ)或氧化銦鋅（IZO) • 構成的透明電極。 . 7.如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置，更包括一第一配向層設置於該致動薄膜結構上，以及 一第二配向層設置於該共同電極上，其中該第一和第二配 φ 向層皆與該膽固醇型液晶層接觸，以提供該膽固醇型液晶 層起始配向。 8. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置，其中該膽固醇液晶層包括一微包化液晶材料 (micro-capsulated LC)或一高分子穩定液晶材料 (polymer-stabilized LC)。 9. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置，其中該致動薄膜結構的驅動方式包括電場驅動、靜電 φ 驅動、電磁驅動與熱變形驅動。 10. 如申請專利範圍第1項所述之膽固醇液晶顯示器裝 置，更包括一吸收層設置於該第一基板下方。 11. 如申請專利範圍第2項所述之膽固醇液晶顯示器裝 " 置，其中於各個次晝素區域中，該膽固醇型液晶層具有不 ·' 同的顏色，以構成一彩色化的膽固醇液晶顯示器裝置。 12. —種膽固醇液晶顯示器裝置，包括： 一第一基板與一第二基板對向設置； 一輔助結構設置於該第一基板上，其與該第一基板之 18 1376545 第97146580號 修正日期:1〇1 5 • 修正本 間具有一空穴，造成一隔膜區域； 一致動薄膜結構設置於該辅助結構上. 一膽固醇型液晶層填充於該第一其知 間； 乐基板與該第二基板之 一共同電極設置於該第二基板上， 其中於操作時，該致動薄膜結構產生形變， 膽固醇型液晶層；以及 ％動該 其中該致動薄膜結構的形變區域料·^ 文匕埤對應於該隔膜 其中該致動薄膜結構為一第—命# ^ 崎， 电極、一壓電每 (piezoelectric thin film)和一第二電極的結構。 '膜 Π.如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液 哭 裝置’更包含結構設置於該第_基板與該第二: 之間，分隔成複數個晝素或次畫素區域。 反 14.如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該辅助結構是由一光阻' 一光固型樹脂或一熱 固型樹脂構成。 … 15·如申請專利範圍第.12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置’其中該壓電薄膜材料為氧化鋅(Zn〇)、氮化鋁(A1N)、 鈦酸鋇、鈦酸鉛或錯鈦酸鉛（PZT)。 16. 如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 農置’其中該第一基板與該第二基板的材質為玻璃基板或 軟性材料基板。 17. 如申請專利範圍第16項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置’其中該軟性材料基板包括一聚碳酸I旨（PC)基板、一 19 1376545 第97〗4658〇號 修正日期:101.5.30 修正本 聚醚礙樹脂（PES)基板、一聚對苯二曱酸乙二酯（pet)基 板、一聚亞醯胺(PI)基板、一聚對苯亞胺(PNB)基板、一聚 越驗_(PEEK)基板、一 p〇lyethylenenapthalate (PEN)基板、 • 一聚醚醯亞胺(PEI)基板或一聚芳香酯（PAR)基板。 18.如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該共同電極是由氧化銦錫（IT0)或氧化銦鋅(IZ〇；) 構成的透明電極。 φ 19.如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，更包括一第一配向層設置於該致動薄膜結構上，以 及一第二配向層設置於該共同電極上，其中該第一和第二 配向層皆與該膽固醇型液晶層接觸，以提供該膽固醇型液 晶層起始配向。 20. 如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該膽固醇液晶層包括一微包化液晶材料 (micro-capsulated LC)或，高分子穩定液晶材料 镛> (polymer-stabilized LC)。 21. 如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該致動薄膜結構的驅動方式包括電場驅動、靜 電驅動、電磁驅動與熱變形驅動。 ‘ 22.如申請專利範圍第12項所述之膽固醇液晶顯示器 •裝置，更包括一吸收層設置於該第一基板下方。 23·如申請專利範圍第Π項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中於各個次畫素區域中，該膽固醇型液晶層具有 不同的顏色，以構成一彩色化的膽固醇液晶顯示器襞置。 ?.0 印6545 第97146580號 修正日期:101.5.30 修正本 24. —種膽固醇液晶顯示器裝置，包括： 一基板與一致動薄膜結構對向設置； .一膽固醇型液晶層填充於該基板與該致動薄膜結構之 間；以及 一共同電極設置於該基板上； 其中於操作時，該致動薄膜結構產生形變，以驅動該 =固醇型液晶層，其中該致動薄膜結構為一第一電極、— •壓電薄膜(piezoelectric thin film)和一第二電極的結構。 25. 如申請專利範圍第24項所述之膽固醇液晶顯示器 襞置，更包含一隔離結構設置於該基板與該致動薄膜結構 之間’分隔成複數個晝素或次畫素區域。 26‘如申請專利範圍第24項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該壓電薄膜材料為氧化鋅(Zn〇)、氮化銘(Ain)、 鈇酸鋇、鈦酸錯或鍅鈦酸錯(ΡΖτρ 27. 如申請專利範圍第24項所述之膽固醇液晶顯示器 魯裝置，其中該基板的材質為玻璃基板或軟性材料基板。 28. 如申請專利範圍第27項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該軟性材料基板包括一聚碳酸酯（PC)基板、一 聚驗颯樹脂（PES)基板、一聚對苯二曱酸乙二g旨（pet)基 板、一聚亞醯胺(PI)基板、一聚對苯亞胺(PNB)基板、一聚 ' 韃_基板、一 p〇lyethylenenapthalate (PEN)基板、 一聚醚醯亞胺(PEI)基板或一聚芳香酯（par)基板。 29. 如申請專利範圍第.24項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置’其中該共同電極是由氧化銦錫（IT0)或氧化銦鋅(ιζο) 21 1376545 i 第97146580號 修正日期:101.5.30 修正本 構成的透明電極。 30. 如申請專利範圍第24項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，更包括一第一配向層設置於該致動薄膜結構上，以 • 及一第二配向層設置於該共同電極上，其中該第一和第二 . 配向層皆與該膽固醇型液晶層接觸，以提供該膽固醇型液 晶層起始配向。 31. 如申請專利範圍第.24項所述之膽固醇液晶顯示器 φ 裝置，其中該膽固醇液晶層包括一微包化液晶材料 (micro-capsulated LC)或一高分子穩定液晶材料 (polymer-stabilized LC) 〇 32. 如申請專利範圍第24項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中該致動薄膜結構的驅動方式包括靜電驅動、電 磁驅動與熱變形驅動。 33. 如申請專利範圍第.24項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，更包括一吸收層設置於該基板上。 φ 34.如申請專利範圍第25項所述之膽固醇液晶顯示器 裝置，其中於各個次晝素區域中，該膽固醇型液晶層具有 不同的顏色，以構成一彩色化的膽固醇液晶顯示器裝置。 22 1376545 十一、圖式：
23
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