专利名称：黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，特别是一种以胆固醇液晶为显示介质并且使用一种曝光技术以完成光聚合/相分离制造工艺的黑白液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
近年来，诸如电子纸与电子书等软性显示器正蓬勃发展，其所普遍使用的显示介质包括常见的液晶显示器(liquid crystal display)、电泳显示器(electrophoresis display)、电致变色显示器(electrochromism display)、以及电解析出显示器(electrolysis display)等。在电子纸的应用上，将胆固醇液晶与其它显示介质加以比较，其在亮度与对比度上均有较佳的结果，并且具有可被动驱动与容易生产等优点。
在美国专利第5,847,798号的Polymer Stabilized Black-White CholestericReflective Display中公开了胆固醇液晶(cholesteric liquid crystal)在显示器上的应用。如图1A与图1B所示，其分别为一种常见胆固醇液晶显示器的白状态(planar state)与黑状态(focal comic state)示意图。这种胆固醇液晶显示器在零电场时具有双稳态的特性，亦即白状态与黑状态。在图1A与图1B中，胆固醇液晶显示器10包括基板11，其上分别覆盖有一层ITO(氧化铟锡)或类似者以形成透明电极12。该胆固醇液晶显示器10中填满胆固醇液晶13，其中分布着具有支条状键结的高分子14。在基板11的一侧形成一吸收层15，一般为黑色。另外，在透明电极12的两端之间连接一个交流电源16，以将该胆固醇液晶显示器10切换于白状态与黑状态之间。
在图1A中，当外加电源16提供一电压至该显示器单元时并使胆固醇液晶13转态，而处于planar状态时，螺旋状的晶轴方向大致垂直于液晶显示器单元的表面，并形成多区域(multi-domain)的排列方式。所以，当外界光入射时(如箭头17所示)，其反射多波段的可见光(如箭头18所示)，并将会反射出液晶显示器单元的表面。该反射的可见光可以通过改变多区域的排列方式以及反射波长的调整，而显示白光。在图2B中，当外加电源16提供另一电压至该显示器单元时并使胆固醇液晶13转态，而处于focal conic状态时，螺旋状的晶轴方向呈现混乱排列，因此，当外界光入射时，光会被散射至不同方向，另外，亦可利用吸收层15，搭配黑色吸收材料，以产生黑色显示。
然而，上述发明的缺点在于制作支条状键结的高分子时，采不使用掩模而且以较弱强度的紫外光照射，所需的制造工艺时间长达1.5小时。
另外，在软性显示器的应用上，以高分子墙(polymer wall)来稳定显示器单元(cell)的间隙的方法已经成为一种广为应用的方法。其以相分离法将单体(monomer)与显示介质混合，再利用高分子聚合法将单体自显示介质中分离出，并聚合成高分子墙，其如美国专利第5,473,450号中所公开者。为稳定显示器单元(cell)的间隙，亦有以微囊(micro-encapsulating)的方式加以实施，其先利用诸利用如光阻的高分子与显示介质利用高分子聚合法制成微囊(micro-capsule)，再将微囊置入显示单元中，进而组成显示组件，其如美国专利第6,120,701号与第6,203,723号中所公开者。
因此，本发明提出一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，其以胆固醇液晶作为显示介质并利用一种曝光技术以完成光聚合/相分离制造工艺，以形成扩散于显示器中的高分子以及高分子墙，以节省制造工艺时间、加强显示器单元的间隙的机械强度、并且增加黑白显示的显示器的对比度与亮度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，以节省制造工艺时间。
本发明的另一目的在于提供一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，以加强显示器单元的间隙的机械强度。
本发明的又一目的在于提供一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，以增强黑白显示的对比度与亮度。
为达成上述目的，本发明提供一种黑白胆固醇液晶显示器，包括基板，形成于该黑白胆固醇液晶显示器的两侧；透明电极，分别形成于该基板的内侧表面；配向层，分别形成于该透明电极的内侧表面；以及一显示层，形成于该配向层的内侧，该显示层包括胆固醇液晶、扩散的高分子、以及高分子墙。
本发明进一步提供一种黑白胆固醇液晶显示器的制造方法，包括以下步骤提供基板，形成于该黑白胆固醇液晶显示器的两侧；提供透明电极，分别形成于该基板的内侧表面；提供配向层，分别形成于该透明电极的内侧表面；以及提供一显示层，形成于该配向层的内侧，该显示层包括胆固醇液晶与高分子单体的混合物；以及以紫外光聚合法，在该显示层内形成扩散的高分子以及高分子墙。
利用光聚合/相分离制造工艺形成扩散的高分子以及高分子墙，以节省制造工艺时间、加强显示器单元(display cell)的间隙的机械强度、并且增强黑白显示的对比度与亮度
图1A为常见胆固醇液晶显示器的白状态示意图；图1B为常见胆固醇液晶显示器的黑状态示意图；图2为本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器的示意图；图3为本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器的制造方法示意图；图4为本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器的上视图。
附图标记说明10—胆固醇液晶显示器 11—基板12—透明电极 13—胆固醇液晶14—相分离高分子 15—吸收层20—黑白胆固醇液晶显示器 21—基板22—透明电极 23—配相层240—胆固醇液晶与高分子单体的混合物24—胆固醇液晶 25—扩散的高分子26—高分子墙 30—掩模35—图案 50—紫外光源具体实施方式
为使对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，配合附图详细说明如下
请参阅图2，其为本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器的示意图。在图2中，黑白胆固醇液晶显示器20包括基板21，其内侧表面分别覆盖有一层透明电极22，该透明电极22的内侧表面再分别形成一层配向层23。该配向层23中填满胆固醇液晶24，其中分布着具有支条状键结的扩散的高分子25。通过以上的实施方式，扩散的高分子25可以扰乱胆固醇液晶24的排列，让原本的planar状态变成多区域的planar状态，可产生白色显示与提高显示效果。为了强化显示器单元(cell)的间隙的强度，以该显示层内的高分子墙(polymerwall)26加以提高。
在本具体实施例中，该基板的材质可以为玻璃基板或塑料基板。该透明电极可以使用无机透明导电材料或有机导电高分子。该配向层使用聚乙烯醇、聚亚酰胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、卵磷酯与/或搭配微沟槽结构。
本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器的制造方法如图3所示。其主要步骤为，提供于该黑白胆固醇液晶显示器20两侧的基板21；接着，在基板21的内侧表面上分别形成透明电极22；在透明电极22的内侧表面上分别形成配向层23；在该配向层23的内侧，提供一显示层，其中填满了胆固醇液晶与高分子单体的混合物240；以紫外光聚合法，在该显示层内形成扩散的高分子25以及高分子墙26。
详细地说，该紫外光聚合法的实施以紫外光源50照射该显示层而完成。首先，将一掩模30置于紫外光源50与该黑白胆固醇液晶显示器20之间，进行曝光。由于掩模30上设有图案35，使得掩模上同时具有透光区与不透光区。在本实施例中，掩模透光区下方的显示层内的胆固醇液晶与高分子单体的混合物240受到紫外光曝光后，高分子单体会向透光区聚合而形成高分子墙26，扩散的游离基与残余在不透光区的单体聚合而形成扩散的高分子25；同时，胆固醇液晶24也会向不透光区扩散。
由于在上述的使用掩模的曝光之后，可能会有残存的高分子单体，因此可以再施以一次第二次曝光，其以直接曝光方式实施，可使残存的高分子单体再进一步聚合，以强化显示器单元(cell)的间隙的强度与增进多区域planar的黑白显示效果。
综上所述，以本发明的制造方法所形成的黑白胆固醇液晶显示器20除了具有强化显示器单元(cell)的间隙的强度、以及高对比度与高亮度的优点外，由于高分子墙26以及扩散的高分子25同时形成，因此只需要大约10分钟的制造工艺时间。
在图3中，通过掩模的使用而进行紫外光源的曝光程序为一种光聚合/相分离制造工艺。因为曝光之前的胆固醇液晶与高分子单体的混合物240在曝光之后，高分子单体会在透光区聚合而胆固醇液晶24会向不透光区扩散，而造成相分离的结果。
为了更清楚说明，图4为本发明较佳实施例的黑白胆固醇液晶显示器经过光聚合制造工艺后的上视图。然而，本图4中所示的掩模图案仅作为说明例的目的，而非作为本发明范围的限制。本领域的技术人员当可以不同图案变换之，在此不予赘述。
在液晶显示器的制造工艺中，往往会造成色偏的现象，而在本发明中，更提出一种解决此缺陷的方法。由于白光的产生由红(R)、绿(G)、与蓝(B)三原色所调和而成，因此当有色偏现象发生时，可以用染色法来加以改善。举例来说，当白色偏红时，可以将胆固醇液晶染成偏蓝色来加以调整；当白色偏蓝时，可以将胆固醇液晶染成偏红色来加以调整；当白色偏绿时，可以将胆固醇液晶染成偏红色来加以调整。
综合上述，本发明提出一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，其利用光聚合/相分离制造工艺同时形成高分子墙与扩散于胆固醇液晶显示区域的高分子，以节省制造工艺时间、加强显示器单元的间隙的机械强度、并且增加胆固醇液晶白状态的光反射率并且降低胆固醇液晶黑状态的光反射率，以提高黑白显示的对比度与亮度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能限制本发明的范围。凡依本发明权利要求所做的等效变化及修改，仍将不失本发明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
权利要求
1.一种黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，包括基板，形成于该黑白胆固醇液晶显示器的两侧；透明电极，分别形成于该基板的内侧表面；配向层，分别形成于该透明电极的内侧表面；以及一显示层，形成于该配向层的内侧，该显示层包括胆固醇液晶、扩散的高分子、以及高分子墙。
2.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该基板为玻璃基板、塑料基板、金属基板与软性基板之一。
3.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该透明电极使用无机导电材料与有机导电材料之一。
4.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该配向层使用聚乙烯醇、聚亚酰胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、微沟槽结构与卵磷酯之一。
5.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该胆固醇液晶使用包括向列型液晶与旋光剂的混合材料。
6.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该胆固醇液晶添加有吸收峰范围从380～900nm的染料。
7.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该高分子墙以紫外光聚合法形成。
8.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该扩散的高分子以聚合反应中的自由基的扩散所形成。
9.如权利要求1所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该扩散的高分子以聚合反应中的起始剂的扩散所形成。
10.如权利要求7所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该紫外光聚合法包括下列步骤以紫外光通过一掩模而照射至该显示层而完成第一次曝光。
11.如权利要求10所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该紫外光聚合法还包括下列步骤以紫外光直接照射至该显示层而完成第二次曝光。
12.一种黑白胆固醇液晶显示器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤提供基板，形成于该黑白胆固醇液晶显示器的两侧；提供透明电极，分别形成于该基板的内侧表面；提供配向层，分别形成于该透明电极的内侧表面；以及提供一显示层，形成于该配向层的内侧，该显示层包括胆固醇液晶与高分子单体的混合物；以及以紫外光聚合法，在该显示层内形成扩散的高分子以及高分子墙。
13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该基板为玻璃基板、塑料基板、金属基板与软性基板之一。
14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该透明电极使用无机导电材料与有机导电材料之一。
15.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该配向层使用聚乙烯醇、聚亚酰胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、微沟槽结构与卵磷酯之一。
16.如权利要求12所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该胆固醇液晶使用包括向列型液晶与旋光剂的混合材料。
17.如权利要求12所述的黑白胆固醇液晶显示器，其特征在于，该胆固醇液晶添加有吸收峰范围从380～900nm的染料。
18.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该扩散的高分子以聚合反应中的自由基的扩散所形成。
19.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该扩散的高分子以聚合反应中的起始剂的扩散所形成。
20.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，该紫外光聚合法包括下列步骤以紫外光通过一掩模而照射至该显示层而完成第一次曝光。
21.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于，该紫外光聚合法还包括下列步骤以紫外光直接照射至该显示层而完成第二次曝光。
全文摘要
本发明涉及一种黑白胆固醇液晶显示器及其制造方法，其利用曝光技术以完成光聚合/相分离制造工艺，进而形成高分子墙与扩散于胆固醇液晶显示区域的高分子，以节省制造工艺时间、加强显示器单元的间隙的机械强度、并且增加其黑白显示的亮度与对比度。
文档编号G02F1/133GK1749836SQ20041007786
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月16日 优先权日2004年9月16日
发明者沙益安, 廖奇璋, 王兴龙 申请人:财团法人工业技术研究院