TWI504980B - 液晶面板及其紫外光固化方法 - Google Patents

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Description

液晶面板及其紫外光固化方法
本發明係關於一種液晶面板技術，特別是一種藍相液晶面板的紫外光曝照固化技術。
由於藍相(blue phase)液晶具有光學均向性(isotropic)，且因藍相液晶反應迅速及無需配向製程等優點，已逐漸應用於液晶顯示器的技術領域。然而，此類液晶只能在相當有限的溫度範圍內才以其藍色相態操作，而展現上述的優異性能。為了解決此問題，可在藍相液晶中加入單體(monomer)，並藉由紫外光的曝照而固化(curing)藍相液晶分子，則可擴展其藍色相態操作的溫度範圍；此即為聚合物穩定藍相(Polymer Stabilized Blue Phase,PSBP)液晶的技術。
針對上述的固化製程，當液晶面板的電極具有突出的電極型式時，紫外光曝照的方向將會受到電極型式影響或阻擋而有曝照不均之現象，進而影響藍相液晶中單體聚合的穩定性和均勻度，而產生因不同曝照量而有不同的光電特性，例如，磁滯現象與殘存相位延遲，將導致藍相液晶顯示面板的暗態性能變差的問題。因此，有必要發展新的藍相液晶固化技術，使紫外光曝照更均勻，以對治及改善藍相液晶中單體聚合的整體均勻度，進而獲得較穩定之光電特性。
為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種液晶面板，其包括：一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一光轉折結構，設置於該第一基板與該第二基板之間，用以改變紫外光的曝照路徑；其中，該紫外光會通過該等突出電極之間，且該光轉折結構位於該曝照路徑上。
在本發明的另一方面，另一實施例提供一種均勻化紫外光曝照於液晶面板而固化液晶的方法，其包含下列步驟：提供一液晶面板，其包括一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；及一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；將紫外光自該第一基板的下方或第二基板的上方而曝照該液晶面板；以及一光轉折結構，設置於該第一基板與該第二基板之間，用改變該紫外光的曝照路徑；其中，該紫外光會通過該等突出電極之間，且該光轉折結構位於該曝照路徑上。
在本發明的另一方面，另一實施例提供一種液晶顯示裝置，包括一液晶面板，該液晶面板包括：一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一光轉折結構，設置於該第一基板與該第二基板之間，用以改變紫外光的曝照路徑；其中，該光轉折結構位於該曝照路徑上。
為使對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。
在本發明的實施例說明中，對於一元素被描述是在另一元素之「上面/上」或「下面/下」，係指直接地或間接地在該元素之上或下的情況，而包含設置於其間的其他元素。為了說明上的便利和明確，圖式中各膜層的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，且各構成要素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。
圖1為本發明所欲實施對象的藍相液晶面板100之剖面示意圖，該液晶面板100的電極為突出型式電極。電極的設計形式可為共平面轉向(IPS)式，或是垂直電場開關式(vertical field switch)液晶面板，或雙側對稱或不對稱共平面轉向(IPS)式，或其他型式之電極設計方式，但本發明對此不加以限制。如圖1所示，該液晶面板100包含一第一基板110、一第二基板120、及一藍相液晶層130；該第一基板可為薄膜電晶體(TFT)基板或是薄膜電晶體加上彩色濾光片(Color filter on Array)基板，第二基板可為彩色濾光片(CF)基板或是無彩色濾光片之基板。倘若顯示器係採用色序法(Field Sequential Color，簡稱FSC)顯示時，則無需上述之彩色濾光片。其中，在藍相液晶經過紫外光的曝照而固化之前，該藍相液晶層130為藍相液晶分子(未圖示)及單體(未圖示)充填於該第一基板110與該第二基板120 之間。複數個突出物112彼此隔離地形成於該第一基板110的上表面。複數個電極114形成於該第一基板110之上，各個電極114分別覆蓋該等突出物112的其中一者，且該電極114的覆蓋該突出物112亦可超出該突出物112而直接覆蓋到該第一基板110的表面。於另一實施例中，電極114與突出物112可為同一材料，或突出物112由導電材料所形成。此外，突出物112可為單層材料或是多層疊加組成，且突出電極210之形狀可為半圓形、三角形、梯形、多邊形、T形或階梯形等，但本發明對此不加以限制。該等突出電極可形成於第一基板110或第二基板120上，亦可同時形成於第一基板110或第二基板120上。
當以聚合物穩定藍相液晶(PSBP)技術改善藍相液晶的藍色相態溫度範圍時，紫外光可自該第一基板110侧曝照該藍相液晶層130而進行該藍相液晶分子及單體的固化處理，或者紫外光亦可自該第二基板120侧曝照而進行固化處理。然而該等突出物112及/或該等電極114可能會遮擋紫外光，而導致紫外光受阻擋之區域，或是因紫外光穿過不同顏色的彩色濾光片後有不同程度之曝光量，而產生固化狀況不佳及無法聚合穩定，這將使得該藍相液晶面板的光電性能變差。
根據本發明實施例，該藍相液晶面板係建構於圖1的該液晶面板100的結構基礎上，進一步於該第一基板110與該第二基板120之間設置一光轉折結構，用以改變紫外光的曝照路徑；其中，紫外光的曝照路徑會經歷該光轉折結構，亦即光轉折結構位於該曝照路徑上，藉以改變液晶 層不同區域的紫外光固化程度，使整體液晶層之曝光更為均勻。以下將詳述多個實施例，其分別藉由該光轉折結構的設置，而使紫外光可更均勻地曝照於液晶面板或液晶細胞的各個區域，以改善藍相液晶的固化狀況並達到較佳的聚合穩定態。該光轉折結構的作用包含散射、折射或反射，但本發明並不以此為限。
圖2為根據本發明第一實施例的藍相液晶面板200之剖面示意圖；其中，該突出物112及該電極114可組合成一突出電極210。於另一實施例中，電極114與突出物112可為同一材料，或突出物112由導電材料所形成。如圖2所示，該液晶面板200係針對圖1的該液晶面板100而進一步設置一反射片240(藉以實現上述之該光轉折結構)於該第二基板120之上，用以反射紫外光；該液晶面板200的其餘組成元件或單元皆與該液晶面板100相同，在此不再贅述。藉此，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板200時，該反射片240可將穿透該液晶面板200之後的該紫外光反射回該液晶面板200，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該反射片240的反射作用，紫外光的曝照次數及範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。該反射片240可只是暫時的放置於該第二基板120上，而在紫外光曝照的固化處理之後，自該第二基板120表面移除。但本發明並不以此為限，該反射片240可以薄膜的形式而形成於該第二基板120的下表面，即光轉折結構可形成於第二基板120之靠近第一基板110側的表面上，亦可達成與 本實施例相同的功能，然此薄膜以可反射紫外光但可穿透可見光者為佳。
圖3為根據本發明第二實施例的藍相液晶面板300之剖面示意圖；其中，該液晶面板300係針對圖2的該液晶面板200而進一步設置一擴散片350於該反射片240與該第二基板120之間，用以散射紫外光，則上述之該光轉折結構為該反射片240及該擴散片350的組合；該液晶面板300的其餘組成元件或單元皆與該液晶面板200相同，在此不再贅述。如圖3所示，藉由該反射片240及該擴散片350，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板300時，該擴散片350可將穿透該液晶面板300之後的該紫外光路徑偏折或散射某特定角度，在經由該反射片240而反射回該擴散片350，再次受到該擴散片350的偏折或散射後，返回射入該液晶面板300，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該反射片240及該擴散片350的作用，紫外光的曝照次數及範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。該反射片240及/或該擴散片350可只是暫時的放置於該第二基板120上，而在紫外光曝照的固化處理之後，自該第二基板120表面移除。但本發明並不以此為限，該反射片240及/或該擴散片350可以薄膜的形式而形成於該第二基板120的下表面，即光轉折結構可形成於第二基板120之靠近第一基板110側的表面上，亦可達成與本實施例相同的功能，然此薄膜以可反射或擴散紫外光但可穿透可見光者為佳。此外，該反射片240亦可以是具有擴散功能或散射 結構的反射鏡，亦可達成與本實施例相同的功能。
圖4為根據本發明第三實施例的藍相液晶面板400之剖面示意圖；其中，該突出物112及該電極114可組合成一突出電極210。如圖4所示，該液晶面板400係針對圖1的該液晶面板100而進一步包含複數個微結構460(藉以實現上述之該光轉折結構)，其形成於該第二基板120的下表面，用以穿透可見光、並反射及偏折通過該等突出電極210之後的紫外光；該液晶面板400的其餘組成元件或單元皆與該液晶面板100相同，在此不再贅述。換言之，該等微結構460具有光濾波的功能，可穿透可見光、並反射及偏折紫外光；但本發明並不對其形狀或圖案加以限制，可為半圓形、三角形或多邊形，而圖4所示的微結構460僅為一種實施案例。藉此，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板400時，該等微結構460可將穿透該藍相液晶層130之後的該紫外光偏折及反射回該藍相液晶層130，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該等微結構460對紫外光的偏折及反射作用，紫外光的曝照次數及範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。由於該等微結構460可穿透可見光而只對紫外光偏折及反射，因此該等微結構460可設置於該液晶面板400內而不致影響其影像顯示特性。此外，該等微結構460亦可以薄膜的形式而形成於該第二基板120的下表面。
圖5為根據本發明第四實施例的藍相液晶面板500之剖面示意圖；其中，該突出物112及該電極114可組合成 一突出電極210。如圖5所示，該液晶面板500係針對圖1的該液晶面板500而進一步包含一擴散膜550，其形成於該第一基板110與該等突出電極210之間，用以實現上述之該光轉折結構，而偏折或散射通過該等突出電極210之前的紫外光曝照；該液晶面板500的其餘組成元件或單元皆與該液晶面板100相同，在此不再贅述。藉此，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板500時，該擴散膜550可偏折或散射剛進入該液晶面板500的該紫外光，再進入該藍相液晶層130，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該擴散膜550的偏折或散射作用，紫外光的曝照範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。
圖6A為根據本發明第五實施例的藍相液晶面板600之剖面示意圖；其中，該突出物112及該電極114可組合成一突出電極210。如圖6A所示，該液晶面板600係針對圖1的該液晶面板100而進一步含複數個散射結構660，其形成於該第一基板110的上表面，且各個散射結構660設置於鄰接的該等突出電極210之間，亦即該等散射結構660形成於第一基板110的上表面，且自俯視方向上觀察，係位於一個突出電極210與其下一個突出電極210之間，用以實現上述之該光轉折結構，以偏折或散射紫外光；該液晶面板600的其餘組成元件或單元皆與該液晶面板100相同，在此不再贅述。散射結構660可選擇性地設置於上述的位置，並非一定要佈滿電極間。藉此，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板600時，該等散射結構 660可偏折或散射剛進入該液晶面板600的該紫外光，再進入該藍相液晶層130，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該等散射結構660的偏折或散射作用，紫外光的曝照範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。本發明並不對該等散射結構660的形狀或圖案加以限制，散射結構可為半圓形、三角形或多邊形，而圖6A所示的散射結構660僅為一種微結構的實施案例。此外，倘若紫外光自該第二基板120側而曝照該液晶面板600時，該紫外光的行進方向可如圖6B所示，該等散射結構660以有助於紫外光均勻曝照該藍相液晶層130的各個區域。該等散射結構660之形狀可搭配相鄰電極的形狀、尺寸、距離等因素而作對應之設計。
圖7為根據本發明第六實施例的藍相液晶面板700之剖面示意圖。除了複數個散射結構760係形成於該第一基板110與該等突出電極210之間，該液晶面板700的結構基本上與圖6的液晶面板600相同。如圖7所示，該等散射結構760形成於該第一基板110表面的膜層790之中，且設置於突出電極210之間，亦即該等散射結構760形成於膜層790之中且自俯視方向上觀察，係位於一個突出電極210與其下一個突出電極210之間，而利用該等散射結構760與該膜層790之間的折射率差異，可藉以實現上述之該光轉折結構，用以偏折或散射紫外光。膜層790可為可透光且絕緣之材料。藉此，當紫外光自該第一基板110侧而曝照該液晶面板700時，該等散射結構760可偏折或 散射剛進入該液晶面板700的該紫外光，再進入該藍相液晶層130，而對該藍相液晶層130進行紫外光曝照的固化處理。由於該等散射結構760的偏折或散射作用，紫外光的曝照範圍得以增加，因而紫外光可更均勻地曝照於該藍相液晶層130的各個區域。此外，本發明並不對該等散射結構760的形狀或圖案加以限制，散射結構可為半圓形、三角形或多邊形，而且圖7所示的散射結構760僅為一種折射率差異所造成的微結構之實施案例。
圖8為根據本發明第七實施例的藍相液晶面板800之剖面示意圖。除了複數個散射結構860係形成於該第一基板110表面的膜層790中、且位於各個突出電極210下方之外，該液晶面板800的結構基本上與圖7的液晶面板700相同。如圖8所示，該等散射結構860可藉以實現上述之該光轉折結構，並加大該等散射結構860與該膜層790之間的折射率差異，或改變不同的散射結構，則該等散射結構860可提供比該等散射結構760更大的紫外光偏折角度。本發明並不對該等散射結構860的形狀或圖案加以限制，散射結構可為半圓形、三角形或多邊形，而且圖8所示的散射結構860僅為一種折射率差異所造成的微結構之實施案例。
此外，圖9為根據本發明另一實施例的藍相液晶面板900之剖面示意圖；其中，該等突出電極210(包含該突出物112及該電極114)形成於該第二基板120的表面，且紫外光自該第二基板120侧而曝照該液晶面板900。換言之，如圖9所示，上述的各實施例亦適用於該第二基板120側 的紫外光固化處理，該光轉折結構960可以微結構或散射結構等型式設置於該液晶面板900的適當位置，或搭配反射片、擴散片等光轉折結構之設計方式，對應於上述的第一至第七實施例。但本發明並不對此加以限制，該等突出電極亦可皆形成於該第一基板110及該第二基板120的表面。
此外，圖10為根據本發明實施例的影像顯示裝置10之結構示意圖，該影像顯示裝置10包含前述實施例之液晶面板101。該影像顯示裝置10可以是含有顯示螢幕的電腦設備、行動電話、平板電腦、或數位相框等，但本發明並不對此加以限制。該液晶面板101的構造已於上述的實施例詳細說明，其中的液晶為具有類似液體流動性而又排列規則類似晶體的有機分子。藉由液晶分子排列會受到外部電壓或電場的影響而造成光極化的變化，以達成影像的顯示。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
10‧‧‧影像顯示裝置
100/101/200/300/400/500/600/700/800/900‧‧‧液晶面板
110‧‧‧第一基板
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧藍相液晶層
210‧‧‧突出電極
112‧‧‧突出物
114‧‧‧電極
240‧‧‧反射片
350‧‧‧擴散片
460‧‧‧微結構
550‧‧‧擴散膜
660/760/860‧‧‧散射結構
790‧‧‧膜層
960‧‧‧光轉折結構
圖1為本發明所欲實施對象的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖2為根據本發明第一實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖3為根據本發明第二實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖4為根據本發明第三實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖5為根據本發明第四實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖6A及6B為根據本發明第五實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖7為根據本發明第六實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖8為根據本發明第七實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖9為根據本發明另一實施例的藍相液晶面板之剖面示意圖。
圖10為根據本發明實施例的影像顯示裝置之結構示意圖，該影像顯示裝置包含前述實施例之液晶面板。
200‧‧‧液晶面板
110‧‧‧第一基板
112‧‧‧突出物
114‧‧‧電極
120‧‧‧第二基板
130‧‧‧藍相液晶層
210‧‧‧突出電極
240‧‧‧反射片

Claims (15)

  1. 一種液晶面板，其包括：一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；一液晶層，包含液晶分子，並設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一光轉折結構，設置於該第一基板與該第二基板之間，用以改變紫外光的曝照路徑；其中，該紫外光用以曝照該液晶層以固化該液晶分子，該紫外光會通過該等突出電極之間，且該光轉折結構位於該曝照路徑上；其中，該光轉折結構包括複數個散射結構，其形成於該第一基板之上，且各個散射結構設置於該等突出電極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶面板，其中，該液晶分子包含藍相液晶分子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶面板，其中，該第一基板包含一薄膜電晶體層，該第一基板或第二基板可包含一彩色濾光層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶面板，其中，該光轉折結構包括一反射片，其設置於該第二基板之上，用以反射通過該等突出電極之後的該紫外光。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶面板，其中，該光轉折結構進一步包括一擴散片，其設置於該反射片與該第二基板之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶面板，其中，該光轉折結構包括一微結構，其形成於該第二基板的下表面，用以穿透可見光並反射通過該等突出電極之後的該紫外光。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶面板，其中，該光轉折結構包括一擴散膜，其形成於該第一基板與該等突出電極之間，用以散射通過該等突出電極之前的該紫外光。
  8. 一種液晶顯示裝置，包括一液晶面板，該液晶面板包括：一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；一液晶層，包含液晶分子，並設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一光轉折結構，設置於該第一基板與該第二基板之間，用以改變紫外光的曝照路徑；其中，該紫外光用以曝照該液晶層以固化該液晶分子，該紫外光會通過該等突出電極之間，且該光轉折結構位於該曝照路徑上；其中，該光轉折結構包括複數個散射結構，其形成於該第一基板與該等突出電極之間，且各個散射結構分別設置於該等突出電極之間或各個突出電極之下。
  9. 一種均勻化紫外光曝照於液晶面板而固化液晶的方法，其包含下列步驟：提供一液晶面板，其包括一第一基板，其上形成有複數個突出電極；一第二基板，設置於該第一基板之上；及一液晶層，包含液晶分子，並設置於該第一基板與 該第二基板之間；將紫外光自該第一基板的下方而曝照該液晶面板；以及改變該紫外光的曝照路徑；其中，該紫外光會通過該等突出電極之間，用以曝照該液晶層以固化該液晶分子；其中，該光轉折結構包括複數個散射結構，其形成於該第一基板之上，且各個散射結構設置於該等突出電極之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該液晶層包含藍相液晶。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，該第一基板包含一薄膜電晶體層，該第一基板或第二基板可包含一彩色濾光層。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，改變該紫外光曝照路徑的步驟包含：將穿透該液晶面板之後的該紫外光反射回該液晶面板。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，改變該紫外光行進路徑的步驟進一步包含：使被反射的該紫外光先經散射後再進入該液晶面板。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，改變該紫外光的行進路徑：將穿透該液晶層之後的該紫外光反射回該液晶層。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，改變該紫外光行進路徑的步驟包含：將曝照該液晶面板的該紫外光先經散射後再進入該液晶 層。
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