TWI575289B - 液晶顯示裝置及製造液晶顯示裝置之方法 - Google Patents
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Description
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2012年6月20日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第2012-0066227號之優先權及效益,其全部內容係於此併入作為參考。
本發明的實施例係有關於一種液晶顯示裝置與製造液晶顯示裝置之方法。
液晶顯示裝置可利用液晶分子之透射比變動而基於施加至電極的各種電性訊號顯示影像。雖然液晶顯示裝置通常需要單獨的光源,但是因為液晶顯示裝置有低電力消耗與低製造成本的優點,所以液晶顯示裝置仍廣泛使用於各種可攜式裝置。
在扭曲向列(TN)型或超扭曲向列(STN)型的液晶顯示裝置中,液晶層通常設置在二極化層之間,如此液晶顯示裝置之光效率可能會降低而亦可能減少影像的亮度。因此,液晶顯示裝置可使用液晶分子與聚合物之間的折射率差異而操作在透光模式與散射模式。
如同傳統液晶顯示裝置以透光模式與散射模式運作,當二電極之間不產生電場(即關閉狀態)則液晶顯示裝置以透光模式運作,而當二電極之間產生電場(即開啟狀態)則液晶顯示裝置以散射模式運作。然而,傳統液晶顯示裝置可能不允許近來的顯示裝置之智慧型視窗(smart window)之使用,智慧型視窗係根據使用者需求,當電壓不施加至電極(即關閉狀態)時以透明模式運作,而當電壓施加至電極(即開啟狀態)時以顯示模式運作。
本發明的實施例的態樣係針對一種當不施加電壓至電極時以透光模式(transmissive mode)運作而當施加電壓至電極時以散射模式運作的液晶顯示裝置。
在一些實施例中,液晶顯示裝置包含第一基板、在第一基板上的第一電極、面向第一基板的第二基板、在第二基板上面向第一電極的第二電極、以及位在第一電極與第二電極之間且含有聚合物網狀結構與複數個液晶分子的液晶結構。當第一電極與第二電極之間不產生電場時液晶顯示裝置係以透光模式運作,當第一電極與第二電極之間產生電場時液晶顯示裝置係以散射模式運作。當液晶顯示裝置以透光模式運作時,液晶顯示裝置可為透明或大致上透明。
在一些實施例中,複數個液晶分子係部分地或完全地分散在聚合物網狀結構中。聚合物網狀結構基於液晶結構總重量計含量可在約5重量%至約50重量%的範圍中。
液晶顯示裝置可進一步包含位在第一電極上的第一對準層以及位在第二電極上的第二對準層。在一些實施例中,液晶顯示裝置包含設置在第二基板與第二電極之間的彩色濾光片。在其他實施例中,液晶結構包含彩色染料以代替彩色濾光片。
第一對準層與第二對準層之每一個可能不經過摩擦製程。
當液晶顯示裝置以透光模式運作時,每一液晶分子在短軸上的折射率可大致相同於聚合物網狀結構的折射率。當液晶顯示裝置以散射模式運作時,每一液晶分子在短軸與長軸上的有效折射率可大致上大於聚合物網狀結構的折射率。
第一對準層與第二對準層的每一個可經過摩擦製程,當液晶顯示裝置透光模式運作時,致使液晶分子對準在大致上平行於第一基板或第二基板的方向上。
當液晶顯示裝置以透光模式運作時,每一液晶分子在X方向與Y方向上的折射率可大致相同於聚合物網狀結構的折射率。當液晶顯示裝置以散射模式運作時每一液晶分子在X方向、Y方向與Z方向上的有效折射率可不同於聚合物網狀結構的折射率。
第一對準層與第二對準層的每一個可經過摩擦製程,當液晶顯示裝置以透光模式運作時,致使液晶分子對準在大致上垂直於第一基板或第二基板的方向上。
在一些實施例中,液晶顯示裝置包含設置在第一基板之底部上的極化層,而第一電極包含彼此平行配置的複數個部分。
極化層之透射軸可大致上平行於每一液晶分子之短軸,而當液晶顯示裝置以透光模式運作時,每一液晶分子在短軸上的折射率可大致相同於聚合物網狀結構的折射率。極化層之透射軸可大致上平行於每一液晶分子之長軸,而當液晶顯示裝置以散射模式運作時,每一液晶分子在長軸與短軸上的有效折射率可不同於聚合物網狀結構的折射率。
在一些實施例中,液晶顯示裝置的製造方法包含在第一基板上形成第一電極,在第二基板上形成第二電極,結合第一基板與第二基板且使第一電極相對於第二電極,並在第一電極與第二電極之間形成含有聚合物網狀結構與複數個液晶分子的液晶結構。當第一電極與第二電極之間不產生電場時液晶顯示裝置係以透光模式運作,當第一電極當第二電極之間產生電場時液晶顯示裝置係以散射模式運作。當液晶顯示裝置以透光模式運作時,液晶顯示裝置可為透明或大致上透明。
在一些實施例中,形成液晶結構之步驟包含在第一電極與第二電極之間形成初步液晶結構,並在初步液晶結構上執行曝光製程。
在一些實施例中,此方法進一步包含在第一電極上形成第一對準層,以及在第二電極上形成第二對準層。在一些實施例中,此方法進一步包含在第二基板與第二電極之間形成彩色濾光片。在一些實施例中,此方法進一步包含在第一對準層與第二對準層上執行摩擦製程。在一些實施例中,此方法進一步包含在第一基板底部上形成極化層。
10、100、150、200、250、300‧‧‧第一基板
15、105、155、205、255‧‧‧第一電極
20、110、160、210、260、310‧‧‧第一對準層
25、115、170、215、265、315‧‧‧聚合物網狀結構
30、120、165、220、270、320‧‧‧液晶分子
35、125、175、225、275、325‧‧‧液晶結構
40、130、180、230、280、330‧‧‧第二對準層
45、135、185、235、285、335‧‧‧第二電極
50、190、240‧‧‧彩色濾光片
55、145、195、245、295、345‧‧‧第二基板
140、290‧‧‧彩色濾光片
153、303、340‧‧‧極化層
由參考附圖以及下列描述之連結可更詳細理解例示性實施例,其中:
第1圖係為根據例示性實施例之以透光模式下運作之液晶顯示裝置之剖面圖;第2圖係為根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第3圖係為根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第4圖係為根據一些例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第5圖係為根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第6圖係為根據一些例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第7圖係為根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第8圖係為根據一些例示性實施例以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第9圖係為根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第10圖係為根據一些例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;第11圖係為根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖;以及
第12圖係為根據一些例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置的剖面圖。
在下文中將參考附隨的圖示以更完整地描述例示性實施例。然而,在此所述的概念可體現成許多不同形式而不應受限於上述複數個例示性實施例而解釋。於附圖中,層與區域等之尺寸以及相對尺寸係為了清晰而誇大。
將瞭解的是當一元件或一層係指在另一元件或另一層「上(on)」、或者「連接(connected to)」或「耦接(coupled to)」另一元件或另一層時,其可以是直接在另一元件上、直接連接或直接耦接另一元件或另一層,或者其間可存在中介元件或中介層。相反的,當一元件係指「直接(directly on)」在另一元件或另一層「上」、或者「直接連接(directly connected to)」或「直接耦接(directly coupled to)」另一元件或另一層時,其間並無存在中介元件或層。說明書中相似或相像之參考符號係代表相似或相像之元件。當在此所使用,"及/或"之用語包含相關聯的所列項目之一個或更多個之任意結合或所有的結合。
應理解的是,雖然在此可能使用用語第一、第二、第三,等等描述各種元件、構件、區域、層、圖樣,及/或部分,但是這些元件、構件、區域、層、圖樣,及/或部分不應被這些用語所限制。這些用語僅用於區別一元件、一構件、一區域、一層、一圖樣,或部分與另一區域、層、圖樣,或部分。如此,以下討論的第一元件、第一構件、第一區域、
第一層,、或第一部分可在未脫離例示性實施例之教示下改稱為第二元件、第二構件、第二區域、第二層,、或第二部分。
空間相關的詞彙,例如"在...之下(beneath)"、"在下方(below)"、"下面的(lower)"、"在上方(above)"、"上面的(upper)"以及其他相似詞彙,為描述容易而在此可能使用以描述元件或特徵與另一元件或另一特徵的關係,如圖式中所繪示。應理解的是,除了圖式中描畫的方位之外,空間相關的詞彙係有意的包含使用或操作中的裝置之不同方位。例如,如果圖式中的裝置翻轉,描述在其他元件或特徵"下方(below)"或"下面(beneath)"的元件將面向其他元件或特徵的"上方(above)"。如此,例示性用語"下方"可包含上方(above)與下方(below)的方向。裝置可為其他方位(旋轉90度或其他方位),而在此使用的空間相關的描述詞也做相對應的解釋。
在此所用之術語係僅為描述特定複數個例示性實施例之目的而不視為對本發明的限制。當在此使用時,除非文中另行明確地表示,否則「一(a)」、「一,(an)」、「該(the)」等單數型式亦旨在包含複數型式。應理解的是,當用語"包含(comprises)"及/或"包含(comprising),"用於說明書中時,係指明所述特性、整數(integer)、步驟、操作、元件及/或構件的存在,但是不排除一個或更多其他特性、整數、步驟、操作、元件、構件及/或及其群組的存在或增添。
在此所述的例示性實施例係參考本揭露概念之說明性地理想化例示性實施例(及中間結構)之示意性繪畫的剖面圖。依此,可預期繪圖形狀變化,例如由於製造技術及/或允許誤差之結果。如此,例示性實
施例不應受限於在此繪示區域之特定形狀來解釋而包含形狀的偏差,例如來自製造的結果。圖式中繪示的區域係本質上示意性而其形狀非有意繪示裝置之區域的實際形狀,且非為限制所揭露概念之範籌。。
除非有其他定義,否則在此使用的所有用語(包含技術用語與科學用語)都有如同此技術領域中的通常知識者可通常理解的相同意義。應理解的是,例如那些定義在通常使用之字典的用語應該解釋成相關技術領域之上下文中具有意義一致性的意義,且除非有明白地定義否則將不做理想化解釋或過度地正式語意的解釋。
第1圖係為根據例示性實施例之以透光模式下運作繪示液晶顯示裝置之剖面圖。第2圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。
參閱第1圖與第2圖,液晶顯示裝置可包含第一基板10、第一電極15、第一對準層20、液晶結構35、第二對準層40、第二電極45、彩色濾光片50以及第二基板55。在例示性實施例中,液晶結構35可包含聚合物網狀結構25與複數個液晶分子30。當以透光模式運作(即不運作時可作為清楚視窗)液晶顯示裝置可為透明或大致上透明。
第一基板10可包含透明絕緣基板。例如,第一基板10可包含玻璃基板、石英基板、透明樹脂基板、或其他相似基板。用於第一基板10的透明樹脂基板之範例包含聚醯亞胺系(polyimide-based)的樹脂基板、丙烯酸系(acryl-based)樹脂基板、磺酸系(sulfonic acid-based)樹脂基板、聚丙烯酸酯系(polyacrylate-based)樹脂基板、聚對苯二甲酸乙二酯系(polyethyleneterephthalate-based)樹脂基板、聚碳酸脂系
(polycarbonate-based)樹脂基板、聚醚系(polyether-based)樹脂基板或其他相似材料。在例示性實施例中,第一基板10之第一面可大致上對應於第二基板55之第一面(例如,第一基板10之第一面可面對第二基板55之第一面)。第一基板10之第二面可對面於第一基板10之第一面,而第二基板55之第二面可對面於第二基板55之第一面。雖然第一基板10可大致上平行於第二基板55,第一基板10與第二基板55亦可垂直地設置。
雖然圖中未繪示,下結構可提供在第一基板10之第一面上。在此,下結構可包含開關裝置、驅動電路、控制器等等。另外,一層以上的絕緣層可設置在第一基板10之第一面上以覆蓋下結構。此外,緩衝層可介於第一基板10與下結構之間。
第一電極15可設置在第一基板10之第一面上。第一電極15可電性連接至下結構。例如,第一電極15可通過絕緣層以接觸下結構。
另一選擇,可透過絕緣層提供額外的接觸,如此第一電極15可透過接觸電性連接至下結構。
第一電極15可包含透明導電性材料。例如,第一電極15可包含氧化鋅(ZnOx)、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnOx)、氧化銦(InOx)、氧化鎵(GaOx)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鈦(TiOx)及/或其相似材料。這些材料可單獨或結合使用。第一電極15可具有單層結構或多層結構。
在例示性實施例中,第一導電層(圖中未繪示)可形成在第一基板10之第一面上,然後第一導電層可藉由液晶顯示裝置的像素而被圖案化,從而形成在第一基板10上的第一電極15。在此,第一導電層可
藉由濺射製程、印刷製程、原子層沉積(ALD)製程、化學氣相沉積(CVD)製程、脈衝雷射沉積(PLD)製程或其相似製程而取得。
第一對準層20可設置在第一電極15上。第一對準層20可包含聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺(polyamide)、聚醯胺酸(polyamic acid)、聚亞苯基鄰苯二甲醯胺(polyphenylenephthalamide)、聚乙烯(polyethylene)、聚本乙烯(polystyrene)、聚酯(polyester)、聚氨酯(polyurethane)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚乙烯亞胺(polyethyleneimine)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)及/或其他相似材料。另外,第一對準層20可用旋轉塗佈製程、印刷製程、噴塗製程或其他相似製程形成。在例示性實施例中,第一對準層20可包含根據液晶分子30的對準條件及/或聚合物網狀結構25之成分而變化的材料。
現在參閱第1圖與第2圖、彩色濾光片50可設置在第二基板55之第一面上。第二基板55可包含透明絕緣基板。例如,第二基板55可包含玻璃基板、石英基板、透明樹脂基板、或其他相似基板。彩色濾光片50根據液晶顯示裝置之像素可包含用於發出紅色光的紅色濾光片、用於發出綠色光的綠色濾光片、或用於發出藍色光的藍色濾光片。
第二電極45可位於彩色濾光片50上。在例示性實施例中,第二電極45可實質上完整地覆蓋彩色濾光片50,如此減少包含在彩色濾光片50中的有機層脫氣(outgassing)。進一步,第二電極45可防止彩色濾光片50劣化,從而減少液晶顯示裝置上的影像烙印(burn-in)。
第二電極45可包含透明導電性材料。例如,第二電極45可包含氧化鋅(ZnOx)、氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnOx)、氧化銦(InOx)、氧化鎵(GaOx)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鈦(TiOx)及/或其相似材料。這些材料可單獨或結合使用。第二電極45可具有單層結構或多層結構(在多層結構中,此結構可包含一層以上的透明導電性材料薄膜)。另外,第二電極45可藉由濺射製程、印刷製程、化學氣相沉積製程、原子層沉積製程、脈衝雷射沉積製程、真空蒸鍍製程或其他相似製程而形成在彩色濾光片50上。
在例示性實施例中,第二導電層(圖中未繪示)可形成在彩色濾光片50上。然後第二導電層可藉由光刻製程或使用附加蝕刻光罩之蝕刻製程進行圖案化。如此,第二電極45可提供在彩色濾光片50上。在此,第二電極45可為大致上由鄰近像素共同使用的共同電極。
第二對準層40可設置在第二電極45上。第二對準層40可使用聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺(polyamide)、聚醯胺酸(polyamic acid)、聚亞苯基鄰苯二甲醯胺(polyphenylenephthalamide)、聚乙烯(polyethylene)、聚本乙烯(polystyrene)、聚酯(polyester)、聚氨酯(polyurethane)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚乙烯亞胺(polyethyleneimine)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)及/或其他相似材料來形成。第二對準層40可用旋轉塗佈製程、印刷製程、噴塗製程或其他製程形成。在例示性實施例中,第二對準層40可包含根據液晶分子30的對準條件及/或聚合物網狀結構25成分而變化的材料。
如第1圖與第2圖所繪示,液晶結構35可設置在第一對準層20與第二對準層40之間。液晶結構35可包含聚合物網狀結構與複數個液晶分子30。液晶分子30可部分地或完全地分散在聚合物網狀結構25中。
換句話說,藉由高分子聚合物網狀結構25,液晶分子30可部分地或完全地被困住(trapped)。亦即,液晶分子30之至少一些部分可分散在聚合物網狀結構25中。進一步,其他液晶分子30可被聚合物網狀結構25相分隔。
即,部分液晶分子30可在聚合物網狀結構25外部。
在例示性實施例中,液晶結構35之聚合物網狀結構25可使用反應型液晶原(reactive mesogen,RM)、單體、光引發劑(photo-initiator)以及其他相似材料來形成。例如,聚合物網狀結構25可從單體的反應型液晶原、低聚的反應型液晶原、聚合的反應型液晶原及/或其相似材料產生。基於液晶結構35之總重量計,液晶結構35中的聚合物網狀結構25之含量可在約5重量%至50重量%。聚合物網狀結構25可部分地或完全地防止液晶分子30之浮動、移動及/或旋轉。進一步,每一液晶分子30之長軸可配置在大致上垂直於第一基板10及/或第二基板55的方向上。
在根據例示性實施例之液晶結構35之形成中,初步液晶結構(圖中未繪示)可設置或注入在第一對準層20與第二對準層40之間的空間中。另一選擇,初步液晶結構可藉由印刷製程、旋轉塗佈製程、噴塗製程或其他相似製程直接形成在第一對準層20及/或第二對準層40上。初步液晶結構可包含垂直對準型(vertical alignment type)液晶分子、單體、光引發劑、反應型液晶原及/或其他相似材料。然後,可在位於第一
對準層20與第二對準層40之間的初步液晶結構上執行曝光製程。例如,初步液晶結構可藉由紫外線(UV)曝光製程曝光。
在用於形成液晶結構35之曝光製程中,可在初步液晶結構上照射光,例如紫外光,然後在初步液晶結構中可藉由光而產生聚合物粒種(polymer seeds)。聚合物粒種與單體可聚合以形成在第一對準層20與第二對準層40之間的聚合物網狀結構25。在此情形中,液晶分子30可藉由聚合物網狀結構25完整地或部分地困住(trapped)。亦即,一些液晶分子30可部分地或完全地分散在聚合物網狀結構25,而其他液晶分子30可被聚合物網狀結構25相分隔。其結果是,含有聚合物網狀結構25與液晶分子30的液晶結構35可被提供在第一對準層20與第二對準層40之間。
在一些例示性實施例中,第一對準層20與第二對準層40的每一個可能不會經過摩擦製程(rubbing process)。如在第1圖中所繪示,當第一電極15與第二電極45之間不產生電場時,因為第一對準層20及/或第二對準層40之疏水性,液晶分子30可配置在大致上垂直於第一基板10及/或第二基板55的方向上。當第一對準層20及/或第二對準層40之垂直錨固力(vertical anchoring force)增加時,液晶分子30可容易地大致定向垂直於第一基板10及/或第二基板55。在此情形中,在短軸上每一液晶分子30的折射率(No)可大致相同於聚合物網狀結構25之折射率(Np)。例如,當電壓施加至第一電極15及/或第二電極45之前液晶分子30配置在大致上垂直於第一基板10及/或第二基板55的方向上,因為每一液晶分子30在短軸上的折射率(No)可大致相同於聚合物網狀結構25之折射率(Np),所以從光源(圖中未繪示)產生的入射光可不被液晶分子30散射而通過液
晶結構35。如此,因為液晶分子30可相對於第一基板10及/或第二基板55而垂直地配置,所以當第一電極15與第二電極45之間不產生電場時,液晶顯示裝置可以透光模式運作。
如在第2圖中所繪示,當第一電極15與第二電極45之間產生電場時,液晶顯示裝置可以散射模式運作。當第一電極15與第二電極45之間產生電場時,液晶分子30可沿著大致上垂直於電場的方向上旋轉。例如,當第一電極15與第二電極45之間的電場係大致上垂直於Z軸時,液晶分子30之光軸可從Z軸移動到X-Y平面上,如此每一液晶分子30的有效折射率,其為短軸上折射率(No)與長軸上折射率(Ne)之總和,可大致上大於聚合物網狀結構25之折射率(Np)。在此,液晶分子30之有效折射率可不同於聚合物網狀結構25之折射率(Np),如此入射光可被液晶結構35中的液晶分子30散射與反射。因此,當電壓施加至第一電極15及/或第二電極45時,液晶顯示裝置可以散射模式運作。
如上所述,當電壓不施加至第一電極15及/或第二電極45(即關閉狀態)時,根據例示性實施例之液晶顯示裝置可以透光模式運作,然而當電壓施加至第一電極15及/或第二電極45(即開啟狀態)時,液晶顯示裝置可以散射模式運作。因此,液晶顯示裝置可應用在需要透明視窗的顯示設備上,因為電源可根據使用者需求才施加至液晶顯示裝置,所以液晶顯示裝置的電力消耗可減少。另外,因為液晶顯示裝置可在最初狀態中以透明模式運作,所以液晶顯示裝置可具有大致上高於傳統顯示裝置的透明度。此外,在第一對準層20及/或第二對準層40上可能不會執行摩擦製程,因此,當第一電極15與第二電極45之間產生電場時,
液晶分子30可隨機地在任意方向上傾斜。因此,液晶顯示裝置可具有入射光沿著所有方向上大致上一致的散射程度。同時,液晶分子30之移動或流動可藉由聚合物網狀結構25部分地或完全地限制,如此液晶顯示裝置可不需要額外的分隔構件,例如隔牆(partition)。
雖然在第1圖與第2圖繪示具有垂直對準模式的液晶顯示裝置,但是液晶顯示裝置可具有各種其他模式,例如面內切換(IPS)模式、邊界電場切換(FFS)模式、扭曲向列(TN)模式、雙折射率電性控制(EBC)模式等等。
第3圖係為繪示根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。第4圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。除了液晶分子120之構造之外,在第3圖與第4圖繪示的液晶顯示裝置可具有與參考第1圖與第2圖描述的液晶顯示裝置有大致相同或大致相似的構造。
參閱第3圖與第4圖,液晶顯示裝置可包含第一基板100、第一電極105、第一對準層110、液晶結構125、第二對準層130、第二電極135、彩色濾光片140、第二基板145、以及其他相似物。液晶結構125可包含聚合物網狀結構115與複數個液晶分子120。
第一基板100與第二基板145的每一個可包含透明絕緣基板。例如,第一基板100與第二基板145的每一個可包含玻璃基板、石英基板、透明樹脂基板、或其他相似材料。雖然圖中未繪示,具有開關裝置與驅動電路的下結構可提供在第一基板100上,以及覆蓋下結構的至少一絕緣層可形成在第一基板100上。
第一電極105可設置在第一基板100上,且可電性接觸下結構。第一電極105可包含透明導電性材料,且可具有單層結構或包含一層以上的透明導電薄膜的多層結構。第一電極105可藉由與參考第1圖描述形成第一電極15的大致相同或大致相似的製程來取得。
第一對準層110可設置在第一電極105上。在例示性實施例中,在第一對準層110上可執行摩擦製程(rubbing processes),如此當電壓不施加至第一電極105及/或第二電極135時,液晶分子120可配置在大致上平行於第一基板100的方向上。
如在第3圖與第4圖所繪示,彩色濾光片140可設置在第二基板145上。在此,根據液晶顯示裝置之複數個像素,彩色濾光片140可包含紅色濾光片、綠色濾光片及/或藍色濾光片。在一些例示性實施例中,液晶結構125可包含彩色染料,例如紅色染料、藍色染料及/或綠色染料。當染料包含在液晶結構125中,可省略彩色濾光片140。
第二電極135可位於彩色濾光片140上。第二電極135可大致上完整地覆蓋彩色濾光片140。第二電極135亦可包含與第一電極105相似的透明導電性材料。進一步,第二電極135可具有單層結構或多層結構。第二電極135可藉由與參考第1圖描述形成第二電極45的大致相同或大致相似的製程來形成。在例示性實施例中,第一電極105與第二電極135的每一個可包含相同材料。另一選擇,第二電極135可包含不同於第一電極105的材料。
第二對準層130可設置在第二電極135上。在例示性實施例中,第二對準層130亦可經過摩擦製程。如此,在第二對準層130上執行
摩擦製程的結果是,當第一電極105與第二電極135之間不產生電場時,液晶分子120可定向於大致上平行於第二基板145的方向上。亦即,第一對準層110與第二對準層130可致使當電壓不施加至第一電極105及/或第二電極135時,液晶分子120配置在大致上平行於第一基板100及/或第二基板145的方向上。
液晶結構125可設置在第一對準層110與第二對準層130之間。液晶結構125可包含聚合物網狀結構115與部分地或完全地分散在聚合物網狀結構115中的複數個液晶分子120。換句話說,至少一些液晶分子120可部分地或完全地困在聚合物網狀結構115中。進一步,一些液晶分子120可被聚合物網狀結構115分隔成預設間隔或設定間隔。在例示性實施例中,聚合物網狀結構115可從反應型液晶原(RM)、單體、光引發劑以及其他相似物產生。液晶結構125可藉由與參考第1圖描述形成液晶結構35的大致相同或大致相似的製程來取得。
在例示性實施例中,液晶分子120可包含負-C(Nega-C)型液晶分子。每一負-C型液晶分子在Z軸上有折射率(Ne)而在x軸與y軸上有折射率(No)。在此,在Z軸上的折射率(Ne)可大致上不同於在X軸與Y軸上的折射率(No)。例如,在X軸與Y軸上的折射率(No)可大致上大於在Z軸上的折射率(Ne)。
如在第3圖中所繪示,當電壓不施加至第一電極105及/或第二電極135(即關閉狀態)時,每一液晶分子120可在X軸與Y軸上具有折射率(No),以致於每一液晶分子120的折射率(No)可大致相同或大致相似
於聚合物網狀結構115之折射率(Np)。亦即,入射光可不被散射而通過液晶結構125,如此液晶顯示裝置可以透光模式運作。
如在第4圖中所繪示,當藉由施加電壓至第一電極105及/或第二電極135使得第一電極105與第二電極135之間產生電場時,液晶分子120可藉由電場傾斜。因此每一液晶分子的有效折射率可不同於聚合物網狀結構115之折射率(Np)。亦即,每一液晶分子120的有效折射率,其係在Z軸上之折射率(Ne)與在X軸與Y軸上的折射率(No)之總和,可不同於聚合物網狀結構115之折射率(Np)。因為入射光可被在液晶結構125中的液晶分子120反射與散射,所以液晶顯示裝置可以散射模式運作。
第5圖係為繪示根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。第6圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。除了包含極化層153與第一電極155之外,在第5圖與第6圖繪示的液晶顯示裝置可具有與參考第1圖與第2圖描述的液晶顯示裝置有大致相同或大致相似的構造。
參閱第5圖與第6圖,液晶顯示裝置可包含第一基板150、極化層153、第一電極155、第一對準層160、具有聚合物網狀結構170與液晶分子165的液晶結構175、第二對準層180、第二電極185、彩色濾光片190、第二基板195以及其他相似物。
第一基板150與第二基板195的每一個可包含透明絕緣基板。具有開關裝置與驅動電路的下結構(圖中未繪示)可設置在第一基板150之第一面(例如上表面)上,而覆蓋下結構的一層以上之絕緣層(圖中未繪示)可提供在第一基板150之第一面上。
第一電極155可位於在第一基板150之第一面上。在例示性實施例中,每一像素之第一電極155可劃分成配置在第一基板150之第一面上且彼此平行配置的複數個部分。例如,含有複數個部分的第一電極155可設置在一像素區中。在此情形中,第一電極155之每一部分可具有狹縫狀、直線狀、棒狀及/或其相似形狀。因為一第二電極185可設置在一像素區中,第一電極155與第二電極185之部分之間沿著大致上垂直於第一基板150及/或第二基板195方向上可產生電場。此外,在第一電極155之鄰近部分之間沿著大致上平行於第一基板150及/或第二基板195的方向上可能會產生電場。因此,液晶結構175之液晶分子165可在第一電極155之鄰近部分之間切換。在第一電極155與第二電極185之間的液晶分子165之構造可稱為面內切換(IPS)模式。除了對導電層圖案化成大致上彼此平行設置的複數個部分之外,具有複數個部分的第一電極155可用與參考第1圖描述的第一電極15形成製程大致相似的製程來形成。
在例示性實施例中,極化層153可設置在第一基板150之第二面(例如底面)上。極化層153可具有大致上平行於第一電極155之部分所延伸之方向的透射軸(transmissive axis)。因此,來自光源(圖中未繪示)產生的光入射至極化層153後,極化層153可通過入射光在大致上平行於第一電極155之部分的方向傳播的分量。在一些例示性實施例中,透明黏接層(圖中未繪示)可設置在極化層153與第一基板150之第二面之間。
透明黏接層可改進極化層153與第一基板150之間的黏接強度。
第一對準層160可設置在第一基板150之第一面上以覆蓋第一電極155之部分。在電壓不施加至第一電極155及/或第二電極185之
情形中,第一對準層160可受到摩擦處理。因此,液晶分子165可定向在大致上平行於第一基板150的方向上。
具有複數個液晶分子165與聚合物網狀結構170的液晶結構175可位於第一對準層160上。在例示性實施例中,液晶分子165可包含垂直對準型液晶分子。在此情形中,第一對準層160可透過如上所述的摩擦製程處理,致使當電場不產生在之第一電極155與第二電極185間時,液晶分子165之主軸可沿著大致上平行於第一基板150的方向上配置。
彩色濾光片190可設置在大致於於第一基板150之第一面的對面的第二基板195之第一面上。第二電極185可位於彩色濾光片190上。雖然第一電極155可包含大致上彼此平行配置的複數個部分,但是第二電極185可為讓鄰近像素共同使用的共同電極。
第二對準層180可設置在第二電極185上。相似第一對準層160,在第二對準層180上亦可執行摩擦製程,以致於當電壓不施加至第二電極155及/或第二電極185時,液晶分子165可定向在大致上平行於第二基板195的方向上。
在根據例示性實施例之液晶顯示裝置中,一極化層153可設置在第一基板150之下。例如,極化層153可位於第一基板150之底面上(例如第二面)。當液晶分子165之短軸係定向沿著大致上平行於極化層153之透射軸的方向(由於摩擦製程)時,入射光可沿著大致上平行於液晶分子165之短軸的方向通過液晶結構175。如此,因為每一液晶分子165在短軸上的折射率(No)可大致相同於聚合物網狀結構170之折射率(Np),所以入射光可不被散射或反射而通過液晶結構175。即,如第5圖
所繪示,當第一電極155與第二電極185之間不產生電場時,液晶顯示裝置可以透光模式運作。
同時,如第6圖所繪示,當第二電極185與第一電極155之部分之間產生大致上垂直電場與大致上水平電場時,液晶分子165可從極化層153之透射軸水平地旋轉預設角度或設定角度。亦即,因為每一液晶分子165係相對於極化層153之透射軸水平旋轉,所以在第6圖中的每一液晶分子165之寬度可大致上小於在第5圖中的每一液晶分子165之寬度。因此,通過極化層153的光可能會因為液晶分子165之有效折射率與聚合物網狀結構170之折射率(Np)之間差異而被反射或散射,所以液晶顯示裝置可以散射模式運作。
第7圖係為繪示根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。第8圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。除了第一對準層210與第二對準層230之外,在第7圖與第8圖繪示的液晶顯示裝置可具有與參考第1圖與第2圖描述的液晶顯示裝置有大致相同或大致相似的構造。
參閱第7圖與第8圖,液晶顯示裝置可包含第一基板200、第一電極205、第一對準層210、具有聚合物網狀結構215與複數個液晶分子220的液晶結構225、第二對準層230、第二電極235、彩色濾光片240、第二基板245以及其他相似物。
在例示性實施例中,第一對準層210與第二對準層230的每一個可經過摩擦製程,以致於液晶分子220之可沿著大致上垂直於第一基板200及/或第二基板245的方向上配置。因此,當電壓不施加至第一電極
205及/或第二電極235時,液晶分子220係配置在大致上垂直於第一基板200及/或第二基板245的方向上。根據第一對準層210與第二對準層230之摩擦處置,每一液晶分子220在短軸上的折射率(No)可與聚合物網狀結構215之折射率(Np)大致相同,如此當如第7圖所繪示的第一電極205與第二電極235之間不產生電場時,液晶顯示裝置可以透光模式運作。
當第一電極205與第二電極235之間形成電場時,每一液晶分子220在長軸與短軸上的有效折射率可大致上不同於聚合物網狀結構215之折射率(Np),如此液晶顯示裝置可以散射模式運作,如在第8圖中所繪示。
第9圖係為繪示根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。第10圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。除了第一對準層260與第二對準層280之外,在第9圖與第10圖繪示的液晶顯示裝置可具有與參考第1圖與第2圖描述的液晶顯示裝置有大致相同或大致相似的構造。
參閱第9圖與第10圖,液晶顯示裝置可包含第一基板250、第一電極255、第一對準層260、具有聚合物網狀結構265與複數個液晶分子270的液晶結構275、第二對準層280、第二電極285、彩色濾光片290、第二基板295以及其他相似物。
在例示性實施例中,第一對準層260與第二對準層280的每一個可分別地經過摩擦製程。如此,當電壓不施加至第一電極255及/或第二電極285時,每一液晶分子270之短軸可沿著大致上垂直於第一基板250及/或第二基板295的方向上配置。亦即,藉由用於第一對準層260與
第二對準層280的摩擦製程,每一液晶分子270之長軸可大致上平行於第一基板250及/或第二基板295。
提供第一對準層260與第二對準層280之摩擦處理可讓每一液晶分子270在短軸上的折射率(No)大致相同於聚合物網狀結構265之折射率(Np)。因此,如第9圖所繪示,當第一電極255與第二電極285之間不產生電場時,液晶顯示裝置可以透光模式運作。然而,因為每一液晶分子270在短軸上的折射率(No)可些微地不同於聚合物網狀結構265之折射率(Np),所以液晶顯示裝置在透光模式可能有些微地降低的透明度。亦即,在液晶結構275中可能會發生入射光之最初散射現象,從而些微地減少液晶顯示裝置之最初透明度。
當電壓施加至第一電極255及/或第二電極285時,每一液晶分子270在長軸與短軸上的有效折射率可大致上不同於聚合物網狀結構265之折射率(Np)。因此,如第10圖所繪示,當第一電極255與第二電極285之間產生電場時,液晶顯示裝置可以散射模式運作。
第11圖係為繪示根據一些例示性實施例之以透光模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。第12圖係為繪示根據例示性實施例之以散射模式下運作的液晶顯示裝置之剖面圖。除了極化層303與第一電極305之外,在第11圖與第12圖繪示的液晶顯示裝置可具有與參考第1圖與第2圖描述的液晶顯示裝置有大致相同或大致相似的構造。
參閱第11圖與第12圖,液晶顯示裝置可包含第一基板300、極化層303、第一電極305、第一對準層310、具有聚合物網狀結構
315與複數個液晶分子320的液晶結構325、第二定向層330、第二電極335、彩色濾光片340、第二基板345以及其他相似物。
下結構(圖中未繪示)可提供在第一基板300之第一面(例如上表面)上,而至少一絕緣層(圖中未繪示)可設置在第一基板300之第一面上以覆蓋下結構。第一電極305可設置在第一基板300之第一面上。在例示性實施例中,每一像素之第一電極305可劃分成配置在大致上彼此平行的方向上的複數個部分。因為作為共同電極的第二電極335可對應於具有複數個部分的第一電極305,在第一電極305與第二電極335之間沿著大致上垂直於第一基板300及/或第二基板345得方向上可能會產生電場。然而,在第一電極305之鄰近部分之間沿著大致上平行於第一基板300及/或第二基板345的方向上可能會形成電場。因此,液晶結構325之液晶分子320可在第一電極305之部分之間切換。
在例示性實施例中,液晶分子320可包含雙折射率電性控制(EBC)型液晶分子。例如,液晶分子320之折射率可藉由施加電場至液晶分子320來控制。進一步,極化層303可設置在第一基板300之第二面(例如底面)上。極化層303可具有大致上垂直於第一電極305之複數個部分所延伸之方向的透射軸。例如,極化層303可通過入射光之沿著大致上垂直於第一電極305之複數個部分所延伸之方向傳播的分量。在此情形中,每一液晶分子320可具有大致上垂直於極化層303之透射軸的長軸。
亦即,每一液晶分子320之長軸可大致上平行於第一電極305之部分所延伸的方向。
第一對準層310可設置在第一基板300之第一面上以覆蓋第一電極305。第一對準層310可經過摩擦製程,致使當第一電極305與第二電極335之間不產生電場時液晶分子320可定向在大致上平行於極化層303之透射軸的方向上。
彩色濾光片340可位於大致上面向第一基板300之第一面的第二基板345之第一面上。第二電極335可設置在彩色濾光片340上。
具有複數個部分的第一電極305可設置在每一像素中,然而作為共同電極的一第二電極335可被鄰近像素共同使用。
第二對準層330可設置在第二電極335上。與第一對準層310相似,在第二對準層330上亦可執行摩擦製程,如此當電壓不施加至第一電極305及/或第二電極335時,液晶分子320之短軸可定向在大致上平行於極化層303之透射軸的方向上。
在根據例示性實施例之液晶顯示裝置中,極化層303可位於第一基板300之下,而液晶結構325可包含可藉由施加電壓調整之折射率的液晶分子320。在液晶分子320之短軸藉由第一對準層310與第二對準層330而大致上平行於極化層303之透射軸情形中,入射光可沿著大致上平行於液晶分子320之短軸的方向通過液晶結構325。因此,因為每一液晶分子320在短軸上的折射率(No)可大致相同於聚合物網狀結構315之折射率(Np),所以入射光可不被散射或反射而通過液晶結構325。因此,如第11圖所繪示,當第一電極305與第二電極335之間不產生電場時,液晶顯示裝置可以透光模式運作。
在另一方面,如第12圖所繪示,當第二電極335與第一電極305之複數個部分之間產生大致上垂直電場與大致上水平電場時,複數個液晶分子320可分別地從極化層303之透射軸水平地旋轉預設角度。
即,因為每一液晶分子320係相對於極化層303之透射軸做水平旋轉,所以在第12圖中的每一液晶分子320之寬度可大致上大於在第11圖中的每一液晶分子320之寬度。如此,通過極化層303的光會因為液晶分子320之有效折射率與聚合物網狀結構315之折射率(Np)之間差異而被反射或散射。其結果是,液晶顯示裝置可以散射模式運作。
上述內容係例示性實施例之說明而非為受其限制而解釋。雖然已描述少數例示性實施例,但是熟悉此領域之技術者將輕易體認到在不實質脫離揭露內容之新穎教示與優點下對例示性實施例的許多修改係為可能的。因此,所有修改係視為包含在申請專利範圍所定義的本發明之範疇內。在申請專利範圍中,手段附加功能子句係有意的涵蓋在此所述執行所述功能的結構而不僅涵蓋結構的等效物且涵蓋等效結構。因此,應理解的是前述內容係各種例示性實施例說明且不受所揭露特定例示性實施例限制解釋,而對所揭露之例示性實施例的修改,如同其他例示性實施例一樣,係被視為包含在附加申請專利範圍及其等效範圍之範籌內。
10‧‧‧第一基板
15‧‧‧第一電極
20‧‧‧第一對準層
25‧‧‧聚合物網狀結構
30‧‧‧液晶分子
35‧‧‧液晶結構
40‧‧‧第二對準層
45‧‧‧第二電極
50‧‧‧彩色濾光片
55‧‧‧第二基板
Claims (22)
- 一種液晶顯示裝置,包含:一第一基板;一第一電極,係位在該第一基板上;一第二基板,係面向該第一基板;一第二電極,係位在該第二基板上並面向該第一電極;以及一液晶結構,係位在該第一電極與該第二電極之間,該液晶結構包含一聚合物網狀結構與複數個液晶分子,其中當該第一電極與該第二電極之間不產生電場時,該液晶顯示裝置係以一透光模式運作,當該第一電極與該第二電極之間產生電場時,該液晶顯示裝置係以一散射模式運作,以及其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,該液晶顯示裝置係透明或大致上透明;其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,每一該液晶分子在一短軸上的折射率係相同於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置,其中該複數個液晶分子係部分地或完全地分散在該聚合物網狀結構中。
- 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置,其中該聚合物網狀結構基於該液晶結構總重量計之含量係在約5重量%至約50重量%的範圍中。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置,進一步包含:一第一對準層,係位在該第一電極上;以及 一第二對準層,係位在該第二電極上。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,進一步包含位在該第二基板與該第二電極之間的一彩色濾光片。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,其中該液晶結構包含一彩色染料。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,其中該第一對準層與該第二對準層的每一個係不經過一摩擦製程。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置,其中當該液晶顯示裝置以該散射模式運作時,每一該液晶分子在一短軸與一長軸上的有效折射率係大於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,其中該第一對準層與該第二對準層的每一個係經過一摩擦製程,當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,致使該液晶分子對準在平行於該第一基板或該第二基板的方向上。
- 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置,其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,每一該液晶分子在X方向與Y方向上的折射率係相同於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置,其中當該液晶顯示裝置以該散射模式運作時,每一該液晶分子在X方向、Y方向與Z方向上的有效折射率係不同於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作,該第一對準層與該第二對準層的每 一個係經過一摩擦製程,致使該液晶分子對準在垂直於該第一基板或該第二基板的方向上。
- 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置,進一步包含位於該第一基板之一底部的一極化層,其中該第一電極包含彼此平行配置的複數個部分。
- 如申請專利範圍第13項所述之液晶顯示裝置,其中該第一對準層與該第二對準層的每一個係經過一摩擦製程,當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,致使該液晶分子對準在平行於該第一基板或該第二基板的方向上。
- 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置,其中該極化層之一透射軸係平行於每一該液晶分子之一短軸,而其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,每一該液晶分子在該短軸上的折射率係相同於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置,其中該極化層之一透射軸係平行於每一該液晶分子之一長軸,而其中當該液晶顯示裝置以該散射模式運作時,每一該液晶分子在該長軸與一短軸上的有效折射率係不同於於該聚合物網狀結構的折射率。
- 一種液晶顯示裝置的製造方法,包含:在一第一基板上形成一第一電極;在一第二基板上形成一第二電極;結合該第一基板與該第二基板且使該第一電極相對於該第二電極;以及 在該第一電極與該第二電極之間形成包含一聚合物網狀結構與複數個液晶分子的一液晶結構,其中當該第一電極與該第二電極之間不產生電場時該液晶顯示裝置係以一透光模式運作,當該第一電極與該第二電極之間產生電場時,該液晶顯示裝置係以一散射模式運作,以及其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,該液晶顯示裝置係透明或實質上透明;其中當該液晶顯示裝置以該透光模式運作時,每一該液晶分子在一短軸上的折射率係相同於該聚合物網狀結構的折射率。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法,其中形成該液晶結構包含:在該第一電極與該第二電極之間形成一初步液晶結構;以及在該初步液晶結構上執行一曝光製程。
- 如申請專利範圍第17項所述之方法,進一步包含:在該第一電極上形成一第一對準層;以及在該第二電極上形成一第二對準層。
- 如申請專利範圍第19項所述之方法,進一步包含在該第二基板與該第二電極之間形成一彩色濾光片。
- 如申請專利範圍第19項所述之方法,進一步包含在該第一對準層與該第二對準層上執行一摩擦製程。
- 如申請專利範圍第19項所述之方法,進一步包含在該第一基板之一底部上形成一極化層。
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