CN101702066B - 液晶显示装置、液晶面板结构及其光学透镜结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置、液晶面板结构及其光学透镜结构。所述光学透镜结构包括一基板、一附着增强层、一等向层、一无机绝缘层、一配向层和一液晶层。其中，附着增强层配置于基板上，等向层配置于附着增强层上。无机绝缘层配置于等向层上，并且与等向层接触。配向层配置于无机绝缘层上，并且与无机绝缘层接触。液晶层配置于配向层上。此光学透镜结构是利用无机绝缘层，以隔绝配向层和等向层之间的溶质-溶剂相互作用。

Description

液晶显示装置、液晶面板结构及其光学透镜结构

技术领域

本发明有关于一种光学结构，且特别是有关于一种利用无机绝缘层隔绝配向层和等向层之间有机溶剂的作用的光学透镜结构。

背景技术

随着科技发展，具有体积小、省电、平面直角、低耗电量和低辐射等多项优点的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)逐渐取代了传统的映像管显示器(Cathode Ray Tube，CRT)。液晶显示器在日常生活中的重要性也越来越显著。像是目前市面上到处可见的电子产品，例如，手机、笔记本电脑、数码相机和卫星导航系统等，都是采用液晶显示器来作为其信息显示之用。

目前液晶显示器仍以平面液晶显示器为市场主流。但随着使用者对于立体视觉声光效果的强烈需求，立体液晶显示器在市场上也逐渐的开始被重视。

液晶显示器是以液晶分子作为其基本要素，其中液晶分子是被夹在经过配向处理的两片玻璃板之间。这个介于固态与液态之间的中间态液晶分子，不但具有液体易受外力作用而流动的特性，亦具有晶体特有的光学异方向性质。所以当液晶分子受到一电场的驱动时，液晶分子的排列状态能够被改变至其他指向，进而造成穿透液晶分子的光线的光学特性发生改变。利用上述的技术，已知技术可制作出各式的液晶显示器，如扭转向列型液晶显示器(Twisted Nematic Liquid crystal display，TN LCD)、薄膜晶体管液晶显示器(Thin-Film Transistor Liquid crystal display，TFT-LCD)等。

然而，已知的液晶显示器却具有下述的问题。图1A所示为液晶层的液晶分子149配置于配向层145上的正面示意图。图1B所示为液晶层的液晶分子149配置于配向层145上的侧面示意图。请参照图1A以及图1B，当配向层145与等向层146之间产生溶质-溶剂相互作用(solute-solvent interaction)时，配向层145将受到破坏，进而使得配向层145对液晶层的液晶分子149配向效果大幅地降低，并且造成液晶层的液晶分子149排列混乱，例如：在相同直行上的液晶分子149排列混乱。因此，受到溶质-溶剂相互作用的破坏的配向层145会使得液晶层无法达到最佳的配向效果。

发明内容

鉴于以上问题，本发明在于提供一种无机绝缘层，用以隔绝第一配向层和等向层之间溶质-溶剂相互作用反应，藉以解决液晶层配向效果不佳的问题。

本发明所揭露的一种光学透镜结构，其包括一基板、一附着增强层、一等向层、一无机绝缘层、一第一配向层和一液晶层。其中，附着增强层配置于基板上，等向层配置于附着增强层上，无机绝缘层配置于等向层上，并且与等向层接触。第一配向层配置于无机绝缘层上，并且与无机绝缘层接触。液晶层配置于第一配向层上。依据本发明所揭露的液晶面板结构，其更包括一第二配向层。此第二配向层位于液晶层上。

在本发明的一实施例中，上述光学透镜结构更包括一第二配向层。此第二配向层位于液晶层上。

在本发明的一实施例中，上述的光学透镜结构的第一配向层具有多个曲面，第二配向层经由这些曲面来与无机绝缘层接触。

在本发明的一实施例中，上述的光学透镜结构的多个曲面为凹面或是为凸面。

在本发明的一实施例中，上述的光学透镜结构的等向层的材质为丙烯酸脂(Acrylic)或环氧树脂(Epoxy)，并且第一配向层含有一或多种溶剂，此溶剂包括N-甲基呲咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone，γ-BL)、乙二醇单丁醚(ethylene glycol monobutyl ether，BC)或二丙二醇甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether，DPM)。

在本发明的一实施例中，上述的光学透镜结构的无机绝缘层的材质为氮化硅(SiN_X)或氧化硅(SiO_X)。

本发明亦揭露一种光学透镜结构，其包括一基板、一等向层、第一配向层、一无机绝缘层以及一液晶层。等向层对应于基板设置。第一配向层配置于等向层上。无机绝缘层配置于等向层与第一配向层之间。液晶层配置于第一配向层上。

在本发明的一实施例中，上述的等向层是由一等向性材料所制成。较佳的是，上述的等向性材料包括丙烯酸脂或环氧树脂。

在本发明的一实施例中，液晶层包括多个半凸透镜结构。

在本发明的一实施例中，液晶层包括多个半凹透镜结构。

在本发明的一实施例中，无机绝缘层的材质包括氮化硅或氧化硅。

在本发明的一实施例中，第一配向层是由一聚亚酰胺材料所制成。较佳的是，聚亚酰胺材料另包括一或数种溶剂。上述的溶剂包括N-甲基呲咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone，γ-BL)、乙二醇单丁醚(ethylene glycol monobutyl ether，BC)或二丙二醇甲醚(dipropylene glycolmonomethyl ether，DPM)。

本发明更揭露一种光学透镜结构，其包括一基板、一等向层、一第一配向层、一阻隔层以及一液晶层。等向层对应基板设置，并且等向层是由一树脂材料所制成。第一配向层配置于等向层上，并且第一配向层包括一有机溶剂。阻隔层配置于等向层与第一配向层之间，其中有机溶剂会与树脂材料产生溶质-溶剂相互作用。液晶层配置于第一配向层上。

本发明所揭露的一种液晶面板结构，包括一上述的光学透镜结构、一液晶面板和一扭转型液晶面板。液晶面板对应于光学透镜结构设置。较佳的是，光学透镜结构位于液晶面板与扭转型液晶面板之间，并且液晶层位于液晶面板与基板之间。扭转型液晶面板对应于液晶面板设置。更佳的是，液晶面板结构更包括一偏光板，其中此偏光板配置于扭转型液晶面板上。

本发明所揭露的一种液晶面板结构，包括一上述的光学透镜结构、一扭转型液晶面板和一液晶面板。液晶面板对应于光学透镜结构设置。较佳的是，扭转型液晶面板位于液晶面板与光学透镜结构之间，并且液晶层位于扭转型液晶面板与基板之间。扭转型液晶面板对应于液晶面板设置。

本发明所揭露的一种液晶显示装置，包括一上述液晶面板结构以及一背光模块。液晶面板配置于背光模块上。

根据本发明的光学透镜结构是利用一无机绝缘层来隔绝第一配向层和等向层，藉以解决液晶层配向效果不佳的问题。更详细地说，因为第一配向层与等向层的材料多为有机材料，且在制程的过程中有机材料会伴随着溶剂使用。因此，经由将无机绝缘层配置在第一配向层与等向层间，本发明可以避免第一配向层与等向层间产生溶质-溶剂相互作用，进而改善液晶层配向效果。此外，由于上述的光学透镜结构能解决液晶层配向效果不佳的问题，因此相较于已知技术而言，使用此光学透镜结构的液晶面板结构以及液晶显示装置能够达到较佳的显示品质。

附图说明

图1A所示为已知技术的液晶层的液晶分子置于经过配向处理的配向层上的正面示意图。

图1B所示为已知技术的液晶层的液晶分子置于经过配向处理的配向层上的侧面示意图。

图2所示为本发明第一实施例的侧面示意图。

图3所示为本发明第二实施例的侧面示意图。

图4所示为本发明第三实施例的侧面示意图。

图5所示为本发明第四实施例的侧面示意图。

图6所示为本发明第五实施例的侧面示意图。

图7所示为本发明第六实施例的侧面示意图。

附图标号

100a：光学透镜结构

100b：光学透镜结构

110：基板

120：附着增强层

130：等向层

130’：等向层

140：阻隔层

140’：阻隔层

142：凹面

144：凸面

145：配向层

146：等向层

149：液晶分子

150：第一配向层

150’：第一配向层

152：凹面

154：凸面

160：液晶层

160’：液晶层

162：半凸透镜结构

164：半凹透镜结构

170：第二配向层

200：液晶面板

300：扭转型液晶面板

400：背光模块

500a：液晶面板结构

500b：液晶面板结构

500c：液晶面板结构

500d：液晶面板结构

600：偏光板

1000a：液晶显示装置

1000b：液晶显示装置

1000c：液晶显示装置

1000d：液晶显示装置

具体实施方式

以上关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，下文特举较佳的实施例，并且配合所付附图，提供本发明的权利要求更进一步的解释。

请参阅图2所示的本发明第一实施例的侧面示意图。根据本发明第一实施例的光学透镜结构100a，其包括一基板110、一附着增强层120、一等向层130、一阻隔层140、一第一配向层150、一液晶层160和一第二配向层170。附着增强层120配置于基板110上，且等向层130配置于附着增强层120上。阻隔层140配置于等向层130上，并且与等向层130接触。阻隔层140具有多个曲面。其中，本实施例是经由入射光经液晶层160入射至基板110的方向D来定义一曲面为一凹面142或是一凸面144。当曲面沿方向D突出时，则此一曲面被定义为凹面142。

第一配向层150配置于阻隔层140上，并且此第一配向层150与阻隔层140相互接触。较佳的是，在本实施例中，阻隔层140为一无机绝缘层。液晶层160配置于第一配向层150上。由于第一配向层150与液晶层160是依序地被堆迭在阻隔层140上，是以第一配向层150与液晶层160的邻近于阻隔层140的一侧的轮廓与阻隔层140的曲面之间具有一对应或互补的关系。亦即，当阻隔层140具有多个凹面142时，并且当第一配向层150被形成于阻隔层140上时，每一个凹面142的上方均会形成一个轮廓与凹面142对应的凹面152；而当第一配向层150具有多个凹面152时，并且当液晶层160被形成于第一配向层150上时，每一个凹面152的上方均会形成一个轮廓与凹面152彼此互补的半凸透镜结构162。换句话说，在本实施例中，液晶层160是由多个半凸透镜结构162所排列而成，且半凸透镜结构162的轮廓是与凹面142、凹面152互补。

第二配向层170配置于液晶层160上。在本实施例中，第二配向层170的材质为聚亚酰胺配向膜(Polyimide Film)或其它具有配向效果的膜片材料。液晶层160的材质为具有光活性液晶元(Reactive Mesogen)的高分子材料。第一配向层150的材质亦可为聚亚酰胺(Polyimide，PI)或其它具有配向效果的膜片材料。且第一配向层150含有一或数种有机溶剂，此有机溶剂为N-甲基呲咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone，γ-BL)、乙二醇单丁醚(ethylene glycol monobutyl ether，BC)或二丙二醇甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether，DPM)。阻隔层140的材质为氮化硅(SiN_X)或氧化硅(SiO_X)等其它无机绝缘材料。并且，等向层130的材质为丙烯酸脂(Acrylic)、环氧树脂(Epoxy)或是其它树脂材料。附着增强层120的材质可为六甲基二硅氮烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)或硅甲烷(Silane)。基板110的材质为玻璃、石英或树脂等其它材料。虽然本实施例揭露了第二配向层170、液晶层160、第一配向层150、阻隔层140、等向层130、附着增强层120和基板110的材质，但这样的描述并非用以限定本发明，所属领域的技术人员亦可以依据各种设计或是制造上的需求来采用各种不同的溶剂和材质。

请参阅图3所示的本发明第二实施例的侧面示意图。根据本发明第二实施例的光学透镜结构100b，其包括一基板110、一附着增强层120、一等向层130’、一阻隔层140’、一第一配向层150’、一液晶层160’和一第二配向层170。其中，附着增强层120配置于基板110上，且等向层130’配置于附着增强层120上。阻隔层140’配置于等向层130’上，并且与等向层130’接触。阻隔层140’具有多个曲面。其中，本实施例是经由入射光经液晶层160’入射至基板110的方向D来定义一曲面为一凹面142或是一凸面144。当曲面沿着与方向D相反的方向突出时，则此一曲面被定义为凸面144。

第一配向层150’配置于阻隔层140’上，并且此第一配向层150’与阻隔层140’相互接触。较佳的是，在本实施例中，阻隔层140’为一无机绝缘层。液晶层160’配置于第一配向层150’上。由于第一配向层150’与液晶层160’是依序地被堆迭在阻隔层140’上，是以第一配向层150’与液晶层160’的邻近于阻隔层140’的一侧的轮廓与阻隔层140’的曲面之间具有一对应或互补的关系。亦即，当阻隔层140’具有多个凸面144时，并且当第一配向层150’被形成于阻隔层140’上时，每一个凸面144的上方均会形成一个轮廓与凸面144对应的凸面154；而当阻隔层140’具有多个凸面154时，并且当液晶层160’被形成于第一配向层150’上时，每一个凸面154的上方均会形成一个轮廓与凸面154彼此互补的半凹透镜结构164。换句话说，在本实施例中，液晶层160’是由多个半凹透镜结构164所排列而成，且半凹透镜结构164的轮廓是与凸面144、凸面154互补。第二配向层170配置于液晶层160’上。在本实施例中，第二配向层170的材质为聚亚酰胺配向膜(Polyimide Film)或其它具有配向效果的膜片材料。液晶层160’的材质为具有光活性液晶元(Reactive Mesogen)的高分子材料。第一配向层150’的材质为聚亚酰胺(Polyimide，PI)或其它具有配向效果的膜片材料。且第一配向层150’含有一或数种有机溶剂，此有机溶剂为N-甲基呲咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone，γ-BL)、乙二醇单丁醚(ethylene glycol monobutyl ether，BC)或二丙二醇甲醚(dipropylene glycol monomethyl ether，DPM)。阻隔层140’的材质为氮化硅(SiN_X)或氧化硅(SiO_X)等其它无机绝缘材料。并且，等向层130’的材质为丙烯酸脂(Acrylic)或环氧树脂(Epoxy)或是其它树脂材料。附着增强层120的材质可为六甲基二硅氮烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)或硅甲烷(Silane)。基板110的材质为玻璃、石英或树脂等其它材料。虽然本实施例揭露了第二配向层170、液晶层160’、第一配向层150’、阻隔层140’、等向层130’、附着增强层120和基板110的材质，但这样的描述并非用以限定本发明，所属领域的技术人员亦可以依据各种设计或是制造上的需求来采用各种不同的溶剂和材质。

除了上述的光学透镜结构100a之外，本发明更可以利用上述的光学透镜结构100a来制作一液晶面板结构。请参阅图4所示的本发明第三实施例的侧面示意图。根据本发明第三实施例的液晶面板结构500a，其包括一光学透镜结构100a、一扭转型液晶面板300和一液晶面板200。光学透镜结构100a的第二配向层170先被移除。之后，光学透镜结构100a被配置于扭转型液晶面板300与液晶面板200之间，其中光学透镜结构100a的液晶层160位于液晶面板200与光学透镜结构100a的基板110之间。较佳的是，液晶层160贴合于液晶面板200上。再者，利用上述的液晶面板结构500a，本实施例更可以制作一液晶显示装置1000a。液晶显示装置1000a包括一液晶面板结构500a和一背光模块400。液晶面板结构500a是配置于背光模块400上，并且液晶面板200是位于光学透镜结构100a与背光模块400之间。此外，更佳的是，本实施例的液晶显示装置1000a更包括一偏光板600，其中偏光板600配置于扭转型液晶面板300上，且扭转型液晶面板300是位于光学透镜结构100a与偏光板600之间。

当然，在依据本发明的其它实施例中，除了利用光学透镜结构100a之外，本发明更可以利用光学透镜结构100b来形成另一液晶面板结构。请参阅图5所示的本发明第四实施例的侧面示意图。根据本发明第四实施例的液晶面板结构500b，其包括一光学透镜结构100b、一扭转型液晶面板300和一液晶面板200。光学透镜结构100b的第二配向层170是先被移除。之后，光学透镜结构100b被配置于扭转型液晶面板300与液晶面板200之间，光学透镜结构100b的液晶层160’位于液晶面板200与光学透镜结构100b的基板110之间。再者，利用上述的液晶面板结构500b，本实施例更可以制作一液晶显示装置1000b。液晶显示装置1000b包括一液晶面板结构500b和一背光模块400。液晶面板结构500b是配置于背光模块400上，并且液晶面板200是位于光学透镜结构100b与背光模块400之间。此外，更佳的是，本实施例的液晶显示装置1000b更包括一偏光板600，其中偏光板600配置于扭转型液晶面板300上，且扭转型液晶面板300是位于光学透镜结构100a与偏光板600之间。

此外，为了避免偏光板600所造成的光线的损失，本发明更可以改变液晶面板与扭转型液晶面板的相对位置。请参阅图6所示的本发明第五实施例的侧面示意图。根据本发明第五实施例的液晶面板结构500c，其包括一光学透镜结构100a、一液晶面板200和一扭转型液晶面板300。另外，扭转型液晶面板300配置于液晶面板200与光学透镜结构100a之间，光学透镜结构100a的液晶层160位于扭转型液晶面板300与光学透镜结构100a的基板110之间。更详细地说，光学透镜结构100a的第二配向层170是先被移除。之后，光学透镜结构100b的液晶层160贴附于扭转型液晶面板300上。基于上述的液晶面板结构500c，本实施例更可以制作一液晶显示装置1000c。液晶显示装置1000c包括一液晶面板结构500c和一背光模块400。液晶面板结构500c是配置于背光模块400上，并且液晶面板200是位于扭转型液晶面板300与背光模块400之间。基于上述的结构，当扭转型液晶面板300配置于液晶面板200与光学透镜结构100之间时，由于扭转型液晶面板300会把所有的光线直接切换为二维(2D)和三维(3D)两种偏折方向。因此，相较于液晶显示装置1000a，本实施例的液晶显示装置1000c另具有亮度损失较低的优点。

当然，在依据本发明的其它实施例中，除了利用光学透镜结构100a之外，本发明更可以利用光学透镜结构100b来形成另一液晶面板结构此外，为了避免偏光板600所造成的光线的损失，本发明更可以改变液晶面板与扭转型液晶面板的相对位置。请参阅图7所示的本发明第六实施例的侧面示意图。根据本发明第六实施例的液晶面板结构500d，其包括一光学透镜结构100b、一液晶面板200和一扭转型液晶面板300。扭转型液晶面板300配置于液晶面板200与光学透镜结构100b之间，光学透镜结构100b的液晶层160’位于扭转型液晶面板300与光学透镜结构100b的基板110之间。更详细地说，光学透镜结构100b的第二配向层170是先被移除。之后，光学透镜结构100b的液晶层160’贴附于扭转型液晶面板300上。基于上述的液晶面板结构500d，本实施例更可以制作一液晶显示装置1000d。液晶显示装置1000d包括一液晶面板结构500d和一背光模块400。液晶面板结构500d是配置于背光模块400上，并且液晶面板200是位于扭转型液晶面板300与背光模块400之间。基于上述的结构，当扭转型液晶面板300配置于液晶面板200与光学透镜结构100之间时，由于扭转型液晶面板300会把所有的光线直接切换为二维(2D)和三维(3D)两种偏折方向。因此，相较于液晶显示装置1000b，本实施例的液晶显示装置1000d另具有亮度损失较低的优点。

根据本发明的光学透镜结构是利用一障碍层来隔绝第一配向层和透镜结构，藉以解决液晶层配向效果不佳的问题。更详细地说，因为第一配向层与等向层的材料多为有机材料，且在制程的过程中有机材料会伴随着溶剂使用。因此，经由将障碍层配置在第一配向层与等向层间，本发明可以避免第一配向层与透镜结构间产生溶质-溶剂相互作用，进而改善液晶层配向效果。此外，由于上述的光学透镜结构能解决液晶层配向效果不佳的问题，因此相较于已知技术而言，使用此光学透镜结构的液晶面板结构以及液晶显示装置能够达到较佳的显示品质。

虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何所属领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视以权利要求所界定范围为准。

Claims (12)

1.一种光学透镜结构，其特征在于，所述光学透镜结构包括：

一基板；

一附着增强层，配置于所述基板上；

一等向层，配置于所述附着增强层上；

一无机绝缘层，配置于所述等向层上，并且与所述等向层接触；

一第一配向层，配置于所述无机绝缘层上，并且与所述无机绝缘层接触，通过所述无机绝缘层避免所述第一配向层与所述等向层间产生溶质-溶剂相互作用；以及

一液晶层，配置于所述第一配向层上，所述液晶层包括多个半凸透镜结构或多个半凹透镜结构。

2.如权利要求1所述的光学透镜结构，其特征在于，所述光学透镜结构更包括一第二配向层，位于所述液晶层上。

3.如权利要求1所述的光学透镜结构，其特征在于，所述无机绝缘层具有多个曲面，所述无机绝缘层经由所述些曲面来与所述第一配向层接触。

4.一种光学透镜结构，其特征在于，所述光学透镜结构包括：

一基板；

一等向层，对应所述基板设置；

一第一配向层，配置于所述等向层上；

一无机绝缘层，配置于所述等向层与所述第一配向层之间，通过所述无机绝缘层避免所述第一配向层与所述等向层间产生溶质-溶剂相互作用；以及

一液晶层，配置于所述第一配向层上，所述液晶层包括多个半凸透镜结构或多个半凹透镜结构。

5.如权利要求4所述的光学透镜结构，其特征在于，所述等向层的材质为丙烯酸脂或环氧树脂。

6.如权利要求4所述的光学透镜结构，其特征在于，所述无机绝缘层的材质包括氮化硅或氧化硅。

7.如权利要求4所述的光学透镜结构，其特征在于，所述第一配向层是由一聚亚酰胺材料所制成。

8.如权利要求7所述的光学透镜结构，其特征在于，所述聚亚酰胺材料另包括一或数种溶剂。

9.如权利要求8所述的光学透镜结构，其特征在于，所述溶剂包括N-甲基呲咯烷酮、γ-丁内酯、乙二醇单丁醚或二丙二醇甲醚。

10.一种光学透镜结构，其特征在于，所述光学透镜结构包括：

一基板；

一等向层，对应所述基板设置，所述等向层是由一树脂材料所制成；

一第一配向层，配置于所述等向层上，所述第一配向层包括一有机溶剂；

一阻隔层，配置于所述等向层与所述第一配向层之间，避免所述有机溶剂会与所述树脂材料产生溶质-溶剂相互作用；以及

一液晶层，配置于所述第一配向层上，所述液晶层包括多个半凸透镜结构或多个半凹透镜结构。

11.一种液晶面板结构，其特征在于，所述液晶面板结构包括：

一如权利要求1至权利要求10中的任一项所述的光学透镜结构；

一液晶面板，对应于所述光学透镜结构设置；以及

一扭转型液晶面板，对应于所述液晶面板设置。

12.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括：

一如权利要求11所述的液晶面板结构；以及

一背光模块，对应于所述液晶面板结构设置。

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