TW201518821A - 顯示面板與顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板包括一第一基板、一第二基板以及一液晶層。第一基板具有一第一透明導電層及一第一配向層，第一透明導電層具有一第一表面及至少一第一缺口，第一表面面向第二基板，第一配向層具有一第一部及一第二部，第一部設置於第一缺口內，第二部設置於第一表面上，且第一配向層之第一部的表面粗糙度大於第二部的表面粗糙度。第二基板與第一基板相對而設。液晶層夾設於第一基板與第二基板之間。本發明亦揭露一種具有上述顯示面板之顯示裝置。

Description

顯示面板與顯示裝置
本發明係關於一種顯示面板及顯示裝置，特別關於一種應用PSA(Polymer Sustained Alignment,PSA)技術之顯示面板及顯示裝置。
隨著科技的進步，平面顯示裝置已經廣泛的被運用在各種領域，尤其是液晶顯示裝置，因具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，而應用至許多種類之電子產品中，例如行動電話、可攜式多媒體裝置、筆記型電腦、液晶電視及液晶螢幕等等。
目前液晶顯示裝置的製造業者在提升薄膜電晶體液晶顯示裝置(TFT LCD)的廣視角技術(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)上，聚合物穩定配向(或稱聚合物持續配向，PSA)是一種用以提升開口率與對比等光學性能之成熟及量產的技術。其中，PSA技術是在液晶層及或配向層中加入一光反應性單體(monomer)後通電，並進行紫外線曝光照射，使光反應性單體硬化產生高分子聚合物(polymer)後聚合於配向層上，並使硬化後聚合物依據薄膜電晶體基板及或彩色濾光基板上之一圖案化透明導電層的圖案進行排列，以透過高分子聚合物來達到使液晶具有多區域(multi-domain)配向的目的。
習知一種應用PSA的技術中，會在薄膜電晶體基板上或在彩色濾光基板上之透明導電層形成圖案化的缺口，透過該缺口使顯示面板畫素電極被驅動而產生電場，並透過形成於透明導電層上之配向層，使液晶分子順著原本預傾斜(pre-tilt)的方向轉動，除了可加快液晶的反應速度之外，更可使顯示面板達到多區域配向的目的。
然而，當顯示面板之畫素電極被驅動而產生電場時，由於透明導電層的缺口內沒有透明導電層，故其電場較其它有透明導電層之區域 來得弱，這個現象將造成缺口內對應的液晶分子會被四周的電場影響而無法有效控制其轉動，使得液晶分子有轉動不穩定的情況，除了會影響液晶的反應速度(response time)之外，更可能產生影像殘影(image retention)的問題。
因此，如何提供一種顯示面板及顯示裝置，可改善缺口處之液晶分子轉動不穩定的情況，進而避免缺口處之液晶的反應速度變慢及產生影像殘影的問題，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種顯示面板及顯示裝置，可改善缺口處之液晶分子轉動不穩定的情況，進而避免缺口處之液晶的反應速度變慢及產生影像殘影的問題。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示面板包括一第一基板、一第二基板以及一液晶層。第一基板具有一第一透明導電層及一第一配向層，第一透明導電層具有一第一表面及至少一第一缺口，第一配向層具有一第一部及一第二部，第一部設置於第一缺口內，第二部設置於第一表面上，且第一配向層之第一部的表面粗糙度大於第二部的表面粗糙度。第二基板與第一基板相對而設。液晶層夾設於第一基板與第二基板之間。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示裝置包括一顯示面板，顯示面板具有一第一基板、一第二基板及一液晶層，第一基板具有一第一透明導電層及一第一配向層，第一透明導電層具有一第一表面及至少一第一缺口，第一配向層具有一第一部及一第二部，第一部設置於第一缺口內，第二部設置於第一表面上，且第一配向層之第一部的表面粗糙度大於第二部的表面粗糙度，第二基板與第一基板相對而設，液晶層夾設於第一基板與第二基板之間。
在一實施例中，第一部之最大高度粗糙度大於第二部之最大高度粗糙度。
在一實施例中，第一部具有多數個第一突起物，第二部具有多數個第二突起物，該等第一突起物中的最大高度大於該等第二突起物中的最大高度。
在一實施例中，第一缺口截面的最大寬度大於等於5微米、小於等於30微米。
在一實施例中，第二基板具有一第二透明導電層，第二透明導電層具有多數個間隔設置之子透明導電部，各子透明導電部與該等第一缺口的至少其中之一對應設置。
在一實施例中，兩相鄰的該等子透明導電部之間具有一第二缺口，第二透明導電層更具有面向第一表面之一第二表面，第二基板更具有一第二配向層，第二配向層具有一第三部及一第四部，第三部設置於該等第二缺口內，第四部設置於第二表面上，第二配向層之第三部的表面粗糙度大於第四部的表面粗糙度。
承上所述，因本發明之顯示面板及顯示裝置中，當顯示面板被驅動而產生電場時，透過聚合於第一配向層與第二配向層之高分子聚合物，可使液晶分子順著原本預傾斜的方向轉動，除了可加快液晶的反應速度之外，更可使顯示面板及顯示裝置達到多區域配向的目的。另外，由於第一配向層之第一部設置於第一透明導電之第一缺口內，而第二部設置於第一透明導電之第一表面上，且第一配向層之第一部的表面粗糙度大於第二部的表面粗糙度，藉此，可透過第一部較粗糙或較大顆的突起物，使第一部對應區域內的液晶分子較穩定而不受缺口四周的電場影響。因此，本發明之顯示面板及顯示裝置可避免缺口處之液晶的反應速度變慢及產生影像殘影的問題。
1、3‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
111‧‧‧第一透明導電層
112‧‧‧第一配向層
113‧‧‧濾光層
114、124‧‧‧透光基板
12‧‧‧第二基板
121‧‧‧第二透明導電層
1211‧‧‧子透明導電部
122‧‧‧第二配向層
13‧‧‧液晶層
131‧‧‧液晶分子
2‧‧‧顯示裝置
4‧‧‧背光模組
A-A‧‧‧直線
BM‧‧‧黑色矩陣層
C‧‧‧斷面曲線
D‧‧‧垂直距離
E‧‧‧光線
L‧‧‧基準長度
L1‧‧‧平均線
L2、L3‧‧‧直線
O1‧‧‧第一缺口
O2‧‧‧第二缺口
P1‧‧‧第一部
P2‧‧‧第二部
P3‧‧‧第三部
P4‧‧‧第四部
R1‧‧‧第一突起物
R2‧‧‧第二突起物
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示面板的俯視示意圖。
圖1B為圖1A之顯示面板中，沿直線A-A之剖視示意圖。
圖2A為最大高度粗糙度之示意圖。
圖2B為第一缺口邊界的兩側之基準長度示意圖。
圖2C為本發明一實施例之第一配向層的部分第一部與第二部之SEM示意圖。
圖3為圖1B之顯示面板的局部剖視示意圖。
圖4為本發明較佳實施例之一種顯示裝置的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之顯示面板及顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
本發明之顯示面板可為一平面切換(in-plane switch，IPS)式液晶顯示面板、一邊緣電場切換(fringe field switching，FFS)式液晶顯示面板、一垂直配向模態(vertical alignment mode,VA mode)液晶顯示面板、一光配向模態(photo alignment mode,PA mode)液晶顯示面板或3D液晶顯示面板，並不特別限定哪一型式的液晶顯示面板。
請參照圖1A及圖1B所示，其中，圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示面板1的俯視示意圖，而圖1B為圖1A之顯示面板1中，沿直線A-A之剖視示意圖。其中，為了清楚顯示顯示面板1之元件的相對關係，圖1A只顯示顯示面板1之第一基板11的第一透明導電層111、第一缺口O1及第二基板12的第二透明導電層121之兩個相鄰子透明導電部1211，並且只顯示二個第一缺口O1與二個子透明導電部1211。
顯示面板1包括一第一基板11、一第二基板12以及一液晶層13。第一基板11與第二基板12相對而設，而液晶層13夾設於第一基板11與第二基板12之間。其中，第一基板11及第二基板12為透光材質所製成，並例如包含一玻璃基板、一石英基板或一塑膠基板，並不限定。在本實施例中，第一基板11係以一彩色濾光基板，而第二基板12係以一薄膜電晶體基板為例。不過，在其它的實施態樣中，彩色濾光基板上的黑色矩陣層(Black Matrix)可設置於薄膜電晶體基板上，使得第一基板11成為一BOA(BM on array)基板，或者可將濾光層設置於薄膜電晶體基板上，使第一基板11成為一COA(color filter on array)基板。於此，均不加以限制。
第一基板11具有一第一透明導電層111及一第一配向層112，第一配向層112設置於第一透明導電層111上。另外，第一基板11更具有一濾光層113及一黑色矩陣層BM。其中，濾光層113、第一透明導電層111及第一配向層112係依序設置於一透光基板114上，且黑色矩陣層BM亦設置於透光基板114上。其中，濾光層113具有多數個濾光部，兩相 鄰濾光部之間具有一區段的黑色矩陣層BM。另外，黑色矩陣層BM為不透光材質，例如可為金屬或樹脂，金屬例如可為鉻、氧化鉻或氮氧鉻化合物。由於黑色矩陣層BM為不透光材質，因此於第一基板11上可形成不透光的區域，進而界定出可透光的區域。當光線穿過第一基板11之可透光區域時，可藉由第一基板11之該等濾光部顯示色彩。
第一透明導電層111具有一第一表面S1及至少一第一缺口O1，第一表面S1係面向第二基板12。於此，第一透明導電層111係以具有多數個第一缺口O1為例。其中，第一缺口O1截面的最大寬度可大於等於5微米(μm)，但小於等於30微米，而其截面形狀例如可包含圓形、多邊形或不規則形。於此，係以圓形為例，且其直徑例如為15μm。第一透明導電層111的材料例如可為銦錫氧化物(indium-tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide,IZO)、鋁鋅氧化物(aluminum-zinc oxide,AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)或鋅氧化物(zinc oxide,ZnO)，並不加以限定。另外，第一配向層112具有一第一部P1及一第二部P2，第一部P1設置於第一缺口O1內，而第二部P2設置於第一表面S1上。換言之，第一配向層112的第二部P2係形成於第一透明導電層111面向第二基板12之表面(第一表面S1)上，而第一配向層112的第一部P1係形成於該等第一缺口O1內。其中，第一配向層112的材料例如但不限於包含聚亞醯胺(polyimide,PI)。
第一配向層112之第一部P1的表面粗糙度大於第二部P2的表面粗糙度。其中，一般表示表面粗糙度的方式有三種：第一種為中心線平均粗糙度，第二種為最大高度粗糙度，第三種為十點平均粗糙度。以最大高度粗糙度為例，如圖2A所示，最大高度粗糙度係於斷面曲線C上截取一段長度做為一基準長度L，由基準長度L內的斷面曲線C之最高點與最低點分別畫出與斷面曲線C的平均線L1平行之二條直線L2、L3，該二條直線L2、L3之間的垂直距離D即為最大高度粗糙度。換言之，就是基準長度L內，沿著基準長度L的方向上，與基準長度L垂直的方向上量取斷面曲線C之最高點與最低點之間的距離。因此，如圖2B所示，於一實施例中，係比較第一缺口O1邊界的兩側(即第一部P1及第二部P2)長度各為L(即基準長度)之最大高度粗糙度。其中，L的最小值可例如為1μm， 最大值可為第一缺口O1的截面寬度(例如15μm)。具體而言，本發明之第一配向層112的第一部P1之最大高度粗糙度大於第二部P2之最大高度粗糙度；或者也可為，第一配向層112的第一部P1之中心線平均粗糙度大於第二部P2之中心線平均粗糙度，或者為第一配向層112的第一部P1之十點平均粗糙度大於第二部P2之十點平均粗糙度，並不限制那一種表示方式。
另外，請參照圖2C所示，其為本發明一實施例之第一配向層112的部分第一部P1與第二部P2之SEM示意圖。
在本實施例中，第一部P1具有多數個第一突起物R1，而第二部P2具有多數個第二突起物R2，第一部P1的表面粗糙度大於第二部P2的表面粗糙度，而且該等第一突起物R1中的最大高度也大於該等第二突起物R2中的最大高度。具體而言，如圖2C所示，第一部P1除了具有比第二部P2還要粗糙及還要大顆(高度較高)的突起物之外，而且第一部P1之該等第一突起物R1的平均高度也大於第二部P2之該等第二突起物R2的平均高度。本實施例所謂平均高度，係指於同一尺寸的區域內(例如直徑最小值可為1μm，最大值可為第一缺口O1之截面寬度的圓形區域內)，突起物的高度例如大於0.05μm但小於2μm才列入計算。列入計算的該等突起物中，第一部P1之該等第一突起物R1中的最大高度大於第二部P2之該等第二突起物R2中的最大高度，而且第一部P1之該等第一突起物R1的平均高度也大於第二部P1之該等第二突起物R2的平均高度。
請再參照圖1A及圖1B所示，第二基板12具有一第二透明導電層121，第二透明導電層121具有多數個間隔設置之子透明導電部1211，該等子透明導電部1211設置於一透光基板124面向第一基板11之表面上。其中，該等子透明導電部1211為二維陣列設置，並分別為顯示面板1之一個次畫素(sub-pixel)的畫素電極，而且每一個子透明導電部1211與第一缺口O1的至少其中之一對應設置。在本實施例中，每一個子透明導電部1211與一個第一缺口O1對應設置。不過，在其它的實施態樣中，每一個子透明導電部1211也可與複數個第一缺口O1對應設置。其中，兩相鄰的該等子透明導電部1211之間具有一第二缺口O2。
第二基板12更具有一第二配向層122設置於第二透明導電 層121上，而第二透明導電層121更具有面向第一表面S1之一第二表面S2。其中，第二配向層122具有一第三部P3及一第四部P4，第三部P3設置於該等第二缺口O2內，而第四部P4設置於第二表面S2上。其中，第二配向層122之第三部P3的表面粗糙度大於第四部P4的表面粗糙度，而且第三部P3具有多數個第三突起物，而第四部P4具有多數個第四突起物，且該等第三突起物中的最大高度也大於該等第四突起物中的最大高度。另外，表面粗糙度的說明可參照上述，不再說明。
此外，顯示面板1更可包括一光反應單體材料(圖未顯示)， 光反應單體可混合於液晶層13內，或混合於第一配向層112及第二配向層122內，或同時混合於液晶層13及第一配向層112與第二配向層122內，本發明並不加以限定。當將PSA技術應用於顯示面板1時，可利用光罩，並控制電場強度及照射於第一部P1區域與第二部P2區域之紫外線的時間及強度，使得光反應單體硬化，進而使聚合於第一配向層112之第一部P1及第二部P2的高分子聚合物具有不同粗糙度及不同平均高度的突起物，使第一部P1的表面粗糙度大於第二部P2的表面粗糙度。
請參照圖3所示，其為圖1B之顯示面板1的局部剖視示意圖。
在本實施例中，當顯示面板1被驅動而產生電場時，透過聚合於第一配向層112與第二配向層122之高分子聚合物，可使液晶層13之液晶分子131順著原本預傾斜的方向轉動，除了可加快液晶的反應速度之外，更可使顯示面板1達到多區域配向的目的。另外，由於第一配向層112之第一部P1的表面粗糙度大於第二部P2的表面粗糙度，藉此，可透過第一部P1較粗糙或較大顆的突起物(即高分子聚合物)，使第一部P1對應區域內的液晶分子131較穩定而比較不受第一缺口O1四周的電場影響(較粗糙且較大顆的高分子聚合物能有效該區域對應的液晶分子穩定住，讓液晶分子131不會亂轉動)，因此，顯示面板1可避免缺口處之液晶的反應速度變慢及產生影像殘影的問題。
另外，請參照圖4所示，其為本發明較佳實施例之一種顯示裝置2的示意圖。
顯示裝置2包括一顯示面板3以及一背光模組4(Backlight Module)，顯示面板3與背光模組4相對設置。其中，顯示面板3包含上述之顯示面板1，不再贅述。當背光模組4發出的光線E穿過顯示面板3時，可透過顯示面板3之各畫素顯示色彩而形成影像。
綜上所述，因本發明之顯示面板及顯示裝置中，當顯示面板 被驅動而產生電場時，透過聚合於第一配向層與第二配向層之高分子聚合物，可使液晶分子順著原本預傾斜的方向轉動，除了可加快液晶的反應速度之外，更可使顯示面板及顯示裝置達到多區域配向的目的。另外，由於第一配向層之第一部設置於第一透明導電之第一缺口內，而第二部設置於第一透明導電之第一表面上，且第一配向層之第一部的表面粗糙度大於第二部的表面粗糙度，藉此，可透過第一部較粗糙或較大顆的突起物，使第一部對應區域內的液晶分子較穩定而不受缺口四周的電場影響。因此，本發明之顯示面板及顯示裝置可避免缺口處之液晶的反應速度變慢及產生影像殘影的問題。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
O1‧‧‧第一缺口
P1‧‧‧第一部
P2‧‧‧第二部
R1‧‧‧第一突起物
R2‧‧‧第二突起物

Claims (12)

  1. 一種顯示面板，包括：一第一基板，具有一第一透明導電層及一第一配向層，該第一透明導電層具有一第一表面及至少一第一缺口，該第一配向層具有一第一部及一第二部，該第一部設置於該第一缺口內，該第二部設置於該第一表面上，且該第一配向層之該第一部的表面粗糙度大於該第二部的表面粗糙度；一第二基板，與該第一基板相對而設；以及一液晶層，夾設於該第一基板與該第二基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一部之最大高度粗糙度大於該第二部之最大高度粗糙度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一部具有多數個第一突起物，該第二部具有多數個第二突起物，該等第一突起物中的最大高度大於該等第二突起物中的最大高度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一缺口截面的最大寬度大於等於5微米、小於等於30微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第二基板具有一第二透明導電層，該第二透明導電層具有多數個間隔設置之子透明導電部，各該子透明導電部與該等第一缺口的至少其中之一對應設置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中兩相鄰的該等子透明導電部之間具有一第二缺口，該第二透明導電層更具有面向該第一表面之一第二表面，該第二基板更具有一第二配向層，該第二配向層具有一第三部及一第四部，該第三部設置於該等第二缺口內，該第四部設置於該第二表面上，該第二配向層之該第三部的表面粗糙度大於該第四部的表面粗糙度。
  7. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板具有一第一基板、一第二基板及一液晶層，該第一基板具有一第一透明導電層及一第一配向層，該第一透明導電層具有一第一表面及至少一第一缺口，該第一配向層具有一第一部及一 第二部，該第一部設置於該第一缺口內，該第二部設置於該第一表面上，且該第一配向層之該第一部的表面粗糙度大於該第二部的表面粗糙度，該第二基板與該第一基板相對而設，該液晶層夾設於該第一基板與該第二基板之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第一部之最大高度粗糙度大於該第二部之最大高度粗糙度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第一部具有多數個第一突起物，該第二部具有多數個第二突起物，該等第一突起物中的最大高度大於該等第二突起物中的最大高度。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第一缺口截面的最大寬度大於等於5微米、小於等於30微米。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第二基板具有一第二透明導電層，該第二透明導電層具有多數個間隔設置之子透明導電部，各該子透明導電部與該等第一缺口的至少其中之一對應設置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中兩相鄰的該等子透明導電部之間具有一第二缺口，該第二透明導電層更具有面向該第一表面之一第二表面，該第二基板更具有一第二配向層，該第二配向層具有一第三部及一第四部，該第三部設置於該等第二缺口內，該第四部設置於該第二表面上，該第二配向層之該第三部的表面粗糙度大於該第四部的表面粗糙度。
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