TW202004271A - 顯示裝置及偏光部件 - Google Patents

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日商寶來科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種顯示裝置,其降低配向膜和液晶層中的離子性雜質,並提昇影像的顯示品質。 本發明作成一種顯示裝置100,其具備偏光層28與波長轉換層30,該偏光層28包含具有偏光片之薄膜;偏光片與波長轉換層30藉由黏接層而黏接,該黏接層包含紫外線固化型黏接劑。

Description

顯示裝置及偏光部件
本發明關於一種顯示裝置及偏光部件。
一般的液晶顯示裝置為非發光型顯示裝置,利用液晶層而每個像素地對來自於以白光發光二極體(LED)等作為光源之背光源的光進行光調變,並使其穿透紅(R)、綠(G)、藍(B)各個彩色濾光層,而進行彩色顯示。白光LED具有發光效率良好、壽命長等特長。另一方面,白光LED由於發熱造成螢光體的發光效率低下(所謂的溫度淬熄(temperature quenching))而導致光損耗大。另外,因為是藉由彩色濾光層而將來自於白光LED的光分離成紅、綠及藍之構造,所以實際上只使用了背光源的1/3程度的光,於是液晶顯示裝置整體的光利用效率低。
另外,已揭示一種液晶顯示裝置,其形式為:使用紫外光源作為背光源,並將此紫外光源作為激活光來使紅、綠及藍的各種顏色的螢光體層發光。另外,已揭示一種液晶顯示裝置,其形式為:使用藍光LED作為背光源,並利用從藍光LED輸出的藍色光來使紅色及綠色的螢光體層發光而獲得紅色及綠色光,而且,使來自於藍光LED的藍色光保持原樣地穿透而顯示藍色光。
另外,已揭示一種液晶顯示裝置,其具備:一對基板,其包夾有液晶層;發光二極體,其配置於一對基板的一側的背面上,用於發射峰值波長(peak wavelength)為380奈米(nm)~420nm的範圍的光;及,偏光板,其形成於一對基板的另一側上;並且,在形成於一對基板的另一側上之偏光板的與液晶層相反的一側,每單位像素具備次像素(subpixel),該次像素具備螢光體層,該螢光體層吸收峰值波長為380nm~420nm的範圍的光並發射預定顏色的光,在螢光體層的與液晶層相反的一側的面上形成有濾光層,該濾光層反射或吸收波長為420nm以下的波長的光。
[發明所欲解決的問題] 不過,在使用液晶之顯示裝置中,有採用內嵌(in-cell)型顯示裝置的情況,該內嵌型顯示裝置在液晶部與彩色濾光層之間形成偏光層。在內嵌型顯示裝置中,於形成有彩色濾光層之基板上形成偏光片後,在其上形成配向膜,並進一步一邊形成液晶層一邊實施與薄膜電晶體(TFT)基板貼合之步驟。在以往的製造方法中,當在基板上形成偏光板時,會使用黏接劑,但在一般的黏接劑中包含大量雜質,於是雜質混入至配向膜和液晶層中的可能性會變高。而且,若在配向膜和液晶層中存在離子性雜質,則會有顯著降低影像的顯示品質之虞。
[用於解決問題的技術手段] 本發明的一個態樣為一種顯示裝置,其特徵在於,具備偏光層與波長轉換層,該偏光層包含具有偏光片之薄膜;前述偏光片與前述波長轉換層、或者前述偏光片與前述薄膜,藉由黏接層而黏接,該黏接層包含紫外線固化型黏接劑。
此處,前述紫外線固化型黏接劑可設為對於380nm以下的波長區域的光發生反應而固化。
另外,前述黏接層包含前述紫外線固化型黏接劑,此外還可包含熱固型黏接劑。
本發明的另一個態樣為一種顯示裝置,其特徵在於:具備偏光層與波長轉換層,該偏光層包含具有偏光片之薄膜;前述偏光片與前述波長轉換層、或者前述偏光片與前述薄膜,藉由電漿接合層而接合。
此處,前述具有偏光片之薄膜可以是將藉由二色性染料作染色後的聚乙烯醇薄膜加以拉伸而成。
另外,前述偏光片可包含反射偏光片。此時,前述反射偏光片可設為膽固醇型液晶層(cholesteric liquid crystal layer)。另外,前述反射偏光片可設為線柵偏光層。
另外,前述顯示裝置可具備背光源,該背光源對於前述波長轉換層照射光。
本發明的另一個態樣為一種偏光部件,其特徵在於,具備:偏光薄膜,其具有偏光片;黏接層;保護薄膜,其覆蓋前述偏光薄膜的表面;脫模薄膜,其覆蓋前述偏光薄膜的背面;及,設置在前述偏光薄膜與前述脫模薄膜之間的黏接層;並且,前述黏接層包含紫外線固化型黏接劑。
此處,前述黏接層可作成不因紫外線而固化。
另外,前述紫外線固化型黏接劑可作成對於380nm以下的波長區域的光發生反應而固化。
另外,前述保護薄膜可作成吸收460nm以下的波長區域的光的至少一部分。
另外,前述脫模薄膜可作成吸收460nm以下的波長區域的光的至少一部分。
另外,前述黏接層可具有50mPa·s以上且250mPa·s以下的黏度。
[發明的功效] 依據本發明,則能夠提供一種顯示裝置及能夠用於該顯示裝置之偏光部件,該顯示裝置降低配向膜和液晶層中的離子性雜質,並提昇影像的顯示品質。
>第一實施型態> 第一實施型態中的液晶顯示裝置100,其如第1圖的剖面示意圖所示,包含下述而構成:偏光板10、光學補償層12、TFT基板14、層間絕緣膜16、顯示電極18、第二層間絕緣膜16a、共同電極(common electrode)26、配向膜20、液晶層22、配向膜24、偏光層28、波長轉換層30、對向基板32及背光源34。
液晶顯示裝置100,其作為下述裝置來作用:如箭號所示,從背光源34接受光後,將利用波長轉換層30作波長轉換所得之光,從偏光板10側輸出而顯示影像。另外,液晶顯示裝置100能夠積極地利用從偏光板10側入射之外部光,在波長轉換層30將外部光作波長轉換後輸出。並且,第1圖是示意圖,各個構成要素的大小及厚度並未反映實際值。
在本實施型態中,作為液晶顯示裝置100,以主動矩陣型液晶顯示裝置為例來說明,但本發明的應用範圍並非限定於此,亦可應用於簡單矩陣型等其他態樣的液晶顯示裝置。
另外,雖然液晶顯示裝置100作成橫向電場效應顯示技術(IPS)型液晶顯示裝置的構成,但本發明的應用範圍並非限定於此。例如,亦能夠應用於垂直配向(VA)型液晶顯示裝置的構成等其他方式的液晶顯示裝置。
TFT基板14是在基板上每個像素地配置TFT而構成。基板是玻璃等透明基板。基板用於機械性支持液晶顯示裝置100還有使光穿透而顯示影像。基板可設為由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等樹脂構成之可撓性基板。
在第1圖中,表示了二個TFT。在TFT的約略正中央的下方部分(基板上),配置了連接至閘極線(gateline)之閘極電極14a。閘極絕緣膜14b覆蓋閘極電極14a而形成,半導體層14c覆蓋此閘極絕緣膜14b而形成。閘極絕緣膜14b利用例如SiO2 等絕緣體而形成。另外,半導體層14c是利用非晶矽或多晶矽而形成,閘極電極14a的正上方部分作成幾乎沒有雜質之通道(channel)區域,兩側則作成藉由雜質摻雜而賦予導電性之源極區域及汲極區域。在TFT的汲極區域上形成接觸孔(contact hole),並在該處配置(電性連接)金屬(例如,鋁)的汲極電極,在源極區域上形成接觸孔,並在該處配置(電性連接)金屬(例如,鋁)的源極電極。汲極電極連接至提供資料電壓(data voltage)之資料線(dataline)。
在TFT基板14的未形成TFT之側的表面上,形成偏光板10。以覆蓋TFT基板14的基板表面的方式, 形成偏光板10。偏光板10可包含染色系偏光片,該染色系偏光片是對於聚乙烯醇(PVA)系樹脂藉由碘系材料或二色性染料加以染色而成。
在TFT基板14的形成有TFT之側的面上,隔著層間絕緣膜16,設置顯示電極18。此顯示電極18是每個像素彼此分離之個別電極,例如是藉由氧化銦錫(ITO)等作成之透明電極。顯示電極18連接至形成在TFT基板14上之源極電極。
第二層間絕緣膜16a覆蓋顯示電極18而形成。在第二層間絕緣膜16a上,形成有IPS方式特有的條狀共同電極26。進一步,配向膜20覆蓋共同電極26並使液晶配向而形成。配向膜20藉由聚醯亞胺等樹脂材料而構成。配向膜20例如能夠如下述般地形成:將溶解有聚醯亞胺樹脂之N-甲基-2-吡咯啶酮的5wt%溶液,印刷於第二層間絕緣膜16a及共同電極26上,並藉由從160℃至280℃程度的加熱來加以固化後,藉由刷摩配向布(rubbing cloth)進行刷摩,藉此作配向處理而形成。
隨後,針對對向基板32側的構成及製造方法作說明。對向基板32是玻璃等透明基板。對向基板32用於機械性支持液晶顯示裝置100還有使來自於背光源34的光穿透並入射至波長轉換層30等。對向基板32可設為由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等樹脂構成之可撓性基板。
在對向基板32上,形成有波長轉換層30。波長轉換層30每個像素地在對向基板32的面內方向上配置為矩陣狀。作為波長轉換層30,能夠應用螢光體、量子點(quantum dot)、量子棒(quantum rod)中的任一種,該等接受來自於後述的背光源34的光並放出特定波長區域的光。
螢光體可設為每個像素地發射紅(R)、綠(G)、藍(B)中的任一種的光之材料。就紅色螢光體而言,能夠使用銪(Eu)活化硫化物系紅色螢光體,就綠色螢光體而言,能夠使用Eu活化硫化物系綠色螢光體,就藍色螢光體而言,能夠使用Eu活化磷酸鹽系藍色螢光體。波長轉換層30能夠相應於要顯示的顏色而設為包含單一或複數種螢光體。
例如,在包含後述二種螢光體時,能夠獲得近似白光,該二種螢光體吸收380nm以上且460nm以下的範圍的來自於背光源34的光和外部光後,會發射藍光及黃光。另外,在包含會發射紅光、綠光及藍光之三種螢光體時,同樣地也能夠獲得白光。另外,藉由適當選擇而使用單一或複數種後述螢光體,能夠獲得一種液晶顯示裝置,其能夠發射任意顏色的光,該螢光體吸收峰值波長為380nm以上且460nm以下的範圍的來自背光源34的光和外部光後,會發射任意顏色的光。
另外,例如,在包含後述二種螢光體時,能夠獲得近似白光,該二種螢光體吸收380nm以下的紫外光波長範圍的來自於背光源34的光後,會發射期望波長區域的光也就是發射藍光及黃光。另外,在包含會發射紅光、綠光及藍光之三種螢光體時,同樣地也能夠獲得白光。另外,藉由適當選擇而使用單一或複數種後述螢光體,能夠獲得一種液晶顯示裝置,其能夠發射任意顏色的光,該螢光體吸收峰值波長為380nm以下的範圍的來自於背光源34的光後,會發射任意顏色的光。
另外,波長轉換層30也能夠藉由將複數種具有不同特性的半導體材料以三維方式作週期性配置而成之量子點構造、或以二維方式作週期性配置而成之量子棒來實現。量子點和量子棒是藉由將具有不同能帶間隙的半導體材料以奈米(nm)等級的周期作重複配置而作成具有期望的能帶間隙的材料來作用,且能夠作為波長轉換層30來利用,該波長轉換層30接受來自於背光源34的光後,會發射相應於能帶間隙之波長區域的光。具體而言,形成量子點構造或量子棒構造,其具有下述特性:吸收背光源34的輸出光的波長區域的光後,會發射紅(R)、綠(G)、藍(B)中的任一種光。
量子點能夠作成例如下述構造:由硒化鎘(CdSe)形成中心核(core),且硫化鋅(ZnS)披覆層(shell)覆蓋其外側。藉由改變其直徑,能夠控制發光的顏色。舉例而言,在要發射紅色(R)光時,直徑可作成8.3nm,在要發射綠色(G)光時,直徑可作成3nm,在要發射藍色(B)光時,直徑可以進一步減小。另外,作為中心核材料,可使用磷化銦(InP)、硫化銅銦(CuInS2 )、碳、石墨烯等。
將波長轉換層30作成會發射紅(R)、綠(G)、藍(B)的光之螢光體、量子點或量子棒,並藉由在對應於顯示電極之處的圖案化處理來進行形成及配置,藉此,會成為可全彩顯示。圖案化處理藉由下述來實現:將發射紅(R)、綠(G)、藍(B)的光之螢光體材料、量子點材料或量子棒材料分散於感光性高分子中,藉由塗佈機而將此分散液塗佈並形成於對向基板32上,並加以曝光、顯影。在各個顏色之間,為了防止顯示像素間的混色,可形成黑矩陣。
在波長轉換層30上,形成有偏光層28。偏光層28可包含偏光片,該偏光片是對於聚乙烯醇(PVA)系樹脂藉由二色性色素作染色而成。在內嵌型顯示裝置中,偏光層28的厚度較佳是30微米(μm)以下,從顯示裝置薄型化的觀點來看,較佳是12μm以下,更佳是3μm。此處,偏光片通常是在染色後,藉由乾式法或濕式法加以拉伸而成的薄膜。另外,在PVA薄膜是薄層時,為了提升薄膜的手工操作性,可使用一種將PVA樹脂與支持體薄膜形成為一體之薄膜。例如,可使用下述薄膜:利用在支持體薄膜上,藉由澆注法(casting)而將PVA樹脂成膜後,直接染色及拉伸之方法所形成之薄膜;或者,利用在支持體薄膜上,藉由澆注法而將PVA樹脂與二色性染料之混合液成膜,其後加以拉伸的方法(原生著色法)等所形成之薄膜。
作為二色性色素,在使用偶氮(azo)系化合物、蒽醌(anthraquinone)系化合物、或四嗪(tetrazine)系等二色性染料時,於高溫條件下或於高溫高濕條件下的光學特性的耐久性優良,另外,色相調整會變得容易。
作為二色性染料,從光學特性和耐久性的觀點來看,較佳是偶氮化合物系染料,例如,能夠舉出C.I.Direct Yellow 12、C.I.Direct Yellow 28、 C.I.Direct Yellow 44、C.I.Direct Orange 26、C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 107、C.I.Direct Red 2、C.I.Direct Red 31、C.I.Direct Red 79、日本特開2003-215338號公報所記載之染料、國際公開WO2007/138980號公報所記載之染料等。
在市售染料中,能夠舉出Kayafect Violet P Liquid(日本化藥公司製)、KayafectYellow Y及Kayafect Orange G、Kayafect Blue KW及Kayafect Blue Liquid 400等。
進一步,可使用為了國際公開WO2015/186681號公報、國際公開WO2014/162634號公報等記載之無色彩偏光板的色相而作最佳化之二色性染料。
此時,較佳是以補償可見光範圍的各個波長處的偏光特性的方式,將這些染料調配二種或三種以上後,對PVA進行著色,藉此作成呈現中性灰的色相。
作為偶氮系化合物,從耐久性的觀點來看,特佳是包含由化學式(1)表示的水溶性雙偶氮(disazo)化合物或其銅錯鹽化合物。 [化學式1]
Figure 02_image001
…(1) 此處,X表示氫原子、甲基、甲氧基或乙氧基,Y表示甲氧基或乙氧基。R1 表示氫原子或甲基,R2 表示氫原子、甲基、-C2 H4 OH基、經取代或未經取代之苯基、經羧基取代之苯基、經碸基(sulfone group)取代之苯基。
該化合物可使用市售的化合物,或者能夠藉由公知製法也就是例如日本特開昭59-145225號公報所記載之製法來製造。
進一步,作為偶氮化合物,較佳是包含由化學式(2)表示之水溶性化合物或其銅錯鹽化合物。 [化學式2]
Figure 02_image003
…(2) 此處,A表示經甲基取代之苯基或萘基,R表示氨基(amino group)、甲氨基(methylamino group)、乙氨基(ethylamino group)或苯氨基(phenylamino group)。
該化合物可使用市售的化合物,或者能夠藉由公知製法也就是例如日本特開平3-12606號公報所記載之製法來製造。
常見的偏光片是碘系偏光片,其由下述材料形成:對於樹脂,藉由碘及碘化合物作染色而成之材料。然而,碘及碘化合物不耐熱,會因100℃程度的加熱而變質。另一方面,使用染料(二色性染料)之偏光片相對耐熱,即使是130℃程度的加熱,還是能防止變質。因此,不會受到後述的配向膜24和共同電極26形成時的成膜溫度的影響,而成為可在對向基板32與配向膜24之間形成偏光層28。亦即,使用二色性染料作為二色性色素時,於高溫條件下或於高溫高濕條件下的光學特性的耐久性會比使用碘的情況更優良。另外,在成型時的顏色變化會比使用碘的情況更少。因此,容易調整色相,而且,相較於使用碘作為二色性色素的情況,更能夠減輕發黃。
第2圖是將第1圖中的由虛線圓圈表示之偏光層28與波長轉換層30之間的界面附近的區域放大來表示之放大剖面圖。如第2圖所示,偏光層28與波長轉換層30使用黏接層36來接合。此處,黏接層36包含紫外線固化型黏接劑。紫外線固化型黏接劑可設為對於380nm以下的波長區域的光發生反應而固化之黏接劑。
相較於一般的熱固型黏接劑等其他黏接劑,在紫外線固化型黏接劑中,對於配向膜20、24和液晶層22會造成不良影響的雜質的含量少,藉由使用紫外線固化型黏接劑,能夠抑制液晶顯示裝置100的顯示品質的降低。並且,黏接層36可包含紫外線固化型黏接劑以外的黏接劑,例如熱固型黏接劑。藉由包含熱固型黏接劑,例如,藉由照射紫外線使其暫時固化(半固化),且進一步藉由熱固化而完全固化,藉此能夠精密地黏接。或者,亦可為下述態樣:預先加熱以暫時固化,並藉由照射紫外線而使其完全固化。在此情況下,特別是在後述的第五實施型態中,藉由使黏接層暫時固化,能夠輕易地控制黏接層的黏度和層的形狀。
紫外線固化型黏接劑,能夠是(甲基)丙烯酸系化合物與光致自由基聚合起始劑(photoradical polymerization initiator)之混合物、或環氧化合物與光致陽離子聚合起始劑(photocationic polymerization initiator)之混合物等。另外,亦能夠併用陽離子聚合性環氧化合物與自由基聚合性(甲基)丙烯酸系化合物,並且,作為起始劑,亦能夠併用光致陽離子聚合起始劑與光致自由基聚合起始劑。作為市售的紫外線固化型黏接劑,例如,能夠使用東亞合成股份有限公司製之ARONIX(註冊商標)UCX系列等。
並且,為了提升偏光層28與波長轉換層30之間的黏接性,可對各個貼合面施行電暈(corona)處理、電漿處理、紫外線照射、底漆(primer)塗佈處理等表面處理。
另外,紫外線固化型黏接劑可使用無溶劑系紫外線固化型黏接劑。在溶劑系的情況中,浸蝕基材表面於是黏接力降低之問題,對於此問題,藉由使用無溶劑系黏接劑,能夠抑制對於偏光層之損傷。在紫外線固化型黏接劑的情況中,能夠在光致聚合起始劑存在下,對將複數種具有丙烯醯基(acryloyl group)或環氧基之單體混合而成之組成物照射紫外線,藉此使其固化而黏接。就短時間內固化而生產性高的觀點來看,較佳是紫外線固化型黏接劑。
作為無溶劑系紫外線固化型黏接劑,能夠舉出(甲基)丙烯酸酯系黏接劑、烯(-ene)/硫醇(thiol)系黏接劑、不飽和聚酯系黏接劑等利用光致自由基聚合反應之黏接劑,或者,環氧系黏接劑、氧環丁烷(oxetane)系黏接劑、環氧/氧環丁烷系黏接劑、乙烯基醚系黏接劑等利用光致陽離子聚合反應之黏接劑等。這些可單獨使用,亦可混合使用。尤其是,從透明性和耐候性良好的觀點來看,較佳是(甲基)丙烯酸酯系黏接劑。(甲基)丙烯酸酯系黏接劑,其包含在分子中具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之單體或寡聚物、以及光致聚合起始劑作為必要成分。該(甲基)丙烯酸酯系黏接劑亦能夠進一步依據需要而適當含有添加劑等。作為在分子中具有一個以上的(甲基)丙烯醯基之寡聚物,能夠舉出例如環氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、以及胺甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯,特佳是胺甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯。
在調整紫外線固化型黏接劑的黏度時,可使用充分溶解黏接劑之各種溶劑。不過,為了避免浸蝕基材表面而使黏接力降低之問題,較佳是使用反應性稀釋劑也就是例如單官能基丙烯酸系單體。作為單官能基丙烯酸系單體,能夠舉出例如(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯(lauryl methacrylate)、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇基(甲基)丙烯酸酯、酚衍生物的伸烷基氧化物(alkylene oxide)改質物的(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、三環癸烷基(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、金剛烷基(甲基)丙烯酸酯、二苯乙二酮基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯、N-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲醯亞胺、ω-羧基聚己內酯(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸單羥乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二聚體等。
紫外線固化型黏接劑藉由照射紫外線而固化。作為使用之紫外線,可使用各種紫外線。紫外線的光源並無特別限定,例如,能夠使用太陽光、低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈(metal halide lamp)等,其中,就廉價且通用性優良的觀點來看,較佳是高壓水銀燈及金屬鹵素燈。
黏接層36可作成具有50mPa·s以上且250mPa·s以下的黏度。藉由作成這種黏度範圍,在接合偏光層28與波長轉換層30之加工步驟中,貼合處理會變得容易,在貼附時,能夠避免偏差等而提高加工精度。
並且,黏接劑的塗佈方法,可依據黏接劑的黏度和目的厚度而適當選擇。塗佈方法能夠舉出使用例如反向塗佈機(reverse coater)、凹版塗佈機(gravure coater)(直接、反向或偏移)、棒式反向塗佈機(bar reverse coater)、輥式塗佈機(roll coater)、模具塗佈機(die coater)、棒式塗佈機(bar coater)、刮棒式塗佈機(rod coater)等之方法。
另外,黏接層36可作成數微米程度的厚度。黏接層36例如作成3μm。
在偏光層28上,形成配向膜24。配向膜24藉由聚醯亞胺等樹脂材料構成。配向膜24例如能夠如下述般地形成:將溶解有聚醯亞胺樹脂之N-甲基-2-吡咯啶酮的5wt%溶液印刷於偏光層28上,並藉由從110℃至280℃程度之加熱來加以固化後,藉由刷摩配向布進行刷摩,藉此作配向處理而形成。
配向膜20、24是在相對於對向基板32為接近平行之方向上配向之配向膜,並利用刷摩或光配向來進行配向處理。配向方向是以配向膜20、24各自成為平行的方式而作配向處理。
此時,亦可使用光配向膜,若使用光配向膜, 則130℃以下的低溫製程會變得容易。另外,在光配向中,為了提升能見角(angle of visibility)特性,可藉由改變光的照射方向,在一個像素內的區域改變配向方向來分割像素。在光配向中,預傾角(pretilt angle)會消失,於是會改善能見角特性。
進一步,使配向膜20與配向膜24面向彼此,並在配向膜20與配向膜24之間密封液晶層22。在配向膜20與配向膜24之間插入間隔件(未圖示),並在配向膜20與配向膜24之間注入液晶後,將周圍藉由密封材料(未圖示)加以密封,藉此形成液晶層22。
液晶層22藉由配向膜20與配向膜24而控制配向,且液晶層22的液晶的初始(未施加電場時)配向狀態是由配向膜20與配向膜24決定。然後,藉由對顯示電極18與共同電極26施加電壓,在液晶內產生電場來控制液晶層22的配向,而控制光的穿透和不穿透。
液晶層22的介電常數各向異性(anisotropy)設為正或負。在介電常數各向異性為正時,有低溫的響應特性良好、不易受水分影響等優點。另外,在介電常數各向異性為負時,當施加電壓時,液晶層22控制為相對於對向基板32為幾乎完全平行,所以能夠預期穿透率的提升。
在IPS型液晶顯示裝置100中,藉由對於共同電極26施加電壓,會產生指向液晶層22的面內方向之電場,而使水平平躺之液晶分子橫向旋轉,藉此控制光量。此時,由於不產生液晶分子在垂直方向之傾斜,所以能夠減小能見角造成的亮度變化和顏色變化。
背光源34包含用於輸出光之光源而構成。光源可設為例如LED。從背光源34輸出的光的波長,其可設為在波長轉換層30中,於波長轉換時能夠被有效利用之波長區域的光。例如,背光源34可設為用於輸出峰值波長為380nm以上且460nm以下的波長區域的光之光源、或是輸出380nm以下的波長區域的光之光源。
依據液晶顯示裝置100,藉由利用波長轉換層30而將來自於背光源34的光作波長轉換後加以利用,於是能夠提高光的利用效率。伴隨於此,能夠提升在液晶顯示裝置100中的能量效率,並能夠實現低功耗的液晶顯示裝置100。並且,藉由應用量子點構造之半導體層作為波長轉換層30,相較於利用螢光體的情況,能夠進一步作成低功耗。
另外,藉由作成在對向基板32與液晶層22之間形成偏光層28之內嵌型構造,而成為波長轉換層30也可設置在對向基板32與液晶層22之間,於是能夠使發光體與顯示電極18及TFT基板14之間的距離比以往更近。例如,對向基板32具有500μm程度的厚度,相較於在對向基板32與背光源34之間形成偏光層28的情況,能夠使波長轉換層30更接近顯示電極18相當於對向基板32的厚度的程度。藉此,能夠減小用於避免像素間混色之像素間的距離裕度。因此,能夠提供高解析度的液晶顯示裝置100。
>第二實施型態> 在第一實施型態的液晶顯示裝置100中,將偏光層28作成包含染色系偏光片,該染色系偏光片是藉由二色性染料作染色而成,但本發明並非限定於此。
第3圖是表示第二實施型態中的配向膜24、偏光層28及波長轉換層30的構成之放大剖面圖。在本實施型態中,偏光層28作成包含反射偏光片之構成。
反射偏光片具備線柵偏光片30a。線柵偏光片(wire grid polarizer,WGP)是配設在玻璃等透明基板的表面上之平行配線的排列。通常,線柵偏光片是基板上的導線的單一週期性排列。在該導線的週期比光的波長的大略一半更大時,格柵會作為繞射光柵而作用。在配線的周期比光的波長的大略一半更小時,格柵會作為偏光片而作用。線柵偏光片30a是將金屬奈米線配置為格柵狀而成之偏光片。作為構成線柵之材料,能夠使用例如鋁、銀、銅、鉻、鈦、鎳、鎢及鐵等金屬或該等之合金。線柵偏光片30a能夠作成例如將高度為數十奈米至數百奈米之鋁以100nm程度之間距(pitch)並列配置為細線狀之構成。關於線柵偏光片30a,在與格柵的長邊方向垂直之方向上振動的光會穿過,在與格柵的長邊方向平行之方向上振動的光會反射。
偏光層28能夠藉由例如在波長轉換層30上形成20nm之厚度的鋁層,並使用光學微影技術等而加工為140nm間距之格柵狀來形成。另外,偏光層28也能夠使用奈米壓印技術來形成。具體而言,能夠藉由下述方法來作成:在基板上,利用奈米壓印技術而形成負性光阻圖案,並藉由灰化(ashing)去除不需要的部位的光阻,其後,藉由化學氣相沉積(CVD)來成膜Al,並去除光阻也就是所謂的掀離(lift-off)。進一步,線柵偏光片30a也能夠使用金屬自組織(self-organization)技術形成(請參照Macromolecular Chemistry and Physics, Vol.217, No. 6 (2016))。並且,在波長轉換層上,可形成例如前述之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等保護層,並可在其上形成偏光層28。
另外,反射偏光片並非限定於線柵偏光片。偏光層28,其如第4圖所示,可作成具備反射偏光片之構成,該反射偏光片包含膽固醇型液晶層30b。
膽固醇型液晶層30b,其能夠將手性間距(chiral pitch)不同之複數個膽固醇型液晶層作積層而構成。膽固醇型液晶是指下述液晶:光軸以固定間距扭轉之液晶,且相應於扭轉的間距,顯示被稱為選擇性反射之反射顏色。膽固醇型液晶能夠在向列型液晶中加入被稱為手性劑(chiral agent)之添加劑,使其具有旋光性來作成。此時,藉由調整手性劑的添加比率,能夠使其擁有期望的手性間距。
例如,可積層複數層,該複數層由下述組成:手性間距為428nm以上且490nm以下之第一膽固醇型液晶、手性間距為520nm以上且580nm以下之第二膽固醇型液晶、以及手性間距為600nm以上且660nm以下之第三膽固醇型液晶。作為具體例,第一膽固醇型液晶26e-1的手性間距可作成460nm,第二膽固醇型液晶26e-2的手性間距可作成550nm,第三膽固醇型液晶26e-3的手性間距可作成630nm。
另外,作為膽固醇型液晶層30b,可使用一種在單一層內擁有複數個不同手性間距之類型的膽固醇型液晶層。此可藉由調整以熱固型高分子型膽固醇型液晶固化時的溫度分佈來加以製作。
在本實施型態中,波長轉換層30與偏光層28亦藉由黏接層36而接合。在此情況下,黏接層36亦包含紫外線固化型黏接劑。紫外線固化型黏接劑可設為對於380nm以下的波長區域的光發生反應而固化之黏接劑。黏接層36可作成數微米程度的厚度。黏接層36例如作成3μm。紫外線固化型黏接劑能夠應用與第一實施型態相同的紫外線固化型黏接劑。
相較於一般的熱固型黏接劑等其他黏接劑,紫外線固化型黏接劑的對於配向膜20、24和液晶層22會造成不良影響之雜質的含量少,藉由使用紫外線固化型黏接劑,能夠抑制液晶顯示裝置100的顯示品質的降低。另外,黏接層36亦可作為用於使線柵偏光片30a的凹凸平坦化之平坦化層來作用。並且,黏接層36可包含紫外線固化型黏接劑以外的黏接劑,例如熱固型黏接劑。
>第三實施型態> 在第一實施型態中的液晶顯示裝置100中,使用包含紫外線固化型黏接劑之黏接層36來接合偏光層28與波長轉換層30,該偏光層28包含藉由二色性染料作染色後的染色系偏光片,但可藉由電漿接合來接合偏光層28與波長轉換層30。
電漿接合為藉由依序進行下述步驟來接合二個材料之技術:藉由電漿放電實行之表面改質步驟;為了使該表面彼此化學結合而使水蒸氣等媒介材料吸附於表面之步驟(形成電漿改質層38);及,加熱並壓接之步驟;並且,電漿接合已記載於公知文獻(國際公開WO2011/10738號公報)。
即使在包含PVA之偏光層28與波長轉換層30之間的界面的情況中,也能夠藉由施行電漿接合來使偏光層28與波長轉換層30之間的界面改質而相互接合。藉此,如第5圖的放大剖面圖所示,偏光層28與波長轉換層30會隔著電漿改質層38而接合。
在電漿接合中,在形成電漿改質層38後,可以加熱並將材料彼此壓接。因此,在偏光層28是薄膜狀拉伸而成之PVA膜時,依據加熱溫度,偏光層28會有引發收縮等變形之虞。因此,加熱溫度較佳設為70℃以上且100℃以下,更佳設為70℃以上且80℃以下。另外,在偏光層28的PVA薄膜是藉由二色性染料作染色而成之PVA薄膜時,能夠抑制加熱處理造成的光學特性的劣化。
藉由利用電漿改質層38來接合偏光層28與波長轉換層30,相較於使用一般的熱固型黏接劑等黏接劑的情況,能夠減少對於配向膜20、24和液晶層22造成不良影響之雜質。因此,能夠抑制液晶顯示裝置100的顯示品質的降低。
>第四實施型態> 在第二實施型態中的液晶顯示裝置100中,使用包含紫外線固化型黏接劑之黏接層36來接合包含線柵偏光片30a之偏光層28與波長轉換層30,但可藉由電漿接合來接合偏光層28與波長轉換層30。
如上所述,電漿接合是藉由對於包含PVA之偏光層28與波長轉換層30之間的界面施行電漿處理,使偏光層28與波長轉換層30之間的界面改質而相互接合之技術。藉此,如第6圖的放大剖面圖所示,包含線柵偏光片30a之偏光層28與波長轉換層30會隔著電漿改質層38而接合。
藉由利用電漿改質層38來接合偏光層28與波長轉換層30,相較於使用一般的熱固型黏接劑等黏接劑的情況,能夠減少對於配向膜20、24和液晶層22造成不良影響之雜質。因此,能夠抑制液晶顯示裝置100的顯示品質的降低。
>第五實施型態> 在第一至第四實施型態中,針對顯示裝置的態樣進行了說明。在本第五實施型態中,針對偏光部件200作說明,該偏光部件200具備用於構成偏光層28之偏光片。
本實施型態中的偏光部件200,其如第7圖所示,包含偏光薄膜40、保護薄膜42、脫模薄膜44及黏接層46而構成。
偏光薄膜40可包含染色系偏光片,該染色系偏光片是對於聚乙烯醇(PVA)系樹脂藉由二色性染料作染色而成。偏光薄膜40能夠與第一實施型態中的偏光層28同樣地形成。
保護薄膜42是用於保護偏光薄膜40的一面之薄膜。保護薄膜42通常由樹脂薄膜與積層於其上之黏接劑層構成。樹脂薄膜能夠由熱塑性樹脂構成,例如,聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂等聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂;聚碳酸酯系樹脂;(甲基)丙烯酸系樹脂等。從防止加工時的打痕和壓痕等的觀點來看,樹脂薄膜較佳是設為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。黏接劑層用於將保護薄膜42貼附至偏光薄膜40。由於在使用偏光部件200時,會剝除保護薄膜42而使用,所以黏接劑可設為在剝除保護薄膜42時不會殘留在偏光薄膜40的表面上的材料。並且,保護薄膜42的厚度一般為40~100μm,在未滿40μm的情況下,無法獲得防止發生打痕和壓痕之效果,另外,會變得不易剝除偏光薄膜40。
並且,保護薄膜42可具有會抑制或減輕剝除時的帶電之層。藉此,能夠防止靜電造成部件或薄膜間發生密接之類或吸引異物之類。
脫模薄膜44是用於保護偏光薄膜40的另一面之薄膜。脫模薄膜44較佳是由樹脂薄膜與剝離層構成。作為樹脂薄膜,能夠舉出例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯及聚萘二甲酸乙二酯等聚酯;或,聚丙烯等聚烯烴。其中,從光學特性和品質的觀點來看,較佳是聚對苯二甲酸乙二酯(PET),進一步,從尺寸穩定性優良來看,較佳是雙軸拉伸聚對苯二甲酸乙二酯薄膜。另外,剝離層能夠由例如剝離層形成用組成物形成,作為構成剝離層形成用組成物之主要成分(樹脂),並無特別限定,但能夠舉出例如矽氧樹脂、醇酸(alkyd)樹脂、丙烯酸樹脂及長鏈烷基樹脂等。其中,較佳是矽氧樹脂。
脫模薄膜44的厚度能夠藉由樹脂薄膜的厚度與剝離層的厚度來調整。特別是,樹脂薄膜的厚度具有支配性,而能夠藉由選擇具有目標厚度之PET薄膜來調整。樹脂薄膜的厚度較佳是38μm以上,更佳是50μm以上。樹脂薄膜的膜厚上限並無特別限定,但通常為200μm以下,從剝除脫模薄膜44時會成為容易拉起的觀點來看,較佳是例如150μm以下,更佳是100μm以下。剝離層的厚度(乾燥時)較佳是40nm以上且300nm以下,更佳是50nm以上且200nm以下,進一步較佳是80nm以上且150nm以下。在脫模層的厚度未滿40nm時,黏接層46與脫模薄膜44之間的密接會變強,而變得不易剝除脫模薄膜44。藉由將剝離層的厚度作成40nm以上,能夠抑制塗佈量波動造成的剝離力偏差。另外,藉由將剝離層的厚度作成300nm以下,能夠抑制具有剝離層之脫模薄膜44彼此密接的現象(沾黏,blocking)。
黏接層46是用於在偏光部件200使用時,將偏光部件200貼合至另一部件之層。黏接層46包含紫外線固化型黏接劑。紫外線固化型黏接劑可設為對於380nm以下的波長區域的光發生反應而固化之黏接劑。紫外線固化型黏接劑能夠應用與第一實施型態同樣的紫外線固化型黏接劑。
藉由使黏接層46含有紫外線固化型黏接劑,將偏光部件200應用於顯示裝置時,能夠降低雜質對於配向膜和液晶層之影響,並能夠抑制顯示裝置的顯示品質的降低。並且,黏接層46可包含紫外線固化型黏接劑以外的黏接劑,例如熱固型黏接劑。
黏接層46可塗覆於偏光薄膜40的表面上,其後將脫模薄膜44的剝離層朝向黏接層46而貼合,或者,可在脫模薄膜44的剝離層的表面上塗覆黏接層46,其後將偏光薄膜40朝向黏接層46而貼合。
黏接層46可作成具有50mPa·s以上且250mPa·s以下的黏度。藉由作成這樣的黏度範圍,在將偏光部件200應用於顯示裝置時,貼合加工會變得容易,於是能夠避免貼附時的偏差等而提高加工精度。
並且,黏接層46可作成數微米程度的厚度。黏接層46例如作成3μm。
在本實施型態中,保護薄膜42可作成不使460nm以下之短波長光且特別是380nm的光穿透。可作成具有吸收380nm以下的波長區域的光之紫外線吸收特性。例如,可藉由在保護薄膜42中混入紫外線吸收劑,使其吸收380nm以下的波長區域的光。藉此,能夠防止在使用偏光部件200時,於剝除保護薄膜42前,從保護薄膜42側入射的光所包含的紫外光造成黏接層46固化。
另外,脫模薄膜44可作成不使460nm以下之短波長的光且特別是380nm的光穿透。可作成具有吸收380nm以下的波長區域的光之紫外線吸收特性。例如,可藉由在脫模薄膜44中混入紫外線吸收劑,使其吸收380nm以下的波長區域的光。藉此,能夠防止在使用偏光部件200時,於剝除脫模薄膜44前,從脫模薄膜44側入射的光所包含的紫外光造成黏接層46固化。
紫外線吸收劑較佳是380nm以下的紫外線吸收性能優良的紫外線吸收劑。具體而言,包含紫外線吸收劑之紫外線吸收層,在380nm的透光率為10%以下,較佳是5.0%以下,更佳是3.0%以下,特佳是1.0%以下。在380nm的透光率為1.0%以下時,380nm以下的紫外光幾乎被完全吸收,因此能夠更有效地防止黏接層的固化。
作為紫外線吸收劑,能夠舉出例如二苯甲酮(oxybenzophenone)系化合物、苯並三唑(benzotriazole)系化合物、水楊酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、鎳錯鹽系化合物等有機系紫外線吸收劑。這些材料可單獨使用一種,亦可添加複數種。紫外線吸收劑的調配比率依據所調配之樹脂薄膜等材料而有所不同,但較佳是0.1重量%以上且20重量%以下,更佳是0.5重量%以上且10重量%以下。在未滿0.1重量%時,無法完全吸收380nm以下的光。另外,在超過10重量%時,雖然紫外線吸收能力提高,但會有紫外線吸收劑隨著時間經過而變得容易移動至黏接層之虞。
10‧‧‧偏光板 12‧‧‧光學補償層 14‧‧‧TFT基板 14a‧‧‧閘極電極 14b‧‧‧閘極絕緣膜 14c‧‧‧半導體層 16‧‧‧TFT基板 16a‧‧‧第二層間絕緣膜 18‧‧‧顯示電極 20、24‧‧‧配向膜 22‧‧‧液晶層 26‧‧‧共同電極 28‧‧‧偏光層 30‧‧‧波長轉換層 30a‧‧‧線柵偏光片 30b‧‧‧膽固醇型液晶層 32‧‧‧對向基板 34‧‧‧對向基板 36、46‧‧‧黏接層 38‧‧‧電漿改質層 40‧‧‧偏光薄膜 42‧‧‧保護薄膜 44‧‧‧脫模薄膜 100、200‧‧‧液晶顯示裝置 R‧‧‧紅 G‧‧‧綠 B‧‧‧藍
第1圖是表示第一實施型態中的液晶顯示裝置的構成的圖。 第2圖是表示第一實施型態中的液晶顯示裝置的偏光層的構成的圖。 第3圖是表示第二實施型態中的液晶顯示裝置的偏光層的構成的圖。 第4圖是表示第二實施型態中的液晶顯示裝置的偏光層的其他示例的構成的圖。 第5圖是表示第三實施型態中的液晶顯示裝置的偏光層的構成的圖。 第6圖是表示第四實施型態中的液晶顯示裝置的偏光層的構成的圖。 第7圖是表示第五實施型態中的偏光部件的構成的圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
24‧‧‧配向膜
28‧‧‧偏光層
30‧‧‧波長轉換層
36‧‧‧黏接層

Claims (15)

  1. 一種顯示裝置,其特徵在於,具備偏光層與波長轉換層,該偏光層包含具有偏光片之薄膜; 前述偏光片與前述波長轉換層、或者前述偏光片與前述薄膜,藉由黏接層而黏接,該黏接層包含紫外線固化型黏接劑。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置,其中,前述紫外線固化型黏接劑對於380奈米以下的波長區域的光發生反應而固化。
  3. 如請求項1或2所述之顯示裝置,其中,前述黏接層包含前述紫外線固化型黏接劑,此外還包含熱固型黏接劑。
  4. 一種顯示裝置,其特徵在於: 具備偏光層與波長轉換層,該偏光層包含具有偏光片之薄膜; 前述偏光片與前述波長轉換層、或者前述偏光片與前述薄膜,藉由電漿接合層而接合。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置,其中,前述具有偏光片之薄膜是將藉由二色性染料作染色後的聚乙烯醇薄膜加以拉伸而成。
  6. 如請求項1所述之顯示裝置,其中,前述偏光片包含反射偏光片。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置,其中,前述反射偏光片由膽固醇型液晶層構成。
  8. 如請求項6所述之顯示裝置,其中,前述反射偏光片由線柵偏光層構成。
  9. 如請求項1所述之顯示裝置,其中,具備背光源,該背光源對於前述波長轉換層照射光。
  10. 一種偏光部件,其特徵在於,具備: 偏光薄膜,其具有偏光片; 黏接層; 保護薄膜,其覆蓋前述偏光薄膜的表面; 脫模薄膜,其覆蓋前述偏光薄膜的背面;及, 設置在前述偏光薄膜與前述脫模薄膜之間的黏接層; 並且,前述黏接層包含紫外線固化型黏接劑。
  11. 如請求項10所述之偏光部件,其中,前述黏接層不因紫外線而固化。
  12. 如請求項10或11所述之偏光部件,其中,前述紫外線固化型黏接劑對於380奈米以下的波長區域的光發生反應而固化。
  13. 如請求項11所述之偏光部件,其中,前述保護薄膜吸收460奈米以下的波長區域的光的至少一部分。
  14. 如請求項11所述之偏光部件,其中,前述脫模薄膜吸收460奈米以下的波長區域的光的至少一部分。
  15. 如請求項10所述之偏光部件,其中,前述黏接層具有50mPa·s以上且250mPa·s以下的黏度。
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