TWI507775B - 透明顯示裝置 - Google Patents

Description

透明顯示裝置

本發明是有關於一種透明顯示裝置，特別是一種包含彩色濾光片基板、驅動基板及高分子分散型液晶層的透明顯示裝置。

一般而言，液晶顯示裝置大致上可區分為穿透式液晶顯示裝置、反射式液晶顯示裝置與半穿透半反射式液晶顯示裝置。隨著顯示裝置的應用領域日趨廣泛，透明顯示裝置已逐漸被開發。由於觀看者除了可看到透明顯示裝置顯示的影像之外，還可看到透明顯示裝置另一側的背景資訊，因此在視覺上不會產生厚重感。此類透明顯示裝置可用於車輛的擋風玻璃或展示櫥窗。

透明顯示裝置通常包含液晶顯示面板、偏光板及背光模組。但偏光板會造成透明顯示裝置的穿透度大幅下降。另一方面，液晶顯示面板包含彩色濾光片基板、驅動基板及液晶層，其中彩色濾光片基板中的彩色濾光片具有一定的厚度，會明顯吸收光線，導致出光量的損耗，進而降低透明顯示裝置的穿透度。有鑑於此，如何提昇透明顯 示裝置的穿透性成為一重要課題。

本發明的目的在於提供一種透明顯示裝置，包含彩色濾光片基板、驅動基板及高分子分散型液晶層。在彩色濾光片基板上設有多個次畫素空白區。藉由控制對應次畫素空白區的高分子分散型液晶層的狀態可提昇穿透度及亮度或增強白畫面。

本發明之一態樣提供一種透明顯示裝置，包含彩色濾光片基板、驅動基板及高分子分散型液晶層。彩色濾光片基板包含基材、遮光結構及多個彩色濾光圖案。遮光結構設置於基材上，以定義基材之多個次畫素區及一次畫素空白區。多個彩色濾光圖案分別覆蓋基材之次畫素區，但次畫素空白區未被彩色濾光圖案覆蓋。驅動基板對應彩色濾光片基板。高分子分散型液晶層夾設於彩色濾光片基板及驅動基板之間。

根據本發明之一實施方式，彩色濾光圖案及對應次畫素空白區之高分子分散型液晶層構成一畫素。

根據本發明之一實施方式，彩色濾光片基板更包含一共用電極覆蓋彩色濾光圖案及次畫素空白區。

根據本發明之一實施方式，驅動基板包含多個次畫素電極，次畫素電極分別對應彩色濾光片基板之次畫素區及次畫素空白區。

根據本發明之一實施方式，高分子分散型液晶層夾 設於共用電極及次畫素電極之間。

根據本發明之一實施方式，彩色濾光圖案分別為紅色濾光圖案、綠色濾光圖案及藍色濾光圖案。

根據本發明之一實施方式，對應次畫素空白區之高分子分散型液晶層的厚度大於對應彩色濾光圖案之高分子分散型液晶層的厚度。

根據本發明之一實施方式，次畫素空白區之面積大致與各個次畫素區之面積相同。

根據本發明之一實施方式，彩色濾光片基板不包含配向結構層。

根據本發明之一實施方式，透明顯示裝置不包含偏光板。

本發明的優勢在於，藉由控制對應次畫素空白區的高分子分散型液晶層的狀態可提昇穿透度及亮度或增強白畫面，故此透明顯示裝置可表現出高穿透度、高亮度及高對比度，而使色彩表現更為完整。

1‧‧‧透明顯示裝置

10‧‧‧彩色濾光片基板

110‧‧‧基材

120‧‧‧遮光結構

120a‧‧‧次畫素區

120b‧‧‧次畫素空白區

130‧‧‧彩色濾光圖案

140‧‧‧共用電極

20‧‧‧驅動基板

210‧‧‧薄膜電晶體陣列基板

220‧‧‧次畫素電極

30‧‧‧高分子分散型液晶層

402‧‧‧環境光線

t1、t2‧‧‧厚度

第1圖係顯示依照本發明之一實施方式之透明顯示裝置的剖面示意圖。

第2圖係顯示依照本發明之一實施方式之彩色濾光片基板的上視示意圖。

第3A、3B與3C圖係顯示依照本發明之一實施方式之 透明顯示裝置分別在不施加電壓、施加電壓於全部及部分高分子分散型液晶層情況下的剖面示意圖。

第1圖係顯示依照本發明之一實施方式之透明顯示裝置1的剖面示意圖。透明顯示裝置1包含彩色濾光片基板10、驅動基板20及高分子分散型液晶層30。

彩色濾光片基板10包含基材110、遮光結構120及多個彩色濾光圖案130。基材110可例如為玻璃基材、石英基材或具可撓性的塑膠基材。第2圖係顯示依照本發明之一實施方式之彩色濾光片基板10的上視示意圖。如第1、2圖所示，遮光結構120設置於基材110上，以定義基材110的多個次畫素區120a及一次畫素空白區120b。遮光結構120的材料可為金屬鉻材料或黑色樹脂。例如可先在基材110上形成一層遮光材料，再藉由光學微影蝕刻製程形成遮光結構120，以定義出次畫素區120a及次畫素空白區120b。

彩色濾光圖案130分別覆蓋基材110的次畫素區120a。彩色濾光圖案130可利用光學微影或印刷製程來形成。舉例來說，可分別將三種不同顏色的彩色光阻，藉由光學微影或印刷製程形成三種彩色濾光圖案130。在一實施例中，三個彩色濾光圖案130分別為紅色濾光圖案、綠色濾光圖案及藍色濾光圖案。雖然本實施方式是以三個彩色濾光圖案130為例，但不用以侷限本發明，彩色濾光圖案 130的數量亦可大於三個。

值得注意的是，次畫素空白區120b未被彩色濾光圖案130所覆蓋。因此，如第1圖所示，對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30的厚度t1大於對應彩色濾光圖案130的高分子分散型液晶層30的厚度t2。「對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30」係指次畫素空白區120b對於高分子分散型液晶層30的垂直投影(沿厚度方向)的部分。「對應彩色濾光圖案130的高分子分散型液晶層30」係指彩色濾光圖案130對於高分子分散型液晶層30的垂直投影(沿厚度方向)的部分。對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30可視為一空白次畫素。彩色濾光圖案130及對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30可構成一畫素。換言之，次畫素區120a及次畫素空白區120b構成一畫素區。當對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30呈穿透態時，可提昇穿透度及出光量，進而提昇亮度；當對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30呈霧態(或稱散射態)時，可用以補強白畫面。其原因將於下述第3A-3C圖的段落中詳細敘述。在此不限次畫素區120a及次畫素空白區120b的形狀、面積及排列方式。舉例而言，次畫素區120a及次畫素空白區120b的面積比例可依據對於穿透度及亮度的需求來作決定。因此，第2圖僅為其中一個實施例的例示圖式，並非用以限定本發明。在本實施方式中，次畫素空白區120b的面積大致上與各個次畫素區120a的面積相同。

在本實施方式中，彩色濾光片基板10更包含一共用電極140覆蓋彩色濾光圖案130及次畫素空白區120b，如第1圖所示。共用電極140的材料可為透明導電材料，如氧化銦錫(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋁錫(ATO)、氧化鎵鋅(GZO)及氧化銦鈦(ITiO)。例如可利用物理氣相或化學氣相沈積法來製作共用電極140。

驅動基板20對應彩色濾光片基板10。「驅動基板20對應彩色濾光片基板10」係指驅動基板20對於高分子分散型液晶層30的垂直投影與彩色濾光片基板10對於高分子分散型液晶層30的垂直投影重疊。在一實施方式中，驅動基板20平行於彩色濾光片基板10。驅動基板20可例如為薄膜電晶體陣列基板210，其可包含基材(未繪示)、多個薄膜電晶體(未繪示)、多條掃描線(未繪示)及多條資料線(未繪示)設置於基材上。掃描線及資料線可相互垂直交錯，以定義出驅動基板20的多個次畫素區(未繪示)。驅動基板20的次畫素區分別成對對應彩色濾光片基板10的次畫素區120a及次畫素空白區120b。為了獨立驅動對應各個次畫素區120a及次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30，在一實施方式中，驅動基板20包含多個次畫素電極220，其可分別設置於薄膜電晶體陣列基板210的次畫素區上。次畫素電極220分別對應彩色濾光片基板10的次畫素區120a及次畫素空白區120b。「次畫素電極220分別對應彩色濾光片基板10的次畫素區120a及次畫素空白區120b」係指各個次畫素電極220對於彩色濾光片基板10的垂直投 影與次畫素區120a或次畫素空白區120b重疊。因此，對應各個次畫素區120a及次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30可被次畫素電極220獨立控制。次畫素電極220的材料可參考上述共用電極140的具體實施方式。例如可先形成一透明導電材料覆蓋上述薄膜電晶體，再透過光學微影蝕刻製程形成次畫素電極220。

高分子分散型液晶層30夾設於彩色濾光片基板10及驅動基板20之間。也就是說，高分子分散型液晶層30夾設於共用電極140及次畫素電極220之間。高分子分散型液晶層30可利用向列型液晶(Nematic liquid crystals)、光可聚合材料及光起始劑來製備。光可聚合材料可例如為不飽和硫醇酯類的單體或寡聚物、含丙烯酸基的單體或寡聚物或含環氧基的單體或寡聚物，但不限於此。具體而言，可將向列型液晶、光可聚合材料及光起始劑預先混合，再進行紫外光照射處理，以形成多個液晶胞液滴。在施加電壓的情況下，液晶胞液滴內的液晶呈規則排列，而使光線能夠穿透高分子分散型液晶層30；在不施加電壓的情況下，液晶胞液滴內的液晶呈不規則排列，而使光線無法穿透高分子分散型液晶層30。由於透明顯示裝置1是使用高分子分散型液晶層30，而非一般的液晶層，故不需設置任何偏光板，且彩色濾光片基板10不需包含任何配向結構層。因為透明顯示裝置1不包含偏光板，故其可表現出相當高的穿透度。亦因為彩色濾光片基板10不包含任何配向結構層，故可節省製造彩色濾光片基板10的製程及材料成 本。

第3A、3B與3C圖係顯示依照本發明之一實施方式之透明顯示裝置1分別在不施加電壓、施加電壓於全部或部分高分子分散型液晶層情況下的剖面示意圖。如第3A圖所示，在不施加電壓的情況下，整個高分子分散型液晶層30呈現霧態，環境光線402無法穿透高分子分散型液晶層30，故不會形成影像。

如第3B圖所示，在施加電壓於整個高分子分散型液晶層30的情況下，整個高分子分散型液晶層30呈現穿透態，使環境光線402能夠穿透高分子分散型液晶層30，進而通過彩色濾光層130及次畫素空白區120b，而可顯示影像，亦可使觀看者看到背景資訊。雖然彩色濾光圖案130會吸收光線，導致出光量的損耗，但由於次畫素空白區120b上並未設置彩色濾光圖案130，故其可幫助提昇整個畫素的穿透度及出光量，進而提高影像亮度。

如第3C圖所示，在施加電壓於對應次畫素區120a的高分子分散型液晶層30的情況下，環境光線402能夠通過彩色濾光層130，而可顯示影像。但對應次畫素空白區120b的高分子分散型液晶層30未被施加電壓而呈現霧態。霧態的高分子散射液晶層30呈霧白色，具有類似於白色次畫素的功效，因此可用於增強白畫面的表現。如此一來，可提高透明顯示裝置1的對比度，也讓色彩的表現更為完整。

總而言之，本發明之透明顯示裝置可藉由控制對應 次畫素空白區的高分子分散型液晶層的狀態來提昇穿透度及亮度或增強白畫面，故此透明顯示裝置可表現出高穿透度、高亮度及高對比度。此外，應當瞭解的是，本發明之透明顯示裝置亦可加上背光模組(未繪示)，使其在弱環境光(例如夜晚或暗室)的情況下，仍可清楚顯示影像。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧透明顯示裝置

10‧‧‧彩色濾光片基板

110‧‧‧基材

120‧‧‧遮光結構

120a‧‧‧次畫素區

120b‧‧‧次畫素空白區

130‧‧‧彩色濾光圖案

140‧‧‧共用電極

20‧‧‧驅動基板

210‧‧‧薄膜電晶體陣列基板

220‧‧‧次畫素電極

30‧‧‧高分子分散型液晶層

t1、t2‧‧‧厚度

Claims (9)

1. 一種透明顯示裝置，包含：一彩色濾光片基板，包含：一基材；一遮光結構，設置於該基材上，以定義該基材之複數個次畫素區及一次畫素空白區；以及複數個彩色濾光圖案，分別覆蓋該基材之該些次畫素區，但該次畫素空白區未被該些彩色濾光圖案覆蓋；一驅動基板，對應該彩色濾光片基板；以及一高分子分散型液晶層，夾設於該彩色濾光片基板及該驅動基板之間，其中該次畫素空白區容納該高分子分散型液晶層的一部分，該些彩色濾光圖案及該高分子分散型液晶層的該部分構成一畫素。
2. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中該彩色濾光片基板更包含一共用電極覆蓋該些彩色濾光圖案及該次畫素空白區。
3. 如請求項2所述之透明顯示裝置，其中該驅動基板包含複數個次畫素電極，該些次畫素電極分別對應該彩色濾光片基板之該些次畫素區及該次畫素空白區。
4. 如請求項3所述之透明顯示裝置，其中該高分子分散型液晶層夾設於該共用電極及該些次畫素電極之間。
5. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中該些彩色濾光圖案分別為一紅色濾光圖案、一綠色濾光圖案及一藍色濾光圖案。
6. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中對應該次畫素空白區之該高分子分散型液晶層的厚度大於對應該些彩色濾光圖案之該高分子分散型液晶層的厚度。
7. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中該次畫素空白區之面積大致與各該次畫素區之面積相同。
8. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中該彩色濾光片基板不包含配向結構層。
9. 如請求項1所述之透明顯示裝置，其中該透明顯示裝置不包含偏光板。