TWI510847B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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Wan Ling Huang
Kai Neng Yang
Tsau Hua Hsieh
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤指一種使用負型液晶且電壓保持率維持85%以上之液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係為利用液晶分子在不同排列狀態下，對於光線具有不同的偏振或折射效果的特性來控制光線的穿透量，進而使得液晶顯示裝置得以產生影像。
一般傳統所使用之扭轉向列型(Twisted Nematic，TN)液晶顯示裝置受到液晶分子結構與光學特性的影響，視角非常狹窄。因此，開發出其他種型態的廣視角液晶顯示裝置，例如：垂直配向型(Vertical Alignment，VA)液晶顯示裝置、平面內切換型(In-Plan Switch，IPS)型液晶顯示器、及邊緣電場切換型(Fringe Field Switching，FFS)液晶顯示器。
基於液晶分子於電場下轉動的特性，液晶分子可分為正型液晶分子及負型液晶分子。一般而言，雖正型液晶分子有反應時間(response time)快之優點，但其光穿透率低。反之，負型液晶分子則有光穿透率高，但反應時間較長之缺點。因此，於IPS及FFS液晶顯示裝置中，在使用負型液晶分子組成其液晶層的情況下，通常會添加分 子量較小之液晶分子，增加負型液晶分子間之滑動性，以改善上述反應時間較長之缺點。然而，當組成該液晶層之液晶組成物受熱或受外部環境光線照射時，該些小分子液晶容易裂解產生電子或自由基(radical)，且所產生之電子會自配向層處流失，使得該液晶顯示裝置之電壓保持率(Voltage Holding Ratio，VHR)下降，造成配向異常，進而影響液晶顯示裝置之殘影與光學表現。
為改善上述缺點，透過減少液晶層中產生電子或自由基或降低電子自液晶層中流失，以發展一種使用負型液晶並具有高電壓保持率之液晶顯示裝置，俾有其所需。
本發明之主要目的係在提供一種液晶顯示裝置，俾能透過設置一具有高體阻抗值之配向膜而達到高電壓保持率之維持功效。
為達成上述目的，本發明係提供一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其可包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層相對設置，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者之體阻抗值可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm。
本發明之另一目的係在提供一種液晶顯示裝置，俾能透過設置一能夠吸收來自外部環境光線之配向層，從而避免液晶組成物中產生電子或自由基等活性離 子，達到保持高電壓保持率之維持功效。
為達成上述目的，本發明係提供一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層可相對設置，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者可吸收波長為240nm至400nm之光線。
本發明之又一目的係在提供一種液晶顯示裝置，俾能透過添加適當的UV反應性單體於其中，從而即時抑制自由基等活性離子之產生，達到保持高電壓保持率之維持功效。
為達成上述目的，本發明係在提供一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層可相對設置，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者之表面可包括複數個由一UV反應性單體聚合形成之凸起。
於上述本發明之液晶顯示裝置中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者可具有上述範圍內之體阻抗值，或者該第一配向層及該第二配向層之至少一者可吸收上述波長範圍之光線，或者該第一配向層及該第二配向層之至少一者之表面可包括複數個由該UV反應性單體聚合 形成之凸起。然而，於一實施態樣中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者亦可兼具上述範圍內之體阻抗值及可吸收上述波長範圍之光線。換言之，該第一配向層及該第二配向層之至少一者之體阻抗值可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者可吸收波長為240nm至400nm之光線。此外，於另一實施態樣中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者除了可具有1.5×1012 至9×1015 Ω．cm之體阻抗值或可吸收波長為240nm至400nm之光線，其至少一者之表面亦可包括複數個由該UV反應性單體聚合形成之凸起。再者，於又一實施態樣中，除了該第一配向層及該第二配向層之至少一者之體阻抗值可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm且該第一配向層及該第二配向層之至少一者可吸收波長為240nm至400nm之光線，其至少一者之表面亦可包括複數個由該UV反應性單體聚合形成之凸起。
於一實施態樣中，該第一配向層及該第二配向層可各自獨立為一光配向層。
於上述本發明之液晶顯示裝置中，基於該負型液晶組成物之總重，該UV反應性單體之含量可為大於0至0.3重量百分比。
於一實施態樣中，該UV反應性單體可至少一選自由下列式(I)化合物至式(IV)化合物所組成之群組：，其 中，0≦m≦5，0≦n≦5；，其 中，1≦m1≦7，1≦m2≦7；，其中，1≦n1≦5；以及，其中，R1 、R2 、及R3 可各自獨立為一壓克 力基，且化學結構如下所示：
於一實施態樣中，該UV反應性單體更可包括於該液晶層中。
1,2‧‧‧液晶顯示裝置
11,21‧‧‧第一基板
12,22‧‧‧第二基板
111,211‧‧‧第一配向層
112,222‧‧‧第二配向層
13,23‧‧‧液晶層
213‧‧‧凸起
圖1係本發明一實施例1至3及比較例之液晶顯示裝置之結構示意圖。
圖2係本發明實施例4之液晶顯示裝置之結構示意圖。
以下係藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地 了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
於本發明中，上述液晶顯示裝置包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其可包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層可相對設置，且該第一配向層及第二配向層可單獨或同時包含上述特定體阻抗值範圍(1.5×1012 至9×1015 Ω．cm)、吸收特定波長範圍(240nm至400nm)光線及包含於表面之UV反應性單體之特性。
換言之，本發明液晶顯示裝置之第一配向層及第二配向層可各自獨立包含上述特性之至少一者而無特別限制。舉例而言，於一實施態樣中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者除了其之體阻抗值可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，更佳可為2×1013 至9×1015 Ω之外，該第一配向層及該第二配向層之至少一者更可吸收波長為240nm至400nm之光線。更詳細地說，於一實施態樣中，本發明之液晶顯示裝置可僅有第一配向層之體阻抗值為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，更佳可為2×1013 至9×1015 Ω，而第二配向層則可吸收波長為240nm至400nm之光線。反之，本發明之液晶顯示裝置亦可僅有第二配向層之體阻抗值為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，更佳可為2×1013 至9×1015 Ω，而第一配向層則可吸收波長為240nm至400nm之光線。抑或，本發明之液晶 顯示裝置之第一配向層及第二配向層之體阻抗值皆可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，更佳可為2×1013 至9×1015 Ω，且同時該第一配向層及該第二配向層皆可吸收波長為240nm至400nm之光線。再者，於一實施態樣中，本發明之該第一配向層之體阻抗值可為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm，更佳可為2×1013 至9×1015 Ω且其表面可選擇性包括複數個由該UV反應性單體聚合形成之凸起；而該第二配向層則可吸收波長為240nm至400nm之光線且其表面可選擇性包括複數個由該UV反應性單體聚合形成之凸起。
於本發明中，該UV反應性單體可至少一選自由下列式(I)化合物至式(IV)化合物所組成之群組：，其 中，0≦m≦5，0≦n≦5；，其 中，1≦m1≦7，1≦m2≦7；，其中，1≦n1≦5；以及，其中，R1 、R2 、及R3 可各自獨立為一壓克 力基，且化學結構如下所示： 具體而言，所屬領域具有通常知識者可由單獨使用上述式(I) 化合物至式(IV)化合物之至少一者或組合其兩者以上作為本發明之UV反應性單體。舉例而言，於一實施態樣中，該UV反應性單體可為上述式(I)化合物。然而，該UV反應性單體亦可單獨使用式(II)至式(IV)化合物之任一者或式(I)化合物至式(IV)化合物之兩者以上之組合，本發明並不特別以此為限。此外，只要可保持該配向層之透光率於一適當範圍內，本發明並不特別限制該UV反應性單體之含量。舉例而言，基於該負型液晶組成物之總重，該UV反應性單體之含量可為大於0至0.3重量百分比。再者，該UV反應性單體亦可包含於該液晶層中，從而即時抑制自由基等活性離子之產生，達到保持高電壓保持率之維持功效。
於本發明中，體阻抗值為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm之第一配向層及第二配向層可選用使配向層具有較高體阻抗值之聚亞醯胺(Polyimide,PI)，例如： ，本發明並不特別以此為限。
於本發明中，只要上述液晶顯示裝置之第一配向層及第二配向層具有上述特性，本領域技術人員可採用任何習知材料及方法製造其之，例如可選用聚醯亞胺作為材料以光配向法(如光異構化、光交聯及二量化、及光裂解化等)或摩擦配向法製成該第一配向層及該第二配向層，本發明並不特別以此為限。較佳地，於一實施態樣中，該第一配向層及該第二配向層可各自獨立為經由光配向法製成之光配向層。更具體地，該第一配向層及該第二配向層可各自獨立為一由聚醯亞胺組成並經一光裂解化製程所製造之膜。
此外，本發明並不特別限制所請液晶顯示裝置之種類(即液晶顯示面板之種類)，例如可為一邊緣電場切換型液晶顯示面板、平面內切換型液晶顯示面板、或垂直配向液晶顯示面板。於此，下述實施例及比較例中，本發明係以平面內切換型液晶顯示面板為例。再者，本發明液晶顯示裝置所包含之第一基板及第二基板可為一彩色濾光片基板與一薄膜電晶體基板之組合。於此，下述實施例及比較例之第一基板係以彩色濾光片基板為例，第二基板係以薄膜電晶體基板為例。然而，本發明之液晶顯示裝置亦可應用其他技術而有不同的變化態樣，例如可將彩色濾光層設置於薄膜電晶體基板上(color filter on array，COA)、將彩 色濾光層及黑色矩陣設置於薄膜電晶體基板上(black matrix on array，BOA)、或將薄膜電晶體陣列設置於彩色濾光片基板上(TFT on CF，亦稱TOC或array on CF)。
再者，下列實施例及比較例雖未具體說明，所屬技術領域具有通常知識者應當理解的是，本發明之液晶顯示裝置亦可包括其他元件，例如背光模組等。
《液晶顯示裝置之製備》
請參考圖1，係為本實施例1至3及比較例所採用之液晶顯示裝置1之結構示意圖。該液晶顯示裝置1包括：一第一基板11，其上方配置一第一配向層111；一第二基板12，其上方配置一第二配向層121；以及一液晶層13，其包括一負型液晶組成物(圖未顯示)並夾置於該第一基板11及該第二基板12之間；其中，該第一配向層111及該第二配向層121係實質上相互平行且相對設置，該第一配向層及該第二配向層之特性係如下表1所示。
[實施例1至3]
請參考圖1並一併參考表1，用於實施例1至3之液晶顯示裝置中之第一配向層111及第二配向層121係為由聚醯亞胺類聚合物組成並經光配向製程處理之光配向層，兩者之光配向製程條件、體阻抗值及吸收波長係如表1所示。實施例1至2之配向層之體阻抗值的測量條件為將配向層塗於素玻璃基板上，且經波長為254nm之線性偏極光照射配向後測量而得，實施例3之配向層之體阻抗值的測量條件為將配向層塗於素玻璃基板上，且經波長為365nm 之線性偏極光照射配向後測量而得，但並不以此為限。
[比較例]
請參考圖1並一併參考表1，於比較例中，所使用之第一配向層及第二配向層係為由聚醯亞胺類聚合物組成並經摩擦配向製程處理之摩擦配向層，兩者之體阻抗值係如表1所示，且其無法吸收波長為240nm至400nm之光線。
[實施例4]
請參考圖2，係本實施例4之液晶顯示裝置2之結構示意圖。於該液晶顯示裝置2中，其包括：一第一基板21，其上方配置一第一配向層211；一第二基板22， 其上方配置一第二配向層221；以及一液晶層23，其包括一負型液晶組成物(圖未顯示)並夾置於該第一基板21及該第二基板22之間；其中，該第一配向層211及該第二配向層221係實質上相互平行且相對設置，且該第一配向層211及該第二配向層221兩者之表面係包括一UV反應性單體(圖未顯示)。於本實施例4中，所使用之UV反應性單體係為上述式(I)所示之化合物，且基於該負型液晶組成物之總重，該UV反應性單體係以0.3重量百分比之含量分散於該負型液晶組成物中。接著，將該負型液晶組成物配置於該第一基板21及第二基板22之間，該UV反應性單體會因相分離而沉積聚合於該第一配向層211及該第二配向層221之表面並形成複數個凸起213。
[試驗例1至4]
試驗例1至4係測試上述實施例1至3及比較例所製備之液晶顯示裝置於環境溫度由室溫增加至60℃之電壓保持率(Voltage Holding Ratio，VHR)之變化。如表2所示，相較於比較例所製之液晶顯示裝置之VHR下降率(△=17.2%)，由於實施例1至3之液晶顯示裝置之配向層之體阻抗值為1.5×1012 至9×1015 Ω．cm且可吸收波長為240nm至400nm之間之光線，有效減少因外部環境光線照射而於負型液晶組成物中產生之離子或自由基，進而改善所製備之液晶顯示裝置之電壓保持率之表現。
於上述試驗例1至4中，由於實施例1至3之第一配向層及第二配向層之體阻抗值介於所限定之範圍(1.5×1012 至9×1015 Ω．cm)內或可吸收波長落於240nm至400nm之間的光線，是以，上述實施例1至3所製備之液晶顯示裝置皆具有優異的電壓保持率表現(△<10%)。反之，如表2所示，由於比較例所使用之第一配向層及第二配向層皆不具有較高的體阻抗值且也無法吸收上述波長範圍內之光線，當液晶層中因外部環境光線照射產生電子或自由基時，電壓會因電子或自由基由配向層流失而造成電壓保持率下降，是以其電壓保持率表現較差(△>15%)。
於實施例4中，由於該UV反應性單體可吸收如上述之波長範圍之外部環境光線或與自由基產生反應或同時進行兩者，可有效減少因外部環境光線照射而於負型液晶組成物中產生之電子或自由基，亦能有效改善實施例4所製備之液晶顯示裝置電壓保持率之表現。此外，應當理解的是，除了上述實施例4之方式，該UV反應性單體亦可透過與該第一配向層及該第二配向層形成一化學鍵結(如共價鍵)而形成於其之表面，從而達到吸收外部環境光線之功 效。此外，實施例4以式(I)化合物作為本發明之UV反應性單體僅為列舉而用，所屬技術領域具有通常知識者亦可使用式(II)至式(IV)化合物之任一者或使用式(I)至式(IV)化合物之任兩者以上之組合作為本發明之UV反應性單體，本發明並不特別以此為限。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1‧‧‧液晶顯示裝置
11‧‧‧第一基板
111‧‧‧第一配向層
12‧‧‧第二基板
121‧‧‧第二配向層
13‧‧‧液晶層

Claims (8)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其係包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層係相對設置，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者為體阻抗值係為2×1013 至9×1015 Ω．cm之光配向層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者係吸收波長為240nm至400nm之光線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該第一配向層及該第二配向層之至少一者之表面係包括複數個由一UV反應性單體聚合形成之凸起。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中，該UV反應性單體係至少一選自由下列化合物所組成之群組： ，其 中，0≦m≦5，0≦n≦5；，其 中，1≦m1≦7，1≦m2≦7；，其中，1≦n1≦5；以及，其中，R1 、R2 、及R3 係各自獨立為一壓克 力基，且化學結構如下所示：
  5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中，該UV反應性單體更包括於該液晶層中。
  6. 一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板，其上方配置一第一配向層；一第二基板，其上方配置一第二配向層；以及一液晶層，其係包括一負型液晶組成物並夾置於該第一基板及該第二基板之間；其中，該第一配向層及該第二配向層係相對設置，該第一配向層及該第二配向層為聚亞醯胺(Polyimide,PI)之光配向層，且該第一配向層及該第二配向層之至少一者之表面係包括複數個由一UV反應性單體聚合形成之凸起。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示裝置，其中，該UV反應性單體係至少一選自由下列化合物所組成之群組： ，其 中，0≦m≦5，0≦n≦5；，其 中，1≦m1≦7，1≦m2≦7；，其中，1≦n1≦5；以及，其中，R1 、R2 、及R3 係各自獨立為一壓克 力基，且化學結構如下所示：
  8. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示裝置，其中，該UV反應性單體更包括於該液晶層中。
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