TWI518414B - 顯示面板及其製造方法 - Google Patents

Description

顯示面板及其製造方法

本發明是有關於一種顯示面板及其製造方法。

近年來，藍相液晶顯示面板因具有快速應答時間與光學等向性而受到學術界以及產業界的重視。藍相液晶層一般藉由橫向電場的驅動，以具有光閥的功能。因此，目前藍相液晶顯示面板主要採用共面轉換(In-Plane Switching)的電極設計。

圖1是習知的一種藍相液晶顯示面板的剖面示意圖。請參照圖1，在IPS的電極設計中，電力線EL的最密處A(即橫向電場最強處)位於相鄰兩電極ED之間。然而，在傳統的IPS的電極設計中，電極ED採用內埋於絕緣層IN的設計。這樣的設計導致電力線EL的最密處A被絕緣層IN佔據而無法用於驅動藍相液晶層DM，使得傳統的IPS的電極設計需藉由諸如提高驅動電壓的方式，以更有效率地驅動藍相液晶層DM。另外，由於藍相液晶分子的雙扭轉圓柱狀結構在實際情況下可能因其本身結構特性或其與其他元件的交互作用，而導致藍相液晶顯示面板存在暗態漏光的 問題。

承上述，如何改善藍相液晶顯示面板的高驅動電壓及暗態漏光的問題，實為目前研發人員亟欲解決的問題。

本發明提供一種顯示面板，其可改善高驅動電壓及暗態漏光的問題。

本發明另提供一種用於製造上述顯示面板的製造方法。

本發明的一種顯示面板，其包括第一基板、第二基板以及藍相液晶層。第一基板包括第一電極層。第二基板位於第一基板的一側且包括第二電極層、介電結構以及第三電極層。第三電極層位於第一電極層與第二電極層之間，且介電結構位於第二電極層與第三電極層之間。介電結構包括底層以及多個由底層凸出的凸出部。底層位於凸出部與第二電極層之間。凸出部位於第三電極層與底層之間，以使第三電極層的所在平面高於底層的所在平面。藍相液晶層位於第三電極層與第一電極層之間以及底層與第一電極層之間。

本發明的一種顯示面板的製造方法，其包括以下步驟。首先，提供第一基板以及位於第一基板的一側的第二基板。第一基板包括第一電極層。第二基板包括第二電極層、介電結構以及第三電極層。第三電極層位於第一電極層與第二電極層之間，且介電結構位於第二電極層與第三電極層之間。介電結構包括底層 以及多個由底層凸出的凸出部。底層位於凸出部與第二電極層之間。凸出部位於第三電極層與底層之間，以使第三電極層的所在平面高於底層的所在平面。其次，於第三電極層與第一電極層之間以及底層與第一電極層之間配置藍相液晶層。藍相液晶層包括藍相液晶與聚合單體。接著，提供第一電極層與第二電極層電位差，以於第一電極層與第二電極層之間產生垂直電場，且以光源照射藍相液晶層，使藍相液晶與聚合單體在垂直電場的存在下產生聚合反應。

基於上述，本發明的顯示面板藉由凸出部的設置墊高第三電極層，以更有效地利用電力線所佈及的區域，從而有助於改善高驅動電壓的問題。此外，本發明的顯示面板的製造方法藉由使藍相液晶與聚合單體在垂直電場的存在下產生聚合反應，以修正暗態漏光的問題。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200‧‧‧顯示面板

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130、DM‧‧‧藍相液晶層

A‧‧‧最密處

ARS‧‧‧主動元件陣列基板

B‧‧‧底層

CCE‧‧‧連接共用電極

CE‧‧‧共用電極

CFS‧‧‧彩色濾光基板

CPE‧‧‧連接畫素電極

D1、D2‧‧‧距離

DS‧‧‧介電結構

E‧‧‧垂直電場

E1、E1’‧‧‧第一電極層

E2、E2’‧‧‧第二電極層

E3‧‧‧第三電極層

ED‧‧‧電極

EL‧‧‧電力線

IN‧‧‧絕緣層

LC‧‧‧藍相液晶

LS‧‧‧光源

M‧‧‧聚合單體

P‧‧‧凸出部

PE‧‧‧畫素電極

SCE‧‧‧條狀共用電極

SPE‧‧‧條狀畫素電極

SE1‧‧‧第一條狀電極

SE2‧‧‧第二條狀電極

V、V’‧‧‧電位差

W1、W2、WP‧‧‧寬度

X、Y‧‧‧方向

圖1是習知的一種藍相液晶顯示面板的剖面示意圖。

圖2A是依照本發明的第一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。

圖2B及圖2C分別是圖2A的顯示面板在暗態及亮態時的示 意圖。

圖3A及圖3B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的製作流程的示意圖。

圖4A及圖4B分別是鄰近條狀畫素電極與條狀共用電極的藍相液晶分子經垂直電場作用的前後的型態。

圖5是第一電極層與第二電極層的電位差與穿透率的關係圖。

圖6是依照本發明的第二實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。

圖2A是依照本發明的第一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。圖2B及圖2C分別是圖2A的顯示面板在暗態及亮態時的示意圖，其中圖2B及圖2C僅示意性的繪示出第二基板的第三電極層。請參照圖2A至圖2C，顯示面板100包括第一基板110、第二基板120以及藍相液晶層130。第二基板120位於第一基板110的一側，且藍相液晶層130位於第二基板120與第一基板110之間。

第一基板110包括第一電極層E1。第二基板120包括第二電極層E2、介電結構DS以及第三電極層E3，其中第三電極層E3位於第一電極層E1與第二電極層E2之間。第一電極層E1、第二電極層E2以及第三電極層E3例如皆為透光電極層。具體地， 第一電極層E1、第二電極層E2以及第三電極層E3的材質可包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的金屬氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

介電結構DS位於第二電極層E2與第三電極層E3之間，且其材質可為透光無機材質或透光有機材質。介電結構DS包括底層B以及多個由底層B凸出的凸出部P。底層B位於凸出部P與第二電極層E2之間。凸出部P位於第三電極層E3與底層B之間，以使第三電極層E3的所在平面高於底層B的所在平面。具體地，如圖2A所示，凸出部P可視為用以墊高第三電極層E3的結構。在本實施例中，由垂直於第二基板120的方向X視之，第三電極層E3與凸出部P具有實質相同的輪廓，且第三電極層E3與凸出部P的邊緣彼此切齊，但不限於此。任何可用以墊高第三電極層E3的結構皆可作為本實施例的凸出部P。

第三電極層E3配置在凸出部P上，且第三電極層E3包括畫素電極PE以及共用電極CE，其中共用電極CE與畫素電極PE結構上分離，以維持獨立的電性。畫素電極PE以及共用電極CE例如分別為梳狀電極。具體地，畫素電極PE包括一連接畫素電極CPE以及多個條狀畫素電極SPE。共用電極CE包括一連接共用電極CCE以及多個條狀共用電極SCE。條狀畫素電極SPE連接於連接畫素電極CPE靠近連接共用電極CCE的一側，且條狀共用電極SCE連接於連接共用電極CCE靠近連接畫素電極CPE的 一側。並且，條狀共用電極SCE與條狀畫素電極SPE沿一方向Y交替配置。藉由提供畫素電極PE與共用電極CE一電位差V，可於條狀共用電極SCE與條狀畫素電極SPE之間產生橫向電場。

藍相液晶層130位於第三電極層E3與第一電極層E1之間以及底層B與第一電極層E1之間。藍相液晶層130大體上是依據條狀共用電極SCE與條狀畫素電極SPE之間是否存在橫向電場而在光學等向性(optically isotropic)與光學異向性(optically anisotropic)之間轉換。

具體地，藍相液晶層130在無電場的環境下具有光學等向性，且在有橫向電場的環境下具有光學異向性。也就是說，當畫素電極PE與共用電極CE之間沒有電位差時，光束通過藍相液晶層130後不會改變其原本的極化方向。因此，在第一基板110以及第二基板120的外表面上分別配置有極化方向相互垂直的偏光片的架構下，當畫素電極PE與共用電極CE之間沒有電位差時，通過藍相液晶層130的光束的極化方向會平行於配置於第二基板120上的偏光片的極化方向且垂直於配置於第一基板110上的偏光片的極化方向，從而通過藍相液晶層130的光束會被配置在第一基板110上的偏光片吸收，而使顯示面板100呈現暗態(如圖2B所示)。另一方面，當畫素電極PE與共用電極CE之間存在電位差V時，藍相液晶層130的藍相液晶分子因橫向電場的作用而產生折射率的改變，從而藍相液晶層130會偏轉通過第二基板120的光束的極化方向，使通過藍相液晶層130的光束能夠穿透配 置在第一基板110上的偏光片，而使顯示面板100呈現亮態(如圖2C所示)。

承上述，橫向電場會影響顯示面板100的穿透率，因此，透過改變畫素電極PE與共用電極CE之間的電位差V，即可改變顯示面板100所顯示的畫面的灰階。

在本實施例中，第一基板110可進一步包括彩色濾光基板CFS，以使顯示面板100實現全彩化。第一電極層E1配置在彩色濾光基板CFS上，且第一電極層E1位於彩色濾光基板CFS面向第二基板120的一側。彩色濾光基板CFS可包括多個不同顏色的濾光片，且這些濾光片呈陣列排列。另外，第二基板120可進一步包括主動元件陣列基板ARS，以使顯示面板100顯示不同的影像畫面。第二電極層E2、介電結構DS以及第三電極層E3依序配置在主動元件陣列基板ARS上，且第二電極層E2、介電結構DS以及第三電極層E3位於主動元件陣列基板ARS面向第一基板110的一側。主動元件陣列基板ARS可包括未繪示的多條掃描線、多條資料線、多個主動元件、一黑矩陣以及其他所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的元件。

請再參照圖1及圖2A，在現有技術中，電極ED採用內埋於絕緣層IN的設計，也就是說，電極ED的頂面與絕緣層IN的頂面大體上為共平面。在這樣的設計下，電力線EL的最密處A因被絕緣層IN佔據而無法配置藍相液晶層DM。也就是說，電力線EL的最密處A的橫向電場無法用於驅動藍相液晶層DM。在橫 向電場無法被有效利用的情況下，傳統的IPS的電極設計需藉由諸如提高驅動電壓的方式，以更有效率地驅動藍相液晶層DM。相較之下，如圖2A所示，顯示面板100透過凸出部P墊高第三電極層E3的設計，有助於使藍相液晶層130分布於電力線EL影響所及的區域(包括第三電極層E3的所在平面的上方、條狀共用電極SCE與條狀畫素電極SPE之間以及相鄰兩凸出部P之間)。如此，條狀共用電極SCE與條狀畫素電極SPE之間的橫向電場能夠被更有效地利用，從而有助於降低顯示面板100所需的驅動電壓，並改善傳統藍相液晶顯示面板的高驅動電壓的問題。在本實施例中，第三電極層E3(包括畫素電極PE與共用電極CE)與底層B之間的距離D1大於0且小於或等於6μm，且較佳為4μm。此外，相鄰兩凸出部P之間的距離D2大於0且小於或等於15μm，且較佳為10μm。

圖3A及圖3B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的製作流程的示意圖，其中圖3A及圖3B僅示意性的繪示出第二基板的第二電極層。圖4A及圖4B分別是鄰近條狀畫素電極與條狀共用電極的藍相液晶分子經垂直電場作用的前後的型態。請參照圖3A，首先，提供上述的第一基板110以及第二基板120。其次，於第一基板110與第二基板120之間(即圖2A的第三電極層E3與第一電極層E1之間以及底層B與第一電極層E1之間)配置藍相液晶層130。藍相液晶層130包括藍相液晶LC與聚合單體M。請參照圖3B，提供第一電極層E1與第二電極層E2一電位差V’， 以於第一電極層E1與第二電極層E2之間產生垂直電場E，且以光源LS照射藍相液晶層130，使藍相液晶LC與聚合單體M在垂直電場E的存在下產生聚合反應。上述的光源LS包括紫外光、可見光、紅外光或其組合。此外，垂直電場E較佳是形成於藍相液晶LC處於攝氏-10度至60度的溫度範圍內。

藉由使藍相液晶LC與聚合單體M在垂直電場E的存在下產生聚合反應，有助於使聚合後的藍相液晶層130具有較佳的光學等向性，從而能夠有效地減少藍相液晶層130因其結構特性而產生的暗態漏光現象。此外，藉由使藍相液晶LC與聚合單體M在垂直電場E的存在下產生聚合反應，還有助於改善凸出部的邊緣處的暗態漏光的問題。

請參照圖4A，鄰近凸出部P邊緣設置的藍相液晶LC與凸出部P之間容易因交互作用而造成液晶扭轉，導致鄰近凸出部P邊緣設置的藍相液晶LC在沒有電場的情況下亦具有光學異向性。如圖所示，這些具有光學異向性的藍相液晶LC的長軸大體上平行於凸出部P的延伸方向，因此背光模組(未繪示)的光束可能被這些藍相液晶LC偏折上來，導致顯示面板在凸出部P的邊緣處存在暗態漏光的問題。

本實施例藉由使藍相液晶LC與聚合單體M在垂直電場E的存在下產生聚合反應，可扭轉鄰近凸出部P邊緣設置的藍相液晶LC，使其在沒有電場的情況下具有趨近於光學等向性的特性(如圖4B所示)，從而改善上述凸出部P的邊緣處存在暗態漏光的問 題。

鄰近凸出部P邊緣設置的藍相液晶LC的扭轉程度會與電位差V’的大小相關，而決定電位差V’的大小的方法可以包括在以光源LS照射藍相液晶層130之前，藉由調變電位差V’的大小得出顯示面板對應的穿透率，再根據穿透率的高低決定電位差V’的大小。穿透率越低，則代表鄰近凸出部P邊緣設置的藍相液晶LC的光學等向性越趨理想，且改善暗態漏光的效果越好。圖5是第一電極層與第二電極層的電位差與穿透率的關係圖。由圖5可知，當電位差V’大於0且小於或等於5伏特時，可改善暗態漏光的問題。並且，當電位差V’介於2伏特至3伏特時，改善暗態漏光的效果最為顯著。以下以表一比較聚合反應時有/無施加電位差對於暗態漏光的影響，其中比較例為聚合反應時未施加電位差的樣品，而實驗例為聚合反應時施加有2.5伏特的電位差的樣品。由下表可知，聚合反應時施加電位差可有效地改善暗態漏光，並且提升對比度。

圖6是依照本發明的第二實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。請參照圖6，顯示面板200大致相同於顯示面板100，且相同的元件以相同的標號表示，於此不再贅述其相對配置關係。 顯示面板200與顯示面板100的主要差異在於，顯示面板100的第一電極層E1以及第二電極層E2分別為一整面的連續狀導電薄膜，而顯示面板200的第一電極層E1’包括多個第一條狀電極SE1，且第二電極層E2’包括多個第二條狀電極SE2，其中各第一條狀電極SE1與其中一第二條狀電極SE2重疊，且各第一條狀電極SE1與所重疊的第二條狀電極SE2更重疊於其中一凸出部P。

在本實施例中，各第一條狀電極SE1的寬度W1與所重疊的第二條狀電極SE2的寬度W2分別大於所重疊的凸出部P的寬度WP。在這樣的設計下，第一電極層E1’與第二電極層E2’的設置亦可提供圖3B的垂直電場E，使藍相液晶LC與聚合單體M在垂直電場E的存在下產生聚合反應，從而改善上述凸出部的邊緣處存在暗態漏光的問題。另外，本實施例透過凸出部P的設置亦有助於改善傳統藍相液晶顯示面板的高驅動電壓的問題，詳細的內容可參照上述相關的段落，於此不再贅述。

綜上所述，本發明的顯示面板藉由墊高第三電極層，以使藍相液晶層分布於電力線影響所及的區域，藉此提升橫向電場的利用率，而有助於改善傳統藍相液晶顯示面板的高驅動電壓的問題。此外，本發明的顯示面板的製造方法藉由使藍相液晶與聚合單體在垂直電場的存在下產生聚合反應，以修正藍相液晶與凸出部之間因交互作用而造成的暗態漏光的問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧藍相液晶層

ARS‧‧‧主動元件陣列基板

B‧‧‧底層

CE‧‧‧共用電極

CFS‧‧‧彩色濾光基板

D1、D2‧‧‧距離

DS‧‧‧介電結構

E1‧‧‧第一電極層

E2‧‧‧第二電極層

E3‧‧‧第三電極層

EL‧‧‧電力線

P‧‧‧凸出部

PE‧‧‧畫素電極

SCE‧‧‧條狀共用電極

SPE‧‧‧條狀畫素電極

X、Y‧‧‧方向

Claims (7)

1. 一種顯示面板，包括：一第一基板，包括一第一電極層，其中該第一電極層包括多個第一條狀電極；一第二基板，位於該第一基板的一側，且該第二基板包括一第二電極層、一介電結構以及一第三電極層，該第二電極層包括多個第二條狀電極，該第三電極層位於該第一電極層與該第二電極層之間，且該介電結構位於該第二電極層與該第三電極層之間，該介電結構包括一底層以及多個由該底層凸出的凸出部，該底層位於該些凸出部與該第二電極層之間，該些凸出部位於該第三電極層與該底層之間，以使該第三電極層的所在平面高於該底層的所在平面，其中，各該第一條狀電極與其中一該第二條狀電極重疊，且各該第一條狀電極與所重疊的該第二條狀電極更重疊於其中一該凸出部，各該第一條狀電極的寬度與所重疊的該第二條狀電極的寬度分別大於所重疊的該凸出部的寬度；以及一藍相液晶層，位於該第三電極層與該第一電極層之間以及該底層與該第一電極層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該第三電極層與該底層之間的距離大於0μm且小於或等於6μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中相鄰兩凸出部之間的距離大於0μm且小於或等於15μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該第三電極 層包括一畫素電極以及一與該畫素電極結構上分離的共用電極，該畫素電極包括多個條狀畫素電極，該共用電極包括多個條狀共用電極，該些條狀畫素電極與該些條狀共用電極沿一方向交替配置。
5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該第一電極層以及該第二電極層分別為一整面的連續狀導電薄膜。
6. 一種顯示面板的製造方法，包括：提供一第一基板以及一位於該第一基板的一側的第二基板，該第一基板包括一第一電極層，其中該第一電極層包括多個第一條狀電極，該第二基板包括一第二電極層、一介電結構以及一第三電極層，該第二電極層包括多個第二條狀電極，該第三電極層位於該第一電極層與該第二電極層之間，且該介電結構位於該第二電極層與該第三電極層之間，該介電結構包括一底層以及多個由該底層凸出的凸出部，該底層位於該些凸出部與該第二電極層之間，該些凸出部位於該第三電極層與該底層之間，以使該第三電極層的所在平面高於該底層的所在平面，其中，各該第一條狀電極與其中一該第二條狀電極重疊，且各該第一條狀電極與所重疊的該第二條狀電極更重疊於其中一該凸出部，各該第一條狀電極的寬度與所重疊的該第二條狀電極的寬度分別大於所重疊的該凸出部的寬度；於該第三電極層與該第一電極層之間以及該底層與該第一電極層之間配置一藍相液晶層，該藍相液晶層包括一藍相液晶與一 聚合單體；以及提供該第一電極層與該第二電極層一電位差，以於該第一電極層與該第二電極層之間產生一垂直電場，且以一光源照射該藍相液晶層，使該藍相液晶與該聚合單體在垂直電場的存在下產生一聚合反應。
7. 如申請專利範圍第6項所述的顯示面板的製造方法，其中該第三電極層包括一畫素電極以及一與該畫素電極結構上分離的共用電極，該畫素電極包括多個條狀畫素電極，該共用電極包括多個條狀共用電極，該些條狀畫素電極與該些條狀共用電極沿一方向交替配置。