TWI595473B

TWI595473B - 顯示面板結構

Info

Publication number: TWI595473B
Application number: TW105142482A
Authority: TW
Inventors: 梁輝鴻; 蔡清評; 藍英哲; 張慶宇
Original assignee: 住華科技股份有限公司
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-08-11
Also published as: TW201824243A; CN107167960A

Description

顯示面板結構

本發明係關於一種顯示面板結構，尤指一種廣色域顯示面板結構。

隨著科技的發展和人們對於顯示產品色彩效果的與日俱增的要求，液晶顯示面板也朝著提升色域(color gamut)的方向發展，亦即增加使人眼所能識別出的顏色，色域愈廣代表的是人眼可辨識的顏色覆蓋率愈高，因此廣色域也成為顯示面板顯示品質的一種指標。

習知技術中用以提升面板色域的方法是利用背光膜材中內含的量子點膜材(quantum dot film)，以藍光LED激發量子點膜材產生窄頻寬的激發光源，而形成廣色域的光學表現。然而，由於一般量子點膜材含鎘(Cd)，具有毒性，會對環境造成傷害，因此如何在廣色域的顯示技術需求與無毒環保的世界潮流間取得平衡，甚至雙贏，是業界仍在努力的目標之一。

因此，本發明目的在於提供一種顯示面板，可在不使用背光量子點膜材的情況下得到廣色域的表現。

本發明具體提供一種顯示面板結構，包括：一背光元件；一液晶層；第一光調變元件，位於液晶層相對於背光元件的相反側，用以於光進入液晶層之後調整其光學特性；第二光調變元件，位於液晶層與背光元件之間，用以於光進入液晶層之前調整其光學特性。其中，第一光調變元件及/或第二光調變元件包含一色域增進層，色域增進層包含至少一吸收材料，吸收材料於波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10%以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低15%以上。

較佳者，吸收材料於波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低20%以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低25%以上。

根據本發明的一實施例，第一光調變元件包括一補償膜，位於液晶層上，以及色域增進偏光板，位於補償膜上，且第二光調變元件包括一金屬線柵偏光板。

根據本發明的一實施例，第一光調變元件的補償膜為單側補償膜。

根據本發明的一實施例，第二光調變元件包括一補償膜，位於液晶層上，以及色域增進偏光板，位於補償膜上，且第一光調變元件包括一金屬線柵偏光板。

根據本發明的一實施例，第二光調變元件的補償膜為單側補償膜。

根據本發明的一實施例，單側補償膜的液晶設計參數LC位相差值Delta_nd於300~370nm的範圍下，R0在50~100nm之間，而Rth在200~350nm之間，其中，R0=(nx-ny)×d；而Rth=((nx+ny)/2-nz)×d，其中nx，ny與nz分別代表補償膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射係數，d代表補償膜的厚度。

根據本發明的一實施例，吸收材料分布於色域增進偏光板的一黏著劑層材料中。

根據本發明的另一實施例，吸收材料分布於色域增進偏光板的一黏著劑層與一保護層之間。

11‧‧‧液晶層

12‧‧‧第一光調變元件

13‧‧‧第二光調變元件

14‧‧‧背光元件

21‧‧‧補償膜

22‧‧‧色域增進偏光板

23‧‧‧金屬線柵偏光板

30‧‧‧偏光基體

31‧‧‧保護層

32‧‧‧保護層

33‧‧‧表面保護膜

34‧‧‧黏著劑層

35‧‧‧離型膜

36‧‧‧吸收材料

50‧‧‧透明基板

51‧‧‧金屬線

61‧‧‧金屬線柵偏光板

62‧‧‧補償膜

63‧‧‧色域增進偏光板

第1圖為根據本發明顯示面板結構示意圖；第2圖為根據本發明一實施例的顯示面板結構的剖面示意圖；第3圖為一提供本發明色域增進偏光板的偏光板組件結構的剖面示意圖；第4A圖為根據本發明一實施例的吸收材料於顯示面板結構中的分布示意圖；第4B圖為根據本發明另一實施例的吸收材料於顯示面板結構中的分布示意圖；第5圖為可用於本發明顯示面板結構中的金屬線柵偏光板的一實例的剖面示意圖；以及第6圖為根據本發明另一實施例的顯示面板結構的剖面示意圖；以及第7圖為本發明顯示面板結構色域增進效果的曲線示意圖。

以下，將藉由下列實施例對本發明做更詳細的說明。然而須注意的是，下列關於本發明之較佳實施例的描述僅作為描述與說明之目的，非用以限制本發明。

請參閱第1圖，根據本發明的顯示面板結構包括一彩色濾光片基板(圖未示)與一薄膜電晶體基板(圖未示)夾持一液晶層11，液晶層11受一外加電場控制而改變液晶構形，以控制通過不同液晶區域的光量；第一光調變元件12，位於液晶層11的一側，用以於光進入液晶層之後調整其光學特性；第二光調變元件13，位於液晶層11的另一側，用以於光進入液晶層11之前調整其光學特性，例如用以將通過的光(具有任一方向之極化光)轉換成特定方向之偏極光；以及一背光元件14，位於第二光調變元件13的相對於液晶層11的相反側，用以提供顯示用的背光。其中，第一光調變元件12及/或第二光調變元件13包含一色域增進層，色域增進層包含至少一吸收材料，其於波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10%以上，即T(570nm~600nm)<0.9 * T(450nm)，較佳低15%以上，更加低20%以上。且比波長650nm間的穿透頻譜低15%以上，即T(570nm~600nm)<0.85 * T(650nm)，較佳低20%以上，更加低25%以上。

在本發明的一實施例中，色域增進層更包含至少一吸收材料，吸收材料之主要吸收波長為560~610nm，更佳為570-600nm，最佳為580-590nm。另外，上述吸收材料例如可為一種染料(dye)、顏料(pigment)、或其他可吸收光波段的材料。

本發明的顯示面板舉例而言可為扭轉向列(TN)顯示面板、橫向電場效應(IPS)顯示面板、或垂直配向(VA)顯示面板，因此，液晶層11可相對應為TN、IPS或VA液晶盒(Cell)。

在本發明的實施方式下，背光元件14所發出的背光不需要使用配合量子點膜材激發的藍光，可使用一般的白光背光源。當然，也可以視其它設計需求而使用不同的背光源，或者與其它有助於提升色域的技術組合使用。在一實施例中薄膜電晶體基板較彩色濾光片基板鄰近背光元件14。

第2圖顯示本發明的一實施例的顯示面板結構的剖面示意圖，其中，第一光調變元件12包括一補償膜21，位於液晶層11上，以及一色域增進偏光板(Color Gamut Enhance Polarizer)22，位於補償膜21上。第二光調變元件13包括一金屬線柵偏光板23。其中，色域增進偏光板22為一包含有如第1圖說明中所述的吸收材料的偏光板，同時具有偏光與色域增進的功能，色域增進偏光板22的組成結構細節將於稍後配合第3圖加以說明。

第3圖顯示一根據本發明的偏光板，包括一偏光基體30，用以使光線由非偏極光變成偏極光；一上方保護層31和一下方保護層32，用以支撐保護偏光基體30；一表面保護膜33，用以保護偏光基體30；一黏著劑層34，用以黏貼偏光基體30至前述液晶層；以及一離型膜35，用以保護黏著劑層34。使用時將表面保護膜33與離型膜35撕離，並透過黏著劑層34黏貼至顯示面板上。

在上述實施例中，偏光基體30的材料可為聚乙烯醇(PVA)樹脂膜，其可藉由皂化聚醋酸乙烯樹脂製得。保護層31和32材料例如為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、丙烯酸樹脂膜、聚芳香羥樹脂膜、聚醚樹脂膜、環聚烯烴樹脂膜(例如聚冰片烯樹脂膜)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述任意組合所組成的一族群；表面保護膜33材料例如為聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；離型膜35材料例如為聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等。上述材料實例僅為舉例之用，熟習此技藝之人士可視實際需求而為適當選用，並不因此影響或限制本發明的實施與保護範圍。

其中，色域增進偏光板中之吸收材料36可以摻入的型式與黏著劑層34一併形成分布於黏著劑層34中，如第4A圖所示，或以獨立膜層型式提供於黏著劑層34與下方保護層32間，例如先塗佈、噴灑或其它成膜方式形成在下方保護層32表面上，再於其上加上黏著劑層34，如第4B圖所示。另外，除了前述兩方式外，吸收材料36也可摻入或於延伸成膜時摻入至偏光板內之適合的光學膜層中，如保護層31、32或偏光基體30中達到提升色域的效果。當摻入黏著劑層34或其他光學膜層中時，其濃度範圍(或重量百分比)在0.1%~5.0%之間，較佳為0.1%~1.0%之間。若為獨立膜層型式，其厚度範圍在0.1um~5um之間，較佳為0.1um~1um之間。

在一實施例中，偏光板組件中可包含其它結構類型的光學層，例如可為對光學之增益、配向、補償、轉向、直交、擴散、保護、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所助益的層，可例如為具有控制視角補償或雙折射(birefraction)等特性的配向液晶層、易接合處理層、硬塗層、抗反射層、防黏層、擴散層、防眩層等各種表面處理層。

在本實施例中，偏光板23為一金屬線柵偏光板(wire-grid polarizer；WGP)，相對於光學膜偏光板具有薄化、透過率高及增加光利用效率的功能。此外，為順應金屬柵欄偏光板的特性，補償膜21較佳為單側補償膜，即本發明顯示面板結構只須於第一光調變元件12中配置一層補償膜，換言之，在第二光調變元件13的金屬線柵偏光板23與液晶層11中未配置其它補償膜。因此，在本發明中因僅需單側補償膜21而有顯示面板結構薄化的效果。

如第5圖所示，金屬線柵偏光板是將金屬線配置於一透明基板上做成，金屬線平行相間排列成光柵，金屬線中的電子只能沿導線運動，當光照射在金屬線柵偏光板上時，光波電向量在金屬線方向的振動會被金屬線中的電子吸收，垂直金屬線方向的光波電向量就能通過，這樣只有沿導線縱向的光子被吸收，而橫向的光子未被吸收，從而達到偏振效果。除了以金屬線做成平行相間排列的光柵之外，亦可用光學蝕刻的方法，在沉積有金屬薄膜的基底上蝕刻出所需寬度的導線，在一實施例中，也可以以奈米壓印之方式形成金屬線。在本實施例中的金屬線柵偏光板的金屬線51的間距G為奈米等級(10-200nm)。其高度H為50-1000nm。使用的金屬可為鋁、銀、金、鉛、銅等，尤以鋁為佳；透明基板50之材料可為玻璃，在一實施例中，金屬線可形成於薄膜電晶體基板之上。

另外，補償膜21的材料選用，以垂直配向(VA)液晶設計參數LC Delta_nd設計於300~370nm之範圍下，使其R0在50~100nm之間，較佳70-100nm之間，而Rth在200~350nm之間，較佳270-320nm之間。其中，R0=(nx-ny)×d；而Rth=((nx+ny)/2-nz)×d，其中nx，ny與nz分別代表補償膜21在x軸、y軸與z軸的三度空間折射係數，d代表補償膜21的厚度。此時可具有與原面板雙邊補償膜相當或更佳之視角表現，此單側光學補償膜21材料可為三醋酸纖維素(TAC)、環烯烴聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、液晶材料或複合型材料搭配而成。

第6圖為根據本發明另一實施例的顯示面板結構的剖面示意圖。其中，第一光調變元件12包括一金屬線柵偏光板61，位於液晶層11上，第二光調變元件13包括一補償膜62、以及一色域增進偏光板(Color Gamut Enhance Polarizer)63，位於補償膜62上。其中，色域增進偏光板63為一包含有如第1圖說明中所述的吸收材料的偏光板，同時具有偏光與色域增進的功能，色域增進偏光板63的組成結構可如第3圖和第4A、4B圖所示；補償膜62的設計可參考前一實施例補償膜21之設計，於此不再贅述。在一實施例中，金屬線柵偏光板61之金屬線可形成於彩色濾光片基板之上。

第7圖顯示本發明顯示面板在各種不同標準下的色域的變化情況示意圖，其中x軸為色度x，y軸為色度y。使根據上述本發明所發展出的顯示面板，在不需要量子點膜材的情況下，可有效提升色域達10%以上。例如NTSC色域可提升達約25%，DCI-P3色域可提升達約27%，BT2020色域可提升達約19%。若使用CGEP搭配WGP作為上下偏光板，則除了可有效提升色域達10%以上之外，可達30%穿透率以及廣視角表現。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，當可作些許之更動與潤飾，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。

22‧‧‧色域增進偏光板

11‧‧‧液晶層

14‧‧‧背光元件

21‧‧‧補償膜

23‧‧‧金屬線柵偏光板

Claims

一種顯示面板結構，包括：一背光元件；一液晶層；第一光調變元件，位於該液晶層相對於該背光元件的相反側，用以於光進入該液晶層之後調整其光學特性；第二光調變元件，位於該液晶層與該背光元件之間，用以於光進入該液晶層之前調整其光學特性；其中，該第一光調變元件及/或該第二光調變元件包含一色域增進層，該色域增進層包含至少一吸收材料，該吸收材料於波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低10%以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低15%以上。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板結構，其中，該吸收材料於波長570-600nm間的穿透頻譜比波長450nm間的穿透頻譜低20%以上，且比波長650nm間的穿透頻譜低25%以上。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板結構，其中，該第一光調變元件包括一補償膜，位於該液晶層上，以及該色域增進層，位於該補償膜上，且該第二光調變元件包括一金屬線柵偏光板。
如申請專利範圍第3項所述之顯示面板結構，其中該金屬線柵偏光板包含複數條金屬線與一透明基板，其中該些金屬線之間距為10-200nm，及/或該些金屬線高度為50-1000nm。
如申請專利範圍第4項所述之顯示面板結構，其中該些金屬線之材料為鋁、銀、金、鉛、銅。
如申請專利範圍第4項所述之顯示面板結構，其中該透明基板之材料可為玻璃。
如申請專利範圍第3項所述之顯示面板結構，其中該補償膜為單側補償膜。
如申請專利範圍第3項所述之顯示面板結構，其中，該補償膜於垂直配向(VA)液晶設計參數LC Delta_nd設計於300~370nm之範圍下, R0在50~100nm之間，而Rth在200~350nm之間，其中，R0= (nx-ny) ×d；而Rth＝((nx＋ny)/2–nz)×d，其中nx，ny與nz分別代表該補償膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射係數，d代表該補償膜的厚度。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板結構，其中，該吸收材料分布於該色域增進偏光板的一黏著劑層材料中，或該吸收材料分布於該色域增進偏光板的一黏著劑層與一保護層之間，或該吸收材料係摻入於該保護層或該偏光基體中。
如申請專利範圍第9項所述之顯示面板結構，其中，該吸收材料其中該吸收材料之主要吸收波長為560 ~ 610nm，及/或該吸收材料為一種染料、顏料、或其他可吸收光波段的材料。