TWI704393B

TWI704393B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI704393B
Application number: TW108114943A
Authority: TW
Inventors: 林玠嫺; 陳世明; 張桓瑄; 李岱樺; 胡毓晉; 白家瑄
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-09-11
Also published as: CN110780490A; TW202040228A

Abstract

一種顯示裝置，包括第一基板、第一配向膜、第二基板、第二配向膜、扭轉向列型液晶、多個第一聚合物以及多個第二聚合物。第一配向膜設置於第一基板上。第二基板設置於第一基板的對向。第二配向膜設置於第二基板上。扭轉向列型液晶設置於第一配向膜與第二配向膜之間。多個第一聚合物設置於第一配向膜上，且在一第一排列方向上排列。多個第二聚合物設置於第二配向膜上，且在一第二排列方向上排列。第一排列方向與第二排列方向交錯。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

近幾年來，電競相關產品在娛樂市場上崛起，因而帶動繪圖顯示卡、電腦周邊、顯示面板或其它相關硬體設備的需求。進行電競遊戲時，遊戲內容多為高速的動態畫面，因此顯示面板的性能對遊戲者的視覺感受扮演舉足輕重的角色，而具有超快速反應時間的顯示面板也成為各面板廠的開發重點之一。一般而言，減少反應時間的方法有，降低液晶間隙（cell gap）、降低液晶黏滯係數等。然而，現階段，液晶間隙（cell gap）及液晶黏滯係數的降低均到達一瓶頸，無法更進一步縮減反應時間。

本發明提供一種顯示裝置，具有超快速反應時間。

本發明的一種顯示裝置，包括第一基板、第一配向膜、第二基板、第二配向膜、扭轉向列型液晶、多個第一聚合物以及多個第二聚合物。第一配向膜設置於第一基板上。第二基板設置於第一基板的對向。第二配向膜設置於第二基板上。扭轉向列型液晶設置於第一配向膜與第二配向膜之間。多個第一聚合物設置於第一配向膜上，且在一第一排列方向上排列。多個第二聚合物設置於第二配向膜上，且在一第二排列方向上排列。第一排列方向與第二排列方向交錯。

在本發明的一實施例中，上述的扭轉向列型液晶具有一螺距p，且p≤20µm。

在本發明的一實施例中，上述的第一配向膜具有第一摩擦方向，第一排列方向與第一摩擦方向具有一角度α，且-2 ^o≤α≤2 ^o。

在本發明的一實施例中，上述的第二配向膜具有第二摩擦方向，第二排列方向與第二摩擦方向具有一角度β，且-2 ^o≤β≤2 ^o。

在本發明的一實施例中，上述的第一配向膜具有第一摩擦方向，且第一排列方向與第一摩擦方向實質上平行。

在本發明的一實施例中，上述的第二配向膜具有第二摩擦方向，且第二排列方向與第二摩擦方向實質上平行。

在本發明的一實施例中，上述的第一配向膜與多個第一聚合物形成第一表面，第一表面具有第一表面粗糙度RMS1，且27.13nm≤ RMS1≤ 48.62 nm。

在本發明的一實施例中，上述的第二配向膜與多個第二聚合物形成第二表面，第二表面具有第二表面粗糙度RMS2，且27.13nm≤ RMS2≤ 48.62 nm。

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。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A至圖1C為本發明一實施例之顯示裝置的製造流程的示意圖。

請參照圖1A，首先，提供一顯示面板C。顯示面板C包括第一基板110、第一電極120、第一配向膜130、液晶組成物140、第二配向膜150、第二電極160及第二基板170。

第二基板170設置於第一基板110的對向。舉例而言，在本實施例中，第一基板110及第二基板170的材質可以是玻璃、石英、有機聚合物、或是其它可適用的材料。

至少一第一電極120設置於第一基板110上。舉例而言，在本實施例中，第一基板110上可設有多個畫素（未繪示），每一畫素可包括一薄膜電晶體（未繪示）、一資料線（未繪示）、一掃描線（未繪示）及一畫素電極，其中資料線與掃描線交錯設置，薄膜電晶體與資料線及掃描線電性連接，畫素電極電性連接至薄膜電晶體，而第一電極120可以是其中一個畫素的畫素電極。圖1A至圖1C繪出一個第一電極120為示例，但本發明不以此為限。

在本實施例中，第一電極120可以選擇性地是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如：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、其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層，但本發明不以此為限。

第一配向膜130設置於第一基板110上，且覆蓋第一電極120。第一配向膜130具有第一摩擦方向（rubbing direction）RD1。舉例而言，在本實施例中，第一配向膜130的材質例如是具有醯胺鍵及/或醯亞胺鍵的聚合物。然而，本發明不限於此，根據其他實施例，第一配向膜130也可選用其他適當材料。

第二電極160設置於第二基板170上。舉例而言，在本實施例中，第二電極160可全面性覆蓋第二電極160，且與設置於第一基板110上之多個畫素（未繪示）的多個畫素電極重疊。

在本實施例中，第二電極160可以是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如：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、其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層，但本發明不以此為限。

第二配向膜150設置於第二基板170上，且覆蓋第二電極160。第二配向膜150具有第二摩擦方向（rubbing direction）RD2。第一摩擦方向RD1與第二摩擦方向RD2交錯。舉例而言，在本實施例中，第一摩擦方向RD1與第二摩擦方向RD2實質上可垂直，但本發明不以此為限。

在本實施例中，第二配向膜150的材質例如是具有醯胺鍵及/或醯亞胺鍵的聚合物。然而，本發明不限於此，根據其他實施例中，第二配向膜150也可選用其他適當材料。

液晶組成物140設置於第一配向膜130與第二配向膜150之間。液晶組成物140包括扭轉向列型液晶（Twisted Nematic Liquid Crystal）142以及能夠在紫外光照射下發生聚合反應的可聚合單體（reactive monomer）144。舉例而言，在本實施例中，可聚合單體144可包括下表一的化合物I、化合物Ⅱ或其組合，但本發明不以此為限。 [表一]

	化學式	註
化合物Ⅰ		“X”及“R”可選自酯基（ester group）、烷氧基（alkoxyl group）及烷基（alkyl group）
化合物Ⅱ

在本實施例中，扭轉向列型液晶142具有一螺距p，且p≤20µm。也就是說，扭轉向列型液晶142的螺距p很小，在未進行圖1C所示的照光程序（curing）以前，扭轉向列型液晶142會過度扭轉形成近似於超扭轉向列型（super-twisted nematic）液晶。

請參照圖1B，接著，開啟一電壓源V，且令開啟的電壓源V電性連接至第一電極120及第二電極160，以使第一電極120及第二電極160之間形成電場E。受電場E的作用，扭轉向列型液晶142的多個液晶分子的長軸大致上垂直於第一基板110。

請參照圖1C，接著，關閉電壓源V（繪示圖1B），以使第一電極120及第二電極160之間實質上無電場。無電場作用時，扭轉向列型液晶142會重新排列，而於一段時間內，靠近第一配向膜130之扭轉向列型液晶142大致上會暫時沿第一摩擦方向RD1排列，靠近第二配向膜150之扭轉向列型液晶142大致上會沿第二摩擦方向RD2排列。然後，在該段時間內，進行照光程序（curing），亦即，以紫外光UV照射顯示面板C；此時，可聚合單體144會沿著扭轉向列型液晶142的方位角及預傾角逐步聚合且相分離，而分別於第一配向膜130及第二配向膜150上形成多個第一聚合物144a及多個第二聚合物144b。於此，便完成本實施例的顯示裝置C’。

值得注意的是，在顯示裝置C’中，多個第一聚合物144a在第一排列方向AD1上排列，多個第二聚合物144b在第二排列方向AD2上排列，其中第一排列方向AD1與第二排列方向AD2交錯。分別沿著第一、二排列方向AD1、AD2排列之第一、二聚合物144a、144b對扭轉向列型液晶142的作用力能使具有短螺距p的扭轉向列型液晶142不會過度地扭轉，進而使顯示裝置C’能夠顯示穩定的白畫面。

在本實施例中，第一配向膜130具有第一摩擦方向RD1，第一聚合物144a的第一排列方向AD1與第一摩擦方向RD1具有一角度α（圖中未標示），且-2 ^o≤α≤2 ^o。舉例而言，在本實施例中，角度α可以是0 ^o；也就是說，第一聚合物144a的第一排列方向AD1與第一配向膜130的第一摩擦方向RD1實質上可平行，但本發明不以此為限。

在本實施例中，第二配向膜150具有第二摩擦方向RD2，第二聚合物144b的第二排列方向AD2與第二摩擦方向RD2具有一角度β（圖中未標示），且-2 ^o≤β≤2 ^o。舉例而言，在本實施例中，角度β可以是0 ^o；也就是說，第二聚合物144b的第二排列方向AD2與第二配向膜150的第二摩擦方向RD2實質上可平行，但本發明不以此為限。

在本實施例中，以紫外光UV的照射時間長度落在一適當範圍（例如：50秒～100秒）。藉此，能形成分佈密度及其大小均適當的第一聚合物144a及第二聚合物144b，而使顯示裝置C’兼具良好光學表現及電氣特性，以下配合各實驗結果及實驗數據說明之。

首先，提供比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3的顯示裝置。比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之顯示裝置之各構件的材料相同，且比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之顯示裝置的製造流程大致上相同，惟比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之顯示裝置的紫外光UV（標示於圖1C）照射時間不同。比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之紫外光UV（標示於圖1C）照射時間分別是35秒、50秒、100秒、150秒及200秒。

在照射紫外光UV後的40分鐘，分別觀察比較例1、第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3的顯示裝置的白畫面。白畫面的觀察結果是，比較例1的顯示裝置的白畫面會類似於超扭轉向列型液晶顯示器的白畫面般偏藍且不穩定，而第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3的顯示裝置的白畫面則如一般之扭轉向列型液晶顯示器的白畫面般正常且穩定。

由上述白畫面的觀察結果可知，照射紫外光UV的時間較佳的是大於或等於50秒，以形成分佈密度及大小均足夠的第一聚合物144a及第二聚合物144b。透過分佈密度及大小均足夠的第一聚合物144a及第二聚合物144b能對扭轉向列型液晶142產生足夠的作用力，使扭轉向列型液晶142不會因其本身的短螺距而過度地扭轉，進而使第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3的顯示裝置顯示正常且穩定的白畫面。

圖2示出第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之顯示裝置的交流電驅動耐受力（AC stress）測試結果。由圖2知，第一實施例及第二實施例的顯示裝置C’的交流電驅動耐受力表現佳，而比較例2及比較例3的交流電驅動耐受力表現不佳。

由上述交流電驅動耐受力（AC stress）測試的結果可知，在顯示裝置的製造流程中，進行照射紫外光之步驟的時間不宜過長（例如大於或等於150秒），以免影響顯示裝置的電氣特性。

綜合上述之白畫面的觀察結果及交流電驅動耐受力的測試結果，在本發明一實施例中，照射紫外光UV的時間較佳的是50秒～100秒，以使本發明一實施例之顯示裝置C’兼具良好光學表現及電氣特性。

以適當的時間照射紫外光UV能形成分佈密度及大小均適當的第一聚合物144a及第二聚合物144b。也就是說，第一配向膜130與多個第一聚合物144a所形成的第一表面S1具有第一粗糙度RMS1，第二配向膜150與多個第二聚合物144b所形成的第二表面S2具有第二粗糙度RMS2，而第一粗糙度RMS1及第二粗糙度RMS2會落在一適當範圍。舉例而言，在本實施例中，27.13nm≤ RMS1≤ 48.62 nm；27.13nm≤ RMS2≤ 48.62 nm。

本發明一實施例之顯示裝置C’除了能顯示正常且穩定的白畫面外，由於扭轉向列型液晶142的螺距p很短，因此，顯示裝置C’還具有上升時間短（或者說，反應時間短）的優點。以下配合圖3的實驗數據說明之。

圖3示出本發明第一實施例之顯示裝置C’的反應時間及比較例4之顯示裝置的反應時間。在顯示裝置C’的上下兩側分別設置二偏光片，在比較例之顯示裝置的上下兩側分別設置二偏光片，並以背光源照射之，進而能量測出圖3所示的反應時間。

比較例4之顯示裝置與本發明第一實施例之顯示裝置C’類似，兩者的差異在於：本發明第一實施例之顯示裝置C’ 使用螺距為5µm的扭轉向列型液晶做為顯示介質，而比較例4的顯示裝置使用螺距為40µm的扭轉向列型液晶做為顯示介質，且比較例4之顯示裝置不包括本發明第一實施例之顯示裝置C’的第一聚合物144a及第二聚合物144b。

由圖3的數據可知，本發明第一實施例之顯示裝置C’的下降時間Toff（falling time）與比較例4之顯示裝置的下降時間Toff相近，但本發明第一實施例之顯示裝置C’的上升時間Ton（rising time）明顯少於比較例4之顯示裝置的上升時間Ton，而顯示裝置C’具有反應時間（即Ton＋Toff）短的優點。

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。

110:第一基板 120:第一電極 130:第一配向膜 140:液晶組成物 142:扭轉向列型液晶 144:可聚合單體 144a:第一聚合物 144b:第二聚合物 150:第二配向膜 160:第二電極 170:第二基板 AD1:第一排列方向 AD2:第二排列方向 C:顯示面板 C’:顯示裝置 E:電場 RD1:第一摩擦方向 RD2:第二摩擦方向 S1:第一表面 S2:第二表面 UV:紫外光 V:電壓源

圖1A至圖1C為本發明一實施例之顯示裝置的製造流程的示意圖。圖2示出第一實施例、第二實施例、比較例2及比較例3之顯示裝置的交流電驅動耐受力（AC stress）測試結果。圖3示出本發明第一實施例之顯示裝置的反應時間及比較例4之顯示裝置的反應時間。

110:第一基板

120:第一電極

130:第一配向膜

142:扭轉向列型液晶

144a:第一聚合物

144b:第二聚合物

150:第二配向膜

160:第二電極

170:第二基板

AD1:第一排列方向

AD2:第二排列方向

C’:顯示裝置

RD1:第一摩擦方向

RD2:第二摩擦方向

S1:第一表面

S2:第二表面

UV:紫外光

Claims

一種顯示裝置，包括：一第一基板；一第一配向膜，設置於該第一基板上；一第二基板，設置於該第一基板的對向；一第二配向膜，設置於該第二基板上；一扭轉向列型液晶，設置於該第一配向膜與該第二配向膜之間；多個第一聚合物，設置於該第一配向膜上，且在一第一排列方向上排列；以及多個第二聚合物，設置於該第二配向膜上，且在一第二排列方向上排列，其中該第一排列方向與該第二排列方向交錯，該第一配向膜與該些第一聚合物形成一第一表面，該第一表面具有一第一表面粗糙度RMS1，且27.13nm
RMS1
48.62nm。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該扭轉向列型液晶具有一螺距p，且p
20μm。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一配向膜具有一第一摩擦方向，該第一排列方向與該第一摩擦方向具有一角度α，且-2°
α
2°。
如申請專利範圍第3項所述的顯示裝置，其中該第二配向膜具有一第二摩擦方向，該第二排列方向與該第二摩擦方向具有一角度β，且-2°
β
2°。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一配向膜具有一第一摩擦方向，且該第一排列方向與該第一摩擦方向實質上平行。
如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該第二配向膜具有一第二摩擦方向，且該第二排列方向與該第二摩擦方向實質上平行。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第二配向膜與該些第二聚合物形成一第二表面，該第二表面具有一第二表面粗糙度RMS2，且27.13nm
RMS2
48.62nm。