TWI747648B

TWI747648B - 顯示面板

Info

Publication number: TWI747648B
Application number: TW109143173A
Authority: TW
Inventors: 江宇涵; 高望碩; 林上強
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-11-21
Also published as: TW202223512A

Abstract

一種顯示面板，包括第一基板、顯示介質層、金屬線柵偏光層以及第一偏光片。顯示介質層位於金屬線柵偏光層與第一基板之間。顯示介質層位於金屬線柵偏光層與第一偏光片之間。第一偏光片具有雙軸補償特性，65nm≧R ₀≧45nm，330nm≧R _th≧310nm。

Description

顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板。

具有顯示面板的顯示裝置已經成為現代人頻繁使用的裝置之一，人們對於顯示裝置的顯示品質也越來越講究，其中高階的顯示機種的解析度傾向由4K跨到8K，而解析度8K的顯示裝置中的像素設計較為複雜，例如包括了許多的金屬轉折，這些金屬轉折可能導致漏光，因此亟需發展提高整體對比並減少漏光的技術。

本發明提供一種對比高且大角度漏光低的顯示面板。

根據本發明一實施例，提供一種顯示面板，包括第一基板、顯示介質層、金屬線柵偏光層以及第一偏光片。顯示介質層位於金屬線柵偏光層與第一基板之間。顯示介質層位於金屬線柵偏光層與第一偏光片之間，且第一偏光片具有雙軸補償特性，65nm≧R ₀≧45nm，330nm≧R _th≧310nm。

基於上述，本發明實施例提供的顯示面板包括具備雙軸補償特性的偏光片以及金屬線柵偏光層，可降低大角度漏光，提高對比，具備良好的顯示品質。

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。如本領域技術人員將認識到的，可以各種不同的方式修改所描述的實施例，而不脫離本發明的精神或範圍。

在附圖中，為了清楚起見，放大了各元件等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。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」、「重疊於另一元件」時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者也可以存在中間元件。相反的，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/或電連接。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在限制區域的精確形狀。

參照圖1，其繪示了根據本發明第一實施例之顯示面板的示意圖。顯示面板100包括第一基板101、顯示介質層103、金屬線柵偏光層104以及第一偏光片106。顯示介質層103位於金屬線柵偏光層104與第一基板101之間。顯示介質層103位於金屬線柵偏光層104與第一偏光片106之間。

在圖1中，第一方向D1及第二方向D2構成了第一基板101以及上述其他層的板平面，第三方向D3則是指第一基板101以及上述其他層的法線方向。為了方便說明，在之後的描述中，第一方向D1、第二方向D2以及第三方向D3的對應關係皆如圖1所示。再者，如同上述，示例性術語「下面」可以包括上方和下方的取向。換句話說，與圖1所繪示顯示面板100上下翻轉的顯示面板亦包含於本揭露的範疇中，為了清楚說明的目的，不重覆描述。

第一偏光片106可以是碘系偏光片且包括了偏振層1061以及雙軸膜1062。偏振層1061以及金屬線柵偏光層104皆是線偏光片（linear polarizer）。金屬線柵偏光層104較碘系偏光片耐高溫，可以提高製程裕度。金屬線柵偏光層104包括多個金屬線，金屬線的材質可以包括金、銀、鋁或其合金，但不限於此，金屬線的材質亦可為其他金屬或合金。當光線照射到這些金屬線上時，在金屬線表面產生表面電漿共振（Surface plasmon resonance），使得金屬線對光線中與金屬線柵的延伸方向平行的偏振態以及與金屬線柵的延伸方向垂直的偏振態具有不同的吸收率和穿透率，其中與金屬線柵的延伸方向平行的偏振態會被金屬線吸收，與金屬線柵的延伸方向垂直的偏振態不會被金屬線吸收，而得以穿透金屬線柵偏光層104。因此，可以將金屬線柵的延伸方向視為吸收軸，並透過金屬線柵偏光層104獲得線偏振光。在本實施例中，將偏振層1061的吸收軸限定在第一方向D1上，將金屬線柵偏光層104的吸收軸限定在第二方向D2上。

設置於第一基板101的第一側1011上的顯示介質層103是一個液晶層，其填充有液晶分子，液晶分子可以是扭曲向列（TN）模式、垂直配向（VA）模式、平面內切換（IPS）模式或圖案化垂直配向（PVA）模式等。在本實施例中，顯示介質層103填充有垂直配向（VA）型液晶分子。

接下來，為了清楚理解本發明概念的目的，將先忽略第一偏光片106的雙軸膜1062，說明當光線自偏振層1061遠離第一基板101的一側入射顯示面板100時，偏振層1061、顯示介質層103以及金屬線柵偏光層104對這個光線的偏振態的影響，再進一步說明如何配置雙軸膜1062的補償值。

對於自偏振層1061遠離第一基板101的一側正向入射而進入顯示面板100的光線而言，光線中與偏振層1061的吸收軸平行的偏振態（即第一方向D1上的偏振態）將被偏振層1061吸收。也就是說，只有第二方向D2上的偏振態能夠穿透偏振層1061，入射至第一基板101並到達顯示介質層103。

當未對顯示介質層103的液晶分子提供電壓時，各個垂直配向型液晶分子的光軸會沿著第三方向D3排列。此時液晶分子不會改變正視角光線的相位，穿透顯示介質層103的正視角光線的偏振態仍然是在第二方向D2上的線偏振。當此正視角光線入射至金屬線柵偏光層104，由於此正視角光線的偏振態與金屬線柵偏光層104的吸收軸同樣在第二方向D2上，此正視角光線會被金屬線柵偏光層104吸收。

相對的，對於自偏振層1061遠離第一基板101的一側斜向入射而進入顯示面板100的光線而言，同樣只有第二方向D2上的偏振態能夠穿透偏振層1061，入射至第一基板101並到達顯示介質層103。然而，液晶分子對這個斜向入射光線所提供的折射率是各向異性的（anisotropic），此光線在穿透顯示介質層103後會改變這個光線的相位，造成相位延遲，產生除了第二方向D2上的線偏振以外的其他偏振態，使得金屬線柵偏光層104無法完全吸收此光線，導致漏光。換言之，斜向入射的光線會自金屬線柵偏光層104漏光。

此外，金屬線柵偏光層104本身亦具備雙折射特性，此雙折射特性也會改變光線的相位，造成相位延遲。因此，為了補償上述顯示介質層103的液晶分子以及金屬線柵偏光層104對斜向入射光線造成的相位延遲問題，需要在偏振層1061以及第一基板101的第二側1012之間設置雙軸膜1062，且雙軸膜1062必須具備適當的相位補償值，來補償上述的相位延遲問題。

為了選擇適當的雙軸膜1062的補償值，根據本發明一實施例，建構由偏振層1061、雙軸膜1062、第一基板101、顯示介質層103以及金屬線柵偏光層104依序層疊而構成的層疊結構，並模擬當上述層疊結構中的雙軸膜1062具有不同的補償值（R ₀/ R _th）時，在不同方向上的漏光以及最大漏光值（nit），列於表一及表二。

表一：

R ₀/ R _th	57/ 295	50/ 310	50/ 315	45/ 320	50/ 320	55/ 320	60/ 320	50/ 325	50/ 330	57/ 335	57/ 341
θ=60 ψ=30	0.00076	0.0007	0.00046	0.00078	0.0006	0.00053	0.00056	0.0008	0.00056	0.00095	0.00176
θ=60 ψ=45	0.00074	0.00042	0.00036	0.00072	0.00033	0.00009	0.00001	0.00036	0.00015	0.00073	0.00071
θ=60 ψ=60	0.00095	0.00075	0.00094	0.00094	0.00068	0.00056	0.0006	0.0008	0.00063	0.00076	9.5257E-06
最大漏光	1.46	1.2	1.44	1.44	1.07	0.91	0.95	1.24	1.01	1.46	2.61

表二：

R ₀/ R _th	40/ 320	45/ 320	50/ 315	50/ 320	50/ 325	55/ 320	60/ 320	65/ 320	70/ 329
θ=60 ψ=30	0.0008	0.00078	0.00046	0.0006	0.0008	0.00053	0.00056	0.00059	0.00149
θ=60 ψ=45	0.00073	0.00072	0.00036	0.00033	0.00036	0.00009	0.00001	0.00012	0.00048
θ=60 ψ=60	0.00096	0.00094	0.00094	0.00068	0.00048	0.00056	0.0006	0.00062	0.00067
最大漏光	1.47	1.44	1.44	1.07	1.24	0.91	0.95	0.98	2.23

在表一及表二中，以角度θ代表該量測方向與第三方向D3之間的角度，以方位角ψ代表該量測方向與第一方向D1之間的角度。需要特別說明的是，由於所量測的層疊結構內具備了例如掃描線及資料線等構件（未繪示），使得上述層疊結構在不同方位角ψ上的結構是不對稱的，因此，在具有相同的角度θ但不同的方位角ψ的不同方向上的漏光值並不相同。

從表一可看出，雙軸膜1062的補償值R ₀為大於等於45nm而小於65nm，當補償值R _th低於310nm時漏光值偏高，當補償值R _th介於310nm至330nm，則漏光值較低，而當補償值R _th大於330nm時漏光值又偏高。

從表二可看出，雙軸膜1062的補償值R _th為大於等於310nm而小於330nm，當補償值R ₀低於45nm時漏光值偏高，當補償值R ₀介於45nm至65nm則漏光值較低，而當補償值R ₀大於65nm時漏光值又偏高。

從上述數據可以歸納出，為了降低層疊結構的漏光狀況，可將雙軸膜1062的補償值依下列條件式一以及條件式二來設置：條件式一：65nm≧R ₀≧45nm，條件式二：330nm≧R _th≧310nm 其中，R ₀= (n ₁-n ₂) ×d；而R _th＝((n ₁＋n ₂)/2–n ₃)×d，n ₁、n ₂與n ₃分別代表雙軸膜1062在第一方向D1、第二方向D2與第三方向D3上的折射係數，d代表雙軸膜1062的厚度。

接下來同樣參照圖1，顯示面板100更包括第二基板102、濾光層105以及第二偏光片107。濾光層105設置於第二基板102以及金屬線柵偏光層104之間，且第二基板102設置於第二偏光片107以及濾光層105之間。

第二基板102具備第一側1021以及第二側1022，第一側1021與第二側1022相對。第二偏光片107設置於第二基板102的第二側1022上。換言之，第一偏光片106以及第二偏光片107分別設置於由第一基板101、顯示介質層103、金屬線柵偏光層104、濾光層105以及第二基板102依序堆疊所構成的堆疊結構的兩個相對的外側。

第二偏光片107可以是碘系偏光片，且第二偏光片107的吸收軸平行金屬線柵偏光層104的吸收軸。金屬線柵偏光層104的多個金屬線可以透過在濾光層105上進行鋁金屬的沉積與蝕刻來形成。

在本實施中，顯示面板100具備了三個偏光層，即第一偏光片106、金屬線柵偏光層104以及第二偏光片107。金屬線柵偏光層104設置於顯示介質層103以及濾光層105之間。相較於僅在第一基板及第二基板上配置偏光層的其他顯示面板，顯示面板100具備了更高的對比度。由於金屬線柵偏光層104較碘系偏光片耐高溫，可以提高製程裕度。因此，金屬線柵偏光層104較碘系偏光片更適於設置在顯示介質層103以及濾光層105之間。

在本實施例中，第一基板101是顯示面板100的下基板，可由背光模組提供光線，且光線自第一偏光片106入射而進入顯示面板100，但是本發明不限於此。根據本發明另一實施例，第二基板102可以是顯示面板100的下基板，可由背光模組提供光線，且光線自第二偏光片107入射而進入顯示面板100。

請參照圖2，其繪示根據本發明第二實施例之顯示面板的示意圖。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

如圖2所示，顯示面板200包括第一基板101、第二基板102、顯示介質層103、金屬線柵偏光層104、濾光層105以及第一偏光片106，其中第一偏光片106具備雙軸補償特性。第一基板101以及第二基板102之間夾設有顯示介質層103以及濾光層105。第一偏光片106以及金屬線柵偏光層104分別設置於第一基板101、顯示介質層103、濾光層105以及第二基板102所構成的堆疊結構的兩個相對的外側。同樣應當說明的是，與圖2所繪示顯示面板200上下翻轉的顯示面板亦包含於本揭露的範疇中，為了清楚說明的目的，不重覆描述。

第一偏光片106以及金屬線柵偏光層104皆是線偏光片，且金屬線柵偏光層104的吸收軸垂直於第一偏光片106的吸收軸。

類似於圖1所示的第一實施例，第一偏光片106被設置為具備雙軸補償特性，且其相位補償同樣符合上述的條件式一，65nm≧R ₀≧45nm，以及條件式二，330nm≧R _th≧310nm，以補償顯示介質層103的液晶分子以及金屬線柵偏光層104的相位延遲特性而造成的漏光問題。

在本實施例中，第一基板101是顯示面板200的下基板，但是本發明不限於此，根據本發明另一實施例，第二基板102可以是顯示面板200的下基板。

參照圖3，其繪示根據本發明第三實施例之顯示面板300的示意圖。顯示面板300包括第一基板101、第二基板102、顯示介質層103、金屬線柵偏光層104、濾光層105以及第一偏光片106，其中第一偏光片106具備雙軸補償特性。第一基板101以及第二基板102之間夾設有顯示介質層103以及濾光層105。第一偏光片106以及金屬線柵偏光層104分別設置於第一基板101、顯示介質層103、濾光層105以及第二基板102所構成的堆疊結構的兩個相對的外側。同樣應當說明的是，與圖3所繪示顯示面板300上下翻轉的顯示面板亦包含於本揭露的範疇中，為了清楚說明的目的，不重覆描述。

顯示面板300與顯示面板200的不同僅在於，顯示面板200的顯示介質層103設置於第一基板101的第一側1011，濾光層105設置於第二基板102的第一側1021；相對的，顯示面板300的濾光層105設置於第一基板101的第一側1011，顯示介質層103設置於第二基板102的第一側1021。也就是說，當以一背光模組作為光源自第一偏光片106對顯示面板300提供光線，此光線會先入射至濾光層105，再進一步入射至顯示介質層103。然而，由於濾光層105不具備雙折射特性而不影響光線的偏振狀態，光線透射濾光層105及顯示介質層103的順序不會影響光線的偏振狀態。因此，顯示面板300的光學表現會類似於顯示面板200的光學表現。

由於顯示面板300的光學表現類似於顯示面板200的光學表現，顯示面板300中的第一偏光片106亦被設置為具備雙軸補償特性，且其相位補償同樣符合上述的條件式一，65nm≧R ₀≧45nm，以及條件式二，330nm≧R _th≧310nm。

在本實施例中，第一基板101是顯示面板300的下基板。但是本發明不限於此，根據本發明另一實施例，第二基板102是顯示面板300的下基板。

參照圖4，其繪示根據本發明一實施例之顯示面板的金屬線柵偏光層的橫截面示意圖。金屬線柵偏光層400包括基材401以及多個金屬線4021，每個金屬線4021在第二方向D2上延伸。金屬線4021的材質例如包括鋁、金、銀或其合金。金屬線柵偏光層400可視為前述顯示面板100、顯示面板200以及顯示面板300的金屬線柵偏光層104的一種實施方式。其中，在圖1所示的顯示面板100中，可以在濾光層105上設置多個金屬線4021。

在圖2及圖3所示的顯示面板200及顯示面板300中，可以在第二基板102的第二側1022上設置多個金屬線4021。除此之外，對於圖2及圖3所示的顯示面板200及300，也可以在不同於第二基板102的基材上設置金屬線4021，再進一步將此基材黏附至第二基板102，以構成金屬線柵偏光層104。

在圖4所示的金屬線柵偏光層400的橫截面示意圖中，金屬線4021的橫截面為矩形。金屬線4021的線高H1大於等於75奈米且小於等於350奈米，金屬線4021的線寬W1大於等於30奈米且小於等於100奈米，且相鄰的金屬線4021之間的線距DD1大於0奈米且小於200奈米，但是本發明不以此為限。

參照圖5，其繪示根據本發明一實施例之顯示面板的金屬線柵偏光層的橫截面示意圖。金屬線柵偏光層500包括基材501以及多個金屬線5021，金屬線5021在第二方向D2上延伸。金屬線柵偏光層500可視為前述顯示面板100、顯示面板200以及顯示面板300的金屬線柵偏光層104的一種實施方式。金屬線5021在第一方向D1上具備第一寬度W51以及第二寬度W52，第一寬度W51大於第二寬度W52，且金屬線5021的寬度隨著遠離基材501自第一寬度W51遞減至第二寬度W52，而形成類似梯形的橫截面。但是本發明不以此為限，在另一未繪示的實施例中，金屬線5021的寬度可以隨著遠離基材501自第二寬度W52遞增至第一寬度W51，而形成倒梯形的橫截面。

參照圖6，其繪示根據本發明一實施例之顯示面板的金屬線柵偏光層的橫截面示意圖。金屬線柵偏光層600包括基材601以及多個金屬線6021，金屬線6021在第二方向D2上延伸。金屬線柵偏光層600可視為前述顯示面板100、顯示面板200以及顯示面板300的金屬線柵偏光層104的一種實施方式。金屬線6021在第一方向D1以及第三方向D3所形成的平面上的橫截面為三角形。

參照圖7，其繪示根據本發明一實施例之顯示面板的金屬線柵偏光層的橫截面示意圖。金屬線柵偏光層700包括基材701以及多個金屬線7021，金屬線7021在第二方向D2上延伸。金屬線柵偏光層700可視為前述顯示面板100、顯示面板200以及顯示面板300的金屬線柵偏光層104的一種實施方式。金屬線7021在第一方向D1以及第三方向D3所形成的平面上的橫截面具備一橢圓形狀7021A以及一連接頸7021B。橢圓形狀7021A在第一方向D1上具備最大寬度W71，連接頸7021B在第一方向D1上具備最大寬度W72，且橢圓形狀7021A的最大寬度W71大於連接頸7021B的最大寬度W72。

綜上所述，本發明實施例提供的顯示面板包括具備雙軸補償特性的偏光片以及金屬線柵偏光層，可承受高溫製程仍保有較佳的可靠度，大角度漏光低，且對比佳，具備良好的顯示品質。

100、200、300:顯示面板 101:第一基板 102:第二基板 103:顯示介質層 104:金屬線柵偏光層 105:濾光層 106:第一偏光片 107:第二偏光片 400、500、600、700:金屬線柵偏光層 401、501、601、701:基材 1011、1021:第一側 1012、1022:第二側 1061:偏振層 1062:雙軸膜 4021、5021、6021、7021:金屬線 7021A:橢圓形狀 7021B:連接頸 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 H1:線高 W1:線寬 W51、W52、W71、W72:寬度 DD1:線距

圖1是根據本發明第一實施例之顯示面板的示意圖。圖2是根據本發明第二實施例之顯示面板的示意圖。圖3是根據本發明第三實施例之顯示面板的示意圖。圖4至圖7是根據本發明一實施例之顯示面板的四種金屬線柵偏光層的橫截面示意圖。

100:顯示面板

101:第一基板

102:第二基板

103:顯示介質層

104:金屬線柵偏光層

105:濾光層

106:第一偏光片

1061:偏振層

1062:雙軸膜

107:第二偏光片

1011、1021:第一側

1012、1022:第二側

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

Claims

一種顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板；一顯示介質層；一濾光層，其中該顯示介質層以及該濾光層皆設置於該第一基板以及該第二基板之間；一金屬線柵偏光層，其中該顯示介質層位於該金屬線柵偏光層與該第一基板之間，該金屬線柵偏光層設置於該第一基板以及該第二基板之間；一第一偏光片；以及一第二偏光片，其中該第二基板設置於第二偏光片與該金屬線柵偏光層之間，其中該顯示介質層位於該金屬線柵偏光層與該第一偏光片之間，該金屬線柵偏光層設置於該濾光層以及該顯示介質層之間，且該第一偏光片具有雙軸補償特性，65nm≧R₀≧45nm，330nm≧R_th≧310nm。
如請求項1所述的顯示面板，其中該第一偏光片包括一雙軸膜以及一偏振層，該雙軸膜設置於該偏振層以及該第一基板之間。
如請求項1所述的顯示面板，其中該第一偏光片是一碘系偏光片。
如請求項1所述的顯示面板，其中該顯示介質層是一液晶層。
如請求項1所述的顯示面板，其中該金屬線柵偏光層的多個金屬線的材質包括鋁、金、銀或其合金。
如請求項1所述的顯示面板，其中該金屬線柵偏光層的多個金屬線的線高大於等於75奈米且小於等於350奈米，該些金屬線的線寬大於等於30奈米且小於等於100奈米，且該些金屬線的線距大於0奈米且小於等於200奈米。
如請求項1所述的顯示面板，其中該金屬線柵偏光層的多個金屬線的截面是矩形、梯形或三角形。