具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具備納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，本發(fā)明的目的是提供通過基于納米液晶層構(gòu)成的一種全新概念的水平電場型液晶顯示器件可以大幅簡化顯示器面板的制造工序，并且用一個(gè)形成像素電極的背基板可以制造的液晶顯示器件，尤其是包含納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，該納米液晶層具有適合用于實(shí)現(xiàn)柔性顯示器的性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是包含：基板；在基板的上面形成的水平電場型電極層；在電極層上形成的納米液晶層；配置在基板下面的第1偏光板；以及配置在納米液晶層上部的第2偏光板，納米液晶層是以比可見光的波長范圍小的直徑大小形成的納米液晶域分散在高分子基質(zhì)內(nèi)。
【專利說明】具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水平電場型液晶顯示器件，更具體的說，本發(fā)明涉及利用以納米大小的液晶域形成的納米液晶層構(gòu)成的水平電場型液晶顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)︼@示器顯示器件的需求一直不斷的增加，最近隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器顯示器件的各種要求，該技術(shù)正在積極的開發(fā)。
[0003]尤其，最近作為取代傳統(tǒng)CRT的顯示器，畫面優(yōu)質(zhì)并具有輕薄、低電力消耗等多種優(yōu)點(diǎn)的液晶顯示器件(LCD)已經(jīng)在小型畫面的攜帶用移動(dòng)顯示器，一直到中型畫面的筆記本電腦、顯示器，以及大型畫面的電視等多種應(yīng)用產(chǎn)品中產(chǎn)品化。
[0004]一般來說，液晶顯示器件是上、下板兩張基板之間注入液晶后，調(diào)整對(duì)此施加的電場強(qiáng)度來調(diào)整透光率。此時(shí)，注入的液晶分子結(jié)構(gòu)又細(xì)又長，分子排列就具有方向性，由于這種特征液晶分子具有各向異性(Anisotropy)性質(zhì)。以液晶為例，大體上具有光學(xué)各向異性(Optical Anisotropy)和介電各向異性(Dielectric Anisotropy)兩種重要的性質(zhì)，利用這種液晶分子的特異性質(zhì)調(diào)整在外部人為施加的電場強(qiáng)度，由此控制液晶分子的排列方向來調(diào)整透光率。
[0005]尤其，最近由于液晶物質(zhì)具有的折射率各向異性特征，根據(jù)觀看液晶面板的角度，色彩的變化及對(duì)比度的變化變大，因此為了解決視角變小和產(chǎn)生灰階反轉(zhuǎn)的問題，需要開發(fā)具有廣視角的液晶顯示器件，對(duì)此的解決方案提出了水平電場(IPS)型液晶顯示器件。
[0006]圖1是美國注冊(cè)專利第7787090號(hào)掲示的現(xiàn)有水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。僅供參考，在圖1沒有顯示通常顯示的偏光板。
[0007]如圖1所示，現(xiàn)有的水平電場型液晶顯示器件是由形成彩色濾光片(2)的上板(I)和形成像素電極(6;Pixel Array)的下板(7)之間注入液晶層(4)，為了調(diào)整所述液晶(4)的配向狀態(tài)在上、下板分別形成配向膜的結(jié)構(gòu)所形成。
[0008]這種現(xiàn)有的水平電場型液晶顯示器件在其電極上沒有施加電壓時(shí)，液晶層根據(jù)配向膜保持初期的水平配向狀態(tài)，對(duì)從外部射入的光不起任何作用使其直接通過來實(shí)現(xiàn)黑色(Black)狀態(tài)。
[0009]相反的，在電極上施加電壓時(shí)，在水平電場型液晶顯示器件上與像素電極平行的方向形成電場，改變液晶的排列，再使光通過，由此實(shí)現(xiàn)白色(White)狀態(tài)。
[0010]然而，由于現(xiàn)有的水平電場型液晶顯示器件基本上使用上、下各基板，將兩個(gè)基板粘合后，經(jīng)過兩基板之間注入液晶的復(fù)雜液晶工序來制造，所以具有如下面的幾個(gè)問題。
[0011]第一，使用上下各基板，具有工序變復(fù)雜的問題。如此，單獨(dú)制造上、下基板后，再將兩基板粘合時(shí)，具有需要附加對(duì)齊(Alignment)工序的缺點(diǎn)。
[0012]第二，為了配向液晶，需要配向膜印刷及摩擦工序，由于這種液晶配向工序具有降低良率的問題。
[0013]第三，粘合上、下基板且注入液晶后，具有必須一直保持一定間隔(Gap)的問題。因此，由于被外部壓力或沖擊而使得上、下板的間隔被改變時(shí)，具有顯示器畫面品質(zhì)改變的問題。尤其在能彎曲或折疊的柔軟材質(zhì)柔性顯示器例子中，這種上、下板的保持一定間隔的問題更是具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
[0014]第四，為了進(jìn)行如此的整個(gè)液晶工序，需要無塵室環(huán)境及大規(guī)模的設(shè)備投資，因此具有初期投資費(fèi)用過大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明需要解決的技術(shù)課題
[0016]本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，本發(fā)明的目的是提供通過基于納米液晶層構(gòu)成的一種全新概念的水平電場型液晶顯示器件，其可以大幅簡化顯示器面板的制造工序，并且用一個(gè)形成像素電極的背基板即可以制造的液晶顯示器件，尤其是包含納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，該納米液晶層具有適合用于實(shí)現(xiàn)柔性顯示器的性質(zhì)。
[0017]解決課題的技術(shù)方案
[0018]為了完成所述目的，根據(jù)本發(fā)明具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是包含:基板；在基板的上面形成的水平電場型電極層；在電極層上形成的納米液晶層；配置在基板下面的第I偏光板；以及配置在納米液晶層上部的第2偏光板，納米液晶層是以比可見光的波長范圍小的直徑大小形成的納米液晶域分散在高分子基質(zhì)內(nèi)。
[0019]有益效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，可以去除及省略在現(xiàn)有的液晶顯示器件的制造上所需要的大部分工序和構(gòu)成部分，因此具有如下的優(yōu)越效果。
[0021]第一，由于不需要額外的液晶配向，所以不需要配向膜，由此可以去除在現(xiàn)有的液晶顯示器件制造上必要的配向膜印刷及摩擦工序。
[0022]第二，制造現(xiàn)有的液晶顯示器件時(shí)，因?yàn)榉謩e使用上、下基板，所以需要精密對(duì)齊(Align)基板后粘合的粘合工序，但根據(jù)本發(fā)明用一個(gè)形成像素電極的背基板即可以制造液晶顯示器件，可以大幅簡化工序。
[0023]第三，現(xiàn)有的液晶顯示器件是精密粘合上、下基板板注入液晶后，必須保持上下基板的一定間隔(Gap)，但根據(jù)本發(fā)明在背基板上涂布納米液晶域制造一種薄膜形態(tài)的納米液晶層，所以沒有必要保持一定的間隔(Gap)。另外，納米液晶層以薄膜形態(tài)存在，不會(huì)有被外部的壓力或沖擊改變間隔的問題，因此在適用能彎曲或折疊的柔軟材質(zhì)塑膠基板的柔性顯示器的制造上具有非常有利的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]第四，根據(jù)本發(fā)明可以省略在現(xiàn)有的液晶顯示器件制造上需要的大部分工序，SP配向膜印刷、摩擦、間隔區(qū)涂布、上下板粘合、液晶注入、端面密封(End Seal)的多數(shù)工序。由此不需要用于進(jìn)行整個(gè)液晶顯示器件制造工序的大規(guī)模無塵室設(shè)備或工序設(shè)備投資，可以大幅減小初期投資費(fèi)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第I實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。[0027]圖3是納米乳狀液和粗乳狀液的比較實(shí)施例。
[0028]圖4是圖2的“A”區(qū)域的擴(kuò)大截面圖，其顯示施加電場(On)狀態(tài)下的動(dòng)作原理圖。
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用包含光反應(yīng)性液晶單體的液晶納米膠囊層制造入/4相差薄膜或相差延遲薄膜的工序圖及結(jié)構(gòu)圖。
[0032][附圖標(biāo)記說明]
[0033]10:基板20:水平電場型電極層
[0034]21:共同電極22:絕緣膜
[0035]23:像素電極30:納米液晶層
[0036]31:聞分子基質(zhì) 32:納米液晶域
[0037]33:外壁34:液晶
[0038]40:第I偏光板 50:第2偏光板
[0039]60:保護(hù)層70:彩色濾光片
[0040]80:透明電極(ITO) 90:粘著劑
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明掲示的技術(shù)特征是通過利用光在介質(zhì)中根據(jù)粒子大小的光學(xué)特性的納米液晶層作為基礎(chǔ)構(gòu)成的一種全新概念的水平電場型液晶顯示器件，可以大幅簡化顯示器面板的制造工序，并可以大幅減小初期投資費(fèi)用。
[0042]以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例、優(yōu)點(diǎn)及特征進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0043]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第I實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0044]參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的第I實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件是第I偏光板40、基板10、水平電場型電極層20、納米液晶層30及第2偏光板50依序?qū)臃e形成的結(jié)構(gòu)。在圖中顯示第I偏光板40和第2偏光板50的設(shè)置分別與基板10和納米液晶層30隔離，但無間隔的相互緊貼較好。在下述的圖中，類似地應(yīng)該理解為偏光板是緊貼而形成。
[0045]基板10是以透明材質(zhì)形成的薄板，具體地不僅是玻璃(Glass)材料的玻璃基板，亦可由能彈性變形且具有柔軟性的塑膠基板構(gòu)成。
[0046]另一方面，使用塑膠基板時(shí)，必須用透光率優(yōu)異且無雙折射效應(yīng)的基板構(gòu)成。符合所述目的塑膠基板材料最好使用從三乙酸纖維素(Tri Acetyl Cellulose, TAC)、聚酰亞胺(PD、聚醚砜(PES)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及聚芳基酸酯(PAR)中任意選擇的至少一個(gè)，但并不受限于此。
[0047]第I偏光板40是通過配置在基板10下部的背光源(未顯示)等向納米液晶層30入射的光偏振的組成部，較好在基板10的下面層積形成。
[0048]第2偏光板50是射入納米液晶層30的光沒有被納米液晶層30的雙折射效應(yīng)偏振而透過時(shí)起攔截作用的組成部，較好在納米液晶層30的上面層積形成。
[0049]第I偏光板40的形成使其偏光軸與第2偏光板50的偏光軸成直角狀態(tài)。因此，第I偏光板40的偏光軸是0° (或90° )時(shí),第2偏光板50設(shè)置成具有90° (或0° )的偏光軸。
[0050]另一方面，第2偏光板50是附加防帶電性的偏光板構(gòu)成較好。此是使外部靜電對(duì)納米液晶層30的影響最小化。
[0051]對(duì)第2偏光板50附加防帶電性的方法是使用防帶電性粘著劑附加防帶電性的方法(韓國公開專利第2006-0018495號(hào)，第2004-0030919號(hào)，日本公開專利第2006-111856號(hào),第2006-104434號(hào))，有在涂布液添加水分散導(dǎo)電性金屬粉末或如碳粒子一樣的導(dǎo)電性物質(zhì)的方法和在粘著劑添加低分子量的表面活性劑物質(zhì)的方法，除此之外，可以利用在偏光板的至少一面形成包含經(jīng)熱處理凈化碳雜質(zhì)的碳納米管的防帶電涂布層的方法，在偏光板的一個(gè)以上的面依序?qū)臃e形成防帶電涂布層和防帶電性粘著劑的方法(韓國公開專利第 2009-0027930 號(hào))等。
[0052]水平電場型電極層20是指施加水平電場使液晶響應(yīng)表示灰階的電極結(jié)構(gòu)。
[0053]較佳地，為了形成水平電場將像素電極圖案和共同電極圖案在同一基板10上以同一層形成的IPS(In-Plane Switching)模式構(gòu)成,或是為了形成水平電場將像素電極圖案和共同電極圖案形成在同一基板10，但像素電極23和共同電極21配置在相互不同的層，并在其之間介入絕緣膜22的邊界電場切換(Fringe-Field Switching, FFS)模式構(gòu)成。
[0054]納米液晶層30是以層積的形態(tài)設(shè)置在電極層20上面，實(shí)現(xiàn)使通過第I偏光板40入射的光原樣通過或改變偏光的作用，相當(dāng)于能使顯示器件表示灰階的核心構(gòu)成部。
[0055]這種納米液晶層30是將納米液晶域32與粘結(jié)劑31混合制造涂布溶液后，涂布在形成有像素電極的基板10上部，再經(jīng)硬化形成。因此，納米液晶層30形成納米液晶域32分散在高分子基質(zhì)31內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
[0056]尤其，納米液晶層30是以一種接合在電極層20上面的薄膜形態(tài)來設(shè)置，由于這種特性只用一個(gè)基板10即可以制造水平電場型液晶顯示器件。這可以說是與需要一雙相對(duì)基板的現(xiàn)有水平電場型液晶顯示器件成對(duì)比的一點(diǎn)。另外，納米液晶層30由于所述特性不會(huì)有被外部壓力或沖擊扭曲或改變間隔的問題，因此對(duì)適用柔軟材質(zhì)塑膠基板的柔性顯示器具有非常有利的優(yōu)點(diǎn)。
[0057]另一方面，納米液晶域32的特征是比可見光波長(380nm?780nm)的范圍小的直徑大小形成，如此以納米大小形成液晶域32時(shí)所表現(xiàn)的光學(xué)特性與水平電場型電極組合，由此可以實(shí)現(xiàn)一種全新概念的水平電場型液晶顯示器件。
[0058]以下對(duì)由納米液晶域32和聞分子基質(zhì)31形成的納米液晶層30進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0059]圖3是納米乳狀液和粗乳狀液的比較實(shí)施例，圖3的左側(cè)小瓶中的試料是將液晶域32以50nm的平均直徑大小變形的納米乳狀液(Nano Emulsion),右側(cè)小瓶中的試料是以具有1.0um平均直徑大小的液晶形成的粗乳狀液(Macro Emulsion)。
[0060]在圖3的比較實(shí)施例中清楚地顯示，左側(cè)的納米乳狀液試料呈現(xiàn)透明，相反的右側(cè)的粗乳狀液試料呈現(xiàn)非透明。
[0061] 申請(qǐng)人:通過如圖3的比較實(shí)施例，可以確認(rèn)根據(jù)介質(zhì)中包含的粒子大小，光通過該介質(zhì)時(shí)被散射或不受任何影響原樣通過的事實(shí)。[0062]尤其，將液晶域32以比可見光的波長小的納米大小(較好是以比可見光的1/4波長小的大小)形成時(shí)可以看出向該試料入射的可見光的一部分安然通過，更好是將液晶域32以IOOnm以下的直徑大小形成時(shí)，可以看出幾乎不產(chǎn)生散射，大部分的入射光原樣通過。
[0063]具有本發(fā)明納米液晶層30的水平電場型液晶顯示器件，如此將液晶域32以可見光波長范圍的1/4以下的小直徑大小形成時(shí)，相當(dāng)于利用所表現(xiàn)的光學(xué)特性構(gòu)成的一種全新概念的水平電場型液晶顯示器件。
[0064]本發(fā)明的納米液晶層30是通過納米液晶域32的制造步驟，和納米液晶層的涂布步驟而形成。
[0065]將液晶改變成納米大小(即，IOOnm以下的直徑大小)的粒子，在這種以納米大小變形的液晶上形成外壁33，由此以膠囊形態(tài)制造納米液晶域32。
[0066]這種納米液晶域32可以利用復(fù)合凝聚法(Complex Coacervation)、膜(Membrane)乳化法、原位聚合法(In-situ Polymerization)、界面聚合法(InterfacialPolymerization)等來制造。
[0067]在納米液晶域32使用的液晶34是如向列型、層列型、膽固醇型及手性層列型一樣的液晶顯示器件通常使用的液晶，但并不受限于此，制造出的納米液晶域32除了上述的液晶以外還可以包含二色性染料(Dichroic dye)及手性摻雜劑。
[0068]具體地，納米液晶域32是通過形成液晶核心物質(zhì)液晶球粒(Droplet)的乳化工序、基于凝聚的膠囊化工序，膠囊外壁外壁33的凝膠化工序、膠囊外壁33的硬化工序及時(shí)效工序來制造。
[0069]乳化工序是在包含乳化劑的水溶液利用高速均質(zhì)攪拌器(Homogenizer)和高壓分散器(Microfluidizer)乳化裝置形成核心物質(zhì)液晶球粒(Droplet)的工序，且乳化劑是如純膠 2000 (Purity Gum2000)、殼聚糖(Chitosan)、卡拉膠(Carrageenan)、明膠(Gelatin)、阿拉伯膠(Arabia Gum)、白蛋白(Albumin)、藻酸鹽(Alginate)、酪蛋白(Casein)等的自然乳化劑和如聚氨酯、聚丙烯酸、聚乙烯、胺的合成乳化劑中任意選擇至少一個(gè)以上組合使用較好，但并不受限于此。
[0070]對(duì)此具體地說明如下，將約5%(w/v)的純膠2000水溶液以50°C維持溫度的狀態(tài)下，利用吸液管徐徐滴下5%(w/v)的液晶，邊用高速均質(zhì)攪拌器(Homogenizer, UltraTurrax, IKA_T18Basic，IKA)以14，OOOrpm左右的旋轉(zhuǎn)速度I次乳化液晶約2分鐘。此時(shí)，用吸液管徐徐滴下液晶的理由在利用高速均質(zhì)攪拌器初期乳化時(shí)，盡可能要抑制由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(Rotor)產(chǎn)生泡沫(Foam)。
[0071]然后，將I次乳化的液晶乳狀液利用高壓分散器luidizer，M-110L，Microfluidics)在約1，OOObar的壓力下以5次(Pass)左右的條件做2次乳化。這樣將乳化工序分成1，2次進(jìn)行的理由在初期乳化工序中盡可能要減小液晶球粒(Droplet)的大小。
[0072]乳化工序完成后，進(jìn)入基于凝聚的膠囊化工序，此工序也是為了確保納米液晶域32的外壁33的形成，經(jīng)2次形成外壁33。首先利用高速均質(zhì)攪拌器約14，OOOrpm的速度攪拌，邊將約0.2%(w/v)的殼聚糖(Chitosan)水溶液用注射器(Syringe)在初期乳劑分散液上慢慢滴下。如此添加殼聚糖水溶液后利用乙酸(Acetic Acid)將pH調(diào)節(jié)成4?5。如此調(diào)節(jié)pH后，純膠2000和殼聚糖形成凝聚層(Coacervate)便在納米液晶域32形成I次外壁33。然后，如此形成I次外壁的乳劑分散液從約50°C到約80°C上升溫度的狀態(tài)下，將高速均質(zhì)攪拌器(Homogenizer)的攪拌速度提高到約18，OOOrpm左右攪拌,邊用注射器(Syringe)慢慢滴下約0.4%(w/v)的卡拉膠(Carrageenan)水溶液。這樣添加全部卡拉膠(Carrageenan)水溶液后，與I次外壁形成的情形同樣的用乙酸(Acetic Acid)將pH調(diào)節(jié)成4?5。這樣調(diào)節(jié)pH后，形成卡拉膠凝聚層，如此形成的卡拉膠凝聚層在納米液晶域32形成2次外壁33。
[0073]膠囊化工序完成后，進(jìn)入通過溫度變化進(jìn)行膠囊外壁33凝膠化(Gelation)的凝膠化工序。即，從約80°C的高溫完成2次外壁形成后將溫度下降到常溫，由此使在納米液晶域32形成的外壁33物質(zhì)凝膠化。
[0074]凝膠化工序完成后，進(jìn)入膠囊外壁的硬化工序。硬化工序是添加硬化劑硬化膠囊外壁33的步驟,所述硬化劑使用戍二醒(Glutaraldehyde)或甲醒(Formaldehyde)與明膠的氨基進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)(Crosslink)硬化膠囊后再過一定時(shí)間熟成后最終獲得納米液晶域32。
[0075]通過上述的制造工序獲得的納米液晶域32需要清洗，清洗時(shí)使用純水、異丙醇、乙二醇等來執(zhí)行。然后需要將納米液晶域32與水溶液或清洗液分離，這可以用超速離心分離法(Ultracentrifugation)或冷凍干燥法(Freeze Dry)完成。由于納米大小的粒子遠(yuǎn)小于一般微米大小的粒子，以普通的離心分離不會(huì)產(chǎn)生分離。因此，納米大小粒子的分離需要超速離心分離法，這種設(shè)備稱為超速離心分離器(Ultracentrifuge)。
[0076]自從納米液晶域32分散水溶液或清洗液完成分離的納米液晶域32需要固定在基板10的上面，這可以通過粘結(jié)劑(Binder)完成。即，在具有透明物性的粘結(jié)劑31以一定的比率混合納米液晶域32制造溶液后,將溶液涂布在形成有像素電極的基板10上面，由此最終形成納米液晶層30。
[0077]涂布方法可以使用凹版(Gravure)涂布、刀片(Knife)涂布、輥(Roll)涂布、狹縫(Slot Die)涂布、反向(Reverse)涂布中選擇的任一個(gè)方法完成。
[0078]納米液晶域32和粘結(jié)劑31是從5:1到1:1的比率混合組成較好，粘結(jié)劑31使用聚乙烯醇、明膠、間苯二酚甲醛樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺、甲基丙烯酸樹脂、甲醛樹脂、氟化樹脂及聚乙烯吡咯烷酮中任意選擇的至少一個(gè)透明高分子物質(zhì)較好。
[0079]另一方面，混合納米液晶域32和粘結(jié)劑31的溶液涂布在基板10之前，首先執(zhí)行消除粘結(jié)劑31在所述混合過程中所包含氣泡的脫氣過程較好。
[0080]上述的工序全部完成時(shí)，多數(shù)的納米液晶域32分散在高分子基質(zhì)內(nèi)部的納米液晶層30以薄膜形態(tài)層積形成在電極層20上。
[0081]圖4是圖2的“A”區(qū)域的擴(kuò)大截面圖，圖4實(shí)施例的水平電場型液晶顯示器件的電極層20是以邊界電場切換(Fringe-Field Switching, FFS)方式的電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成,其顯示施加電場(On)狀態(tài)下的動(dòng)作原理圖。
[0082]參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明納米液晶層30的水平電場型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)原理說明如下。
[0083](I)黑色(Black)狀態(tài)的表現(xiàn)
[0084]具有本發(fā)明的納米液晶層30的水平電場型液晶顯示器件在電極層20沒有施加電場時(shí)，納米液晶層30的動(dòng)作使通過第I偏光板40的入射光原樣通過，由此表現(xiàn)黑色狀態(tài)。
[0085]即，沒有施加電場的關(guān)(Off)狀態(tài)下，根據(jù)上述的納米液晶域32的光學(xué)特性納米液晶層30對(duì)入射光(例如，背光源的光)不產(chǎn)生任何影響，經(jīng)過第I偏光板40以特定角度被選擇性的透過后，向納米液晶層30入射的光通過納米液晶層30時(shí)幾乎不產(chǎn)生散射現(xiàn)象原樣通過納米液晶層30到達(dá)第2偏光板50。
[0086]結(jié)果，透過具有0°偏光軸的第I偏光板40光原樣入射具有90°偏光軸的第2偏光板50,由此該入射光被以垂直狀態(tài)具有偏光軸的第2偏光板50攔截,液晶顯不器件表現(xiàn)黑色(Black)狀態(tài)。
[0087]如上所述，與為了灰階表現(xiàn)必須在相對(duì)的一對(duì)基板之間介入一對(duì)的配向膜，并在其之間注入液晶，要保持一定的間距和配向液晶具有方向的現(xiàn)有水平電場型液晶顯示器件不同，本發(fā)明的水平電場型液晶顯示器件是利用納米液晶層30本身的固有特性可以表現(xiàn)黑色狀態(tài)，因此不需要額外的液晶配向。
[0088]由此，具有本發(fā)明納米液晶層30的水平電場型液晶顯示器件可以去除現(xiàn)有水平電場型液晶顯示器件所必要的配向膜印刷及摩擦工序，基板也是具有以形成有像素電極的背基板一個(gè)可以制造液晶顯示器件的突破性優(yōu)點(diǎn)。
[0089] (2)白色(White)狀態(tài)的表現(xiàn)
[0090]具有本發(fā)明的納米液晶層30的水平電場型液晶顯示器件在電極層20施加電場時(shí)，納米液晶層30的動(dòng)作使通過第I偏光板40的入射光的偏光軸旋轉(zhuǎn)90°，由此表現(xiàn)白色狀態(tài)。
[0091]如圖4所示，在開(On)狀態(tài)下，由于像素電極(_)和共同電極(+)的結(jié)構(gòu)形成邊緣場(Fringe-Field),便在納米液晶層30形成水平電場。
[0092]如此施加電場的開(On)狀態(tài)與關(guān)(Off)狀態(tài)不同，因?yàn)楦鶕?jù)水平電場在納米液晶域32內(nèi)部的液晶分子34與電場方向平行地水平排列，所以形成根據(jù)液晶分子配向的雙折
射效應(yīng)。
[0093]如此，對(duì)某一介質(zhì)施加電場能產(chǎn)生折射率的變化，此種效果紀(jì)念首次發(fā)現(xiàn)者JohnKerr (1875，蘇格蘭物理學(xué)家)稱為“克爾”效果(Kerr Effect)。其以數(shù)學(xué)式表示，則定義為An=X *K*E2,在此An是電場誘導(dǎo)的值，K是“克爾”常數(shù)(Kerr Constant)根據(jù)介質(zhì)的特性來決定，E是施加電場的強(qiáng)度，\是入射介質(zhì)的光的波長。本發(fā)明的納米液晶層30的形成，其特征是使根據(jù)施加電場的雙折射程度(An*d)要滿足X/2條件。作為參考，“An”是指根據(jù)電場誘導(dǎo)的液晶雙折射值，“d”是指納米液晶層的厚度，“ A ”是指入射光的波長。
[0094]如上所述，根據(jù)水平電場在納米液晶層30產(chǎn)生雙折射效應(yīng)時(shí)，從外部入射的光通過納米液晶層30時(shí)會(huì)受到影響。即，經(jīng)過第I偏光板40入射的光被納米液晶層30的雙折射效應(yīng)改變偏振，此時(shí)，納米液晶層30的雙折射程度(△!!?(!)滿足入射光的X/2條件時(shí)，入射光的偏光軸會(huì)旋轉(zhuǎn)90° ,不會(huì)被與第I偏光板40成垂直狀態(tài)的第2偏光板50吸收原樣通過，表現(xiàn)白色狀態(tài)。
[0095]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0096]參照?qǐng)D5，根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件相比于第I實(shí)施例的水平電場型液晶顯示器件，其特征是還具有保護(hù)層60。
[0097]保護(hù)層60是由透光率優(yōu)好的透明樹脂材料涂布層形成并配置在納米液晶層30的上面。這種保護(hù)層60是在涂布形成納米液晶層30后不直接黏貼第2偏光板50首先將保護(hù)層60形成在納米液晶層30的上面后，再將第2偏光板50黏貼在其上面，由此起保護(hù)納米液晶層30的作用。
[0098]適合于保護(hù)層60的材料可以使用沒有折射率各向異性特性的三乙酰纖維素(TriAcetyl Cellulose, TAC)、環(huán)烯經(jīng)聚合物(Cyclo-Olefin Polymer)、聚醚諷(PES)、保護(hù)膜(Over Coat)等。
[0099]再具備保護(hù)層60，雖然工序個(gè)數(shù)增加而工序費(fèi)用也增加，但具有可以使黏貼第2偏光板時(shí)可能對(duì)納米液晶層30引起的損傷(Damage)最小化的優(yōu)點(diǎn)。
[0100]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施例，具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件相比于第I實(shí)施例的水平電場型液晶顯示器件，其特征是還包含上板。
[0102]如圖6所示，在納米液晶層30的上部還配置上板，上板包含彩色濾光片70和透明電極 80 (ITO)。
[0103]S卩，在納米液晶層30的上部層積彩色濾光片70以便顯示彩色。彩色濾光片70通過粘著劑90可以黏貼在納米液晶層30的上面。另外，在彩色濾光片70的上面為了消除外部靜電的影響再形成防帶電功能的透明電極80。
[0104]另一方面，在形成有納米液晶層30的基板上粘合上板時(shí)，較好是以光硬化性粘著劑90 (Adhesive)粘合。這是因?yàn)?，以熱硬化性粘著劑為例，通常?00°C以上的高溫進(jìn)行硬化，硬化時(shí)基板和上板的對(duì)齊(Alignment)被扭曲的問題會(huì)發(fā)生，相比于光硬化性粘著劑在良率方面比較不利。
[0105]在上述說明及圖示的具有本發(fā)明納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，以第I偏光板的偏光軸和第2偏光板的偏光軸相互垂直的狀態(tài)具備第I偏光板和第2偏光板，由此在電極層沒有施加電場時(shí)，表現(xiàn)黑色狀態(tài)，在電極層施加電場時(shí)表現(xiàn)白色狀態(tài)的常黒模式(Normally-Black Mode)構(gòu)成。
[0106]然而，當(dāng)然也能以與如上所述的常黑模式相反，在沒有施加電壓時(shí)光透過而具有最大亮度的常白模式(Normally-White Mode)構(gòu)成。
[0107]S卩，本發(fā)明的水平電場型液晶顯示器件具備第I偏光板和第2偏光板的偏光軸相互一致的構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)為常白模式，其動(dòng)作原理說明如下。
[0108](I)白色(White)狀態(tài)的表現(xiàn)
[0109]本發(fā)明的常白模式水平電場型液晶顯示器件在電極層20沒有施加電場時(shí)，納米液晶層30使通過第I偏光板40的入射光原樣通過，由此表現(xiàn)白色狀態(tài)。
[0110]S卩，沒有施加電場的關(guān)(Off)狀態(tài)下，根據(jù)上述的納米液晶域32的光學(xué)特性納米液晶層30對(duì)入射光(例如，背光源的光)不產(chǎn)生任何影響，經(jīng)過第I偏光板40以特定角度被選擇性的透過后，向納米液晶層30入射的光通過納米液晶層30時(shí)幾乎不產(chǎn)生散射現(xiàn)象原樣通過納米液晶層30到達(dá)第2偏光板50。
[0111]結(jié)果，透過第I偏光板40光入射與第I偏光板40的偏光軸一致的第2偏光板50,由此該入射光不被第2偏光板50吸收而原樣通過,表現(xiàn)白色狀態(tài)。
[0112](2)黒色(Black)狀態(tài)的表現(xiàn)
[0113]本發(fā)明的常白模式水平電場型液晶顯示器件在電極層20施加電場時(shí)，納米液晶層30使通過第I偏光板40的入射光的偏光軸旋轉(zhuǎn)90°，由此表現(xiàn)黒色狀態(tài)。
[0114]即，施加電場的開(On)狀態(tài)與關(guān)(Off)狀態(tài)不同，因?yàn)楦鶕?jù)水平電場在納米液晶域32內(nèi)部的液晶分子34與電場方向平行地水平排列，所以形成根據(jù)液晶分子配向的雙折
射效應(yīng)。
[0115]如上所述，根據(jù)水平電場在納米液晶層30產(chǎn)生雙折射效應(yīng)時(shí)，從外部入射的光通過納米液晶層30時(shí)會(huì)受到影響。即，經(jīng)過第I偏光板40入射的光被納米液晶層30的雙折射效應(yīng)改變偏振，此時(shí)，納米液晶層30的雙折射程度(△!!?(!)滿足入射光的X/2條件時(shí)，入射光的偏光軸會(huì)旋轉(zhuǎn)90° ,通過納米液晶層30的光被與第I偏光板40偏光軸一致的第2偏光板50攔截，由此液晶顯示器件表現(xiàn)黒色(Black)狀態(tài)。
[0116]到此為止，對(duì)根據(jù)本發(fā)明包含納米液晶層的液晶顯示器件進(jìn)行了說明。在本發(fā)明說明的納米液晶層上混合光反應(yīng)性液晶單體(Reactive Mesogens)時(shí),亦可作為AMOLED防反射用X/4相差薄膜或相差延遲薄膜(FPR，F(xiàn)ilm Patterned Retarder)使用。對(duì)本發(fā)明的納米液晶層上制造包含光反應(yīng)性液晶單體的、/4相差薄膜及相差延遲薄膜的方法結(jié)合圖7進(jìn)行說明。
[0117]到此為止說明的，在制造液晶納米膠囊時(shí)在液晶混合光反應(yīng)性液晶單體(Reactive Mesogens)制造納米膠囊。光反應(yīng)性液晶單體可以使用德國默克(Merk)公司的RMS03-001、RMS03-011、RMS03-013、RMS03-015、RMM-28B 等。接著如圖 7(a)所示，在透明基板40上層積絕緣層22，在絕緣層22上部交叉像素電極和共同電極而形成的水平電場電極層(IPS方式電極層)上面，利用到此為止說明的方法相同的方式涂布混合光反應(yīng)性液晶單體的液晶納米膠囊層，對(duì)像素電極和共同電極施加電壓的狀態(tài)下照射UV光而使其硬化。通過UV硬化光反應(yīng)性液晶單體41被硬化，如圖7(b)所示，即使消除在水平電場電極層施加的電壓，包含在納米液晶域32的納米液晶還維持光硬化的排列狀態(tài)。因此，根據(jù)圖7(b)所示的光反應(yīng)性液晶單體41形成液晶配向固定的薄膜，將其可以作為X/4相差薄膜或相差延遲薄膜使用。`
[0118]進(jìn)而，在圖7制造液晶納米膠囊時(shí)，雖然以混合光反應(yīng)性液晶單體和納米大小的液晶來說明，但不使用納米大小的液晶只使用光反應(yīng)性液晶單體形成液晶納米膠囊層，亦然可以作為、/4相差薄膜或相差延遲薄膜使用。
[0119]以上，雖然在本發(fā)明的較佳實(shí)施例使用特定術(shù)語來說明及圖示，但這些術(shù)語只是用于明確說明本發(fā)明而已，并且本發(fā)明的實(shí)施例及記載的術(shù)語在不脫離權(quán)利要求書的技術(shù)思想及范圍下，明顯地可以實(shí)施多種變更及變化。如此變形的實(shí)施例不應(yīng)該自從本發(fā)明的思想及范圍單獨(dú)地去理解，應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是包含: 基板；在所述基板的上面形成的水平電場型電極層；在所述電極層上形成的納米液晶層；配置在所述基板下面的第I偏光板；以及配置在所述納米液晶層上部的第2偏光板， 所述納米液晶層是以比可見光的波長范圍小的直徑大小形成的納米液晶域分散在高分子基質(zhì)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述納米液晶層是將與粘結(jié)劑(binder)混合的納米液晶域涂布在所述電極層上，再經(jīng)硬化成薄膜而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述第2偏光板是附加防帶電性的偏光板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述液晶域以IOOnm以下的直徑大小形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述第I偏光板的偏光軸是與所述第2偏光板的偏光軸成相互垂直的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述納米液晶層以如下方式驅(qū)動(dòng)，在所述電極層沒有施加電場時(shí)，使通過所述第I偏光板的入射光原樣透過，由此表現(xiàn)黑色狀態(tài)，在所述電極層施加電場時(shí)，使通過所述第I偏光板的入射光的偏光軸旋轉(zhuǎn)90°，由此表現(xiàn)白色狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述納米液晶層的形成使得在施加·電場時(shí)所生成的納米液晶層的雙折射程度(An*d，An:被電場誘導(dǎo)的液晶的雙折射值，d:納米液晶層的厚度)滿足X/2 U:入射光的波長)條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述水平電場型電極層是以水平電場(In-Plane Switching, IPS)結(jié)構(gòu)或是以邊界電場切換(Fringe-Field Switching, FFS)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述納米液晶層的上面黏貼以透明材質(zhì)形成的保護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是還包含: 配置在所述納米液晶層上面的彩色濾光片；以及 形成在所述彩色濾光片上面的透明電極(ITO)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述彩色濾光片是通過粘著劑粘合在所述納米液晶層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述基板是玻璃基板或塑膠基板， 所述塑膠基板是由三乙酸纖維素(Tri Acetyl Cellulose, TAC)、聚酰亞胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及聚芳基酸酯(PAR)中任意選擇的至少一個(gè)來形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有納米液晶層的水平電場型液晶顯示器件，其特征是所述第I偏光板和所述第2偏光板的偏光軸相互一致，且所述納米液晶層以如下方式驅(qū)動(dòng)， 在所述電極層沒有施加電場時(shí)，使通過所述第I偏光板的入射光原樣透過，由此表現(xiàn)白色狀態(tài)， 在所述電極層施加電場時(shí)，使通過所述第I偏光板的入射光的偏光軸旋轉(zhuǎn)90° ,由此表現(xiàn)黒色狀態(tài)。`
【文檔編號(hào)】G02F1/1334GK103597402SQ201280027936
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】尹晸煥 申請(qǐng)人:利美智Lab株式會(huì)社