CN102368126A - 蓝相液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝相液晶显示面板，包括第一基板、第二基板、蓝相液晶层以及辅助材料层。第一基板具有多个像素驱动单元。每一像素驱动单元包括像素电极与对向电极，以提供电场。第二基板与第一基板相对配置。蓝相液晶层密封于第一基板与第二基板之间。蓝相液晶层具有多个蓝相液晶分子，且蓝相液晶分子被电场驱动。辅助材料层配置在第二基板上，位于第二基板与蓝相液晶层之间，且辅助材料层不配置在第一基板与蓝相液晶层之间。本发明的蓝相液晶显示面板通过在单一基板上设置辅助材料层，特别是将辅助材料层设置在彩色滤光基板或对向基板上，可明显地降地蓝相液晶显示面板的驱动电压并提高蓝相液晶显示面板的穿透率。

Description

蓝相液晶显示面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板，且尤其涉及一种蓝相液晶显示面板(bluephase liquid crystal display panel)。

背景技术

公元1888年，Friedrich Reinitzer将胆固醇型苯甲酸盐(Cholestericbenzoate)置于偏光显微镜中，观察到胆固醇型苯甲酸盐在匀相(Isotropic)与胆固醇相(Cholesteric)会呈现出不同颜色(蓝紫色和蓝色)，匀相与胆固醇相之间的颜色变化现象仅存在于很小的温度区间(约只有1℃温度区间)。公元1970年，许多科学家利用容积分析、高分辨率示差扫描热卡计等方法，证实前述现象是一种新的热力学稳定相，并称其为蓝相。

蓝相具有三种不同相的存在，这三种相表示为BP I、BP II、BP III，而BPIII存在的温度是三个相中最高的，在文献中提到的BP III是“fog phase”。相较于BP I与BP II的立方体结构(cubic)，BP III是无定型(amorphous)。在偏光显微镜下观察，BP III通常是无任何结构的模糊影像，因此很难于偏光显微镜下观察。

而BP I、BP II的结构已被证实，构成BP I、BP II的基本单元为“双扭转圆柱状”(DTC：double twist cylinder)，这样的排列方式具有最小的自由能。此外，双扭转圆柱管在空间的排列是互相垂直，这样的排列导致缺陷(defect)的晶格，而且被认为是由液晶相进入胆固醇相的预转换现象(pre-transitional phenomena)。因此，蓝相被归类为无效相(frustratedphases)。利用布拉格散射、Kossel绕射图、光学组织、晶体成长等实验性的研究发现，BP II是简单立方结构(SC：simple cubic)(Mol.Cryst.Liq.Cryst.，Vol.465，pp.283-288，2007)、BP I是体心立方结构(BCC：body-centered cubic)。不同于其它液晶相，如向列相(nematic)、层列相(smectic)、匀相(isotropic)，通常BP I、BP II在偏光显微镜下会显示许多板状(platelet texture)的彩色图形(J.A.C.S，2008，130，6326Kikuchiet.al.)，这是因为晶格周期在可见光波长范围造成布拉格反射所致。

一般的液晶具有光学异相性(optically anisotropic)，但是蓝相液晶却是具有光学等向性(optically isotropic)。换言之，蓝相液晶具有非常低或者甚至不具有双折射性(Birefringence)。

由于蓝相液晶的晶格周期为可见光波长的函数，故会产生选择性“布拉格反射”(selective Bragg reflection)。这种特性使得蓝相液晶可被应用在快速应答的光阀(fast light modulators)。但是，无论在理论上的预测还是在实验上的观察，蓝相液晶仅出现在具备有高纯度、高旋旋光性的分子材料中，且其蓝相的颜色变化仅存在于很小的温度区间内。因此，蓝相液晶通常仅在学术上被讨论，但在实际应用上并未受到重视。

近十年来，为了使液晶显示面板的显示质量临驾于阴极射线管的显示质量，具有快速应答特性的蓝相液晶又受到学术以及产业界的重视。为了应用上的需要，蓝相液晶必须具备有宽广的温度应用范围，因此不同的技术发展相继被提出。例如，利用高分子稳定的特性(高分子网状结构)以产生能够存在于宽广温度区间内的蓝相(Nature materials，2002，1，64)。此外，在2002年，Kikuchi等人将少量的高分子单体及光起始剂加入蓝相液晶中，并在蓝相温度范围内照光产生如凝胶结构的稳定蓝相，成功的产生出温度区间约为60℃的蓝相。

虽然蓝相液晶具有快速应答时间与光学等向性等优点，但却有驱动电压较高(可达55伏特)的缺点。就量产的角度来看，蓝相液晶的高驱动电压是亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明所要求解决的技术问题在于提供一种蓝相液晶显示面板，其包括辅助材料层以降低驱动电压。

本发明提供一种蓝相液晶显示面板，其包括第一基板、第二基板、蓝相液晶层以及辅助材料层。第一基板具有多个像素驱动单元。每一像素驱动单元包括像素电极与对向电极，以提供电场。第二基板与第一基板相对配置。蓝相液晶层密封于第一基板与第二基板之间。蓝相液晶层具有多个蓝相液晶分子，且蓝相液晶分子被电场驱动。辅助材料层配置在第二基板上，位于第二基板与蓝相液晶层之间，且辅助材料层不配置在第一基板与蓝相液晶层之间。

在本发明的一实施例中，前述的辅助材料层的材质包括聚酰胺酸(polyamicacid，PAA)、聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚硅烷(polysilane)、聚硅氧烷(polysiloxane)、烷硫醇(alkanethiol)或氨基烷硫醇(aminoalkanethiol)。

在本发明的一实施例中，前述的像素电极具有多个第一条状图案。对向电极与像素电极相互电性绝缘，且像素电极与对向电极位于同一平面上。对向电极具有多个第二条状图案，而第一条状图案与第二条状图案为交替排列。

在本发明的一实施例中，前述的蓝相液晶显示面板，可进一步包括辅助电极。辅助电极位于像素电极以及对向电极下方，且辅助电极与像素电极以及对向电极相互电性绝缘。

在本发明的一实施例中，前述的像素电极具有多个第一条状图案。对向电极与像素电极相互电性绝缘，且像素电极与对向电极位于不同平面上。对向电极具有多个第二条状图案，而第一条状图案与第二条状图案系交替排列。

在本发明的一实施例中，前述的像素电极具有多个第一条状图案。所述的第一条状图案位于同一平面上。对向电极位于像素电极下方，且像素电极与对向电极相互电性绝缘。

在本发明的一实施例中，前述的第一基板包括薄膜晶体管阵列基板，而第二基板包括彩色滤光基板。

在本发明的一实施例中，前述的第一基板包括彩色滤光整合薄膜晶体管阵列基板，而第二基板包括对向基板。

在本发明的一实施例中，前述的像素电极与的材质包括金属、导电高分子、透明导电材料以及其组合。

在本发明的一实施例中，前述的对向电极的材质包括金属、导电高分子、透明导电材料以及其组合。

本发明的蓝相液晶显示面板藉由在单一基板上设置辅助材料层，特别是将辅助材料层设置在彩色滤光基板或对向基板上，可明显地降地蓝相液晶显示面板的驱动电压并提高蓝相液晶显示面板的穿透率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。

图2为本发明第一实施例的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。

图3示出本发明一实施例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率的间的关系以及两比较例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率之间的关系。

图4为本发明第二实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。

图5为本发明第二实施例的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。

图6为本发明第三实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。

图7为本发明第三实施例的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。

图8为本发明第四实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。

图9为本发明第四实施例的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。

其中，附图标记：

100、100A、100B、100C：蓝相液晶显示面板

110、110A、110B、110C：第一基板

112：像素驱动单元

112a：像素电极

112b：对向电极

112a’、112b’：条状图案

114：绝缘层

116：辅助电极

120：第二基板

130：蓝相液晶层

132：蓝相液晶分子

140：辅助材料层

E：电场

S100、S110、S120：曲线

具体实施方式

[第一实施例]

图1为本发明第一实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。图2是图1的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。特别是，图1是对应图2的剖面线A-A’的剖面图。请参照图1及图2，本实施例的蓝相(Blue Phase)液晶显示面板100包括第一基板110、与第一基板110相对配置的第二基板120、密封在第一基板110与第二基板120之间的蓝相液晶层130以及辅助材料层140。在本实施例中，第一基板110例如为薄膜晶体管(Thin film transistor，TFT)阵列基板，而第二基板120例如为彩色滤光(Color filter，CF)基板。但本发明不限于此，在其它实施例中，第一基板110也可为彩色滤光整合于薄膜晶体管阵列上(Color filter on Array，COA)基板，或是薄膜晶体管阵列整合于彩色滤光层上(Array on Color filter，AOC)基板，而第二基板120也可为对向基板。然而，本发明不以上述为限。

更详细地说，本实施例的第一基板110具有多个像素驱动单元112。每一像素驱动单元112包括像素电极112a与对向电极112b。像素电极112a与对向电极112b可设置在第一基板110上共同提供电场E。电场E可驱动蓝相液晶层130中的多个蓝相液晶分子132。本实施例的电场E例如为横向电场。意即，本实施例的电场E的方向主要分布在平行于第一基板110及第二基板120的方向上。在本实施例中，蓝相液晶132可使用高双折射率(birefringence)以及高介电系数(dielectric constant)的液晶材料，借以降低蓝相液晶显示面板的驱动电压。举例而言，蓝相液晶分子132的双折射率与蓝相液晶分子132的介电系数的乘积可大于等于0.5。

在本实施例中，如图2所示，像素电极112a可具有多个第一条状图案112a’。对向电极112b与像素电极112a相互电性绝缘，且像素电极112a与对向电极112b可位于同一平面上。对向电极112b可具有多个第二条状图案112b’，而第一条状图案112a’与第二条状图案112b’交替排列。换言之，本实施例的蓝相液晶显示面板100以共平面切换(In-Plane Switching，IPS)式显示面板为例进行说明，本领域技术人员也可作等效的设计变更。在本实施例中，像素电极112a的材质以及对向电极112b的材质包括金属(例如铝、钛、钼)、导电高分子、透明导电材料(例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物)以及其组合。

值得一提的是，本实施例的蓝相液晶显示面板100包括辅助材料层140。辅助材料层140配置在第二基板120上，且位于第二基板120与蓝相液晶层130之间，并且，辅助材料层140不配置在第一基板110与蓝相液晶层130之间。本实施例的辅助材料层140可选择性地具有配向(Alignment)方向，或者不具有配向方向。若欲将辅助材料层140设计为具有配向方向，则辅助材料层140的配向方向可视实际的需求做调整。在本实施例中，辅助材料层140的材质包括聚酰胺酸(polyamic acid，PAA)、聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚硅烷(polysilane)、聚硅氧烷(polysiloxane)、烷硫醇(alkanethiol)、氨基烷硫醇(aminoalkanethiol)、其它具有氮、碳、氧的高分子材料、或自组装单分子膜材料(Self Assembling Monolayer，SAM)。

需特别说明的是，本实施例的辅助材料层140可降低蓝相液晶显示面板100的驱动电压，使蓝相液晶显示面板100的驱动电压对穿透率曲线(Voltage-Transmittance Curve，V-T Curve)往低电压的方向移动(即向左移动)。换言之，对相同的穿透率辅助材料层140可使蓝相液晶显示面板100的驱动电压降低。以下将配合图3详细地说明上述的现象。

图3为示出本实施例的蓝相液晶显示面板100的驱动电压(DrivingVoltage)与穿透率(Transmittance)之间的关系(以曲线S100代表)，且示出两比较例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率之间的关系(分别以曲线S110、S120代表)。请参照图3，图3的曲线S100示出本实施例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率之间的关系，辅助材料层140配置在第二基板120上，且位于第二基板120与蓝相液晶层130之间，并且辅助材料层140不配置在第一基板110与蓝相液晶层130之间。图3的曲线S110示出第一比较例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率之间的关系，第一比较例的蓝相液晶显示面板与本实施例的蓝相液晶显示面板100不同之处仅在于第一比较例的蓝相液晶显示面板的第一基板110与第二基板120均不具有辅助材料层。图3的曲线S120示出第二比较例的蓝相液晶显示面板的驱动电压与穿透率之间的关系，第二比较例的蓝相液晶显示面板与本实施例的蓝相液晶显示面板100的不同之处在于第二比较例的蓝相液晶显示面板的第一基板110与第二基板120均具有辅助材料层，此两辅助材料层分别位于第一基板与蓝相液晶层之间以及第二基板与蓝相液晶层之间。

比较曲线S100与曲线S110、曲线S120可知，当本实施例的蓝相液晶显示面板100包括配置于第二基板120与蓝相液晶层130之间的辅助材料层140，而不包括配置于第一基板110与蓝相液晶层130之间的辅助材料层时，本实施例的蓝相液晶显示面板100的驱动电压对穿透率的曲线S100较第一比较例及第二比较例的驱动电压对穿透率曲线S110、S120都来的偏向彽电压方向(即偏左)，也即以较低的驱动电压即可达到相同的穿透度。此外，本实施例的蓝相液晶显示面板100的临界电压(即使蓝相液晶显示面板由暗态转为亮态时的驱动电压)，例如为5伏特，也相较于第一比较例及第二比较例的蓝相液晶显示面板(分别对应曲线S110、S120)的临界电压(10伏特)来的低。并且，本实施例的蓝相液晶显示面板100使其穿透率为最大穿透率(约0.175)的50％(约0.0875)时的驱动电压为23.7伏特，相较于第一比较例的蓝相液晶显示面板(对应曲线S110)的使其穿透率为最大穿透率(约0.162)的50％(约0.081)时的驱动电压(28.5伏特)来的低。此外，本实施例的蓝相液晶显示面板100在60伏特驱动电压下的穿透率为0.174，相较于第一比较例的蓝相液晶显示面板(对应曲线S110)在60伏特驱动电压下的穿透率0.162来的高。意即，在蓝相液晶显示面板100的单一基板上(第二基板120)配置辅助材料层140有助于进一步地降低蓝相液晶显示面板的驱动电压及增加蓝相液晶显示面板的穿透率。

[第二实施例]

图4为本发明第二实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。图5是图4的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。特别是，图4是对应图5的剖面线B-B’的剖面图。请参照图4及图5，本实施例的蓝相液晶显示面板100A与第一实施例的蓝相液晶显示面板100相似。但本实施例的第一基板110A的形式与第一实施例的第一基板110的形式有所不同。以下仅就此处做说明，两者相同之处便不再重述。

本实施例的蓝相液晶显示面板100A包括具有多个像素驱动单元112的第一基板110A、与第一基板110A相对配置的第二基板120、密封于第一基板110A与第二基板120之间的蓝相液晶层130以及配置在第二基板120上且位于第二基板120与蓝相液晶层130之间的辅助材料层140。本实施例的辅助材料层140不配置在第一基板110A与蓝相液晶层130之间。在本实施例的蓝相液晶显示面板100A中，辅助材料层140也具有使蓝相液晶显示面板100A的驱动电压降低的功效。

如图4所示，本实施例的第一基板110A具有多个像素驱动单元112。每一像素驱动单元112包括像素电极112a与对向电极112b。像素电极112a与对向电极112b共同提供电场E。电场E可驱动蓝相液晶层130中的多个蓝相液晶分子132。如图5所示，在本实施例中，像素电极112a具有多个第一条状图案。对向电极112b与像素电极112a相互电性绝缘。对向电极112b具有多个第二条状图案112b’，而第一条状图案112a’与第二条状图案112b’交替排列。与第一实施例不同的是，如图4所示，在本实施例中，像素电极112a与对向电极112b位于不同平面。详言之，本实施例的像素电极112a位于对向电极112b之上，且像素电极112a与对向电极112b间配置有绝缘层114。但本发明不限于此，在其它实施例中，对向电极112b也可位于像素电极112a之上。本实施例的蓝相液晶显示面板100A与第一实施例的蓝相液晶显示面板100具有类似的功效及优点，于此便不再重述。

[第三实施例]

图6为本发明第三实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。图7是图6的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。特别是，图6是对应图7的剖面线C-C’的剖面图。请参照图6及图7，本实施例的蓝相液晶显示面板100B与第一实施例的蓝相液晶显示面板100相似。但本实施例的第一基板110B的形式与第一实施例的第一基板110的形式有所不同。以下仅就此处做说明，两者相同之处便不再重述。

本实施例的蓝相液晶显示面板100B包括具有多个像素驱动单元112的第一基板110B、与第一基板110B相对配置的第二基板120、密封于第一基板110B与第二基板120之间的蓝相液晶层130以及配置在第二基板120上且位于第二基板120与蓝相液晶层130之间的辅助材料层140。本实施例的辅助材料层140不配置在第一基板110B与蓝相液晶层130之间。在本实施例的蓝相液晶显示面板100B中，辅助材料层140也具有使蓝相液晶显示面板100B的驱动电压降低的功效。

如图6所示，本实施例的第一基板110B具有多个像素驱动单元112。每一像素驱动单元112包括像素电极112a与对向电极112b。像素电极112a与对向电极112b共同提供电场E。电场E可驱动蓝相液晶层130中的多个蓝相液晶分子132。在本实施例中，如图7所示，像素电极112a具有多个第一条状图案112a’。如图6所示，这些第一条状图案112a’位于同一平面上。对向电极112b位于像素电极112a下方，且像素电极112a与对向电极112b相互电性绝缘。换言之，本实施例的蓝相液晶显示面板100B为边缘电场切换(Fringe FieldSwitching，FFS)式显示面板。在本实施例中，像素电极112a与对向电极112b间可配置有绝缘层114，以使像素电极112a与对向电极112b彼此电性绝缘。本实施例的蓝相液晶显示面板100B与第一实施例的蓝相液晶显示面板100具有类似的功效及优点，于此便不再重述。

[第四实施例]

图8为本发明第三实施例的蓝相液晶显示面板的剖面示意图。图9是图8的蓝相液晶显示面板的第一基板的上视图。特别是，图8是对应图9的剖面线D-D’的剖面图。请参照图8及图9，本实施例的蓝相液晶显示面板100C与第一实施例的蓝相液晶显示面板100相似。但本实施例的第一基板110C的形式与第一实施例的第一基板110的形式有些许的不同。以下仅就此处做说明，两者相同之处便不再重述。

本实施例的蓝相液晶显示面板100C包括具有多个像素驱动单元112的第一基板110C、与第一基板110C相对配置的第二基板120、密封于第一基板110C与第二基板120之间的蓝相液晶层130以及配置在第二基板120上且位于第二基板120与蓝相液晶层130之间的辅助材料层140。本实施例的辅助材料层140不配置在第一基板110C与蓝相液晶层130之间。在本实施例的蓝相液晶显示面板100C中，辅助材料层140也具有使蓝相液晶显示面板100C的驱动电压降低的功效。

如图8所示，本实施例的第一基板110C具有多个像素驱动单元112。每一像素驱动单元112包括像素电极112a与对向电极112b。像素电极112a与对向电极112b共同提供电场E。电场E可驱动蓝相液晶层130中的多个蓝相液晶分子132。在本实施例中，如图9所示，像素电极112a具有多个第一条状图案112a’。如图8所示，对向电极112b与像素电极112a相互电性绝缘，且像素电极112a与对向电极112b位于同一平面上。如图9所示，对向电极112b具有多个第二条状图案112b’，而第一条状图案112a’与第二条状图案112b’为交替排列。

与第一实施例不同的是，本实施例的蓝相液晶显示面板100C可进一步包括辅助电极116。辅助电极116位于像素电极112a及对向电极112b下方，且辅助电极116与像素电极112a以及对向电极112b相互电性绝缘。本实施例的辅助电极116可为浮置(floating)电极，即辅助电极116的电压准位可为0伏特。换言之，本实施例的蓝相液晶显示面板100为边缘共平面切换(FringeIn-plane Switching，FIS)式显示面板。在本实施例中，像素电极112a、对向电极112b与辅助电极116间可配置有绝缘层114(绘于图8)，以使像素电极112a、对向电极112b与辅助电极116电性绝缘。本实施例的蓝相液晶显示面板100C与第一实施例的蓝相液晶显示面板100具有类似的功效及优点，于此便不再重述。

综上所述，本发明的蓝相液晶显示面板藉由在单一基板上设置辅助材料层，特别是将辅助材料层设置在彩色滤光基板或对向基板上，可明显地降地蓝相液晶显示面板的驱动电压并提高蓝相液晶显示面板的穿透率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蓝相液晶显示面板，其特征在于，包括：

一第一基板，具有多个像素驱动单元，每一像素驱动单元包括一像素电极与一对向电极，以提供一电场；

一第二基板，与该第一基板相对配置；

一蓝相液晶层，密封于该第一基板与该第二基板之间，该蓝相液晶层具有多个蓝相液晶分子，且以该电场驱动；以及

一辅助材料层，配置在该第二基板上，位于第二基板与该蓝相液晶层之间，且不配置在该第一基板与该蓝相液晶层之间。

2.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，该辅助材料层的材质包括聚酰胺酸、聚亚酰胺、聚硅烷、聚硅氧烷、烷硫醇或氨基烷硫醇。

3.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，

该像素电极具有多个第一条状图案；以及

该对向电极，与该像素电极相互电性绝缘，且该像素电极与该对向电极位于同一平面上，该对向电极具有多个第二条状图案，该些第一条状图案与该些第二条状图案交替排列。

4.根据权利要求3所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，更包括：

一辅助电极，位于该像素电极以及该对向电极下方，且该辅助电极与该像素电极以及该对向电极相互电性绝缘。

5.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，

该像素电极具有多个第一条状图案；以及

该对向电极，与该像素电极相互电性绝缘，且该像素电极与该对向电极位于不同平面上，该对向电极具有多个第二条状图案，该些第一条状图案与该些第二条状图案交替排列。

6.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，

该像素电极具有多个第一条状图案，位于同一平面上；以及

该对向电极，位于该像素电极下方，且该像素电极与该对向电极相互电性绝缘。

7.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，该第一基板包括一薄膜晶体管阵列基板，该第二基板包括一彩色滤光基板。

8.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，该第一基板包括一彩色滤光整合薄膜晶体管阵列基板，该第二基板包括一对向基板。

9.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，该像素电极与的材质包括金属、导电高分子、透明导电材料以及其组合。

10.根据权利要求1所述的蓝相液晶显示面板，其特征在于，该对向电极的材质包括金属、导电高分子、透明导电材料以及其组合。

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