自發(fā)光顯示元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顯示元件，包括一第一基板；一第二基板相對第一基板設置；一電極結(jié)構(gòu)設置于第一和第二基板至少其中之一；和一發(fā)光混合層位于第一基板和第二基板之間，發(fā)光混合層包括一發(fā)光材料和一液晶材料。當施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生水平電場或垂直電場。一顯示元件的電極結(jié)構(gòu)例如包括一第一電極和一第二電極相對第一電極設置，當施加電壓于此電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一垂直電場；顯示元件還可包括一電子注入層和一空穴傳輸層。另一顯示元件的電極結(jié)構(gòu)例如設置于第一基板的一側(cè)并相對于第二基板，當施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一水平電場。
【專利說明】自發(fā)光顯示元件

【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種顯示元件，且特別是有關于一種自發(fā)光顯示元件。

【背景技術】
[0002]顯示裝置如薄膜晶體管液晶顯示裝置(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay Device, TFT-1XD)、等離子顯示裝置(Plasma Display Panel, PDP)或有機電激發(fā)光顯示裝置(Organic Electroluminescent Display,OLED)較以往陰極射線管顯示裝置來得輕薄短小，故已逐漸成為現(xiàn)今常見的平面顯示裝置。傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示裝置是非自發(fā)光的顯示器，需要設置背光模塊投射光線以達到顯示功能，以及置放光學膜材以使光線均勻出光。相較于TFT-LCD，有機電激發(fā)光顯示裝置更具有自發(fā)光、輕薄、可撓曲、全彩化、高亮度、低耗電、廣視角、高應答速度及制程簡單等優(yōu)點，但是卻有發(fā)光效率不佳的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種顯不兀件，結(jié)合發(fā)光材料和液晶材料于同一層，以構(gòu)成一具有良好發(fā)光效率和可產(chǎn)生均勻光形的自發(fā)光顯示元件。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，提出一種顯不兀件,包括:一第一基板；一第二基板，相對第一基板設置；一電極結(jié)構(gòu)，設置于第一基板和第二基板至少其中之一；和一發(fā)光混合層，位于第一基板和第二基板之間，發(fā)光混合層包括一發(fā)光材料和一液晶材料。其中當施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一水平電場(horizontal electric field)或一垂直電場(verticalelectric field)。
[0005]如上述提出的顯不兀件,還可包括:一第一電極；一第二電極，相對第一電極設置。發(fā)光混合層是位于第一電極和第二電極之間。當施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一垂直電場。再者，如上述提出的顯示元件還可包括一電子注入層(Electron Inject1nLayer)形成于第一電極上,一空穴傳輸層(Hole Transfer Layer)形成于第二電極上；發(fā)光混合層則位于電子注入層和空穴傳輸層之間。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，再提出一種顯示元件，其電極結(jié)構(gòu)是設置于第一基板的一側(cè)并相對于該第二基板，且相鄰的電極是相隔一間距(spacing),包括一發(fā)光材料和一液晶材料的發(fā)光混合層是位于電極結(jié)構(gòu)和第二基板之間，其中當施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一水平電場。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0008]圖1為本揭露第一實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0009]圖2為本揭露第一實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0010]圖3為本揭露第二實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0011]圖4為本揭露第二實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0012]圖5為本揭露第四實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0013]圖6為本揭露第四實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0014]圖7A為本揭露第五實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0015]圖7B為本揭露第五實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0016]圖8A為本揭露第六實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0017]圖8B為本揭露第六實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0018]圖9A為本揭露第七實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0019]圖9B為本揭露第七實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0020]圖1OA為本揭露第八實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0021]圖1OB為本揭露第八實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0022]圖1OC為本揭露第八實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。
[0023]圖1lA為本揭露第九實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0024]圖1lB為本揭露第九實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0025]圖1lC為本揭露第九實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。
[0026]圖12A為本揭露第十實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0027]圖12B為本揭露第十實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0028]圖12C為本揭露第十實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。
[0029]圖13A繪示鐵電液晶在一個螺距間的排列示意圖。
[0030]圖13B繪示在向上電場方向作用下，鐵電液晶分子的自發(fā)極化方向與電場方向相同的示意圖。
[0031]圖13C繪示在向下電場方向作用下，鐵電液晶分子的自發(fā)極化方向與電場方向相同的示意圖。
[0032]圖14A繪示透過施加電信號于實施例的顯示元件且其電場方向向上，而產(chǎn)生特定方向的偏極化光的示意圖。
[0033]圖14B繪示透過施加電信號于實施例的顯示元件且其電場方向向下，而產(chǎn)生特定方向的偏極化光的示意圖。
[0034]圖15A為本揭露一應用例的一圓偏極化濾波元件的示意圖，其對左圓偏極化光進行濾光，其中是應用如圖14A所示的顯示元件。
[0035]圖15B為本揭露一應用例的一圓偏極化濾波元件的示意圖，其對右圓偏極化光進行濾光，其中是應用如圖14B所示的顯示元件。

【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的實施例提出一種顯示元件，利用發(fā)光材料和液晶材料的結(jié)合，以構(gòu)成一自發(fā)光性的顯示元件。實施例的顯示元件，除了無須使用傳統(tǒng)液晶顯示元件的背光系統(tǒng)作為光源，其發(fā)光效率更可明顯提升且可產(chǎn)生均勻的光形。實施例的顯示元件例如是具有可產(chǎn)生垂直電場或橫向電場的電極結(jié)構(gòu)，本發(fā)明對此并不限制。
[0037]一實施例中，顯示元件例如是包括:一第一基板、一第二基板相對第一基板設置、一電極結(jié)構(gòu)和一發(fā)光混合層(light-emitting combinat1n layer)。其中，電極結(jié)構(gòu)設置于第一基板和第二基板至少其中之一，并在適當施加一電壓下可產(chǎn)生一水平電場(horizontal electric field)或一垂直電場(vertical electric field)。發(fā)光混合層位于第一基板和第二基板之間，發(fā)光混合層包括一發(fā)光材料和一液晶材料，當所施加于顯示元件的電壓達到可激發(fā)發(fā)光材料發(fā)光的一操作電壓，則發(fā)光混合層發(fā)光，以提供顯示元件光源。因此，實施例的顯示元件無須使用傳統(tǒng)用的背光系統(tǒng)作為光源。
[0038]實施例中，可應用的液晶材料例如是非自組性的液晶例如一般液晶，或是具自組性的液晶例如具周期性結(jié)構(gòu)(具光子晶體特性)的液晶。周期性結(jié)構(gòu)液晶材料可以是非維度周期性結(jié)構(gòu)，例如膽固醇液晶；也可以是維度周期性結(jié)構(gòu)，例如聚合物穩(wěn)定藍相液晶、聚合物穩(wěn)定鐵電液晶、或未有聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鐵電液晶等。本發(fā)明對于液晶材料的選用并不多作限制，相關技術者可視實際應用的設計條件做相應的選擇。
[0039]以下參照所附圖式詳細敘述其中幾種實施態(tài)樣。需注意的是，實施例所提出的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容僅為舉例說明之用，本發(fā)明欲保護的范圍并非僅限于所述的這些態(tài)樣。實施例中相同或類似的標號是用以標示相同或類似的部分。其中，第一?七實施例所例示的顯示元件具有可產(chǎn)生垂直電場的電極結(jié)構(gòu)，第八?十實施例所例示的顯示元件具有可產(chǎn)生橫向電場的電極結(jié)構(gòu)。需注意的是，本發(fā)明并非顯示出所有可能的實施例?？稍诓幻撾x本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)對結(jié)構(gòu)加以變化與修飾，以符合實際應用所需。因此，未于本發(fā)明提出的其他實施態(tài)樣也可能可以應用。再者，圖式已被簡化以利清楚說明實施例的內(nèi)容，圖式上的尺寸比例并非按照實際產(chǎn)品等比例繪制。因此，說明書和圖示內(nèi)容僅作敘述實施例之用，而非作為限縮本發(fā)明保護范圍之用。
[0040]〈可產(chǎn)生垂直電場的顯示元件〉
[0041]第一實施例
[0042]圖1為本發(fā)明第一實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實施例中，顯示元件10是包括一第一電極(first electrode) 11、一第二電極(second electrode) 12、一電子注入層(electron inject1n layer) 14形成于第一電極11上、一空穴傳輸層(holetransfer layer) 16形成于第二電極 12上、和一發(fā)光混合層(light-emitting combinat1nlayer) 18位于電子注入層14和空穴傳輸層16之間。其中，第一電極11和第二電極12例如是分別形成于一第一基板(未繪不于圖中)和一第二基板(未繪不于圖中)上。實施例中，發(fā)光混合層18至少包括一發(fā)光材料181和一液晶材料,且發(fā)光混合層18為顯不兀件10的發(fā)光層。
[0043]當使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件時(第一電極與第二電極耦接)，顯示元件10會產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層18，以激發(fā)其中的發(fā)光材料181使之產(chǎn)生電激發(fā)光(Electroluminescence)。一實施例中，發(fā)光材料181例如是有機發(fā)光材料。
[0044]第一實施例中，是以三維周期性結(jié)構(gòu)液晶-聚合物穩(wěn)定藍相液晶(polymerstabilized blue-phase liquid crystal)(具有自組性三維光子晶體結(jié)構(gòu))-為發(fā)光混合層18中的液晶材料。如圖1所示，聚合物穩(wěn)定藍相液晶(PSBP liquid crystal)包括藍相液晶(blue-phase liquid crystal)和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(polymer network) 183N 以穩(wěn)定這些藍相液晶，而于發(fā)光混合層18中形成多個藍相晶格化液晶區(qū)域(BP LC domains) 183BH)。
[0045]藍相液晶是一種不需配向膜、且其反應時間為次毫秒等級的液晶材料。相較于一般液晶分子，藍相液晶其特殊的雙扭轉(zhuǎn)柱體結(jié)構(gòu)(Double Twist Cylinder ；DTC)更組成獨特的晶格型態(tài)(Cubic Phase),即具有流體晶格特征(Fluid Lattice),其中BP 1、II具立方體對稱:BP I為體心立方結(jié)構(gòu)(Body-Centered Cubic ;BCC)、BP II為簡單立方結(jié)構(gòu)(Simple Cubic ；SC),BP III 則為等向性(Amorphous, Isotropic),又稱霧相(Fog Phase),無晶格特性。BP 1、BP II和BP III皆具很高的旋光性，而使藍相液晶產(chǎn)生雙扭轉(zhuǎn)柱體結(jié)構(gòu)，在液晶空間結(jié)構(gòu)中也呈現(xiàn)良好的周期規(guī)則性。
[0046]由于藍相液晶存在于膽固醇相與澄清相(Helical-1sotropic)間一個很狹窄溫度范圍(約0.5?2°C)的液晶(依出現(xiàn)溫度由低至高而分別定義出BP 1、BP II和BPIII)，在應用上造成極大的不便。而為了改善操作溫度范圍過窄的缺點，可利用高分子穩(wěn)定(polymer stabilized)藍相液晶的技術，以高分子網(wǎng)絡將藍相液晶固定住，以將操作溫度范圍由原本的IK提升至約60K，成功地拓寬藍相液晶溫度范圍，產(chǎn)生穩(wěn)定的晶格。
[0047]在一般液晶顯示器的應用上，雖然藍相液晶顯示具有極快的反應速率，但仍需要較高驅(qū)動電壓與磁滯現(xiàn)象的問題。然而，在本發(fā)明的實施例中，是利用藍相液晶的周期性排列的特性而增加應用的顯示元件的發(fā)光效率和使產(chǎn)生的光形更加均勻。因此藍相液晶并非作為顯示液晶之用。實施例中顯示元件是利用發(fā)光材料181受驅(qū)動電壓或電流激發(fā)后而發(fā)光。因此，當實施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時，其操作電壓可以是仍不足以改變藍相液晶的狀態(tài)下的電壓，如圖1中所示的藍相晶格化液晶區(qū)域183BH)仍然十分穩(wěn)定地排列，進而穩(wěn)定地維持它在顯示元件中周期性排列的特性。因此，即使反復操作實施例的顯示元件，顯示元件都可穩(wěn)定地達到高發(fā)光效率和均勻光形。
[0048]根據(jù)一實施例，制作時可將發(fā)光材料181和混有藍相液晶的紫外光固化型聚合物單體進行混合。接著將此混合物以適當速率加熱(例如0.01?5°C /min或其他范圍)，直到藍相液晶具有光學等向性后，再以紫外光的曝光機(例如具有功率為I?20毫瓦mW)對此混合物曝光(例如約I至15分鐘)，使單體交聯(lián)以形成聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)183N以固定藍相液晶。但以上說明并不代表本發(fā)明所有可能實施的制造方法。本發(fā)明對制作方式并不特別限制，實際應用時可對相關步驟做適當?shù)匦揎椇妥兓?，而制得實施例的發(fā)光混合層18。
[0049]另外，實施例中，顯示元件還可包括一電子注入材料、或包括一空穴注入材料、或同時包括兩者，以提高元件性能。
[0050]圖2為本發(fā)明第一實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。圖2中，顯示元件10’同樣包括第一電極11、第二電極12、電子注入層14、空穴傳輸層16和一發(fā)光混合層18。而于此實施的發(fā)光混合層18除了發(fā)光材料181和液晶材料(如聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)183N可穩(wěn)定藍相液晶，而形成多個藍相晶格化液晶區(qū)域183BTO)，更包括一電子注入材料185和一空穴注入材料187，使更多的空穴和電子能在混合材料層18產(chǎn)生，進而降低能障。一實施例中，電子注入材料185和空穴注入材料187兩種材料，不限制地，例如是以規(guī)則或不規(guī)則的顆?；蚱渌螤睿桶l(fā)光材料181呈均勻地或無規(guī)則地分布。
[0051]第二實施例
[0052]圖3為本發(fā)明第二實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實施例中，顯示元件20是包括一第一電極21、一第二電極22、一電子注入層(electron inject1n layer)24形成于第一電極21上、一空穴傳輸層(hole transfer layer) 26形成于第二電極22上、和一發(fā)光混合層(light-emitting combinat1n layer) 28位于電子注入層24和空穴傳輸層26之間。其中，發(fā)光混合層28至少包括一發(fā)光材料281和一液晶材料,且發(fā)光混合層28為顯不兀件20的發(fā)光層。
[0053]當使用一電壓或電流(不限制使用直流電源或交流電源)驅(qū)動顯示元件時(第一電極與第二電極耦接)，顯示元件20會產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層28，以激發(fā)其中的發(fā)光材料281使之產(chǎn)生電激發(fā)光(Electroluminescence)。一實施例中，發(fā)光材料281例如是有機發(fā)光材料。
[0054]第二實施例中，是以一維周期性結(jié)構(gòu)液晶-鐵電液晶(Ferroelectric liquidcrystal, FLC) 283-作為發(fā)光混合層28中的液晶材料。
[0055]鐵電液晶(Ferroelectric liquid crystal, FLC)是少數(shù)鐵電性材料具有流體狀態(tài)的。鐵電液晶分子在垂直于分子長軸方向上具有偶極矩，其分子長軸方位相對于層的法線方向，以傾斜一固定角度為一定方向的配向排列，而自發(fā)極化也在一定的方向上分布著。鐵電液晶在此種具有特殊的傾斜角的層列液晶相(tilt smectic phase)的排列狀態(tài)下具有永久的電偶極，這些微觀的電偶極會指向同一個方向(自發(fā)極化現(xiàn)象)形成巨觀的自發(fā)極化方向(Ps)而具有鐵電性。在層間，鐵電液晶分子以其兩倍傾斜角度為其頂角的圓錐體狀分布著，如此使得層與層之間在一定的方向上依序的旋轉(zhuǎn)成螺旋狀結(jié)構(gòu)。當外加電場時，自發(fā)分極會隨著電場方向的改變而呈現(xiàn)出雙穩(wěn)定性(bistability),也就是外加電場得到的配列狀態(tài)在無外加電場后仍可保持不變，也因為這樣特殊的機制，使得鐵電式液晶具有快速光電轉(zhuǎn)換的效應。如圖3所示，鐵電液晶283分子所在的虛擬圓錐體表面又稱等能面(Equal energy),當外加電場時,鐵電液晶的偶極矩可反轉(zhuǎn),將順著電場方向在圓錐體表面上偏轉(zhuǎn)。
[0056]實施例中，具有永久偶極矩(Permant Dipole Moment)的鐵電液晶283其層列是沿著X方向排列，如圖3所示，以具有較低能階。
[0057]另外，第二實施例中可使用沒有聚合物穩(wěn)定的鐵電液晶，亦可使用聚合物穩(wěn)定鐵電液晶(polymer stabilized FLC)。本發(fā)明對此并不多作限制。聚合物穩(wěn)定鐵電液晶例如是包括一鐵電液晶和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定這些鐵電液晶。
[0058]在此實施例中，發(fā)光混合層28中的鐵電液晶283其層列特性是呈現(xiàn)穩(wěn)定的一維周期性排列，且顯示元件在發(fā)光的操作電壓下操作都不會改變此周期性排列。因此，即使反復操作實施例的顯示元件，顯示元件都可穩(wěn)定地達到高發(fā)光效率和均勻光形。
[0059]同樣的，第二實施例中的顯示元件還可包括一電子注入材料、或包括一空穴注入材料、或同時包括兩者，以提高元件性能。
[0060]圖4為本發(fā)明第二實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。圖4中，顯示元件20’同樣包括第一電極21、第二電極22、電子注入層24、空穴傳輸層26和一發(fā)光混合層28。而于此實施的發(fā)光混合層28除了發(fā)光材料281和鐵電液晶283，更包括電子注入材料285和空穴注入材料287，使更多的空穴和電子能在發(fā)光混合層28產(chǎn)生，進而降低能障。一實施例中，電子注入材料285和空穴注入材料287兩種材料，不限制地，例如是以規(guī)則或不規(guī)則的顆?；蚱渌螤睿桶l(fā)光材料281呈均勻地或無規(guī)則地分布。
[0061]第三實施例
[0062]第三實施例的顯示元件的結(jié)構(gòu)請參照前述第一、第二實施例，但是選用膽固醇液晶(Cholesteric liquid crystal)作為第三實施例發(fā)光混合層中的液晶材料。
[0063]膽固醇液晶，具有自組性一維光子晶體結(jié)構(gòu)，其在當無外加電場時呈現(xiàn)平面螺旋型(Planar texture)或者是混亂短距螺旋(Focal Conic Texture),此種螺旋周期的特性可使應用的顯示元件的發(fā)光效率增加和產(chǎn)生光形更加均勻。在一般液晶顯示器的應用上，若將膽固醇液晶置于超過某臨界值的強電場(例如施以幾十伏特的電壓)中，其螺旋狀結(jié)構(gòu)將被解旋。由于實施例中顯示元件是利用發(fā)光材料181受驅(qū)動電壓或電流激發(fā)后而發(fā)光，因此當實施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時，其操作電壓仍不足以改變使膽固醇液晶的螺旋狀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。即使反復操作實施例的顯示元件，膽固醇液晶都具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而使顯示元件長時間達到高發(fā)光效率和均勻光形的改善。
[0064]第四實施例
[0065]雖然上述實施例和相關圖示是以顯示元件具有電子注入層和空穴傳輸層作說明，但本發(fā)明并不僅限于此。
[0066]圖5為本發(fā)明第四實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實施例中，顯示元件30是包括一第一電極31、一第二電極32相對第一電極31設置、和一發(fā)光混合層(light-emittingcombinat1n layer) 38位于第一電極31和第二電極32之間，發(fā)光混合層38至少包括一發(fā)光材料381和一液晶材料，且發(fā)光混合層38為顯示元件30的發(fā)光層。第四實施例中是以聚合物穩(wěn)定藍相液晶為例作繪示(圖5、6)，但實施例并不限制于此。本發(fā)明可應用具有自組性結(jié)構(gòu)的液晶或非自組性結(jié)構(gòu)的液晶為發(fā)光混合層38的液晶材料。
[0067]同樣的，第四實施例中的顯示元件中，其發(fā)光混合層還可包括一電子注入材料、或一空穴注入材料、或兩者兼具，以提高元件性能。以下是以兩者兼具的應用搭配圖示做說明。
[0068]圖6為本發(fā)明第四實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。圖6中，顯示元件30’同樣包括第一電極31、第二電極32相對第一電極31設置、和一發(fā)光混合層38位于第一電極31和第二電極32之間。做為顯示元件30’的發(fā)光層的發(fā)光混合層38除了發(fā)光材料381和液晶材料，更包括電子注入材料385和空穴注入材料387，進而降低能障。一實施例中，電子注入材料385和空穴注入材料387兩種材料，不限制地，例如是以規(guī)則或不規(guī)則的顆粒或其他形狀，和發(fā)光材料381呈均勻地或無規(guī)則地分布。
[0069]雖然上述實施例是以自組性結(jié)構(gòu)的液晶為例作繪示(圖1-6)，但實施例并不限制于此。實際應用本發(fā)明時，自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶都可應用，與發(fā)光材料混合后所形成的發(fā)光混合層都能構(gòu)成實施例的自發(fā)光的顯示元件。因此本發(fā)明對液晶材料的選用并不多作限制，相關技術者可視實際應用的設計條件做相應的選擇。以下實施例是佐以非自組性結(jié)構(gòu)的液晶做發(fā)光混合層的液晶材料所例示的圖示做相關說明。
[0070]再者，本發(fā)明亦可因應各種實際應用的顯示元件的設計，例如對于像素電極具有狹縫(slit)的多視域垂直配向(mult1-domain vertical alignment,MVA)顯示元件、或在電極上具有突起物(protrus1ns)結(jié)構(gòu)的顯示元件,可借由配向膜的設置，或透過于配向膜中混合分布導電物等方式，來改善顯示元件的發(fā)光均勻度，進而提高發(fā)光效率。
[0071]第五實施例
[0072]第五實施例的顯示元件是設置配向膜、或設置分布有導電物的配向膜，來改善顯示元件的發(fā)光均勻度，進而提高發(fā)光效率。
[0073]圖7A為本發(fā)明第五實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖7A中，顯示元件40包括一第一電極41形成于第一基板SI上、一第二電極42形成于第二基板S2上、一第一配向膜41P設置于第一電極41上、一第二配向膜42P設置于第二電極42上、和一發(fā)光混合層(light-emitting combinat1n layer) 48 位于第一配向膜 41P 和第二配向膜 42P 之間。其中。第一電極41和第二電極42為整面的電極，例如由氧化銦錫制作(full ITO)。
[0074]實施例中，發(fā)光混合層48至少包括一發(fā)光材料481和一液晶材料482。液晶材料482可以是自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶，第五實施例中是繪示非自組性結(jié)構(gòu)的液晶(即一般液晶)。一實施例中，發(fā)光材料481例如是有機發(fā)光材料。發(fā)光混合層48為顯不兀件40的發(fā)光層。當使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件40時(上下的第一電極41與第二電極42耦接)，顯示元件40會形成一垂直電場E，并產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層48，以激發(fā)其中的發(fā)光材料481使之產(chǎn)生電激發(fā)光(Electroluminescence)。
[0075]圖7B為本發(fā)明第五實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。圖7B與圖7A中元件相同，但于配向膜中更混合分布有導電物43。一實施例中，例如于第一配向膜41P和第二配向膜42P其中之一、或兩者(圖7B)都混合分布有多個導電物43。導電物43例如是納米碳管(carbon nano-tubes)、或是可與選擇的配向膜材料進行混合和完成分布的其它導電物。一實施例中，這些導電物43的長軸是實質(zhì)上朝向第一電極41或第二電極42，如圖7B所示。
[0076]實際制作時，以納米碳管為例，是將納米碳管與配向膜材料先進行均勻混合，再將分散有納米碳管的混合物涂布至電極上，涂布時并搭配磁鐵吸力使具導電性的納米碳管豎立，即可完成如圖7B所示的分布情形。具導電物的配向膜可改善應用的顯示元件的發(fā)光均勻度，進而提高發(fā)光效率。
[0077]第六實施例
[0078]第五實施例的顯示元件是例示整面電極。第六實施例的顯示元件則例示像素電極具有狹縫(slit)的多視域垂直配向(MVA)顯示元件，并于MVA顯示元件中設置配向膜，配向膜中亦可分布有導電物，可顯著改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度以及提高發(fā)光效率。
[0079]圖8A為本發(fā)明第六實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖8B為本發(fā)明第六實施例的另一顯不兀件的側(cè)視圖。圖8A、8B中，顯不兀件40’包括一第一電極41’形成于第一基板SI上、一第二電極42’形成于第二基板S2上、一第一配向膜41P’設置于第一電極41’上、一第二配向膜42P’設置于第二電極42’上、和一發(fā)光混合層48位于第一配向膜41P’和第二配向膜42P’之間。其中。第一電極41’和第二電極42’是具有狹縫。配向膜的設置可改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0080]再者，圖SB的顯示元件于配向膜中更混合分布有導電物43，例如納米碳管(carbon nano-tubes)。實施例中，這些導電物43的長軸是呈豎立狀態(tài)(如實質(zhì)上朝向第一電極41’或第二電極42’)。分布有導電物43的配向膜可明顯改善因電極轉(zhuǎn)角處的尖端放電效應而弓I起的發(fā)光強度不均的問題。
[0081]根據(jù)多組實驗結(jié)果證實，電極上沉積有配向膜的顯示元件，當發(fā)光混合層的發(fā)光材料受驅(qū)動電壓或電流激發(fā)后而發(fā)光，顯示元件的發(fā)光均勻度和發(fā)光效率確實有明顯改善。而多組實驗結(jié)果亦發(fā)現(xiàn)，電極上沉積了分布有導電物(如納米碳管)的配向膜，顯示元件的發(fā)光均勻度的改善和發(fā)光效率的提升更為顯著。
[0082]第七實施例
[0083]第七實施例則例示整面電極上具有突起物(protrus1ns)結(jié)構(gòu)的顯示元件,并于此顯示元件中設置配向膜，配向膜中亦可分布有導電物，可顯著改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0084]圖9A為本發(fā)明第七實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖9B為本發(fā)明第七實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。類似第五實施例，圖9A、9B中，顯示元件40”包括一第一電極41”形成于第一基板SI上、一第二電極42”形成于第二基板S2上、一第一配向膜41P”設置于第一電極41”上、一第二配向膜42P”設置于第二電極42”上、和一發(fā)光混合層48位于第一配向膜41P”和第二配向膜42P”之間。其中。第一電極41”和第二電極42”為整面電極，并在電極上形成突起物。突起物的形狀例如是具三角形剖面的突起物451或是具梯形剖面的突起物452或是具(橢)圓形剖面的突起物453或其他形狀，本發(fā)明對此并沒有特別限制，而是視實際應用時的條件所需做設定。第一配向膜41P”和第二配向膜42P”則分別沉積在第一電極41”和第二電極42”上，并覆蓋形成于電極上的突起物。再者，圖9B的顯示元件于配向膜中更混合分布有導電物43,例如納米碳管(carbon nano-tubes)。實施例中，這些導電物43的長軸是呈豎立狀態(tài)(如實質(zhì)上朝向第一電極41”或第二電極42”)。
[0085]實施例中，配向膜的設置可改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。而分布有導電物43的配向膜可明顯改善因突起物尖角處的尖端放電效應而引起的發(fā)光強度不均的問題。當發(fā)光混合層的發(fā)光材料受驅(qū)動電壓或電流激發(fā)后而發(fā)光，實施例的顯示元件的發(fā)光均勻度有明顯的改善，發(fā)光效率也明顯提升。
[0086]另外，同樣的，對于第五?七實施例中的顯示元件中，其發(fā)光混合層還可包括一電子注入材料、或一空穴注入材料或是兩者兼具；而也可以搭配電子注入層和/或空穴注入層，以提高顯示元件的發(fā)光性能。
[0087]〈可產(chǎn)生水平電場的顯示元件〉
[0088]上述實施例是以可產(chǎn)生垂直電場的顯示元件作說明(第一?七實施例)，但實施例并不限制于此。本發(fā)明亦可應用在產(chǎn)生水平(橫向)電場的顯示元件，如FFS(fringefield switching,邊界電場轉(zhuǎn)換)、AFFS (Advanced fringe field switching,進階邊界電場轉(zhuǎn)換)、IPSdn-Plane Switching，平面轉(zhuǎn)換)、S-1PS (super-1PS，超級平面轉(zhuǎn)換)、AS-1PS (Advanced super-1PS,進階超級平面轉(zhuǎn)換)、IPS-Pro、AAS (Azimuthal AnchoringSwitching，直向/橫向轉(zhuǎn)換)…等類型的液晶顯示元件，都可應用。不同型態(tài)的顯示元件可能有不同的電極結(jié)構(gòu)以達到其特殊的影像呈現(xiàn)效果，例如S-1PS、AS-1PS等顯示元件其電極結(jié)構(gòu)具有波浪狀圖案(chevron pattern)的設計以改善傳統(tǒng)IPS顯示元件在顏色和對比上的呈現(xiàn)。
[0089]需注意的是，以下實施例并非呈現(xiàn)所有可能的實施例，且實施例中所舉例的電極結(jié)構(gòu)僅為說明之用，并非僅有態(tài)樣，因此非限制本發(fā)明之用。電極結(jié)構(gòu)的態(tài)樣是視實際應用的條件所需而做相應的設計和變化。因此，未于本發(fā)明提出的具水平電場(包括如前述的垂直電場)的其他顯示元件的實施態(tài)樣也可以應用。
[0090]同樣地，應用本發(fā)明于產(chǎn)生水平電場的顯示元件時，自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶都可應用，本發(fā)明對液晶材料的選用并不多作限制。相關技術者可視實際應用的設計條件做相應的選擇。再者，實施例中顯示元件是利用發(fā)光材料受驅(qū)動電壓或電流激發(fā)后而發(fā)光所施加的電壓。因此，為使實施例的顯示元件的發(fā)光材料可發(fā)光的操作電壓，可能仍不會改變液晶狀態(tài)而使液晶旋轉(zhuǎn)(也不需達到改變液晶狀態(tài)的電壓)。因此，以下實施例圖示中所繪示的液晶是以非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)做例示。
[0091]下面實施例是佐以非自組性結(jié)構(gòu)的液晶做發(fā)光混合層的液晶材料所例示的圖示做具水平電場的顯示元件的相關說明。其中，圖式已被簡化方式呈現(xiàn)以利清楚說明實施例之內(nèi)容，且圖式上的尺寸比例并非按照實際產(chǎn)品等比例繪制。
[0092]第八實施例
[0093]以下實施例中是以電極結(jié)構(gòu)橫向地形成于第一基板SI的一側(cè)為例做說明。
[0094]圖1OA為本發(fā)明第八實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖1OA中，顯示元件50是包括第一基板S1、第二基板S2、一電極結(jié)構(gòu)形成于第一基板SI的一側(cè)、和一發(fā)光混合層58位于第一基板SI和第二基板S2之間。其中電極結(jié)構(gòu)包括多個像素電極(pixelelectrodes) 51，設置于第一基板SI的第一側(cè)并相對于第二基板S2，且相鄰的像素電極51相隔開來。電極結(jié)構(gòu)還包括一共同電極(common electrode) 52,設置于第一基板SI的第一偵牝且共同電極52是與這些像素電極51分隔設置。其中一電極(如像素電極51)是具有寬度W，而相鄰的電極如像素電極51和共同電極52具有一間距(spacing)S。當施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時可使顯示元件產(chǎn)生一水平電場。圖1OA中更繪示出施加電壓于像素電極51 (如負電壓)和共同電極52 (如正電壓)時的電場線(electric field lines)Le分布。
[0095]實際應用時，共同電極與像素電極可以設置在同一層或不同層，本發(fā)明并沒有多做限制。而第八實施例中是以共同電極52與像素電極51設置在同一層做例示。
[0096]同樣地,第八實施例中，為顯不兀件50發(fā)光層的發(fā)光混合層58至少包括一發(fā)光材料581和一液晶材料582。液晶材料582可以是自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶，第八實施例中是繪示非自組性結(jié)構(gòu)的液晶(即一般液晶)。發(fā)光材料581例如是有機發(fā)光材料。當使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件50時，顯示元件會產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層58,以激發(fā)其中的發(fā)光材料581使之產(chǎn)生電激發(fā)光(Electroluminescence)。
[0097]以圖10A所示的顯示元件50(無配向膜)進行實驗，其中上下基板的距離d為3.25 μ m,電極寬度W和電極間距(spacing) S分別為5 μ m,發(fā)光材料581于發(fā)光混合層58 (包括發(fā)光材料581和液晶材料582)中的添加比例為0.0lwt %，并以驅(qū)動電壓70V (0.458mA, 60Hz)激發(fā)發(fā)光混合層中的發(fā)光材料581。實驗結(jié)果顯不,相較于只用照光方式(PAUV-365nm filter, 2.2mff/cm2)激發(fā)發(fā)光材料581，如圖10A所示的顯示元件所產(chǎn)生的發(fā)光均勻度有明顯的提升，發(fā)光效率也有明顯增加。其他多組實驗，包括變化電極寬度W和電極間距S的數(shù)值和比例、變化發(fā)光材料于發(fā)光混合層中的添加比例，也證實應用實施例的設計可提升顯示元件整體的發(fā)光均勻度和發(fā)光效率。一實施例中，發(fā)光材料于發(fā)光混合層中的添加比例例如是約0.01wt%? 10wt%;另一實施例例如是約0.01wt%? lwt%。但該數(shù)值范圍可能因選擇的發(fā)光材料與液晶材料的不同而可有所調(diào)整，因此該數(shù)值范圍僅作參考之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0098]圖10B為本發(fā)明第八實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。與圖10A不同之處在于，圖10B的顯示元件50’更設置了配向膜，例如第一配向膜51P形成于第一基板SI上，和第二配向膜52P形成于像素電極51和共同電極52上。當然，也可以僅于電極側(cè)的基板沉積一配向膜，本發(fā)明并不多做限制。配向膜的設置可改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度，并提高發(fā)光效率。
[0099]圖10C為本發(fā)明第八實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。與圖10B不同之處在于，圖10C的顯示元件50”于電極側(cè)的配向膜(即第二配向膜52P)更混合分布有導電物53，例如納米碳管。實施例中，這些導電物53的長軸可以是呈豎立狀態(tài)(如實質(zhì)上朝向第一基板SI)。分布有導電物53的配向膜可明顯改善因電極轉(zhuǎn)角處的尖端放電效應而引起的發(fā)光強度不均的問題。
[0100]第九實施例
[0101]第九實施例的顯示元件(例如是一 IPS模式的顯示元件)與第八實施例的顯示元件的不同之處，主要是在于像素電極與共同電極的位置不在同一層上。圖1lA為本發(fā)明第九實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。如圖1lA所示,顯示元件60的像素電極61與共同電極62設置在不同層且以一絕緣層69隔開。其余相同元件的敘述請參照第八實施例，在此不再贅述。
[0102]圖1lB為本發(fā)明第九實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。與圖1lA不同之處在于，圖1lB的顯示元件60’更設置了配向膜，例如第一配向膜61P形成于第一基板SI上，和第二配向膜62P形成于像素電極61上。當然，也可以僅于像素電極61側(cè)沉積一配向膜，本發(fā)明并不多做限制。配向膜的設置可改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0103]圖1lC為本發(fā)明第九實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。與圖1lB不同之處在于，圖1ic的顯示元件60”于電極側(cè)的配向膜(即第二配向膜62P)更混合分布有導電物63，例如納米碳管，其長軸可以是呈豎立狀態(tài)。分布有導電物63的配向膜可明顯改善因電極轉(zhuǎn)角處的尖端放電效應而引起的發(fā)光強度不均的問題，顯著改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0104]第十實施例
[0105]與第九實施例的顯示元件類似的，第十實施例的顯示元件(例如是一 AFFS模式的顯示元件)的像素電極與共同電極的位置都不在同一層上。但第九實施例中像素電極61與共同電極62例如是金屬電極；第十實施例中像素電極71為金屬電極，而共同電極72則為一透明導電層。
[0106]圖12A為本發(fā)明第十實施例的一顯示元件的側(cè)視圖。如圖12A所示,顯示元件70的像素電極71與共同電極72設置在不同層且以一絕緣層79隔開。其余相同元件則以類似標號標示，且內(nèi)容請參照第八實施例，在此不再贅述。圖12B為本發(fā)明第十實施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。與圖12A不同之處在于，圖12B的顯示元件70’更設置了配向膜，例如第一配向膜71P形成于第一基板SI上，和第二配向膜72P形成于像素電極71上。當然，也可以僅于像素電極71側(cè)沉積一配向膜。配向膜的設置可改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。圖12C為本發(fā)明第十實施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。與圖12B不同之處在于，圖12C的顯示元件70”于第二配向膜72P中更混合分布有導電物73，例如納米碳管，其長軸可以是呈豎立狀態(tài)。分布有導電物73的配向膜可明顯改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0107]另外，同樣的，對于第八?十實施例中的顯示元件中，其發(fā)光混合層58/68/78還可包括一電子注入材料、或一空穴注入材料、或是兩者兼具；而也可以適當設置電子注入層和/或空穴注入層，以提高顯示元件的發(fā)光性能。再者，實施例的顯示元件中若使用金屬電極(例如作為資料線/柵極線)，則顯示元件還可包括一遮光圖案層(即，一般所稱的黑色矩陣BM)形成于第二基板S2上，以避免顯示元件產(chǎn)生不必要的出光效果。
[0108]本發(fā)明的應用范圍十分廣泛。以下是提出一種可調(diào)控偏極化光的顯示裝置，應用如上述的一種顯示元件，達到調(diào)整和控制偏極化光的效果。
[0109]<應用-調(diào)控偏極化光的顯示裝置>
[0110]在此一應用中，是以鐵電液晶為上述顯示元件的發(fā)光混合層中的液晶材料，并搭配適當?shù)钠渌M件例如延遲片(retarder)和偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊(polarizat1n stateswitching module),來達到調(diào)整和控制偏極化光的效果。此可控制式發(fā)光偏振態(tài)的應用技術能減少顯示器背光源與偏振片的依賴性，其制程技術簡易，且可應用領域廣泛包括大尺寸顯示器與撓曲式面板。
[0111]在此應用中，當使用一電壓或電流驅(qū)動如前述的顯示元件時，顯示元件會產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層，以激發(fā)其中的發(fā)光材料使之產(chǎn)生電激發(fā)光。而發(fā)光混合層中的液晶分子在電場下會帶動發(fā)光材料產(chǎn)生有序性的排列，同時液晶分子具有非等向折射率ne、n。的光學特性，發(fā)光材料的電激發(fā)光穿透液晶分子，與η。產(chǎn)生特定方向的偏極化光。再透過改變電場方向以控制偏極化光的偏振方向，例如產(chǎn)生不同光量的兩個偏振方向的光線。
[0112]一般向列型(nematic)液晶皆為有序性的排列特性，而在此例示的應用中作為發(fā)光混合層之中液晶材料的鐵電液晶(FLC)，由于其排列則平行于層面方向的方位角(azimuthal)呈連續(xù)變化的關系，即液晶分子和鄰近層的分子在平行于層面方向上差一角度，當液晶分子再度回到相同位置上時，此間距(Pitch)稱為一個螺距。請參照圖13A，其繪示鐵電液晶在一個螺距間的排列示意圖。在電場作用下，以正型向列型液晶為例，液晶分子長軸排列將平行于電場方向E,而鐵電型液晶分子的自發(fā)極化方向(Ps)會與電場同方向。如圖13B和圖13C所示，其分別繪示在向上電場方向E和向下電場方向E作用下，鐵電液晶分子的自發(fā)極化方向(Ps)與電場方向相同的不意圖。
[0113]圖14A和圖14B，其繪示透過施加電信號且其電場方向分別為向上和向下，而使實施例的顯示元件產(chǎn)生特定方向的偏極化光的示意圖。其中與前述第二實施例的圖3相同的元件是沿用相同標號。圖14A和圖14B中，顯示元件是包括一第一電極21形成于第一基板SI上、一第二電極22形成于第二基板S2上、一第一配向膜21P設置于第一電極21上、一第二配向膜22P設置于第二電極22上、和一發(fā)光混合層28位于第一配向膜21P和第二配向膜22P之間。其中。第一電極21和第二電極22例如是整面的ITO電極，而R代表配向膜的磨刷方向，E代表電場方向。此應用例中的發(fā)光混合層28至少包括鐵電液晶(液晶材料)和一發(fā)光材料。當使用一電壓或電流(不限制使用直流電源或交流電源)驅(qū)動顯示元件時(第一電極與第二電極耦接)，顯示元件會產(chǎn)生電子流與空穴流并傳輸至發(fā)光混合層28，以激發(fā)其中的發(fā)光材料使之產(chǎn)生電激發(fā)光。圖14A、14B中并未繪示發(fā)光材料，關于發(fā)光材料的說明請參考前述實施例中，在此不贅述。
[0114]此應用例中，是將發(fā)光材料混入鐵電型液晶中，并注入致如圖14A、圖14B所示的一液晶盒中，液晶盒間隙例如小于5微米(μ m)的結(jié)構(gòu)中，其中液晶盒的配向方式可為光配向方式或摩擦配向方式，而配向方向可為反平行配向或平行配向方式制程；當液晶盒施加一電壓的電信號時(電壓可為小于20伏特(V)),鐵電液晶分子的自發(fā)極化方向(Ps)會與電場同方向。如圖14A和圖14B所不,在向上電場E方向和向下電場E方向作用下,鐵電液晶分子的自發(fā)極化方向(Ps)也分別為向上和向下，使得鐵電液晶分子可在基板上達到平面旋轉(zhuǎn)一個Θ =90°角的效果。當施加一電信號使發(fā)光材料產(chǎn)生電激發(fā)光，并借由液晶分子具有非等向折射率(ne、n。)的光學特性，使發(fā)光材料的電激發(fā)光穿透液晶分子，產(chǎn)生特定方向的線偏極化光。
[0115]另外，可利用切換電場方向來改變液晶分子的排列，以控制偏極化光的偏振方向。例如圖14A中利用向上電場方向，可產(chǎn)生不同光分量的兩個線偏振方向的光線，其中線偏振方向為45度光線的光分量多于-45度光線的光分量。若切換成圖14B中的向下電場方向，貝1J產(chǎn)生線偏振方向為-45度光線的光分量多于45度光線的光分量。由于鐵電型液晶分子具有快速反應時間(在毫秒的程度)的特性，可達到快速調(diào)控線偏極化光的效果。
[0116]再者，于此應用例中，例如是在第二基板上方設置一延遲片，在延遲片上方設置一偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，且偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊具有可切換的一第一狀態(tài)和一第二狀態(tài)，且偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的切換狀態(tài)是受應用情況所需而可相應地控制與設定，使其在兩狀態(tài)下切換。透過延遲片和偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的狀態(tài)，達到控制出射的偏極化光的效果。當如圖14A和圖14B所產(chǎn)生的線偏極化光，于通過延遲片轉(zhuǎn)成的第一光線在通過偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊后，可因偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊的狀態(tài)為第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，而分別相應地發(fā)出具一第一偏振方向或一第二偏振方向的第二光線。
[0117]例如，應用例中是加上一片延遲片(例如，四分之一波板)于上述結(jié)構(gòu)，使電致激發(fā)光轉(zhuǎn)變成左/右圓兩種的偏振光；再利用一雙層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)(上下兩層的膽固醇液晶的排列方向可被獨立地控制)作為偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，透過膽固醇液晶的周期性排列特性，使膽固醇液晶同旋性的圓偏振光進行布拉格反射，其可作為一個圓偏濾波片的效果，其中布拉格反射中的反射波長為Δ λ = Δη*ρ = 400?700納米(nm)。透過膽固醇液晶層及四分之一波板的搭配運用，可達到控制圓偏極化光的效果。
[0118]圖15A和圖15B為本發(fā)明一應用例的一圓偏極化濾波兀件的不意圖，其分別可對左圓偏極化光和右圓偏極化光進行濾光。其中，圖15A和圖15B下方分別應用如圖14A和圖14B所示的顯示元件。
[0119]再者，圖15A和圖15B中，一應用例中的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊例如是一雙層膽固醇液晶模塊8，例如包括一下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81和位于上方的一上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83，且雙層膽固醇液晶模塊8具有可切換的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，使通過延遲片轉(zhuǎn)成的第一光線在通過雙層膽固醇液晶模塊8后可分別出射左旋圓偏振LCP或右旋圓偏振RCP的第二光線。一應用例中，下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81例如是包括下層基板81S和中層基板82S及其上面的電極811和812、與位于電極811和812之間的一下層膽固醇液晶813。上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83例如是包括中層基板82S和上層基板83S及其上面的電極831和832、與位于電極831和832之間的一上層膽固醇液晶833。其中，電極812和831例如是形成于中層基板82S的上下兩側(cè)。
[0120]在此應用例中，在無電場作用于下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81時，下層膽固醇液晶813是以右旋圓偏振RCP排列，如圖15A所不；而在無電場作用于上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83時,上層膽固醇液晶833例如是以左旋圓偏振LCP排列，如圖15B所示。其中上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83和下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81的電場是獨立作用，使下層膽固醇液晶813和上層膽固醇液晶833的排列方向被分開控制。可應用的實施態(tài)樣并不僅限于圖15A和15B所示的態(tài)樣。在另一應用例中，在無電場作用于下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81時，下層膽固醇液晶813是以左旋圓偏振LCP排列；而在無電場作用于上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83時，上層膽固醇液晶833是以右旋圓偏振RCP排列。
[0121]請參照圖15A，當施加電壓于如圖14A所示的電極結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生具一第一電場方向(E朝上)的垂直電場時，發(fā)光材料因電致激發(fā)所發(fā)出的光線通過延遲片(四分之一波板)P后，出射的第一光線是具有左旋圓偏振(第一偏振方向)LCP和右旋圓偏振(第二偏振方向)RCP的光線，且左旋圓偏振LCP的光分量大于右旋圓偏振RCP的光分量。并且，使雙層膽固醇液晶模塊8 (偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊)在第一狀態(tài),即施加一電壓為小于100伏特(V)的電場于間隙小于10微米(ym)的上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83使上層膽固醇液晶833的排列消旋，且無電場施加于間隙小于10微米(μπι)的下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81使下層膽固醇液晶813仍以右旋圓偏振RCP排列。而通過延遲片(四分之一波板)P后所出射的第一光線，其通過雙層膽固醇液晶模塊8后是相應地出射具左旋圓偏振LCP的第二光線。
[0122]請參照圖15Β，當施加電壓于如圖14Β所示的電極結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生具一第二電場方向(Ε朝下)的垂直電場時，發(fā)光材料因電致激發(fā)所發(fā)出的光線通過延遲片(四分之一波板)P后，出射的第一光線是同樣具有左旋圓偏振(第一偏振方向)LCP和右旋圓偏振(第二偏振方向)RCP的光線，但右旋圓偏振RCP的光分量大于左旋圓偏振LCP的光分量。并且，使雙層膽固醇液晶模塊8 (偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊)在第二狀態(tài)，即施加一電壓為小于100伏特(V)的電場于間隙小于10微米(ym)的下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81使下層膽固醇液晶813的排列消旋，且無電場施加于間隙小于10微米(ym)的上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)83使上層膽固醇液晶833仍以左旋圓偏振LCP排列，而通過延遲片(四分之一波板)P后所出射的第一光線，其通過雙層膽固醇液晶模塊8后是相應地出射具右旋圓偏振RCP的第二光線。
[0123]綜上所述，實施例所提出的顯示元件，為一自發(fā)光性的顯示元件，無須使用傳統(tǒng)液晶顯示元件的背光系統(tǒng)作為光源。再者，實施例可應用的顯示元件的型態(tài)十分廣泛，包括產(chǎn)生垂直電場或水平電場的顯示元件都可應用。實施例的顯示元件，透過發(fā)光混合層中液晶材料的特殊結(jié)構(gòu)排列(例如第一?四實施例)，可提升顯示元件的發(fā)光效率和產(chǎn)生均勻光形；但一般液晶材料亦可應用(例如第五?十實施例)。再者，這些實施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時，仍不影響這些液晶材料排列的穩(wěn)定性，而使顯示元件的這些優(yōu)異特性得以穩(wěn)定維持。再者，實施例的顯示元件可借由配向膜的設置、或是在配向膜中更混合分布有導電物等方式，可明顯改善顯示元件整體的發(fā)光均勻度和提高發(fā)光效率。
[0124]上述實施例中，液晶材料可以是具自組性結(jié)構(gòu)的液晶周期性結(jié)構(gòu)液晶，例如維度的周期性結(jié)構(gòu)液晶(如一維周期性結(jié)構(gòu)的鐵電液晶、或三維周期性結(jié)構(gòu)的藍相液晶)、或非維度(non-dimens1nal)周期性結(jié)構(gòu)液晶。實施例中，液晶材料也可以是非自組性結(jié)構(gòu)的液晶，即非周期性結(jié)構(gòu)液晶，不具有旋轉(zhuǎn)周期的一般液晶。本發(fā)明對此并不多做限制。另外，實施例中，視實際應用時所選擇液晶的特性，液晶材料還可包括一聚合物(高分子)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以穩(wěn)定液晶材料，形成聚合物(聞分子)穩(wěn)定型液晶。其中幾組可應用于實施例的液晶材料是列舉如下:例如聚合物穩(wěn)定藍相液晶(包括聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定藍相液晶)、鐵電液晶、聚合物穩(wěn)定鐵電液晶(包括聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定鐵電液晶)、膽固醇液晶、聚合物穩(wěn)定膽固醇液晶(包括聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定膽固醇液晶)、無旋轉(zhuǎn)特性的液晶材料、聚合物穩(wěn)定的無旋轉(zhuǎn)特性的液晶材料等等。總之，本發(fā)明對液晶材料的選用并不多作限制，相關技術者可視實際應用的設計條件選擇相應的液晶材料，和決定是否選用適當聚合物，以穩(wěn)定液晶材料和/或分散發(fā)光材料之用。
[0125]實際應用時，實施例的顯示元件的電極材料、發(fā)光材料、電子注入層和空穴傳輸層材料的種類/數(shù)目并沒有特別限制，而電子注入材料和空穴注入材料的種類和數(shù)目亦沒有特殊限制；可使顯示元件達到自發(fā)光的各層材料的種類和數(shù)目，都可以是本發(fā)明的應用態(tài)樣。
[0126]另外，本發(fā)明的顯示元件其應用范圍廣泛，例如所提出的其中一應用例所載，實施例的顯示元件可搭配適當?shù)钠渌M件，達到調(diào)控偏極化光的效果，此可控制式發(fā)光偏振態(tài)的應用技術能減少顯示器背光源與偏振片的依賴性，且制程簡易，適合應用于大尺寸顯示器與撓曲式面板。
[0127]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定的為準。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示元件，包括: 一第一基板； 一第二基板，相對該第一基板設置； 一電極結(jié)構(gòu)，設置于該第一基板和該第二基板其中之一或是設置于兩者；和 一發(fā)光混合層，位于該第一基板和該第二基板之間，該發(fā)光混合層包括一發(fā)光材料和一液晶材料， 其中當施加一電壓于該電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生一水平電場或一垂直電場。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，該電極結(jié)構(gòu)包括: 一第一電極，設置于該第一基板上；和 一第二電極，設置于該第二基板上并相對該第一電極設置，其中該發(fā)光混合層位于該第一電極和該第二電極之間， 當施加該電壓于該第一電極和該第二電極時可產(chǎn)生該垂直電場。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一周期性結(jié)構(gòu)液晶。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一藍相液晶。
5.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一聚合物穩(wěn)定藍相液晶，包括藍相液晶和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定該多個藍相液晶。
6.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一鐵電液晶。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示元件,還包括: 一延遲片(retarder),位于該第二基板上方；和 一偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊(polarizat1n state switching module),位于該延遲片上方,該偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊具有可切換的一第一狀態(tài)和一第二狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示元件，其特征在于，該延遲片為一1/4波長延遲片。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示元件，其特征在于，該偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊包括一雙層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)，具有可切換的該第一狀態(tài)或該第二狀態(tài)，使一第一光線通過該偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊后可分別出射左旋圓偏振(LCP)或右旋圓偏振(RCP)的一第二光線。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示元件，其特征在于，該偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊中的該第一狀態(tài)是選自左旋圓偏振光或右旋圓偏振光之一者，該第二狀態(tài)選自左旋圓偏振光或右旋圓偏振光之另一者。
11.如權(quán)利要求9所述的顯示元件，其特征在于，該偏振態(tài)轉(zhuǎn)換模塊包括: 一上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)以及一下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)，其中該上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)位于該一下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)之上， 其中該上層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)具有一上層膽固醇液晶， 該下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)具有一下層膽固醇液晶， 其中在無電場作用時，該上層膽固醇液晶是選自左旋圓偏振(LCP)或右旋圓偏振排列(RCP)之一者，該下層膽固醇液晶是選自左旋圓偏振(LCP)或右旋圓偏振排列(RCP)之另一者， 其中該下層膽固醇液晶和該上層膽固醇液晶的排列方向是獨立控制。
12.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一聚合物穩(wěn)定鐵電液晶，包括一鐵電液晶和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定該多個鐵電液晶。
13.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一膽固醇液晶。
14.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一聚合物穩(wěn)定膽固醇液晶，包括膽固醇液晶和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定該多個膽固醇液晶。
15.如權(quán)利要求2所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料為一非周期性結(jié)構(gòu)液晶。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示元件，其特征在于，該液晶材料還包括一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定該非周期性結(jié)構(gòu)液晶。
17.權(quán)利要求2所述的顯示元件,還包括: 一電子注入層，形成于該第一電極上；和 一空穴傳輸層，形成于該第二電極上， 其中該發(fā)光混合層位于該電子注入層和該空穴傳輸層之間。
18.權(quán)利要求17所述的顯示元件，其特征在于，該發(fā)光混合層還包括一電子注入材料和一空穴注入材料至少其中之一、或兩者兼具。
19.如權(quán)利要求2所述的顯示元件,還包括: 一第一配向膜，設置于該第一電極上；和 一第二配向膜，設置于該第二電極上，其中該發(fā)光混合層位于該第一配向膜和該第二配向膜之間。
20.如權(quán)利要求19所述的顯示元件，其特征在于，該第一配向膜和該第二配向膜至少其中之一還分布有多個導電物。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示元件，其特征在于，該多個導電物為多個納米碳管。
22.如權(quán)利要求20所述的顯示元件，其特征在于，該多個導電物的長軸實質(zhì)上朝向該第一電極或該第二電極。
23.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，該電極結(jié)構(gòu)包括多個像素電極，設置于該第一基板的一第一側(cè)并相對于該第二基板，且相鄰的該多個像素電極相隔一間距，該發(fā)光混合層位于該像素電極和該第二基板之間，其中當施加該電壓于該電極結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生該水平電場。
24.如權(quán)利要求23所述的顯示元件，其特征在于，該電極結(jié)構(gòu)具有一波浪狀圖案。
25.如權(quán)利要求23所述的顯示元件，其特征在于，該電極結(jié)構(gòu)還包括:一共同電極，設置于該第一基板的該第一側(cè)，且該共同電極與該多個像素電極分隔設置。
26.如權(quán)利要求25所述的顯示元件，其特征在于，該共同電極與該多個像素電極設置在同一層。
27.如權(quán)利要求25所述的顯示元件，其特征在于，該共同電極與該多個像素電極設置在不同層，該共同電極與該多個像素電極是以一絕緣層隔開。
28.如權(quán)利要求27所述的顯示元件，其特征在于，該共同電極為一透明導電層。
29.如權(quán)利要求23所述的顯示元件，還包括:一第一配向膜，設置于該多個像素電極上，其中該發(fā)光混合層位于該第一配向膜和該第二基板之間。
30.如權(quán)利要求29所述的顯示元件，還包括:一第二配向膜，設置于該第二基板上，其中該發(fā)光混合層位于該第一配向膜和該第二配向膜之間。
31.如權(quán)利要求29所述的顯示元件，其特征在于，該第一配向膜還分布有多個導電物。
32.如權(quán)利要求31所述的顯示元件，其特征在于，該多個導電物為多個納米碳管。
33.如權(quán)利要求31所述的顯示元件，其特征在于，該多個導電物的長軸實質(zhì)上朝向該第二基板。
34.如權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，該發(fā)光混合層中，若以該發(fā)光材料與該液晶材料為一總重量，該發(fā)光材料約占該總重量的0.0lwt %?1wt %。
35.權(quán)利要求1所述的顯示元件，其特征在于，該發(fā)光混合層還包括一電子注入材料和一空穴注入材料至少其中之一、或兩者兼具。
【文檔編號】G02F1/137GK104460127SQ201410244675
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】徐旭寬, 陳建宏, 陳宏源, 許美琪, 莊璧滎, 賴柜宏 申請人:群創(chuàng)光電股份有限公司