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(shè)置；一電極結(jié)構(gòu)設(shè)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(dāng)施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)置，當(dāng)施加電壓于此電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)置于第一基板的一側(cè)并相對于第二基板，當(dāng)施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)可產(chǎn)生一水平電場。
【專利說明】自發(fā)光顯示元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種顯示元件，且特別是有關(guān)于一種自發(fā)光顯示元件。

【背景技術(shù)】
[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(jī)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(shè)置背光模塊投射光線以達(dá)到顯示功能，以及置放光學(xué)膜材以使光線均勻出光。相較于TFT-LCD，有機(jī)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(yīng)答速度及制程簡單等優(yōu)點(diǎn)，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(shè)置；一電極結(jié)構(gòu)，設(shè)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(dāng)施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)置。發(fā)光混合層是位于第一電極和第二電極之間。當(dāng)施加一電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)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(dāng)施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0008]圖1為本揭露第一實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0009]圖2為本揭露第一實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0010]圖3為本揭露第二實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0011]圖4為本揭露第二實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0012]圖5為本揭露第四實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0013]圖6為本揭露第四實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0014]圖7A為本揭露第五實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0015]圖7B為本揭露第五實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0016]圖8A為本揭露第六實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0017]圖8B為本揭露第六實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0018]圖9A為本揭露第七實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0019]圖9B為本揭露第七實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0020]圖1OA為本揭露第八實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0021]圖1OB為本揭露第八實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0022]圖1OC為本揭露第八實(shí)施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。
[0023]圖1lA為本揭露第九實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0024]圖1lB為本揭露第九實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0025]圖1lC為本揭露第九實(shí)施例的又一顯示元件的側(cè)視圖。
[0026]圖12A為本揭露第十實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。
[0027]圖12B為本揭露第十實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。
[0028]圖12C為本揭露第十實(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(yīng)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(jìn)行濾光，其中是應(yīng)用如圖14A所示的顯示元件。
[0035]圖15B為本揭露一應(yīng)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(jìn)行濾光，其中是應(yīng)用如圖14B所示的顯示元件。

【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shè)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(shè)置于第一基板和第二基板至少其中之一，并在適當(dāng)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(dāng)所施加于顯示元件的電壓達(dá)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(shí)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(shí)施例中，可應(yīng)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(lán)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(guān)技術(shù)者可視實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)條件做相應(yīng)的選擇。
[0039]以下參照所附圖式詳細(xì)敘述其中幾種實(shí)施態(tài)樣。需注意的是，實(shí)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(hù)的范圍并非僅限于所述的這些態(tài)樣。實(shí)施例中相同或類似的標(biāo)號是用以標(biāo)示相同或類似的部分。其中，第一?七實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際應(yīng)用所需。因此，未于本發(fā)明提出的其他實(shí)施態(tài)樣也可能可以應(yīng)用。再者，圖式已被簡化以利清楚說明實(shí)施例的內(nèi)容，圖式上的尺寸比例并非按照實(shí)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(shí)施例之用，而非作為限縮本發(fā)明保護(hù)范圍之用。
[0040]〈可產(chǎn)生垂直電場的顯示元件〉
[0041]第一實(shí)施例
[0042]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實(shí)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(shí)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(dāng)使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件時(shí)(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(shí)施例中，發(fā)光材料181例如是有機(jī)發(fā)光材料。
[0044]第一實(shí)施例中，是以三維周期性結(jié)構(gòu)液晶-聚合物穩(wěn)定藍(lán)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(lán)相液晶(PSBP liquid crystal)包括藍(lán)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(lán)相液晶，而于發(fā)光混合層18中形成多個(gè)藍(lán)相晶格化液晶區(qū)域(BP LC domains) 183BH)。
[0045]藍(lán)相液晶是一種不需配向膜、且其反應(yīng)時(shí)間為次毫秒等級的液晶材料。相較于一般液晶分子，藍(lán)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(dú)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(lán)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(lán)相液晶存在于膽固醇相與澄清相(Helical-1sotropic)間一個(gè)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(yīng)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(diǎn)，可利用高分子穩(wěn)定(polymer stabilized)藍(lán)相液晶的技術(shù)，以高分子網(wǎng)絡(luò)將藍(lán)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(lán)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(yīng)用上，雖然藍(lán)相液晶顯示具有極快的反應(yīng)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(shí)施例中，是利用藍(lán)相液晶的周期性排列的特性而增加應(yīng)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(lán)相液晶并非作為顯示液晶之用。實(shí)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(dāng)實(shí)施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時(shí)，其操作電壓可以是仍不足以改變藍(lán)相液晶的狀態(tài)下的電壓，如圖1中所示的藍(lán)相晶格化液晶區(qū)域183BH)仍然十分穩(wěn)定地排列，進(jìn)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(fù)操作實(shí)施例的顯示元件，顯示元件都可穩(wěn)定地達(dá)到高發(fā)光效率和均勻光形。
[0048]根據(jù)一實(shí)施例，制作時(shí)可將發(fā)光材料181和混有藍(lán)相液晶的紫外光固化型聚合物單體進(jìn)行混合。接著將此混合物以適當(dāng)速率加熱(例如0.01?5°C /min或其他范圍)，直到藍(lán)相液晶具有光學(xué)等向性后，再以紫外光的曝光機(jī)(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(lán)相液晶。但以上說明并不代表本發(fā)明所有可能實(shí)施的制造方法。本發(fā)明對制作方式并不特別限制，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可對相關(guān)步驟做適當(dāng)?shù)匦揎椇妥兓频脤?shí)施例的發(fā)光混合層18。
[0049]另外，實(shí)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(shí)包括兩者，以提高元件性能。
[0050]圖2為本發(fā)明第一實(shí)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(shí)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(lán)相液晶，而形成多個(gè)藍(lán)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(jìn)而降低能障。一實(shí)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)則的顆粒或其他形狀，和發(fā)光材料181呈均勻地或無規(guī)則地分布。
[0051]第二實(shí)施例
[0052]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實(shí)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(dāng)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(shí)(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(shí)施例中，發(fā)光材料281例如是有機(jī)發(fā)光材料。
[0054]第二實(shí)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(gè)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(dāng)外加電場時(shí)，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?yàn)檫@樣特殊的機(jī)制，使得鐵電式液晶具有快速光電轉(zhuǎn)換的效應(yīng)。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(dāng)外加電場時(shí),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(shí)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(shí)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(shí)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(fù)操作實(shí)施例的顯示元件，顯示元件都可穩(wěn)定地達(dá)到高發(fā)光效率和均勻光形。
[0059]同樣的，第二實(shí)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(shí)包括兩者，以提高元件性能。
[0060]圖4為本發(fā)明第二實(shí)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(shí)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(jìn)而降低能障。一實(shí)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)則的顆粒或其他形狀，和發(fā)光材料281呈均勻地或無規(guī)則地分布。
[0061]第三實(shí)施例
[0062]第三實(shí)施例的顯示元件的結(jié)構(gòu)請參照前述第一、第二實(shí)施例，但是選用膽固醇液晶(Cholesteric liquid crystal)作為第三實(shí)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(dāng)無外加電場時(shí)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(yīng)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(yīng)用上，若將膽固醇液晶置于超過某臨界值的強(qiáng)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(shí)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(dāng)實(shí)施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時(shí)，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(fù)操作實(shí)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(shí)間達(dá)到高發(fā)光效率和均勻光形的改善。
[0064]第四實(shí)施例
[0065]雖然上述實(shí)施例和相關(guān)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(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。此實(shí)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(shè)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(shí)施例中是以聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶為例作繪示(圖5、6)，但實(shí)施例并不限制于此。本發(fā)明可應(yīng)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(shí)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(yīng)用搭配圖示做說明。
[0068]圖6為本發(fā)明第四實(shí)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(shè)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(jìn)而降低能障。一實(shí)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?；蚱渌螤?，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(shí)施例是以自組性結(jié)構(gòu)的液晶為例作繪示(圖1-6)，但實(shí)施例并不限制于此。實(shí)際應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶都可應(yīng)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(shí)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(guān)技術(shù)者可視實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)條件做相應(yīng)的選擇。以下實(shí)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(guān)說明。
[0070]再者，本發(fā)明亦可因應(yīng)各種實(shí)際應(yīng)用的顯示元件的設(shè)計(jì)，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(shè)置，或透過于配向膜中混合分布導(dǎo)電物等方式，來改善顯示元件的發(fā)光均勻度，進(jìn)而提高發(fā)光效率。
[0071]第五實(shí)施例
[0072]第五實(shí)施例的顯示元件是設(shè)置配向膜、或設(shè)置分布有導(dǎo)電物的配向膜，來改善顯示元件的發(fā)光均勻度，進(jìn)而提高發(fā)光效率。
[0073]圖7A為本發(fā)明第五實(shí)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(shè)置于第一電極41上、一第二配向膜42P設(shè)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(shí)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(shí)施例中是繪示非自組性結(jié)構(gòu)的液晶(即一般液晶)。一實(shí)施例中，發(fā)光材料481例如是有機(jī)發(fā)光材料。發(fā)光混合層48為顯不兀件40的發(fā)光層。當(dāng)使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件40時(shí)(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(shí)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(dǎo)電物43。一實(shí)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(gè)導(dǎo)電物43。導(dǎo)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(jìn)行混合和完成分布的其它導(dǎo)電物。一實(shí)施例中，這些導(dǎo)電物43的長軸是實(shí)質(zhì)上朝向第一電極41或第二電極42，如圖7B所示。
[0076]實(shí)際制作時(shí)，以納米碳管為例，是將納米碳管與配向膜材料先進(jìn)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(shí)并搭配磁鐵吸力使具導(dǎo)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(dǎo)電物的配向膜可改善應(yīng)用的顯示元件的發(fā)光均勻度，進(jìn)而提高發(fā)光效率。
[0077]第六實(shí)施例
[0078]第五實(shí)施例的顯示元件是例示整面電極。第六實(shí)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(shè)置配向膜，配向膜中亦可分布有導(dǎo)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(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖8B為本發(fā)明第六實(shí)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(shè)置于第一電極41’上、一第二配向膜42P’設(shè)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(shè)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(dǎo)電物43，例如納米碳管(carbon nano-tubes)。實(shí)施例中，這些導(dǎo)電物43的長軸是呈豎立狀態(tài)(如實(shí)質(zhì)上朝向第一電極41’或第二電極42’)。分布有導(dǎo)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(yīng)而弓I起的發(fā)光強(qiáng)度不均的問題。
[0081]根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，電極上沉積有配向膜的顯示元件，當(dāng)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(shí)有明顯改善。而多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦發(fā)現(xiàn)，電極上沉積了分布有導(dǎo)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(shí)施例
[0083]第七實(shí)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(shè)置配向膜，配向膜中亦可分布有導(dǎo)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(shí)施例的一顯示元件的側(cè)視圖。圖9B為本發(fā)明第七實(shí)施例的另一顯示元件的側(cè)視圖。類似第五實(shí)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(shè)置于第一電極41”上、一第二配向膜42P”設(shè)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(shí)際應(yīng)用時(shí)的條件所需做設(shè)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(dǎo)電物43,例如納米碳管(carbon nano-tubes)。實(shí)施例中，這些導(dǎo)電物43的長軸是呈豎立狀態(tài)(如實(shí)質(zhì)上朝向第一電極41”或第二電極42”)。
[0085]實(shí)施例中，配向膜的設(shè)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(dǎo)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(yīng)而引起的發(fā)光強(qiáng)度不均的問題。當(dāng)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(shí)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(shí)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(shí)施例是以可產(chǎn)生垂直電場的顯示元件作說明(第一?七實(shí)施例)，但實(shí)施例并不限制于此。本發(fā)明亦可應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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(dá)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(shè)計(jì)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(shí)施例并非呈現(xiàn)所有可能的實(shí)施例，且實(shí)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(shí)際應(yīng)用的條件所需而做相應(yīng)的設(shè)計(jì)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(shí)施態(tài)樣也可以應(yīng)用。
[0090]同樣地，應(yīng)用本發(fā)明于產(chǎn)生水平電場的顯示元件時(shí)，自組性和非自組性結(jié)構(gòu)的液晶都可應(yīng)用，本發(fā)明對液晶材料的選用并不多作限制。相關(guān)技術(shù)者可視實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)條件做相應(yīng)的選擇。再者，實(shí)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(shí)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(dá)到改變液晶狀態(tài)的電壓)。因此，以下實(shí)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(shí)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(guān)說明。其中，圖式已被簡化方式呈現(xiàn)以利清楚說明實(shí)施例之內(nèi)容，且圖式上的尺寸比例并非按照實(shí)際產(chǎn)品等比例繪制。
[0092]第八實(shí)施例
[0093]以下實(shí)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(shí)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(gè)像素電極(pixelelectrodes) 51，設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)施加電壓于電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(fù)電壓)和共同電極52 (如正電壓)時(shí)的電場線(electric field lines)Le分布。
[0095]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，共同電極與像素電極可以設(shè)置在同一層或不同層，本發(fā)明并沒有多做限制。而第八實(shí)施例中是以共同電極52與像素電極51設(shè)置在同一層做例示。
[0096]同樣地,第八實(shí)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(shí)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(jī)發(fā)光材料。當(dāng)使用一電壓或電流驅(qū)動顯示元件50時(shí)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(shí)應(yīng)用實(shí)施例的設(shè)計(jì)可提升顯示元件整體的發(fā)光均勻度和發(fā)光效率。一實(shí)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(shí)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(shí)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(shè)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(dāng)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(shè)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(shí)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(dǎo)電物53，例如納米碳管。實(shí)施例中，這些導(dǎo)電物53的長軸可以是呈豎立狀態(tài)(如實(shí)質(zhì)上朝向第一基板SI)。分布有導(dǎo)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(yīng)而引起的發(fā)光強(qiáng)度不均的問題。
[0100]第九實(shí)施例
[0101]第九實(shí)施例的顯示元件(例如是一 IPS模式的顯示元件)與第八實(shí)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(shí)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(shè)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(shí)施例，在此不再贅述。
[0102]圖1lB為本發(fā)明第九實(shí)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(shè)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(dāng)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(shè)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)而引起的發(fā)光強(qiáng)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(shí)施例
[0105]與第九實(shí)施例的顯示元件類似的，第十實(shí)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(shí)施例中像素電極61與共同電極62例如是金屬電極；第十實(shí)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(dǎo)電層。
[0106]圖12A為本發(fā)明第十實(shí)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(shè)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(biāo)號標(biāo)示，且內(nèi)容請參照第八實(shí)施例，在此不再贅述。圖12B為本發(fā)明第十實(shí)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(shè)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(dāng)然，也可以僅于像素電極71側(cè)沉積一配向膜。配向膜的設(shè)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(shí)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(dāng)設(shè)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(shí)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(yīng)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(yīng)用如上述的一種顯示元件，達(dá)到調(diào)整和控制偏極化光的效果。
[0109]<應(yīng)用-調(diào)控偏極化光的顯示裝置>
[0110]在此一應(yīng)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(dāng)?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(dá)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(yīng)用技術(shù)能減少顯示器背光源與偏振片的依賴性，其制程技術(shù)簡易，且可應(yīng)用領(lǐng)域廣泛包括大尺寸顯示器與撓曲式面板。
[0111]在此應(yīng)用中，當(dāng)使用一電壓或電流驅(qū)動如前述的顯示元件時(shí)，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(shí)液晶分子具有非等向折射率ne、n。的光學(xué)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(gè)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(yīng)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(guān)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(dāng)液晶分子再度回到相同位置上時(shí)，此間距(Pitch)稱為一個(gè)螺距。請參照圖13A，其繪示鐵電液晶在一個(gè)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(shí)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(shí)施例的圖3相同的元件是沿用相同標(biāo)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(shè)置于第一電極21上、一第二配向膜22P設(shè)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(yīng)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(dāng)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(shí)(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(guān)于發(fā)光材料的說明請參考前述實(shí)施例中，在此不贅述。
[0114]此應(yīng)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(dāng)液晶盒施加一電壓的電信號時(shí)(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(dá)到平面旋轉(zhuǎn)一個(gè)Θ =90°角的效果。當(dāng)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(xué)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(gè)線偏振方向的光線，其中線偏振方向?yàn)?5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?yàn)?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(yīng)時(shí)間(在毫秒的程度)的特性，可達(dá)到快速調(diào)控線偏極化光的效果。
[0116]再者，于此應(yīng)用例中，例如是在第二基板上方設(shè)置一延遲片，在延遲片上方設(shè)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(yīng)用情況所需而可相應(yīng)地控制與設(shè)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(dá)到控制出射的偏極化光的效果。當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(dú)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(jìn)行布拉格反射，其可作為一個(gè)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(yùn)用，可達(dá)到控制圓偏極化光的效果。
[0118]圖15A和圖15B為本發(fā)明一應(yīng)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(jìn)行濾光。其中，圖15A和圖15B下方分別應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用例中，在無電場作用于下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81時(shí)，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(shí),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(dú)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?？蓱?yīng)用的實(shí)施態(tài)樣并不僅限于圖15A和15B所示的態(tài)樣。在另一應(yīng)用例中，在無電場作用于下層膽固醇液晶結(jié)構(gòu)81時(shí)，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(shí)，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(dāng)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(shí)，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(yīng)地出射具左旋圓偏振LCP的第二光線。
[0122]請參照圖15Β，當(dāng)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(shí)，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(yīng)地出射具右旋圓偏振RCP的第二光線。
[0123]綜上所述，實(shí)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(shí)施例可應(yīng)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(yīng)用。實(shí)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(shí)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(yīng)用(例如第五?十實(shí)施例)。再者，這些實(shí)施例的顯示元件在發(fā)光的電壓下操作時(shí)，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(shí)施例的顯示元件可借由配向膜的設(shè)置、或是在配向膜中更混合分布有導(dǎo)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(shí)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(lán)相液晶)、或非維度(non-dimens1nal)周期性結(jié)構(gòu)液晶。實(shí)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(shí)施例中，視實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(yīng)用于實(shí)施例的液晶材料是列舉如下:例如聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶(包括聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定藍(lán)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?？傊景l(fā)明對液晶材料的選用并不多作限制，相關(guān)技術(shù)者可視實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)條件選擇相應(yīng)的液晶材料，和決定是否選用適當(dāng)聚合物，以穩(wěn)定液晶材料和/或分散發(fā)光材料之用。
[0125]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，實(shí)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(dá)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(yīng)用態(tài)樣。
[0126]另外，本發(fā)明的顯示元件其應(yīng)用范圍廣泛，例如所提出的其中一應(yīng)用例所載，實(shí)施例的顯示元件可搭配適當(dāng)?shù)钠渌M件，達(dá)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(yīng)用技術(shù)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(yīng)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(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【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(shè)置； 一電極結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第一基板和該第二基板其中之一或是設(shè)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(dāng)施加一電壓于該電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)置于該第一基板上；和 一第二電極，設(shè)置于該第二基板上并相對該第一電極設(shè)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(dāng)施加該電壓于該第一電極和該第二電極時(shí)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(lán)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(lán)相液晶，包括藍(lán)相液晶和一聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定該多個(gè)藍(lán)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(shí)，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(dú)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(gè)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(gè)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(shè)置于該第一電極上；和 一第二配向膜，設(shè)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(gè)導(dǎo)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(gè)導(dǎo)電物為多個(gè)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(gè)導(dǎo)電物的長軸實(shí)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(gè)像素電極，設(shè)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(gè)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(dāng)施加該電壓于該電極結(jié)構(gòu)時(shí)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(shè)置于該第一基板的該第一側(cè)，且該共同電極與該多個(gè)像素電極分隔設(shè)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(gè)像素電極設(shè)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(gè)像素電極設(shè)置在不同層，該共同電極與該多個(gè)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(dǎo)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(shè)置于該多個(gè)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(shè)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(gè)導(dǎo)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(gè)導(dǎo)電物為多個(gè)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(gè)導(dǎo)電物的長軸實(shí)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