CN101276099A - 配向膜的形成方法以及配向膜半成品与转印板的复合结构 - Google Patents
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Abstract
一种配向膜的形成方法，此方法包括提供转印板，然后于转印板上形成分子排列导引层。并且，提供基板。之后，提供配向材料于分子排列导引层与基板之间，且压合转印板与基板，以通过分子排列导引层使配向材料表面的分子呈方向性排列。接着，使配向材料硬化成膜，以于基板上形成配向膜。此后，使转印板与基板分离。
Description
技术领域
本发明是有关于一种液晶显示器组件的制作方法以及液晶显示器组件的半成品，且特别是有关于一种配向膜(alignment film)的形成方法以及配向膜半成品与转印板的复合结构。
背景技术
随着高科技的发展，视讯产品，特别是数字化的视讯或影像装置已经成为在一般日常生活中所常见的产品。这些数字化的视讯或影像装置中，显示器是一个重要组件，以显示相关信息。使用者可由显示器读取信息，或进而控制装置的运作。
因为液晶显示器(LCD)具有低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，所以已成为显示器发展的主流。而在液晶显示器中介于液晶及透明电极之间的配向膜是控制其显示质量的关键结构，配向膜的主要目的是使液晶分子在未加电场前，能够对液晶分子做定位的工作。
一般而言，配向膜的材质是高分子材料，且其配向方法是，以外覆绒布的滚轮在涂布了高分子材料的基材表面进行摩擦定向(rubbing)处理，使高分子材料的表面的高分子主链沿某一方向排列，以达到配向的目的。
另外，请参照图5，其所绘示为现有技术中的一种配向方法的流程步骤图。使用液晶高分子(liquid crystal polymer)做为配向层的配向方法是，首先进行步骤500，将液晶高分子涂布在玻璃基板上。之后进行步骤510，进行偏振紫外光(polarized-UV light)照射步骤，使液晶高分子表面具有方向性，以形成配向方向。但是，若需要在不同区域形成不同配向方向时，则需要进行步骤520，以对不同的区域进行多次不同方向的偏振紫外光照射处理，直至完成所需的配向方向，因此制造步骤较为繁复。
此外，日本专利JP2001-235753公开案揭露使用在转印板上形成二氧化硅层并转印在已涂有树脂的二次转印板，并利用此二次转印板转印到涂有配向层的基板上。但是，若需要大量生产时，则每一片基板皆需要使用一个二次转印板来形成配向层，因此制造步骤较为繁复。
目前，传统的配向处理方式经常会造成刮伤(scribe)、微粒(particle)掉落污染或静电等问题，导致配向膜损坏，进而影响液晶显示器的显示质量，甚至会造成液晶组件的毁坏。因此，发展新的配向技术已成为目前重要的课题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种配向膜的形成方法，能够避免现有技术中的配向处理方式会造成的刮伤、微粒掉落污染或静电等问题。
本发明的另一目的是提供一种配向膜半成品与转印板的复合结构，能够以新的方法形成配向膜，以避免现有技术中的配向处理方式所造成的问题。
本发明提出一种配向膜的形成方法，此方法为提供转印板，然后于转印板上形成分子排列导引层。并且，提供基板。之后，提供配向材料于分子排列导引层与基板之间，且压合转印板与基板，以通过分子排列导引层使配向材料表面的分子呈方向性排列。接着，使配向材料硬化成膜，以于基板上形成配向膜。此后，使转印板与基板分离。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，上述的分子排列导引层的前体材料例如是一种胆甾类成分所形成，其化学式为X-SiCl3，而X是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，其中分子排列导引层的材料包括X分子，X分子是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，形成上述的分子排列导引层的前体材料例如是一种成分，其化学式为Y-SiCl3，Y如下述式(5)所示，其中式(5)中，R是选自(CH2)n(n＝0～20)、-COO-、
及
中的至少一种。在实施例中，于转印板上形成分子排列导引层后，还包括进行选择性光照步骤。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，上述的转印板的表面为平坦表面。在一个实施例中，转印板的表面为具有多个沟槽的表面。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，上述的使配向材料硬化成膜的方法例如是热固化(thermal curing)法或紫外光固化(ultravioletcuring)法。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜的形成方法，上述的配向材料例如是高分子材料，而高分子材料例如是选自聚酰亚胺(polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具有香豆素(coumarin)侧链的高分子中的至少一种。其中，液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式(7)的材料。
本发明另外提出一种配向膜半成品与转印板的复合结构，此复合结构包括转印板、分子排列导引层、基板以及配向膜。其中，分子排列导引层配置于转印板上。配向膜配置于分子排列导引层与基板之间。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜半成品与转印板的复合结构，上述的分子排列导引层的前体材料例如是一种胆甾类成分，其化学式为X-SiCl3，而X是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜半成品与转印板的复合结构，其中分子排列导引层的材料包括X分子，X分子是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜半成品与转印板的复合结构，上述的分子排列导引层的前体材料例如是一种成分，其化学式为Y-SiCl3，而Y如下述式(5)所示，其中式(5)中，R是选自(CH2)n(n＝0～20)、-COO-、
及
中的至少一种。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜半成品与转印板的复合结构，上述的转印板的表面为平坦表面。在一个实施例中，转印板的表面为具有多个沟槽的表面。
依照本发明的优选实施例所述的配向膜半成品与转印板的复合结构，上述的配向材料例如是高分子材料，而高分子材料例如是选自聚酰亚胺(polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具香豆素(coumarin)侧链的高分子中的至少一种。其中，液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式(7)的材料。
本发明的分子排列导引层表面的分子可具有方向性，因此可诱导配向膜表面的分子沿某一方向排列，以达到对液晶分子配向的效果。另外，由于本发明的分子排列导引层具有非极性的特性，因此可有助于脱膜。而且，本发明除了无需进行摩擦定向处理之外，转印板与基板分离后，形成有分子排列导引层的转印板可重复使用。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1D为依照本发明一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
图2A至图2D为依照本发明另一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
图3A至图3D为依照本发明又一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
图4A至图4D为依照本发明再一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
图5为绘示现有技术中的一种配向方法的流程步骤图。
图6为依照本发明一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程步骤图。
图7(a)所绘示为一种多域垂直配向液晶显示面板的剖面示意图。
图7(b)所绘示为一种多域垂直配向液晶显示面板的俯视图。
主要附图标记说明
102、120a：转印板
104：分子导引层
106：基板
108：配向材料
108a、108b：配向膜
110：固化工艺
500、510、520、600、610：步骤
700、710：配向图案
720、722：液晶分子
具体实施方式
图6为依照本发明一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程步骤图。
请参照图6，本发明的配向膜的形成方法是，先进行步骤600，将配向材料形成于转印板或基板上。
步骤600可例如是，先提供转印板，转印板一般是利用硅晶圆所形成。此转印板的表面可例如是平坦表面或是具有多个沟槽(groove)图案的表面。当然，转印板的表面还可以例如具有其它图案。
然后，在转印板上形成分子排列导引层。在转印板上形成分子排列导引层的方法例如是进行涂布工艺形成的。分子排列导引层的前体材质可例如是胆甾类成分，其化学式为X-SiCl3，而X是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。将上述的X-SiCl3涂布在转印板之后，会产生如下式(8)及式(9)所示的化学反应式的化学反应，使得X-SiCl3与转印板之间会形成化学键，使得上述的分子排列导引层表面的分子具有方向性，因此具有可诱导(induce)配向材料的分子产生方向性的功能。而且，当液晶分子与配向膜接触时，可通过液晶分子与配向膜之间的牵引力作用，而使液晶分子可垂直配向。
X-SiCl3+3H2O→X-Si(OH)3+3HCl....(8)
Si(silicon wafer)+X-Si(OH)3→X-Si-(O)3-Si+3/2H2....(9)
在一个实施例中，分子排列导引层的材料还可例如是X分子，X分子是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种。
另外，在一个实施例中，分子排列导引层的前体材质还可例如是化学式为Y-SiCl3的成分，Y如下述式(5)所示，其中式(5)中，R例如是选自(CH2)n(n＝0～20)、-COO-、
及
中的至少一种。于转印板上涂布化学式为Y-SiCl3的成分，并经过化学过程，可使得Y-SiCl3与转印板之间会形成Y-Si-(O)3-，接着利用Y做为分子排列导引层后，可进行选择性光照步骤。选择性光照步骤可使分子排列导引层表面的分子产生化学反应，而使分子排列导引层表面的分子具有方向性，因此同样具有可诱导配向材料的分子产生方向性的功能。当液晶分子与配向膜接触时，可通过液晶分子与配向膜之间的牵引力作用，而使液晶分子具有预倾角。
更详细而言，由于分子排列导引层的化学结构具有非极性以及立体障碍效应的特性，因此分子排列导引层表面的分子可具有方向性的排列，或者是在进行选择性光照步骤后，可具有方向性的排列。
接着，提供基板，此基板例如是玻璃基板。然后，提供配向材料于分子排列导引层与基板之间。配向材料的材质例如是高分子材料，高分子材料例如是选自聚酰亚胺(polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具有香豆素(coumarin)侧链的高分子中的至少一种。其中，液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式(7)的材料。
请再次参照图6，于步骤600之后，接着进行步骤610，压合转印板与基板。因为分子排列导引层表面的分子可具有方向性的排列，所以压合转印板与基板的步骤可通过形成于转印板上的分子排列导引层，而使基板上的配向材料表面的分子呈方向性排列。
随后，使配向材料硬化成膜，以形成配向膜。上述使配向材料硬化成膜的方法例如是热固化法或紫外光固化法。之后，使转印板与基板分离，即可完成配向膜的制作。
由于，分子排列导引层的化学结构具有非极性的特性，因此分子排列导引层与配向膜的黏着性较低，而有助于脱膜。如此一来，即可在基板上形成配向膜，此配向膜可具有沿某一方向排列的特性，因此可辅助液晶分子具有方向性。而且，转印板与基板分离后，形成有分子排列导引层的转印板可重复使用。
本发明是以分子排列导引层表面的分子诱导配向膜具有方向性，而无需进行摩擦定向处理，因此不会产生现有技术中的配向处理方式所造成的刮伤、微粒掉落污染或静电等问题。
另一方面，由于本发明的方法是直接以分子排列导引层表面的分子诱导配向膜具有方向性，因此不用像现有技术一样需进行多次的光照射处理，所以形成方法较简易。而且，本发明的形成有分子排列导引层的转印板可重复使用，因此不用像现有技术一样每一片基板皆需对应使用一个转印板，所以形成方法较简易。
以下，特举实施例1至实施例4以详细地说明本发明。在实施例1至实施例4中相同的元件给予相同的附图标记，并省略可能重复的说明。
实施例1
请参照图1A至图1D，其为依照本发明一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
首先，请参照图1A，提供转印板102。在本实施例1中，此转印板102可例如是具有平坦表面的转印板。然后，在转印板102上形成分子导引层104，分子导引层104表面的分子可具有方向性。接着，提供基板106。随后，于基板106上形成配向材料108。
此后，请参照图1B，对转印板102与基板106进行压合。压合转印板102与基板106可通过分子排列导引层104使配向材料108表面的分子呈方向性排列。
接着，请参照图1C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108a。
之后，请参照图1D，使转印板102与基板106分离，以于基板106上形成配向膜108a。
实施例2
请参照图2A至图2D，其为依照本发明另一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
首先，请参照图2A，提供转印板102。在本实施例2中，此转印板102可例如是具有平坦表面的转印板。
然后，在转印板102上形成分子导引层104，分子导引层104表面的分子可具有方向性。接着，提供基板106。随后，于转印板102上形成配向材料108。
此后，请参照图2B，对转印板102与基板106进行压合。压合转印板102与基板106可通过分子排列导引层104使配向材料108表面的分子呈方向性排列。
接着，请参照图2C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108a。
之后，请参照图2D，使转印板102与基板106分离，以于基板106上形成配向膜108a。
实施例3
请参照图3A至图3D，其为依照本发明又一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
首先，请参照图3A，提供转印板102a。在本实施例3中，此转印板102a的表面可例如是具有多个沟槽图案的表面。
然后，在转印板102a上形成分子导引层104，分子导引层104表面的分子可具有方向性。接着，提供基板106。随后，于基板106上形成配向材料108。
此后，请参照图3B，对转印板102a与基板106进行压合。压合转印板102a与基板106可通过分子排列导引层104使配向材料108表面的分子呈方向性排列。另一方面，在此实施例中，压合转印板102a与基板106，还可通过转印板102a的沟槽图案的表面使配向材料108表面的分子具有方向性。
接着，请参照图3C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108b。
之后，请参照图3D，使转印板102a与基板106分离，以于基板106上形成配向膜108b。
实施例4
请参照图4A至图4D，其为依照本发明再一个实施例所绘示的配向膜的形成方法的流程剖面图。
首先，请参照图4A，提供转印板102a。在本实施例4中，此转印板102a的表面可例如是具有多个沟槽图案的表面。
然后，在转印板102a上形成分子导引层104，分子导引层104表面的分子可具有方向性。接着，提供基板106。随后，于转印板102a上形成配向材料108。
此后，请参照图4B，对转印板102a与基板106进行压合。压合转印板102a与基板106可通过分子排列导引层104使配向材料108表面的分子呈方向性排列。而且，还可通过转印板102a的沟槽图案的表面使配向材料108表面的分子具有方向性。
接着，请参照图4C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108b。
之后，请参照图4D，使转印板102a与基板106分离，以于基板106上形成配向膜108b。
值得一提的是，搭配前体材质为Y-SiCl3的成分的分子排列导引层，除了可使液晶分子具有预倾角之外，本发明还可通过将上述实施例中的转印板的沟槽图案形成特殊的配向沟槽图案，以将配向沟槽图案转移至基板上。请参考图7(a)与图7(b)所示的具有垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA)凸起的液晶显示面板，其中基板702上配向凸起704，例如是通过具有相对应的配向沟槽图案的转印版转印而成，由于其制作步骤与前述内容类似，在此便不再重复赘述。通过此方法所形成的配向凸起除了本身的凸起结构可使液晶分子具有预倾角之外，搭配转印板上的分子排列导引层的设计，也可使配向凸起704表面的分子呈方向性排列，以对液晶分子706提供更佳的垂直配向效果。
接下来，说明本发明的配向膜半成品与转印板的复合结构。
请再次参照图1C或图2C，本发明的配向膜半成品与转印板的复合结构包括，转印板102、分子排列导引层104、基板106以及配向膜108a。如上所述，转印板102可例如是具有平坦表面的转印板，分子排列导引层104配置于转印板102上，配向膜108a配置于分子排列导引层104与基板106之间。
另外，请再次参照图3C或图4C，本发明的配向膜半成品与转印板的复合结构包括，转印板102a、分子排列导引层104、基板106以及配向膜108b。如上所述，转印板102a可例如是具有多个沟槽图案的表面的转印板，分子排列导引层104配置于转印板102a上，配向膜108b配置于分子排列导引层104与基板106之间。
综上所述，本发明的分子排列导引层表面的分子可具有方向性，因此可诱导配向膜表面的分子可具有沿某一方向排列的特性，所以当液晶分子与配向膜接触时，可通过液晶分子与配向膜表面的分子之间的牵引力作用，而使液晶分子可垂直配向或具有预倾角。另外，由于本发明的分子排列导引层具有非极性的特性，因此可有助于脱膜。此外，由于本发明无需进行摩擦定向处理，因此不会产生现有技术中的配向处理方式所造成的刮伤、微粒掉落污染或静电等问题。而且，转印板与基板分离后，形成有分子排列导引层的转印板还可重复使用。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作些许的修改与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (15)
1. 一种配向膜的形成方法，包括：
提供转印板；
于该转印板上形成分子排列导引层；
提供基板；
提供配向材料于该分子排列导引层与该基板之间，并且压合该转印板与该基板，以通过该分子排列导引层使该配向材料表面的分子呈方向性排列；
使该配向材料硬化成膜，以于该基板上形成配向膜；以及
使该转印板与该基板分离。
2. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该分子排列导引层的前体材料包括一种胆甾类成分，其化学式为X-SiCl3，而X是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种：
3. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该分子排列导引层的材料包括X分子，该X分子是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种：
4. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该分子排列导引层的前体材料包括一种成分，其化学式为Y-SiCl3，Y如下述式(5)所示：
其中式(5)中，R是选自(CH2)n(n＝0～20)、-COO-、
及
中的至少一种。
5. 根据权利要求4的配向膜的形成方法，其中于该转印板上形成该分子排列导引层后，还包括进行选择性光照步骤。
6. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该转印板的表面为平坦表面。
7. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该转印板的表面为具有多个沟槽的表面。
8. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中使该配向材料硬化成膜的方法包括热固化(thermal curing)法或紫外光固化(ultraviolet curing)法。
9. 根据权利要求1的配向膜的形成方法，其中该配向材料包括高分子材料。
10. 根据权利要求9的配向膜的形成方法，其中该高分子材料是选自聚酰亚胺(polyimide)、液晶高分子材料(1iquid crystal polymer)以及具有香豆素(coumarin)侧链的高分子中的至少一种，其中液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式(7)的材料：
11. 一种配向膜半成品与转印板的复合结构，包括：
转印板；
分子排列导引层，其配置于该转印板上；
基板；以及
配向膜，其配置于该分子排列导引层与该基板之间。
12. 根据权利要求11的配向膜半成品与转印板的复合结构，其中该分子排列导引层的前体材料包括一种胆甾类成分，其化学式为X-SiCl3，而X是选自下述式(1)～式(4)中的至少一种：
13. 根据权利要求11的配向膜半成品与转印板的复合结构，其中该分子排列导引层的前体材料包括一种成分，其化学式为Y-SiCl3，而Y如下述式(5)所示：
其中式(5)中，R是选自(CH2)n(n＝0～20)、-COO-、
及
中的至少一种。
14. 根据权利要求11的配向膜半成品与转印板的复合结构，其中该转印板的表面为平坦表面。
15. 根据权利要求11的配向膜半成品与转印板的复合结构，其中该转印板的表面为具有多个沟槽的表面。
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