CN101364010A - 液晶显示面板以及液晶混合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种的液晶显示面板，包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一对向电极、一像数数组结构、至少一配向层和至少一聚合物层。液晶层配置于第一基板与第二基板之间。对向电极配置于液晶层与第一基板之间。像数数组结构配置于液晶层与第二基板之间。配向层配置于对向电极与液晶层之间，以及像数数组结构与液晶层之间。聚合物层配置于配向层与液晶层之间，其中聚合物层的材料包括多个高分子单体以及聚甲基丙烯酸甲酯，且聚甲基丙烯酸甲酯在聚合物层中的含量大于1ppm，且小于15000ppm。

Description

液晶显示面板以及液晶混合物

技术领域

本发明提供一种液晶显示面板，特别是有关于一种具有辅助配向作用的聚合物层的液晶显示面板。

背景技术

液晶显示器的制作工艺主要是包括液晶显示面板(liquid crystal panel)的制作以及液晶显示模块(liquid crystal module，LCM)的组装。其中，液晶显示面板的制作主要是将液晶封存于彩色滤光基板及像数数组基板之间。为了使液晶分子产生特定的倾角及排列方式以达到广视角的显示效果，液晶显示面板会需要搭配一配向(alignment)结构的设计。

承上述，常见的配向结构包括有配向凸块(alignment protrusion)以及设置于电极上的配向狭缝(alignment slit)。配向凸块与配向狭缝的配置可使液晶层的液晶分子呈现多域配向的排列以达到广视角的显示效果。然而，位于配向凸块与配向狭缝周边的液晶分子往往呈现不明确的倾倒方向(disclination)而造成亮态暗纹或暗态漏光的情形。此时，液晶显示面板的显示对比会因而降低。因此，一种聚合物稳定配向(Polymer Stabilized Alignment，PSA)技术被提出。

实行聚合物稳定配向技术(PSA)，须先将单体(monomer)掺于位在彩色滤光基板及像数数组基板之间的液晶层中，并施与液晶层特定的电压。同时，在此电压下以紫外光(UV)照射于液晶层中。此时，单体会产生聚合反应并固化，而在液晶层两侧形成聚合物层(polymer layer)。其中，聚合物层的分子会呈现特定的结构，而有助于辅助液晶分子的配向。PSA技术可以使得液晶分子排列较为稳定，且不需要凸块结构，因而较不会使液晶显示面板产生亮态暗纹或暗态漏光的问题，并可提升面板穿透率。

然而，在单体受到紫外光(UV)照射以形成聚合物层时，单体本身需要接收足够的能量才可以进行聚合。因此，PSA制作工艺中，曝光时间必须足够以满足聚合作用的进行。换而言之，PSA制作工艺过程需要较长的曝光时间而影响产能。

详细而言，若是曝光时间不够，会造成单体固化(curing)不完全，而无法有效地辅助液晶分子配向排列。如此一来，液晶显示面板的反应时间(responsetime)及其表现会受到限制。若是适当的增加曝光时间，可以改善液晶分子反应时间及表现。但另一方面，液晶显示面板的产能会受到限制且液晶显示面板的对比也会因而下降。因此，在聚合物稳定配向技术的制作工艺上，还有进一步改善的空间。

发明内容

鉴于现有技术的种种缺失，本发明的目的在于提供一种液晶显示面板，其优点在于其液晶分子反应时间较短。

本发明的目的还在于提供一种液晶混合物，其优点在于进行聚合作用时所需曝光时间较短。

达到上述目的和效果的本发明的技术方案如下：

本发明提供一种液晶显示面板，包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一对向电极、一像数数组结构、至少一配向层以及至少一聚合物层；液晶层配置于第一基板与第二基板之间；对向电极配置于液晶层与第一基板之间；像数数组结构配置于液晶层与第二基板之间；配向层配置于对向电极与液晶层之间，及/或像数数组结构与液晶层之间；聚合物层配置于配向层与液晶层之间；其中聚合物层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯，且聚甲基丙烯酸甲酯在聚合物层中的含量大于1ppm，小于15000ppm。

上述的配向层配置于对向电极与液晶层之间，及/或像数数组结构与液晶层之间，指的是至少一配向层位于所述的液晶层的至少一侧，包括配向层配置于对向电极与液晶层之间、或配置于像数数组结构与液晶层之间、或配置于对向电极与液晶层之间以及像数数组结构与液晶层之间；优选所述配向层配置于对向电极与液晶层之间，和像数数组结构与液晶层之间。

本发明中的像数，在港台术语里面也称为“画数”，其英文名称均为pictureelement。

本发明中的数组，指的是阵列，二者含义相同。

在本发明的一实施例中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯在聚合物层中的含量小于5000ppm。

在本发明的另一实施例中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯在聚合物层中的含量为500ppm。

在本发明的一实施例中，上述的聚合物层的材料还包括聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物。

在本发明的一实施例中，上述的配向层的材料包括聚亚酰胺。

在本发明的一实施例中，上述的聚合物层还包括由多个光可聚合单体、多个热可聚合单体或上述组合聚合而成的多个高分子。具体而言，上述的可聚合单体所聚合而成的高分子的材料包括丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、乙烯树脂、氧乙烯树脂、环氧树脂或上述组合。

本发明还提供一种液晶混合物，包括液晶材料和混合材料，混合材料与液晶材料均匀混合，其中混合材料包括多个聚合单体分子与聚甲基丙烯酸甲酯，且聚甲基丙烯酸甲酯在混合材料中的含量大于1ppm，且小于15000ppm。

在本发明的优选实施例中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯在混合材料中的含量小于5000ppm，更优选为500ppm。

在本发明的优选实施例中，上述的混合材料还包括聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物。

在本发明的优选实施例中，上述的聚合单体分子为多个光可聚合单体分子、多个热可聚合单体分子或上述的组合。

在本发明的优选实施例中，上述的聚合单体分子的材料包括丙烯酸树脂(acrylate)、甲基丙烯酸树脂(methyl acrylate)、乙烯树脂(vinyl)、氧乙烯树脂(vinyloxy)、环氧树脂(epoxy)或上述成分的组合。

本发明达到预期的有益效果，是因添加聚甲基丙烯酸甲酯于液晶混合物中，所以在聚合物配向制作工艺中所需要的曝光时间较短。并且，本发明的液晶显示面板其液晶分子的反应时间较短，因此，本发明的液晶显示面板有较高的显示质量。

附图说明

图1：本发明实施例一种液晶显示面板的示意图。

图2A：本发明实施例一种固化过程的两个步骤(之一)。

图2B：本发明实施例一种固化过程的两个步骤(之二)。

图3A：本发明实施例的液晶显示面板与已有的液晶显示面板在不同电压下液晶分子从待机状态至显示状态再回复到待机状态的反应时间比较图。

图3B：本发明实施例的液晶显示面板与已有的液晶显示面板在不同电压下液晶分子从待机状态至显示状态所需时间的比较图。

附图标号：

100——液晶显示面板 110——第一基板        120——第二基板

130——液晶层       130’——液晶混合物    132——液晶分子

140——对向电极     150——像数数组结构    160——配向层

170——聚合物层     172——高分子          172’——聚合单体分子

174——聚甲基丙烯酸甲酯

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，以下结合附图详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。

实施例1

请参照图1，图1为本发明的一实施例一种液晶显示面板的示意图。本实施例的液晶显示面板100包括一第一基板110、一第二基板120、一液晶层130、一对向电极140、一像数数组结构150、至少一配向层160以及至少一聚合物层170。液晶层130配置于第一基板110与第二基板120之间。对向电极140配置于液晶层130与第一基板110之间。还有，像数数组结构150配置于液晶层130与第二基板120之间。另外，配向层160(或称为底部配向层)配置于对向电极140与液晶层130之间，以及像数数组结构150与液晶层130之间。聚合物层170(或称为聚合物稳定配向层或是顶部配向层)则配置于配向层160与液晶层130之间，其中聚合物层170中具有聚甲基丙烯酸甲酯174，且聚甲基丙烯酸甲酯174在聚合物层170中的含量大于1ppm，且小于15000ppm。

在本实施例中，配向层160以两层为例并分别位于液晶层130的上下两侧。同时，本实施例也以两层聚合物层170为例进行说明。不过，本发明不限于此。

在本实施例中，上述聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)174在聚合物层170中的含量小于5000ppm。而且，聚合物层170的材料可进一步包括聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物(alkyl derivatives)。除此之外，聚合物层170还包括由多个光可聚合单体分子、多个热可聚合单体分子或上述的组合聚合而成的高分子172。在本实施例中，聚合单体分子包括丙烯酸树脂单体分子(acrylate)、甲基丙烯酸树脂单体分子(methyl acrylate)、乙烯树脂单体分子(vinyl)、氧乙烯树脂单体分子(vinyloxy)、环氧树脂单体分子(epoxy)或上述的组合。

聚合单体分子可以选自化合物I、II、III其中之一。

化合物I的化学式表示如下：

化合物II的化学式表示如下：

化合物III以化学式表示如下：

“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group，-CN)、氰硫基(thiocyanato，-SCN)、五氟化硫基(pentafluoro-lambda～6～-sulfanyl，-SF₅H)、硝基(nitrite，-NO₂)、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基(alkyl group)或X2-Sp₂-P₂基。当可聚合单体的”R”为具有1至12个碳原子的直链或支链烷基时，其不相邻的一个或二个-CH₂-基可由氧原子、硫原子、乙烯基(vinylene，-CH＝CH-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(carboxyl，-COO-)、硫化羰基(carbothio，S-CO-，-CO-S-)或炔基(alkyne)所取代。

“X₁”及”X₂”为独立地为氧原子、硫原子、甲氧基(methyoxy，-OCH₂-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(carboxyl，-COO-)、胺甲酰基(carbamoyl，-CO-NOR-，-NOR-CO-)、甲硫基(methylthio，-CH₂S-，-SCH₂-)、乙烯羰基(ethenylcarbonyl，-CH＝CH-COO-)、羰乙烯基(carbonylethenyl，-COO-CH＝CH-)或单键。

“Sp₁”及”Sp₂”为独立地为一间隔基团或单键。

“Lm”分别为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group)、烷基(alkyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl)或具有1至7个碳原子的烷羰氧基(alkylcarbonyloxy)，其中m≥1及n≤1。可聚合单体的“Lm”为具有1至7个碳原子的烷羰氧基时，其一个或一个以上的氢原子可被氟原子或氯原子所取代。

“P₁”及”P₂”分别为可聚合基团，可聚合基团可以选自基团VI、VII、VIII、IX和X其中之一。基团VI以化学式表示如下，其中“U”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF₃)和苯基(Phenyl)。

基团VII以化学式表示如下，其中“T”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。

基团VIII为吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)，化学式表示如下：

基团IX的化学式表示如下：

其中“Y”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。

基团X的化学式表示如下：

其中“M”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。

在本实施例中，由上述可聚合单体所聚合而成的高分子172的材料包括丙烯酸树脂(acrylate)、甲基丙烯酸树脂(methyl acrylate)、乙烯树脂(vinyl)、氧乙烯树脂(vinyloxy)、环氧树脂(epoxy)或上述的组合。此外，配向层160的材料包括聚亚酰胺(Polyimide)。

一般而言，聚合物层170可仅由高分子172所组成。不过，上述这些聚合性单体分子所聚合而成的高分子172与聚亚酰胺间的附着性并非相当理想而使聚合物层170所提供的配向作用受到限制。如此一来，仅由高分子172所组成的聚合物层170可能会对液晶层130中液晶分子的反应速率造成负面影响。因此，本实施例的聚合物层170除了高分子172外更添加有聚甲基丙烯酸甲酯174以使配向层160与聚合物层170之间的附着力提升。如此一来，液晶层130的液晶分子的反应速率可被提高而使液晶显示面板100具有良好的显示质量。

详言之，图2A和图2B绘示本发明的一实施例中制作液晶显示面板的步骤。

实施例2

请参照图2A，首先，将液晶分子132、聚合单体分子172’及聚甲基丙烯酸甲酯174混合并配置于第一基板110与第二基板120之间。在此，液晶分子132、聚合单体分子172’及聚甲基丙烯酸甲酯174的混合例如称为液晶混合物130’。

接着，请同时参考图2A与图2B，在第一基板110与第二基板120之间施与特定的电场。同时，在上述电场作用之下，使聚合单体分子172’产生聚合反应而形成高分子172。高分子172固化后会在液晶层130两侧的第一基板110以及第二基板120上形成聚合物层170。此时，液晶显示面板100便制作完成。

液晶分子132在电场作用下可以呈现特定的排列方式，此时若将高分子172固化，则聚合物层170可以具有特定的结构。当电场移除后，聚合物层170所具有的特定结构可以提供液晶分子132特定的锚向力而使液晶分子132以特定的预倾角排列。所述的锚向力也可理解为取向力或順向力(orientation force)。如此一来，液晶显示面板100便可具有良好的显示效果。此外，在本实施例中，使聚合单体分子172’产生聚合反应的方法例如是照光法或是加热法。当聚合单体分子172’为光可聚合分子时，可以选用照光法于图2B的制作工艺步骤中，而聚合单体分子172’为热可聚合分子时，则选用加热法以使聚合单体分子172’产生聚合反应。但发明不限于此，若其它实施方式中选用其它种类的聚合单体分子172’，则可对应其分子性质而选择适当的制作工艺步骤。

值得一提的是，本实施例制作聚合物层170时，除了聚合单体分子172’之外，更在液晶混合物130’中添加了聚甲基丙烯酸甲酯174。聚甲基丙烯酸甲酯174除了可以增加聚合单体分子172’对液晶分子132的溶解性，增进聚合物层170的均匀性之外，亦可以提高高分子172与配向层170间的附着性。因此，聚合单体分子172’聚合成高分子172后可以轻易地固化成聚合物层170而使曝光所需要的时间缩短。如此一来，除了可以节省制作工艺时间以外，亦可以使液晶显示面板100有较佳的显示对比效果。

实施例3

图3A为本发明实施例的液晶显示面板与已有的液晶显示面板在不同电压下液晶分子从待机状态至显示状态再回复到待机状态的反应时间的比较图。图3B为本发明实施例的液晶显示面板与已有的液晶显示面板在不同电压下液晶分子从待机状态至显示状态所需时间的比较图。请参考图3A和图3B，在本实施例中，圆图案标示为本发明实施例的一种液晶显示面板，其聚合物层是由含有0.3％的聚合单体分子和0.05％的聚甲基丙烯酸甲酯的液晶混合物制作而成。正方形图案表示已有的液晶显示面板，其聚合物层不含聚甲基丙烯酸甲酯。从图3A及图3B可清楚得知，在不同浓度的聚合单体分子下，加入极低浓度的聚甲基丙烯酸甲酯，例如是500ppm，即可以帮助液晶显示面板中液晶分子的反应时间变快。尤其是在低电压下，液晶层中液晶分子的反应时间的差距更加明显。

综上所述，本发明的液晶混合物同时包括液晶、聚合单体分子及聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物。聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物有助于提高聚合单体分子聚合后与配向层之间的附着性。因此，进行聚合物配向制作工艺以制作液晶显示面板时可减少曝光所需的时间。此外，液晶显示面板中液晶分子反应时间的表现也可因此而更为理想。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求的限定为准。

Claims (13)

1.一种液晶显示面板，包括：

一第一基板；

一第二基板；

一液晶层，配置于该第一基板与该第二基板之间；

一对向电极，配置于该液晶层与该第一基板之间；

一像数数组结构，配置于该液晶层与该第二基板之间；

至少一配向层，配置于该对向电极与该液晶层之间，和/或该液晶层与该像数数组结构之间；以及

至少一聚合物层，配置于该配向层与该液晶层之间，其中该聚合物层中具有聚甲基丙烯酸甲酯，且聚甲基丙烯酸甲酯在该聚合物层中的含量大于1ppm，且小于15000ppm。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中聚甲基丙烯酸甲酯在该聚合物层中的含量小于5000ppm。

3.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中聚甲基丙烯酸甲酯在该聚合物层中的含量为500ppm。

4.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该聚合物层的材料还包括聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物。

5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该配向层的材料包括聚亚酰胺。

6.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该聚合物层还包括由多个光可聚合单体分子、多个热可聚合单体分子或上述的组合聚合而成的多个高分子。

7.如权利要求6所述的液晶显示面板，其中该高分子的材料包括丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、乙烯树脂、氧乙烯树脂、环氧树脂或上述的组合。

8.一种液晶混合物，包括：

一液晶材料；以及

一混合材料，与该液晶材料均匀混合，其中该混合材料包括多个聚合单体分子与聚甲基丙烯酸甲酯，且聚甲基丙烯酸甲酯在该混合材料中的含量大于1ppm，且小于15000ppm。

9.如权利要求8所述的液晶混合物，其中聚甲基丙烯酸甲酯在该混合材料中的含量小于5000ppm。

10.如权利要求8所述的液晶混合物，其中聚甲基丙烯酸甲酯在该聚合物层中的含量为500ppm。

11.如权利要求8所述的液晶混合物，其中该混合材料还包括聚甲基丙烯酸甲酯的烷基衍生物。

12.如权利要求8所述的液晶混合物，其中该聚合单体分子为多个光可聚合单体分子、多个热可聚合单体分子或上述的组合。

13.如权利要求8所述的液晶混合物，其中该聚合单体分子包括丙烯酸树脂单体分子、甲基丙烯酸树脂单体分子、乙烯树脂单体分子、氧乙烯树脂单体分子、环氧树脂单体分子或上述的组合。

Images