CN101387792B - 光配向膜的制造方法以及配向液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配向液以及光配向膜的制造方法。首先，提供配向液，配向液包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料。接着，涂布配向液于基板上，其中基板具有多个第一区域以及多个第二区域。然后，使线性极化光通过光学元件照射基板上的配向液。线性极化光通过光学元件而照射第一区域的部分使配向液中的光分解型配向材料分解，同时线性极化光通过光学元件而照射第二区域的部分使配向液中的光聚合型配向材料聚合。
Description
技术领域
本发明涉及一种配向膜的制造方法以及配向材料，且特别涉及一种光配向膜(photo alignment film)的制造方法以及配向液。
背景技术
液晶显示面板主要由有源元件阵列基板、对向基板以及液晶层所组成。当在对向基板与有源元件阵列基板之间施加电场时，液晶层内的液晶分子便会受到电场的作用而产生偏转，使得液晶层具有相应于此电场的光线穿透率。如此一来，液晶显示面板便可以依据对向基板与有源元件阵列基板之间的电场大小，而显示不同的灰阶画面。为了使液晶分子达到快速反应与广视角的需求，必须令液晶分子在多个区域呈不同方向的倾倒排列，也就是多区域(multi-domain)配向。
目前，最常见的做法大致可以采取配置凸块(protrusions)、改变边缘电场(fringe field)或是光配向(photo alignment)的方式，来使液晶分子产生多区域配向效果。不过，改变边缘电场的方式会使工艺变得复杂，而凸块的配置会牺牲显示区开口率。为了避免前述两者的缺点，可以采用光配向的方式来形成多区域配向。
多区域光配向的进行方式是利用线性极化紫外光进行曝光工艺，使得光配向膜具有特定的配向方向。但是，此种配向方法中，每进行一次的曝光工艺仅会形成一个配向方向。因此，若欲形成多区域配向，则须进行多次曝光工艺而使得工艺步骤繁琐。
发明内容
本发明是提供一种光配向膜的制造方法，以减少欲形成多区域配向的光配向膜时，进行曝光工艺的次数。
本发明另提供一种配向液，其在不同能量的光照下，会产生光聚合作用或光分解作用。
本发明提出一种光配向膜的制造方法，包括以下步骤。首先，提供一配向液，配向液包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料。接着，涂布配向液于基板上，其中基板具有多个第一区域以及多个第二区域。然后，使线性极化光通过光学元件照射基板上的配向液。线性极化光通过光学元件而照射第一区域的部分使配向液中的光分解型配向材料分解，同时线性极化光通过光学元件而照射第二区域的部分使配向液中的光聚合型配向材料聚合。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的线性极化光通过光学元件而照射第一区域的部分具有第一能量，且线性极化光通过光学元件而照射第二区域的部分具有第二能量，其中第一能量与第二能量不同。举例来说，上述的第一能量例如可高于第二能量。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的光学元件包括半透光掩模(half-tone mask)。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的线性极化光照射配向液后，配向液在第一区域形成第一配向方向，而配向液在第二区域形成第二配向方向，且第一配向方向与第二配向方向不同。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的第一配向方向与第二配向方向互相垂直。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的线性极化光是以不垂直基板的表面的方向照射配向液。
在本发明的光配向膜的制造方法中，使线性极化光照射配向液的方法包括以下步骤。先将基板划分成多个第三区域以及多个第四区域，其中各第三区域与各第四区域分别包括至少第一区域与至少第二区域。然后，遮蔽第四区域并暴露出第三区域，以使第一线性极化光通过光学元件照射第三区域上的配向液。随之，遮蔽第三区域并暴露出第四区域，以使第二线性极化光通过光学元件照射第四区域上的配向液。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的第一线性极化光与第二线性极化光的极化方向相互不平行。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，上述的光聚合型配向材料以及光分解型配向材料的重量比比例为1∶1。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，涂布配向液于基板上之后与提供线性极化光之前，还包括进行预烘烤工艺。
在本发明的光配向膜的制造方法的一实施例中，使线性极化光照射配向液之后，还包括进行后烘烤工艺。
本发明还提供一种配向液，其包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料。
在本发明的配向液的一实施例中，上述的光聚合型配向材料以及光分解型配向材料的比例为1∶1。
在本发明的配向液的一实施例中，上述的光分解型配向材料在第一能量下产生分解作用，而光聚合型配向材料在第二能量下产生聚合作用，且第一能量与第二能量不同。其中，上述的第一能量例如是高于第二能量。
本发明在基板上涂布两种不同性质的光配向材料所制成的配向液。同时，在同一次曝光工艺中，利用光学元件使基板上不同区域的配向液接收到不同能量的光线。因此，配向液可在不同区域上形成具有相异的配向方向的配向膜，而有助于简化光配向膜应用于多区域配向工艺的制造步骤。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明的一实施例的光配向膜的制造方法的流程图。
图1B为图1A的步骤40的曝光方法的剖面图。
图2为根据图1A的制造方法所制造的光配向膜的示意图。
图3为本发明的另一实施例的光配向膜的制造方法的流程图。
图4为根据图3的制造方法所制造的光配向膜的示意图。
附图标记说明
10～50、310～350：步骤
110：配向液
120：基板
122、412：第一区域
124、414：第二区域
130：线性极化光
140：光学元件
200、400：光配向膜
410：第三区域
420：第四区域
A1、A2、A3、A4：配向方向
具体实施方式
图1A为本发明的一实施例的光配向膜的制造方法的流程，而图1B为图1A的步骤40的曝光方法的剖面图。另外，图2为本发明的一实施例的光配向膜的示意图。请先参照图1A，本实施例的光配向膜的制造方法至少包括以下所述的步骤。
首先，进行步骤10，提供一配向液，其中配向液包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料。举例而言，配向液中所含光聚合型配向材料以及光分解型配向材料的比例可以是1∶1。另外，光分解型配向材料可在第一能量下产生分解作用，而光聚合型配向材料则可在第二能量下产生聚合作用，其中第一能量例如是与第二能量不同。
举例而言，光聚合型配向材料例如是美国Elsicon公司所生产的RD-160型光配向材料，而光分解型配向材料例如是日本捷时雅(JSR)公司所生产的AL-60805型光配向材料。光分解型配向材料与光聚合型配向材料发生光反应所需的能量常会落在一范围内。在本实施例中，使光分解型配向材料产生光分解反应所需的最小能量优选是大于使光聚合型材料产生光聚合反应所需的最大能量。
接着，进行步骤20，涂布配向液于基板上，其中基板具有多个第一区域以及多个第二区域。在此，第一区域与第二区域例如是成格子状相互交错排列，也就是说，与各个第一区域相邻者例如是多个第二区域，反之亦然。另外，涂布配向液于基板上之后可选择性地进行步骤30的预烘烤工艺，以使配向液初步固化于基板上。
然后，进行步骤40的曝光工艺。当进行曝光工艺时利用线性极化光为照射光，则光分解型配向材料在产生光分解反应之后，会形成与此照射光的极化方向相互垂直的配向方向。光聚合型配向材料产生光聚合作用后，则形成与照射光的极化方向平行的配向方向。简言之，线性极化光的极化方向会影响配向材料发生光反应之后所形成的配向方向。在完成步骤40的曝光工艺后，可选择性地进行步骤50之后烘烤工艺，以使配向液干涸。
详细来说，请参照图1B，步骤40的曝光工艺是使线性极化光130通过光学元件140照射基板120上的配向液110。本实施例中，光学元件140是采用半透光掩模(half-tone mask)。线性极化光130通过光学元件140后，照射在基板120的第一区域122与第二区域124的部分会带有不同的能量。如此，线性极化光130通过光学元件140而照射第一区域122的部分可使配向液110中的光分解型配向材料分解。同时，线性极化光1 30通过光学元件140而照射第二区域124的部分使配向液120中的光聚合型配向材料聚合。在其他实施例中，光学元件140也可以是其他适当的光学构件，只要能让通过的线性极化光130照射在第一区域122与第二区域124的部分带有不同的能量即可。
然后，请同时参照图1B与图2，配向液110发生光反应并接着被干涸而形成光配向膜200之后，例如在第一区域122形成第一配向方向A1，而在第二区域124形成与第一配向A1方向不同的第二配向方向A2。此外，与光作用之后，光分解型配向材料会形成与此线性极化光的极化方向相互垂直的配向方向，而光聚合型配向材料会形成与线性极化光的极化方向平行的配向方向。因此，第一配向方向A1例如是与第二配向方向A2互相垂直。
若将本实施例的配向膜200的制造方法应用于像素阵列的工艺中，则通过一次的曝光工艺就可以在每个像素中形成两个不同的配向方向。因此，本制造方法有助于简化多区域配向工艺。
图3为本发明的另一实施例的光配向膜的制造方法的流程图，而图4为根据图3的制造方法所制造的光配向膜的示意图。请先参照图3与图4，光配向膜400的制造方法与上述实施例中所述的配向膜200大致相同，其相异之处在于，曝光工艺的进行方式。
详细来说，本实施例的曝光工艺中，首先进行步骤310。将基板划分成多个第三区域以及多个第四区域。各第三区域包括至少第一区域与至少第二区域，而各第四区域包括至少第一区域与至少第二区域。
然后，进行步骤320以及步骤330，遮蔽第四区域并暴露出第三区域，随之以第一线性极化光进行曝光步骤。此曝光步骤330是与上述实施例的曝光步骤40相同，故不另作说明。
随之，进行步骤340以及步骤350，遮蔽第三区域并暴露出第四区域，且以第二线性极化光进行曝光步骤，其中第一线性极化光与第二线性极化光的极化方向相互不平行。同样的，曝光步骤350的进行方式也如同上述实施例的曝光步骤40。此时，依据上述各步骤所制成的光配向膜即如图4的光配向膜400所示。请参照图4，光配向膜400中，第三区域410包括第一区域412以及第二区域414。同时，第四区域420也包括第一区域412以及第二区域414。以第一线性极化光进行曝光步骤之后，第三区域410中第一区域412以及第二区域414例如是分别具有相互垂直的第一配向方向A1与第二配向方向A2。以第二线性极化光进行曝光工艺后，第四区域420中第一区域412以及第二区域414分别具有相互垂直的第三配向方向A3与第四配向方向A4。
在本实施例中，第一线性极化光以及第二线性极化光的极化方向之间的夹角例如是45度。因此，第一线性极化光以及第二线性极化光使光分解型配向材料产生光分解作用后所形成的第一配向方向A1与第三配向方向A3会具有45度夹角。同理，光聚合型配向材料产生光聚合作用之后，所形成的第二配向方向A2与第四配向方向A4也会具有45度的夹角。换言之，本实施例中进行两次的曝光工艺可使光配向膜400具有四个不同的配向方向。概括而言，利用本发明所提供的制造方法以制造N个不同配向方向的光配向膜时，仅需进行N/2次曝光工艺，相较于已知光配向膜的多区域配向工艺而言，进行曝光步骤的次数可减少一半。
以上所述的各个实施例中，线性极化光可以不垂直基板的表面的方向照射配向液。如此一来，所产生的光配向膜应用于液晶显示面板时，可使液晶分子以具有预倾角的方式排列，而有助于提高液晶分子的应答速率。
综上所述，本发明所提供的配向液中含有光分解型配向材料以及光聚合型配向材料，所以此配向液可依所接受的能量的不同而产生光分解作用或光聚合作用。因此，本发明的光配向膜的制造方法中，使用光学元件进行一次曝光工艺即可形成具有两种配向方向的光配向膜。简言之，本发明的配向液与光配向膜的制造方法不仅可简化多区域配向的光配向膜的工艺，更可降低工艺成本。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，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视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (8)
1.一种光配向膜的制造方法，包括：
提供配向液，该配向液包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料，该光分解型配向材料在第一能量下产生分解作用，而该光聚合型配向材料在第二能量下产生聚合作用，且该第一能量与该第二能量不同；
涂布该配向液于基板上，其中该基板具有多个第一区域以及多个第二区域；以及
使线性极化光通过光学元件照射该基板上的该配向液，其中该线性极化光通过该光学元件而照射这些第一区域的部分使该配向液中的该光分解型配向材料分解以形成第一配向方向，同时该线性极化光通过该光学元件而照射这些第二区域的部分使该配向液中的该光聚合型配向材料聚合以形成第二配向方向，该第一配向方向与该第二配向方向不同。
2.如权利要求1所述的光配向膜的制造方法，其中该线性极化光通过该光学元件而照射这些第一区域的部分具有该第一能量，该线性极化光通过该光学元件而照射这些第二区域的部分具有该第二能量。
3.如权利要求2所述的光配向膜的制造方法，其中该第一能量高于该第二能量。
4.如权利要求1所述的光配向膜的制造方法，其中该线性极化光是以不垂直该基板的表面的方向照射该配向液。
5.如权利要求1所述的光配向膜的制造方法，其中使该线性极化光照射该配向液的方法包括：
将该基板划分成多个第三区域以及多个第四区域，其中各该第三区域与各该第四区域分别包括至少第一区域与至少第二区域；
遮蔽这些第四区域，并暴露出这些第三区域；
使第一线性极化光通过该光学元件照射这些第三区域上的该配向液；
遮蔽这些第三区域，并暴露出这些第四区域；
使第二线性极化光通过该光学元件照射这些第四区域上的该配向液。
6.如权利要求5所述的光配向膜的制造方法，其中该第一线性极化光与该第二线性极化光的极化方向相互不平行。
7.一种配向液，包括光聚合型配向材料以及光分解型配向材料，该光分解型配向材料在第一能量下产生分解作用，而该光聚合型配向材料在第二能量下产生聚合作用，且该第一能量与该第二能量不同。
8.如权利要求7所述的配向液，其中该第一能量高于该第二能量。
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