CN101982804A - 形成液晶显示面板以及其配向膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于形成液晶显示面板的配向膜的方法，所述方法包括提供一玻璃基板，所述玻璃基板之上设置一透明导电膜，接着设定所述配向膜的厚度并依据所述玻璃基板的长度与宽度，决定喷洒配向材料液滴的数量。自一喷头上的数个孔洞喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板上，而所述配向材料液滴喷洒于玻璃基板上呈正三角形分布，该正三角形分布的配向材料液滴会降低配向材料液滴扩散的不稳定性，来达到优化的涂布结果。最后加工配向材料液滴扩散所形成的配向材料薄膜，以形成配向膜。

Description

形成液晶显示面板以及其配向膜的方法
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示面板的制造方法，特别是指一种液晶显示面板的配向膜的制造方法。
背景技术
请参阅图1，图1为液晶显示面板10的局部剖面图。两玻璃基板12a、12b分别配置薄膜晶体管(Thin-film-transistor，TFT)11和彩色滤光片(Color filter，CF)13，再覆盖上透明导电膜(ITO)14。随后在透明导电膜14覆盖聚酰亚胺(polyimide，PI)膜之后，再摩擦聚酰亚胺薄膜而印出数条平行的沟槽，该具有数条平行沟槽的摩擦聚酰亚胺薄膜，即为配向膜16。液晶分子18可放置于配向膜16的该数条沟槽上，达到使液晶分子18呈同一方向排列的目的。液晶分子的排列方向可随施加于两玻璃基板12a、12b上的透明导电膜14之间电压差所产生的电场而改变其折射率，连带改变入射光的偏极方向。当电场消失时，液晶分子与配向膜16的界面有很强的作用力(Anchoring Strength)，所以液晶分子可恢复到原来的排列方向。
请参阅图2，配向膜涂布技术是从喷头(Inkjet head)22的孔洞(Nozzle)26以高速喷洒高密度的聚酰亚胺液滴24至设有薄膜晶体管或彩色滤光片的玻璃基板12a、12b表面上，经过聚酰亚胺液滴24的表面张力的扩散作用成为一聚酰亚胺薄膜。再用滚轮对聚酰亚胺薄膜进行接触式顺向摩擦(Rubbing)印出数条平行的沟槽，使聚酰亚胺分子顺向排列。该技术的优点为摩擦定向方式操作时间极短，在常温下操作即可，具有快速量产特性。
请参阅图3和图4，图3和图4分别绘示传统喷头22喷洒聚酰亚胺液滴24至平面上的分布图。由于喷头制作技术的困难，传统喷头22的孔洞(Nozzle)26排列及间距(Pitch)有其限制，只能做成两列交错排列，因而造成滴下的样式(Pattern)只能有两种简单的变化，一为矩阵(matrix)，另一为梅花桩(chess board)。当喷头22喷洒聚酰亚胺液滴24至平面时，则可知同一材质的聚酰亚胺液滴24流动速率相同。若各孔洞26的间距彼此存在差异，将导致聚酰亚胺液滴间的融合时间不同而造成膜面不均问题。以图3为例，各孔洞26所滴下的聚酰亚胺液滴24呈矩阵排列，但是两聚酰亚胺液滴24的对角距离较远(√2a)，使得扩散后的聚酰亚胺液滴24(虚线区域)无法填补对角距离的中点而形成造成空乏区30。如图4所示，虽然呈梅花桩排列的聚酰亚胺液滴24虽可解决矩阵排列内空乏区的问题，但在角落会有更大的缺滴(Miss shot)问题，这会导致角落的聚酰亚胺薄膜偏薄。业界现况多以补滴的方式来因应，但往往也有融合性不佳的问题。
除此之外，聚酰亚胺薄膜面平整度与配向工艺制程的品质息息相关，而平整度又与液滴滴下的图样(Pattern)相关。影响图样的关键在于液滴滴下的点距(Dot pitch)。在成盒(Cell)结构中，膜面的分布与玻璃基板表面的起伏(profile)有关，若基板越平整，滴下图样便可以越简单，反之，曲折越多，膜面越不容易整平，亮度不均匀造成的影像痕迹(Mura)则越容易显现。
此外，随着各企业越重视环保，传统镀铬(Cr)的基板材料因易导致污染故逐渐被树脂(Resin)来取代。而树脂的表面不如铬光滑平坦，导致具有黏度的聚酰亚胺液滴的流动扩散能力更差。业界针对此问题是涂布更小的聚酰亚胺液滴24，尽量在不流动的状态下进行膜面整平，但在此技术受限于喷头22的制作技术，使得用于喷出聚酰亚胺液滴24的喷头22的孔洞26尺寸仍有其限制。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种将数个配向材料液滴喷洒在玻璃基板上，而所述数个配向材料液滴喷洒于玻璃基板上呈正三角形分布，该正三角形分布的配向材料液滴会降低配向材料液滴扩散的不稳定性，来达到优化的涂布结果。
本发明提供一种用于形成液晶显示面板的配向膜的方法，所述方法包括下列步骤：提供一玻璃基板，所述玻璃基板之上设置一透明导电膜；设定所述配向膜的厚度；依据所述玻璃基板的长度与宽度，决定喷洒配向材料液滴的数量；自一喷头上的数个孔洞喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板上，每一列朝第一方向喷洒的两配向材料液滴之间的间距为一第一设定值，相邻两列的配向材料液滴朝第二方向的间距为一第二设定值，其中所述第二设定值等于所述第一设定值的
Figure BSA00000272683000031
倍；及对所述数个配向材料液滴扩散后形成的薄膜加工，以形成一配向膜。
依据本发明，所述第一方向垂直于所述第二方向。
依据本发明，所述相邻两列的其中一列的第一滴配向材料液滴距离所述玻璃基板的一边为所述第一设定值的
Figure BSA00000272683000032
倍，所述相邻两列的另一列的第一滴配向材料液滴距离所述玻璃基板的一边为所述第一设定值的
Figure BSA00000272683000033
倍。
依据本发明，所述玻璃基板和所述透明导电膜之间布设彩色滤光片或是薄膜晶体管。
依据本发明，所述配向材料液滴的材料是聚酰亚胺。
本发明另提供一种用于形成液晶显示面板的方法，所述方法包括提供一玻璃基板，形成彩色滤光片或是薄膜晶体管于所述玻璃基板上，并于所述彩色滤光片或是所述薄膜晶体管之上设置一透明导电膜；设定所述配向膜的厚度；依据所述玻璃基板的长度与宽度，决定喷洒配向材料液滴的数量；自一喷头上的数个孔洞喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板上，每一列朝第一方向喷洒的两配向材料液滴之间的间距为一第一设定值，相邻两列的配向材料液滴朝第二方向的间距为一第二设定值，其中所述第二设定值等于所述第一设定值的
Figure BSA00000272683000041
倍；对所述数个配向材料液滴扩散后形成的薄膜加工，以形成一配向膜；将液晶喷洒于具有所述薄膜晶体管的所述玻璃基板的所述配向膜之上；将具有所述彩色滤光片和所述配向膜的所述玻璃基板覆盖于具有所述薄膜晶体管、所述配向膜和所述液晶的所述玻璃基板上，再切割成数个液晶显示面板。
相较于先前技术，本发明的液晶显示面板的制造配向膜的方法是控制喷头的孔洞使得喷洒在玻璃基板上的配向材料液滴以近似正三角形的排列，由于正三角形分布的配向材料液滴扩散后形成的聚酰亚胺薄膜的厚度更均匀，因此会改善配向材料液滴扩散不稳定性的问题，以达到优化的涂布结果。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为液晶显示面板的局部剖面图；
图2绘示喷头以喷洒配向材料液滴至玻璃基板表面上；
图3绘示喷头喷洒的配向材料液滴呈矩阵排列；
图4绘示喷头喷洒的配向材料液滴呈梅花桩排列；
图5为本发明形成液晶显示面板的方法流程图；
图6绘示本发明的喷头喷洒配向材料液滴至玻璃基板的示意图；
图7为本发明的喷头喷洒配向材料液滴至玻璃基板的分布图；
图8绘示用滚轮对配向材料薄膜进行接触式顺向摩擦印出数条平行的沟槽。
具体实施方式
请参阅图5以及图6，图5为本发明形成液晶显示面板的方法流程图。图6绘示本发明的喷头42喷洒配向材料液滴44至玻璃基板50的示意图。配向材料可为公知材料聚酰亚胺或其他可以形成配像模的材料或材料组合，首先，在洗净的玻璃基板50上布设彩色滤光片或是薄膜晶体管(步骤S500)，接着在玻璃基板50之上设置透明导电膜(未图示)(步骤S502)。接下来设定配向膜的厚度(步骤S504)，并依据玻璃基板50的长度X与宽度Y，决定在玻璃基板50上喷洒配向材料液滴44的数量(步骤S506)。之后，自喷头42上的数个孔洞46喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板50上(步骤S508)。为便于说明，本实施例设定喷头42在玻璃基板50的长度X方向上喷洒配向材料液滴n+1滴，在玻璃基板50的宽度Y方向上喷洒配向材料液滴m+1滴。
请继续参阅图7，图7为本发明的喷头42喷洒配向材料液滴44至玻璃基板50的分布图。在喷头42喷出配向材料液滴44之前，必须先依据玻璃基板50的长度X与宽度Y，决定在玻璃基板50上喷洒配向材料液滴44的数量。以下将以图7说明喷头42判断喷出所需配向材料液滴44数量的算法。首先喷头42在第一列喷洒的第一个配向材料液滴44a距离玻璃基板50的两边501、502的长度是
Figure BSA00000272683000061
之后，每一列朝第一方向A(其方向平行于宽度X的延伸方向)喷洒的两配向材料液滴44之间的间距为第一设定值，该第一设定值为2a。第一列喷洒的最后一个配向材料液滴44c距离玻璃基板50的两边502、503的长度是
Figure BSA00000272683000062
所以第一列所需配向材料液滴44的喷洒数量n+1是依据下列方程式决定：
( 2 / 3 × 2 + n × 2 ) · a = X , - - - ( 1 )
其中X表示玻璃基板50的宽度，2a表示第一设定值。
而下一列的第一个配向材料液滴44b距离玻璃基板50的两边501、502的长度分别是
Figure BSA00000272683000064
和
Figure BSA00000272683000065
也就是说，任相邻两列的第一个配向材料液滴44a和44b之间的距离朝第一方向A和第二方向B(该第二方向B平行于长度Y的延伸方向，亦即第一方向A垂直于第二方向B)分别为a和
Figure BSA00000272683000066
(第二设定值)。接下来每一列相邻的两配向材料液滴44朝第一方向A的间距都是等于该第一设定值(2a)。而第二列喷洒的最后一个配向材料液滴44d距离玻璃基板50的两边503、502的长度是
Figure BSA00000272683000067
所以朝第二方向B所需配向材料液滴44的喷洒数量m+1是依据下列方程式决定：
[ 2 · ( 2 / 3 ) + 2 · 3 · m ] · a = Y , - - - ( 2 )
其中Y表示玻璃基板50的长度。
接下来，第三列喷出配向材料液滴的规则与第一列相同，第四列喷出配向材料液滴的规则与第二列相同，以上喷出规则会重复交替出现直到喷洒的配向材料液滴44扩散形成的薄膜足以布满整个玻璃基板50为止。
经过上述算法喷出的相邻两列的三个相邻配向材料液滴44(例如配向材料液滴44a-44c)的排列呈近似正三角形，也就是说，配向材料液滴44a-44c彼此的间距皆为第一设定值(2a)。一般来说，配向材料液滴44的材料是聚酰亚胺或是其它类似的高分子材料，其具有黏性，而且滴下后的扩散形状一般来说是圆形，因此彼此之间排列呈正三角形排列的聚酰亚胺配向材料液滴44向外扩散之后会由于周围阻力形成近似正六边形(又称蜂巢状)，并均匀的铺平整个玻璃基板50。以自然界平面排列结构来说，以正六边形最趋近于圆形，也因此扩散后形成的聚酰亚胺薄膜会比较均匀。
依据前述的演算规则，操作人员可事先依据所需聚酰亚胺薄膜的厚度、玻璃基板50的长度和宽度来设定配向材料液滴的数量、喷洒间距和扩散半径。也就是说，于光阻/液晶充填制程，可将前述的参数和演算规则编写成一套标准作业程序(Standard Operation Procedure，SOP)以适用于液体成膜的工艺。因此操作人员可以随着不同尺寸的玻璃基板50设定这些参数，以简化制程的复杂度。同时数个配向材料液滴呈正三角形的分布将使扩散后的薄膜更均匀，而改善因玻璃基板表面的起伏(profile)或是基板的材料差异造成扩散后的薄聚酰亚胺薄膜不平整的问题。
请参阅图5和图8，图8绘示用滚轮对配向膜46进行接触式顺向摩擦印出数条平行的沟槽48。当聚酰亚胺配向材料液滴44的表面张力的扩散作用成为一聚酰亚胺薄膜后，可利用多种加工方式对该聚酰亚胺薄膜加工以形成配向膜46(步骤S510)。目前常用的加工方法包含光配向法(Photo alignment)和摩擦定向法(Rubbing)，其中，光配向法是利用偏极化的紫外光(UV)以特定方向照射聚酰亚胺薄膜引发光学异方性。而摩擦定向法则如图8所示，利用滚轮20对聚酰亚胺薄膜进行接触式顺向摩擦印出数条平行的沟槽48，使聚酰亚胺分子顺向排列。之后将液晶喷洒于具有薄膜晶体管的玻璃基板50的配向膜46之上(步骤S512)。最后将具有彩色滤光片(未图示)和配向膜46的玻璃基板50覆盖于具有薄膜晶体管(未图示)、配向膜46和液晶的玻璃基板50上(步骤S514)，再予以切割成数个液晶显示面板(步骤S516)。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于形成液晶显示面板的配向膜的方法，所述方法包括提供一玻璃基板，所述玻璃基板之上设置一透明导电膜，其特征在于；
设定所述配向膜的厚度；及
依据所述玻璃基板的长度与宽度，决定喷洒配向材料液滴的数量；
自一喷头上的数个孔洞喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板上，每一列朝第一方向喷洒的两配向材料液滴之间的间距为一第一设定值，
相邻两列的配向材料液滴朝第二方向的间距为一第二设定值，其中所述第二设定值等于所述第一设定值的倍；及
对所述数个配向材料液滴扩散后形成的薄膜加工，以形成一配向膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一方向垂直于所述第二方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述玻璃基板包含第一边，相邻两列的其中一列的第一滴配向材料液滴距离所述第一边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900012
倍，所述相邻两列的另一列的第一滴配向材料液滴距离所述第一边为所述第一设定值的倍。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述玻璃基板包含第二边，所述第一边垂直于所述第二边，相邻两行的其中一行的第一滴配向材料液滴距离所述第二边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900014
倍，所述相邻两行的另一行的第一滴配向材料液滴距离所述第二边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900015
倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述玻璃基板和所述透明导电膜之间布设彩色滤光片或是薄膜晶体管。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述配向材料液滴的材料是聚酰亚胺。
7.一种用于形成液晶显示面板的方法，所述方法包括提供一玻璃基板，形成彩色滤光片或是薄膜晶体管于所述玻璃基板上，并于所述彩色滤光片或是所述薄膜晶体管之上设置一透明导电膜，其特征在于；
设定所述配向膜的厚度；
依据所述玻璃基板的长度与宽度，决定喷洒配向材料液滴的数量；
自一喷头上的数个孔洞喷洒若干列配向材料液滴于所述玻璃基板上，每一列朝第一方向喷洒的两配向材料液滴之间的间距为一第一设定值，
相邻两列的配向材料液滴朝第二方向的间距为一第二设定值，其中所述第二设定值等于所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900021
倍；
对所述数个配向材料液滴扩散后形成的薄膜加工，以形成一配向膜；
将液晶喷洒于具有所述薄膜晶体管的所述玻璃基板的所述配向膜之上；
及
将具有所述彩色滤光片和所述配向膜的所述玻璃基板覆盖于具有所述薄膜晶体管、所述配向膜和所述液晶的所述玻璃基板上，再切割成数个液晶显示面板。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一方向垂直于所述第二方向。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述玻璃基板包含第一边，相邻两列的其中一列的第一滴配向材料液滴距离所述第一边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900031
倍，所述相邻两列的另一列的第一滴配向材料液滴距离所述第一边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900032
倍。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述玻璃基板包含第二边，所述第一边垂直于所述第二边，相邻两行的其中一行的第一滴配向材料液滴距离所述第二边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900033
倍，所述相邻两行的另一行的第一滴配向材料液滴距离所述第二边为所述第一设定值的
Figure FSA00000272682900034
倍。
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