CN102981312A

CN102981312A - 光配向膜及其制作方法

Info

Publication number: CN102981312A
Application number: CN2011102646039A
Authority: CN
Inventors: 王忠益; 汪安昌; 欧阳祥睿
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Innocom Technology Shenzhen Co Ltd; Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN102981312B

Abstract

本发明公开一种光配向膜及其制作方法，其包括提供一光配向材料层，具有至少一像素对应部；以及对像素对应部进行不同配向方向的一全曝光制作工艺与一局部曝光制作工艺，其中全曝光制作工艺包括对像素对应部的整体照光，局部曝光制作工艺包括仅对像素对应部的局部照光，进行过全曝光制作工艺与局部曝光制作工艺的像素对应部具有一曝光过一次的一次照光区以及一曝光过二次的二次照光区，且局部位于二次照光区。

Description

光配向膜及其制作方法

技术领域

本发明涉及液晶显示器，且特别是涉及光配向膜及其制作方法。

背景技术

液晶显示面板主要由有源元件阵列基板、对向基板以及一液晶层所组成。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。为了使液晶分子快速反应以及满足广视角的需求，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。然而，改变边缘电场的方式会使制作工艺变得复杂，而配置凸块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。

多区域光配向技术是利用线性极化紫外光来进行曝光制作工艺，使得液晶显示器的光配向膜具有多个配向方向。然而，多区域光配向制作工艺需要使用多个昂贵的光掩模才能使配向膜具有多个配向方向，以致于使制作成本大幅提升。

发明内容

为解决上述问题，本发明一实施例提供一种光配向膜的制作方法，包括提供一光配向材料层，具有至少一像素对应部；以及对像素对应部进行不同配向方向的一全曝光制作工艺与一局部曝光制作工艺，其中全曝光制作工艺包括对像素对应部的整体照光，局部曝光制作工艺包括仅对像素对应部的局部照光，进行过全曝光制作工艺与局部曝光制作工艺的像素对应部具有一曝光过一次的一次照光区以及一曝光过二次的二次照光区，且局部位于二次照光区，光配向材料层的位于一次照光区中的部分具有一第一配向方向，局部具有一不同于第一配向方向的第二配向方向。

本发明一实施例提供一种光配向膜包括至少一像素对应部，仅具有相连的一曝光过一次的一次照光区以及一曝光过二次的二次照光区，且像素对应部的位于一次照光区的部分具有一第一配向方向与一预倾角，像素对应部的位于二次照光区的部分具有一不同于第一配向方向的第二配向方向与预倾角。

附图说明

图1A至图1B绘示申请人所知的一种光配向膜的制作工艺上视图；

图2A至图2B分别绘示图1A至图1B沿I-I’线段的剖视图；

图3A至图3C绘示本发明一实施例的光配向膜的制作工艺上视图；

图4A至图4B分别绘示图3A至图3B沿I-I’线段的剖视图，图4C绘示图3C沿II-II’线段的剖视图，且还额外绘示配置于光配向材料层上的液晶分子；

图5A绘示本发明另一实施例的光配向膜的制作工艺上视图；

图5B绘示图5A沿I-I’线段的剖视图；

图6A至图6C绘示本发明一实施例的光配向膜的制作工艺上视图；

图7A至图7B分别绘示图6A至图6B沿I-I’线段的剖视图，图7C绘示图6C沿II-II’线段的剖视图，且还额外绘示配置于光配向材料层上的液晶分子；

图8A绘示本发明另一实施例的光配向膜的制作工艺上视图；

图8B绘示图8A沿I-I’线段的剖视图；

图9绘示本发明一实施例的液晶显示器的剖视图。

主要元件符号说明

110、310、310a、310b～光配向材料层；

112、312～像素对应部；

120～第一光掩模；

122、132、322、512、612、812～开口；

130～第二光掩模；

320、510、610、810～光掩模；

900～液晶显示器；

910～第一基板；

920～第二基板；

930～液晶层；

A1～第一区域；

A2～第二区域；

E1～一次照光区；

E2～二次照光区；

L1～第一光线；

L2～第二光线；

OV～重叠区域；

V1～第一配向方向；

V2～第二配向方向；

θ1～第一预倾角；

θ2～第二预倾角。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，以简化或是方便标示。再者，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式。

图1A至图1B绘示申请人所知的一种光配向膜的制作工艺上视图。图2A至图2B分别绘示图1A至图1B沿I-I’线段的剖视图。值得注意的是，图1A至图1B与图2A至图2B的实施例是申请人所知的一种用于液晶显示器中的光配向膜的制作方法，而并非现有技术。此外，为简化起见，图1A至图1B省略绘示光掩模的开口的外框。

请同时参照图1A与图2A，提供一用于液晶显示器中的光配向材料层110，光配向材料层110具有多个像素对应部112，每一个像素对应部112对应液晶显示器的一像素，以控制该像素中的液晶分子的预倾角与配向方向。值得注意的是，为简化起见，在此仅绘示单一个像素对应部112及其对应的制作工艺处理(如光掩模、曝光的光线等)。

接着，在像素对应部112上配置一第一光掩模120，且第一光掩模120的开口122暴露出像素对应部112的一第一区域A1。以第一光掩模120为掩模对第一区域A1进行一第一曝光制作工艺，以使像素对应部112的位于第一区域A1的部分具有一第一配向方向V1与一第一预倾角。在此，预倾角是指液晶分子的长轴方向(director)与光配向材料层表面的夹角。

然后，请同时参照图1B与图2B，移除第一光掩模120，并在像素对应部112上配置一第二光掩模130，且第二光掩模130的开口132暴露出像素对应部112的一第二区域A2。以第二光掩模130为掩模对第二区域A2进行一第二曝光制作工艺，以使像素对应部112的位于第二区域A2的部分具有一第二配向方向V2与一第二预倾角。第一区域A1与第二区域A2之间存在一重叠区域OV。然后，移除第二光掩模130。

值得注意的是，在第一曝光制作工艺与第二曝光制作工艺中，第一光掩模120与第二光掩模130相对于像素对应部112难以避免地会存在有对位误差，对位误差可能会使第一区域A1与第二区域A2彼此分离或部分重叠，使像素对应部112的部分区域有配向不良的情形，而不利于液晶分子快速反应，以致于影响液晶显示面板的显示效果。

图3A至图3C绘示本发明一实施例的光配向膜的制作工艺上视图。图4A至图4B分别绘示图3A至图3B沿I-I’线段的剖视图，图4C绘示图3C沿II-II’线段的剖视图，且还额外绘示配置于光配向材料层上的液晶分子。此外，为简化起见，图3B省略绘示光掩模的开口的外框。

首先，请同时参照图3A与图4A，提供一光配向材料层310，其适于用在液晶显示器中。光配向材料层310的材质例如为聚酰亚胺(Polyimide，PI)或是其他适合的光配向材料。在本实施例中，光配向材料层310的材质为一第二次配向主导的光配向材料。

光配向材料层310具有多个像素对应部312，每一个像素对应部312对应液晶显示器的一像素，以控制像素中的液晶分子的预倾角与配向方向。值得注意的是，为简化起见，在此仅绘示单一个像素对应部312及其对应的制作工艺处理(如光掩模、曝光的光线等)。本领域具有通常知识者当可知道本实施例也可对其他未绘示的像素对应部进行相同的制作工艺。

接着，对尚未曝光过的像素对应部312进行一全曝光制作工艺，以使像素对应部312具有第一配向方向V1以及一第一预倾角θ1(如图4C所示)。详细而言，全曝光制作工艺为对像素对应部312的整体照射一第一光线L1。在一实施例中，如图3A与图4A所示，进行全曝光制作工艺的方法可以是不使用光掩模而直接对光配向材料层310的整体照光。

图5A绘示本发明另一实施例的光配向膜的制作工艺上视图。图5B绘示图5A沿I-I’线段的剖视图。在另一实施例中，如图5A与图5B所示，进行全曝光制作工艺的方法也可以是在像素对应部312上配置一光掩模510，光掩模510具有一开口512，且开口512暴露出像素对应部312的整体，然后，利用光掩模510对像素对应部312的整体照光。此外，开口512也可同时暴露出多个像素对应部，或者是暴露出光配向材料层310的整体。

之后，请同时参照图3B与图4B，在像素对应部312上配置一光掩模320，光掩模320具有一开口322，且开口322仅暴露出像素对应部312的局部。之后，以光掩模320为掩模，对像素对应部312进行一局部曝光制作工艺，以使像素对应部312的局部具有一第二配向方向V2以及一第二预倾角θ2(如图4C所示)。详细而言，局部曝光制作工艺为仅对像素对应部312的局部照射一第二光线L2，且第一配向方向V1不同于第二配向方向V2。

值得注意的是，由于本实施例的光配向材料层310是采用第二次配向主导的光配向材料，因此，依序经历过全曝光制作工艺与局部曝光制作工艺的像素对应部312，在局部曝光制作工艺中曝光的部分会受到局部曝光制作工艺的主导而具有第二配向方向V2以及第二预倾角θ2(如图4C所示)。

然后，请同时参照图3C与图4C，移除光掩模320。进行过全曝光制作工艺与局部曝光制作工艺的像素对应部312具有一曝光过一次的一次照光区E1以及一曝光过二次的二次照光区E2，且一次照光区E1与二次照光区E2相连。详细而言，如图4B所示，在局部曝光制作工艺中，像素对应部312的曝光的部分(即开口322暴露出的部分)位于二次照光区E2，而像素对应部312的被光掩模320遮蔽的部分位于一次照光区E1。

此时，像素对应部312的位于一次照光区E1中的部分具有第一配向方向V1以及第一预倾角θ1，而像素对应部312的位于二次照光区E2中的部分则具有第二配向方向V2以及第二预倾角θ2。在一实施例中，第一配向方向V1相反于第二配向方向V2。第一预倾角θ1例如是约相等于第二预倾角θ2。一次照光区E1的面积例如约相等于二次照光区E2的面积。在一实施例中，局部曝光制作工艺对像素对应部312的照光面积(亦即二次照光区E2的面积)与全曝光制作工艺对像素对应部312的整体的照光面积(亦即一次照光区E1与二次照光区E2的面积总和)的比值约为0.3～0.7。换言之，一次照光区E1的面积与二次照光区E2的面积的比为3∶7～7∶3(亦即两者比值约为0.428～2.333)。

在一实施例中，在光配向材料层310的单位照光面积中，局部曝光制作工艺所施加的总照光能量大于全曝光制作工艺所施加的总照光能量。举例来说，局部曝光制作工艺的照光强度可大于全曝光制作工艺的照光强度，或者是局部曝光制作工艺的照光时间大于全曝光制作工艺的照光时间。

由于光配向材料在经历过一次曝光制作工艺之后对后续的曝光制作工艺的敏感度可能会下降，因此，可通过提升局部曝光制作工艺所施加的总照光能量来增加第二预倾角θ2，以使第二预倾角θ2大致相等于第一预倾角θ1。在一实施例中，第一预倾角θ1约相等于第二预倾角θ2，且第一配向方向V1相反于第二配向方向V2。

值得注意的是，本实施例以一全曝光制作工艺与一局部曝光制作工艺取代图1A至图1B的制作方法中的二局部曝光制作工艺。由于全曝光制作工艺可无需使用光掩模，故可有效避免对位误差的问题，并可大幅降低制作成本。再者，以全曝光制作工艺搭配局部曝光制作工艺可于光配向材料层310上轻易地形成仅二个具有约略相同的预倾角且配向方向不同的配向区域，而可避免图1A至图1B的制作方法会额外产生一重叠区域的问题，故可有助于液晶分子快速反应，从而提升液晶显示面板的显示效果。

图6A至图6C绘示本发明一实施例的光配向膜的制作工艺上视图。图7A至图7B分别绘示图6A至图6B沿I-I’线段的剖视图，图7C绘示图6C沿II-II’线段的剖视图，且还额外绘示配置于光配向材料层上的液晶分子。此外，为简化起见，图6A省略绘示光掩模的开口的外框。

值得注意的是，本实施例相似于图3A至图3C的实施例，两者差异之处仅在于本实施例的光配向材料层310采用第一次配向主导的光配向材料，因此，进行局部曝光制作工艺与全曝光制作工艺的顺序与图3A至图3C的实施例相反。本实施例中的元件的标号与图3A至图3C的实施例中的元件标号相同者代表两者结构、材质相似，在此不再赘述。

首先，请同时参照图6A与图7A，提供一光配向材料层310，其具有多个像素对应部312。值得注意的是，为简化起见，在此仅绘示单一个像素对应部312及其对应的制作工艺处理(如光掩模、曝光的光线等)。本领域具有通常知识者当可知道本实施例也可对其他未绘示的像素对应部进行相同的制作工艺。

接着，在像素对应部312上配置一光掩模610，光掩模610具有一开口612，且开口612仅暴露出像素对应部312的局部。之后，以光掩模610为掩模，对尚未曝光过的像素对应部312进行一局部曝光制作工艺，以使像素对应部312的局部具有一第一配向方向V1以及一第一预倾角θ1(如图7C所示)。详细而言，局部曝光制作工艺为仅对像素对应部312的局部照射一第一光线L1。

之后，请同时参照图6B与图7B，移除光掩模610，并进行全曝光制作工艺，以使像素对应部312的局部(亦即局部曝光的部分)以外的部分具有一第二配向方向V2以及一第二预倾角θ2(如图7C所示)。详细而言，全曝光制作工艺为对像素对应部312的整体照射一第二光线L2。在一实施例中，如图6B与图7B所示，进行全曝光制作工艺的方法可以是不使用光掩模而直接对光配向材料层310的整体照光。

然后，请同时参照图6C与图7C，由于本实施例的光配向材料层310是采用第一次配向主导的光配向材料，因此，依序经历过局部曝光制作工艺与全曝光制作工艺的像素对应部312，在局部曝光制作工艺中曝光的部分会受到局部曝光制作工艺的主导而始终具有第一配向方向V1以及第一预倾角θ1。

进行过局部曝光制作工艺与全曝光制作工艺的像素对应部312具有一曝光过一次的一次照光区E1以及一曝光过二次的二次照光区E2，且一次照光区E1与二次照光区E2相连。

此时，像素对应部312的位于一次照光区E1中的部分具有第二配向方向V2以及第二预倾角θ2，而像素对应部312的位于二次照光区E2中的部分则具有第一配向方向V1以及第一预倾角θ1。在一实施例中，第一配向方向V1相反于第二配向方向V2。第一预倾角θ1例如是约相等于第二预倾角θ2。一次照光区E1的面积例如约相等于二次照光区E2的面积。在一实施例中，局部曝光制作工艺对像素对应部312的照光面积(亦即二次照光区E2的面积)与全曝光制作工艺对像素对应部312的整体的照光面积(亦即一次照光区E1与二次照光区E2的面积总和)的比值约为0.3～0.7。换言之，一次照光区E1的面积与二次照光区E2的面积的比为3∶7～7∶3(亦即两者比值约为0.428～2.333)。

在一实施例中，在光配向材料层310的单位照光面积中，局部曝光制作工艺所施加的总照光能量大于全曝光制作工艺所施加的总照光能量。举例来说，局部曝光制作工艺的照光强度可大于全曝光制作工艺的照光强度，或者是局部曝光制作工艺的照光时间可大于全曝光制作工艺的照光时间。

图8A绘示本发明另一实施例的光配向膜的制作工艺上视图。图8B绘示图8A沿I-I’线段的剖视图。在另一实施例中，如图8A与图8B所示，进行全曝光制作工艺的方法也可以是在像素对应部312上配置一光掩模810，光掩模810具有一开口812，且开口812暴露出像素对应部312的整体，然后，利用光掩模810对像素对应部312的整体照光。此外，开口812也可同时暴露出多个像素对应部，或者是暴露出光配向材料层310的整体。

图9绘示本发明一实施例的液晶显示器的剖视图。如图9所示，光配向材料层310a、310b可以分别形成在一液晶显示器900的一第一基板910与一第二基板920上。详细而言，液晶显示器900包括第一基板910、一与第一基板相910对设置的第二基板920、以及一夹于第一基板910与第二基板920之间的液晶层930，光配向材料层310a位于第一基板910与液晶层930之间，光配向材料层310b位于第二基板920与液晶层930之间。光配向材料层310a、310b可对液晶层930中的液晶分子(未绘示)进行配向，以使液晶分子具有第一预倾角与第二预倾角(如图4C与图7C所示)。第一基板910可为显示基板与对向基板其中之一，且第二基板920可为显示基板与对向基板其中的另一。在另一实施例中，光配向材料层(未绘示)可仅位于第一基板910(或第二基板920)上。

综上所述，本发明以一全曝光制作工艺与一局部曝光制作工艺取代申请人所知的光配向膜的制作方法(二局部曝光制作工艺)。由于本发明的全曝光制作工艺可无需使用光掩模，故可有效避免或减轻对位误差的问题，并可大幅降低制作成本。再者，本发明可于像素对应部上形成仅两个具有相同的预倾角且配向方向不同的配向区域，故可有助于液晶分子快速反应，从而提升液晶显示面板的显示效果。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种光配向膜的制作方法，包括：

提供一光配向材料层，具有至少一像素对应部；以及

对该像素对应部进行不同配向方向的一全曝光制作工艺与一局部曝光制作工艺，

其中该全曝光制作工艺包括对该像素对应部的整体照光，

该局部曝光制作工艺包括对该像素对应部的一部分照光。

2.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中该光配向材料层的材质为一第二次配向主导的光配向材料，对该像素对应部进行不同配向方向的该全曝光制作工艺与该局部曝光制作工艺的步骤包括：

对尚未曝光过的该像素对应部进行该全曝光制作工艺，以使该像素对应部具有一第一配向方向；以及

之后，对该像素对应部进行该局部曝光制作工艺，以使该像素对应部的该部分具有一不同于该第一配向方向的第二配向方向。

3.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中该光配向材料层的材质为一第一次配向主导的光配向材料，对该像素对应部进行不同配向方向的该全曝光制作工艺与该局部曝光制作工艺的步骤包括：

对尚未曝光过的该像素对应部进行该局部曝光制作工艺，以使该像素对应部的该部分具有一第一配向方向；以及

之后，进行该全曝光制作工艺，以使该像素对应部的该部分以外的部分具有一不同于该第一配向方向的第二配向方向。

4.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中进行该全曝光制作工艺的步骤包括：

不使用光掩模而直接对该光配向材料层的整体照光。

5.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中进行该全曝光制作工艺的步骤包括：

利用一具有一开口的光掩模，对该像素对应部的整体照光，其中该开口至少暴露出该像素对应部的整体。

6.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中进行该局部曝光制作工艺的步骤包括：

利用一具有一开口的光掩模，对该像素对应部的该部分照光，其中该开口仅暴露出该像素对应部的该部分。

7.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中在该光配向材料层的单位照光面积中，该局部曝光制作工艺所施加的总照光能量大于该全曝光制作工艺所施加的总照光能量。

8.如权利要求7所述的光配向膜的制作方法，其中该局部曝光制作工艺的照光强度大于该全曝光制作工艺的照光强度。

9.如权利要求7所述的光配向膜的制作方法，其中该局部曝光制作工艺的照光时间大于该全曝光制作工艺的照光时间。

10.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中进行过该全曝光制作工艺与该局部曝光制作工艺的该像素对应部具有一曝光过一次的一次照光区以及一曝光过二次的二次照光区，且该部分位于该二次照光区，其中位于该一次照光区中的该光配向材料层具有一第一配向方向，该部分具有一不同于该第一配向方向的第二配向方向。

11.如权利要求10所述的光配向膜的制作方法，其中该第一配向方向相反于该第二配向方向。

12.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中该局部曝光制作工艺对该部分的照光面积与该全曝光制作工艺对该像素对应部的整体的照光面积的比值约为0.3～0.7。

13.如权利要求1所述的光配向膜的制作方法，其中提供该光配向材料层的方法包括：

将该光配向材料层形成于一液晶显示器的一第一基板上，

其中该液晶显示器包括该第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、以及一夹于该第一基板与该第二基板之间的液晶层，该光配向材料层位于该第一基板与该液晶层之间。

14.一种光配向膜，包括：

至少一像素对应部，仅具有相连的一曝光过一次的一次照光区以及一曝光过二次的二次照光区，且该像素对应部的位于该一次照光区的部分具有一第一配向方向与一预倾角，该像素对应部的位于该二次照光区的部分具有一不同于该第一配向方向的第二配向方向与该预倾角。

15.如权利要求14所述的光配向膜，其中该第一配向方向与该第二配向方向方向相反。

16.如权利要求14所述的光配向膜，其中该一次照光区的面积相等于该二次照光区的面积。

17.如权利要求14所述的光配向膜，其中该一次照光区的面积与该二次照光区的面积的比值约为0.428～2.333。

18.如权利要求14所述的光配向膜，其中该光配向材料层位于一液晶显示器的一第一基板上，且该液晶显示器包括该第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、以及一夹于该第一基板与该第二基板之间的液晶层，该光配向材料层位于该第一基板与该液晶层之间。