CN103163687A - 显示面板及其制作方法及影像显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板及其制作方法及影像显示系统。该显示面板包括：一第一基板；一第二基板，配置于第一基板上；一液晶层，夹于第一基板与第二基板之间；一第一配向层，配置于第一基板的一朝向液晶层的第一表面上，并具有一第一沟槽图案；以及一第二配向层，配置于第二基板的一朝向液晶层的第二表面上，并具有一第二沟槽图案；其中第一配向层与第二配向层是由一光聚合单体聚合而成。

Description

显示面板及其制作方法及影像显示系统

技术领域

本发明有关于显示元件，且特别是有关于显示面板及其制作方法。

背景技术

液晶显示装置由于其轻薄及低耗电等优点，已成为当前主流显示装置。液晶显示装置包含一液晶显示面板及一背光模块。液晶显示面板包含一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)基板、一彩色滤光(Color Filter，CF)基板以及一夹置于两基板之间的液晶层。其中，背光模块用以提供光线，而液晶层的液晶分子会受施加电场的驱动以致倾倒或旋转，进而调变通过液晶层的光束的偏振方向，使得液晶显示面板可以达到调光并显示影像的功能。

此外，薄膜晶体管基板及彩色滤光基板各具有一配向层，配向层可提供液晶分子排列的边界条件，使得液晶分子得以依循设计的方向排列，而达到均匀的显示效果。另外，配向层亦可提供预倾角(Pre-tilt Angle)，预倾角可使液晶分子受电场驱动时，朝同一方向倾倒，并提高驱动速度。

目前常用的配向方法为刷膜式配向(Rubbing Alignment)，刷膜式配向主要是借由绒布滚轮对聚亚酰胺层(配向层)的表面进行机械式摩擦行为，使高分子主链(Main Chain)沿同一方向排列，进而配向液晶分子。然而，由于刷膜式的接触式配向方式会产生配向不均匀、粉尘颗粒、静电残留及刷痕等问题，使得制程良率大幅降低。此外，刷膜式配向制程需要购买聚亚酰胺涂布机台以及聚亚酰胺溶液以进行涂布配向膜的制程，而导致大幅增加制作成本。

发明内容

本发明一实施例提供一种显示面板，包括：一第一基板；一第二基板，配置于第一基板上；一液晶层，夹于第一基板与第二基板之间；一第一配向层，配置于第一基板的一朝向液晶层的第一表面上，并具有一第一沟槽图案；以及一第二配向层，配置于第二基板的一朝向液晶层的第二表面上，并具有一第二沟槽图案；其中第一配向层与第二配向层是由一光聚合单体聚合而成。

本发明另一实施例提供一种显示面板的制作方法，包括：提供一第一基板、一第二基板以及一夹于第一基板与第二基板之间的液晶层，其中液晶层中掺杂有一光聚合单体，第一基板具有一朝向液晶层的第一表面，第二基板具有一朝向液晶层的第二表面；以及利用一掩模对液晶层进行一照光制程，以使光聚合单体于第一表面上聚合成一具有一第一沟槽图案的第一配向层以及于第二表面上聚合成一具有一第二沟槽图案的第二配向层。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A至图1C绘示本发明一实施例的显示面板的制程剖面图。

图2绘示本发明一实施例的掩模的立体图。

图3绘示本发明另一实施例的显示面板的制程剖面图。

图4绘示本发明一实施例的影像显示系统。

主要元件符号说明：

100～显示面板；

110～第一基板；

112～第一表面；

120～第二基板；

122～第二表面；

130～液晶层；

140～光聚合单体；

150～第一配向层；

152～第一沟槽图案；

160～第二配向层；

162～第二沟槽图案；

200～显示装置；

A、A1、B、B1～区域；

D1、D2～深度；

H1、H2、H3～厚度；

L、L1～光线；

M、M1～掩模；

T、T1～开槽。

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1C绘示本发明一实施例的显示面板的制程剖面图。首先，请参照图1A，提供一第一基板110、一第二基板120以及一夹于第一基板110与第二基板120之间的液晶层130。第一基板110具有一朝向液晶层130的第一表面112，第二基板120具有一朝向液晶层130的第二表面122。

液晶层130中掺杂有一光聚合单体140，例如压克力单体。在一实施例中，光聚合单体140的掺杂比例为0.1～3.5重量百分比。在一实施例中，光聚合单体140是选自由双丙烯酸酯系列、三丙烯酸酯系列、苯丙酸、苯内酯所构成的群组其中之一或其组合。双丙烯酸酯系列包括：

化学式1、

化学式2、

化学式4、

化学式5、

化学式6、

化学式7、

化学式8、

化学式9、

化学式10、

化学式11、

化学式14、

化学式15、或

化学式16，

其中，化学式1中的5＞m＞1，化学式2中的5＞n＞1，且m与n为整数。前述三丙烯酸酯系列包括：

化学式3。前述苯丙酸包括：

化学式12。

前述苯内酯包括：

化学式13。

接着，请参照图1B，利用一掩模M对液晶层130进行一照光制程，以使光聚合单体140(如图1A所示)于第一表面112上聚合成一具有一第一沟槽图案152的第一配向层150以及于第二表面122上聚合成一具有一第二沟槽图案162的第二配向层160。

图2绘示本发明一实施例的掩模的立体图。详细而言，请同时参照图1B与图2，在一实施例中，掩模M可具有多个开槽T，且光线L可穿过开槽T而照射到掺杂于液晶层130中的光聚合单体140，使光聚合单体140聚合而成高分子。此时，由于液晶层130无法包覆住高分子，故高分子会向液晶层130的外侧聚集，也就是向第一基板110的第一表面112以及第二基板120的第二表面122聚集，从而于第一表面112以及第二表面122上分别形成第一配向层150以及第二配向层160。

再者，由于光聚合单体140需照射到光线才会产生光聚合反应而形成配向层，因此，照光制程会在第一表面112的对应开槽T的区域A(以及第二表面122的对应开槽T的区域A1)中形成配向层。当开槽T的宽度较小时，光线L在通过开槽T时会产生绕射现象，且若是开槽T之间的间距较小时，照光制程亦可在第一表面112的对应掩模M实体的区域B(以及第二表面122的对应掩模M实体的区域B1)中形成配向层，但是对应掩模M实体的配向层厚度H2(最小厚度)小于对应开槽T的配向层厚度H1(最大厚度)。因此，第一配向层150具有对应掩模M实体的第一沟槽图案152。同理，第二配向层160具有对应掩模M实体的第二沟槽图案162。前述掩模M实体是指掩模M的不透光部，开槽T则为掩模M的透光部。

值得注意的是，由于本实施例是借由对掺杂于液晶层130中的光聚合单体140照光以使其聚合成高分子并朝向液晶层130的外侧聚集的方式直接形成第一配向层150以及第二配向层160，因此，无需购买已知技术使用的聚亚酰胺涂布机台，故可大幅降低制作成本。

再者，由于本实施例利用光聚合单体140需照射到光线才会产生光聚合反应的特性，搭配掩模M进行照光制程，故可使第一配向层150与第二配向层160分别具有第一沟槽图案152与第二沟槽图案162。因此，本实施例是直接形成具有沟槽图案的配向层，故无需使用已知的刷膜式配向法，从而避免已知因机械式摩擦配向层所产生的问题(如配向不均匀、粉尘颗粒、以及静电残留)，进而大幅提升制程良率。

在一实施例中，照光制程是经由第一基板110侧照射光聚合单体140。第一基板110与第二基板120例如为有源阵列基板与彩色滤光基板。在一实施例中，照光制程是使用紫外光，例如线性偏极紫外光。照光制程所使用的紫外光能量例如为10～80毫瓦(mW)，照射时间例如为60～1200秒，照射的总能量密度例如为0.6～9.6焦耳每平方公分，紫外光的波长例如为20～400纳米。

然后，请参照图1C，移除掩模M，此时形成一显示面板100。

图3绘示本发明另一实施例的显示面板的制程剖面图。如图3所示，在另一实施例中，照光制程可经由第一基板110侧与第二基板120侧照射光聚合单体140(如图1A所示)。详细而言，可另外在第二基板120上配置一掩模M1，掩模M1可具有多个开槽T1，且光线L1可穿过开槽T1而照射到掺杂于液晶层130中的光聚合单体140。可同时(或分别)使用掩模M、M1对第一基板110侧与第二基板120侧照射光聚合单体140。

以下将详细介绍图1C中的显示面板100的结构。

请再次参照图1C，本实施例的显示面板100包括一第一基板110、一第二基板120、一液晶层130、一第一配向层150、以及一第二配向层160，其中第二基板120配置于第一基板110上，且液晶层130夹于第一基板110与第二基板120之间。

第一配向层150配置于第一基板110的一朝向液晶层130的第一表面112上，并具有一第一沟槽图案152。第二配向层160配置于第二基板120的一朝向液晶层130的第二表面122上，并具有一第二沟槽图案162。第一配向层150与第二配向层160是由一光聚合单体140(如图1A所示)聚合而成。

值得注意的是，第一配向层150是直接配置于第一基板110上，且第二配向层160是直接配置于第二基板120上，第一配向层150与第一基板110之间、以及第二配向层160与第二基板120之间并未夹有其他膜层(如聚亚酰胺层)。

第一配向层150或第二配向层160的厚度H1、H3(最大厚度)例如为20埃～80埃。第一沟槽图案152或第二沟槽图案162的深度D1、D2约为20埃～40埃。在一实施例中，第一沟槽图案152并未贯穿第一配向层150，第二沟槽图案162并未贯穿第二配向层160。

图4绘示本发明一实施例的影像显示系统。如图4所示，本实施例的影像显示系统400包括显示面板100以及一输入单元410，其中输入单元410耦接至显示面板100，用以提供输入信号至显示面板100，使显示面板100产生影像。

影像显示系统400例如为一平板电脑、一投影机、一电子书、一笔记本电脑、一手机、一数码相机、一个人数字助理、一桌上型电脑、一电视机、一车用显示器、一携带型DVD播放器、或是其他影像显示装置。

综上所述，由于本发明是借由对掺杂于液晶层中的光聚合单体照光以使其聚合成高分子并朝向液晶层的外侧聚集的方式直接形成配向层，因此，无需购买配向膜涂布机台，故可大幅降低制作成本。再者，由于本发明利用光聚合单体需照射到光线才会产生光聚合反应的特性，搭配掩模进行照光制程，因此，可直接形成具有沟槽图案的配向层，故可避免使用已知刷膜式配向法所带来的问题，进而大幅提升制程良率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，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，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种显示面板，包括：

一第一基板；

一第二基板，配置于该第一基板上；

一液晶层，夹于该第一基板与该第二基板之间；

一第一配向层，配置于该第一基板的一朝向该液晶层的第一表面上，并具有一第一沟槽图案；以及

一第二配向层，配置于该第二基板的一朝向该液晶层的第二表面上，并具有一第二沟槽图案；

其中该第一配向层与该第二配向层是由一光聚合单体聚合而成。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体是选自由双丙烯酸酯系列、三丙烯酸酯系列、苯丙酸、苯内酯、压克力单体所构成的群组其中之一或其组合。

3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体为压克力单体。

4.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体为双丙烯酸酯系列。

5.如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，该双丙烯酸酯系列包括：

化学式1、

化学式2、

化学式4、

化学式5、

化学式6、

化学式7、

化学式8、

化学式9、

化学式10、

化学式11、

CH₂＝CHCOO——C₉H₁₈——OCOCH＝CH₂

化学式14、

化学式15、或

化学式16，

其中，化学式1中的5＞m＞1，化学式2中的5＞n＞1，且m与n为整数。

6.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体为三丙烯酸酯系列。

7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该三丙烯酸酯系列包括：

化学式3。

8.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体为苯丙酸。

9.如权利要求8所述的显示面板，其特征在于，该苯丙酸包括：

化学式12。

10.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该光聚合单体为苯内酯。

11.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，该苯内脂包括：

化学式13。

12.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第一配向层或该第二配向层的厚度为20埃～80埃。

13.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第一沟槽图案或该第二沟槽图案的深度约为20埃～40埃。

14.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第一沟槽图案并未贯穿该第一配向层，该第二沟槽图案并未贯穿该第二配向层。

15.一种显示面板的制作方法，包括：

提供一第一基板、一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，其中该液晶层中掺杂有一光聚合单体，该第一基板具有一朝向该液晶层的第一表面，该第二基板具有一朝向该液晶层的第二表面；以及

利用一掩模对该液晶层进行一照光制程，以使该光聚合单体于该第一表面上聚合成一具有一第一沟槽图案的第一配向层以及于该第二表面上聚合成一具有一第二沟槽图案的第二配向层。

16.如权利要求15所述的显示面板的制作方法，其特征在于，该照光制程是经由该第一基板侧照射该光聚合单体。

17.如权利要求15所述的显示面板的制作方法，其特征在于，该照光制程是经由该第一基板侧与该第二基板侧照射该光聚合单体。

18.如权利要求15所述的显示面板的制作方法，其特征在于，该照光制程是使用一线性偏极紫外光。

19.一种影像显示系统，包括：

如权利要求1所述的显示面板；以及

一输入单元，耦接至该显示面板，用以提供输入信号至该显示面板，使该显示面板产生影像。

20.如权利要求19所述的影像显示系统，其特征在于，该影像显示系统包括：一平板电脑、一投影机、一电子书、一笔记本电脑、一手机、一数码相机、一个人数字助理、一桌上型电脑、一电视机、一车用显示器、或一携带型DVD播放器。

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