CN103226262B

CN103226262B - 影像显示系统及液晶显示装置的制造方法

Info

Publication number: CN103226262B
Application number: CN201210021892.4A
Authority: CN
Inventors: 沈宏明; 黄婉玲; 杨凯能; 谢朝桦
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: CN103226262A

Abstract

本发明提供一种具有液晶显示装置的影像显示系统及液晶显示装置的制造方法。该液晶显示装置包含：第一基板与第二基板，其中第一基板与第二基板是相互平行设置；第一光异构化配向层配置于第二基板的上表面，以及第二光异构化配向层配置于第二基板的下表面，其中该第一光异构化配向层及第二光异构化配向层表面具有多个突起，且该突起是由非极性单体经聚合反应所形成，其中所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基；以及，横向电场切换(In-Plane Switching)液晶层配置于第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间。根据本发明一实施例，所述液晶显示装置为横向电场切换液晶显示装置。

Description

影像显示系统及液晶显示装置的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种影像显示系统，特别是关于一种具有液晶显示装置的影像显示系统。

背景技术

液晶显示装置利用薄型、轻量及低电力消耗的特长，而应用于范围较广的领域中。液晶显示装置可具备一对基板，基板上设置电极且基板间设置液晶层，当对设置于基板上的电极适当地施加电压时，可控制液晶层中所含有的液晶分子的旋转方向。液晶显示装置通常具有设置于基板的液晶层侧的表面的液晶配向膜以控制液晶分子的配向方向。

液晶配向膜主要是由聚合材料制成。液晶配向膜扮演导引液晶分子的引向器。当藉由电场的影响移动液晶分子以呈现影像时，液晶配向膜使这些分子在预定方向上定向。一般而言，需要均匀配向液晶分子以便为液晶装置提供均匀亮度以及高对比率。

配向液晶的传统方法包含将诸如聚酰亚胺(polyimide)的聚合物膜涂覆于玻璃基板上，以及用诸如尼龙(nylon)或聚酯纤维(polyester)在某一方向上摩擦基板的表面。然而，摩擦方法在利用纤维摩擦聚合物膜时所产生的粉尘或静电放电(electrostatic discharge，ESD)而引起严重问题。

为了解决摩擦方法引起的问题，近来业界已研究光辐射配向方法(简称光配向)，藉由在膜上照射光来诱导聚合物膜的各向异性，以便将液晶分子配向。已提出的光配向方法是利用具有光官能基的聚合物作为配向膜材料。藉由用偏振光照射使这些聚合物各向异性地光异构化、光交联或光裂解，以便对表面提供各向异性，从而使其能够诱导液晶分子在某一方向上配向。

用于液晶配向膜的材料应具有光学稳定性及热稳定性，以便使其适用于液晶显示装置。然而，就此点而言，传统光配向材料所形成的配向膜光学稳定性及热稳定性不佳，导致配向力不稳定。此外，一般来说，光配向处理法所形成的配向膜其锚定能小于利用摩擦法所形成的配向膜，如此一来会导致响应速度(response speed)的下降或是造成影像留痕。

基于上述，目前业界亟需一种新颖的光配向方法，来形成具有高稳定性及锚定效果的配向膜，来解决现有技术所目临的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有液晶显示装置的影像显示系统，其具有改良的光异构化配向层，与传统光异构化配向法相比，具有较高的配向效果及光学稳定性。此外，本发明亦提供一种影像显示系统的制造方法，可减少光异构化高分子层的照光时间，并增加配向膜稳定性及锚定效果，达到降低成本以及提高产能的目的。

本发明所述的影像显示系统包括液晶显示装置，而该液晶显示装置包含：上基板与下基板，其中该上基板与下基板是相互平行设置；第一光异构化配向层配置于所述下基板的上表面，以及第二光异构化配向层配置于所述上基板的下表面，其中所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层表面具有多个突起，且该突起是由非极性单体经聚合反应所形成，其中所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基；以及，横向电场切换(In-Plane Switching)液晶层配置于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间。根据本发明一实施例，该液晶显示装置为横向电场切换液晶显示装置。

本发明亦提供上述液晶显示装置的制造方法，包括：提供上基板与下基板，其中该上基板与该下基板是相互平行设置；在下基板的上表面涂布第一光异构化高分子层，以及在上基板的下表面涂布第二光异构化高分子层；对所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层施以第一能量，分别形成第一光异构化配向层及第二光异构化配向层；注入液晶组合物于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间，其中所述液晶组合物包含横向电场切换(In-Plane Switching)液晶以及非极性单体，且所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基；以及，对所述液晶组合物施以第二能量，以在第一光异构化配向层及第二光异构化配向层的表面形成多个突起，其中所述突起为所述非极性单体经聚合反应所形成。

具体地，本发明提供了一种具有液晶显示装置的影像显示系统，其包含：

液晶显示装置，其中该液晶显示装置包含：

第一基板与第二基板，其中第一基板与第二基板是相互平行设置；

第一光异构化配向层，配置于所述第二基板的上表面；以及第二光异构化配向层，配置于所述第一基板的下表面；其中所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层表面具有多个突起，且所述突起是由非极性单体经聚合反应所形成，其中所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基；以及

横向电场切换(In-Plane Switching)液晶层，配置于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间。

根据本发明的具体实施方案，所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层是光异构化高分子经施以第一能量后所形成。

根据本发明的具体实施方案，所述光异构化高分子为偶氮高分子。

根据本发明的具体实施方案，所述光异构化高分子为芳香族偶氮高分子。

根据本发明的具体实施方案，所述光异构化高分子是由以下单体经聚合反应而得：

其中R¹为氢、或C_1-6烷基。

根据本发明的具体实施方案，所述非极性单体具有以下结构：

其中m及m’是各自独立并介于1～7之间的整数，n为介于1～5之间的整数。

根据本发明的具体实施方案，所述突起是由对所述非极性单体经施以第二能量后所形成。

根据本发明的具体实施方案，所述液晶显示装置为横向电场切换液晶显示装置。

本发明还提供了一种液晶显示装置的制造方法，其包含：

提供第一基板与第二基板，其中所述第一基板与第二基板是相互平行设置；

在第二基板的上表面涂布第一光异构化高分子层，以及在第一基板的下表面涂布第二光异构化高分子层；

对所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层施以第一能量，分别形成第一光异构化配向层及第二光异构化配向层；

注入液晶组合物于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间，其中所述液晶组合物包含横向电场切换(In-Plane Switching)液晶以及非极性单体，且所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基；以及

对所述液晶组合物施以第二能量，以在所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层的表面形成多个突起，其中该突起为所述非极性单体经聚合反应所形成。

根据本发明的具体实施方案，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层包含偶氮高分子。

根据本发明的具体实施方案，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。

根据本发明的具体实施方案，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层是由以下单体经聚合反应而得：

其中R¹为氢、或C_1-6烷基。

根据本发明的具体实施方案，其中所述非极性单体的重量百分比介于0.05～3wt％，该重量百分比是以所述液晶组合物的总重为基准。

根据本发明的具体实施方案，其中所述第一能量为具有365nm波长的紫外线。

根据本发明的具体实施方案，其中施以所述第一能量的时间为1～10秒。

根据本发明的具体实施方案，其中所述非极性单体具有以下结构：

根据本发明的具体实施方案，其中所述第二能量为具有310～400nm波长的紫外线。

根据本发明的具体实施方案，其中施以所述第二能量的时间为100～1800秒。

根据本发明的一具体实施方案，其中所述第一光异构化高分子层包含偶氮高分子以及第二光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。

根据本发明的另一具体实施方案，其中所述第二光异构化高分子层包含偶氮高分子以及第一光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。

附图说明

图1显示根据本发明的一实施例所绘示的液晶显示装置剖面示意图。

图2显示图1区域2的局部放大示意图。

图3是根据本发明一实施例所述的液晶显示装置制造方法的步骤流程图。

图4是绘示根据本发明一实施例的影像显示系统方块示意图。

图5为实施例所得的具有多个突起的光异构化配向层的SEM(扫描式电子显微镜)光谱图。

图中主要符号说明：

2～区域；

11～下基板的上表面；

12～下基板；

13～上基板的下表面；

14～上基板；

15～第一光异构化配向层上表面；

16～第一光异构化配向层；

17～第二光异构化配向层下表面；

18～第二光异构化配向层；

20～横向电场切换液晶层；

22～突起；

50～控制单元；

100～液晶显示装置；

101、102、103、104、105～步骤；

200～影像显示系统。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1，其显示本发明一实施例所述的液晶显示装置100，该液晶显示装置100包含：下基板12与上基板14，其中该上基板14与该下基板12是相互平行设置。该下基板12与上基板14可为透明基板，例如为玻璃基板。第一光异构化配向层16配置于下基板12的上表面11上，以及第二光异构化配向层18配置于上基板14的下表面13上。所述第一光异构化配向层16及第二光异构化配向层18是藉由对光异构化高分子施以第一能量后所形成的膜层，其中所述光异构化高分子可为偶氮高分子，例如芳香族偶氮高分子。举例来说，所述光异构化高分子可为具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)单体经聚合反应所形得，其中所述具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)单体可例如具有以下结构：

(其中R¹为氢、或C_1-6烷基)。值得注意的是，请参照图2，为图1所示区域2的局部放大示意图，所述第一光异构化配向层16的上表面15(以及所述第二光异构化配向层18的下表面17)具有多个突起22(该突起可具有高度不大于20nm、以及宽度不大于200nm)。其中，该突起22是由非极性单体经施以第二能量后藉由聚合反应所形成，其中所述非极性单体具有2或3个丙烯酸酯官能基。举例来说，该非极性单体可具有以下结构：

(其中m及m’是各自独立并介于1～7之间的整数，n为介于1～5之间的整数)。所述多个突起22可发挥锚定效果，稳定并提升所述第一光异构化配向层16及第二光异构化配向层18的配向力。

仍请参照图1，横向电场切换(In-Plane Switching)液晶层20配置于所述第一光异构化配向层16及第二光异构化配向层18之间。根据本发明一实施例，所述液晶显示装置为横向电场切换液晶显示装置。

请参照图3，为上述图1所示的液晶显示装置100的工艺步骤流程图，该液晶显示装置的制造方法，可包含以下步骤：

首先，提供上基板与下基板，其中该上基板与该下基板是相互平行设置(步骤101)。接着，在下基板的上表面涂布第一光异构化高分子层，以及在上基板的下表面涂布第二光异构化高分子层(步骤102)。该光异构化高分子可为偶氮高分子，例如芳香族偶氮高分子。举例来说，该光异构化高分子可为具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)单体经聚合反应所形得，其中所述具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)单体可例如具有以下结构：

(其中R¹为氢、或C_1-6烷基)。接着，在完成上述光异构化高分子层的涂布后，对所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层施以第一能量，以分别形成第一光异构化配向层及第二光异构化配向层(步骤103)。值得注意的是，所述第一能量可为具有365nm波长的紫外线(可为一般UV光或线性偏极光)，而对所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层施以第一能量的时间可为1～10秒(UV强度强)、照度可介于10～80mW、而总照射量可为至0.01J～0.8J。在形成第一光异构化配向层及第二光异构化配向层后，可注入液晶组合物于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间(步骤104)，其中，该液晶组合物可包含横向电场切换(In-Plane Switching)液晶以及非极性单体，且所述非极性单体具有2或3个丙烯酸官能基。举例来说，该非极性单体可具有以下结构：

(其中m及m’是各自独立并介于1～7之间的整数，n为介于1～5之间的整数)。在所述液晶组合物中，非极性单体的重量百分比介于0.05～3wt％，例如：0.3wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、或3wt％(该重量百分比是以所述液晶组合物的总重为基准)。当非极性单体的重量百分比小于0.05wt％时，可能造成光配向能力不足的问题；而当非极性单体的重量百分比大于3wt％时，过多的非极性单体又可能造成液晶分子排列时的紊乱。此外，所述液晶组合物的注入方式可为液晶滴入制程(One Drop Filling、ODF)。最后，在注入所述液晶组合物之后，对该液晶组合物施以第二能量(步骤105)，以使液晶组合物内的非极性单体进行聚合反应，并附着于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层上，以在第一光异构化配向层及第二光异构化配向层的表面上形成多个突起，得到所述液晶显示装置。所述第二能量可为具有310～400nm波长的紫外线(可为一般UV光或线性偏极光)，而对液晶组合物施以第二能量的时间可为100～1800秒、照度可介于5～10mW、而总照射量可为0.5J～18J。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举实施例，来说明本发明所述的液晶显示装置的制备方法。

实施例

首先，取两片透明玻璃基板在其上分别涂布光异构化高分子层并且将两基板平行设置，以使两基板涂布光异构化高分子层的表面对向。其中所述光异构化高分子层是由具有以下结构的单体经聚合而成厚度可为400～800nm。接着，以365nm波长的紫外线照射该光异构化高分子层，照射时间为1～10秒、照度为10～80mW、而总照射量可为0.01～0.8J，得到上下两层光异构化配向层。接着，将一液晶组合物(由IPS液晶(由Merck制造贩卖)与非极性单体(具有以下结构：)所混合，其中该非极性单体的重量百分比为0.3wt％，以所述液晶组合物总重为基准)以液晶滴入制程(One Drop Filling、ODF)注入两基板间，使液晶组合物与上下光异构化配向层接触。最后，对该液晶组合物照射波长含盖310～400nm波长的紫外线，以使液晶组合物内的非极性单体进行聚合反应，并附着于上下光异构化配向层上，以形成多个突起。所述310～400nm波长紫外线的照射时间为100～1800秒、照度为5～10mW、而总照射量可为0.5～18J。请参照图5，为实施例所得的具有多个突起的光异构化配向层的SEM(扫描式电子显微镜)光谱图。

基于上述，本发明所述的液晶显示装置及其制造方法，除了使用光异构化配向层外，进一步使用具有非极性单体的液晶组合物与光异构化配向层接触，并施加能量使非极性单体在光异构化配向层表面聚合。由于非极性单体聚合后所形成的多个突起可发挥锚定效果，增强配向力及稳定性，可进一步减少在形成光异构化配向膜步骤时对该光异构化高分子层施加紫外线(波长365nm)的时间。由于波长为365nm的紫外线设备动辄上亿元，因此减少该设备的使用时间除了可降低成本外，亦可达到提高产能的目的。

图4显示根据本发明实施例包含液晶显示装置100的影像显示系统200的方块示意图。影像显示系统200可更具有控制单元50耦接至液晶显示装置100。控制单元50包括微处理器，用以将讯号输入至液晶显示装置100，经处理后显示影像。影像显示系统200包括例如掌上电脑(PDA)、携带式手机(mobile phone)、笔记型计算机、手提电脑或其它可携式电子装置。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，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。

Claims

1.一种具有液晶显示装置的影像显示系统，其包含：

液晶显示装置，其中该液晶显示装置包含：

第一光异构化配向层，配置于所述第二基板的上表面；以及第二光异构化配向层，配置于所述第一基板的下表面；其中所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层表面具有多个突起，且所述突起是由非极性单体经聚合反应所形成，其中所述非极性单体具有以下结构：

或其中m及m’是各自独立并介于1～7之间的整数；

以及

横向电场切换液晶层，配置于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间。

2.如权利要求1所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层是光异构化高分子经施以第一能量后所形成。

3.如权利要求2所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中所述光异构化高分子为偶氮高分子。

4.如权利要求2所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中所述光异构化高分子为芳香族偶氮高分子。

5.如权利要求2所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中所述光异构化高分子是由以下单体经聚合反应而得：

其中R¹为氢、或C_1-6烷基。

6.如权利要求1所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中所述突起是由对所述非极性单体经施以第二能量后所形成。

7.如权利要求1所述的具有液晶显示装置的影像显示系统，其中该液晶显示装置为横向电场切换液晶显示装置。

8.一种液晶显示装置的制造方法，其包含：

注入液晶组合物于所述第一光异构化配向层及第二光异构化配向层之间，其中所述液晶组合物包含横向电场切换(In-Plane Switching)液晶以及非极性单体，且所述非极性单体具有以下结构：

或其中m及m’是各自独立并介于1～7之间的整数；

以及

9.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层包含偶氮高分子。

10.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。

11.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第一光异构化高分子层及第二光异构化高分子层是由以下单体经聚合反应而得：

其中R¹为氢、或C_1-6烷基。

12.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述非极性单体的重量百分比介于0.05～3wt％，该重量百分比是以所述液晶组合物的总重为基准。

13.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第一能量为具有365nm波长的紫外线。

14.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中施以所述第一能量的时间为1～10秒。

15.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第二能量为具有310～400nm波长的紫外线。

16.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中施以所述第二能量的时间为100～1800秒。

17.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第一光异构化高分子层包含偶氮高分子以及第二光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。

18.如权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其中所述第二光异构化高分子层包含偶氮高分子以及第一光异构化高分子层包含芳香族偶氮高分子。