TW300960B - - Google Patents

Description

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經濟部中央揉準局員工消費合作杜印製 本發明係關於形成液晶顯示定向旗之方法，特別是關 於-種於液晶顒示裝置中形成一光聚合物定向胰之方法， 可對定向胰提供一預倾斜角度及加以調整。 在典型電子式切換LCD中，—液晶材料乃密封於詨有 速明導電極之二破瑀平板或塑骖平板間。 在下文中，爲使大家更了解本發明之背景，乃配合明 1探討傳統LCD結構及製造方法閼於預傾斜角度所產生之 問題。 圓1所示乃傳統LCD之結構固，其中塗有速明導貧極2 及2A之透明破璃基髏1及“内表面上分別復蓋著定向胰3及 3A，二基雅再以密封材料（未示）彼此黏合以形成一可注入 液晶材料4之空間，破璃基體1及1A<另一表面則彀有極化 器5及5A 〇 在此一 LCD中，爲保有固定亮度及高對比值，需使注 入二破璃基體間之液晶均勻同向排列。 已熟知的，有數個使液晶均勻同向排列之技術。例如 ，有一種方法，先將定向膜置於基體上，接著以機械摩擦 處理形成細溝，而使定向膜整個表面之液晶分子得以規則 排列。在此技術中，一聚亞胺塑或聚醣胺型聚合材料乃廣 爲用以充當定向胰材料。然而，此技術採用之機械摩擦有 一缺點，即產生之細溝有本質上的缺陷，會導致隨機相扠 曲及光散射現象，而對顯示操作特性有不利之影響。另外 ，機械摩擦期間所產生之靜電可能會造成主動矩陣顒示之 -3 - 灰尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —^1τ-------^ (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 丨 A7 .— 、丨 B7 五、發明説明（） （八十三年十二月修正) 缺陷。再者，在表面各區域分子排列方向均不同之情況下 ，實瞭上不可能局部地對遴定區域定向。爲克服前述之缺 失，乃提出一預聚合物、感光材料，可經光照聚合而形成 定向旗。此預聚合物包括聚L烯-4_甲氣基桂皮睃 (polyvinyl-4-methoxyCinnamic acid ，下文以"PVCN-M” 表之），其可藉聚C*綠轉（ρ 〇 1 y v i n y 1 alcohol , 下文以 "PVA"表之〉與A-甲氡基桂皮睃反應而得。根棟此技術，緣 性極化紫外線（下文"UV"以表之）之照射使PVCN - Μ交錯鏈結 ，而產生網狀結構之定向膜。此光聚合定向膜可讓液晶分 子以平面結構之較佳方向定向。然而，藉PVCN-Μ光照聚合 形成之定向膿仍有一些問題。例如，PVCN-Μ定向膿之熱秩 定性極差，當環境溫度超過50 Ό ,扭曲即會出現。另外， 此定向胰提供零預傾斜角。零預傾斜角之結果是，以感光 材料爲基之LCD光電特性劣於以摩擦聚合物爲基者。例如 ，需较高之驅動電壓及對比較差。 發明之械速 爲解決前述之問題，發明人體認到需想一方法以形成 一具高熱阻且能提供一合通預傾斜角之LCD定向胰。 因此，本發明特點之一乃在提供一於LCD中形成光照 聚合定向膜之方法，其中該定向膿具有高熱阻。 本發明之另一特點乃在提供一於LCD中形成光照聚合 定向膜之方法，其中LCD預傾斜角之形成有相當程度之自 由值。 -4 - 本紙張尺度適用中關家^準（CNS) Α4ΐΜΜ 21GX297公釐） 83. 3. !〇,〇〇〇 ---1------¾------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X) °^〇96〇 五、發明説明（3) (1996年9月修正） 本發明進一步之特點乃在提供一於LCD中形成光照聚 合定向膜之方法，藉以大幅改善相扭曲及光散射現象。 上述目的之達成可藉一方法，其步驟包括：在二相對 基體表面形成P V C N - F薄膜；及以具不同能量之線性極化 U V線分別對形成之P V C N - F薄膜照射。 在以下之描述中將更淸楚地彰顯出本發明關於上述及 其他方面之優點。 爲達前述及相關之目的，下文乃將對包含該等特性之 本發明做詳細描述並於申請專利範圍內特別指出，然而以 下關於_·-特定實施例之詳細說明及隨附圖式僅爲採用本發 明原則眾多實施方式之一。 圖式之簡單說明 圖1乃傳統L C D結構之部分正視圖，其左側爲非選擇 狀態，右側爲選擇狀態； 圖2乃關於線性極U V化線照射及雙折射量測等實驗 設立之示意圖； 圖3乃關於預傾斜角量測之實驗設立示意圖； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 I:--^-----k 袈—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖4乃根據本發明之UV照射時間與PVCN-F薄膜所感 應雙折射之關係曲線圖；及 圖5乃根據本發明以數個實驗結果爲基之平均預傾斜 角與照射時間差關係圖。 較佳實施例之詳細說明 下文中將對本發明之較佳實施例做詳細說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 b °__ 五、發明説明（4 ) Ρ ^ _充《 (1996年9月修正） 光照聚合定向膜所用材料PVCN-F係藉PVA與氟桂 皮酸衍生物反應製備，其中桂皮醯分子之苯環被取代有 氟。PVCN-F需於一溶劑中溶解以將其置於玻璃基體表 面，而該基體表面上係形成有透明電極及薄膜電晶體。爲 此，PVCN-F乃溶解於1，2 -二氯乙烷（下文以"DCE"表 之）與氯苯（以下以1’ C Β ”表之）之混合劑中。若欲得低分子 重量（15,000~18,000)之PVCN-F溶液，DCE與CB 之 重量比爲1:1 ;若欲備製高分子重量（18, 000〜 27,000)，DCE與CB之重量比則爲1:4。因PVCN-F溶 液濃度與欲塗裝薄膜厚度有關，故濃度乃由薄膜厚度決 定。例如，若欲塗裝薄膜厚度約爲5 〇 〇 n m，則可用濃度 爲4g/l之PVCN-F溶液，其中4g PVCN-F乃溶解於1升 之D C E與C B混合劑中（比例爲1 : 4 )。 於DCE與CB混合劑中製備PVCN-F溶液後，藉吸量 管以滴狀將溶液加在玻璃基體之中央部分，其中該基體表 面形成有透明電極及薄膜電晶體。接著，利用一旋轉塗裝 儀器在基體上形成定向膜。旋轉塗裝處理係以3至5xl〇3 rpm之轉速進行20至3〇秒。旋轉塗裝之後，再將基體於 5 〇 °C下預烤3 0分鐘。 根據本發明，如稍後描述者線性極化UV線之照射使 附者之聚合物父錯鍵結，此外並提供一預傾斜角。LCD 預傾斜角之調整可藉二不同能量U V線對附著於玻璃基體 上之二薄膜照射達成。 二相對玻璃基體乃以傳統方法貼在一起，然後利用毛； 細作用將液晶材料注入其間。 ^^^1 ^^^^1 ^^^^1 lnl« nn ϋ— I — 11 ^^^^1 ^^^^1 -·、 - - ? -、-口 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 -

VL· 痛充丨 A7 B7 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 五、發明说明（） （八十三年十二月修正) 以下將參考阖2對薄脒照射及雙折射量測做詳細描述 。圖2乃以線性極化uv線照射附著預聚合物材料及责測雙 折射之實驗設立示意阖，其中水銀燈11產生之uv線能黃在 25〇至5〇ow之間，乃絰由透鏡1Z及稂鏡線性極化。獲得 之線性極化UV線進入分光鏡，該分光鏡祗讓某一方向之 光線通遇而反射其他方向者，通遇之光線並照射至塗裝於 玻璘基體I6上之感光預聚合物材料（PVCN-F)l5。照射之結 果使原先爲各向同性的 (isotro pic)5!t合物變爲各向異性 的（anisotropic)^ 合物。 感應之雙折射可藉一量測系統侦涮，該系統包括：分 光鏡14 ;偏光鏡17及17A ; —氪-氖雷射18 ; —光二極饉19 ;及一示波器2〇〇因各向異性乃以雙折射代表，故照明狀 態吁藉量測雙折射加以監視。 圖3所示乃預倾斜角量測之宥驗設立示意圖，其中氪 -氖雷射21產生之光束射至LCD單元24上，且該LCD可於二 橫向偏光鏡23及23A間旋轉。該LCD單元並於一詨有步進馬 達26之桌上調整。穿越隔膜22被記錄之光束I其強度乃以 下列變數之函數加予記錄：LCD單元法缘與雷射光束之波 向量K之間的角度。當光束進一步通過另一隔膜ΜΑ而進入 一光接收裝置，光二極髏25 ,其強度值乃於一電腰之鬣视 器27上顯示，其中強度相關资訊信號乃透遇光二極體25爲 電腯接收。預傾斜角係以r (</>)曲線對稱軸之位置來決定 ，代表公式如下+n〇)，其中<^乃對應於 對稱軸之角度，ne及η〇則分別爲LC對異常及正常波之折射 係數。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210 X 297公釐） 83. 3.10,000 ---------——餐------ΪΤ------.ii (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) A7五、發明説明（

(1 9 9 6年9月修正 根據本發明，於P V C N - F薄膜獲得預傾斜角乃藉具不 同能量（介於1 0 0 m J至5 J )之線性極化u V光束對薄膜加 以照射。 圖4乃根據本發明之光聚合物雙折射與照射時間關係 曲線圖。由圖中可知，例如當線性極化U V光束強度爲 2 5 m ff，雙折射幾乎正比於照射時間（直至4 0分鐘）。 例1 一塗裝於玻璃基體上之第一 PVCN-F薄膜置於如圖1 所示之儀器中，且曝露於光強度約2 5 m w之線性極化U V線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 下達1 0分鐘。照射面積約 1 . c m 2能量（照射能量 J) » —於另一玻璃基體上之第二PVCN-F薄膜曝露於相同 光束下達20分鐘（照射時間差△tgx = 10分鐘）。 二形成之玻璃基體彼此黏貼且液晶材料乃以傳統方式 注入以製造一 L C D。使用如圖2之光學設備，如上述解釋 過者，可量測該L C D之預傾斜角。 結果不於表1且繪於圖5中。 例2 二P V C N ~ F薄膜以類似例1之方式曝露，除了照射時 間均爲1G分鐘（照射時間差Atex = 0分鐘）。形成之二 玻璃基體彼此黏貼後注入液晶以製造一 L C D，並量測其預 傾斜角。 結果示於表1及繪於圖5中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210 X 297公釐） .訂_ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 例 A6 B6 一以類似例1之方式製備之LCD ,除了第1PVCN-F聚合 物曝光1〇分鐘及第ZPVCN-F聚合物曝光3〇分鐘（照射時間差 △ tex - 20分鐘）。 對該LCD之預傾斜角實施量測。 結果示於表1及繪於囷5中。 _4 一以類似例1之方式製備之LCD ,除了第1及第 2PVCN-F聚合物曝光時間分別爲90及15〇分鐘（照射時間差 △ tex - 60分鐘）。 對該LCD之預傾斜角實施量測。 結果示於表1及繪於囷5中。 η_5 一以類似例1之方式製備之LCD，除了第1及第 2PVCN-F聚合物曝光時間分別爲10及9〇分鐘（照射時間差△ tex - 80分鐘）。 對該LCD之預傾斜角實施量測。 結果示於表1及繪於圊5中。 請先聞讀背面之注意事項再磺寫本頁) 禮濟部中央標半局3工消^合^社印^ 例 以一類似例1之方式製備之LCD ,除了第1及第 2PVCN-F聚合物曝光時間分別爲10及70分鏤（照射時間差△ 本纸張尺度適用中囚國家標準！ CNS)甲4規格！ 210x 297公釐1 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) C| -)4 " .； ( 1 9 9 6年9月修正） '· ' ：：^i tex =60 分鐘）。 對該L C D之預傾斜角實施量測。 結果示於表1及繪於圖5中。 表 1 例號 平均預傾 斜角（° ) 照射時間（ 第1 min) 第2 時間差 (min) 1 10 10 2 0 10 2 0 10 10 0 3 13.5 10 3 0 2 0 4 0 9 0 15 0 6 0 5 18 10 9 0 8 0 圖5所示乃平均預傾斜角與第1及第2基體光照時間 差之關係曲線圖。如圖所示，平均預傾斜角乃正比於照射 時間差且其梯度在30分鐘時間差以內很大，超過30分鐘 則很小。 由諸例可知在固定強度下，預傾斜角隨時間差變大而 增大。此僅在下列情形時有效，即製造該單元的兩基體中 的至少一個被線性極化U V線照射的程度在雙折射未飽和 的範圍內。 同時請注意當線性極化U V線強度不同而照射時間爲 定値時，其結果乃類同於上述所示者。亦即，因根據本發 明所提者，預傾斜角與照射能量的差値有關，而該能量正 _____ - 1 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 __r J__ 五、發明説明（9 ) (1 9 9 6年9月修正） 比於光強度及照射時間（強度X時間），故當照射時間爲 定値時，如果一入射光被照射而在一基體的足夠小區域形 成雙折射，則照在另一基體的光的強度較強時會使得該單 元的預傾斜角增加。 如以上所解釋者，根據本發明之方法不僅能對製成之 L C D提供一預傾斜角，且亦可藉不同能量之二線性極U V化 光束分別對二基體照射來加以調整。另外，根據本發明方 法製成之LCD相較於具平面結構定向膜之使用有PVCN - Μ 作爲定向材料的L C D所需驅動電壓低甚多。再者，相扭曲 及光散射現象不會發生於此LCD中，故像對比及諸如此類 之顯示特性得以獲得改善。 雖然本發明已以某些較佳實施例做描述，任何熟悉此 藝之人士將察知在不偏離本發明已廣泛描述之精神及範疇 下，許多變化及修飾均爲可能。 圖號說明： 圖1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 , 1 A 玻璃基體 2，2 A 電極 3，3 A 定向膜 4 液晶材料 5 , 5 A 極化器 圖2 11 水銀燈 12 透鏡 13 稜鏡 14 分光鏡 15 P V C N - F 16 玻璃基體 17，1 7 A 偏光鏡 18 氮-氖雷射 19 光二極體 2 0 示波器 圖3 2 1 氦-氖雷射 2 2，2 2 A 隔膜 2 3 , 2 3 A 偏光鏡 2 4 LCD單元 2 5 光二極體 2 6 步進馬達 2 7 監視器 2 8 電腦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐）

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1996年9月修正） ΓΤ. 一種形成LCD定向膜之方法，包含下列步驟： 在二基體之各表面形成一聚乙烯-4-氟桂皮酸醋聚合 物薄膜，其係藉將該聚乙烯-4-氟桂皮酸酯聚合物溶解於 一由1 ,2-二氯乙烷及氯苯所組成之混合物中並使用一旋 轉塗裝儀器而進行；及 以具不同能量之線性極化紫外線分別對該等薄膜照 射。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中的照射步驟 包括以一固定強度的光線對該等薄膜分別照射不同的時 間。 3 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中的照射步驟 包括以不同強度的光線對該等薄膜分別照射一相同的時 間。 ^^1 ^^^1 n^i . Τ J n^i n^i 9. , - 令 ， ί 务 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邹中央標準局員工消費合作社印製 4 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該聚乙烯-4-氟桂皮酸酯聚合物包括一聚乙烯醇及一氟桂皮酸酯 基’該聚乙烯醇的分子量具有一介於15, 〇〇〇至27,〇〇〇的 分子量。ί 本紙張尺度i|用中國國家樣準（CNS > A4規格（2iex2W公釐>