TW446836B - Method and apparatus for manufacturing liquid crystal displays - Google Patents

Description

1 446 8 3 6 五，發明說明（I) 發明背景 a) 發明範圍 本發明有關於用以製造液晶顯示器之方法及裝置 b) 前案說明 一液晶顯示器（LCD)包括二個底材及置於其間的液晶 廣°由施加到液晶層的電場強度來控制光的透射。為了製 造液晶顯示器，分別將其其内表面上具有電極的二個底材 組合以形成空的液晶格，並接著將液晶材料注入空的液晶 格之中。 一垂直對正绞向列（VATN)液晶顯示器使用具有負介電各 向異性的各向同性對正液晶。VATN液晶顯示器具有許多優 點如高對比率’快速反應時間及寬的視角等。然而VATN LCDs的製k方法有一些問題。例如當使用垂直對正膜作各 f同性對正時，它需要五倍長的習知絞向列LCDs才能以液 晶材料填滿空的液晶格，這是因為液晶材料與垂直對正膜 之間的原子空間配置阻礙及互動之故。 圖1 ’ 2分別是習知絞向列液晶顯示器與VATN液晶顯示器 的《彳面圖。用這些圖形來說明這兩種習知Lcds的填·充過 程= ' 在圖1中，以密封膠3密封二個透明的絕緣底材1，2，除 了土入圓孔6之外，以界定一液晶格。對正膜4形成在底材 y的内表面上以控制液晶分子的對正。在絞向列液晶顯 不器令使用各向同性對正膜。注入通過注入圊孔6的液晶 材料5具有正介電各向異性而且與底材1，2平行的設置，

CAProgram Files\Patent\55243. ptd 第 6 頁 446836 五、發明說明（2) 以便容易的將液晶材料5注入液晶格。箭號表示注入 向。 在圖2所示的VATN LCD中，用各向同性對正膜7來對正垂 直於底材1，2的液晶分子8。液晶材料8注入通過注入圓孔 〕’其中液晶分子的狀態是垂直於底材1，2。因此需要較 長的時間才能將液晶格填滿，這是因為液晶材料8與垂直 對正膜7之間的原子空間配置阻礙及互動之故。 ，即發生一末端密 晶格下壓以維持均 常用紫外線硬化密 注入圓孔上施加uv

封過程。在末端密 一的格間隙，並接 封膠（UV密封膠）作 密封膠，然後由UV 注入液晶材料之後 封過程中，將熱的液 著密封注入圓孔。通 末端密封。亦即，在 光將UV密封勝硬化。 然而因為液 從液晶格釋出 液晶格以便於 擾。然而很難 改變。尤其是 時間至少是填 若是在末端 材料，則底材 封膠的同時液 合強度。結果 整個硬化密封 會及液晶層混 晶格内外 過多的液 執行末端 估計適當 在VATN液 充過程的 密封過程 間的格間 晶材料仍 ，硬化後 膠會完全 合或者釋 之間的壓力 晶#料a因 密封過程之 的時間量， 晶顯示器中 二倍，因為 之前並沒有 隙不會維持 通過注入圓 &'封踢會鬆 與LCD分開Q 出液晶材料 差使得注入後會連續的 此需要用液晶材料填充 洳的2或3小時内不受干 因為液晶材料的黏度會 ’釋出過多液晶材料的 液晶材料與底材垂直。 充分的釋出過多的液晶 均一。況且若施加U V密 孔作釋出，則會減低結 他。在最槽的情況下， 在任一情況下，空氣 。此外時間也浪費了，

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五、發明說明（3) 因為長時間填充後液晶格應該留下來固定 發明概述 ：'.： 因此本發明之目標是將液晶枓 縮短。 料注入VATN液晶格的時 間 本發明之另-目標是得到液晶顯示器之有現格間隙。 本發明之又一目標是減少末端密封過程中的瑕疵。 根據本發明當液晶材料注入液晶格時，藉由施加一電壓 至液晶格使得液晶分子平行於底材地設置，以提供這些與 其他目標、特徵及優點。 v 較佳地，液晶材料注入期間真空室之溫度高於室溫以減 少液晶材料之黏度，並且低於液晶各向同性變化溫度以維 狀態、然而，為了避免液晶材料之蒸發，溫度低於 液晶材料之清除點較佳。 施2在液晶格上之電壓超過門檻電壓較佳，俾使液晶分 子平行於底材地對正本身.而且較佳地使用具有等於或低 於S〇HZ之低頻AC(交流電）電壓以使液晶分子在注入期間橫 向振盪。更佳地，頻率在10_30Hz範圍之中。 在末端密封過程中，如同在填充過程將電壓施加至液晶 格以使液晶分子平行於底材，並且利於釋出過多之液晶材 料接著密封注入圓孔。 一種用於末端密封過程之裝置，包含裝置，用以施壓過 注入液晶格以利於釋出注入的過多之液.晶材料’及裝置， 用以施加電壓至液晶格。 附圖之簡單說明

C:\Program Files\Patent\55243. ptd 第 8 頁 446836 五、發明說明（4) 囷1是填充過程中羽ip 2 圖2是填充過程中習v °列液晶顯示器的剖視圖。 圖3是根據本發：填二二：晶顯示器的剖視圖。 圖4 敁二填充過程中液晶格的上視圖。 圖。疋 發明實施例的填充過程中VATN LCD的剖視 剖：5囷疋根據纟發明實施例的末端密封過程中VATN LCD的 Γ壓的力時序圖在說明根據本發明實施例的末端密封步驟 圖7是根據本發明實施例的末端密封步驟中的裝置的立 較佳實施例之詳細說明 現在參考以下的附圖來更完整的說明本發明，其中顯示 本發月的較佳實施例。然而本發明可以用不同的形成來實 施，因此不該將本發明解釋為只限於本文所述的實施例。 反=，提供這些實施例之目的是使得本申請專利案更透激 及疋整’以更完整的將本發明的範圍表達給熟於此技術 者°在附圖中，層的厚度與區域都放大過以利於說明。 圖3是填充過程之前空的液晶格的上視圖，而圖4則顯示 根據本發明實施例的VATN液晶顯示器的填充過程^圖4所 示的液晶格是沿著圖3的線IV-IV，看去。 在圖3，4 ’填充過程中的液晶格包括2個底材，一上底 材10及一下底材2〇，用密封膠30密封除了注入圓孔6〇以 外。

C:\Prograra Files\Patent\55243. ptd 第 9 頁 446836 五、發明說明（5) 用以顯示量產生的許多像素電極120以及用以傳送信號 到像素電極120的許多閘線142與資料線122，形成在下底 材2 0的内表面上。閘線1 42及資料線1 22接到各短路桿 143，123，而用以施加測試信號到閘線142與資料線122的 測試電極1 4 1，1 2 1則分別接到短路桿14 3，1 2 3。 在上底材10的下表面上形成一共用電極11〇，而下底材 20内表面上的共用測試電極111則透過銀膠（未示）而接到 共用電極110，其位於上底材10與下底材20之間。 當足夠的電壓施加在電極111，1 2 1，1 4 1時，液晶分子 即平行於底材10，2 0排列著。雖然電極都接在圖3液晶格 中的上右邊，但是電極的位置可以改變，而且測試電極的 數目可大於一。 根據本發明的實施例，填充過程發生在真空室1 〇 〇，足 夠的電壓透過接在底材邊的測試電極111，121，141而施 加到像素及液晶格中的共用電極11 〇，1 2 0。接著在控制壓 力及溫度下於底材10 ’20之間產生電場’液晶材料容写 中包含的液晶材料通過注入圓孔6 0而注入液晶格。注入的 液晶材料5 0具有負介電各向異性》 較佳的是液晶材料注入期間真空室1 〇 〇之溫度高於室溫 以減少液晶材料9 0的黏度，並且低於液晶各向同性變化1盈 度以維持液晶狀態。然而，為了避免液晶材料之蒸發，二 度低於液晶材料之清除點較佳。清除點是依液晶材料的種 類而定，但是一般在80-1〇〇 t的範圍。若溫度太高，則 充過程中的液晶材料會蒸發而增加液晶材料的消散，而且

446 83 6 五、發明說明（6) 無法得到期望的特性，因為液晶混合物的各成分的蒸發率 不同。 施加在液晶格的底材的電極丨丨〇，1 20的電壓超過液晶材 料的門檀電壓較佳，而且電場方向垂直於底材以對正平行 於底材的液晶分子。 接著將液晶材料90 —種狀態，其_液晶分子平行於底材 設置著’以減少各向同性對正膜與液晶材料間的原子空間 配置阻礙及互動’藉以減少注入時間。雖然注入時間部分 是依液晶材料的黏度而定，但是藉由使用本發明的實施例 而不是習知填充過程，即可將注入時間減少二至四倍。 施加在液晶格的底材上的電極的電壓是AC(交流電）電 壓’其具有等於或低於60Hz之低頻，以使液晶分子橫向振 盪以改變液晶的方向。因此注入時間大幅減少。更佳的是 頻率在10至30Hz的範圍。 製造出一個1英吋xl英吋大小的測試格並加以測試。結 果顯示當未施加電壓時’注入時間是150分鐘，施加3V電 壓時’注入時間是1 2 5分鐘，以及施加3 V電壓時，注入時 間是65分鐘。如上所述，當施加5V電壓時比未施加電壓時 的注入率加倍。此實驗是在室溫下執行，並使用具60Hz頻 率的AC電壓。 ’ 接著將電壓維持在5V並改變頻率 結果顯示當使用具 60Hz頻率的AC電壓時，注入時間是58分鐘，當頻率是3〇Hz 時’注入時間是5〇分鐘’以及當頻率是0Hz時，注入時間 是65分鐘。當使用具3〇Hz頻率的電壓時，與使用具6〇^2的

446836 五 '發明說明（7) 習用頻率的電壓相比，注入時間減少約8分鐘。如同在第 一次實驗’第二次實驗是在室溫下執行’而且測試格的大 小也相同。第—次實驗與第二次實驗的差別是施加具6 頻率的電壓是一實驗錯誤》 2 在第一次實驗及第二次實驗中，使用聚胺酸群各向同性 對正膜，而液晶層則使用Merck公司的ZLi 453 5 MJ 96 67 產品。 根據本發明實施例的填充過程可適用於HAN (混合對正向 列）模式液晶顯示器’它的一對正膜是各向同性而另—對 正膜是同質的。 在本發明的實施例中使用具負介電各向異性的液晶材 料。然而根據本發明實施例的填充過程也可應用在使用具 正介電各向異性的液晶材料的液晶顯示器。然而施加在液 晶格的電場應該與底材平行以對正平行於底材的液晶材 料。 換言之，圖5顯示根據本發明實施例的末端密封過程。 製備一液晶格，其包括二個組裝的透明絕緣底材1 〇， 20。電極110，120分別形成在底材10，2〇的内表面上，而 且將各向同性對正膜70印刷在其中，將一液晶材料9〇注入 液晶格。 接著如圖5所示，板20 2，300緊密黏著在底材10，20並 使用圓柱體150作為施壓裝置以使底材1〇，2〇壓平。如圖6 所示，在初始T1時間中’壓力逐漸從p丨增加到p 2以使凸出 的底材1 0 ’ 2 0變平 '並釋出出液晶格中過多的液晶材料。

446836 五、發明說明（8) 在次一T2時間中，為了維持壓力p2 一定而持續釋出過多的 液晶材料50。接著在維持壓力P2的同時，將留在注入圓孔 中的液晶材料去除’並接著施加密封膠到注入圓孔6〇。 在次一T3時間中’壓力從p2減到p3，而uv密封膠則稍後吸 入f入圓孔60 ’這是因為液晶顯示器内外壓差之故。接著 j次—T4時間中’將UV密封膠變平同時將壓力P3維持一 定。最後釋放壓力Ρ3，並且用紫外線照射將υν密封膠硬 化。以VATN液晶顯示器為例，很難釋出過多的液晶材料， 因此會增加釋出時間而且應該施加比習用ΤΝ液晶顯示器更 问的壓力。然而根據本發明的實施例，可以在不大幅改變 下也使用習用ΤΝ液晶顯示器中使用的時間及壓力條件。 根據本發明的實施例’在末端密封過程期間施加液晶格 以對正平行於底材的液晶分子。施加在液晶格的電壓應該 等於或大於液晶材料9 〇的門檻電壓。當液晶材料有負的介 電各向異性時，電場方向與底材垂直，當液晶材料有正的 介電各向異性時’電場方向與底材平行。 在後者情況中’液晶分子9〇平行於底材，2〇地對正本 身’以便能容易的將過多液晶材料透過注入圓孔而釋出， 而時間量會減少因為各向同性對正膜與液晶材料9〇之間的 原子空間配置阻礙及互動減少了。 施加在液晶格的底材的電極的電壓是(交流電）電壓， 其具有等於或低於6 ΟΗζ之低頻，更佳的是如同填充過程， 頻率在10至30Hz的範圍。 若在實施例中執行末端密封的同時也將液晶分子對正平

C:\ProgramFiies\Patent\55243.ptd 第 13 頁 44683 6 五、發明說明（9) 行於底材，則可完全釋出過多的液晶材料，因此不必長時 間不干擾液晶格。此外過多液晶材料完全釋出後施加u V密 封躍·，並去除注入圓孔上剩下的液晶材料。因此結合強度 的減弱’硬化密封膠不穩定，以及完全硬化的密封膠的整 個體積其本身完全與LCD分開的機率變為極小，以允許空 氣進入液晶層。 圖7顯示根據本發明實施例供末端密封過程製備的末端 密封裝置’其可用於大量生產。 圖7顯示根據本發明實施例的末端密封裝置，包括一金 屬底部200其包含接在垂直側板202的底板2〇1。裝入一金 屬前板300以移動2個滑軌210，其接到金屬底部2〇〇的底板201。 填充著液晶材料的液晶格1 6 〇置於金屬底部2 〇 〇的側板 202與金屬前板300之間’並接著將整個末端密封裝置旋轉 入側板202 ’以使金屬前板在上方。接著圓柱體15〇逼近金 屬前板300 ’其又施壓在液晶格160上。在這種情況下可以 放入2個或多個液晶格’而一張紙則置於液晶格之間。 互相平行的4個桿400則垂直配置，並置於金屬前板3〇〇 與金屬底部200的側板20 2之間。線420，其可以施加電 壓’則螺入各桿4 0 0 ’而接到線4 2 0的插口 4 1 0則凸出於桿 4 00中的圓孔43 0。桿4 0 0中的圓孔43 0數目可以改變以匹配 同時處理的格數目。桿4〇〇中的線420數目可等於或大於 一，而每一圓孔4 30的插口410數目要匹配桿4 00中的線420 數目。根據液晶格1 6 0的電極1 7 0結構，閘，資料及共用電

C:\Program FUes\Patent\55243. ptd 第 14 頁 Δ A6 8 3 6 五、發明說明（ίο) 壓供應器分別接到至少一條線。乘下的線可接到 供應器之一或完全不連接。 ¥ ^ 為了使用根據本發明實施例的裝置來製造液晶 將填充有液晶材料的液晶格160置於金屬底部2〇〇與金屬前 板3 0 0之間。_凸出於圓孔43〇的插口41〇則接到液晶格的電^ 極170。若經由電壓供應器而施加電壓在液晶格的各電極 1 70 ’則如上所述液晶格中的液晶分子平行的對正於底 材。金屬前板30 〇接著沿著滑軌2 1 〇移動以使液晶格緊壓在 側板202，因而釋出過多液晶材料的格β 此外在金屬底部2 0 0與金屬前板3 0 0中有一些匹配的十字 架形狀圓孔2 2 0 ’ 3 2 0 ’所以桿4 0 0可以再定位以適應液晶 格的各種大小與形狀。 如上所述’施加電壓在液晶格會使得液晶分子平行於底 材，同時液晶材料則注入液晶格，並藉以減少注入時間。 此外’在末端密封過程中，藉由應用電壓在液晶格以使 液晶分子平行於底材，同時注入液晶材料，以更迅速地釋 出過多的液晶材料，並且更緊密的密封注入圓孔。

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Claims (1)

1. 446 8 3 6

   六、申請專利範圍 I__一 ........」 1. 一種液晶顯示器之製造方法，包含以下步驟： 在包括兩個底材之液晶格中產生一電場，至少一底材 在其上面具有一各向同性對正膜；以及 注入·一液晶材料至液晶格之中。 2. 如申請專利範圍第1項之製造方法，其中一真空室之 溫度，在此執行產生電場及注入液晶材料之步騍，高於室 溫 ° 3 ·如申請專利範圍第2項之製造方法，其中真空室之溫 度低於液晶材料之液晶各向同性變化溫度。 4. 如申請專利範圍第3項之製造方法，其中真空室之溫 度小於液晶材料之清除點。 5. 如申請專利範圍第4項之製造方法，其中在產生電場 步驟_施加在液晶格之電壓大於液晶材料之門植電壓。 6. 如申請專利範圍第5項之製造方法，其中電壓係一 AC 電壓，其具有等於或低於60Hz之頻率。 7. 如申請專利範圍第6項之製造方法，其中電壓頻率係 在10-30HZ範圍中。 8. 如申請專利範圍第7項之製造方法，其中液晶封料具 有負介電各向異性，而電場垂直於諸底材。 9. 如申請專利範圍第7項之製造方法，其中液晶材料具 有正介電各向異性，而電場平行於諸底材。 10. —種液晶顯示器之製造方法，包含以下步驟： 在一液晶格中產生一電場，該格包括兩個及置於其間 之液晶材料，至少一底材在其上面具有一各向同性對正

   C:\Program Files\Patent\55243.ptd 第16頁 446 83 6 "" —_______... _____^ 一 · — 六、申請專利範圍 膜；以及 從液晶格釋出液晶材料。 11. 如申請專利範圍第1〇項之製造方法，更包含以下步 驟： 施壓在液晶格以具有一均一格間隙； 施加一密封膠在液晶格之注入圓孔；以及 硬化密封膠以密封注入圓孔。 12. 如申請專利範圍第U項之製造方法，其中在產生電 場步驟中施加在液晶格之電壓大於液晶材料之門檻電愿。 13. 如申請專利範圍第μ項之製造方法，复 AC電壓’其具有等於或低於6 〇Hz之頻率。'、电麼保一 14. 如申請專利範圍第13項之製造方法， 係在10-30H2範圍中。 -中電壓頻率 1 5.如申請專利範圍第1 4項之製造方法， 具有負介電各向異性，而電場垂直於諸底’其中液晶材料 1 6.如申請專利範圍第1 4項之製造方法' ° 具有正介電各向異性’而電場平行於接卜/、中液材料 17.-種製造液晶顯示器之裝置二底材。 裝置，藉由施壓在具有液晶材料注3人龙 用以釋出一液晶材料；以及 ’、中之液晶格而 裝置’用以施加一電壓至液晶格。

   44683$ 六、申請專利範圍 孔形成在另一側，及一第二底部，其可沿著滑執移動並 且具有一第二圓孔。 19. 如申請專利範圍第18項之裝置，其中施加裝置包含 一桿，其具有一第三圓孔並插在第一與第二圓孔之間，一 線形成在桿中，及一插口其連接至線並且通過第三圓孔而 凸出桿外。 20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中第一及第二圓 孔係十字形狀。

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