TW539899B - Liquid crystal display element and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

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<發明背景> 本發 其包 紫外 本發明係關於視角特性優異之液晶顯示元件。又， 明係關於視角特性優異之液晶顯示元件之製造方法， 含將液晶配向處理及預傾角形成處理，藉由照射偏光 線予以進行之步驟。 〈相關技術〉 在液晶顯示元件製造時作為液晶配向處理而

裝 < 1丁 <璣械 刷擦（rubbing)法中，刷擦時的飛灰所造成之污染，對於搭 载TFT元素之透明基板進行摩擦所產生之靜電損害，有i 成製造良品率降低之問題。 因此，取代機械刷擦法，以可不接觸而謗發液晶配向之 光配向技術受到注目（日本專利特開平7-318942號公報等）。 此技術係對透明基板上所形成之有機配向膜照射偏光紫外 線’使構成有機配向膜之分子發生因應於紫外線的偏光方 向之化學變化，藉此於有機配向膜上實現液晶配向之方向

性與預傾角者。故，依此技術，可防止因機械刷時飛灰造 成之/亏染或對TFT元件搭載基板之靜電損害，可防止製造 良品率降低。又，亦可將偏光紫外線限定於微細的區域予 以照射之故’可輕易進行液晶配向膜之微細區域之液晶配 向’且亦可使1個液晶配向膜分割配向，進行視野角之改 善。具體上，如圖7所示，為了將液晶顯示元件之主視角 方向做成對上下左右成均等者，將1點（dot) 70分割成aa〜dd 之4個區域，以將下方基板之液晶配向成為虛線箭號方 向，且上方基板之液晶配向成為實線箭線之方式，進行對 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 539899 A7 B7

五、發明説明（2 各區域之上下基板之液晶配向膜照射偏光紫 $ 成晶配 向處理。於是，各分割區域之主視角方向成為圖中之星號 方向，液晶顯示元件全體之主視角方向成為上下左右4方 向之視角特性混合者，反轉（顛倒）現象或對比降低受到抑 制，而表現良好。 又，於此情況，在將液晶顯示元件之主視角方向做成左 右2方向之情況下，只要將丨個點分割成2個區域即可。 惟，> 知之將1個點分割為2或4進行液晶配向之情況， 因在分割的區域之界線（分割界線）產生配向紊亂之故，除 了須形成彩色濾光器之外，尚必須將在基板上透過分割區 域而來的光予以遮光。因此，不僅在點間須將點内以橫切 之方式設置遮光區域（圖7、7〇a、7〇b)，而會招致點的開口 率降低與光的透過率降低，於是會產生液晶顯示元件之顯 示品質降低的問題。此傾向隨著點的微細化而顯著化，亦 使製造良品率降低。 又，在製造此種液晶顯示元件時，雖依偏光紫外線之照 射進行液晶配向，但與機械刷擦法相比，難以嚴密規定液 晶之配向方向，且難以安定的表現特定之預傾角。因此， 在使用依偏光紫外線照射進行液晶配向處理之液晶胞的顯 示（display)中，並未解決配向不均的產生或透過率。對比降 低等顯示品質降低的問題，對量產化為一大障礙。 <發明要點> 本發明係解決上述習知課題而研發者，其目的在提供視 角#性優異之液晶顯示元件，其不會招致由1組R點、G點 -5- 本紙張尺度適用巾_家標準(CNS) A4規格_ x 297公簧)' -——

裝 訂

539899 A7 B7 五、發明説明（3 ) 及B點之3個所成之丨圖素或各點的開口率降低，及光的透 過率降低。又，本發明之目的在製造該液晶顯示元件時， 使用偏光紫外線，不會降低製造良品率而可實現良好的液 晶配向方向及安定且一樣的預傾角。 本發明者表現：在將透明基板上之液晶配向膜進行分割 配向處理時，並非將1個圖素（通常係由1組之r點、G點及 B點所構成）予以分割’而係使各圖素具一定的配向方向， 但為了獲得所希望之主視角方向，藉由至少使2個圖素間 的配向方向相異’可將液晶顯示元件全體的主視角方向調 整於所希望的方向，此時若將1個點予以更高精細化，不 由圖素單位進行控制而由點單位調整即可，故完成了本發 明之液晶顯示元件。 又，本案發明人表現，在將透明基板上之液晶配向膜以圖素單 位或/及點單位分割照射偏光紫外線時，首先為了要規範液晶配向 方向而照射偏光紫外線，其次使透明基板迴轉，再為了規範液晶 之預傾角而以圖素單位或/及點單位分割照射偏光紫外線，乃能製 造液晶顯7F元件優良之視角特性與均勻穩定之液晶配向及預傾角 而不會降低良品率，完成了本發明之液晶顯示元件之製造方法。 即，本發明提供一種液晶顯示元件，其係於一對透明基 板間夾住液晶，於各透明基板之液晶側的面上形成液晶配 向膜者，其特徵在於： “液晶配向膜係以點單位或/及圖素單位分割配向，以可 獲得所希望之主視角方向之方式，於2以上之點間或/及圖 素間，液晶配向方向係相異。當然於液晶顯示元件内，將 某區域以點單位，某區域以圖素單位予以分割配向，點單 位分割與圖素單位分割亦可混合存在。 又，本發明提供一種液晶顯示元件之製造方法，其係於 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規€(210 X 297公复）--------- 五 發明説明（ 4 A7 B7 一對透明基板間夾住液晶，於各透明基板之液晶側的面上 形成液晶配向膜者，其特徵在於包含以下步驟·· (a) 於透明基板上形成紫外線應合型之液晶配向膜之步驟； (b) 為了規制液晶配向方向，對於在基準平面平行的透明 基板上之液晶配向膜，以獲得所希望之主視角方向之方 式，以在2以上之點間液晶配向方向互異之方式，以點單 位分割照射偏光紫外線之步驟；及 (c) 為了表現傾斜角，將在步驟⑻中設有照射偏光紫外 線之液晶配向膜的透明基板，於基準平面，對步驟⑻之方 向’以朝向相異方向之方式使其旋轉後，以點單位分割照 射偏光紫外線之步騾。當然在此情況下亦可在丨個LCD内使 圖素單位分割及點單位分割混合存在。 首先說明本發明之液晶顯示元件。 本發明之液晶顯示元件係與一般的TN液晶元件相同，其 構造係基本上於一對透明基板（例如玻璃）間夾住液晶，在 透明基板之液晶側的面上，形成液晶配向膜者。 於本發明中，為了改善視角特性，雖係將液晶配向膜之 液晶配向方向分割為圖素單位或點單位，但並非分割丨個 圖素，而係為了獲得所希望之主視角方向，在2以上之圖 素間或點間使液晶配向方向互異。例如，在該主視角方向 為f右2方向之情況下，使2個圖素間或點間液晶配向方向 互異，在該為上下左右4方向之情況下，使4個圖素間或點 間液晶配向方向互異即T。例如，在個人電腦之顯示上使 用液晶顯示元件之情況下，在4個圖素間或關使液晶配 向方向互異為宜。 又’液晶配向方向互異之圖素或點，為了使液晶顯示元 件全體之視角特性予以均質化，以鄭接配置為±，但以均

539899 A7 B7 五、發明説明（5 ) 一分散至液晶顯示元件整體上之方式，予以規則性或隨機 性配置亦可。 次之具體說明本發明之液晶顯示元件之液晶配向膜之分 割配向之例。 圖1表示為了將主視角方向設為上下左右之4方向，使所 謂5配列之4個圖素（一組R點、G點及B點所成）之A〜D分 割配向，於該等間使液晶配向方向互異之例（5配置）。即 於圖素A〜D中，將下方基板之液晶配向方向調整至虛線 箭點的方向，將上方基板之液晶配向方向調整至實線箭點 的方向，則該各圖素所對應之主視角方向成為星號的方向 (即A向上，B向左，C向右，D向下）。又，圖中有相同圖 案之圖素之主視角方向係被調整為相同者。故，具有圖i 之分割液晶配向膜液晶顯示元件，係來自上下左右方向之 視角特性已改善者。 圖2係不以圖素單位而'係以點單位調整液晶配向方向之 例，為了與圖1之情況相同將主視角方向作為上下左右4方 向，亦即，使5配列之4個點a〜d分割配向，使其間之液 晶配向方相兴·之例（（5配置）。即’於點a〜d中，將下方基 板之液晶配向方向調整至虛線箭號之方向，將上方基板之 液晶配向方向調整至實線箭號之方向，則該各點所對應之 主視角方向成為星號的方向（即a向左，b向右，ς向上，^ 向下）。又，圖中有相同圖案之點的主視角方向係被調整為 相同者。故具有圖2之分割液晶配向膜之液晶顯示裝置， 亦係來自上下左右方向之視角特性已改善者。 -8 * 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) " ---- 539899 A7 一__B7 五、發明説明（6 ) 次之說明本發明之液晶顯示元件之製造方法。 此液晶顯示元件之製造方法之特徵在包含以下步驟（a) 〜（c)所成之液晶配向處理步驟。 步驟（a) 首先於一對透明基板之兩方上形成紫外線應合型之液晶 配向膜。 一對透明基板之一方可使用習知T N液晶胞所用之基 板，例如可用設有對角0.55吋（1.397 cm)以上，具有11.3萬 點以上之圖素數之高溫多晶矽型TF丁元件的玻璃基板（圖素 密度11.4萬圖素/cm2);或設有對角2.5吋（6.25 cm)以上，具 有18萬點以上之圖素數之低溫多晶矽型TFT的玻璃基板（圖 素密度1·0萬圖素/cm2)。即，本發明在圖素密度高之LCE) 上特別有用，若係應用1〇〇〇。〇程度之半導體製程形成之高 溫多晶矽型TFT-LCD，則圖素密度以10萬圖素/ cm2以上特 別理想；若係使用雷射再結晶化之低溫多晶矽型TFT_ LCD ’則圖素密度以1萬圖素/ cm2以上特別理想。 紫外線應合型之液晶配向膜的材料可使用具有在對偏光 紫外線之偏光方向垂直之方向表現液晶的配向（〇rientati〇n) 义特性者。例如可使用美國專利第5,73 號說明書所揭 示之聚醯亞胺（polyimide)型光配向材料之聚醯胺酸系高分子 材料。 液晶配向膜之厚度一般係為〇.〇2〜〇 μχη。 液晶配向膜之形成方向可因應所使用之液晶配向膜材 料，適宜的選擇膠版（offset)印刷或旋轉敷塗（spine〇at)等。 -9 ^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) --- 539899 A7 _ ___—__B7 _ 五、發明説明（7 ) 又，一對透明基板之另一方，可使用在表面形成透明導電 膜（ITO)之玻璃基板等。 步驟（b) 次之為了規制液晶之配向方向，對於與基準平面平行之 透明基板上的液晶配向膜，以獲得所希望之主視角方向之 方式，在2個以上之圖素間或/及點間，以使液晶配向方向 相異之方式’以圖素單位或/及點單位分割照射偏光紫外線 (第1照射）。此處在將透明基板與基準平面平行上，可於 鋼製平盤（基準平面）上載置上述透明基板即可。 偏光紫外線係使用通過偏光濾光器之紫外線。偏光濾光 器可使用僅使特定方向的光通過之一般的偏光濾光器。 偏光紫外線的光源以使用高輸出、高壽命且高一致性 (照度不均小）之無電極UV燈為理想。 又’此第1照射之偏光紫外線照射角（與基準平面相對的 仰角），為了不要使對比降低，以50〜90度為佳。特別以 度為佳。 又，以圖素單位或點單位分割照射紫外線的手法，以使 偏光紫外線不會照射到偏光紫外線應照射之圖素或點以外 之方式，使用遮光掩膜，或以偏光紫外線僅照射於所希望 之圖素或點之方式進行掃目窜即可。 又’ R點、G點及B點之配列圖案可為5配列，亦可為條 紋配線。 $ 步驟（c) 次之將設有依步驟（b)之第1照射以紫外線照射之液晶配 -10- 本紙張尺度適用τ國"規格(2l0X297公着）---_____ 539899 A7 _____B7 _ 五、發明説明（8 ) 向膜的透明基板，在基板平面上旋轉。此情況係使其朝向 與步驟（b)之方向相異的方向旋轉。再對已旋轉之透明基板 上的液晶配向膜，為了表現預傾角而再度以圖素單位或點 單位分割照射紫外線（第2照射）。 使透明基板旋轉的理由在於若不旋轉則無法誘發安定的 預傾角之故。此處之旋轉角度以45〜90度為宜，特別以9〇 度為佳。 又，第2照射之偏光紫外線照射角（與基準面相對之仰角） 理想者為50〜80度。若該於此範圍則預傾角變小，又角度 有不安定之傾向。 又，步驟⑻之第1照射之紫外線照射能量，與步驟⑷之 第2照射之紫外線照射能量之間的比值，理想者為1〜 1: 1，更佳者為5 : 1〜3 ·· 1。依此範圍第2照射之紫外線照射 能量相對的變大，則預傾角有降低之傾向。又，對另一方 之透明基板亦進行相同的液晶配向處理。 使用依以上步驟⑷〜（c)進行液晶配向處理之透明基板， 依一般方法構成液晶胞，再與習知TN液晶顯示元件之製造 方法相同的，組合液晶驅動裝置等，便可獲得本發明之液 晶顯示元件。如此所得之液晶顯示元件可實現安定且一定 的液晶分割配向，又具有安定的預傾角之故，視角特性^ 改善，且可依高製造良品率予以製造，且具有良好的電： 光學特性。 〈實施例> 以下依實施例具體說明本發明。 -11 - 539899 A7 B7 五、發明説明 實施例1 在依習知方法形成有勒备1 ς “ _ 7风哥對角3.5吋、顯不點數2〇萬以上之低 溫多晶矽型TFT元件之诂珐其扣 议、。士 ^ <玻璃基板，及設有彩色濾光器及未 施有圖案4ΠΌ電極之玻璃基板作為相對向之對向基板，依 -般方法塗布聚St亞胺型液晶配向劑（參照美國專利第 5,731，40d號說明書）後，以8〇。〇假乾燥3〇分鐘，再以1如。〇正 式乾燥6 0分鐘，形成液晶配向膜。 次之使用圖3所示之紫外線照射裝置（Fusi〇n製無電極 燈：”H” Bulb)與用以只對於玻璃基板上特定的圖素照射偏 光恭外線之遮光掩膜），對相鄰接的4個圖素，以可獲得圖 1所示之主視角方向之方式，進行液晶配向處理。即，將p 偏光务外線（偏光軸5 ) Phv，對形成有液晶配向膜之透明基 板1的液晶配向膜側表面，以圖素單位，如圖4所示以2階 段予以照射（各圖素之偏光紫外線積算光量：3〇 j/cm2 )，其 中該P偏光紫外線Phv係使來自具備光閥2之燈單元3之紫外 線hv通過偏光單元（偏光度約丨〇 :丨）4，及通過截斷300 _ 以下的波長之濾光器5者。 (第1照射條件） 仰角（照射角）：80° 照射能量：25 J/cm2 紫外線強度：100± 10 mW/cm2 (第2照射條件） 透明基板旋轉角：9(Γ 仰角（照射角）：80° -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 539899 A7 ____ B7____ 五、發明説明（1〇 ) 照射能量：5 J/cm2 紫外線強度：100± 10 mw/cm2 又，對另一方之透明基板亦進行相同之液晶配向處理。 如上，將施以依偏光紫外線進行液晶配向處理之一對透 明基板，以使其成為圖1所示之液晶配向方向之方式，以 3.5 μιη之間隙予以貼合，於此間隙注入液晶以製作TN液晶 胞。偏光板配置係為使偏光軸與配向軸垂直相交之正常白 (normal whito)配置。 使用此TN液晶胞，依一般方法製造TN液晶面板。在測 定所獲得之TN液晶間板之視角特性可知··在上下左右為土 75° ，可得對比150以上（圖5)。 又，本實施例之液晶面板係於液晶配向處理進行偏光紫 外線之2階段照射之故，預傾角為5.7° ，安定且一定。 實施例2 除了取代4個相鄰接的圖素，如圖2所示對相鄰接的4個 點進行與實施例1相同的液晶配向處理以外，與實施例1同 樣的製造TN液晶面板。測定所獲之TN液晶面板之視角特性 可知：可獲得與實施例1之TN液晶面板大致相同的視角特 i 性及對比。 又，本實施例之TN液晶面板係於液晶配向處理進行偏光 紫外線之2階段照射之故，預傾角為5.8。，安定且一定。 比較例1 除了取代相鄰接之4個點，將1個點予以4分割，對該點 進行與實施例1相同之液晶配向處理以外，與實施例1同樣 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 539899 A7 _ B7_____ 五、發明説明（11 ) 的製造TN液晶面板。測定所獲得之TN液晶面板可知：視角 特性與實施例1之TN液晶面板大致相同，以及對比在30以 下大幅降低。 惟，本比較例之TN液晶面板係於液晶配向處理進行階段 之偏光紫外線照射之故，預傾角為5.2° ，安定且一定。 本發明之液晶顯示元件並不使用習知之機械刷擦方式， 而係以圖素單位或/及點單位分割照射偏光紫外線予以製造 之故，不會衍生開口率降低，光的透過率降低及製造良品 率降低的問題，而可得優異之視角特性。且，偏光紫外線 之分割照射係於特定的2階段進行之故，可實現液晶分子 之良好配向方向及安定且一樣的預傾角。故，所得之液晶 顯示元件之光學特性良好。 <圖式說明> 圖1為使4個圖素間之液晶配向相異之例之說明圖。 圖2為使4個點間之液晶配向相異之例之說明圖。 圖3為紫外線照射裝置之概略構造之方塊圖。 圖4為實施例丨之偏光紫外線照射序之說明圖。 圖5為實施例丨之液晶面板之视角特性表示圖。 圖6為比較例丨之液晶面板之視角特性表示圖。 圖7為在1個點内之4個區域間’使液晶配向方向相異之 分割配向說明圖。 -14- ^張尺度適用中國國A4規格(21〇χ297@_____

裝 订

Claims (1)

1. 8 8 8 8 A BCD 六 539899 申請專利祀圍 之主視角方向之方式，於2以上之圖素間，液晶配向方 向係相異。 6 ·如申請專利範圍第5項之液晶顯示元件，其中在4圖素 間，液晶配向方向係相異者。 7·如申請專利範圍第5或6項之液晶顯示元件，其中在相 鄰之圖素間，液晶配向方向係相異者。 8 · —種液晶顯示元件之製造方法，其係於一對透明基板間 夾住液晶，於各透明基板之液晶側的面上形成液晶配向 膜者’其特徵在於包含以下步驟： (a) 於透明基板上形成紫外線應合型之液晶配向膜之 步騾； (b) 為了規制液晶配向方向，對於與基準平面平行的 透明基板上之液晶配向膜，以獲得所希望之主視角方向 之方式’以在2以上之點間液晶配向方向互異之方式， 以點單位分割照射偏光紫外線之步驟；及 (c) 為了表現傾斜角，將在步驟（b)中設有經照射偏光 紫外線之液晶配向膜的透明基板，於基準平面，相對步 驟（b)之方向，以朝向相異方向之方式使其旋轉後，以 點單位分割照射偏光紫外線之步驟。 9 .如申請專利範圍第8項之液晶顯示元件之製造方法，其 中在4點間’液晶配向方向係相異者。 10.如申請專利範圍第8或9項之液晶顯示元件之製造方 法’其中在相鄰之點間，液晶配向方向係相異者。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 一

   u. <種液晶顯示元件之製造方法，其係於一對透明基板間 夾住液晶，於各透明基板之液晶側的面上形成液晶配向 膜者’其特徵在於包含以下步驟： (a) 於透明基板上形成紫外線應合型之液晶配向膜之 步驟； (b) 為了規制液晶配向方向，對於與基準平面平行的 透明基板上之液晶配向膜，以獲得所希望之主視角方向 <方式’以在2以上之圖素間液晶配向方向互異之方 式’以圖素單位分割照射偏光紫外線之步驟；及 (c) 為了表現傾斜角，將在步驟（b)中設有經照射偏光 表外線之液晶配向膜的透明基板，於基準平面，相對步 驟（b)之方向，以朝向相異方向之方式使其旋轉後，以 圖素單位分割照射偏光紫外線之步驟。 12·如申請專利範圍第11項之液晶顯示元件之製造方法，其 中在4圖素間，液晶配向方向係相異者。 13. 如申請專利範圍第丨丨或12項之液晶顯示元件之製造方 法’其中在相鄰之圖素間，液晶配向方向係相異者。 14. 一種液晶顯示元件之製造方法，其係於一對透明基板間 夾住液晶，於各透明基板之液晶側的面上形成液晶配向 膜者’其特徵在於包含以下步驟·· (a) 於透明基板上形成紫外線應合型之液晶配向膜之 步驟； (b) 為了規制液晶配向方向，對於與基準平面平行的 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 539899 8 8 8 8 A B c D 申請專利範圍 透明基板上之液晶配向膜，以獲得所希望之主視角方向 之方式’以在2以上之點間或/及圖素間液晶配向方向 互異之方式，以點單位或/及圖素單位分割照射偏光紫 外線之步騾；及 (c)為了表現傾斜角，將在步騾（b)中設有經照射偏光 紫外線之液晶配向膜的透明基板，於基準平面，相對步 驟（b)之方向，以朝向相異方向之方式使其旋轉後，以點 單位或/及圖素單位分割照射偏光紫外線之步驟。 18 本紙强:尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)