TW539899B - Liquid crystal display element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
539899 A7
<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)' -——
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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@_____
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Claims (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)
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