TWI344032B - Liquid crystal display panel and method of fabricating the liquid crystal display panel - Google Patents

Description

1344032 100-3-9 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一顯示面板及此顯示面板的製造方 法’且特別是有關於一液晶顯示面板及此液晶顯示面板的 製造方法’其可以改善液晶顯示面板(liquid crystal display panel)中的配向表面之錨定能（anch〇ring energy)不足的問 題’以及改善表面滑動（surface gliding)和V-T (voltage-Transmittance)曲線偏移的表現，其有助於改善液 曰曰顯示器的光電特性’如減少殘影(imaging sticking)現象 等。 【先前技術】 隨著電腦性能的大幅進步以及網際網路、多媒體技術 的向度發展，視訊或影像裝置之體積日漸趨於輕薄。在顯 不器的發展上，隨著光電技術與半導體製造技術的進步， 具有高晝質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優 越特性的液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。 液晶顯示器包括了背光模組以及液晶顯示面板，而傳 統液晶顯示面板是由兩基板以及填於兩基板之間的一液晶 層所構成。一般而言，在液晶顯示面板的製造過程中，都 會在兩基板上形成配向膜，以使液晶分子具有特定的排 列。習知形成配向膜的方法是先塗佈一配向材料之後，再 對配向材料進行一配向製程u而配向製程可以分成接觸式 配向製程以及非接觸式配向製程。雖然非接觸式配向製程 可解決接觸式磨擦配向產生的靜電問題及粒子⑺article)汚 1344032 100-3-9 染等問題，但是其往往會發生配向表面之錨定能不足的問 題。而如果配向表面之錨定能不足，將往往導致液晶顯示 面板的顯示品質不佳。 【發明内容】 本發明之目的是提供一液晶顯示面板及此液晶顯示 面板的製造方法，以使液晶顯示面板具有較佳的錫定能， 以及改善表面滑動（surface gliding)和 V-T (voltage-Transmittance)曲線偏移的表現，其有助於改善液 晶顯示器的光電特性，如減少殘影(imaging sticking)現象 等。 本發明提出一液晶顯示面板，其包括一第一基板以及 一第二基板；至少一液晶聚合物層，位於第一與第二基板 至少其中之一之表面上；以及一液晶層，位於第一與第二 基板之間。 在本發明一實施例中，第一與第二基板之表面為一導 電層或是一絕緣層。 在本發明一實施例中，第一基板是一主動元件陣列基 板或是一被動式矩陣基板，第二基板是一彩色濾光基板或 是一對向電極基板。 在本發明一實施例中，液晶顯示面板更包括至少一配 向層’配置於第一基板表面與該液晶聚合物層之間以及第 二基板表面與液晶聚合物層之間至少其中之一處。 在本發明一實施例中，配向層之材質包括聚乙烯醇 (P〇ly vinyl alcohol)、聚醯亞胺（polyimide)、聚酿胺酸 7 Ϊ344032 100-3-9 (polyamic acid)、偶氮苯(Azo-benzene)、聚乙烯桂皮酯(poly « vinyl cinnamate)、具有香豆素官能基(Coumarin group)之化 合物，具有查爾酮官能基(Chalcone groups)之化合物或是聚 醯胺酸(polyamic acid)。 在本發明一實施例中，配向層之材質包括類鑽石碳 (diamond-like carbon)、氧4匕石夕或氣4匕石夕。

本發明提出一液晶顯示的製造方法’此方法首 一第一基板以及一第二基板，接著，在第一與第二義3供 少其中之一之表面上形成一液晶單體層。之後，至 理步驟，以使液晶單體層進行一聚合反應而形成〜=曰^ 合物層。接著，再將第一與第二基板組立在一起，乂晶聚 一與第二基板之間填入一液晶層。 並於第

在本發明一實施例中，第一與第二基板之表 電層或是一絕緣層。 又 在本發明一實施例中，處理步驟包括一 一加熱步驟。 …、九歩驟或是

在本發明一實施例中，第一基板是一主動 板或是-被動式矩陣基板，第二基板是—彩 陣列基 是一對向電極基板。 '…光基板或 在本發明一實施例中，第一與第二基板至少 之表面上形成液晶單體層之前，更包括先對第:^中之-板至>'具中夂一之表面進行一配向製程。 、第二基 在本發明一實施例中，配向製程包括 程、光反應配向製程或是接觸式配向製程。朿配向製 8 1344032 100-3-9 在本發明一實施例中，配向製程為—多域配向製程。 在本發明一實施例中’多域配向製程可以由粒子束配 向製程、光反應配向製程或是接觸式配向製程至少擇一搭 配進行。 在本發明一實施例中，在形成液晶單體層之前，更包 括先在第一與第一基板至少其中之一之表面上形成一配向 層。 在本發明一實施例中，配向層之材質包括聚乙稀醇 (poly vinyl alcohol)、聚酿亞胺（polyimide)、聚醯胺酸 (polyamic acid)、偶氮苯(Azo-benzene)、聚乙烯桂皮酯(p〇ly vinyl cinnamate)、具有香豆素官能基(Coumarin group)之化 合物’具有查爾酮官能基(Chalcone groups)之化合物或是聚 醯胺酸(polyamic acid)。 在本發明一實施例中，配向層之材質包括類鑽石碳 (diamond-like carbon)、氧化石夕或It化石夕。 在本發明一實施例中’先在第一與第二基板至少其中 之一之表面上形成配向層之後’更包括對配向層進行—配 向製程。配向製程包括粒子束配向製程、光反應配向製程 或是接觸式配向製程。 在本發明一實施例中，配向製程為一多域配向製程。 在本發明一實施例中，多域配向製程可以由粒子束配 向製私、光反應配向製程或是接觸式配向製程至少擇一搭 配進行。 本發明藉由液晶聚合物層可以提升液晶顯示面板的 9 TJ44UJ2 100-3-9 :::入f外本發明亦可以在已配向處理的膜層上形成 =姓Γ勿層以作為配向輔助層，其可以提升液晶分子的 鉻a°日生、，以大幅改善配向後錨定能不足的問題。因此本 ^，之方法可崎低表面滑動和降低ν_τ曲線偏移的現 題。進而增加液晶顯示面板之顯示^冑，崎低殘影等問 λ為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。

【實施方式】 第一實施例

圖1Α至圖1Ε是依照本發明第一實施例之液晶顯示面 板的製造流程剖面示意圖。請參照圖1Α，首先提供一第— 基板101以及一第二基板201，第一基板101例如是主動 元件陣列基板或是被動式矩陣基板，而第二基板2〇1例如 是彩色濾光基板或是一對向電極基板。更詳細的說明是， 第一基板101是由基板1〇〇以及形成在基板100上的膜層 102所構成’第二基板201是由基板200以及形成在基板 200上的膜層202所構成。基板1〇〇、2〇〇可以是玻璃基板、 矽基板、可撓式塑膠基板或是已知任何可以應用於製作顯 示面板的基板。倘若本發明之顯示面板是一被動式顯示面 板’則膜層102以及膜層202例如分別為一電極層。倘若 本發明之顯示面板是一主動式顯示面板，則膜層102例如 是一主動元件陣列層（active device array layer)，而膜層2〇2 10 1344032 * * 100-3-9 •.例如是一共電極層（c〇rnm〇n dectr〇de㈣的。上述之電極層 . 之材質例如是有機導電材質，其例如是聚(3,4-乙烯二羥^ 为）（poly(3,4-ethylene dioxythiophene)，PEDOT 等，或是 無機導電材質，其例如是銦錫氧化物或銦鋅氧化物等。依 照本發明之其他實施例，膜層102以及膜層202除了是可 以是如上述之導電層（電極層或是主動元件陣列層）之外， ，層102以及膜層202之表層還可以是一絕緣層，其例如 • 是在電極層或是主動元件陣列層上再覆蓋一層絕緣層，此 絕緣層可以是保護層（passivati〇n layer)、覆蓋層㈣⑽⑽ layer)或平坦層（planarizati〇n layer)。上述之絕緣層之材質 例如疋有機絕緣材料，其例如是有機樹脂或彩色遽光層， 或疋無機絕緣材料，其例如是氧化碎或氮化石夕。 接著，請參照圖1B，分別對第一基板1〇1以及第二基 板201之表面進行一配向製程1〇4、2〇4。此配向製程1〇4、 204例如是一粒子束配向製程、一光反應配向製程或是一 接觸式配向製程。在一實施例中，上述之粒子束配向製程 • 例如是一離子束配向製程、一電子束配向製程、一電漿配 向製权或疋一斜向蒸鑛配向製程。也就是，利用離子束、 電子束、電漿或是斜向蒸鍍對第一基板101以及第二基板 • 201之表面進行非接觸式的配向。另外，接觸式配向製程 例如是滾輪摩擦(rubbing)配向製程、一奈米刻印製程(nano imprinting)或疋一原子力顯微探針接觸（at〇mjc f〇rce microscopy pr〇be contact)配向製程。再者，光反應配向製 知例如是一光致聚合(photo-polymerization)配向製程、一光 11 1344032 100-3-9 致斷鍵(photo-decomposition)配向製程或是一光致異構化 (photo-isomerization)配向製程。上述之光反應配向製程也 是一種非接觸式的配向方法’其是利用照光使得第一基板 101以及第二基板201之表面產生聚合反應、斷鍵反應或 是異構化反應，異構化反應指的是由反式(trans)結構轉變 成順式(cis)結構或是由順式(cis)結構轉變成反式(trans)結 構。 在另一實施例中，上述之配向製程104、204可以是一 多域配向製程’也就是至少在第一基板1〇1以及第二基板 籲 201之表面進行多區域的配向製程。如此可以使得第一基 板101以及第二基板201之表面的不同區域具有不同的配 向方向。而且，此多域配向製程還可以使用粒子束配向製 权、光反應配向製程或是接觸式配向製程至少擇一搭配使 用，以達到多域配向之目的。 之後，請參見圖1C ’分別在已配向的第一基板101 以及第二基板201之表面上形成一液晶單體層1〇6、2〇6。 在第一基板101以及第二基板201之表面上形成液晶單體 鲁 層106、206之方法例如是旋轉塗佈法(spin c〇ating)、狹縫 模具式塗佈法(slot die coating)、網板印刷法、蒸鍍法、凸 * 板印刷法、噴墨印刷法或是任意一種可塗佈的方法。另外’ ‘ 液曰日單體層106、206可以是水平式(homogeneous type)液 晶單體、垂直式(homeotropic type)液晶單體或是水平與垂 直混合型式的單體《也可以是多層式的液晶單體，如水平 式液晶單體、垂直式液晶單體或是水平與垂直混合型式的 12 1344032 100-3-9

Us 6,597,422 化學式⑴

之後’對ϋ ic之液晶單體層1〇6、2〇6進行理 驟108、208,以使液晶單體層1〇6、2〇6進行—聚合反應， 而形成一液晶聚合物層l〇6a、2〇6a，如圖1D所示。在一 幸父佳實施例中，上述之處理步驟1〇8、2〇8例如是一照光步 驟或是-加熱步驟。接著’請參見圖m，將第—基板1〇1 以及第二基板201組立在-起，並於第一基板1〇1以及第 一基板201之間填入一液晶層15〇。 在本實施例中’除了對第一基板1〇1以及第二基板2〇1 • 之表面進行配向處理之外，更在已配向的第一基板101以 及第二基板201之表面上形成液晶聚合物層1〇6a、2〇6a， . 此液晶聚合物層l〇6a、206a可以作為配向輔助層，以改善 . 傳統使用非接觸式配向製程時，其錨定能不足的問題，進 而改善液晶顯示面板的顯示品質。 在上述之實施例中，是於兩基板上皆進行配向製程， 且於兩基板上都形成液晶聚合層為例已說明之，但是本發 明不限於必須於兩基板上都進行配向製程以及形成液晶聚 合物層，本發明亦可以僅在其中一基板上進行配向製程以 13 1344032 100-3-9 及形成液晶聚合物層。 此外，本發明亦可以直接在第一基板101以及第二基 板201之表面上形成液晶聚合層而不需另外作配向製程， 也就是在圖1A之步驟之後’省略了圖iB之步驟，而直接 進行圖1C所示之塗佈液晶單體層ι〇6、206之步驟；以及 進行處理步驟108、208，以形成如圖1D所示之液晶聚合 物層106a、206a。由於一般垂直配向型(verticai aiignment) 液晶顯示面板並不一定需要進行配向處理，因此本發明利 用液晶聚合物層以改善液晶顯示面板之顯示品質之方法亦 可以應用於不需要配向處理的垂直配向型液晶顯示面板 中。 本發明之方法亦可以應用於現有需使用配向材料的 液晶顯示面板中，如詳細說明如第二實施例。 第二實施例 圖2A至圖2E是依照本發明第二實施例之液晶顯示面 板的製造流程剖面示意圖。請參照圖2A，首先提供一第一 基板101以及一第二基板20卜第一、第二基板1(U、201 之組成與材質如第一實施例所述，在此不再贅述。之後， 在第一基板101以及第二基板201表面上分別形成一第一 配向材料層120以及一第二配向材料層220。第一與第二 配向材料層120、220可以是一有機配向材料或是一無機配 向材料。在一實施例中，有機配向材料包括聚乙烯醇(puiy vinyl alcohol)、聚酿亞胺(polyimide)、聚醒胺酸(polyamic acid)、偶氮笨(Azo-benzene)、聚乙烤桂皮酯（poly vinyl 1344032 100-3-9 cinnamate)、具有香豆素官能基（coumarin group)之化合 物，具有查爾酮官能基(Chalconegroup)之化合物或是其他 已知的有機配向材料。在另一實施例中，無機配向材料包 括類鑽石碳(灿〇1〇11(1-丨丨1<^31^011)、氧化矽、氮化/5夕或是其 他已知的無機配向材料。 接著，請參見圖2B，分別對第一與第二配向材料層 120、220進行一配向製程122、222。在一實施例中，配向 製程122、222例如是一粒子束配向製程、一光反應配向製 程或是一接觸式配向製程。在一實施例中，上述之粒子束 配向製程例如是一離子束配向製程、一電子束配向製程、 一電漿配向製程或是一斜向蒸鍍配向製程。另外，接觸式 配向製程例如是滾輪摩擦配向製程、奈米刻印製程或是原 子力顯微探針接觸配向製程。再者，光反應配向製程例如 是光致聚合配向製程、光致斷鍵配向製程或是光致異構化 配向製程。同樣地，上述之配向製程122、222亦可以是如 先前所述之多域配向製程。 接著，請參見圖2C，在已配向的第一與第二配向材 料層120、220上形成一液晶單體層1〇6、綱。液晶單體 層106、206之材質與第-實施例相同或相似。接著，對圖 2C之液晶單體層薦、206進行—處理步驟⑽、规以 使液晶單體層U)6、2〇6進行-聚合反應，而形成一液晶聚 合物層106a、206a，如圖2D所示。在一較佳實施例中， 上述之處理無1G8、观可叹―料㈣或是—加熱步 驟。接著，請參見圖2E，將第—與第二基板1〇1、2〇1組 15 Ώ44032 100-3-9 立在一起，並於第一與第二基板1〇1、2〇1之間填入一液晶 層 150 〇 在本實施例中’除了利用配向製程對第一與第二配向 材料進行配向處理之外，更在已配向的第一與第二配向材 料層上形成液晶聚合物層106a、2〇6a，此液晶聚合物層 l〇6a、206a可以作為配向輔助層，以改善傳統利用非接觸 式配向製程時，其錨定能不足的問題，進而改善液晶顯示 面板的顯示品質。 另外，在上述之實施例中，是於兩基板上之配向材料 層的表面皆進行配向製程，且於兩基板上都形成液晶聚合 物層為例以說明之’但是本發明不限於必須於兩基板上都 進行配向製程以及形成液晶聚合物層，本發明亦可以僅在 其中一基板上進行配向製程以及形成液晶聚合物層。 在上述之實施例中’是於兩基板上形成配向材料層並 且對配向材料層進行配向製程以說明之，但是本發明亦可 以直接在配向材料層上形成液晶聚合物層而不需進行配向 製程。也就是在圖2A之步驟之後’省略了圖2B之步驟， 而直接進行圖2C所示之塗佈液晶單體層1〇6、206之步 驟；以及進行處理步驟108、208，以形成如圖2D所示之 液晶聚合物層106a、206a。由於一般垂直配向型(verticai alignment)液晶顯示面板並不一定需要進行配向處理，因此 本發明利用液晶聚合物層以改善液晶顯示面板之顯示品質 之方法亦可以應用於不需要配向處理的垂直配向型液晶顯 示面板中。 16 1344032 100-3-9 以下舉數個實例，以說明本發明採用液晶聚合物層以 作為配向輔助層’確實可以改善液晶顯示面板之顯示品 質，但這些實例並非用以限定本發明。請參見表1，在表1 中’配向材料RD-100為ELSICON公司所生產；配向材料 PIA-5310-06C為CHISSO公司所生產；配向材料SE-7492 和RN-1349為NISSAN公司所生產。另外，實例1-5為液 晶顯示面板中有形成液晶聚合物層以作為配向輔助層，而 比較例1-5為未使用液晶聚合物層以作為配向輔助層。表 面滑動（surface gliding)測試’ΌΚ”表示其配向表面具有一 定強度的錨定能，而表面滑動測試’’X”表示其配向表面的 錯定能不足。其測試方法及原理可參考由T. Suzuki等人在 IDW2005所發表的論文(LCT3-3)。另外，V-T曲線偏移測 試”OK”表示該液晶顯示面板具有穩定的光電特性，而V-T 曲線偏移測試”Χ”表示該液晶顯示面板的光電特性較差。 表1

配向材料 配向製程 液晶聚 合物層 表面滑動測試 (surface gliding) V-T曲線偏移 測試 實―例1 RD-100 照光 有 OK OK 比較例1 RD-100 照光 無 X X 實例2 RN-1349 照光 有 OK OK 比較例2 RN-1349 照光 無 X X 實例3 RD-100 離子束 有 OK OK 比較例3 RD-100 離子束 無 X X 實例4 PIA-5310-06C __離子束 有 OK OK 比較例4 PIA-5310-06C 離子束 無 X X 實例5 SE-7492 滾輪摩擦 有 OK OK 比較例5 SE-7492 滾輪摩擦 無 OK OK 在以下表2中另外列出一實例以及一比較例，以說明 17 100-3-9 本發明採職晶聚合物層以作為配向_層，確實可以 善液晶顯示疏t的糾能，但這些實例並翻以限^ 發明。由表2可知’實例1因使用了液晶聚合物層作2 向輔助層，其錨定能確實明顯比比較例丨來得高。.-表2 ^ 配向材料 配向製程 液晶聚合物層 ]苗定倉 人T/… 貫例1 比較例1 RD-100 RD-100 昭# 有 (j/m j 9.17&Ό5 ~~ »»»> 無 1.37Ε-δΓ~~~~ ---- ，另外’在此更例舉出當未在第一基板和第二基板表面 上形成液晶聚合物層時’其V_T曲線偏移的情形(如圖3 所不）’以及當分別在第—基板和第二基板表面上形成液晶 聚合物層，其V-T曲線偏移的情形(如圖4所示）。在圖3 中，可看見V-T曲線偏移非常嚴重，而在圖4中，ν·τ曲 線偏移的情形非常輕微。 綜上所述，本發明具有下列優點： 1. 本發明在液晶顯示面板中形成液晶聚合物層，可以 提升液晶顯不面板的錨定能，以及改善表面滑動和ν_τ曲 線偏移的表現，財助於改錢晶顯示㈣光電特性，如 減少殘影現象等。 2. 在本發明之一實施例中，在進行配向製程之後，更 於已配向的基板表面形纽晶聚合物層以作《配向輔助 層。即使先刖的配向製程是採用非接觸式配向製程，但由 於此液晶水合物層的配向輔助作用，因此可以大幅改善配 向之錨定能，進而提升液晶顯示面板的顯示品質。 1344032 100-3-9 一 3.本發明亦可以應用於财已有使祕向材料的液晶 顯示面板中’也就是在雜向材料進行配向製程之後，再 於已配向的配向材料上形成液晶聚合物層以作為配向輔助 層。由於此液晶聚合物層的配向輔助作用，因此可以大幅 改善傳統制賴觸式配向製糾所存在的配向之錦定 不足之問題。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】

圖1A至圖1E是依照本發明第一實施例之液晶顯示面 板的製造流程剖面示意圖D 圖2A至圖2E是依照本發明第二實施例之液晶顯示面 板的製造流程剖面示意圖。 圖3之圖表顯示出當未在第一基板和第二基板表面上 無形成液晶聚合物層時，其V-T曲線偏移非常嚴重。 圖4之圖表顯示出當分別在第一基板和第二基板表面 上形成液晶聚合物層，只有極小的V-T曲線偏移。 【主要元件符號說明】 100、200 :基板 102、202 :膜層 104、204、122、222 :配向製程 106、206 :液晶單體層 19 "1344032 100-3-9 108、208 :處理步驟 106a、206a :液晶聚合物層 150 :液晶層 120、220 :配向材料層

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1·一液晶顯示面板，包括： 一第一基板以及一第二基板，其中該第一與第二基板 之表面為一導電層，且該導電層具有一配向表面； 至少一液晶聚合物層，位於該導電層之該配向表面上 並與其接觸； 一液晶層’位於該第一與第二基板之間。 2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中 該第一基板是一主動元件陣列基板或是一被動式矩陣基 板’該第二基板是一彩色濾光基板或是一對向電極基板° 3. —種液晶顯示面板的製造方法，包括： 提供一第一基板以及一第二基板’其中該第一與第二· 基板之表面為一導電層，且該導電層具有一配向表面； 在該導電層之該配向表面上形成一液晶單體層； 進行一處理步驟，以使該液晶單體層進行一聚合反應 而形成一液晶聚合物層；以及 將該第一與第二基板組立在一起，並於該第一與第二· 基板之間填入一液晶層。 4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板的製造 方法，其中該處理步驟包括一照光步驟或是一加熱步驟。 5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板的製造 方法，其中該第一基板是一主動元件陣列基板或是一被動 式矩陣基板，該第二基板是/彩色濾光基板或是一對向電 極基板。 6. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板的製造 1344032 100-3-9 方法，其中形成該導電層之該配向表面之方法包括進行一 配向製程，且該配向製程包括粒子束配向製程、光反應配 向製程或是接觸式配向製程。 7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示面板的製造 方法，其中該配向製程為一多域配向製程。 8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示面板的製造 方法，其中該多域配向製程可以由粒子束配向製程、光反 應配向製程或是接觸式配向製程至少擇一搭配進行。

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