TWI395012B - 液晶顯示面板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種液晶顯示面板及其製造方法,且特別是有關於一種應用高分子輔助配向技術的液晶顯示面板及其製造方法。
近年來液晶顯示面板發展出一種配向的技術:聚合高分子輔助配向(Polymer-Stabilizing Alignment,PSA)技術,係將感光性單體混入液晶層中,待其排列好之後施以外加能量源(例如是照射紫外光或加熱),讓感光性單體聚合成配向聚合體,引導液晶分子排列。
然而,應用聚合高分子輔助配向技術製成的液晶顯示面板,容易產生影像不均勻(mura)瑕疵或者是影像殘留(image sticking)問題。影像不均勻瑕疵泛指局部影像具有低對比度與不均勻亮度問題。影像殘留係指當液晶面板長時間顯示同一影像之後切換至另一影像顯示時,前面的影像會長時間殘留並重疊於後續影像上。
目前業界提出的解決方法是:在液晶層中摻入光啟始劑(initiator)觸發聚合反應,以使得聚合反應更為完整。然而,即便是添加光啟始劑,製造出來的液晶顯示面板仍會有影像殘留的問題。
本發明係有關於一種液晶顯示面板及其製造方法,施行兩次聚合反應,第二次聚合反應施加的紫外光線波長較長,並且在液晶材料添加至少一種吸收波長大於300 nm的感光性單體作為第二次聚合反應時的紫外光接收者。藉由降低液晶材料內感光性單體的殘留量,改善影像殘留的問題。
根據本發明之目的,提出一種液晶顯示面板包括下基板、上基板以及填充於兩者間的液晶層。液晶層包含液晶分子以及配向聚合體,配向聚合體係由至少兩種感光性單體聚合而成,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm。
根據本發明之目的,另提出一種液晶顯示面板的製造方法,包括:(a)提供上基板以及下基板;(b)注入液晶材料於上基板與下基板之間,液晶材料包含至少一種液晶分子以及至少兩種感光性單體,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm;(c)施加電壓於上基板以下基板之間,並照射第一波長的紫外光,據以將大部分之感光性單體聚合成配向聚合體;以及(d)照射第二波長的紫外光,第二波長係大於第一波長,據以將剩餘之感光性單體聚合。
根據本發明之目的,再提出一種液晶顯示面板的製造方法,包括:(a)提供上基板以及下基板;(b)注入液晶材料於上基板與下基板之間,液晶材料包含至少一種液晶分子以及至少兩種感光性單體,其中至少一第一感光性單體的吸收波長大於300 nm,至少一第二感光性單體的吸收
波長小於300 nm;(c)施加電壓於上基板以下基板之間,並照射第一波長的紫外光,據以將大部分之感光性單體聚合成配向聚合體;以及(d)照射第二波長的紫外光,第二波長係大於第一波長,據以將剩餘之感光性單體聚合。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
根據申請人初步實驗結果顯示,液晶顯示面板內的感光性單體殘留量越高,亮度不均勻或者是影像殘留問題就越嚴重。據此,申請人認為導致液晶顯示面板亮度不均勻或影像殘留的主因在於:液晶顯示面板內的感光性單體並未全數聚合成配向聚合體,而雜質(i.e.感光性單體)充斥於液晶材料中對液晶分子反應特性產生負面影響。因此,本發明主要係提出一種液晶顯示面板的製作方法,施行兩次聚合反應,使得感光性單體得以完全地聚合成配向聚合體,避免殘留在液晶材料中,改善亮度不均勻或者是影像殘留問題。特別是,第二次聚合反應施加的紫外光線波長較長,同時在液晶材料中摻雜至少一種吸收波長大於300 nm的感光性單體作為第二次聚合反應時的紫外光接收者,藉此提升剩餘感光性單體的聚合反應效率。
本發明之液晶顯示面板的製造方法包括:(a)提供上基板以及下基板;(b)注入液晶材料於上基板與下基板之間,液晶材料包含至少一種液晶分子以及至少兩種感光性
單體,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm,另一種感光性單體的吸收波長可小於300 nm;(c)照射第一波長的紫外光,使得大部分之感光性單體聚合成配向聚合體;以及(d)照射第二波長的紫外光,第二波長係大於第一波長,其中吸收波長大於300 nm之感光性單體得以吸收第二波長的紫外光,據以將剩餘之感光性單體聚合。以下係配合圖示依序說明液晶顯示面板的製造方法及其結構,然而此些圖示及說明僅為本發明之發明精神下的一種實施方式,並不會對本發明之欲保護範圍造成限縮。
請參照第1A~1E圖,其繪示依照本發明一較佳實施例之液晶顯示面板之製造方法的示意圖。本實施例之液晶顯示面板的製造方法包括下列步驟。首先,提供上基板110以及下基板120,如第1A圖所示。
然後,注入液晶材料於上基板110與下基板120之間,液晶材料包含複數個液晶分子130以及至少兩種感光性單體,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm。在本實施例中,液晶材料包含兩種感光性單體:第一感光性單體141及第二感光性單體143,如第1B圖所示。第一感光性單體143的吸收波長大於300 nm,可以為化合物I或化合物Ⅱ其中至少一者。第二感光性單體143的吸收波長較佳是小於300 nm,第二感光性單體143的吸收波長亦可沒有限制,第二感光性單體143可以為化合物Ⅲ。
化合物I以化學式表示如下:
化合物Ⅱ以化學式表示如下:
化合物Ⅲ以化學式表示如下:
“L”係為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7個碳原子的烷羰氧基,其中m≧1。當“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子係可以被氟原子或氯原子所取代。
”R”係為氫原子、氟原子、氯原子、氰基(-CN)、氰硫基(-SCN)、五氟化硫基(-SF5
H)、亞硝酸根(-NO2
)、具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基或X2
-Sp2
-P2
基。當”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2
-基係可以由氧原子、硫原子、伸乙烯基(-CH=CH-)、羰基(C=O)、羧基(-COO-)、硫化羰基(S-CO-,-CO-S-)或炔基所取代。
“X1
”及”X2
”係分別為氧原子、硫原子、甲氧基(-OCH2
-)、羰基(C=O)、羧基(-COO-)、胺甲醯基(-CO-N0
R-,
-N0
R-CO-)、甲硫基(-CH2
S-,-SCH2
-)、乙烯羰基(-CH=CH-COO-)、羰乙烯基(-COO-CH=CH-)或單鍵。
“Sp1
”及”Sp2
”係為具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或單鍵。
“P1
”及”P2
”係分別為可聚合基團。在較佳實施例中,可聚合基團可以為基團1(以化學式[1]表示如下),其中“Y”選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲苯基(-CF3
)和苯基。
在較佳的實施例中,第一感光性單體141可以為化合物I-1(化學式表示如下),係隸屬於化合物I,其中”Lm
”為氫原子,m=3,”R”係”X2
-Sp2
-P2
”基,”X1
”及”X2
”係單鍵,”Sp1
”及”Sp2
”係單鍵,”P1
”及”P2
”係為基團1,”Y”係甲烷基。
在較佳的實施例中,第一感光性單體141也可以為化合物Ⅱ-1(化學式表示如下),係隸屬於化合物Ⅱ,其中”Lm
”為氫原子,m=2或3,”R”係”X2
-Sp2
-P2
”基,”X1
”及”X2
”係單鍵,”Sp1
”及”Sp2
”係單鍵,”P1
”及”P2
”係為基團1,”Y”係甲烷基。
在較佳的實施例中,第二感光性單體143可以為化合物Ⅲ-1(化學式表示如下),係隸屬於化合物Ⅲ,其中”Lm
”為氫原子,m=4,”R”係”X2
-Sp2
-P2
”基,”X1
”及”X2
”係單鍵,”Sp1
”及”Sp2
”係單鍵,”P1
”及”P2
”係為基團1,”Y”係甲烷基。
關於液晶材料中液晶分子與感光性單體的混合比例,至少兩種感光性單體大約佔液晶材料之總重量的0.1%至10%之間,而液晶分子則大約佔液晶材料之總重量的99.9%至90%。特別是,吸收波長大於300nm之第一感光性單體141大約佔感光性單體總重量的50%至70%之間。另外,液晶材料更包括啟始劑,其含量可以小於該液晶材料總重量的0.002%,用以觸發第一次聚合反應。
之後,如第1C圖所示,施加電壓於兩基板110與120之間,待液晶分子與感光性單體排列好之後,照射第一波長的紫外光。在較佳實施例中,第一次照光程序所使用的紫外光波長(也就是第一波長)係介於300nm至340nm之間,照光時間小於1分鐘。在第一次照光程序中,大部分之感光性單體141及143聚合成配向聚合體(請見第1D
圖之145),用以決定預傾角,此為第一次聚合反應。
接著,如第1D圖所示,維持相同的電壓於兩基板110與120之間,照射第二波長的紫外光。第二波長係大於該第一波長,在較佳實施例中,第二次照光程序所使用的紫外光波長(第二波長)係介於340nm至380nm之間,其波長較長能量較低,可以避免液晶顯示面板內其他元件在長時間的照射下遭受損害。同時,吸收波長大於300 nm之第一感光性單體141可以吸收第二波長(i.e.340nm至380nm)的紫外光,剩餘之感光性單體141以及143可以快速地聚合成配向聚合體145(以下稱第二次聚合反應)。由於經過第一次聚合反應之後,反應物(i.e.感光性單體)濃度銳減,催化劑(i.e.光啟始劑)也被消耗殆盡,第二次聚合反應比較不容易發生。然而,本實施例之第一感光性單體141可以作為第二波長紫外光的吸收者,乃是讓第一感光性單體141在第二次聚合反應中扮演反應物與催化劑的雙重角色,解決第二次聚合反應難以發生的窘境。總而言之,第二次聚合反應採用溫和但有效率的方式觸發感光性單體之間的聚合反應,在不傷害液晶顯示面板其餘元件的前提下,有效率地降低液晶顯示面板內感光性單體的殘留量。
最後,液晶顯示面板100係完成,如第1E圖所示。利用上述方法製成的液晶顯示面板包括上基板110、下基板120以及填充於兩者間的液晶層。液晶層包含液晶分子130以及配向聚合體145,配向聚合體145係由至少兩種
感光性單體聚合而成,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm。即使不施加電壓,液晶分子130也會順著配向聚合體145排列而傾斜。依照上述方法製成的液晶顯示面板,其內的感光性單體殘留量大為降低,以下係舉幾組實驗結果以茲證明。
在測試組別中,空白組的液晶材料不添加任何的感光性單體,其餘測試組別中的液晶材料都是由99.7%的液晶分子以及0.3%的感光性單體所組成。三組實驗組都包含兩種感光性單體,化合物I-1以及化合物Ⅲ-1,其中化合物I-1可以吸收波長大於300nm的紫外光。兩種感光性單體分別按照0.2%:0.1%、0.15%:0.15%、0.1%:0.2%等不同比例添加於液晶材料中。對照組只包含單一種感光性單體,即化合物Ⅲ-1。所有測試組採用相同的聚合條件:相同的電壓、紫外光波長以及照射時間。最後,分別測量液晶材料中化合物I-1以及化合物Ⅲ-1的殘留量,並將結果整理於表一。
當液晶材料中只添加化合物Ⅲ-1但不包括化合物I-1(i.e.對照組)時,感光性單體的總殘留量高達277ppm,是所有測試組別中總殘留量最高的。一旦將化合物I-1摻入液晶材料中,在相同的照光程序與時間內,感光性單體快速地被聚合成配向聚合體,使得殘留在液晶材料內的感光性單體總量至少可以降至40%(實驗組一殘留量為67.3ppm),甚至可以縮減為15%(實驗組三殘留量為42.4ppm)。結果顯示在液晶配方中添加吸收波長大於300nm的感光性單體(化合物I-1)可以提高感光性單體的聚合效率,使得游離的感光性單體總量減少。
此外,在感光性單體總量都佔液晶材料的0.3%的前提下,化合物I-1添加比例越高,感光性單體的總殘留量也越低。當化合物Ⅲ-1與化合物I-1混合比例為0.15%:0.15%或0.1%:0.2%時,感光性單體總殘留量降至大約50ppm之下,其影像顯示品質(包括亮度均勻程度與影像殘留性質)與不包含任何感光性單體的空白組性質相似,改善影像不均勻瑕疵或者是影像殘留問題。因此,吸收波長大於300nm之感光性單體較佳地佔感光性單體總重量的大約50%至70%之間。
本發明上述實施例所揭露之液晶顯示面板及其製造方法,採用兩次聚合反應,第一次聚合反應用以形成預傾角,第二次聚合反應用以消耗殘留的感光性單體。第二次聚合反應施用的紫外光之波長較長能量較低,可以避免液晶顯示面板內其他元件在長時間的照射下遭受損害。同時,液晶材料內摻雜的至少一種吸收波長大於300 nm的感光性單體可以作為第二次聚合反應時的紫外光接收者,因此剩餘之感光性單體可以在短時間內有效率地聚合成配向聚合體。因此,本實施例之製造方法採用溫和但有效率的方式觸發感光性單體之間的聚合反應,藉此在不傷害液晶顯示面板其餘元件的前提下,快速地降低液晶顯示面板內感光性單體的殘留量,改善亮度不均勻或者是影像殘留問題。
綜上所述,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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。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。
100‧‧‧液晶顯示面板
110‧‧‧上基板
120‧‧‧下基板
130‧‧‧液晶分子
141‧‧‧第一感光性單體
143‧‧‧第二感光性單體
145‧‧‧配向聚合體
第1A~1E圖繪示依照本發明一較佳實施例之液晶顯示面板之製造方法的示意圖。
100‧‧‧液晶顯示面板
110‧‧‧上基板
120‧‧‧下基板
130‧‧‧液晶分子
141‧‧‧第一感光性單體
143‧‧‧第二感光性單體
145‧‧‧配向聚合體
Claims (45)
- 一種液晶顯示面板,包括:一下基板以及一上基板;以及一液晶層,係填充於該上基板以及該下基板間,其中該液晶層包含:至少一液晶分子;以及一配向聚合體,該配向聚合體係由至少兩種感光性單體聚合而成,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為一化合物I或一化合物Ⅱ其中至少一者,該化合物I以化學式表示如下:
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體的吸收波長係小於300nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為化合物Ⅲ,以化學式表示如下:
- 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示面板,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示面板,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其 中該兩種感光性單體大約佔液晶層總重量的0.1%至10%之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,其中吸收波長大於300nm之該感光性單體大約佔該兩種感光性單體總重量的50%至70%之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板,更包括:一啟始劑,其含量小於該液晶層總重量的0.002%。
- 一種液晶顯示面板的製造方法,包括:提供一上基板以及一下基板;注入一液晶材料於該上基板與該下基板之間,該液晶材料包含至少一種液晶分子以及至少兩種感光性單體,其中至少一種感光性單體的吸收波長大於300 nm;施加一電壓於該上基板以該下基板之間,並照射一第一波長的紫外光,據以將大部分之該些感光性單體聚合成一配向聚合體;以及照射一第二波長的紫外光,該第二波長係大於該第一波長,據以將剩餘之該些感光性單體聚合。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為化合物I或化合物 Ⅱ其中至少一者,化合物I以化學式表示如下:
- 如申請專利範圍第16項所述之方法,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第16項所述之方法,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體的吸收波長係小於300nm。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為化合物Ⅲ,以化 學式表示如下:
- 如申請專利範圍第22項所述之方法,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第22項所述之方法,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、 羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該兩種感光性單體大約佔液晶材料之總重量的0.1%至10%之間。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中吸收波長大於300nm之該感光性單體大約佔該感光性單體總重量的50%至70%之間。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,更包括:一啟始劑,其含量小於該液晶材料總重量的0.002%。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該第一波長係介於300nm至340nm之間。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中該第二波長係介於340nm至380nm之間。
- 一種液晶顯示面板的製造方法,包括:提供一上基板以及一下基板;注入一液晶材料於該上基板與該下基板之間,該液晶材料包含至少一種液晶分子以及至少兩種感光性單體,其中至少一第一感光性單體的吸收波長大於300 nm,至少一第二感光性單體的吸收波長小於300 nm;施加一電壓於該上基板以該下基板之間,並照射一第一波長的紫外光大於300 nm,據以將大部分之該第一感光性單體聚合成一配向聚合體;以及照射一第二波長的紫外光,該第二波長係大於該第一波長,據以將剩餘之該第一與第二感光性單體聚合。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為化合物I或化合物Ⅱ其中至少一者,化合物I以化學式表示如下:
- 如申請專利範圍第32項所述之方法,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第32項所述之方法,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中吸收波長大於300nm的該感光性單體係為
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為化合物Ⅲ,以化學式表示如下:
- 如申請專利範圍第37項所述之方法,其中“L”係為具有1至7個碳原子的烷羰氧基時,一個或一個以上之氫原子被氟原子或氯原子所取代。
- 如申請專利範圍第37項所述之方法,其中”R”係為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基時,其不相鄰的一或二個-CH2 -基係由氧原子、硫原子、伸乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基所取代。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中該兩種感光性單體其中另一種感光性單體係為
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中該兩種感光性單體大約佔液晶材料之總重量的0.1%至10%之間。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中吸收 波長大於300nm之該感光性單體大約佔該感光性單體總重量的50%至70%之間。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,更包括:一啟始劑,其含量小於該液晶材料總重量的0.002%。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中該第一波長係介於300nm至340nm之間。
- 如申請專利範圍第31項所述之方法,其中該第二波長係介於340nm至380nm之間。
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