TWI502055B - 液晶組成物、液晶顯示面板及其製造方法 - Google Patents

Description

液晶組成物、液晶顯示面板及其製造方法

本發明是有關於一種混合物、光電元件及其製造方法，且特別是有關於一種液晶組成物、液晶顯示面板及其製造方法。

目前有數種方法是可製造可撓式顯示器。在現今所發展的可撓式顯示器製造技術中，業界多使用高分子分散液晶(polymer dispersed liquid crystal display，PDLC)顯示器製程、高分子穩定液晶(polymer stabilized liquid crystal display，PSLC)顯示器製程、微膠囊(microcapsule)方法以及微杯(microcup)方法。

就習知的高分子分散液晶顯示器的製程與高分子穩定液晶顯示器的製程而言，由於不容易控制高分子相與液晶相之分佈，所以高分子分散液晶顯示器與高分子穩定液晶顯示器具有低對比與高驅動電壓的缺點。此外，習知的高分子分散液晶顯示器與高分子穩定液晶顯示器更具有厚度大的缺點。

有鑑於此，本發明提供一種液晶組成物，利用此液晶組成物所製作之液晶顯示面板，其驅動電壓低、厚度小、且光學特性佳。

本發明提供一種液晶顯示面板，其驅動電壓低、厚度小、且光學特性佳。

本發明提供一種液晶顯示面板的製造方法，以此製造方法所製作之液晶顯示面板製作良率高且製作成本低。

本發明提供一種液晶組成物。此液晶組成物包括多個液晶分子以及可聚合材料。可聚合材料包括有機溶劑、聚醚多元醇壓克力基單體、丙烯酸樹脂單體、對羥基苯磺酸以及光起始劑。基於液晶組成物之總重量，可聚合材料之重量百分比介於20%到50%。基於可聚合材料之總重量，聚醚多元醇壓克力基單體之重量百分比介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，丙烯酸樹脂單體之重量百分比介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，對羥基苯磺酸之重量百分比介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，光起始劑之重量百分比介於0.5%到5%。

本發明提供一種液晶顯示面板的製造方法，其包括下列步驟。提供第一基板。提供第二基板。組立第一基板與第二基板。提供上述之液晶組成物。在第一基板與第二基板之間填入液晶組成物。以光束照射液晶組成物，以使部分之液晶分子發生聚合反應。

本發明提供一種液晶顯示面板。此液晶顯示面板包括第一基板、第二基板、液晶分子層、第一液晶胞層以及第二液晶胞層。第二基板對向於第一基板。液晶分子層具有多個液晶分子且配置於第一基板與第二基板之間。第一液晶胞層具有多個第一液晶胞且配置於第一基板與液晶分子層之間。第二液晶胞層具有多個第二液晶胞且配置於第二 基板與液晶分子層之間。

在本發明之一實施例中，上述之聚醚多元醇壓克力基單體包括：

在本發明之一實施例中，上述之丙烯酸樹脂單體包括：

在本發明之一實施例中，上述之光起始劑包括：

在本發明之一實施例中，上述之以光束照射液晶組成物而使部分之液晶分子發生聚合反應的步驟包括：聚醚多元醇壓克力基單體使部分之液晶分子在第一基板以及第二基板的表面形成多個液晶胞；以及利用丙烯酸樹脂單體使液晶胞中的液晶分子與聚醚多元醇壓克力聚合。

在本發明之一實施例中，上述之光束為紫外線光束。

在本發明之一實施例中，上述之第一液晶胞以及第二液晶胞是由部分之液晶分子、丙烯酸樹脂單體以及聚醚多 元醇壓克力基單體所形成的。

在本發明之一實施例中，上述之液晶顯示面板更包括配置於第一基板與第二基板之間的對羥基苯磺酸。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板為主動元件陣列基板。

在本發明之一實施例中，上述之第二基板具有透光導電層。

在本發明之一實施例中，當上述之第一基板與第二基板之間存在電位差且電位差大於零時，液晶分子層之液晶分子以及形成第一液晶胞和第二液晶胞的部分液晶分子的光軸方向實質上一致。

在本發明之一實施例中，當上述之第一基板與第二基板之間的電位差實質上為零時，液晶分子層之液晶分子以及形成第一液晶胞和第二液晶胞的部分液晶分子的光軸方向互相交錯。

基於上述，在本發明一實施例之液晶顯示面板中，由於液晶胞是形成在第一基板及第二基板的表面，且位於第一基板及第二基板中間區域附近的液晶分子仍呈現一般液晶分子的狀態，因此本發明一實施例之液晶顯示面板的驅動電壓可降低且厚度可減薄。

此外，在本發明一實施例之液晶顯示面板的製造方法中，利用特殊設計之液晶組成物可製作出低驅動電壓且厚度薄的液晶顯示面板。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

液晶顯示面板的製造方法

圖1A至圖1F為本發明一實施例之液晶顯示面板的製造流程示意圖。請參照圖1A，首先，提供第一基板110。在本實施例中，第一基板110可為主動元件陣列基板(Active Device Array Substrate)。更進一步地說，主動元件陣列基板可具有陣列排列的多個主動元件(例如薄膜電晶體)以及與這些主動元件電性連接的多個畫素電極。畫素電極的材料可為透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層，但本發明不以此為限。

請參照圖1B，接著，提供第二基板120。在本實施例中，第二基板120包括基底以及配置於基底上的透光導電層。透光導電層可用之材質與畫素電極類似，於此便不再重述。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，第二基板120可選擇性地包括配置於基底與透光導電層之間的彩色濾光層(Color Filter)。

請參照圖1C，接著，組立第一基板110與第二基板120。詳言之，在本實施例中，可先在第一基板110上塗佈框膠(sealant)130。然後，再將第二基板120與第一基板110對位。接著，再令第二基板120透過框膠130與第一基板110連接。最後，硬化框膠130，而完成第一基板110與第 二基板120的組立。

請參照圖1D，接著，提供液晶組成物140。液晶組成物140包括多個液晶分子以及可聚合材料。可聚合材料包括有機溶劑、聚醚多元醇壓克力基單體(Polyol acrylate Oligomer)、丙烯酸樹脂單體(difunctional Acrylate monomer)、對羥基苯磺酸(p-hydroxybenzenesulfonic acid)以及光起始劑(Photo-initiator)。基於液晶組成物140之總重量，可聚合材料之重量百分比可介於20%到50%。基於可聚合材料之總重量，聚醚多元醇壓克力基單體之重量百分比可介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，丙烯酸樹脂單體之重量百分比可介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，對羥基苯磺酸之重量百分比可介於10%到30%。基於可聚合材料之總重量，光起始劑之重量百分比可介於0.5%到5%。在本實施例中，可聚合材料的黏滯係數(Viscosity coefficient)低，其屬於一種低分子結構狀態。可聚合材料的黏滯係數可為100毫帕．秒(mPa．s)。

聚醚多元醇壓克力基單體的特性偏向介面活性劑。聚醚多元醇壓克力基單體主要的功能是使液晶分子在第一基板110及第二基板120的表面形成低分子液晶胞。丙烯酸樹脂單體主要的功能是使低分子液晶胞中的液晶分子可更有效地與聚醚多元醇壓克力基單體形成聚合反應。對羥基苯磺酸主要的功能是強化第一基板110及第二基板120的表面與低分子液晶胞的附著力。光起始劑主要的功能是增加液晶組成物140中各組成間的反應速率。在本實施例中，聚醚多元醇壓克力基單體包括C₈H₁₂O₃，其結構式可 為。丙烯酸樹脂單體包括C₁₅H₂₄O₆，其結構式可為。對羥基苯磺酸的分子式為C₆H₆O₄S，其結構式為。光起始劑包括C₁₀H₁₂O₂，其結構式可為。但本發明不已上述為限。

請參照圖1E，接著，在第一基板110與第二基板120之間填入液晶組成物140。在本實施例中，可利用真空注入法將液晶組成物140填入第一基板110與第二基板120之間。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，亦可利用ODF(One Drip Fill)方法或其他適當之方法將液晶組成物140填入第一基板110與第二基板120之間。

請參照圖1F，接著，以光束L照射液晶組成物140，以使部分之液晶分子發生聚合反應。詳言之，在本實施例中，聚醚多元醇壓克力基單體可先使部分之液晶分子在第一基板110以及第二基板120的表面形成多個液晶胞(圖1F未繪示)，然後丙烯酸樹脂單體可使這些液晶胞中的液晶分子與聚醚多元醇壓克力更有效地聚合。在本實施例中，光束L可為紫外線光束(UV Light beam)。於此便完成了本實施例之液晶顯示面板1000。

值得一提的是，相較於習知液晶顯示面板的製造方法，本實施例之液晶顯示面板的製造方法不需採用配向膜(Alignment Film)以及偏光板。因此，相較於習知液晶顯示面板，本實施例之液晶顯示面板具有製程簡單、良率高及製作成本低的優勢。

液晶顯示面板

圖2A及圖2B為本發明一實施例之液晶顯示面板的剖面示意圖。請參照圖2A及圖2B，本實施例之液晶顯示面板1000包括第一基板110、第二基板120、液晶分子層142、第一液晶胞層144以及第二液晶胞層146。

本實施例之第一基板110可為主動元件陣列基板。詳言之，第一基板110包括基底112、配置於基底112上的主動元件(未繪示)以及與主動元件電性連接的畫素電極114。一般而言，畫素電極的材料多為透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者 之堆疊層。但本發明不以此為限。

第二基板120對向於第一基板110。在本實施例中，第二基板120包括基底122以及配置於基底上的透光導電層124。透光導電層可用之材質與畫素電極類似，於此便不再重述。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，第二基板120可進一步地包括配置於基底與透光導電層之間的彩色濾光層(Color Filter)。

液晶分子層142具有多個液晶分子142a且配置於第一基板110與第二基板120之間。第一液晶胞層144具有多個第一液晶胞144a且配置第一基板110與液晶分子層142之間。第二液晶胞層146具有多個第二液晶胞146a且配置於第二基板120與液晶分子層142之間。值得注意的是，在本實施例之液晶顯示面板1000中，第一液晶胞144a及第二液晶胞146a是形成在第一基板110與第二基板120的表面110a、120a上。因此，本實施例之液晶顯示面板1000的液晶間隙(cell gap)可縮小，而本實施例之液晶顯示面板1000的整體厚度亦可縮小。本實施例之液晶顯示面板1000的液晶間隙(cell gap)可介於4微米(μm)至10微米。此外，由於位於第一基板110與第二基板120中間區域附近的液晶分子142a是呈現一般液晶分子的狀態而非呈現液晶胞的狀態，因此液晶顯示面板1000的驅動電壓可大幅降低，且液晶顯示面板1000的第一基板110可採用主動元件陣列基板的設計。

本實施例之液晶顯示面板1000是利用上述之液晶顯 示面板的製造方法所製作的。換言之，本實施例之第一液晶胞144a以及第二液晶胞146a是由部分之液晶分子142a、丙烯酸樹脂單體以及聚醚多元醇壓克力基單體所形成的。此外，本實施例之液晶顯示面板1000更包括配置於第一基板110與第二基板120之間的對羥基苯磺酸(未繪示)。對羥基苯磺酸可增加第一液晶胞144a以及第二液晶胞146a與第一基板110與第二基板120表面110a、120a之間的附著力，進而提升本實施例之液晶顯示面板1000的顯示效果。

圖2A繪示本發明一實施例之液晶顯示面板處於透明態(Transparent State)的情形。請參照圖2A，當第一基板110與第二基板120之間存在電位差V且電位差V大於零時，液晶分子層142之液晶分子142a以及形成第一液晶胞144a和第二液晶胞146a的部分液晶分子142a的光軸方向實質上一致。此時，當入射光L1傳遞至液晶顯示面板1000時，入射光L1可穿過第二基板120、第二液晶胞層146、液晶分子層142第一液晶胞層144以及第一基板110，而使液晶顯示面板1000的部份區域呈現透明態。

圖2B繪示本發明一實施例之液晶顯示面板處於散射態(Scattering State)的情形。請參照圖2B，當第一基板110與第二基板120之間的電位差V實質上為零時，液晶分子層142之液晶分子142a以及形成第一液晶胞144a和第二液晶胞146a的液晶分子142a的光軸方向互相交錯。換言之，第二液晶胞層146a中之液晶分子142a的光軸方向分佈是雜亂的。因此，當入射光L1傳遞至液晶顯示面板1000 時，入射光L1會被第二液晶胞層146所散射，而使液晶顯示面板1000的部份區域呈現散射態。利用上述之使液晶顯示面板1000的部份區域呈現透明態部份區域呈現散射態的方式，液晶顯示面板1000即可顯示影像畫面而不需使用偏光板。故本實施例之液晶顯示面板1000更具有低成本的優點。

實驗例

圖3繪示注入本發明一實施例之液晶組成物的測試盒(Test Cell)之驅動電壓與穿透率(Transmittance)的關係。所述測試盒包括具有導電膜的第一基板、具有導電膜且對向於第一基板的第二基板、以及填入第一基板與第二基板之間的液晶組成物，且此測試盒經過上述之照光製程。如圖3所示，經過適當製程之液晶組成物的驅動電壓接近3伏特，且此測試盒的對比可達10以上。換言之，由測試盒的驅動電壓與穿透率關係可證實本發明一實施例之液晶組成物確實適用於主動式矩陣液晶顯示器中，且採用此液晶組成物所製作的主動式矩陣液晶顯示器之光學特性佳。

綜上所述，在本發明一實施例之液晶顯示面板中，由於液晶胞是形成在第一基板及第二基板的表面，且位於第一基板及第二基板中間區域附近的液晶分子仍呈現一般液晶分子的狀態，因此本發明一實施例之液晶顯示面板的驅動電壓可降低且厚度可減薄。

此外，在本發明一實施例之液晶顯示面板的製造方法中，利用特殊設計之液晶組成物可製作出低驅動電壓且厚 度薄的液晶顯示面板。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。

1000‧‧‧液晶顯示面板

110‧‧‧第一基板

110a‧‧‧表面

112‧‧‧基底

114‧‧‧畫素電極

120‧‧‧第二基板

120a‧‧‧表面

122‧‧‧基底

124‧‧‧透光導電層

130‧‧‧框膠

140‧‧‧液晶組成物

142‧‧‧液晶分子層

142a‧‧‧液晶分子

144‧‧‧第一液晶胞層

144a‧‧‧第一液晶胞

146‧‧‧第二液晶胞層

146a‧‧‧第二液晶胞

V‧‧‧電位差

L‧‧‧光束

L1‧‧‧入射光

圖1A至圖1F為本發明一實施例之液晶顯示面板的製造流程示意圖。

圖2A及圖2B為本發明一實施例之液晶顯示面板的剖面示意圖。

圖3繪示注入本發明一實施例之液晶組成物的測試盒之驅動電壓與穿透率的關係。

1000‧‧‧液晶顯示面板

110‧‧‧第一基板

110a‧‧‧表面

112‧‧‧基底

114‧‧‧畫素電極

120‧‧‧第二基板

120a‧‧‧表面

122‧‧‧基底

124‧‧‧透光導電層

142‧‧‧液晶分子層

142a‧‧‧液晶分子

144‧‧‧第一液晶胞層

144a‧‧‧第一液晶胞

146‧‧‧第二液晶胞層

146a‧‧‧第二液晶胞

V‧‧‧電位差

L1‧‧‧入射光

Claims (15)

1. 一種液晶組成物，包括：多個液晶分子；以及一可聚合材料，包括：一有機溶劑；一聚醚多元醇壓克力基單體；一丙烯酸樹脂單體；對羥基苯磺酸；以及一光起始劑，其中基於該液晶組成物之總重量，該可聚合材料之重量百分比介於20%到50%，基於該可聚合材料之總重量，該聚醚多元醇壓克力基單體之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該丙烯酸樹脂單體之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該對羥基苯磺酸之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該光起始劑之重量百分比介於0.5%到5%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中該聚醚多元醇壓克力基單體包括：
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中該丙烯酸樹脂單體包括：
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組成物，其中該光起始劑包括：
5. 一種液晶顯示面板的製造方法，包括：提供一第一基板；提供一第二基板；組立該第一基板與該第二基板；提供一液晶組成物，該液晶組成物包括多個液晶分子以及一可聚合材料，該可聚合材料包括一有機溶劑、一聚醚多元醇壓克力基單體、一丙烯酸樹脂單體、對羥基苯磺酸以及一光起始劑，其中基於該液晶組成物之總重量，該可聚合材料之重量百分比介於20%到50%，基於該可聚合材料之總重量，該聚醚多元醇壓克力基單體之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該丙烯酸樹脂單體之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該對羥基苯磺酸之重量百分比介於10%到30%，基於該可聚合材料之總重量，該光起始劑之重量百 分比介於0.5%到5%；在該第一基板與該第二基板之間填入該液晶組成物；以及以一光束照射該液晶組成物，以使部分之液晶分子發生聚合反應。
6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板的製造方法，其中以該光束照射該液晶組成物而使該部分之液晶分子發生聚合反應的步驟包括：該聚醚多元醇壓克力基單體使該部分之液晶分子在該第一基板以及該第二基板的表面形成多個液晶胞；以及利用該丙烯酸樹脂單體使該些液晶胞中的液晶分子與該聚醚多元醇壓克力聚合。
7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板的製造方法，其中該光束為一紫外線光束。
8. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板的製造方法，其中該聚醚多元醇壓克力基單體包括：
9. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板的製造方法，其中該丙烯酸樹脂單體包括： 。
10. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板的製造方法，其中該光起始劑包括：
11. 一種液晶顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板，對向於該第一基板；一液晶分子層，具有多個液晶分子且配置於該第一基板與該第二基板之間；一第一液晶胞層，具有多個第一液晶胞且配置於該第一基板與該液晶分子層之間；以及一第二液晶胞層，具有多個第二液晶胞且配置於該第二基板與該液晶分子層之間，其中該些第一液晶胞以及該些第二液晶胞是由部分之該些液晶分子、一丙烯酸樹脂單體以及一聚醚多元醇壓克力基單體所形成的，且該液晶顯示面板更包括配置於該第一基板與該第二基板之間的對羥基苯磺酸。
12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中該第一基板為一主動元件陣列基板。
13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中該第二基板具有一透光導電層。
14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中當該第一基板與該第二基板之間存在一電位差且該電位 差大於零時，該液晶分子層之該些液晶分子以及形成該些第一液晶胞和該些第二液晶胞的部分該些液晶分子的光軸方向實質上一致。
15. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中當該第一基板與該第二基板之間的電位差實質上為零時，該液晶分子層之該些液晶分子以及形成該些第一液晶胞和該些第二液晶胞的部分該些液晶分子的光軸方向互相交錯。