TWI533063B - 液晶顯示面板與其之製造方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示面板與其之製造方法
本發明是有關於一種液晶顯示面板。
近年來由於光電相關技術不斷地推陳出新，加上數位化時代的到來，進而推動了液晶顯示面板市場的蓬勃發展。液晶顯示面板具有高畫質、體積小、重量輕、低驅動電壓與低消耗功率等優點，因此被廣泛應用於個人數位助理(Personal Digital Assistant；PDA)、行動電話、攝錄放影機、筆記型電腦、桌上型顯示器、車用顯示器、及投影電視等消費性通訊或電子產品。
一般而言，液晶顯示面板中可加入配向膜，使得液晶顯示面板中的液晶分子能夠依照特定方向排列。配向膜能夠將未加電場前之液晶分子做定位的工作。液晶分子可依照配向膜之溝槽的方向橫躺於內，因此液晶分子可呈同一方向排列。然而依照製程方法的不同，配向膜可能會產生污染或配向力不足等情形發生。因此如何改善上述問題為業界努力的目標。
本發明之一態樣提供一種液晶顯示面板的製造方法，包含：分別形成二聚合物層於第一基板與第二基板上。
摩擦配向二聚合物層。
提供複數個液晶分子與複數個單體分子於第一基板與第二基板之間，且聚合物層皆面向液晶分子與單體分子。
聚合單體分子，以與二聚合物層分別形成二聚合物配向層。
在一或多個實施方式中，製造方法更包含：控制聚合物配向層之平均表面粗糙度滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米，其中，Rms為聚合物配向層之平均表面粗糙度。
本發明之另一態樣提供一種液晶顯示面板，包含第一基板、第二基板、液晶層與二聚合物配向層。第二基板相對第一基板設置。液晶層置於第一基板與第二基板之間。液晶層包含複數個液晶分子，液晶分子皆具有預傾角度滿足1°≦θ≦2°，其中θ為預傾角度。聚合物配向層分別置於第一基板與液晶層之間、以及置於第二基板與液晶層之間。聚合物配向層面向液晶層之表面的平均表面粗糙度滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米，其中，Rms為液晶層之表面的平均表面粗糙度。
在上述之實施方式中，藉由加入單體分子以形成聚合物配向層，液晶顯示面板能夠兼具高配向均勻性、低配向層污染度以及高配向力。
100‧‧‧第一基板
110‧‧‧基材
120‧‧‧保護層
130‧‧‧第一透明電極
140‧‧‧介電層
150‧‧‧第二透明電極
152‧‧‧開口
200‧‧‧第二基板
300‧‧‧液晶層
310‧‧‧液晶分子
400、500‧‧‧聚合物配向層
410、510‧‧‧聚合物層
412‧‧‧配向溝槽
420‧‧‧單體分子
430、530‧‧‧聚合物分子
900‧‧‧滾筒
910‧‧‧刷毛
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
NIP‧‧‧接觸寬度
Rms‧‧‧平均表面粗糙度
θ‧‧‧預傾角度
第1~3、4A與5A圖繪示依照本發明一實施方式之液晶顯示面板的製造流程剖面圖。
第4B圖為第4A圖之液晶分子、單體分子與聚合物層的上視圖。
第5B圖為第5A圖之聚合物配向層的上視圖。
第6圖為本發明另一實施方式之液晶顯示面板的側視圖。
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1~3、4A與5A圖繪示依照本發明一實施方式之液晶顯示面板的製造流程剖面圖。請先參照第1圖，如圖所示，可先形成聚合物層410於第一基板100上，且形 成聚合物層510於第二基板200上。第一基板100例如為主動元件基板，而第二基板200例如為包含濾光層之對向基板，然而在其他的實施方式中，第一基板100可為包含濾光層之主動元件基板(Color Filter on Array,COA)，而第二基板200可為透明基板，例如玻璃基板，本發明不以此為限。聚合物層410與510與之材質例如為聚亞醯胺(polyimide)。
請一併參照第2圖與第3圖。接著可對聚合物層410與510進行摩擦配向。在本實施方式中，例如可使用滾筒900以摩擦聚合物層410與510，而滾筒900可依序以第一方向D1(如第2圖所示)與第二方向D2(如第3圖所示)轉動，來摩擦聚合物層410與510，其中第二方向D2相反於第一方向D1。詳細而言，滾筒900之側面可具有複數個刷毛910，在第2圖的摩擦製程中，滾筒900可先沿著第一方向D1(如順時針方向)轉動，以順毛摩擦聚合物層410與510，接著在第3圖的摩擦製程中，滾筒900再沿著第二方向D2(如逆時針方向)轉動，以順毛摩擦聚合物層410與510，如此一來即可改善摩擦配向整體的均勻性。
另一方面，因在本實施方式中，滾筒900係磨擦每一聚合物層410與510二回，因此滾筒900上的灰塵或刷毛910掉落在聚合物層410與510上的機率可能會增加。改善方法之一可降低滾筒900施壓於聚合物層410與510上的力道，例如在摩擦製程中減少滾筒900與聚合物層410與510之間的接觸面積，且其接觸面積正比於力道。因滾 筒900係為柱形，因此接觸面積正比於剖面圖中標示之接觸寬度NIP。在一般的摩擦製程中，接觸寬度NIP為約14毫米，而本實施方式中，接觸寬度NIP可降低至約8毫米，以減少灰塵或刷毛910掉落在聚合物層410與510上的機率。
請一併參照第4A圖與第4B圖，其中第4B圖為第4A圖之液晶分子310、單體分子420與聚合物層410的上視圖。接著可提供複數個液晶分子310與複數個單體分子420於第一基板100與第二基板200之間，且聚合物層410與510皆面向液晶分子310與單體分子420。在本實施方式中，液晶分子310與單體分子420例如是以滴下注入式(One Drop Fill,ODF)製程而填充於第一基板100與第二基板200之間，然而並不以此為限。
另一方面，在經過第2圖與第3圖的製程後，聚合物層410與510皆具有配向溝槽(如第4B圖之配向溝槽412)。因此當液晶分子310填充於第一基板100與第二基板200之間時，液晶分子310能夠整齊排列於配向溝槽412之間。至於單體分子420則因受限於液晶分子310之排列方向，因此大多分佈於液晶分子310之間。換言之，藉由液晶分子310，單體分子420也具有特定的排列方向。
在本實施方式中，單體分子420例如為可光聚合(photopolymerizable)材料，亦即當光照射在單體分子420上時，單體分子420能夠被聚合為聚合物分子。
請一併參照第5A圖與第5B圖，其中第5B圖為第 5A圖之聚合物配向層400的上視圖。接著可聚合第4A圖之單體分子420，以與聚合物層410、510分別形成聚合物配向層400、500。詳細而言，可選擇對單體分子420進行光照製程，例如為紫外光光照製程，使得單體分子420在接受光照後聚合成聚合物分子430與530，且分別固定於聚合物層410、510上，以分別形成聚合物配向層400、500。因此聚合物分子430與530之材質皆為光聚合(photopolyerized)材料。如此一來即完成液晶顯示面板的製程。
因在第4B圖的製程中，單體分子420即已具有特定的排列方向(此排列方向與液晶分子310的排列方向實質相同)，因此在單體分子420聚合成聚合物分子430與530後，即按照上述之單體分子420的排列方向固定於聚合物層410與510上，因此聚合物分子430與530有助於液晶分子310的配向。如此一來，即使在本實施方式之摩擦配向(即第2圖與第3圖)製程時，滾筒900(如第2圖所繪示)施壓在聚合物層410與510上的力道較小，以使得聚合物層410與510本身所提供的配向力(Anchoring Force)較弱。然而在形成聚合物配向層400、500後，聚合物分子430與530能夠提供額外的配向力，便補足了聚合物配向層400、500整體的配向力。
而在一或多個實施方式中，可控制聚合物配向層400、500之平均表面粗糙度Rms滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米，其中控制方法例如為 調整單體分子420(如第4A圖所示)聚合的時間或者提供不同數量的單體分子420，本發明不以此為限。而調整單體分子420聚合的時間又例如為調整單體分子420光照的時間。
詳細而言，聚合物配向層400、500之平均表面粗糙度Rms與聚合物分子430與530的數量呈正相關，亦即聚合物分子430與530的數量越多，則平均表面粗糙度Rms數值便越高，因此其配向力也就越好。其中在一實施例中，當在第2圖與第3圖之接觸寬度NIP為8毫米，且第5A圖之平均表面粗糙度Rms為22.33奈米時，聚合物配向層400、500所量測到的配向力為10.48×10-3焦耳/公尺2(J/m2)。另外接觸寬度NIP為14毫米且不具有聚合物分子430與530的聚合物層410與510所量測到的配向力為10.36×10-3焦耳/公尺2(J/m2)。如此可證明加入單體分子420以聚合成聚合物分子430與530確實有助於補償配向力。
在另一實施例，當接觸寬度NIP為8毫米，且平均表面粗糙度Rms為48.55奈米時，聚合物配向層400、500所量測到的配向力為18.7×10-3焦耳/公尺2(J/m2)。在本實施例所測得之液晶驅動電壓高於接觸寬度NIP為14毫米且不加入單體分子420之液晶顯示面板約1伏特。詳細而言，隨著平均表面粗糙度Rms增加，配向力會增加，因此驅動液晶分子310所需的液晶驅動電壓亦會增加，其中此處的液晶驅動電壓為讓液晶層300由暗態轉為亮態的電壓值。然而如上所述，液晶驅動電壓僅增加約1伏特，即可達到與不加入單體分子420之液晶顯示面板相似的光學表現， 例如其液晶層300於亮態時的穿透率為約100%，因此可證明平均表面粗糙度Rms≦48.55奈米並不致於影響液晶層300之亮/暗態轉變。
請持續參照第5A圖與第5B圖。從結構上來看，液晶顯示面板包含第一基板100、第二基板200、液晶層300與聚合物配向層400、500。第二基板200相對第一基板100設置。液晶層300置於第一基板100與第二基板200之間。液晶層300包含複數個液晶分子310，液晶分子310皆具有預傾角度θ滿足1°≦θ≦2°。聚合物配向層400置於第一基板100與液晶層300之間，而聚合物配向層500置於第二基板200與液晶層300之間。聚合物配向層400、500面向液晶層300之表面的平均表面粗糙度Rms滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米。
在本實施方式中，聚合物配向層400(500)包含聚合物層410(510)與複數個聚合物分子430(530)。聚合物分子430(530)分佈於聚合物層410(510)面對液晶層300之表面上，以提供液晶層300之液晶分子310額外的配向力。
在摩擦配向的情況下，液晶分子310的預傾角度θ滿足1°≦θ≦2°，此預傾角度θ可應用於邊界電場切換(Fringe Field Switching,FFS)技術之液晶顯示面板。因此接下來以實施例說明形成聚合物分子430與530後對液晶分子310之預傾角度θ的影響。請參照表一。面板1之接觸寬度NIP(如第2圖所標示)為14毫米且不包含聚合物分子430、530。面板2之接觸寬度NIP為8毫米，包含聚合物 分子430、530，且平均表面粗糙度Rms為22.33奈米。面板1與面板2分別進行五次的預傾角度θ之測量，其結果顯示，面板1與面板2之預傾角度θ幾乎相同，因此證明聚合物配向層400、500並不會對液晶分子310之預傾角度θ造成太大的影響。
綜合上述，本實施方式之液晶顯示面板可利用滾筒來回滾動摩擦聚合物層，以改善摩擦配向整體的均勻性。而降低滾筒施壓於聚合物層上的力道則有助於減少灰塵或毛刷掉落在聚合物層上的機率。降低力道而減弱的配向力 則能由聚合物分子提供之配向力來補償。另外，聚合物配向層並不會對液晶分子之預傾角度造成太大的影響。也就是說，本實施方式之液晶顯示面板兼具高配向均勻性、低配向層污染度以及高配向力。
接著請參照第6圖，其為本發明另一實施方式之液晶顯示面板的側視圖。本實施方式與第5A圖之實施方式的不同處在於第一基板100的結構。在本實施方式中，第一基板100為邊界電場切換型主動元件基板。具體而言，第一基板100包含基材110、保護層120、第一透明電極130、介電層140與第二透明電極150。保護層120置於基材110上，第一透明電極130置於保護層120上，介電層140置於第一透明電極130上，第二透明電極150置於介電層140上，而聚合物配向層400置於第二透明電極150上。在一實施方式，第一透明電極130為共通電極，而第二透明電極150為畫素電極，或者第一透明電極130為畫素電極，而第二透明電極150為共通電極。另外，第二透明電極150可具有多個開口152，因此當在第一透明電極130與第二透明電極150提供電壓，即可在液晶層300中形成平行電場。至於本實施方式的其他細節因與第5A圖相同，因此便不再贅述。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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‧‧‧第一基板
200‧‧‧第二基板
300‧‧‧液晶層
310‧‧‧液晶分子
400、500‧‧‧聚合物配向層
410、510‧‧‧聚合物層
430、530‧‧‧聚合物分子
Rms‧‧‧平均表面粗糙度
θ‧‧‧預傾角度

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示面板的製造方法，包含：分別形成二聚合物層於一第一基板與一第二基板上；摩擦配向該二聚合物層；提供複數個液晶分子與複數個單體分子於該第一基板與該第二基板之間，且該些聚合物層皆面向該些液晶分子與該些單體分子；以及聚合該些單體分子，以與該二聚合物層分別形成二聚合物配向層。
  2. 如請求項1所述之製造方法，更包含：控制該些聚合物配向層之平均表面粗糙度滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米，其中，Rms為該些聚合物配向層之平均表面粗糙度。
  3. 如請求項2所述之製造方法，其中控制該平均表面粗糙度包含調整該些單體分子聚合的時間。
  4. 如請求項1所述之製造方法，其中聚合該些單體分子包含對該些單體分子進行一光照製程。
  5. 如請求項4所述之製造方法，其中該光照製程為一紫外光光照製程。
  6. 如請求項1所述之製造方法，其中該些單體分子之材質為可光聚合材料。
  7. 如請求項1所述之製造方法，其中摩擦配向該二聚合物層包含使用一滾筒以摩擦該二聚合物層，且該滾筒依序以一第一方向與一第二方向摩擦每一該二聚合物層，該第二方向與該第一方向相反。
  8. 一種液晶顯示面板，包含：一第一基板；一第二基板，相對該第一基板設置；一液晶層，置於該第一基板與該第二基板之間，該液晶層包含複數個液晶分子，該些液晶分子皆具有一預傾角度滿足1°≦θ≦2°，其中θ為該預傾角度；以及二聚合物配向層，分別置於該第一基板與該液晶層之間、以及置於該第二基板與該液晶層之間，其中該些聚合物配向層面向該液晶層之表面的平均表面粗糙度滿足：22.33奈米≦Rms≦48.55奈米，其中，Rms為該液晶層之表面的平均表面粗糙度，其中每一該些聚合物配向層包含：一聚合物層，具有配向溝槽於該聚合物層面對該液晶層之表面上；以及複數個聚合物分子，分佈於該聚合物層面對該液晶層之表面上。
  9. 如請求項8所述之液晶顯示面板，其中該第一基板為一邊界電場切換(Fringe Field Switching,FFS)型主動元件基板。
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