TWI575283B - 液晶顯示裝置的製造方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置的製造方法
本發明係關於一種製造一液晶顯示裝置之方法。
一般而言，液晶顯示裝置分為扭曲向列型(twisted nematic；TN)液晶顯示裝置、水平電場施加型(horizontal electric field applying type)液晶顯示裝置、或垂直定向液晶顯示裝置。
在不施加電場之條件下，垂直定向液晶顯示裝置沿一第一方向定向，且液晶分子之縱向軸線相對於一基材之表面垂直定向。因此，視角大且對比率(contrast ratio)大。
為在不施加電場之條件下使液晶分子沿第一方向定向，可利用一摩擦方法(rubbing method)或一光定向方法(photo-alignment method)。
本揭露提供一種利用一光定向方法形成一定向層之方法。
本揭露亦提供一種利用該定向層形成方法製造之具有高顯示品質之液晶顯示裝置。
本發明之實例性實施例提供一種製造液晶顯示裝置的方法，該方法包含：形成一第一定向層於一第一基底基材(base substrate)上；以及形成一第二定向層於一第二基底基材上。該製造方法包含：滴置一液晶於該第一定向層與該第二定向層其中之一上，以及合併該第一基底基材和該第二基底基材。
該第一定向層及該第二定向層之至少一者係藉由以下方式形成：形成一定向溶液在一相對應基底基材上；以及固化該定向溶液以形成一定向層。該第一定向層及該第二定向層之至少一者係藉由以下方式形成：照射一光至該基底基材以定向該定向層；執行該基底基材的第一清洗；以及烘烤該定向層。
在本發明之至少一個實例性實施例中，該第一清洗可為一濕式清洗。在此種情形中，可使用去離子水來清洗該基底基材。該第一清洗可更包含使用一氣泡噴射(bubble jet)和使用一空氣刀(air knife)。
在本發明之一實例性實施例中，該第一清洗可為一乾式清洗。在此種情形中，該第一清洗可使用超音波來進行。
根據本發明之一實例性實施例，在使該定向溶液曝光之後，可執行該基底基材上之異物(foreign material)之偵測。
根據本發明之實例性實施例，提供一種利用一光定向方法形成一定向層之方法。
根據本發明之實例性實施例，提供一種具有高品質且缺陷率降低之液晶顯示裝置。
ACT‧‧‧主動圖案
ALN1‧‧‧第一定向層
ALN2‧‧‧第二定向層
BS1‧‧‧第一基底基材
BS2‧‧‧第二基底基材
BM‧‧‧黑色基質
CE‧‧‧共用電極
CEa‧‧‧桿部
CEb‧‧‧分支部
CF‧‧‧濾色片
CHN‧‧‧通道部
CS‧‧‧控制訊號
Clc‧‧‧液晶電容器
Cst‧‧‧儲存電容
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
D-CS‧‧‧資料控制訊號
DDR‧‧‧資料驅動部
DE‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
DPP‧‧‧影像顯示部
IML‧‧‧假想線
G-CS‧‧‧閘極控制訊號
GDR‧‧‧閘極驅動部
GE‧‧‧閘極
GI‧‧‧閘極絕緣層
GL‧‧‧閘極線
LC‧‧‧液晶層
OHM‧‧‧歐姆接觸層
PE‧‧‧畫素電極
PSV‧‧‧鈍化層
PXL‧‧‧畫素
RGB‧‧‧影像訊號
R'G'B'‧‧‧影像訊號
SE‧‧‧源極
SM‧‧‧半導體圖案
SLT‧‧‧狹縫
STL‧‧‧儲存線
SUB1‧‧‧第一基材
SUB2‧‧‧第二基材
TC‧‧‧定時控制部
Tr‧‧‧薄膜電晶體
Vcom‧‧‧參考電壓
S10~S40‧‧‧步驟
S210~S250‧‧‧步驟
藉由結合附圖詳細闡述本發明之各實例性實施例，本發明概念之以上及其他特徵將變得更加顯而易見，在附圖中：第1圖係為根據本發明一實例性實施例之一液晶顯示裝置之方框圖；第2圖係為第1圖所示一畫素之等效電路圖；第3圖係為根據本發明一實例性實施例之一液晶顯示裝置之平面圖；第4圖係為沿第3圖之一線I-I'截取之剖視圖；第5圖係為根據本發明一實例性實施例之一種製造一液晶顯示裝置之方法之流程圖；第6圖係為根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖；第7圖係為根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖；第8圖係為根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖；第9圖係為根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖；第10圖係為例示在曝光後執行或不執行烘烤之條件下所形成定向層之各向異性性質之圖表； 第11圖係為用於比較根據各定向層形成方法所得缺陷率之圖表；第12圖係為例示當在執行曝光後利用超音波執行清洗時的異物數目之圖表；第13圖例示在執行或不執行清洗之條件下最終製成的液晶顯示裝置之良率；第14圖係為例示在執行或不執行清洗之條件下最終製成的液晶顯示裝置之異物數目之圖表；第15圖係為例示在執行或不執行清洗之條件下所得對比率之圖表；以及第16圖係為例示在執行或不執行清洗之條件下所得後像(afterimage)之圖表。
以下將結合附圖更詳細地闡述本發明之實例性實施例。然而，本發明之一實施例可以不同形式實施，而不應被視為僅限於本文所述之實施例。更確切而言，提供此等實施例係為了使本揭露內容詳盡及完整，並將本發明之範圍完全傳達至熟習此項技術者。
在附圖中，相似之參考編號可用於相似之元件。為清楚地例示，各層及各區域之尺寸可能被誇大。應理解，儘管本文可使用用語「第一」、「第二」等來描述各種元件，然而此等元件不應受此等用語限制。
亦應理解，當稱一層(或膜)位於另一層或基材「上」時，其可直接位於該另一層或基材上，或亦可存在中間層。此外，應理解，當稱一層位於另一層「下方」時，其可直接位於該另一層下方，亦可存在一或多個中間層。此外，亦應理解，當稱一層位於二層「之間」時，其可係為該二層間之唯一一層，或亦可存在一或多個中間層。在本說明書通篇中，相同之參考編號可指示相同之元件。
在下文中，將結合附圖詳細闡述本發明之實例性實施例。
第1圖係為根據本發明一實例性實施例之一液晶顯示裝置之方框圖，且第2圖係為第1圖所示一畫素之等效電路圖。
參照第1圖，根據本發明一實例性實施例之一液晶顯示裝置可包含一影像顯示部DPP、一閘極驅動部GDR、一資料驅動部DDR、及一定時控制器TC，閘極驅動部GDR及資料驅動部DDR用於驅動影像顯示部DPP，且定時控制器TC用於控制閘極驅動部GDR及資料驅動部DDR之驅動。
影像顯示部DPP可包含複數個閘極線GL、複數個資料線DL、及複數個畫素PXL。如第2圖所示，例如，影像顯示部DPP可包含一液晶顯示面板，該液晶顯示面板包含一第一基材SUB1、一第二基材SUB2、以及一液晶層LC，第二基材SUB2面向第一基材SUB1，且液晶層LC設置於第一基材SUB1與第二基材SUB2之間。
該等閘極線GL及該等資料線DL設置於第一基材 SUB1上。該等閘極線GL可沿一行方向延伸，且沿一列方向相互平行地排列。該等資料線DL可沿列方向延伸，且沿行方向相互平行地排列。
該等畫素PXL可分別連接至閘極線GL及資料線DL，且每一畫素PXL皆可包含一薄膜電晶體(Tr)、一液晶電容器Clc、及一儲存電容器Cst。
薄膜電晶體(Tr)可包含連接至閘極線GL之一閘極、連接至資料線DL之一源極、以及連接至液晶電容器Clc及儲存電容器Cst之一汲極。
液晶電容器Clc可包含設置於第一基材SUB1上之一畫素電極PE及一共用電極CE作為二端子。液晶層LC可用作一介電層。畫素電極PE可電性連接至薄膜電晶體Tr之汲極，且共用電極CE可接收一參考電壓Vcom。
每一畫素PXL皆可包含一濾色片CF，濾色片CF設置於第二基材SUB2上、對應於畫素電極PE、且顯示複數個基色其中之一或多者。不同於第2圖，濾色片CF可形成於第一基材SUB1上所設置之畫素電極PE上，或形成於畫素電極PE下方。
參照第1圖，定時控制器TC可自一液晶顯示裝置外部接收複數個影像訊號RGB及複數個控制訊號CS。定時控制器TC可轉換影像訊號RGB之資料格式以匹配資料驅動部DDR之一介面規格(interface specification)，並提供所轉換之影像訊號R'G'B'至資料驅動部DDR。定時控制器TC可產生一資料控制訊號D-CS，例如，一輸出起始訊號、一水平起始訊號等。定時控制器 TC可基於該等複數的控制訊號CS而產生一閘極控制訊號G-CS，例如，一垂直起始訊號、一垂直時鐘訊號(vertical clock signal)、及一垂直時鐘條訊號(vertical clock bar signal)。可提供資料控制訊號D-CS至資料驅動部DDR，並可提供閘極控制訊號G-CS至閘極驅動部GDR。
閘極驅動部GDR可因應於由定時控制器TC所提供之閘極控制訊號G-CS而依序輸出一閘極訊號。因此，可藉由該閘極訊號逐行依序掃描該等畫素PXL。
資料驅動部DDR因應於由定時控制器TC所提供之資料控制訊號D-CS而將影像訊號R'G'B'轉換成資料電壓且輸出該等資料電壓。所輸出之資料電壓可被施加至影像顯示部DPP。
因此，每一畫素PXL皆可由閘極訊號導通，且所導通之畫素PXL可自資料驅動部DDR接收對應之資料電壓，以顯示具有一所需的灰階(gray scale)影像。
第3圖係為根據本發明一實例性實施例之一液晶顯示裝置之平面圖，且第4圖係為沿第3圖中之一線I-I'截取之剖視圖。因每一畫素皆具有相同之結構，故為便於解釋，可將該等畫素中的一個畫素連同鄰近該一個畫素之閘極線及資料線一併繪示。
參照第2圖及第4圖，一液晶顯示裝置包含一第一基材SUB1、一第二基材SUB2、及一液晶層LC，第二基材SUB2面向第一基材SUB1，且液晶層LC係設置於第一基材SUB1與第二基材SUB2之間。
第一基材SUB1可包含一第一基底基材BS1、複數個閘極線GL、複數個資料線DL、複數個畫素PXL、以及覆蓋該等畫素之一第一定向層ALN1。第一基底基材BS1可具有一近似四方形之形狀，並可利用一透明絕緣材料形成。
閘極線GL可在第一基底基材BS1上沿一第一方向D1延伸。
可在形成有閘極線GL之第一基底基材BS1上設置一閘極絕緣層GI。可利用一絕緣材料(例如，氮化矽、氧化矽等)形成閘極絕緣層GI。
資料線DL可沿一第二方向D2延伸穿過閘極線GL及閘極絕緣層GI，第二方向D2與第一方向D1成直角交叉。
每一畫素PXL皆可連接至閘極線GL其中之一以及資料線DL其中之一。每一畫素皆可包含：一薄膜電晶體；一畫素電極PE，連接至該薄膜電晶體；一鈍化層PSV，覆蓋畫素電極PE；一共用電極CE，對於畫素電極PE設置有一間隔；以及一儲存線STL，連接至共用電極CE。儲存線STL可與畫素電極PE交疊，以形成一儲存電容器。該薄膜電晶體可包含一閘極GE、一閘極絕緣層GI、一半導體圖案SM、一源極SE、及一汲極DE。
閘極GE可自閘極線GL突出，或可設置於閘極線GL之一部分上。
閘極GE可包含一金屬。可利用例如鎳、鉻、鉬、鋁、鈦、銅、鎢、或其合金形成閘極GE。可利用金屬將閘極GE形成為一單層或一多層。舉例而言，閘極GE可係為藉由逐層堆疊鉬、 鋁、及鉬而獲得之一三層，抑或係為藉由逐層堆疊鈦及銅而獲得之一二層。作為另一選擇，閘極GE可係為利用例如鈦與銅之一合金而獲得之一單層。
閘極絕緣層GI可設置於第一基底基材BS1之整個表面上，並可覆蓋閘極線GL及閘極GE。
半導體圖案SM可設置於閘極絕緣層GI上。半導體層SM可穿過閘極絕緣層GI而設置於閘極GE上。半導體圖案SM之一部分可與閘極GE交疊。半導體圖案SM可包含設置於閘極絕緣層GI上之一主動圖案ACT及形成於主動圖案ACT上之一歐姆接觸層(ohmic contact layer)OHM。主動圖案ACT可被形成為一非晶矽薄膜，且歐姆接觸層OHM可被形成為一n+型非晶矽薄膜。歐姆接觸層OHM可被設置於主動圖案ACT之一部分與隨後一步驟中所述一源極SE之間、以及主動圖案ACT之另一部分與隨後一步驟中所述之一汲極DE之間。歐姆接觸層OHM使主動圖案ACT分別與源極SE及汲極DE進行歐姆接觸。
源極SE可自資料線DL分支。源極SE可形成於歐姆接觸層OHM上，且源極SE之一部分可與閘極GE交疊。
汲極DE可被設置成穿過半導體圖案SM相對於源極SE具有一間隔。汲極DE可形成於歐姆接觸層上，且汲極DE之一部分可與閘極GE交疊。
可利用例如鎳、鉻、鉬、鋁、鈦、銅、鎢、及/或其一合金而形成源極SE及汲極DE。可利用金屬將源極SE及汲極DE形成為一單層或一多層。舉例而言，源極SE及汲極DE可係 為藉由逐層堆疊鈦及銅而獲得之一雙層。作為另一選擇，源極SE及汲極DE可係為利用例如鈦與銅之一合金而獲得之一單層。
可使位於源極SE與汲極DE間之主動圖案ACT之上表面暴露，並可根據閘極GE之電壓施加而在源極SE與汲極DE之間得到一形成一導電通道的通道部CHN。源極SE及汲極DE可與半導體圖案SM之除單獨形成於源極SE與汲極DE間之通道部CHN以外之一部分交疊。
畫素電極PE可設置於汲極DE及閘極絕緣層GI上。畫素電極PE之一部分可直接設置於汲極DE及閘極絕緣層GI之一部分上，並可連接至汲極DE。因此，從平面圖上看，畫素電極PE之一部分可與汲極DE交疊。從平面圖上看，畫素電極PE可具有近似一四方形形狀，然而根據每一畫素PXL之形狀，畫素電極PE可具有各種形狀而不受限制。畫素電極PE可被形成為不包含一圖案(例如一狹縫)之一板。
可利用一透明導電材料形成畫素電極PE。舉例而言，可利用透明導電氧化物形成畫素電極PE。透明導電氧化物可包含例如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦錫鋅氧化物(ITZO)等。
鈍化層PSV可設置於以此形成有畫素電極PE之第一基底基材BS1上。鈍化層PSV可覆蓋通道部CHN及畫素電極PE。鈍化層PSV可包含例如氮化矽、氧化矽等。
共用電極CE可形成於鈍化層PSV上。共用電極CE可與畫素電極PE之一部分交疊。從平面圖上看，共用電極CE可 能不與畫素電極PE與汲極DE之交疊部分相交疊。舉例而言，當畫素電極PE與汲極DE之交疊區域被稱為一第一區域PE1、且畫素電極PE與汲極DE之非交疊區域被稱為一第二區域PE2時，共用電極CE不與第一區域PE1交疊，且與第一區域PE1間隔開。
共用電極CE可包含藉由移除共用電極CE之一部分而形成之複數個狹縫SLT。狹縫SLT可被設置成相對於第一方向D1或第二方向D2具有一傾斜方向。舉例而言，共用電極CE可包含複數個區域，該等區域包含彼此具有不同傾斜方向之狹縫SLT。在此種情形中，該等區域可實質上相對於穿過畫素PXL之一假想線而線對稱，抑或可實質上相對於畫素中之一點而點對稱。在第3圖中，例如，狹縫SLT被例示成相對於沿第一方向穿過畫素之一假想線IML而線對稱。
共用電極CE可包含為每一畫素形成之一桿部CEa以及複數個分支部CEb，該等分支部CEb係自桿部CEa突出及延伸，且由狹縫SLT間隔開。分支部CEb可彼此間隔開一所需之間隔。共用電極CE之分支部CEb可與畫素電極PE形成一電場。
分支部CEb可被形成為沿一所需方向平行延伸。桿部CEa及分支部CEb可被設置成各種形狀。舉例而言，分支部CEb可沿與桿部CEa之延伸方向垂直之二方向突出及延伸。作為另一選擇，桿部CEa可被形成為具有多個彎曲之一彎曲形狀。
可利用一透明導電材料形成共用電極CE。可利用導電金屬氧化物(例如，ITO、IZO、ITZO等)形成共用電極CE。
儲存線STL可被設置於第一基底基材BS1與閘極絕 緣層GI之間，距閘極線GL一距離處。可利用與閘極線GL相同之材料形成儲存線STL，並可利用閘極線GL藉由一個圖案化製程形成儲存線STL。
儲存線STL可沿第一方向延伸以及沿第二方向突出，以與資料線DL及畫素電極PE之一部分交疊。儲存線STL與畫素電極PE可形成一儲存電容器，其間夾置有閘極絕緣層GI。
在閘極絕緣層GI及鈍化層PSV中，可移除閘極絕緣層GI之一部分及鈍化層PSV之一部分，以形成用於暴露儲存線STL之一部分之一第一接觸孔。共用電極CE可經由該第一接觸孔而連接至儲存線STL。對儲存線STL及共用電極CE施加相同電平之共用電壓。因共用電壓經由儲存線STL而被施加至每一畫素之共用電極CE，故可在一整個顯示區域中對共用電極CE施加具有一均勻位準(level)且無電壓降之一電壓。
可於形成有共用電極CE之第一基底基材BS1上設置第一定向層ALN1，且定向層ALN1可定向液晶層中之液晶分子。例如可藉由塗覆一光學定向層之組成材料於一基材上，以及照射部分極化或完全極化之光，以執行一光反應而形成第一定向層ALN1，且第一定向層ALN1可使液晶層中之液晶分子沿一個方向定向。
第一定向層ALN1可包含一或多種在有光之情形下進行反應並賦予第一定向層ALN1以各向異性性質的材料。例如，第一定向層ALN1可用一具有光反應基團之聚合物形成，藉此第一定向層ALN1可在光反應基團曝光時具有根據光之曝光方向的 定向性質。該聚合物可包括，例如，聚醯胺酸、藉由部分亞胺化聚醯胺酸而獲得的聚合物、或藉由環化脫水聚醯胺酸而獲得的聚醯亞胺。
根據本發明之一實例性實施例，光反應基團可係一可以引發光分解或光異構化的官能基。
根據一實例性實施例，當第一定向層ALN1藉由光異構化而被賦予各向異性性質時，第一定向層ALN1可係聚醯胺酸或聚醯亞胺，包括環丁烷基二酐或其衍生物及二胺。環丁烷基二酐可係環丁烷四羧酸二酐，而二胺可係一芳族二胺。環丁烷四羧酸二酐及其衍生物可由下面的化學式1表示。
在化學式1中，R1、R2、R3、及R4獨立代表氫原子、氟原子、或具有1至6個碳原子的烷基或烷氧基。
芳族二胺包括下面的化學式2之至少一者。
R1、R2、R3、及R4獨立代表例如氫原子、氟原子、具有1至6個碳原子的烷基或烷氧基、乙烯基(-(CH2)m-CH=CH2，m=0、1、2)、或乙醯基(-(CH2)n-C=CH，n=0、1、2)，且X係-S-、-CO-、或-NH-。
根據本發明之一實例性實施例，當第一定向層ALN1藉由光異構化而被賦予各向異性性質時，第一定向層ALN1之光反應基團可係聚醯胺酸或聚醯亞胺，包括一偶氮苯基單分子化合物或一聚合單體。
偶氮苯基化合物可藉由產生光異構化而賦予第一定向層ALN1以各向異性性質。當偶氮苯基化合物暴露至直的極化紫外光時，反式偶氮苯基化合物被轉化成順式偶氮苯基化合物，如下面的化學式3所示。
由於順式偶氮苯基化合物與反式偶氮苯基化合物相比下在化學上較不穩定，故順式藉由吸收熱或可見光而被轉化成反式。例如，在化學式3中，順式可在左側轉化成反式或在右側轉化成反式，其機率相等。當連續吸收紫外光時，右側的反式的 比率增加，且偶氮苯基化合物之平均定向方向可變成垂直於紫外光之極化方向。利用上述現象，偶氮苯基化合物之定向方向可以一致，可以賦予光定向層以各向異性性質，而且可以控制液晶分子在定向層上的定向。
在化學式4中，每一R5皆獨立代表羥基。R6代表一連接基團，由-(A5-B5-A5)m-(D5)-表示，R7係一由-(D5)n-(A5-B5-A5)m-表示的連接基團。其中，A5代表一二價烴基，以及B5代表-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NHCOO-、或-OCONH-，而m係一0至3的整數。當m係0時，D5代表二價烴基，而當m係一1至3的整數時，D5代表-O-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-NHCOO-、或-OCONH-。此處，n係0或1。每一R8皆係獨立代表例如鹵素原子、羧基、鹵化甲基、鹵化甲氧基、氰基、硝基、甲氧基、或甲氧基羰基。羧基可與鹼金屬形成鹽。每一R9皆獨立代表例如羧基、磺醯基、硝基、胺基、或羥基。羧基及磺醯基可與鹼金屬形成鹽。
第二基材SUB2可包含一第二基底基材BS2、濾色片CF、黑色基質BM、及一第二定向層ALN2。
濾色片CF被形成為使穿過液晶層LC之光具有顏 色。濾色片CF包含例如一紅色濾色片、一綠色濾色片、及一藍色濾色片。可對應於每一畫素PXL逐一設置紅色濾色片、綠色濾色片、或藍色濾色片。黑色基質BM可被設置成用於阻擋相鄰畫素間之洩漏光。
類似於第一定向層ALN1，第二定向層ALN2可設置於濾色片CF上，並可定向液晶層LC中之液晶分子。可藉由塗覆光定向層之組成材料於一基材上、以及照射部分極化光或完全極化光以誘導一光反應而形成第二定向層ALN2。第二定向層ALN2使液晶層LC中之液晶分子沿一個方向定向。
第二定向層ALN2之組成材料可與第一定向層ALN1之組成材料相同或不同。
包含液晶分子之液晶層LC設置於第一基材SUB1與第二基材SUB2之間。
在液晶顯示裝置中，當供應一閘極訊號至閘極線GL時，薄膜電晶體可導通。因此，供應至資料線DL之資料訊號可經由薄膜電晶體而被供應至畫素電極PE。當薄膜電晶體導通、且資料訊號被供應至畫素電極PE時，可於畫素電極PE與共用電極CE之間形成一電場。舉例而言，施加至畫素電極PE之電壓可大於或小於施加至共用電極CE之電壓。舉例而言，可施加0伏特之電壓至共用電極CE，且可施加7伏特之電壓至畫素電極PE。液晶分子可由於施加至共用電極CE與畫素電極PE之電壓差所產生之電場而被驅動。因此，可改變穿過液晶層LC之光量來顯示一影像。
在根據本發明一實例性實施例之液晶顯示裝置中， 畫素電極被形成為一個板，且共用電極係設置於畫素電極上且具有複數個狹縫，然而本發明並非僅限於此。該等複數狹縫可設置於畫素電極中。在此種情形中，畫素電極可設置於共用電極上。在本發明之上述實例性實施例中，可藉由一面-至-線切換(plane-to-line switching，PLS)模式來驅動液晶顯示裝置。根據本發明之一實例性實施例，畫素電極可被形成為不具有狹縫之一板。然而，該等複數狹縫亦可形成於畫素電極中。在此種情形中，畫素電極亦可包含分支部。畫素電極之各分支部可與共用電極之各分支部交錯地設置於一平面上，且液晶顯示裝置可藉由一面內切換(in plane switching；IPS)模式運作。液晶顯示裝置之結構亦可具有不同於PLS模式或IPS模式之另一模式。
在下文中，將詳細闡釋根據本發明之實例性實施例之一種製造一液晶顯示裝置之方法。為便於闡釋，可能省略與上述液晶顯示裝置重複之部件之說明。
第5圖係為例示根據本發明一實例性實施例之一種製造一液晶顯示裝置之方法之流程圖。
參照第5圖，根據本發明一實例性實施例之液晶顯示裝置製造方法包含：藉由形成一第一定向層於第一基底基材上而形成一第一基材(S10)；藉由形成一第二定向層於第二基底基材上而形成一第二基材(S20)；滴置一液晶於第一基材與第二基材之間；以及合併第一基底基材與第二基底基材(S40)。
可藉由以下方式形成第一基材：於第一基底基材上形成閘極線、資料線、連接至該等閘極線及該等資料線之複數個 畫素等，以及於該等畫素上形成第一定向層。
第6圖係為例示根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法(S20)之流程圖。第一定向層與第二定向層之至少一者可藉由第6圖所示方法形成。
參照第6圖，形成一定向溶液於一基底基材上(S210)，固化該定向溶液以形成一定向層(S220)，以及提供光至定向層以定向該定向層(S230)。接著，清洗基底基材(S240)，以及烘烤定向層(S250)以形成定向層。
第7圖係為例示根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖。以下將參照第6圖及第7圖詳細闡述根據一實例性實施例之形成定向層之方法。
首先，形成一定向溶液於一基底基材上(S210)。定向溶液可包含一聚合物單體或一聚合物前體，包括例如一誘導光分解(photo-decomposition)或光異構化(photo-isomerization)之官能基(例如，一光反應基團)。聚合物單體或聚合物前體可與一溶劑一起被提供，並可包含一材料(例如一光起始劑(photo initiator))。
於基底基材上形成定向溶液之方法無需僅限於一特定方法。因定向溶液可被設置成一流體狀態，故可藉由例如一旋塗方法(spin coating method)、一狹縫塗佈方法(slit coating method)、一噴塗方法(inject coating method)等形成定向溶液於第一基底基材上。
接著，固化定向溶液(S220)。固化製程可包含可在 一第一溫度下執行之一預固化步驟(S221)以及可在一第二溫度下執行之一主要固化步驟(S223)，該第二溫度高於該第一溫度。該主要固化步驟之執行時間可長於該預固化步驟之執行時間。可在預固化步驟期間移除定向溶液中之大部分溶劑，且可在主要固化步驟期間實質上完成單體或前體之聚合。
在本發明之一實例性實施例中，第一溫度可係為約50攝氏度(℃)至約80攝氏度，或約60攝氏度至約80攝氏度，或例如為約65攝氏度。預固化製程可執行約60秒至約300秒，或約60秒至約120秒，或例如約70秒。
在本發明之一實例性實施例中，第二溫度可係為約150攝氏度至約270攝氏度，或約170攝氏度至約240攝氏度，或例如約210攝氏度。主要固化製程可執行約500秒至約1,000秒，或約700秒至約900秒，或例如約800秒。
接著，可藉由提供光至定向層來執行用於定向該定向層之一曝光製程(S230)。藉由定向層之定向製程，可使定向層具有各向異性性質。
該光可係為可誘導光反應基團發生反應之任何光，且可為例如紫外光、紅外光、遠紅外光、電子束、及放射線至少其中之一。在本發明之一實例性實施例中，該光可係為紫外光。在此種情形中，該光可係為波長約240奈米至約270奈米之光、或波長約250奈米至約260奈米之光、或波長約254奈米之光。可以介於約0.3焦耳(J)至約1.5焦耳、或約0.4焦耳至約1.2焦耳、或約0.5焦耳至約1焦耳之一曝光劑量將定向層暴露於光中。 可使光相對於第一基底基材沿一垂直方向或一傾斜方向照射至定向層上。可根據液晶顯示裝置之驅動模式、定向層材料之物理性質等來改變光曝光角度及曝光劑量。
接著，清洗該基底基材。為與後續製程中另一步驟中之另一清洗進行區分，可將該清洗步驟稱為一第一清洗。
該第一清洗步驟可係為一濕式清洗(例如，第7圖之S240A)。濕式清洗可包含使用一溶劑，並可藉由將基底基材浸漬於溶劑中、抑或利用例如一噴嘴將溶劑噴射至基底基材上而執行濕式清洗。在濕式清洗中，可使用去離子水(DI水)。可使用去離子水執行根據本發明一實例性實施例之第一清洗步驟。
在使用去離子水清洗之後，可執行使用一氣泡噴射之一清洗步驟(S243)及/或使用一空氣刀之一清洗步驟(S245)。氣泡噴射清洗係為一濕式清洗，且可藉由利用噴嘴和其類似物，噴射汽泡至基底基材上而執行氣泡噴射。空氣刀清洗係為一乾式清洗，且可藉由利用噴嘴和其類似物，噴射壓縮空氣至基底基材上而執行空氣刀清洗。
接著，烘烤定向層(S250)。藉由烘烤，可使不穩定之官能基團(例如，在曝光之後所形成之不穩定官能基團)穩定化，以增強定向性質。藉由烘烤，可完全移除殘留之溶劑，並可完成定向層之聚合。定向層之耐熱性可增強。
可在與主要固化步驟相似之一溫度下執行烘烤達與主要固化步驟相似之時間段。根據本發明之一實例性實施例，可在以下溫度下執行烘烤：約150攝氏度至約270攝氏度、或約170 攝氏度至約240攝氏度、或約210攝氏度。該烘烤可執行約500秒至約1,000秒、或約700秒至約900秒、或約800秒。
接著將經烘烤之基底基材冷卻。
根據本發明之一實例性實施例，在形成一液晶層之前，可對經烘烤之基底基材另外執行一第二清洗。藉由第二清洗，可移除可能在烘烤之後產生於基底基材上之異物(例如，在返回製程期間所附著之異物)。
第二清洗可係為一乾式清洗。乾式清洗係為利用一氣體之清洗，且可藉由噴射一施加超音波之氣體(例如空氣)至基底基材上、藉由圍繞基底基材形成真空環境、或利用一空氣刀而執行該乾式清洗。藉由乾式清洗，可移除例如因在烘烤期間所產生之煙霧顆粒而產生之缺陷。
可利用超音波執行根據本發明一實例性實施例之第二清洗。可藉由噴射一施加超音波之空氣至基底基材上而移除殘留在基底基材之表面上之異物。
在包含藉由上述方法所形成之定向層之第一基材及/或第二基材上，可形成一液晶層。
根據本發明之一實例性實施例，可藉由在烘烤基底基材之前執行第一清洗而防止因異物之固定而產生之缺陷。當在使基底基材曝光之後直接烘烤基底基材時，例如在基底基材返回期間所產生之異物可經由烘烤而固定至定向層之表面上。在烘烤之後，固定至定向層表面上之異物可能無法輕易地藉由清洗而移除，並可產生畫素缺陷。第一清洗藉由在異物於烘烤期間固定之 前移除異物而防止缺陷產生。
第8圖係為例示根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖。為便於解釋，在根據本發明實例性實施例之定向層形成方法中，將解釋不同於第7圖所示實例性實施例之部分，而所省略之部分將遵循第7圖之實例性實施例。
以下將參照第6圖至第8圖解釋根據一實例性實施例之定向層形成方法。
首先，形成一定向溶液於一基底基材上(S210)，且固化該定向溶液(S220)。固化步驟包含定向溶液之一預固化步驟(S221)及定向溶液之一主要固化步驟(S223)。
接著，藉由提供光至定向層而執行用於定向該定向層之一曝光製程(S230)。藉由定向層之定向，該定向層具有各向異性性質。
可對基底基材進行一第一清洗。該第一清洗可係為一乾式清洗(S240B)。該第一清洗可使用一氣體，且可藉由噴射一施加超音波之氣體(例如，空氣)至基底基材上、藉由圍繞基底基材形成一真空環境、或使用一空氣刀而執行第一清洗。
可利用超音波執行根據本發明一實例性實施例之第一清洗步驟。在此種情形中，可噴射施加超音波之空氣至基底基材上以移除殘留於基底基材表面上之異物。
接著，烘烤定向層(S250)，且可冷卻經烘烤之基底基材。
根據本發明之一實例性實施例，可在形成一液晶層之前對經烘烤之基底基材執行一第二清洗。該第二清洗可係為一濕式清洗，且如在例如第7圖之實例性實施例中一般，可利用去離子水執行該第二清洗。可另外執行一氣泡噴射清洗及/或一空氣刀清洗。
在包括藉由上述方法所形成之定向層之第一基材及/或第二基材上，可形成一液晶層。
如各實例性實施例中所述，根據本發明之實例性實施例，可藉由在烘烤基底基材之前執行第一清洗而防止因異物之固定而產生之缺陷。
第9圖係為例示根據本發明一實例性實施例之一種形成一定向層之方法之流程圖。以下將結合第6圖、第7圖、及第9圖詳細闡述根據實例性實施例之一種形成一定向層之方法。
首先，形成一定向溶液於基底基材上(S210)，且固化該定向溶液(S220)。該固化步驟可包含定向溶液之一預固化步驟(S221)及定向溶液之一主要固化步驟(S223)。
藉由提供光至定向層而執行用於定向該定向層之一曝光製程(S230)。藉由定向層之定向製程，可使定向層具有各向異性性質。
在曝光製程之後，可檢測定向層之表面上是否存在異物(S_INS)。在本發明之一實例性實施例中，一異物偵測器可對定向層之表面拍照，並評估該定向層之表面上是否存在異物。
當發現定向層之表面上存在異物時(Y1)，對基底基材執行一濕式清洗或一乾式清洗(S240)。例如，如在上述實例性實施例中一般，可使用去離子水來執行濕式清洗。可執行一氣泡噴射清洗及/或一空氣刀清洗。例如，如在其他實例性實施例中一般，可使用超音波來執行乾式清洗。
可基於識別異物種類、異物大小、或異物數目而在定向層之表面上檢測異物。可使異物種類、異物大小、及/或異物數目減小至不產生缺陷之一水平。
當發現定向層之表面上存在異物時(Y2)，可選擇地不清洗或烘烤基底基材，並可使基底基材返回至定向溶液之形成步驟(S210)。舉例而言，當發現定向層之表面上存在異物時，及/或當發現不會藉由清洗而移除之異物時，可重複定向層之形成步驟。
當發現定向層之表面上存在異物時，可基於例如缺陷水平而選擇執行清洗步驟或重複定向層之形成步驟，該缺陷水平係基於異物種類、異物大小、異物數目等來進行識別。
當未發現定向層之表面上存在異物時(N)，可省略基底基材之第一清洗(S240)。在此種情形中，可立即執行基底基材之烘烤步驟(S250)。
可將經烘烤之基底基材冷卻，並可選擇性地執行第二清洗。
可於包含藉由上述方法所形成之定向層之第一基材及/或第二基材上形成一液晶層。
根據一實例性實施例，可在使定向層曝光之後偵測異物之存在，以確定是否應執行基底基材之清洗。當異物之偵測未發現異物時，可省略基底基材之清洗步驟，並可簡化定向層之形成。當發現異物時，可藉由清洗製程或再次形成定向層而移除異物。可實現對異物之有效處理，並可防止因異物之固定而產生缺陷。
第10圖係為例示在曝光後執行或不執行烘烤之條件下所得定向層之各向異性性質之圖表。在第10圖中，利用一光可分解材料(RN-2986)形成一定向層，並評估各向異性性質。除光曝光(例如，UV曝光)及烘烤之外，所有條件皆相同。在第10圖中，「未執行UV曝光」代表其中在形成定向層之後未執行曝光之條件下執行烘烤之情形，「UV曝光」代表其中執行紫外光曝光、然而未執行烘烤之情形，且「UV曝光後烘烤」代表其中逐一執行紫外光曝光及烘烤之情形。在此種情形中，例如紫外光曝光達1焦耳，並在210攝氏度下執行烘烤1,800秒。
參照第10圖，在未執行紫外光曝光時，各向異性性質非常低。相較於未執行紫外光曝光之情形，執行紫外光曝光時各向異性性質非常高。
當執行紫外光曝光而不執行烘烤時，發現存在各向異性性質，但低於在UV曝光後執行烘烤之情形。相較於僅執行紫外光曝光之情形，當在紫外光曝光之後執行烘烤時，折射率各向異性性質增強約2.1倍。在未執行烘烤時，定向層之各向異性性質可能低，且可能無法達成液晶分子沿某一方向之均勻控制。當 未達成液晶分子之均勻控制時，最終製成之液晶顯示裝置之對比率可能減小。
當執行烘烤時，可增大各向異性性質，並可均勻控制液晶分子。因此，可使對比率增大。
第11圖係為比較根據實例性定向層形成方法所得缺陷率之圖表。在第11圖中，缺陷率代表與在定向層形成步驟中所產生之異物相對應之缺陷率。除定向層形成方法之外，所有條件皆相同。在第11圖中，「摩擦(rubbing)」代表其中在形成定向溶液之後執行摩擦製程而非曝光(不執行烘烤)之情形，「摩擦後烘烤(baking after rubbing)」代表其中在執行摩擦之後執行烘烤之情形，且「紫外光曝光後烘烤(baking after ultraviolet exposing)」代表其中逐一執行紫外光曝光及烘烤之情形。此實例中省略清洗。
參照第11圖，當執行摩擦而不執行烘烤時，因異物而產生之缺陷率低。當在執行摩擦或紫外光曝光之後執行烘烤時，缺陷率高。在執行烘烤時，定向層表面上之異物固定至定向層之表面上，且即使在一隨後製程中執行清洗，亦無法移除所固定之異物。因此，可能需要在烘烤之前執行清洗製程以移除異物。
第12圖係為例示根據本發明之實例性實施例在執行曝光後利用超音波執行清洗時所得異物數目之圖表。參照第12圖，異物數目在曝光之後係為約37，而在利用超聲波清洗之後降至約0。因此，可利用超音波清洗有效移除異物。
第13圖及第14圖例示在執行或不執行清洗之條件下最終製成之液晶顯示裝置之良率及異物數目。在第13圖及第14 圖中，除曝光後執行清洗及清洗種類之外，所有條件皆相同。
在第13圖及第14圖中，「未執行清洗(without cleaning)」代表其中在曝光之後立即執行烘烤之情形，「濕式清洗(wet cleaning)」代表其中在曝光之後使用去離子水清洗且在清洗之後執行烘烤之情形，且「乾式清洗」代表其中在曝光之後使用超音波執行清洗且在清洗之後執行烘烤之情形。
參照第13圖及第14圖，相較於未執行清洗之情形，當在曝光之後執行清洗時，良率增大且異物數目減小。執行濕式清洗時較省略清洗之情形良率增大約4.5倍。異物數目減小約5.7倍。相較於其中省略清洗之情形，執行乾式清洗時良率增大約5.3倍且異物數目減小約10倍。
第15圖及第16圖係為例示在執行或不執行清洗之條件下所得對比率及後像之圖表。在第15圖及第16圖中，除曝光後之清洗及清洗種類之外，所有條件均相同。在第15圖及第16圖中，「未執行清洗」代表其中在曝光之後立即執行烘烤之情形，「濕式清洗」代表其中在曝光後使用去離子水執行清潔且隨後執行烘烤之情形，且「乾式清洗」代表其中在曝光之後使用超音波清洗且隨後執行烘烤之情形。
參照第15圖及第16圖，其例示其中省略清洗、以及執行濕式/乾式清洗之情形具有相似之對比率及室溫後像。基於一定參考，該等值係符合要求。即使執行濕式清洗或乾式清洗亦不會產生副作用。
以上所揭露之內容應被視為例示性而非限制性的。
舉例而言，根據本發明各實例性實施例之液晶顯示裝置製造方法可應用於一PLS模式或一IPS模式以及各種模式。
儘管已結合本發明之各實例性實施例具體顯示及闡述了本發明，然而此項技術中之通常知識者應理解，在不背離本發明之精神及範圍之條件下，可在形式及細節上對本發明作出各種改變。
S10~S40‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種製造液晶顯示裝置的方法，該方法包含：形成一畫素電極於一第一基底基材(base substrate)上；形成一共用電極於該畫素電極上；形成一第一定向層，於該第一基底基材上；形成一第二定向層，於一第二基底基材上；設置一液晶，於該第一定向層或該第二定向層上，以及合併該第一基底基材和該第二基底基材，其中，該第一定向層及該第二定向層之至少一者的形成係包含：形成一定向溶液，在該第一和第二基底基材的相對應基底基材上；固化該定向溶液以形成一定向層；照射該基底基材以定向該定向層；在烘烤該定向層前，執行該基底基材的第一清洗，以及烘烤該定向層。
  2. 根據請求項1所描述之方法，其中該第一清洗係一濕式清洗。
  3. 根據請求項2所描述之方法，其中該第一清洗係包含使用去離子水來清洗該基底基材。
  4. 根據請求項3所描述之方法，其中該第一清洗更包含使用一氣泡噴射(bubble jet)和使用一空氣刀(air knife)。
  5. 根據請求項2所描述之方法，更包含在烘烤該定向溶液後，執行一第二清洗。
  6. 根據請求項5所描述之方法，其中該第二清洗係一乾式清洗。
  7. 根據請求項6所描述之方法，其中該第二清洗係使用超音波來進行。
  8. 根據請求項1所描述之方法，其中該第一清洗係一乾式清洗。
  9. 根據請求項8所描述之方法，其中該第一清洗係使用超音波來進行。
  10. 根據請求項8所描述之方法，更包含在烘烤該定向溶液後，執行一第二清洗。
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