CN101329479B - 液晶显示面板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶显示面板及其制作方法，该液晶显示面板包括第一基板、第二基板、液晶层以及聚合物稳定配向层。第二基板与第一基板位置相对。液晶层配置于第一基板与第二基板之间。聚合物稳定配向层至少配置于第一基板与液晶层之间，其中聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度大于或等于10纳米(nm)。
Description
技术领域
本发明是有关于一种显示面板及其制作方法，且特别是有关于一种液晶显示面板及其制作方法。
背景技术
现有的多域垂直配向式(multi-domain vertically alignment，MVA)液晶显示面板是利用配向结构(alignment structure)的配置使不同区域内的液晶分子以不同角度倾倒，而达到广视角的功效。配向结构包括配向凸块(alignmentprotrusion)以及设置于电极上的配向狭缝(alignment slit)。然而，位于配向凸块与配向狭缝周边的液晶分子的倾倒方向往往不连续，而造成漏光的情形，使得液晶显示面板的显示对比降低。若为了降低漏光的程度，于对应于配向凸块或配向狭缝处配置遮光层，又会使液晶显示面板的开口率下降。
因此，现有技术提出一种聚合物稳定配向(Polymer-stabilized alignment，PSA)工艺，以改善多域垂直配向式液晶显示面板中显示对比不佳的问题。聚合物稳定配向工艺须先将具有反应性的单体掺在液晶层中，并施与液晶层一特定的电压。在此电压下，以光线照射液晶层或对液晶层加热，使反应性单体聚合并固化，以于液晶层与基板的交界处形成聚合物稳定配向层。由于聚合物稳定配向层会呈现特定的排列方式，故有助于液晶分子朝向不同的方向倾倒与排列，而达到广视角显示效果。此外，由于聚合物稳定配向层可以取代配向凸块以及配向狭缝的功能，使液晶显示面板不会发生漏光的现象，故能提高液晶显示面板的显示对比。再者，聚合物稳定配向层可以稳定位于液晶层边界处的液晶分子，使液晶层具有良好的反应速度。
然而，已知聚合物稳定配向层的表面粗糙度(surface roughness)会影响显示面板的反应速度以及残像(image sticking)的发生等显示特性。因此，聚合物稳定配向层的表面粗糙度的适当范围为何，以及如何制造具有适当的表面粗糙度的聚合物稳定配向层为此领域所关切的问题。
发明内容
本发明提供一种液晶显示面板，具有平均表面粗糙度(Rms)大于或等于10nm的聚合物稳定配向层。
本发明另提供一种液晶显示面板的制作方法，以分别在液晶层与基板之间形成具有平均表面粗糙度大于或等于10nm的聚合物稳定配向层。
本发明提出一种液晶显示面板，包括第一基板、第二基板、液晶层以及聚合物稳定配向层。第二基板与第一基板位置相对，而液晶层配置于第一基板与第二基板之间。聚合物稳定配向层至少配置于第一基板与液晶层之间，且聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度控制为11.23nm≤Rms≤40nm。
其中，该聚合物稳定配向层通过对一单体材料与一聚合起始剂进行一光照工艺形成，该光照工艺包括对该单体材料与该聚合起始剂进行一第一光照步骤与一第二光照步骤，该第一光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间；该第二光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间。
在本发明的一实施例中，10nm≤Rms≤40nm。
在本发明的一实施例中，10nm≤Rms≤30nm。
在本发明的一实施例中，上述的聚合物稳定配向层的材料为光聚合(optically polymerized)材料。
在本发明的一实施例中，上述的聚合物稳定配向层由单体材料聚合而成，单体材料以化学式[1]表示：
B-A-R [1]
其中，A选自下列化学式[2]、[3]、[4]或上述的组合：
其中B及R的中至少一者选自烷基、烷氧基、酯基、下列化学式[5]、[6]、[7]或上述的组合，
其中T选自氧、氮或上述的组合，X选自氢、烷基、卤素元素、氰基或上述的组合，其中n为正整数。
在本发明的一实施例中，上述的液晶层具有多个垂直配向的液晶分子，且液晶分子沿一预倾角度排列。
在本发明的一实施例中，上述的第一基板与第二基板互为切换组件阵列基板与对向基板。
在本发明的一实施例中，上述的液晶显示面板另包括第一配向层，配置于聚合物稳定配向层与第一基板之间。
在本发明的一实施例中，上述的聚合物稳定配向层位于第二基板与液晶层之间。
在本发明的一实施例中，上述的液晶显示面板另包括第二配向层，配置于聚合物稳定配向层与第二基板之间。
本发明另提出一种液晶显示面板的制作方法，包括下列步骤。首先，提供第一基板与第二基板。接着，提供液晶混合材料于第一基板与第二基板之间，其中液晶混合材料包括液晶组成物、单体材料以及聚合起始剂。然后，控制液晶组成物使液晶组成物中的多个液晶分子沿预倾角度排列。而后，聚合单体材料，对该单体材料与该聚合起始剂进行一光照工艺以形成聚合物稳定配向层于液晶混合材料与第一基板之间以及液晶混合材料与第二基板之间，聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度为Rms，并且控制为11.23nm≤Rms≤40nm。
在本发明的一实施例中，10nm≤Rms≤40nm。
在本发明的一实施例中，控制10nm≤Rms≤30nm。
在本发明的一实施例中，上述的提供液晶混合材料的步骤包括进行一液晶滴下式注入(one drop fill，ODF)工艺。
在本发明的一实施例中，上述的控制液晶分子组成物使液晶组成物中的液晶分子沿预倾角度排列的步骤包括对液晶分子施加电场。
在本发明的一实施例中，上述的聚合单体材料的步骤包括对单体材料与聚合起始剂进行光照工艺或加热工艺。
在本发明的一实施例中，上述的光照工艺采用紫外光源。
在本发明的一实施例中，上述的光照工艺包括对单体材料与聚合起始剂进行第一光照步骤与第二光照步骤。
在本发明的一实施例中，上述的第一光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，而光照时间介于10秒至10小时之间，且较佳介于120秒至1800秒之间。
在本发明的一实施例中，上述的第二光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，而光照时间介于10秒至10小时之间，且较佳介于1小时至6小时之间。
在本发明的一实施例中，在密封液晶混合材料之前，形成第一配向层于第一基板上。
在本发明的一实施例中，在密封液晶混合材料之前，形成第二配向层于第二基板上。
在本发明的液晶显示面板中，将配置于基板与液晶层之间的聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，以增强聚合物稳定配向层对于液晶分子的配向能力，且提升液晶显示面板的反应速度以及减少残像的发生，因此，液晶显示面板具有快速反应、低漏光、高对比以及少残像等良好的显示特性。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为表1所示的聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms与其反应时间(Tr、Tf、T)的关系图；
图2是依照本发明第一实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图；
图3是依照本发明第二实施例的一种液晶显示面板的制作方法流程图；
图4A至图4D是依照本发明第二实施例的一种液晶显示面板的制作方法的流程剖面示意图；
图5是依照本发明第三实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。
【主要组件符号说明】
100、300、300a：液晶显示面板
102、302：第一基板
104、304：第二基板
106：液晶层
106a、308a：液晶分子
108、312、314：聚合物稳定配向层
306：液晶混合材料
308：液晶组成物
310：单体材料
316、318：配向层
θ：预倾角度
S200～S206：步骤
具体实施方式
表1为针对具有不同平均表面粗糙度Rms的聚合物稳定配向层的液晶显示面板的反应时间的测定的结果。图1为表1所示的聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms与其反应时间(Tr、Tf、T)的关系图。表1中列举液晶显示面板中聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms与液晶显示面板的反应速度之间的趋势。Tr表示液晶显示面板的穿透度由10％至90％所需要的反应时间，Tf表示液晶显示面板的穿透度由90％至10％所需要的反应时间，而T＝Tr+Tf，换句话说，T值越小，表面液晶显示面板的反应速度越快。
表1
请同时参照表1与图1，当聚合物稳定配向层的Rms≥10nm时，液晶显示面板的反应速度会变快，换句话说，在此范围下，聚合物稳定配向层对于液晶分子具有较佳的配向以及稳定能力，故能加速液晶显示面板的反应速度，以减少液晶显示面板中残像的发生；相反地，当聚合物稳定配向层的Rms＜10nm时，聚合物稳定配向层的配向能力较差，故液晶显示面板的反应速度相当慢。此外，当聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度太大，如Rms＞40nm时，液晶显示面板的对比会下降，且光学均匀性会变差，使得液晶显示面板的可靠度下降。因此，在本发明中，将聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，使得液晶显示面板具有快速反应、低漏光、高对比以及少残像等良好的显示特性。尤其，当聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms为10nm≤Rms≤30nm时，液晶显示面板具有更佳的对比与更快的反应速度，故能有效地避免残像的发生。
【第一实施例】
图2是依照本发明第一实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。请参照图2，液晶显示面板100包括第一基板102、第二基板104、液晶层106以及聚合物稳定配向层108。第一基板102例如是主动式或被动式的切换组件阵列基板，而第二基板104为与第一基板102相对设置的对向基板，例如是彩色滤光基板。液晶层106配置于第一基板102与第二基板104之间。液晶层106具有多个垂直配向的液晶分子106a，由于聚合物稳定配向层108的作用，这些液晶分子106a沿一预倾角度θ排列。
在本实施例中，聚合物稳定配向层108配置于第一基板102与液晶层106之间，聚合物稳定配向层108的平均表面粗糙度Rms为10nm≤Rms≤40nm。聚合物稳定配向层108的材料为光聚合(optically polymerized)材料或热聚合(thermally polymerized)材料，其例如是由单体材料聚合而成，单体材料以化学
式[1]表示：B-A-R [1]
其中，A选自下列化学式[2]、[3]、[4]或上述的组合，以及
B及R之中至少一者选自烷基、烷氧基、酯基、下列化学式[5]、[6]、[7]或上述的组合，
其中T为选自氧、氮或上述的组合，X选自氢、烷基、卤素元素、氰基或上述的组合，n为正整数。
聚合物稳定配向层108对液晶分子106a具有配向能力，因此，液晶分子106a在没有电压的存在下，会沿一预倾角度θ排列。在本实施例中，液晶显示面板100例如是多域垂直配向型液晶显示面板，因此，相较于习知技术仅配置配向凸块与配向狭缝的液晶显示面板而言，聚合物稳定配向层108可以避免位于配向凸块与配向狭缝周边的液晶分子的倾倒方向不连续而造成漏光的情形发生，故液晶显示面板100具有较佳的显示对比。
在本实施例中，由于将聚合物稳定配向层108的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，因此，液晶显示面板100具有快速反应、低漏光、高对比以及少残像等良好的显示特性。当然，在另一实施例中，为了进一步提升液晶显示面板的对比与反应速度，以及有效地避免残像的发生，可以将聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤30nm。此外，在上述的实施例中，是以在第一基板102与液晶层106之间配置聚合物稳定配向层108为例，然而，本发明不限于此，在其它实施例中，聚合物稳定配向层也可以配置于第二基板与液晶层之间。为了进一步控制液晶分子的配向，也可以同时在第一基板与液晶层之间以及第二基板与液晶层之间配置聚合物稳定配向层，使得液晶显示面板具有更佳的快速反应、低漏光、高对比以及少残像等良好显示特性。
【第二实施例】
图3是依照本发明第二实施例的一种液晶显示面板的制作方法流程图。图4A至图4D是依照本发明第二实施例的一种液晶显示面板的制作方法的流程剖面示意图。
请同时参照图3与图4A，首先，进行步骤S200，提供第一基板302与第二基板304。第一基板302例如是主动组件阵列基板，第二基板304例如是彩色滤光基板。第一基板302包括基板(未绘示)与主动层(未绘示)。第二基板304包括彩色滤光层(未绘示)。在其它实施例中，第一基板也可以是整合了彩色滤光层于主动层上的COA(Color Filter On Array)基板或是整合了主动层于彩色滤光片上的AOC(Array On Color Filter)基板，此时，第二基板可以是玻璃基板、塑料基板或其它合适的基板，换句话说，第二基板不包括彩色滤光层。
请继续参照图3与图4A，接着，进行步骤S202，提供一液晶混合材料306于第一基板302与第二基板304之间。液晶混合材料306包括液晶组成物308、单体材料310以及聚合起始剂(未绘示)。液晶组成物308包括多个液晶分子308a。单体材料310可以参照第一实施例中所述的单体材料，于此不赘述。聚合起始剂例如是选自IRGACURE 184、IRGACURE 2959、IRGACURE 1000、IRGACURE 1173、IRGACURE 500、IRGACURE 651、IRGACURE 369、IRGACURE 907、IRGACURE 1300、IRGACURE 784、IRGACURE 819与IRGACURE 819 DW、IRGACURE 250、IRGACURE 2005与IRGACURE 2010以及IRGACURE 2020、DAROCUR 1173、DAROCUR BP、DAROCUR MBF、DAROCUR 4265、DAROCUR TPO或上述的组合。DAROCUR以及IRGACURE均为汽巴精化股份有限公司(Ciba Specialty Chemicals Co.，Ltd)所销售的商品名称。在本实施例中，例如是以液晶滴下式注入(one drop fill，ODF)工艺将液晶混合材料306提供于第一基板302与第二基板304之间。
请同时参照图3与图4B，然后，进行步骤S204，例如是对液晶分子308a施加一电场，控制液晶组成物308使得液晶分子308a沿一预倾角度θ排列。
请同时参照图3与图4C，而后，进行步骤S206，在对液晶分子308a施加电场的同时，例如是对单体材料310以及聚合起始剂进行光照工艺，以聚合单体材料310，分别于液晶混合材料306与第一基板302之间或液晶混合材料306与第二基板304之间形成聚合物稳定配向层312与聚合物稳定配向层314。其中，聚合物稳定配向层312、314的平均表面粗糙度为Rms，并且控制10nm≤Rms≤40nm。在本实施例中，光照工艺包括第一光照步骤与第二光照步骤。详言之，先以光照强度为介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间的紫外光照射单体材料310以及聚合起始剂10秒至10小时之间，较佳的光照时间介于120秒至1800秒之间。接着，以光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间的紫外光照射单体材料310以及聚合起始剂10秒至10小时之间，较佳的光照时间介于1小时至6小时之间。在本实施例中，是以紫外光作为聚合单体材料的光源为例，但本发明不限于此，在其它实施例中，可以用具有适当波长的可见光作为光源。此外，也可以用加热工艺来聚合单体材料。换句话说，根据单体材料的特性，可以使用光照工艺或加热工艺来聚合单体材料。另外，也可以同时以聚合单体材料310，分别于液晶混合材料306与第一基板302之间以及液晶混合材料306与第二基板304之间形成聚合物稳定配向层312与聚合物稳定配向层314。
请同时参照图3与图4D，在形成聚合物稳定配向层312、314后，移除电场，其中由于聚合物稳定配向层312、314的作用，可使液晶分子308a维持上述的预倾角度θ排列，使得液晶显示面板300具有广视角的特性。
在本实施例中，由于在第一基板302与第二基板304上配置有聚合物稳定配向层312与聚合物稳定配向层314，且将聚合物稳定配向层312、314的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，因此，液晶显示面板300具有快速反应、低漏光、高对比以及少残像等的良好显示特性。当然，在另一实施例中，为了进一步提升液晶显示面板的对比与反应速度，以及有效地避免残像的发生，可以控制上述光照工艺中的光照强度或光照时间，使得聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms为10nm≤Rms≤30nm。
【第三实施例】
图5是依照本发明第三实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。液晶显示面板300a的结构与图4D中的液晶显示面板300相似，因此相同的构件是以相同的标号表示。在本实施例中，为了提升对液晶分子的配向能力，分别于聚合物稳定配向层312与第一基板302之间以及聚合物稳定配向层314与第二基板304之间形成配向层316与配向层318。换句话说，在第二实施例中所述的液晶显示面板的制造流程中，在提供液晶混合材料306之前，分别于第一基板302与第二基板304上形成配向层316与配向层318。其中，配向层316、318的材质例如是聚酰胺类(polyimide)或是其它适用的材质。
在本实施例中，由于在第一基板302与第二基板304上配置有聚合物稳定配向层312与聚合物稳定配向层314，且将聚合物稳定配向层312、314的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，因此，液晶显示面板300a具有快速反应、低漏光、高对比以及少残像等的良好显示特性。此外，液晶显示面板300a更配置了配向层316、318，以进一步提升对于液晶分子的配向能力。
在上述的实施例中，是以配向层同时配置在第一基板与第二基板上为例，但本发明不限于此，在其它实施例中，配向层可以单独配置在第一基板或第二基板上。换言之，当基板上具有配向层时，聚合稳定配向层是位在配向层与液晶层之间，而当基板上没有配向层时，聚合稳定配向层是位在基板与液晶层之间。
综上所述，在本发明的液晶显示面板中，将配置于基板与液晶层之间的聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms控制为10nm≤Rms≤40nm，以增强聚合物稳定配向层的配向能力，进而提升液晶显示面板的反应速度以及减少残像的发生。再者，相较于习知仅配置有配向凸块与配向狭缝的液晶显示面板，由于聚合物稳定配向层可以避免位于配向凸块与配向狭缝周边的液晶分子的倾倒方向不明确而造成漏光的情形，故液晶显示面板具有较佳的显示对比。此外，本发明界定出使液晶显示面板具有快速反应特性的聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度的范围，故提供了一个评估液晶显示面板的显示质量的指针。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (20)
1.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
一第一基板；
一第二基板，与该第一基板相对；
一液晶层，配置于该第一基板与该第二基板之间；以及
一聚合物稳定配向层，至少配置于该第一基板与该液晶层之间，该聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度Rms控制为11.23nm≤Rms≤40nm，
其中，该聚合物稳定配向层通过对一单体材料与一聚合起始剂进行一光照工艺形成，该光照工艺包括对该单体材料与该聚合起始剂进行一第一光照步骤与一第二光照步骤，该第一光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间；该第二光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，10nm≤Rms≤40nm。
3.如权利要求第2项所述的液晶显示面板，其特征在于，10nm≤Rms≤30nm。
4.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该聚合物稳定配向层的材料为光聚合材料。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该聚合物稳定配向层由单体材料聚合而成，该单体材料以化学式[1]表示：
B-A-R[1]
其中，A选自下列化学式[2]、[3]、[4]或上述的组合：
其中B及R之中至少一个选自烷基、烷氧基、酯基、下列化学式[5]、[6]、[7]或上述的组合：
其中T选自氧、氮或上述的组合，X选自氢、烷基、卤素元素、氰基或上述的组合，其中n为正整数。
6.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该液晶层具有多个垂直配向的液晶分子，且该些液晶分子沿一预倾角度排列。
7.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第一基板与该第二基板互为一切换组件阵列基板与一对向基板。
8.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，更包括一第一配向层，配置于该聚合物稳定配向层与该第一基板之间。
9.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该聚合物稳定配向层更位于该第二基板与该液晶层之间。
10.如权利要求9所述的液晶显示面板，更包括一第二配向层，配置于该聚合物稳定配向层与该第二基板之间。
11.一种液晶显示面板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一第一基板与一第二基板；
提供一液晶混合材料于该第一基板与该第二基板之间，其中该液晶混合材料包括一液晶组成物、一单体材料以及一聚合起始剂；
控制液晶组成物使该液晶组成物中的多个液晶分子沿一预倾角度排列；以及
聚合该单体材料，对该单体材料与该聚合起始剂进行一光照工艺以形成一聚合物稳定配向层于该液晶混合材料与该第一基板之间以及该液晶混合材料与该第二基板之间，该聚合物稳定配向层的平均表面粗糙度为Rms，并且控制为11.23nm≤Rms≤40nm，
其中，该光照工艺包括对该单体材料与该聚合起始剂进行一第一光照步骤与一第二光照步骤，该第一光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间；该第二光照步骤的光照强度介于0.2mW/cm2至200mW/cm2之间，光照时间介于10秒至10小时之间。
12.如权利要求11所述的液晶显示面板，其特征在于，10nm≤Rms≤40nm。
13.如权利要求12所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，10nm≤Rms≤30nm。
14.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，提供该液晶混合材料的步骤包括进行一液晶滴下式注入工艺。
15.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，控制液晶组成物使该液晶组成物中的该些液晶分子沿该预倾角度排列的步骤包括对该些液晶分子施加一电场。
16.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，该光照工艺采用一紫外光源。
17.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，该第一光照步骤的光照时间介于120秒至1800秒之间。
18.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，该第二光照步骤的光照时间介于1小时至6小时之间。
19.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，其特征在于，另包括：在密封该液晶混合材料之前，形成一第一配向层于该第一基板上。
20.如权利要求19所述的液晶显示面板的制作方法，另包括：在密封该液晶混合材料之前，形成一第二配向层于该第二基板上。
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