TW201331680A - 具有液晶顯示裝置之影像顯示系統及液晶顯示裝置之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一具有液晶顯示裝置之影像顯示系統及液晶顯示裝置之製造方法。該液晶顯示裝置包含：一上基板與一下基板，其中該上基板與該下基板係相互平行設置；一第一光異構化配向層配置於該下基板之上表面，以及一第二光異構化配向層配置於該上基板之下表面，其中該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層表面具有複數之突起，且該突起係由一非極性單體經聚合反應所形成，其中該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基；以及，一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶層配置於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間。根據本發明一實施例，該液晶顯示裝置係為一橫向電場切換液晶顯示裝置。

Description

具有液晶顯示裝置之影像顯示系統及液晶顯示裝置之製造方法

本發明係有關於一種影像顯示系統，特別是關於一種具有液晶顯示裝置的影像顯示系統。

液晶顯示裝置利用薄型、輕量及低電力消耗之特長，而應用於範圍較廣之領域中。液晶顯示裝置可具備一對基板，基板上設置電極且基板間設置一液晶層，當對設置於基板上的電極適當地施加電壓時，可控制液晶層中所含有之液晶分子的旋轉方向。液晶顯示裝置通常具有設置於基板之液晶層側之表面的液晶配向膜以控制液晶分子之配向方向。

液晶配向膜主要是由聚合材料製成。液晶配向膜扮演導引液晶分子之引向器。當藉由電場之影響移動液晶分子以呈現影像時，液晶配向膜使這些分子在預定方向上定向。一般而言，需要均勻配向液晶分子以便為液晶裝置提供均勻亮度以及高對比率。

配向液晶之習知方法包含將諸如聚醯亞胺(polyimide)之聚合物膜塗覆於玻璃基板上，以及用諸如尼龍(nylon)或聚酯之纖維(polyester)在某一方向上摩擦基板之表面。然而，摩擦方法在利用纖維摩擦聚合物膜時所產生之粉塵或靜電放電(electrostatic discharge，ESD)而引起嚴重問題。

為了解決摩擦方法引起之問題，近來業界已研究光輻射配向方法(簡稱光配向)，藉由在膜上照射光來誘導聚合物膜之各向異性，以便將液晶分子配向。已提出之光配向方法係利用具有光官能基之聚合物作為配向膜材料。藉由用偏振光照射使這些聚合物各向異性地光異構化、光交聯或光裂解，以便對表面提供各向異性，從而使其能夠誘導液晶分子在某一方向上配向。

用於液晶配向膜之材料應具有光學穩定性及熱穩定性，以便使其適用於液晶顯示裝置。然而，就此點而言，習知光配向材料所形成之配向膜光學穩定性及熱穩定性不佳，導致配向力不穩定。此外，一般來說，光配向處理法所形成之配向膜其錨定能小於利用摩擦法所形成之配向膜，如此一來會導致回應速度(response speed)的下降或是造成影像留痕。

基於上述，目前業界亟需一種新穎的光配向方法，來形成具有高穩定性及錨定效果的配向膜，來解決習知技術所目臨的問題。

有鑑於此，本發明提供一種具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其具有改良的光異構化配向層，與傳統光異構化配向法相比，具有較高的配向效果及光學穩定性。此外，本發明亦提供一種影像顯示系統的製造方法，可減少光異構化高分子層的照光時間，並增加配向膜穩定性及錨定效果，達到降低成本以及提高產能的目的。

本發明所述之影像顯示系統包括一液晶顯示裝置，而該液晶顯示裝置包含：一上基板與一下基板，其中該上基板與該下基板係相互平行設置；一第一光異構化配向層配置於該下基板之上表面，以及一第二光異構化配向層配置於該上基板之下表面，其中該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層表面具有複數之突起，且該突起係由一非極性單體經聚合反應所形成，其中該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基；以及，一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶層配置於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間。根據本發明一實施例，該液晶顯示裝置係為一橫向電場切換液晶顯示裝置。

本發明亦提供上述液晶顯示裝置之製造方法，包括：提供一上基板與一下基板，其中該上基板與該下基板係相互平行設置；在上基板之下表面塗佈一第一光異構化高分子層，以及在該下基板之上表面塗佈一第二光異構化高分子層；對該第一光異構化高分子層及該第二光異構化高分子層施以一第一能量，分別形成一第一光異構化配向層及一第二光異構化配向層；注入一液晶組合物於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間，其中該液晶組合物包含一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶以及一非極性單體，且該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基；以及，對該液晶組合物施以一第二能量，以在該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之表面形成複數個突起，其中該突起係為該非極性單體經聚合反應所形成。

為使本發明之上述目的、特徵能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其顯示本發明一實施例所述之液晶顯示裝置100，該液晶顯示裝置100包含：一下基板12與一上基板14，其中該上基板14與該下基板12係相互平行設置。該下基板12與上基板14可為透明基板，例如為一玻璃基板。一第一光異構化配向層16配置於該下基板12之上表面11之上，以及一第二光異構化配向層18配置於該上基板14之下表面13之上。該第一光異構化配向層16及第二光異構化配向層18係藉由對一光異構化高分子施以一第一能量後所形成之膜層，其中該光異構化高分子可為偶氮高分子，例如芳香族偶氮高分子。舉例來說，該光異構化高分子可為一具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)單體經聚合反應所形得，其中該具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)單體可例如具有以下結構：(其中R¹係為氫、或C_1-6烷基)。值得注意的是，請參照第2圖，係為第1圖所示區域2的局部放大示意圖，該第一光異構化配向層16的上表面15(以及該第二光異構化配向層18的下表面17)係具有複數的突起22(該突起可具有一高度不大於20nm、以及一寬度不大於200nmnm)。其中，該突起22係由一非極性單體經施以一第二能量後藉由聚合反應所形成，其中該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基。舉例來說，該非極性單體可具有以下結構：

(其中m及m’係各自獨立的整數並介於1-7之間，n係為一整數介於1-5之間)。該複數的突起22可發揮錨定效果，穩定並提昇該第一光異構化配向層16及第二光異構化配向層18的配向力。

仍請參照第1圖，一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶層20配置於該第一光異構化配向層16及該第二光異構化配向層18之間。根據本發明一實施例，該液晶顯示裝置係為一橫向電場切換液晶顯示裝置。

請參照第3圖，係為上述第1圖所示之液晶顯示裝置100的製程步驟流程圖，該液晶顯示裝置的製造方法，可包含以下步驟：首先，提供一上基板與一下基板，其中該上基板與該下基板係相互平行設置(步驟101)。接著，在上基板之下表面塗佈一第一光異構化高分子層，以及在該下基板之上表面塗佈一第二光異構化高分子層(步驟102)。該光異構化高分子可為偶氮高分子，例如芳香族偶氮高分子。舉例來說，該光異構化高分子可為一具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)單體經聚合反應所形得，其中該具有丙烯酸酯基的偶氮苯(azobenzene)單體可例如具有以下結構：(其中R¹係為氫、或C_1-6烷基)。接著，在完成上述光異構化高分子層的塗佈後，對該第一光異構化高分子層及該第二光異構化高分子層施以一第一能量，以分別形成一第一光異構化配向層及一第二光異構化配向層(步驟103)。值得注意的是，該第一能量可為具有365nm波長的紫外線(可為一般UV光或線性偏極光)，而對該第一光異構化高分子層及該第二光異構化高分子層施以該第一能量的時間可為1-10秒(UV強度強)、照度可介於10~80mW、而總照射量可為至0.01J~0.8J。在形成該第一光異構化配向層及一第二光異構化配向層後，可注入一液晶組合物於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間(步驟104)，其中，該液晶組合物可包含一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶以及一非極性單體，且該非極性單體具有2或3個丙烯酸官能基。舉例來說，該非極性單體可具有以下結構：

(其中m及m’係各自獨立的整數並介於1-7之間，n係為一整數介於1-5之間)。在該液晶組合物中，該非極性單體具有一重量百分比介於0.05-3wt%，例如：0.3 wt %、0.5 wt %、1 wt %、1.5 wt %、或3 wt %(該重量百分比係以該液晶組合物之總重為基準)。當非極性單體之重量百分比小於0.05wt%時，可能造成光配向能力不足的問題；而當非極性單體之重量百分比大於3wt%時，過多的非極性單體又可能造成液晶分子排列時的紊亂。此外，該液晶組合物的注入方式可為液晶滴入製程(One Drop Filling、ODF)。最後，在注入該液晶組合物之後，對該液晶組合物施以一第二能量(步驟105)，以使液晶組合物內的非極性單體進行聚合反應，並附著於該第一光異構化配向層及第二光異構化配向層上，以在該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之表面上形成複數個突起，得到該液晶顯示裝置。該第二能量可為具有310-400nm波長的紫外線(可為一般UV光或線性偏極光)，而對該液晶組合物施以該第二能量的時間可為100-1800秒、照度可介於5~10mW、而總照射量可為0.5J~18J。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，來說明本發明所述之液晶顯示裝置的製備方法。

實施例

首先，取兩片透明玻璃基板在其上分別塗佈光異構化高分子層並且將兩基板平行設置，以使兩基板塗佈光異構化高分子層的表面對向。其中該光異構化高分子層係由具有以下結構的單體經聚合而成，厚度可為400~800mm。接著，以365nm波長的紫外線照射該光異構化高分子層，照射時間為10~500秒、照度為10~80mW、而總照射量可為0.8~5J，得到上下兩層光異構化配向層。接著，將一液晶組合物(由IPS液晶(由Merck製造販售)與一非極性單體(具有以下結構：)所混合，其中該非極性單體具有一重量百分比為0.3wt%，以該液晶組合物總重為基準)以液晶滴入製程(One Drop Filling、ODF)注入兩基板間，使液晶組合物與上下光異構化配向層接觸。最後，對該液晶組合物照射一波長含蓋310-400nm波長的紫外線，以使液晶組合物內的非極性單體進行聚合反應，並附著於一上下光異構化配向層上，以形成複數個突起。該310-400nm波長紫外線的照射時間為100-1800秒、照度為5~10mW、而總照射量可為0.5~18J。請參照附件1，係為實施例所得之具有複數突起之光異構化配向層的SEM(掃描式電子顯微鏡)光譜圖。

基於上述，本發明所述之液晶顯示裝置及其製造方法，除了使用光異構化配向層外，進一步使用一具有非極性單體的液晶組合物與光異構化配向層接觸，並施加一能量使非極性單體在光異構化配向層表面聚合。由於非極性單體聚合後所形成的複數突起可發揮錨定效果，增強配向力及穩定性，可進一步減少在形成光異構化配向膜步驟時，對該光異構化高分子層施加紫外線(波長365nm)的時間。由於波長為365nm的紫外線設備動輒上億元，因此減少該設備的時用時間除了可降低成本外，亦可達到提高產能的目的。

第4圖係顯示根據本發明實施例包含液晶顯示裝置100之影像顯示系統200之的方塊示意圖。影像顯示系統200可更具有一控制單元50耦接至液晶顯示裝置100。控制單元50包括一微處理器，用以將訊號輸入至液晶顯示裝置100，經處理後顯示影像。影像顯示系統200包括例如個人數位理(PDA)、攜帶式手機(mobile phone)、筆記型電腦、手提電腦或其他可攜式電子裝置。

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，任何熟習此技藝者，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，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基準。

2．．．區域

11．．．下基板之上表面

12．．．下基板

13．．．上基板之下表面

14．．．上基板

15．．．第一光異構化配向層上表面

16．．．第一光異構化配向層

17．．．第二光異構化配向層下表面

18．．．第二光異構化配向層

20．．．橫向電場切換液晶層

22．．．突起

50．．．控制單元

100．．．液晶顯示裝置

101-105．．．步驟

200．．．影像顯示系統

第1圖顯示根據本發明之一實施例所繪示的液晶顯示裝置剖面示意圖。

第2圖顯示第1圖區域2的局部放大示意圖。

第3圖係根據本發明一實施例所述之液晶顯示裝置製造方法之步驟流程圖。

第4圖係繪示根據本發明一實施例之影像顯示系統方塊示意圖。

附件1係為實施例所得之具有複數突起之光異構化配向層的SEM(掃描式電子顯微鏡)光譜圖。

2．．．區域

11．．．下基板之上表面

12．．．下基板

13．．．上基板之下表面

14．．．上基板

15．．．第一光異構化配向層上表面

16．．．第一光異構化配向層

17．．．第二光異構化配向層下表面

18．．．第二光異構化配向層

20．．．橫向電場切換液晶層

100．．．液晶顯示裝置

Claims (20)

1. 一種具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，包含：一液晶顯示裝置，其中該液晶顯示裝置包含：一第一基板與一第二基板，其中該第一基板之第一表面與該第二基板之第三表面係相互平行設置；一第一光異構化配向層配置於該第二基板之第三表面，以及一第二光異構化配向層配置於該第一基板之第一表面，其中該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層表面及具有複數之突起，且該突起係由一非極性單體經聚合反應所形成，其中該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基；以及一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶層配置於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該第一光異構化配向層及第二光異構化配向層係一光異構化高分子經施以一第一能量後所形成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該光異構化高分子係為偶氮高分子。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該光異構化高分子係為芳香族偶氮高分子。
5. 如申請專利範圍第2項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該光異構化高分子係由以下單體經聚合反應而得：，其中R¹係為氫、或C_1-6烷基。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該非極性單體係具有以下結構： ，其中m及m’係各自獨立的整數並介於1-7之間，n係為一整數介於1-5之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中突起係由對該非極性單體經施以一第二能量後所形成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有液晶顯示裝置之影像顯示系統，其中該液晶顯示裝置係為一橫向電場切換液晶顯示裝置。
9. 一種液晶顯示裝置之製造方法，包含：提供一第一基板與一第二基板，其中該第一基板之第一表面與該第二基板之第三表面係相互平行設置；在第一基板之第一表面塗佈一第一光異構化高分子層，以及在該第二基板之第三表面塗佈一第二光異構化高分子層；對該第一光異構化高分子層及該第二光異構化高分子層施以一第一能量，分別形成一第一光異構化配向層及一第二光異構化配向層；注入一液晶組合物於該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之間，其中該液晶組合物包含一橫向電場切換(In-Plane Switching)液晶以及一非極性單體，且該非極性單體具有2或3個丙烯酸酯官能基；以及對該液晶組合物施以一第二能量，以在該第一光異構化配向層及該第二光異構化配向層之表面形成複數個突起，其中該突起係為該非極性單體經聚合反應所形成。
10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第一光異構化高分子層及第二光異構化高分子層包含偶氮高分子。
11. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第一光異構化高分子層及第二光異構化高分子層包含芳香族偶氮高分子。
12. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第一光異構化高分子層及第二光異構化高分子層係由以下單體經聚合反應而得：，其中R¹係為氫、或C_1-6烷基。
13. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該非極性單體具有一重量百分比介於0.05-3wt%，該重量百分比係以該液晶組合物之總重為基準。
14. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第一能量係為具有365nm波長的紫外線。
15. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中施以該第一能量的時間係為1-10秒。
16. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該非極性單體係具有以下結構： ，其中m及m’係各自獨立的整數並介於1-7之間，n係為一整數介於1-5之間。
17. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第二能量係為具有310-400nm波長的紫外線。
18. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中施以該第二能量的時間係為100-1800秒。
19. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第一光異構化高分子層包含偶氮高分子以及第二光異構化高分子層包含芳香族偶氮高分子。
20. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方法，其中該第二光異構化高分子層包含偶氮高分子以及第一光異構化高分子層包含芳香族偶氮高分子。