TW201314325A - 製作液晶顯示面板之方法 - Google Patents

Abstract

一種製作液晶顯示面板之方法。首先，提供一上基板、一下基板以及一液晶混合物，其中液晶混合物填充於上基板與下基板之間。接著，施加一電場於液晶混合物上。然後，停止施加電場。隨後，照射一能量光於液晶混合物上，以形成一液晶層。

Description

製作液晶顯示面板之方法

本發明係關於一種製作液晶顯示面板之方法，尤指一種製作具有藍相液晶之液晶顯示面板之方法。

液晶顯示面板具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，已被廣泛地應用在筆記型電腦(notebook)、個人數位助理(PDA)等攜帶式資訊產品上，並且已逐漸取代傳統桌上型電腦之CRT監視器。習知液晶顯示面板係利用液晶分子具有光學異相性(optical anisotropic)，利用電場驅使液晶分子旋轉至不同的排列狀態，並搭配偏光片，以呈現出亮態與暗態，一般其應答時間(response time)需10毫秒以上。

為了解決液晶分子之應答時間過慢之問題，已發展出使用藍相液晶之液晶顯示面板。藍相係為介於等向狀態與膽固醇(cholesteric)相之間的液晶狀態，而為一不穩定之晶格狀態。並且，藍相液晶具有三維晶格特性，卻保有流體的本性，因此其晶格常數易於變更，使得藍相液晶具有快速的應答時間。此外，由於藍相液晶存在的溫度範圍非常狹窄，因此習知使用藍相液晶之液晶顯示面板係於藍相液晶中加入反應型單體(reactive monomer)，並藉由照射光線來聚合反應型單體，以穩定藍相液晶之液晶狀態，藉此可增加藍相液晶的操作溫度範圍。

然而，欲增加藍相液晶之操作溫度範圍需加入佔藍相液晶之比例約略百分之十之反應型單體，造成驅動藍相液晶之電壓會增加，且影響藍相液晶之旋轉。並且，藍相液晶從具有光學異相性之狀態恢復至具有光學等向性之狀態並無驅動電壓驅使，因此當驅動電壓增加時，藍相液晶的晶格形變亦越大，使藍向液晶需較長的時間恢復。由此可知，藍相液晶之下降時間(falling time)會隨著驅動電壓的增加而增加，而不如預期。

有鑑於此，在不增加驅動電壓之情況下縮短藍相液晶之應答時間，實為業界努力之目標。

本發明之主要目的之一在於提供一種製作液晶顯示面板之方法，以縮短液晶顯示面板之下降時間。

為達上述之目的，本發明提供一種製作液晶顯示面板之方法。首先，提供一上基板、一下基板以及一液晶混合物，其中液晶混合物填充於上基板與下基板之間。接著，施加一電場於液晶混合物上。然後，停止施加電場。隨後，照射一能量光於液晶混合物上，以形成一液晶層。

本發明製作液晶顯示面板之方法係於照射能量光之前先施加電場於液晶混合物上，使所製作出之液晶顯示面板的下降時間可有效地縮短。

請參考第1圖至第3圖，第1圖至第3圖繪示了本發明一第一較佳實施例之製作液晶顯示面板之方法。如第1圖所示，首先提供一上基板102、一下基板104以及一液晶混合物106，且將液晶混合物106填充於上基板102與下基板104之間。於本實施例中，上基板102係為一彩色濾光片基板，且下基板104係為一薄膜電晶體陣列基板。並且，上基板102可包含有一第一基材108、一彩色濾光層110以及一黑色矩陣112，且彩色濾光層110與黑色矩陣112設於第一基材108與液晶混合物106之間。提供上基板102之步驟可包含有提供第一基材108以及形成彩色濾光層110與黑色矩陣112於第一基材108上，但本發明不以此為限。此外，下基板104包含有一第二基材114、複數個畫素電極116以及複數個共通電極118。畫素電極116與共通電極118係位於液晶混合物106與第二基材114之間，且各畫素電極116與各共通電極118沿著一方向120依序交錯排列。提供下基板104之步驟可包含有提供第二基材114、形成畫素電極116於第二基材114上以及形成共通電極118於第二基材114上。於本實施例中，畫素電極116與共通電極118可由同一透明導電層所構成，並於同一步驟中同時形成。但本發明不限於此，亦可分別進行形成畫素電極116之步驟與形成共通電極118之步驟。並且，形成畫素電極116與共通電極118之步驟前，提供下基板104之步驟另可包含有形成複數條掃描線、閘極絕緣層、通道層、資料線、汲極電極與保護層等薄膜電晶體與相關電路結構之步驟，使薄膜電晶體與相關電路結構設於液晶混合物與第二基材之間。由上述可知，本實施例之液晶顯示面板係為一橫向電場切換(in-plane switching，IPS)之液晶顯示面板。本發明之畫素電極116與共通電極118亦不限由同一透明導電層所構成，且畫素電極116與共通電極118之配置並不限於此。

於本發明之其他實施例中，畫素電極與共通電極之間可另包括一絕緣層，且共通電極位於畫素電極與下基板之間，或畫素電極位於共通電極與下基板之間。或者，共通電極更可覆蓋於下基板上，但本發明並不以此為限。此外，本發明之彩色濾光層不限於設於上基板中，亦可設於下基板中。並且，畫素電極與共通電極之數量亦可僅為單一個。

本實施例之液晶混合物106包含有複數個液晶分子122、複數個反應型單體124以及複數個光起始劑126。提供液晶混合物106之步驟可包含有提供液晶分子122、提供反應型單體(reactive monomer)124、提供光起始劑(photo initiator)126，以及混合液晶分子122、反應型單體124以及光起始劑126。當未施加驅動電場於液晶混合物106時，液晶混合物106具有光學等向性，且液晶顯示面板可顯示出暗態。當施加驅動電場於液晶混合物106時，液晶混合物具有光學異相性，且液晶顯示面板可顯示出亮態。

如第2圖所示，在填充液晶混合物106於上基板102與下基板104之間之後，將液晶混合物106設置於一特定溫度範圍中，例如10℃至40℃之間，使液晶混合物106成為藍相液晶。接著，提供一電壓差V於各畫素電極116與各共通電極118之間，以於各畫素電極116與各共通電極118之間產生一電場E，且電場E係施加於成為藍相液晶之液晶混合物106上，使液晶分子122受到電場E驅使而具有光學異向性，並傾倒至一預定位置，其代表液晶顯示面板顯示亮態時各液晶分子122之排列方向。並且，液晶分子122之間具有複數個缺陷空間128。本實施例之電壓差V之範圍係大於0伏特且小於或等於液晶混合物106之一飽和電壓，其代表在後續步驟中形成的液晶層可達到最高穿透率之一最小驅動電壓，例如65伏特，但不限於此，可根據不同種類之液晶分子122來做調整。並且，本發明之特定溫度範圍並不限於上述範圍，可依據不同種類之液晶混合物106可成為藍相液晶之溫度範圍而定。

於本實施例中，藍相係為第一藍相(BP I)，但不限於此，亦可為第二藍相(BP II)。為了清楚說明藍相液晶之晶格結構與缺陷空間128，請參考第4圖至第7圖，第4圖繪示了第一藍相液晶之晶格結構示意圖，且第5圖繪示了第一藍相液晶之向錯線(disclination line)的示意圖。第6圖繪示了本發明之第二藍相液晶之晶格結構示意圖，且第7圖繪示了本發明之第二藍相液晶之向錯線的示意圖。如第4圖所示，液晶分子122係構成複數個扭轉圓柱狀結構130，使第一藍相液晶為以一雙扭轉圓柱狀結構(double twist cylinder，DTC)為基本單元所構成之體心立方結構(body-centered cubic，BCC)。藉此，液晶分子122可以具有最小自由能的方式排列，且雙扭轉圓柱狀結構係彼此互相垂直。如第5圖所示，第一藍相液晶因具有體心立方結構而未完全填滿上基板102與下基板104之間的空間，所以由液晶分子122構成之扭轉圓柱狀結構130之間係具有未填有液晶分子122之缺陷空間128，亦即向錯線。同樣地，如第6圖與第7圖所示，第二藍相液晶亦以雙扭轉圓柱狀結構為基本單元，而構成一簡單立方結構(simple cubic，SC)。並且，第二藍相液晶因具有簡單立方結構而具有未填有液晶分子122之缺陷空間128。值得注意的是，由於液晶分子122與反應型單體126並不互溶，因此當液晶分子122傾倒至預定位置時，液晶分子122之間仍會有缺陷空間128，且反應型單體126會被推擠至液晶分子122之間的缺陷空間128，以填滿缺陷空間128。

如第3圖所示，接下來停止施加電場E於液晶混合物106上。隨後，在液晶混合物106仍控制在特定溫度範圍中的情況下照射一能量光132，例如紫外光，於液晶混合物106上，使反應型單體124聚合為高分子聚合物134，以形成一液晶層136，其中液晶層136係由高分子穩定化藍相液晶(polymer stabilized blue phase liquid crystal)所構成。至此已完成本實施例之液晶顯示面板100。本發明之能量光132的波長與強度可根據不同種類的反應性單體124與光起始劑126來做調整。

值得注意的是，由於液晶分子122係於照射能量光132之前先被電場E驅動而傾倒至預定位置，亦即液晶分子122係被驅動至顯示亮態之排列狀態，因此反應型單體124所填充之缺陷空間128係為當液晶混合物106具有光學異相性時液晶分子122之間之空間，且所形成之高分子聚合物134係位於在液晶混合物106具有光學異相性時之缺陷空間128中，進而改變液晶層136之光電特性。藉此，所製作出之液晶顯示面板100之應答時間(response time)可被有效地縮短，特別是當液晶層136從顯示亮態轉換至暗態時，液晶顯示面板100之下降時間(falling time)可因液晶層136之光電特性的改變而被有效地縮短。

以下將進一步比較利用本實施例之製作方法所製作出之液晶顯示面板與利用在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板的差異。請參考第8圖至第9圖。第8圖繪示了本實施例之液晶顯示面板之穿透率與驅動電壓之關係示意圖。第9圖繪示了開啟與關閉液晶顯示面板之驅動電壓與應答時間的關係示意圖。如第8圖所示，第一曲線C₁係代表利用在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板的關係曲線，且第二曲線C₂係代表利用本實施例之製作方法所製作出之液晶顯示面板的關係曲線。由於第一曲線C₁與第二曲線C₂約略相同，因此在相同的驅動電壓下，本實施例之製作方法所製作出之液晶顯示面板可達到與利用在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板具有相同之穿透率。如第9圖所示，第三曲線C₃係代表利用在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板的上升時間(rising time)與驅動電壓的關係曲線，且第四曲線C₄係代表利用本實施例之製作方法所製作出之液晶顯示面板的上升時間與驅動電壓的關係曲線，其中上升時間係為對液晶分子施加電場以顯示出亮態之時間。從第三曲線C₃與第四曲線C₄可知，在驅動電壓小於飽和電壓時，例如40伏特，利用本實施例之製作方法製作出之液晶顯示面板的上升時間係小於在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板之上升時間。在驅動電壓約略等於飽和電壓時，兩者的上升時間則約略相同。因此，本實施例之方法可於驅動電壓小於飽和電壓時有效地降低上升時間，且不影響穿透率之變化。此外，第五曲線C₅係代表利用在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板的下降時間與驅動電壓的關係曲線，且第六曲線C₆係代表利用本實施例之製作方法所製作出之液晶顯示面板的下降時間與驅動電壓的關係曲線，其中下降時間係為關閉對液晶分子所施加的電場以顯示出暗態之時間。從第五曲線C₅與第六曲線C₆可知，在驅動電壓約略等於飽和電壓時，利用本實施例之製作方法製作出之液晶顯示面板的下降時間係小於在照射能量光之步驟之前未對液晶混合物施加電場之方法所製作出之液晶顯示面板之下降時間。在驅動電壓小於飽和電壓時，例如40伏特，兩者的時間則約略相同。因此，本實施例之方法另可於驅動電壓等於飽和電壓時有效地降低下降時間，且不影響穿透率之變化。值得注意的是，為了使液晶顯示面板達到最佳的對比度，驅動電壓較佳與飽和電壓相同，因此利用本實施例之製作方法製作出之液晶顯示面板將可有效地降低下降時間。

請參考第10圖，第10圖繪示了於照射能量光之步驟之前所提供之電壓差與應答時間的關係示意圖。如第10圖所示，當所提供之電壓差為5伏特時，所製作出之液晶顯示面板的下降時間係約略為6.5毫秒。當所提供之電壓差為與飽和電壓相同時，所製作出之液晶顯示面板的下降時間則約略為3.7毫秒。由此可知，當所提供之電壓差越接近飽和電壓時，所製作出之液晶顯示面板的下降時間越短，以所提供之電壓差與飽和電壓相同為較佳。

本發明之製作液晶顯示面板之方法並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例或變化形，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。

請參考第11圖，第11圖繪示了本發明一第二較佳實施例之製作液晶顯示面板之方法。如第11圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示面板200係為一垂直配向之液晶顯示面板。於本實施例中，上基板102除了包含有第一基材108、彩色濾光層110與黑色矩陣112之外，另包含有一共通電極202，位於液晶混合物106與第一基材108之間。並且，提供上基板102之步驟可包含有提供第一基材108、形成彩色濾光層110與黑色矩陣112於第一基材108上以及形成共通電極202於第一基材108上。此外，下基板104則未包含有共通電極，而僅包含有第二基材114、畫素電極116以及薄膜電晶體與相關電路結構。提供下基板104之步驟則包含有提供第二基材114以及形成畫素電極116於第二基材114上。本實施例於提供上基板102、下基板104與液晶混合物106之步驟之後的方法與第一實施例之方法之差異僅在於因共通電極202係位於上基板102上，所以提供於共通電極202與畫素電極116之間的電壓差係產生電場垂直於上基板102與下基板104。因此，相同之部分在此將不再贅述。

綜上所述，本發明製作液晶顯示面板之方法係於照射能量光之前先施加電場於液晶混合物上，使液晶分子傾倒至預定位置，且反應型單體被推擠至缺陷空間中。藉此，所形成之高分子聚合物係位於在液晶混合物具有光學異相性時之缺陷空間中，且所製作出之液晶顯示面板的下降時間可有效地縮短。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．液晶顯示面板

102．．．上基板

104．．．下基板

106．．．液晶混合物

108．．．第一基材

110．．．彩色濾光層

112．．．黑色矩陣

114．．．第二基材

116．．．畫素電極

118．．．共通電極

120．．．方向

122．．．液晶分子

124．．．反應型單體

126．．．光起始劑

128．．．缺陷空間

130．．．扭轉圓柱狀結構

132．．．能量光

134．．．高分子聚合物

136．．．液晶層

200．．．液晶顯示面板

202．．．共通電極V電壓差

E．．．電場

C₁．．．第一曲線

C₂．．．第二曲線

C₃．．．第三曲線

C₄．．．第四曲線

C₅．．．第五曲線

C₆．．．第六曲線

第1圖至第3圖繪示了本發明一第一較佳實施例之製作液晶顯示面板之方法。

第4圖繪示了第一藍相液晶之晶格結構示意圖。

第5圖繪示了第一藍相液晶之向錯線的示意圖。

第6圖繪示了本發明之第二藍相液晶之晶格結構示意圖。

第7圖繪示了本發明之第二藍相液晶之向錯線的示意圖。

第8圖繪示了本實施例之液晶顯示面板之穿透率與驅動電壓之關係示意圖。

第9圖繪示了開啟與關閉液晶顯示面板之驅動電壓與應答時間的關係示意圖。

第10圖繪示了於照射能量光之步驟之前所提供之電壓差與應答時間的關係示意圖。

第11圖繪示了本發明一第二較佳實施例之製作液晶顯示面板之方法。

102．．．上基板

104．．．下基板

106．．．液晶混合物

108．．．第一基材

110．．．彩色濾光層

112．．．黑色矩陣

114．．．第二基材

116．．．畫素電極

118．．．共通電極

120．．．方向

122．．．液晶分子

124．．．反應型單體

126．．．光起始劑

128．．．缺陷空間

V．．．電壓差

E．．．電場

Claims (11)

1. 一種製作液晶顯示面板之方法，包含有：提供一上基板、一下基板以及一液晶混合物，其中該液晶混合物填充於該上基板與該下基板之間；施加一電場於該液晶混合物上；停止施加該電場；以及照射一能量光於該液晶混合物上，以形成一液晶層。
2. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中於施加該電場與照射該能量光之步驟中，包含有將該液晶混合物設置在一溫度範圍中。
3. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中提供該液晶混合物之步驟包含有：提供複數個液晶分子，且該等液晶分子具有複數個缺陷空間；提供複數個反應型單體；以及混合該等反應型單體與該等液晶分子。
4. 如請求項3所述之製作液晶顯示面板之方法，其中於施加該電場之步驟中，該等反應型單體係填入該等缺陷空間中。
5. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中提供該液晶混合物，當未施加一驅動電場於該等液晶混合物時，該等液晶混合物具有光學等向性，且當施加一驅動電場於該等液晶混合物時，該等液晶混合物具有光學異相性。
6. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中該等液晶混合物係為藍相液晶。
7. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中提供該下基板之步驟包含有：提供一基材；形成至少一畫素電極於該基材上，且位於該液晶混合物與該基材之間；以及形成至少一共通電極於該基材上，且該共通電極與該畫素電極沿著一方向依序排列，而該共通電極並位於該液晶混合物與該基材之間。
8. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中提供該上基板與該下基板之步驟包含有：提供一第一基材；形成一共通電極於該第一基材上，且位於該液晶混合物與該第一基材之間；提供一第二基材；以及形成至少一畫素電極於該第二基材上，且位於該液晶混合物與該第二基材之間。
9. 如請求項7或8所述之製作液晶顯示面板之方法，其中施加該電場之步驟包括提供一電壓差於該畫素電極與該共通電極之間，以產生該電場。
10. 如請求項9所述之製作液晶顯示面板之方法，其中提供該電壓差之步驟係包括：提供該電壓差之範圍大於0伏特且小於或等於該液晶混合物之飽和電壓。
11. 如請求項1所述之製作液晶顯示面板之方法，其中照射該能量光於該液晶混合物上之步驟包括提供一紫外光。