TWI460510B - 顯示面板及其製作方法及影像顯示系統 - Google Patents

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    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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    • G—PHYSICS
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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Description

顯示面板及其製作方法及影像顯示系統
本發明有關於顯示元件，且特別是有關於顯示面板及其製作方法。
液晶顯示裝置由於其輕薄及低耗電等優點，已成為當前主流顯示裝置。液晶顯示裝置包含一液晶顯示面板及一背光模組。液晶顯示面板包含一薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)基板、一彩色濾光(Color Filter，CF)基板以及一夾置於兩基板之間的液晶層。其中，背光模組用以提供光線，而液晶層之液晶分子會受施加電場的驅動以致傾倒或旋轉，進而調變通過液晶層之光束的偏振方向，使得液晶顯示面板可以達到調光並顯示影像的功能。
此外，薄膜電晶體基板及彩色濾光基板各具有一配向層，配向層可提供液晶分子排列的邊界條件，使得液晶分子得以依循設計的方向排列，而達到均勻的顯示效果。另外，配向層亦可提供預傾角(Pre-tilt Angle)，預傾角可使液晶分子受電場驅動時，朝同一方向傾倒，並提高驅動速度。
目前常用的配向方法為刷膜式配向(Rubbing Alignment)，刷膜式配向主要是藉由絨布滾輪對聚亞醯胺層(配向層)的表面進行機械式摩擦行為，使高分子主鏈(Main Chain)沿同一方向排列，進而配向液晶分子。然而，由於刷膜式的接觸式配向方式會產生配向不均勻、粉塵顆粒、靜電殘留及刷痕等問題，使得製程良率大幅降低。此外，刷膜式配向製程需要購買聚亞醯胺塗佈機台以及聚亞醯胺溶液以進行塗佈配向膜的製程，而導致大幅增加製作成本。
本發明一實施例提供一種顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板，配置於第一基板上；一液晶層，夾於第一基板與第二基板之間；一第一配向層，配置於第一基板之一朝向液晶層的第一表面上，並具有一第一溝槽圖案；以及一第二配向層，配置於第二基板之一朝向液晶層的第二表面上，並具有一第二溝槽圖案；其中第一配向層與第二配向層係由一光聚合單體聚合而成。
本發明另一實施例提供一種顯示面板的製作方法，包括：提供一第一基板、一第二基板以及一夾於第一基板與第二基板之間的液晶層，其中液晶層中摻雜有一光聚合單體，第一基板具有一朝向液晶層的第一表面，第二基板具有一朝向液晶層的第二表面；以及利用一光罩對液晶層進行一照光製程，以使光聚合單體於第一表面上聚合成一具有一第一溝槽圖案的第一配向層以及於第二表面上聚合成一具有一第二溝槽圖案的第二配向層。
以下將詳細說明本發明實施例之製作與使用方式。然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論之特定實施例僅為製造與使用本發明之特定方式，非用以限制本發明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，以簡化或是方便標示。再者，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。
第1A圖至第1C圖繪示本發明一實施例之顯示面板的製程剖面圖。首先，請參照第1A圖，提供一第一基板110、一第二基板120以及一夾於第一基板110與第二基板120之間的液晶層130。第一基板110具有一朝向液晶層130的第一表面112，第二基板120具有一朝向液晶層130的第二表面122。
液晶層130中摻雜有一光聚合單體140，例如壓克力單體。在一實施例中，光聚合單體140的摻雜比例為0.1～3.5重量百分比。在一實施例中，光聚合單體140係擇自由雙丙烯酸酯系列、三丙烯酸酯系列、苯丙酸、苯內酯所構成之群組其中之一或其組合者。雙丙烯酸酯系列包括：
其中，化學式1中的5>m>1，化學式2中的5>n>1，且m與n為整數。前述三丙烯酸酯系列包括：
前述苯丙酸包括：
前述苯內酯包括：
接著，請參照第1B圖，利用一光罩M對液晶層130進行一照光製程，以使光聚合單體140(如第1A圖所示)於第一表面112上聚合成一具有一第一溝槽圖案152的第一配向層150以及於第二表面122上聚合成一具有一第二溝槽圖案162的第二配向層160。
第2圖繪示本發明一實施例之光罩的立體圖。詳細而言，請同時參照第1B圖與第2圖，在一實施例中，光罩M可具有多個開槽T，且光線L可穿過開槽T而照射到摻雜於液晶層130中的光聚合單體140，使光聚合單體140聚合而成高分子。此時，由於液晶層130無法包覆住高分子，故高分子會向液晶層130的外側聚集，也就是向第一基板110的第一表面112以及第二基板120的第二表面122聚集，從而於第一表面112以及第二表面122上分別形成第一配向層150以及第二配向層160。
再者，由於光聚合單體140需照射到光線才會產生光聚合反應而形成配向層，因此，照光製程會在第一表面112之對應開槽T的區域A(以及第二表面122之對應開槽T的區域A1)中形成配向層。當開槽T的寬度較小時，光線L在通過開槽T時會產生繞射現象，且若是開槽T之間的間距較小時，照光製程亦可在第一表面112之對應光罩M實體的區域B(以及第二表面122之對應光罩M實體的區域B1)中形成配向層，但是對應光罩M實體的配向層厚度H2(最小厚度)小於對應開槽T的配向層厚度H1(最大厚度)。因此，第一配向層150具有對應光罩M實體的第一溝槽圖案152。同理，第二配向層160具有對應光罩M實體的第二溝槽圖案162。前述光罩M實體是指光罩M的不透光部，開槽T則為光罩M的透光部。
值得注意的是，由於本實施例是藉由對摻雜於液晶層130中的光聚合單體140照光以使其聚合成高分子並朝向液晶層130的外側聚集的方式直接形成第一配向層150以及第二配向層160，因此，無需購買習知技術使用的聚亞醯胺塗佈機台，故可大幅降低製作成本。
再者，由於本實施例利用光聚合單體140需照射到光線才會產生光聚合反應的特性，搭配光罩M進行照光製程，故可使第一配向層150與第二配向層160分別具有第一溝槽圖案152與第二溝槽圖案162。因此，本實施例是直接形成具有溝槽圖案的配向層，故無需使用習知的刷膜式配向法，從而避免習知因機械式摩擦配向層所產生的問題(如配向不均勻、粉塵顆粒、以及靜電殘留)，進而大幅提升製程良率。
在一實施例中，照光製程係經由第一基板110側照射光聚合單體140。第一基板110與第二基板120例如為主動陣列基板與彩色濾光基板。在一實施例中，照光製程係使用紫外光，例如線性偏極紫外光。照光製程所使用的紫外光能量例如為10～80毫瓦(mW)，照射時間例如為60～1200秒，照射的總能量密度例如為0.6～9.6焦耳每平方公分，紫外光的波長例如為20～400奈米。
然後，請參照第1C圖，移除光罩M，此時形成一顯示面板100。
第3圖繪示本發明另一實施例之顯示面板的製程剖面圖。如第3圖所示，在另一實施例中，照光製程可經由第一基板110側與第二基板120側照射光聚合單體140(如第1A圖所示)。詳細而言，可另外在第二基板120上配置一光罩M1，光罩M1可具有多個開槽T1，且光線L1可穿過開槽T1而照射到摻雜於液晶層130中的光聚合單體140。可同時(或分別)使用光罩M、M1對第一基板110側與第二基板120側照射光聚合單體140。
以下將詳細介紹第1C圖中的顯示面板100的結構。
請再次參照第1C圖，本實施例之顯示面板100包括一第一基板110、一第二基板120、一液晶層130、一第一配向層150、以及一第二配向層160，其中第二基板120配置於第一基板110上，且液晶層130夾於第一基板110與第二基板120之間。
第一配向層150配置於第一基板110之一朝向液晶層130的第一表面112上，並具有一第一溝槽圖案152。第二配向層160配置於第二基板120之一朝向液晶層130的第二表面122上，並具有一第二溝槽圖案162。第一配向層150與第二配向層160係由一光聚合單體140(如第1A圖所示)聚合而成。
值得注意的是，第一配向層150係直接配置於第一基板110上，且第二配向層160係直接配置於第二基板120上，第一配向層150與第一基板110之間、以及第二配向層160與第二基板120之間並未夾有其他膜層(如聚亞醯胺層)。
第一配向層150或第二配向層160的厚度H1、H3(最大厚度)例如為20埃～80埃。第一溝槽圖案152或第二溝槽圖案162的深度D1、D2約為20埃～40埃。在一實施例中，第一溝槽圖案152並未貫穿第一配向層150，第二溝槽圖案162並未貫穿第二配向層160。
第4圖繪示本發明一實施例之影像顯示系統。如第4圖所示，本實施例之影像顯示系統400包括顯示面板100以及一輸入單元410，其中輸入單元410耦接至顯示面板100，用以提供輸入信號至顯示面板100，使顯示面板100產生影像。
影像顯示系統400例如為一平板電腦、一投影機、一電子書、一筆記型電腦、一手機、一數位相機、一個人數位助理、一桌上型電腦、一電視機、一車用顯示器、一攜帶型DVD播放器、或是其他影像顯示裝置。
綜上所述，由於本發明是藉由對摻雜於液晶層中的光聚合單體照光以使其聚合成高分子並朝向液晶層的外側聚集的方式直接形成配向層，因此，無需購買配向膜塗佈機台，故可大幅降低製作成本。再者，由於本發明利用光聚合單體需照射到光線才會產生光聚合反應的特性，搭配光罩進行照光製程，因此，可直接形成具有溝槽圖案的配向層，故可避免使用習知刷膜式配向法所帶來的問題，進而大幅提升製程良率。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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．．．顯示面板
110．．．第一基板
112．．．第一表面
120．．．第二基板
122．．．第二表面
130．．．液晶層
140．．．光聚合單體
150．．．第一配向層
152．．．第一溝槽圖案
160．．．第二配向層
162．．．第二溝槽圖案
200．．．顯示裝置
A、A1、B、B1．．．區域
D1、D2．．．深度
H1、H2、H3．．．厚度
L、L1．．．光線
M、M1．．．光罩
T、T1．．．開槽
第1A圖至第1C圖繪示本發明一實施例之顯示面板的製程剖面圖。
第2圖繪示本發明一實施例之光罩的立體圖。
第3圖繪示本發明另一實施例之顯示面板的製程剖面圖。
第4圖繪示本發明一實施例之影像顯示系統。
110．．．第一基板
112．．．第一表面
120．．．第二基板
122．．．第二表面
130．．．液晶層
150．．．第一配向層
152．．．第一溝槽圖案
160．．．第二配向層
162．．．第二溝槽圖案
A、A1、B、B1．．．區域
H1、H2．．．厚度
L．．．光線
M．．．光罩
T．．．開槽

Claims (20)

  1. 一種顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板，配置於該第一基板上；一液晶層，夾於該第一基板與該第二基板之間；一第一配向層，配置於該第一基板之一朝向該液晶層的第一表面上，並具有一第一溝槽圖案；以及一第二配向層，配置於該第二基板之一朝向該液晶層的第二表面上，並具有一第二溝槽圖案；其中該第一配向層與該第二配向層係由一光聚合單體聚合而成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該光聚合單體係擇自由雙丙烯酸酯系列、三丙烯酸酯系列、苯丙酸、苯內酯、壓克力單體所構成之群組其中之一或其組合者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該光聚合單體為壓克力單體。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該光聚合單體為雙丙烯酸酯系列。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示面板，其中該雙丙烯酸酯系列包括： 其中，化學式1中的5>m>1，化學式2中的5>n>1，且m與n為整數。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該光聚合單體為三丙烯酸酯系列。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該三丙烯酸酯系列包括：
  8. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該光聚合單體為苯丙酸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示面板，其中該苯丙酸包括：
  10. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該光聚合單體為苯內酯。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板，其中該苯內脂包括：
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一配向層或該第二配向層的厚度為20埃～80埃。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一溝槽圖案或該第二溝槽圖案的深度約為20埃～40埃。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一溝槽圖案並未貫穿該第一配向層，該第二溝槽圖案並未貫穿該第二配向層。
  15. 一種顯示面板的製作方法，包括：提供一第一基板、一第二基板以及一夾於該第一基板與該第二基板之間的液晶層，其中該液晶層中摻雜有一光聚合單體，該第一基板具有一朝向該液晶層的第一表面，該第二基板具有一朝向該液晶層的第二表面；以及利用一光罩對該液晶層進行一照光製程，以使該光聚合單體於該第一表面上聚合成一具有一第一溝槽圖案的第一配向層以及於該第二表面上聚合成一具有一第二溝槽圖案的第二配向層。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示面板的製作方法，其中該照光製程係經由該第一基板側照射該光聚合單體。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之顯示面板的製作方法，其中該照光製程係經由該第一基板側與該第二基板側照射該光聚合單體。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之顯示面板的製作方法，其中該照光製程係使用一線性偏極紫外光。
  19. 一種影像顯示系統，包括：如申請專利範圍第1項所述之顯示面板；以及一輸入單元，耦接至該顯示面板，用以提供輸入信號至該顯示面板，使該顯示面板產生影像。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之影像顯示系統，其中該影像顯示系統包括：一平板電腦、一投影機、一電子書、一筆記型電腦、一手機、一數位相機、一個人數位助理、一桌上型電腦、一電視機、一車用顯示器、或一攜帶型DVD播放器。
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