光学补偿双折射型液晶显示器及其制作方法

专利名称：：光学补偿双折射型液晶显示器及其制作方法
技术领域：
：本发明是有关于一种光学补偿双折射(opticallycompensatedbirefringence,OCB)型液晶显示器的制作方法，且特别是有关于一种由展曲(splay)态至弯曲(bend)态的快速转换的光学补偿双折射(OCB)型液晶显示器及其制作方法。
背景技术：
：针对液晶显示器的动态影像品质需求，各类快速反应液晶显示技术不断地被提出，其中一种即为光学补偿双折射(OCB)型显示模式。由于OCB显示模式具备广视角及快速反应(小于5ms)等特性，所以一些针对OCB在驱动与暗态#卜偿的相关技术已经被广泛研究。但是目前OCB最大的缺点就是需要经过一个展曲态至弯曲态的转换才能到达显示器的驱动区间，使得OCB需要高电压进行转态动作，才能开始进行显示驱动；而较高的电压除了使液晶面板的制造过程面临需要较高的成本外，也可能会对液晶面板造成的伤害。因此，在公元1986年所提出的美国专利US4566758披露了一种OCB的液晶排列结构，是利用添加手性(Chiral)溶剂的方式而使得OCB液晶盒的初始态为扭曲180度。虽然已知"由扭曲(Twist)180度的状态转换至弯曲态，，比"由展曲态转换至弯曲态"所需转态电压较低，但显示区起始的180度扭曲状态将会使驱动时的液晶排列有所偏移，进而产生暗态不足的问题。因此，目前相关OCB研究者大多针对种晶(seed)的技术进行开发，如以下几个专利。公元2001年提出的美国专利US6714276B2提供一种OCB种晶的结构设计。此设计是利用基板内部一些区域的间隙(cellgap,常用符号"d"表示)的不同，在液晶中加入手性间距(Chiralpitch)为"P，，的手性添加物(Chiraldopant),而使得种晶区域与显示区域的"d/P"值大小不同，并造成水平扭曲180度的种晶区域。但是，由于这些间隙不同的区域并不多，且无法任意设5计，因此在辅助转换的作用上并不会有非常明显的效果。另外，在公元2002年提出的美国专利US7215397B2则提供另一种OCB种晶的设计。此设计是利用显影蚀刻的技术在配向膜表面进行"二次配向"，造成单一配向膜表面上有不同的配向方向，而在基板组装后产生某些"水平扭曲90度"的区域来当成OCB的种晶，以加速OCB的转变。但是这种方法由于需使用蚀刻显影等步骤，所以工艺非常繁复。
发明内容本发明提供一种光学补偿双折射(OCB)型液晶显示器及其制作方法，能经由简便的方式，可加速在OCB转态时的展曲态转换至弯曲态的动作，并降低驱动电压、降低暗态亮度。本发明提出一种展曲态至弯曲态的快速转换的光学一卜偿双折射(OCB)型液晶显示器的制作方法，包括提供两个基板，且至少其中一基板的表面先经过配向处理，然后在此表面上形成液晶聚合体图案，其步骤包括在所述表面上涂布一反应性液晶单体层(reactiveliquidcrystalmonomerlayer),再对所述反应性液晶单体层中选择性的区域进行曝光聚合，接着将上述未曝光的区域的反应性液晶单体层移除，而使曝光后的区域与未曝光的区域产生不同的预倾角。随后，将两个基板组成光学补偿双折射(OCB)型液晶盒，接着在OCB型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，可在OCB型液晶盒中形成可加速展曲态至弯曲态的转换的混成排列向列(hybridalignednematic,HAN)扭曲核种(twistnucleation)。晶显示器，包括两个基板、液晶聚合体图案以及含有手性添加物的液晶。基板可组成光学补偿双折射型液晶盒，且其中至少一基板的表面经过配向处理，而液晶聚合体图案就形成在前述表面上。含有手性添加物的液晶则是在光学补偿双折射型液晶盒内，以便在光学补偿双折射型液晶盒中形成可加速展曲态至弯曲态的转换的混成排列向列(HAN)扭曲核种。在本发明的一实施例中，上述配向处理包括离子束配向(ionbeamalignment)、紫夕卜光酉己向(UValignment)、等离子体酉己向(plasmaalignment)、Si02斜向蒸镀或摩擦配向(rubbing),以使所述表面具有异向性。在本发明的一实施例中，上述表面包括有机膜或是无机膜。所述有机膜包括聚酰亚胺(polyimide)、聚酰胺酸(polyamicacid，PAA)、聚酰胺(polyamide)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)或聚乙烯肉桂酸酯(polyvinylcinnamate，PVCi)或其他类高分子薄膜。所述无机膜包括类钻石碳膜(diamond-likecarbon，DLC)、氧化铟锡(ITO)、氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。在本发明的一实施例中，上述液晶聚合体图案能使液晶具有水平排列性质或垂直排列性质。在本发明的一实施例中，上述涂布反应性液晶单体材料层的方式包括旋转涂布(spincoating)、网印、凸板印刷、喷墨印刷、狭缝式涂布(slotdiecoating)或是纳米压印(nano-imprinting)。在本发明的一实施例中，将上述反应性液晶单体层中的未曝光的区域移除的方法包括溶剂清洗或激光蚀刻，其中所用的溶剂包括去离子水、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或显影液等化学溶剂。在本发明的一实施例中，上述HAN扭曲核种的角度可为0180度。本发明利用液晶聚合体(LCP)图案的技术，在单一基板的配向表面上制作具有垂直排列性质的LCP图案，并在组装后的光学补偿双折射(OCB)型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，因而在有液晶聚合体图案的区域形成HAN扭曲核种。如此一来，可加速展曲态至弯曲态的转换动作，并降低驱动电压、降低暗态亮度。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。图1是依照本发明的一实施例的一种展曲态至弯曲态的快速转换的光学#卜偿双折射(OCB)型液晶显示器的制作流程的步骤图。图2是图1的实施例所得到的一种展曲态至弯曲态的快速转换的OCB型液晶显示器的剖面示意图。图3是图2的区域230a的HAN扭曲核种的放大示意图。图4是进行曝光时所采用的光掩模示意图。图5是实验例与对照例在正交偏光片下驱动时的V-T曲线。100130:步骤200:OCB型液晶盒210a、210b:基板220:含有手性添加物的液晶230a、230b:区域240:混成排列向列扭曲核种具体实施例方式图1是依照本发明的一实施例的一种展曲态至弯曲态的快速转换的光学一卜偿双折射(OCB)型液晶显示器的制作流程的步骤图。请参照图1,在步骤100中，提供两个基板，且至少其中一基板的表面先经过配向处理。其中，所谓的配向处理例如离子束配向(ionbeamalignment)、紫外光配向(UValignment)、等离子体配向(plasmaalignment)、Si02斜向蒸镀或摩擦配向(rubbing),以使前述表面具有异向性。至于表面本身可以包括有机膜或是无机膜；举例来说，有机膜包括聚酰亚胺(polyimide)、聚酰胺酸(polyamicacid，PAA)、聚酰胺(polyamide)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)或聚乙烯肉桂酸酯(polyvinylcinnamate,PVCi)或其他类高分子薄膜；无机膜则包括类钻石碳膜(diamond-likecarbon,DLC)、氧化铟锡(ITO)、氧化硅(SiOJ、氮化硅(SiNx)等适合的薄膜。接着，在步骤110中，在表面上形成液晶聚合体图案(LCPpattern)。而且步骤IIO可细分为以下步骤112至步骤116。于步骤112中，在表面上涂布反应性液晶单体层，其中涂布反应性液晶单体材料层的方式例如旋转涂布(spincoating)、网印、凸板印刷、喷墨印刷、狭缝式涂布(slotdiecoating)或是纳米压印(nano-imprinting)。这种反应性液晶单体层在聚合成为液晶聚合体图案之后，能使液晶具有水平排列性质或垂直排列性质。于步骤114中，对反应性液晶单体层中选择性的区域进行曝光聚合。至于进行曝光聚合的上述选择性的区域，视最终想要形成的液晶聚合体图案而定，在此步骤可配合光掩模的使用。最后，在步骤116中，将反应性液晶单体层中的未曝光的区域移除，而使曝光后的区域与未曝光的区域产生不同的预倾角(pretiltangle)，其中前述移除方法包括溶剂清洗或激光蚀刻，而在溶剂清洗中所用的溶剂例如去离子水、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或显影液等化学溶剂。接着，进行步骤120,将两个基板组成光学补偿双折射(OCB)型液晶盒。然后，在步骤130中，在OCB型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，而在有液晶聚合体图案的区域形成所述OCB型液晶盒的HAN扭曲核种，依添加的手性添加物量的不同，上述HAN扭曲核种的角度可为0180度。因此，当OCB型液晶盒进行转态时，HAN扭曲核种的液晶分子可以辅助展曲态的液晶更容易转换至弯曲态。前述液晶聚合体图案可根据所需设计，而不限定其详细的规格。图2即为图1的实施例所得到的一种展曲态至弯曲态的快速转换的OCB型液晶显示器的剖面示意图。从图2可知，当OCB型液晶盒200中的一块基板210b经图1的步骤110的方式形成液晶聚合体图案(未绘示)后，位于两片基板210a和210b之间的含有手性添加物的液晶220会因为塞板210b上的区域230a和区域230b具有不同的预倾角，而在区域230a形成OCB型液晶盒200的混成排列向歹ij(HAN)扭曲核种240。图3是图2的区域230a的HAN扭曲核种的放大示意图。在图3中，HAN扭曲核种240的扭曲角度为60度。以下利用实例来证实本发明的效果。实验例首先，在经配向处理过的表面涂布一层反应性液晶单体层，再利用uv曝光的方式，选择性的将反应性液晶单体层的部分区域聚合(polymerizing)，其中进行UV曝光时所采用的光掩模，如图4所示，在实验例一中，透光区域(空白区域)之间隔约为150pm。之后，利用丁酮等溶剂清洗表面，将未经UV光聚合过的反应性液晶单体层移除，留下聚合后的液晶聚合体(LCP)图案，而形成不同配向效果的表面。然后，将一片经上述处理过后的玻璃基板与未经上述处理的配向基板，以平行配向的方向对位组装，而形成有"HAN区域，，的OCB型液晶盒。最后，将含手性添加物的液晶注入OCB型液晶盒，而形成有HAN扭曲核种的OCB型液晶显示器，其间隙为10pm。对照例除了不进行液晶聚合体(LCP)图案的制作外，利用以上实验例的其余步骤完成一般的OCB型液晶显示器，其间隙为10(im。图5是实验例与对照例在正交偏光片(crosspoarizer)下驱动时的V-T曲线。从图5可知，本发明的实验例的驱动电压较低，暗态更暗。9下表一则是实验例与对照例由展曲态转换至弯曲态所需的电压与时间。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从表一可知，实验例的转换电压比对照例的转换电压更低，连带可知操作电压及暗态都会比对照例的更低。综上所述，本发明因为利用简单的液晶聚合体图案技术，在基板上经配向的表面上制作LCP图案，并在组装后的OCB型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，所以可在具有液晶聚合体图案的区域形成HAN扭曲核种，并由此加速展曲态至弯曲态的转换，使驱动电压降低，同时降低暗态亮度。虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属
技术领域：
中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。权利要求1.一种展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述制作方法包括提供两个基板，且至少其中一基板的表面先经过配向处理；在所述表面上形成液晶聚合体图案，其步骤包括在所述表面上涂布反应性液晶单体层；对所述反应性液晶单体层中选择性的区域进行曝光聚合；以及将所述反应性液晶单体层中的未曝光的区域移除，而使曝光后的区域与未曝光的区域产生不同的预倾角；将所述两个基板组成光学补偿双折射型液晶盒；以及在所述光学补偿双折射型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，而在所述光学补偿双折射型液晶盒中形成可加速展曲态至弯曲态的转换的混成排列向列扭曲核种。2.如权利要求1所述的展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述配向处理包括离子束配向、紫外光配向等离子体配向、Si02斜向蒸镀或摩擦配向，以使所述表面具有异向性。3.如权利要求1所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述表面包括有机膜或是无机膜。4.如权利要求3所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述有机膜包括聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚乙烯醇或聚乙烯肉桂酸酯。5.如权利要求3所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述无机膜包括类钻石碳膜、氧化铟锡、氧化硅或氮化硅。6.如权利要求1所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述液晶聚合体图案能使液晶具有水平排列性质或垂直排列性质。7.如权利要求1所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于涂布所述反应性液晶单体材料层的方式包括旋转涂布、网印、凸板印刷、喷墨印刷、狭缝式涂布或是纳米压印。8.如权利要求1所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于将该反应性液晶单体层中的未曝光的区域移除的方法包括溶剂清洗或激光蚀刻9.如权利要求8所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述溶剂清洗所用的溶剂包括去离子水、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或显影液。10.如权利要求1所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器的制作方法，其特征在于所述混成排列向列扭曲核种的角度为0180度。11.一种展曲态至弯曲态的快速转换的光学#卜偿双折射型液晶显示器，其特征在于其包括两个基板，组成光学补偿双折射型液晶盒，其中至少一基板的表面经过配向处理；液晶聚合体图案，形成在所述表面上；以及含有手性添加物的液晶，在所述光学补偿双折射型液晶盒内，以于所述光学补偿双折射型液晶盒中形成可加速展曲态至弯曲态的转换的混成排列向列4丑曲核种。12.如权利要求11所述的展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述配向处理包括离子束配向、紫外光配向、等离子体配向、Si02斜向蒸镀或摩擦配向，以使所述表面具有异向性。13.如权利要求11所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述表面包括有机膜或是无机膜。14.如权利要求13所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述有机膜包括聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚乙烯醇或聚乙烯肉桂酸酯。15.如权利要求13所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述无机膜包括类钻石碳膜、氧化铟锡、氧化硅或氮化硅。16.如权利要求11所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述液晶聚合体图案能使液晶具有水平排列性质或垂直排列性质。17.如权利要求11所述的加速展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射型液晶显示器，其特征在于所述混成排列向列扭曲核种的角度为0180度。全文摘要本发明公开了一种由展曲态至弯曲态的快速转换的光学补偿双折射(OCB)型液晶显示器及其制作方法。该制作方法中，先提供两个基板，且至少其中一基板的表面先经过配向处理。然后，在此表面上形成液晶聚合体图案，其形成方法是在所述配向过的表面上先涂布反应性液晶单体层，再对反应性液晶单体层中选择性的区域进行曝光聚合，最后将未曝光的区域的液晶单体层移除，而使曝光后的区域与未曝光的区域产生不同的预倾角。之后将两个基板组成OCB型液晶盒，然后再于OCB型液晶盒内注入含有手性添加物的液晶，可在OCB型液晶盒中形成可加速展曲态至弯曲态的转换的HAN扭曲核种。文档编号G02F1/13GK101639599SQ20081014413公开日2010年2月3日申请日期2008年7月29日优先权日2008年7月29日发明者何璨佑,简浩文,陈丁振,颜泽宇申请人:台湾薄膜电晶体液晶显示器产业协会;中华映管股份有限公司;友达光电股份有限公司;瀚宇彩晶股份有限公司;奇美电子股份有限公司;财团法人工业技术研究院