配向膜的形成方法以及配向膜半成品與轉印板的複合結構的製作方法

2023-09-20 11:52:00

專利名稱：配向膜的形成方法以及配向膜半成品與轉印板的複合結構的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種液晶顯示器組件的製作方法以及液晶顯示器組件的半成品，且特別是有關於一種配向膜(alignment film)的形成方法以及配向 膜半成品與轉印板的複合結構。
背景技術：
隨著高科技的發展，視訊產品，特別是數位化的視訊或影像裝置已經成 為在一般日常生活中所常見的產品。這些數位化的視訊或影像裝置中，顯示 器是一個重要組件，以顯示相關信息。使用者可由顯示器讀取信息，或進而 控制裝置的運作。因為液晶顯示器(LCD)具有低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體 積小等優點，所以已成為顯示器發展的主流。而在液晶顯示器中介於液晶及 透明電極之間的配向膜是控制其顯示質量的關鍵結構，配向膜的主要目的是 使液晶分子在未加電場前，能夠對液晶分子做定位的工作。一般而言，配向膜的材質是高分子材料，且其配向方法是，以外覆絨布 的滾輪在塗布了高分子材料的基材表面進行摩擦定向(mbbing)處理，使高分 子材料的表面的高分子主鏈沿某一方向排列，以達到配向的目的。另外，請參照圖5，其所繪示為現有技術中的一種配向方法的流程步驟 圖。使用液晶高分子(liquid crystal polymer)做為配向層的配向方法是，首先 進行步驟500，將液晶高分子塗布在玻璃基板上。之後進行步驟510,進行 偏振紫外光(polarized-UVlight)照射步驟，使液晶高分子表面具有方向性，以 形成配向方向。但是，若需要在不同區域形成不同配向方向時，則需要進行 步驟520，以對不同的區域進行多次不同方向的偏振紫外光照射處理，直至 完成所需的配向方向，因此製造步驟較為繁複。此外，日本專利JP2001-235753公開案揭露使用在轉印板上形成二氧化 矽層並轉印在已塗有樹脂的二次轉印板，並利用此二次轉印板轉印到塗有配 向層的基板上。但是，若需要大量生產時，則每一片基板皆需要使用一個二次轉印板來形成配向層，因此製造步驟較為繁複。目前，傳統的配向處理方式經常會造成刮傷(scribe)、微粒(particle)掉落 汙染或靜電等問題，導致配向膜損壞，進而影響液晶顯示器的顯示質量，甚 至會造成液晶組件的毀壞。因此，發展新的配向技術已成為目前重要的課題 之一。發明內容有鑑於此，本發明的目的就是提供一種配向膜的形成方法，能夠避免現 有技術中的配向處理方式會造成的刮傷、微粒掉落汙染或靜電等問題。本發明的另一目的是提供一種配向膜半成品與轉印板的複合結構，能夠 以新的方法形成配向膜，以避免現有技術中的配向處理方式所造成的問題。本發明提出一種配向膜的形成方法，此方法為提供轉印板，然後於轉印 板上形成分子排列導引層。並且，提供基板。之後，提供配向材料於分子排 列導引層與基板之間，且壓合轉印板與基板，以通過分子排列導引層使配向 材料表面的分子呈方向性排列。接著，使配向材料硬化成膜，以於基板上形 成配向膜。此後，使轉印板與基板分離。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，上述的分子排列導 引層的前體材料例如是一種膽甾類成分所形成，其化學式為X-SiCl3,而X 是選自下述式(1) 式(4)中的至少一種。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，其中分子排列導引 層的材料包括X分子，X分子是選自下述式(l) 式(4)中的至少一種。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，形成上述的分子排 列導引層的前體材料例如是一種成分，其化學式為Y-SiCl3， Y如下述式(5)的至少一種。在實施例中，於轉印板上形成分子排列導引層後，還包括進行 選擇性光照步驟。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，上述的轉印板的表 面為平坦表面。在一個實施例中，轉印板的表面為具有多個溝槽的表面。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，上述的使配向材料硬化成膜的方法例如是熱固化(thermal curing)法或紫外光固化(ultraviolet curing)法。依照本發明的優選實施例所述的配向膜的形成方法，上述的配向材料例 如是高分子材料，而高分子材料例如是選自聚醯亞胺(polyimide)、液晶高分 子材料(liquid crystal polymer)以及具有香豆素(coumarin)側鏈的高分子中的 至少一種。其中，液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式(7)的材料。所示，其中式(5)中，R是選自(CH2)n(『0 20)、 -COO畫、formula see original document page 9本發明另外提出一種配向膜半成品與轉印板的複合結構，此複合結構包 括轉印板、分子排列導引層、基板以及配向膜。其中，分子排列導引層配置 於轉印板上。配向膜配置於分子排列導引層與基板之間。依照本發明的優選實施例所述的配向膜半成品與轉印板的複合結構，上 述的分子排列導引層的前體材料例如是一種膽甾類成分，其化學式為 X-SiCl3，而X是選自下述式(1) 式0)中的至少一種。依照本發明的優選實施例所述的配向膜半成品與轉印板的複合結構，其 中分子排列導引層的材料包括X分子，X分子是選自下述式(l) 式("中的至少一種。依照本發明的優選實施例所述的配向膜半成品與轉印板的複合結構，上 述的分子排列導引層的前體材料例如是一種成分，其化學式為Y-SiCl3,而Y如下述式(5)所示，其中式(5)中，R是選自(CH2)n(n-0 20)、 -COO-、 ^^"及o(5)依照本發明的優選實施例所述的配向膜半成品與轉印板的複合結構，上 述的轉印板的表面為平坦表面。在一個實施例中，轉印板的表面為具有多個溝槽的表面。依照本發明的優選實施例所述的配向膜半成品與轉印板的複合結構，上 述的配向材料例如是高分子材料，而高分子材料例如是選自聚醯亞胺 (polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具香豆素(coumarin) 側鏈的高分子中的至少一種。其中，液晶高分子材料可使用如下述式(6)或式 (7)的材料。formula see original document page 11表面的分子沿某一方向排列，以達到對液晶分子配向的效果。另外，由於本 發明的分子排列導引層具有非極性的特性，因此可有助於脫膜。而且，本發 明除了無需進行摩擦定向處理之外，轉印板與基板分離後，形成有分子排列 導引層的轉印板可重複使用。為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉優 選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。


圖1A至圖ID為依照本發明一個實施例所繪示的配向膜的形成方法的 流程剖面圖。圖2A至圖2D為依照本發明另一個實施例所繪示的配向膜的形成方法 的流程剖面圖。圖3A至圖3D為依照本發明又一個實施例所繪示的配向膜的形成方法 的流程剖面圖。圖4A至圖4D為依照本發明再一個實施例所繪示的配向膜的形成方法 的流程剖面圖。圖5為繪示現有衝支術中的一種配向方法的流程步驟圖。圖6為依照本發明一個實施例所繪示的配向膜的形成方法的流程步驟圖。圖7(a)所繪示為 一種多域垂直配向液晶顯示面板的剖面示意圖。 圖7(b)所繪示為 一種多域垂直配向液晶顯示面板的俯岸見圖。主要附圖標記說明 102、 120a:轉印板 104:分子導引層106:基板 108:配向材料 108a、 108b:配向膜 110:固化工藝500、 510、 520、 600、 610:步驟 700、 710:配向圖案 720、 722:液晶分子具體實施方式
圖6為依照本發明一個實施例所繪示的配向膜的形成方法的流程步驟圖。請參照圖6，本發明的配向膜的形成方法是，先進行步驟600,將配向 材料形成於轉印板或基板上。步驟600可例如是，先提供轉印板，轉印板一般是利用矽晶圓所形成。 此轉印板的表面可例如是平坦表面或是具有多個溝槽(groove)圖案的表面。 當然，轉印板的表面還可以例如具有其它圖案。然後，在轉印板上形成分子排列導引層。在轉印板上形成分子排列導引 層的方法例如是進行塗布工藝形成的。分子排列導引層的前體材質可例如是 膽甾類成分，其化學式為X-SiCl3,而X是選自下述式(l) 式(4)中的至少一 種。將上述的X-SiCl3塗布在轉印板之後，會產生如下式(8)及式(9)所示的化 學反應式的化學反應，使得X-SiCl3與轉印板之間會形成化學鍵，使得上述 的分子排列導引層表面的分子具有方向性，因此具有可誘導(induce)配向材 料的分子產生方向性的功能。而且，當液晶分子與配向膜接觸時，可通過液 晶分子與配向膜之間的牽引力作用，而使液晶分子可垂直配向。formula see original document page 13X-SiCl3 + 3H20 — X-Si(OH)3+3HCl….(8) Si(silicon wafer) + X-Si(OH)3 — X-Si-(0)rSi +3/2H2 .. .(9) 在一個實施例中，分子排列導引層的材料還可例如是X分子，x分子 是選自下述式(1) 式(4)中的至少一種。formula see original document page 13另外，在一個實施例中，分子排列導引層的前體材質還可例如是化學式 為Y-SiCl3的成分，Y如下述式(5)所示，其中式(5)中，R例如是選自(CH2)n(n=0~20)、 -COO-、 ^3^及^^中的至少一種。於轉印板上塗布 化學式為Y-SiCl3的成分，並經過化學過程，可使得Y-SiCl3與轉印板之間會 形成Y-Si-(0)3-，接著利用Y做為分子排列導引層後，可進行選擇性光照步 驟。選擇性光照步驟可使分子排列導引層表面的分子產生化學反應，而使分 子排列導引層表面的分子具有方向性，因此同樣具有可誘導配向材料的分子產生方向性的功能。當液晶分子與配向膜接觸時，可通過液晶分子與配向膜 之間的牽引力作用，而使液晶分子具有預傾角。,0'更詳細而言，由於分子排列導引層的化學結構具有非極性以及立體障礙在進行選擇性光照步驟後，可具有方向性的排列。接著，提供基板，此基板例如是玻璃基板。然後，提供配向材料於分子 排列導引層與基板之間。配向材料的材質例如是高分子材料，高分子材料例如是選自聚醯亞胺(polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具 有香豆素(coumarin)側鏈的高分子中的至少一種。其中，液晶高分子材料可 使用如下述式(6)或式(7)的材料。請再次參照圖6，於步驟600之後，接著進行步驟610,壓合轉印板與板與基板的步驟可通過形成於轉印板上的分子排列導引層，而使基板上的配 向材料表面的分子呈方向性排列。隨後，使配向材料硬化成膜，以形成配向膜。上述使配向材料硬化成膜 的方法例如是熱固化法或紫外光固化法。之後，使轉印板與基板分離，即可 完成配向膜的製作。由於，分子排列導引層的化學結構具有非極性的特性，因此分子排列導 引層與配向膜的黏著性較低，而有助於脫膜。如此一來，即可在基板上形成 配向膜，此配向膜可具有沿某一方向排列的特性，因此可輔助液晶分子具有 方向性。而且，轉印板與基板分離後，形成有分子排列導引層的轉印板可重複使用。本發明是以分子排列導引層表面的分子誘導配向膜具有方向性，而無需 傷、微粒掉落汙染或靜電等問題。配向膜具有方向性，因此不用像現有技術一樣需進行多次的光照射處理，所 以形成方法較簡易。而且，本發明的形成有分子排列導引層的轉印板可重複 使用，因此不用像現有技術一樣每一片基板皆需對應使用一個轉印板，所以 形成方法較筒易。以下，特舉實施例1至實施例4以詳細地說明本發明。在實施例1至實施例4中相同的元件給予相同的附圖標記，並省略可能重複的說明。實施例1請參照圖1A至圖ID,其為依照本發明一個實施例所繪示的配向膜的 形成方法的流程剖面圖。首先，請參照圖1A,提供轉印板102。在本實施例1中，此轉印板102 可例如是具有平坦表面的轉印板。然後，在轉印板102上形成分子導引層 104，分子導引層104表面的分子可具有方向性。接著，提供基板106。隨後， 於基板106上形成配向材料108。此後，請參照圖1B,對轉印板102與基板106進行壓合。壓合轉印板 102與基板106可通過分子排列導引層104使配向材料108表面的分子呈方 向性排列。接著，請參照圖1C,使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108a。 之後，請參照圖1D,使轉印板102與基板106分離，以於基板106上 形成配向膜108a。實施例2請參照圖2A至圖2D,其為依照本發明另一個實施例所繪示的配向膜 的形成方法的流程剖面圖。首先，請參照圖2A,提供轉印板102。在本實施例2中，此轉印板102 可例如是具有平坦表面的轉印板。然後，在轉印板102上形成分子導引層104，分子導引層104表面的分 子可具有方向性。接著，提供基板106。隨後，於轉印板102上形成配向材 料108。此後，請參照圖2B，對轉印板102與基板106進行壓合。壓合轉印板 向性排列。接著，請參照圖2C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108a。 之後，請參照圖2D,使轉印板102與基板106分離，以於基板106上 形成配向膜108a。實施例3請參照圖3A至圖3D,其為依照本發明又一個實施例所繪示的配向膜 的形成方法的流程剖面圖。首先，請參照圖3A,提供轉印板102a。在本實施例3中，此轉印板10h 的表面可例如是具有多個溝槽圖案的表面。然後，在轉印板102a上形成分子導引層104,分子導引層104表面的 分子可具有方向性。接著，提供基板106。隨後，於基板106上形成配向材 料亂此後，請參照圖3B，對轉印板102a與基板106進行壓合。壓合轉印板向性排列。另一方面，在此實施例中，壓合轉印板102a與基板106,還可通 過轉印板102a的溝槽圖案的表面使配向材料108表面的分子具有方向性。 接著，請參照圖3C，使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜10Sb。 之後，請參照圖3D，使轉印板102a與基板106分離，以於基板106上 形成配向膜雨b。實施例4請參照圖4A至圖4D,其為依照本發明再一個實施例所繪示的配向膜 的形成方法的流程剖面圖。首先，請參照圖4A，提供轉印板102a。在本實施例4中，此轉印板10h 的表面可例如是具有多個溝槽圖案的表面。然後，在轉印板102a上形成分子導引層104,分子導引層104表面的 分子可具有方向性。接著，提供基板106。隨後，於轉印板102a上形成配向 材料108。此後，請參照圖4B,對轉印板102a與基板106進行壓合。壓合轉印板向性排列。而且，還可通過轉印板102a的溝槽圖案的表面使配向材料108表面的分子具有方向性。接著，請參照圖4C,使配向材料108硬化成膜，以形成配向膜108b。 之後，請參照圖4D,使轉印板102a與基板106分離，以於基板106上形成配向力菱108b。值得一提的是，搭配前體材質為Y-SiCl3的成分的分子排列導引層，除 了可使液晶分子具有預傾角之外，本發明還可通過將上述實施例中的轉印板 的溝槽圖案形成特殊的配向溝槽圖案，以將配向溝槽圖案轉移至基板上。請 參考圖7(a)與圖7(b)所示的具有垂直配向(multi-domain vertical alignment, MVA)凸起的液晶顯示面板，其中基板702上配向凸起704,例如是通過具有 相對應的配向溝槽圖案的轉印版轉印而成，由於其製作步驟與前述內容類 似，在此便不再重複贅述。通過此方法所形成的配向凸起除了本身的凸起結 構可使液晶分子具有預傾角之外，搭配轉印板上的分子排列導引層的設計， 也可使配向凸起704表面的分子呈方向性排列，以對液晶分子706提供更佳 的垂直配向效果。接下來，說明本發明的配向膜半成品與轉印板的複合結構。 請再次參照圖1C或圖2C,本發明的配向膜半成品與轉印板的複合結構 包括，轉印板102、分子排列導引層104、基板106以及配向膜108a。如上 所述，轉印板102可例如是具有平坦表面的轉印板，分子排列導引層104配 置於轉印板102上，配向膜108a配置於分子排列導引層104與基板106之 間。另夕卜，請再次參照圖3C或圖4C,本發明的配向膜半成品與轉印板的復 合結構包括，轉印板102a、分子排列導引層104、基板106以及配向膜108b。 如上所述，轉印板102a可例如是具有多個溝槽圖案的表面的轉印板，分子 排列導引層104配置於轉印板102a上，配向膜函配置於分子排列導引層 104與基板106之間。誘導配向膜表面的分子可具有沿某一方向排列的特性，所以當液晶分子與配 向膜接觸時，可通過液晶分子與配向膜表面的分子之間的牽引力作用，而使 液晶分子可垂直配向或具有預傾角。另外，由於本發明的分子排列導引層具 有非極性的特性，因此可有助於脫膜。此外，由於本發明無需進行摩擦定向 處理，因此不會產生現有技術中的配向處理方式所造成的刮傷、^f鼓粒掉落汙 染或靜電等問題。而且，轉印板與基板分離後，形成有分子排列導引層的轉 印板還可重複使用。雖然本發明已以優選實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明，任 何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，應當可作些許的修 改與潤飾，因此本發明的保護範圍應當視所附的權利要求書所界定的範圍為 準。
權利要求
1. 一種配向膜的形成方法，包括提供轉印板；於該轉印板上形成分子排列導引層；提供基板；提供配向材料於該分子排列導引層與該基板之間，並且壓合該轉印板與該基板，以通過該分子排列導引層使該配向材料表面的分子呈方向性排列；使該配向材料硬化成膜，以於該基板上形成配向膜；以及使該轉印板與該基板分離。
2. 根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該分子排列導引層的前 體材料包括一種膽甾類成分，其化學式為X-SiCl3，而X是選自下述式(1) 式(4)中的至少一種
3.根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該分子排列導引層的材 料包括X分子，該X分子是選自下述式(1) 式(4)中的至少一種formula see original document page 3
4.根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該分子排列導引層的前體材料包括一種成分，其化學式為Y-SiCl3， Y如下述式(5)所示formula see original document page 3其中式 (5) 中，R 是選自formula see original document page 3中的至少一種
5. 根據權利要求4的配向膜的形成方法，其中於該轉印板上形成該分 子排列導引層後，還包括進行選擇性光照步驟。
6. 根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該轉印板的表面為平坦 表面。
7. 根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該轉印板的表面為具有 多 個溝槽的表面。
8. 根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中使該配向材料硬化成膜 的方法包括熱固化(thermal curing)法或紫外光固化(ultraviolet curing)法。
9. 根據權利要求1的配向膜的形成方法，其中該配向材料包括高分子材料。
10. 根據權利要求9的配向膜的形成方法，其中該高分子材料是選自聚醯亞胺(polyimide)、液晶高分子材料(liquid crystal polymer)以及具有香豆素 (coumarin)側鏈的高分子中的至少 一種，其中液晶高分子材料可使用如下述 式(6)或式(7)的材料formula see original document page 4
11. 一種配向膜半成品與轉印板的複合結構，包括 轉印板；分子排列導引層，其配置於該轉印板上； 基板；以及配向膜，其配置於該分子排列導引層與該基板之間。
12. 根據權利要求11的配向膜半成品與轉印板的複合結構，其中該分 子排列導引層的前體材料包括一種膽甾類成分，其化學式為X-SiCl3,而X 是選自下述式(l) 式(4)中的至少一種
13.根據權利要求11的配向膜半成品與轉印板的複合結構，其中該分 子排列導引層的前體材料包括一種成分，其化學式為Y-SiCl3，而Y如下述 式(5)所示formula see original document page 5其中式(5)中，R是選自(CH2)n(n-0 20)、 -COO-、 "V^及"^T"中的至少 一種。
14. 根據權利要求11的配向膜半成品與轉印板的複合結構，其中該轉 印板的表面為平坦表面。
15. 根據權利要求11的配向膜半成品與轉印板的複合結構，其中該轉 印板的表面為具有多個溝槽的表面。
全文摘要
一種配向膜的形成方法，此方法包括提供轉印板，然後於轉印板上形成分子排列導引層。並且，提供基板。之後，提供配向材料於分子排列導引層與基板之間，且壓合轉印板與基板，以通過分子排列導引層使配向材料表面的分子呈方向性排列。接著，使配向材料硬化成膜，以於基板上形成配向膜。此後，使轉印板與基板分離。
文檔編號G02F1/1333GK101276099SQ200710091438
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月28日 優先權日2007年3月28日
發明者李漢郎, 李汪洋 申請人:奇美電子股份有限公司