製作液晶顯示面板的方法
2023-05-28 15:23:56
專利名稱：製作液晶顯示面板的方法
技術領域：
本發明關於一種製作液晶顯示面板的方法，尤指一種製作具有藍相液晶的液晶顯示面板的方法。
背景技術：
液晶顯示面板具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射汙染等特性，已被廣泛地應用在筆記型計算機(notebook)、個人數字助理(PDA)等攜帶式信息產品上，並且已逐漸取代傳統桌上型計算機的CRT監視器。現有液晶顯示面板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。為了解決液晶分子的應答時間過慢的問題，已發展出使用藍相液晶的液晶顯示面板。藍相為介於等向狀態與膽固醇(cholesteric)相之間的液晶狀態，而為一不穩定的晶格狀態。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，因此現有使用藍相液晶的液晶顯示面板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，以穩定藍相液晶的液晶狀態，藉此可增加藍相液晶的操作溫度範圍。然而，欲增加藍相液晶的操作溫度範圍需加入佔藍相液晶的比例約略百分之十的反應型單體，造成驅動藍相液晶的電壓會增加，且影響藍相液晶的旋轉。並且，藍相液晶從具有光學異相性的狀態恢復至具有光學等向性的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，藍相液晶的下降時間(falling time)會隨著驅動電壓的增加而增加，而不如預期。有鑑於此，在不增加驅動電壓的情況下縮短藍相液晶的應答時間，實為業界努力的目標。
發明內容
本發明的主要目的之一在於提供一種製作液晶顯示面板的方法，以縮短液晶顯示面板的下降時間。為達上述的目的，本發明提供一種製作液晶顯示面板的方法。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的方法於照射能量光之前先施加電場於液晶混合物上， 使所製作出的液晶顯示面板的下降時間可有效地縮短。
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圖1至圖3繪示了本發明一第一較佳實施例的製作液晶顯示面板的方法；圖4繪示了第一藍相液晶的晶格結構示意圖；圖5繪示了第一藍相液晶的向錯線的示意圖；圖6繪示了本發明的第二藍相液晶的晶格結構示意圖；圖7繪示了本發明的第二藍相液晶的向錯線的示意圖；圖8繪示了本實施例的液晶顯示面板的穿透率與驅動電壓的關係示意圖；圖9繪示了開啟與關閉液晶顯示面板的驅動電壓與應答時間的關係示意圖；圖10繪示了於照射能量光的步驟之前所提供的電壓差與應答時間的關係示意圖；圖11繪示了本發明一第二較佳實施例的製作液晶顯示面板的方法。其中，附圖標記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像素電極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
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。請參考圖1至圖3，圖1至圖3繪示了本發明一第一較佳實施例的製作液晶顯示面板的方法。如圖1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為一彩色濾光片基板，且下基板104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的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、多個像素電極116以及多個共通電極118。像素電極 116與共通電極118位於液晶混合物106與第二基材114之間，且各像素電極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的步驟可包含有提供第二基材114、形成像素電極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，像素電極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，亦可分別進行形成像素電極116的步驟與形成共通電極118的步驟。並且，形成像素電極116與共通電極118的步驟前，提供下基板104的步驟另可包含有形成多條掃描線、柵極絕緣層、通道層、數據線、漏極電極與保護層等薄膜電晶體與相關電路結構的步驟，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，本實施例的液晶顯示面板為一橫向電場切換(in-plane switching, IPS)的液晶顯示面板。本發明的像素電極116與共通電極118亦不限由同一透明導電層所構成，且像素電極116與共通電極118的配置並不限於此。於本發明的其它實施例中，像素電極與共通電極之間可另包括一絕緣層，且共通電極位於像素電極與下基板之間，或像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，本發明的彩色濾光層不限於設於上基板中，亦可設於下基板中。並且，像素電極與共通電極的數量亦可僅為單一個。本實施例的液晶混合物106包含有多個液晶分子122、多個反應型單體IM以及多個光起始劑126。提供液晶混合物106的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。如圖2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°C至40°C之間，使液晶混合物106成為藍相液晶。接著，提供一電壓差V於各像素電極116與各共通電極118之間，以於各像素電極 116與各共通電極118之間產生一電場E，且電場E施加於成為藍相液晶的液晶混合物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的排列方向。並且，液晶分子122之間具有多個缺陷空間128。本實施例的電壓差V的範圍是大於0伏特且小於或等於液晶混合物106的一飽和電壓，其代表在後續步驟中形成的液晶層可達到最高穿透率的一最小驅動電壓，例如65伏特，但不限於此，可根據不同種類的液晶分子122來做調整。並且，本發明的特定溫度範圍並不限於上述範圍，可依據不同種類的液晶混合物106可成為藍相液晶的溫度範圍而定。於本實施例中，藍相為第一藍相(BP I)，但不限於此，亦可為第二藍相(BPII)。為了清楚說明藍相液晶的晶格結構與缺陷空間128，請參考圖4至圖7，圖4繪示了第一藍相液晶的晶格結構示意圖，且圖5繪示了第一藍相液晶的向錯線(disclination line)的示意圖。圖6繪示了本發明的第二藍相液晶的晶格結構示意圖，且圖7繪示了本發明的第二藍相液晶的向錯線的示意圖。如圖4所示，液晶分子122構成多個扭轉圓柱狀結構130，使第一藍相液晶為以一雙扭轉圓柱狀結構(double twist cylinder,DTC)為基本單元所構成的體心立方結構(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彼此互相垂直。如圖5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構成的扭轉圓柱狀結構130之間具有未填有液晶分子122的缺陷空間128，亦即向錯線。同樣地，如圖6與圖7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 的缺陷空間128。值得注意的是，由於液晶分子122與反應型單體124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IM 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。如圖3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由高 ^^II^^Mffi^ls (polymer stabilized blue phase liquid crystal) M豐勾@。 Hift 已完成本實施例的液晶顯示面板100。本發明的能量光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1 來做調整。值得注意的是，由於液晶分子122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被驅動至顯示亮態的排列狀態，因此反應型單體IM所填充的缺陷空間1 為當液晶混合物106具有光學異相性時液晶分子122之間的空間，且所形成的高分子聚合物134位於在液晶混合物106具有光學異相性時的缺陷空間128中，進而改變液晶層136的光電特性。藉此，所製作出的液晶顯示面板100的應答時間(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 的下降時間(falling time)可因液晶層136的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的製作方法所製作出的液晶顯示面板與利用在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的液晶顯示面板的差異。 請參考圖8至圖9。圖8繪示了本實施例的液晶顯示面板的穿透率與驅動電壓的關係示意圖。圖9繪示了開啟與關閉液晶顯示面板的驅動電壓與應答時間的關係示意圖。如圖8所示，第一曲線C1代表利用在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的液晶顯示面板的關係曲線，且第二曲線C2代表利用本實施例的製作方法所製作出的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，本實施例的製作方法所製作出的液晶顯示面板可達到與利用在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的液晶顯示面板具有相同的穿透率。如圖9所示，第三曲線C3代表利用在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的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代表利用本實施例的製作方法所製作出的液晶顯示面板的上升時間與驅動電壓的關係曲線，其中上升時間為對液晶分子施加電場以顯示出亮態的時間。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，利用本實施例的製作方法製作出的液晶顯示面板的上升時間小於在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的液晶顯示面板的上升時間。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，本實施例的方法可於驅動電壓小於飽和電壓時有效地降低上升時間，且不影響穿透率的變化。此外，第五曲線C5代表利用在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的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代表利用本實施例的製作方法所製作出的液晶顯示面板的下降時間與驅動電壓的關係曲線， 其中下降時間為關閉對液晶分子所施加的電場以顯示出暗態的時間。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，利用本實施例的製作方法製作出的液晶顯示面板的下降時間小於在照射能量光的步驟之前未對液晶混合物施加電場的方法所製作出的液晶顯示面板的下降時間。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，本實施例的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， 且不影響穿透率的變化。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，因此利用本實施例的製作方法製作出的液晶顯示面板將可有效地降低下降時間。請參考圖10，圖10繪示了於照射能量光的步驟之前所提供的電壓差與應答時間的關係示意圖。如圖10所示，當所提供的電壓差為5伏特時，所製作出的液晶顯示面板的下降時間約略為6. 5毫秒。當所提供的電壓差為與飽和電壓相同時，所製作出的液晶顯示面板的下降時間則約略為3. 7毫秒。由此可知，當所提供的電壓差越接近飽和電壓時，所製作出的液晶顯示面板的下降時間越短，以所提供的電壓差與飽和電壓相同為較佳。本發明的製作液晶顯示面板的方法並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明的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註相同元件，並不再對重複部分作贅述。請參考圖11，圖11繪示了本發明一第二較佳實施例的製作液晶顯示面板的方法。 如圖11所示，相較於第一實施例，本實施例的液晶顯示面板200為一垂直配向的液晶顯示面板。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 的外，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的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、像素電極116以及薄膜電晶體與相關電路結構。提供下基板104 的步驟則包含有提供第二基材114以及形成像素電極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的步驟之後的方法與第一實施例的方法的差異僅在於因共通電極202位於上基板102上，所以提供於共通電極202與像素電極116之間的電壓差產生電場垂直於上基板102與下基板104。因此，相同的部分在此將不再贅述。綜上所述，本發明製作液晶顯示面板的方法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，所形成的高分子聚合物位於在液晶混合物具有光學異相性時的缺陷空間中，且所製作出的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的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，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.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，於施加該電場與照射該能量光的步驟中，包含有將該液晶混合物設置在一溫度範圍中。
3.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，提供該液晶混合物的步驟包含有提供多個液晶分子，且所述液晶分子具有多個缺陷空間；提供多個反應型單體；以及混合所述反應型單體與所述液晶分子。
4.根據權利要求3所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，於施加該電場的步驟中，所述反應型單體填入所述缺陷空間中。
5.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，提供該液晶混合物， 當未施加一驅動電場於所述液晶混合物時，所述液晶混合物具有光學等向性，且當施加一驅動電場於所述液晶混合物時，所述液晶混合物具有光學異相性。
6.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，所述液晶混合物為藍相液晶。
7.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，提供該下基板的步驟包含有提供一基材；形成至少一像素電極於該基材上，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，且該共通電極與該像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.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，提供該上基板與該下基板的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；以及形成至少一像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.根據權利要求7或8所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，施加該電場的步驟包括提供一電壓差於該像素電極與該共通電極之間，以產生該電場。
10.根據權利要求9所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，提供該電壓差的步驟包括提供該電壓差的範圍大於0伏特且小於或等於該液晶混合物的飽和電壓。
11.根據權利要求1所述的製作液晶顯示面板的方法，其特徵在於，照射該能量光於該液晶混合物上的步驟包括提供一紫外光。
全文摘要
本發明有關於一種製作液晶顯示面板的方法。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。本發明方法可以縮短液晶顯示面板的下降時間。
文檔編號G02F1/1333GK102402036SQ20111037173
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年9月28日
發明者俞方正, 曾德仁, 蔡正曄, 黃泰翔 申請人:友達光電股份有限公司