专利名称：液晶显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示面板，且尤其涉及一种聚合物稳定配向(Polymer Stabilized Alignment, PSA) H^HgUlfe。
背景技术：
在显示器的发展上，随着光电技术与半导体制造技术的进步，具有高画质、空间利 用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器已逐渐成为市场的主流。在液晶显示面板的制造过程中，都会在两基板上形成配向膜，以使液晶分子具有 特定的排列。现有形成配向膜的方法是先涂布配向材料之后，再对配向材料进行配向工艺。 而配向工艺可以分成接触式配向工艺以及非接触式配向工艺。虽然非接触式配向工艺可解 决接触式磨擦配向产生的静电问题及粒子(particle)污染等问题，但是其往往会发生配 向表面的锚定能不足的问题。如果配向表面的锚定能不足，往往会导致液晶显示面板的显 示质量不佳。为解决上述问题，目前已现有技术提出聚合物稳定配向的技术，此技术乃是在 液晶中掺入适量的单体化合物(monomer)，接着，将与单体化合物混合后的液晶置于加热器 上加温到达等向性(Isotropy)状态。然后，当液晶与单体化合物的混合物降温至室温时， 液晶分子会回到向列型(nematic)状态。此时，将液晶与单体化合物的混合物注入至液晶 盒并施予电压。当施加电压使液晶分子排列稳定时，使用紫外光或加热的方式让单体化合 物进行聚合反应以成高分子层，借此达到稳定配向的目的。一般而言，聚合物稳定配向液晶显示面板中的像素电极具有多组沿着不同方向延 伸的条状图案，而各条状图案之间形成有配向狭缝(alignment slit)，且这些沿着不同方 向延伸的条状图案可以控制液晶分子的排列，以达到广视角的效果。为了进一步提升聚合物稳定配向液晶显示面板的响应速度，降低液晶显示面板的 晶穴间隙(cell gap)是其中一种方式。然而，当液晶显示面板的晶穴间隙降低时，液晶显示 面板的液晶效率便会随之降低。举例而言，当聚合物稳定配向液晶显示面板的晶穴间隙降 低时，由于液晶分子的扭转(twist in azimuthal angle)，配向狭缝所对应到的区域会出 现暗线(dark lines)，而这些暗线会导致液晶显示面板的穿透率(transmittance)下降。 因此，如何兼顾液晶显示面板的响应速度以及穿透率俨然已成为业界关注的议题之一。
发明内容
本发明提供一种液晶显示面板，其具有良好的液晶效率(穿透率)。本发明提供一种液晶显示面板，其包括一主动元件阵列基板、一对向基板以及一 液晶层。主动元件阵列基板包括多个像素电极，各像素电极包括多组沿着不同方向延伸的 条状图案，各条状图案的宽度为L，且二相邻条状图案的间隔为S。对向基板配置于主动元 件阵列基板上方。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间，其中主动元件阵列基 板与对向基板之间的晶穴间隙为d，液晶层的双折射率为Δη，而液晶层的介电系数异方性 为 Δ ε，且 S/| Δ ε | ≤ 2· 8Χ AnXd。
在本发明的一实施例中，d例如是小于3. 5微米。换言之，液晶显示面板具有较小 的晶穴间隙。举例而言，2微米彡d < 3. 5微米，或者1. 5微米彡d < 3. 5微米。在本发明的一实施例中，0 < S ^ d-0. 3微米。举例而言，0微米< S ^ 4微米，或 者1. 5微米彡S < 3. 5微米。在本发明的一实施例中，前述的液晶显示面板可进一步包括一第一配向膜以及一 第一高分子层，其中第一配向膜覆盖像素电极，而第一高分子层位于第一配向膜与液晶层 之间。在本发明的一实施例中，前述的对向基板包括一共通电极。在本发明的一实施例中，前述的液晶显示面板可进一步包括一第二配向膜以及一 第二高分子层，其中第二高分子层覆盖共通电极，而第二高分子层位于第二配向膜与液晶 层之间。在本发明的一实施例中，前述的主动元件阵列基板可进一步包括多个主动元件， 而各主动元件分别与其中一像素电极电性连接。在本发明的一实施例中，前述的L/S约为3. 5微米/2. 5微米。在本发明的一实施例中，2. 5彡Δ ε彡5. 5。在本发明的一实施例中，0. 05 ^ Δη彡0. 15。基于上述，由于本发明调整像素电极中二相邻条状图案的间隔(S)，并选用适当的 液晶材料(Δ ε、An、d)，以符合S/| Δ ε |彡2. 8 X Δ η X d的不等式，因此本发明可以兼顾 液晶显示面板的响应速度以及液晶效率(穿透率)。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图IA为本发明一实施例的聚合物稳定配向液晶显示面板的剖面示意图。图IB为本发明一实施例的像素电极的示意图。图2A为本发明一实施例的主动元件阵列基板的示意图。图2B为本发明一实施例的对向基板的示意图。其中，附图标记100 聚合物稳定配向液晶显示面板110 主动元件阵列基板112:像素电极114:主动元件120 对向基板122 遮光层124 彩色滤光薄膜126:共通电极130 :液晶层140a:第一配向膜140b 第二配向膜150a 第一高分子层
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150b 第二高分子层SL 扫描线DL 数据线
具体实施例方式图IA为本发明一实施例的聚合物稳定配向液晶显示面板的剖面示意图，而图IB 为本发明一实施例的像素电极的示意图。请参照图IA与图1B，本实施例的聚合物稳定配 向液晶显示面板100包括一主动元件阵列基板110、一对向基板120以及一液晶层130。本 实施例的主动元件阵列基板110包括多个像素电极112，各像素电极112包括多组沿着不同 方向延伸的条状图案P，各条状图案P的宽度为L，且二相邻条状图案P的间隔为S。对向基 板120配置于主动元件阵列基板110上方，液晶层130则配置于主动元件阵列基板110与 对向基板120之间，其中主动元件阵列基板110与对向基板120之间的晶穴间隙为d，意即， 液晶层130的厚度为d。此外，液晶层130的双折射率为Δ n，而液晶层130的介电系数异 方性为Δ ε。在本实施例中，S、Δ ε、Δη以及d需满足下述的不等式(1)S/| Δ ε I 彡 2· 8X AnXd ......(1)请参照图IA与图1Β，本实施例的晶穴间隙d例如是约小于3.5微米。换言之，本 实施例的聚合物稳定配向液晶显示面板100具有较小的晶穴间隙(通常为d < 3. 5微米)。 举例而言，2微米< d < 3. 5微米，或者1. 5微米< d < 3. 5微米。此外，液晶层130的介电 系数异方性Δ ε以及双折射率Δ η例如需满足下列关系式⑵与(3) 在本实施例中，0 < d-0. 3微米，举例而言，0微米< SS 3. 2微米，或者1.5 微米< S <3. 2微米。在一可行的实施例中，前述的L/S例如约为3. 5微米/2. 5微米或约 为3. 8微米/2. 2微米，但不限于此。于其它实施例，也可采用其它的L/S数值，例如5微 米/3微米、4微米/3微米、4微米/2. 5微米、3微米/2微米等等。与L/S为5微米/3微米，Δη = 0. 091，且Δε = -3.8的情况(液晶效率定义 为100% )相较，当L/S为3. 5微米/2. 5微米，Δη = 0. 104，Δ ε = -3. 1时，其液晶效率 为101.3%，而当L/S为3. 8微米/2. 2微米，Δη = 0.104，Δ ε = _3. 1时，其液晶效率为 100. 03%，如下表。值得注意的是，当L/S为5微米/3微米，Δη = 0.104，Δ ε =-3. 1时 (不满足S/I Δ ε I彡2. 8Χ AnXd的关系式)，其液晶效率仅为93%。
dΔηΔ εL/S液晶效率3. 8微米0. 091-3. 85微米/3微米100. 0%3. 3微米0. 104-3. 15微米/3微米93. 0%3. 3微米0. 104-3. 13. 5微米/2. 5微米101. 3%
5 图2A为本发明一实施例的主动元件阵列基板的示意图。请参照图IA与图2A，在 本实施例中，主动元件阵列基板110包括多条扫描线SL、多条数据线DL、多个像素电极112 与多个主动元件114，其中扫描线SL与数据线DL交错定义出多个像素区(未标示)，各该 像素区(未标示)中设置有至少一个像素电极112及至少一个主动元件114，且各个像素电 极112分别透过主动元件114与对应的扫描线SL及数据线DL电性连接。举例而言，主动 元件阵列基板110为一薄膜晶体管阵列基板(TFT array substrate)。图2B为本发明一实施例的对向基板的示意图。请参照图IA与图2B，在本实施例 中，对向基板120包括遮光层122、多个彩色滤光薄膜124以及一共通电极126(绘示于图 1A)。换言之，本实施例的对向基板120为一彩色滤光基板(color filter substrate)。值 得注意的是，本实施例的对向基板120上的遮光层122以及彩色滤光层124为选择性的构 件，详言之，当主动元件阵列基板110采用COA技术制作时，对向基板120上便不需制作彩 色滤光层124，而当主动元件阵列基板110采用BOA技术制作时，对向基板120上便不需制 作遮光层122与彩色滤光层124。在制作聚合物稳定配向液晶显示面板100的过程中，为了使液晶层130中的液晶 分子获得稳定的配向，本实施例的第一种方式是在液晶中掺入适量的单体化合物，接着，将 与单体化合物混合后的液晶置于加热器上加温到达等向性状态。当液晶与单体化合物的混 合物降温至室温时，液晶分子会回到向列型状态。此时，将液晶与单体化合物的混合物注入 至液晶盒(也可称为晶穴间隙)并施予电压。其中，此液晶盒是由主动元件阵列基板110及 对向基板120所形成的空间。当施加电压使液晶分子排列稳定时，使用紫外光或加热的方 式让单体化合物进行聚合反应以成高分子层。第二种方式是液晶层130中并没有掺入单体 化合物，将此不具有单体化合物的液晶层130注入液晶盒(也可称为晶穴间隙)中，此液晶 盒是由主动元件阵列基板110及对向基板120所形成的空间，且主动元件阵列基板110及 对向基板120表面上都分别具有第一配向混合物膜(未标示)及第二配向混合物膜(未标 示)。特别的是，第一配向混合物膜(未标示)及第二配向混合物膜(未标示)除了包含配 向膜主成份外，也掺入单体化合物。因此，当施加电压于液晶盒且使用紫外光或加热的方式 让单体化合物进行聚合反应，会使得单体化合物聚合成高分子层于第一配向混合物膜(未 标示)及第二配向混合物膜(未标示)表面上。也就是说，第一配向混合物膜(未标示) 及第二配向混合物膜(未标示)的配向膜主成份就分别形成第一配向膜140a及第二配向 膜140b，而掺入的单体化合物所聚合成的高分子层就分别为第一高分子层150a及第二高 分子层150b并分别位于第一配向膜140a及第二配向膜140b表面或者是并分别位于第一 配向膜140a及第二配向膜140b表面上，如图IA所示。再者，将液晶层130注入液晶盒的 方法，包含真空注入法(vacuum injection)及液晶滴入法(one drop filling, 0DF)。本 发明的实施例以真空注入法为范例，但不限于此。从图IA可知，本实施例的聚合物稳定配 向液晶显示面板100可进一步包括第一配向膜140a、第二配向膜140b、第一高分子层150a 以及第二高分子层150b，其中第一配向膜140a覆盖主动元件阵列基板110，第二高分子层 140b覆盖对向基板120，而第一高分子层150a位于第一配向膜140a与液晶层130之间，以 稳定液晶层130中较接近第一配向膜140a的液晶分子的配向状态，且第二高分子层150b位于第二配向膜140b与液晶层130之间，以稳定液晶层130中较接近第二配向膜140b的 液晶分子的配向状态。基于上述，由于本发明调整像素电极中二相邻条状图案的间隔(S)，并选用适当的 液晶材料(Δ ε、An、d)，以符合S/| Δ ε |彡2. 8 X Δ η X d的不等式，因此本发明可以兼顾 液晶显示面板的响应速度以及液晶效率(穿透率)。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
一种液晶显示面板，其特征在于，包括一主动元件阵列基板，包括多个像素电极，各该像素电极包括多组沿着不同方向延伸的条状图案，各该条状图案的宽度为L，且二相邻条状图案的间隔为S；一对向基板，配置于该主动元件阵列基板上方；以及一液晶层，配置于该主动元件阵列基板与该对向基板之间，其中该主动元件阵列基板与该对向基板之间的晶穴间隙为d，该液晶层的双折射率为Δn，该液晶层的介电系数异方性为Δε，且S/|Δε|≤2.8×Δn×d。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，2微米<d < 3. 5微米。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，1.5微米< d < 3. 5微米。
4.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，0< S ^ d-0. 3微米。
5.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，0< S < 4微米。
6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，1.5微米< S < 3. 5微米。
7.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括 一第一配向膜，覆盖该些像素电极；以及一第一高分子层，位于该第一配向膜与该液晶层之间。
8.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该对向基板包括一共通电极。
9.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括 一第二配向膜，覆盖该共通电极；以及一第二高分子层，位于该第二配向膜与该液晶层之间。
10.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该主动元件阵列基板还包括多 个主动元件，各该主动元件分别与其中一像素电极电性连接。
11.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，L/S约为3.5微米/2. 5微米。
12.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，2.5< Δε <5.5。
13.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，0.05< Δη <0.15。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示面板，其包括一主动元件阵列基板、一对向基板以及一液晶层。主动元件阵列基板包括多个像素电极，各像素电极包括多组沿着不同方向延伸的条状图案，各条状图案的宽度为L，且二相邻条状图案的间隔为S。对向基板配置于主动元件阵列基板上方。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间，其中主动元件阵列基板与对向基板之间的晶穴间隙为d，液晶层的双折射率为Δn，而液晶层的介电系数异方性为Δε，且S/|Δε|≤2.8×Δn×d。
文档编号C09K19/56GK101893779SQ20101022837
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者徐文浩, 林熙干, 白家瑄, 蔡仕琦, 詹德威, 邱钟毅, 郑德胜 申请人:友达光电股份有限公司