液晶显示器及液晶显示器的制造方法

专利名称：液晶显示器及液晶显示器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器元件，特别是涉及一种具有不同配向性的广视角 液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
液晶显示器(LCD)具有许多的优点，例如体积小、重量轻、低电力消耗 等等。因此，LCD已经广泛地被应用于手提式计算机、移动电话等电子产品。 亦即，液晶显示器技术正持续朝向轻、薄且易于携带的领域发展。
传统液晶显示器因受限于其视角窄特性，使其应用领域受到限制。因此 为使液晶显示器具有广视角，传统的多畴垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment,筒称MVA)型液晶显示器，利用凸块(bump)或凸起物(protrusion) 造成液晶分子排列位向不同，进而使液晶单元(cell)内的电力线分布改变，同 时亦使液晶分子排列及倒下的方式改变。然而，在基板上形成凸块(bump)或 凸起物(protrusion)需通过复杂的光刻工艺，甚至需通过半透光掩模(half-tone mask)形成。
在现有技术中，另一种增加MVA型液晶显示器视角的方法是利用形成 一狭缝或开口于各像素中。因狭缝或开口的因素，造成液晶单元(cell)内的电 力线分布改变，同时亦使液晶分子倒下的方式改变。然而形成狭缝或开口亦 需通过光刻及蚀刻步骤完成。并且，必须在真空环境下形成，导致其工艺速 度慢且复杂。
再者，在现有技术中，另一种增加MVA型液晶显示器视角的方法利用 添加旋光剂于液晶中，造成倒下时液晶排列的改变。美国专利早期公开第 US 2003/0234901号批露一种液晶显示器结合形成凸起物及添加旋光剂于液 晶层中，以达广视角的效果。然而，由于未提供边界参数，因而使液晶分子 倒下时畴(domain)不易控制。
另一现有技术以照光方式改变配向膜的配向形式，并搭配在液晶层中添 加旋光剂，以达广视角的效果。在2005年SID会议中Cindy Nieuwkerk等人
在文献"Multidomain Vertically Aligned Nematic LCDs with Switchable Pixel walls"提出一种利用紫外线辐射光照引发像素边界配向不同，进而达到广视 角的效果。然而，必须在配向膜添加光反应剂或光触媒，并需配合额外的曝 光设备，增加制造成本。
图IA-IC显示现有技术利用紫外线辐射光照改变LCD局部区域的配向， 进而达到广视角的效果。请参阅图1A，首先提供第一基板IO,其上具有配 向膜(未图示)。配向膜内含光触媒成分，在经紫外线照射50后，局部的区域 对液晶分子的配向性会改变，而达到多重区域具不同配向的效果。
请参阅图1B，第一基板10上的部分区域经紫外光照射后改变了原有的 配向性，而产生液晶分子不同的配向12a与12b。接着，提供第二基板20, 其上具有配向膜(未图示)。液晶分子12c在第二基板20上具有均质的配向。 接着，请参阅图1C,将第一基板10与第二基板20对向组合，其间夹置液 晶层，而完成液晶显示器。经紫外光照射改变的区域相对于液晶显示器的像 素的周边区域E，未经改质的区域相对于液晶显示器的像素的显示区域P。 由于像素的周边区域E与显示区域P具不同的光学性质，而达到多重区域具 不同配向的效果。然而，上述现有方法必须在配向膜中添加光反应剂或光触 媒，并需配合昂贵的紫外光曝光设备，增加制造成本。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶显示器的液晶单元具不同预 倾角区域或具多区域配向，并搭配凸起物^/或狭缝电极的结构，以达广视角 的效果。
根据上述目的，本发明提供一种液晶显示器，包括第一基板与第二基 板，对向设置，其间夹置一液晶层；第一配向层，设置于第一基板上；第二 配向层，设置于第一配向层上；以及第三配向层，设置于第二基板上，其中 第一配向层与第二配向层各提供液晶层不同的预倾角。
根据上述目的，本发明提供另一种液晶显示器，包括第一基板与第二 基板，对向设置，其间夹置液晶层；第一配向层，设置于第一基板上；第二 配向层，设置于第一配向层上；第三配向层，设置于第二基板上；以及第四 配向层，设置于第三配向层上，其中第一配向层与第二配向层各提供液晶层 不同的预倾角且第三配向层与第四配向层各提供液晶层不同的预倾角。
根据上述目的，本发明另提供一种液晶显示器的制造方法，包括提供 第一基板，其上具有电极结构；涂布第一配向层于该第一基板上；以喷墨法 喷布第二配向层于该第一配向层上；涂布第三配向层于第二基板上；以及对 向组会该第一基板与该第二基板，并子其间注入波晶层，其中第一配向层与 第二配向层各提供液晶层不同的预倾角。
根据上述目的，本发明另提供一种液晶显示器的制造方法，包括提供 第一基板，其上具有电极结构；涂布第一配向层于该第一基板上；以喷墨法 喷布第二配向层于该第一配向层上；涂布第三配向层于第二基板上；以喷墨 法喷布第四配向层设置于第三配向层上；以及对向组合该第一基板与该第二 基板，并于其间注入液晶层，其中第一配向层与第二配向层各提供液晶层不 同的预倾角且第三配向层与第四配向层各提供液晶层不同的预倾角。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及 优选实施例，以更详细地说明本发明。


图1A-1C为显示现有技术利用紫外线辐射光照改变LCD局部区域的配 向的步骤示意图2为显示本发明实施例的涂布配向层材料于基板上的示意图； 图3为显示由图2所示的方法步骤所形成配向层图案的俯视图； 图4为显示喷布第二配向层于第一配向层图案上的步骤示意图； 图5为显示根据本发明实施例第二配向层喷布于第一配向层图案示意
图6A为显示根据本发明图5的基板结构所形成的多畴垂直配向(MVA) 液晶显示器的示意图6B为显示根据本发明图5的基板结构所形成的另一型态多畴垂直配 向(MVA)液晶显示器的示意图7A为显示根据本发明另一实施例的广视角液晶显示器的俯视图；以
及
图7B为显示图7A沿I-I切割线的剖面示意图。 简单符号说明
现有部分(图1A-1C) 10 第一基板；
12a、 12b、 12c 液晶分子的配向;
20 第二基板；
50 紫外线照射；
E 像素的周边区域；
P 像素的显示区域。
本发明部分(图2~7B)
100 液晶显示器；
llO-滚轮；
120 第一配向层图案； 130 第一基板； 140 微流体喷射装置； 150~液滴；
200a、 200b^MVA液晶显示器；
211 第二基板；
212 黑色矩阵层；
213 彩色滤光层；
214~电极层；
214a 开口；
215 第三配向层；
216 第一配向层；
217~电极层；
218 第一基板；
219 第四配向层；
220 第二配向层；
221 液晶层；
300 MVA液晶显示器；
310 第一基板；
320 第二基板；
312 液晶层；312a、 312b 液晶分子的配向；
311 第一配向层；
311a 周边区域E的配向层；
311b 像素显示区域P的配向层;
322 电才及层；
323 配向层；
325 开口 ；
E 像素的周边区域；
P 像素的显示区域。
具体实施例方式
本发明提供一多区域间配向的液晶显示器，通过在各个像素中涂布性质 相异的配向层，以达广视角的效果。应注意的是，本发明实施例虽以多畴垂 直配向(Multi-Domain Vertical Alignment,简称MVA)型液晶显示器为例 说明涂布多区域相异的配向膜，然非限定于该形式的液晶显示器，其它形式 的液晶显示器亦可应用本发明的多区域间配向。
图2为显示本发明实施例的涂布配向层材料于基板上的示意图。配向层 的材料可包括聚乙烯醇、聚亚酰胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵 磷脂。利用凸板印刷技术以大面积区块式的形式涂布于基板上。
首先提供基板130，其上具有电极层或其它元件(未图标)，例如彩色滤 光层。基板130可包括玻璃基板、金属基板或透明塑料基板。在基板130上 包括有源阵列控制元件，例如薄膜晶体管。电极层包括有机导电材料或无机 导电材料。本发明的另一实施例，基板130亦可包括对向基板，其上有彩色 滤光层。接着，将具预定图案的凸板固定于滚轮110上，并以大面积区块式 的形式，将配向层的材料涂布于基板130上。所形成第一配向层图案120的 俯视图如图3所示。
应注意的是，图3所示的第一配向层图案120并限定于整个液晶显示器 的区域，其亦可表示成个别的单一像素区域或多个像素区域。
图4为显示根据本发明实施例步骤，包括喷布第二配向层150，于第一配 向层图案120上的剖面示意图。第二配向层150，的形成步骤包括以喷墨法形 成，通过微流体喷射装置140，例如热气泡驱动喷墨头或压电式喷墨头，将 配向层材料以液滴150形式喷注于各个第一配向层图案区域120上。第二配 向层150，的面积尺寸及位置可通过控制微流体喷射装置140的位置及液滴 150的大小，而得到精确的控制。第二配向层的材料可包括聚乙烯醇、聚亚 酰胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氣化硅、或卵磷脂。接着，经180。C烘烤程 序后，进行配向工序例如研磨(rubbing)。
图5为显示根据本发明实施例的第二配向层喷布于第一配向层上的剖面 示意图。第二配向层150，可精确地喷涂于第一配向层120的特定位置上，而 露出部分的第一配向层120。通过不同性质的配向层，达到于相同的液晶显 示器中有不同光学性质。
因此，可依据液晶显示器应用于广视角的多畴垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment,简称MVA)型液晶显示器、光学补偿双曲折型(OCB) 液晶显示器或是半反射半透射显示模式，而调整第一配向层120与第二配向 层150，的相对尺寸。例如，应用于半反射半透射显示模式时，第二配向层 150，喷布于反射区域，而棵露第一配向层120预定于透射区域。通过在反射 区与透射区形成不同性质的配向层，达到在反射区与透射区具有不同光学性 质。
根据本发明另一实施例，通过选用配向层材料的极性(polarity)，亦即选 用其本身与液晶分子之间的接口具有不同的表面张力，进而使不同的配向层
表面产生特定的液晶配向能力。
才艮据本发明的优选实施例，第一配向层120对液晶具垂直配向性，使液 晶分子的长轴方向与第一配向层120之间成75 90。的预倾角。并且，第二配 向层150，具水平配向性，使液晶分子的长轴方向与第二配向层150，之间成 0 15。的预倾角。或者，第一配向层120具水平配向性，使液晶分子的长轴 方向与第一配向层120之间成0 15。的预倾角。并且，第二配向层150，具垂 直配向性，使液晶分子的长轴方向与第二配向层150，之间成75~90。的预倾 角。
图6A为显示根据本发明图5的基板结构所形成的液晶显示器的示意图。 请参阅图6A,液晶显示器200a包括第一基板218与第二基板211 ，对向 设置于第一基板218;以及液晶层221，夹置于该第一基板218与第二基板 211之间。液晶层221包括正型向列型液晶或负型向列型液晶。液晶层221 中还包括添加于液晶分子中的旋光剂。
第一基板218上具有电极层217，作为控制液晶分子转向的像素电极。 第一配向层216设置于第一基板218上，以及第二配向层220选择性地设置 于第一配向层216上。第一配向层216与该第二配向层220各提供液晶层不 同的配向及预倾角。
第二基板211上具有黑色矩阵层212及彩色滤光层213。电极层214设 置于彩色滤光层213上，作为控制液晶分子转向的共同电极。第三配向层215 设置于电极层214上，以及第四配向层219选择性地设置于第三配向层215 上。第三配向层215与该第四配向层219各提供液晶层不同的配向及预倾角。 应注意的是，第二配向层220与第四配向层219的位置彼此交错设置。
根据本发明的优选实施例，在电极结构217上包括凸起结构，且第一配 向层216位于该凸起结构上。电极结构217包括条状、梳状、方形、多角形 或折线型(zigzag)电极，凸起结构可与电极结构217相同，包括条状、梳状、 方形、多角形或折线型(zigzag)电极。
第二配向层220的形成方式包括以印刷或喷墨法形成于该第一配向层 216上。相同地，第四配向层219的形成方式包括以印刷或喷墨法形成于该 第三配向层215上。
图6B为显示根据本发明图5的基板结构所形成的另一型态液晶显示器 的示意图。图6B中的液晶显示器200b其结构与形成步骤相似于液晶显示器 200a，在此省略相同的叙述。不同之处在于，在电极结构214内包括开口 214a。 开口 214a可为净空区域或填入绝缘材料，致使该液晶层内电场分布不均匀。 再者，并配合在液晶层加入旋光剂，而达到广视角的效果。
图7A为显示根据本发明另一实施例的广视角液晶显示器的俯视图。图 7B为显示图7A沿I-I切割线的剖面示意图。请参阅图7A及7B，液晶显示 器300包括第一基板310与第二基板320，对向设置于第一基板310;以 及液晶层312，夹置于该第一基板310与第二基板320之间。液晶层312包 括正性向列型(PTN)液晶或，负性向列型(NTN)液晶。液晶层312中还包括添 加于液晶分子中的旋光剂。
第一基板310上具有电极层(未图示)，作为控制液晶分子转向的像素电 极。第一基板310包括像素区域P及周边区域E。第一配向层311包括周边 区域E的配向层311a及像素显示区域P的配向层311b,设置于第一基板310 上。配向层311a与配向层311b各提供液晶层不同的配向312a、 312b及预 倾角。
第二基板320上具有电极层322,作为控制液晶分子转向的共同电极。 配向层323设置于电极层322上，配向层323提供液晶层均质的位向及预倾 角。电极层323内包括开口 325。开口 325可为净空区城或填入绝缘材料， 致使该液晶层内电场分布不均匀。再者，并配合在液晶层312内加入旋光剂， 而达到广视角的效果。
本发明的特征与优点
本发明的优点在于提供一液晶显示器的基板结构及其制造方法，使用多 次涂布配向层的方法为手段，设计不同预倾角及/或多重区域配向的液晶显示 器架构。根据本发明的实施例，可依液晶显示器的不同设计功能，例如为达 到广视角多畴垂直配向(MVA)，将具有不同配向材料涂布于基板的不同 区域上，形成多畴的液晶配向，进而提高显示器的视角、亮度、对比度及开 口率等性质。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领 域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因 此本发明的保护范围应当以权利要求所界定者为准。
权利要求
1、一种液晶显示器，包括对向设置的第一基板与第二基板，其间夹置液晶层；设置于该第一基板上的第一配向层；设置于该第一配向层上的第二配向层；以及设置于该第二基板上的第三配向层；其中该第一配向层与该第二配向层各提供该液晶层不同的预倾角。
2、 如权利要求1所述的液晶显示器，还包括设置于该第一基板上的彩 色滤光层结构。
3、 如权利要求2所述的液晶显示器，还包括在该彩色滤光层上的电极 结构，且该第一配向层位于该电极结构上。
4、 如权利要求3所述的液晶显示器，其中该电极结构上包括凸起结构， 且该第一配向层位于该凸起结构上。
5、 如权利要求3所述的液晶显示器，其中该电极结构包括条状、梳状、 方形、多角形或折线型电极。
6、 如权利要求4所述的液晶显示器，其中该凸起结构包括条状、梳状、 方形、多角形或折线型电极。
7、 如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一配向层的极性与该第 二配向层的极性相异。
8、 如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第二配向层包括以印刷或 喷墨法形成于该第一配向层上。
9、 如权利要求1所述的液晶显示器，其中该液晶层包括正型向列型液 晶或负型向列型液晶。
10、 如权利要求9所述的液晶显示器，其中该液晶层还包括添加于液晶 分子中的旋光剂。
11、 如权利要求3所述的液晶显示器，其中该电极结构包括开口，致使 该液晶层内电场分布不均匀。
12、 如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一基板包括像素区域及 周边区域，其中该第二配向层位于该周边区域。
13、 如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一配向层对该液晶层具 垂直配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配向层之间成75 90。的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具水平配向性，使该 液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成0 15。的预倾角。
14、 如权利要求1所迷的液晶显示器，其中该第一配向层对该液晶层具 水平配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配向层之间成 0 15。的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具垂直配向性，使该 液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成75 90。的预倾角。
15、 一种液晶显示器，包括对向设置的第一基板与第二基板，其间夹置液晶层； 设置于该第一基板上的第一配向层； 设置于该第一配向层上的第二配向层； 设置于该第二基板上的第三配向层；以及 设置于该第三配向层上的第四配向层；其中该第一配向层与该第二配向层各提供该液晶层不同的预倾角且该 第三配向层与该第四配向层各提供该液晶层不同的预倾角。
16、 如权利要求15所述的液晶显示器，还包括设置于该第一基板上的 彩色滤光层结构。
17、 如权利要求16所述的液晶显示器，还包括于该彩色滤光层上的电 极结构，且该第一配向层位于该电极结构上。
18、 如权利要求17所述的液晶显示器，其中该电极结构上包括凸起结 构，且该第一配向层位于该凸起结构上。
19、 如权利要求17所述的液晶显示器，其中该电极结构包括条状、梳 状、方形、多角形或折线型电极。
20、 如权利要求18所述的液晶显示器，其中该凸起结构包括条状、梳 状、方形、多角形或折线型电极。
21、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第二配向层与该第四配 向层交4ti殳置。
22、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第一配向层的极性与该 第二配向层的极性相异且该第三配向层的极性与该第四配向层的极性相异。
23、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第二配向层包括以印刷 或喷墨法形成于该第一配向层上。
24、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该液晶层包括正型向列型 液晶或负型向列型液晶。
25、 如权利要求24所述的液晶显示器，其中该液晶层还包括添加于液 晶分子中的旋光剂。
26、 如权利要求17所述的液晶显示器，其中该电极结构包括开口，致 使该液晶层内电场分布不均匀。
27、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第一基板包括像素区域 及周边区域，其中该第二配向层位于该周边区域。
28、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第一配向层对该液晶层 具垂直配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配向层之间成 75 90。的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具水平配向性，使该 液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成0~15°的预倾角。
29、 如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第一配向层对该液晶层 具水平配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配向层之间成 0~15°的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具垂直配向性，使该 液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成75 90。的预倾角。
30、 一种液晶显示器的制造方法，包括 提供第一基板，其上具有电极结构； 涂布第一配向层于该第一基板上； 以喷墨法喷布第-配向层于该第一配向层上； 涂布第三配向层于第二基板上；以及对向组合该第 一 基板与该第二基板，并于其间注入液晶层； 其中该第一配向层与该第二配向层各提供该液晶层不同的预倾角。
31、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一配向层 以滚印法、旋转涂布法、洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该基板上。
32、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中在该第一配向 层涂布于该基板上之后，还包括软烤程序。
33、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中在该第一配向 层涂布于该基板上之后，还包括软烤程序及硬烤程序。
34、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第二配向层 以洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该第一配向层上。
35、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中于该第二配向 层喷布于该第一配向层上之后，还包括软烤程序及硬烤程序。
36、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一配向层 的极性与该第二配向层的极性相异。
37、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该电极结构上 包括凸起结构，且该第一配向层位于该凸起结构上。
38、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该液晶层包括 正型向列型液晶或负型向列型液晶。
39、 如权利要求38所述的液晶显示器的制造方法，其中该液晶层还包 括添加于液晶分子中的旋光剂。
40、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该电极结构包 括开口，致使该液晶层内电场分布不均匀。
41、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一基板包 括像素区域及周边区域，其中该第二配向层位于该周边区域。
42、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一配向层 具垂直配向性且该第二配向层具水平配向性。
43、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一配向层 对该液晶层具垂直配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配 向层之间成75 90。的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具水平配 向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成0~15°的 预倾角。
44、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第一配向层 对该液晶层具水平配向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第一配 向层之间成0-15。的预倾角；以及，其中该第二配向层对该液晶层具垂直配 向性，使该液晶层中的液晶分子的长轴方向与该第二配向层之间成75-90。 的预倾角。
45、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，还包括以喷墨法喷 布第四配向层于该第三配向层上。
46、 如权利要求30所述的液晶显示器的制造方法，其中该第二配向层 与该第四配向层交错设置。
47、 一种液晶显示器的制造方法，包括 提供第一基板，其上具有电极结构； 涂布第一配向层于该第一基板上；以喷墨法喷布第二配向层于该第一配向层上； 涂布第三配向层子第二基板上；以喷墨法喷布第四配向层于该第三配向层上；以及 对向组合该第一基板与该第二基板，并于其间注入液晶层； 其中该第一配向层与该第二配向层各提供该液晶层不同的预倾角且该 第三配向层与该第四配向层各提供该液晶层不同的预倾角。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示器及液晶显示器的制造方法。上述液晶显示器包括对向设置的第一基板与第二基板，其间夹置液晶层。第一配向层设置于该第一基板上且第二配向层设置于该第一配向层上。第三配向层设置于该第二基板上。第一配向层与第二配向层各提供该液晶层不同的预倾角。
文档编号G02F1/1333GK101114084SQ200610109028
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者刘康弘, 张顾献, 沙益安, 苏珮茹, 许维婷 申请人:财团法人工业技术研究院