专利名称：单体及应用其制造液晶显示面板的方法
技术领域：
本发明涉及一种单体及应用其制造液晶显示面板的方法，且特别是涉及一种可与液晶分子更容易混合的单体及应用其制造液晶显示面板的方法。
背景技术：
在科技发展日新月异的现今时代中，液晶显示面板已经广泛地应用在电子显示产品上，如电视、计算机屏幕、笔记型计算机、行动电话或个人数字助理等。尤其是应用聚合物稳定配向(polymer-stabilized alignment，PSA)技术制备而成的多显示域配向(multi-domain alignment)型液晶显示面板，其具有快速反应时间、广视角、高开口率、高对比及制程简单等优点，是一直受到业界相当重视的技术。
在PSA技术中，在制备显示面板过程中，先向夹置第一、第二基板之间的液晶层里加入微量的反应性单体(reactive monomer)，使液晶分子与反应性单体混合。接着，在施加电压及紫外光(UV)光照射于第一、第二基板时，反应性单体可与液晶分子发生相分离现象，而在第一、第二基板的表面上反应聚合成聚合物。当聚合物于液晶层在第一、第二基板的界面堆积时，由于聚合物跟液晶分子之间的相互作用力，使得聚合物顺着液晶分子方向排列堆积。因此，液晶分子在一定方向上具有预倾角(pre-tile angle)。
然而，由于传统的反应性单体与液晶分子的互溶性不是很好，使得液晶分子及反应性单体透过液晶滴入法(one drop fill，ODF)滴在第一、第二中的一个基板上时，反应性单体都只分布于液晶珠的外围或表面。也就是说，反应性单体并不是很均匀地与液晶分子混合在一起或分布于液晶层中。因此，在第一、第二基板对应组装(assemble)压合时，导致反应性单体与液晶分子的扩散距离不同。并且，反应性单体容易被液晶分子推挤至液晶珠的边界，造成在两滴液晶珠之间有较高浓度的反应性单体存在。所以，在液晶滴的边界的预倾角会因反应性单体所聚合的聚合物浓度较大而增加，进而导致液晶显示面板产生白色格子状的晶格缺陷(lattice mura)，严重影响液晶显示面板的显示品质。
发明内容
因此，本发明的目的就是在提供一种单体及应用其制造液晶显示面板的方法。该单体的结构与液晶分子的结构相似，且该单体与液晶分子具有相同的液晶相，可以使得单体与液晶分子更均匀地混合在一起。如此一来，可以避免液晶显示面板产生因单体与液晶分子互溶性不好所引发的晶格缺陷问题，并且大大地提升液晶显示面板的显示品质。
根据本发明的目的，所提出的一方面是提供一种单体，以化学式[1]表示 其中，X及Y选自氢、卤素元素或上述的组合，n为0或1，m1及m2是各为1～10的正整数。
其中，p1及p2的其中一个为1或0时，R1及R2选自氢、丙烯酸酯基(acrylate)、甲基丙烯酸酯基(methyl acrylate)、环氧基(epoxy)、二烯基衍生物(diene)、乙烯氧基(vinyloxy)、苯乙烯基衍生物(styrene)、上述的衍生物或上述的组合。
根据本发明的另一目的，所提出的另一方面是提供一种应用其制造液晶显示面板的方法。首先，提供具有第一电极的第一基板及具有第二电极的第二基板。接着，夹设液晶层于第一基板及第二基板之间，液晶层位于第一电极及第二电极之间，液晶层具有多个液晶分子及多个单体，各单体以上述化学式[1]表示。
为使本发明上述目的、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，进行如下详细说明。
图1是显示依照本发明的优选实施例的液晶显示面板的制造方法的流程图。
图2A～2D是显示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板的制造方法的制程剖面图。
图3A～3D是显示依照本发明的第二实施例的液晶显示面板的制造方法的制程剖面图。
主要组件符号说明21第一基板21a；第一电极21b第一配向膜22第二基板22a第二电极22b第二配向膜23液晶层23a液晶分子24单体24a聚合物25紫外光26a、26b液晶显示面板V电压具体实施方式
请同时参照图1及图2A～2D，图1是显示依照本发明的优选实施例的液晶显示面板的制造方法的流程图，图2A～2D是显示依照本发明的优选实施例的液晶显示面板的制造方法的制程剖面图。
首先，在步骤11中，如图2A所示，提供第一基板21及第二基板22，第一基板21及第二基板22分别具有第一电极21a及第二电极22a。接着，进入步骤12中，又如图2A所示，形成液晶层23于第一基板21及第二基板22之间，液晶层23位于第一电极21a及第二电极22a之间。其中，液晶层23具有多个液晶分子23a及多个单体24。各单体24可为感旋光性单体，且其化学结构以化学式[1]表示
其中，X及Y选自氢、卤素元素或上述的组合，而优选地，X及Y可选自氢、氟或上述的组合，且X及Y所选用的取代基是可相同或相异。n为0或1。m1及m2是各为1～10的正整数，其决定(CH2)m1及(CH2)m2的碳链长短。在本实施例中，m1及m2例如包含1～5，且可相同或相异。
此外，p1及p2的其中一个为1或0时，R1及R2选自氢、丙烯酸酯基(acrylate)、甲基丙烯酸酯基(methyl acrylate)、环氧基(epoxy)、二烯基(diene)、乙烯氧基(vinyloxy)、苯乙烯基(styrene)、上述的衍生物或上述的组合。换句话说，当p1及p2为1时，R1及R2是丙烯酸酯基(acrylate)、甲基丙烯酸酯基(methyl acrylate)、环氧基(epoxy)、二烯基(diene)、乙烯氧基(vinyloxy)、苯乙烯基(styrene)、上述的衍生物或上述的组合。在本实施例中，R1及R2所选用的取代基是可相同或相异。
或者，当p1及p2分别为0及1时，R1为氢，R2选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基、苯乙烯基、上述的衍生物或上述的组合。
或者，当p1及p2分别为1及0时，R2为氢，R1选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基、苯乙烯基、上述的衍生物或上述的组合。
另外，本实施例的液晶分子23a以化学式[20]为例表示 其中，z为0或1。可见，本实施例的单体24的结构及液晶分子23a的结构相似，其类似为液晶分子的近似物(mimicker)。因此，单体24及液晶分子23a具有相同的液晶相，可以提高彼此之间的互溶性。
然后，进入步骤13中，如图2B所示，施加电压V于第一电极21a及第二电极22a之间，使这些液晶分子23a转动。并且，还可通过热源加热和光源照光其中之一的方式增加液晶分子23a及单体24的扰动，但不会致使单体24产生完整的聚合作用，而使得单体24形成聚合物层。换包话说，所施加的热源和光源照光其中之一的方式，会使得单体产生预聚合作用或不会使单体24产生完整的聚合作用。当然，此时需要说明的是，若所施加的电压V大小无法让液晶分子23a转动顺利时，还可把电压分次施加。例如，先施加第一次电压，然后，再施加第二次电压，且第一次电压与第二次电压的位准(准位，potential)是相同或不同，但第一次电压与第二次电压的位准的总和为原施加一次时的电压V的位准。或者是，先施加第一次电压，然后，再施加第二次电压，且第一次电压与第二次电压的位准是相同或不同，但第一次电压与第二次电压的位准的总和大于原施加一次时的电压V的位准。再者，必须说明的是施加电压或加热及照光其中之一的步骤可同时运用或不同时间下依序运用。例如，本实施例所述先执行加热和照光的其中之一，然后，再施加电压。或者，先施加电压，然后，再执行加热和照光的其中之一。又或者，加热和照光的其中之一与施加电压同时进行。另外，第二电极22a可再区分为数个区域，每个区域所施加的电压亦可相同或不同，且所施加的电压包含直流电、交流电或上述的组合。其中，第一电极21a及第二电极22a分别例如是共同电极及像素电极。
接着，进入步骤14中，如图2C所示，在施加此电压V时聚合这些单体24。也就是说，在施加电压期间，进行单体24的聚合。例如，基于单体24为感旋光性单体，可在第二基板21的上表面外，以紫外光25或其它可致使单体24聚合的光源照射液晶层23，使这些单体24在第一电极21a及第二电极22a的表面聚合成聚合物层24a，用以作为第一基板21及第二基板22上的配向膜使用。必须说明的是，在以紫外光25或其它可致使单体24聚合的光源照射液晶层23时，可以全部照射或分区照射液晶层23。而在分区照射液晶层23时，每一区的照射能量可以相同或不相同，且分区照射液晶层23时的能量总和可相同或不相同于全部照射液晶层23时的能量。必须说明的是，步骤13及步骤14所施加的电压V可相同或不相同，依照液晶分子23a的排列状况或其它要求。
然后，进入步骤15中，如图2D所示，移除此电压V，且连同紫外光25一起被移除，液晶显示面板26完成。此时，聚合物24a用以提供液晶分子23a相对于第一电极21a及第二电极22a的表面倾斜的预倾角(pre-tilt angle)，有利于液晶分子23a往至少一个特定方向稍微倾倒。一般而言，预倾角小于90度，优选小于60度。因此，基于上述内容，本实施例所公开的单体24可应用在以聚合物稳定配向(polymer-stabilized alignment，PSA)技术制备液晶显示面板的过程中。
请参照图3A～3D，其是显示依照本发明的第二实施例的液晶显示面板的制造方法的制程剖面图。请再参考图1，首先，在步骤11中，如图3A所示，提供第一基板21及第二基板22，第一基板21及第二基板22分别具有第一电极21a及第二电极22a。其中，第一电极21a及第二电极22a的表面上分别具有第一配向膜21b及第二配向膜22b。接着，进入步骤12中，又如图3A所示，夹设液晶层23于第一基板21及第二基板22之间，液晶层23位于第一电极21a及第二电极22a之间。也就是说，液晶层23位于第一配向膜21b及第二配向膜22b之间。其中，液晶层23具有多个液晶分子23a及多个单体24，第一配向膜21b及第二配向膜22b用以使液晶分子23a往特定方向倾斜或排列。各单体24可为感旋光性单体，且其化学结构以化学式[1]表示。
然后，进入步骤13中，如图3B所示，施加电压V于第一电极21a及第二电极22a之间，使液晶分子23a转动，并且让液晶分子23a及单体24更加混合均匀。其中，还可通过热源加热和光源照光其中之一的方式增加液晶分子23a及单体24的扰动，但不会致使单体24产生完整的聚合作用，而使得单体24形成聚合物层。换包话说，所施加的热源和光源照光其中之一的方式，会使得单体产生预聚合作用或不会使单体24产生任何的聚合作用。当然，此时需要说明的是，若所施加的电压V大小无法让液晶分子23a转动顺利时，还可把电压分次施加。例如，先施加第一次电压，然后，再施加第二次电压，且第一次电压与第二次电压的位准是相同或不同，但第一次电压与第二次电压的位准的总和为原施加一次时的电压V的位准。或者是，先施加第一次电压，然后，再施加第二次电压，且第一次电压与第二次电压的位准是相同或不同，但第一次电压与第二次电压的位准的总和大于原施加一次时的电压V的位准。再者，必须说明的是施加电压或加热及照光其中之一的步骤可同时运用或不同时间下依序运用。例如，本实施例所述先执行加热和照光的其中之一，然后，再施加电压。或者，先施加电压，然后，再执行加热和照光的其中之一。又或者，加热和照光的其中之一与施加电压同时进行。另外，第二电极22a可再区分为数个区域，每个区域所施加的电压亦可相同或不同。其中，第一电极21a及第二电极22a分别例如是共同电极及像素电极。
接着，进入步骤14中，如图3C所示，在施加此电压V时聚合这些单体24。也就是说，在施加电压期间，进行单体24的聚合。例如，基于单体24为感旋光性单体，可在第二基板21上表面外，以紫外光25其它可致使单体24聚合的光源照射液晶层23，使这些单体24在第一配向膜21b及第二配向膜22b的表面聚合成聚合物层24a。必须说明的是，在以紫外光25其它可致使单体24聚合的光源照射液晶层23时，可以全部都照射或分区照射液晶层23。而在分区照射液晶层23时，每一区的照射能量可以相同或不相同，且分区照射液晶层23时的能量总和可相同或不相同于全部照射液晶层23时的能量。必须说明的是，步骤13及步骤14所施加的电压V可相同或不相同，依照液晶分子23a的排列状况或其它要求。
然后，进入步骤15中，如图3D所示，移除此电压V，且随后移除紫外光25或同时一起被移除，液晶显示面板26b完成。此时，聚合物层24a用以提供液晶分子23a相对于第一电极21a及第二电极22a的表面倾斜的预倾角，有利于液晶分子23a往至少一个特定方向倾倒。由于，在形成聚合物层24a之前，已有第一配向膜21b及第二配向膜22b的特定方向，所以，当形成聚合物层24a时，可使得液晶分子的预倾方向更加显著。
至于上述实施例中的液晶层23如何被夹设于第一基板21及第二基板22之间，在此简单说明如下。在夹设液晶层23于第一基板21及第二基板22之间之前，需在第一基板21及第二基板22中的一个基板的非显示区域(未示出)涂上框胶。然后，再夹设液晶层23于第一基板21及第二基板22之间。此时，夹设液晶层23的方法有下列几种方式。
在第一种方式中，首先，对应组装第一基板21及第二基板22。其中，第一基板21及第二基板22之间的框胶具有液晶注入开口(未示出)。接着，通过框胶的液晶注入开口，注入液晶层23到第一基板21及第二基板22之间。此种先组装两基板而后注入液晶层于两基板之间的方式称之为液晶注入法(liquid crystal injection method)。
在第二种方式中，首先，在第一基板21及第二基板22中的一个基板的非显示区域(未绘示)涂上框胶。接着，滴入液晶层23于具有框胶的第一基板21及第二基板22中的一个基板的表面上，即滴入液晶层23于基板上框胶所包围的区域内。然后，对应组装第一基板21及第二基板22，以夹设液晶层23于第一基板21及第二基板22之间，此种先滴入液晶层在一个基板上而后组装两基板的方式称之为液晶滴入法(ODF)。
当R1及R2的至少一个选自丙烯酸酯基时，单体24以化学式[2]～[4]表示，且举例说明如下。
当R1及R2的至少一个选自甲基丙烯酸酯基时，单体24以化学式[5]～[7]表示，且举例说明如下。
当R1及R2的至少一个选自环氧基时，单体24以化学式[8]～[10]表示，且举例说明如下。
当R1及R2的至少一个选自二烯基时，单体24以化学式[11]～[13]表示，且举例说明如下。
当R1及R2的至少一个选自乙烯氧基时，单体24以化学式[14]～[16]表示，且举例说明如下。
其中，在化学式[14]～[16]中，W1及W2选自卤素元素、烷基或上述的组合，且可相同或相异。例如，W1及W2可选自氟、氯、甲基、乙基、丙基等或上述的组合。
当R1及R2的至少一个选自苯乙烯基时，单体24以化学式[17]～[19]表示，且举例说明如下。
单体24的偶极矩在其分子短轴上，而对于单体24的偶极矩的大小需要控制在约0～约5.0德拜(Debye，D)之间，优选在约0～约3.0之间。其中，1德拜等于3.33564×10-30库仑*米(C*m)。控制单体24的偶极矩在0～3.0之间的原因，是因为液晶分子23a的偶极矩大概也约为3.0左右，因此可以增加液晶分子23a及单体24的互溶性。此外，单体24的偶极矩不宜太大或过小，以免影响第一电极21a及第二电极22a之间施加电压V时所产生的电场对液晶分子23a的配向。
m1及m2值可控制在0～5.0之间，优选地在0～3.0之间。(CH2)m1及(CH2)m2的碳链长短调整可调控单体24与液晶分子23a的互溶性，但(CH2)m1及(CH2)m2的碳链不宜太长，以免影响聚合物24a对于液晶分子23a的配向力。而且，单体24可以通过丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基或苯乙烯基等此类软端官能基吸收光能或热能而快速地聚合成聚合物24a，使得液晶分子23a具有预倾角。因此，单体24彼此之间可透过R1及R2的缩合聚合作用而聚合成聚合物24a。
再者，必须说明的是，有时要聚合成聚合物层24a的单体，仍需要其它聚合稳定剂或促进剂，则包含这些材料就称之为前体(precursor)。当然，前体也可只包含一种以上的上述实施例所述的单体或二种以上单体，以使得所聚合的聚合物层24a能够提供优选的预倾角。
另外，必须说明的是，在本发明上述实施例中，所公开的第二电极22a为了帮助液晶分子23a的预倾方向或排列方向能够较多的变化，以形成多显示域排列(multi-domain alignment)，所以，第二电极22a及第一电极21a中的一个可具有多个开口(未示出)，以使第二电极22a及第一电极21a中的一个形成多边形的形状。而这些开口所形成形状，例如梳状、分支状、X形、W形、V形、或类似的形状、或上述的组合。如果第二电极22a所使用的材质为透明材质时，液晶显示面板称为穿透型液晶显示面板。如果第二电极22a所使用的材质为反射材质时，液晶显示面板称为反射型液晶显示面板。如果第二电极22a所使用的材质为透明材质及反射材质混合使用或分区使用时，液晶显示面板称为半穿透半反射型液晶显示面板。而透明材质包含铟锌氧化物、铝锡氧化物、铟锡氧化物、或类似的材质、或上述的组合。反射材质包含金、银、铜、铝、钛、钽、钼、钕、钨、上述金属的氮化物、上述金属的合金、或上述的组合。
本发明上述实施例所公开的单体及应用其制造液晶显示面板的方法，其单体的结构与液晶分子的结构相似，且其单体与液晶分子具有相同的液晶相，可以使得单体与液晶分子更均匀地混合在一起。如此一来，可以避免液晶显示面板产生因单体与液晶分子互溶性不好所引发的晶格缺陷问题，并且大大地提升液晶显示面板的显示品质。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，但是其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可进行各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围以所附权利要求限定的为准。
权利要求
1.一种单体，以化学式[1]表示 其中，X及Y选自氢、卤素元素或上述的组合，n为0或1，m1及m2各为1～10的正整数；其中，p1及p2中的至少一个为1或0时，R1及R2选自氢、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基、苯乙烯基、上述的衍生物或上述的组合。
2.权利要求1所述的单体，其中m1及m2包含1～5。
3.权利要求1所述的单体，其中当p1及P2为1时，R1及R2所选用的取代基是相同或不同的。
4.权利要求1所述的单体，其中X及Y选自氢、氟或上述的组合。
5.权利要求4所述的单体，其中X及Y所选用的取代基是相同或不同的。
6.权利要求1所述的单体，具有实质上为0～3德拜(D)的偶极矩。
7.权利要求1所述的单体，以化学式[2]、[3]或[4]表示
8.权利要求1所述的单体，以化学式[5]、[6]或[7]表示
9.权利要求1所述的单体，以化学式[8]、[9]或[10]表示
10.权利要求1所述的单体，以化学式[11]、[12]或[13]表示
11.权利要求1所述的单体，是化学式[14]、[15]或[16]表示 其中，W1及W2选自卤素元素、烷基或上述的组合。
12.权利要求1所述的单体，以化学式[17]、[18]或[19]表示
13.一种液晶显示面板的制造方法，包括提供具有第一电极的第一基板及具有第二电极的第二基板；以及在该第一基板及该第二基板之间夹设液晶层，该液晶层位于该第一电极及该第二电极之间，该液晶层具有多个液晶分子及多个单体，各该单体以化学式[1]表示 其中，X及Y选自氢、卤素元素或上述的组合，n为0或1，m1及m2是各为1～10的正整数；其中，p1及p2的至少一个为1或0时，R1及R2选自于氢、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基、苯乙烯基、上述的衍生物或上述的组合。
14.权利要求13所述的方法，还包括施加电压于该第一电极及该第二电极之间。
15.权利要求14所述的方法，还包括于施加该电压时聚合这些单体。
16.权利要求15所述的方法，还包括移除该电压。
17.权利要求13所述的方法，其中m1及m2包含1～5。
18.权利要求13所述的方法，其中当p1及P2为1时，R1及R2所选用的取代基是相同或不同的。
19.权利要求13所述的方法，其中X及Y选自氢、氟或上述的组合。
20.权利要求19所述的方法，其中X及Y所选用的取代基是相同或不同的。
21.权利要求13所述的方法，还包括分别在该第一电极及该第二电极的表面上形成第一配向膜及第二配向膜。
22.权利要求13所述的方法，还包括施加紫外光照射该液晶层，使该单体聚合成聚合物层，且各该液晶分子与该聚合物层的表面具有预倾角。
23.权利要求13所述的方法，还包括施加光源及热源之一于该液晶层，使该液晶分子扰动。
全文摘要
一种单体，以化学式[1]表示，其中X及Y选自氢、卤素元素或上述的组合，n为0或1，m1及m2是包含1～10的正整数。其中，p1及p2之一为1或0时，R1及R2选自氢、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、环氧基、二烯基、乙烯氧基、苯乙烯基、上述的衍生物或上述的组合。
文档编号C07D303/00GK1903827SQ20061011076
公开日2007年1月31日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者谢忠憬, 郑德胜, 林朝成, 白家瑄, 丘至和, 杉浦规生, 廖唯伦 申请人:友达光电股份有限公司