TW201217868A - employing nano-hole structure for self-assembly alignment of liquid crystals to simplify processing and solve the problems of pollution due to film printing, material variation and uneven alignment - Google Patents

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201217868 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係有關一種液晶配向裝置，尤指一種液晶配 向獏。 [0002] 〇 [先前技術] 習知技術中在液晶顯示器（Liquid Cirystal Dis Play ’簡稱LCD)的液晶配向，主要有以下方法，pi〆摩 擦定向法（PI/Rubbing)、光學配向法、離子束配向法以 及結構配向法；其中現行量產之摩擦定向法屬於接觸式 配向法，其係利用對項會子（p〇lyiiDiae，簡稱？1)的表 面施予絨布滚輪，進行接觸式之順向機械式摩擦行為， 達到液晶配向排列的方法，雖其具有優異量產特性，作 也有不少缺點，如：刷膜製程造咸的粉塵耜粒、靜電殘 留、刷痕產生、或是配向不均勻等問題，容易造成製程 良率降低。 〇 而光學配向法與離子束配向法則屬非接觸配向法， 其中光學配向法是利用偏極化的紫外光（uv )，以特定方 向照射配向膜引發光學異方性’雖為一種非刷膜式配向 技術，但因使用許多的載具與多道光學微影蝕刻的製程 ，具程序上繁複，並有低配向穩定度與錨定能不足的問 題，而離子束配向法主要以蒸鍍方式將鑽石碳“丨⑽。“ Like Carbon，簡稱DLC)附著於氧化銦錫玻璃表面上， 099136282 再以經過濾處理的線狀離子束撞擊錢石碳，破壞鑽石碳 的表面網絡’產生傾斜長㈣，料有像賤式產生粉 塵顆粒汗染的困擾，不過離子束配向成本高昂、設備複 雜’且有離子搶使用壽命較短的問題^結構配向法乃是 表單編號A0101 第3頁/共15頁 0992063439-〇 201217868 利用厘印、接觸印刷或微影定義出微奈米尺度之結構進 行液晶配向，雖可大尺寸快速量產，降低生產成本，但 仍有汙染、程序繁複或配向不均勻的問題。 【發明内容】 [0003] [0004] 本發明之主要目的，在於解決習知液晶顯示器 (LCD)在配向上產生粉塵顆粒、製程繁複及成本高昂的問 題。 為達上述目的，本發明提供一種液晶自組裝配向膜 ’用於複數液晶晶粒配向’係包含有:一第一基板、一 第二基板、一液晶層、一第一透明導電層、一第二透明 導電層、一第一配向膜以及一第二配向孩。該第二基板 ，與該第一基板相對設置；該液晶層介於該第一基板與 該第二基板之間，由複數該液晶晶粒所構成；該第一透 明導電層設置於該第一基板與該液晶層之間；該第二透 明導電層設置於該第二基板與該液晶孕之間；該第一配 向膜設置於該第一透明導電層與該夜晶層之間，該第一 配向膜由陽極氧化鋁所構成，形成赛數奈米孔洞的結構 與該液晶層接觸；以及該第二配向膜設置於該第二透明 導電層與該液晶層之間，該第二配向膜由陽極氧化鋁所 構成，形成複數奈米孔洞的結構與該液晶層接觸。據此 該第一配向臈與該第二配向膜透過複數奈米孔洞的結構 ，達到使複數該液晶晶粒自組裝配向之作用。 如此一來，不會有像摩擦定向法因接觸而產生汙染 的問題，且本發明是應用在〆般LCD製程所使用的氧化銦 錫玻璃基板上製作，較現行量產LCD製程增列一道電化學 099136282 表單編號A0101 第4頁/共 15頁 0992063439-0 [0005] 201217868 [0006] [0007] Ο [0008] Ο # υ的程;f 11作裡序上相對光學配向法、離子束配 向法及結構配向法簡化許多，也不需高昂的設備成本， 因而可女效解決習知技術的問題。 【實施方式】 有關本發明之詳細說明及技術内容，現就配合圖式 說明如下： 請參閱圖1所示，係本發明一較佳實施例之結構刮面 示意圖’如圖所示：本發明為一種液晶自組裝配向膜， 用於複數液晶晶粒21配向，係包含有：一第一基板1 〇a、 一第二基板10b、一液晶層20、一第一透明導電層30a、 一第二透明導電層30b、一第一配向膜40d以及一第二配 向膜 4 0 b。 - ' 該第二基板l〇b，與該第一基板10a才目對設置；該液 晶層20介於第一基板10a與第二基板10b之間，由複數該 液晶晶粒21所構成；該第τ*透明導電層30&設置於第一基 板10a與液晶層20之間；該第二it明導電層30b設置於第 二基板10b與液晶層20之間；該第一配向膜40a設置於第 一透明導電層30a與液晶層20之間，第一配向膜40a由陽 極氧化鋁所構成，形成複數奈米孔洞41的結構與液晶層 20接觸；以及該第二配向膜40b設置於第二透明導電層 30b與液晶層20之間，第二配向膜40b由陽極氧化鋁所構 成，形成複數奈米孔洞41的結構與液晶層20接觸。據此 ，第一配向膜40a與第二配向膜40b透過複數奈米孔洞41 的結構，達到使複數液晶晶粒21自組裝配向之作用。另 外，第一配向膜40a與第二配向膜40b之間，搭配複數密 099136282 表單編號A0101 第5頁/共15頁 0992063439-0 201217868 拉膜50，形成一容置空間（圖未示），液晶層2〇位於該容 置空間内。 [0009] 晴搭配參閱圖2所示’係本發明一較佳實施例之奈米 孔洞水平配向示意圖，由於本發明係利用複數奈米孔洞 41的結構，對複數液晶晶粒21產生毛細作用與重力作用 ’藉由複數液晶晶粒21的群體行為，來達到配向的效果 ，因此複數奈米孔洞41的孔徑大小，影響著複數液晶晶 粒21的配向結果。 [0010] 在此做進一步的說明，當孔徑大小為介於5奈米至8〇 .. . ：''.· ,. 奈米之間’在液晶層2 0中，位於複數奈米孔洞4丨内的複 數液晶晶粒21，會因為毛細作用與重力作用的關係，而 垂直的排列，接著複數奈米孔洞41内複數液晶晶粒21垂 直排列所形成的表面形貌，再藉由複數液晶晶粒21的分 子群排列、相互作用，影響非位於複數奈米孔洞4丨内的 複數液晶晶粒21因而垂直排烈，两此形成垂直的自組裝 配向（如圖1所示）。而當孔徑大小介於„1奈米至4奈采之間 時，雖然位於複數奈米孔洞41内的少數複數液晶晶粒21 ，同樣會垂直排列，但並不影響非位於複數奈米孔洞41 内的複數液晶晶粒21排列，而非位於複數奈米孔洞41内 的複數液晶晶粒21，則因為複數奈米孔洞41所形成的表 面形貌，藉由表面張力、凡得瓦力、重力以及液晶晶粒 21的分子群排列、相互作用’形成水平的自組裝配向（如 圖2所示）。 [0011] ’ ΨΧ ΙΈ. Η 1^'J ^Vr 程示意圖’在此實施例中，選用破壤基板分別作為第一 表單編號Α0101 第6頁/共15頁 099136282 0992063439-0 201217868 Ο 基板10a與第二基板i〇b，而第一基板10a與第二基板10b 亦可選用塑膠基板、矽基板及金屬軟板其中之一，首先 在第一基板10a與第二基板l〇b上各成長第一透明導電層 30a與第二透明導電層3〇b，第一透明導電層3〇a與第二 透明導電層30b各選自由摻雜透明導電氧化物以及透明導 電金屬氧化物其中之一所構成，而摻雜透明導電氧化物 選自氣化銦錫（Indi um Tin Oxide，簡稱I TO)、氧化錫 摻氟（Fluorine-doped Tin Oxide，簡稱FTO)、氡化 鋅摻銘（Al-doped Zinc Oxide，簡稱AZO)、氧化錫摻 綈（Antimony-doped Tin Oxide，簡稱ΑΤΟ)、氧化鋅 摻鎵（Ga doped ZnO，簡稱GZO)、氧化錫摻鎵（Ga d〇Ped Tin Oxide，簡稱 GTO)以及氧化銦鋅（Indium_ ❹ [0012] Zlnc-〇xide，簡稱IZ0)其中之一，透明導電金屬氧化物 . . . ： 則選自二氧化錫（Sn〇2)、氧化鋅（Ζη〇3ϋ氧化銦 (In/3)其中之一，由於現今LCD製程乂氧化銦錫製作導 電層技術已成熟’故在本實施例中，該第一透明導電層 3〇a與該第二透明導電層30b係由氧化銦錫所構成，。 接著第一透明導電層30a與第二透明導電層3〇b的表 面經過丙酮的超音波震洗後，再用氧電漿70進行表面處 理’然後在第一透明導電層30a與第二透明導電層3〇1}的 表面’以蒸鍍的方式’各成長第一鈍化膜6〇a與第二純化 膜60b後，接著再各成長一鋁膜80，第一鈍化膜6〇a與第 二純化膜60b在接下來的電化學蝕刻過程中，具有保護第 一透明導電層3〇a及第二透明導電層3〇b的作用，另外也 能加強第一透明導電層30a與鋁膜80，還有第二透明導電 099136282 表單編號A0101 第7頁/共15頁 0992063439-0 201217868 [0013] [0014] [0015] 099136282 層30b與鋁膜80之間的接合強度’而第一鈍化膜6〇a與第 二純化膜6〇b係選自鈦、嫣及其所組成的群組製作，在本 實施例中，則是以鈥來製作。 接下來經由至少一次電化學蝕刻的方式，將該兩鋁 膜80蝕刻，並且兩鋁膜80藉由電化學蝕刻，轉變成由陽 極氧化鋁所構成的第一配向膜4〇a與第二配向膜40b，且 經由調控電化學蝕刻參數，控制複數奈米孔洞41所形成 之孔徑大小，使第一配向膜4〇a與第二配向膜4〇b形成不 同自組裝配向功能之複數奈米孔洞41結構，例如形成垂 直配向或者是水平配向’另外，更可以控制複數奈米孔 洞41所形成之孔徑大小，來調整第一配向膜4〇a與第二配 向膜40b其光學穿透率的高低變化，接著將第一配向膜 40a與第二配向膜4〇b透過複數密拉膜5〇相對接合形成容 置空間，而複數液晶晶粒21注於容置空間内，構成液晶 層2 0 〇 综上所述，由於本發明藉由淨__配向膜40a及第二配 向膜40b的設置，透過其本身的複乘奈米孔洞41結構，達 到使複數液晶晶粒21，能產生自組裝的配向效果，如此 -來’不會有像摩擦;t向法因接觸而產生汙染的問題， 且在製作程序上姉光學配向法、離子束配向法以及結 構配向法簡化許多，也不«昂的設備成本，因而可有 效解決習知技術的問題。 除此之外，本發明還符合現今液晶顯示器（LCD)產 業批量製造的料，且因是❹電化學㈣的方法可 以達到大財岐製作的姐，料·極氧化 表單編號A0101 第8頁/共15頁 丹 0992063439-0 201217868 成的該第一配向膜4〇a與第二配向膜40b，更具有透光性 可調控的特點’可以利用不同的成長機制，控制複數奈 米孔洞41所形成之孔徑大小，藉以調控所需的透光程度 ’因此本技術不僅提供了一種新的LCD液晶配向方法，更 具有產業上的利用價值，因此本發明極具進步性及符合 申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈鈞局早曰賜 准專利，實感德便。 [0016] 0 以上已將本發明做一詳細說明’惟以上所述者，僅 爲本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施 之範圍。即凡依本發明肀讀範圍所作之均等變化與修飾 等’皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍内。 • 【圖式簡單說明】 [0017] 圖1，係本發明一較佳實施例之結構剖面示意圖。 [0018] 圖2，係本發明一較佳實施例之奈米孔洞水平配向示意圖 〇 [0019] 〇 圖3，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖。 【主要元件符號說明】 [0020] 1 〇a :第一基板 [0021] l〇b :第二基板 [0022] 2〇 :液晶層 [0023] 21 ·液晶晶粒 [0024] 3〇a :第一透明導電層 [0025] 3〇b :第二透明導電層 099136282 表單編號A0101 第9頁/共15頁 0992063439-0 201217868 [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] 4 0 a :第一配向膜 40b :第二配向膜 41 :奈米孔洞 50 :密拉膜 60a :第一鈍化層 60b :第二鈍化層 70 :氧電漿 80 :鋁膜 099136282 表單編號A0101 第10頁/共15頁 0992063439-0

Claims (1)

1. 201217868 七、申請專利範圍： 1 . 一種液晶自組裝配向膜，用於複數液晶晶粒配向，係包含 有： 一第一基板； 一第二基板，與該第一基板相對設置； 一液晶層，該液晶層介於該第一基板與該第二基板之間， 由複數該液晶晶粒所構成， 一第一透明導電層，該第一透明導電層設置於該第一基板 與該液晶層之間， Ο 一第二透明導電層，該第二透明導電層設置於該第二基板 與該液晶層之間； 一第一配向膜，該第一配向膜設置於該第一透明導電層與 該液晶層之間，該第一配向膜由陽極氧化鋁所構成，形成 複數奈米孔洞的結構與該液晶層接觸；以及 一第二配向膜，該第二配向膜設置於該第二透明導電層與 該液晶層之間，該第二配向膜由陽極氧化鋁所構成，形成 複數奈米孔洞的結構與該液晶層接觸。 〇 2 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中複 數該奈米孔洞之孔徑為介於5奈米至80奈米之間。 3 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中複 數該奈米孔洞之孔徑介於1奈米至4奈米之間。 4 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中複 數該奈米孔洞結構由至少一次電化學製程自組裝所製成。 5 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中複 數該奈米孔洞結構之孔徑為1奈米至80奈米，而讓該第一 099136282 表單編號 A0101 第 11 頁/共 15 頁 0992063439-0 201217868 配向膜及該第二配向膜具有不同的光學穿透率。 6 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中該 第—透明導電層與該第二透明導電層各選自由摻雜透明導 電氧化物以及透明導電金屬氧化物其中之一所構成。 7 .如申請專利範圍第6項所述之液晶自組裝配向膜，其中推 雜透明導電氧化物選自氧化銦錫（ΙΤ0)、氧化錫摻氟 (FT0)、氧化鋅摻鋁（ΑΖ0)、氧化錫摻銻（ΑΤ0)、氧化辞 摻鎵（GZ0)、氧化錫摻鎵（GT0)以及氧化銦鋅（ιζο)其中 之一，而透明導電金屬氧化物則選自二氧化錫（Sn〇 2 氧化鋅（ZnO)以及氧化銦( ΐηο )其中之一。 2 ；·3 8 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中該 第一基板與該第二基板各係選自玻璃基板 '塑膠基板、矽 基板及金屬軟板其中之—。 9 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中該 第一透明導電層與該第—配向膜之間，設置有一第一鈍化 膜’該第一純化膜係選自鈦、鵠及其組合之群組所構成。 10 .如申請專利範圍第1項所述之液晶自組裝配向膜，其中該 第二透明導電層與該第二配向膜之岗，設置有一第二鈍化 膜，該第二鈍化膜係選自鈦、鎢及其組合之群組所構成。 099136282 表單編號Α0101 第12頁/共15頁 0992063439-0