液晶显示器组件制造方法转让专利
申请号 : CN200610085011.X
文献号 : CN100592155C
文献日 : 2010-02-24
发明人 : 萧景文 , 吴邦豪 , 江欣峻 , 陈佑民
申请人 : 台湾薄膜电晶体液晶显示器产业协会 , 中华映管股份有限公司 , 友达光电股份有限公司 , 广辉电子股份有限公司 , 瀚宇彩晶股份有限公司 , 奇美电子股份有限公司 , 财团法人工业技术研究院 , 统宝光电股份有限公司
摘要 :
一种液晶显示器组件制造技术，包含：两个基板；两层垂直配向膜位于基板某一面，且两配向膜互相面对组立；一层液晶层夹于两配向膜之间。该液晶显示组件为一光学补偿双折射排列(Optically CompensatedBirefrigence，OCB)液晶面板的结构，其中液晶分子预倾角在进行配向工艺前利用等离子体或离子等粒子束所产生的粒子处理液晶显示器组件制作过程中的垂直配向膜表面，该预倾角的范围界于20度到80度之间。
权利要求 :
1、一种液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的液晶显示器组件 包括有两个基板，至少有一基板上具有有机或无机垂直配向膜，且两基板互 相面对组立，具有一液晶层夹于两基板之间，该液晶层为一光学补偿双折射 排列液晶面板的结构，其中液晶分子预倾角控制的方法，步骤包括有：制备一具有垂直配向膜的液晶显示组件基板；
以一粒子束对该垂直配向膜表面进行表面处理，其中该粒子束撞击该垂 直配向膜来改变侧链结构，以控制液晶分子预倾角，且该粒子束能量范围为 50电子伏特至3000电子伏特；以及对该垂直配向膜表面进行配向处理，其中该粒子束中的粒子主要成分为 氢离子、氮离子、氧离子、氟离子或氩离子之一，或为氢离子、氮离子、氧 离子、氟离子或氩离子的混合物。
2、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的 垂直配向膜的表面处理决定配向膜对该液晶分子垂直与水平配向的比例，进 而控制该液晶分子的预倾角度。
3、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的 垂直配向膜的表面处理步骤执行于该配向处理步骤之前。
4、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的 垂直配向膜的配向处理步骤执行于该表面处理步骤之前。
5、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，可以于 表面处理步骤中同时进行配向。
6、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，借控制 该粒子束的能量，剂量，入射角度或粒子束种类，对该垂直配向膜表面处理 后，进行该液晶分子预倾角度的控制。
7、如权利要求5所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的 表面处理控制该配向膜的表面能量。
8、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，借该粒 子束精准撞击该垂直配向膜后，可改变侧链的密度与分布。
9、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述的 配向方式包含刷磨配向、光配向、离子束配向以及等离子体配向。
10、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述 的粒子束以垂直或斜角方向撞击该配向膜。
11、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述 的基板为一玻璃基板、一塑料基板、一弹性基板或一金属基板。
12、如权利要求1所述的液晶显示器组件制造方法，其特征在于，所述 的方法控制该液晶分子的预倾角度由20度至80度。
说明书 :
技术领域
本发明是有关于一种液晶显示器组件制造技术，利用等离子体或离子等 粒子束所产生的粒子在配向工艺前对液晶显示器结构中垂直配向膜进行表面 处理以控制液晶分子的预倾角，达到具有可调整预倾角的光学补偿双折射排 列(Optically Compensated Birefrigence，OCB)液晶面板结构的目的。
背景技术
因液晶(Liquid Crystal)特有的光电特性，故可用来做为显示的用途， 一般量产的平面液晶显示器(LCD)主要即TN(Twisted Nematic)型。
TN型液晶显示器的基本构造为上下两片导电玻璃基板，其间注入向列型 (Nematic)的液晶，上下基板外侧各加上一片偏振方向互相垂直的偏光板， 另外并在导电膜上涂布一层经摩擦处理形成微沟槽(micro-groove)的配向 膜，使得液晶分子顺着沟槽方向排列。在不施加电场的情况下，光的偏振方 向进入液晶组件后会随着液晶分子的扭转而改变，故光可通过形成亮状态； 相反地，若施加电压时，液晶分子垂直于配向膜排列(homeotropic)，则光 无法通过第二片偏光板形成暗状态。以此运作原理做为液晶显示器。
LCD显示器为一发展成熟的产业，但其显示仍有视角、对比、显示均匀性 等几个问题要加以改善，而为了达到高密度的LCD、大尺寸面板，更快的应答 速度(response time)等目的，配向膜(alignment film)的发展是息息相 关的。液晶显示装置中的液晶分子之所以可应用于屏幕上，因其被外加电场 驱动后，可改变偏极光的偏极方向，或在电场关闭后液晶就靠着恢复力恢复 到原来的排列，以控制光是否穿透，即亮暗的状态，达到显示目的。
液晶分子排列方式约分为三种，如图1A所示为液晶分子12长轴平行于 配向膜14，此称为水平配向(Homogeneous Alignment)，第二种如图1B所 示，液晶分子12长轴垂直于配向膜16上，称为垂直配向(Vertical Alignment)。但在液晶屏幕的应用上，如图1C所示的倾斜角度配向示意图， 其中液晶分子12与配向膜18表面呈某一预倾角(Pretilt Angle)，如此才 能达到均一配向的效果，此预倾角是影响LCD显示特性的重要参数，一般来 说，除了液晶与配向膜间因化学结构所造成的交互作用力会造成预倾角外， 利用配向膜结构中的表面型态亦可造成预倾角。
非接触式配向技术中，如光配向(photo-alignment)技术，是将偏振紫外 光(polarized UV light)照射在配向膜上进行配向处理。
如图2所示的公知技术皆是一种配向膜的表面处理方法，于一可移动的 桌子20上置放一基板结构2，其中包括有一玻璃基板4与配向膜6，滚轮24 表面披覆刷磨材料22。当桌子20移动的过程中，滚轮24会带动刷磨材料22 对配向膜6进行配向处理。
利用光线进行配向层表面处理的技术请参阅美国专利No.5,711,999，其 中述及一种改变薄膜特性的光感化学材料的方法(Method for modifying the film of a photosensitive chemical material)，其中揭露可与薄膜化学 成分起反应的光波长范围与照射剂量，利用控制照射光的曝光强度与波长改 变薄膜特性，借以改变液晶分子预倾角度。而美国专利No.5,623,354更揭露 利用紫外光改变于液晶显示器组件上配向层上方的液晶分子的预倾角度，并 制作多配向区域(multi-domain)的液晶层的显示器组件。
美国专利U.S.No.6,852,374揭露一种液晶显示器与其光学组件的制作 方法(LCD device，optical element，method of fabricating the LCD device and method of making the optical element)，此篇专利是关于光学补偿 双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)液晶面板的结构 设计与制作的专利。为完成此结构，控制液晶分子预倾角为其必要的技术手 段。此篇专利利用照光波长与照射剂量对配向膜表面处理而控制预倾角，其 中特别使用一种特殊的配向膜材料，可利用不同波长的光线照射配向膜的侧 链(side chain)，使对应该特定波长光线的侧链被破坏，以控制不同预倾 角的状态。公知技术图3显示配向膜材料31包含主链结构32、侧链结构34、 以及光敏结构33用以连结主链结构与侧链结构，其中不同波长的光线对应不 同的光敏结构33。当特定波长的光线照射到特定波长的光敏结构33时，会破 坏连接侧链结构34的光敏结构33，导致配向膜31的侧链结构减少，进而控 制液晶分子预倾角。
在光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB) 显示模式中，为了省略外加高电压使液晶分子由扩张状态(splay state)转换 到弯曲状态(bend state)的步骤，需要提供液晶分子较高的预倾角。然而， 连同其它公知技术，如单独使用刷磨配向、离子束配向、光配向或等离子体 配向皆无法达到光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence， OCB)所需要的高预倾角。若利用混合垂直、水平方向的配向膜于某种特定情 况可以达到高预倾角的目的，公知技术则需要特殊调制的配向膜溶液才能达 到。利用光线或热源进行表面处理辅以刷磨配向则会有电气特性如残余直流 电流(Residual DC Voltage)过高或热稳定性不佳的问题。公知技术利用光 线进行配向膜表面处理的技术并无法准确产生所需的配向膜特性，因利用光 线并不容易控制其剂量，使得曝光导致配向膜的表面受损，亦或是需利用特 殊设计的配向膜等，皆无法达到稳定的高预倾角度的状态。
TN型液晶显示器的基本构造为上下两片导电玻璃基板，其间注入向列型 (Nematic)的液晶，上下基板外侧各加上一片偏振方向互相垂直的偏光板， 另外并在导电膜上涂布一层经摩擦处理形成微沟槽(micro-groove)的配向 膜，使得液晶分子顺着沟槽方向排列。在不施加电场的情况下，光的偏振方 向进入液晶组件后会随着液晶分子的扭转而改变，故光可通过形成亮状态； 相反地，若施加电压时，液晶分子垂直于配向膜排列(homeotropic)，则光 无法通过第二片偏光板形成暗状态。以此运作原理做为液晶显示器。
LCD显示器为一发展成熟的产业，但其显示仍有视角、对比、显示均匀性 等几个问题要加以改善，而为了达到高密度的LCD、大尺寸面板，更快的应答 速度(response time)等目的，配向膜(alignment film)的发展是息息相 关的。液晶显示装置中的液晶分子之所以可应用于屏幕上，因其被外加电场 驱动后，可改变偏极光的偏极方向，或在电场关闭后液晶就靠着恢复力恢复 到原来的排列，以控制光是否穿透，即亮暗的状态，达到显示目的。
液晶分子排列方式约分为三种，如图1A所示为液晶分子12长轴平行于 配向膜14，此称为水平配向(Homogeneous Alignment)，第二种如图1B所 示，液晶分子12长轴垂直于配向膜16上，称为垂直配向(Vertical Alignment)。但在液晶屏幕的应用上，如图1C所示的倾斜角度配向示意图， 其中液晶分子12与配向膜18表面呈某一预倾角(Pretilt Angle)，如此才 能达到均一配向的效果，此预倾角是影响LCD显示特性的重要参数，一般来 说，除了液晶与配向膜间因化学结构所造成的交互作用力会造成预倾角外， 利用配向膜结构中的表面型态亦可造成预倾角。
非接触式配向技术中，如光配向(photo-alignment)技术，是将偏振紫外 光(polarized UV light)照射在配向膜上进行配向处理。
如图2所示的公知技术皆是一种配向膜的表面处理方法，于一可移动的 桌子20上置放一基板结构2，其中包括有一玻璃基板4与配向膜6，滚轮24 表面披覆刷磨材料22。当桌子20移动的过程中，滚轮24会带动刷磨材料22 对配向膜6进行配向处理。
利用光线进行配向层表面处理的技术请参阅美国专利No.5,711,999，其 中述及一种改变薄膜特性的光感化学材料的方法(Method for modifying the film of a photosensitive chemical material)，其中揭露可与薄膜化学 成分起反应的光波长范围与照射剂量，利用控制照射光的曝光强度与波长改 变薄膜特性，借以改变液晶分子预倾角度。而美国专利No.5,623,354更揭露 利用紫外光改变于液晶显示器组件上配向层上方的液晶分子的预倾角度，并 制作多配向区域(multi-domain)的液晶层的显示器组件。
美国专利U.S.No.6,852,374揭露一种液晶显示器与其光学组件的制作 方法(LCD device，optical element，method of fabricating the LCD device and method of making the optical element)，此篇专利是关于光学补偿 双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)液晶面板的结构 设计与制作的专利。为完成此结构，控制液晶分子预倾角为其必要的技术手 段。此篇专利利用照光波长与照射剂量对配向膜表面处理而控制预倾角，其 中特别使用一种特殊的配向膜材料，可利用不同波长的光线照射配向膜的侧 链(side chain)，使对应该特定波长光线的侧链被破坏，以控制不同预倾 角的状态。公知技术图3显示配向膜材料31包含主链结构32、侧链结构34、 以及光敏结构33用以连结主链结构与侧链结构，其中不同波长的光线对应不 同的光敏结构33。当特定波长的光线照射到特定波长的光敏结构33时，会破 坏连接侧链结构34的光敏结构33，导致配向膜31的侧链结构减少，进而控 制液晶分子预倾角。
在光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB) 显示模式中，为了省略外加高电压使液晶分子由扩张状态(splay state)转换 到弯曲状态(bend state)的步骤，需要提供液晶分子较高的预倾角。然而， 连同其它公知技术，如单独使用刷磨配向、离子束配向、光配向或等离子体 配向皆无法达到光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence， OCB)所需要的高预倾角。若利用混合垂直、水平方向的配向膜于某种特定情 况可以达到高预倾角的目的，公知技术则需要特殊调制的配向膜溶液才能达 到。利用光线或热源进行表面处理辅以刷磨配向则会有电气特性如残余直流 电流(Residual DC Voltage)过高或热稳定性不佳的问题。公知技术利用光 线进行配向膜表面处理的技术并无法准确产生所需的配向膜特性，因利用光 线并不容易控制其剂量，使得曝光导致配向膜的表面受损，亦或是需利用特 殊设计的配向膜等，皆无法达到稳定的高预倾角度的状态。
发明内容
有鉴于公知技术的缺点，本发明提出一种控制液晶分子预倾角的方法， 利用涂布垂直配向膜材料、加以粒子束进行表面处理与刷磨(rubbing)配向 等技术，达到公知技术无法达到高预倾角(pretilt angle)的目的。因为液 晶分子预倾角与配向膜表面侧链密度有关，本发明即利用等离子体或是离子 产生的粒子束对液晶显示装置的配向膜进行表面处理，借以调整配向膜表面 侧链的密度，借以改变液晶分子预倾角的大小。
有别于公知技术需混合垂直、水平方向的配向膜于某种特定情况才可以 达到较高预倾角的手段，本发明仅需单一垂直配向膜再加以表面处理即可控 制所需的配向膜表面侧链的密度。
其中控制液晶分子预倾角的方法的较佳实施例应用于一光学补偿双折射 排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)液晶面板的结构上，其 中步骤包括先于基板上制备一垂直配向膜，如以滚轮涂布、刮刀涂布或喷墨 印刷等方式形成该垂直配向膜，亦可为利用溅镀或化学气相沉积的无机垂直 配向膜，如氟化的类钻碳膜(F-DLC)等，再以等离子体或离束所产生的粒子束 对该垂直配向膜表面进行表面处理，最后再对该垂直配向膜表面进行配向处 理。如此，以等离子体或离束所产生的粒子束处理上述垂直配向膜的侧链改 变侧链结构，借以控制液晶分子预倾角。
其中该粒子束的较佳实施例是由离子或等离子体束产生，且可借控制粒 子束的能量、剂量、入射角度、甚至粒子束种类，导致该垂直配向膜的侧链 的密度与分布，以进行该液晶分子预倾角度的控制。
有别于公知技术需混合垂直、水平方向的配向膜于某种特定情况才可以 达到较高预倾角的手段，本发明仅需单一垂直配向膜再加以表面处理即可控 制所需的配向膜表面侧链的密度。
其中控制液晶分子预倾角的方法的较佳实施例应用于一光学补偿双折射 排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)液晶面板的结构上，其 中步骤包括先于基板上制备一垂直配向膜，如以滚轮涂布、刮刀涂布或喷墨 印刷等方式形成该垂直配向膜，亦可为利用溅镀或化学气相沉积的无机垂直 配向膜，如氟化的类钻碳膜(F-DLC)等，再以等离子体或离束所产生的粒子束 对该垂直配向膜表面进行表面处理，最后再对该垂直配向膜表面进行配向处 理。如此，以等离子体或离束所产生的粒子束处理上述垂直配向膜的侧链改 变侧链结构，借以控制液晶分子预倾角。
其中该粒子束的较佳实施例是由离子或等离子体束产生，且可借控制粒 子束的能量、剂量、入射角度、甚至粒子束种类，导致该垂直配向膜的侧链 的密度与分布，以进行该液晶分子预倾角度的控制。
附图说明
图1A为现有技术液晶分子水平配向示意图；
图1B为现有技术液晶分子垂直配向示意图；
图1C为现有技术液晶分子倾斜配向示意图；
图2所示为公知技术配向膜的表面处理方法；
图3所示为公知技术配向膜的表面处理方法；
图4A与图4B所示为光学补偿弯曲排列模式的液晶显示器组件；
图5为控制液晶分子预倾角的步骤流程图；
图6A至图6C为本发明利用粒子束撞击垂直配向膜侧链的示意图；
图7所示为本发明配向膜表面能量与预倾角角度的实验结果。
符号说明：
配向膜12 液晶分子14，16，18
桌子20 基板结构2
玻璃基板4 配向膜6
刷磨材料22 滚轮24
侧链结构34 主链结构32
配向膜材料31 光敏结构33
上基板40a 下基板40b
上配向层41a 下配向层41b
液晶层42 液晶分子44
基板60 配向膜62
侧链结构64
图1B为现有技术液晶分子垂直配向示意图；
图1C为现有技术液晶分子倾斜配向示意图；
图2所示为公知技术配向膜的表面处理方法；
图3所示为公知技术配向膜的表面处理方法；
图4A与图4B所示为光学补偿弯曲排列模式的液晶显示器组件；
图5为控制液晶分子预倾角的步骤流程图；
图6A至图6C为本发明利用粒子束撞击垂直配向膜侧链的示意图；
图7所示为本发明配向膜表面能量与预倾角角度的实验结果。
符号说明：
配向膜12 液晶分子14，16，18
桌子20 基板结构2
玻璃基板4 配向膜6
刷磨材料22 滚轮24
侧链结构34 主链结构32
配向膜材料31 光敏结构33
上基板40a 下基板40b
上配向层41a 下配向层41b
液晶层42 液晶分子44
基板60 配向膜62
侧链结构64
具体实施方式
本发明为一种控制液晶分子预倾角(pretilt angle)的方法，鉴于液晶 显示器中的液晶分子预倾角与其配向膜表面侧链(side chain)密度有关， 利用可精确调整的等离子体(plasma)或是离子(ion)产生的粒子束对液晶 显示装置的配向膜(alignment film)进行表面处理，借以调整配向膜表面 侧链的密度，借以改变液晶分子预倾角的大小。并且，有别于公知技术需特 殊调制混合垂直、水平方向的配向膜才能达到较高预倾角的方法，本发明仅 需单一垂直配向膜(包括其中材料与配向膜溶液)，再施加以下详述的表面 处理与配向手段即可达到所需的配向膜表面侧链的密度。
请参阅图4A所示的光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)模式的液晶显示器组件，其中液晶显示器组件至少包括 上基板40a与下基板40b、上配向层41a与下配向层41b，与其夹合的液晶层 42，并其中液晶分子44。液晶分子初始状态以受上下配向层41a，41b影响的 扩张(splay)方式排列，显示为低预倾角的状态，然而，为了达到液晶显示 器快速反应的目的，常需加以额外电压将扩张方式排列的液晶分子转换为图 4B所示弯曲(bend)方式排列的液晶分子44，使液晶分子44成为高预倾角 的状态。
然本发明控制液晶分子预倾角的方法，因能任意得控制液晶预倾角，若 将预倾角控制在高预倾角的情况下，则将无须高电压来转换液晶分子的扩张 (splay)排列到弯曲(bend)排列，因为利用外加电压的改变方式常会有转 换不完全或转换速率过慢造成显示错误、显示均匀性不足的缺失。本发明的 较佳实施例是于上下基板间使用单一配向层，如仅使用垂直配向层，再利用 离子或等离子体等粒子束来进行表面处理，调整配向层侧链密度，形成可以 产生稳定状态的高预倾角液晶分子的配向膜，之后进行定向的步骤，再组立 形成液晶组件，以此达到快速反应的液晶组件。上述利用粒子束的技术中， 可准确控制粒子束的能量、剂量、入射角度、甚至粒子束种类，改变配向膜 侧链的密度与比例，以此影响液晶分子预倾角的角度。本发明可借此技术达 到最高80度左右的高预倾角状态。
为了不需如公知技术对液晶显示组件加入电压才能达到某一预倾角度的 技术，本发明利用等离子体或离子束所产生的粒子对配向膜表面处理后即达 到具有高预倾角(可控制不同角度的预倾角)的液晶分子的状态，不仅可节 省将扩张(splay)方式排列的液晶分子转换为弯曲(bend)方式排列的液晶 分子的步骤，高预倾角垂直配向膜更可使液晶分子状态稳定处于弯曲(bend) 方式排列的状态，以增加液晶显示的反应速度，其中控制液晶分子预倾角的 步骤如图5所示。
本发明需要制备一具有垂直配向膜的液晶显示组件基板。开始时，先制 备基板，包括上基板与下基板(步骤S501)。之后，至少于其中的一基板上 形成配向膜，其中配向膜材料可为有机配向膜或无机配向膜，有机配向膜主 要成份为聚亚醯胺(polyimide)树脂，无机配向膜主要为F-DLC(步骤S503)；
再经以离子或等离子体产生的粒子束进行该配向膜的表面处理(步骤 S505)，处理过后的配向膜表面侧链密度或分布会因表面能量而改变；
接着对表面处理过的垂直配向膜进行配向处理，其中较佳实施例是于垂 直配向膜经过粒子束表面处理后(完成极向(polar)方向的配向)，再利用 滚轮刷磨进行径向方位(azimuthal)配向(步骤S507)。除上述垂直配向膜 的表面处理步骤执行于配向处理步骤之前外，另一实施例可为该垂直配向膜 的配向处理步骤执行于该表面处理步骤之前。借上述垂直配向膜的表面处理 决定液晶分子垂直与水平配向的比例，进而控制该液晶分子的预倾角度；
最后，可将上下基板结合，灌注液晶，以组立液晶显示组件，较佳实施 例是以制作光学补偿双折射排列(OCB)液晶面板的结构为主(步骤S509)。
借由上述控制粒子束各种撞击参数来控制侧链密度，以达到控制液晶分 子在配向膜表面上的预倾角。利用粒子束进行表面处理可以借以准确控制配 向膜表面能量(surface energy)，而撞击方向可以垂直方向撞击，或以斜 角方向撞击，因离子束或等离子体束所产生的粒子对配向膜处理仅及于表面， 相对于公知技术利用光线等方式的表面处理方法所及的深度为浅，故不易有 电气特性或热稳定性不佳的问题。上述用以进行表面处理的粒子束实施的能 量范围可为50电子伏特至3000电子伏特，且其粒子主要成分为氢离子、氮 离子、氧离子、氟离子或氩离子之一，或为氢离子、氮离子、氧离子、氟离 子或氩离子的混合物。而基板材料可包括玻璃、塑料、弹性材料、金属等， 并不限于在此所述的实施例。
本发明利用离子或等离子体产生的粒子束撞击垂直配向膜侧链的示意图 如图6A至图6C所示。图6A显示为液晶显示器组件的部分结构，包括基板60 并于其上制备配向膜62，侧链结构64接于配向膜62上。图6A为配向膜表面 侧链初始状态。之后控制粒子束撞击配向膜60及侧链结构64，破坏部分侧链 的结构，改变侧链密度，形成图6B所示有部分侧链结构64消失的状态。再 经定向的步骤形成图6C较规律的侧链状态，其中被表面侧链被破坏的部分形 成水平配向的区域，没有被破坏的部分则为垂直配向的区域。液晶分子即可 顺着此侧链结构64达到均匀配向的目的，在本发明尤其是指达到高预倾角度 的液晶分子排列的效果。
图7所示为本发明经粒子束表面处理的表面能量与预倾角角度的实验结 果，借控制粒子束可以改变配向膜表面能量，以控制垂直配向膜的侧链密度， 进而控制液晶分子的预倾角度。由实验结果可知，本发明液晶显示器组件制 造方法所提供的液晶分子预倾角度可由20度至80度。
综上所述，本发明控制液晶分子预倾角的方法是利用离子或等离子体所 产生出的粒子束对液晶显示器组件中的垂直配向膜进行表面处理，利用粒子 束撞击配向膜及其侧链进行表面处理，处理过后的配向膜表面侧链密度会因 粒子束条件或气体种类而改变，进而改变配向膜表面侧链密度与分布，之后 则可依实际需要决定液晶分子在配向膜表面的预倾角。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范 围，故举凡运用本发明说明书及图标内容所做的等效结构变化，均同理包含 于本发明的范围内。
请参阅图4A所示的光学补偿双折射排列(Optical Compensation Birefrigence，OCB)模式的液晶显示器组件，其中液晶显示器组件至少包括 上基板40a与下基板40b、上配向层41a与下配向层41b，与其夹合的液晶层 42，并其中液晶分子44。液晶分子初始状态以受上下配向层41a，41b影响的 扩张(splay)方式排列，显示为低预倾角的状态，然而，为了达到液晶显示 器快速反应的目的，常需加以额外电压将扩张方式排列的液晶分子转换为图 4B所示弯曲(bend)方式排列的液晶分子44，使液晶分子44成为高预倾角 的状态。
然本发明控制液晶分子预倾角的方法，因能任意得控制液晶预倾角，若 将预倾角控制在高预倾角的情况下，则将无须高电压来转换液晶分子的扩张 (splay)排列到弯曲(bend)排列，因为利用外加电压的改变方式常会有转 换不完全或转换速率过慢造成显示错误、显示均匀性不足的缺失。本发明的 较佳实施例是于上下基板间使用单一配向层，如仅使用垂直配向层，再利用 离子或等离子体等粒子束来进行表面处理，调整配向层侧链密度，形成可以 产生稳定状态的高预倾角液晶分子的配向膜，之后进行定向的步骤，再组立 形成液晶组件，以此达到快速反应的液晶组件。上述利用粒子束的技术中， 可准确控制粒子束的能量、剂量、入射角度、甚至粒子束种类，改变配向膜 侧链的密度与比例，以此影响液晶分子预倾角的角度。本发明可借此技术达 到最高80度左右的高预倾角状态。
为了不需如公知技术对液晶显示组件加入电压才能达到某一预倾角度的 技术，本发明利用等离子体或离子束所产生的粒子对配向膜表面处理后即达 到具有高预倾角(可控制不同角度的预倾角)的液晶分子的状态，不仅可节 省将扩张(splay)方式排列的液晶分子转换为弯曲(bend)方式排列的液晶 分子的步骤，高预倾角垂直配向膜更可使液晶分子状态稳定处于弯曲(bend) 方式排列的状态，以增加液晶显示的反应速度，其中控制液晶分子预倾角的 步骤如图5所示。
本发明需要制备一具有垂直配向膜的液晶显示组件基板。开始时，先制 备基板，包括上基板与下基板(步骤S501)。之后，至少于其中的一基板上 形成配向膜，其中配向膜材料可为有机配向膜或无机配向膜，有机配向膜主 要成份为聚亚醯胺(polyimide)树脂，无机配向膜主要为F-DLC(步骤S503)；
再经以离子或等离子体产生的粒子束进行该配向膜的表面处理(步骤 S505)，处理过后的配向膜表面侧链密度或分布会因表面能量而改变；
接着对表面处理过的垂直配向膜进行配向处理，其中较佳实施例是于垂 直配向膜经过粒子束表面处理后(完成极向(polar)方向的配向)，再利用 滚轮刷磨进行径向方位(azimuthal)配向(步骤S507)。除上述垂直配向膜 的表面处理步骤执行于配向处理步骤之前外，另一实施例可为该垂直配向膜 的配向处理步骤执行于该表面处理步骤之前。借上述垂直配向膜的表面处理 决定液晶分子垂直与水平配向的比例，进而控制该液晶分子的预倾角度；
最后，可将上下基板结合，灌注液晶，以组立液晶显示组件，较佳实施 例是以制作光学补偿双折射排列(OCB)液晶面板的结构为主(步骤S509)。
借由上述控制粒子束各种撞击参数来控制侧链密度，以达到控制液晶分 子在配向膜表面上的预倾角。利用粒子束进行表面处理可以借以准确控制配 向膜表面能量(surface energy)，而撞击方向可以垂直方向撞击，或以斜 角方向撞击，因离子束或等离子体束所产生的粒子对配向膜处理仅及于表面， 相对于公知技术利用光线等方式的表面处理方法所及的深度为浅，故不易有 电气特性或热稳定性不佳的问题。上述用以进行表面处理的粒子束实施的能 量范围可为50电子伏特至3000电子伏特，且其粒子主要成分为氢离子、氮 离子、氧离子、氟离子或氩离子之一，或为氢离子、氮离子、氧离子、氟离 子或氩离子的混合物。而基板材料可包括玻璃、塑料、弹性材料、金属等， 并不限于在此所述的实施例。
本发明利用离子或等离子体产生的粒子束撞击垂直配向膜侧链的示意图 如图6A至图6C所示。图6A显示为液晶显示器组件的部分结构，包括基板60 并于其上制备配向膜62，侧链结构64接于配向膜62上。图6A为配向膜表面 侧链初始状态。之后控制粒子束撞击配向膜60及侧链结构64，破坏部分侧链 的结构，改变侧链密度，形成图6B所示有部分侧链结构64消失的状态。再 经定向的步骤形成图6C较规律的侧链状态，其中被表面侧链被破坏的部分形 成水平配向的区域，没有被破坏的部分则为垂直配向的区域。液晶分子即可 顺着此侧链结构64达到均匀配向的目的，在本发明尤其是指达到高预倾角度 的液晶分子排列的效果。
图7所示为本发明经粒子束表面处理的表面能量与预倾角角度的实验结 果，借控制粒子束可以改变配向膜表面能量，以控制垂直配向膜的侧链密度， 进而控制液晶分子的预倾角度。由实验结果可知，本发明液晶显示器组件制 造方法所提供的液晶分子预倾角度可由20度至80度。
综上所述，本发明控制液晶分子预倾角的方法是利用离子或等离子体所 产生出的粒子束对液晶显示器组件中的垂直配向膜进行表面处理，利用粒子 束撞击配向膜及其侧链进行表面处理，处理过后的配向膜表面侧链密度会因 粒子束条件或气体种类而改变，进而改变配向膜表面侧链密度与分布，之后 则可依实际需要决定液晶分子在配向膜表面的预倾角。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范 围，故举凡运用本发明说明书及图标内容所做的等效结构变化，均同理包含 于本发明的范围内。