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TW202111401A - 液晶單元組合件 - Google Patents

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TW202111401A
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珍 瓊格曼
梅伊 魏爾勒
貝瑞 威爾德
強納森 哈琴斯
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英商弗萊克英納寶有限公司
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Abstract

一種方法，其包括：將兩個液晶半單元組裝在一起；其中所述兩個半單元中的至少一個包括支撐膜和原位形成在所述支撐膜上的間隔結構陣列；且其中所述組裝包括運用預先製備的間隔元件對所述兩個半單元共同進行施壓，所述預先製備的間隔元件在與所述間隔結構陣列共享的至少一個區域上方經施配到所述兩個半單元中的至少一個上；其中所述間隔元件提供對所述兩個半單元之間的單元間隙的大小的主要控制，且所述間隔結構用以抵制所述間隔元件的壓縮。

Description

液晶單元組合件
發明領域
本發明涉及一種液晶單元組合件。
發明背景
液晶(LC)單元通常包括在其間限定單元間隙的兩個半單元及填充於單元間隙的液晶材料。單元間隙控制對於實現高品質單元可為重要的。
兩個半單元之間的預先製備的間隔元件(例如間隔球/珠粒/纖維)的散佈已被使用來限定已完成的單元中的兩個半單元之間之具有精確厚度的單元間隙；但使用建構到半單元中的一個或兩個中的間隔結構的有序陣列則具有位置控制的優點。對於像素區域外部的像素化顯示裝置的實例，可能優選的是將用於主動區域的間隔結構定位在像素區之間的黑色矩陣區中。
本申請的發明人已認識到難以運用此類間隔結構來控制單元間隙。
發明概要
特此提供一種方法，其包括：將兩個液晶半單元組裝在一起；其中兩個半單元中的至少一個包括支撐膜和原位形成在柔性支撐膜上的間隔結構陣列；且其中所述組裝包括運用預先製備的間隔元件對兩個半單元共同進行施壓，所述預先製備的間隔元件在與間隔結構陣列共享的至少一個區域上方經施配到兩個半單元中的至少一個上；其中間隔元件提供對兩個半單元之間的單元間隙的大小的主要控制，且間隔結構用以抵制間隔元件的壓縮。
根據一個實施例，間隔結構經設定大小使得所述施壓用以在間隔元件的任何壓縮之前壓縮間隔結構。
根據一個實施例，間隔元件在所述施壓之前的高度不超過間隔結構在所述施壓之前的高度的95%。
根據一個實施例，間隔結構及支撐膜展現大體相同的楊氏模量。
根據一個實施例，間隔結構及處於間隔結構正下方的絕緣層展現大體相同的楊氏模量。
根據一個實施例，間隔元件展現比間隔結構高的楊氏模量。
根據一個實施例，在組裝所述單元時，由所述間隔元件對所述間隔元件接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度高於由所述間隔結構對所述間隔結構接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度。
根據一個實施例，在所述組裝之前處理或修飾所述間隔元件的表面，以便在對所述兩個半單元共同進行施壓的狀態下，增加由所述間隔元件所展現朝向所述間隔元件接觸之所述半單元的表面的材料的黏著強度。
還特此提供一種裝置，其包括：組裝在一起的兩個液晶半單元；其中兩個半單元中的至少一個包括支撐膜和原位形成在支撐膜上的間隔結構陣列；且其中預先製備的間隔元件在與間隔結構陣列共享的至少一個區域上方定位於兩個半單元之間；其中間隔元件提供對兩個半單元之間的單元間隙的大小的主要控制，且間隔結構用以抵制間隔元件的壓縮。
根據一個實施例，間隔結構及支撐膜展現大體相同的楊氏模量。
根據一個實施例，間隔結構及處於間隔結構正下方的絕緣層展現大體相同的楊氏模量。
根據一個實施例，間隔元件展現比間隔結構高的楊氏模量。
根據一個實施例，在組裝所述單元時，由所述間隔元件對所述間隔元件接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度高於由所述間隔結構對所述間隔結構接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度。
具體實施方式
在一個實例實施例中，所述技術用於製造有機液晶顯示器(OLCD)裝置，其包括用於控制組件的有機電晶體裝置(例如有機薄膜電晶體(OTFT)裝置)。OTFT包括用於半導體通道的有機半導體(例如，有機聚合物或小分子半導體)。用於本發明的技術還同樣可適用於製造用於其它種類的裝置(例如自適應性透鏡裝置等)的LC單元。
在一個實例中，所述技術用於製造用於組裝後撓曲/彎曲成彎曲形狀的LC單元，所述彎曲形狀包含具有單條彎曲線的簡單彎曲形狀及具有多於一條彎曲線的複雜彎曲形狀，例如S形彎曲。一個或多個彎曲線可平行或可不平行於單元的邊緣。
參考圖1，根據本發明的實施例的方法的實例涉及從兩個預先製備的組件A和B組裝液晶單元。
在此實例中，組件B包括：柔性的塑料支撐膜(例如三乙酸纖維素(TAC)的次100微米厚度膜)；導體、半導體和絕緣體層的堆疊8，所述導體、半導體和絕緣體層各自原位形成在柔性的支撐膜10上並且共同限定像素電極及電路，以用於經由顯示裝置的主動區域外部的導體來獨立地控制每一像素電極處的電勢。在此實例中，此電路是有源矩陣電路。堆疊8針對每一像素電極限定相應的薄膜電晶體(TFT)。堆疊8包括源極-汲極導體圖案及閘極導體圖案。光源導體圖案限定：(i)源極導體陣列，所述源極導體各自為TFT的相應行提供源極電極並且各自延伸到主動顯示區域外部；及(ii)汲極導體陣列，所述汲極導體各自與相應像素電極接觸。閘極導體圖案限定閘極導體陣列，所述閘極導體各自為TFT的相應列提供閘極電極並且各自延伸到主動顯示區域外部。術語“行”及“列”共同指示任何一對大體正交的相對方向。每一像素電極與源極和閘極導體的相應的唯一組合相關聯，其中每一像素電極可經由源極和閘極導體獨立地尋址。
在此實例中，堆疊8包含有機聚合物半導體層，其通過溶液處理原位形成在塑料支撐膜10上，所述半導體層為上文提及的TFT提供半導體通道。所述堆疊還包含也通過溶液處理原位形成在塑料支撐膜上的有機聚合物絕緣體/介電層。
其他層7在堆疊8的最上部隔離層16上方原位形成在塑料支撐膜10上，以限定間隔結構陣列及液晶對準表面。在此實例中，間隔結構陣列通過簡單的圖案化過程(使用簡單的二元光掩模的單階段圖案化)原位形成在塑料支撐膜10上，且各間隔結構14的高度橫越整個主動區域大體相同(在任何間隔結構之間不存在有意的高度差異)。參考圖2，間隔結構材料層14a通過例如旋塗的液態處理技術原位形成在電路的最上部隔離層16上方。在此實例中，間隔結構材料為有機聚合物材料(例如光致抗蝕劑材料)，其在顯影劑溶劑中的可溶性可通過暴露於輻射而改變。使用簡單二元光掩模，以誘發間隔結構材料的可溶性的改變的輻射頻率，將間隔結構材料層14a暴露於間隔結構陣列14所需的圖案的輻射圖像(負或正，此取決於用於間隔結構材料的光致抗蝕劑材料的類型)。接著使用上文提及的顯影劑溶劑對所得的潛在可溶性圖像進行顯影，以產生間隔結構陣列14。可通過參考由堆疊8內的一個或多個導體圖案限定的對準標記而控制上文提及的光掩模的位置來控制各間隔結構14相對於下伏的電路的位置。
在此實例中，通過在形成間隔結構陣列14之後在工件上原位形成聚醯亞胺材料層18，及使工件的所得上表面經受摩擦處理從而在聚醯亞胺層18的經暴露表面中產生微小凹槽，來提供液晶對準表面。用於產生LC對準表面的技術的另一實例為光控取向技術，其使用輻照代替機械構件來獲得控制LC材料的對準的表面。
在此實例中，第二組件A還包括柔性塑料支撐膜(例如三乙酸纖維素(TAC)的另一次100微米膜)2，並為顯示裝置提供濾色器陣列4。在第二組件A的一個表面處還提供液晶對準表面。在此實例中，還通過在柔性支撐膜2上原位形成聚醯亞胺材料層12(在圖3中展示)，及使聚醯亞胺層12的表面經受機械摩擦處理從而在聚醯亞胺層12的經暴露表面中產生微小凹槽，來提供此液晶對準表面。
兩個組件A及B的液晶對準表面用以在不存在由像素電極與對立電極之間的電勢差生成的任何超控電場的情況下控制LC材料的引向器的定向(取決於LC單元的類型，所述對立電極可以是組件A或組件B的部分)。
參考圖3：在此實例中，在使兩個組件A及B與面向彼此的兩個液晶對準表面組合在一起之前，預先製備的間隔元件20(例如大體為球面的元件)經施配到與間隔結構14共享的組件B的表面的區域上。在此實例中，間隔球20經噴射到組件B的表面上。在另一實例中，在兩個組件A及B連同面向彼此的兩個液晶對準表面組合在一起之前，間隔球連同LC材料一起經施配(以間隔球在LC材料中的懸浮液的形式)到與間隔結構14共享的組件B的表面的區域上。在又一實例中，在形成提供LC對準表面的層的同時，間隔球20被施配到半單元上。間隔球經添加到LC對準層材料的溶液，隨後搖動/混合以在所述溶液內盡可能均勻地分配間隔球。溶液與間隔球的所得混合物經施配到半單元上(通過例如狹縫塗布或絲網塗布)，隨後進行乾燥及烘烤以移除溶劑並形成提供LC對準表面的層，其中間隔球固定到所述層。
相比於間隔結構14，各個別間隔元件20在組件B的表面上的位置並非可控制的。間隔元件20在組件B的表面上的佈置基本上是隨機的。
在此實例中，當組件B的間隔結構陣列14的上表面首先接觸組件A時(即在對組件A及B一起進行任何強有力的施壓之前)，間隔元件20及間隔結構14相對於彼此經設定大小，使得各間隔元件20不接觸組件A及B兩者的兩個LC對準表面。在此實例中，間隔結構陣列14的上表面的開始高度(在任何壓縮之前)大於間隔球20的直徑。此處所述高度是指LC對準表面上方的距離。更確切地說，間隔球20的直徑是間隔結構陣列14的上表面的開始高度(在任何壓縮之前)的大約95%或更少。
參考圖4，接著共同地強有力地壓縮組件A及B(經由暫時黏附到組件A及B的相對硬質的玻璃載體(未示出))，以達到間隔球20接觸組件A及B的兩個LC對準表面的程度。間隔結構14接著處於經壓縮狀態。
在兩個組件A及B如此被共同地強有力地施壓的情況下，在兩個組件A及B之間提供的在主動顯示區域外部的黏附劑6會固化。在完成固化之後，去除對兩個組件A及B共同地施壓的外力，並且固化的黏附劑6將兩個組件A及B保持在其中間隔球20保持與組件A及B的兩個LC對準表面接觸的狀態，並且間隔結構14保持在經壓縮狀態中。
LC材料可在兩個組件A與B結合在一起之後經引入到單元間隙中，或LC材料30可在兩個組件A及B組合在一起之前經施配到組件B上。作為實例，圖3及圖4展示後一技術。
如果所得LC單元隨後經受傾向於壓縮間隔球20的任何力(例如LC單元強有力地撓曲/彎曲成彎曲形狀，尤其成例如S形彎曲的複雜曲線)，那麼經壓縮間隔結構14用以抵制此類力，並且通過例如在上文所提及的源極及/或閘極導體中引起中斷，來降低間隔球20壓凹底層並且干擾堆疊8的功能的風險。
原位形成在柔性塑料支撐膜10上的間隔結構14必須在使用用於沉積及圖案化過程的條件的限制內形成，所述沉積及圖案化過程與用於支撐襯底10的柔性塑料膜的使用及堆疊8內的有機聚合物半導體及絕緣體層的使用相容。預先製備的間隔元件可在不具有此類處理限制的情況下製造，並且可容易地展現相對較高的楊氏模量及較均一的屬性。在此實例中，間隔元件20包括預先製備的間隔球20，其具有比間隔結構14高的楊氏模量。間隔球20的相對較高的楊氏模量和可靠地均一的屬性均便於良好地控制單元間隙(兩個組件A及B的兩個LC對準表面之間的分離距離)並且因此控制LC厚度。同時，原位間隔結構14的有序和受控制佈置用以防止對間隔球20的過度壓縮和對下伏的堆疊8的恰當電氣功能的損壞。在另一實例中，間隔元件20可展現大體等於或甚至低於間隔結構14的楊氏模量。從較佳地防止對下伏的堆疊8的恰當電氣功能的損壞的視角，較低楊氏模量對於間隔元件20是優選的，而與預先製備的間隔元件相關聯的上文提及的可靠地均一的屬性(相對於間隔結構)有助於良好的單元間隙控制。
在一個實例中，兩個光間隔件結構14(以及處於光間隔件結構14正下方的絕緣層16)都包括已知為SU-8的交聯環氧基光致抗蝕劑，並且展現約2 GPa的楊氏模量(YM)；且間隔元件20包括微球體，例如聚氯乙烯(PVC)微球體(YM = 2.4-4.1 GPa)、聚苯乙烯微球體(YM = 3-3.5 GPa)、聚甲基丙烯酸甲酯微球體(YM = 2.4-3.4 GPa)及丙烯酸微球體(YM = 3.2 GPa)。TAC柔性支撐膜展現約2.4 GPa的楊氏模量。在一個實例中，間隔元件20由針對LC對準表面展現良好黏性/黏著強度的材料製成，且尤其由一種對於LC對準表面的黏性/黏著強度高於間隔結構14對於相對之LC對準表面所展現的黏性/黏著強度的材料製成。在一個實例中，在對單元進行組裝之前，間隔元件20的表面經處理及修飾，以便增加間隔元件20對提供間隔元件20接觸的半單元表面的材料(例如用於LC對準層的聚醯亞胺材料)所展現(在對兩個半單元共同進行施壓的狀態下)的黏著強度。
通過使用所展現的楊氏模量大體不低於間隔球20的楊氏模量的材料來作為堆疊8的最上部隔離層16，可以進一步降低損壞下伏的堆疊8的電氣功能的風險。
在上文所描述的實例中，當組件B的間隔結構陣列14的上表面首先接觸組件A時(即在對組件A及B一起進行任何強有力的施壓之前)，間隔元件20及間隔結構14相對於彼此經設定大小，使得各間隔元件20不接觸組件A及B兩者的兩個LC對準表面。取決於所使用的特定間隔元件20的性質，即使在開始高度與間隔球的直徑相當的情況下，間隔結構也可實現防止損壞下伏的堆疊8的功能。
在此實例中，LC單元形成像素化顯示裝置的部分，並且每一像素區域的一個或多個邊緣處存在至少一個間隔結構，但較低間隔結構密度也是可能的。用於間隔元件20的最佳密度是獲得所需單元間隙控制所必需的最小密度。較高間隔元件密度會不利地增加每一像素區中的光的吸收及/或散射。
如上文所提及，上文已參考特定過程細節詳細地描述根據本發明的技術的實例，但所述技術可在本申請的一般教示內較廣泛地適用。另外且根據本發明的一般教示，根據本發明的技術可包含上文未描述的額外過程步驟及/或省略上文所描述的一些過程步驟。
除了上文明確提及的任何修改之外，本領域技術人員還將清楚，可在本發明的範圍內對所描述的實施例進行各種其它修改。
申請人特此單獨公開本文中所描述的各個別特徵及兩個或更多個此類特徵的任何組合，以本領域技術人員的普通知識，能夠總體上基於本說明書實行此類特徵或組合，而不論此類特徵或特徵的組合是否能解決本文中所公開的任何問題；且不對申請專利範圍的範圍造成限制。申請人指出本發明的各方面可由任何此類個別特徵或特徵組合組成。
2:柔性塑料支撐膜 4:濾色器陣列 7:其他層 8:堆疊 10:支撐膜 12,18:聚醯亞胺材料層 14:間隔結構陣列 14a:間隔結構材料層 16:隔離層 20:間隔元件;間隔球 30:LC材料
在下文中僅作為實例並參考附圖詳細地描述本發明的實施例，在附圖中： 圖1說明根據本發明的實施例的方法的早期階段； 圖2說明圖1的組件的製造； 圖3說明圖1的方法的後續階段；且 圖4說明圖1的方法的又一後續階段。
2:柔性塑料支撐膜
4:濾色器陣列
7:其他層
8:堆疊
10:支撐膜
18:聚醯亞胺材料層
14:間隔結構陣列
16:隔離層

Claims (13)

  1. 一種方法，其包括： 將兩個液晶半單元組裝在一起；其中所述兩個半單元中的至少一個包括支撐膜和原位形成在所述支撐膜上的間隔結構陣列；且其中所述組裝包括運用預先製備的間隔元件對所述兩個半單元共同進行施壓，所述預先製備的間隔元件在與所述間隔結構陣列共享的至少一個區域上方經施配到所述兩個半單元中的至少一個上；其中所述間隔元件提供對所述兩個半單元之間的單元間隙的大小的主要控制，且所述間隔結構用以抵制所述間隔元件的壓縮。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，所述間隔結構經設定大小使得所述施壓用以在所述間隔元件的任何壓縮之前壓縮所述間隔結構。
  3. 如請求項2所述的方法，其中，所述間隔元件在所述施壓之前的高度不超過所述間隔結構在所述施壓之前的高度的95%。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，所述間隔結構和所述支撐膜展現大體相同的楊氏模量。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的方法，其中，所述間隔結構和處於所述間隔結構正下方的絕緣層展現大體相同的楊氏模量。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的方法，其中，所述間隔元件展現比所述間隔結構高的楊氏模量。
  7. 一種裝置，其包括： 組裝在一起的兩個液晶半單元；其中所述兩個半單元中的至少一個包括支撐膜和原位形成在所述支撐膜上的間隔結構陣列；且其中預先製備的間隔元件在與所述間隔結構陣列共享的至少一個區域上方定位於所述兩個半單元之間；其中所述間隔元件提供對所述兩個半單元之間的單元間隙的大小的主要控制，且所述間隔結構用以抵制所述間隔元件的壓縮。
  8. 如請求項7所述的裝置，其中，所述間隔結構及所述支撐膜展現大體相同的楊氏模量。
  9. 如請求項7或8所述的裝置，其中，所述間隔結構和處於所述間隔結構正下方的絕緣層展現大體相同的楊氏模量。
  10. 如請求項7至9中任一項所述的裝置，其中，所述間隔元件展現比所述間隔結構高的楊氏模量。
  11. 如請求項1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，在組裝所述單元時，由所述間隔元件對所述間隔元件接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度高於由所述間隔結構對所述間隔結構接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度。
  12. 如請求項1至6中任一項所述的方法，更包括：在所述組裝之前處理或修飾所述間隔元件的表面，以便在對所述兩個半單元共同進行施壓的狀態下，增加由所述間隔元件所展現朝向所述間隔元件接觸之所述半單元的表面的材料的黏著強度。
  13. 如請求項7至10中任一項所述的裝置，其中，在組裝所述單元時，由所述間隔元件對所述間隔元件接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度高於由所述間隔結構對所述間隔結構接觸之所述半單元的表面所展現的黏著強度。
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