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TWI874465B - 液晶單元組裝體 - Google Patents

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Abstract

一種方法，包括：在膜組件上原位形成間隔結構材料層，並且在所述膜組件上原位圖案化所述間隔結構材料層以至少在液晶單元的有源區域中界定用於液晶單元陣列的間隔結構；在將密封劑材料分配到圍繞液晶單元陣列的每個有源區域的相應密封劑沉積區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，以及在將一滴或多滴液晶材料分配到液晶單元陣列的每個有源區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，將對立組件施加到所述膜組件上；將兩個組件壓制在一起，以便將液晶材料的液滴散佈在有源區域上；其中，在壓制之後，用於每個液晶單元的密封劑材料與用於相應液晶單元的液晶材料交界；並且其中每個所述密封劑沉積區域具有相應的內周邊，並且該方法還包括可控地改變橫跨液晶單元陣列的所述內周邊尺寸，以便補償橫跨液晶單元陣列的間隔結構的一個或多個特性的變化。

Description

液晶單元組裝體
發明領域
本發明涉及液晶單元裝配的方法。
發明背景
液晶(LC)單元通常包括在其間界定了單元間隙的兩個半單元，以及填充於該單元間隙的液晶材料。
在兩個半單元之間散佈的預先製備的間隔元件(例如間隔球/珠/纖維)已經用於界定在成品單元中兩個半單元之間具有精確厚度的單元間隙；但是使用構建到半單元之一或兩者中的間隔結構的有序陣列具有位置控制的優點。對於像素化顯示器件的示例，優選的是將有源區域(active area)的間隔結構設置在像素區域之間的黑矩陣區域中。
本申請的發明人致力於開發一種大規模生產技術，該大規模生產技術包括處理大面積塑料薄膜組件(母組件)以從母組件產生多個LC單元。
參考圖4，本申請的發明人已經觀察到由單個母組件生產的一組LC單元中的局部缺陷，並且已經識別出LC單元中這些缺陷的出現與LC單元在生產其的母組件內佔據的位置之間的相關性。觀察到的缺陷包括(a)氣泡和(b)當在彼此成45度取向的偏振片之間觀察未驅動的LC單元時，它們自身表現為顏色不均勻性的缺陷，以及當在彼此成90度取向的兩個偏振片之間LC單元被白色驅動時，它們自身表現為黃色斑點的缺陷。本申請的發明人已經將這些缺陷的出現歸因於在母組件的區域上的間隔結構特性(起始厚度、彈性)的小變化。
發明概要
本發明提供一種方法，所述方法包括：在膜組件上原位形成間隔結構材料層，並且在所述膜組件上原位圖案化所述間隔結構材料層以至少在液晶單元的有源區域中界定用於液晶單元陣列的間隔結構；在將密封劑材料分配到圍繞液晶單元陣列的每個有源區域的相應密封劑沉積區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，以及在將一滴或多滴液晶材料分配到液晶單元陣列的每個有源區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，將對立組件施加到所述膜組件上；將兩個組件壓制在一起，以便將液晶材料的液滴散佈在有源區域上；其中，在壓制之後，用於每個液晶單元的密封劑材料與用於相應液晶單元的液晶材料交界；並且其中每個所述密封劑沉積區域具有相應的內周邊，並且該方法還包括可控地改變橫跨液晶單元陣列的所述內周邊尺寸，以便補償橫跨液晶單元陣列的間隔結構的一個或多個特性的變化。
根據一種實施例，所述方法包括：基於一個或多個生產測試中的間隔結構測量來預測所述間隔結構的所述一個或多個特性的變化；並且其中，可控地改變橫跨液晶單元陣列的所述內周邊尺寸是基於所述預測的變化。
根據一種實施例，所述間隔結構的所述一個或多個特性包括所述間隔結構的高度。
具體實施方式
在一個示例性實施例中，該技術用於製造有機液晶顯示(OLCD)器件，其包括用於控制組件的有機電晶體器件(例如有機薄膜電晶體(OTFT)器件)。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)。本發明的技術同樣也可應用於其它類型器件的LC單元的生產，例如自適應透鏡器件等。
參考圖1，根據本發明實施例的方法的示例的描述，開始於在大面積膜組件(母組件)2上原位形成一層間隔結構材料層14。母組件2已經包括大面積支撐膜和在大面積支撐膜上原位形成的層的堆疊。該堆疊界定了用於多個LC單元的像素電極陣列，以及用於每個LC單元的電路以供通過超出相應像素電極陣列的邊緣的導體來獨立地尋址每個像素電極。在該示例中，被用於LC單元的像素電極陣列佔據的區域是該LC單元的有源區域(active area, AA)。
在該示例中，母組件2為十二個LC單元提供半單元，但在圖1和圖2中僅示出十二個半單元中的三個。
在該示例中，支撐膜是亞100微米厚的塑料膜，例如三乙酸纖維素(TAC)膜；並且用於通過顯示器件的有源區域外部的導體獨立控制每個像素電極處的電勢的電路是有源矩陣電路。對於每個LC單元，堆疊為每個像素電極界定相應的薄膜電晶體(TFT)。該堆疊為每個LC單元界定了源極-汲極導體圖案和閘極導體圖案。用於LC單元的源極導體圖案界定：(i)源極導體陣列，每個源極導體為相應的TFT行提供源極電極，並且每個源極導體延伸到有源顯示區域(active display area)外部；以及(ii)汲極導體陣列，每個汲極導體與相應的像素電極接觸。用於LC單元的閘極導體圖案界定閘極導體陣列，每個閘極導體提供用於相應的TFT列的閘極電極，並且每個閘極導體延伸到有源顯示區域的外部。術語“行”和“列”一起表示任何一對基本上正交的相對方向。每個像素電極與源極和閘極導體的相應唯一組合相關聯，由此每個像素電極可以經由源極和閘極導體獨立地被尋址。
在該示例中，該堆疊包括通過溶液處理在支撐膜上原位形成的有機聚合物半導體層，該半導體層提供用於上述TFT的半導體通道。該堆疊還包括也通過溶液處理在支撐膜上原位形成的有機聚合物絕緣體/介電層。
該母組件2的生產被設計成針對十二個LC單元中的每一個產生相同的像素電極陣列和相同的電路。
在該示例中，在母組件2上原位形成間隔結構材料層14包括沉積間隔結構材料的溶液的膜，所述膜通過液體處理技術 (例如旋塗)沉積於母組件2的整個上表面的上述堆疊的最上面的隔離層16上。在該示例中，間隔結構材料是有機聚合物材料(例如光致抗蝕劑材料)，其在顯影劑溶劑中的溶解度可以通過暴露於輻射而改變。使用簡單的二元光掩模，以引起間隔結構材料的溶解度改變的輻射頻率，將間隔結構材料層14暴露於間隔結構陣列14所需的圖案的輻射圖像(負或正，取決於用於間隔結構材料的光致抗蝕劑材料的類型)。然後使用上述顯影劑溶劑對所得的潛在溶解度圖像進行顯影，以產生用於十二個LC單元的間隔結構14a、14b、14c的相應陣列。通過參照由堆疊中的一個或多個導體圖案界定的對準標記來控制上述光掩模的位置，可以控制每個間隔結構14相對於下面的電路的位置。
就形成或圖案化間隔結構材料層的方式而言，在十二個LC單元之間沒有差別，目的是產生對於所有十二個單元具有相同特性的間隔結構的相同陣列。然而，如上所述，本申請的發明人已經識別出產品LC單元中的缺陷，發明人認為這些缺陷是由於在大面積母組件2的區域上的間隔結構特性的非預期變化造成的。
在該示例中，最上面的隔離層16 (其上形成有間隔結構)包括與用於間隔結構的光致抗蝕劑材料相同的光致抗蝕劑材料。通過整片輻射曝光(flood radiation exposure)，使得整個最上面的隔離層16不溶於用於沉積間隔結構材料層14的溶劑。
在該示例中，通過包括以下步驟的技術為每個LC單元提供液晶取向表面：在形成間隔結構14的陣列之後，在母組件2上原位形成聚醯亞胺材料層18，並對所得工件的上表面進行摩擦處理，以在聚醯亞胺層18的暴露表面上產生微槽。用於產生LC取向表面的技術的另一個示例是光取向技術，其使用照射代替機械手段來獲得控制LC材料的取向的表面。
參照圖2和3，可固化的密封劑材料8a-8l被分配到母組件2上，于完全圍繞在LC單元的相應的有源區域的相應的密封劑沉積區域8a-8l中。參照圖2，將LC材料6a、6b、6c的液滴分配到母組件2上、於LC單元的有源區域AA中。在該示例中，為每個LC單元分配一滴LC材料。使用分配機來自動分配LC材料液滴，該分配機於各個LC單元之間不作任何區分。LC材料分配機被配置成為每個LC單元分配相同體積的LC材料。如上所述，將密封劑材料8a-8l完全圍繞每個LC單元的有源區域AA地沉積於各個密封劑沉積區域8a-8l中。密封劑8a-8l可以在下述的母組件裝配(LC單元裝配)過程中從這些密封劑沉積區域擴散，但是密封劑的這種擴散程度預計對於所有LC單元基本上相同。在如下所述的母組件裝配(單元裝配)之後，在完成的LC單元中，密封劑材料8a-8l與LC材料交界，並防止LC材料橫向擴散超過內周邊IP (密封劑限制LC材料6可橫向擴散的程度)。可固化密封劑材料8a-8l的分配也是自動的，但是密封劑分配機被設置成使得至少兩個LC單元之間在密封劑沉積區域8a-8l的內周邊尺寸(由內周邊IPa-IPl限定的面積)方面產生差異。密封劑分配機的設置方面是基於對橫跨母組件2的區域的間隔結構14的特性(預壓縮厚度、彈性)變化的測試觀察來確定的，並且通過調節LC材料可以擴散的區域來補償間隔結構14的這些特性變化。在該示例中，在用於大規模生產的工藝之後的一個或多個測試運行中，在橫跨母組件2的區域的多個點進行(使用3D顯微鏡或白光干涉測量法)間隔結構14的高度的局部測量(即，在圖案化以界定間隔結構14之後，間隔結構層的高度)。從這些局部測量產生橫跨母組件的間隔結構高度的過程特性變化的預測。對於母組件中被預測(基於上述測試運行測量)其間隔結構的高度小於母組件2的其他LC單元區域的間隔結構的高度的一個或多個LC單元區域，密封劑沉積區域(8a-8l)的內周邊IPa-IPl尺寸被設置成大於(與預測的間隔結構高度差成比例)所述母組件2的其它區域，從而防止LC過量填充在這些LC單元區域的完成的LC單元中。類似地，對於母組件中被預測(基於上述測試運行測量)間隔結構14的高度小於其他LC單元區域的那些LC單元區域，密封劑沉積區域(8a-8l)的內周邊IPa-IPl尺寸被設置為小於(與預測的間隔結構高度差成比例)所述母組件2的其他LC單元區域，從而防止LC未填滿完成的LC單元。
在分配密封劑8a-8l和LC材料6a、6b、6c之後，將對立母組件4 (其為所有十二個LC單元提供對立半單元)施加到母組件2；並且兩個母組件2、4在真空下、在相對短的時間(通常小於60秒)內被壓制在一起以裝配LC單元。
持續進行兩個母組件2、4的壓制在一起，直到例如壓力測量(或者例如在具有已知壓力-時間曲線的壓制過程的情況下的時間測量)指示計算出的值、該值對於將LC材料的液滴進一步散佈在相應的有源區域AA上(並使LC材料6a、6b、6c與密封劑材料8a-8l接觸)並完全界定LC填充是必要的。最終壓力值(即，停止壓制時的壓力值)的計算考慮了間隔結構材料的可壓縮性。如上所述，該壓制過程也可導致密封劑材料8a-8l的一些擴散(即，密封劑8a-8l佔據的區域的內周邊尺寸的一些變化)，但是擴散程度被預期對於橫跨母組件2、4的整個區域的所有LC單元基本上相同。
在兩個母組件2、4在真空下這樣壓制在一起的情況下，通過例如穿過母組件(以及在生產和單元裝配過程期間暫時黏附到母組件以支撐母組件的相對剛性的載體)的密封劑材料的UV照射來執行密封劑8a-8l的固化(部分或完全)。固化的密封劑8a-8l用於在將兩個母組件2、4壓制在一起的外力去除之後將母組件保持在一起。
在此示例中，使所得母組件組裝件經受熱壓過程以從母組件組裝件釋放相對剛性的載體。在該示例中，該熱壓過程在烘箱中在高於LC材料6a、6b、6c的清除溫度Tc的溫度下進行約1至120分鐘的持續時間，在該示例中，密封劑材料8a-8l除了UV可固化組分(例如丙烯酸組分)之外還包括熱可固化組分(例如環氧組分)，並且該熱可固化組分通過熱壓過程的熱而固化。或者，密封劑材料8a-8l不包括熱可固化組分，並且密封劑材料通過上述UV固化工藝而完全固化。
在該示例中，第二母組件4還包括大面積支撐膜(例如，諸如三乙酸纖維素(TAC)的另一亞100微米塑料膜) 2，並為每個LC單元提供濾色器陣列10。在第二母組件的一個表面上還提供了液晶取向表面12。在該示例中，還通過在第二母組件4的柔性支撐膜2上原位形成聚醯亞胺材料層12 (圖2所示) (通過第二母組件4的濾色器陣列10)，並對聚醯亞胺層12的表面進行機械摩擦處理以在聚醯亞胺層12的暴露表面中產生微槽，來提供該液晶取向表面。
於不存在由像素電極和對立電極(根據LC單元的類型，該對立電極可以是或可以不是與像素電極陣列相同的半單元的一部分)之間的電勢差產生的任何覆蓋電場的情況下，兩個組件2、4的液晶取向表面用於控制LC材料的指向矢的取向。
在一個示例中，光間隔結構14以及最上面的隔離層16 (在光間隔結構14正下方)都包括交聯的環氧基光致抗蝕劑，稱為SU-8。
如上所述，以上已經參考具體的處理細節詳細描述了根據本發明的技術的示例，但是該技術在本申請的一般教示內可更廣泛地適用。另外，根據本發明的一般教示，根據本發明的技術可以包括以上未描述的附加處理步驟，和/或省略以上描述的一些處理步驟。
除了上面明確提到的任何修改之外，對於本領域技術人員來說，顯然可以在本發明的範圍內對所描述的示例進行各種其他修改。
申請人由此獨立地公開了本文所述的每個單獨的特徵以及兩個或更多個這樣的特徵的任何組合，公開到以本領域技術人員的公知常識能夠整體上基於本說明來執行這樣的特徵或組合的程度，而不論這樣的特徵或特徵的組合是否解決本文所公開的任何問題，並且不對申請專利範圍的範圍造成限制。申請人指出，本發明的各方面可以由任何這樣的單獨特徵或特徵的組合來組成。
2,4:膜組件(母組件) 6,6a,6b,6c:LC材料 8a-8l:密封劑材料;密封劑沉積區域 10:濾色器陣列 12:液晶取向表面;聚醯亞胺材料層 14:間隔結構材料層; 間隔結構陣列;光間隔結構 14a,14b,14c:間隔結構 16:隔離層 18:聚醯亞胺材料層 AA:有源區域 IPa-Ipl:內周邊
本發明的實施例在下面參考附圖通過僅為示例的方式進行詳細描述，其中： 圖1示出了根據本發明的實施例的方法的兩個早期階段； 圖2示出了圖1的方法的後續階段； 圖3進一步示出了圖2中所示的組件；以及 圖4示出了在不使用本發明的情況下由單個母組件製造的一組LC單元中出現的局部缺陷。
2:膜組件(母組件)
14:間隔結構材料層；間隔結構陣列；光間隔結構
14a,14b,14c:間隔結構
16:隔離層
18:聚醯亞胺材料層
AA:有源區域

Claims (3)

  1. 一種用以裝配液晶單元的方法，其特徵在於，所述方法包括：在膜組件上原位形成間隔結構材料層，並且在所述膜組件上原位圖案化所述間隔結構材料層以至少在液晶單元的有源區域中界定用於液晶單元陣列的間隔結構；在將密封劑材料分配到圍繞液晶單元陣列的每個有源區域的相應密封劑沉積區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，以及在將一滴或多滴液晶材料分配到液晶單元陣列的每個有源區域中的兩個組件中的一個或多個上之後，將對立組件施加到所述膜組件上；將兩個組件壓制在一起，以便將液晶材料的液滴散佈在有源區域上；其中，在壓制之後，用於每個液晶單元的密封劑材料與用於相應液晶單元的液晶材料交界；並且其中每個所述密封劑沉積區域具有相應的內周邊，並且該方法還包括可控地改變橫跨液晶單元陣列的所述內周邊限定的面積，以便補償橫跨液晶單元陣列的間隔結構的一個或多個特性的變化。
  2. 如請求項1所述的用以裝配液晶單元的方法，其特徵在於，所述方法包括：基於一個或多個生產測試中的間隔結構測量來預測所述間隔結構的所述一個或多個特性的變化；並且其中，可控地改變橫跨液晶單元陣列的所述內周邊限定的面積是基於所述預測的變化。
  3. 如請求項1或2所述的用以裝配液晶單元的方法，其特徵在於，所述間隔結構的所述一個或多個特性包括所述間隔結構的高度。
TW109133929A 2019-09-30 2020-09-29 液晶單元組裝體 TWI874465B (zh)

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