CN110231737B - 带取向膜基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带取向膜基板的制造方法，该带取向膜基板在长期间使用中折射率各向异性的变化小，能够维持高折射率各向异性。带取向膜基板的制造方法具有：涂膜形成工序，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子的取向膜组合物，形成涂膜；以及加热曝光工序，在60～80℃下加热上述基板并对上述涂膜照射光，优选在上述加热曝光工序中照射320～500nm的波长区域的光。

Description

带取向膜基板的制造方法
技术领域
本发明涉及带取向膜基板的制造方法。
背景技术
液晶显示装置控制封入一对基板间的液晶层中的液晶分子的取向而进行显示，通常为在上述一对基板与上述液晶层之间具有取向膜的结构。上述取向膜能够控制邻接的液晶分子的取向方位和预倾角。为了表现这样的控制液晶分子的取向方位等的取向限制力，可使用摩擦法、光取向法等取向处理技术。
上述光取向法是一种能够使液晶分子以高精度取向的稳定性高的技术，作为不同于摩擦法的取向处理技术而得以广泛发展。另一方面，如果考虑生产率，则光取向法存在与摩擦法相比前期投入费用很大，耗费处理时间的问题。在用布等摩擦取向膜的表面的摩擦法中，能够通过提高对取向膜纤维接触、增加摩擦辊的转速等从而缩短处理时间，而在对取向膜材料照射偏振光的光取向法中，为了缩短处理时间，需要开发高灵敏度材料、开发高效地进行反应的工艺技术(例如专利文献1、2及3等)。
专利文献1公开了一种高分子薄膜的取向方法，高分子薄膜具有基于线性偏振光能够取向的部位且玻璃化转变温度为200℃以上，该取向方法的特征在于在所述能够取向的部位容易移动的状态下对该高分子薄膜照射线性偏振光，进而公开了通过加热使所述能够取向的部位成为容易移动的状态。
专利文献2公开了一种液晶显示装置，其特征在于，从背面侧依次具有：发出包含可见光在内的光的背光源、线性偏光片、第一基板、取向膜、含有液晶分子的液晶层以及第二基板，所述取向膜含有包含偶氮苯结构的材料，该材料对可见光表现出吸收各向异性并且通过吸收可见光而发生异构化反应，所述线性偏光片的偏振光透射轴位于与所述取向膜的吸收各向异性大的方向交叉的方向。
专利文献3公开了一种具有下述液晶取向膜的基板的制造方法，其通过具有如下工序从而得到赋予了取向限制能力的横向电场驱动型液晶显示元件用液晶取向膜：[I]在具有横向电场驱动用的导电膜的基板上涂布聚合物组合物而形成涂膜的工序，所述聚合物组合物含有(A)在规定温度范围表现液晶性的光敏性的支链型高分子、以及(B)有机溶剂；[II]在35℃以上且小于上述光敏性的支链型高分子的Tiso的温度加热[I]所得到的涂膜，并对该涂膜照射偏振了的紫外光的工序；以及[III]加热[II]所得到的涂膜的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-218765号公报
专利文献2：国际公开第2016/017535号公报
专利文献3：日本特开2017-142453号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
液晶显示装置在出货前会以接近实际使用中最严苛的环境的条件进行试验，进行品质的确认。液晶显示装置用于各种各样的用途，而根据其用途、使用环境，所需求的品质不同。例如，车载用的液晶显示装置与智能手机、平板终端等便携型的液晶显示装置相比使用期间长，因此要求可耐受长期间使用的长期可靠性。进而，车载用的液晶显示装置还预定在高温环境下使用，因此要求高温下的长期可靠性优异。作为评价上述高温下的长期可靠性的试验，存在热冲击试验、长期烧屏试验等。在上述热冲击试验中，使构成液晶显示装置的液晶面板的温度按照固定周期变化成低温和高温，施加基于温度变化的负荷。在上述长期烧屏试验中，以在例如80℃上下的高温加热了液晶面板的状态，从背光源对液晶面板长时间照射光。
在此，作为通过上述光取向法而表现取向限制力的取向膜的材料，可使用具有光反应部位的高分子。根据本发明人等的研究，如果使用具有分解型的光反应部位的高分子作为取向膜的材料，则由于光取向处理而产生分解物，该分解物有时会被辨认成亮点。车载用液晶显示装置由于实际的使用环境的温度范围广，因此上述热冲击试验的温度范围也广，有时会在例如-40℃与85℃之间升降。在这样的温度范围中，液晶材料反复剧烈地收缩和膨胀，例如有时体积会变动10％左右。可以认为，在热冲击试验中，液晶材料反复伸缩、膨胀，导致已在制造时溶解于液晶层中的上述分解物发生凝聚，被辨认成亮点。
于是，本发明人等研究抑制在上述热冲击试验中产生亮点，发现：如果使用具有光照引发异构化反应的偶氮苯基作为光反应部位的高分子，即使基于光取向法照射紫外光等光也不会产生分解物，因此上述亮点的问题本身就不会产生。另一方面，如果使用含有具有偶氮苯基的高分子的取向膜组合物作为取向膜材料，虽然不会因照射紫外光等而产生分解物，不存在上述亮点的问题，但在上述长期烧屏试验中，取向膜的取向限制力有时会降低。
本发明鉴于上述现状而创造，目的在于提供一种带取向膜基板的制造方法，该带取向膜基板在长期间使用中折射率各向异性的变化很小，能够维持很高的折射率各向异性。
解决问题的手段
本发明人等对于在长期烧屏试验中包含具有偶氮苯基的高分子的取向膜的取向限制力下降的原因进行了研究。图9为比较取向膜的吸光度得到的图像。图9中，A表示包含具有偶氮苯基的高分子的取向膜的吸光度，B表示包含具有分解型的光反应部位的高分子的取向膜的吸光度。作为一例，上述取向膜B使用光反应的主波长为254nm的取向膜。如图9所示，包含具有分解型的光反应部位的高分子的取向膜B对可见光区不能吸收，相对于此，包含具有偶氮苯基的高分子的取向膜A的反应区域的边界扩展到可见光区。
由背光源照射的光(背光源光)包含取向膜A的吸收波长区域的可见光，因此，如果取向膜A中存在未反应的偶氮苯基，则基于背光源光的照射，上述未反应的偶氮苯基发生反应，取向膜A的折射率各向异性随时间流逝而下降。根据以上内容，本发明人等发现：包含具有偶氮苯基的高分子的取向膜A与使用包含具有其他光反应部位的高分子的取向膜的情况相比，在长期烧屏试验中烧屏特性容易恶化。
本发明人等反复研究，着眼于如下方法：通过在进行了加热的状态下照射光从而提高光反应部位的反应性，减小取向膜中的未反应的状态的高分子量。本发明人等对于形成包含具有偶氮苯基的高分子的取向膜时的最优温度进行研究，发现：通过在60～80℃加热并照射光从而能够有效地提高偶氮苯基的反应性，能够提高长期烧屏试验中的烧屏特性。
上述专利文献1的[0012]段公开了将聚酰亚胺系高分子及其前体作为主成分的高分子薄膜，作为二色性染料、能够光二聚的结构的示例，可举出偶氮苯衍生物、芪衍生物、螺吡喃衍生物、a-芳基-b-酮酸酯衍生物、查尔酮酸衍生物、肉桂酸衍生物等。此外，上述专利文献1的[0007]段公开有：对于高分子薄膜，在从低于其玻璃化转变温度150℃的温度加热至玻璃化转变温度以下的温度后的状态下，照射线性偏振光，由此能够实现高效的取向。然而，上述专利文献1所公开的加热温度范围并非着眼于上述衍生物的种类而研究得到，为了将具有偶氮苯基作为光反应部位的高分子用作取向膜材料，需要对优选的加热温度范围进一步进行研究。
进而，本发明人等发现使用在支链具有偶氮苯基的高分子取向膜的取向性很难稳定，又发现能够通过对构成取向膜的高分子的主链导入偶氮苯基从而提高取向膜的取向性。由此，本发明人完成了本发明。
即，本发明的一个方式为带取向膜基板的制造方法，其具有：涂膜形成工序，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子的取向膜组合物，形成涂膜；加热曝光工序，在60～80℃加热上述基板并对上述涂膜照射光。
发明效果
根据本发明能够提供一种带取向膜基板的制造方法，该带取向膜基板在长期间使用中折射率各向异性的变化很小，能够维持很高的折射率各向异性。
附图说明
图1为说明本实施方式的带取向膜基板的制造方法的一例的流程图。
图2为说明加热曝光工序的一例的示意图。
图3为示意性地示出液晶显示装置的一例的剖视图。
图4为示意性地示出液晶显示装置的黑显示时的立体图。
图5为示意性地示出液晶显示装置的白显示时的立体图。
图6为表示对于实施例和比较例而言取向膜的折射率各向异性相对于曝光量的图像。
图7为说明背光源耐光性试验的方法的示意图。
图8为表示对于实施例和比较例而言在背光源耐光性试验中取向膜的折射率各向异性的经时变化的图像。
图9为比较取向膜的吸光度得到的图像。
具体实施方式
以下提出实施方式，参照附图进一步详细说明本发明，但本发明不仅限定于这些实施方式。此外，各实施方式的结构在不脱离本发明的主旨的范围可以适当组合也可以变更。
本发明的一个方式为带取向膜基板的制造方法，其具有：涂膜形成工序，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子的取向膜组合物，形成涂膜；加热曝光工序，在60～80℃加热上述基板并对上述涂膜照射光。
以下使用图1说明本实施方式的带取向膜基板的制造方法的一例。图1为说明本实施方式的带取向膜基板的制造方法的一例的流程图。如图1所示，本实施方式的带取向膜基板的制造方法可以依次具有涂膜形成工序、预干燥工序、加热曝光工序、烧成工序。
(涂膜形成工序)
在涂膜形成工序中，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子的取向膜组合物，形成涂膜。上述第一高分子具有偶氮苯基作为光反应部位，由此，通过在后述的加热照射工序中对涂膜照射光，从而偶氮苯基发生异构化反应，结果表现出折射率各向异性。
由于上述第一高分子在主链具有偶氮苯基，因而能够得到取向性稳定的取向膜。可以认为其原因在于：通过光照射直接使主链的结构变化，能够使上述第一高分子的朝向一致，因此得到的取向膜的折射率各向异性大幅度提高。另一方面，作为取向膜组合物的成分，如果使用在侧链具有偶氮苯基的高分子，则得到的取向膜的取向性不稳定。其原因尚不明确，可以认为是即使光照射使得侧链发生反应，但主链不会跟随从而上述第一高分子的朝向不会一致。
上述第一高分子可以在聚合物主链具有聚酰胺酸结构、聚酰亚胺结构、聚硅氧烷结构、聚乙烯结构等。从耐热性优异、易于层分离的观点出发，上述第一高分子更优选在聚合物主链具有聚酰胺酸结构和/或聚酰亚胺结构。聚酰胺酸具有的酰胺基、羧基中通过酰亚胺化而脱水、环化的比率称为酰亚胺化率，在本说明书中，聚酰胺酸结构是指酰亚胺化率小于50％的情况，聚酰亚胺结构是指酰亚胺化率为50％以上的情况。另外，聚丙烯酸结构由于在高温分解而烧成温度被限定，因此与偶氮苯基的相容性不良，上述第一高分子优选在聚合物主链不具有聚丙烯酸结构。此外，在将取向膜设置成后述的二层结构的情况下，从聚丙烯酸结构难以层分离而取向性难以稳定的观点出发，上述第一高分子也优选在聚合物主链不具有聚丙烯酸结构。
上述取向膜组合物还含有第二高分子，上述取向膜可以是光取向层与基底层的双层结构，上述光取向层包含上述第一高分子且位于与上述基板相反侧的表面，上述基底层包含上述第二高分子且与上述基板接触。在将本方式的带取向膜基板用于液晶显示装置的情况下，上述光取向层与液晶层接触，具有决定液晶层所包含的液晶分子的取向方向和取向的强度(锚固)这样的作用。上述基底层为取向膜的下层，在将本方式的带取向膜基板用于液晶显示装置的情况下，具有将液晶层的电压保持率(VHR)维持得很高、提高液晶显示装置的可靠性这样的作用。通过将上述取向膜设置成上述双层结构，从而能够得到取向限制力优异、可靠性高的液晶显示装置。
作为第二高分子，没有特别限定，能够使用液晶显示装置的领域中通常使用的高分子，能够考虑与上述第一高分子的层分离性而适当选择。第二高分子可以不包含上述光反应部位，也可以不具有用于表现取向限制力的侧链。
作为第二高分子，优选在聚合物主链具有聚酰胺酸结构、聚酰亚胺结构、聚硅氧烷结构、聚乙烯结构，更优选具有聚酰胺酸结构和/或聚酰亚胺结构。
上述取向膜组合物中的第一高分子与第二高分子的重量比可以是2∶8～8∶2。如果第一高分子的含量多，则在加热曝光工序中使偶氮苯基反应所需要的曝光量变多，取向膜组合物中的溶剂挥发，有时会导致第一高分子的反应性减弱。因此，考虑到溶剂挥发的影响，上述取向膜组合物中的第一高分子的含量优选比第二高分子的含量少。上述取向膜组合物中的第一高分子与第二高分子的重量比更优选为3∶7～5∶5。
上述基板可以是由无碱玻璃等玻璃、丙烯酸树脂、环烯烃等透明树脂形成的透明基板。在将本实施方式的带取向膜基板的制造方法所制造的带取向膜基板(以下也称为本方式的带取向膜基板)用于液晶面板等显示元件的情况下，上述基板可以是有源矩阵基板(TFT基板)也可以是彩色滤光片基板(CF基板)，有源矩阵基板在上述透明基板上设置有：栅极布线、源极布线等信号线；薄膜晶体管(TFT)；以及像素电极、公共电极等电极，彩色滤光片基板在透明基板上设置有彩色滤光片以及黑矩阵等。
上述取向膜组合物的涂布方法没有特别限定，能够使用例如柔版印刷、喷墨涂布等。
(预干燥工序)
上述取向膜组合物还含有溶剂，在上述涂膜形成工序与后述的加热曝光工序之间可以具有预干燥工序，即加热上述基板而使上述溶剂的一部分挥发，使上述涂膜干燥。通过上述预干燥工序，能够调节涂膜的流动性、层分离状态。
作为上述溶剂，可举出例如：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、丁基溶纤剂(BCS)、γ-丁内酯等。上述溶剂可以单独使用也可以混合使用两种以上。
上述预干燥工序主要具有如下两个作用：(1)能够提高取向膜的层分离性；(2)能够以某种程度上保持高分子的流动性的状态进行后述的加热曝光工序。
对于上述(1)进行说明，在将取向膜设置成双层结构的情况下，取向膜组合物中第一高分子和第二高分子混合存在，而在上述取向膜组合物涂布在基板表面的时刻开始层分离。由于上述取向膜组合物中存在溶剂，因此能够提高第一高分子和第二高分子的流动性，使层分离进行。另一方面，如果溶剂过多则层分离快速进行，有时第一高分子会在取向膜的表层凝集成岛状。因此存在如下问题：在具有使液晶分子取向的功能的光取向层出现不均，有时基底层的一部分在取向膜的表层露出，导致取向膜的取向限制力下降。因此，从防止层分离过度进行的观点出发，关键在于迅速使溶剂挥发。
对于上述(2)进行说明，在溶剂完全干燥了的状态下，第一高分子的流动性下降，在后述的加热曝光工序中，基于光照射的第一高分子的光反应性显著下降。因此，关键在于并非使溶剂完全挥发，而是使溶剂的一部分挥发，将第一高分子的光反应性保持在不受损的程度。
从兼顾上述(1)和(2)的观点出发，优选在上述预干燥工序中在50～80℃加热上述基板。上述预干燥工序的干燥时间例如为60～120秒。
(加热曝光工序)
在加热曝光工序中，在60～80℃加热上述基板并对上述涂膜照射光。通过对上述涂膜照射光，从而第一高分子具有的偶氮苯基发生异构化反应，作为结果，表现出折射率各向异性。通过光照射从而表现折射率各向异性的取向膜也称为光取向膜。在将本方式的带取向膜基板用于液晶显示装置的情况下，液晶层以接触上述取向膜的方式形成，在不施加电压时液晶分子的取向方位(初始取向)由上述取向膜控制。表现出折射率各向异性的取向膜具有控制其附近存在的液晶分子的取向的取向限制力，因此能够通过提高取向膜的折射率各向异性来提高取向限制力。此外，液晶分子的初始取向由构成取向膜的第一高分子的取向方位决定，因此能够通过照射光而使第一高分子取向成期望方位，从而使液晶分子的初始取向成为期望方位。
通过将加热曝光工序中的基板的加热温度设置成60～80℃，由此第一高分子的反应性提高，因此能够即使是很少的曝光量也能够表现出充分的取向限制力。此外，通过加热并曝光，从而能够提高取向膜的折射率各向异性的最大值。因此，在将本方式的带取向膜基板用于液晶显示装置的情况下，能够得到烧屏特性优异的液晶显示装置。如果上述基板的加热温度不足60℃，则无法充分得到第一高分子的反应性的提高效果，因此，为了表现出期望的取向限制力需要增加曝光量，但如果增加曝光量，则加热曝光工序的处理时间(光的照射时间)变长，因此取向膜组合物中的溶剂会挥发，存在第一高分子的反应性减弱而折射率各向异性下降的倾向。即使上述基板的加热温度超过80℃，背光源耐光性的评价中的取向膜的折射率各向异性也几乎没有经时变化，因此，上述加热温度为80℃足以提高取向膜的折射率各向异性。此外，上述基板的加热温度越高则第一高分子的反应性越提高，但另一方面，如果使上述加热温度过高，则会产生涂膜中的溶剂完全挥发的部分，部分第一高分子的反应性会减弱，因此，可能产生取向膜的折射率各向异性局部大幅下降的部分。因此，考虑到提高取向膜的折射率各向异性以及涂膜中的溶剂的挥发导致的不良影响这两方面，上述加热温度的上限为80℃。上述基板的加热温度的优选下限为70℃。
另外，上述涂膜中的溶剂挥发导致的反应性减弱是在具有光照射引发异构化反应的光反应部位的高分子中可观察到的现象，而具有分解型的光反应部位的高分子则不需要考虑涂膜中的溶剂挥发导致的不良影响。可以认为，在具有分解型的光反应部位的高分子中，光照射使光反应部位的键断裂从而表现出折射率各向异性，但上述光反应部位的键的断裂难度依赖于酰亚胺化等的主链的聚合程度，因此没有特别的理由将加热曝光工序的加热温度设置成80℃以下。
在将本方式的带取向膜基板用于液晶面板等显示元件的情况下，在透射型的液晶显示装置中，也会从配置在液晶面板的背面的背光源对本方式的带取向膜基板照射光。偶氮苯基由于反应区域的边界扩展到可见光区，因此如果完成的取向膜中残留有未反应的偶氮苯基，则由于从背光源被照射包含可见光的光，导致取向膜的折射率各向异性下降，会因长期间使用导致产生烧屏。在本实施方式的带取向膜基板的制造方法中，通过照射光并进行加热的加热曝光工序，从而提高偶氮苯基的反应性而进行取向处理，因此在完成的取向膜中不易残留未反应的偶氮苯基，能够抑制长期间使用导致产生烧屏。
上述加热曝光工序中照射的光优选为线性偏振光，更优选包含线性偏振紫外光。
上述加热曝光工序中可以照射320～500nm的波长区域的光。由于偶氮苯基的反应区域大，因此如果是上述波长范围，则第一高分子具有的偶氮苯基的异构化反应易于进行，能够高效地表现出取向膜的折射率各向异性。如果照射不足320nm的短波长紫外光，则与偶氮苯基的异构化反应同时发生阻碍异构化反应的反应，因此有时折射率各向异性的表现效率会降低。只要能够照射上述320～500nm的波长区域的光，则上述光的中心波长没有特别限定，但优选为例如350～450nm。
上述加热曝光工序中照射的光更优选不包含不足300nm的波长。在超过300nm且不足320nm的波长区域中，上述偶氮苯基的异构化反应与上述阻碍反应这两者都会发生，如果为300nm以下的短波长，则以上述阻碍反应为主，因此更优选不包含不足300nm的波长。
上述取向膜的折射率各向异性通过构成取向膜的聚合物的长轴方向的折射率与短轴方向的折射率的差来表示。具体而言，对取向膜从法线方向照射光，接收透过取向膜的光，测定取向膜的延迟量(Δnd)后，除以取向膜的膜厚d从而求得。上述延迟量Δnd能够使用Axo Metrics公司制的“Axo Scan FAA-3series”来进行测定。上述膜厚d能够使用株式会社小坂研究所制的“全自动高精度微细形状测定机ET5000”，通过接触式台阶测定从而进行测定。
以下使用图2，说明加热上述基板并对形成在上述基板表面的涂膜照射光的方法。图2为说明加热曝光工序的一例的示意图。例如，如图2所示，在上述加热曝光工序中，可以将基板10载置在输送台20上的台面21，通过输送台20所设置的加热机构22来加热台面21从而进行基板10的加热，从偏振光照射机构30对形成在基板10表面的涂膜11照射光。
加热机构22只要能够加热基板10则没有特别限定。加热机构22优选可将基板10加热至固定温度，然后将基板10的温度保持固定的机构。作为加热机构22，没有特别限定，可举出一种加热机构，其具有：加热器，其加热台面21；温度测定器，其测定台面21的温度；温度控制部，其算出上述温度测定器所得到的台面21的温度与设定温度的温度差，根据上述温度差对上述加热器供给电力；等。
偏振光照射机构30只要能够对涂膜11照射光则没有特别限定，例如具有光源、聚光镜、线栅偏振片、波长选择滤波器。
上述光源没有特别限定，能够使用：低压汞灯(杀菌灯、荧光化学灯、黑光灯)、高压放电灯(高压汞灯、金属卤化物灯)、短弧放电灯(超高压汞灯、氙灯、汞氙灯)、放射紫外光的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)、LD(Laser Diode：激光二极管)等。
对涂膜11的光照射可以加热基板10并使基板10移动地进行。此外，对上述涂膜11的光照射可以使基板10往复进行。通过使基板10往复而对涂膜11照射光，从而能够以很小的空间高效地进行偏振光照射。
(烧成工序)
本实施方式的带取向膜基板的制造方法还可以具有在上述加热曝光工序后不照射光而仅进行加热的烧成工序。上述烧成工序可以多阶段进行，可以包含第一烧成、第二烧成。
通过上述第一烧成，能够诱发第一高分子的再取向反应并提高取向膜的膜硬度。上述再取向反应是：通过进行加热，使上述加热曝光工序中未反应的第一高分子的取向沿与上述加热曝光工序中固定方向一致的第一高分子的取向方向进行取向的反应。第一烧成的加热温度根据第一高分子和第二高分子的主链的种类而不同，例如可以是100～180℃。第一烧成的加热时间例如为5～60分钟。
通过上述第二烧成，例如能够使上述第一高分子聚合，形成构成上述取向膜的聚合物。通过上述第二烧成，形成例如聚酰胺酸结构、聚酰亚胺结构、聚硅氧烷结构、聚乙烯结构等聚合物主链结构。第二烧成的加热温度可以在例如140～250℃进行。第二烧成的加热时间为例如15～60分钟。上述第二烧成优选以高于上述第一烧成的温度进行。
本方式的带取向膜基板能够优选用作液晶面板等显示元件的基板。本方式的带取向膜基板具有的取向膜的折射率各向异性高，因此具有优异的取向限制力，能够抑制液晶面板产生烧屏。尤其由于不仅在室温而且在高温的长期稳定性也优异，因此适于汽车导航、仪表板、行车记录仪等车载用、数字标牌用的液晶面板。
液晶面板能够通过例如以下方式制作：使表面形成有取向膜的TFT基板与CF基板贴合，在两基板间形成含有液晶分子的液晶层，在上述两基板的与上述液晶层相反侧的面分别配置偏光片。上述TFT基板和上述CF基板中至少一者为本方式的带取向膜基板即可，但可以是两者均为上述带取向膜基板。在上述液晶面板的背面配置背光源，由此能够制作液晶显示装置。
图3为示意性地示出液晶显示装置的一例的剖视图。液晶显示装置1000具备液晶面板100以及配置在液晶面板100的背面的背光源200，液晶面板100具有：TFT基板40和CF基板50；液晶层60，其夹持在两基板间而含有液晶分子61；背偏光片70，其配置在TFT基板40的与液晶层60相反侧的面；表偏光片80，其配置在CF基板50的与液晶层60相反侧的面。TFT基板40和CF基板50的液晶层60的表面分别设置有取向膜41、51。TFT基板40与取向膜41的层叠体以及CF基板50与取向膜51的层叠体中至少一者为本方式的带取向膜基板即可。
液晶层60只要是含有至少一种液晶分子61的层则没有特别限定，能够使用液晶显示装置的领域中通常使用的液晶层。液晶分子61可以是下述式所定义的介电常数各向异性(Δε)具有负值的负性的液晶材料，也可以是介电常数各向异性(Δε)具有正值的正性的液晶材料。
Δε＝(液晶分子的长轴方向的介电常数)-(液晶分子的短轴方向的介电常数)
背偏光片70和表偏光片80优选为线性偏光片，能够使用液晶显示装置的领域中通常使用的线性偏光片。表偏光片80的透射轴与背偏光片70的透射轴优选配置成正交尼科尔。
作为背光源200，能够使用液晶显示装置的领域中通常使用的背光源。背光源200优选照射包含可见光(例如400～800nm的波长)的光。背光源200可以为直下式也可以是侧光式。
以下使用图4和5，举例示出将本方式的带取向膜基板用于平面转换(IPS)模式的液晶显示装置的情况，说明其显示方法。图4为示意性地示出液晶显示装置的黑显示时的立体图。图5为示意性地示出液晶显示装置的白显示时的立体图。图4的(b)、图5的(b)分别是：在从表偏光片侧观察图4的(a)、图5的(a)的情况下，将液晶分子的取向方位、表偏光片和背偏光片的透射轴以及透过液晶层的光的振动方向重叠示出的图。图4的(a)和图5的(a)中，为了便于说明，对于构成液晶面板100的液晶层60、液晶分子61、背偏光片70及表偏光片80以外的部件未图示，但具有与图3所示的液晶面板100同样的结构。图4的(a)、(b)及图5的(a)、(b)中，虚线的两箭头表示背偏光片70的透射轴，实线的两箭头表示表偏光片80的透射轴，白底的两箭头表示透过液晶层60的光的振动方向(偏振方向)。
从背光源200透过背偏光片70而入射到液晶层60的光的振幅方向(偏振方向)与背偏光片70的透射轴平行。如图4的(a)、(b)所示，在未对液晶层60施加电压的不施加电压状态下，液晶层60中光的偏振方向不变，因此透过液晶层60的光的偏振方向保持与表偏光片80的透射轴正交的方向而不会透过表偏光片80。因此，来自背光源200的光不会出射到观察者侧而成为黑显示。另一方面，如图5的(a)、(b)所示，在对液晶层60施加电压的状态下，液晶分子61在液晶面板100的面内旋转，液晶分子具有的双折射性使得液晶层60内的相位差变化。由此，入射到液晶层60的光的偏振方向旋转，透过表偏光片80，因此来自背光源200的光射出到观察者侧而成为白显示。通过改变对液晶层60施加的电压的大小，从而能够使液晶分子61子的旋转的程度变化，能够进行灰度显示。如图5的(a)、(b)所示，透过液晶层60的光的偏振方向与表偏光片80的透射轴平行的情况下辉度最高。另外，背偏光片70与表偏光片80的配置也可以与图4和图5所示的配置相反。
实施例
以下举出实施例更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些例子。
<实施例一>
实施例一中，按照涂膜形成工序、预干燥工序、加热曝光工序、烧成工序(第一烧成和第二烧成)的顺序制造带取向膜基板。
(涂膜形成工序)
制备取向膜组合物，该取向膜组合物含有：第一高分子，其在主链具有偶氮苯基、聚酰胺酸或聚酰亚胺结构；第二高分子，其不具有用于表现取向限制力的侧链，在主链具有聚酰胺酸或聚酰亚胺结构；以及溶剂。上述取向膜组合物中的第一高分子与第二高分子的重量比设为3∶7。作为上述溶剂，使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)与丁基溶纤剂(BCS)的混合溶液，以固体成分浓度约为6％的方式进行制备。在玻璃基板上通过柔版印刷法涂布上述取向膜组合物，形成涂膜。
(预干燥工序)
在预干燥工序中，在设定温度为80℃的加热板上设置高度1mm的间隔而配置形成有上述涂膜的基板，加热90秒而使溶剂的一部分挥发，使上述涂膜干燥。基板的表面温度保持在60～70℃的范围。
(加热曝光工序)
在加热曝光工序中，如图2所示，将形成有上述涂膜的基板吸附固定在具备加热机构的输送台的台面，加热上述基板并使其在偏振光照射机构下往复移动，对上述涂膜照射光而进行曝光。在实施例一中，将加热温度设为60℃，以(波长区域：320～440nm、中心波长：380nm)1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000及4500mJ照射偏振紫外光。
(烧成工序)
在烧成工序中，使用远红外加热炉，进行175℃且10分钟的第一烧成，接着进行220℃且20分钟的第二烧成。
<实施例二>
在加热曝光工序中将基板的加热温度设为80℃，除此以外与实施例一同样进行，制作实施例二涉及的带取向膜基板。
<比较例一>
在比较例一中，与实施例一同样地形成涂膜并进行预干燥，然后，不加热基板而在室温(20～25℃)照射偏振紫外光。然后，与实施例一同样地进行第一烧成和第二烧成，制作比较例一涉及的带取向膜基板。
<取向膜的折射率各向异性的评价>
关于上述实施例和比较例，测定相对于曝光量(单位：mJ)的取向膜的折射率各向异性(Δn)。对于上述实施例和比较例所得到的各带取向膜基板，从基板的法线方向照射光，测定透射光的延迟量(Δnd)，用得到的值除以各取向膜的膜厚(d)，由此算出折射率各向异性(Δn)。上述延迟量(Δnd)使用Axo Metrics公司制的“Axo Scan FAA-3series”测定。上述膜厚使用株式会社小坂研究所制的“全自动高精度微细形状测定机ET5000”，通过接触式台阶测定从而进行测定。
结果如图6所示。图6为表示对于实施例和比较例而言取向膜的折射率各向异性相对于曝光量的图像。图6中，将比较例一涉及的带取向膜基板的取向膜的折射率各向异性达到峰值的值设为“1”，将折射率各向异性的值标准化。
根据图6的结果，首先，比较折射率各向异性的峰值，与比较例一相比，实施例一中折射率各向异性的峰值上升约3％，实施例二中折射率各向异性的峰值上升约10％。接着，比较折射率各向异性达到峰值时的曝光量，实施例一在小于比较例一的曝光量时折射率各向异性达到最大。具体而言，比较例一在曝光量为4000mJ时折射率各向异性达到峰值，与此相对，实施例一在曝光量为相比于比较例一小500mJ的3500mJ时折射率各向异性达到峰值。此外，实施例二在相比于实施例一更少的曝光量时折射率各向异性达到最大。具体而言，实施例一在3500mJ时折射率各向异性达到峰值，与此相对，实施例二在曝光量相比于实施例一小500mJ的3000mJ时折射率各向异性达到峰值。
根据以上内容，确认通过加热从而第一高分子的反应性提高，光取向膜发生了高灵敏度化。进而，确认了通过使加热曝光工序中的基板的加热温度从60℃提高到80℃，从而第一高分子的反应性进一步提高，光取向膜发生了高灵敏度化。另外，在加热曝光工序中，也使上述加热温度上升至85～100℃而进行了研究，但由于产生了取向膜的折射率各向异性局部大幅下降的部分，因此中断了上述取向膜的折射率各向异性的评价。上述折射率各向异性的局部下降可以认为出于如下原因：在加热曝光工序中，由于加热温度过高而导致产生涂膜中的溶剂完全挥发的部分，部分的第一高分子的反应性减弱。
<背光源耐光性的评价>
液晶面板的长期可靠性试验之一存在长期烧屏试验，即对液晶层施加电压并连续照射背光源光，进行老化。该试验为评价实际使用环境中的特性恶化的一个方法，为能够推测液晶面板所搭载的各种各样的部件的劣化的模块评价。作为上述模块评价的简易评价，能够通过仅着眼于取向膜的耐光性，进行对带取向膜基板照射背光源光的老化试验，由此推测取向膜的取向性的变化(下降)。
具体而言，以偏光片的透射轴与对取向膜的照射光(偏振紫外光)的偏振方向为平行的状态和正交的状态，对带取向膜基板照射背光源光。上述“对取向膜的照射光的偏振方向为上述加热曝光工序中对上述涂膜照射光时的偏振方向。经时测定取向膜的折射率各向异性，由此能够评价经长期间使用的烧屏耐性。在进行曝光后，如果取向膜中存在光反应部位为未反应状态的高分子，则背光源光的照射导致上述未反应的光反应部位发生反应，取向膜的折射率各向异性发生经时变化。因此，优选在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态和正交的状态这两种状态下，取向膜的折射率各向异性的经时变化量(尤其是下降量)小。此外，取向膜的折射率各向异性较高则液晶分子的取向限制力变高，因此优选在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态和正交的状态这两种状态下，维持取向膜的折射率各向异性很高。
关于实施例和比较例，按照以下方法进行背光源耐光性的评价。图7为说明背光源耐光性试验的方法的示意图。如图7所示，对于实施例和比较例，分别准备在玻璃基板90的表面形成有取向膜91的带取向膜基板，由背光源200从玻璃基板90背面(未形成有取向膜91的面)经由线性偏光片92照射光。背光源耐光性的评价中，对于实施例和比较例的带取向膜基板，分别照射上述折射率各向异性的评价中折射率各向异性达到峰值时的曝光量。即，对实施例一的带取向膜基板照射3500mJ的偏振紫外光，对实施例二的带取向膜基板照射3000mJ的偏振紫外光，对比较例一的带取向膜基板照射4000mJ的偏振紫外光。
在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下，照射250小时的背光源光，测定取向膜的折射率各向异性的经时变化。接着，使上述偏光片旋转90°，在偏光片的偏振方向与对取向膜的照射光的偏振方向为正交的状态下，照射250小时的背光源光，测定取向膜的折射率各向异性的经时变化。结果如图8所示。图8为表示对于实施例和比较例而言在背光源耐光性试验中取向膜的折射率各向异性的经时变化的图像。
如图8所示，观察折射率各向异性的变化量，曝光工序中未进行加热的比较例一中，与初始值(0小时)相比，偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下的取向膜的折射率各向异性的上升量为一成左右，正交的状态下的取向膜的折射率各向异性的下降量为一成左右。
实施例一中，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下，取向膜的折射率各向异性的上升量虽然小，但最大值与比较例一为同等程度。此外，实施例一中，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为正交的状态下，取向膜的折射率各向异性虽然经时下降，但与比较例一相比总是保持很高的值。
实施例二中，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下，取向膜的折射率各向异性几乎没有变化，基本保持在固定值。此外，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为正交的状态下，取向膜的折射率各向异性虽然会下降，但不仅与比较例一相比而且与实施例一相比也总是保持很高的值。
实施例一中，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下，取向膜的折射率各向异性的上升量小于比较例一，这可以认为是由于：实施例一中通过加热并进行曝光使得第一高分子的反应性上升，与不进行加热的比较例一相比，取向膜中的未反应的状态的高分子量较少。实施例二中，在偏光片的透射轴与对取向膜的照射光的偏振方向为平行的状态下，取向膜的折射率各向异性几乎不会经时变化，这可以认为是由于：实施例二中通过在加热曝光工序中以相比于实施例一更高的温度加热，从而第一高分子的反应性进一步上升，加热曝光工序中大部分的高分子发生了反应。由此可知，在提高取向膜的折射率各向异性的方面，加热曝光工序的加热温度为80℃足矣。
上述取向膜的折射率各向异性的评价中，确认了如果使加热温度高于80℃则会产生取向膜的折射率各向异性局部大幅下降的部分、以及加热曝光工序中的基板的加热温度的上限为80℃。
此外，根据图6可知，在加热曝光工序中，如果在折射率各向异性达到最大后继续提高曝光量，则存在折射率各向异性稍微下降的倾向。这可以认为是由于，增加曝光量导致处理时间(光的照射时间)变长，取向膜组合物中的溶剂挥发，导致第一高分子的反应性稍微减弱。
[附注]
本发明的一个方式为带取向膜基板的制造方法，其具有：涂膜形成工序，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子的取向膜组合物，形成涂膜；加热曝光工序，在60～80℃加热上述基板并对上述涂膜照射光。
上述加热曝光工序中可以照射320～500nm的波长区域的光。
上述取向膜组合物还含有第二高分子，上述取向膜可以是光取向层与基底层的双层结构，上述光取向层包含上述第一高分子且位于与上述基板相反侧的表面，上述基底层包含上述第二高分子且与上述基板接触。
上述取向膜组合物还含有溶剂，在上述涂膜形成工序与上述加热曝光工序之间可以具有预干燥工序，即加热上述基板而使上述溶剂的一部分挥发，使上述涂膜干燥。
上述预干燥工序中可以在50～80℃加热上述基板。
附图标记说明
10：基板；11：涂膜；20：输送台；21：台面；22：加热机构；30：偏振光照射机构；40：TFT基板；41、51、91：取向膜；50：CF基板；60：液晶层；61：液晶分子；70：背偏光片；80：表偏光片；90：玻璃基板；92：线性偏光片；100：液晶面板；200：背光源；1000：液晶显示装置。

Claims (3)

1.一种带取向膜基板的制造方法，其特征在于，具有：
涂膜形成工序，在基板的表面涂布含有在主链具有偶氮苯基的第一高分子、第二高分子和溶剂的取向膜组合物，形成涂膜；
预干燥工序，加热所述基板使所述溶剂的一部分挥发，使所述涂膜干燥；以及
加热曝光工序，加热所述预干燥工序后的所述基板并对所述涂膜照射光，
在所述预干燥工序中，所述取向膜被层分离为位于所述基板的相反侧的表面的包含所述第一高分子的光取向层和与所述基板相接的包含所述第二高分子的基底层，
在所述加热曝光工序中，在60～80℃下加热所述基板，并照射中心波长为350～450nm且不含小于300nm的波长的光。
2.根据权利要求1所述的带取向膜基板的制造方法，其特征在于，
在所述加热曝光工序中，提高所述光取向层中所含的所述偶氮苯基的反应性的同时使其异构化。
3.根据权利要求1或2所述的带取向膜基板的制造方法，其特征在于，
在所述预干燥工序中，在50～80℃下加热所述基板。
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