CN110824780B - 具备光取向膜的基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一边抑制制造效率的降低一边增大折射率各向异性的具备光取向膜的基板的制造方法。本发明的具备光取向膜的基板的制造方法包括：步骤(A)，在基板的表面上形成光取向膜材料的膜，所述光取向膜材料包括含有光官能团的高分子；步骤(B)，偏振转换发光二极管灯的出射光而照射所述步骤(A)中所形成的所述膜；步骤(C)，偏振转换金属卤化物灯的出射光而照射所述步骤(B)中偏振光照射后的所述膜。

Description

具备光取向膜的基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种具备光取向膜的基板的制造方法。

背景技术

液晶显示装置一般具有控制液晶分子取向的取向膜。为了将控制液晶分子的取向的取向规制力施加到这种取向膜，在形成取向膜时，通过进行例如摩擦处理、光取向处理等取向处理来表达折射率各向异性。然而，当执行摩擦处理时，由于摩擦布产生的灰尘会导致显示质量劣化等问题。因此，近年来，研究了通过进行光取向处理代替摩擦处理来形成光取向膜的方法(例如，参照专利文献1)。此外，作为控制液晶分子的取向的另一方法，例如，研究了向液晶分子(液晶化合物)施加磁场的方法(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2016-212376号公报

专利文献2：特开2010-112986号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

当进行光取向处理时，例如，可以对金属卤化物灯、高压汞灯等高压放电灯的出射光进行偏振转换而照射。然而，在这种光取向处理中，在增大光取向膜的折射率各向异性方面具有改进的余地。

与此对应地，例如，在上述专利文献1记载的发明中，提出了使用发光二极管灯的光取向处理。然而，如果仅使用发光二极管等，为了获得所需的照射量，需要长的照射时间，从而降低了制造效率。此外，上述专利文献2记载的发明的目的在于，使用磁场施加及非偏振光照射来固化液晶化合物，并非使用光取向膜来控制液晶分子的取向。

本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于，提供一种一边抑制制造效率的降低一边增大折射率各向异性的具备光取向膜的基板的制造方法。

用于解决技术问题的技术方案

(1)本发明的一实施方式的具备光取向膜的基板的制造方法包括：步骤(A)，在基板的表面上形成光取向膜材料的膜，所述光取向膜材料包括含有光官能团的高分子；步骤(B)，偏振转换发光二极管灯的出射光而照射所述步骤(A)中所形成的所述膜；步骤(C)，偏振转换金属卤化物灯的出射光而照射所述步骤(B)中偏振光照射后的所述膜。

(2)本发明的一实施方式中的某个方式的具备光取向膜的基板的制造方法，在上述(1)的构成的基础上，所述步骤(B)中的偏振光照射量少于所述步骤(C)中的偏振光照射量。

(3)本发明的一实施方式中的某个方式的具备光取向膜的基板的制造方法，在上述(1)或(2)的构成的基础上，在所述步骤(B)中，经由线栅偏振板偏振转换所述发光二极管灯的出射光而照射。

(4)本发明的一实施方式中的某个方式的具备光取向膜的基板的制造方法，在上述(1)～(3)中任一项的构成的基础上，在所述步骤(C)中，依次经由波长选择滤光器以及线栅偏振板偏振转换所述金属卤化物灯的出射光而照射。

(5)本发明的一实施方式中的某个方式的具备光取向膜的基板的制造方法，在上述(1)～(4)中任一项的构成的基础上，在所述步骤(B)之前进一步包括干燥所述步骤(A)中所形成的所述膜的步骤。

(6)本发明的一实施方式中的某个方式的具备光取向膜的基板的制造方法，在上述(1)～(5)中任一项的构成的基础上，进一步包括烧制所述步骤(C)中偏振光照射过的所述膜的步骤。

有益效果

根据本发明，可以提供一种一边抑制制造效率的降低一边增大折射率各向异性的具备光取向膜的基板的制造方法。

附图说明

图1是例示发光二极管灯的分光特性的图表。

图2是例示金属卤化物灯的分光特性的图表。

图3是例示在具有图2中的分光特性的金属卤化物灯上组合波长选择滤光器后的状态的分光特性的图表。

图4是比较初始点亮状态和10天后的点亮状态的金属卤化物灯的分光特性的图表。

具体实施方式

虽然揭示以下实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明，但是本发明不仅限定于实施方式。此外，实施方式的构成，在不脱离本发明主旨的范围内可以适当进行组合，也可以变更。

本说明书中，“X～Y”表示“X以上，Y以下”。

〔实施方式〕

以下说明实施方式的具备光取向膜的基板的制造方法。

<光取向膜材料的膜的形成>

首先，将光取向膜材料涂布在基板的表面而形成光取向膜材料的膜。

光取向膜材料的涂布也可以通过例如柔性版印刷法、喷墨法等方法进行。

光取向膜材料含有具有光官能团的高分子。作为光官能团，可以例举，例如通过光照射而产生光二聚化、光异构化、光弗莱斯重排、光解等光反应的部位。作为能够光二聚化、光异构化的光官能团，可以例举，例如肉桂酸酯基、查耳酮基、香豆素基、芪基等。作为能够光异构化的光官能团，可以例举，例如偶氮苯基、二苯乙炔基等。作为能够光弗莱斯重排的光官能团，可以例举，例如酚酯基等。作为能够光分解的光官能团，可以例举例如环丁烷环等。

光取向膜材料中的高分子也可以在主链或侧链中具有光官能团。

光取向膜材料中的高分子也可以在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。

光取向膜材料进一步含有溶剂。作为溶剂，可以例举，例如N-甲基-2-吡咯烷酮、丁基溶纤剂、丁酸内酯等有机溶剂。

作为基板，可以例举，例如玻璃基板、塑料基板等透明基板。在基板的光取向膜材料的膜侧的表面上也可以适当地配置，例如栅极线、源极线、薄膜晶体管元件、像素电极、公共电极等构件，也可以适当地配置彩色滤光片、黑色矩阵、外涂层等构件。也就是说，基板可以是薄膜晶体管阵列基板，也可以是彩色滤光片基板。

<干燥>

接着，也可以干燥光取向膜材料的膜。由此，在光取向膜材料含有溶剂的情况下，使其溶剂挥发。通过干燥光取向膜材料的膜，溶剂可以部分地被除去，也可以完全被除去。从维持光取向膜材料中的高分子的流动性，并在之后的光取向处理时不会损失光取向膜材料(光官能团)的光反应性的观点来看，优选通过干燥光取向膜材料的膜来去除部分溶剂(一部分溶剂残留)。最佳条件根据光取向膜材料中的高分子的种类而不同，但是光取向膜材料的膜的干燥可以在例如50～70℃下进行80～120秒。

<第一光取向处理>

接着，进行偏振转换发光二极管(LED：Light emitting diode)灯的出射光并照射光取向膜材料的膜的第一光取向处理。

图1是例示发光二极管灯的分光特性的图表。图1中的纵轴表示最大强度为100时的相对强度。如图1所示，发光二极管灯具有窄的发光波长区域(半值宽度)。因此，如果使用在光取向膜材料(光官能团)的光反应的主波长(吸光度最大的波长)附近具有发光峰值的发光二极管灯，则无需通过波长选择滤光器调整照射光的波长区域。

在第一光取向处理中，也可以经由线栅偏振板偏振转换发光二极管灯的出射光而照射。

消光比越大，线栅偏振板的偏振度越高，但是，在整个波长区域中不是恒定的，在主波长处最高，且随着距离主波长越远而变低。因此，当线栅偏振板的主波长与发光二极管灯的发光峰值的波长附近相匹配时，可以进行偏振度高的偏振光照射。这种情况下，通过组合光取向膜材料(光官能团)的光反应的主波长，可以有效地提高所得光取向膜的折射率各向异性。

作为线栅偏振板可以例举，例如，多个金属细线配置在，周期短于入射光的波长的透光性好的基板的表面上的线栅偏振板等。作为金属细线的材料可以例举，例如，铬、铝、氧化钛等光吸收性的金属材料。

第一光取向处理中照射的偏振光优选为线性偏振光，进一步优选为线性偏振紫外线。线性偏振紫外光的波长可以是例如330～350nm。

<第二光取向处理>

接着，进行偏振转换发光二极管灯的出射光并照射光取向膜材料的膜的第二光取向处理。

在第二光取向处理中，也可以依次经由波长选择滤光器以及线栅偏振板偏振转换金属卤化物灯的出射光而照射。

图2是例示金属卤化物灯的分光特性的图表。图2中的纵轴表示最大强度为100时的相对强度。如图2所示，金属卤化物灯的发光波长区域与图1所示的发光二极管灯的发光波长区域相比广。因此，图3所示的用波长选择滤光器缩小波长区域之后，通过金属卤化物灯的出射光经由线栅偏振板而偏振转换，能够有效地进行偏振光照射。图3是例示在具有图2中的分光特性的金属卤化物灯组合波长选择滤光器后的状态的分光特性的图表。图3中的纵轴表示最大强度为100时的相对强度。

作为波长选择滤光器可以例举，例如，使吸收具有透射波长以外的波长的光的物质分散在滤光器内的滤光器、用反射具有透射波长以外的波长的光的物质覆盖在滤光器的表面的滤光器等。

第二光取向处理中照射的偏振光优选为线性偏振光，进一步优选为线性偏振紫外线。线性偏振紫外光的波长可以是例如330～420nm。

通过第一光取向处理即第二光取向处理，在光取向膜材料(光官能团)发生光反应。其结果，在后面所得的光取向膜中出现折射率各向异性。

<烧制>

接着，可以烧制光取向膜材料的膜。由此，光取向膜材料中的高分子聚合(光取向膜材料的膜固化)。作为所得的聚合体的主链结构可以例举，聚酰胺酸结构、聚酰亚胺结构、聚硅氧烷结构、聚乙烯结构等。光取向膜材料的膜的烧制可以在例如170～230℃下进行30～40分。

另外，当对光取向膜材料的膜一起进行上述干燥及烧制时，先进行的干燥也称为临时烧制，后面进行的烘烤也称为正式烧制。

因此，形成光取向膜，结果，制造了具备光取向膜的基板。

本实施方式制造的具备光取膜的基板，例如，可以作为夹着液晶面板的液晶层的一对基板中的至少一个而被使用。作为液晶面板可以例举，例如，面内切换(IPS，In-PlaneSwitching)模式、边缘场切换(FFS，Fringe Field Switching)模式等横向电场方式的液晶面板。本实施方式制造的具备光取向膜的基板应用于液晶面板时，由于出现折射率各向异性的光取向膜具有控制液晶层中的液晶分子的取向(初期取向)的取向规制力，因此，通过增大光取向膜的折射率各向异性，可以提高取向规制力。结果，可以获得具有优异的烧屏特性的液晶面板。

在本实施方式中，作为光取向处理，依次进行偏振转换发光二极管灯的出射光而照射的第一光取向处理、和偏振转换金属卤化物灯的出射光而照射的第二光取向处理这两种类的光取向处理。

首先，根据第一光取向处理，可以利用发光二极管灯的分光特性(例如，图1)进行高偏振度的偏振光照射。结果，虽可以获得具有大折射率各向异性的光取向膜，但是仅进行第一光取向处理作为光取向处理，生产效率会降低。这是因为，由于发光二极管灯的低输出，为了获得所需的照射量，需要长的照射时间。

与此相对地，在本实施方式中，在第一光取向处理的基础上，还通过进行使用高输出的金属卤化物灯的第二光取向处理，与只进行第一光取向处理的情况比较，缩短了用于获得所需的照射量的照射时间，且抑制了制造效率的降低。另外，若只进行第二光取向处理作为光取向处理，则由于发光波长区域广，进行偏振度比较低的偏振光照射，因此提高了制造效率，但是，所获得的光取向膜的折射率各向异性不够大。

根据以上内容，为了一边抑制制造效率的降低，一边增大折射率各向异性，如本实施方式那样，组合地进行第一光取向处理及第二光取向处理很重要。

从制造效率的观点来看，优选第一光取向处理中的偏振光照射量少于第二光取向处理中的偏振光照射量。如上所述，即使在第一光取向处理中减少偏振光照射量以提高制造效率的情况下，由于通过第一光取向处理进行高偏振度的偏振光照射，因此可以获得折射率各向异性大的光取向膜。

<实施例以及比较例>

以下，虽然例举实施例及比例例来更详细说明本发明，但是本发明不仅限定于这些方式。

〔实施例1〕

将实施例1的光取向膜的基板通过以下方法来制造。

<光取向膜材料的膜的形成>

首先，通过柔版印刷法将光取向膜材料涂布在玻璃基板的表面而形成光取向膜材料的膜，所述光取向膜材料包括含有偶氮苯基的光异构化型的高分子。

<干燥>

接着，光取向膜材料的膜在60℃下干燥90秒。

<第一光取向处理>

接着，进行第一光取向处理，所述第一光取向处理是经由线栅偏振板偏振转换发光二极管灯的出射光并照射光取向膜材料的膜的处理。

作为发光二极管灯，使用具有图1所示的分光特性的发光二极管灯。图1中的发光峰值的波长在光取向膜材料(偶氮苯基)的光反应的主波长附近。

作为线栅偏振板，使用在发光二极管灯的发光峰值的波长附近成为最大消光比的线栅偏振板。

<第二光取向处理>

接着，进行第二光取向处理，所述第二取向处理是按顺序经由波长选择滤光器和线栅偏振板偏振转换金属卤化物灯的出射光并照射光取向膜材料的膜的处理。

作为金属卤化物灯，使用具有图2所示的分光特性的金属卤化物灯。此外，金属卤化物灯的出射光透射波长选择滤光器后的状态具有如图3所示的分光特性。作为线栅偏振板，使用与第一光取向处理时相同的线栅偏振板。

第一光取向处理中的偏振光照射量与第一光取向处理和第二光取向处理中的偏振光照射量的总量的比例为50％。即，使用发光二极管灯的光取向处理中的偏振光照射量与光取向处理(在第一实施例中，第一光取向处理和第二光取向处理)中的偏振光照射量的总和的比例(以下称为“LED比例”)为50％。另外，在所有以下实施例和比较例中，光取向处理中的偏振光照射量的总量相同。

<烧制>

接着，光取向膜材料的膜在175～220℃下烧制30分。

根据以上内容，形成光取向膜，完成实施例1的具备光取向膜的基板。

〔实施例2〕

除了LED比例为25％之外，以与实施例1相同的方式制造实施例2的具备光取向膜的基板。

〔实施例3〕

除了LED比例为20％之外，以与实施例1相同的方式制造实施例3的光取向膜的基板。

〔比较例1〕

除了仅进行作为光取向处理的第二光取向处理，即仅使用金属卤化物灯的光取向处理以外，以与实施例1相同的方式制造比较例1的具备光取向膜的基板。因此，LED比例为0％。

〔比较例2〕

除了仅进行使用不同分光特性的金属卤化物灯的光取向处理以外，以与比较例1相同的方式制造比较例2的光取向膜的基板。因此，LED比例为0％。

图4是关于金属卤化物灯的分光特性，比较初始点亮状态和10天后的点亮状态的图表。如图4所示，在10天后的点亮状态(10天间连续点亮后的状态)中，与初始点亮状态相比，金属卤化物灯的分光特性偏移。具体地，在10天后的点亮状态中，与初始发光状态相比，330～350nm的波长区域的强度减小，400～420nm的波长区域的强度增加。由于金属卤化物灯的发光波长区域广，因此，即使总是控制照射量为恒定的，例如，图4所示的分光特性的变化对光取向膜材料(光官能团)的光反应性会造成大的影响。另一方面，由于发光二极管灯的发光波长区域窄，因此，如果总是控制照射量为恒定的，即使在长时间连续点亮之后分光特性也不会改变。比较例2中所使用的金属卤化物灯为10天后处于点亮状态的金属卤化物灯，实施例1～3、比较例1和比较例4中所使用的金属卤化物灯为处于初始点亮状态的金属卤化物灯。

〔比较例3〕

除了仅进行作为光取向处理的第一光取向处理，即仅使用发光二极管灯的光取向处理以外，以与实施例1相同的方式制造比较例3的具备光取向膜的基板。因此，LED比例为100％。

〔比较例4〕

除了替换第一光取向处理及第二光取向处理的顺序以外，以与实施例1相同的方式制造比较例4的具备光取向膜的基板。因此，LED比例为50％。

〔评价〕

对于实施例1～3以及比较例1～4的光取向膜的基板，测量光取向膜的折射率各向异性。在表1中示出结果。

光取向膜的折射率各向异性以如下方式测量。首先，将光从光取向膜侧的法线方向照射至具备光取向膜的基板上，测量透射光的相位差(延迟：Δnd)。由此，通过将透射光的相位差的测量值(Δnd)除以光取向膜的厚度(d)来计算折射率各向异性(Δn)。使用AxoMetrics公司制造的“Axo Scan FAA-3系列”测量透射光的相位差。光取向膜的厚度是使用由小坂研究所制造的全自动/高精度微细形状测量机(接触式液位测量机)“ET 5000”来测量的。另外，关于表1中的折射率各向异性，示出了测量8个位置时的平均值及标准偏差。

[表1]

如表1所示，在实施例1～3中，获得折射率各向异性的平均值大的光取向膜。此外，在实施例2中，虽然与实施例1相比LED比例低，且制造效率高，但是折射率各向异性的平均值中没有看到显著差异。进一步地，在实施例3中，虽然与实施例2相比LED比例低，且制造效率高，但是折射率各向异性的平均值中没有看到显著差异。

在比较例1中，由于仅进行第二光取向处理作为光取向处理，因此，与实施例1～3相比，折射率各向异性的平均值小，标准偏差大。

在比较例2中，由于仅进行第二光取向处理作为光取向处理，因此，与实施例1～3相比，折射率各向异性的平均值小，标准偏差大。此外，在比较例2中，还使用分光特性偏移的金属卤化物灯，与比较例1相比，折射率各向异性的平均值减小了10％以上，且标准偏差大。

在比较例3中，由于仅进行第一光取向处理作为光取向处理，因此，与实施例1～3相比，折射率各向异性的平均值没有看到显著差异，但制造效率低。

在比较例4中，尽管组合进行第一光取向处理和第二光取向处理，但由于与实施例1～3相比，替换了两者的顺序，因此，折射率各向异性的平均值小，标准偏差大。因此，当实施例1～3与比较例4相比时可知，作为对光取向膜的折射率各向异性造成影响的因素，先前的光取向过程中照射的偏振光是主导因素。即，可以得知，如实施例1～3那样，先进行偏振度高的偏振光照射作为光取向处理，结果可以获得具有显著大的折射率各向异性的光取向膜。认为在实施例1～3中，通过先进行偏振度高的偏振光照射，构成光取向膜的一部分高分子取向，且其它高分子也以与这一部分高分子对齐的方式取向。

Claims (5)

1.一种具备光取向膜的基板的制造方法，其特征在于，包括：步骤A，在基板的表面上形成光取向膜材料的膜，所述光取向膜材料包括含有光官能团的高分子；

步骤B，偏振转换发光二极管灯的出射光而照射所述步骤A中所形成的所述膜；

步骤C，偏振转换金属卤化物灯的出射光而照射所述步骤B中偏振光照射过的所述膜，

所述步骤B中的偏振光照射量少于所述步骤C中的偏振光照射量。

2.根据权利要求1所述的具备光取向膜的基板的制造方法，其特征在于，在所述步骤B中，经由线栅偏振板偏振转换所述发光二极管灯的出射光而照射。

3.根据权利要求1所述的具备光取向膜的基板的制造方法，其特征在于，在所述步骤C中，依次经由波长选择滤光器以及线栅偏振板偏振转换所述金属卤化物灯的出射光而照射。

4.根据权利要求1所述的具备光取向膜的基板的制造方法，其特征在于，在所述步骤B之前进一步包括干燥所述步骤A中所形成的所述膜的步骤。

5.根据权利要求1所述的具备光取向膜的基板的制造方法，其特征在于，进一步包括烧制所述步骤C中偏振光照射过的所述膜的步骤。

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