JP2018504644A - 液晶パネルの配向膜の製造方法 - Google Patents

液晶パネルの配向膜の製造方法 Download PDF

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Abstract

液晶パネルの配向膜の製造方法は、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入して液晶セルを形成するステップと、液晶セルを第１反応装置に入れ、電圧、紫外線照射及び温度を受けて、液晶反応性モノマーの重合反応を生じさせるステップと、第１所定時間の後に、液晶セルを第２反応装置に移動させて、電圧及び温度を受け、重合反応を継続し、第１基板と第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成するステップと、を含む。

Description

本発明は液晶生産技術の分野に関し、特に液晶パネルの配向膜の製造方法に関する。
液晶パネルの大型化及び広い視野角に対する開発の要求を満たすために、マルチドメイン垂直配向（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ、ＭＶＡ）モードは、液晶パネル製造者の間で広く注目されている。ＭＶＡモードでは、液晶反応性モノマー（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ、ＲＭ）の硬化プロセスにおいて、基板の内面に突起物が形成され、突起物が所定の角度をなして配向膜を形成して、液晶をある角度に偏向させた後に静止させる。ＭＶＡモードは、視野角が広く、画質が高い利点を有する。
図１Ａ及び図１Ｂは、配向膜形成プロセスの模式図である。図１Ａに示されるように、第１反応装置は、電圧Ｖ、第１紫外線（ＵＶ１）光ランプの照度及び加熱を提供して、液晶反応性モノマー１４の反応を開始させ、液晶反応性モノマー１４を第１基板１１又は第２基板に向かって移動させ、突起状を呈することにより配向膜１３を形成し、液晶分子１２を偏向させる。通常、ＵＶ１照射が完了した後、電圧の印加を停止し、基板に第２紫外線光（ＵＶ２）を照射する。図１Ｂに示される第２反応装置では、第１ＵＶ１光より弱いＵＶ２のみを提供して、残りのＲＭ１４が完全に反応する。全過程において、１つのＵＶ１装置は１回に１つの基板のみに対して露光を実行するため、このステップは、生産能力のボトルネックになって、配向膜の製造効率に影響を及ぼす。
そこで、本発明は、第１反応装置内において長い時間がかかることによる生産能力のボトルネックの従来技術の問題を解決するために、液晶パネルの配向膜の製造方法を提供する。
上記課題を解決するために、本発明の実施例は以下の技術的手段を提供する。
液晶パネルの配向膜の製造方法は、
第１基板と第２基板との間に、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入し、貼り合わせを行うことにより、液晶セルを形成するステップと、
前記液晶セルを第１反応装置に設置し、前記第１反応装置による電圧、紫外線照射、及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせて、且つ、前記第１反応装置による電圧が７Ｖ〜５０Ｖであり、紫外線照射の照度が０．０５〜１２０ｍＷ／ｃｍ２であり、温度が２５℃〜８０℃であるステップと、前記液晶セルが前記第１反応装置に設置される時間が第１所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
前記第１所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第１反応装置から第２反応装置に移動させ、前記第２反応装置による電圧及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応を継続し、且つ、前記第２反応装置による電圧が１Ｖ〜５０Ｖであり、温度が１０℃〜１００℃であるステップと、
前記液晶セルが前記第２反応装置に設置される時間が第２所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
第２所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第２反応装置の外に移動させて、前記第１基板と前記第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成するステップと、を含む。
好ましくは、前記第２反応装置は、前記液晶セルを第２反応装置の入口から出口に搬送するための搬送ベルトを備え、前記第２反応装置内で前記重合反応が完了する。
好ましくは、搬送ベルトの長さの範囲は１０〜１００ｍである。
好ましくは、前記第２反応装置は、多層炉構造であり、炉体内の層数は１０〜１００層である。
好ましくは、前記第１基板と第２基板との間に液晶混合物を注入するステップの前に、
前記液晶混合物を調製するステップがさらに含まれ、前記液晶混合物中の前記液晶反応性モノマーの割合は２０００〜５０００ＰＰＭである。
好ましくは、前記液晶反応性モノマーは芳香族である。
好ましくは、貼り合わせを行うステップは、
前記第１反応装置又は第２反応装置による電圧を受けるために、前記第２基板の電圧接点を露出させるように、前記第１基板と第２基板とを所定距離ずらすことをさらに含む。
好ましくは、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせた後のステップは、
前記液晶反応性モノマーを第１基板又は第２基板に向かって移動させて突起物を形成しており、
前記突起物の作用下で前記液晶分子のプレチルト角を形成することをさらに含む。
上記課題を解決するために、本発明の実施例は以下の技術的手段を提供する。
液晶パネルの配向膜の製造方法は、
第１基板と第２基板との間に、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入し、貼り合わせを行うことにより、液晶セルを形成するステップと、
前記液晶セルを第１反応装置に設置し、前記第１反応装置による電圧、紫外線照射、及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせるステップと、
前記液晶セルが前記第１反応装置に設置される時間が第１所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
第１所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第１反応装置から前記第２反応装置に移動させて、前記第２反応装置による電圧及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応を継続し、前記第１基板と前記第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成するステップと、を含む。
好ましくは、前記第２反応装置は、前記液晶セルを第２反応装置の入口から出口に搬送するための搬送ベルトを備え、第２反応装置内で前記液晶反応性モノマーの前記重合反応が完了する。
好ましくは、搬送ベルトの長さの範囲は１０〜１００ｍである。
好ましくは、前記第２反応装置は、多層炉構造であり、炉体内の層数は１０〜１００層である。
具体的に、前記液晶セルが前記第２反応装置に設置される時間が第２所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
第２所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第２反応装置の外に移動させるステップとがさらに含まれる。
好ましくは、前記第１反応装置による電圧は７〜５０Ｖであり、紫外線照射の照度は０．０５〜１２０ｍＷ／ｃｍ２であり、温度は２５℃〜８０℃であり、
前記第２反応装置による電圧は１Ｖ〜５０Ｖであり、温度は１０℃〜１００℃である。
好ましくは、前記液晶混合物を調製するステップがさらに含まれ、前記液晶混合物中の前記液晶反応性モノマーの割合は２０００〜５０００ＰＰＭである。
好ましくは、前記液晶反応性モノマーは芳香族である。
好ましくは、貼り合わせをするステップは、
前記第１反応装置又は第２反応装置による電圧を受けるために、前記第２基板の電圧接点を露出させるように、前記第１基板と第２基板とを所定距離ずらすことをさらに含む。
好ましくは、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせた後のステップは、前記液晶反応性モノマーを第１基板又は第２基板に向かって移動させて突起物を形成し、
前記突起物の作用下で前記液晶分子のプレチルト角を形成することをさらに含む。
従来技術と比較して、本発明は、第２反応装置により液晶セルに対して重合反応の条件を提供することによって、第１反応装置における反応時間を短縮し、生産能力のボトルネックを回避して、製造時間を短縮する。
本発明の実施例あるいは従来技術の技術的手段を更に詳細に説明するため、下記では実施例の説明に必要な図面を用いて簡単に説明する。当然のことながら、下記の説明における図面は本発明のいくつかの実施例のみであり、当該分野の当業者にとって、創造的労働を果たさない前提で、これらの図面に基づいて更に他の図面を得ることができる。
図１Ａは、背景技術の第１反応装置における配向膜の形成プロセスの模式図である。 図１Ｂは、背景技術の第２反応装置における配向膜の形成プロセスの模式図である。 図２は、本発明の実施例１による配向膜の製造方法のフローチャートである。 図３Ａは、本発明の実施例１による第２反応装置のシミュレーション模式図である。 図３Ｂは、図３Ａに製造された配向膜の形成プロセスの模式図である。 図４は、本発明の実施例２による配向膜の製造方法のフローチャートである。 図５は、本発明の実施例２による第２反応装置のシミュレーション模式図である。
図面を参照し、ここで、同じ符号が同じ構成要素を表す。以下の説明は、本発明の具体的な実施例を説明するためのものであり、本発明に記載されていない他の実施例に対する限定として解釈されるべきではない。
〈実施例１〉
図２は、本発明の実施例における液晶パネルの配向膜の製造方法のフローチャートである。
ステップＳ２０１では、液晶混合物を調製する。前記液晶混合物は、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む。
なお、前記液晶反応性モノマーは芳香族を含む。前記液晶混合物中の前記液晶反応性モノマーの割合は２０００〜５０００ＰＰＭ（１００万分の１）であり、重合反応が完了した後に、最適な配向効果に達することができる。
ステップＳ２０２では、第１基板と第２基板との間に、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入し、貼り合わせを行うことにより、液晶セルを形成する。
なお、第１基板と第２基板を貼り合わせるプロセスは、前記第１反応装置又は第２反応装置による電圧を受けるために、前記第２基板の電圧接点を露出させるように、前記第１基板と第２基板とを所定距離ずらすことをさらに含む。
ステップＳ２０３では、前記液晶セルを第１反応装置に設置し、前記第１反応装置による電圧、紫外線照射、及び温度にさらして、前記液晶配向モノマーの重合反応をさせる。
前記第１反応装置による電圧は７〜５０Ｖであり、紫外線照射の照度は０．０５〜１２０ｍＷ／ｃｍ２であり、温度は２５℃〜８０℃であることを理解するべきである。。
ここで、第１反応装置による電圧は、上記電圧接点に接続することによって伝達される。
図１Ａに示されるように、本ステップは、反応時間が短縮される点を除けば、背景技術における反応プロセスと同様である。第１反応装置内において、前記液晶セル中の液晶反応性モノマーは重合反応を開始し、第１基板又は第２基板に突起を形成する。
ステップＳ２０４では、前記液晶セルが前記第１反応装置に設置される時間が第１所定時間に達したかどうかを判断する。
なお、第１所定時間は、現在の反応条件において、重合反応が発生する液晶反応性モノマーの割合が、例えば６５〜８０％、６０〜７０％、又は７５〜９０％（これ以上は列挙しない）などの所定値の範囲に達するように、設定される。例えば、６５〜８０％の場合、現在の反応条件において、対応する反応時間は５０秒である。
ステップＳ２０５では、前記第１所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第１反応装置から前記第２反応装置に移動させて、前記第２反応装置による電圧及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応を継続し、前記第１基板と前記第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成する。
前記第２所定範囲は、第２反応装置による電圧が１Ｖ〜５０Ｖであり、温度が１０℃〜１００℃であることを含む。ここで、第２反応装置による電圧は、上記電圧接点に接続することによって伝達される。
温度及び電圧の作用下で、第１反応装置における重合反応を継続するのを保証することができ、第２装置内の複数組の液晶セルが同時に反応を実行することもでき、複数組の液晶セルの反応の単位生産時間も比較的短い。このように、第１反応装置内の反応時間は効果的に短縮され、製造プロセス全体にわたって生産能力のボトルネックにならない。
図３Ａは、本発明の第２反応装置のシミュレーション模式図である。第２反応装置３１は、新たな第２反応装置であり、多層炉構造であり、炉体内の層数が１０〜１００層設けられ、第１反応装置からの液晶セルを収納することをさらに容易にする。
図３Ｂは、図３Ａの任意の層における配向膜の形成プロセスの模式図である。第２反応装置において、液晶反応性モノマー１４は重合反応を継続し、配向膜を形成して、液晶分子１２のプレチルト角を形成する。
ステップＳ２０６では、前記液晶セルが前記第２反応装置に設置される時間が第２所定時間に達したかどうかを判断する。
ステップＳ２０７では、第２所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第２反応装置の外に移動させる。
前記液晶反応性モノマーは、重合反応が発生するときに、第１基板又は第２基板に向かって移動して突起物を形成する。前記突起物の作用下で、前記液晶分子はプレチルト角を形成する。
なお、第１反応装置は、プレチルト角を形成するように液晶反応性モノマーの重合反応を開始させるために、温度及び電圧と協調して紫外線照射を提供する必要があるので、紫外線の照度などに対する要求が比較的厳しく、高精度の高価な機器を採用すべきである。第２反応装置は、前記重合反応を継続するために温度及び電圧をのみ必要とする。遊離した液晶反応性モノマーがパネル照明の欠陥をもたらすことを回避するために、このステップでは、一般的な装置を採用すればよく、コストがより低い。
本発明は、第２反応装置の設計により、第１反応装置内の時間を短縮する。第２反応装置は大きな容量を有し、単位生産時間が非常に短い。このように、１つの生産ステップが増加されるが、実際の単位生産時間は短縮される。第１反応装置が液晶パネルの配向膜の生産能力のボトルネックになることは回避され、液晶パネルの全体的な生産効率は向上する。
〈実施例２〉
図４は、本発明の実施例における液晶パネルの配向膜の製造方法のフローチャートである。
実施例１の製造方法との相違は、実施例１のステップＳ２０６及びＳ２０７が存在せず、ステップＳ４０６が追加されることである。
ステップＳ４０６では、液晶セルを所定速度で第２反応装置内を移動させる。
図５は、第２反応装置のシミュレーション模式図である。なお、第１反応装置は実施例１と同じである。相違は、第２反応装置の構造が異なることである。具体的には、前記第２反応装置は、前記液晶セルを第２反応装置の入口から出口に搬送するための搬送ベルトを備える。第２反応装置内で前記液晶反応性モノマー１４の重合反応は完了し、液晶分子１２は十分なプレチルト角を形成し、遊離状態の液晶反応性モノマーが存在しない。
ここで、搬送ベルトの長さの範囲は１０ｍ〜１００ｍである。
ここで、搬送ベルトの長さ及び前記所定速度の設定は、第２反応装置内の前記液晶セルの反応時間を、実施例１における第２所定時間に達させることを目的とする。
なお、第１反応装置は、液晶反応性モノマーの重合反応を開始させるために、温度及び電圧と協調して紫外線照射を提供する必要があるので、紫外線の照度などに対する要求が比較的厳しく、高精度の高価な機器を採用すべきである。第２反応装置は、前記重合反応を継続するために温度及び電圧をのみ必要とするため、一般的な装置を採用すればよく、コストがより低い。
本発明は、第２反応装置の設計により、第１反応装置内の時間を短縮する。第２反応装置は大きな容量を有し、それも搬送機構の一部であり、従来の搬送機構の機能が単一である状況を十分に利用する。このように、単位生産時間は非常に短くなる。第１反応装置が液晶パネルの配向膜の生産能力のボトルネックになることは回避され、液晶パネルの全体的な生産効率は向上する。
実施例１及び実施例２に示されるように、本発明は、第２反応装置の新たな設計及び対応する配向膜の製造方法を提供する。上記２つの実施例に由来する、温度及び電圧で紫外線照射を置換する他の実施形態はいずれも本発明の精神の範囲内にあることを理解すべきである。
〈実施例３〉
表１は、本発明の実施例により設計された第２反応装置及び対応する配向膜の製造方法の検証結果を示す。
表１ 実験データ及び検証結果


実験中、第１反応装置の紫外線光（ＵＶ１）を用いた後に、電圧を維持しない場合及び電圧を維持する場合でそれぞれ温度実験は行われた。第２装置の温度は５０℃であった。結果から分かるように、ＵＶ１時間が同じである場合、ＵＶ１が終了した後に、電圧を印加せず、基板を５０℃の第２装置に１５ｍｉｎ保持すると、そのプレチルト角（ｐｒｅ−ｔｉｌｔ）は、第２装置に保持しないのと同じである。すなわち、電圧が印加されない状態で、プレチルト角を形成することができない。
ＵＶ１時間は１６５ｓと１４５ｓにそれぞれ短縮して、ＵＶ１が終了した後、電圧を一定に保ち、基板が５０℃の第２装置に１５ｍｉｎと３０ｍｉｎそれぞれ保持されると、ＵＶ１時間が短縮されない場合より大きなプレチルト角を得ることができる。
従って、適切な時間及び温度の作用で一部のＵＶ１の作用を置き換えることによって、同じプレチルト角を得ることができる。
各実施例は異なる強調を有するが、設計思想は同じであり、詳細な説明のないある実施例は、本文全体の詳細な説明を参照することができ、ここでは繰り返さないことを理解すべきである。
上述したように、本発明は好ましい実施例を挙げたが、前記好ましい実施れは本発明を制限するものではなく、当業者にとって、本発明の精神と範囲から離れない前提で、いろんな更新と修飾を行うことができ、そのため、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に記載されている技術特徴を基準にするべきである。

Claims (18)

  1. 液晶パネルの配向膜の製造方法であって、
    第１基板と第２基板との間に、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入し、貼り合わせを行うことにより、液晶セルを形成するステップと、
    前記液晶セルを第１反応装置に設置し、前記第１反応装置による電圧、紫外線照射、及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせ、且つ、前記第１反応装置による電圧が７Ｖ〜５０Ｖであり、紫外線照射の照度が０．０５〜１２０ｍＷ／ｃｍ２であり、温度が２５℃〜８０℃であるステップと、前記液晶セルが前記第１反応装置に設置される時間が第１所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
    前記第１所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第１反応装置から第２反応装置に移動させて、前記第２反応装置による電圧及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応を継続し、且つ、前記第２反応装置による電圧が１Ｖ〜５０Ｖであり、温度が１０℃〜１００℃であるステップと、
    前記液晶セルが前記第２反応装置に設置される時間が第２所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
    第２所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第２反応装置の外に移動させて、前記第１基板と前記第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成するステップと、を含む、配向膜の製造方法。
  2. 前記第２反応装置は、前記液晶セルを第２反応装置の入口から出口に搬送するための搬送ベルトを備え、前記第２反応装置内で前記重合反応が完了する、請求項１に記載の配向膜の製造方法。
  3. 搬送ベルトの長さの範囲は１０〜１００ｍである、請求項２に記載の配向膜の製造方法。
  4. 前記第２反応装置は、多層炉構造であり、炉体内の層数は１０〜１００層である、請求項１に記載の配向膜の製造方法。
  5. 前記第１基板と第２基板との間に液晶混合物を注入するステップの前に、
    前記液晶混合物を調製するステップをさらに含み、前記液晶混合物中の前記液晶反応性モノマーの割合は２０００〜５０００ＰＰＭである、請求項１に記載の配向膜の製造方法。
  6. 前記液晶反応性モノマーは芳香族である、請求項５に記載の配向膜の製造方法。
  7. 貼り合わせを行うステップは、
    前記第１反応装置又は第２反応装置による電圧を受けるために、前記第２基板の電圧接点を露出させるように、前記第１基板と第２基板とを所定距離ずらすことをさらに含む、請求項６に記載の配向膜の製造方法。
  8. 前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせた後のステップは、
    前記液晶反応性モノマーを第１基板又は第２基板に向かって移動させて突起物を形成し、
    前記突起物の作用下で前記液晶分子のプレチルト角を形成することをさらに含む、請求項１に記載の配向膜の製造方法。
  9. 液晶パネルの配向膜の製造方法であって、
    第１基板と第２基板との間に、液晶分子及び液晶反応性モノマーを含む液晶混合物を注入し、貼り合わせを行うことにより、液晶セルを形成するステップと、
    前記液晶セルを第１反応装置に設置し、前記第１反応装置による電圧、紫外線照射、及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせるステップと、
    前記液晶セルが前記第１反応装置に設置される時間が第１所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
    前記第１所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第１反応装置から第２反応装置に移動させて、前記第２反応装置による電圧及び温度にさらして、前記液晶反応性モノマーの重合反応を継続し、前記第１基板と前記第２基板の内面にそれぞれ配向膜を形成するステップと、を含む、液晶パネルの配向膜の製造方法。
  10. 前記第２反応装置は、前記液晶セルを第２反応装置の入口から出口に搬送するための搬送ベルトを備え、前記第２反応装置内で前記重合反応が完了する、請求項９に記載の配向膜の製造方法。
  11. 搬送ベルトの長さの範囲は１０〜１００ｍである、請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  12. 前記第２反応装置は、多層炉構造であり、炉体内の層数は１０〜１００層である、請求項９に記載の配向膜の製造方法。
  13. 前記液晶セルが前記第２反応装置に設置される時間が第２所定時間に達したかどうかを判断するステップと、
    第２所定時間に達した場合、前記液晶セルを前記第２反応装置の外に移動させるステップと、をさらに含む、請求項１２に記載の配向膜の製造方法。
  14. 前記第１反応装置による電圧は７Ｖ〜５０Ｖであり、紫外線照射の照度は０．０５〜１２０ｍＷ／ｃｍ２であり、温度は２５℃〜８０℃であり、
    前記第２反応装置による電圧は１Ｖ〜５０Ｖであり、温度は１０℃〜１００℃である、請求項９に記載の配向膜の製造方法。
  15. 前記第９基板と第２基板との間に液晶混合物を注入するステップの前に、
    前記液晶混合物を調製するステップをさらに含み、前記液晶混合物中の前記液晶反応性モノマーの割合は２０００〜５０００ＰＰＭである、請求項９に記載の配向膜の製造方法。
  16. 前記液晶反応性モノマーは芳香族である、請求項１５に記載の配向膜の製造方法。
  17. 貼り合わせを行うステップは、
    前記第１反応装置又は第２反応装置による電圧を受けるために、前記第２基板の電圧接点を露出させるように、前記第１基板と第２基板とを所定距離ずらすことをさらに含む、請求項１６に記載の配向膜の製造方法。
  18. 前記液晶反応性モノマーの重合反応をさせた後のステップは、
    前記液晶反応性モノマーを第１基板又は第２基板に向かって移動させて突起物を形成し、
    前記突起物の作用下で前記液晶分子のプレチルト角を形成することをさらに含む、請求項９に記載の配向膜の製造方法。
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