CN104808395B - 光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置 - Google Patents

光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置，本发明提供的光配向膜的制作方法，包括：在基板上形成光配向材料膜层；利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。本发明提供的光配向膜的制作方法可以解决现有技术中制作光配向膜工艺较为复杂的问题。

Description

光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置。
背景技术
在阵列基板与彩膜基板对盒形成显示面板之前需要在阵列基板和彩膜基板的表面涂覆一层配向膜(一般组分为聚酰亚胺PI，简称PI膜)，然后通过摩擦(Rubbing)工艺在配向膜表面形成一定朝向的沟槽。现有摩擦配向方式为：利用绒毛的摩擦辊滚动摩擦所述配向膜，从而形成统一方向的预倾角，通过有序方向的沟槽具有的锚定能，使得液晶分子沿同一方向以预倾角倾斜定向排列。但是摩擦配向会对所述配向膜造成颗粒污染，影响产品良率；同时还会产生静电，损伤液晶面板。
为了克服上述不足，业界内逐步发展了光配向技术。通过线性偏振的紫外UV光照射在具有感光剂的聚合物配向膜上。通过光交联、降解或者异构化反应，使配向膜在配向区域和非配向区域产生异向分布差异。此方法可以避免接触式摩擦带来的颗粒和静电，而且可以进行小面积的配向。但是，获取线性偏振的UV光较为复杂，设备维护较难，且控制区域有限，操作复杂，不便于生产线使用。
因此，需要提供一种新的光配向方法，以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光配向膜及其制作方法、显示基板和显示装置，以解决现有技术中制作光配向膜工艺较为复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光配向膜的制备方法，包括：
在基板上形成光配向材料膜层；
利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
其中，所述利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜包括：
利用干涉光照射所述光配向材料膜层，在所述光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留；
对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
其中，在利用干涉光照射所述光配向材料膜层之前，所述方法还包括：
利用干涉光形成装置形成干涉光，包括：
使用包括依次设置的光源、第一透光板和第二透光板，所述第一透光板具有一个狭缝，所述第二透光板具有相距预设距离的两个狭缝的干涉光形成装置形成干涉光，其中，所述光源产生的光通过第一透光板的狭缝后再穿过第二透光板的两个狭缝后形成干涉光。
其中，利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除光照分解的光配向材料膜层部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜包括：
利用所述干涉光形成装置形成的干涉光照射所述光配向材料膜层，在所述光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，明干涉条纹和暗干涉条纹的宽度之和为x＝L*λ/d；其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留；
对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成周期为x的凹凸交替的沟槽结构的光配向膜；
其中，λ为光源产生的光的波长，L为第二透光板与所述光配向材料膜层的距离，d为第二透光板上两个狭缝之间的距离。
其中，所述光源产生的光的波长λ为200nm～400nm。
其中，所述光配向材料膜层为具有感光特性的聚酰亚胺膜层。
其中，所述在基板上形成光配向材料膜层包括：在基板上涂覆具有感光特性的聚酰亚胺溶液并固化。
其中，所述清洗采用超声波清洗、大气压等离子清洗、浸泡清洗、喷淋清洗中的一种或多种清洗方法。
其中，所述清洗所使用的清洗剂包括臭氧水溶液、氟气水溶液、氯气水溶液、溴气水溶液、碘水溶液、过氧化氢、水、乙醇、异丙醇、乳酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种。
其中，所述干涉光为紫外干涉光。
第二方面，本发明还提供了一种光配向膜，其由上述的光配向膜的制备方法制备得到。
第三方面，本发明还提供了一种显示基板，包括上述的光配向膜。
第四方面，本发明还提供了一种显示装置，包括上述的显示基板。
由上述技术方案可知，本发明所述的光配向膜的制备方法，利用干涉光照射光配向材料膜层完成了光配向，形成了光配向膜，工艺简单，成本较低、易实现。
本发明所述的光配向膜的制备方法，无需制备线性偏振光，只用常规光进行光配向即可，不但工艺设备、流程较为简单，易实现，而且控制精度较高。在实际应用时，只需根据光干涉原理调节光的周期性振幅(光强)变化即可控制得到不同导向结构的光配向膜。
本发明提供的光配向膜的制备方法，避免了摩擦取向工艺可能导致的灰尘Particle和静电释放ESD问题，同时又避免了常规光配向中线性偏振UV光制作较复杂、设备维护较难、且控制区域有限和操作复杂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例一提供的光配向膜的制备方法的流程图；
图2是本实施例一提供的光配向膜的详细制备方法的流程图；
图3是本实施例二提供的光配向膜的详细制备方法的流程图；
图4是本实施例二提供的干涉光形成原理示意图；
图5是本实施例提供的具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1示出了本实施例一提供的光配向膜的制备方法的流程图，如图1中，本实施例一提供的光配向膜的制备方法包括如下步骤：
步骤101：在基板上形成光配向材料膜层。
在本步骤101中，所述光配向材料膜层为具有感光特性的聚酰亚胺膜层。其中，优选在基板上涂覆具有感光特性的聚酰亚胺溶液并固化以形成所述光配向材料膜层。
步骤102：利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
参见图2，在本步骤102中，包括以下两个子步骤a和b：
a.利用干涉光照射所述光配向材料膜层，在所述光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留。
在本步骤a中，在利用干涉光照射所述光配向材料膜层时，优选使用UV干涉光。
其中，利用干涉光照射所述光配向材料膜层时，根据光配向材料膜层的材料特性不同，也有可能是对应于明干涉条纹处的光配向材料膜保留，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜分解。
b.对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
在本步骤b中，由于所述光配向材料膜层在被干涉光照射后，部分区域分解，部分区域保留，因此需要对所述光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凸交替的沟槽结构的光配向膜。
其中，在对所述光配向材料膜层进行清洗时，可以采用超声波清洗、大气压等离子清洗、浸泡清洗、喷淋清洗中的一种或多种清洗方法。清洗时可以采用臭氧水溶液、氟气水溶液、氯气水溶液、溴气水溶液、碘水溶液、过氧化氢、水、乙醇、异丙醇、乳酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种清洗剂进行清洗。
本实施例提供的光配向膜的制备方法，采用干涉光照射光配向材料膜层，借助干涉光本身的特性，在光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，所述明干涉条纹对应的区域代表光强强度较强，所述暗干涉条纹对应的区域代表光强强度较弱。所述光配向材料膜层在所述明干涉条纹对应的区域被光照分解，所述光配向材料膜层在所述暗干涉条纹对应的区域由于光照强度较弱保留了下来，从而在光配向材料膜层上形成了具有凹凸交替排布的沟槽结构的光配向膜。即本实施例提供的光配向膜的制备方法，利用干涉光自身的特性，使干涉光照射光配向材料膜层，在该光配向材料膜层上形成强弱相间的光照强度，由于光配向材料膜层具有感光特性，进而使光配向材料膜层形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。将该光配向膜贴附在阵列基板和彩膜基板上，可以通过其凹凸交替的沟槽结构来诱导阵列基板和彩膜基板之间的液晶分子的排列状况。
本实施例提供的光配向膜的制备方法，利用干涉光照射光配向材料膜层完成了光配向，形成了光配向膜，工艺简单，成本较低、易实现。本实施例提供的光配向膜的制备方法，避免了摩擦取向工艺可能导致的灰尘Particle和静电释放ESD问题，同时又避免了常规光配向中线性偏振UV光制作较复杂、设备维护较难、且控制区域有限和操作复杂的问题。
实施例二
本实施例二在上述实施例一的基础之上，提供了一个更为具体的实施例来进一步详细描述上述光配向膜的制备方法的具体过程。
参见图3，在上述步骤a利用干涉光照射所述光配向材料膜层之前，还包括下述步骤a0。
步骤a0：形成干涉光。
在本步骤a0中，可以利用如图4所示的干涉光形成装置形成干涉光。
参见图4，干涉光形成装置包括依次设置的光源0、第一透光板1和第二透光板2，所述第一透光板1中央具有一个狭缝p1，所述第二透光板2具有相距预设距离的两个狭缝q1和q2。
其中，所述光源0产生的光的波长为λ，所述两个狭缝q1和q2之间的距离为d。
根据干涉原理，所述光源0产生的光在通过第一透光板1的狭缝p1后形成平行光，该平行光同时穿过第二透光板2的两个狭缝q1和q2后形成两束子光，由于该两束子光来自两个振动情况总是相同的波源，因此该两束子光在第二透光板2后面由于光程差而出现光强的叠加和衰减(相互干涉)，从而形成了干涉光。
将所述光配向材料膜层3放置在于所述第二透光板2相距距离为L的地方，其中光配向材料膜层3设置在彩膜基板4上(图4是以光配向材料膜层3设置在彩膜基板4表面为例，当然也可以设置在阵列基板表面上)。如图4和图5所示，使得所述干涉光形成装置形成的干涉光照射所述光配向材料膜层，该干涉光在光配向材料膜层上形成了明暗相间的干涉条纹。其中，当光配向材料膜层上某处与两个狭缝q1、q2的路程差是波长(光源发出的光的波长)的整数倍时，上述两束子光的波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加，形成明干涉条纹。当光配向材料膜层上某处与两个狭缝q1、q2的路程差是半波长的奇数倍时，上述两束子光的波峰与波谷相互叠加，光波的振幅(光强)相互抵消，形成暗干涉条纹。
其中，一个周期内明干涉条纹和暗干涉条纹的宽度之和为x＝L*λ/d(即该干涉光的光强振幅在光配向材料膜层上以x为周期进行变化)，其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留，最终诱导光配向材料膜层进行对应取向，形成特定的凹凸沟槽排布。
在干涉光照射结束后，对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有周期为x的凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
优选地，所述光源产生的光的波长λ为200nm～400nm。
当然，图4只是产生干涉光的一种装置，这里只是为了举例说明干涉光使得光配向材料膜层形成具有凹凸沟槽结构的配向膜的原理，本发明并不限于图4所示的装置产生的干涉光，其他任何可以产生干涉光的装置都可以被应用到本发明中。
本实施例提供的光配向膜制备方法，利用干涉光照射光配向材料膜层，完成了光配向工作，形成了具有周期为x的凹凸交替的沟槽结构的光配向膜，按照本实施例所述的方法制备光配向膜，无需制备线性偏振光(UV光)，只用常规光(UV光)进行光配向即可，不但工艺设备、流程较为简单，易实现，而且控制精度较高。在实际应用时，只需根据光干涉原理调节光(UV光)的周期性振幅(光强)变化即可控制得到不同导向结构的光配向膜，例如通过改变上述参数L、λ和/或d就可以得到不同导向结构的光配向膜。本实施例提供的光配向膜制备方法，避免了摩擦取向工艺中容易导致的Particle和ESD问题，同时也避免了常规光配向中线性偏振UV光制作较复杂、设备维护较难、且控制区域有限和操作复杂的问题。
实施例三
本实施例三提供了一种光配向膜，该光配向膜有上述实施例一或实施例二所述的光配向膜的制备方法制备得到。
本实施例提供的光配向膜，由于采用了上述实施例一或二提供的光配向膜的制备方法制备得到，因此，使得该光配向膜的制备周期缩短，制备成本变低。最终使得该光配向膜的生产量提高，成本降低。
实施例四
本实施例四提供了一种显示基板，该显示基板包括上述实施例三所述的光配向膜。
本实施例提供的显示基板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板；其中，阵列基板和彩膜基板两个相对的表面上都涂覆有一层上述的光配向膜。所述光配向膜通过其凹凸交替的沟槽结构来诱导阵列基板和彩膜基板之间的液晶定向排列。
本实施例提供的显示基板，由于采用了上述实施例一或二提供的光配向膜的制备方法制备得到的光配向膜，因此，使得显示基板制作光配向膜的这一阶段，制备工艺简单，制备效率提高，制备成本降低，从而导致该显示基板的制备周期缩短，提高了生产效率，同时降低了成本。
实施例五
本实施例五提供了一种显示装置，该显示装置包括上述实施例四所述的显示基板。
本实施例所述的显示装置，由于采用了上述实施例提供的显示基板，因此，该显示装置在制作光配向膜的这一阶段，制备工艺简单，制备效率提高，制备成本降低，从而导致该显示装置的制备周期缩短，提高了生产效率，同时降低了成本。
其中，本实施例所述的显示装置可以为手机、电子纸、平板电脑、显示器、摄像机、照相机、电视机和导航仪等任何具有显示功能的产品和部件。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种光配向膜的制备方法，其特征在于，包括：
在基板上形成光配向材料膜层；
利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
2.根据权利要求1所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除所述光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜包括：
利用干涉光照射所述光配向材料膜层，在所述光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留；
对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜。
3.根据权利要求1所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，在利用干涉光照射所述光配向材料膜层之前，所述方法还包括：
利用干涉光形成装置形成干涉光，包括：
使用包括依次设置的光源、第一透光板和第二透光板，所述第一透光板具有一个狭缝，所述第二透光板具有相距预设距离的两个狭缝的干涉光形成装置形成干涉光，其中，所述光源产生的光通过第一透光板的狭缝后再穿过第二透光板的两个狭缝后形成干涉光。
4.根据权利要求3所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，利用干涉光照射所述光配向材料膜层，去除光照分解的光配向材料膜层部分，以形成具有凹凸交替的沟槽结构的光配向膜包括：
利用所述干涉光形成装置形成的干涉光照射所述光配向材料膜层，在所述光配向材料膜层上形成明暗相间的干涉条纹，明干涉条纹和暗干涉条纹的宽度之和为x＝L*λ/d；其中对应于明干涉条纹处的光配向材料膜分解，对应于暗干涉条纹处的光配向材料膜保留；
对干涉光照射后的光配向材料膜层进行清洗，去除光配向材料膜层被干涉光照射分解的部分，以形成周期为x的凹凸交替的沟槽结构的光配向膜；
其中，λ为光源产生的光的波长，L为第二透光板与所述光配向材料膜层的距离，d为第二透光板上两个狭缝之间的距离。
5.根据权利要求4所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述光源产生的光的波长λ为200nm～400nm。
6.根据权利要求1-5任一所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述光配向材料膜层为具有感光特性的聚酰亚胺膜层。
7.根据权利要求6所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述在基板上形成光配向材料膜层包括：在基板上涂覆具有感光特性的聚酰亚胺溶液并固化。
8.根据权利要求2或4所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述清洗采用超声波清洗、大气压等离子清洗、浸泡清洗、喷淋清洗中的一种或多种清洗方法。
9.根据权利要求2或4所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述清洗所使用的清洗剂包括臭氧水溶液、氟气水溶液、氯气水溶液、溴气水溶液、碘水溶液、过氧化氢、水、乙醇、异丙醇、乳酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种。
10.根据权利要求1-4任一所述的光配向膜的制备方法，其特征在于，所述干涉光为紫外干涉光。
11.一种光配向膜，其特征在于，由权利要求1-10任一所述的光配向膜的制备方法制备得到。
12.一种显示基板，其特征在于，包括权利要求11所述的光配向膜。
13.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求12所述的显示基板。
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