專利名稱：一種液晶取向膜及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器的取向膜，尤其涉及一種利用單分子堆積方法制備的液晶取向膜，該取向膜厚度均一且適于制作需要大面積成型的液晶取向膜制品，并且在薄膜成型后滴加液晶前不需要摩擦作用即可實現(xiàn)對液晶分子的取向。
背景技術：
液晶顯示要求液晶分子在電場作用下顯示圖形時必須按照一定方向取向。能使液晶分子有序排列的是涂覆在液晶盒內(nèi)表面的取向膜，形成這種膜的材料就是液晶取向膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上實現(xiàn)液晶取向膜的成型的手段基本上有兩種方式:1.使用APR (轉(zhuǎn)印)方式成膜；2.使用(Inkjet)噴涂工藝，但這兩種現(xiàn)行的方式都存在一定的問題，比如APR方式需要額外版圖設計，同時轉(zhuǎn)印也會有較大的取向膜溶液浪費，而Inkjet最終成膜后的表面平整度和均一性不是十分理想，因此以上兩種取向膜的使用在一定程度上受到了制約。另外，以上兩種成膜工藝在滴加液晶前都還需要摩擦取向這一過程來實現(xiàn)最終對液晶分子的取向錨定，這種方法會引入很多與摩擦相關的不良影響如:顆粒碎屑、摩擦Mura(缺陷)等
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種液晶取向膜的制備方法。在本發(fā)明實施方式中通過將單分子堆積法引入到液晶取向膜的制備中，由于兩親性分子在溶液中堆積作用有序排列成膜，而有序排列的取向膜分子又可以很好的對液晶分子進行取向，可省去摩擦工藝步驟以及此工藝步驟帶來的相關不良影響。此外，單分子堆積方法在大面積成膜方面有很大的優(yōu)勢，很適合高世代線的大面積取向膜生產(chǎn)。本發(fā)明實施方式的液晶取向膜的制備方法，包括如下步驟:將硬脂酸涂敷到基板上；將聚酰胺酸鹽溶液加入到去離子水中，使其在去離子水表面形成穩(wěn)定的單分子層膜；將涂覆有一層硬脂酸的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸，從而形成單分子聚酰胺酸鹽層；將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。本發(fā)明實施方式的液晶取向膜的制備方法還包括:將形成有單分子聚酰胺酸鹽層的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸形成單分子聚酰胺酸鹽層；將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。其中，所述聚酰胺酸鹽溶液由聚酰胺酸的氯仿一N，N-二甲基乙酰胺溶液、十八烷基脂肪胺的氯仿一N，N- 二甲基乙酰胺溶液混合而成。其中，所述氯仿和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為3:1 4:1。其中，所述聚酰胺酸為芳香四酸二酐與1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)_2_ (3’ - 二氣甲基苯基)苯、1，4_ 二(4_氛基-2- 二氣甲基苯氧基)-2- (3’，5’ -二氟甲基苯基)苯或1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -甲基苯基)苯在間甲酚中聚合得到。其中，所述芳香四酸二酐為3，3’，4，4’- 二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亞異丙基-鄰苯二甲酸酐。其中，所述芳香四酸二酐與所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2-(3’_三氣甲基苯基)苯、1，4- 二(4_氛基_2_ 二氣甲基苯氧基)-2- (3’ , 5’ - 二氣甲基苯基)苯或
1,4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -甲基苯基)苯的摩爾比為3:4 8:9。其中，所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備:三氟甲基雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _ 二氣甲基苯基)苯。所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’，5’-三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備:
3-甲基苯代雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2- 二氣甲基苯氧基)~2~ (3’，5’ _ 二氣甲基苯基)苯。所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2_ (3’-甲基苯基)苯按照下述方法制備:3.5- 二 (三氟甲基)苯代雙酚與2-氯-5-硝基_3_三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _甲基苯基)苯。其中，所述三氟甲基雙酚和2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯的摩爾比為1:2。其中，所述二硝基單體和鐵的摩爾比為1:12。其中，所述乙醇水溶液的體積分數(shù)為50%。本發(fā)明的另一個目的是提供一種液晶取向膜。本發(fā)明實施方式所提供的液晶取向膜，其由至少一層單分子聚酰亞胺膜形成。本發(fā)明的又一個目的是提供一種顯示基板。本發(fā)明實施方式所提供的顯示基板包括上述的液晶取向膜。本發(fā)明實施方式的液晶取向膜的制備方法，與之前使用的APR轉(zhuǎn)印及Inkjet兩種方式相比，采用單分子堆積成膜的方法。采用單分子堆積的方法可以制備表面平整度更為均一且有足夠面積的取向膜材料。采用單分子堆積的方法可以省去摩擦取向工藝，利用分子堆積的規(guī)整排列來實現(xiàn)對液晶分子的取向，最大程度的避免摩擦相關的不良影響的發(fā)生。此外，采用單分子堆積方法可以通過堆積層數(shù)的控制實現(xiàn)對膜厚的調(diào)控。


圖1表示制備聚酰亞胺取向膜的過程示意圖。圖2表示實施例1的聚酰亞胺取向膜的紅外分析譜圖。圖3表不實施例1的聚酰亞胺取向膜表面形態(tài)。圖4表不1，4- _二 (4-氣基-2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _ 二氣甲基苯基)苯的紅外分析圖。圖5表示實施例2的聚酰亞胺取向膜的紅外分析譜圖。圖6表示實施例2的聚酰亞胺取向膜表面形態(tài)。
具體實施例方式兩親性分子的定義:形成LB膜的分子結(jié)構需要存在兩親性基團，分別為親水基團和疏水基團，其中親水基團包括-C00H、-OH等，疏水基團包括烷烴基、芳烴基等。在一個分子結(jié)構中如果同時存在親水基團和疏水基團并且兩者的比例在較為合適的范圍內(nèi)即可在兩相溶液界面形成單分子堆積膜。本發(fā)明的液晶取向膜的制備方法，包括如下步驟:將硬脂酸涂敷到基板上；將聚酰胺酸鹽溶液加入到去離子水中，使其在去離子水表面形成穩(wěn)定的單分子層膜；將涂覆有一層硬脂酸的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸，從而形成單分子聚酰胺酸鹽層；將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。本發(fā)明的液晶取向膜的制備方法還包括:將形成有單分子聚酰胺酸鹽層的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸形成單分子聚酰胺酸鹽層；將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。其中，所述聚酰胺酸鹽溶液由聚酰胺酸的氯仿一N，N-二甲基乙酰胺溶液、十八烷基脂肪胺的氯仿一N，N- 二甲基乙酰胺溶液混合而成。其中，所述氯仿和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為3:1 4:1。其中，所述聚酰胺酸為芳香四酸二酐與1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)~2~ (3’ - 二氣甲基苯基)苯、1，4_ 二(4_氛基-2- 二氣甲基苯氧基)-2- (3’，5’ -二氟甲基苯基)苯或1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -甲基苯基)苯在間甲酚中聚合得到。其中，所述芳香四酸二酐為3，3’，4，4’- 二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亞異丙基-鄰苯二甲酸酐。其中，所述芳香四酸二酐與所述1，4- 二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2-(3’-三氣甲基苯基)苯、1，4- 二(4_氛基_2_ 二氣甲基苯氧基)-2- (3’ , 5’ - 二氣甲基苯基)苯或
1,4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -甲基苯基)苯的摩爾比為3:4 8:9。其中，所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備:
三氟甲基雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _ 二氣甲基苯基)苯。所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’，5’-三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備:3-甲基苯代雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2- 二氣甲基苯氧基)~2~ (3’，5’ _ 二氣甲基苯基)苯。所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2_ (3’-甲基苯基)苯按照下述方法制備: 3.5- 二 (三氟甲基)苯代雙酚與2-氯-5-硝基_3_三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體；所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _甲基苯基)苯。其中，所述三氟甲基雙酚和2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯的摩爾比為1:2。其中，所述二硝基單體和鐵的摩爾比為1:12。其中，所述乙醇水溶液的體積分數(shù)為50%。制備例1:二胺單體1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’-三氟甲基苯基)苯的制備制備實施例中所用的1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2_ (3’_三氟甲基苯基)苯，具體步驟如下所述:二硝基單體的制備:向IOOOml帶有機械攪拌、氮氣通口、帶水器(Dean-Starktrap)、回流冷凝管的三頸燒瓶中加入三氟甲基雙酚0.2mol(50.84g)(三氟甲基雙酚根據(jù)文獻:Liu BJ, Wang GB, Hu W，Jin YH, Chen CH, Jiang ZH, et al.J Polym Sci Part A PolymChem2002 ;40:3392所記載的方法制備)、2_氯-5-硝基-3-三氟甲苯0.4mol(90.22g)(AR，上海善島化工有限公司)、無水碳酸鉀0.24mol (33.12g) (AR，天津化學試劑廠)、DMF500ml(AR，天津天泰精細化學品有限公司)和甲苯70ml，加熱以使甲苯回流4小時，回流溫度控制在130°C，然后升溫至150°C蒸除甲苯并繼續(xù)反應8小時。進一步將反應溫度控制在160 170°C繼續(xù)反應4小時，最后出料到蒸餾水中，經(jīng)乙醇(AR，北京化工廠)和去離子水反復洗滌，并在烘箱內(nèi)于120°C下干燥12小時，得到96.16g黃色粉末狀固體二硝基單體。二胺單體的制備:將上述合成好的二硝基單體0.02mol (12.65g)、鐵粉0.24mol(13.44g) (AR，北京化學試劑廠)、60ml體積分數(shù)為50%的乙醇水溶液置于250ml三頸燒瓶中回流，回流過程中滴入0.704ml濃鹽酸溶液(AR，北京化學試劑廠，36.5%(體積))，及IOmL體積分數(shù)為50%的乙醇水溶液，繼續(xù)回流反應3小時后加入0.366g NaOH,中和多余未反應的鹽酸后對該混合溶液進行熱過濾，濾液在氮氣保護條件下冷卻至二胺單體析出，然后用乙醇重結(jié)晶得到8.5g 二胺單體1，4- 二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -三氟甲基苯基)苯。
上述反應的化學式反應式如下:
權利要求
1.一種液晶取向膜的制備方法，包括如下步驟: 將硬脂酸涂敷到基板上； 將聚酰胺酸鹽溶液加入到去離子水中，使其在去離子水表面形成穩(wěn)定的單分子層膜； 將涂覆有一層硬脂酸的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸，從而形成單分子聚酰胺酸鹽層； 將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述方法還包括: 將形成有單分子聚酰胺酸鹽層的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸形成單分子聚酰胺酸鹽層； 將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述聚酰胺酸鹽溶液由聚酰胺酸的氯仿一N，N- 二甲基乙酰胺溶液、十八烷基脂肪胺的氯仿一N，N- 二甲基乙酰胺溶液混合而成。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述氯仿和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為 3:1 4:1。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚酰胺酸為芳香四酸二酐與1，4_二(4-氛基-2- 二氣甲基苯氧基)-2-(3’- 二氣甲基苯基)苯、1，4_ 二(4_氛基-2- 二氣甲基苯氧基)-2- (3’，5’-三氟甲基苯基)苯或1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’-甲基苯基)苯在間甲酚中聚合得到。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述芳香四酸二酐為3，3’，4，4’-二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亞異丙基-鄰苯二甲酸酐。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述芳香四酸二酐與所述1，4-二(4-氨基_2- 二氣甲基苯氧基)~2~ (3’ _ 二氣甲基苯基)苯、1，4- _.(4-氣基-2- 二氣甲基苯氧基)-2- (3’，5’-三氟甲基苯基)苯或1,4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’-甲基苯基)苯的摩爾比為3:4 8:9。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’-三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備: 三氟甲基雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體； 所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)_2_ (3’_ 二氣甲基苯基)苯。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’，5’ -三氟甲基苯基)苯按照下述方法制備: .3-甲基苯代雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體； 所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成I，4- 二( 4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’，5’ -三氟甲基苯基)苯。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -甲基苯基)苯按照下述方法制備: . 3.5- 二 (三氟甲基)苯代雙酚與2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在無水碳酸鉀和DMF存在下在甲苯中反應生成二硝基單體； 所述二硝基單體在鐵、鹽酸存在下在乙醇水溶液中反應生成1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)~2~ (3’ -甲基苯基)苯。
11.根據(jù)權利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述三氟甲基雙酚和2-氣_5_硝基-3- 二氣甲苯的摩爾比為1:2。
12.根據(jù)權利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述二硝基單體和鐵的摩爾比為1:12。
13.根據(jù)權利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述乙醇水溶液的體積分數(shù)為 50%ο
14.根據(jù)權利要求1-13所述的方法制備的液晶取向膜，其由至少一層單分子聚酰亞胺膜形成。
15.一種顯示基板，其包括權利要`求14所述的液晶取向膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液晶取向膜及其制備方法與應用。該取向膜的制備方法包括如下步驟將硬脂酸涂敷到基板上；將聚酰胺酸鹽溶液加入到去離子水中，使其在去離子水表面形成穩(wěn)定的單分子層膜；將涂覆有一層硬脂酸的基板與所述去離子水液面上的聚酰胺酸鹽單分子層水平接觸，從而形成單分子聚酰胺酸鹽層；將所述單分子聚酰胺酸鹽層亞胺化形成單分子聚酰亞胺膜。本發(fā)明采用單分子堆積法獲得取向膜，因而厚度十分均一且有足夠面積，很適合高世代線的大面積取向膜。
文檔編號C08L79/08GK103224637SQ201310092409
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權日2013年3月21日
發(fā)明者嚴巍 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方顯示技術有限公司