本發(fā)明涉及一種石墨烯透明導(dǎo)電膜，還涉及一種石墨烯透明導(dǎo)電膜的制備方法，屬于液晶顯示器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：在薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-LCD)中，通常包括彩色濾光片(CF)基板、TFT基板以及這兩者之間的聚酰亞胺(PI)材料、液晶材料和框膠材料。針對(duì)常見(jiàn)的垂直配向(VA)顯示模式而言，需要在CF基板、TFT基板上同時(shí)有一層透明到導(dǎo)電膜，該透明導(dǎo)電膜的主要作用是在CF基板和TFT基板之間形成電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)液晶分子偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)亮暗的顯示。目前傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電膜使用的是由物理氣相濺射(PVD)的方法制備出的氧化銦錫(ITO)薄膜。在PVD裝置中，強(qiáng)電流轟擊ITO靶材，在基板上沉積得到透明導(dǎo)電ITO薄膜。但是由于ITO的本身氧化物的物理特性，ITO薄膜并不能在一定外力作用下展現(xiàn)彎折特性，這也限制了其在柔性面板，可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用。另一方面，隨著國(guó)家政策的導(dǎo)向，銦的成本也逐漸漲高。所以尋找高導(dǎo)電性和透光率、制備方法簡(jiǎn)單、資源豐富的ITO替代品具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。另外，在CF基板和TFT基板上，還分別有一層薄膜材料，其主要作用是使液晶分子按一定方向排列，我們稱(chēng)之為配向膜(常用PI材料)。這種配向膜主要分為摩擦配相型PI材料和光配相型PI材料，但是，無(wú)論那種配向材料都會(huì)有各自的缺點(diǎn)。首先摩擦配相向容易造成粉塵顆粒、靜電殘留、刷痕等問(wèn)題降低工藝良率，而光配相材料雖然可以避免這些問(wèn)題，但由于材料特性受限，耐熱性和耐老化性不佳，同時(shí)錨定LC分子的能力也較弱，從而影響面板的品質(zhì)；其次，PI材料本身就具有高極性和高吸水性，存儲(chǔ)和運(yùn)送容易造成變質(zhì)而導(dǎo)致配相不均，并且PI材料價(jià)格昂貴，在TFT-LCD上成膜的工藝也較為復(fù)雜，導(dǎo)致面板成本提高。石墨烯具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，強(qiáng)度和韌性也較高，是ITO的理想替代材料，如果能夠在石墨烯中在添加一些特殊的材料，制備出既可以導(dǎo)電有具有配向效果的石墨烯材料，對(duì)顯示器技術(shù)來(lái)說(shuō)將具有重大的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N具有導(dǎo)電性能和垂直取向性能的石墨烯透明導(dǎo)電膜，該石墨烯透明導(dǎo)電膜內(nèi)添加有垂直取向劑，所述垂直取向劑可以降低液晶分子在聚合物基體中的表面能，增加接觸角，使得液晶分子垂直排列。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種石墨烯透明導(dǎo)電膜，包括：石墨烯和垂直取向劑；所述垂直取向劑的結(jié)構(gòu)通式為：R-SP-Q(n)，其中，Q為磺酸基，n為1-3的整數(shù)；SP為連接基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)通式為-(CH2)m-，式中m為1-5的整數(shù)，其中的一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)可任選地被亞苯基、芳香稠環(huán)、亞環(huán)烷基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OCH2-、-CH2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-或-OCO-CH＝CH-基團(tuán)取代；R選自取代或未取代的C3-20的直鏈或支鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)可任選地被-O-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-CO-、或-CH＝CH-基團(tuán)取代，其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可任選地被氟原子或氯原子取代。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在所述結(jié)構(gòu)通式R-SP-Q(n)中，當(dāng)n為1時(shí)，所述連接基團(tuán)SP中須含有至少兩個(gè)苯環(huán)或芳香稠環(huán)。本發(fā)明的垂直取向劑可依靠磺酸基吸附在石墨烯表面，依靠含有剛性基團(tuán)的長(zhǎng)鏈達(dá)到使得液晶垂直取向的目的；本發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，垂直取向劑分子中苯環(huán)或芳香稠環(huán)的個(gè)數(shù)越多，其垂直取向效果越好。在一些具體的實(shí)施例中，適用于本發(fā)明的具體的垂直取向劑選自中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種石墨烯透明導(dǎo)電膜的制備方法，包括：S1：將石墨烯、表面活性劑和水混合均勻，制得石墨烯溶液；S2：向所述石墨烯溶液中加入垂直取向劑和PEDOT-PSS，混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；S3：將所述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在基板上，去除膜液中的水分，即可制得石墨烯透明導(dǎo)電膜。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，對(duì)于步驟S1沒(méi)有特別的限定，可按照本領(lǐng)域常用方法進(jìn)行。例如，可將石墨烯、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)所述石墨烯沒(méi)有特別限定，優(yōu)選所述石墨烯為粉狀，其粒度為0.5～50um。根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)所述表面活性劑沒(méi)有特別限定，為本行業(yè)公知的表面活性劑。所述表面活性劑可以選擇如陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑和非離子表面活性劑等本行業(yè)公知的表面活性劑。所述表面活性劑包括含氟類(lèi)硅烷活性劑、硬脂酸、十二烷基磺酸鈉類(lèi)表面活性劑、季銨類(lèi)表面活性劑、氨基酸類(lèi)表面活性劑、甜菜堿型表面活性劑、脂肪酸甘油酯類(lèi)表面活性劑、脂肪酸山梨坦類(lèi)表面活性劑、卵磷脂類(lèi)表面活性劑和吐溫系列表面活性劑中的至少一種。在一些具體的實(shí)施例中，所述表面活性劑優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十四烷基硫酸鈉中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述石墨烯、表面活性劑和水的質(zhì)量之比為1:(50-500):(2000-10000)，優(yōu)選為1:(100-300):(3000-8000)。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述步驟S2包括：向所述石墨烯溶液中加入垂直取向劑和PEDOT-PSS，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液。在一些具體實(shí)施例中，所述石墨烯溶液、垂直取向劑和PEDOT-PSS的質(zhì)量之比為1:(0.1-1):(50-100)，優(yōu)選為1:0.5:(60-80)。PEDOT-PSS即聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，PEDOT-PSS具有高導(dǎo)電率、高機(jī)械強(qiáng)度、高可見(jiàn)光透射率和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，將其加入透明導(dǎo)電膜中，可顯著提高透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性能。根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，所述垂直取向劑的結(jié)構(gòu)通式為：R-SP-Q(n)，其中，Q為磺酸基，n為1-3的整數(shù)；SP為連接基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)通式為-(CH2)m-，式中m為1-5的整數(shù)，其中的一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)可任選地被亞苯基、芳香稠環(huán)、亞環(huán)烷基、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-或-OCO-CH＝CH-基團(tuán)取代；R選自取代或未取代的C3-20的直鏈或支鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)可任選地被-O-、-CONH-、-COO-、-OCO-、-CO-、或-CH＝CH-基團(tuán)取代，其中一個(gè)或多個(gè)氫原子可任選地被氟原子或氯原子取代；其中，當(dāng)n為1時(shí)，所述連接基團(tuán)SP中須含有至少兩個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)或芳香稠環(huán)結(jié)構(gòu)。在一些具體的實(shí)施例中，適用于本發(fā)明的具體的垂直取向劑可選自中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于步驟S3沒(méi)有特別的限定，可按照本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。例如，將所述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在基板上，對(duì)其進(jìn)行加熱處理以去除膜液中的水分，即可制得石墨烯透明導(dǎo)電膜。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述加熱處理的處理溫度為80-140℃，處理時(shí)間為3-10min。通過(guò)熱處理以去除了石墨烯透明導(dǎo)電膜內(nèi)的水分，同時(shí)垂直取向劑，會(huì)在石墨烯溶液中發(fā)生相分離，磺酸基吸附在石墨烯中，疏水性鏈擴(kuò)散到石墨烯表面，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種薄膜晶體管-液晶顯示器，包括：第一基板、第二基板和位于所述第一基板和第二基板之間的液晶材料；其中，所述第一基板和第二基板上涂布有上述石墨烯透明導(dǎo)電膜或上述方法制備的石墨烯透明導(dǎo)電膜。本發(fā)明石墨烯透明導(dǎo)電膜內(nèi)含有垂直取向劑，垂直取向劑可以降低液晶分子在聚合物基體中的表面能，增加接觸角，使得液晶分子垂直排列；同時(shí)該石墨烯透明導(dǎo)電膜內(nèi)還含有石墨烯和PEDOT-PSS，保證了導(dǎo)電膜具有很好的導(dǎo)電性能，因此本發(fā)明的石墨烯透明導(dǎo)電膜同時(shí)具有導(dǎo)電性能和垂直取向性能。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明石墨烯透明導(dǎo)電膜的制備過(guò)程示意圖；圖2為本發(fā)明液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、基板；2、石墨烯透明導(dǎo)電膜液；3、垂直取向劑；4、表面活性劑；5、石墨烯；6、液晶分子。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作一步的說(shuō)明。實(shí)施例1(1)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯粉1表面活性劑200水5000將將石墨烯粉、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液；其中，表面活性劑為十二烷基磺酸鈉；(2)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯溶液1垂直取向劑0.5PEDOT－PSS60將垂直取向劑和PEDOT:PSS加入石墨烯溶液中，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；其中，垂直取向劑為：(3)將上述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在TFT基板和CF基板上，然后加熱至120℃，烘烤3min，以去除石墨烯膜內(nèi)的水分，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜；(4)在真空環(huán)境下，將CF基板和TFT基板材料貼合在一起，以密封膠密封，通過(guò)紫外照射的方式對(duì)密封膠進(jìn)行固化，得到液晶盒；對(duì)液晶盒進(jìn)行紫外照射處理，即得到薄膜晶體管-液晶顯示器。實(shí)施例2(1)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯粉1表面活性劑100水8000將將石墨烯粉、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液；其中，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉；(2)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯溶液1垂直取向劑0.1PEDOT－PSS80將垂直取向劑和PEDOT:PSS加入石墨烯溶液中，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；其中，垂直取向劑為：(3)將上述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在TFT基板和CF基板上，然后加熱至100℃，烘烤5min，以去除石墨烯膜內(nèi)的水分，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜；(4)在真空環(huán)境下，將CF基板和TFT基板材料貼合在一起，以密封膠密封，通過(guò)紫外照射的方式對(duì)密封膠進(jìn)行固化，得到液晶盒；對(duì)液晶盒進(jìn)行紫外照射處理，即得到薄膜晶體管-液晶顯示器。實(shí)施例3(1)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯粉1表面活性劑500水2000將將石墨烯粉、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液；其中，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；(2)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯溶液1垂直取向劑0.3PEDOT－PSS75將垂直取向劑和PEDOT:PSS加入石墨烯溶液中，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；其中，垂直取向劑為：(3)將上述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在TFT基板和CF基板上，然后加熱至80℃，烘烤10min，以去除石墨烯膜內(nèi)的水分，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜；(4)在真空環(huán)境下，將CF基板和TFT基板材料貼合在一起，以密封膠密封，通過(guò)紫外照射的方式對(duì)密封膠進(jìn)行固化，得到液晶盒；對(duì)液晶盒進(jìn)行紫外照射處理，即得到薄膜晶體管-液晶顯示器。實(shí)施例4(1)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯粉1表面活性劑50水10000將將石墨烯粉、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液；其中，表面活性劑為十二烷基硫酸銨；(2)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯溶液1垂直取向劑0.8PEDOT－PSS100將垂直取向劑和PEDOT:PSS加入石墨烯溶液中，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；其中，垂直取向劑為：(3)將上述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在TFT基板和CF基板上，然后加熱至90℃，烘烤8min，以去除石墨烯膜內(nèi)的水分，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜；(4)在真空環(huán)境下，將CF基板和TFT基板材料貼合在一起，以密封膠密封，通過(guò)紫外照射的方式對(duì)密封膠進(jìn)行固化，得到液晶盒；對(duì)液晶盒進(jìn)行紫外照射處理，即得到薄膜晶體管-液晶顯示器。實(shí)施例5(1)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯粉1表面活性劑300水3000將將石墨烯粉、表面活性劑和水混合，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得所述石墨烯溶液；其中，表面活性劑為十四烷基硫酸鈉；(2)按照如下質(zhì)量份備料：石墨烯溶液1垂直取向劑1PEDOT－PSS50將垂直取向劑和PEDOT:PSS加入石墨烯溶液中，對(duì)其進(jìn)行超聲處理以使其混合均勻，制得石墨烯透明導(dǎo)電膜液；其中，垂直取向劑為：(3)將上述石墨烯透明導(dǎo)電膜液涂布在TFT基板和CF基板上，然后加熱至140℃，烘烤6min，以去除石墨烯膜內(nèi)的水分，即可制備出具有垂直取向效果的石墨烯透明導(dǎo)電膜；(4)在真空環(huán)境下，將CF基板和TFT基板材料貼合在一起，以密封膠密封，通過(guò)紫外照射的方式對(duì)密封膠進(jìn)行固化，得到液晶盒；對(duì)液晶盒進(jìn)行紫外照射處理，即得到薄膜晶體管-液晶顯示器。對(duì)實(shí)施例1-5制備的薄膜晶體管-液晶顯示器的顯示效果進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1結(jié)果可知，本發(fā)明制備的液晶顯示器在不加電的情況下顯黑色，預(yù)傾角為88.5-89.2°，暗態(tài)效果好。表1顯示模式暗態(tài)效果預(yù)傾角實(shí)施例1好89.0°實(shí)施例2好88.6°實(shí)施例3好88.5°實(shí)施例4好89.2°實(shí)施例5好89.1°在本發(fā)明中的提到的任何數(shù)值，如果在任何最低值和任何最高值之間只是有兩個(gè)單位的間隔，則包括從最低值到最高值的每次增加一個(gè)單位的所有值。例如，如果聲明一種組分的量，或諸如溫度、壓力、時(shí)間等工藝變量的值為50-90，在本說(shuō)明書(shū)中它的意思是具體列舉了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等數(shù)值。對(duì)于非整數(shù)的值，可以適當(dāng)考慮以0.1、0.01、0.001或0.0001為一單位。這僅是一些特殊指明的例子。在本申請(qǐng)中，以相似方式，所列舉的最低值和最高值之間的數(shù)值的所有可能組合都被認(rèn)為已經(jīng)公開(kāi)。應(yīng)當(dāng)注意的是，以上所述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。通過(guò)參照典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解為其中所用的詞語(yǔ)為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯?？梢园匆?guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實(shí)施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開(kāi)的特定例，相反，本發(fā)明可擴(kuò)展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3