用作取向膜材料的聚合物及取向膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示器制造领域，尤其涉及一种用作取向膜材料的聚合物及取向膜的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 液晶显示装置（LCD，Liquid Crystal Display)具有机身薄、省电、无福射等众多 优点，得到了广泛的应用。现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包 括液晶显示面板及背光模组（backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行 的玻璃基板当中放置液晶分子，通过玻璃基板通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光 模组的光线折射出来产生画面。
[0003] 通常液晶显示面板由彩膜基板（CF，Color Filter)、薄膜晶体管基板（TFT，Thin Film Transistor)、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶（LC，Liquid Crystal)及 密封胶框（Sealant)组成，其成型工艺一般包括：前段阵列（Array)制程（薄膜、黄光、蚀刻 及剥膜）、中段成盒（Cell)制程（TFT基板与CF基板贴合）及后段模组组装制程（驱动IC 与印刷电路板压合）。其中，前段Array制程主要是形成TFT基板，以便于控制液晶分子的 运动；中段Cell制程主要是在TFT基板与CF基板之间添加液晶；后段模组组装制程主要是 驱动IC压合与印刷电路板的整合，进而驱动液晶分子转动，显示图像。
[0004] 液晶显示面板通常会在薄膜晶体管基板及彩膜基板上分别形成一层取向膜，该取 向膜与LC接触后，能够使得LC产生一定方向的预倾角，从而给液晶分子提供一个承载的角 度（预倾角的大小对TFT-LCD的驱动电压、对比度、响应时间、视角等具有重要影响），取向 膜的材料通常选用聚酰亚胺（P〇lyimide，PI)材料。取向膜形成方法主要有两种：（1)摩擦 配向法（Rubbing)，这种方法是在高分子PI表面用绒布滚轮进行接触式的定向机械摩擦， 摩擦高分子表面所提供的能量使高分子主链因延伸而定向排列，从而控制支链与LC相互 作用，使LC按照预倾角的方向排列。（2)光配向法（photo-alignment technology)，该方 法是利用紫外光敏聚合物单体材料的光化学反应产生各向异性，液晶分子与配向膜表面支 链相互作用，为达到能量最小的稳定状态，液晶分子沿着光配向所定义的受力最大的方向 排列。虽然这两种方法都可以帮助LC分子产生预倾角，但是只能在小范围内控制预倾角的 变化，并不能大范围的对预倾角进行控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用作取向膜材料的聚合物，能够实现液晶分子预倾角 在较大范围内可控，且具有优异的耐热性和机械性能。
[0006] 本发明的目的还在于提供一种取向膜的制备方法，方法步骤简单，所制备的取向 膜能够实现液晶分子预倾角在较大范围内可控，且具有优异的耐热性和机械性能。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种用作取向膜材料的聚合物，包含聚酰亚胺分子 链、及以支链的形式与所述聚酰亚胺分子链相连接的硅氧烷化合物分子，所述硅氧烷化合 物分子具有连接性基团R及功能性基团R'，所述连接性基团R用于与所述聚酰亚胺分子链 相连接，所述功能性基团R'用于控制液晶分子的预倾角，起到配向作用。
[0008] 所述硅氧烷化合物分子与聚酰亚胺分子链通过以下两种方式之一进行连接：
[0009] ( I )所述硅氧烷化合物分子中的连接性基团R结合到所述聚酰亚胺分子链中，使 得所述硅氧烷化合物分子中除该连接性基团R以外的部分以支链的形式悬挂在所述聚酰 亚胺分子链的侧部；
[0010] (II)所述硅氧烷化合物分子中的连接性基团R与所述聚酰亚胺分子链相连接，使 得整个硅氧烷化合物分子以支链的形式悬挂在所述聚酰亚胺分子链的侧部。
[0011] 臟聚麵安分子链的结构式为1
其中，η和m为大于0的自然数。
[0012] 所述硅氧烷化合物为树形硅氧烷化合物，所述树形硅氧烷化合物的分子式为
R1SinOlriIT 2n+1，其中，η = 4 或 13, R 为-(CO) 0H，-(CO)NH2,-OH，或 R' 为具有 3-10 个碳原子的直链烷基或支链烷基、其中某个CH2基团被-CH = CH-、-C = C-、苯基、环烷基所 取代的具有3-10个碳原子的直链烷基或支链烷基、或苯基；
[0013] 所述树形硅氧烷化合物的粒径为l_3nm。
[0014] 所述硅氧烷化合物为笼型低聚倍半硅氧烷化合物，所述笼型低聚倍半硅氧烷化 合物的分子式为 R1SinOh5nIT η，其中，η = 6, 8, 10,或 12, R 为-(CO) 0H，- (CO)NH2, -OH，或
R'为具有3-10个碳原子的直链烷基或支链烷基、其中某个CH 2基团被-CH = CH-、-C = C-、苯基、环烷基所取代的具有3-10个碳原子的直链烷基或支链烷基、或苯基；
[0015] 所述笼型低聚倍半硅氧烷化合物的粒径为l_3nm。
[0016] 所述硅氧烷化合物分子在所述聚合物中的质量百分比为1~50wt%。
[0017] 本发明还提供一种取向膜的制备方法，包括如下步骤：
[0018] 步骤1、按照硅氧烷化合物、二酐类单体、及二胺类单体的摩尔比为1~50 :100 : 50~99的比例称取硅氧烷化合物、二酐类单体、及二胺类单体；
[0019] 步骤2、提供适量溶剂，将步骤1所称取的二酐类单体、硅氧烷化合物、及二胺类单 体溶解于所述溶剂中，制得取向膜前体材料；
[0020] 步骤3、提供一基板，将所述步骤2制得的取向膜前体材料涂布到基板表面；
[0021] 步骤4、对涂布在所述基板表面的取向膜前体材料进行预固化，预固化的温度为 100~130°C，预固化的持续时间为1~IOmin ;
[0022] 步骤5、对涂布在基板表面的取向膜前体材料进行主固化，主固化的温度为210~ 240°C，主固化的持续时间为20~40min，制得取向膜。
[0023] 所述步骤1中，所述硅氧烷化合物为树形硅氧烷化合物或笼型低聚倍半硅氧烷化 合物。
[0024] 所述步骤2中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷和丁内酯中的一种或 多种的组合。
[0025] 所述步骤2制得的一种取向膜前体材料，包含硅氧烷化合物、二酐类单体、二胺类 单体、及溶剂，其中，所述硅氧烷化合物的摩尔含量nl、所述二酐类单体的摩尔含量n2、及 所述二胺类单体的摩尔含量n3之间的比例为nl :n2 m3 = 1~50 :100 :50~99,且n2 = nl+n3 ;
[0026] 并且所述硅氧烷化合物在所述取向膜前体材料中的质量百分比为0.01~ 0· 5wt % 〇
[0027] 本发明的有益效果：本发明提供一种用作取向膜材料的聚合物及一种取向膜的制 备方法，该聚合物由硅氧烷化合物分子连接在聚酰亚胺分子链上形成，通过控制聚合物中 硅氧烷化合物分子的含量可以实现液晶分子预倾角在宽范围内的可控性，且该聚合物具有 优异的耐热性和机械性能；本发明提供的一种取向膜的制备方法，通过将硅氧烷化合物和 聚酰亚胺前体物质（二胺类单体、二酐类单体）溶解于溶剂中，制得取向膜前体材料，再将 取向膜前体材料涂布到基板上，通过预固化和主固化之后，得到取向膜，该方法步骤简单， 制得的取向膜有较大的预倾角范围，从而实现了使用所述取向膜的液晶面板中的液晶分子 预倾角在宽范围内的可控性。
[0028] 为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明与附图，然而附图仅提供参考与说明