专利名称：一种液晶取向膜及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器的取向膜，尤其涉及一种利用单分子堆积方法制备的液晶取向膜，该取向膜厚度均一且适于制作需要大面积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实现对液晶分子的取向。
背景技术：
液晶显示要求液晶分子在电场作用下显示图形时必须按照一定方向取向。能使液晶分子有序排列的是涂覆在液晶盒内表面的取向膜，形成这种膜的材料就是液晶取向膜。现在工业生产上实现液晶取向膜的成型的手段基本上有两种方式:1.使用APR (转印)方式成膜；2.使用(Inkjet)喷涂工艺，但这两种现行的方式都存在一定的问题，比如APR方式需要额外版图设计，同时转印也会有较大的取向膜溶液浪费，而Inkjet最终成膜后的表面平整度和均一性不是十分理想，因此以上两种取向膜的使用在一定程度上受到了制约。另外，以上两种成膜工艺在滴加液晶前都还需要摩擦取向这一过程来实现最终对液晶分子的取向锚定，这种方法会引入很多与摩擦相关的不良影响如:颗粒碎屑、摩擦Mura(缺陷)等
发明内容
本发明的一个目的是提供一种液晶取向膜的制备方法。在本发明实施方式中通过将单分子堆积法引入到液晶取向膜的制备中，由于两亲性分子在溶液中堆积作用有序排列成膜，而有序排列的取向膜分子又可以很好的对液晶分子进行取向，可省去摩擦工艺步骤以及此工艺步骤带来的相关不良影响。此外，单分子堆积方法在大面积成膜方面有很大的优势，很适合高世代线的大面积取向膜生产。本发明实施方式的液晶取向膜的制备方法，包括如下步骤:将硬脂酸涂敷到基板上；将聚酰胺酸盐溶液加入到去离子水中，使其在去离子水表面形成稳定的单分子层膜；将涂覆有一层硬脂酸的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触，从而形成单分子聚酰胺酸盐层；将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。本发明实施方式的液晶取向膜的制备方法还包括:将形成有单分子聚酰胺酸盐层的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触形成单分子聚酰胺酸盐层；将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。其中，所述聚酰胺酸盐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-二甲基乙酰胺的体积比为3:1 4:1。其中，所述聚酰胺酸为芳香四酸二酐与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)苯在间甲酚中聚合得到。其中，所述芳香四酸二酐为3，3’，4，4’- 二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐。其中，所述芳香四酸二酐与所述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)苯的摩尔比为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)苯按照下述方法制备:三氟甲基双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成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)苯按照下述方法制备:
3-甲基苯代双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成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)苯按照下述方法制备:3.5- 二 (三氟甲基)苯代双酚与2-氯-5-硝基_3_三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _甲基苯基)苯。其中，所述三氟甲基双酚和2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯的摩尔比为1:2。其中，所述二硝基单体和铁的摩尔比为1:12。其中，所述乙醇水溶液的体积分数为50%。本发明的另一个目的是提供一种液晶取向膜。本发明实施方式所提供的液晶取向膜，其由至少一层单分子聚酰亚胺膜形成。本发明的又一个目的是提供一种显示基板。本发明实施方式所提供的显示基板包括上述的液晶取向膜。本发明实施方式的液晶取向膜的制备方法，与之前使用的APR转印及Inkjet两种方式相比，采用单分子堆积成膜的方法。采用单分子堆积的方法可以制备表面平整度更为均一且有足够面积的取向膜材料。采用单分子堆积的方法可以省去摩擦取向工艺，利用分子堆积的规整排列来实现对液晶分子的取向，最大程度的避免摩擦相关的不良影响的发生。此外，采用单分子堆积方法可以通过堆积层数的控制实现对膜厚的调控。
图1表示制备聚酰亚胺取向膜的过程示意图。图2表示实施例1的聚酰亚胺取向膜的红外分析谱图。图3表不实施例1的聚酰亚胺取向膜表面形态。图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)苯的红外分析图。图5表示实施例2的聚酰亚胺取向膜的红外分析谱图。图6表示实施例2的聚酰亚胺取向膜表面形态。
具体实施例方式两亲性分子的定义:形成LB膜的分子结构需要存在两亲性基团，分别为亲水基团和疏水基团，其中亲水基团包括-C00H、-OH等，疏水基团包括烷烃基、芳烃基等。在一个分子结构中如果同时存在亲水基团和疏水基团并且两者的比例在较为合适的范围内即可在两相溶液界面形成单分子堆积膜。本发明的液晶取向膜的制备方法，包括如下步骤:将硬脂酸涂敷到基板上；将聚酰胺酸盐溶液加入到去离子水中，使其在去离子水表面形成稳定的单分子层膜；将涂覆有一层硬脂酸的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触，从而形成单分子聚酰胺酸盐层；将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。本发明的液晶取向膜的制备方法还包括:将形成有单分子聚酰胺酸盐层的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触形成单分子聚酰胺酸盐层；将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。其中，所述聚酰胺酸盐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-二甲基乙酰胺的体积比为3:1 4:1。其中，所述聚酰胺酸为芳香四酸二酐与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)苯在间甲酚中聚合得到。其中，所述芳香四酸二酐为3，3’，4，4’- 二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐。其中，所述芳香四酸二酐与所述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)苯的摩尔比为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)苯按照下述方法制备:
三氟甲基双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成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)苯按照下述方法制备:3-甲基苯代双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成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)苯按照下述方法制备: 3.5- 二 (三氟甲基)苯代双酚与2-氯-5-硝基_3_三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体；所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成1，4_ 二(4-氨基_2-二氣甲基苯氧基)-2_ (3’ _甲基苯基)苯。其中，所述三氟甲基双酚和2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯的摩尔比为1:2。其中，所述二硝基单体和铁的摩尔比为1:12。其中，所述乙醇水溶液的体积分数为50%。制备例1:二胺单体1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’-三氟甲基苯基)苯的制备制备实施例中所用的1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2_ (3’_三氟甲基苯基)苯，具体步骤如下所述:二硝基单体的制备:向IOOOml带有机械搅拌、氮气通口、带水器(Dean-Starktrap)、回流冷凝管的三颈烧瓶中加入三氟甲基双酚0.2mol(50.84g)(三氟甲基双酚根据文献:Liu BJ, Wang GB, Hu W，Jin YH, Chen CH, Jiang ZH, et al.J Polym Sci Part A PolymChem2002 ;40:3392所记载的方法制备)、2_氯-5-硝基-3-三氟甲苯0.4mol(90.22g)(AR，上海善岛化工有限公司)、无水碳酸钾0.24mol (33.12g) (AR，天津化学试剂厂)、DMF500ml(AR，天津天泰精细化学品有限公司)和甲苯70ml，加热以使甲苯回流4小时，回流温度控制在130°C，然后升温至150°C蒸除甲苯并继续反应8小时。进一步将反应温度控制在160 170°C继续反应4小时，最后出料到蒸馏水中，经乙醇(AR，北京化工厂)和去离子水反复洗涤，并在烘箱内于120°C下干燥12小时，得到96.16g黄色粉末状固体二硝基单体。二胺单体的制备:将上述合成好的二硝基单体0.02mol (12.65g)、铁粉0.24mol(13.44g) (AR，北京化学试剂厂)、60ml体积分数为50%的乙醇水溶液置于250ml三颈烧瓶中回流，回流过程中滴入0.704ml浓盐酸溶液(AR，北京化学试剂厂，36.5%(体积))，及IOmL体积分数为50%的乙醇水溶液，继续回流反应3小时后加入0.366g NaOH,中和多余未反应的盐酸后对该混合溶液进行热过滤，滤液在氮气保护条件下冷却至二胺单体析出，然后用乙醇重结晶得到8.5g 二胺单体1，4- 二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)-2- (3’ -三氟甲基苯基)苯。
上述反应的化学式反应式如下:
权利要求
1.一种液晶取向膜的制备方法，包括如下步骤: 将硬脂酸涂敷到基板上； 将聚酰胺酸盐溶液加入到去离子水中，使其在去离子水表面形成稳定的单分子层膜； 将涂覆有一层硬脂酸的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触，从而形成单分子聚酰胺酸盐层； 将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括: 将形成有单分子聚酰胺酸盐层的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触形成单分子聚酰胺酸盐层； 将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述聚酰胺酸盐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.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氯仿和N，N-二甲基乙酰胺的体积比为 3:1 4:1。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚酰胺酸为芳香四酸二酐与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)苯在间甲酚中聚合得到。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述芳香四酸二酐为3，3’，4，4’-二苯醚四甲酸二酐或4，4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述芳香四酸二酐与所述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)苯的摩尔比为3:4 8:9。
8.根据权利要求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)苯按照下述方法制备: 三氟甲基双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体； 所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)_2_ (3’_ 二氣甲基苯基)苯。
9.根据权利要求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)苯按照下述方法制备: .3-甲基苯代双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体； 所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成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.根据权利要求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)苯按照下述方法制备: . 3.5- 二 (三氟甲基)苯代双酚与2-氯-5-硝基-3-三氟甲苯在无水碳酸钾和DMF存在下在甲苯中反应生成二硝基单体； 所述二硝基单体在铁、盐酸存在下在乙醇水溶液中反应生成1，4-二(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)~2~ (3’ -甲基苯基)苯。
11.根据权利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述三氟甲基双酚和2-氣_5_硝基-3- 二氣甲苯的摩尔比为1:2。
12.根据权利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述二硝基单体和铁的摩尔比为1:12。
13.根据权利要求8-10中任一所述的方法，其特征在于，所述乙醇水溶液的体积分数为 50%ο
14.根据权利要求1-13所述的方法制备的液晶取向膜，其由至少一层单分子聚酰亚胺膜形成。
15.一种显示基板，其包括权利要`求14所述的液晶取向膜。
全文摘要
本发明涉及一种液晶取向膜及其制备方法与应用。该取向膜的制备方法包括如下步骤将硬脂酸涂敷到基板上；将聚酰胺酸盐溶液加入到去离子水中，使其在去离子水表面形成稳定的单分子层膜；将涂覆有一层硬脂酸的基板与所述去离子水液面上的聚酰胺酸盐单分子层水平接触，从而形成单分子聚酰胺酸盐层；将所述单分子聚酰胺酸盐层亚胺化形成单分子聚酰亚胺膜。本发明采用单分子堆积法获得取向膜，因而厚度十分均一且有足够面积，很适合高世代线的大面积取向膜。
文档编号C08L79/08GK103224637SQ201310092409
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者严巍 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司