CN105487296B - 取向膜材料及其制备方法、取向膜、显示基板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种取向膜材料及其制备方法、取向膜、显示基板制备方法，属于光取向技术领域，其可解决现有的光取向方法工艺复杂、产品质量不好的问题。本发明的取向膜材料包括：基材，用于通过光取向形成取向膜基体；光热转换材料，用于在紫外光照射下产生热量。
Description
技术领域
本发明属于光取向技术领域，具体涉及一种取向膜材料及其制备方法、取向膜、显示基板制备方法。
背景技术
在液晶显示装置中，取向膜是重要结构之一，其用于使与其接触的液晶分子产生特定的取向。取向膜通常由聚酰亚胺(PI)材料构成，为使其能产生取向作用，故需要对其进行取向。
一种现有的取向方法是摩擦取向，即用带有细毛的摩擦辊对取向膜表面进行摩擦，从而在其中形成许多微小的沟槽，作为取向结构。但摩擦取向方法存在会引入污染物、易损伤取向膜等许多问题。
为此，人们发展了光取向技术，即在将取向膜材料涂布在基底(如玻璃基底)上之后，用具有特定偏振方向的线偏振紫外光照射取向膜材料，使其中特定方向的分子链断裂，从而生成所需的取向结构。光取向方法避免了摩擦取向中的许多问题，但是，在分子链断裂的同时会生成许多作为副产品的裂解产物，这些裂解产物的存在会影响取向膜性能。因此，在进行光照后，还要对取向膜进行后烘加热，以将裂解产物挥发除去。这样，一方面后烘工艺的存在导致光取向方法工艺复杂、能耗大、耗时长；另一方面，裂解产物是在取向膜内部生成的且有渗透、吸附等作用，故在光照后在进行加热很难将其彻底除去，从而会影响取向膜产品的质量。
发明内容
本发明针对现有的光取向方法工艺复杂、产品质量不好的问题，提供一种工艺简单、产品质量好的取向膜材料及其制备方法、取向膜、显示基板制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种取向膜材料，其包括：
基材，用于通过光取向形成取向膜基体；
光热转换材料，用于在紫外光照射下产生热量。
优选的，所述光热转换材料包括水滑石类插层材料、金纳米材料、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或多种。
进一步优选的，所述水滑石类插层材料包括锌铝水滑石类插层材料、镁铝水滑石类插层材料、锌铁水滑石类插层材料、锌铬水滑石类插层材料中的任意一种或多种。
进一步优选的，所述水滑石类插层材料经过改性基团改性，所述改性基团包括磷酸二氢根阴离子、亚氨基二乙酸阴离子、氨基三亚甲基膦酸阴离子中的任意一种或多种。
优选的，所述光热转换材料为颗粒状，其粒径在10nm至100nm之间。
优选的，在所述取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在0.01％至10％之间。
进一步优选的，在所述取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在1％至8％之间。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种取向膜，其由上述的取向膜材料经光取向形成。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种取向膜材料的制备方法，其包括：
将光热转换材料与基材混合，得到取向膜材料；其中，基材用于通过光取向形成取向膜基体，光热转换材料用于在紫外光照射下产生热量。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板制备方法，其包括：
将上述取向膜材料涂布在显示基板上，形成未取向膜层；
用线偏振的紫外光对所述未取向膜层进行照射，使所述未取向膜层转变为取向膜。
本发明的取向膜材料中含有光热转换材料，光热转换材料可在光照时生热以使裂解产物挥发，由此不需要单独后烘，工艺简单；同时，由于光热转换材料混于基材中，故其可从内部对取向膜的各位置进行均匀加热，又由于光热转换材料在光照的同时即生热，故裂解产物生成后会立刻挥发，而无法渗透、吸附等，因此裂解产物可被有效的彻底除去。
附图说明
图1为本发明的实施例的取向膜的局部剖面结构示意图；
图2为本发明的实施例的光热转换材料含量不同的取向膜材料的紫外光吸收图谱；
图3为本发明的实施例的光热转换材料含量不同的取向膜材料在取向中生成的二氧化碳浓度对比图；
其中，附图标记为：
11、取向膜基体；12、光热转换材料；9、基底。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种取向膜材料，其包括：
基材，用于通过光取向形成取向膜基体；
光热转换材料，用于在紫外光照射下产生热量。
也就是说，以上取向膜材料中，除了用于通过光取向形成取向膜的常规材料(基材)外，还包括光热转换材料。在光取向过程中取向膜材料受到紫外光照射，基材分解产生裂解产物，而同时光热转换材料吸收紫外光并生热，使取向膜材料温度升高，将裂解产物挥发除去。
本实施例的取向膜材料中含有光热转换材料，其可在光照时生热以使裂解产物挥发，由此不需要单独后烘，工艺简单；同时，由于光热转换材料混于基材中，故其可从内部对取向膜的各位置进行均匀加热，又由于光热转换材料在光照的同时即生热，故裂解产物生成后会立刻挥发，而无法渗透、吸附等，因此裂解产物可被有效的彻底除去。
其中，以上的基材是指用于生成现有取向膜的常规材料，其通常以聚酰亚胺为主要成分，且其中还可含有光敏物质等其他已知组分。也就是说，本实施例的取向膜材料也可看作在常规取向膜材料(此处称为基材)中添加了光热转换材料而得，因此，以上基材可采用市售的取向膜材料产品，其具体成分等在此不再详细描述。
优选的，光热转换材料包括水滑石类插层材料、金纳米材料(即尺寸处于纳米量级的金微粒)、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或多种。
也就是说，优选采用以上的各类物质作为光热转换材料，因为这些物质比较适用于取向膜中，当然，应当理解，光热转换材料并不限于此，只要是能在紫外光照射下生热且不会对取向膜性能造成不良影响的物质，都可作为光热转换材料。
其中，水滑石类插层材料(LDHs)是指由层状水滑石类插层材料(LDH,LayeredDouble Hydroxide)插层组装而成的材料，其包括主体层板和位于层板之间的层间阴离子；水滑石类插层材料具有层板化学组成可调控、层间离子可调控、晶粒尺寸及分布可调控等一系列独特的性质。
更优选的，以上水滑石类插层材料包括锌铝水滑石类插层材料、镁铝水滑石类插层材料、锌铁水滑石类插层材料、锌铬水滑石类插层材料中的任意一种或多种。
也就是说，以上水滑石类插层材料具体可为锌铝水滑石类插层材料(ZnAl-CO3LDHs)、镁铝水滑石类插层材料(AlMg-CO3LDHs)、锌铁水滑石类插层材料(ZnFe-CO3LDHs)、锌铬水滑石类插层材料(ZnCr-CO3LDHs)等。这些材料中部分键(如Zn-O键)能吸收紫外线，并使基态电子发生跃迁，处于激发态的电子回迁过程会导致这些键产生振动并发热，从而在紫外光照射下生热。
优选的，水滑石类插层材料经过改性基团改性，改性基团包括磷酸二氢根阴离子、亚氨基二乙酸阴离子、氨基三亚甲基膦酸阴离子中的任意一种或多种。
也就是说，可用以上改性基团对水滑石类插层材料进行改性处理，从而在其中引入改性基团(包括置换材料插层中的阴离子、在材料外侧接枝、附着在材料外侧等)，这些改性基团能够加强水滑石类插层材料对紫外线的吸收，并可促进热能释放，提高其生热效；同时，以上改性基团多为有机物或与有机物性质比较近似，故当要把水滑石类插层材料加入基材(主要成份为聚酰亚胺)中时，改性基团也有利于使水滑石类插层材料更好的与基材融合，分布更均匀。
优选的，光热转换材料为颗粒状，其粒径在10nm至100nm之间。
也就是说，光热转换材料优选为纳米级的颗粒状，以便均匀分布于基材之中。
优选的，在取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在0.01％至10％之间。
进一步优选的，在取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在1％至8％之间。
显然，取向膜材料中光热转换材料含量过低则产生的热量不足以使裂解产物挥发，而其含量过大则会影响取向膜本身的性能，经研究发现，以上的含量范围是比较合理的。
实施例2：
如图1所示，本发明的实施例还提供一种取向膜，其由上述的取向膜材料经光取向形成。
也就是说，可用以上的取向膜材料在基底9上经过涂布、固化、光取向等常规的工艺，形成用于液晶显示的取向膜。其中，在取向膜产品中，取向膜基体11(也就是取向膜起到取向功能的主体部分)由以上基材形成，而光热转换材料12则被固化并分布于取向膜基体11之中。
由于用取向膜材料形成取向膜的具体过程是已知的，故在此不再详细描述，只要其中包括光取向过程，就是可行的。
本实施例还提供一种显示基板，其包括上述的取向膜。
具体的，实施例的显示基板可为阵列基板、彩膜基板等，其中包括上述的取向膜。
本实施例还提供一种液晶显示装置，其包括上述的显示基板。
具体的，该液晶显示装置可为液晶显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
实施例3：
本实施例提供一种上述取向膜材料的制备方法，其包括：
将光热转换材料与基材混合，得到取向膜材料；其中，基材用于通过光取向形成取向膜基体，光热转换材料用于在紫外光照射下产生热量。
也就是说，只要将以上光热转换材料与基材(即现有的常规取向膜材料)混合即可得到上述取向膜材料。本实施例中，对具体的混合的方法并无特别限定，只要能将二者混合均匀即可。
优选的，在将光热转换材料与基材混合之前，还包括：用改性基团对水滑石类插层材料进行改性，所述改性基团包括磷酸二氢根阴离子、亚氨基二乙酸阴离子、氨基三亚甲基膦酸阴离子中的任意一种或多种。
也就是说，在将水滑石类插层材料加入基材之前，还对其进行以上的改性处理。
本实施例提供一种具体的制备上述取向膜材料的方法，其包括：
S301、将市售的锌铝水滑石类插层材料(粒径在10nm至100nm)加入去离子水中搅拌均匀，形成溶液(其中锌铝水滑石类插层材料的质量百分含量为10％)，加热至150摄氏度左右，调整pH值至4.5左右。同时通氮气排出体系内的空气，在磁力搅拌下加入含有磷酸二氢根阴离子的溶液(以磷酸二氢钾溶液为例)，保证其中磷酸二氢根阴离子的摩尔浓度大于锌铝水滑石类插层材料的摩尔浓度，充分搅拌反应6h小时，期间不断通入氮气进行保护。
S302、将反应完成的产物进行离心洗涤至接近中性，在120摄氏度下完全干燥，产物研磨后得到经磷酸二氢根阴离子改性的锌铝水滑石类插层纳米材料。
S303、将以上经磷酸二氢根阴离子改性的锌铝水滑石类插层纳米材料(光热转换材料)与RN-3334型常规取向膜材料(基材)混合，充分搅拌均匀，得到本发明的取向膜材料。
其中，制备光热转换材料(上述经磷酸二氢根阴离子改性的锌铝水滑石类插层纳米材料)的质量百分含量不同的取向膜材料，分别对它们的紫外光吸收率进行测试，结果如图2所示。可见，各取向膜材料均在300nm左右的波长下有很明显的吸收峰，且光热转换材料的含量越大则吸收量越高，这表明，本发明的取向膜材料在光取向过程中可很好的吸收紫外光并生热，从而将裂解产物有效的除去，以简化取向膜的制备工艺，并提高取向膜产品的质量。
同时，在封闭的氮气环境中，对以上的各取向膜材料进行常规的光取向，并测试取向完成后体系气氛中的二氧化碳(是裂解产物挥发后的主要产物之一)的含量，结果如图3所示，可见，在不含以上光热转换材料时，气氛中没有二氧化碳，表示裂解产物无法挥发，而随着光热转换材料含量的提高，二氧化碳含量也不断提高，表明加入光热转换材料可使裂解产物充分挥发。
实施例4：
本实施例提供一种显示基板制备方法，其包括：
将上述取向膜材料涂布在显示基板上，形成未取向膜层；
用线偏振的紫外光对未取向膜层进行照射，使未取向膜层转变为取向膜。
由于采用以上的取向膜材料，故本实施例的显示基板制备方法中不包括后烘步骤，可在简化工艺的同时更彻底的除去裂解产物。
具体的，以上显示基板制备方法可包括以下步骤：
S401、通过旋涂方法将以上的取向膜材料涂布在显示基板(可为阵列基板或彩膜基板)上，形成未取向膜层(如厚度在100nm)。
S402、对显示基板进行预烘，使取向膜层固化(如在80℃加热90秒)。
S403、用线偏振的紫外光对未取向膜层进行照射(如用波长330nm的紫外光，如曝光量在100mJ/cm2)，使未取向膜层转变为取向膜。在光照过程中，取向膜材料的基材中的特定分子链断裂，形成有特定取向的取向膜，并产生裂解产物；而光热转换材料在被光照时则生热，故使裂解产物边产生边被加热而挥发除去。
由于用取向膜材料经光取向形成取向膜的具体方式是多样的，故以上方法和参数并非对发明的限定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种取向膜材料，其特征在于，包括：
基材，用于通过光取向形成取向膜基体，所述基材在紫外线照射下分解产生裂解产物；
光热转换材料，混于所述基材中，用于在紫外光照射下产生热量以使所述取向膜材料温度升高而将所述裂解产物挥发出所述取向膜材料；
所述光热转换材料包括水滑石类插层材料，所述水滑石类插层材料经过改性基团改性，所述改性基团包括磷酸二氢根阴离子、亚氨基二乙酸阴离子、氨基三亚甲基膦酸阴离子中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，
所述水滑石类插层材料包括锌铝水滑石类插层材料、镁铝水滑石类插层材料、锌铁水滑石类插层材料、锌铬水滑石类插层材料中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，
所述光热转换材料为颗粒状，其粒径在10nm至100nm之间。
4.根据权利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，
在所述取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在0.01％至10％之间。
5.根据权利要求4所述的取向膜材料，其特征在于，
在所述取向膜材料中，光热转换材料的质量百分含量在1％至8％之间。
6.一种取向膜，其特征在于，
所述取向膜由权利要求1至5中任意一项所述的取向膜材料经光取向形成。
7.一种取向膜材料的制备方法，其特征在于，包括：
将光热转换材料与基材混合，得到取向膜材料；其中，基材用于通过光取向形成取向膜基体，所述基材在紫外线照射下分解产生裂解产物，光热转换材料用于在紫外光照射下产生热量以使所述取向膜材料温度升高而将所述裂解产物挥发出所述取向膜材料，所述光热转换材料包括水滑石类插层材料，所述水滑石类插层材料经过改性基团改性，所述改性基团包括磷酸二氢根阴离子、亚氨基二乙酸阴离子、氨基三亚甲基膦酸阴离子中的任意一种或多种。
8.一种显示基板制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求1至5中任意一项所述的取向膜材料涂布在显示基板上，形成未取向膜层；
用线偏振的紫外光对所述未取向膜层进行照射，使所述未取向膜层转变为取向膜。
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