CN105199748B - 一种配向膜、制备方法及其液晶面板 - Google Patents

一种配向膜、制备方法及其液晶面板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液晶技术领域，尤其是一种用于PSVA液晶显示器面板的配向膜，包括在聚酰亚胺作为主链上键合第一支链M、第二支链Q，使得配向膜具有如结构式：其中，所述第一支链M为用于使所述液晶在配电状态下发生偏转的基团；所述第二支链Q为包含硝基苯基或苯醌基的基团。本发明还提供采用这种配向膜组成的液晶显示面板。本发明有效改善面板中碎亮点的问题，提升面板品质。

Description

一种配向膜、制备方法及其液晶面板
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其是其液晶面板的改进结构。
背景技术
现有的TFT-LCD显示器中，VA(Vertical Alignment)显示以其宽视野角、高对比度和无需摩擦配向等优势，成为大尺寸电视的常用模式。VA主要分为MVA(Multi-domianVerticalAlignment)技术、PVA(PatternedVertialAlignment)技术和CPA(Continuous pinwheelAlignment)。这些VA技术，都需要在CF(滤光片)侧设计Protrusion(凸起)或Slit(间隙)，在增加成本的同时，还会降低显示屏的光透过率，为解决CF侧由点控或者线控实现到面控的问题，产生了新的VA显示技术，叫做聚合物稳定垂直配向(PolymerStabilization Vertical Alignment，简称PSVA)技术。
PSVA技术最大的特点是在配向膜上生成一层可以使VA液晶形成预倾角的聚合物层。在图1(a)中所示，常见的PSVA液晶面板，包括两相对设置的基板，所述基板一般包括外层的玻璃板G以及贴于所述玻璃板内侧的电路板ITO；所述两基板之间设置带有光聚合单体(RM，Reactive Mesogen)的液晶LC。所述RM这是一种含有双键的趋光性单体。在UV光照射前，先在两基板上外加一个电压，使得液晶LC产生一个预倾角，如图1(b)所示，对应不同的畴，液晶分子的倾斜方向不同。用外加电压确定好预倾角度后，进行特定的UV光照射，这时，RM聚合成高分子网络结构RM’，吸引表层的液晶分子使之形成固定的预倾角(见图1(c))；UV照射完成后，撤去外加电压，液晶LC分子依旧保持一定角度的预倾角(见图1(d))。
然而，RM在UV光进行照射的时候，会发生自由基聚合反应，如果UV光照度过高，会在反应初期会产生较高的初级自由基浓度，导致RM反应过快，形成表面bump(RM聚合后形成的***物)的粒径会增大，从而引起LC的配向不良，出现碎亮点。
目前，为解决这个问题，常用的方法是在LC中添加一定用量(通常0.1％-1％之间)阻聚剂，这类阻聚剂主要包含以下两种类型，一种是酚类，另一种是醌类，它们的阻聚机理如下式所示：
上述两种阻聚剂的阻聚本质都是降低RM在初级反应时候的自由基浓度，减缓RM的反应速度，以减小bump的粒径，提高bump分散的均匀性。而在这两类阻聚剂中，无论何种类型的阻聚剂都会使自身的结构发生变化，双酚类会转变为二醌类，对苯二醌类会转变成含活性基团片段的对苯二醌。这种结构的变化都会引起LC物理特性参数的变化，如△n，△等，从而影响LC光学特性，降低面板品质。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于PSVA液晶显示器面板的配向膜，包括在聚酰亚胺作为主链上键合第一支链M、第二支链Q，使得配向膜具有如式1结构；
其中，所述第一支链M为用于使所述液晶在配电状态下发生偏转的基团；所述第二支链Q为包含硝基苯基或苯醌基的基团；所述x、y分别代表所述第一支链M、第二支链Q的聚合度；
所述结构单元A代表为：
碳原子数不超过12个的环烷烃基、芳香烃基或稠环芳香烃基；或者是
碳原子数不超过12个的环烷基、芳香基或稠环芳香基，所述环烷基、芳香基或稠环芳香基上的一个或多个H原子被卤素原子、烷氧基或酯基所取代。
其中，所述第一支链M、第二支链Q的物质的量的比为1:0.1～1；所述主链所对应的单体的物质的量不小于所述第一支链M对应单体与第二支链Q对应单体的物质的量总和。
其中，第二支链Q是的结构如式2：
所述R1表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团、或者是含有-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团B表示苯醌基或硝基苯基。
其中，所述基团B结构式为如式4或式5或式6所示：
其中，所述第一支链M的结构如式3所示：
其中，所述R2表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团、或者是含有-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团E表示包括有2～5个五元环和/或六元环和/或苯环和/或稠环顺连而成的基团；R3表示含有碳原子数为1～12的烃基、或者是含有碳原子数为1～12，且H原子被-F、-Cl、-CF3、-CN、-NCS、-OCF3任意一个或多个基团取代的基团。
本发明还提供这种液晶面板，包括两相对设置的基板，所述两基板之间设置带有光聚合单体的液晶，所述基板与所述液晶相邻的一侧还设有具备上述结构特征的配向膜。
本发明还提供这种用于PSVA液晶显示器面板的配向膜的制备方法，包括如下步骤：
Ⅰ、将一种二酐类单体p与含有第一支链的二胺类单体n、含有第二支链的二胺类单体m加入到有机溶剂中，搅拌反应24h以上，得到配向膜前驱体；
其中，所述n:m＝1:0.1～1、且p≥n+m；
Ⅱ、将所述配向膜前驱体涂覆到基板上；在180～230℃下烘烤30分钟以上，使所述配向膜前驱体脱水聚合成聚合物，形成配向膜；所述配向膜具有在聚酰亚胺作为主链上键合所述第一支链M、第二支链Q，具有如式1的结构；
其中，所述第一支链M为用于使所述液晶在配电状态下发生偏转的基团；所述第二支链Q为包含硝基苯基或苯醌基的基团；所述x、y分别代表所述第一支链M、第二支链Q的聚合度；
所述结构单元A代表为：
碳原子数不超过12个的环烷烃基、芳香烃基或稠环芳香烃基；或者是
碳原子数不超过12个的环烷基、芳香基或稠环芳香基，所述环烷基、芳香基或稠环芳香基上的一个或多个H原子被卤素原子、烷氧基或酯基所取代。
其中，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶液中、N-乙基吡咯烷、γ-己内酯、二甲基亚砜和二氯甲烷的一种或多种。
有益效果：
本发明是指将一类具有阻聚性质的基团以短侧链的方式连接配向膜(PI)上，一方面具有阻聚性质的基团能伸入至LC中与RM接触，起到减缓RM聚合速率、提高bump均匀性的作用，改善面板中碎亮点的问题；另一方面，由于该短支链是固定于所述配向膜当中的，使得阻聚物质并不需要直接添加到LC中，有效限制了阻聚物质在光照后结构改变对LC物理参数的影响，提升面板品质。
附图说明
图1为现有PSVA液晶显示面板的工作流程示意图；
图2为本发明配向膜的结构示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图对本发明的实施例作详细介绍。
本发明提供一种新型的具有阻聚性质的配向膜材料，这种配向膜具有如式1结构，其包括第一支链M、第二支链Q：
其中，所述x、y分别代表所述第一支链M、第二支链Q的聚合度，一般而言所形成的配向膜分子量为5×103～5×105；x、y的范围可根据支链的分子量调整，将配向膜的分子量控制在合适范围内。
所述结构单元A代表为：
碳原子数不超过12个的环烷烃基、芳香烃基或稠环芳香烃基；或者是
碳原子数不超过12个的环烷基、芳香基或稠环芳香基，所述环烷基、芳香基或稠环芳香基上的一个或多个H原子被卤素原子、烷氧基或酯基所取代。。
所述第一支链M、第二支链Q的物质的量的比为1:0.1～1。为了保证第一支链M、第二支链Q与主链反应完全，所述主链所对应的单体的物质的量不小于所述第一支链M对应单体与第二支链Q对应单体的物质的量总和。
其中，所述第一支链M为含有苯环等具有刚性基团和长链烷基的侧链，其作用是使得LC在起始状态垂直取向排分子列，所述第一支链M的结构如式3所示：
其中，所述R2表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团、或者是含有-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团E表示包括有2～5个五元环和/或六元环和/或苯环和/或稠环顺连而成的基团；R3表示含有碳原子数为1～12的烃基、或者是含有碳原子数为1～12，且H原子被-F、-Cl、-CF3、-CN、-NCS、-OCF3任意一个或多个基团取代的基团。
所述第二支链Q为含有阻聚性质结构的侧链，其包含硝基苯基或苯醌基的基团。第二支链Q是的结构如式2所示：
所述R1表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团、或者是含有-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团B表示苯醌基或硝基苯基等具有阻聚性质的基团。
例如，苯醌类如对二苯醌，见式4：
硝基苯(见式5)或间三硝基苯(见式6)，如：
为了使得阻聚作用获得最佳的效果，一般将苯醌基或硝苯基连接到第二支链Q的末端，以最大程度与RM接触、减缓RM的反应速度，以减小bump的粒径，提高bump分散的均匀性。
本发明的配向膜结构可示意如图2所示，在实际工作中，较长的第一支链M维持稳定的对LC的配向作用；较短的第二支链Q提供阻聚作用。第二支链Q一方面能伸入至LC中与RM接触，起到减缓RM聚合速率、提高bump均匀性的作用；另一方面，由于该第二支链是固定于所述配向膜当中的，使得阻聚物质并不需要直接添加到液晶中，有效限制了阻聚物质在光照转化后残留在LC中的量，使得LC的后续质量得到保证。
下面，将介绍一下本发明的配向膜的制备方法。
将一种二酐类单体p(聚合为本实施的主链之前的单体分子，列举如反应式7(a)所示)与第一支链M所对应的聚合前的单体分子n(一种二胺类单体，列举如反应式7(b)所示)、第二支链Q所对应的聚合前的单体分子m(一种二胺类单体，列举如反应式7(c)所示)，第一支链M、第二支链Q分别所对应的单体分子物质的量之比为n:m＝1:0.1～1，本实施例中二酐类单体的物质的量不小于n、m之和。
将所述第一支链M、第二支链Q分别所对应的单体分子溶解在有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，其中NMP占所述配向膜溶液的质量百分比为90～95％(所用溶剂还可以是N-乙基吡咯烷、γ-己内酯、二甲基亚砜和二氯甲烷的一种或多种)，在室温下搅拌反应24小时，得到配向膜前驱体聚酰胺酸(PAA，如反应式7(d)所示)；
然后再将所述PAA涂覆于一基板上，在180～230℃的条件下烘烤30min，使得溶剂充分挥发的同时，也使得PAA脱水成环，形成PI膜。
采用这种配向膜形成的PSVA液晶面板，其包括两相对设置的基板，所述两基板之间设置带有光聚合单体的液晶，所述基板与所述液晶相邻的一侧还设有配向膜，所述配向膜包括在聚酰亚胺作为主链上键合第一支链M、第二支链Q，使得配向膜具有如式1结构及其作用。

Claims (5)

1.一种用于液晶显示器面板的配向膜，其特征在于，包括在聚酰亚胺作为主链上键合第一支链M、第二支链Q，使得配向膜具有如式1结构；
其中，所述第一支链M为用于使所述液晶在配电状态下发生偏转的基团；所述第二支链Q为包含硝基苯基或苯醌基的基团；所述x、y分别代表所述第一支链M、第二支链Q的聚合度；所述配向膜分子量为5×103～5×105；所述第一支链M、第二支链Q的物质的量的比为1:0.1～1；所述主链所对应的单体的物质的量不小于所述第一支链M对应单体与第二支链Q对应单体的物质的量总和；
所述结构单元A代表为：
碳原子数不超过12个的环烷烃基、芳香烃基或稠环芳香烃基；或者是
碳原子数不超过12个的环烷基、芳香基或稠环芳香基，所述环烷基、芳香基或稠环芳香基上的一个或多个H原子被卤素原子、烷氧基或酯基所取代；
第二支链Q的结构如式2：
所述R1表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-或-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团B结构式为如式4或式5或式6所示：
2.根据权利要求1所述的配向膜，其特征在于，所述第一支链M的结构如式3所示：
其中，所述R2表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-或-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团E表示包括有2～5个五元环和/或六元环和/或苯环和/或稠环顺连而成的基团；R3表示含有碳原子数为1～12的烃基、或者是含有碳原子数为1～12，且H原子被-F、-Cl、-CF3、-CN、-NCS、-OCF3任意一个或多个基团取代的基团。
3.一种液晶面板，包括两相对设置的基板，所述两基板之间设置带有光聚合单体的液晶，所述基板与所述液晶相邻的一侧还设有配向膜，其特征在于，所述配向膜为权利要求1-2任意一项所述的配向膜。
4.一种用于液晶显示器面板的配向膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
Ⅰ、将二酐类单体p与含有第一支链的二胺类单体n、含有第二支链的二胺类单体m加入到有机溶剂中，搅拌反应24h以上，得到配向膜前驱体；
其中，所述n:m＝1:0.1～1、且p≥n+m；
Ⅱ、将所述配向膜前驱体涂覆到基板上；在180～230℃下烘烤30分钟以上，使所述配向膜前驱体脱水聚合成聚合物，形成配向膜；所述配向膜具有在聚酰亚胺作为主链上键合所述第一支链M、第二支链Q，具有如式1的结构；
其中，所述第一支链M为用于使所述液晶在配电状态下发生偏转的基团；所述第二支链Q为包含硝基苯基或苯醌基的基团；所述x、y分别代表所述第一支链M、第二支链Q的聚合度；所述配向膜分子量为5×103～5×105；
所述结构单元A代表为：
碳原子数不超过12个的环烷烃基、芳香烃基或稠环芳香烃基；或者是
碳原子数不超过12个的环烷基、芳香基或稠环芳香基，所述环烷基、芳香基或稠环芳香基上的一个或多个H原子被卤素原子、烷氧基或酯基所取代；
第二支链Q的结构如式2：
所述R1表示含碳原子数为2～10的烃基、或者是含有-O(CO)-或-N(CO)-、且碳原子数为2～10个的基团；所述基团B结构式为如式4或式5或式6所示：
5.根据权利要求4所述的配向膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶液、N-乙基吡咯烷、γ-己内酯、二甲基亚砜和二氯甲烷的一种或多种。
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