取向膜材料及制備方法、取向膜及制備方法
【專利摘要】本發明提供一種取向膜材料，該取向膜材料包括膜主體材料和混合在該膜主體材料中的碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子，所述膜主體材料為丙烯酸樹脂或聚酰亞胺樹脂，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子式為C2B10H12RR’，R和R’各自獨立地選自-O-Si(CH2)m、-(CH2)n-CO-和C6H4-O-中的一種，m為自然數，n為自然數。本發明還提供一種取向膜材料的制備方法、一種取向膜及其制備方法。利用所述取向膜材料制備的共聚物制得的取向膜中，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中的基團R和/或R’結合在所述膜主體材料的分子鏈上，從而可以提高取向膜的熱性能、機械性能和抗氧化性能。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及液晶顯示裝置領域，具體地，涉及一種用于制備取向膜的取向膜材料、 該取向膜材料的制備方法、由所述取向膜材料制得的取向膜、該取向膜的制備方法。 取向膜材料及制備方法、取向膜及制備方法
【背景技術】
[0002] 在薄膜液晶顯示器的制作過程中，取向膜材料經過摩擦布摩擦處理或者UV光取 向處理后，實現對液晶分子的取向性錨定，同時液晶分子與取向膜材料也形成一定的夾角 (即預傾角）。液晶分子的預傾角對光電性能（比如驅動電壓、相應時間、色彩度和視角） 具有重要的作用。但是，目前薄膜液晶顯示器的制作過程中，一般可通過對摩擦深度或者摩 擦次數的工藝變化實現預傾角的微弱變化。
[0003] 但是上述工藝變化僅能實現預傾角的微弱變化，不能大范圍的實現預傾角的可控 性。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種用于制備取向膜的取向膜材料、該取向膜材料的制備 方法、由所述取向膜材料制得的取向膜、該取向膜的制備方法，所述取向膜材料具有較大的 預傾角。
[0005] 為了實現上述目的，作為本發明的第一個方面，提供一種取向膜材料，其中，該取 向膜材料包括膜主體材料和混合在該膜主體材料中的碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒 子，所述膜主體材料為丙烯酸樹脂或聚酰亞胺樹脂，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米 粒子的分子式為C 2B1(IH12RR'，其中，
[0006] R和R'各自獨立地選自-0-Si (CH2) m、- (CH2) n-C0-和C6H4-0-中的一種，m為自然 數，n為自然數。
[0007] 優選地，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子在所述取向膜中的重量分數為 5%至 10%。
[0008] 優選地，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子中的兩個碳原子的排列關系為 鄰位、間位和對位中的一種。
[0009] 優選地，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的粒徑在20nm至40nm之間。
[0010] 優選地，所述取向膜材料還包括N-甲基吡咯烷酮。
[0011] 作為本發明的第二個方面，提供一種取向膜，其中，該取向膜由本發明所提供的上 述取向膜材料固化得到，在所述取向膜的化學結構中，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納 米粒子的分子結構中的基團R和/或R'結合在所述膜主體材料的分子鏈上。
[0012] 優選地，在所述取向膜的化學結構中，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子 的分子結構中的基團R和/或R'垂掛在所述膜主體材料的分子鏈上。
[0013] 優選地，在所述取向膜的化學結構中，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子 的分子結構中的基團R和/或R'嵌段在所述膜主體材料的分子鏈上。
[0014] 作為本發明的第三個方面，提供一種取向膜材料的制備方法，其中，所述取向膜材 料為本發明所提供的上述取向膜材料，所述取向膜材料的制備方法包括以下步驟：
[0015] 將碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子溶解在有機溶劑中；
[0016] 將所述碳硼烷籠狀改性有機物納米粒子的溶液與取向膜主體材料的前驅體溶劑 混合，以獲得混合物；
[0017] 將獲得的所述混合物與所述取向膜主體材料混合，以得到所述取向膜材料。
[0018] 作為本發明的第五個方面，提供一種取向膜的制備方法，其特中，所述取向膜為本 發明所提供的上述取向膜，所述取向膜的制備方法包括：
[0019] 將所述取向膜材料涂敷在基板上；
[0020] 對涂敷在所述基板上的所述取向膜材料進行預固化，預固化的溫度為KKTC至 150°C，預固化持續的時間為1. 5min至5min ;
[0021] 對預固化后的取向膜材料進行主固化，主固化的溫度為200°C至250°C，主固化持 續的時間為20min至30min ;
[0022] 對主固化后的取向膜材料進行取向處理，以獲得所述取向膜。
[0023] 由于本發明所提供的取向膜材料中添加了碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子， 因此，利用所述取向膜材料制備的取向膜中，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的 分子結構中的基團R和/或R'結合在所述膜主體材料的分子鏈上，從而可以提高取向膜的 熱性能、機械性能和抗氧化性能，因此，在利用所述取向膜材料制備的工具物制得的取向膜 不容易在后續的玻璃減薄的過程中因受到外力作用而被劃傷。并且所述取向膜可以具有較 高的預傾角。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0025] 圖1是本發明所提供的取向膜材料的一種實施方式的分子結構示意圖；
[0026] 圖2是本發明所提供的取向膜材料的另一種實施方式的分子結構示意圖；
[0027] 圖3中所示的碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的質量百分比對所述取向膜 材料制得的取向膜材料的預傾角以及表面能的影響曲線圖；
[0028] 圖4a所示的是碳原子排列為鄰位的所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的 結構示意圖；
[0029] 圖4b所示的是碳原子排列為間位的所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的 結構示意圖；
[0030] 圖4c所示的是碳原子排列為對位的所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的 結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0032] 作為本發明的一個方面，提供一種取向膜材料，其中，該取向膜材料包括膜主體材 料和混合在膜主體材料中的碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子，所述膜主體材料為丙烯 酸樹脂或聚酰亞胺樹脂，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子式為C2B1(IH 12RR'， 其中，
[0033] R和R'各自獨立地選自-0-Si (CH2) m、- (CH2) n-C0-和C6H4-0-中的一種，m為自然 數，n為自然數。
[0034] 當對上述取向膜材料進行固化時，碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子中的活性 基團R和R'容易與膜主體材料發生反應，使碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子與膜主體 材料相結合。形成膜主體材料的材料可以為聚酰亞胺（ΡΙ)，也可以為丙烯酸樹脂，碳硼烷籠 狀改性有機化合物納米粒子的活性基團R和R'與膜主體材料的分子鏈相結合。
[0035] 如圖1和圖2中所示，碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中包括 二十面體籠狀結構，該二十面體籠狀結構屬于封閉式，其中的卡硼烷數量最多也最穩定，使 得碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子具有熱穩定性、耐化學性等性能。當所述取向膜材 料固化后，碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子與所述膜主體材料的分子鏈相結合，得到 的取向膜具有較好的熱性能、機械性能和抗氧化性能，因此，在利用所述取向膜材料制備的 取向膜不容易在后續的玻璃減薄的過程中因受到外力作用而被劃傷。
[0036] 此外，由于所述膜主體材料的分子鏈上結合有碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒 子，因此，取向膜的表面能被降低，因此，利用本發明所提供的取向膜材料制備的取向膜具 有較大的預傾角范圍，從而實現了使用所述取向膜的液晶面板中的液晶分子預傾角寬范圍 的可控性，提高了顯示面板的響應時間，增強了顯示面板的色彩度，并且增加了顯示面板的 可視角度。
[0037] 優選地，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子在所述取向膜中的重量分數為 5%至10%，從圖3中可知，當所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子在所述取向膜材料 中的重量分數在上述范圍內時，由所述取向膜材料制得的取向膜的預傾角在70度至90度 之間，并且所述具有較低的表面能（如圖3中所示，表面能可以在30mN/m至28mN/m之間）， 表面能越低，所述取向膜抗氧化的能力越強。
[0038] 容易理解的是，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子中的兩個碳原子的排列 關系為鄰位（如圖4a所示）、間位（如圖4b所示）和對位（如圖4c所示）中的一種。
[0039] 優選地，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的粒徑在20nm至40nm之間。當 所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的粒徑在20nm至40nm之間時，該碳硼烷籠狀改 性有機化合物納米粒子容易與膜主體材料的分子鏈相結合。可以通過分子篩篩選出粒徑在 20nm至40nm之間的粒子。
[0040] 優選地，所述取向膜材料還包括N-甲基吡咯烷酮（NMP)。在制備所述取向膜材料 時，需要將所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子與所述膜主體材料進行預復合，從而 有利于在制備所述取向膜時，將所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中的 基團R和/或R'結合在所述膜主體材料的分子鏈上。在對所述碳硼烷籠狀改性有機化合 物納米粒子與所述膜主體材料進行預復合時，需要將所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米 粒子溶解至N-甲基吡咯烷酮中，然后與所述膜主體材料的前驅體溶劑混合均勻。
[0041] 下面介紹一種制備所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的制備方法：
[0042] 將1，12-雙（羥丙基）碳硼烷（2.0g，7.68mmol)溶解在50ml丙酮中，冷卻至0°C， 之后在半小時內把溶在3M H2S04(40ml)中的Cr03(6. 15g，61.5mm〇l)溶液逐滴加入其中，溶 液在室溫下攪拌4h，直到溶液顏色變為綠黑色，經過后處理后制得產率為96%的1，12-雙 (羧乙基）碳硼烷，熔點為279?285°C，反應過程如下式所示。
[0043]
【權利要求】
1. 一種取向膜材料，其特征在于，該取向膜材料包括膜主體材料和混合在該膜主體材 料中的碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子，所述膜主體材料為丙烯酸樹脂或聚酰亞胺樹 月旨，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子式為C 2B1(IH12RR'，其中， R和R'各自獨立地選自-Ο-Si (CH2) m、- (CH2) n-CO-和C6H4-0-中的一種，m為自然數，η 為自然數。
2. 根據權利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物 納米粒子在所述取向膜中的重量分數為5%至10%。
3. 根據權利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物 納米粒子中的兩個碳原子的排列關系為鄰位、間位和對位中的一種。
4. 根據權利要求1所述的取向膜材料，其特征在于，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物 納米粒子的粒徑在20nm至40nm之間。
5. 根據權利要求1至4中任意一項所述的取向膜材料，其特征在于，所述取向膜材料還 包括N-甲基吡咯烷酮。
6. -種取向膜，其特征在于，該取向膜由權利要求1至5中任意一項所述的取向膜材料 固化得到，所述碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中的基團R和/或R'結合 在所述膜主體材料的分子鏈上。
7. 根據權利要求6所述的取向膜，其特征在于，在所述取向膜的化學結構中，所述碳硼 烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中的基團R和/或R'垂掛在所述膜主體材料 的分子鏈上。
8. 根據權利要求6所述的取向膜，其特征在于，在所述取向膜的化學結構中，所述碳硼 烷籠狀改性有機化合物納米粒子的分子結構中的基團R和/或R'嵌段在所述膜主體材料 的分子鏈上。
9. 一種取向膜材料的制備方法，其特征在于，所述取向膜材料為權利要求1至5中任意 一項所述的取向膜材料，所述取向膜材料的制備方法包括以下步驟： 將碳硼烷籠狀改性有機化合物納米粒子溶解在有機溶劑中； 將所述碳硼烷籠狀改性有機物納米粒子的溶液與取向膜主體材料的前驅體溶劑混合， 以獲得混合物； 將獲得的所述混合物與所述取向膜主體材料混合，以得到所述取向膜材料。
10. -種取向膜的制備方法，其特征在于，所述取向膜為權利要求6至8中任意一項所 述的取向膜，所述取向膜的制備方法包括： 將所述取向膜材料涂敷在基板上； 對涂敷在所述基板上的所述取向膜材料進行預固化，預固化的溫度為l〇〇°C至150°C， 預固化持續的時間為1. 5min至5min ; 對預固化后的取向膜材料進行主固化，主固化的溫度為200°C至250°C，主固化持續的 時間為20min至30min ; 對主固化后的取向膜材料進行取向處理，以獲得所述取向膜。
【文檔編號】C08L33/00GK104109327SQ201410323947
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】李建, 李鴻鵬, 宋省勳, 陳旭 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司