CN108445676A - 一种显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示基板及其制备方法、显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的显示基板的制备工艺流程繁琐，生产成本高，且产能低的问题。本发明的显示基板，所述显示基板包括衬底和位于所述衬底的上方的导电取向薄膜，所述导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。

Description

一种显示基板及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。
背景技术
TFT-LCD由于其薄且轻便、省电等优点而得到广泛应用。目前TFT-LCD的原理主要是光致发光，即通过电压驱动彩膜基板和阵列基板之间的液晶旋转与否，以调节背光源的光线，通过彩膜基板实现画面显示。
如图1所示，在现有的显示面板中，需要在衬底1上设置金属氧化物薄膜2(例如，ITO薄膜)用于驱动彩膜基板和阵列基板之间的液晶旋转与否，同时，为了对位于显示面板中的液晶层进行取向，还需要在衬底的上方设置液晶取向层3，即需要在显示基板上进行两道工艺以制备金属氧化物薄膜2和液晶取向层3，导致显示基板的制备工艺流程繁琐，生产成本提高，且产能降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种能够制备工艺流程简单，生产成本低，且产能高的显示基板及其制备方法、显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板，所述显示基板包括衬底和位于所述衬底的上方的导电取向薄膜，所述导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于所述石墨烯的含量。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中还包括聚丙烯酸。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于所述聚丙烯酸的含量。
作为本发明的另一技术方案，还提供一种显示基板的制备方法，包括：
形成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物；
在所述显示基板的衬底上形成导电取向薄膜，所述导电取向薄膜的材料包括所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于所述石墨烯的含量。
其中，所述形成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物的步骤包括：
制备氧化石墨烯的步骤；
制备氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的步骤；
对氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物进行还原，以生成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物的步骤。
其中，所述制备氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的步骤包括：
将所述氧化石墨烯和聚丙烯酸分别溶于溶剂中形成氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液；
将所述氧化石墨烯溶液和所述聚丙烯酸溶液混合，得到氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物。
其中，所述氧化石墨烯与所述溶剂的比例为1:100～1:50，所述聚丙烯酸与所述溶剂的比例为1:100～1:50。
其中，所述溶剂包括水或者N-甲基吡咯烷酮。
其中，所述氧化石墨烯溶液和所述聚丙烯酸溶液的比例为1:200～1:20。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中还包括聚丙烯酸。
其中，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于所述聚丙烯酸的含量。
作为本发明的另一技术方案，还提供一种显示装置，包括上述任意一项所述的显示基板。
本发明的显示基板及其制备方法、显示装置中，该显示基板包括衬底和位于衬底的上方的导电取向薄膜，导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物，由于其中的石墨烯具有优异的导电性，且虽然聚酰亚胺不导电，但具有较好的取向性，故由二者形成的复合物能够同时实现导电功能和取向功能，即在本发明中只需要制备一层导电取向薄膜即可替代现有技术中金属氧化物薄膜和液晶取向层的两层结构，在制备显示基板时，只需要在衬底上进行一次制备导电取向薄膜的工艺即可，以简化显示基板的工艺流程，降低其生产成本，提高产能。同时，由于只制备一层导电取向薄膜即可实现导电功能和取向功能，因此，还可以降低显示基板的厚度，从而更好的实现轻薄化。
附图说明
图1为现有的显示基板的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的显示基板的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的显示基板的制备方法的流程示意图；
其中，附图标记为：1、衬底；2、金属氧化物薄膜；3、液晶取向层；4、导电取向薄膜。
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：
请参照图2，本实施例提供一种显示基板，显示基板包括衬底1和位于衬底1的上方的导电取向薄膜4，导电取向薄膜4的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
需要说明的是，在实际应用中，导电取向薄膜4并不一定是直接设置在衬底1上的，二者之间还可能存在其他结构，图2中只是示意性附图，不代表实际结构。本实施例中的显示基板可以是阵列基板或彩膜基板。
其中，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化组成六角型呈蜂巢晶格的平面材料，厚度只有0.336nm，是世上最薄却最硬的纳米材料，其具有较高的透过率、导热系数，且常温下的电子迁移率高，而石墨烯的电阻率很低，使其成为电阻率最小的材料。因此，因石墨烯具有电阻率极低、电子迁移速度极快的特点，使得其具有优异的电学性能，导电性能高。
在本实施例的显示基板中，导电取向薄膜4的材料由石墨烯和聚酰亚胺复合形成，由于其中的石墨烯具有良好的导电性，且聚酰亚胺具有良好的导向性，故由二者形成的复合物能够同时实现导电功能和取向功能，即在本实施例中只需要制备一层导电取向薄膜4即可替代现有技术中金属氧化物薄膜和液晶取向层的两层结构，在制备显示基板时，只需要在衬底上进行一次制备导电取向薄膜4的工艺即可，以简化显示基板的工艺流程，降低其生产成本，提高产能。同时，由于只制备一层导电取向薄膜4即可实现导电功能和取向功能，因此，还可以降低显示基板的厚度，从而更好的实现轻薄化。
其中，至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于石墨烯的含量。之所以如此设置，是由于石墨烯导电性能好，即使石墨烯的含量较少也可以使导电取向薄膜4实现良好的导电功能。同时，由于复合物中聚酰亚胺的含量较多，因此后续进行摩擦取向时，不需要对现有工艺改造就能够直接应用，不会增加任何工艺难度。
其中，复合物中还包括聚丙烯酸。
由于聚丙烯酸有一定导电性和粘附性，利于石墨烯和聚丙烯酸的连接。需要说明的是，复合物中的聚丙烯酸并不是单独加入的，而是在复合物形成的过程中，由于聚酰亚胺是通过聚丙烯酸还原形成的，在还原的过程中出现聚丙烯酸还原不完全的现象时，该复合物中会包括有未被还原的聚丙烯酸，但聚丙烯酸的存在并不会影响复合物的液晶取向性。
其中，复合物中聚酰亚胺的含量大于聚丙烯酸的含量。之所以如此设置，是为了使复合物实现更好的液晶取向性。
本实施例的显示基板，该显示基板包括衬底和位于衬底的上方的导电取向薄膜，导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物，由于其中的石墨烯具有优异的导电性，聚酰亚胺具有较好的取向性，故由二者形成的复合物能够同时实现导电功能和取向功能，即在本实施例中只需要制备一层导电取向薄膜4即可替代现有技术中金属氧化物薄膜和液晶取向层的两层结构，在制备显示基板时，只需要在衬底上进行一次制备导电取向薄膜4的工艺即可，以简化显示基板的工艺流程，降低其生产成本，提高产能。同时，由于只制备一层导电取向薄膜4即可实现导电功能和取向功能，因此，还可以降低显示基板的厚度，从而更好的实现轻薄化。
实施例2：
请参照图3，本实施例提供一种显示基板的制备方法，包括：
步骤S1，形成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
其中，至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于石墨烯的含量。
其中，步骤S1包括：
步骤S11，制备氧化石墨烯的步骤。
具体地，取适量浓硫酸、一定量石墨粉末、K2S2O8(过硫酸钾)、P2O5(五氧化二磷)等物质在搅拌下混合，在80℃水浴中反应一定时间后，加水稀释，离心以分离产物、在真空烘箱中烘干；在冰浴下，将上述烘干后的产物与浓硫酸、KMnO4(高锰酸钾)混合，搅拌，加水稀释后继续搅拌，随后加入适量水与H2O2(双氧水)，离心，得到离心后的氧化石墨烯，将离心后的氧化石墨烯用盐酸与水洗涤，或透析以去除杂质离子；最后，超声分散，以得到氧化石墨烯溶液。
由于制备氧化石墨烯的方法为现有技术，故在此对于各步骤的反应时间及试剂用量不多做介绍。当然，氧化石墨烯也可以采用市售的氧化石墨烯，在此并不限定。
步骤S12，制备氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的步骤。
其中，步骤S12具体包括：
步骤S121，将氧化石墨烯和聚丙烯酸分别溶于溶剂中形成氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液。其中，溶剂包括水或者N-甲基吡咯烷酮。
其中，氧化石墨烯与溶剂的比例为1:100～1:50，聚丙烯酸与溶剂的比例为1:100～1:50。当然，上述比例并不局限于此，可根据实际情况进行设置，在此不再赘述。
需要说明的是，溶解氧化石墨烯和聚丙烯酸的溶剂须是相同的，即氧化石墨烯和聚丙烯酸均溶于水或二者均溶于N-甲基吡咯烷酮。之所以可以采用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂。当然，溶剂的类型并不局限于此，还可以采用其他有机溶剂，在此不再赘述。
步骤S122，将氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液混合，得到氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物。
其中，氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液的比例为1:200～1:20，当然，氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液的比例可根据实际情况设定，将二者混合后，可采用超声或者搅拌的方式加速氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的生成。
步骤S13，对氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物进行还原，以生成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物的步骤。
将步骤S12制备得到的氧化石墨烯/聚丙烯酸采用化学还原或热还原的方法，使氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物中的氧化石墨烯还原为石墨烯，同时，将氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物中的聚丙烯酸转变为聚酰亚胺。
其中，至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中还包括聚丙烯酸。
需要说明的是，复合物中的聚丙烯酸并不是单独加入的，而是在复合物形成的过程中，由于聚酰亚胺是通过聚丙烯酸还原形成的，在还原的过程中出现聚丙烯酸还原不完全的现象时，该复合物中会包括有未被还原的聚丙烯酸，但聚丙烯酸的存在并不会影响复合物的液晶取向性。
优选地，至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中聚酰亚胺的含量大于聚丙烯酸的含量。之所以如此设置，是为了使复合物实现更好的液晶取向性。
步骤S2，在显示基板的衬底上形成导电取向薄膜，导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
在完成步骤S1后，将得到的至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物(石墨烯/聚酰亚胺复合物或石墨烯/聚丙烯酸/聚酰亚胺复合物)溶于有机溶剂(如γ-羟基丙酸内酯)中，再用湿法涂布工艺将溶有复合物的有机溶液涂布于衬底上，最后对涂布的材料进行干燥、成膜，以得到设置有导电取向薄膜的显示基板。
上述的湿法涂布工艺包括旋涂、喷涂、刮涂、喷墨打印、丝网印刷等方式，具体采用何种方式在此并不做限定。
需要说明的是，成膜后的基板先用去离子水冲洗，以去除杂质，然后在真空烘箱中进行干燥，以使溶剂挥发，防止污染。
本实施例的显示基板的制备方法，用于制备实施例1的显示基板，由于其中的石墨烯具有优异的导电性，聚酰亚胺具有较好的取向性，故由二者形成的复合物能够同时实现导电功能和取向功能，即在本实施例中只需要制备一层导电取向薄膜即可替代现有技术中金属氧化物薄膜和液晶取向层的两层结构，在制备显示基板时，只需要在衬底上进行一次制备导电取向薄膜的工艺即可，以简化显示基板的工艺流程，降低其生产成本，提高产能。同时，由于只制备一层导电取向薄膜即可实现导电功能和取向功能，因此，还可以降低显示基板的厚度，从而更好的实现轻薄化。
实施例3：
本实施例提供了一种显示装置，包括实施例1的显示基板。显示装置可以为：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。
本实施例的显示装置，由于其中的石墨烯具有优异的导电性，聚酰亚胺具有较好的取向性，故由二者形成的复合物能够同时实现导电功能和取向功能，即在本实施例中只需要制备一层导电取向薄膜即可替代现有技术中金属氧化物薄膜和液晶取向层的两层结构，在制备显示基板时，只需要在衬底上进行一次制备导电取向薄膜的工艺即可，以简化显示基板的工艺流程，降低其生产成本，提高产能。同时，由于只制备一层导电取向薄膜即可实现导电功能和取向功能，因此，还可以降低显示基板的厚度，从而更好的实现轻薄化。
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 (14)

1.一种显示基板，其特征在于，所述显示基板包括衬底和位于所述衬底的上方的导电取向薄膜，所述导电取向薄膜的材料包括至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中所述聚酰亚胺的含量大于所述石墨烯的含量。
3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中还包括聚丙烯酸。
4.根据权利要求3所述的显示基板，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中所述聚酰亚胺的含量大于所述聚丙烯酸的含量。
5.一种显示基板的制备方法，其特征在于，包括：
形成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物；
在所述显示基板的衬底上形成导电取向薄膜，所述导电取向薄膜的材料包括所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中所述聚酰亚胺的含量大于所述石墨烯的含量。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述形成至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物包括：
制备氧化石墨烯的步骤；
制备氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的步骤；
对氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物进行还原，以生成所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物的步骤。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物的步骤包括：
将所述氧化石墨烯和聚丙烯酸分别溶于溶剂中形成氧化石墨烯溶液和聚丙烯酸溶液；
将所述氧化石墨烯溶液和所述聚丙烯酸溶液混合，得到所述氧化石墨烯/聚丙烯酸复合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述溶剂的比例为1:100～1:50，所述聚丙烯酸与所述溶剂的比例为1:100～1:50。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水或者N-甲基吡咯烷酮。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液和所述聚丙烯酸溶液的比例为1:200～1:20。
12.根据权利要求5至11中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中还包括聚丙烯酸。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述至少含有石墨烯和聚酰亚胺的复合物中所述聚酰亚胺的含量大于所述聚丙烯酸的含量。
14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至4中任意一项所述的显示基板。
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