CN113684039A - 配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法。所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃。本申请解决了PAA热闭环过程中因热闭环温度较高而限制配向材料的应用的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法。
背景技术
聚酰亚胺(Polyimide，PI)是面板显示行业非常重要的材料，PI既可以作为有机发光二极管显示面板的背板材料，又可以作为液晶显示面板的配向膜材料。
在现有技术中，制备配向膜的配向材料通常为聚酰胺酸(Polyamic Acid,PAA)和PI的混合材料，其中，PI是由上述混合材料中的PAA在成膜过程中进行热闭环而形成。然而，在PAA的热闭环过程中，热闭环温度较高，进而限制了配向材料的应用。
发明内容
本申请实施例提供一种配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法，以解决PAA热闭环过程中因热闭环温度较高而限制配向材料的应用的技术问题。
本申请实施例提供一种配向剂，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述催化剂为叔胺类化合物。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述叔胺类化合物选自脂肪族叔胺、芳香族叔胺和杂环叔胺中的至少一种。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述催化剂选自喹啉、异喹啉、吡啶、β-吡咯啉、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺和N,N-二甲基苄胺中的至少一种。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量小于5wt％。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述溶剂包括第一溶剂，所述第一溶剂选自乙醇、苯甲醇、乙二醇、乙酸、甲酸甲酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丁醇中的至少一种。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述溶剂还包括第二溶剂，所述第二溶剂选自二乙二醇单甲醚、甲基叔丁基醚、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚和丙二醇单丁醚中的至少一种。
本申请实施例提供一种配向膜，所述配向膜由前述任一实施例所述的配向剂制得。
本申请实施例提供一种彩膜基板，所述彩膜基板包括基板和设置于所述基板上的配向膜，所述配向膜为前述实施例所述的配向膜。
本申请实施例还提供一种彩膜基板的制备方法，其包括以下步骤：
提供一基板；
在所述基板的一侧设置配向剂；
在预设固化温度下，对所述配向剂进行固化，以形成配向膜，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃，所述预设固化温度小于或等于160℃。
相较于现有技术中的配向剂，在本申请提供的配向剂中，通过添加使聚酰胺酸发生亚胺化反应的催化剂以及沸点小于或等于200℃的溶剂，一方面，在后续聚酰胺酸亚胺化形成聚酰亚胺的过程中，由于催化剂可以加速聚酰胺酸的亚胺化反应，进而能够降低聚酰胺酸亚胺化过程中的反应温度，另一方面，由于溶解聚酰胺酸的溶剂的沸点小于或等于200℃，因此，在后续配向剂固化形成配向膜的过程中，可以降低固化体系中溶剂去除时的温度，避免因温度过高而限制配向材料的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的彩膜基板的结构示意图。
图2是本申请提供的彩膜基板的制备方法的流程示意图。
图3是本申请提供的液晶显示面板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
本申请提供一种配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
本申请提供一种配向剂，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂用于溶解所述聚酰胺酸，所述溶剂的沸点小于或等于200℃。
由此，在本申请提供的配向剂中，通过添加使聚酰胺酸发生亚胺化反应的催化剂以及沸点小于或等于200℃的溶剂，一方面，在后续聚酰胺酸亚胺化形成聚酰亚胺的过程中，由于催化剂可以加速聚酰胺酸的亚胺化反应，进而能够降低聚酰胺酸亚胺化过程中的反应温度，另一方面，由于溶解聚酰胺酸的溶剂的沸点小于或等于200℃，因此，在后续配向剂固化形成配向膜的过程中，可以降低固化体系中溶剂去除时的温度，避免因温度过高而限制配向材料的应用。
在本申请的一些实施方式中，所述聚酰胺酸由二胺类化合物和二酐类化合物聚合形成。
其中，所述二胺类化合物可以选自1,2-二(4-氨基苯氧基)乙烷、1,5-二(4-氨基苯氧基)戊烷、4,4’-二氨基二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、2,4-二氨基十二烷氧基苯、3,5-二氨基苯甲酸、4,4’-二氨基二苯醚、N-(叔丁氧基羰基)-N-(3-(2,5-二氨基苯基)丙基)氨基乙酸叔丁酯、1,3-二(4-氨基苯乙基)脲、1,5-二氨基萘、1,8-二氨基萘、对氨基苯乙胺、4,4’-二氨基二苯乙烷、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、N,N’-二(4-氨基苯基)哌嗪、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,4-二氨基十八烷氧基苯、4,4’-二氨基苯甲酰胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷和2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯中的一种或多种。
所述二酐类化合物可以选自1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、均苯四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐和3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐中的一种或多种。
需要说明的是，在本申请中，聚酰胺酸的具体合成方法可以参照现有技术，在此不再赘述。
在本申请中，所述催化剂可以为叔胺类化合物。在一些实施例中，所述催化剂还可以为其他能够催化聚酰胺酸亚胺化形成聚酰亚胺的化合物，在此不再赘述。
本申请的发明人在实验探究中发现，现有技术中的配向剂固化形成配向膜的过程中，配向剂中的聚酰胺酸通常需要在高温下进行“热闭环反应”，所述热闭环反应也称“亚胺化反应”，以使聚酰胺酸转化成聚酰亚胺。然而，在上述亚胺化反应过程中，为了保证形成的配向膜的稳定性，亚胺化反应的反应温度一般超过200℃。然而，在上述高温环境下，会大大限制配向剂的应用。
针对上述技术问题，本申请通过在配向剂中添加催化剂，由于催化剂可以加快聚酰胺酸的亚胺化反应速率，进而在配向剂固化形成配向膜的过程中，可以降低聚酰胺酸在亚胺化反应过程中的反应温度，从而有利于拓宽配向剂的应用范围。
在本申请的一些实施方式中，所述叔胺类化合物选自脂肪族叔胺、芳香族叔胺和杂环叔胺中的至少一种。
具体的，所述催化剂可以选自喹啉、异喹啉、吡啶、β-吡咯啉、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺和N,N-二甲基苄胺中的至少一种。
在本申请的一些实施方式中，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量小于5wt％。在上述范围内，所述聚酰胺酸在亚胺化反应过程中具有较高的转化率。其中，在一些具体实施方式中，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量可以为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2.5wt％、3wt％、4.5wt％或5wt％。
在本申请中，所述溶剂用于溶解所述聚酰胺酸。所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂。所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点均小于或等于200℃。
其中，所述第一溶剂为良溶剂。所述良溶剂对所述聚酰胺酸具有良好的溶解性，通过在所述配向剂中加入所述良溶剂，能够提高聚酰胺酸在配向剂中的溶解性能。所述第二溶剂为不良溶剂。所述不良溶剂具有良好的流动性，通过在所述配向剂中加入所述不良溶剂，在保证聚酰胺酸具有良好溶解性能的同时，还能够提高配向剂的流动性。
在配向剂固化形成配向膜的过程中，通常需要去除配向剂中的溶剂，以避免残留溶剂而对配向膜的配向性能造成影响。然而，在现有技术中，通常会采用高沸点的溶剂来溶解聚酰胺酸，所述高沸点溶剂的沸点一般会超过200℃，甚至可达230℃及以上，由此会导致溶剂去除过程中所需要的温度较高，从而进一步限制了配向剂的应用。
本申请通过在配向剂中添加沸点小于或等于200℃的溶剂，在配向剂固化形成配向膜的过程中，可以避免因去除溶剂而需额外设置较高的固化温度，进而有利于降低固化温度，以拓宽配向剂的应用范围。
在本申请中，所述第一溶剂选自乙醇、苯甲醇、乙二醇、乙酸、甲酸甲酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丁醇中的至少一种。在一些具体实施方式中，所述第一溶剂可以为乙醇、4-羟基-4-甲基-2-戊酮或丁醇。
所述第二溶剂选自二乙二醇单甲醚、甲基叔丁基醚、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚和丙二醇单丁醚中的至少一种。在一些具体实施方式中，所述第二溶剂可以为乙二醇丁醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚或丙二醇单丁醚。
本申请还提供一种配向膜，所述配向膜由前述所述的配向剂制得。其中，配向剂的组分可以参照前述实施例的描述，在此不再赘述。
请参照图1，本申请实施例还提供一种彩膜基板10。所述彩膜基板10包括基板11和设置于所述基板11上的配向膜12。所述配向膜12由配向剂制备得到。所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述催化剂用于使所述聚酰胺酸亚胺化形成聚酰亚胺，所述溶剂用于溶解所述聚酰胺酸，所述溶剂的沸点小于或等于200℃。
在本实施例中，所述基板11包括衬底111和设置于所述衬底111上的彩膜功能层112。其中，所述彩膜功能层112可以为量子点彩膜层，也可以色阻层。
在现有的彩膜基板中，彩膜功能层的材料一般为量子点或者掺杂有染料的色阻。本申请的发明人在实验探究中发现，在现有技术的彩膜基板制程中，在已形成有彩膜功能层的基板上形成配向膜的过程中，由于配向剂中的聚酰胺酸亚胺化反应的反应温度通常都在200℃以上，比如，一般会在230℃左右的高温下，在因量子点或者掺杂有染料的色阻对温度较为敏感，当配向膜形成过程中体系的温度超过200℃时，量子点或者掺杂有染料的色阻在上述高温环境下会受到损伤，从而会降低彩膜功能层的性能。
针对上述技术问题，在本申请的彩膜基板10中，通过在形成配向膜12的配向剂中添加能够加快聚酰胺酸亚胺化反应的催化剂，使得在配向剂固化形成配向膜12的过程中，可以降低聚酰胺酸在亚胺化反应过程中的反应温度，从而避免配向膜12形成过程中对彩膜功能层112的性能造成影响，能够大大提高彩膜基板10的性能。另外，由于配向剂中添加的用于溶解聚酰胺酸的溶剂的沸点小于或等于200℃，因此，在配向剂固化形成配向膜12的过程中，可以避免因去除溶剂而需额外设置较高的固化温度，能够匹配因催化剂的加入而降低的亚胺化反应温度，从而能够最大程度地降低高温环境对彩膜基板10造成的影响。
具体的，所述聚酰胺酸由二胺类化合物和二酐类化合物聚合形成。
其中，所述二胺类化合物可以选自1,2-二(4-氨基苯氧基)乙烷、1,5-二(4-氨基苯氧基)戊烷、4,4’-二氨基二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、2,4-二氨基十二烷氧基苯、3,5-二氨基苯甲酸、4,4’-二氨基二苯醚、N-(叔丁氧基羰基)-N-(3-(2,5-二氨基苯基)丙基)氨基乙酸叔丁酯、1,3-二(4-氨基苯乙基)脲、1,5-二氨基萘、1,8-二氨基萘、对氨基苯乙胺、4,4’-二氨基二苯乙烷、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、N,N’-二(4-氨基苯基)哌嗪、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,4-二氨基十八烷氧基苯、4,4’-二氨基苯甲酰胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷和2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯中的一种或多种。
所述二酐类化合物可以选自1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、均苯四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐和3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐中的一种或多种。
需要说明的是，在本申请中，聚酰胺酸的具体合成方法可以参照现有技术，在此不再赘述。
所述催化剂可以为叔胺类化合物。其中，所述叔胺类化合物选自脂肪族叔胺、芳香族叔胺和杂环叔胺中的至少一种。在一些实施例中，所述催化剂还可以为其他能够催化聚酰胺酸亚胺化形成聚酰亚胺的化合物，在此不再赘述。
具体的，所述催化剂可以选自喹啉、异喹啉、吡啶、β-吡咯啉、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺和N,N-二甲基苄胺中的至少一种。
在本实施例中，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量小于5wt％。在上述范围内，所述聚酰胺酸在亚胺化反应过程中具有较高的转化率。其中，在一些具体实施例中，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量可以为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2.5wt％、3wt％、4.5wt％或5wt％。
所述溶剂用于溶解所述聚酰胺酸。所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂。所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点均小于或等于200℃。
其中，所述第一溶剂为良溶剂。所述良溶剂对所述聚酰胺酸具有良好的溶解性，通过在所述配向剂中加入所述良溶剂，能够提高聚酰胺酸在配向剂中的溶解性能，有助于提高配向膜12的配向性能。所述第二溶剂为不良溶剂。所述不良溶剂具有良好的流动性，通过在所述配向剂中加入所述不良溶剂，在保证聚酰胺酸具有良好溶解性能的同时，还能够提高配向剂的流动性，从而能够进一步提高配向膜12的稳定性。
在本申请中，所述第一溶剂选自乙醇、苯甲醇、乙二醇、乙酸、甲酸甲酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丁醇中的至少一种。在一些具体实施方式中，所述第一溶剂可以为乙醇、4-羟基-4-甲基-2-戊酮或丁醇。
所述第二溶剂选自二乙二醇单甲醚、甲基叔丁基醚、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚和丙二醇单丁醚中的至少一种。在一些具体实施方式中，所述第二溶剂可以为乙二醇丁醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚或丙二醇单丁醚。
请一并参照图1和图2，本申请实施例还提供一种彩膜基板10的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
B1：提供一基板11；
B2：在所述基板11的一侧设置配向剂；
B3：在预设固化温度下，对所述配向剂进行固化，以形成配向膜12，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃，所述预设固化温度小于或等于160℃。
在步骤B1中，所述基板11包括衬底111和设置于所述衬底111上的彩膜功能层112。
在步骤B2中，可以采用涂布、喷涂等方式将配置好的配向剂设置在所述基板11的一侧，在本申请对配向剂的设置方式不作具体限定。
在步骤B3中，在配向剂的固化过程中，所述配向剂中的聚酰胺酸会发生亚胺化反应形成聚酰亚胺，所述预设固化温度即为聚酰胺酸发生亚胺化反应的反应温度。
本实施例通过在配向剂中添加催化剂和溶剂，能够降低配向膜12成膜过程中的固化温度。其中，通过将预设固化温度设置为小于或等于160℃，在使得聚酰胺酸发生亚胺化反应的同时，能够大大降低对彩膜功能层112的损伤几率。
在一些具体实施例中，所述预设固化温度可以为160℃、155℃、150℃、145℃、140℃或130℃。所述预设固化温度的具体大小可以根据配向膜12成膜过程中的成膜情况进行设定，本申请对此不作限定。
需要说明的是，在本申请中，在配向剂固化形成配向膜12的过程中，配向剂中的部分聚酰胺酸参与亚胺化反应，使得最终形成的配向膜12中包括未参与亚胺化反应的聚酰胺酸和亚胺化反应形成的聚酰亚胺，进而在保证配向膜12的配向性能的同时，配向膜12中聚酰胺酸的存在可以提高配向膜12与彩膜基板10中邻接膜层如彩膜功能层112之间的粘结能力，以提高配向膜12的成膜稳定性。
请参照图3，本申请还提供一种液晶显示面板100。所述液晶显示面板100包括彩膜基板10、阵列基板20和设置于所述彩膜基板10和所述阵列基板20之间的液晶30。所述彩膜基板10包括依次设置的第一衬底111、彩膜功能层112以及第一配向膜12。所述第一配向膜12位于所述第一衬底111靠近所述液晶30的一侧。所述阵列基板20包括依次设置的第二衬底21、阵列功能层22以及第二配向膜23。所述第二配向膜23位于所述第二衬底21靠近所述液晶30的一侧。
其中，所述彩膜基板10的结构与前述实施例所述的彩膜基板10的结构相同。所述第一衬底111即等同于前述实施例中的衬底111，所述第一配向膜12即等同于前述实施例中的配向膜12。所述阵列功能层22包括薄膜晶体管以及外围电路(图中未示出)，所述薄膜晶体管和所述外围电路的具体结构均可以参照现在技术，在此不再赘述。
在本实施例中，第二配向膜23由配向剂形成。其中，第二配向膜23形成过程中所用配向剂的组分与第一配向膜12形成过程中所用配向剂的组分相同。上述设置可以降低第二配向膜23形成过程中的固化温度，进而降低第二配向膜23形成过程中因配向剂固化温度过高而对薄膜晶体管或外围电路造成损伤的风险。
以上对本申请实施例所提供的一种配向剂、配向膜、彩膜基板及彩膜基板的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种配向剂，其特征在于，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃。
2.根据权利要求1所述的配向剂，其特征在于，所述催化剂为叔胺类化合物。
3.根据权利要求2所述的配向剂，其特征在于，所述叔胺类化合物选自脂肪族叔胺、芳香族叔胺和杂环叔胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的配向剂，其特征在于，所述催化剂选自喹啉、异喹啉、吡啶、β-吡咯啉、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺和N,N-二甲基苄胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的配向剂，其特征在于，所述催化剂在所述配向剂中的质量含量小于5wt％。
6.根据权利要求1所述的配向剂，其特征在于，所述溶剂包括第一溶剂，所述第一溶剂选自乙醇、苯甲醇、乙二醇、乙酸、甲酸甲酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮和丁醇中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的配向剂，其特征在于，所述溶剂还包括第二溶剂，所述第二溶剂选自二乙二醇单甲醚、甲基叔丁基醚、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二异丁基酮、二乙二醇二乙醚和丙二醇单丁醚中的至少一种。
8.一种配向膜，其特征在于，所述配向膜由权利要求1至7任一项所述的配向剂制得。
9.一种彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板包括基板和设置于所述基板上的配向膜，所述配向膜为权利要求8所述的配向膜。
10.一种彩膜基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一基板；
在所述基板的一侧设置配向剂；
在预设固化温度下，对所述配向剂进行固化，以形成配向膜，所述配向剂包括聚酰胺酸、催化剂以及溶剂，所述溶剂的沸点小于或等于200℃，所述预设固化温度小于或等于160℃。
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