CN117806076A - 一种自组装垂直取向膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶器件制备技术领域，尤其涉及一种自组装垂直取向膜的制备方法。包括：配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为0.5~10%的自组装A溶液；将长链烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.02~0.2mg/mL的自组装B溶液；清洗基板，放入自组装A溶液中浸泡20~30h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；再将基板放入自组装B溶液中浸泡5~100min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。优点在于：经过特定化学材料修饰的基板在自组装溶液中浸泡，可形成一层自组装膜，制备方法简单，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及液晶器件制备技术领域，尤其涉及一种自组装垂直取向膜的制备方法。
背景技术
液晶显示器具有工作电压低、功耗小、分辨率高、抗干扰性好、成本低等优点，早已成为平板显示器的主流产品，占据了平板显示器的重要市场份额，已经延伸出电视、显示器、平板电脑、便携数码产品等多种多样的产品和应用场景。近20年来，液晶显示器在交通、政府、服务业、教育、能源等商用细分领域的应用不断的扩大，市场仍具有增长潜力。如今，液晶显示屏作为智能交互的重要端口，已成为承载超高清视频、物联网和虚拟现实等新兴产业的重要支撑和基础，是制造业国家竞相发展的战略性产业。
按照器件中液晶分子的排列模式分类，常见的液晶显示器件分成三种类型，分别是扭曲向列相（TN）、面内切换（IPS）和垂直取向（VA，Vertical Alignment）。TN型液晶器件其中的液晶分子在上下基板间呈扭曲排列，制作成本和价格相对较低，它具有响应速度快等优点；但是，TN型面板的可视角度较小，黑色表现也不够纯粹。IPS型液晶器件中的液晶分子通过单侧基板上的结构电极进行驱动，器件可视角度较大，色彩表现准确，黑色表现较好，价格相对较高。VA型液晶器件中液晶分子初始态时垂直于基板取向，上下偏振片相互垂直，在未加电压时光无法透过，液晶元件呈现暗态，因此黑色表现更为纯粹，对比度很高。施加电压时，液晶分子由垂直转向水平，与基板平行，入射光透过下偏振片，呈现亮态。
因为VA取向在液晶光学研究和显示器件的商业化应用中具有重要的地位，自上个世纪80年代以来，人们研究了一系列的垂直取向方法和技术。在研究和产业化应用中最常见的为高分子膜法，研究者通过调节取向高分子溶液（俗称PI液）中长烷烃链的长度和分布密度，来实现涂敷呈取向膜后对液晶分子的垂直取向，其后通过摩擦、光取向或基板表面倾斜微结构的方法产生预取向。因此实际应用中也分为摩擦垂直取向膜和光控垂直取向膜。这种薄膜的优点为，制备容易，可以大批量生产。
在国内外对于VA取向的研究中，曾提出过一种倾斜蒸镀SiO2膜来形成液晶的垂直取向膜的方法，其优点为接触液晶材料的取向层为无机的SiO2层，具有极佳的稳定性，但这种薄膜需要的蒸镀条件较为苛刻，超出制备条件后，形成的取向膜容易出现缺陷。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种自组装垂直取向膜的制备方法。
本发明目的在于提供一种自组装垂直取向膜的制备方法，具体包括如下步骤：
S1.配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为0.5~10%的自组装A溶液；将长链烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.02~0.2mg/mL的自组装B溶液；
S2.清洗基板，放入所述自组装A溶液中浸泡20~30h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S3.再将所述基板放入所述自组装B溶液中浸泡5~100min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S4.薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。
优选的，长链烷基磺酸钠为十三烷基磺酸钠或十四烷基磺酸钠；所述聚二烯丙基二甲基铵氯化物的结构式如下：
。
优选的，基板为玻璃板、硅基板或硅基芯片。
优选的，自组装A溶液浓度为5%；所述自组装B溶液浓度为0.1mg/mL。
优选的，步骤S2中的浸泡时间为24h。
优选的，步骤S3中的浸泡时间为20min。
与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
本发明的基于自组装膜的垂直取向膜，经过特定化学材料修饰的基板在长链烷烃类化合物的溶液中浸泡，表面可形成一层自组装膜，该薄膜经预取向处理后，形成液晶器件的垂直取向膜；这种薄膜的优点为：制备方法简单，具有很好的稳定性。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的自组装垂直取向膜制备的操作示意图。
图2是根据本发明实施例提供的自组装垂直取向膜基板接触角测试结果。
图3是根据本发明实施例提供的自组装垂直取向膜基板制备液晶盒的预倾角测试结果。
图4是根据本发明实施例提供的自组装垂直取向膜基板制备液晶器件显微镜下图像。
附图标记：
1、基板；2、自组装溶液。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明提供一种自组装垂直取向膜的制备方法，具体包括如下步骤：
S1.配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为0.5~10%的自组装A溶液；将长链烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.02~0.2mg/mL的自组装B溶液；
S2.清洗基板，放入所述自组装A溶液中浸泡20~30h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S3.再将所述基板放入所述自组装B溶液中浸泡5~100min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S4.薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。
在具体的实施例中，长链烷基磺酸钠为十三烷基磺酸钠或十四烷基磺酸钠；聚二烯丙基二甲基铵氯化物的结构式如下：
。
在具体的实施例中，基板为玻璃板、硅基板或硅基芯片。
在具体的实施例中，自组装A溶液浓度为5%，自组装B溶液浓度为0.1mg/mL。
在具体的实施例中，步骤S2中的浸泡时间为24h，步骤S3中的浸泡时间为20min。
实施例1
本实施例所用化学材料的结构式如下：
聚二烯丙基二甲基铵氯化物（PDDA）：；
十三烷基磺酸钠：；
基板选择硅基板。
如图1所示，自组装垂直取向膜的制备方法具体包括如下步骤：
S1.配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为5%的自组装A溶液；将十三烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.1mg/mL的自组装B溶液；
S2.清洗基板，放入所述自组装A溶液中浸泡24h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S3.再将所述基板放入所述自组装B溶液中浸泡20min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S4.薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。具体的，以薄膜对应的边框区作为起始位置，通过摩擦辊对薄膜对应透光区的区域进行摩擦取向。
根据上述制备方法，制备四组平行样品（样品1-4）；将自组装垂直取向膜进行了接触角测试，测试了采用该取向膜制备液晶器件的预倾角。样品基板接触角均值为96°（图2）；所得样品基板制得液晶器件预倾角平均值为88°。测试器件对比度为3000:1。
制备液晶器件：利用上述方法制备的自组装垂直取向膜，通过注入负性液晶材料，形成VA取向的液晶器件。图4为液晶器件显微镜下的图像，从图中可以看出实现了垂直取向；因此，表明该自组装膜具有垂直取向液晶的能力。
实施例2
本实施例所用化学材料的结构式如下：
聚二烯丙基二甲基铵氯化物（PDDA）：；
十四烷基磺酸钠：；
基板选择硅基板。
自组装垂直取向膜的制备方法，具体包括如下步骤：
S1.配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为5%的自组装A溶液；将十四烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.1mg/mL的自组装B溶液；
S2.清洗基板，放入所述自组装A溶液中浸泡24h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S3.再将所述基板放入所述自组装B溶液中浸泡20min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S4.薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。
实施例3
自组装垂直取向膜的制备方法，步骤S2中的浸泡时间为20h，步骤S3中的浸泡时间为50min。其余步骤同实施例1。
实施例4
自组装垂直取向膜的制备方法，步骤S2中的浸泡时间为30h，步骤S3中的浸泡时间为20min。其余步骤同实施例1。
实施例5
自组装垂直取向膜的制备方法，步骤S2中的浸泡时间为24h，步骤S3中的浸泡时间为100min。其余步骤同实施例1。
实施例6
自组装垂直取向膜的制备方法，基板为玻璃板；步骤S2中的浸泡时间为20h。其余步骤同实施例1。
综上，本发明经过特定化学材料修饰的基板在长链烷烃类化合物的溶液中浸泡，表面可形成一层自组装膜，该薄膜经预取向处理后，形成液晶器件的垂直取向膜。这种薄膜的优点为：制备方法简单，具有很好的稳定性。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1.配制自组装溶液：将聚二烯丙基二甲基铵氯化物溶解在去离子水中，配制浓度为0.5~10%的自组装A溶液；将长链烷基磺酸钠溶解在去离子水中，配制浓度为0.02~0.2mg/mL的自组装B溶液；
S2.清洗基板，放入所述自组装A溶液中浸泡20~30h；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S3.再将所述基板放入所述自组装B溶液中浸泡5~100min；取出，用去离子水冲洗，高纯氮气吹干；
S4.薄膜制备完成后，采用摩擦法进行表面取向，制得自组装垂直取向膜。
2.根据权利要求1所述的一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于：所述长链烷基磺酸钠为十三烷基磺酸钠或十四烷基磺酸钠；所述聚二烯丙基二甲基铵氯化物的结构式如下：
。
3.根据权利要求2所述的一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于：所述基板为玻璃板、硅基板或硅基芯片。
4.根据权利要求3所述的一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于：所述自组装A溶液浓度为5%；所述自组装B溶液浓度为0.1mg/mL。
5.根据权利要求4所述的一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的浸泡时间为24h。
6.根据权利要求5所述的一种自组装垂直取向膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的浸泡时间为20min。
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