聚酰亚胺取向膜制备条件对液晶预倾角的影响

摘要

液晶取向层影响液晶分子在基板表面的排列效果，进而影响液晶显示器的光电性能，因此液晶取向剂是制造液晶显示器的关键材料之一。目前工业生产用液晶取向剂是聚酰亚胺，这主要归因于聚酰亚胺具有耐高温、抗化学腐蚀、取向稳定、易成膜、制作成本低等综合的优良性能。衡量液晶取向剂性能的一个重要参数是液晶分子的预倾角(θp)，它的作用是避免液晶分子发生反倾斜旋转。我国在液晶取向剂研究方面起步较晚，工业生产超扭曲型液晶显示器(STN-LCD)所需的聚酰亚胺液晶取向剂几乎全部依赖进口，因此制备一种预倾角较大、且预倾角热稳定性良好的聚酰亚胺液晶取向剂是对我国的液晶显示器产业有很强的现实意义。 论文以4-(4-(三氟甲氧基)苯甲酰基)环己基-3，5-二胺基苯甲酸酯(TBCA)、均苯四酸二酐(PMDA)和4,4'-二胺基二苯甲烷(MDA)为单体，制备了主链型聚酰亚胺(PMDA/MDA)和支链型聚酰亚胺(PMDA/MDA/TBCA)，并分别将它们用作液晶取向剂，制备液晶盒。采用正交偏光显微镜(POM)、预倾角测试仪(PAT)等仪器对液晶取向性和液晶分子的预倾角进行表征。研究了单体配比、加料顺序、聚合时间、聚酰胺酸溶液浓度、预烘温度、亚胺化条件、摩擦强度等因素对液晶预倾角的影响，同时还探讨了二胺配比、单体加料顺序、摩擦强度等因素对液晶预倾角热稳定性的影响。 将主链型聚酰亚胺(PMDA/MDA)用做液晶取向剂，并使用该液晶取向剂制作液晶盒。研究表明，液晶分子的预倾角随聚合时间的延长而先增大后减小，随预烘温度的增大而增大，随亚胺化温度的提高、亚胺化时间的延长而增大，随摩擦强度的增大而增大。基于对主链型聚酰亚胺(PMDA/MDA)液晶取向剂的研究结果，文中还将支链型聚酰亚胺(PMDA/MDA/TBCA)用做液晶取向剂，并制作液晶盒。重点研究了两种二胺的配比、二酐与二胺配比、单体加料顺序和摩擦强度等对液晶预倾角的影响。研究表明，液晶分子的预倾角随大支链二胺(TBCA)含量的增大而增大；在二胺配比等其他条件不变的情况下，采用先将PMDA加入TBCA的NMP溶液中，待PMDA完全溶解后，再使MDA参加反应的方法制备聚酰亚胺液晶取向剂，可以大幅提高液晶分子的预倾角。液晶的预倾角随摩擦强度的增大而先增大后减小，并且当摩擦强度为360mm时，液晶分子的预倾角最大。实验同时还探讨了二胺配比、单体加料顺序、摩擦强度等因素对液晶预倾角热稳定性的影响。结果表明，降低大支链二胺的使用比例、采用先使大支链二胺参加反应的方法制备聚酰胺酸均有利于提高液晶预倾角的热稳定性。 实验还发现，在合成聚酰胺酸时，液晶分子的预倾角随二酐含量的增大而先增大后减小，并且当二酐与二胺的摩尔比为1.04：1时，液晶分子的预倾角最大。 基于以上对影响液晶预倾角因素的研究，本论文合成了一种预倾角为4.1°、预倾角热稳定性好、成本较低的聚酰亚胺液晶取向剂，该液晶取向剂有望应用于扭曲型液晶显示器(TN-LCD)和STN-LCD。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1液晶理化性质

1.1.1液晶的基本概念

1.1.2液晶的取向有序度

1.1.3液晶的介电性能

1.1.4液晶的光学性能

1.2液晶取向剂

1.2.1液晶显示器的基本结构

1.2.2液晶分子的预倾角

1.2.3液晶分子的取向方法

1.2.4液晶分子的取向机理

1.2.5聚酰亚胺的合成方法

1.2.6聚酰亚胺液晶取向剂的发展现状

1.3研究目的及研究内容

第二章实验部分

2.1原料及仪器设备

2.2聚酰胺酸的合成

2.2.1主链型聚酰胺酸的合成

2.2.2支链型聚酰胺酸的合成

2.3液晶盒的制作

2.3.1 ITO玻璃的处理

2.3.2取向工艺

2.3.3液晶灌注及封盒

2.4液晶取向性能的表征

2.5液晶预倾角及其热稳定性的表征

2.6聚酰胺酸特性粘度的测定

第三章主链型聚酰亚胺制备条件对液晶预倾角的影响

3.1聚酰胺酸的合成

3.2影响液晶预倾角的因素

3.2.1单体反应时间

3.2.2聚酰胺酸浓度

3.2.3预烘温度

3.2.4聚酰胺酸固化条件

3.2.5摩擦强度

3.2.6单体配比

3.3 小结

第四章支链型聚酰亚胺制备条件对液晶预倾角的影响

4.1聚酰胺酸的合成

4.2影响液晶预倾角的因素

4.2.1二胺配比

4.2.2加料顺序

4.2.3摩擦强度

4.2.4二酐与二胺配比

4.3影响液晶预倾角热稳定性的因素

4.3.1加料顺序

4.3.2二胺配比

4.3.3摩擦强度

4.4 小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士期间发表和待发表的学术论文

致谢