聚酰亚胺的侧链结构对液晶取向性能的影响

聚酰亚胺取向膜是液晶显示器的重要组成部分,对显示器件性能具有重要影响。通过实验室自行合成的两种不同侧链的二胺单体,与4,4'-二胺基二苯甲烷和均苯四羧酸二酐聚合得到含有酯键型侧链和含有醚键型侧链结构的两种聚酰亚胺。通过偏光显微镜观察,液晶分子在两种聚酰亚胺取向膜上都获得了均匀取向。测试了不同侧链结构的聚酰亚胺取向膜产生的预倾角,发现含有酯键型侧链结构的聚酰亚胺比含有醚键型侧链结构的聚酰亚胺产生的预倾角略大,且取向稳定性更好。     

聚酰亚胺单体配比对液晶预倾角的影响

液晶取向剂是制造液晶显示器的关键材料之一,目前文献大多研究聚酰亚胺结构对液晶预倾角的影响,而单体配比对预倾角影响的研究还较少。文章用均苯四羧酸二酐(PM-DA)、4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)和4-(4-(三氟甲氧基)苯甲酰基)环己基-3,5-二胺基苯甲酸酯(TBCA)制备了一系列三元共聚型聚酰亚胺液晶取向剂,用原子力显微镜对取向剂诱导液晶分子取向能力进行了考察,首次研究了单体配比对液晶预倾角的影响。研究发现,所有取向剂对液晶分子均有较好的取向性能;液晶分子的预倾角随TBCA含量增加而增大;在保持两种二胺配比不变的情况下,随着二酐含量增加而先增大后减小。并最终在单体配比为n(PMDA)∶n(MDA)∶n(TBCA)=104∶60∶40的条件下,合成了一种预倾角高达7.7°、成本较低的聚酰亚胺液晶取向剂。     

聚酰亚胺液晶垂直取向膜的制备与性质

虽然传统的平行取向技术已广泛应用于液晶显示器的生产,但其存在窄视角、低对比度和慢响应时间等问题,因此液晶分子的垂直取向技术在国外已经被广泛研究。在实验中,一种含有液晶结构侧链的聚酰亚胺通过均苯四羧酸二酐(PMDA),4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)和4-己氧基联苯酚-3′,5′-二胺基苯甲酸酯(C6BBDA,实验室自制)共聚被制备,并且被用作液晶取向膜,研究其取向性能。试验发现,该种聚酰亚胺作为取向膜可以诱导液晶分子垂直取向,即使在摩擦之后依然可以获得大于89°的预倾角;使用正交偏光显微镜观察所制得液晶盒中的液晶取向效果,发现垂直取向均匀良好;为了测试该垂直取向的热稳定性,将制备的液晶盒在120℃下烘烤12h后,偏光显微镜下观察发现垂直取向仍然良好均匀,表明该取向膜具有良好的热稳定性。     

向列液晶在聚酰亚胺LB膜上的表面取向(英文)

本文研究了液晶和聚酰亚胺分子在聚酰亚胺LB膜上的取向效果。聚酰亚胺链在LB膜中的取向程度低于强摩擦膜表面聚酰亚胺链的取向,这可能由于聚酰亚胺分子的结构线性不好所致。9或11层LB膜可以很好地排列液晶分子,但液晶在聚酰亚胺LB膜上的取向效果劣于强摩擦膜表面的情形。     

聚合工艺对联苯侧链型聚酰亚胺薄膜取向性能的影响

以4,4′二氨基二苯醚(ODA)、 3,5-二氨基苯甲酸{6-[4′-(苯基)苯氧基]}己基)酯(C6-DABBE)、4,4′-二苯醚四羧酸二酐(ODPA) 为单体,分别采用一步法和两步法共聚合成一系列含有联苯侧链的聚酰亚胺.采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、表面能、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)等测试手段对薄膜的基本性能进行了研究.通过对预倾角的测量考察了液晶分子在联苯侧链聚酰亚胺薄膜上的取向性能.结果表明,一步法和两步法合成的聚酰亚胺表面分子结构基本一致,都能使液晶分子表现出良好的取向性能;液晶分子的预倾角随着聚酰亚胺侧链含量的增加而增加;由于两步法更有利于侧链在表面富集,所以采用两步法可获得更大的预倾角.     

侧链密度对聚酰亚胺取向膜性能的影响

成功地合成了二胺单体十二烷氧基苯-4′,4″-二氨基三苯胺(DPDTA),并用此单体与3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMMDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)共缩聚,采用低温缩聚-热酰亚胺化、通过调节共聚物组成制备了2种聚酰亚胺(PI)。利用FT-IR、NMR、UV-Vis与DSC等手段对合成二胺单体及PI进行了结构表征和性能测试。研究了其取向性能、透光性能和耐热性能。结果表明,在摩擦前,含10%DPDTA的PI不能诱导液晶分子取向,含25%DPDTA的PI能诱导液晶分子垂直取向,预倾角可达89.6°。而摩擦后,两种PI都能使液晶分子平行取向,预倾角分别为1.8°和2.4°。两种PI膜在500～800nm区域透光率都在80%以上,玻璃化温度都在230℃以上。     

聚酰亚胺主链结构对液晶取向膜性能的影响

采用一步法,以N,N-二(4-氨基苯基)-4-(十二烷氧基联苯基)-4’-氨基苯醚(C12-BAAPE)为控制预倾角的功能性二胺,2,2’-双三氟甲基-4,4’-联苯二胺(TFDB)或4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为辅助二胺,分别与2,2’-双(3,4-二羧苯基)六氟丙烷四羧酸二酐(6FDA)和4,4’-联苯醚二酐(ODPA)聚合,得到三种主链结构不同的聚酰亚胺(PI-1、PI-2和PI-3)。利用NMR、FT-IR、DSC、TGA、偏光显微镜和预倾角测试仪对聚合物的结构、热性能以及制备的液晶盒的取向性进行了表征,同时测试了3种PI的溶解性能。结果表明,PI-2液晶取向膜的耐摩擦性能明显优于PI-1和PI-3,且具有更高的玻璃化转变温度(Tg)和分解温度(Td),更好的溶解性能。分子模拟(MS)表明,由于PI-2分子主链垂直构象的存在,增加了分子链的刚性,因而提高了取向膜的耐摩擦性能。     

一种新型液晶垂直取向膜

采用离子沉积法在玻璃基板表面制备了十四烷基磺酸盐自组装膜,用带有该自组装膜的基板制成的液晶器件呈现出垂直取向效果。通过自组装反应过程分析,认为自组装膜表面的纵向沟纹引起了液晶的垂直排列。实验发现,当自组装膜烷烃碳链长度大于11个C原子就可获得垂直取向。这种取向膜制作过程简单、热稳定性好,非常有望应用于多畴垂直取向模式的液晶显示器。     

液晶显示器取向膜性能的影响因素分析

取向膜作为液晶显示器的重要组成部分,起到使液晶分子在液晶盒内整齐排列的作用。影响取向膜性能的因素主要有取向膜材料聚酰亚胺本身的特性、取向膜形成的工艺和取向膜的取向摩擦过程。文章重点分析了聚酰亚胺结构及组成、取向膜涂布方法及固化温度、取向膜摩擦材质及摩擦强度等对取向膜性能的影响。     

摩擦强度对取向膜表面液晶取向度的影响

利用红外二向色性吸收实验,定量分析了不同摩擦强度的取向处理后取向膜表面的液晶分子取向度。实验结果表明,取向膜表面的液晶分子取向度随摩擦强度的增加而增加,最后达到饱和。取向膜表面的液晶分子取向度饱和值仍低于体内部,大约为体内部的1／2。液晶界面层的厚度不随摩擦强度变化,均为7nm左右,此值具有分子相干长度的物理意义。     

摩擦强度对薄膜表面形态的作用:原子力显微镜下的观察

展示了摩擦强度对聚酰亚胺薄膜表面形态的影响，原子力显微图像显示，机械摩擦会使聚酰亚胺薄膜表面上形成微沟槽，这些沟槽的表面具有丰富的表面精细构造。原子显微图像还揭示了机械摩擦可以改变被磨擦聚酰亚胺膜的表面形态。     

液晶显示器摩擦取向技术的新发展

摩擦取向技术一直是液晶显示器领域使用最广泛的取向技术和研究热点。介绍了液晶显示器摩擦取向技术在取向工艺、取向理论、取向材料、检测方法等方面的新进展和局限性。     

新型可溶性聚酰亚胺液晶垂直取向剂的合成

利用4-十二烷氧基联苯酚-3,5-二氨基苯甲酸酯、3,3′-二甲基-4,4′-亚甲基二苯胺(DMMDA)按不同比例和4,4-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)通过一步法共聚合成一系列聚酰亚胺,该聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)以及氯仿(TCM)等溶剂中显示出良好的溶解性,并且显示出优异的垂直取向性能,即使摩擦以后所引起的预倾角也未出现显著的下降。     

聚酰亚胺溶液黏度对液晶预倾角的影响

为了制备具有自取向功能的聚酰亚胺(PI)取向膜,避免摩擦工序在取向膜表面造成静电、灰尘、配向不良等不利影响,本实验通过一系列黏度不同且有水平及垂直取向功能的PI溶液,研究了PI液黏度和其取向膜表面粗糙度的关系,进而研究了PI膜表面粗糙度和液晶预倾角(θ_p)的关系。研究发现:取向膜表面粗糙度随着PI液黏度的增大而增大,θ_p随着粗糙度的增大而增大,但当粗糙度大于一定值(3.760nm)后,θ_p增长缓慢并趋于稳定。这主要是因为PI液黏度增大时,阻碍了相邻PI液滴通过分子链段协同运动向彼此扩散的几率,进而形成取向膜表面的"峰谷"形貌,这种"峰谷"形貌表面对液晶垂直取向起到了支撑作用,正是这种支撑作用使得液晶分子获得较大的θ_p。结合液晶面板响应时间对高预倾角的要求和Inkjet PI液滴喷嘴过小对PI液黏度的限制,得出PI液黏度大约为41CP时,此时取向膜表面粗糙度为4.830nm,液晶取向角为5.5°,能较好地满足液晶取向的要求。     

Alignment of liquid crystals on a topographically nano-patterned polymer surface prepared by a soft-imprint technique

In this study, we have fabricated polyacrylate substrates having a nano-patterned surface topography using a soft-imprint technique. The planar alignment of liquid crystals (LCs) along the direction of nanogrooves has been generated. Twisting behavior of nematic LCs has been also observed with a perpendicularly assembled LC cell and the cell parameters can be estimated by using the Soutar and Lu method. By comparing the anchoring energies obtained, accordingly, it has been demonstrated that the polymer nanogroove pattern has a comparable influence on LC alignment to the conventional rubbing process. It has been also shown that the artificial topography of the line grooves on the conventionally rubbed surface has a significant influence on the anchoring stability of the LC molecules.     

光控取向弱锚定表面的液晶分子排列

研究了光敏聚酰亚胺ＰＩ（ＢＴＤＡ－ＴＭＭＤＡ）用于液晶取向时的弱锚定边界特性。实验测得了两基板皆为摩擦取向层扭曲向列液晶显示器件（ＤＲ－ＴＮ－ＬＣＤ）及两基板皆为光控取向层的扭曲向列液晶显示器件（ＤＬＰＰ－ＴＮ－ＬＣＤ）的电光特性和时间响应特性曲线。研究了液晶排列的稳定性,讨论了液晶分子在光控取向弱锚定表面上的排列机理。