功能材料及其制備方法、配向材料、液晶顯示基板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功能材料及其制備方法、配向材料、液晶顯示基板，屬于顯示【技術領域】，其可解決現有液晶顯示裝置存在污染的問題。本發(fā)明的功能材料包括表面帶有改性層的無機粉末，無機粉末包括氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種；改性層由二元酐和二元胺的反應產物經脫水閉環(huán)而得。本發(fā)明的配向材料包括上述功能材料。本發(fā)明的液晶顯示基板包括由上述配向材料形成的配向層。
【專利說明】功能材料及其制備方法、配向材料、液晶顯示基板

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示【技術領域】，尤其涉及一種功能材料及其制備方法、配向材料、液晶 顯不基板。

【背景技術】
[0002] 在液晶顯示裝置中，配向層是重要的結構之一，其經過摩擦或紫外光照射后可產 生特定的取向結構，從而使與其接觸的液晶分子按照特定的方向排列（即取向），實現用液 晶進行濾光的目的。
[0003] 其中，配向層通常位于液晶顯示基板（如陣列基板、彩膜基板）中，并覆蓋在所有 其他的顯示結構（如薄膜晶體管陣列、像素電極、彩色濾光膜等）上。配向層由配向材料固 化而成，配向材料中含有聚酰亞胺、交聯劑、溶劑等。
[0004] 在液晶顯示裝置使用時，不可避免的會產生一些電磁輻射，從而對人體健康造成 不良影響。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明針對現有液晶顯示裝置會產生污染的問題，提供一種可起到醫(yī)療保健作用 且對環(huán)境友好的功能材料及其制備方法、配向材料、液晶顯示基板。
[0006] 解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種功能材料功能材料，其包括表面帶 有改性層的無機粉末，所述無機粉末包括：
[0007] 氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化 鈣、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種；
[0008] 所述改性層由二元酐和二元胺的反應產物經脫水閉環(huán)而得。
[0009] 優(yōu)選的是，用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.85? 1.05) : 1。
[0010] 進一步優(yōu)選的是，用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在 (0· 92 ?1. 05) : 1。
[0011] 優(yōu)選的是，所述用于生成所述改性層的二元酐中含有至少一個苯基；所述用于生 成所述改性層的二元胺中含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環(huán)。
[0012] 進一步優(yōu)選的是，用于生成所述改性層的二元酐選自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸 酐、二苯酮二酐、聯苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種；用于生成所述改性層的二 兀胺選自3-氨基節(jié)胺、2, 2'-二氟-4, 4'-(9-亞蕘基）二苯胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯 基）六氟丙烷、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環(huán)己烷、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧 基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟 丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙 基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
[0013] 優(yōu)選的是，所述無機粉末的粒徑在1?5000nm。
[0014] 解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種上述功能材料的制備方法，其包 括：
[0015] S1、將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發(fā)劑、溶劑混合均勻；
[0016] S2、加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述中間產物層；
[0017] S3、對帶有中間產物層的無機粉末進行加熱，使中間產物層脫水閉環(huán)，得到所述功 能材料。
[0018] 優(yōu)選的是，所述無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比 為（20 ?1) : 1。
[0019] 優(yōu)選的是，所述步驟S2中的加熱分為兩步進行，其具體為：在35?70°C的溫度下 加熱20?40min ;在70?KKTC的溫度下加熱20?40min。
[0020] 優(yōu)選的是，所述步驟S3中的加熱為：在50?300°C的溫度下加熱30?60min。
[0021] 解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種配向材料，其包括：
[0022] 聚酰亞胺；
[0023] 偶聯劑；
[0024] 溶劑；
[0025] 上述的功能材料。
[0026] 優(yōu)選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述配向材料中各組 分的質量百分含量為：聚酰亞胺：1?20% ;偶聯劑：0. 1?5% ;溶劑：72. 5?98% ;功能 材料的無機粉末：〇. 1?2. 5%。
[0027] 進一步優(yōu)選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述配向材料 中功能材料的無機粉末的質量百分含量在〇. 1?2%。
[0028] 進一步優(yōu)選的是，在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述配向材料 中功能材料的無機粉末的質量百分含量在〇. 1?1. 8%。
[0029] 其中，"在不計算功能材料的改性層質量的情況下，配向材料中某物質的質量百分 含量"是指以配向材料中除功能材料的改性層之外的其余全部物質（功能材料的無機粉末、 聚酰亞胺、偶聯劑、溶劑等）的質量為100%時，某物質的質量百分含量。
[0030] 解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種液晶顯示基板，其包括配向層，且
[0031] 所述配向層是由上述配向材料固化得到的。
[0032] 本發(fā)明的功能材料可發(fā)出遠紅外線和負離子；遠紅外線被人體吸收后可使體內水 分子共振，活化水分子，增強分子間結合力，從而活化蛋白質等生物大分子，使生物體細胞 處于最高振動能級；且遠紅外熱量可傳遞到皮下較深的部分，使下深層溫度上升，擴張毛細 血管，促進血液循環(huán)，強化各組織之間的新陳代謝，增強組織再生能力，提高機體免疫力，調 節(jié)精神異常興奮狀態(tài)；而負離子對細菌和有機物有分解和氧化作用，可起到殺菌消毒和凈 化環(huán)境空氣質量的效果；因此，該功能材料可起到醫(yī)療保健作用，對環(huán)境友好。
[0033] 本發(fā)明的功能材料的無機粉末表面具有改性層，該改性層可與配向材料的主要成 分（聚酰亞胺）良好的融合，從而使功能材料可穩(wěn)定的分布在配向層中；并且該改性層還可 改善無機粉末發(fā)出遠紅外線和負離子的能力。
[0034] 本發(fā)明的液晶顯示基板具有由上述配向材料生成的配向層，故其在使用過程中可 持續(xù)發(fā)出遠紅外線和負離子，對環(huán)境友好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明實施例的功能材料的制備方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0036] 為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方 式對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0037] 本實施例提供一種功能材料及其制備方法。
[0038] 該功能材料包括表面帶有改性層的無機粉末，該無機粉末包括氧化鋁、氧化鎂、氧 化鋅、氧化锫、二氧化娃、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化興、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰中 的任意一種或多種；且
[0039] 所述改性層由二元酐和二元胺的反應產物經脫水閉環(huán)而得。
[0040] 其中，無機粉末的粒徑在納米量級至微米量級，具體優(yōu)選在1?5000nm，更優(yōu)選在 10 ?500nm。
[0041] 其中，二元酐是指分子結構中含有至少兩個酸酐基團的物質；而二元胺是指分子 結構中含有至少兩個胺基（或氨基）的物質。
[0042] 其中，二元酐中優(yōu)選含有至少一個苯基，其更優(yōu)選為均苯四甲酸二酐、偏苯三酸 酐、二苯酮二酐、聯苯二酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種。
[0043] 其中，二元胺中優(yōu)選含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環(huán)（例如環(huán)己烷），其 更優(yōu)選為3-氨基節(jié)胺、2, 2' -二氟-4, 4' -(9-亞蕘基）二苯胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯 基）六氟丙烷、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環(huán)己烷、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧 基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟 丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙 基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
[0044] 其中，二元酐與二元胺的物質的量的比優(yōu)選為（0.85?1.05) : 1 ;更優(yōu)選在 (0· 92 ?1. 05) : 1。
[0045] 其中，二元酐和二元胺反應后可在無機粉末表面生成一層產物（中間產物層），該 層產物再經過脫水閉環(huán)，即可得到上述改性層。該改性層可與配向材料中的主要成分（聚 酰亞胺）良好的融合，從而使功能材料可穩(wěn)定的分布在配向層中；并且該改性層還可改善 無機粉末發(fā)出遠紅外線和負離子的能力。
[0046] 本實施例的功能材料可發(fā)出遠紅外線和負離子；遠紅外線被人體吸收后可使體內 水分子共振，活化水分子，增強分子間結合力，從而活化蛋白質等生物大分子，使生物體細 胞處于最高振動能級；且遠紅外熱量能傳遞到皮下較深的部分，使下深層溫度上升，擴張毛 細血管，促進血液循環(huán)，強化各組織之間的新陳代謝，增強組織再生能力，提高機體免疫力， 調節(jié)精神異常興奮狀態(tài)；而負離子對細菌和有機物有分解和氧化作用，可起到殺菌消毒和 凈化環(huán)境空氣質量的效果；因此，本實施例的功能材料可起到醫(yī)療保健作用，對環(huán)境友好。
[0047] 上述功能材料的制備方法包括：將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發(fā)劑、溶劑 混合均勻；加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述中間產物層；對帶 有中間產物層的無機粉末進行加熱，使中間產物層脫水閉環(huán)，得到所述功能材料。
[0048] 具體的，如圖1所示，上述制備方法可包括：
[0049] S01、在使用分散劑的情況下，將各原料分別粉碎為粉末后按比例混合均勻，或將 各原料按比例混合均勻后再粉碎，得到無機粉末。
[0050] 其中，分散劑可選用德國畢克公司生產的BYK 161、路博潤公司生產的Solsperse 32500、Solsperse 22000等常規(guī)分散劑；粉碎可采用球磨、研磨等常規(guī)方式；由于得到無機 粉末可采用已知的方法，故在此不再詳細描述。
[0051] S02、將占總量1/4?1/3的引發(fā)劑及占總量1/4?1/3的二元胺溶解在溶劑中備 用。
[0052] 其中，無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比為（20? 1) ： 1〇
[0053] 也就是說，二元酐、二元胺的用量按照如下的方式確定：假設二元酐與二元胺可完 全反應并得到生成物，若該生成物的質量為1，則無機粉末的質量就在1?20之間；這樣的 用量可保證最終在無機粉末上得到厚度合適的改性層。
[0054] 其中，引發(fā)劑用于引發(fā)反應，其優(yōu)選為氮類引發(fā)劑，更優(yōu)選為偶氮二異丁腈、 2, 2' -雙偶氮_(2, 4-二甲基戊腈）、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異戊腈中的任意一種。
[0055] 其中，溶劑可選自脂肪醇、乙二醇醚、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基異丁基酮、單甲基醚 乙二醇酯、Y-丁內酯、丙酸-3-乙醚乙酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丙二醇單甲基 醚、丙二醇單甲基醚醋酸酯、環(huán)己烷、二甲苯、異丙醇等常規(guī)的有機溶劑。由于溶劑的作用只 是分散各物質，故在各實施例具體制備功能材料的過程中，統(tǒng)一采用丙二醇單甲基醚醋酸 酯作溶劑。
[0056] S03、將無機粉末加入反應容器（如四口瓶）中，并開始攪拌、震蕩、搖動等；之后加 入二元酐、溶劑，以及剩余的引發(fā)劑、二元胺，溶解均勻。
[0057] S04、開始加熱以進行反應，在無機粉末表面形成所述中間產物層；其優(yōu)選分為兩 步進行，具體可包括：先在35?70°C的溫度下加熱20?40min ;之后繼續(xù)在70?100°C的 溫度下加熱20?40min。
[0058] 以上的加熱過程中，可使二元酐與二元胺間發(fā)生反應，從而在無機粉末表面生成 中間產物層；其中，之所以分步加熱，主要是為了防止反應過于劇烈。
[0059] 在反應過程中，逐漸將上述溶解有引發(fā)劑和二元胺的溶液逐漸滴加到四口瓶中； 之所以這樣加入，是為了防止反應過于劇烈。
[0060] 其中，本步反應優(yōu)選在氮氣保護下進行，且在反應過程中優(yōu)選一直保持攪拌。
[0061] 其中，各步驟中溶劑的用量以能將其中的物質均勻的分散、溶解為準，而引發(fā)劑用 量以能引發(fā)反應為準，這些可由本領域技術人員根據實際情況調整，在此不再詳細描述。但 通常而言，無機粉末、引發(fā)劑、溶劑的質量比（均指總量）為1 : (0.25?0.4) : (1? 1.5)，為了統(tǒng)一，故在各實施例具體制備功能材料的過程中，統(tǒng)一使無機粉末、引發(fā)劑、溶劑 的質量比為1 : 0.3 : 1.4。
[0062] S05、反應結束后將粉末分離出來，得到帶有中間產物層的無機粉末。
[0063] 也就是說，通過過濾、蒸干溶劑等方式，將帶有中間產物層的無機粉末從溶液中分 離出來。
[0064] S06、對帶有中間產物層的無機粉末進行加熱，使中間產物層脫水閉環(huán)而形成改性 層，得到所述功能材料。
[0065] 也就是說，繼續(xù)對無機粉末進行加熱，使其中間產物層發(fā)生脫水閉環(huán)反應，得到可 與聚酰亞胺良好相容的改性層。
[0066] 具體的，本步驟中的加熱為在50?300°C的溫度下加熱30?60min。
[0067] 當然，應當理解，以上所述的制備方法還可進行許多變化，例如，二元酐、二元胺、 引發(fā)劑等可一次都溶解在溶劑中；再如，步驟S04中的加熱也可只為一段等?？傊灰?終能使二元酐與二元胺反應并在無機粉末表面形成改性層即可。
[0068] 本實施例還提供一種配向材料。
[0069] 配向材料用于在液晶顯示基板中形成配向層，其中含有聚酰亞胺、溶劑、偶聯劑和 上述的功能材料。
[0070] 優(yōu)選的，在不計算功能材料的改性層質量的情況下，配向材料中各組分的質量百 分含量為：聚酰亞胺：1?20% ;偶聯劑：0. 1?5% ;溶劑：72. 5?98% ;功能材料的無機 粉末：0· 1?2. 5%。
[0071] 其中，在不計算功能材料的改性層質量的情況下，功能材料（中的無機粉末）的質 量百分含量更優(yōu)選在0. 1?2%，進一步優(yōu)選在0. 1?1. 8%。
[0072] 也就是說，以配向材料中除功能材料的改性層之外的其余全部物質（功能材料的 無機粉末、聚酰亞胺、偶聯劑、溶劑）的質量為100%時，各組分的含量如上。
[0073] 其中，聚酰亞胺是生成配向層的主要材料，其優(yōu)選含量在1?15%，更優(yōu)選在1? 10%。
[0074] 其中，偶聯劑用于使聚酰亞胺發(fā)生交聯以生成固態(tài)的配向層；該偶聯劑可為硅烷 偶聯劑、氣娃燒偶聯劑、苯氧基娃燒偶聯劑、乙稀基娃燒、氣基娃燒、環(huán)氧基娃燒、疏基娃燒 和甲基丙烯酰氧基硅烷等；其優(yōu)選含量在〇. 1?5%，優(yōu)選在0. 1?3%。
[0075] 溶劑用于使配向材料中的各組分溶解、分散，從而形成均勻、穩(wěn)定的體系。該溶劑 可選自有機溶劑，如N-甲基-2-吡咯酮、間-甲酚、γ - 丁內酯、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二 甲基甲酰胺、N-甲基己內酰胺、二甲基亞砜、Y-丁內酰胺、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、 乙二醇單內丙基醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁基醚、二乙二醇單乙基醚、丁基卡必醇、乙 酸乙基卡必醇酯、乙二醇等。
[0076] 其中，功能材料為上述的功能材料，將其添加到配向材料中后，可改善配向材料的 環(huán)境友好度。
[0077] 按照上述的制備方法，依照以下表格中的參數制備各實施例的功能材料。
[0078] 之后，用所得功能材料繼續(xù)按照以下表格中的參數制備配向材料，其制備中只要 將各組分混合均勻即可，而不必采用特定的加料順序及混合方法。
[0079] 之后，按照GB/T 7287-2008標準測試各配向材料的紅外線比輻射率，并用空氣負 離子測定儀測量其產生的負離子數量，結果如下表所示。
[0080] 最后，用該配向材料固化形成配向層，并用測試其電壓保持率，具體為：將配向 材料旋涂在表面具有氧化銦錫（ITO)層的基板上，在80°C下前烘2min，在220°C下后 烘20min，然后以轉速1200rpm、平臺移動速度50mm/s的參數進行定向摩擦，壓入深度為 0.3mm;用該基板組成液晶盒，之后施加脈沖電壓（5V，60 μ)對液晶盒充電，再用高速電壓 計測量16. 7ms內液晶盒電壓的變化，以仍保持的電壓的比例作為電壓保持率。
[0081] 在各實施例中，聚酰亞胺統(tǒng)一采用JSR株式會社制造的型號為JSR OPTMER AL23201的聚酰亞胺；偶聯劑統(tǒng)一米用γ-氨丙基三乙氧基娃燒；溶劑統(tǒng)一米用γ-丁內 酯；由于以上組分均是配向材料中的常規(guī)組分，故為了結果的可比性，此處統(tǒng)一采用以上物 質進行試驗。
[0082] 表1、功能材料及配向材料的相關參數（含量單位均為質量份數）
[0083]

【權利要求】
1. 一種功能材料，其特征在于，包括表面帶有改性層的無機粉末，所述無機粉末包括： 氧化錯、氧化鎂、氧化鋅、氧化锫、二氧化娃、二氧化鈦、氧化硼、三氧化二鐵、氧化I丐、氧 化鉀、氧化鈉、氧化鋰中的任意一種或多種； 所述改性層由二元酐和二元胺的反應產物經脫水閉環(huán)而得。
2. 根據權利要求1所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.85?1.05) : 1。
3. 根據權利要求2所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐與二元胺的物質的量的比在（0.92?1.05) : 1。
4. 根據權利要求1所述的功能材料，其特征在于， 所述用于生成所述改性層的二元酐中含有至少一個苯基； 所述用于生成所述改性層的二元胺中含有至少一個苯基或非苯基的六元碳環(huán)。
5. 根據權利要求4所述的功能材料，其特征在于， 用于生成所述改性層的二元酐選自均苯四甲酸二酐、偏苯三酸酐、二苯酮二酐、聯苯二 酐、二苯醚二酐、六氟二酐中的任意一種； 用于生成所述改性層的二元胺選自3-氨基芐胺、2, 2'-二氟-4, 4'-(9_亞弗基）二苯 胺、2, 2-雙（3-氨基-4-輕苯基）六氟丙燒、六氫-間苯二甲基二胺、1，4-二（氨甲基）環(huán) 己燒、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧基）苯]六氟丙燒、2, 2-雙（3-氨基-4-甲苯基）六氟丙 燒、2, 2-雙（3-氨基苯基）六氟丙燒、2, 2-雙（4-氨基苯基）六氟丙燒、2, 7-二氨基莉、間 苯二甲胺、4, 4' -亞甲基雙（2-乙基-6-甲基苯胺）中的任意一種。
6. 根據權利要求1至5中任意一項所述的功能材料，其特征在于， 所述無機粉末的粒徑在1?5000nm。
7. -種功能材料的制備方法，其特征在于，所述功能材料為權利要求1至6中任意一項 所述的功能材料，所述制備方法包括： 51、 將所述無機粉末、二元酐、二元胺與引發(fā)劑、溶劑混合均勻； 52、 加熱使所述二元酐與二元胺反應，在無機粉末表面形成所述中間產物層； 53、 對帶有中間產物層的無機粉末進行加熱，使中間產物層脫水閉環(huán)，得到所述功能材 料。
8. 根據權利要求7所述的功能材料的制備方法，其特征在于， 所述無機粉末的質量與二元酐、二元胺反應后生成的物質的質量的比為（20?1) : 1。
9. 根據權利要求7所述的功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的加熱分 為兩步進行，其具體為： 在35?70°C的溫度下加熱20?40min ; 在70?100°C的溫度下加熱20?40min。
10. 根據權利要求7所述的功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的加熱 為： 在50?300°C的溫度下加熱30?60min。
11. 一種配向材料，其特征在于，包括： 聚酰亞胺； 偶聯劑； 溶劑； 權利要求1至6中任意一項所述的功能材料。
12. 根據權利要求11所述的配向材料，其特征在于，在不計算所述功能材料的改性層 質量的情況下，所述配向材料中各組分的質量百分含量為： 聚酰亞胺：1?20% ; 偶聯劑：〇. 1?5% ; 溶劑：72· 5?95% ; 功能材料的無機粉末：〇. 1?2. 5%。
13. 根據權利要求11或12所述的配向材料，其特征在于， 在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述配向材料中功能材料的無機粉末 的質量百分含量在〇. 1?2. 0%。
14. 根據權利要求13所述的配向材料，其特征在于， 在不計算所述功能材料的改性層質量的情況下，所述配向材料中功能材料的無機粉末 的質量百分含量在〇. 1?1. 8%。
15. -種液晶顯示基板，包括配向層，其特征在于， 所述配向層是由權利要求11至14中任意一項所述的配向材料固化得到的。
【文檔編號】C09C1/00GK104277500SQ201410366432
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】楊久霞, 白峰, 郭振鵬, 蘇京, 劉建濤, 馮鴻博 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司