PI导向膜基础知识

PI导向膜基础知识

做为锚定液晶分子的主要材料，导向膜的应用是从单纯离子键作用力到分子间作用力的一大发展，导向膜的应用，不但有离子键的作用力，更主要的是有分子键的作用力，加上表面处理技术不断发展，处理机器的不断改良，除了为提高产量、和改善视角的要求，导向膜材料在进一步研究试用之外，导向膜材料几乎已经定型。

很令人奇怪的是，作为普通TN-LCD使用的导向膜材料，制作处理上在一些LCD生产工厂却要比STN-LCD还难。事实上，由於STN-LCD产品的对比度较低，视角比较宽，反而掩盖了导向膜一些电学性能上的缺陷。除非出现很严重的预倾角塌陷，导向膜的缺陷在STN-LCD产品的显示效果上总不会引起顾客的特别重视。但在TN-LCD产品的生产上，导向膜的性能迁移往往直接反应到产品的显示效果上。

作为液晶分子的锚定材料，导向膜的预倾角在TN-LCD和STN-LCD产品上起的作用几乎是一样。但是TN-LCD和STN-LCD相比，由於液晶分子的运动方式不一样，因而两种类型的导向膜产品很快就分化出来，STN-LCD用导向膜材料在制作时，使用了更严厉的环境和原料纯度。另外有一些制造商在分子支链上使用了等长链和二次链技术，让分子支链更加安定，预倾角更一致，同时这种结构由於二次支链间分子间作用力的互相排斥性，使支链结构有一定的类似自己修复功能，使得在导向处理时对机器性能的不足有一定的补偿作用，因为从理论上来讲，机械精度永远无法满足导向膜的预倾角处理精度要求。这种方式制作出来的导向膜，使用在低驱动路数、小面积、宽线距的产品上，其独特的性能可能无法体现出来，但在生产高驱动路数、大面积和微线距的产品时，在提高产品良品率、提高产品的稳定性和产品生产的可重复性上，其优异的性能是其他没有采用这种技术制作的导向膜无法相比的。

TN-LCD产品用的导向膜，由於受视角宽度的限制，不可能采用上述的结构，而且由於制作成本的原因，也没有必要这样做。而且由於工艺的改进，机器设备性能的提高，以前那些低成本的导向膜材料，曾经因为受工艺影响而不稳定，受大家排斥，现在却正因为它可以在不同的工艺下有不同的效果，反而更受一些TN-LCD生产厂家的青睐，特别是在一些工艺调整轻松的半自动生产线上。

1、PI导向膜的特性：
PI导向膜的组成：
对於加温聚合固化的PI，PI导向膜原液的组份是聚酰亚胺和DMA、NMP或BC溶剂。
对於紫外线聚合固化的PI，PI导向膜原液的组份是带紫外线光敏基团的聚酰亚胺和溶剂，这种PI由於照射方向就是液晶定向方向，所以有很快的生产效率和操作的方便性，但由於它聚合时往往不够充分，目前使用它制作成的产品在显示时单点缺陷率较高，只适用於一些光线转换幕墙的制作上，在LCD显示上应用很少，以下不再描述。

PI导向膜的特性：
LCD使用的PI导向膜固含成份在原液中是小分子化合物，它在高温下产生聚合反应，形成带很多支链的长链大分子固体聚合物聚酰胺。聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓的导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定的作用，可以使液晶按预倾角方向排列。

PI原液或未曾聚合完全的小分子聚酰亚胺则与水分子结合後呈溶胶状，它会抑制聚酰亚胺的聚合反应，得不到完整的主链，并让支链失去原有的排列方向，得不到LCD制作所需的预倾角。所以PI原液要防潮，作业环境要严格控制湿度。

有些STN及TFT专用PI，聚合固化後会在支链的基础上会形成次支链，次支链与支连间的夹角与液晶分子的端部结构相吻合或相近，所以对液晶有更强的锚定作用。由於有了次支链，等若加大了液晶分子与导向层的接触面积，在一定程度上补偿了一些导向层处理缺陷。这种PI在大面积显示上让显示效果更均匀。同时也避免了在摩擦处理工艺中为了在高强度的摩擦下得到更高的摩擦密度，损伤相对脆弱的CF层和TFT发生器。

已聚合固化的PI导向膜也容易吸收水份，并且会在水中分解。而经过摩擦处理後的PI层则同样更加脆弱，长时间暴露在空气中，会与空气中的水和二氧化碳结合，从而打乱原有的支链排列状态，让预倾角不均匀，甚至会产生预倾角塌陷的现象。

PI的分类：
PI按预倾角的大小分为：
1~3度的低预倾角TN型PI和4~9度的高预倾角STN型PI。

影响PI导向膜性能的主要参数
固体含量；粘度；Na离子含量；热分解温度；介电常数；体积电阻；透过率；吸水率；折射率；预倾角

3、PI导向膜的工厂自适应测试方法及判定标准：
粘度：
A、测试方法：用粘度计测试待测PI导向膜的粘度。
B、判定标准：测试结果粘度值与供应商提供参数一致。

添加剂乾燥性能（预烘性能）
A、测试方法：按生产工艺厚度要求，把PI导向膜涂覆在ITO导电玻璃上，按供应商提供的温度和时间参数加热烘烤。
B、判定标准：在参数温度时间下，PI导向膜添加剂完全烘乾。

固化性能：
A、测试方法：将PI导向膜添加剂已完全烘乾的ITO导电玻璃按生产工艺要求和供应商提供的参数要求分别进行固化。
B、判定标准：固化完全。成盒灌液晶後可以正常显示。

耐磨性能：
A、测试方法：将PI导向膜添加剂已完全烘乾的ITO导电玻璃按生产工艺要求参数进行定向磨擦五次。
B、判定标准：成盒灌液晶後可以正常显示。

光电性能与可靠性:　
A、测试方法：把待测PI导向膜制作成的玻璃与现生产用PI导向膜制作成的玻璃按现生产工艺参数，选择一型号制作成成品并测试其光电与可靠性性能
B、判定标准：光电性能与可靠性测试结果与现生产用PI导向膜制成的玻璃结果相当，并在测试产品型号要求范围之内。

4、PI导向膜的选用规则：
一般根据LCD显示类型选择相应预倾角的PI：TN-LCD选择低预倾角PI，STN-LCD选择高预倾角PI。
对於一些在PI导向层下有特殊处理工艺附加层的LCD，选择PI时要参考附加层的特性来考虑。
COLOR-STN和BLACK MASK产品要选择固化温度小於CF分解温度的PI；使用柔性导电膜制作的LCD，其固化温度要小於柔性基板软化点温度的PI。

5、PI导向膜的使用方法：
PI导向膜的制作方法：
旋转涂布法；丝网印刷涂布法；柯式转印法
先在室温下解冻至室温，再打开瓶盖，以免吸潮，PI导向膜推荐在千级净房环境中开启、配制、使用。
一般用NMP、DMA、BC等溶剂稀释，使用前最好将溶剂常压过滤一次。
PI导向膜涂覆厚度，TN-LCD推荐在400~600埃左右，STN-LCD推荐在800~1000埃左右。
 
6、PI导向膜的贮存及搬运方法：
PI导向膜应冷冻贮存。贮存温度小於4℃，可保证6个月以上的贮存期。如果要求更长的贮存期，应在-10℃以下保存。溶剂可燃，勿接近明火。  
搬运时按化学品规定管制。