石墨烯透明导电膜、其制备方法，及液晶膜技术

本申请提供一种石墨烯透明导电膜、其制备方法，及液晶膜，属于光电显示领域。石墨烯透明导电膜含依次设置的基材层、图案化石墨烯层及垂直取向层，图案化石墨烯层含多个氧化石墨烯区域和多个石墨烯区域，氧化石墨烯区域和石墨烯区域至少在一个方向上交替设置，垂直取向层含多个取向层区域且多个取向层区域一一对应连接于多个氧化石墨烯区域。对石墨烯区域和垂直取向层的面积比调整得到不同预倾角。石墨烯透明导电膜制备方法包括在基材层表面形成图案化石墨烯层；在多个氧化石墨烯区域表面形成垂直取向层。液晶膜含液晶层及两层石墨烯透明导电膜，液晶层设置于两层石墨烯透明导电膜之间，两层石墨烯透明导电膜的垂直取向层均设于靠近液晶层一侧。

Graphene transparent conductive film, its preparation method, and liquid crystal film

【技术实现步骤摘要】
石墨烯透明导电膜、其制备方法，及液晶膜
本申请涉及光电显示领域，具体而言，涉及一种石墨烯透明导电膜、其制备方法，及液晶膜。
技术介绍
液晶取向技术在很大程度上影响液晶器件的性能。目前通常是通过取向膜对液晶进行取向，常见采用的是摩擦取向技术，但摩擦取向过程中会产生静电，容易击穿基板，同时也会产生异物影响液晶显示器件良率及品质。石墨烯材料在力学、热学、光学和电学等方面具有优异的性能，目前利用石墨烯作为平面取向层仅仅能对液晶进行平面取向，而涂布垂直取向剂仅仅能得到垂直的取向效果，不能满足0-90°之间其他预倾角的需求。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种石墨烯透明导电膜、其制备方法，及液晶膜：石墨烯透明导电膜具有交替分布的石墨烯区域和垂直取向层，通过石墨烯区域和垂直取向层的面积比调整，能够得到不同的预倾角。本申请的实施例按如下方式实现：第一方面，本申请实施例提供一种石墨烯透明导电膜，包括依次设置的基材层、图案化石墨烯层以及垂直取向层，图案化石墨烯层包括多个氧化石墨烯区域和多个石墨烯区域，氧化石墨烯区域和石墨烯区域至少在一个方向上交替设置，垂直取向层包括多个取向层区域且多个取向层区域一一对应连接于图案化石墨烯层的多个氧化石墨烯区域。上述技术方案中，图案化石墨烯层交替设置多个石墨烯区域和多个氧化石墨烯区域，通过在氧化石墨烯区域的远离基材层的一侧连接垂直取向层，使得石墨烯区域和垂直取向层也交替设置。石墨烯区域具有平面取向效果，垂直取向层具有垂直取向效果，经专利技术人研究发现，将二者采用上述交替设置的方式，通过调整石墨烯区域和垂直取向层的面积比，能够得到不同的预倾角的石墨烯透明导电膜。大预倾角可以用于实现液晶的快速响应以及制成向列式液晶的双稳态显示模式。同时，由于透明导电材料多为氧化铟锡薄膜，而稀有金属铟的全球储量有限，随着需求量的增加，价格也不断上涨，加上氧化铟锡具有毒性且易折断，不适合应用于柔性显示。本申请实施例中采用的图案化石墨烯层设置有多个石墨烯区域，兼具导电作用和取向作用，能够代替氧化铟锡，可适用于柔性显示。而且，图案化石墨烯层包括氧化石墨烯区域和石墨烯区域，可通过对石墨烯层或者氧化石墨烯层选择性改性的方式实现图案化石墨烯层一体化结构，垂直取向层通过与氧化石墨烯区域的羟基、羧基或环氧基团之间的相互作用实现连接，使得图案化石墨烯层与垂直取向层结合为一体，能够避免柔性显示器件在弯折过程中取向层与电极分离，使柔性显示器件具有更稳定的取向效果。在一些可选的实施方案中，垂直取向层的面积与多个石墨烯区域的总面积之比值≤4.5；和/或，氧化石墨烯区域和石墨烯区域均呈条状，每个氧化石墨烯区域和每个石墨烯区域分别从图案化石墨烯层的一侧边缘延伸至相对的另一侧边缘。上述技术方案中，专利技术人研究发现，将两者面积按照上述标准进行调整，可以得到0-70°之间的任意预倾角，可用于实现向列式液晶的双稳态显示模式。同时能够避免垂直取向层与石墨烯区域面积比较大时，因电极间距过大而导致显示过程中出现缝隙，保证有较好的显示效果。上述技术方案中，从一侧边缘延伸至相对的另一侧边缘，使得每个氧化石墨烯区域和每个石墨烯区域呈长条状设置，其图案化处理方便。长条状的石墨烯区域作为长条状电极，分布均匀，有利于使液晶排列整齐。在一些可选的实施方案中，基材层选自硅基材、玻璃基材和柔性衬底中的一种；可选的，柔性衬底的材质选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚对苯二酰对苯二胺、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的一种。上述技术方案中，硅基材、玻璃基材和柔性衬底均具有较好的光学性能，而且柔性硅基材、柔性玻璃基材和柔性衬底使得石墨烯透明导电膜能够具有较佳的柔性，能够较好地应用于柔性显示器件中。在一些可选的实施方案中，图案化石墨烯层的厚度为0.3-50nm；可选的，图案化石墨烯层的厚度为0.3-20nm；可选的，图案化石墨烯层的厚度为0.3-5nm。上述技术方案中，图案化石墨烯层的厚度适当，透明度能够达到80％以上，具有较好的光学性能，同时具有优异的电学和力学等性能。在一些可选的实施方案中，垂直取向层由垂直取向剂构成，垂直取向剂含有碳链结构和极性基团，碳链结构包括碳原子数大于10的直链结构，碳链结构末端至少连接有一个极性基团；可选的，极性基团包括酰氯、酰溴、羧基、氨基、羟基、磺酸基、巯基和季胺基中的至少一种。上述技术方案中，垂直取向剂中的极性基团通过与氧化石墨烯区域的羟基、羧基或环氧基团之间的相互作用实现连接，选择上述酰氯等基团，垂直取向剂与氧化石墨烯区域之间具有较强的相互作用，使得垂直取向层与氧化石墨烯区域之间的连接更加稳定。垂直取向剂中的碳链结构含有碳原子数大于10的直链结构，，同时在碳链结构末端至少连接有一个极性基团使碳链结构在氧化石墨烯区域上以趋于垂直的方式排列，能够有效地发挥垂直取向的作用。在一些可选的实施方案中，垂直取向层与多个氧化石墨烯区域之间通过硅烷偶联剂层连接。上述技术方案中，硅烷偶联剂层能够分别与垂直取向层和氧化石墨烯区域键合，使得垂直取向层与氧化石墨烯区域之间通过共价键连接，连接更加牢固。第二方面，本申请实施例提供一种液晶膜，包括液晶层及两层第一方面实施例提供的石墨烯透明导电膜，液晶层设置于两层石墨烯透明导电膜之间，两层石墨烯透明导电膜的垂直取向层均设置于靠近液晶层的一侧。上述技术方案中，采用第一方面实施例提供的石墨烯透明导电膜，通过调整石墨烯区域和垂直取向层的面积比能够提供不同的预倾角的石墨烯透明导电膜。其中，大预倾角可以用于实现液晶的快速响应以及制成向列式液晶的双稳态显示模式，可应用于液晶面板、柔性液晶面板以及液晶手写板等器件。第三方面，本申请实施例提供一种第一方面的实施例提供的石墨烯透明导电膜的制备方法，包括：在基材层表面形成图案化石墨烯层；在多个氧化石墨烯区域的表面自组装形成垂直取向层。上述技术方案中，通过调整石墨烯区域和垂直取向层的面积比能够提供不同的预倾角的石墨烯透明导电膜。制备过程中，由于石墨烯区域兼具取向和电极的作用，故而制备电极结构的同时制得了取向结构，制备工艺简单。在一些可选的实施方案中，在基材层表面形成图案化石墨烯层的操作包括：在基材层表面形成氧化石墨烯层，在氧化石墨烯层的表面设置掩模并对未覆盖区域进行还原处理；可选的，还原处理方法选择紫外光还原和γ射线还原中的一种；或，在基材层表面形成石墨烯层，在石墨烯层的表面设置掩模并对未覆盖区域进行氧化处理；可选的，氧化处理方法采用臭氧氧化，温度为10-150℃，时间为0.1-15min。上述技术方案中，图案化石墨烯层通过选择性改性制得，图案化石墨烯层为一体化结构，通过自组装，在氧化石墨烯区域的表面形成垂直取向层，图案化石墨烯层与垂直取向层结合为一体，应用于柔性显示器件时，能够避免柔性显示器件在弯折过程中取向层与电极分离，使柔性显示器件具有更稳定的取向效果。同时，对氧化石墨层进行选择性还原处理，或者对石墨烯层进行选择性氧化处理，制备得到的图案化石墨烯层表面平整，有效地避免光刻胶等残留在图案化区域边缘。还原处理时采用紫外光还原或γ射线还原，氧化处理时采用臭氧氧化，使得图案化效果好、效率高。在一些可选的实施方案中，在多个氧化石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯透明导电膜，其特征在于，包括依次设置的基材层、图案化石墨烯层以及垂直取向层，所述图案化石墨烯层包括多个氧化石墨烯区域和多个石墨烯区域，所述氧化石墨烯区域和所述石墨烯区域至少在一个方向上交替设置，所述垂直取向层包括多个取向层区域且多个所述取向层区域一一对应连接于所述图案化石墨烯层的多个所述氧化石墨烯区域。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯透明导电膜，其特征在于，包括依次设置的基材层、图案化石墨烯层以及垂直取向层，所述图案化石墨烯层包括多个氧化石墨烯区域和多个石墨烯区域，所述氧化石墨烯区域和所述石墨烯区域至少在一个方向上交替设置，所述垂直取向层包括多个取向层区域且多个所述取向层区域一一对应连接于所述图案化石墨烯层的多个所述氧化石墨烯区域。2.根据权利要求1所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，所述垂直取向层的面积与多个所述石墨烯区域的总面积之比值≤4.5；和/或，所述氧化石墨烯区域和所述石墨烯区域均呈条状，每个所述氧化石墨烯区域和每个所述石墨烯区域分别从所述图案化石墨烯层的一侧边缘延伸至相对的另一侧边缘。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，所述基材层选自硅基材、玻璃基材和柔性衬底中的一种；可选的，所述柔性衬底的材质选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚对苯二酰对苯二胺、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷中的一种。4.根据权利要求1或2所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，所述图案化石墨烯层的厚度为0.3-50nm；可选的，所述图案化石墨烯层的厚度为0.3-20nm；可选的，所述图案化石墨烯层的厚度为0.3-5nm。5.根据权利要求1或2所述的石墨烯透明导电膜，其特征在于，所述垂直取向层由垂直取向剂构成，所述垂直取向剂含有碳链结构和极性基团，所述碳链结构包括碳原子数大于10的直链结构，所述碳链结构末端至少连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟伟，卢珂鑫，谷文翠，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33