CN1188133A - 光校准聚合物、光校准组合物、使用该组合物形成的校准层以及具有校准层的lcd - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有自动光敏聚酰亚胺的光校准组合物,其中自动光敏聚酰亚胺具有二苯酮部分和活性氢部分,以及具有由光校准组合物形成的校准层的LCD。由于所获得的校准层具有优异的热稳定性和改进的预倾斜角,因此可以制造出具有优异性能的LCD。
Description
本发明涉及一种液晶显示装置(LCD)，更具体地说，本发明涉及一种具有优异热稳定性和改进液晶预倾斜角特性的光校准聚合物、含有光校准聚合物的光校准组合物、使用该组合物形成的校准层、以及具有校准层的LCD。
一般来说，正如图1所示，LCD具有上下一对相互隔开且彼此相对的基质2和2’。在上下基质2和2’上形成透明电极3和3’。在透明电极3和3’上依次形成绝缘层4和4’以及校准层5和5’。上下基质2和2’之间的空间中形成液晶层7。在基质2和2’的外部分别装配用以使进射光和透射光偏振的起偏振片1和1’。
在具有前述结构的LCD中，受电场影响的液晶排列根据外加电压而变化。引入至LCD的外部光线根据排列的变化而被屏蔽或者透过。LCD受这种特征的驱动。换句话说，如果给透明电极3和3’施加电压，则液晶层7中形成电场。这样，液晶按预定的方法驱动。引入至LCD液晶内的光线根据液晶的驱动被屏蔽或者透过。
LCD作为显示装置的功能，即光透射、响应时间、视角或对比，受液晶分子的排列特性决定。因此，液晶分子校准的均匀控制技术是非常重要的因素。
仅将液晶置于上下基质之间难以实现液晶的均匀校准状态。所以，如图1所示，一般是在透明电极3和3’上形成用以校准液晶的校准层5和5’。
校准层通常是通过摩擦方法形成，即形成一由有机聚合物材料如聚酰亚胺或聚酰胺制成的薄膜、固化然后用特殊布进行摩擦。
摩擦法易于操作且其过程简单。但是，从摩擦处理的布中会分离出诸如纤维素这样的微小颗粒或材料，从而污染了校准层。此外，校准取决于用于形成校准层的材料，不会平稳地完成。摩擦处理过程中所产生的静电会损坏薄膜晶体管。
为解决上述问题，人们业已开发了光校准技术，其中不会产生灰尘、静电或其它污染颗粒而且在整个过程中保持清洁。根据这种非危害性的校准方法，偏振光辐射到光校准层上引起各向异性光聚合作用。结果，光校准层具有校准特性，由此均匀地校准液晶。用于光校准层的聚合物包括聚肉桂酸乙烯酯(PVCN)和聚甲氧肉桂酸乙烯酯(PVMC)。然而，尽管这种聚合物具有优异的光校准特征，但它们的热稳定性差。也就是说，校准层的热稳定性取决于聚合物的热稳定性，即取决于玻璃化温度和交联密度。由于PVCN和PVMC具有的相对玻璃化温度为100℃或更低，所以后面的校准热稳定性下降。另外，由于经过交联反应后获得的是对称结构，液晶的预倾斜角度下降至几乎0°。
为解决以上(各种)问题，本发明的一个目的是提供一种光校准聚合物，该聚合物具有优异的热稳定性和优异的液晶预倾斜角特性。
本发明的另一个目的是提供含有光校准聚合物的光校准组合物。
本发明还有一个目的是提供具有由光校准组合物形成校准层的液晶显示装置(LCD)。
因此，为达到头一个目的，本发明提出一种由式1表示的自动光敏聚酰亚胺，它具有二苯酮部分和活性氢部分：其中R1是
且R2是E-CH2-F。这里，A和B分别各自进行选择，并且是未取代的芳基环(其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环)，Y是选自氧(O)、硫(S)和氮(N)的杂原子，E和F分别各自选自未取代芳基环、至少具有一个取代基(G)的芳基环(其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环)，C3-C10环烷基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环烷基、C3-C10环链烯基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环链烯基(其中，取代基(G)选自C1-C10烷基、芳族、未取代或取代氨基、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、氰硫基(SCN)、硫羟(SH)、羧基(COOH))。
上式中，R1选自：R2选自：
达到本发明的第二个目的是通过提供含有自动光敏聚酰亚胺的校准组合物，其中自动光敏聚酰亚胺具有二苯酮部分和活性氢部分，并且由式(1)表示。
本发明第三个目的的实现是通过提供一种液晶显示器(LCD)，该装置包括上下一对彼此相对的基质、在上下基质上形成的透明电极、在透明电极上形成的校准层、和校准层之间的液晶层，其中校准层包括具有二苯酮部分和活性氢部分的自动光敏聚酰亚胺，该物质通过式(1)表示。
通过参考附图详细描述本发明优选的实施方案，上述目的和优点将会变得显而易见：
图1是一般液晶显示装置的剖面试图。
本发明的特征在于使用自动光敏聚酰亚胺，将二苯酮部分和活性氢部分引入耐热性聚酰亚胺而得到，由此改进光校准的热稳定性。这里，自动光敏聚酰亚胺通过光被校准成预定方向。本发明的校准组合物含有自动光敏聚酰亚胺以及其侧链具有长链烷基的聚酰亚胺。其中，自动光敏聚酰亚胺与其侧链具有长链烷基的聚酰亚胺的重量比位于99∶1和80∶20之间。
自动光敏聚酰亚胺的重均分子量优选为5×103-2×105。其侧链具有烷基的聚酰亚胺的重均分子量也优选为5×103-2×105。
以下将描述制造光校准组合物、使用该组合物制造校准层以及制造具有本发明校准层的LCD的方法。
首先，将解释具有二苯酮部分和活性氢部分的聚酰亚胺的合成方法。
将酸酐A和二胺化合物B以及溶剂混合，并且反应至合成聚酰胺酸C。
以上反应式中，R1和R2如上定义。
将聚酰胺酸C和适宜的溶剂混合，得到光校准组合物，然后自旋涂敷在具有透明电极的玻璃基质上。这里，对溶剂不作特别的限制，优选N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)或丁基溶纤剂。
然后，干燥所得物的溶剂，并且通过约200-250℃下的热处理进行酰亚胺化反应，以形成聚酰亚胺校准层。
接下来，辐射入线性偏振光(波长：300-400nm)进行感光反应。然后使用隔离物将两个基质密封，同时保持预设的空隙，由此形成空室。
随后，将液晶注入空室中完成LCD。
现在，将解释其侧链具有烷基的聚酰亚胺的合成方法。
将酸酐D和二胺化合物E在0-25℃下反应24小时，以致合成聚酰胺酸F，然后将聚酰胺酸F酰亚胺化至合成聚酰亚胺G。
以上反应式中，R3选自
而R4选自
然后，将聚酰亚胺G和卤化烷基H反应，以便合成具有在其侧链具有烷基的聚酰亚胺I。
以上反应式中，R”表示C3-C17烷基，X选自氯、溴和碘。
下面将参考各种实施方案描述本发明，但本发明并不限于此。
实施例1
将2.93g的3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐、1.29g的1，4-双(氨甲基)环己烷[1，4-双(氨甲基)环己烷]和60gNMP混合，并且反应至合成4.2g(60mlNMP中)聚酰胺酸。
然后，再加入NMP以调整含有聚酰胺酸的组合物的粘度。将组合物自旋涂敷在两个具有ITO电极的玻璃基质上，然后在约100℃下干燥1小时，所得物在约250℃下热处理2小时，以形成聚酰亚胺校准层。
然后，将具有光强度约10mw/cm2的波长约313nm的线性偏振光辐射入校准层，以便进行约5分钟的感光反应。将两个玻璃基质密封，密封的同时使用隔离物保持它们之间的预设空隙，通过此法制造出空室。将液晶注入空室，制成LCD。
实施例2
将3.22g的3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐、1.52g的3，5-二氨基苯甲酸和60gNMP混合，并且在室温下搅拌24小时，合成出聚酰胺酸。将聚酰胺酸脱水合成聚酰亚胺。
将4.54g(0.01mol)的聚酰亚胺和1.93g(0.01mol)辛基溴混合，然后加入0.8g的吡啶，在60℃下反应2小时。将0.02g所得聚酰亚胺、0.18g实施例1制造的聚酰胺酸和10gNMP的混合物分别自旋涂敷在两个具有ITO电极的玻璃基质上，然后在约100℃下干燥1小时，所得结构在约250℃下热处理2小时，以形成校准层。
然后，将波长约330nm的线性偏振光辐射入校准层，以便进行约5分钟的感光反应。
将两个玻璃基质密封，密封的同时使用隔离物保持它们之间的预设空隙，通过此法制造出空室。将液晶注入空室，制成LCD。
然后，对照实施例1和2制造的LCD，测定其校准程度和校准层的热稳定性以及液晶的预倾斜角。校准程度要通过偏振片来观察。热稳定性的测定方法是将温度升至180-200℃，在该温度下保持预定的时间，降温至室温，然后通过偏振片检查校准层的变形程度。通过晶体旋光法测定预倾斜角度。
结果，根据实施例1制造的LCD中，校准层具有优异的热稳定性，达到即使温度升至200℃校准层几乎不变形。同样在实施例2中，热稳定性优异到即使温度升至180℃，校准层也不变形。实施例2的情况是使用了含有长链烷基的聚合物，其液晶的预倾斜角度约5°，并且比实施例1的预倾斜角改进得更加明显。
本发明具有以下优点：
第一，校准层保持热稳定性的温度范围最大拓宽至约200℃。结果，可以获得具有优异热稳定性的光校准层。
第二，通过将自动光敏聚酰亚胺和具有长链烷基的聚酰亚胺混合，液晶的预倾斜角可以增加至0-10℃。
Claims (15)
1.一种具有二苯酮部分和活性氢部分的自动光敏聚酰亚胺，该聚合物由式1表示为：
其中R1是
且R2是E-CH2-F。这里，A和B分别各自进行选择，并且是未取代的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，Y是选自氧(O)、硫(S)和氮(N)的杂原子，E和F分别各自选自未取代芳基环、至少具有一个取代基(G)的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，C3-C10环烷基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环烷基、C3-C10环链烯基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环链烯基，其中，取代基(G)选自C1-C10烷基、芳族、未取代或取代氨基、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、氰硫基(SCN)、硫羟(SH)、羧基(COOH)。
2.权利要求1光校准聚合物，其中式1中的R1选自：
且R2选自：
3.权利要求1的光校准聚合物，其中自动光敏聚酰亚胺的重均分子量为5×103-2×105。
4.一种含有自动光敏聚酰亚胺的光校准组合物，具有二苯酮部分和活性氢部分的自动光敏聚酰亚胺，该聚合物由式1表示为：
其中R1是
且R2是E-CH2-F。这里，A和B分别各自进行选择，并且是未取代的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，Y是选自氧(O)、硫(S)和氮(N)的杂原子，E和F分别各自选自未取代芳基环、至少具有一个取代基(G)的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，C3-C10环烷基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环烷基、C3-C10环链烯基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环链烯基(其中，取代基(G)选自C1-C10烷基、芳族、未取代或取代氨基、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、氰硫基(SCN)、硫羟(SH)、羧基(COOH)。
5.权利要求4的光校准组合物，其中式1中的R1选自：且R2选自：
6.权利要求4的光校准组合物，其中自动光敏聚酰亚胺的重均分子量为5×103-2×105。
7.权利要求4的光校准组合物，还含有在其侧链具有长链烷基的聚酰亚胺。
8.权利要求7的光校准组合物，其中自动光敏聚酰亚胺与其侧链具有烷基的聚酰亚胺的重量比为99∶1-80∶20。
9.权利要求7的光校准组合物，其中在其侧链具有烷基的聚酰亚胺的重均分子量为5×103-2×105。
10.一种液晶显示装置(LCD)，该装置包括上下一对彼此相对的基质、在上下基质上形成的透明电极、在透明电极上形成的校准层、和校准层之间的液晶层，其中校准层包括具有二苯酮部分和活性氢部分的自动光敏聚酰亚胺，该物质通过式(1)表示：其中R1是
且R2是E-CH2-F。这里，A和B分别各自进行选择，并且是未取代的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，Y是选自氧(O)、硫(S)和氮(N)的杂原子，E和F分别各自选自未取代芳基环、至少具有一个取代基(G)的芳基环，其中，芳基环是6碳原子的单环、10碳原子的双环或者14碳原子的三环，C3-C10环烷基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环烷基、C3-C10环链烯基、至少具有一个取代基(G)的C3-C10环链烯基，其中，取代基(G)选自C1-C10烷基、芳族、未取代或取代氨基、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、氰硫基(SCN)、硫羟(SH)、羧基(COOH)。
11.权利要求10的LCD，其中式1中的R1选自：且R2选自：
12.权利要求10的LCD，其中自动光敏聚酰亚胺的重均分子量为5×103-2×105。
13.权利要求10的LCD，校准层还含有在其侧链具有长链烷基的聚酰亚胺。
14.权利要求13的光校准组合物，其中自动光敏聚酰亚胺与其侧链具有烷基的聚酰亚胺的重量比为99∶1-80∶20。
15.权利要求13的光校准组合物，其中在其侧链具有烷基的聚酰亚胺的重均分子量为5×103-2×105。
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1997
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| US9715144B2 (en) | 2007-12-21 | 2017-07-25 | Rolic Ag | Photoalignment composition |
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