CN1197811A - 光校准聚合物、用其形成的校准层及具校准层的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有同时引入到其主链和侧链的光校准官能团的光校准聚合物、使用该光校准聚合物形成的校准层以及具有该校准层的液晶显示装置。该光校准聚合物具有对光良好的校准性能和对热稳定或抗冲击。
Description
本发明涉及一种光校准聚合物、使用其形成的校准层以及具有该校准层的液晶显示装置，而且更具体地说，本发明涉及一种具有能够良好实现光校准以及对热稳定或抗冲击的光校准聚合物、使用该光校准聚合物形成的校准层以及具有该校准层的液晶显示装置。
一般，液晶显示装置具有上、下基层，透明电极和在上、下基层形成的校准层以及在上、下校准层之间的液晶层。
在具有前述结构的LCD中，受电场影响的液晶分布根据外的电压而变化。根据分布的变化，引入到LCD的外来光被屏蔽或透射。LCD受过该性质的驱动。换句话说，如果将电压施用到透明电极层，则在液晶层内形成电场。这样，液晶在预定的方向上驱动。引入到LCD的液晶内的光根据液晶的驱动被屏蔽或透射。
作为显示装置的LCD的功能，即光透射、响应时间、视角或对比受液晶分子的分布特性所决定。由此，均匀控制液晶分子校准的技术成为一个非常重要的因素。
液晶的均匀校准状态仅仅在上、下基层之间通过插入液晶来完成是很困难的。因此，一般在透明电极层上形成用于校准液晶的校准层。
习惯采用打磨法形成校准层，在该方法中由例如聚酰亚胺或聚酰胺的有机聚合材料构成的薄膜经成形、固化然后用特殊布料打磨。
该打磨法易于操作而且其过程简单。然而，例如纤维素这样细小颗粒或物料可能从打磨处理中使用的布料中分离而污染校准层。而且，根据用于形成校准层的该材料，校准不可能顺利完成。薄膜晶体管可能被打磨处理期间产生的静电所破坏。
为了解决上述的问题，人们开发了光校准技术，其中在全过程中不产生粉尘、静电或其它污染颗粒并且保持清洁。根据这种非损坏性的校准法，偏振光辐射到光校准层上引起各向异性的，光聚合作用。结果，光校准层具有校准特性，由此均匀校准液晶。用于光校准层的聚合物包括聚肉桂酸乙烯酯(PVCN)和聚甲氧基肉桂酸乙烯酯(PVMC)。这些聚合物化合物具有引入到其主链或者侧链的光校准官能团。
如果校准层是利用具有这种聚合物的光校准组合物形成的，则光的校准性能和热稳定性变差，而且具有校准层的液晶显示装置的液晶预倾斜角(pretiltangle)降到几乎0°。
为了解决以上问题，本发明的第一个目的在于提供一种具有高度对热稳定或抗冲击以及良好预倾斜角特性的光校准聚合物，该聚合物通过同时将光校准官能团引入至其主链和侧链中。
本发明的第二个目的在于提供使用该光校准层形成的校准层。
本发明的第三个目的在于提供具有该校准层的液晶显示装置。
为了完成本发明的第一个目的，提供了下式(1)所示的聚酰亚胺：
其中R1为下式所示的二苯酮组分：
R4为下式所示的二苯酮组分：
其中A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8为彼此不同的选自以下的基团：氢原子、C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤化物、卤原子、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；
R2选自以下的基团：未取代的或取代的C6-C30芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)。未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20脂肪烃基；
X1为COO-或COOCO-；
R3为E-CH2-F，这里E为(CH2)m，其中m为1-10的整数，而且F为选自由未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基、其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)，未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X2为选自以下的基团：氢原子、卤化物、卤原子、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、未经取代的或经取代的氨基、羟基(OH)、硝基(NO2)和C1-C10的烷基；
取代基(X)为选自以下的基团：C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤原子、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；且n1为10-50的整数。
式(1)所示的聚酰亚胺的平均分子量优选位于4×103和1×105之间。
通过包括上式(1)所示聚酰亚胺的校准层来实现本发明的第二个目的。
通过包括一对彼此相对的上、下基层，在上、下基层上形成的透明电极，在透明电极上形成的校准层以及在该校准层之间的液晶层的液晶显示装置来实现本发明第三个目的，其中校准层包括上式(1)所示的聚酰亚胺。
在本发明中，通过在具有光校准官能团的光校准聚合物上增加用于锚定液晶的官能点来改善校准和校准性能对热稳定或抗冲击的性能。
作为聚酰亚胺，优选使用下式(2)所示的化合物：
其中n2为10-50的整数。
在上式(1)所示的聚合物中，侧链长度优选为约0.8-5倍的用作液晶显示装置的液晶分子，该液晶显示装置具有使用聚合物(1)形成的校准层，即16-100。其中，如果侧链长度少于0.8倍的用于使用聚合物(1)形成校准层的液晶显示装置的液晶分子，则达到液晶的理想预倾斜角是困难的。如果大于5倍的液晶分子，则热稳定性削弱。
下面，将参照各种实施方式详细说明本发明，但不用于限制本发明。
合成实施例1
将1.51g(9.91×10-3mol)的3，5-二氨基苯甲酸，1.4g(9.91×10-3mol)的1，3-二(氨甲基)环己烷和6.30g(19.8×10-3mol)的3，3’，4，4’-二苯酮羧酸二酐溶于60ml的NMP。
室温下搅拌反应混合物24小时。然后，加入20ml的间-甲酚于所得物中并在180℃下加热2小时。
当反应结束时，所得物倒入约1.5l的水中以沉淀。得到的沉淀物经过滤和干燥。
合成实施例2
将合成实施例1中得到的5.08g(5.46×10-3mol)所得物、1.42g(6.55×10-3mol)的4-氟-4’-羟基二苯酮、1.35g(6.55×10-3mol)的1，3-二环己基碳化二亚胺(DCC)和0.16g(1.09×10-3mol)的4-吡咯烷基并吡啶溶于60ml的NMP。
搅拌所得物约6小时，而且将产生的N，N’-二环己基脲过滤和分离。
所得物倒入过量水中经沉淀。过滤和干燥得到的沉淀物。
实施例
溶解合成实施例2中得到的聚酰亚胺于NMP中，将得到的混合物自旋涂敷到两个各自具有ITO电极层的玻璃基层上。接下来，所得物料在约140℃的温度下干燥约30分钟，而且在约200℃的温度下热处理约2小时，由此形成校准层。
然后，具有约330nm波长的线型偏振光辐射到校准层上进行约5分钟的光反应。
通过将两个玻璃基层密封制得一空电池，其中使用定距片形成校准层。通过向空电池内注射液晶来得到LCD。
在通过以上实施例制得的LCD中，测量校准度、校准层的热稳定性和液晶预倾斜角。这里，通过偏振膜观测校准角。热稳定性的测定是通过升高温度到200-250℃，在该温度下保持所得物到预定时间，减低温度到室温，然后通过偏振膜检查校准层的变形程度。使用晶体旋转法来测定预倾斜角。
结果，在通过实施例制得的LCD中，校准层具有足够高的热稳定性，即使温度升高到250℃校准层也不变形。而且液晶的预倾斜角约40°。
根据本发明，具有使用光校准聚合物形成的校准层的液晶显示装置中，液晶分子的校准在200-250℃的范围内热稳定，而且液晶的预倾斜角可以升高到40°。
Claims (12)
1.由下式(1)所示的聚酰亚胺：
其中R1为下式所示的二苯酮组分：
R4为下式所示的二苯酮组分：
其中A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8为彼此不同的选自以下的基团：氢原子、C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤化物、卤原子、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；
R2选自以下的基团：未取代的或取代的C6-C30芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X为COO-或COOCO-；
R3为E-CH2-F，其中，E为(CH2)m，其中m为1-10的整数，而且F为选自未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未经取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X2为选自以下的基团：氢原子、卤化物、卤原子、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、未取代的或取代的氨基、羟基(OH)、硝基(NO2)和C1-C10的烷基；
取代基(X)为选自以下的基团：C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤原子、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；且n1为10-50的整数。
2.根据权利要求1的光校准聚合物，其中聚酰亚胺为下式(2)所示：
其中n2为10-50的整数。
3.根据权利要求1的光校准聚合物，其中聚酰亚胺的重均分子量为4×103和1×105之间。
4.根据权利要求1的光校准聚合物，其中在式(1)中，其侧链长度为16-100埃。
5.包括下式(1)所示聚酰亚胺的校准层：
其中R1为下式所示的二苯酮组分：
R4为下式所示的二苯酮组分：
其中A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8为彼此不同的选自以下的基团：氢原子、C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤化物、卤原子、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；
R2选自以下的基团：未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X1为COO-或COOCO-；
R3为E-CH2-F，其中，E为(CH2)m，其中m为1-10的整数，而且F为选自由未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X2为选自以下的基团：氢原子、卤化物、卤原子、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、未经取代的或经取代的氨基、羟基(OH)、硝基(NO2)和C1-C10的烷基；
取代基(X)为选自以下的基团：C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤原子、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；且n1为10-50的整数。
6.根据权利要求5的校准层，其中聚酰亚胺为下式(2)所示：
其中n2为10-50的整数。
7.根据权利要求5的校准层，其中聚酰亚胺的重均分子量为4×103和1×105之间。
8.根据权利要求5的校准层，其中在式(1)中，其侧链长度为16-100。
9.一种液晶显示装置，包括一对彼此相对的上、下基层，在上、下基层上形成的透明电极，在透明电极上形成的校准层以及在该校准层之间的液晶层，其中校准层含有下式(1)所示的聚酰亚胺：
其中R1为下式所示的二苯酮组分：
R4为下式所示的二苯酮组分：
其中A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8为彼此不同的选自以下的基团：氢原子、C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤化物、卤原子、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；
R2选自以下的基团：未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X1为COO-或COOCO-；
R3为E-CH2-F，其中，E为(CH2)m，其中m为1-10的整数，而且F为选自由未取代的或取代的C6-C30的芳香烃基，其中芳香烃基带有至少一个取代基(X)、未取代的或取代的带有至少一个取代基(X)的C3-C20的脂肪烃基；
X2为选自以下的基团：氢原子、卤化物、卤原子、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、未经取代的或经取代的氨基、羟基(OH)、硝基(NO2)和C1-C10的烷基；
取代基(X)为选自以下的基团：C1-C10的烷基、芳香基、未取代的或取代的氨基、卤原子、卤化物、羟基(OH)、硝基(NO2)、氰基(CN)、硫氰基(SCN)、巯基(SH)和羧基(COOH)；且n1为10-50的整数。
10.根据权利要求9的液晶显示装置，其中聚酰亚胺为下式(2)所示：
其中n2为10-50的整数。
11.根据权利要求9的液晶显示装置，其中聚酰亚胺的重均分子量为4×103和1×105之间。
12.根据权利要求9的液晶显示装置，其中在式(1)中，其侧链长度为16-100。
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