TW201922926A - 液晶配向劑組成物、使用此組成物製備液晶配向膜的方法、使用此組成物的液晶配向膜以及液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於製備具有增強配向特性及穩定性以及高電壓保持率的液晶配向膜的液晶配向劑組成物,一種使用此組成物製備液晶配向膜的方法,以及一種液晶配向膜及一種使用此液晶配向膜的液晶顯示裝置。
Description
[相關申請案的交叉參考]
本申請案主張2017年10月20日在韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2017-0136516號的優先權益,所述韓國專利申請案之揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
本申請案主張2017年10月20日在韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2017-0136516號的優先權益,所述韓國專利申請案之揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明是關於一種用於製備具有增強液晶配向特性及穩定性以及高電壓保持率的液晶配向膜的液晶配向劑組成物,一種使用此組成物製備液晶配向膜的方法,以及一種液晶配向膜及一種使用此液晶配向膜的液晶顯示裝置。
在液晶顯示裝置中,液晶配向膜起到在預定方向上對液晶進行配向的作用。具體而言,液晶配向膜充當排列液晶分子的導向器(director),且當液晶因電場(electric field)移動而形成影像時,液晶配向膜幫助液晶採取適當方向。為了在液晶顯示裝置中獲得均勻的亮度(brightness)及高對比率(contrast ratio),必需均勻地對液晶進行配向。
作為對液晶進行配向的習知方法之一,已使用將聚合物膜(諸如聚醯亞胺)塗覆到基板(諸如玻璃等)上及使用纖維(諸如耐綸或聚酯)在預定方向上摩擦其表面的摩擦(rubbing)方法。然而,在所述摩擦方法中,當摩擦纖維及聚合物膜時,可出現細粉塵或放電(electrical discharge;ESD),這可能在液晶面板之製造期間引起嚴重問題。
為了解決摩擦方法的這些問題,近期已對光配向方法進行了研究,在所述方法中,不經由摩擦而是經由光照射在聚合物膜中引發各向異性(anisotropy)以對液晶進行配向。
已推薦多種材料作為可用於光配向方法中的材料。在所述材料中,已主要使用聚醯亞胺以達成液晶配向膜的良好效能。然而,聚醯亞胺一般溶劑可溶性不佳,因此在藉由塗佈溶液態聚醯亞胺來形成配向膜的方法中難以直接進行塗覆。因此,塗佈具有極佳可溶性的前驅體形式,諸如聚醯胺酸或聚醯胺酸酯,且使其經歷高熱處理製程來形成聚醯亞胺,隨後對所述聚醯亞胺進行光照射以用於配向。然而,需要大量能量以藉由對聚醯亞胺膜進行光照射來獲得充足液晶配向。因此,侷限性在於在實踐中難以確保生產率,且需要額外熱處理製程以便在光照射之後獲得配向穩定性。
另外,液晶顯示裝置的高品質操作需要高電壓保持率(voltage holding ratio;VHR),但藉由單獨使用聚醯亞胺達成高電壓保持率受到限制。尤其近年來,隨著對於較低功率顯示器的需求增長,已發現液晶配向劑可能不僅影響諸如液晶之配向特性之基礎特性,而且影響電學特性,諸如由直流電/交流電壓產生的後像及電壓保持率。因此,存在日益增長的對於開發能夠同時實現極佳液晶配向特性及電學特性的液晶配向材料的需求。
因此,需要開發在高溫環境下具有極佳液晶配向特性及電學特性以改良液晶顯示裝置的效能且實現較低功率顯示器的新穎液晶配向劑。
[技術問題]
本發明提供一種在高溫環境下具有極佳配向特性及穩定性且具有增強電學特性(諸如電壓保持率)的液晶配向劑組成物。
本發明提供一種在高溫環境下具有極佳配向特性及穩定性且具有增強電學特性(諸如電壓保持率)的液晶配向劑組成物。
另外,本發明提供一種使用所述液晶配向劑組成物製備液晶配向膜的方法。
此外,本發明提供一種藉由所述製備方法製備的液晶配向膜及包含所述液晶配向膜的液晶顯示裝置。
[技術解決方案]
本發明提供一種液晶配向劑組成物,包含:用於第一液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式1表示的重複單元,由以下化學式2表示的重複單元,以及由以下化學式3表示的重複單元,其中相對於由以下化學式1至化學式3表示的所述重複單元的總和,以5莫耳%至74莫耳%(mol%)的量包含由以下化學式1表示的所述重複單元;以及
用於第二液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式4表示的重複單元,由以下化學式5表示的重複單元,以及由以下化學式6表示的重複單元:
[化學式1]
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
[化學式5]
[化學式6]
其中,在化學式1至化學式6中,
R1 、R2 、R3 以及R4 各獨立地為氫或C1-10 烷基,其限制條件為R1 及R2 不均為氫,且R3 及R4 不均為氫,
X1 為由以下化學式7表示的四價有機基團:
[化學式7]
其中,在化學式7中,
R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基,以及
X2 、X3 、X4 、X5 以及X6 各獨立地為來源於具有4至20個碳原子的烴的四價有機基團或如下四價有機基團,其中在所述四價有機基團中,一個或大於一個H經鹵素取代或一個或大於一個-CH2 -經-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -或-CONH-取代以防止直接與氧原子或硫原子鍵結,以及
在化學式1至化學式3中,
Y1 至Y3 各獨立地為由以下化學式8表示的二價有機基團:
[化學式8]
其中,在化學式8中,
R9 及R10 各獨立地為鹵基、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基,
p及q各獨立地為0至4的整數,
L1 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-, 其中z為1至10的整數,
k及m各獨立地為1至3的整數,以及
n為0至3的整數,
且在化學式4至化學式6中,
Z1 、Z2 以及Z3 各獨立地為由以下化學式9表示的二價有機基團:
[化學式9]
其中,在化學式9中,
A1 為15族元素,
R11 為氫或C1-10 烷基,
a為1至3的整數,以及
A2 、A3 、A4 以及A5 為氮或碳,其限制條件為A2 至A5 中的至少一者為氮且其他的為碳。
本發明提供一種液晶配向劑組成物,包含:用於第一液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式1表示的重複單元,由以下化學式2表示的重複單元,以及由以下化學式3表示的重複單元,其中相對於由以下化學式1至化學式3表示的所述重複單元的總和,以5莫耳%至74莫耳%(mol%)的量包含由以下化學式1表示的所述重複單元;以及
用於第二液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式4表示的重複單元,由以下化學式5表示的重複單元,以及由以下化學式6表示的重複單元:
[化學式1]
[化學式2]
[化學式3]
[化學式4]
[化學式5]
[化學式6]
其中,在化學式1至化學式6中,
R1 、R2 、R3 以及R4 各獨立地為氫或C1-10 烷基,其限制條件為R1 及R2 不均為氫,且R3 及R4 不均為氫,
X1 為由以下化學式7表示的四價有機基團:
[化學式7]
其中,在化學式7中,
R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基,以及
X2 、X3 、X4 、X5 以及X6 各獨立地為來源於具有4至20個碳原子的烴的四價有機基團或如下四價有機基團,其中在所述四價有機基團中,一個或大於一個H經鹵素取代或一個或大於一個-CH2 -經-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -或-CONH-取代以防止直接與氧原子或硫原子鍵結,以及
在化學式1至化學式3中,
Y1 至Y3 各獨立地為由以下化學式8表示的二價有機基團:
[化學式8]
其中,在化學式8中,
R9 及R10 各獨立地為鹵基、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基,
p及q各獨立地為0至4的整數,
L1 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-, 其中z為1至10的整數,
k及m各獨立地為1至3的整數,以及
n為0至3的整數,
且在化學式4至化學式6中,
Z1 、Z2 以及Z3 各獨立地為由以下化學式9表示的二價有機基團:
[化學式9]
其中,在化學式9中,
A1 為15族元素,
R11 為氫或C1-10 烷基,
a為1至3的整數,以及
A2 、A3 、A4 以及A5 為氮或碳,其限制條件為A2 至A5 中的至少一者為氮且其他的為碳。
在下文中,將更詳細描述根據本發明的具體實施例的液晶配向劑組成物、使用此組成物製備液晶配向膜的方法以及包含因此製備的液晶配向膜的液晶顯示裝置。
貫穿本說明書,當一個部分「包含」一個組成元件時,除非另外特定描述,否則此不意謂排除另一組成元件,而是意謂可更包含另一組成元件。
如本文所用,術語「經取代」意謂化合物中的氫原子變為另一取代基,且待取代的位置不受限制,只要所述位置為氫原子經取代的位置,亦即,取代基可經取代的位置即可,且當兩個或大於兩個取代基經取代時,所述兩個或大於兩個取代基可彼此相同或不同。
如本文所用,術語「經取代或未經取代」意謂藉由一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的取代基進行的取代:氘;鹵基;氰基;硝基;羥基;羰基;酯基;醯亞胺基;醯胺基;胺基;羧基;磺酸基;磺醯胺基;氧化膦基;烷氧基;芳氧基;烷基硫醇基(alkylthioxy group);芳基硫醇基(arylthioxy group);烷基硫氧基(alkylsulfoxy group);芳基硫氧基(arylsulfoxy group);矽烷基;硼基;烷基;環烷基;烯基;芳基;芳烷基;芳烯基;烷芳基;芳基膦基;或含有N原子、O原子及S原子中的至少一者的雜環基,或不存在取代基,或藉由鍵聯所例示取代基中的兩個或大於兩個取代基的取代基進行取代,或不存在取代基。舉例而言,術語「鍵聯兩個或大於兩個取代基的取代基」可指代聯苯基。亦即,聯苯基可以是一種芳基,或可以解釋為連接兩個苯基的取代基。
在本說明書中,或意謂連接至另一取代基的鍵,且直接鍵意謂其中另一原子不存在於由L表示的部分中的情況。
在本說明書中,烷基可為直鏈或分支鏈烷基,且其碳原子數不受特定限制,但較佳為1至10。根據另一實施例,烷基具有1至6個碳原子。烷基的特定實例包含甲基、乙基、丙基、正丙基、異丙基、丁基、正丁基、異丁基、第三丁基、第二丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、環戊基甲基、環庚基甲基、辛基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、異己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基以及類似基團,但不限於此。
具有1至10個碳原子的氟烷基可以是其中具有1至10個碳原子的烷基中的至少一個氫原子經氟取代的基團,且具有1至10個碳原子的氟烷氧基可以是其中具有1至10個碳原子的烷氧基中的至少一個氫原子經氟取代的基團。
鹵(halogen)基可為氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。
第15族元素可為氮(N)、磷(P)、砷(As)、錫(Sn)或鉍(Bi)。
氮氧化物為其中氮原子及氧原子鍵結的化合物,且氮氧化物官能基意謂官能基中含有氮氧化物的官能基。氮氧化物官能基的實例包含硝基(-NO2
)及類似基團。
根據本發明的液晶配向劑組成物的特徵在於包含以下兩者:用於第一液晶配向劑的聚合物,其為經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體;及用於第二液晶配向劑的聚合物,其為來源於不對稱吡啶結構的二胺的聚醯亞胺前驅體。
當聚醯亞胺習知地用作液晶配向膜時,塗佈具有極佳可溶性的聚醯亞胺前驅體、聚醯胺酸或聚醯胺酸酯且使其乾燥以形成塗膜,隨後經由高溫熱處理製程轉化成聚醯亞胺,所述聚醯亞胺隨後經受光照射以用於配向處理。然而,需要大量光照射能量以藉由對聚醯亞胺膜進行光照射來獲得充足液晶配向,且亦需要額外熱處理製程以確保光照射之後的配向穩定性。使用大量光照射能量及額外高溫熱處理製程在製程成本及時間方面極其不利,因此,在將其應用於實際大批量生產過程時存在限制。
因此,本發明人發現,當使用由含有具有特定結構的含醯亞胺基二胺化合物的反應產物製備的用於第一液晶配向劑的聚合物(其包含化學式1至化學式3的重複單元)時,以預定量包含已經醯亞胺化的醯亞胺重複單元,因此在形成塗膜之後藉由光照射直接產生各向異性而無需高溫熱處理製程,隨後執行熱處理來完成配向膜。因此,可極大減少光照射能量,且甚至可藉由包含單一熱處理製程之單一製程來製備具有增強型配向特性及穩定性的液晶配向膜。
另外,本發明人發現,當除用於第一液晶配向劑的聚合物以外,在液晶配向劑組成物中亦包含由含有具有特定結構的含氮原子二胺化合物的反應產物製備的用於第二液晶配向劑的聚合物(其包含化學式4至化學式6的重複單元)時,由所述組成物製備的液晶配向膜即使在高溫下亦可具有高電壓保持率,可改良對比率降低或後像現象,且可改良歸因於配向膜的熱應力及機械強度的配向穩定性。
根據本發明的一個實施例,提供一種液晶配向劑組成物,包含:用於第一液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由化學式1表示的重複單元,由化學式2表示的重複單元以及由化學式3表示的重複單元,其中相對於由化學式1至化學式3表示的重複單元的總和,以5莫耳%至74莫耳%的量包含由化學式1表示的重複單元;以及用於第二液晶配向劑的聚合物,所述聚合物包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由化學式4表示的重複單元,由化學式5表示的重複單元,以及由化學式6表示的重複單元。
具體而言,關於根據一個實施例的液晶配向劑組成物中的用於第一液晶配向劑的聚合物及用於第二液晶配向劑的聚合物,在化學式1至化學式6的重複單元中,X1
為由化學式7表示的四價有機基團,且X2
、X3
、X4
、X5
以及X6
各獨立地為來源於具有4至20個碳原子的烴的四價有機基團或如下四價有機基團,其中在所述四價有機基團中,一個或大於一個H經鹵素取代或一個或大於一個-CH2
-經-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2
-或-CONH-取代以防止直接與氧原子或硫原子鍵結。
舉例而言,X2
、X3
、X4
、X5
以及X6
可各獨立地為由以下化學式10表示的四價有機基團:
[化學式10]
其中,在化學式10中,
R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基,
R12 及R13 各獨立地為氫或C1-10 烷基,
L2 為由下列所構成的族群中選出的任一者:單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CR14 R15 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )b -、-O(CH2 )b O-、-COO-(CH2 )b -OCO-、-HN-(CH2 )b -NH-、-R14 N-(CH2 )b -NR15 -、伸苯基以及其組合,其中R14 及R15 各獨立地為氫、C1-10 烷基或C1-10 氟烷基,且各b獨立地為1至10的整數。
[化學式10]
其中,在化學式10中,
R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基,
R12 及R13 各獨立地為氫或C1-10 烷基,
L2 為由下列所構成的族群中選出的任一者:單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CR14 R15 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )b -、-O(CH2 )b O-、-COO-(CH2 )b -OCO-、-HN-(CH2 )b -NH-、-R14 N-(CH2 )b -NR15 -、伸苯基以及其組合,其中R14 及R15 各獨立地為氫、C1-10 烷基或C1-10 氟烷基,且各b獨立地為1至10的整數。
另外,根據一個實施例的液晶配向劑組成物中用於第一液晶配向劑的聚合物可包含化學式1至化學式3的重複單元,其中Y1
、Y2
及Y3
可各獨立地為由化學式8表示的二價有機基團。
在化學式8中,氫鍵結至未經R9
或R10
取代的碳,且當p或q為2至4的整數時,多個R9
或R10
可為相同或不同取代基。另外,在化學式8中,k及m可各獨立地為0至3或1至3的整數,且n可為0至3的整數或為0或1。
化學式8對應於來源於具有特定結構的含醯亞胺二胺的重複單元的一部分,所述含醯亞胺二胺為用於形成用於液晶配向劑的聚合物的前驅體。
更具體而言,化學式8可為以下化學式11或化學式12:
[化學式11]
[化學式12]
其中,在化學式12中,L3 為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR16 R17 -,其中R16 及R17 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
[化學式11]
[化學式12]
其中,在化學式12中,L3 為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR16 R17 -,其中R16 及R17 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
較佳地,化學式11可為以下化學式11-1:
[化學式11-1]
[化學式11-1]
另外,化學式12可為以下化學式12-1:
[化學式12-1]
其中,在化學式12-1中,L3 為O或CH2。
[化學式12-1]
其中,在化學式12-1中,L3 為O或CH2。
另外,根據一個實施例的液晶配向劑組成物中用於第二液晶配向劑的聚合物可具有化學式4至化學式6的重複單元,其中Z1
、Z2
及Z3
可各獨立地為由化學式9表示的二價有機基團。Z1
、Z2
及Z3
可定義為由化學式4表示的二價有機基團以提供具有各種結構的用於液晶配向劑的聚合物,其可展現上文所描述的效應。
在化學式9中,A1
可為15族元素,且15族元素可為氮(N)、磷(P)、砷(As)、錫(Sb)或鉍(Bi)。R11
為與A1
鍵結的官能基,且可能以由a表示的數目鍵結至A1
元素。較佳地,在化學式9中,A1
可為氮,R11
可為氫,且a可為1。
另一方面,藉由滿足在化學式9中,A2
至A5
中的至少一者為氮且其他的為碳的條件,化學式9可歸因於氮原子而形成不對稱結構,其不會相對於中心點或中心線形成對稱性。化學式9為來源於具有特定結構的含氮原子二胺的重複單元,所述含氮原子二胺為用於形成用於液晶配向劑的聚合物的前驅體,且此被認為是因使用如稍後描述的不對稱二胺所致。
由化學式9表示的官能基具有其中兩種芳族環化合物,較佳地一種雜芳族環化合物及一種芳族環化合物經由二級胺基或三級胺基鍵結的結構特徵。因此,液晶配向劑可滿足同等等級或更高等級的配向特性或後像特性,且可具有改良電壓保持率,從而實現極佳電學特性。
另一方面,當兩種芳族環化合物經由單鍵鍵結而無需二級胺基或三級胺基時,存在液晶配向劑的配向特性變差且電壓保持率相對降低的技術問題。
另外,在經由二級胺基或三級胺基鍵結的兩種芳族環狀化合物均不含有氮原子的情況下,即使藉由胺與酸酐的反應形成的聚醯胺酸或聚醯胺酸酯的醯亞胺化反應繼續(例如,經由230℃的熱處理),醯亞胺化反應亦未充分進行,因此最終液晶配向膜內存在醯亞胺化速率減小的限制。
另外,由化學式11表示的官能基的特徵在於僅胺基及氫鍵結至兩種芳族環化合物中的各者,較佳地,雜芳族環化合物及芳族環化合物,且未引入其他取代基。當諸如氟烷基的取代基經引入至雜芳族環化合物或芳族環化合物時,存在配向特性由於取代基而降低的技術問題。
更具體而言,在化學式9中,A2
至A5
中的一者可為氮且其他的可為碳。在化學式9中,A2
及A5
中的一者為氮且其他的為碳,且A3
及A4
可為碳。亦即,在化學式9中,含有A2
至A5
之芳環可具有吡啶(pyridine)結構。因此,塗覆一個實施例的用於液晶配向劑的聚合物的液晶顯示裝置可實現高電壓保持率及液晶配向特性。
另外,化學式9可包含一個或大於一個由以下化學式9-1、化學式9-2以及化學式9-3所構成的族群中選出的重複單元:
[化學式9-1]
[化學式9-2]
[化學式9-3]
其中,在化學式9-1、化學式9-2以及化學式9-3中,對A1 、A2 、A3 、A4 、A5 、R11 及a的描述包含上文對化學式9的描述。
[化學式9-1]
[化學式9-2]
[化學式9-3]
其中,在化學式9-1、化學式9-2以及化學式9-3中,對A1 、A2 、A3 、A4 、A5 、R11 及a的描述包含上文對化學式9的描述。
如上文所描述,由於化學式9之重複單元包括一個或大於一個由化學式9-1、化學式9-2以及化學式9-3所構成的族群中選出的重複單元,故可實現更佳液晶配向特性。
根據一個實施例的液晶配向劑組成物中用於第一液晶配向劑的聚合物可相對於重複單元的總和,以5莫耳%至74莫耳%及較佳地10莫耳%至60莫耳%的量包含由化學式1、化學式2以及化學式3表示的重複單元當中的為醯亞胺重複單元的由化學式1表示的重複單元。
如上文所描述,當使用包含特定量由化學式1表示的醯亞胺重複單元的聚合物時,用於第一液晶配向劑的聚合物包含預定量的已經醯亞胺化的醯亞胺重複單元,因此即使當省略高溫熱處理製程且直接照射光時亦可製備具有極佳配向特性及穩定性的液晶配向膜。
若以小於上文提及的含量範圍包含由化學式1表示的重複單元,則可能不會展現充足配向特性且可能降低配向穩定性。若由化學式1表示的重複單元的含量超出上文提及的含量範圍,則存在可溶性降低且因此難以製備能夠進行塗佈的穩定配向溶液的問題。因此,就提供具有極佳儲存穩定性、電學特性、配向特性及配向穩定性的用於液晶配向劑的聚合物而言,較佳的是包含上文提及的含量範圍內的由化學式1表示的重複單元。
另外,可取決於所需特性以適當的量包含由化學式2表示的重複單元或由化學式3表示的重複單元。
具體而言,可相對於由化學式1至化學式3表示的重複單元的總和,以0莫耳%至40莫耳%、較佳地0莫耳%至30莫耳%的量包含由化學式2表示的重複單元。由化學式2表示的重複單元在光照射之後的高溫熱處理製程期間具有低醯亞胺轉化率,因此,若所述量超出以上範圍,則總醯亞胺化率不足,從而降低配向穩定性。因此,由化學式2表示的重複單元在上文提及的範圍內展現適當可溶性,從而提供可實現高醯亞胺化率同時具有極佳加工特性的用於液晶配向劑的聚合物。
此外,可相對於由化學式1至化學式3表示的重複單元的總和,以0莫耳%至95莫耳%及較佳地10莫耳%至90莫耳%的量包含由化學式3表示的重複單元。在此範圍內,可展現極佳塗佈特性,從而提供可實現高醯亞胺化率同時具有極佳加工特性的用於液晶配向劑的聚合物。
同時,根據一個實施例的液晶配向劑組成物中的用於第二液晶配向劑的聚合物可相對於重複單元的總和,以0莫耳%至80莫耳%及較佳地0.1莫耳%至65莫耳%的量包含由化學式4、化學式5以及化學式6表示的重複單元當中的為醯亞胺重複單元的由化學式4表示的重複單元。
如上文所描述,當使用包含特定量由化學式4表示的醯亞胺重複單元的聚合物時,聚合物包含預定量的已經醯亞胺化的醯亞胺重複單元,因此即使當省略高溫熱處理製程且直接照射光時亦可製備具有極佳配向特性及穩定性的液晶配向膜。
若以小於上文提及的含量範圍包含由化學式4表示的重複單元,則可能不會展現充足配向特性且可能降低配向穩定性。若由化學式4表示的重複單元的含量超出上文提及的含量範圍,則存在可溶性降低且因此難以製備能夠進行塗佈的穩定配向溶液的問題。因此,就提供具有極佳儲存穩定性、電學特性、配向特性及配向穩定性的用於液晶配向劑的聚合物而言,較佳的是包含上文提及的含量範圍內的由化學式4表示的重複單元。
另外,可取決於所需特性以適當的量包含由化學式5表示的重複單元或由化學式6表示的重複單元。
具體而言,可相對於由化學式4至化學式6表示的重複單元的總和,以0莫耳%至50莫耳%、較佳地0.1莫耳%至30莫耳%的量包含由化學式5表示的重複單元。由化學式5表示的重複單元在光照射之後的高溫熱處理製程期間具有低醯亞胺轉化率,因此,若所述量超出以上範圍,則總醯亞胺化率不足,從而降低配向穩定性。因此,由化學式5表示的重複單元在上文提及的範圍內展現適當可溶性,從而提供可實現高醯亞胺化率同時具有極佳加工特性的用於液晶配向劑的聚合物。
此外,可相對於由化學式4至化學式6表示的重複單元的總和,以10莫耳%至100莫耳%及較佳地30莫耳%至99.8莫耳%的量包含由化學式6表示的重複單元。在此範圍內,可展現極佳塗佈特性,從而提供可實現高醯亞胺化率同時具有極佳加工特性的用於液晶配向劑的聚合物。
同時,根據一個實施例的液晶配向劑組成物可包含重量比為約5:95至約95:5及較佳地約15:85至約85:15的用於第一液晶配向劑的聚合物及用於第二液晶配向劑的聚合物。
如上文所描述,用於第一液晶配向劑的聚合物可包含預定量的已經醯亞胺化的醯亞胺重複單元,因此在形成塗膜之後藉由光照射直接產生各向異性而無需高溫熱處理製程,隨後執行熱處理來完成配向膜。另外,用於第二液晶配向劑的聚合物可包含來源於具有特定不對稱結構的含氮原子二胺化合物的重複單元,因此即使在高溫下亦可獲得高電壓保持率,且可改良對比率降低或後像現象,從而改良電學特性。當用於第一液晶配向劑的聚合物及用於第二液晶配向劑的聚合物(各自具有上文所描述的特徵)在以上文重量比彼此混合之後使用時,用於第一液晶配向劑的聚合物的極佳光反應特性及液晶配向特性與用於第二液晶配向劑的聚合物的極佳電學特性可彼此補充,因此可展現極佳塗佈特性,從而製備可實現高醯亞胺化率同時具有極佳加工特性且可具有極佳電學特性(諸如由直流電/交流電壓產生的後像及電壓保持率)的液晶配向膜以及可同時具有更佳配向特性及電學特性的液晶配向膜。
同時,根據一個實施例的液晶配向劑組成物中用於第二液晶配向劑的聚合物可更包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式13表示的重複單元,由以下化學式14表示的重複單元,以及由以下化學式15表示的重複單元:
[化學式13]
[化學式14]
[化學式15]
其中,在化學式13至化學式15中,
R18 及R19 中的至少一者為具有1至10個碳原子的烷基且其他的為氫,
X7 至X9 各獨立地為四價有機基團,以及
Z4 至Z6 各獨立地為由以下化學式16表示的二價有機基團:
[化學式16]
其中,在化學式16中,
R20 及R21 各獨立地為鹵素、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基,
p'及q'各獨立地為0至4的整數,
L4 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-, 其中各z獨立地為1至10的整數,
k'及m'各獨立地為0至3的整數,以及
n'為0至3的整數。
[化學式13]
[化學式14]
[化學式15]
其中,在化學式13至化學式15中,
R18 及R19 中的至少一者為具有1至10個碳原子的烷基且其他的為氫,
X7 至X9 各獨立地為四價有機基團,以及
Z4 至Z6 各獨立地為由以下化學式16表示的二價有機基團:
[化學式16]
其中,在化學式16中,
R20 及R21 各獨立地為鹵素、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基,
p'及q'各獨立地為0至4的整數,
L4 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-, 其中各z獨立地為1至10的整數,
k'及m'各獨立地為0至3的整數,以及
n'為0至3的整數。
在化學式16中,氫可鍵結至未經R20
或R21
取代的碳,且p'及q'各獨立地為0至4、1至4或2至4的整數,且當p'或q'為2至4的整數時,多個R20
或R21
可為相同或不同的取代基。
另外,在化學式16中,k'及m'可各獨立地為0至3或1至3的整數,且n'可為0至3或1至3的整數。
更具體而言,化學式16可為以下化學式17或化學式18:
[化學式17]
[化學式18]
其中,在化學式18中,
L5為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR22 R23 -,其中R22 及R23 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
[化學式17]
[化學式18]
其中,在化學式18中,
L5為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR22 R23 -,其中R22 及R23 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
較佳地,化學式17可為以下化學式17-1:
[化學式17-1]
[化學式17-1]
另外,化學式18可為以下化學式18-1:
[化學式18-1]
其中,在化學式18-1中,L5 為O或CH2 。
[化學式18-1]
其中,在化學式18-1中,L5 為O或CH2 。
在化學式13至化學式15中,X7
至X9
各獨立地為來源於具有4至20個碳原子的烴的四價有機基團或如下四價有機基團,其中在所述四價有機基團中,一個或大於一個H經鹵素取代或一個或大於一個-CH2
-經-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2
-或-CONH-取代以防止直接與氧原子或硫原子鍵結。
舉例而言,X7
至X9
可各獨立地包含描述於以下化學式19中的四價有機基團:
[化學式19]
其中,在化學式19中,
R24 、R25 、R26 以及R27 各獨立地為氫或C1-6 烷基,
R28 及R29 各獨立地為氫或C1-10 烷基,以及
L6 為由下列所構成的族群中選出的任一者:單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CR30 R31 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )b -、-O(CH2 )b O-、-COO-(CH2 )b -OCO-、-HN-(CH2)b -NH-、-R30 N-(CH2 )b -NR31 -、伸苯基以及其組合,其中R30 及R31 各獨立地為氫、C1-10 烷基或C1-10 氟烷基,且各b獨立地為1至10的整數。
[化學式19]
其中,在化學式19中,
R24 、R25 、R26 以及R27 各獨立地為氫或C1-6 烷基,
R28 及R29 各獨立地為氫或C1-10 烷基,以及
L6 為由下列所構成的族群中選出的任一者:單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CR30 R31 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )b -、-O(CH2 )b O-、-COO-(CH2 )b -OCO-、-HN-(CH2)b -NH-、-R30 N-(CH2 )b -NR31 -、伸苯基以及其組合,其中R30 及R31 各獨立地為氫、C1-10 烷基或C1-10 氟烷基,且各b獨立地為1至10的整數。
就此而言,一個或大於一個由化學式4所表示的重複單元、化學式5所表示的重複單元以及化學式6所表示的重複單元所構成的族群中選出的重複單元與一個或大於一個由化學式13所表示的重複單元、化學式14所表示的重複單元以及化學式15所表示的重複單元所構成的族群中選出的重複單元之間的莫耳比可為1:100至100:1。
另外,用於第一液晶配向劑的聚合物與用於第二液晶配向劑的聚合物可具有1000公克/莫耳(g/mol)至200,000公克/莫耳的重量平均分子量。重量平均分子量意謂藉由GPC方法量測的關於聚苯乙烯的重量平均分子量。在判定藉由GPC方法量測之關於聚苯乙烯的重量平均分子量的過程中,可使用通常已知的分析裝置,亦即偵測器(諸如折射率偵測器(Refractive Index Detector)或UV偵測器(UV -detector))及分析管柱。可使用溫度、溶劑以及流動速率的常用條件。量測條件的特定實例可包含40℃的溫度、二甲基甲醯胺(dimethylformamide;DMF)/四氫呋喃(tetrahydrofuran;THF)的混合溶劑以及0.5毫升/分鐘(mL/min)至1.0毫升/分鐘的流動速率(flow rate)。
另一方面,根據本發明的另一實施例,提供一種使用如上文所描述的液晶配向劑組成物製備液晶配向膜的方法。製備液晶配向膜的方法可包含以下步驟:將液晶配向劑組成物塗佈至基板上以形成塗膜(步驟1);乾燥塗膜(步驟2);緊接在乾燥步驟之後用光照射所述塗膜以執行配向處理(步驟3);以及熱處理並固化經配向處理的塗膜(步驟4)。
步驟1為將上文所描述的液晶配向劑組成物塗佈至基板上以形成塗膜的步驟。
將液晶配向劑組成物塗佈至基板上的方法不受特別限制,且舉例而言,可使用諸如網版印刷、平版印刷、柔版印刷、噴墨印刷等的方法。
此外,液晶配向劑組成物可為溶解或分散於有機溶劑中的液晶配向劑組成物。有機溶劑的特定實例包含N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、2-吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-乙烯吡咯啶酮、二甲亞碸、四甲基脲、吡啶、二甲碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、1,3-二甲基-咪唑啶酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基異戊基酮、甲基異丙基酮、環己酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、二乙二醇二甲醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單異丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯以及類似物。這些溶劑可單獨或呈其混合物使用。
另外,液晶配向劑組成物可更包含除有機溶劑以外的其他組分。對於非限制性實例,當已塗佈液晶配向劑組成物時,可更包含能夠改良膜厚度的均勻性或表面光滑度、改良液晶配向膜與基板之間的黏著力、改變液晶配向膜的介電常數及導電性或增加液晶配向膜的密度的添加劑。這類添加劑可藉由多種溶劑、界面活性劑、矽烷類化合物、介電質物質、可交聯化合物等例示。
步驟2為乾燥塗膜的步驟,所述塗膜藉由將液晶配向劑組成物塗佈至基板上形成。
在乾燥塗膜的步驟中,可使用諸如加熱塗膜或真空蒸發的方法,且所述乾燥可較佳地在50℃至150℃下或在60℃至140℃下進行。
步驟3為緊接在乾燥步驟之後用光照射塗膜以執行配向處理的步驟。
在本發明中,「緊接在乾燥步驟之後對塗膜進行」意謂在乾燥步驟之後直接照射光而無需在等於或高於乾燥步驟的溫度的溫度下進行熱處理,且可增添除熱處理外的步驟。
更具體而言,當使用包含聚醯胺酸或聚醯胺酸酯的習知液晶配向劑製備液晶配向膜時,包含在基本上執行高溫熱處理之後的照射光的步驟以用於使聚醯胺酸醯亞胺化。然而,當使用上文所描述的一個實施例的液晶配向劑製備液晶配向膜時,不包含熱處理步驟,且直接照射光以執行配向處理,隨後藉由熱處理固化經配向處理的塗膜,從而能夠以低光照射能製備具有充足配向特性及增強穩定性的液晶配向膜。
在配向處理步驟中,藉由照射波長為150奈米(nm)至450奈米的偏振紫外線來執行光照射。在這種情況下,曝光強度可取決於用於液晶配向劑的聚合物的種類而變化。較佳地,可輻射10毫焦/平方公分(mJ/cm2
)至10焦/平方公分(J/cm2
)的能量,及更佳地,30毫焦/平方公分至2焦/平方公分的能量。
對於紫外線,照射偏振紫外線以執行配向處理,所述偏振紫外線選自藉由以下方法而經歷偏振處理的紫外線:穿過①使用基板的偏振裝置,其中介電各向異性材料塗佈於透明基板(諸如石英玻璃、鹼石灰玻璃、不含鹼石灰的玻璃等)的表面上;②偏振板,其上精細地沈積鋁或金屬線;或③藉由石英玻璃等的反射操作的布魯斯特(Brewster)偏振裝置,或利用所述偏振裝置、所述偏振板或所述布魯斯特偏振裝置進行反射。就此而言,偏振紫外線可垂直於基板表面照射,或可藉由以朝向特定角度的入射角導引來進行照射。藉由這種方法,向塗膜賦予液晶分子的配向能力。
步驟4為熱處理且固化經配向處理的塗膜的步驟。
熱處理且固化經配向處理的塗膜的步驟為即使在使用包含聚醯胺酸或聚醯胺酸酯的用於液晶配向劑的聚合物製備液晶配向膜的習知方法中亦在光照射之後進行的並區別於熱處理步驟的步驟,所述熱處理步驟在將液晶配向劑塗佈至基板上之後、在照射光之前或照射光的同時執行以使液晶配向劑醯亞胺化。
就此而言,可藉由諸如熱板、熱空氣循環路徑、紅外線爐以及類似物的加熱裝置進行熱處理,且較佳地在150℃至300℃或200℃至250℃的溫度下進行熱處理。
另一方面,在乾燥塗膜的步驟(步驟2)之後,必要時,可更包含緊接在乾燥步驟之後的在等於或高於乾燥步驟的溫度的溫度下熱處理塗膜的步驟。可藉由諸如熱板、熱空氣循環路徑、紅外線爐或類似物的加熱裝置執行,且較佳在150℃至250℃下執行熱處理。在這個過程中,可使液晶配向劑醯亞胺化。
亦即,製備液晶配向膜的方法可包含以下步驟:將上文提及的液晶配向劑塗佈至基板上以形成塗膜(步驟1);乾燥塗膜(步驟2);緊接在乾燥步驟之後在等於或高於乾燥步驟的溫度的溫度下熱處理塗膜(步驟3);用光照射經熱處理的塗膜或摩擦所述塗膜以執行配向處理(步驟4);以及熱處理並固化經配向處理的塗膜(步驟5)。
另一方面,根據本發明的另一實施例,提供一種藉由上文所描述的製備液晶配向膜的方法製備的液晶配向膜。
如上文所描述,當混合及使用用於第一液晶配向劑的聚合物及用於第二液晶配向劑的聚合物時,可製備具有增強配向特性及穩定性的液晶配向膜,所述用於第一液晶配向劑的聚合物包含兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由化學式1表示的重複單元,由化學式2表示的重複單元,以及由化學式3表示的重複單元,其中以5莫耳%至74莫耳%的量包含所述重複單元之中的由化學式1表示的醯亞胺重複單元,所述用於第二液晶配向劑的聚合物包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由化學式4表示的重複單元,由化學式5表示的重複單元,以及由化學式6表示的重複單元。
另一方面,根據本發明的另一實施例,提供一種包含上文所描述的液晶配向膜的液晶顯示裝置。
液晶配向膜可藉由已知方法引入液晶單元中,同樣,液晶單元可藉由已知方法引入液晶顯示裝置中。液晶配向膜可由包含特定量由化學式1表示的重複單元的聚合物製備,且因此可同時實現極佳穩定性及極佳物理特性。因此,可提供具有高可靠性的液晶顯示裝置。
[有利效應]
根據本發明,提供一種藉由經由簡單製程以降低的光照射能量改良對比率降低或後像現象來製備具有極佳配向特性及穩定性、高溫下的高電壓保持率以及極佳電學特性的液晶配向膜的方法,所述方法能夠藉由將液晶配向劑組成物塗覆至基板上、乾燥塗膜、緊接著用光照射塗膜以執行配向處理而忽略高溫熱處理製程以及隨後熱處理並固化經配向處理的塗膜來提供液晶配向膜;一種藉此製備的液晶配向膜;以及一種包含液晶配向膜的液晶顯示裝置。
根據本發明,提供一種藉由經由簡單製程以降低的光照射能量改良對比率降低或後像現象來製備具有極佳配向特性及穩定性、高溫下的高電壓保持率以及極佳電學特性的液晶配向膜的方法,所述方法能夠藉由將液晶配向劑組成物塗覆至基板上、乾燥塗膜、緊接著用光照射塗膜以執行配向處理而忽略高溫熱處理製程以及隨後熱處理並固化經配向處理的塗膜來提供液晶配向膜;一種藉此製備的液晶配向膜;以及一種包含液晶配向膜的液晶顯示裝置。
本發明將在以下實例中更詳細地予以描述。然而,以下實例僅用於說明的目的,且不希望本發明的範疇受其限制。
< 製備實例 >
製備實例 1 : 製備二胺 DA1-1
< 製備實例 >
製備實例 1 : 製備二胺 DA1-1
如以下反應流程執行製備。
具體而言,將CBDA(環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride),化合物1)及4-硝基苯胺(4-nitroaniline)溶解於DMF(二甲基甲醯胺(dimethylformamide))中以製備混合物。隨後,使所述混合物在約80℃下反應約12小時以製備化合物2醯胺酸。之後,將醯胺酸溶解於DMF中,且向其中添加乙酸酐及乙酸鈉以製備混合物。隨後,在約90℃下對混合物中的醯胺酸進行亞醯胺化約4小時以製備化合物3。將由此製備的化合物3醯亞胺溶解於DMAc(二甲基乙醯胺(dimethylacetamide))中,隨後向其中添加Pd/C以製備混合物。在約45℃下在約6巴的氫氣壓力下將所述混合物還原約20小時以製備二胺DA1-1。
製備實例 2 : 製備二胺 DA1-2
製備實例 2 : 製備二胺 DA1-2
以與製備實例1中相同的方式製備DA1-2,但使用1,3-二甲基環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(1,3-dimethylcyclobutane-1,2,3, 4-tetracarboxylic dianhydride;DMCBDA)代替環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride;CBDA)。
製備實例 3 : 合成二胺 DA1-3
製備實例 3 : 合成二胺 DA1-3
如以下反應流程執行製備。
具體而言,將25公克(g)CBDA(環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride),化合物1)添加至250毫升(mL)甲醇,且向其中添加1滴至2滴鹽酸並在回流下於約75℃下加熱約5小時。減壓移除溶劑,且添加300毫升乙酸乙酯及正己烷用於凝固。將產生的固體減壓過濾且在約40℃下減壓乾燥以獲得32公克化合物4。
將100毫升甲苯添加至34公克所獲得的化合物4,且在室溫下逐滴添加35公克乙二醯氯(oxalyl chloride)。逐滴添加2滴至3滴二甲基甲醯胺(dimethylformamide;DMF),且在約50℃下攪拌約16小時。冷卻至室溫後,減壓移除溶劑及剩餘的乙二醯氯。將300毫升正己烷添加至黃色固體產物且在回流下在約80℃下進行加熱。過濾經加熱反應溶液以移除未溶解於正己烷中的雜質(impurity),且緩慢冷卻至室溫。過濾所產生的白色晶體,且隨後在真空烘箱中於約40℃下乾燥以獲得32.6公克化合物5。
將29.6公克4-硝基苯胺(4-nitroaniline)及21.7公克三乙醇胺(triethanolamine;TEA)添加至約400毫升四氫呋喃(tetrahydrofuran;THF),且在室溫下向其中添加32.6公克化合物5。在室溫下攪拌約16小時後,過濾產生的沈澱物。將約400毫升二氯甲烷(Dichloromethane)添加至濾液,之後用0.1 N鹽酸水溶液洗滌,隨後用飽和碳酸氫鈉(NaHCO3
)水溶液洗滌。減壓過濾經洗滌的有機溶液以獲得固體產物。自二氯甲烷再結晶產物以獲得43公克固相二硝基化合物6。
將由此獲得的43公克二硝基化合物6置於高壓反應器中且溶解於約500毫升THF中。向其中添加2.2公克10重量%的Pd/C,之後在室溫下在3個大氣壓的氫氣(H2
)下攪拌約16小時。反應之後,使用矽藻土(celite)過濾器移除Pd-C。過濾之後,減壓濃縮濾液以獲得37公克酯化二胺DA1-3。
製備實例 4 : 合成二胺 DA2-1
製備實例 4 : 合成二胺 DA2-1
將18.3公克(100毫莫耳(mmol))2-氯-5-硝基吡啶(2-chloro-5-nitropyridine,化合物6)及12.5公克(98.6毫莫耳)對苯二胺(p-PDA,化合物7)完全溶解於約200毫升二甲亞碸(dimethyl sulfoxide;DMSO)中,隨後向其中添加23.4公克(200毫莫耳)三甲胺(triethanolamine;TEA),且在室溫下攪拌約12小時。當反應完成時,將反應產物置於含有約500毫升水的容器中,之後攪拌約1小時。用約200毫升水及約200毫升乙醇來洗滌藉由過濾獲得的固體以獲得16公克(61.3毫莫耳)化合物9(產率:60%)。
將化合物9溶解於約200毫升乙酸乙酯(ethyl acetate;EA)與THF的1:1混合物中,隨後添加0.8公克鈀(Pd)/碳(C),之後在氫氣氛圍下攪拌約12小時。反應完成後,濃縮經由矽藻土墊過濾的濾液以獲得11公克二胺化合物DA2-1(pIDA)(產率:89%)。
製備實例 5 : 合成二胺 DA2-2
製備實例 5 : 合成二胺 DA2-2
以與製備實例4中相同的方式製備二胺化合物DA2-2,但使用間苯二胺(meta-phenylenediamine;m-PDA)代替對苯二胺(para-phenylenediamine;p-PDA,化合物8)。
製備實例 6 : 合成二胺 DA2-3
製備實例 6 : 合成二胺 DA2-3
以與製備實例4中相同的方式製備二胺化合物DA2-3,但使用2-氯-4-硝基吡啶(2-chloro-4-nitropyridine)代替2-氯-5-硝基吡啶(2-chloro-5-nitropyridine,化合物7)。
< 合成實例 >
合成實例 1 至 合成實例 4 以及 比較合成實例 1 : 合成第一聚合物
合成實例 1 : 製備用於液晶配向劑的聚合物 P-1
< 合成實例 >
合成實例 1 至 合成實例 4 以及 比較合成實例 1 : 合成第一聚合物
合成實例 1 : 製備用於液晶配向劑的聚合物 P-1
將5.0公克(13.3毫莫耳)在製備實例1中所製備的DA1-1完全溶解於71.27公克無水N-甲基吡咯啶酮(N-methyl pyrrolidone;NMP)中。在冰浴中,將2.92公克(13.03毫莫耳)1,3-二甲基-環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(DMCBDA)添加至溶液中,並在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物P-1。
藉由GPC確認聚合物P-1的分子量,且結果是其數量平均分子量(Mn)為15,500公克/莫耳而其重量平均分子量(Mw)為31,000公克/莫耳。藉由所用單體的當量比判定聚合物P-1的單體結構,且在分子中,醯亞胺結構的比率為50.5%,而醯胺酸結構的比率為49.5%。
合成實例 2 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-2
合成實例 2 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-2
首先將5.376公克在製備實例2中所製備的DA1-2溶解於74.66公克NMP中,且向其中添加2.92公克1,3-二甲基-環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(DMCBDA),並在室溫下攪拌約16小時。之後,以與合成實例1中相同的方式製備聚合物P-2。
藉由GPC確認聚合物P-2的分子量,且結果是其數量平均分子量(Mn)為17,300公克/莫耳而其重量平均分子量(Mw)為34,000公克/莫耳。在聚合物P-2的分子中,醯亞胺結構的比率為50.5%,而醯胺酸結構的比率為49.5%。
合成實例 3 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-3
合成實例 3 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-3
首先將5.0公克在製備實例2中所製備的DA1-2及1.07公克對苯二胺(p-phenylenediamine)溶解於89.81公克NMP中,且向其中添加1.90公克環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(CBDA)及3.00公克氧基二鄰苯二甲酸二酐,並在室溫下攪拌約16小時以製備聚合物P-3。
藉由GPC確認聚合物P-3的分子量,且結果是其數量平均分子量(Mn)為17,000公克/莫耳而其重量平均分子量(Mw)為33,000公克/莫耳。在聚合物P-3的分子中,醯亞胺結構的比率為33.8%,而醯胺酸結構的比率為66.2%。
合成實例 4 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-4
合成實例 4 :製備用於液晶配向劑的聚合物 P-4
首先將5.0公克在製備實例2中所製備的DA1-1及3.93公克在製備實例3中所製備的DA1-3溶解於127.94公克NMP中,隨後向其中添加5.28公克環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(CBDA),並在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物P-4。
比較合成實例 1 :製備用於液晶配向劑的聚合物 PR-1
比較合成實例 1 :製備用於液晶配向劑的聚合物 PR-1
首先將6.00公克對苯二胺(p-phenylenediamine)溶解於156.9公克NMP中,且向其中添加5.34公克環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(CBDA)及6.10公克1,3-二甲基-環丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐(DMCBDA),並在室溫下攪拌約16小時以製備聚合物PR-1。
藉由GPC確認聚合物PR-1的分子量,因此,其數量平均分子量(Mn)為15,000公克/莫耳且其重量平均分子量(Mw)為28,000公克/莫耳。分析聚合物PR-1的單體結構,且結果是醯胺酸結構在分子中的比率為100%。
合成實例 5 至合成實例 25 以及 比較合成實例 2 至比較合成實例 7 : 合成第二聚合物
合成實例 5 : 用於液晶配向劑的聚合物 Q-1
合成實例 5 至合成實例 25 以及 比較合成實例 2 至比較合成實例 7 : 合成第二聚合物
合成實例 5 : 用於液晶配向劑的聚合物 Q-1
將19.743公克(0.099毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1完全溶解於225.213公克無水N-甲基吡咯啶酮(anhydrous N-methyl pyrrolidone,NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(pyromellitic dianhydride;PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-1。藉由GPC確認聚合物Q-1的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為27,000公克/莫耳。
合成實例 6 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -2
合成實例 6 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -2
將14.637公克(0.073毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1完全溶解於225.213公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴(ice bath)中,將20.0公克(0.068毫莫耳)3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride;BPDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-2。藉由GPC確認聚合物Q-2的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為24,000公克/莫耳。
合成實例 7 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -3
合成實例 7 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -3
將19.211公克(0.096毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1完全溶解於222.194公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.089毫莫耳)1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐(1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride;HPMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-3。藉由GPC確認聚合物Q-3的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為26,500公克/莫耳。
合成實例 8 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -4
合成實例 8 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -4
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及9.596公克(0.089毫莫耳)對苯二胺(p-phenylenediamine;p-PDA)完全溶解於178.897公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(pyromellitic dianhydride;PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-4。藉由GPC確認聚合物Q-4的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為24,500公克/莫耳。
合成實例 9 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -5
合成實例 9 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -5
將9.872公克(0.049毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及5.331公克(0.049毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於199.482公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-5。藉由GPC確認聚合物Q-5的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為27,500公克/莫耳。
合成實例 10 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -6
合成實例 10 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -6
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及17.768公克(0.089毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(4,4’-oxydianiline;ODA)完全溶解於225.208公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-6。藉由GPC確認聚合物Q-6的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為28,500公克/莫耳。
合成實例 11 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -7
合成實例 11 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -7
將9.872公克(0.049毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及9.871公克(0.049毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於225.21公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-7。藉由GPC確認聚合物Q-7的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為27,000公克/莫耳。
合成實例 12 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -8
合成實例 12 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -8
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及17.593公克(0.089毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(4,4’-methylenedianiline;MDA)完全溶解於224.218公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-8。藉由GPC確認聚合物Q-8的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為29,500公克/莫耳。
合成實例 13 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -9
合成實例 13 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -9
將9.872公克(0.049毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及9.774公克(0.049毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於224.66公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-9。藉由GPC確認聚合物Q-9的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為28,000公克/莫耳。
合成實例 14 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -10
合成實例 14 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -10
將1.464公克(0.007毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及7.114公克(0.066毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於161.939公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.068毫莫耳)3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(3,3’,4,4’-biphenyl tetracarboxylic acid dianhydride;BPDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-10。藉由GPC確認聚合物Q-10的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為27,500公克/莫耳。
合成實例 15 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -11
合成實例 15 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -11
將1.464公克(0.007毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及13.172公克(0.066毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於196.272公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.068毫莫耳)3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-11。藉由GPC確認聚合物Q-11的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為25,500公克/莫耳。
合成實例 16 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -12
合成實例 16 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -12
將1.464公克(0.007毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及13.043公克(0.066毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於195.537公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.068毫莫耳)3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-12。藉由GPC確認聚合物Q-12的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為27,000公克/莫耳。
合成實例 17 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -13
合成實例 17 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -13
將1.921公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及9.337公克(0.086毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於177.128公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.089毫莫耳)1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐(1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydrid;HPMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-13。藉由GPC確認聚合物Q-13的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為23,500公克/莫耳。
合成實例 18 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -14
合成實例 18 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -14
將1.921公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及17.289公克(0.086毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於222.189公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.089毫莫耳)1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐(HPMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-14。藉由GPC確認聚合物Q-14的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為26,500公克/莫耳。
合成實例 19 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -15
合成實例 19 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -15
將1.921公克(0.01毫莫耳)在製備實例4中所製備的二胺DA2-1及17.119公克(0.086毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於177.128公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.089毫莫耳)1,2,4,5-環己烷四甲酸二酐(HPMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-15。藉由GPC確認聚合物Q-15的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為25,000公克/莫耳。
合成實例 20 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -16
合成實例 20 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -16
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例5中所製備的二胺DA2-2及9.596公克(0.089毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於178.897公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-16。藉由GPC確認聚合物Q-16的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為22,500公克/莫耳。
合成實例 21 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -17
合成實例 21 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -17
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例5中所製備的二胺DA2-2及17.768公克(0.089毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於225.208公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-17。藉由GPC確認聚合物Q-17的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為24,500公克/莫耳。
合成實例 22 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -18
合成實例 22 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -18
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例5中所製備的二胺DA2-2及17.593公克(0.089毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於224.218公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-18。藉由GPC確認聚合物Q-18的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為23,000公克/莫耳。
合成實例 23 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -19
合成實例 23 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -19
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例6中所製備的二胺DA2-3及9.596公克(0.089毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於178.897公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-19。藉由GPC確認聚合物Q-19的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為21,500公克/莫耳。
合成實例 24 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -20
合成實例 24 :用於液晶配向劑的聚合物 Q -20
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例6中所製備的二胺DA2-3及17.768公克(0.089毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於225.208公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-20。藉由GPC確認聚合物Q-20的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為24,500公克/莫耳。
合成實例 25 :用於液晶配向劑的聚合物 Q - 21
合成實例 25 :用於液晶配向劑的聚合物 Q - 21
將1.974公克(0.01毫莫耳)在製備實例6中所製備的二胺DA2-3及17.593公克(0.089毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於224.218公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物Q-21。藉由GPC確認聚合物Q-21的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為21,000公克/莫耳。
比較合成實例 2 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-1
比較合成實例 2 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-1
將26.852公克(0.099毫莫耳)對苯二胺(p-PDA)完全溶解於265.496公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物QR-1。藉由GPC確認聚合物QR -1的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為26,000公克/莫耳。
比較合成實例 3 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-2
比較合成實例 3 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-2
將19.743公克(0.099毫莫耳)4,4'-氧基二苯胺(ODA)完全溶解於225.208公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物QR-2。藉由GPC確認聚合物QR-2的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為21,000公克/莫耳。
比較合成實例 4 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-3
比較合成實例 4 :用於液晶配向劑的聚合物 QR-3
將19.548公克(0.089毫莫耳)4,4'-亞甲苯胺(MDA)完全溶解於224.218公克無水N-甲基吡咯啶酮(NMP)中。
在冰浴中,將20.0公克(0.092毫莫耳)苯均四酸二酐(PMDA)添加至溶液且在室溫下攪拌約16小時以製備用於液晶配向劑的聚合物QR-3。藉由GPC確認聚合物QR-3的分子量,且結果是其重量平均分子量(Mw)為23,000公克/莫耳。
比較合成實例 5 :用於液晶配向劑的聚合物 S-1
比較合成實例 5 :用於液晶配向劑的聚合物 S-1
以與合成實例5中相同的方式製備用於液晶配向劑的聚合物S-1,但使用由以下化學式A表示的6-(4-胺基苯基)吡啶-3-胺(6-(4-aminophenyl)pyridin-3-amine)代替製備實例4中所製備的二胺DA2-1。
[化學式A]
比較合成實例 6 :用於液晶配向劑的聚合物 S-2
[化學式A]
比較合成實例 6 :用於液晶配向劑的聚合物 S-2
以與合成實例5中相同的方式製備用於液晶配向劑的聚合物S-2,但使用由以下化學式B表示的4,4'-二胺基二苯胺(4,4’-diaminodiphenylamine)代替製備實例4中所製備的二胺DA2-1。
[化學式B]
比較合成實例 7 :用於液晶配向劑的聚合物 S-3
[化學式B]
比較合成實例 7 :用於液晶配向劑的聚合物 S-3
以與合成實例5中相同的方法製備用於液晶配向劑的聚合物S-3,但使用由以下化學式C表示的N-(2,6-雙(三氟甲基)-4-胺基苯基)-1,4-苯二胺(N-(2,6-bis(trifluoromethyl)-4-aminophenyl)-1,4-phenylenediamine)代替製備實例4中所製備的二胺DA2-1。
[化學式C]
< 實例 >
實例 1 :製備液晶配向劑組成物
[化學式C]
< 實例 >
實例 1 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,將10公克在合成實例1中所製備的用於液晶配向劑的聚合物P-1及10公克在合成實例4中所製備的用於液晶配向劑的聚合物Q-1添加至12.4公克NMP及7.6公克正丁氧基乙醇(重量比為8:2)以製備5重量%溶液。經由孔徑為0.1微米(µm)的聚(四氟乙烯)濾紙在壓力下過濾所獲得溶液以製備液晶配向劑組成物。
實例 2 :製備液晶配向劑組成物
實例 2 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物P-3代替用於液晶配向劑的聚合物P-1。
實例 3 :製備液晶配向劑組成物
實例 3 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物P-4代替用於液晶配向劑的聚合物P-1。
實例 4 至實例 23 :製備液晶配向劑組成物
實例 4 至實例 23 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備各液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物Q-2至聚合物Q-21中的各者代替用於液晶配向劑的聚合物Q-1。
實例 24 :製備液晶配向劑組成物
實例 24 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用合成實例1-2中所製備的用於液晶配向劑的聚合物P-2代替用於液晶配向劑的聚合物P-1,且使用用於液晶配向劑的聚合物Q-4代替用於液晶配向劑的聚合物Q-1。
實例 25 至實例 27 :製備液晶配向劑組成物
實例 25 至實例 27 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例24中相同的方式製備各液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物Q-10至聚合物Q-12中的各者代替用於液晶配向劑的聚合物Q-4。
實例 28 :製備液晶配向劑組成物
實例 28 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例24中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但添加4公克用於液晶配向劑的聚合物P-2及16公克用於液晶配向劑的聚合物Q-4。
實例 29 至實例 31 :製備液晶配向劑組成物
實例 29 至實例 31 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例28中相同的方式製備各液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物Q-10至聚合物Q-12中的各者代替用於液晶配向劑的聚合物Q-4。
比較例 1 : 製備液晶配向劑組成物
比較例 1 : 製備液晶配向劑組成物
以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但添加20公克用於液晶配向劑的聚合物P-1而不使用用於液晶配向劑的聚合物Q-1。
比較例 2 :製備液晶配向劑組成物
比較例 2 :製備液晶配向劑組成物
以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但添加20公克用於液晶配向劑的聚合物Q-1而不使用用於液晶配向劑的聚合物P-1。
比較例 3 :製備液晶配向劑組成物
比較例 3 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物PR-1代替用於液晶配向劑的聚合物P-1。
比較例 4 至 比較例 6 :製備液晶配向劑組成物
比較例 4 至 比較例 6 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備各液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物QR-1至聚合物QR-3中的各者代替用於液晶配向劑的聚合物Q-1。
比較例 7 :製備液晶配向劑組成物
比較例 7 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與比較例5中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物P-3代替用於液晶配向劑的聚合物P-1。
比較例 8 :製備液晶配向劑組成物
比較例 8 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與比較例6中相同的方式製備液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物P-4代替用於液晶配向劑的聚合物P-1。
比較例 9 至 比較例 11 :製備液晶配向劑組成物
比較例 9 至 比較例 11 :製備液晶配向劑組成物
根據如下表1中所示的組成,以與實例1中相同的方式製備各液晶配向劑組成物,但使用用於液晶配向劑的聚合物S-1至聚合物S-3中的各者代替用於液晶配向劑的聚合物Q-1。
根據實例1至實例31以及比較例1至比較例11的液晶配向劑組成物的聚合物組成如下表1中所示。
[表1]
< 實驗實例 >
1 ) 製備液晶配向單元
[表1]
1 ) 製備液晶配向單元
使用實例及比較例中所製備的液晶配向劑組成物中的各者來製備液晶配向單元。
具體而言,分別藉由旋塗法將液晶配向劑組成物塗佈至上部基板及下部基板上以獲得電壓保持率(voltage holding ratio;VHR),其中厚度為60奈米且面積為1公分×1公分(cm)的的ITO電極經圖案化於大小為2.5公分×2.7公分的方形玻璃基板上。隨後,將塗佈有液晶配向劑的基板置放於約70℃下的熱板上並乾燥3分鐘以蒸發溶劑。為了對由此獲得的經塗佈基板進行配向處理,使用裝備有線偏振器的暴露器利用254奈米下的UV以0.1焦/平方公分至1.0焦/平方公分的暴露量照射經塗佈的上部基板及下部基板中的各者。之後,將經配向處理的上部基板及下部基板在烘箱中於約230℃下烘烤(固化)約30分鐘,以獲得厚度為0.1微米的塗膜。之後,將用大小為4.5微米的球狀間隔劑浸漬的密封劑(sealing agent)塗佈至除液晶入口以外的上部基板的邊緣上。隨後對形成於上部基板及下部基板上的配向膜進行配向,以使得其面對彼此且配向方向彼此對準,且將上部基板與下部基板結合在一起並用UV及熱量固化密封劑以製備空單元。隨後,將液晶注入空單元中且用密封劑密封入口以製備液晶單元。
1 )評估液晶配向特性
1 )評估液晶配向特性
將偏振板附著至上文製備的液晶單元的上部基板及下部基板以便彼此垂直。這時,使附著至下部基板的偏振板的偏振軸平行於液晶單元的配向軸。將附著有偏振板的液晶單元置放於明度為7,000燭光/平方公尺(cd/m2
)的背光上,且用肉眼觀測漏光。當液晶配向膜具有對液晶適當地進行配向的極佳配向特性時,光並不穿過垂直於彼此附著的上部偏振板及下部偏振板,且觀測到黑色無疵點的液晶單元。在這種情況下,將配向特性記錄為「良好」。當觀測到諸如液晶流痕或亮點的漏光時,在下表2中記錄為「不良」。
2 )評估液晶配向穩定性
2 )評估液晶配向穩定性
將偏振板附著至上文製備的液晶配向單元的上部基板及下部基板以便彼此垂直。將附著有偏振板的液晶配向單元附著於明度為7,000燭光/平方公分的背光上,且使用明度量測儀錶PR-880量測黑色狀態下的明度。隨後,將液晶單元在室溫及5伏(V)交流電壓下操作24小時。之後,在液晶單元的電壓關閉狀態下,如上文所描述量測在黑色狀態下的明度。將在操作液晶單元之前所量測的初始明度(L0
)與操作之後所量測的稍晚明度(L1
)之間的差異除以初始明度(L0
),隨後乘以100以計算明度波動率。在所計算的明度波動率越接近0%時,意謂配向穩定性極佳。經由明度波動率的量測結果,在以下標準下評估後像等級。較佳的是將AC後像減至最少。根據量測結果,當明度波動率低於10%時,將其評估為「極佳」,當明度波動率為10%至20%時,將其評估為「普通」,且當明度波動率大於20%時,將其評估為「不良」。結果示於下表2中。
3 )量測電壓保持率( voltage holdin g ratio , VHR )
3 )量測電壓保持率( voltage holdin g ratio , VHR )
分別藉由以下方法使用實例1至實例31以及比較例1至比較例11中所製備的液晶配向劑製備用於電壓保持率的液晶單元。
將液晶配向劑塗佈至上部基板及下部基板以獲得電壓保持率(VHR),其中分別藉由旋塗法將厚度為60奈米且面積為1公分×1公分的ITO電極圖案化於大小為2.5公分×2.7公分的方形玻璃基板上。
隨後,將塗佈有液晶配向劑的基板置放於約70℃下的熱板上並乾燥3分鐘以蒸發溶劑。為了對由此獲得的經塗佈基板進行配向處理,使用裝備有線偏振器的暴露器利用254奈米下的UV以1焦/平方公分的暴露量照射經塗佈的上部基板及下部基板中的各者。之後,將經配向處理的上部基板及下部基板在烘箱中於約230℃下烘烤並固化約30分鐘,以獲得厚度為0.1微米的塗膜。之後,將用大小為4.5微米的球狀間隔劑浸漬的密封劑塗佈至除液晶入口以外的上部/下部基板的邊緣上。隨後對形成於上部基板及下部基板上的配向膜進行配向,以使得其面對彼此且配向方向彼此對準,且將上部基板與下部基板結合在一起並用UV及熱量固化密封劑以製備空單元。隨後,將液晶注入空單元中且用密封劑密封入口以製備液晶單元。
使用TOYO 6254設備來量測電壓保持率(VHR),其為藉由以上方法所製備的液晶單元的一電學特性。電壓保持率在1伏特(V)、1赫茲(Hz)及60℃之苛刻條件下進行量測。100%的電壓保持率為理想值。當量測結果為70%或大於70%時,其評估為「良好」,且當量測結果小於70%時,為評估為「不良」,且結果示於下表2中。
[表2]
[表2]
如表2中所示,確認由於實例1至實例31的液晶配向劑組成物中的各者包含為經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體的用於第一液晶配向劑的聚合物以及為來源於具有不對稱吡啶結構的二胺的聚醯亞胺前驅體的用於第二液晶配向劑的聚合物,故可獲得極佳配向特性而無需初始熱固化製程,與AC後像相關的明度波動率極佳地小於10%下,且電壓保持率於高溫環境下亦極佳地為70%或大於70%,從而展現電學特性方面的極佳效應。
相比之下,比較例1至比較例11的液晶配向劑組成物既不包含為經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體的用於第一液晶配向劑的聚合物,亦不包含為來源於具有不對稱吡啶結構的二胺的聚醯亞胺前驅體的用於第二液晶配向劑的聚合物,或僅包含由單一組分二胺構成的聚合物,因此液晶單元的電學特性或配向特性明顯降低。
尤其,就比較例1而言,僅使用為經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體的用於第一液晶配向劑的聚合物,因此液晶配向膜的配向特性不存在問題,但與AC後像相關的明度波動率為10%或大於10%,因而觀測到液晶配向穩定性的降低。另外,電壓保持率小於70%,其被評估為「不良」。就比較例2而言,僅使用為來源於具有不對稱吡啶結構的二胺的聚醯亞胺前驅體的用於第二液晶配向劑的聚合物。因此,觀測到同等等級或更高等級的電壓保持率,但存在在評估液晶配向膜的配向特性時觀測到諸如液晶流痕或亮點的漏光的問題,因此其被評估為「不良」,且在AC後像評估中觀測到大於20%的明度波動率,因此其被評估為「不良」。就比較例3而言,使用用於第二液晶配向劑的聚合物,其為來源於具有不對稱吡啶結構的二胺的聚醯亞胺前驅體,但使用對苯二胺(p-PDA)代替作為第一液晶聚合物的經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體,且結果是液晶配向特性、穩定性及電壓保持率皆評估為「不良」。
此外,就比較例4至比較例11而言,使用用於第一液晶配向劑的聚合物,其為經部分醯亞胺化聚醯亞胺前驅體,但使用用對苯二胺(p-PDA)、氧基二苯胺(ODA)或亞甲苯胺(MDA)製備的聚合物代替作為用於第二液晶配向劑的聚合物的具有特定不對稱結構的二胺,且結果是,液晶配向特性不存在問題,但其電壓保持率小於70%,因此其被評估為「不良」,指示在電學特性方面存在問題。
無
無
Claims (17)
- 一種液晶配向劑組成物,包括:用於第一液晶配向劑的聚合物,包含兩個或大於兩個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式1表示的重複單元,由以下化學式2表示的重複單元,以及由以下化學式3表示的重複單元,其中相對於由所述以下化學式1至化學式3表示的所述重複單元的總和,以5莫耳%至74莫耳%的量包含由所述以下化學式1表示的所述重複單元;以及 用於第二液晶配向劑的聚合物,包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式4表示的重複單元,由以下化學式5表示的重複單元,以及由以下化學式6表示的重複單元: [化學式1] [化學式2] [化學式3] [化學式4] [化學式5] [化學式6] 其中,在化學式1至化學式6中, R1 、R2 、R3 以及R4 各獨立地為氫或C1-10 烷基,其限制條件為R1 及R2 不均為氫,且R3 及R4 不均為氫, X1 為由以下化學式7表示的四價有機基團: [化學式7] 其中,在化學式7中, R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基, X2 、X3 、X4 、X5 以及X6 各獨立地為來源於具有4至20個碳原子的烴的四價有機基團或如下四價有機基團,其中在所述四價有機基團中,一個或大於一個H經鹵素取代或一個或大於一個-CH2 -經-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -或-CONH-取代以防止直接與氧原子或硫原子鍵結, 在化學式1至化學式3中, Y1 至Y3 各獨立地為由以下化學式8表示的二價有機基團: [化學式8] 其中,在化學式8中, R9 及R10 各獨立地為鹵基、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基, p及q各獨立地為0至4的整數, L1 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-,其中z為1至10的整數, k及m各獨立地為1至3的整數, n為0至3的整數, 在化學式4至化學式6中, Z1 、Z2 以及Z3 各獨立地為由以下化學式9表示的二價有機基團: [化學式9] 其中,在化學式9中, A1 為15族元素, R11 為氫或C1-10 烷基, a為1至3的整數,以及 A2 、A3 、A4 以及A5 為氮或碳,其限制條件為A2 至A5 中的至少一者為氮且其他的為碳。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中X2 、X3 、X4 、X5 以及X6 各獨立地為由以下化學式10表示的四價有機基團: [化學式10] 其中,在化學式10中, R5 、R6 、R7 以及R8 各獨立地為氫或C1-6 烷基, R12 及R13 各獨立地為氫或C1-10 烷基,以及 L2 為由下列所構成的族群中選出的任一者:單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CR14 R15 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )b -、-O(CH2 )b O-、-COO-(CH2 )b -OCO-、-HN-(CH2 )b -NH-、-R14 N-(CH2 )b -NR15 -、伸苯基以及其組合,其中R14 及R15 各獨立地為氫、C1-10 烷基或C1-10 氟烷基,且各b獨立地為1至10的整數。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中化學式8為以下化學式11或化學式12: [化學式11] [化學式12] 其中,在化學式12中, L3 為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR16 R17 -,其中R16 及R17 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中在化學式9中,A2 至A5 中的任一者為氮且其他的為碳。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中在化學式9中,A2 或A5 為氮且其他的為碳,且A3 及A4 為碳。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中在化學式9中,A1 為氮,R11 為氫,且a為1。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中化學式9包括一個或大於一個由以下化學式9-1、化學式9-2以及化學式9-3所構成的族群中選出的重複單元: [化學式9-1] [化學式9-2] [化學式9-3] 其中,在化學式9-1至化學式9-3中, A1 至A5 、R11 以及a與申請專利範圍第1項中所定義的相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中以5:95至95:5的重量比包含用於所述第一液晶配向劑的所述聚合物及用於所述第二液晶配向劑的所述聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑組成物,其中用於所述第二液晶配向劑的所述聚合物更包含一個或大於一個由下列所構成的族群中選出的重複單元:由以下化學式13表示的重複單元,由以下化學式14表示的重複單元,以及由以下化學式15表示的重複單元: [化學式13] [化學式14] [化學式15] 其中,在化學式13至化學式15中, R18 及R19 中的至少一者為具有1至10個碳原子的烷基且其他的為氫, X7 至X9 各獨立地為四價有機基團,以及 Z4 至Z6 各獨立地為由以下化學式16表示的二價有機基團: [化學式16] 其中,在化學式16中, R20 及R21 各獨立地為鹵素、氰基、C1-10 烷基、C2-10 烯基、C1-10 烷氧基、C1-10 氟烷基或C1-10 氟烷氧基, p'及q'各獨立地為0至4的整數, L4 為單鍵、-O-、-CO-、-S-、-SO2 -、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-CONH-、-COO-、-(CH2 )z -、-O(CH2 )z O-、-O(CH2 )z -、-OCH2 -C(CH3 )2 -CH2 O-、-COO-(CH2 )z -OCO-或-OCO-(CH2 )z -COO-,其中各z獨立地為1至10的整數, k'及m'各獨立地為0至3的整數,以及 n'為0至3的整數。
- 如申請專利範圍第9項所述的液晶配向劑組成物,其中所述化學式16為以下化學式17或化學式18: [化學式17] [化學式18] 其中,在化學式18中, L5 為單鍵、-O-、-SO2 -或-CR22 R23 -,其中R22 及R23 各獨立地為氫或C1-10 烷基。
- 一種製備液晶配向膜的方法,所述方法包括以下步驟: 將如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的液晶配向劑組成物塗佈至基板上以形成塗膜; 乾燥所述塗膜; 緊接在所述乾燥步驟之後用光照射所述塗膜以執行配向處理;以及 熱處理且固化所述經配向處理的所述塗膜。
- 如申請專利範圍第11項所述的製備液晶配向膜的方法,其中所述液晶配向劑組成物溶解或分散於有機溶劑中。
- 如申請專利範圍第11項所述的製備液晶配向膜的方法,其中所述乾燥所述塗膜的所述步驟在50℃至150℃下執行。
- 如申請專利範圍第11項所述的製備液晶配向膜的方法,其中在所述配向處理的步驟中,藉由照射波長為150奈米至450奈米的偏振紫外線來執行所述光照射。
- 如申請專利範圍第11項所述的製備液晶配向膜的方法,其中在所述固化所述塗膜的步驟中,所述熱處理溫度為150℃至300℃。
- 一種液晶配向膜,其藉由如申請專利範圍第11項所述的製備液晶配向膜的方法製備。
- 一種液晶顯示裝置,包括如申請專利範圍第16項所述的液晶配向膜。
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