液晶对准膜用的光对准材料制造技术

本发明专利技术公开了一种液晶对准膜用的光对准材料，该材料含有由通式１表示的重复单元，或者含有由通式１表示的重复单元和至少一种选自由通式２表示的结构的重复单元，其中具有至少一个光反应性基团的重复单元与不具有光反应性基团的重复单元的当量比为２∶８～１０∶０，其中通式１和通式２如权利要求１中所定义。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液晶对准膜(alignment film)用的光对准材料(photo-alignment materials)。更具体地，本专利技术涉及一种液晶对准膜用的光对准材料，该对准材料在液晶显示器(liquid crystal display device)中具有均匀的液晶对准，以改善对准膜的电和电光性能，并由此改善使用该对准膜的产品的可靠性。
技术介绍
液晶在液晶显示器中的排列，按照由外部施加的电压所感应出的电场而改变。液晶对准中的这种改变，决定了进入液晶装置的外部光是被阻滞还是被透过。因此，由于液晶的这一性能，可驱动液晶装置。作为一种显示装置，液晶显示器的质量由按液晶的对准状态而改变的性能所决定，包括透光率、响应时间、视角和对比度等。因此，均匀地控制液晶装置中液晶的对准是非常重要的。对准膜是指在液晶之间形成的聚合物材料层，以及由氧化铟锡制得的透明导电膜，目的是产生均匀的对准，即液晶分子的取向。形成之后，聚合物层通常要经历一个机械过程，如摩擦等以及其它过程，以控制液晶的对准。目前在制备液晶显示器中，用于实现这种在给定的方向上使液晶均匀对准或使液晶取向的方法包括，在透明导电玻璃基片上放置一层聚合物如聚酰亚胺，并用旋转辊高速摩擦聚合物的表面，上述旋转辊用由尼龙或人造纤维制得的摩擦布包裹。通过这种摩擦方法，在对准膜的表面上液晶分子以特定的预倾角取向。由于这种摩擦方法基本上是容易和稳定地使液晶取向的唯一方法，因此多数制造液晶显示器的厂商通常在大规模生产中使用摩擦法。然而，摩擦法的问题在于，由于机械摩擦在液晶对准膜的表面上产生擦痕，并产生导致薄膜晶体管损伤的静电。此外，摩擦布释放的微小纤维可在液晶装置中导致缺陷的产生。因此降低了装置的生产质量。为克服上述摩擦法中所存在的问题并由此提高生产率，作为新的对准技术，人们已经提出了通过光辐射例如UV射线辐射的液晶对准。近来，液晶显示已变得越来越广泛，液晶显示的使用正超出个人使用如笔记本电脑，向家庭应用如壁挂电视拓展。按照这一趋势，需要液晶显示器有高质量画面和大的视角。同时，为适应液晶显示质量的要求，光对准方法目前正是研究的焦点。然而，由M.Schadt等(Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.31，1992，2155)、Dae S.Kang等(USP 5464669)和Yuriy Reznikov(Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.34，1992，L1000)报导的光对准方法，尽管其理念先进但仍未商业化，因为在开发新的支持这些方法的材料上有困难。困难的一个主要原因在于，对准膜的原料在用于传统的生产液晶显示器的方法中，不具有足够的加工性能。而且，使用由光对准形成的对准膜的显示装置，与使用通过摩擦法的聚酰亚胺对准膜所形成的显示装置相比，其显示质量较差。本专利技术人提出过在马来酰亚胺(maleimide)的基础均聚物或共聚物链上连接有带肉桂酸酯基团的侧链的光对准材料。然而在实践中，仍需要可应用于液晶显示器的对准材料在电和电光性能上的改进。
技术实现思路
本专利技术的一个特征是提供一种液晶对准膜用的新的对准材料，其中无光反应性基团的侧链被结合入基础聚合物链上。按照本专利技术，提供一种液晶对准膜用的对准材料，该材料含有由下述通式1表示的重复单元，或者含有由下述通式1表示的重复单元和至少一种选自由下述通式2表示的结构的重复单元，其中具有至少一个光反应性基团的重复单元与不具有光反应性基团的重复单元的当量比为2∶8～10∶0 其中X为氢原子、氟原子、氯原子或C1-14直链或支化的烷基；Y为氧原子或C2-14亚烷基；R为具有下述通式3表示的结构的官能团 其中R1选自由下述通式4表示的官能团；R2选自由下述通式5和6表示的官能团；R3选自由下述通式7表示的基团；k为0～3的整数；1为0～5的整数；并且若存在多个R1或R2，则每一R1或R2可相同或不同 其中n为0～10的整数， 其中X为氢原子、氟原子、氯原子、C1-13烷基或烷氧基，或者-(OCH2)pCH3，其中p为0～12的整数，m为0～18的整数。具体实施例方式按照本专利技术的光对准材料含有基于马来酰亚胺的均聚物或共聚物。与基于聚乙烯醇烃的聚合物相比，基于马来酰亚胺的聚合物在热稳定性方面优异。人们知道，马来酰亚胺型聚合物可在生产液晶显示器所需要的200℃或更高的温度下保持热稳定性。因此，本专利技术人已通过将马来酰亚胺引入到对准材料用的聚合物主链中，来改善对准膜的热稳定性。而且，本专利技术的特征在于，为优化对准膜的电性能，在光对准聚合物材料所包含的重复单元中，调整了具有至少一个光反应性基团的重复单元与不具有光反应性基团的重复单元的比例。也就是说，通过将带有非光敏性基团的重复单元结合入光对准材料用的聚合物中，获得了对准膜电性能的改进。进一步，通过将能够减少电极化的官能团如氟原子、烷基等，引入到侧链的端基中，改进了按照本专利技术的光对准材料的电性能。这些聚合物具有优异的透光率、绝缘容量(insulation capacity)和电光性能，因此可广泛地用于各种领域。然而这些特征在对准材料上却是不利的。特别是，成膜性可能是一个问题。成膜性的概念包括涂覆性能、表面均匀性和界面处的粘结强度，对于生产液晶显示器的方法来说，这些是膜的重要性能。通常，这种取代基的含量越多，成膜性受损越严重。然而在本专利技术中，为克服上述问题，优化了这些取代基的含量及其取代位置。此外，当氟原子和烷基的取代比例较高的聚合物用于形成液晶对准膜时，对准膜的表面能降低。特别是当烷基和氟原子位于侧链的外部时，不必要地使膜的预倾角提高。这样的对准膜不能用于生产典型的TN形式的液晶显示器。因此，本专利技术的设计要使上述现象最小化。因此，具有上述特征的本专利技术的对准材料为含有由下述通式1表示的重复单元的均聚物，或者为含有由下述通式1表示的重复单元和至少一种选自由下述通式2表示的结构的重复单元的共聚物 其中X为氢原子、氟原子、氯原子或C1-14直链或支化的烷基；Y为氧原子或C2-14亚烷基；R为具有下述通式3表示的结构的官能团 其中R1选自由下述通式4表示的官能团；R2选自由下述通式5和6表示的官能团；R3选自由下述通式7表示的官能团；k为0～3的整数；1为0～5的整数；并且若存在多个R1或R2，则每一R1或R2可相同或不同 其中n为0～10的整数， 其中X为氢原子、氟原子、氯原子、C1-13烷基或烷氧基，或者-(OCH2)pCH3，其中p为0～12的整数，m为0～18的整数。连接到本专利技术的对准材料的主聚合物结构上的侧链被分为两种类型一种是含有至少一个选自由通式5表示的官能团的光反应性基团；另一种不含有光反应性基团。如上文所述，通过调节含至少一个光反应性基团的重复单元与不含光反应性基团的重复单元的比例，本专利技术的对准材料可获得改进的电性能。因此按照本专利技术，具有至少一个光反应性基团的重复单元与不具有光反应性基团的重复单元的当量比被调整至2∶8～10∶0，优选4∶6～9∶1。含光反应性基团的重复单元的当量比例被调节为至少20％或更多，以能够使液晶取向。当含光反应性基团的重复单元的当量比例小于20％时，损害了液晶的对准，并且由此聚合物不能用作对准材料。由通式7表示的结构为连接到主链上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶对准膜用的光对准材料，该材料含有由下述通式１表示的重复单元，或者含有由下述通式１表示的重复单元和至少一种选自由下述通式２表示的结构的重复单元，其中具有至少一个光反应性基团的重复单元与不具有光反应性基团的重复单元的当量比为２∶８～１０∶０：＊＊＊其中Ｘ为氢原子、氟原子、氯原子或Ｃ↓［１－１４］直链或支化的烷基；Ｙ为氧原子或Ｃ↓［２－１４］亚烷基；Ｒ为具有下述通式３表示的结构的官能团：－（－Ｒ↓［１］－）↓［ｋ］－（－Ｒ↓［２］－）↓［ｌ］－（－Ｒ↓［３］） （３）其中Ｒ↓［１］选自由下述通式４表示的官能团；Ｒ↓［２］选自由下述通式５和６表示的官能团；Ｒ↓［３］选自由下述通式７表示的官能团；ｋ为０～３的整数；ｌ为０～５的整数；并且若存在多个Ｒ↓［１］或Ｒ↓［２］，则每一Ｒ↓［１］或Ｒ↓［２］ 可相同或不同：＊＊＊ （４）其中ｎ为０～１０的整数，＊＊＊其中Ｘ为氢原子、氟原子、氯原子、Ｃ↓［１－１３］烷基或烷氧基，或者－（ＯＣＨ↓［２］）↓［ｐ］ＣＨ↓［３］，其中ｐ为０～１２的整数，ｍ为０～１８的整数。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔桓载，金钟来，李恩庆，金周永，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]