[发明专利]用于配向层的聚合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于表面指向矢配向层的聚合物化合物，以及使用这种表面指向矢配向层的液晶装置。

发明背景

液晶装置通常包括液晶材料层，所述液晶材料层被布置在基板上，或被夹持在一对基板之间。

液晶分子典型是表现出形状各向异性的相对刚性分子，其具有在某个优选方向上沿它们的长轴自组装的能力。分子的平均方向由矢量规定并且称为指向矢。

在液晶显示器(LCD)中，在没有外部场如电场的情况下的液晶分子的所需初始配向通常通过对约束的固体基板的适当表面处理来实现，典型地通过在面向液晶主体(bulk)的约束基板的表面上施用所谓的配向层来实现。初始液晶配向由液晶层和配向层之间的界面上的固体表面/液晶相互作用限定。

邻近约束表面的液晶分子的取向经由弹性力转移到主体中的液晶分子，从而对所有液晶主体分子提供基本上相同的配向。

接近液晶层和配向层之间的界面的液晶分子的指向矢(在本文中也称为表面指向矢)被束缚以指向在某个方向上，例如垂直于约束的基板表面，也称为垂面或垂直配向(VA)，或平行于约束的基板表面，也称为沿面或平面配向(PA)，或处于相对于约束的基板表面的预定的倾斜角(也称为预倾斜角)，介于垂直配向和平面配向之间，也称为倾斜配向(TA)。液晶显示器中所需的配向类型取决于装置的所需应用。

用于建立配向层的已知方法是例如有机膜摩擦法和无机膜气相沉积法。

根据有机膜摩擦法，在基板表面上形成例如聚酰亚胺的有机涂层。其后使用例如棉、尼龙或聚酯的布在预定方向上对有机涂层进行摩擦。作为结果，与有机层接触的液晶分子沿着摩擦方向取向。然而，摩擦法具有下列问题：它可能会由于机械摩擦在配向膜的表面上产生擦痕，并且它产生可能会对液晶显示装置中薄膜晶体管造成损坏的粉尘和静电荷。

在无机膜气相沉积法中，通过无机物如氧化硅的相对于约束基板倾斜地进行气相沉积而在基板表面上形成无机膜，使得通过无机膜将液晶分子在取决于无机材料和蒸发条件的某个方向上取向。由于生产成本高，该方法不适于大规模生产，并且因此在实际中不使用该方法。

用于建立配向层的更近的技术是光配向，其涉及将配向层曝光从而产生配向层表面的物理性质的各向异性，进而诱导液晶的特定配向方向。光配向法的一个优点是，它是非接触方法从而避免与有机膜摩擦法相关的上述问题。

垂直(垂面)配向(VA)和平面配向(PA)是LCD中采用的两种主要类型的液晶配向。垂直配向在LCD TV中尤其有利，因为非常低透射的暗状态产生了优异的对比度。在许多情况下，有利的是将液晶分子指向为预定的倾斜角(TA)，其可以例如缩短液晶材料在施加电场时的响应时间和/或促进在施加电场时液晶分子的更均匀的再取向。通过诱导在液晶分子相对于基板表面法线仅具有小预倾斜(例如相对于基板表面计为85-88°)情况下的几乎垂直的配向，可以在不明显降低LCD的对比度的情况下实现LCD的液晶分子的快速切换。

EP 2 131 233公开了用于液晶显示装置的配向膜材料的聚合物，其中可以通过对其进行光照射来调整配向膜，以控制液晶分子的配向，使得液晶分子的平均预倾斜角为87至89.5°。聚合物包含选自肉桂酸酯基、偶氮苯基、芪基、肉桂酰基、和香豆素基的组的光官能团。然而，在许多常规聚合方法如自由基聚合中这些光官能团可能非特异性地反应，并且因此，根据EP2 131 233的聚合物的制备被限制为耗时的聚合方法，例如聚酰亚胺的制备，包括缩合反应的第一步骤，接着固化步骤。由此，还限制了用于根据EP 2 131 233的聚合物主链的适合单体的选择。

发明概述

鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的一般目的是提供用于表面指向矢配向层的聚合物，其可以容易地配置从而实现液晶材料的所需的预倾斜角。

本发明的发明人已经发现，可以通过使用根据本发明的聚合物化合物实现该目的和其他目的。本发明基于以下认识：可以有利地将二苯甲酮部分或其衍生物用作表面指向矢配向层中聚合物化合物中的光官能部分，用于通过光照射聚合物非常准确地控制液晶装置中液晶分子的所需的预倾斜角。具体地，本发明的发明人已经发现，二苯甲酮部分或其衍生物表现出优异的光官能性，其促进高的光稳定性和热稳定性，并且此外，可以使用自由基聚合方法容易地制备根据本发明的包含二苯甲酮部分的聚合物化合物。根据本发明，可以获得诱导在全部液晶装置区域具有均匀分布的液晶材料的所需预倾斜角的配向层。