CN102533279A - 液晶取向剂、使用其制造的液晶取向膜和液晶显示器装置 - Google Patents

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CN102533279A CN2011102295545A CN201110229554A CN102533279A CN 102533279 A CN102533279 A CN 102533279A CN 2011102295545 A CN2011102295545 A CN 2011102295545A CN 201110229554 A CN201110229554 A CN 201110229554A CN 102533279 A CN102533279 A CN 102533279A
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Abstract

本发明公开了一种液晶取向剂，所述液晶取向剂包括聚合物，所述聚合物选自由包括由以下化学通式1表示的重复单元的聚酰胺酸、包括由以下化学通式2表示的重复单元的聚酰亚胺、和它们的组合：
Figure DDA0000082601150000011
在化学通式1和2中，x1、x2、y1和y2与说明书中相同。

Description

液晶取向剂、使用其制造的液晶取向膜和液晶显示器装置
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、使用其制造的液晶取向膜和包括该液晶取向膜的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括液晶取向膜，且液晶取向膜主要由聚合物材料制成。
该液晶取向膜在液晶分子取向中起到定向器的作用。当液晶分子在电场的影响下移动来显示图像时，液晶取向膜使液晶分子按照预定方向取向。通常，为了对LCD提供均匀亮度和高对比度，需要使液晶分子均匀取向。
使液晶取向的常规方法包括在诸如玻璃等材料制成的基板上涂布诸如聚酰亚胺等聚合物膜，且使用诸如尼龙或聚酯等纤维按某一方向摩擦基板表面。然而，由于在用纤维摩擦聚合物膜时可能产生微尘或静电放电(ESD)，所以摩擦法在制造液晶面板时可能会导致严重问题。
为了解决摩擦法的问题，近来已研究了通过在聚合物膜上照射光使液晶分子取向的光辐射法以降低聚合物膜的各向异性。
已提议将具有诸如偶氮苯、香豆素、查耳酮和肉桂酸酯等光官能团的聚合物作为光取向法用的聚合物膜材料。这些聚合物在被偏振光照射下各向异性地光异构化或光交联化，从而对表面提供各向异性，以使其能够诱导液晶分子按某一方向取向。此外，制造包含光官能团的二胺的工艺太复杂而不能节省成本。
发明内容
本发明的一个实施方式提供一种能够以低能量进行光取向的液晶取向剂，所述液晶取向剂提供优异的纹理、优异的垂直取向性能、耐化学品性、稳定的液晶取向性能、液晶易滴下性、对基板优异的附着性、光电特性、对余像优异的可靠性，并显示出优异的加工性纹理。
本发明另一个实施方式提供一种使用所述液晶取向剂制造的液晶取向膜。
本发明的又一个实施方式提供一种包括所述液晶取向膜的液晶显示器。
根据本发明的一个实施方式，提供一种液晶取向剂，所述液晶取向剂包括聚合物，所述聚合物选自由包括由以下化学通式1表示的重复单元的聚酰胺酸、包括由以下化学通式2表示的重复单元的聚酰亚胺、和它们的组合中。
Figure BDA0000082601130000021
在化学通式1和2中，
X1和X2相同或不同，且各自独立地为由脂环族酸二酐和芳族酸二酐衍生的四价有机基团，
Y1和Y2相同或不同，且各自独立地为由二胺衍生的二价有机基团，其中所述二胺包括35至90mol％的由以下化学通式3表示的二胺、5至20mol％的由以下化学通式4表示的二胺，和5至45mol％的由以下化学通式5表示的二胺。
在化学通式3中，
R1为单键、取代或未取代的C1～C30亚烷基、至少一个-CH2-基团独立地被-CO-、-CO-O-、-NW-、-NWCO-、-CO-NW-或-CH＝CH-取代的C1～C30亚烷基，其中W为氢或C1～C10烷基，条件是R1中的O在R1内不形成-O-O-连接且也不与R1相邻的O形成-O-O-连接，
R2为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团，
Q1、Q2和Q3各自独立地为氢或卤素，
n1为0至3的整数，且
n2为0至3的整数。
Figure BDA0000082601130000032
在化学通式4中，
R7各自独立地为单键、O、COO、NHCO或CONH，
n4为0至3的整数，
n3为0至3的整数，
n7为0至2的整数，
R8为取代或未取代的C1～C30烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C2～C30杂芳基；或者包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C1～C30烷基，包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C6～C30芳基，和包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C2～C30杂芳基，且
R9为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团。
Figure BDA0000082601130000041
在化学通式5中，
R5为氢原子；取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，
R6为取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，且
n6为0至3的整数。
所述由化学通式3表示的二胺可为由以下化学通式16表示的二胺。
Figure BDA0000082601130000042
在化学通式16中，
l为0至10的整数。
所述由化学通式4表示的二胺可为由以下化学通式17表示的二胺。
Figure BDA0000082601130000051
在化学通式17中，
m为1至5的整数。
所述聚酰胺酸和所述聚酰亚胺可具有50,000至500,000的重均分子量。
所述液晶取向剂可包括1∶99至50∶50重量比的所述聚酰胺酸和所述聚酰亚胺。
所述液晶取向剂可具有1至30wt％的固体含量。
所述液晶取向剂可具有5至30cps的粘度。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种通过在基板上涂布所述液晶取向剂而制备的液晶取向膜。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种包括所述液晶取向膜的液晶显示器(LCD)。
所述液晶取向剂可以低能量进行光取向，并具有优异的纹理。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的液晶显示器的截面图。
具体实施方式
下面将具体描述本发明的示例性实施方式。但这些实施方式仅仅是示例性的，且本发明不限于此。
在未另外提供具体定义时，文中使用的术语“取代的”可指由选自由卤素(F、Br、Cl或I)、羟基、硝基、氰基、氨基(NH2、NH(R100)或N(R101)(R102)，(其中R100、R101或R102相同或不同，且各自独立地为C1～C10烷基)、脒基、肼基、腙基、羧基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的脂环族有机基团、取代或未取代的芳基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、以及取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基组成的组中的至少一种取代基取代官能团的至少一个氢。
在未另外提供具体定义时，文中使用的术语“烷基”可指C1～C30的烷基，具体为C1～C20的烷基；术语“环烷基”可指C3～C30的环烷基，具体为C3～C20的环烷基；术语“杂环烷基”可指C2～C30的杂环烷基，具体为C2～C20的杂环烷基；术语“亚烷基”可指C1～C30的亚烷基，具体为C1～C20的亚烷基；术语“烷氧基”可指C1～C30的烷氧基，具体为C1～C20的烷氧基；术语“环亚烷基”可指C3～C30的环亚烷基，具体为C3～C20的环亚烷基；术语“杂环亚烷基”可指C2～C30的杂环亚烷基，具体为C2～C20的杂环亚烷基；术语“芳基”可指C6～C30的芳基，具体为C6～C20的芳基；术语“杂芳基”可指C2～C30的杂芳基，具体为C2～C18的杂芳基；术语“亚芳基”可指C6～C30的亚芳基，具体为C6～C20的亚芳基；术语“杂亚芳基”可指C2～C30的杂亚芳基，具体为C2～C20的杂亚芳基；术语“烷芳基”可指C7～C30的烷芳基，具体为C7～C20的烷芳基；术语“卤素”可指F、Cl、Br或I。
在未另外提供具体定义时，在文中使用的杂环烷基、杂环亚烷基、杂芳基和杂亚芳基可分别指在一个环中包括选自由N、O、S和P原子组成的组中的1～3个杂原子和剩余环碳原子的环烷基、环亚烷基、芳基和亚芳基。
在未另外提供具体定义时，在文中使用的术语“脂基”可指C1～C30的烷基、C2～C30的烯基、C2～C30的炔基、C1～C30的亚烷基、C2～C30的亚烯基或C2～C30的亚炔基，且具体为C1～C20的烷基、C2～C20的烯基、C2～C20的炔基、C1～C20的亚烷基、C2～C20的亚烯基或C2～C20的亚炔基；术语“脂环基”可指C3～C30的环烷基、C3～C30的环烯基、C3～C30的环炔基、C3～C30的环亚烷基、C3～C30的环亚烯基或C3～C30的环亚炔基，且具体为C3～C20的环烷基、C3～C20的环烯基、C3～C20的环炔基、C3～C20的环亚烷基、C3～C20的环亚烯基或C3～C20的环亚炔基；且术语“芳基”可指C6～C30的芳基、C2～C30的杂芳基、C6～C30的亚芳基或C2～C30的杂亚芳基，且具体为C6～C16的芳基、C2～C16的杂芳基、C6～C16的亚芳基或C2～C16的杂亚芳基。
在未另外提供具体定义时，在文中使用的术语“组合”可指混合或共聚，或者在脂环族有机基团和芳族有机基团中，可指至少两个环基、或者通过单键、O、S、C(＝O)、CH(OH)、S(＝O)、S(＝O)2、Si(CH3)2、(CH2)p(其中1≤p≤2)、(CF2)q(其中1≤q≤2)、C(CH3)2、C(CF3)2、C(CH3)(CF3)或C(＝O)NH连接的两个或更多个环基形成的稠环。术语“共聚”可指嵌段共聚至无规共聚，且术语“共聚物”可指嵌段共聚物至无规共聚物。
在本文中，“*”可指相同或不同的原子或化学式彼此连接的部分。
根据一个实施方式的液晶取向剂包括聚合物，所述聚合物选自包括由以下化学通式1表示的重复单元的聚酰胺酸、包括由以下化学通式2表示的重复单元的聚酰亚胺和它们的组合。
Figure BDA0000082601130000071
在化学通式1和2中，
X1和X2相同或不同，且各自独立地为由脂环族酸二酐和芳族酸二酐衍生的四价有机基团。X1在各重复单元中可相同或不同，且X2在各重复单元中可相同或不同。
Y1和Y2相同或不同，且各自独立地为由二胺衍生的二价有机基团，其中上述二胺包括35至90mol％的由以下化学通式3表示的二胺、5至20mol％的由以下化学通式4表示的二胺、和5至45mol％的由以下化学通式5表示的二胺。
在化学通式3中，
R1为取代或未取代的C1～C30亚烷基、至少一个-CH2-基团独立地被-CO-、-CO-O-、-NW-、-NWCO-、-CO-NW-或-CH＝CH-取代的C1～C30亚烷基，其中W为氢或C1～C10烷基，条件是R1中的O在R1内不形成-O-O-连接且也不与R1相邻的O形成-O-O-连接，
R2为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团，
Q1、Q2和Q3各自独立地为氢或卤素，
n1为0至3的整数，且
n2为0至3的整数。
[化学通式4]
Figure BDA0000082601130000091
在化学通式4中，
R7各自独立地为单键、O、COO、NHCO或CONH，
n4为0至3的整数，
n3为0至3的整数，
n7为0至2的整数，
R8为取代或未取代的C1～C30烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C2～C30杂芳基；或者包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C1～C30烷基，包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C6～C30芳基，和包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C2～C30杂芳基，且
R9为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团。
Figure BDA0000082601130000092
在化学通式5中，
R5为氢原子；取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，
R6为取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，且
n6为0至3的整数。
上述由化学通式3表示的二胺实例可为由以下化学通式16表示的化合物，但不限于此。
在化学通式16中，
l为0至10的整数。
上述由化学通式4表示的二胺实例可为由以下化学通式17表示的化合物，但不限于此。
Figure BDA0000082601130000102
在化学通式17中，
m为1至3的整数。
当上述二胺包括35至90mol％的由化学通式3表示的二胺、5至20mol％的由化学通式4表示的二胺和5至45mol％的由化学通式5表示的二胺时，可最优化液晶取向性能，并提供优异的余像。
在加入由化学通式3衍生的二胺时，可进行光取向，且在对其加入由化学通式4衍生的二胺和由化学通式5衍生的二胺时，可增强垂直取向性能，并可以低能量进行光取向，以显示优异的纹理。
除了上述聚合物，液晶取向剂可进一步包括溶剂和其他添加剂。以下，将详细说明各组分。
聚合物
上述聚合物为包括聚酰胺酸、聚酰亚胺或它们的组合的光聚合物，上述聚酰胺酸包括由化学通式1表示的重复单元，上述聚酰亚胺包括由化学通式2表示的重复单元。
上述聚合物以各向异性的方式进行诸如光异构、光交联等反应。由此，在聚合物表面产生各向异性以诱导液晶分子在一个方向上取向。
包括由化学通式1表示的重复单元的聚酰胺酸可由酸二酐、由化学通式3表示的二胺和/或由化学通式4表示的二胺合成。通过共聚上述酸二酐、由化学通式3表示的二胺和/或由化学通式4表示的二胺来制备聚酰胺酸的方法可包括任何已知的用于合成聚酰胺酸的常规方法。
此外，包括由化学通式2表示的重复单元的聚酰亚胺可由酸二酐、由化学通式3表示的二胺和/或由化学通式4表示的二胺合成。共聚并酰亚胺化上述酸二酐、由化学通式3表示的二胺和/或由化学通式4表示的二胺以提供聚酰亚胺的方法在本领域是周知的，故省略其详细说明。
上述酸二酐可包括脂环族酸二酐、芳族酸二酐或它们的混合物。
上述脂环族酸二酐包括1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐(CBDA)、5-(2，5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基环己烯-1，2-二羧酸酐(DOCDA)、二环辛烯-2，3，5，6-四羧酸二酐(BODA)、1，2，3，4-环戊烷四羧酸二酐(CPDA)、1，2，4，5-环己烷四羧酸二酐(CHDA)、1，2，4-三羧基-3-甲基羧基环戊烷二酐、1，2，3，4-四羧基环戊烷二酐、4，10-二氧代-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮或它们的混合物，但不限于此。
上述芳族酸二酐可包括苯均四酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)、二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、六氟亚异丙基双邻苯二甲酸二酐(6-FDA)或它们的混合物，但不限于此。
上述聚酰胺酸和聚酰亚胺可具有50,000至500,000的重均分子量。当聚酰胺酸和聚酰亚胺具有上述范围内的重均分子量时，可有效地改善溶解度、热稳定性和耐化学品性，并保持合适的粘度以毫无困难地提供优异的适印性和均匀的层。
当液晶取向剂同时包括聚酰胺酸和聚酰亚胺时，可以1∶99至50∶50的重量比包括聚酰胺酸和聚酰亚胺。当在此范围内包括聚酰胺酸和聚酰亚胺时，可改善取向稳定性。例如，可以10∶90至50∶50的重量比包括聚酰胺酸和聚酰亚胺。
液晶取向剂可包括1wt％至30wt％的上述聚合物。当在此范围内包括聚合物时，可改善适印性和液晶取向性能。例如，可包括3wt％至20wt％的上述聚合物。
溶剂
上述液晶取向剂可包括用于溶解聚合物的适宜溶剂。因而，液晶取向剂可具有优异的覆盖性(spreadability)和对基板优异的附着力。
用于溶解聚合物的溶剂实例可包括N-甲基-2-吡咯烷酮；N，N-二甲基乙酰胺；N，N-二甲基甲酰胺；二甲亚砜；γ-丁内酯；四氢呋喃(THF)；和酚类溶剂，如间甲酚、苯酚、卤代苯酚等，但不限于此。
上述溶剂可进一步包括2-丁基溶纤剂(2-BC)，从而可改善适印性。基于包含2-丁基溶纤剂的溶剂总量，可包含1至70wt％的2-丁基溶纤剂，例如20至60wt％。当2-丁基溶纤剂包含在上述范围内时，能够容易地改善适印性。
此外，只要可溶性聚酰亚胺聚合物不沉淀，上述溶剂可进一步包括不良溶剂，例如醇类、酮类、酯类、醚类、烃类或卤代烃类。在涂布液晶取向剂时，不良溶剂降低了液晶取向剂的表面能，并改善其伸展性和平整度。
基于溶剂总量，不良溶剂的含量可为1～90wt.％，具体为1～70wt.％。
上述不良溶剂可包括甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、三甘醇、丙酮、甲乙酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸酯、二***、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单***、乙二醇苯醚、乙二醇苯基甲基醚、乙二醇苯基乙基醚、二甘醇二甲醚、二甘醇醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单***、二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单***乙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇***乙酸酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、2-羟基乙基丙酸酯、2-羟基-2-甲基乙基丙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯、乙酸羟乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、甲基甲氧基丁醇、乙基甲氧基丁醇、甲基乙氧基丁醇、乙基乙氧基丁醇、四氢呋喃、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯或它们的混合物。
在液晶取向剂中未限制溶剂量，但液晶取向剂的固体含量在1～30wt％范围内，具体在3～20wt％范围内。当固体含量在此范围内时，在印刷过程中可更少地受到基板表面污染的影响，以保持适当的层均匀性和适宜粘度，从而可防止在印刷过程中由于高粘度而使层的均匀性变差，并表现出适当的透射率。
上述液晶取向剂可具有5至30cps的粘度，例如10至20cps的粘度。当液晶取向剂具有上述范围的粘度时，可改善涂层均匀性和涂层性能。
其他添加剂
根据本发明的一个实施方式的液晶取向剂可进一步包括其他添加剂。
上述其他添加剂可包括环氧化合物。环氧化合物用于改善可靠性和光电特性，且可包括具有2～8个、例如4个环氧基的至少一种环氧化合物。
基于100重量份的上述聚合物，环氧化合物的含量可为0.1～50重量份，例如1～30重量份。当环氧化合物的含量在此范围内时，可在涂布于基板的过程中提供合适的适印性和平整度，而且可容易地改善可靠性和光电特性。
环氧化合物的实例可包括由以下化学通式18表示的化合物，但不限于此。
Figure BDA0000082601130000141
在化学通式18中，
A12为取代或未取代的C6～C12芳族有机基团、取代或未取代的C6～C12二价脂环族有机基团或者取代或未取代的C6～C12二价脂族有机基团，例如取代或未取代的C1～C6亚烷基。
环氧化合物的实例可包括N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基苯基甲烷(TGDDM)、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基苯基乙烷、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基苯基丙烷、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基苯基丁烷、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基苯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、2，2-二溴新戊二醇二缩水甘油醚、1，3，5，6-四缩水甘油基-2，4-己二醇、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-1，4-苯二胺、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-2，2′-二甲基-4，4′-二氨基联苯、2，2-双[4-(N，N-二缩水甘油基-4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、N，N，N′，N′-四缩水甘油基-4，4′-二氨基二苯基甲烷、1，3-双(N，N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、1，3-双(N，N-二缩水甘油基氨基甲基)苯等，但不限于此。
此外，为了改善适印性，可进一步包括合适的表面活性剂或硅烷偶联剂作为添加剂。
液晶取向膜可通过使用上述液晶取向剂来获得。
液晶取向膜可通过在基板上涂布溶解于有机溶剂的液晶取向剂来制造。液晶取向剂可根据诸如旋涂、柔性印刷、喷墨印刷等方法涂布在基板上。柔性印刷的层能够实现优异的膜均匀性，并可容易形成较大的液晶取向膜。
基板只要是透明的，则没有具体限制，但可包括玻璃基板或诸如丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等塑料基板。此外，考虑到简化制造工艺，基板可包括具有用于液晶操作的氧化铟锡(ITO)电极的基板。
为了改善膜的均匀性，可将液晶取向剂均匀地涂布在基板上并在室温至200℃、具体为30～150℃、更具体为40～120℃的温度下预干燥1～100分钟。预干燥能够控制液晶取向剂的各组分的挥发性，从而确保无厚度偏差的均匀膜。
然后，在80～300℃或具体为120～280℃的温度下烧制5～300分钟以完全蒸发溶剂，从而制得液晶取向膜。
上述液晶取向膜可用于具有通过偏振紫外(UV)射线或摩擦进行单轴取向处理的液晶显示器，或者可用于诸如垂直取向膜等一些应用的不具有单轴取向处理的液晶显示器。
根据本发明一个实施方式的液晶取向膜可通过在能量为10mJ～5000mJ的光中曝光0.1～180分钟以进行单轴取向处理。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种包括液晶取向膜的显示装置。
液晶显示器装置(LCD)在偏振器和具有与偏振方向彼此垂直的分析器之间包括90度扭曲的液晶。在未施加电压时，通过偏振器的线性偏振光根据其他液晶取向器的方向局部旋转以90度偏振。因而，光在通过液晶层的过程中旋转并通过分析器。在施加电压时，液晶在与电场方向平行的方向上以直线站立，并且线偏振光通过液晶层而不旋转，从而被具有与偏振器的方向垂直的偏振方向的分析器阻挡。通过如上述一样控制液晶，可选择性地传输光。因此，为了在LCD中提供均匀的亮度和高对比度，使液晶在整个LCD面板均匀取向非常重要。上述液晶取向膜可有效地用于此方面。
此外，例如液晶显示器可制造如下：在沉积有氧化铟锡(ITO)导电层的玻璃基板上涂布液晶取向剂；对其进行热固化以提供取向膜；组装两个彼此面对的基板；并注入液晶；或者在一个基板上浸渍液晶，并将其与相对的基板进行组装。
图1为表示液晶显示器的截面图。
如图1所示，根据本发明一个实施方式的液晶显示器(LCD)1包括下面板100、上面板200和液晶层3。
在下面板100中，在第一基板110的前表面上形成包括多个栅线(未示出)和多个存储电极133的栅导体。在栅导体上，依次形成栅绝缘层140、多个半导体154、多对欧姆接触163和165、多个源极173和多个漏极175。
一个薄膜晶体管(TFT)由一个栅极124、一个源极173、一个漏极175以及半导体154一起构成。
钝化层180形成在半导体154、源极173、漏极175和栅绝缘层140的暴露部分上。在钝化层180上，形成多个像素电极191。
以下说明上面板200。
在上面板200中，光阻挡元件220形成在第二基板210上。多个彩色滤光器230形成在第二基板210和光阻挡部件220上，且覆盖层250形成在彩色滤光器230上。覆盖层250用于防止彩色滤光器230暴露于液晶层3中，且覆盖层250可省略。
第一液晶取向膜12形成在下面板100的像素电极191的表面上，且第二液晶取向膜22形成在上面板200的共用电极270的表面上。第一液晶取向膜12和第二液晶取向膜22通过使用根据本发明一个实施方式的液晶取向剂制造。
尽管液晶取向膜12和22在图1中表示为分别形成在下面板100和上面板200上，但液晶取向膜12或22可形成在上面板200或下面板100上。
以下实施例将更详细地说明实施方式。然而，这些实施例不应以任何意义解释为限制本发明的范围。
实施例
对比例1：聚酰胺酸的制备
在通入氮气的同时，在暗室中将0.5mol的由以下化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯加入装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以将由化学式3a表示化合物溶解于NMP。
将1.0mol的固态4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮(也称为“2，3，5-三羧基环戊基乙酸酐”)加入到以上溶液中，并剧烈搅拌。
搅拌1小时后，将0.5mol的由以下化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯加入到搅拌产物中，并进行反应以提供合适的粘度(约150cps)。
所得溶液具有30wt％的固体含量，并在将温度保持在50℃时使溶液共聚24小时以提供聚酰胺酸溶液。
Figure BDA0000082601130000171
制得的聚酰胺酸具有200,000的重均分子量。将以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯和2-丁基溶纤剂的有机混合溶剂(3∶4∶3的体积比)加入到上述聚酰胺酸中，并在室温下搅拌24小时，以提供光取向聚酰胺酸(液晶取向剂)溶液。
实施例1：聚酰胺酸(PSA-1)的制备
在通入氮气的同时，在暗室中将0.5mol(第一次加入量)的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯加入装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以将由化学式3a表示化合物溶解于NMP。
将1.0mol的固态4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮(也称为“2，3，5-三羧基环戊基乙酸酐”)加入到以上溶液中，并剧烈搅拌。
搅拌1小时后，将0.3mol(第二次加入量)的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯、0.05mol的由以下化学式4a表示的((E)-10，13-二甲基-17-(6-甲基庚烷-2-基)十六氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3-基4-(3-(2，4-二氨基苯基乙氧基)-3-氧代丙烯-3-基)苯甲酸酯和0.15mol的由以下化学式5a表示的1-(3，5-二氨基苯基)-3-十八烷基琥珀酰亚胺加入到搅拌产物中，并进行反应以提供合适的粘度(约150cps)。
所得溶液具有30wt％的固体含量，并在将温度保持在50℃时使溶液共聚24小时以提供聚酰胺酸溶液。
Figure BDA0000082601130000181
将制得的聚酰胺酸蒸馏以提供纯聚酰胺酸。制得的聚酰胺酸具有200,000的重均分子量。将以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯和2-丁基溶纤剂的有机混合溶剂(3∶4∶3的体积比)加入到上述聚酰胺酸中，并在室温下搅拌24小时，以提供光取向聚酰胺酸(PSA-1、液晶取向剂)溶液。
实施例2～10：聚酰胺酸(PSA-2至10)的制备
用与实施例1相同的方法制备光取向聚酰胺酸(PSA-2至10，液晶取向剂)溶液，区别在于如下表1所示加入由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯、由化学式4a表示的((E)-10，13-二甲基-17-(6-甲基庚烷-2-基)十六氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3-基4-(3-(2，4-二氨基苯基乙氧基)-3-氧代丙烯-3-基)苯甲酸酯和由化学式5a表示的1-(3，5-二氨基苯基)-3-十八烷基琥珀酰亚胺。在表1中，由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯的总量由第一次和第二次的加入量来计算，且在所有的实施例中，第一次的量为0.5mol。
对比例2：聚酰亚胺聚合物的制备
在通入氮气的同时，在暗室中将0.5mol的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯加入装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以将由化学式3a表示化合物溶解于NMP。
将1.0mol的固态4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮(也称为“2，3，5-三羧基环戊基乙酸酐”)加入到以上溶液中，并剧烈搅拌。
搅拌1小时后，加入0.5mol的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯，并进行反应以提供合适的粘度(约150cps)。
所得溶液具有30wt％的固体含量，并在将温度保持在50℃时使溶液共聚24小时以提供聚酰胺酸溶液。
将3.0mol的乙酸酐催化剂和5.0mol的吡啶催化剂加入到上述聚酰胺酸溶液中，并在80℃下加热进行反应6小时。通过真空蒸馏反应产物除去乙酸酐催化剂、吡啶催化剂和NMP溶剂以提供具有20wt％固体含量的可溶性聚酰亚胺树脂溶液。
将所得的可溶性聚酰亚胺树脂蒸馏以提供纯的可溶性聚酰亚胺树脂(200,000的重均分子量)。将以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯和2-丁基溶纤剂的有机混合溶剂(3∶4∶3的体积比)加入到可溶性聚酰亚胺树脂中，并在室温下搅拌24小时，以提供可溶性光取向聚酰亚胺树脂(PSI、液晶取向剂)溶液。
实施例11：聚酰亚胺聚合物(PSI-2)的制备
在通入氮气的同时，在暗室中将0.5mol(第一次的量)的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯加入装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以将由化学式3a表示化合物溶解于NMP。
将1.0mol的固态4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮(也称为“2，3，5-三羧基环戊基乙酸酐”)加入到以上溶液中，并剧烈搅拌。
搅拌1小时后，将0.4mol(第二次的量)的由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯、0.05mol的由以下化学式4a表示的((E)-10，13-二甲基-17-(6-甲基庚烷-2-基)十六氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3-基4-(3-(2，4-二氨基苯基乙氧基)-3-氧代丙烯-3-基)苯甲酸酯和0.15mol的由以下化学式5a表示的1-(3，5-二氨基苯基)-3-十八烷基琥珀酰亚胺加入到搅拌产物中，并进行反应以提供合适的粘度(约150cps)。
所得溶液具有30wt％的固体含量，并将溶液在室温下共聚24小时以提供聚酰胺酸溶液。
将3.0mol的乙酸酐催化剂和5.0mol的吡啶催化剂加入到上述聚酰胺酸溶液中，加热至80℃并反应6小时。通过真空蒸馏反应产物除去乙酸酐催化剂、吡啶催化剂和NMP溶剂以提供具有20wt％固体含量的可溶性聚酰亚胺树脂溶液。
将所得的可溶性聚酰亚胺树脂蒸馏以提供纯的可溶性聚酰亚胺树脂(重均分子量200,000)。将以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯和2-丁基溶纤剂的有机混合溶剂(3∶4∶3的体积比)加入到聚酰亚胺树脂中，并在室温下搅拌24小时，以提供可溶性光取向聚酰亚胺树脂(PSI-1、液晶取向剂)。
实施例12～20：聚酰亚胺聚合物(PSI-2至10)的制备
用与实施例11相同的方法制备可溶性光取向聚酰亚胺树脂溶液(液晶取向剂)，区别在于如下表1所示加入由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯、由化学式4a表示的((E)-10，13-二甲基-17-(6-甲基庚烷-2-基)十六氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3-基4-(3-(2，4-二氨基苯基乙氧基)-3-氧代丙烯-3-基)苯甲酸酯和由化学式5a表示的1-(3，5-二氨基苯基)-3-十八烷基琥珀酰亚胺以提供聚酰胺酸。
在以下表1中，由化学式3a表示的4-{2-[2-(2，4-二氨基苯基)-乙氧羰基]-乙烯基}-苯基-4-(4，4，4-三氟丁氧基)-苯甲酸酯的总量由第一次和第二次的加入量来计算，且在所有的实施例中，第一次的量为0.5mol。
(表1)
Figure BDA0000082601130000211
如表1所示，化学式3a、化学式4a和化学式5a的含量单位为分别基于用于制备聚酰胺酸的二胺的总摩尔的mol％。使用mol％制备的包含在聚酰胺酸或聚酰亚胺中的由化学式3a衍生的重复单元、由化学式4a衍生的重复单元和由化学式5a衍生的重复单元的各含量对应于由使用的化学式表示的化合物的mol％。
(液晶取向膜的液晶取向性能)
制造液晶盒以评估液晶取向剂的液晶取向性能。液晶盒制造如下。
用光刻法将具有标准化尺寸的ITO玻璃基板图案化，以仅保留1.5cm×1.5cm正方形ITO和用于施加电压的电极ITO，并除去ITO的其他部分。
用由实施例1～20和对比例1和2制得的各液晶取向剂涂布图案化的ITO基板，旋涂以提供0.1μm的厚度，并在70℃和210℃下固化。
用曝光机(UIS-S2021J7-YD01，Ushio LPUV)以预定角度和预定能量使两种固化的ITO基板曝光，并以与曝光方向互相垂直的方向固定(VA模式，90°)，组装保持盒间隙为4μm以与上侧和下侧之间的正方形ITO形状对应。在曝光过程中，光源为2kW的远UV灯(UXM-2000)。
将液晶注入所得液晶盒中，然后用垂直偏振光显微镜观察液晶取向性能，其结果示于以下表2中。
(液晶取向膜的电特性和光特性)
用具有4μm盒间隙的液晶盒测定液晶取向膜在高温(60℃)下的电压保持率和残留DC(RDC)电压以确定电特性和光特性。
在高温(60℃)下的电压保持率是指在有源矩阵TFT-LCD内，在60℃下随外电源漂浮的液晶层在非选择期间保持充电电压的程度，越接近100％越理想。结果显示在下表2中。“好”是指98％或更高；“差”是指小于98％。
残留DC电压是指即使未施加外电压，由于液晶层的离子化杂质吸附在取向层上也会对液晶层施加的电压。该电压越低越理想。残留DC电压通过用闪烁器(flicker)和液晶层的电容量随DC电压的变化曲线(C-V)的方法等测定。结果示于以下表2中，“好”是指100mV或更低，“差”是指超出100mV。
下表2显示出使用液晶盒的液晶取向膜的电学性质和光学性质。
(表2)
Figure BDA0000082601130000231
参照表2，与对比例1和2得到的液晶取向剂相比，由实施例1至20得到的液晶取向剂具有较好的高温下的电压保持率(VHR)和RDC特性。
电压保持率和残留DC为用于评价液晶取向膜的余像特性的参考标准，较高的电压保持率和较低的残留DC意味着更好的余像特性。因此可知，由实施例1～20得到的液晶取向剂相比对比例1和2得到的液晶取向剂具有更好的余像特性。
尽管已结合目前认为是可行的示例性实施方式说明了本发明，但应理解的是，本发明不限于公开的实施方式，相反，本发明旨在涵盖包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效置换。
符号说明

Claims (9)

1.一种液晶取向剂，包括：
聚合物，所述聚合物选自由包括由以下化学通式1表示的重复单元的聚酰胺酸、包括由以下化学通式2表示的重复单元的聚酰亚胺和它们的组合：
Figure FDA0000082601120000011
其中，在化学通式1和2中，
X1和X2相同或不同，且各自独立地为由脂环族酸二酐和芳族酸二酐衍生的四价有机基团，
Y1和Y2相同或不同，且各自独立地为由二胺衍生的二价有机基团，其中所述二胺包括35至90mol％的由以下化学通式3表示的二胺、5至20mol％的由以下化学通式4表示的二胺、和5至45mol％的由以下化学通式5表示的二胺，
Figure FDA0000082601120000012
其中，在化学通式3中，
R1为单键、取代或未取代的C1～C30亚烷基、至少一个-CH2-基团独立地被-CO-、-CO-O-、-NW-、-NWCO-、-CO-NW-或-CH＝CH-取代的C1～C30亚烷基，其中W为氢或C1～C10烷基，条件是R1中的O在R1内不形成-O-O-连接且也不与R1相邻的O形成-O-O-连接，
R2为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团，
Q1、Q2和Q3各自独立地为氢或卤素，
n1为0至3的整数，且
n2为0至3的整数，
Figure FDA0000082601120000021
其中，在化学通式4中，
R7各自独立地为单键、O、COO、NHCO或CONH，
n4为0至3的整数，
n3为0至3的整数，
n7为0至2的整数，
R8为取代或未取代的C1～C30烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C2～C30杂芳基；或者包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C1～C30烷基，包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C6～C30芳基，和包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或它们的组合的C2～C30杂芳基，且
R9为取代或未取代的脂族有机基团、取代或未取代的脂环族有机基团、或者取代或未取代的芳族有机基团，
Figure FDA0000082601120000031
其中，在化学通式5中，
R5为氢原子；取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，
R6为取代或未取代的C1～C30烷基；取代或未取代的C6～C30芳基；或者取代或未取代的C2～C30杂芳基，且
n6为0至3的整数。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述由化学通式3表示的二胺为由以下化学通式16表示的二胺，
Figure FDA0000082601120000032
其中，在化学通式16中，
l为0至10的整数。
3.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述由化学通式4表示的二胺为由以下化学通式17表示的二胺，
[化学通式17]
Figure FDA0000082601120000041
其中，在化学通式17中，
m为1至5的整数。
4.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述聚酰胺酸和所述聚酰亚胺具有50,000至500,000的重均分子量。
5.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述液晶取向剂包括1∶99至50∶50重量比的所述聚酰胺酸和所述聚酰亚胺。
6.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述液晶取向剂具有1至30wt％的固体含量。
7.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中所述液晶取向剂具有5至30cps的粘度。
8.一种液晶取向膜，所述液晶取向膜通过在基板上涂布如权利要求1至7中任一项所述的液晶取向剂来制备。
9.一种液晶显示器，所述液晶显示器包括权利要求8所述的液晶取向膜。
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