CN104927881A - 液晶配向组合物 - Google Patents

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Abstract

一种液晶配向组合物，包含至少一聚合物及混合溶剂，该聚合物是选自于聚酰胺酸、聚酰亚胺或前述两者的组合，该混合溶剂是选自于乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合，或乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合，其中，该辅助溶剂能增加该混合溶剂对该聚合物的溶解度。该组合物于使用喷墨式印刷方式涂布至基板的过程中，能降低聚合物析出风险，且使该液晶配向组合物于涂布过程中具有稳定的液滴涂出状况及高准直性外，于基板上也具有优异的扩散性及流平性。

Description

液晶配向组合物
技术领域
本发明是有关于一种液晶配向组合物，特别是指一种适用于喷墨式印刷涂布方式的液晶配向组合物。
背景技术
液晶显示器主要是利用外加电场使液晶分子排列状态改变，进而造成光的偏振状态与方向改变，藉以得到明暗对比的显示效果。
随着萤幕尺寸的扩大，液晶显示器已发展到每一个画素中皆装有薄膜电晶体(Thin-Film Transistor，TFT)的液晶显示元件。当液晶分子置入一对含有电极的基板间，因液晶在平行与垂直分子方向的诱电率不同，因此需通过控制电场来控制液晶分子的排列方式。另一方面，由于液晶分子具有双折射特性，可藉由液晶分子排列状态的改变来调控偏极光的偏极方向。液晶分子排列状态的改变必须通过让液晶分子在基板上有均匀的预倾角及固定方向的配向来达成。目前常用的方式是在基板上涂布一层配向膜，藉由该配向膜来控制液晶分子的排列方向及提供液晶分子稳定的预倾角。当外加电场关闭时，液晶分子靠着与配向膜界面的强作用力(Anchoring force)及其弹性系数而恢复到原先的排列。
目前业界制备配向膜的方法是将液晶配向组合物涂布在基板表面上，利用摩擦或其他方式使得该薄膜表面的分子被定向，藉此提供后续置入的液晶分子朝固定方向倾倒。该配向组合物可包含聚乙烯醇、聚乙二醇、聚酰胺、聚酰胺酸或聚酰亚胺，其中聚酰胺酸和聚酰亚胺由于具有有优异的热安定性及良好的机械、电气与耐化性，最常被利用作为配向膜材料。聚酰胺酸是通过二胺与四羧酸或四羧酸二酐进行聚合反应所获得的高分子，而聚酰亚胺一般是由聚酰胺酸进行高温脱水闭环反应[也就是酰亚胺化(Imidization)]所制得。
过去配向膜涂布方式主要是滚印印刷，藉由APR板(ASAHI KASEI感光树脂板)将配向膜材料转印至基板，以得到膜厚均匀的配向膜。然而，除了APR板需清洗更换外，价格昂贵的刮胶辊(Doctor Roll)和网纹辊(AniloxRoll)也需定期更换，尤其遇到大尺寸面板，此问题就会越明显。因此，为了因应大尺寸面板的需求，配向膜的涂布逐渐由APR板转印的涂布方式转向喷墨式涂布方式。
然而，现有喷墨式印刷技术，虽有许多优于滚印印刷的优点，但仍有许多技术待克服，例如喷墨式印刷中用于涂布在基板上并形成液晶配向膜的液晶配向组合物，于涂布过程中，除了需降低聚酰胺酸或聚酰亚胺的配向膜材料的析出风险外，也需要有稳定的液滴涂出状况及高准直性，且该配向组合物于基板上也应具有优异的扩散性及流平性，以避免所形成的配向膜产生扩散不均或膜厚不均等情况产生。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种适用于喷墨式印刷方式，于涂布过程中，除了能降低聚酰胺酸或聚酰亚胺的配向膜材料的析出风险外，同时具有稳定的液滴涂出状况及高准直性，且所形成的配向膜也具有优异的扩散性及流平性的液晶配向组合物。
于是本发明液晶配向组合物，包含至少一聚合物及混合溶剂。
该聚合物是选自于聚酰胺酸、聚酰亚胺或前述两者的组合。
该混合溶剂是选自于乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合，或乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合，其中，该辅助溶剂能增加该混合溶剂对该聚合物的溶解度。
本发明的功效是利用该含有乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮的混合溶剂，让该液晶配向组合物于使用喷墨式印刷方式涂布至基板的过程中，能降低该聚合物析出风险，且使该液晶配向组合物于涂布过程中具有稳定的液滴涂出状况及高准直性外，于基板上也具有优异的扩散性及流平性，而能避免所形成的配向膜产生扩散不均或膜厚不均等情况产生。
以下将就本发明内容进行详细说明：
[聚合物]
本发明液晶配向组合物的聚合物是选自于聚酰胺酸、聚酰亚胺或前述两者的组合。该聚酰胺酸较佳是四羧酸二酐与二胺反应后所制得。该聚酰亚胺较佳是由聚酰胺酸进行酰亚胺化反应后所制得。
该四羧酸二酐可为任何适用于制备聚酰胺酸的含四羧酸二酐化合物，较佳地，该四羧酸二酐是选自1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘丁二酸二酐、1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐、乙烯-乙二醇-双(脱水偏苯三酸酯)(TMEG-100)、2,3,5-三羧基环戊烷基乙酸二酐(TCA)。
该二胺可为任何适用于制备聚酰胺酸的含二胺化合物，较佳地，该二胺是选自5(6)-氨基-1,3,3-三甲基-1-(4-氨基苯基)茚满(TMDA)、4'-丙基-双(环己烷)-4-基-3,5-二氨基-2-甲基苯甲酸甲酯。
较佳地，以该液晶配向组合物总重为100重量份计，该聚合物含量为2～5重量份。
[混合溶剂]
该混合溶剂是选自于：(1)乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合，及(2)乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合。以下将分别就上述两种态样作更进一步的说明：
(1)混合溶剂为乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合：
较佳地，以该混合溶剂的总重为100wt％计，乙二醇丁醚的含量范围为20至70wt％，以及氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量范围为30至80wt％。更佳地，乙二醇丁醚的含量范围为30至60wt％，以及氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量范围为40至70wt％。由于该乙二醇丁醚能增加组合物于基板上的流平性，因此，在混合溶剂为乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合态样下，若该乙二醇丁醚的含量小于20wt％时，会造成液晶配向组合物于基板上的流平性变差；若含量大于70wt％时，则会导致用于溶解该聚合物的氮-异丙基-2-吡咯烷酮含量降低，造成该聚合物有析出的风险。
(2)乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合：
该辅助溶剂可为任何能增加该混合溶剂对该聚合物的溶解度的溶剂，较佳地，该辅助溶剂是选自氮-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、氮,氮-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或前述的组合。更佳地，该辅助溶剂为氮-甲基-2-吡咯烷酮。
较佳地，以该混合溶剂的总重为100wt％计，乙二醇丁醚的含量范围为20至70wt％，氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的含量总和范围为30至80wt％，且辅助溶剂与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量比值范围为大于0至小于4。当辅助溶剂与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量比值范围为不小于4时，会让液晶配向组合物于基板上的扩散性不佳及流平性降低。
[液晶配向组合物]
该液晶配向组合物是将该聚合物溶于该混合溶剂后制得。
该液晶配向组合物是利用喷印机以喷墨印刷方式涂布至基板表面，以形成液晶配向膜。
附图简述
无本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是将实施例1经喷墨式印刷方式涂布至基板后的相片(喷墨间距为230μm、施加电压为22V)；及
图2是将比较例1经喷墨式印刷方式涂布至基板后的相片(喷墨间距为230μm、施加电压为22V)。
实施方式
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明的用，而不应被解释为本发明实施的限制。
<实施例1～4、比较例1～2>
制备液晶配向组合物
分别依据表1及2所示比例混合氮-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)及乙二醇丁醚(BC)，制得一混合溶剂。
将聚酰胺酸溶液RA9002(达兴材料贩售)抽干除去原溶剂后，分别加入上述所得混合溶剂中，并稀释至聚酰胺酸含量浓度为3.5wt％，获得实施例1～4与比较例1～2的液晶配向组合物。
<液晶配向组合物于基板上的涂布测试>
利用Fujifilm Dimatix纳米科技喷印机[喷墨间距(drop spacing)设定为230μm，施加电压设定为22V]，将实施例1～4与比较例1～2的液晶配向组合物使用喷墨式印刷方式涂布至基板表面，予以干燥而形成液晶配向膜。观察组合物于涂布后，其液滴扩散直径与所形成配向膜的膜面与中央的高度差，结果如表1及表2所示。再将实施例1与比较例1分别于喷墨间距为230μm、施加电压为22V的条件下，使用上述Fujifilm Dimatix纳米科技喷印机涂布至基板表面，再利用光学显微镜拍照，得到图1(实施例1)与图2(比较例1)的相片。
表1
表2
由表1、图1与图2可知，混合溶剂使用氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)及乙二醇丁醚(BC)组合的实施例1，与以氮-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)取代氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)的比较例1相较，比较例1的组合物经涂布后的液滴扩散直径变短(即组合物扩散性变差)，证实本发明液晶配向组合物需同时含有氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)及乙二醇丁醚(BC)两种溶剂，该组合物才会在以喷墨式印刷方式涂布至基板的过程中具有优异的扩散性。
由表2可知，当混合溶剂同时含有乙二醇丁醚(BC)、氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)及氮-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，辅助溶剂)时，比较例2的组合物经涂布后的液滴扩散直径变短(即组合物扩散性变差)，且所形成的液晶配向膜膜面与中央高度差会变大(即组合物流平性变差)，证实本发明的液晶配向组合物，当混合溶剂为乙二醇丁醚(BC)、氮-异丙基-2-吡咯烷酮(NIP)及辅助溶剂[氮-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)]的组合时，以该混合溶剂的总重为100wt％计，乙二醇丁醚的含量范围需为20至70wt％，氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的含量总和范围需为30至80wt％，辅助溶剂与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量比值范围需小于4，该液晶配向组合物才会在以喷墨式印刷方式涂布至基板的过程中具有稳定的液滴涂出状况及高准直性，且于基板上具有优异的扩散性及流平性。
综上所述，藉由该含有乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮的混合溶剂能让该液晶配向组合物于使用喷墨式印刷方式涂布至基板的过程中，具有稳定的液滴涂出状况及高准直性，且于基板上也具有优异的扩散性及流平性，因而避免形成于基板上的配向膜有扩散不均或膜厚不均等情况产生，故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种液晶配向组合物，包含：
至少一聚合物，该聚合物是选自于聚酰胺酸、聚酰亚胺或前述两者的组合；及
混合溶剂，是选自于乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合，或乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合，其中，该辅助溶剂能增加该混合溶剂对该聚合物的溶解度。
2.如权利要求1所述的液晶配向组合物，其中，该辅助溶剂是选自氮-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、氮,氮-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或前述的组合。
3.如权利要求1所述的液晶配向组合物，其中，该混合溶剂为乙二醇丁醚与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的组合。
4.如权利要求3所述的液晶配向组合物，其中，以该混合溶剂的总重为100wt％计，乙二醇丁醚的含量范围为20至70wt％，以及氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量范围为30至80wt％。
5.如权利要求1所述的液晶配向组合物，其中，该混合溶剂为乙二醇丁醚、氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的组合。
6.如权利要求5所述的液晶配向组合物，其中，以该混合溶剂的总重为100wt％计，乙二醇丁醚的含量范围为20至70wt％，氮-异丙基-2-吡咯烷酮及辅助溶剂的含量总和范围为30至80wt％，且辅助溶剂与氮-异丙基-2-吡咯烷酮的含量比值范围为大于0至小于4。
7.如权利要求1所述的液晶配向组合物，其中，以组合物总重为100重量份计，该聚合物含量为2～5重量份。
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