CN106753430B - 液晶取向剂、液晶取向膜及其制作方法以及包含其的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶取向剂、液晶取向膜及其制作方法以及包含其的液晶显示装置,所述液晶取向剂包括如下组分:(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸;(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸;(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸;(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸。使用本发明提供的包含所述液晶取向剂所形成的液晶取向膜的液晶显示装置具有较高的对比度,且改善了AC残像。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示领域,尤其涉及一种液晶取向剂、由其形成的液晶取向膜和制备方法以及包含其的液晶显示装置。
背景技术
液晶取向膜是由液晶取向剂形成。液晶取向剂是分散于溶剂中的聚酰胺酸分子,液晶取向剂涂覆于基板上,经过溶剂挥发形成液晶取向膜。液晶取向膜在构造上一般主要包括2层构造,上层201是光配向层,下层202是导电层(现有技术的光配向膜的示意结构如图1所示)。
在构成光配向层的聚合物中,添加了一种液晶成分,此成分作用一般是对发生光反应的部位以及由光反应引起的各向异性进行加热处理,可增大其配向性。另一方面,导电层会将积蓄的电荷释放到基板侧,所以配置在配向膜的下层,考虑到和液晶部件不接触,所以这一层不带有配向性。但构成导电层的分子不是完全只存在下层的,一部分也会体现到表层。因此,做加热处理时,会妨碍到光配向层的配向增幅,使配向性恶化,引起AC残像的发生和对比度降低的问题。
现有技术中有一种解决方案是:调整上下层的分子量和表面能量,促进上下层分离,但这种调整对各层的分子设计有较大制约,无法充分发挥出各分子的目的作用,而且会使表面平坦度变差,这也是影响配向性的原因之一。
因此,如何开发一种液晶取向剂,解决所述液晶取向膜中光配向层AC残像高和对比度低的问题。
发明内容
针对现有技术中导电层分子体现到表层影响配向增幅的不足,本发明的目的之一在于提供一种液晶取向剂,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸。
本发明的目的之二是提供一种液晶取向膜,所述液晶取向膜由目的之一所述的液晶取向剂制备得到。
本发明的目的之三是提供一种如目的之二所述的液晶取向膜的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(a)在基板上涂布权利要求1~5任一项所述的液晶取向剂,形成涂膜;
(b)将形成有所述涂膜的基板进行预烘烤;
(c)将步骤(b)得到的膜层进行光照配向,之后进行后烘烤,形成液晶取向膜。
本发明的目的之四是提供一种液晶显示装置,所述液晶显示装置中涂覆有目的之一所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜;
或者,包括目的之二所述的液晶取向膜;
或者,所述液晶显示装置包括由目的之三所述的方法制备得到的液晶取向膜。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的光配向膜中,上层会附加液晶结构,光反应后通过加热使液晶部分的相互作用增强其配向性,光配向部分通过直线偏光处理,产生了缓和的一轴配向趋势;同时,另一部分是mesogen部分,mesogen部分为了环化进行加热处理时,发生液晶相态的转移,由于液晶分子间的作用,产生了非常强的一轴配向力,通过此作用,可以增强上述光配向部分的一轴配向性。而同时在下层的导电层中也加入液晶结构,导电层同时对配向也有贡献。
本发明在下层导电层的PI分子也导入液晶结构,通过加热上层的光配向层,配向性增强的同时,下层也同时配向,这样可以改善其配向性;本发明使得缓和上下层层分离性的分子设计变得可行,也较容易提升各层性能,甚至表面平坦性也可得到改善。不同于现有技术一直以来不带液晶结构的导电层构成的光配向膜,本发明在导电层引入液晶结构不但实现了高配向性,各向异性和锚定力得到了增强了。
使用本发明提供的液晶取向膜的液晶显示装置具有较高的对比度,且改善了AC残像。
附图说明
图1为现有技术的光配向膜的示意结构;
图2为本发明提供的的光配向膜的示意结构;
图3a为本发明所提供的液晶显示装置内部的局部结构示意图;
图3b为本发明所提供的液晶显示装置的整体结构示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
本发明在一个具体实施方式中,提供了一种液晶取向剂,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸。
本发明所述聚酰胺酸能够通过使四羧酸二酐与二胺进行反应而获得,具有式(J-1)的结构:
所述“能够与聚酰胺酸反应形成PI膜的具有聚合性的预聚物”示例性的可以是式(J-1)所示的聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸酯等预聚物中的任意1种或至少2中的组合。
所述“能够与聚酰胺酸反应形成PI膜的具有聚合性的单体”示例性的可以是四羧酸二酐与二胺,所述四羧酸二酐具有式(J-2)的结构,所述二胺具有式(J-3)的结构:
对于式(J-1)、式(J-2)和式(J-3)的结构中,A和B的结构单元可以根据对PI膜的设计进行选择,如本申请(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸,其中的光反应基团就可以是在A或B的位置;对于本申请(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸,其中的液晶性基团就可以是在A或B的位置;对于本申请(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸,其中的光反应基团和液晶性基团就可以是独立地选择在A或B的位置。
对于组分(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸,其中的A和B的结构单元的选择本发明不做具体限定,可以是本领域公知的任意的基团。
对于组分(iv)典型但非限制性的可以是由如下四羧酸二酐和二胺反应得到的聚酰胺酸。
所述四羧酸二酐典型但非限制性的包括脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等;所述脂肪族四羧酸二酐示例性的可以包括:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等;所述脂环式四羧酸二酐示例性的可以包括:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺环-3'-(四氢呋喃-2',5'-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、环己烷四羧酸二酐;所述芳香族四羧酸二酐示例性的可以包括:均苯四甲酸二酐等。
所述二胺典型但非限制性的包括脂肪族二胺、脂环族二胺、芳香族二胺或二氨基有机硅氧烷等;
所述脂肪族二胺示例性的包括乙二胺、1,3-丙二胺、丁二胺、2,5-二甲基己二胺、间苯二甲胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺等;所述脂环族二胺示例性的包括1,2-环丁烷二胺1,3-环戊二胺1,3-双(氨基甲基)环己烷等。
所述芳香族二胺示例性的包括式(J-4)结构的化合物:
在式(J-4)中,X1和X2均各自独立地包括氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种,优选甲基、乙基、烷氧基、一氟取代甲基、一氟取代乙基、苯甲基、苯乙基、烷氧基取代的苯甲酸酯基(其中R30、R31、R32选自至少含有1个碳原子的烷基,可以是C1~20的烷基,也可以是碳原子数更多的烷基)、烯丙酸甲酯基
作为芳香族二胺的示例性例子包括:对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基硫醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4.4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,7-二氨基芴、4,4’-二氨基二苯基醚、1,5-二氨基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,7-二氨基芴、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-(对亚苯基二亚异丙基)双苯胺、4,4’-(间亚苯基二亚异丙基)双苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、2,6-二氨基吡啶、3,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基嘧啶、3,6-二氨基吖啶、3,6-二氨基咔唑、N-甲基-3,6-二氨基咔唑、N-乙基-3,6-二氨基咔唑、N-苯基-3,6-二氨基咔唑、N,N’-双(4-氨基苯基)-联苯胺、N,N’-双(4-氨基苯基)-N,N’-二甲基联苯胺、1,4-双-(4-氨基苯基)-哌嗪、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-6-胺、4-(4’-三氟甲氧基苯甲酰基氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、4-(4’-三氟甲基苯甲酰基氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯氧基)甲基)苯基)-4-庚基环己烷、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-(4-庚基环己基)环己烷、4-氨基苄基胺、3-氨基苄基胺等。
作为二氨基有机硅氧烷示例性的例子包括1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等。
在本发明所述的液晶取向剂的各组分中,所述光反应基团(示例性的可以包括异构型光反应基团、架桥型光反应基团、fries转移型光反应基团和分解型光反应基团)可以以支链的形式连接在聚酰胺酸(J-1)分子链的A位置或B位置上,示例性的连接方式如式(J-5)所示,(在式(J-5)中为了方便示意,用FG1表示支链形式连接的光反应基团),或者以嵌段的形式连接在聚酰胺酸(J-1)分子链的A位置或B位置上,示例性的连接方式如(J-6)所示(在式(J-6)中为了方便示意,用FG2表示嵌段形式连接的光反应基团):
在式(J-5)和式(J-6)中,FG1表示以支链形式连接的分解型光反应基团,FG2表示以嵌段形式连接的分解型光反应基团,X3表示任意的基团,例如氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种,优选甲基、乙基、烷氧基、一氟取代甲基、一氟取代乙基、苯甲基、苯乙基、烷氧基取代的苯甲酸酯基
(其中R30、R31、R32选自至少含有1个碳原子的烷基,可以是C1~20的烷基,也可以是碳原子数更多的烷基)、烯丙酸甲酯基优选甲基,f为大于等于1的整数,如2、3、4、5、6、11、15、23等;X4、X5表示空键,或任意的具有2个键的基团,例如氧原子、硫原子、C1~C10的取代或未取代的亚烷基、C2~C12的取代或未取代的亚烯基、C3~C13的取代或未取代的亚炔基、C6~C20的亚芳香基中的任意1种,优选亚甲基、亚乙基、亚烷氧基、一氟取代亚甲基、一氟取代亚乙基、亚苯甲基、亚苯乙基等。
所述光反应基团包括异构型光反应基团、架桥型光反应基团、fries转移型光反应基团、分解型光反应基团中的任意一种。
所述异构型光反应基团示例性的包括含有偶氮键的分子,以支链形式连接的异构型光反应基团优选包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
以嵌段形式连接的异构型光反应基团优选包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19均各自独立地选自氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种。
以嵌段形式连接的异构型光反应基团进一步优选
以支链形式连接的分解型光反应基团示例性的包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
以嵌段形式连接的分解型光反应基团优选包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
R20选自氢原子C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种。
所述架桥型光反应基团示例性的可以具有的结构,其中,所述架桥型光反应基团通过R1’和R2’连接在聚酰胺酸(J-1)分子链的A位置或B位置上,其中R1’、R2’、R3’、R4’均各自独立地选自符合化合物价键要求的氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C1~C10的取代或未取代的亚烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基、C6~C20的亚芳香基中的任意1种。
所述fries转移型光反应基团示例性的可以具有的结构,其中,R5’、R6’均各自独立地选自符合化合物价键要求的氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C1~C10的取代或未取代的亚烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基、C6~C20的亚芳香基中的任意1种。
在本发明所述的液晶取向剂的各组分中,所述液晶(mesogen)基团可以以嵌段的形式连接在聚酰胺酸(J-1)分子链的A位置或B位置上,示例性的连接方式如式(J-7)所示,(在式(J-7)种为了方便示意,用GG表示嵌段形式连接的液晶基团):
在式(J-7)中,X6、X7表示空键,或任意的具有2个键的基团,例如氧原子、硫原子、C1~C10的取代或未取代的亚烷基、C2~C12的取代或未取代的亚烯基、C3~C13的取代或未取代的亚炔基、C6~C20的亚芳香基中的任意1种,优选亚甲基、亚乙基、亚烷氧基、一氟取代亚甲基、一氟取代亚乙基、亚苯甲基、亚苯乙基等。
在本发明中,所述液晶基团指主链内不能内旋转,或虽有内旋转单并不改变链的方向,主要指苯环等环状结构。
在上述实施方式中,所述液晶基团优选包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:聚苯并噻吩基、聚3,4-乙烯二氧噻吩基、聚吡咯基、联苯基、
其中,R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27或R28均各自独立地选自氢原子、C1~C3的取代或未取代的烷氧基、氨基、二烷氨基中的任意1种,优选联二苯、联三苯等。
在上述液晶基团的实例中,并未标示出与式(J-1)所示的聚酰胺酸中除了A结构和B结构以外的部分的连接件,本领域技术人员可以根据掌握的专业知识进行连接,本发明只示例性的做如下列举,并不作为本发明的具体限定:
能够作为A结构的液晶基团和连接方式包括如下示例:
能够作为B结构的液晶基团和连接方式包括如下示例:
在一个优选地实施方式中,所述(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有式(I)的结构:
其中,R1和R2均各自独立地选自光反应基团和烷基基团中的任意1种或至少2中的组合;所述R1和R2中至少有1个为光反应基团;
所述烷基基团包括C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚烷基、C2~C10的取代或未取代的直链或支链亚烯烷基、C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚炔烷基中的任意1种或至少2中的组合;
所述光反应基团包括异构型光反应基团、架桥型光反应基团、fries转移型光反应基团和分解型光反应基团中的任意一种;
在一个示例性的具体实施方式中,所述异构型光反应基团包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
其中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25均各自独立地选自氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种;
n1为≥1的整数;
所述示例性的异构型光反应基团通过式(J-6)的形式接入组分(i)的聚酰胺酸的主链。
在一个优选地实施方式中,所述(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸具有式(II)的结构:
R3和R4均各自独立地选自液晶性基团和烷基基团中的任意1种或至少2中的组合;
所述烷基基团包括C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚烷基、C2~C10的取代或未取代的直链或支链亚烯烷基、C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚炔烷基中的任意1种或至少2中的组合;
所述液晶基团包括C6~C20的取代或未取代的苯基、C6~C50的取代或未取代的连苯基、C2~C20的取代或未取代的杂环基、C9~C50的取代或未取代的苯丙苯基中的任意1种;
n2为≥1的整数。
在一个优选实施方式中,所述(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸具有式(III)的结构:
其中,R5、R6和R7均各自独立地选自烷基基团、液晶性基团和光反应性基团中的任意1种或至少2中的组合;所述R5、R6和R7中至少有1个为液晶性基团和1个为光反应基团;
所述烷基基团包括C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚烷基、C2~C10的取代或未取代的直链或支链亚烯烷基、C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚炔烷基中的任意1种或至少2中的组合;
所述液晶基团包括C6~C20的取代或未取代的苯基、C6~C50的取代或未取代的连苯基、C2~C20的取代或未取代的杂环基、C9~C50的取代或未取代的苯丙苯基中的任意1种;
所述光反应基团包括异构型光反应基团、架桥型光反应基团、fries转移型光反应基团、分解型光反应基团中的任意一种。
在一个示例性的具体实施方式中,所述异构型光反应基团包括如下结构中的任意1种或至少2中的组合:
中的任意1种;
其中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25均各自独立地选自氢原子、氟原子、碘原子、氯原子、羟基、C1~C10的羟烷基、羧基、酯基、C1~C10的取代或未取代的烷基、C2~C12的取代或未取代的烯基、C3~C13的取代或未取代的炔基、C6~C20的芳香基中的任意1种;
n1为≥1的整数;
所述示例性的异构型光反应基团通过式(J-6)的形式接入组分(iii)聚酰胺酸的主链。
在一个优选实施方式中,所述(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有式(IV)的结构:
R8和R9均各自独立地选自烷基基团中的任意1种或至少2中的组合;
所述烷基基团包括C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚烷基、C2~C10的取代或未取代的直链或支链亚烯烷基、C1~C10的取代或未取代的直链或支链亚炔烷基;
n4为≥1的整数。
本发明的一个可选实施方式中,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n1为5~20;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n2和n3独立地为5~20;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n4独立地为5~20;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n5独立地为5~20。
本发明所述液晶取向剂中,各组分的含量示例性的可以是:
组分(i)和组分(iii)的含量之和为30~50wt%,组分(ii)和组分(iv)的含量之和为50~70wt%,所述组分(i)、组分(iii)的添加比例示例性的重量比可以是1:1,所述组分(ii)、组分(iv)的添加比例示例性的重量比可以是1:1,所述组分(i)、组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)含量之和为100wt%。
为了方便配向工艺的操作,本发明所述的液晶取向剂中还添加有溶剂,所述溶剂起到溶解液晶取向剂中各组分的作用,本发明对所述溶剂的种类不做具体限定,典型但非限制性的为γ-BL、NMP和BC中的任意1种或至少2中的组合,优选50%γ-BL(γ-丁内酯)、20%NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)和30%BC(碳酸丁酯)的混合溶剂。
当所述液晶取向剂中添加有所述溶剂时,所述液晶取向剂的固含量为5.5~6.0wt%,优选所述组分(i)、组分(ii)、组分(iii)和组分(iv)所占的质量百分比之和为5.5~6.0wt%。
对于本发明所述的聚酰胺酸(包括组分i、ii、iii和iv)的合成方法是本领域技术人员有能力获得的技术手段,典型但非限制性的聚酰胺酸的合成方法为:
将相应与目标聚酰胺酸的四羧酸二酐(与目标聚酰胺酸具有相同的A结构)与二胺(与目标聚酰胺酸具有相同的B结构)在有机溶剂中混合,混合比例为二胺1当量(氨基当量)加入四羧酸二酐0.2~2当量(酸酐基当量),优选0.3~1.2当量(酸酐基当量);混合后在0~100℃反应0.1~24h。
对于本发明所述的液晶取向剂,还可以包括其他功能性的组分,所述功能性组分能够不同程度的改善液晶取向剂的稳定性、电性、涂膜性等各种特性。
本发明在PI材料中加入带有液晶(mesogen)结构的组分,使其分散于上层光配向层的带有液晶结构的聚酰胺酸具有一轴配向力,通过此作用,可以增强上述光配向部分的一轴配向性;而同时在下层的导电层中也加入液晶结构,导电层同时对配向也有贡献。
本发明在一个实施方式中还提供了一种液晶取向膜,所述液晶取向膜由上述的液晶取向剂制备得到。
在一个优选实施方式中,所述液晶取向膜的上层201包括(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸206和(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸203;
所述液晶取向膜的下层202包括(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸205和(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸204。
本发明得到的光配向膜的示意结构如图2所示。在图2中,实线代表的聚酰胺酸具有配向性,即是具有光反应基团;虚线代表的聚酰胺酸不具有光反应基团;直线代表的聚酰胺酸具有液晶结构;曲线代表的聚酰胺酸不具有液晶结构的。在图2种,液晶取向膜的上层和下层只是空间上的区别,在液晶取向膜的制备过程中,液晶取向剂的组分是自发的分层,因此不能保证上下两层在组分上严格区分,就是说上层的聚酰胺酸主要为组分(i)和组分(iii),也可以包含少量的组分(ii)和组分(iv),而下层的聚酰胺酸主要为为组分(ii)和组分(iv),也可以包含少量的组分(i)和组分(iii)。此外,还应该注意到,图2所示的各种线条的数量并不代表任何的组分比例,只是用来示意性的表示各组分有可能出现的空间位置。
本发明在一个实施方式中还提供了一种如前所述的液晶取向膜的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(a)在基板上涂布如前所述的液晶取向剂,形成涂膜;
(b)将形成有所述涂膜的基板进行预烘烤;
(c)将步骤(b)得到的膜层进行光照配向,之后进行后烘烤,形成液晶取向膜。
实施例
实施例1
一种液晶取向剂,其特征在于,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n1平均值为10.5,添加量为1重量份;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n2平均值为5,添加量为1重量份;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n4平均值为6.5,添加量为3重量份;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n5平均值为12,添加量为1重量份;
(v)溶剂为为γ-BL 50%、NMP 20%和BC 30%的混合溶剂,添加量为94重量份。
一种液晶取向膜,由实施例1提供的液晶取向剂制备得到,包括如下步骤:
(a)在基板上涂布实施例1所述的液晶取向剂,形成带有一定黏度又可以较好扩散的涂膜;
(b)将形成有所述涂膜的基板进行110℃,90s的预烘烤;
(c)将步骤(b)得到的膜层进行254~365nm的线性偏振光照射,Dose量3000mJ,使之发生反应,从而形成配向;
(d)之后将步骤(c)处理后的基板进行230℃,30min的后烘烤,形成厚度100±10nm的液晶取向膜。
实施例2
与实施例1的区别仅在于组分(ii)为
n3平均值为4。
实施例3
与实施例1的区别仅在于组分(ii)添加量为0.5重量份,而组分(iv)添加量为1.5重量份。
对比例1
与实施例1的区别在于不含有组分(ii),其余各组分:组分(i)添加量为1重量份、组分(iii)添加量为3重量份、组分(iv)添加量为2重量份。
性能测试
对比度测试:液晶屏的对比度量测采用CS2000或者CA310等机台,分别量测液晶屏显示白画面和显示黑画面下的亮度,对比度定义为亮态亮度/黑态亮度;
残像测试:液晶屏在棋盘格画面下点亮2h,然后切换到128/255灰阶画面;判定:当切换到128/255灰阶画面后,液晶屏没有出现棋盘格画面残留,残像水平定义为A,合格;当维持128/255灰阶画面10s时,液晶屏残留的棋盘格画面消失,残像水平定义为B,不合格;当维持128/255灰阶画面60s时,液晶屏残留的棋盘格画面消失,残像水平定义为C,严重不合格。
性能测试结果如表1所示:
表1
黑态亮度(cd/cm<sup>2</sup>) | 对比度 | 残像消失时间(S) | 残像水平 | |
实施例1 | 0.28 | 1800 | 0 | A |
实施例2 | 0.30 | 1680 | 0 | A |
实施例3 | 0.32 | 1575 | 9 | B |
对比例1 | 0.36 | 1400 | 45 | C |
由表1可以看出,实施例1和实施例2的对比度和残像水平相对于对比例1都有极大地提高,而实施例3相对于对比例1虽然还是不能符合残像规格,但还是有所改善。因此,可以推测在液晶取向膜的下层成分中添加液晶性基团,可提高液晶屏的对比度和残像水平等性能。
实施例4
一种液晶取向剂,其特征在于,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n1平均值为13,添加量为1重量份;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n2平均值为5,添加量为1重量份;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n4平均值为8.5,添加量为3重量份;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸具有结构:
其中n5平均值为12,添加量为1重量份;
(v)溶剂为为γ-BL 50%、NMP 20%和BC 30%的混合溶剂,添加量为94重量份。
一种液晶取向膜,由实施例1提供的液晶取向剂制备得到,包括如下步骤:
(a)在基板上涂布实施例1所述的液晶取向剂,形成带有一定黏度又可以较好扩散的涂膜;
(b)将形成有所述涂膜的基板进行110℃,90s的预烘烤;
(c)然后将上述涂膜基板进行230℃,30min的主烘烤,形成厚度100±10nm的液晶取向膜;
(d)再将步骤(c)得到的膜层进行254~313nm的线性偏振光照射,Dose量800mJ,使之发生反应,从而形成配向;
(e)之后将步骤(d)处理后的基板进行230℃,30min的后烘烤以升华分解型配向膜产生的分解物。
按照性能测试的方法对含有所述液晶取向膜的液晶屏进行性能测试,测试结果为:黑态亮度为0.22cd/cm2,对比度为2000,残像消失时间为0s,残像水平为A。
本发明在一个实施方式中还提供了一种液晶显示装置,所述液晶显示装置中涂覆有如前所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜;
或者,包括如前所述的液晶取向膜;
或者,所述液晶显示装置包括由如前所述的方法制备得到的液晶取向膜。
图3a为本发明所提供的液晶显示装置内部的局部结构示意图,其中301为第一基板,303为第二基板,300为液晶层,第一基板301和第二基板303面向液晶层300的一侧为本发明所提供的液晶取向膜302与304;
图3b为本发明所提供的液晶显示装置400的整体结构示意图。本实施例中,液晶显示装置400为一手机。在其他实施方式中,液晶显示装置400还可以为其他类型的电子显示产品,如电脑、电视、手表、车载显示装置等,本发明对比不做限制。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (5)
1.一种液晶取向剂,其特征在于,所述液晶取向剂包括如下组分:
(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸,具有结构,其中n1平均值为10.5;
(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸,具有结构或具有结构,其中,n2平均值为5,n3平均值为4;
(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸,具有结构,其中n4平均值为6.5;
(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸,具有结构,其中n5平均值为12。
2.一种液晶取向膜,其特征在于,所述液晶取向膜由权利要求1所述的液晶取向剂制备得到。
3.如权利要求2所述的液晶取向膜,其特征在于,所述液晶取向膜的上层(201)包括(i)具有光反应基团且不具有液晶性基团的聚酰胺酸(206)和(iii)同时具有液晶性基团和光反应基团的聚酰胺酸(203);
所述液晶取向膜的下层(202)包括(ii)具有液晶性基团且不具有光反应基团的聚酰胺酸(205)和(iv)不具有光反应基团且同时不具有液晶性基团的聚酰胺酸(204)。
4.一种如权利要求2或3所述的液晶取向膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(a)在基板上涂布权利要求1所述的液晶取向剂,形成涂膜;
(b)将形成有所述涂膜的基板进行预烘烤;
(c)将步骤(b)得到的膜层进行光照配向,之后进行后烘烤,形成液晶取向膜。
5.一种液晶显示装置,其特征在于:
所述液晶显示装置中涂覆有权利要求1所述的液晶取向剂形成的液晶取向膜;
或者,包括权利要求2或3所述的液晶取向膜;
或者,所述液晶显示装置包括由权利要求4所述的方法制备得到的液晶取向膜。
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