TWI732994B - 光配向膜形成用組成物及由其衍生之ｌｃｄ器件 - Google Patents
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Abstract
依本發明的實施形態提供一種用於液晶顯示器之光配向層、使用該光配向層之液晶顯示器及製造方法。該光配向層包含聚降莰烯(PNB)聚合物以及其他添加劑。更具體而言，本發明的實施形態包括用於製造液晶顯示器之方法和包含PNB聚合物之光配向層。
Description
本申請案要求2017年2月9日提交之美國臨時申請案第62/456,747號之權益，該臨時申請案的全部內容藉由引用併入本文中。
依本發明的實施形態通常係有關一種包含各種官能化之聚降莰烯(PNB)聚合物之光配向層。更具體而言，本發明的實施形態包括由聚降莰烯聚合物形成之光配向層和該種層的形成方法。本發明的光配向聚合物層用於對各種液晶顯示器以及非顯示器件，例如可光學圖案化之干涉濾波器、偏振器、光學延遲器等。
平板液晶顯示器(LCD)器件廣泛用於包括電視機(TV)、電腦屏幕/監視器(monitor)、筆記本電腦(lap-top computer)、行動器件等之各種應用。典型的LCD器件具有兩個面板、一個像素電極和一個共用電極以及***於該等之間之液晶層。為了使液晶作為光開關(optical switch)有效地發揮功能，使液晶典型地在既定的方向上配向。液晶的該既定的方向通常由聚合物層促進，這使得液晶沿特定的方向定向。通常參見美國專利申請公開第US2016/0230095A1號。
此外，配向層不僅提供液晶的配向，而且還有助於液晶以特定的預傾角(pretilt angle)定向，以及作為用於錨定(anchor)液晶之功能。液晶的
配向藉由本領域的各種技術來實施。例如，有使用摩擦方法，其中典型地使用諸如玻璃之類的基板上的諸如聚醯亞胺之類的聚合物膜。然後，使用諸如尼龍或聚酯之類的纖維或布料沿預定的方向摩擦該種膜的表面。然而，該方法存在一些缺點，例如包括纖維或布材料留下之碎屑會導致缺陷以及靜電積累會吸引顆粒亦會導致缺陷。摩擦技術亦不精確，導致表面不平坦，從而缺乏對基板之間的液晶間隙(liquid crystal gap)之控制。更重要的是，摩擦方法缺乏對於寬視角非常重要之液晶的多域(multiple domain)配向。換言之，配向製程的單軸性質會導致視角受限。若分子配向以受控之方式在獨立像素內變化，則可避免該問題。
為了解決與摩擦技術相關之一些問題，近來已使用解決了上述一些問題之光配向層。尤其，光配向方法基本上去除了殘留在表面之任何碎屑及任何靜電積累。此外，光配向方法不會使基板變形並且允許形成多域，藉此能夠製造具有改善之視場之穩定的多域像素顯示器。
典型地，在光配向法中，將光活化聚合物層形成於基板上，當曝露於光化輻射時，使聚合材料自行配向，從而配置於其上之液晶適當地配向、錨定，並且能夠以特定的角度定向。該方式中所使用之光活化聚合物包括光致異構(photoisomerizable)聚合物，例如具有偶氮基之聚合物；光二聚(photodimerizable)聚合物，例如具有香豆素或桂皮酸酯基之聚合物；光交聯(photocrosslikable)聚合物；光分解聚合物，例如聚醯亞胺等。藉由將聚合物層暴露於線偏振光(linearly polarized light)來實現光配向。
然而，光配向方法亦具有一些缺點。例如，聚桂皮酸酯系聚合物，例如聚(桂皮酸乙烯酯)(PVCN)和聚(甲氧基桂皮酸乙烯酯)(PVMC)顯出差的熱穩定性，參見例如M.Schadt et al.,Nature,1996,381,212-214。該種光聚合物的其他缺點可能還包括由於過度交聯和/或具有光敏基之側鏈與剛性主鏈引起
之聚合物的低移動性等。參見例如日本專利公開平11-181127，其揭示了桂皮酸等具有光敏基側鏈之丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物。亦可以參見美國專利第7,541,073 B2號。
另外，需要開發一種能夠容易加工成膜並且能夠容易藉由線偏振光配向且顯出優異之熱穩定性之光活化聚合物。
本發明的一目的在於提供一種能夠形成膜且暴露於合適的輻射時能夠容易配向之熱穩定的光活化聚合物。
本發明的另一目的在於提供用於形成如本文所揭示之光配向膜之製程。
本發明的又一目的在於提供一種包含光配向膜和顯出優異性能之液晶之液晶顯示器件。
關於本發明的其他目的和進一步的適用範圍，將從以下詳細描述中顯而易見。
現已發現，如本文所描述之衍生自特定降莰烯單體之聚合物在該聚合物的層曝露於合適的線偏振光時顯出優異之光配向性能。藉由在兩個該種配向聚合層之間填充液晶，能夠將配向聚合層進一步製造成液晶顯示器件。
[001A]:第一玻璃基板
[002A]:銦錫氧化物
[003A]:聚合物層
[004A]:光配向聚合物層
[005A]:玻璃間隔珠條帶和黏著劑層
[001B]:第二玻璃基板
[002B]:銦錫氧化物
[003B]:聚合物層
[004B]:光配向聚合物層
[006]:橫剖面圖/端視圖/俯視圖
[007]:液晶
[008]:晶胞的橫剖面圖/晶胞的端視圖
參照以下圖式和/或圖像描述依本發明之實施形態。所提供之圖式僅以說明所提供之器件的簡化部分為目的。
圖1A和圖1B分別表示經銦錫氧化物(ITO)塗佈之玻璃基板。
圖2A和圖2B分別表示塗佈有如本文所描述之聚合物之經ITO塗佈之玻璃基板。
圖3A和圖3B分別表示塗佈有如本文所描述之光配向聚合物之經
ITO塗佈之玻璃基板。
圖4A表示沿著玻璃基板的長邊塗佈於如本文所描述之光配向聚合物上之、與黏著劑混合之玻璃珠條帶。圖4B表示該玻璃珠條帶的俯視圖。
圖5A表示分別從圖4A和圖3B截取之夾層玻璃基板的橫剖面圖。圖5B表示該夾層玻璃基板的端視圖。
圖6A表示如圖5A所示之用液晶填充了基板之間的間隙之夾層玻璃基板的橫剖面圖。圖6B表示該夾層玻璃基板的端視圖。
圖7表示用於測量所製造之晶胞內的液晶的配向度之分析方法。如圖所示，偏振器(頂層)與分析儀(底層)的方向垂直。
圖8A和圖8B分別是以從圖7所示之光配向液晶玻璃基板透射之光拍攝之光學顯微照片；圖8A表示偏振器與分析儀垂直之情況(φ=90°)，圖8B表示偏振器與分析儀呈45°之情況(φ=45°)。
圖9表示用於測量液晶的預傾角的峰電壓與輻射強度之間的圖形關係。
圖10表示用於確定從遠離易配向軸(easy axis)之方向移開液晶所需之表面錨定能的圖形關係。
圖11表示確定液晶切換時間所需之時間與光信號之間的圖形關係。
本文中所使用之術語具有如下含義：如本文所使用，除非另外清楚明確地限於一個指示對象，否則冠詞「一種(a/an)」、「該(the)」包括複數個指示對象。
由於本文及說明書所附申請專利範圍中所用之涉及成分的量、反應條件等的所有數目、數值和/或表述受到獲得前述值所遇到之各種測量不確定
性，因此除非另外指明，否則均應理解為在所有情況下由術語「約(about)」修飾。
當本文中揭示一個數值範圍時，前述範圍視為連續，且包括該範圍的最小值及最大值，以及前述最小值與最大值之間的每一個值。另外，當範圍係指整數時，包括前述範圍的最小值與最大值之間的每一個整數。此外，當提供複數個範圍描述特徵或特性時，可以合併前述範圍。換言之，除非另外指明，否則本文中所揭示之所有範圍應理解為包含其中所歸入之任何及所有的子範圍。例如，從「1至10」的指定範圍應視為包括最小值1與最大值10之間的任何及所有的子範圍。範圍1至10的示例性子範圍包括但不限制於1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。
如本文所使用，符號「
」表示與另一重複單元或另一原子或分子或基團或一部分發生鍵結之位置，如適當地具有所示基團之結構。
如本文所使用，「烴基(hydrocarbyl)」係指含有碳原子及氫原子之基團，非限制性例子為烷基、環烷基、芳基、芳烷基、烷芳基及烯基。術語「鹵代烴基(halohydrocarbyl)」係指至少一個氫經鹵素取代之烴基。術語「全鹵烴基(perhalocarbyl)」係指所有的氫經鹵素取代之烴基。
如本文所使用，表述「(C1-C6)烷基」包括甲基及乙基、以及直鏈狀或分支丙基、丁基、戊基及己基。具體地，烷基為甲基、乙基、正丙基，異丙基及第三丁基。衍生表述諸如「(C1-C4)烷氧基」、「(C1-C4)硫代烷基(thioalkyl)」、「(C1-C4)烷氧基(C1-C4)烷基」、「羥基(C1-C4)烷基」、「(C1-C4)烷基羰基」、「(C1-C4)烷氧基羰基(C1-C4)烷基」、「(C1-C4)烷氧基羰基」、「二苯基(C1-C4)烷基」、「苯基(C1-C4)烷基」、「苯基羧基(C1-C4)烷基」及「苯氧基(C1-C4)烷基」應當相應地解釋。
如本文所使用，表述「環烷基」包括所有已知之環狀基。「環烷
基」的代表性例子包括但不限於環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等。衍生術語如「環烷氧基」、「環烷基烷基」、「環烷基芳基」及「環烷基羰基」應當相應地解釋。
如本文所使用，表述「(C1-C6)全氟烷基」係指前述烷基中的所有氫原子經氟原子取代。說明性例子包括三氟甲基和五氟乙基、直鏈狀或分支狀七氟丙基、九氟丁基、十一氟戊基及十三氟己基。衍生表述「(C1-C6)全氟烷氧基」應當相應地解釋。應進一步注意的是，如本文所描述之特定烷基例如「(C1-C6)烷基」可以部分被氟化，亦就是說，前述烷基中之僅一部分氫原子經氟原子取代，應當相應地解釋。
如本文所使用，表述「(C6-C10)芳基」係指經取代或未經取代之苯基或萘基。經取代之苯基或經取代之萘基之具體例包括鄰-、對-、間-甲苯基、1,2-、1,3-、1,4-二甲苯基、1-甲基萘基、2-甲基萘基等。「經取代之苯基」或「經取代之萘基」亦包括本文進一步定義或該領域中已知之任何可能的取代基。
如本文所使用，表述「(C6-C10)芳基(C1-C4)烷基」係指如本文中所定義之(C6-C10)芳基進一步連接於如本文中所定義之(C1-C4)烷基。代表性例子包括苄基、苯基乙基、2-苯基丙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基等。
「鹵素」或「鹵代(halo)」係指氯、氟、溴及碘。
廣義上，術語「經取代(substituted)」可考慮包括有機化合物的所有可容許之取代基。本文中所揭示之一些具體實施形態中，術語「經取代」意味著經一個以上的獨立地選自包括以下之組群中之取代基取代：(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C1-C6)全氟烷基、苯基、羥基、-CO2H、酯、醯胺、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)硫代烷基及(C1-C6)全氟烷氧基。然而，本領域具有通常知識者已知之任何其他合適的取代基亦可適用於該等實施形態中。
應當注意，在本文的正文、方案、實施例及表中具有不飽和化合
價之任何原子被假定具有適當數目之氫原子以飽和前述化合價。
術語「衍生」意味著聚合重複單元由例如依通式(I)和/或(II)之多環降莰烯型單體聚合而成(形成)，其中所得聚合物藉由如下所示那樣降莰烯型單體的2,3匹配連接(enchainment)而形成。
因此，依本發明的實施，提供一種包含聚合物之光配向層，前述聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(I)的單體：
其中：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；Z與Z’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；m為0至5的整數；R1、R2、R3或R4中的至少一個選自包括以下之組群：
其中：a為1至12的整數；b為1至4的整數；R5和R6各自彼此獨立地選自包括氫、甲基、乙基及直鏈或分支(C3-C4)烷基之組群；或者R5和R6與該等所連接之碳原子一起形成經取代或未經取代之(C5-C8)環狀環；R7選自包括甲基、乙基、直鏈或分支(C3-C4)烷基、甲氧基、乙氧基、直鏈或分支(C3-C4)烷氧基、(C6-C10)芳基及(C6-C10)芳氧基之組
群；其餘的R1、R2、R3及R4相同或不同，且彼此獨立地選自包括氫，鹵素、甲基、乙基、氟化或全氟化之甲基或乙基、直鏈或分支經取代或未經取代之(C3-C12)烷基、經取代或未經取代之(C1-C6)烷氧基、經取代或未經取代之(C3-C8)環烷基、經取代或未經取代之(C7-C12)雙環烷基及經取代或未經取代之(C7-C12)三環烷基、經取代或未經取代之(C1-C12)烷基(C3-C8)環烷基、經取代或未經取代之(C6-C10)芳基及經取代或未經取代之(C1-C12)烷基(C6-C16)芳基之組群，其中前述取代基選自鹵素、羥基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烷氧基、(C2-C6)烯基、(C3-C8)環烷基、(C7-C12)雙環烷基、(C1-C6)烷氧基(C3-C6)烷基、(C1-C6)烷氧基(C3-C8)環烷基及(C1-C6)烷氧基(C7-C12)雙環烷基。
如上所述，如本文所使用之聚合物可含有一種以上通式(I)的單體。因此，在本發明的一些實施形態中，本發明的聚合物僅含有一種單體。換言之，用於形成本發明的光配向層之聚合物為均聚物。在本發明的一些其他實施形態中，用於形成本發明的光配向層之聚合物含有兩種、三種、四種或多種單體。因此，所有該種組合均係本發明的一部分。
在本發明的一些實施形態中，用於形成光配向層之聚合物進一步包含一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(II)的單體：
其中：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；
n為0至3的整數；Y與Y’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；R8、R9、R10及R11相同或不同，且彼此獨立地選自包括氫、甲基、乙基、氟化或全氟化之甲基或乙基、直鏈或分支經取代或未經取代之(C3-C25)烴基、經取代或未經取代之(C1-C25)雜烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環烴基、經取代或未經取代之(C6-C25)多環烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環狀雜烴基及經取代或未經取代之(C6-C25)多環雜烴基之組群。
因此，在一些實施形態中，用於形成本發明的光配向層之聚合物含有至少兩種單體，一種單體衍生自通式(I)的單體，且一種單體衍生自通式(II)的單體。能夠使用通式(I)和(II)的範圍內的任何該種共聚物的組合。在本發明的一些其他實施形態中，所採用之聚合物含有兩種不同之通式(I)的單體和一種通式(II)的單體。在本發明的一些其他實施形態中，採用多於一種通式(I)的單體和多於一種通式(II)的單體來形成用於形成光配向層之聚合物。所有該種組合亦在本發明的範圍內。
在本發明的一些實施形態中，本發明的光配向層由衍生自通式(I)的單體之聚合物製成，其中m為0或1。在本發明的另一方面，可用於形成聚合物之一些單體選自包括以下之組群：
其中：
a為1至12的整數；R5和R6各自彼此獨立地選自包括氫、甲基及乙基之組群；R7選自包括甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、苯基及苯氧基之組群。
可用於形成本文所採用之聚合物之通式(I)的範圍內的單體的非限制性例子選自包括以下之組群：
1-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基)-3-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(3-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丙基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(3-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丙基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-乙基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-乙基-4-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二乙基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(5-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)戊基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(6-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)己基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(7-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)庚基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(9-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)壬基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)苯基)-3-(4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1-酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)苯基)-3-(萘-2-基)丙-2-烯-1-酮；
雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基(E)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酸酯；
雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基桂皮酸酯；
2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基(E)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酸酯；
7-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)-2H-苯并哌喃-2-酮；及
7-(2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙氧基)萘-2(1H)-酮。
在一些其他實施形態中，可用於形成本文中所採用之聚合物之通式(II)的範圍內的單體的非限制性例子選自包括以下之組群：
5-(三氟甲基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(全氟乙基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(全氟-正丙基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(全氟-正丁基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(丁-3-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(丁-2-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(戊-4-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(戊-1-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(己-5-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(己-3-烯-1-基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-苯乙基雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-((全氟苯基)甲基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-((全氟苯基)烷基)雙環[2.2.1]庚-2-烯(NB烷基C6F5)，其中p=2(乙基)、3(丙基)、4(丁基)、5(戊基)或6(己基)；
5-((3-甲氧基丙氧基)甲基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-(2-(3-甲氧基丙氧基)乙基)雙環[2.2.1]庚-2-烯；
5-((2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)甲基)雙環[2.2.1]庚-2-烯(NBTON)；
1-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)-2,5,8,11-四氧雜十二烷(NBTODD)；
5-己基雙環[2.2.1]庚-2-烯(HexNB)；
5-辛基雙環[2.2.1]庚-2-烯(OctNB)；
5-癸基雙環[2.2.1]庚-2-烯(DecNB)；
5-(3,4-二氟苄基)雙環[2.2.1]庚-2-烯(NBCH2C6H3F2)；
5-(4-(三氟甲基)苄基)雙環[2.2.1]庚-2-烯(NBCH2C6H4CF3)；
2,2,3,3,3-五氟丙基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-羧酸酯(PFPrCNB)；
全氟戊基甲基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-羧酸酯(PFPMeCNB)；
1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁基雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-羧酸酯(FOCHNB)；
雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基全氟辛酸酯(C8PFAcNB)；及
5-((1,1,2-三氟-2-(全氟丙氧基)乙氧基)甲基)雙環[2.2.1]庚-2-烯(PPVENB)。
因此，在本發明的一些實施形態中，所採用之聚合物係衍生自選自以下中之任一單體之均聚物：
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-乙基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3-乙基-4-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二乙基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(5-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)戊基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(6-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)己基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(7-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)庚基)-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(9-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)壬基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)苯基)-3-(4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1-酮；
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)苯基)-3-(萘-2-基)丙-2-烯-1-酮；
雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基(E)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酸酯；
雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲基桂皮酸酯；
2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基(E)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酸酯；
7-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基甲氧基)-2H-苯并哌喃-2-酮；及
7-(2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙氧基)萘-2(1H)-酮。
如本文所描述之聚合物能夠藉由本領域技術人員已知之任何製程進行合成。具體而言，如本文所使用之各種起始材料和聚合物係文獻中已知者。另外，如本文所描述之聚合物和單體亦可藉由用於製備文獻中報道之類似聚合物和單體之方法進行製備。具體參見其相關部分藉由引用併入本文中之美國專利第9,175,123 B2號和第9,341,949 B2號。
有利地，已觀察到特定光敏劑的使用能夠減少聚合物層的光配向
所需之偏振電磁輻射的曝光劑量。因此，在本發明的一些實施形態中提供了包含光敏劑之聚合物層。光敏劑通常基於所採用之光敏劑的預選波長下提供聚合物層的光配向的增強，從而減少曝光劑量。一般而言，該種波長可為200至700nm。根據需要，任何合適的敏化劑化合物能夠與聚合物一起包含於本發明的光配向層中。該種合適的敏化劑化合物和/或組分包括光敏劑，諸如蒽、菲、
(chrysene)、苯并芘、1,2-苯并苊(fluoranthene)、紅熒烯、芘、
酮(xanthone)、陰丹士林、噻噸-9-酮及該等的混合物。在一些示例性實施形態中，合適的敏化劑化合物包括2-異丙基-9H-噻噸-9-酮、4-異丙基-9H-噻噸-9-酮、1-氯-4-丙氧基硫
酮(xanthone)(由Lambson以商品名CPTX銷售)、啡噻
(phenothiazine)及該等的混合物。通常，光敏劑從放射之光源吸收能量並將該能量傳遞至所希望之基板/反應物，其在本發明中為本發明的聚合物。
在一些實施形態中，與本發明的光配向層中之聚合物一起採用之光敏劑沒有任何限制地選自包括以下之組群：
1-氯-4-丙氧基-9 H -噻噸-9-酮(可從Lambson PLC作為CPTX購得)；
10H-啡噻
(phenothiazine)(啡噻
，可從Kanto購得)；及
聚丁二醇雙-2-((9-氧代-9H-噻噸-4-基)氧基)乙酸酯，其中n=250，可從IGM Resins作為Omnipol TX購得。
在本發明的另一方面，還提供用於製備液晶顯示器用光配向層之方法。該方法包含以下步驟。首先，用包含如本文所描述之聚合物之組成物塗佈基板的表面。接著，將經聚合物塗佈之基板曝露於線偏振電磁輻射以形成光配向聚合物層。
應當注意，能夠採用本文所描述之任何一種以上的聚合物來形成如本文所描述之光配向層。因此，在本發明的一些方法實施形態中，能夠採用包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元之一種以上聚合物。在本發明的一些其它方法實施形態中，能夠採用包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元及一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元之一種以上聚合物。
一般而言，將如本文所描述之一種以上聚合物連同任何添加劑例如如本文所描述之光敏劑溶解於合適的溶劑中來形成本發明的光配向層。作為溶劑，可以使用N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇二丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、二丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、甲基乙基酮(MEK)、甲基戊基酮(MAK)、環己酮、四氫呋喃、甲基-1,3-丁二醇乙酸酯、1,3-丁二醇-3-單甲醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙
酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯等。該等可以單獨使用或者藉由任意選擇兩種以上來混合使用。
然後，將聚合物溶液施用於所期望之基板上以形成膜。該種基板包括任何適當的基板，或者可以用於預期的應用例如可包括例如浮法玻璃或鈉玻璃等玻璃基板之液晶顯示器、或例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚醚碸、聚碳酸酯等聚酯塑膠膜等。該玻璃基板典型地用氧化錫(SnO2)或銦錫氧化物(ITO-In2O3-SnO2)塗佈。
然而，亦能夠採用本領域技術人員已知之其他適當的經塗佈之基板，尤其用於有關非顯示之光各向異性器件，例如可光學圖案化之干涉濾波器、偏振器及光學延遲器。關於前述聚合物塗佈方法，能夠採用任何適當的塗佈方法，例如旋塗、噴塗、刮刀塗佈、彎月面塗佈(meniscus coating)、噴墨塗佈及狹縫塗佈。
接著，加熱經塗佈之基板以促進去除殘留之流延溶劑(casting solvent)，例如在70℃至130℃的溫度下加熱1至30分鐘，但亦能夠使用其他適當的溫度和時間。加熱之後，測量聚合物物層(亦即，膜)的厚度。現已發現，能夠根據預期的應用來形成各種厚度的聚合物層。聚合物層的厚度可在1nm至1500nm或更高的範圍。在一些實施形態中，聚合物膜的厚度至少為2nm。在一些其他實施形態中，聚合物膜的厚度小於50nm。在一些其他實施形態中，聚合物膜的厚度為3nm至30nm。
接著，將聚合物層通常曝露於適當波長的線偏振光化輻射。如上所述，通常基於所採用之聚合物和/或光敏劑(如果使用)的選擇來選擇波長。然而，通常該種適當的波長為200至700nm。然後，利用光學顯微鏡檢查曝露之基板來判定聚合物層的光配向。進一步觀察到聚合物層的光配向取決於光化輻射的曝光劑量。因此，在一些實施形態中，聚合物層曝露於至少3J/cm2或更高的
劑量。在一些其他實施形態中，聚合物層曝露於至少4J/cm2或更高的劑量。在一些其他實施形態中，聚合物層曝露於約3J/cm2至4000J/cm2或更高的劑量。然而，能夠使用任何其他劑量的輻射以獲得預期的效果。一般而言，聚合物層的厚度越厚，所採用之光化輻射的劑量越高。
在本發明的另一方面，還提供用於製備液晶顯示器用「夾層」光配向層之方法，其包含以下步驟。
首先，用包含如本文所描述之聚合物之組成物來分別塗佈第一基板的表面和第二基板的表面。換言之，聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自如本文所描述之對應通式(I)的單體。該聚合物可以進一步包含一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(II)的單體。如本文所使用之聚合物溶液可以進一步含有其他添加劑，例如如本文所描述之光敏劑。再者，典型地採用經ITO塗佈之玻璃基板係出於該目的。
在本發明的該方面，塗佈能夠採用如本文所描述之任何方法。然後，加熱經塗佈之基板以促進去除殘留之流延溶劑，例如如本文所描述，在70℃至130℃的溫度下加熱1至30分鐘。加熱之後，測量聚合物層的厚度(亦即，膜)。然後，將經聚合物塗佈之第一基板和經聚合物塗佈之第二基板分別暴露於偏振電磁輻射以形成如本文所描述之光配向聚合物層。
圖1至圖3說明本發明的方法。圖1A和圖1B分別表示用銦錫氧化物(ITO)[002A]和[002B]塗佈之第一玻璃基板[001A]和第二玻璃基板[001B]。然後，分別如圖2A和圖2B所說明，將如本文所描述之聚合物塗佈於該等基板[003A]和[003B]。然後，分別如圖3A和圖3B所說明，將該兩個基板曝露於適當的線偏振光化輻射而使聚合物層[004A]和[004B]配向。
在本發明的另一方面，本發明的方法實施形態進一步包括以下步
驟。沿著經聚合物塗佈之第一基板的長邊，沉積玻璃間隔珠(glass spacer bead)條帶和黏著劑層。換言之，如圖4A所說明，將玻璃珠條帶[005A]和黏著劑沉積在第一基板的兩個長邊。這從如圖4B所說明之第一基板的俯視圖更佳明顯。應當理解，玻璃珠作為填充於第一基板與第二基板之間的液晶的間隔物或間隙發揮功能。若能夠帶來該效果，則在這裡能夠採用任何玻璃珠或其他材料。玻璃間隔珠通常具有均勻的尺寸，以在第一基板與第二基板之間形成固定的間隙。一般而言，間隔珠的尺寸可為1μm至20μm。因此，在一些實施形態中，間隔珠的平均直徑為3μm至15μm。在一些其他實施形態中，間隔珠的平均直徑為4μm至10μm。在又一些其他實施形態中，間隔珠的平均直徑為4μm至6μm。玻璃珠通常與黏著劑混合以便將第一基板與第二基板牢固地黏合。任何已知之能夠容易硬化且在第一玻璃基板與第二玻璃基板之間形成牢固黏合之黏著劑均能夠用於該目的。有利地，現已發現能夠使用任何已知之透明無色的液體光聚合物。該種黏著劑的例子通常為以商品名Norland Optical Adhesive 68市售之四氫糠基巰基酯。然而，能夠採用任何發揮類似功能之其他已知之黏著劑。
接著，將經聚合物塗佈之第二基板直接置於第一基板上，以使第二基板與長邊上之黏著劑層直接接觸，並且第一基板的經聚合物塗佈之表面與第二基板的經聚合物塗佈之表面直接彼此面對，以在經聚合物塗佈之第一基板與經聚合物塗佈之第二基板之間形成間隙。這在圖5A中有進一步的說明，其表示如本文所描述之第一基板和第二基板的橫剖面圖[006]。圖5B表示第一基板與第二基板之間的間隙明顯可見之玻璃基板的端視圖[006]。如上所述，第一基板與第二基板之間的間隙可以依所採用之玻璃珠的尺寸而不同。因此，在一些實施形態中，基板之間的間隙稱為晶胞間隙(cell gap)，其可在1μm至20μm的範圍。在一些其他實施形態中，該晶胞間隙小於5μm。在一些其他實施形態中，該晶胞間隙在2μm至15μm之間。在一些其他實施形態中，該晶胞間隙在2μm至3μm之間。
然後，第一基板與第二基板之間的間隙被不受光化輻射的影響且光化輻射無法透過之合適的材料遮蔽，亦即光化輻射無法通過該種遮蔽材料。示例性的遮蔽材料包括金屬箔或抗輻射和輻射無法透過之聚合片材等。應當理解，為了保護塗佈於第一基板和第二基板上之聚合物層的光配向結構，遮蔽是非常重要的。
最後，將第一基板和第二基板曝露於適當的電磁輻射，以使黏著劑硬化並固定第一基板與第二基板之間的間隙。本文中可採用能夠使黏著劑硬化之任何光化輻射。一般而言，將基板於大約240nm~370nm的紫外輻射下曝露足夠長的時間，以完成該硬化步驟。
在硬化步驟之後，去除遮蔽層，並且用液晶填充第一基板與第二基板之間的間隙。在適當的條件下能夠採用將液晶填充於間隙中之任何方法。例如，能夠在約35℃至80℃的各向同性溫度下將通常使用之液晶例如5-氰基-4’-戊基聯苯(5CB)填充於間隙中。然而，亦能夠採用超過80℃之任何其他溫度條件。應當理解，液晶以液晶與光配向聚合層平行之方式填充。換言之，應當確保在填充間隙時液晶的流向是在與聚合物層的偏振曝光平行之方向上。在一些實施形態中，在40℃至60℃的溫度下填充液晶。在填充液晶之後，使第一基板和第二基板(稱為晶胞)緩慢冷卻，典型地以1℃/分鐘的速率冷卻。這在圖6A中進行說明，其表示在光配向聚合物層[004A]和[004B]的方向上填充液晶[007]之晶胞[008]的橫剖面圖。圖6B表示晶胞[008]的端視圖。
在本發明的另一方面，還提供用於製備液晶顯示器用光配向層之方法，其包含如下步驟：用包含如本文所描述之聚合物之組成物分別塗佈第一基板的表面和第二基板的表面。典型地，首先用透明的導電膜塗佈基板，並在實施如本文所描述之經聚合物塗佈之前適當地圖案化。使用光蝕刻技術或遮蔽技術來將該透明導電膜圖案化。更具體而言，在該方法中所使用之基板典型地
係經圖案化之ITO塗佈之玻璃基板，然而，在這裡能夠依預期的應用來使用任何其他適當的基板。然後，將經聚合物塗佈之第一基板和經聚合物塗佈之第二基板曝露於偏振電磁輻射，以形成如本文所描述之光配向聚合物層。接著，如本文所描述，沿著經聚合物塗佈之第一基板的長邊，沉積玻璃珠條帶和黏著劑層。然後，將經聚合物塗佈之第二基板置於第一基板上，以使第二基板在長邊上與黏著劑層直接接觸，並且第一基板的聚合物塗佈表面與第二基板的聚合物塗佈表面直接彼此面對，以在前述經聚合物塗佈之第一基板與前述經聚合物塗佈之第二基板之間形成間隙。第一基板與第二基板之間的間隙被光化輻射無法透過之材料遮蔽。然後，將包含第一基板和第二基板之整個晶胞曝露於電磁輻射以使黏著劑硬化並固定第一基板與第二基板之間的間隙。最後，以液晶與光配向聚合層平行之方式用液晶填充第一基板與第二基板之間的間隙，以形成液晶顯示器晶胞。
在本發明的又一方面，還提供液晶顯示器件，其包含：用光配向聚合物層塗佈之第一基板和第二基板，其中所使用之聚合物係如本文所描述之任何聚合物；及液晶，配置於第一基板與第二基板之間，並與光配向聚合物層直接接觸。在特定實施形態中，本發明的液晶顯示器件包含聚合物，其係衍生自以下通式的單體之均聚物：
1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮(BuDMMINB)。
在一些實施形態中，本發明的液晶顯示器件包含聚合物，其中第一光配向聚合物層和第二光配向聚合物層的厚度為至少3nm。
利用以下實施例進一步說明本發明，該等實施例是為了說明的目的而提供的，並不限制本發明的範圍。
實施例(通用)
除非另有指明，在以下實施例中使用如下定義：BuDMMINB：1-(4-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)丁基)-3,4-二甲基-1H-吡咯-2,5-二酮；PGMEA：丙二醇單甲醚乙酸酯；HDPE：高密度聚乙烯；PTFE：聚四氟乙烯；Omnipol TX：聚丁二醇雙-2-((9-氧代-9H-噻噸-4-基)氧基)乙酸酯，其中n=250；5CB：5-氰基-4’戊基-聯苯[化學文摘編號：40817-08-1]；ITO；銦錫氧化物；Mw：重量平均分子量；PDI：多分散性指數；pphr：相對於每一百份樹脂(亦即，聚合物)之份數；ms：毫秒。
聚合物
用於形成本發明的光配向層之聚合物在文獻中通常是已知的，並且按照公知之文獻製程進行製備。參見例如美國專利第9,175,123 B2號和第9,341,949 B2號。
實施例1
旋塗製程-單用聚合物
將聚(BuDMMINB)(Mw=138,000，PDI=3)以適當的重量百分比溶解於PGMEA中，以達到旋塗期間的目標膜厚。聚合物溶解之後，將該聚合物溶液通過0.2μm的PTFE注射器式過濾器過濾到棕色HDPE低微粒瓶(low particulate bottle)。首先，藉由以500rpm的旋轉速率(spin speed)旋轉10秒，並以如總結於表1之各種速率旋轉30秒來獲得具有不同聚合物厚度之各種塗層。表1中總結了在PGMEA中之聚合物溶液的重量百分比和在每個該等條件下形成之
塗膜的膜厚。
實施例2
旋塗製程-聚合物與光敏劑
在實施例2中，除了將0.8pphr Omnipol TX光敏劑加入聚合物溶液中以形成本發明的聚合物層以外，基本上重複進行了實施例1的製程。
實施例3
晶胞製造和藉由偏振光學顯微鏡進行之液晶配向的特性分析
準備一對經ITO塗佈(250Å；80-100Ω/□)之鈉鈣玻璃載玻片(尺寸大約為1.5”×2”)，在圖1A和圖1B中，[001A]和[001B]分別為玻璃表面，[002A]和[002B]為ITO表面，使用0.20μm尼龍過濾器將PGMEA中的約2mL的0.5wt.%聚(BuDMMINB)溶液以500rpm/10秒+2000rpm/30秒的速率旋塗於載玻片的ITO側面。然後，將經聚合物塗佈之載玻片於120℃下烘烤3分鐘。使用J.A.Woollam M2000V橢圓光譜偏光儀(spectroscopic ellipsometer)預估聚合物膜厚為~30nm。參見圖2A和圖2B，其中[003A]和[003B]分別為未配向之聚合物層。接著，使用與載玻片的長邊平行配向之Newport精密線偏振器(型號：20LP-UV)，將一對經聚合物塗佈之玻璃基板曝露於4J/cm2的線偏振光。參見圖3A和圖3B，其中[004A]和[004B]分別為光配向聚合物層。
將5μm玻璃間隔珠與Norland Optical Adhesive 68的混合物(blend)沉積在一個載玻片的聚合物側亦即圖4A的[005A]的兩個長邊。圖4B表
示該載玻片的俯視圖[006]。將另一載玻片置於黏著劑珠上以製成玻璃：ITO：聚合物：5μm黏著劑間隔物：ITO：聚合物：玻璃的夾層體。參見圖5A和5B；其中圖5A表示一對夾層玻璃的橫剖面圖[006]；且圖5B表示該夾層玻璃的端視圖[006]。遮蔽未含黏著劑之區域，並按壓整體的同時，將黏著劑區域於5.4mW/cm2的紫外光下曝露2分鐘，以使黏著劑硬化並固定兩個載玻片之間的間隙。接著，使用5-氰基-4’戊基-聯苯[40817-08-1](5CB)液晶，以平行於偏振曝光之流向，於40~50℃的各向同性溫度下填充間隔物間隙。填充之後，將含有5CB之晶胞以~1℃/分鐘的速率進行冷卻。參見圖6A和6B；其中圖6A表示液晶填充於一對夾層玻璃之橫剖面圖[008]；且圖6B表示表示液晶填充於一對夾層玻璃之端視圖[008]。將正交偏振器組安裝於經組裝之液晶晶胞(liquid crystal cell)的外側之後，移到Olympus BX-51偏振光學顯微鏡。如圖7所示，使用Hitachi CCD相機和所製造之LabVIEW圖像採集軟件(image acquisition software)，作為偏振器與分析儀所呈之角度拍攝了圖像。當偏振器與分析儀所呈之角度(φ)為90°時(圖8A)，黑色圖像表明5CB液晶已配向。當角度調整為45°時(圖8B)，亮色圖像亦表明5CB液晶的配向。
實施例4
晶胞製造和表面、預傾角、表面錨定能及5CB切換時間的特性分析
使用0.20μm尼龍過濾器將PGMEA(0.5wt.%，7mL)中的聚(BuDMMINB)溶液藉由旋塗(500rpm/10秒+2000rpm/30秒)施用於經ITO(具有適當的引線之1×1cm電極；250Å；80~100Ω/□)圖案化之兩個7”×7”鈉鈣玻璃板。將玻璃面板於120℃下烘烤3分鐘。使用J.A.Woollam M2000V橢圓光譜偏光儀預估膜厚為~20nm的厚度。切割玻璃面板以製作出各自的經ITO圖案化之鈉鈣載玻片(尺寸大約為1.5”×2”)。進行烘烤而去除溶劑之後，藉由使用與載玻片
的長邊平行配向之Newport精密線偏振器(型號：20LP-UV)偏振濾光器，將一對經聚合物塗佈之載玻片曝露於3J/cm2的線偏振光。將5μm玻璃間隔珠與Norland Optical Adhesive 68的混合物沉積在一個載玻片的聚合物側的兩個長邊。將另一載玻片置於黏著劑珠上以製成玻璃：ITO圖案化：聚合物：5μm黏著劑間隔物：ITO圖案化：聚合物：玻璃的夾層體。按壓整體的同時，將黏著劑曝露於光下，使黏著劑硬化並固定兩個載玻片之間的間隙。接著，使用5CB，以平行於光誘發(photo induced)配向之流向，於40~50℃的各向同性溫度下填充間隔物間隙。填充之後，將含有5CB之晶胞以~1℃/分鐘的速率進行冷卻。將含有5CB之夾層晶胞移到包含Agilent Keysight 33120A函數波產生器(function generator)和光電二極體以及LabVIEW採集軟件之裝置中，並測量強度作為峰電壓以評價5CB液晶的預傾角。預傾係易配向軸相對於基板之角度(LC分子欲要配向之方向)。能夠藉由弗雷德里克斯轉變(Fredericks transition)的銳度(sharpness)來確定。更尖銳的轉變表明較小的預傾角。該晶胞被指定為實施例4A。同樣製備包含夾層載玻片之另一晶胞，但曝露於4J/cm2劑量的線偏振光並測量預傾角，該晶胞被指定為實施例4B。同樣製備另一對晶胞，其中聚合物層具有30nm的厚度，並且將各晶胞分別曝露於3J/cm2及4J/cm2的偏振光，並在每種情況下測量預傾角，其分別被指定為實施例4C及4D。同樣地，依比較例1製作試樣晶胞，並且同樣測量其預傾角。將結果示於圖9(僅示出實施例4A及4B和比較例1)，並總結於表2。從該等結果顯而易見，依本發明形成之LCD晶胞顯出更尖銳的轉變，而比較例1的LCD晶胞不具有類似的尖銳的轉變。
將同樣製備之另一組4個晶胞各自移到耦合於偏振光學顯微鏡之Keysight函數波產生器，由=
確定極化表面錨定能W。表面錨定決定從遠離易配向軸之方向移開所需之單位面積的能量。兩個晶胞含有20nm厚度的聚合物層，另外兩個晶胞具有30nm厚度的聚合物層。如上所述，將每一對晶
胞分別曝露於兩種不同之曝光劑量3J/cm2及4J/cm2的線偏振光下。將結果示於圖10，與依比較例1的製程形成之晶胞進行了比較。將結果總結於表2。再次顯而易見，由比較例1形成之晶胞相比依本發明的光配向聚合物層製造之LCD晶胞，需要更少的從遠離易配向軸之方向移開之能量：相對於比較例1的聚醯亞胺膜為1.54×10-5J/m2，本發明的光配向聚合物為2.2×10-5J/m2，亦同樣參見表2。
同樣製備另外一組四個晶胞，並移到與Agilent Keysight InfiniVision 3000A X-系列示波器耦合之Keysight函數波產生器，藉由施加交流電流之同時測量光信號與時間之間的關係來測量5CB的開-關切換時間。當介電各向異性為正時，與5CB的情況相同地，τon係沿著電場接通導向器所需之時間。圖11表示對四個不同之晶胞所獲得之結果，其與由比較例1形成之晶胞進行了比較。這再次證實了藉由本發明的實施而獲得之優越性能。
比較例1
聚醯亞胺參照晶胞的製造
將HD Micro聚醯亞胺(PI)2555藉由旋塗而施用於經ITO(具有適當的引線之1×1cm電極；250Å；80~100Ω/□)圖案化之兩個7”×7”鈉鈣玻璃面板。進行烘烤而去除溶劑之後，對PI進行機械摩擦以藉由傳統方法誘導液晶的配向。切割玻璃面板以製作出個別的經ITO圖案化之鈉鈣載玻片(尺寸大約為1.5”×2”)。將5μm玻璃間隔珠與Norland Optical Adhesive 68(與上述相同)的混合物沉積在一個載玻片的聚合物側的兩個長邊。將另一載玻片置於黏著劑珠上以製成玻璃：ITO圖案化：聚合物：5μm黏著劑間隔物：ITO圖案化：聚合物：玻璃的夾層體。按壓整體的同時，將黏著劑曝露於光(與上述相同)下，使黏著劑硬化並固定兩個載玻片之間的間隙。接著，使用5CB，以平行於機械式摩擦方向之流向，於40~50℃的各向同性溫度下填充間隔物間隙。填充之後，將含有5CB之晶胞以~1℃/分鐘的速率進行冷卻。將含有5CB之夾層晶胞移到包含
Agilent Keysight 33120A函數波產生器和光電二極體以及LabVIEW採集軟件之裝置中，並測量強度作為峰電壓以評價5CB液晶的預傾角，將其示於圖9，並將結果總結於表2。
將同樣製備之不同的晶胞移到與偏振光學顯微鏡耦合之Keysight函數波產生器，由=
確定極化表面錨定能W，將其示於圖10，並將結果總結於表2。
同樣製備另外一個晶胞，並移到與Agilent Keysight InfiniVision 3000A X-系列示波器耦合之Keysight函數波產生器，藉由施加交流電流之同時測量光信號與時間之間的關係來測量5CB的開-關切換時間。當介電各向異性為正時，與5CB的情況相同地，τon係沿著電場接通導向器所需之時間。將結果示於圖11，並總結於表2。
PAL-光配向層；ms-毫秒。
實施例5
在實施例5中，除了在每個被測晶胞中採用不同厚度的聚合物層和不同之曝光劑量以外，基本上重複進行了實施例3的製程。藉由光學顯微鏡測量液晶的配向，定性測量液晶的配向度，並賦予以下等級：優異(>90%)、良好(70~90%)、不足(30~70%)及差(<30%)。將結果總結於表3。
表3
24小時退火；
實施例6
在實施例6中，除了與實施例2中所描述之聚合物一起使用作為光敏劑之0.8pphr的Omnipol TX以外，基本上重複進行了實施例3的製程。在每個被測晶胞中採用各種不同厚度的聚合物層和不同之曝光劑量進行製作。藉由光學顯微鏡測量液晶的配向，定性測量液晶的配向度，並賦予以下等級：優異(>90%)、良好(70~90%)、不足(30~70%)及差(<30%)。將結果總結於表4。
表4
比較例2
非偏振光下之曝光(不使用光敏劑)
在比較例2中，在每個被測晶胞中採用各種不同厚度的聚合物層和不同之曝光劑量，曝露於非偏振光下，並且不使用光敏劑以外，基本上重複進行了實施例3的製程。藉由光學顯微鏡測量液晶的配向，定性測量液晶的配向度，並賦予以下等級：優異(>90%)、良好(70~90%)，不足(30~70%)及差(<30%)。將結果總結於表5。
比較例3
非偏振光下之曝光(不使用光敏劑)
在比較例3中，除了將作為光敏劑之0.8pphr的Omnipol TX與實施例2中所描述之聚合物一起使用以外，基本上重複進行了實施例3的製程。在每個被測晶胞中採用各種不同厚度的聚合物層和不同之曝光劑量進行製作，並曝露於非偏振光下。藉由光學顯微鏡測量液晶的配向，定性測量液晶的配向度，並賦予以下等級：優異(>90%)、良好(70~90%)、不足(30~70%)及差(<30%)。將結果總結於表6。
儘管藉由特定前述實施例對本發明進行了說明，但不應解釋為受其限制，而應理解為本發明包括如上文所揭示之一般範圍。在不脫離本發明精神和範圍之情況下，可以做出各種修改和具體化。
[001A]‧‧‧第一玻璃基板
[002A]‧‧‧銦錫氧化物
[004A]‧‧‧光配向聚合物層
[001B]‧‧‧第二玻璃基板
[002B]‧‧‧銦錫氧化物
[004B]‧‧‧光配向聚合物層
Claims (21)
- 一種包含聚合物之光配向層，前述聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(I)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；Z與Z’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；m為0至5的整數；R1、R2、R3或R4中的至少一個選自包括以下之組群：
- 如申請專利範圍第1項所述之光配向層，其中聚合物進一步包含一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(II)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；n為0至3的整數；Y與Y’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；R8、R9、R10及R11相同或不同，且彼此獨立地選自包括氫、甲基、乙基、氟化或全氟化之甲基或乙基、直鏈或分支經取代或未經取代之(C3-C25)烴基、經取代或未經取代之(C1-C25)雜烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環烴基、經取代或未經取代之(C6-C25)多環烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環狀雜烴基及經取代或未經取代之(C6-C25)多環雜烴基之組群。
- 如申請專利範圍第1項所述之光配向層，其中m為0或1。
- 如申請專利範圍第1項所述之光配向層，其中前述重複單元衍生自通式(IA1)的單體：
- 如申請專利範圍第1項所述之光配向層，其中前述重複單元衍生自選自包括以下之組群中之單體：
- 如申請專利範圍第2項所述之光配向層，其中前述重複單元衍生自選自包括以下之組群中之任一單體：
- 如申請專利範圍第1項所述之光配向層，其中聚合物為衍生自以下通式的單體之均聚物：
- 一種用於製備液晶顯示器用光配向層之方法，其包含以下步驟：用包含如申請專利範圍第1項所定義之聚合物及如申請專利範圍第1項所定義之光敏劑之組成物塗佈基板的表面；及將經聚合物塗佈之基板暴露於偏振電磁輻射以形成光配向聚合物層。
- 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中前述聚合物進一步包含一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(II)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；n為0至3的整數；Y與Y’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；R8、R9、R10及R11相同或不同、且彼此獨立地選自包括氫、甲基、乙基、氟化或全氟化之甲基或乙基、直鏈或分支經取代或未經取代之(C3-C25)烴基、經取代或未經取代之(C1-C25)雜烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環烴基、經取代或未經取代之(C6-C25)多環烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環狀雜烴基及經取代或未經取代之(C6-C25)多環雜烴基之組群。
- 一種用於製備液晶顯示器用光配向層之方法，其包含以下步驟：用包含聚合物之組成物分別塗佈第一基板的表面和第二基板的表面，前述聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(I)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；Z與Z’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；m為0至5的整數；R1、R2、R3或R4中的至少一個選自包括以下之組群：
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中前述聚合物進一步包含一種以上彼此不同且分別由通式(IIA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(II)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；n為0至3的整數；Y與Y’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；R8、R9、R10及R11相同或不同，且彼此獨立地選自包括氫、甲基、乙基、氟化或全氟化之甲基或乙基、直鏈或分支經取代或未經取代之(C3-C25)烴基、經取代或未經取代之(C1-C25)雜烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環烴基、經取代或未經取代之(C6-C25)多環烴基、經取代或未經取代之(C3-C25)環狀雜烴基及經取代或未經取代之(C6-C25)多環雜烴基之組群。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中聚合物為衍生自以下 通式的單體之均聚物：
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中前述基板為塗佈有銦錫氧化物之玻璃。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其進一步包含以下步驟：沿著經聚合物塗佈之第一基板的長邊沉積玻璃珠條帶和黏著劑層；將經聚合物塗佈之第二基板置於第一基板上，以使第二基板直接與長邊上之黏著劑層接觸，並且第一基板的經聚合物塗佈之表面和第二基板的經聚合物塗佈之表面直接彼此面對，以在前述經聚合物塗佈之第一基板與前述經聚合物塗佈之第二基板之間形成間隙；遮蔽前述第一基板與前述第二基板之間的間隙；及將第一基板和第二基板暴露於電磁輻射下，以使黏著劑硬化並固定第一基板與第二基板之間的間隙。
- 如申請專利範圍第14項所述之方法，其進一步包含用液晶填充第一基板與第二基板之間的間隙。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中以液晶與光配向聚合層平行之方式填充液晶。
- 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中在40℃至60℃的溫度下填充液晶。
- 一種用於製備液晶顯示器用光配向層之方法，其包含以下步驟： 用包含聚合物之組成物分別塗佈第一基板的表面和第二基板的表面，前述聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(I)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；Z與Z’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；m為0至5的整數；R1、R2、R3或R4中的至少一個選自包括以下之組群：
- 一種液晶顯示器件，其包含：用光配向聚合物層塗佈之第一基板和第二基板，其中前述光配向聚合物包含一種以上彼此不同且分別由通式(IA)表示之重複單元，前述重複單元衍生自對應通式(I)的單體：
表示與另一重複單元發生鍵結之位置；Z與Z’相同或不同，且彼此獨立地選自包括-CH2-、-CH2-CH2-及-O-之組群；m為0至5的整數； R1、R2、R3或R4中的至少一個選自包括以下之組群：
- 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示器件，其中聚合物為衍生自以下通式的單體之均聚物：
- 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示器件，其中前述第一光 配向聚合物層和第二光配向聚合物層的厚度為至少3nm。
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