专利名称：用于lcd的配向层的制作方法
技术领域：
本发明涉及在液晶装置中用作配向层(alignment layer)的聚合物，包括这样的 配向层的液晶装置和用于制备这样的装置、配向层和聚合物的方法。
背景技术：
液晶显示器和装置的基本工作原理之一是通过施加电场切换液晶分子的取向，该 电场被耦合至液晶材料的介电各向异性(dielectricanisotropy)(介电耦合(dielectric coupling))。这样的耦合导致为施加的电场的二次方，即与场极性无关的电-光响应。具有拥有结构各向异性的有序分子结构(有序相)如结晶或液晶结构的材料的介 电各向异性(△ ε)是分别在垂直和平行于该材料中的优选分子取向的方向上测量的介电 常数之差。当跨过表现出正介电各向异性(Δ ε >0)的液晶材料施加电场时，分子将使其长 轴沿着(或基本上沿着)电场方向配向。当跨过表现出负介电各向异性(△ ε <0)的液晶材料施加电场时，分子将使其长 轴垂直(或基本上垂直)于电场方向配向。液晶分子是长的棒状分子(所谓的棒状分子(calamitic molecules))，其具有使 其长轴沿着某个优选的方向配向(取向)的能力。分子的平均方向由矢量的量指定，并且 称为指向矢(director)。在液晶显示器中，在没有外部场如电场的情况下的液晶层所需的最初配向通常 是通过限制的固体基板表面的适当的表面处理而实现，例如，通过在面向所述的液晶主体 (bulk)的限制的基板表面上涂覆所谓的(表面指向矢(surface-director))配向层(取向 层)而实现。最初的液晶配向由固体表面/液晶相互作用限定。与限制表面相邻的液晶分 子的取向通过弹性力被传递到主体中的液晶分子，从而将基本上相同的配向强加给全部的 液晶主体分子。靠近限制基板表面的液晶分子的指向矢(本文中也称为表面指向矢)被限制为指 向某个方向，如垂直(perpendicular)(也称为垂直(homeotropic)或垂直(vertical))于 限制基板表面或平行于限制基板表面(也称为平面的)。在根据液晶介电各向异性和施加 的电场之间的耦合工作的液晶显示器中的配向类型是根据介电各向异性、施加的电场的方 向和所需的切换模式类型(面内(in-plane)或面外(out-of-plane))选择的。在使用具有负介电各向异性的液晶主体的面外切换液晶单元中，重要的是使液晶 主体分子(处于场关闭状态)的指向矢均勻地垂直于基板表面取向(所谓的垂直配向)。用于建立垂直配向的方法的实例包括使限制基板表面覆有表面活性剂，如卵磷脂 或十六烷基三甲基氯化铵。然后优选在预定的方向上摩擦被覆的基板表面，使得液晶分子 的场诱导的平行配向在预定的摩擦方向上取向。该方法在实验室研究中可以提供良好的结 果，但是未发现工业可接受性，原因在于，随着配向层缓慢地溶解于主体液晶中而未获得长 期稳定性(J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst.，Suppl. Ser.，1982，1，1)。
用于建立垂直配向的方法的另一个实例由Samulski，Ε. Τ.等在W02006/0842020 中进行了论述，其中所声称的用于垂直配向的图案化的配向层由全氟聚醚的低表面能材料 得到。但是，在应用中，在WO 2006/0842020中论述的配向层需要不能完美再现的配向 层的图案化。此外，在WO 2006/0842020中所述的配向材料中的大分子主链经受水解降解， 从而随时间导致分子量的下降和配向结构的劣化。在使用具有正介电各向异性的液晶主体 的面外切换液晶单元中和在使用具有正或负介电各向异性的液晶主体的面内切换液晶单 元中，重要的是使液晶主体分子(处于场关闭状态)的指向矢均勻地平行于基板表面取向 (所谓的平行配向)。对于扭曲的向列液晶单元，还重要的是，使液晶主体分子相对于基板 以某个倾斜的取向角度(预倾斜角度)取向。用于建立配向层的已知方法是例如，无机膜气相沉积法和有机膜摩擦法。在无机 膜气相沉积法中，在基板表面上通过以下方法形成无机膜将无机物质如氧化硅倾斜于限 制基板进行气相沉积，使得液晶分子通过无机膜在某个方向上取向，这取决于无机材料和 蒸发条件。因为制备成本高，并且因此该方法不适合大规模生产，因此该方法不实用。根据有机膜摩擦法，在基板表面上形成例如聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚酰胺或聚酰亚 胺的有机涂层。之后使用例如棉、尼龙或聚酯的布在预定方向上摩擦有机涂层，使得与该层 接触的液晶分子将在摩擦方向上取向。聚乙烯醇(PVA)在商业上很少用作配向层，因为这些聚合物是亲水性的吸湿聚合 物，其可能吸收水分，从而不利地影响聚合物的分子取向，因此影响液晶装置性能。另外， PVA可能吸引离子，这也可能损害液晶装置性能。此外，聚氧乙烯可能吸引离子，从而导致被削弱的液晶装置性能。聚酰胺在大多数接受的溶剂中具有低的溶解性。因此，聚酰胺在商业上很少用于 液晶装置制造。聚酰亚胺在大多数情况下用作有机表面涂层，原因在于它们的较有利的特性，如 化学稳定性，热稳定性等。聚酰亚胺层的涂覆通常包括如下所述在200-300°C的烘焙步骤。聚酰亚胺可以根据例如下列方案I或方案II制备
权利要求
1.一种在用于液晶材料的配向层中使用的聚合物，所述聚合物包含含有多个重复单元 的聚合物主链，所述重复单元被分为至少两组，其中-在所述重复单元的第一组中的每一个重复单元被第一类型的悬垂侧链S1官能化；-在所述重复单元的第二组中的每一个重复单元被第二类型的悬垂侧链S2官能化；-所述第一类型的侧链S1包含氟取代的烃基；并且-所述第二类型的侧链S2包含硅氧烷。
2.根据权利要求1的聚合物，其中所述侧链S1中的每一个独立地包含Cn-氟代烷基， 优选Cn-全氟代烷基，其中η = 2至15，例如6至12，如8至10。
3.根据权利要求1或2的聚合物，其中所述侧链S2中的每一个独立地包含Sim-硅氧 烷链，其中m = 2至130，例如20至80，如60至70。
4.根据权利要求2和3的聚合物，其中比率n/m为4/3至12/130。
5.根据前述权利要求中任一项的聚合物，其中所述第一类型的侧链S1和所述第二类型 的侧链S2各自通过连接基基团独立地连接至所述聚合物主链上，所述连接基基团优选包含 2至10个，如4至8个连接基原子。
6.根据前述权利要求中任一项的聚合物，所述聚合物还包含重复单元的另外的组，其 中在所述另外的组中的每一个重复单元是非官能化的。
7.根据前述权利要求中任一项的聚合物，所述聚合物还包含第四组重复单元，其中在 所述第四组中的每一个重复单元被能够将所述聚合物锚固到基板上的悬垂侧链S4官能化。
8.根据前述权利要求中任一项的聚合物，所述聚合物还包含第五组重复单元，其中在 所述第五组中的每一个重复单元独立地被选自脂族和芳族基团中的悬垂侧链S5官能化。
9.根据前述权利要求中任一项的聚合物，所述聚合物还包含第六组重复单元，其中在 所述第六组中的每一个重复单元被包含介晶基团的悬垂侧链S6官能化。
10.根据前述权利要求中任一项的聚合物，其中所述聚合物通过至少一种交联基团交联。
11.根据前述权利要求中任一项的聚合物，其中所述聚合物主链形成由所述重复单元 形成的碳原子的连续链。
12.—种表面指向矢配向层材料，所述表面指向矢配向层材料包含至少一种根据权利 要求1-11中任一项的聚合物和任选的至少一种另外的聚合物。
13.一种液晶装置，所述液晶装置包括至少一个限制基板，液晶主体层和被安置在所述 液晶主体层和所述基板之间的表面指向矢配向层，其中所述表面指向矢配向层包含至少一 种根据权利要求1-11中任一项的聚合物或根据权利要求12的组合物。
14.一种用于制备根据权利要求13的液晶装置的方法，所述方法包括以下步骤a.提供限制基板；b.将根据权利要求1-11中任一项的聚合物或根据权利要求12的表面指向矢配向材料 安置在所述基板的表面上；和c.与所述聚合物接触地安置液晶主体材料。
15.根据权利要求14的方法，其中将所述聚合物安置在所述基板上的步骤包括所述聚 合物在所述基板上的原位聚合。
全文摘要
本发明提供一种在用于液晶材料的配向层中使用的聚合物。该聚合物包含含有多个重复单元的聚合物主链，所述重复单元被分为至少两组，其中在所述重复单元的第一组中的每一个重复单元被第一类型的悬垂侧链S1官能化；在所述重复单元的第二组中的每一个重复单元被第二类型的悬垂侧链S2官能化；所述第一类型的侧链S1包含氟取代的烃基；且所述第二类型的侧链S2包含硅氧烷。本发明的聚合物促进了液晶材料的垂直配向。
文档编号C08F220/24GK102077133SQ200980124214
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月26日
发明者埃莫·基耶利尼, 安德烈·莫雷利, 拉谢扎·科米托夫, 贾恩卡洛·加利 申请人:拉谢扎·科米托夫