用于液晶光取向剂的环氧化合物、液晶光取向剂及其膜的制作方法

专利名称：用于液晶光取向剂的环氧化合物、液晶光取向剂及其膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液晶光取向剂的环氧化合物、液晶光取向剂和液晶光取向膜。

背景技术：
液晶显示器(LCD)包括液晶取向膜。该液晶取向膜主要由聚合物材料制得。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定向。通常，为了对液晶器件提供均匀亮度和高对比率，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之类聚合物膜，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，所述摩擦法由于在用纤维摩擦聚合物膜时可能产生的微尘或静电放电(ESD)而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。
作为用于光取向法的聚合物膜材料，已提议了具有诸如偶氮苯、香豆素、查耳酮和肉桂酸酯等光功能性基团的聚合物。为了制备具有光功能性基团的聚合物，应使用稳定性优异的二硝基类化合物。但是，由于发生光交联的双键会在制备具有光功能性基团的聚合物的过程中，因偏振光辐射而断裂，从而难以将二硝基类化合物用于光取向剂。同时，具有光功能性基团的聚合物的制备工艺太复杂而使经济效益不高。


发明内容
本发明的示例性实施方式提供一种用于液晶光取向剂的环氧化合物，所述环氧化合物可通过简单工艺制备，并用于制备亮度优异的光取向剂。
本发明的另一个实施方式提供一种包括上述环氧化合物且亮度优异的液晶光取向剂。
本发明的又一个实施方式提供一种使用所述液晶光取向剂且亮度优异的液晶光取向膜。
本发明的实施方式不限于以上技术目的，且本领域普通技术人员能够理解其它技术目的。
本发明的实施方式提供一种由以下化学通式1表示的用于液晶光取向剂的环氧化合物 [化学通式1]
在以上化学通式1中， R1和R2独立地为氢、或者取代或未取代的烷基， R3、R4和R5独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的烷基，且 n为1～20。
本发明的另一个实施方式提供一种包括由化学通式1表示的环氧化合物和聚合物的液晶光取向剂，所述聚合物是选自由聚酰胺酸、聚酰亚胺以及它们的混合物构成的组中的一种聚合物。
本发明的又一个实施方式提供一种通过用所述液晶光取向剂涂布基板制造的液晶光取向膜。
本发明的其它实施方式将详细说明。
根据本发明实施方式制备的液晶光取向剂用于制造具有优异的基板印刷性能、可靠性和极好的光电特性的液晶光取向膜。



图1是表示根据本发明实施例1制备的环氧化合物的核磁共振(NMR)光谱图。
图2是表示根据本发明实施例1制备的环氧化合物的高效液相色谱(HPLC)图。

具体实施例方式 以下将详细说明本发明的示例性实施方式。但是，这些实施方式只是示例性的，且本发明不限于此。
若未作特殊限定，此处所用术语“烷基”是指C1～C30的烷基，术语“环烷基”是指C3～C30的环烷基，术语“亚烷基”是指C1～C6的亚烷基，术语“环亚烷基”是指C3～C30的环亚烷基，术语“杂环亚烷基”是指C2～C30的杂环亚烷基，术语“芳基”是指C6～C30的芳基，术语“杂芳基”是指C2～C30的杂芳基，术语“亚芳基”是指C6～C20的亚芳基，术语“杂亚芳基”是指C2～C30的杂亚芳基，术语“烷芳基”是指C7～C30的烷芳基，以及术语“卤素”是指F、Cl、Br或I。
若未作特殊限定，此处所用术语取代的烷基、取代的亚烷基、取代的环亚烷基、取代的杂环亚烷基、取代的芳基、取代的亚芳基、取代的杂芳基、取代的杂亚芳基、取代的嘧啶基、取代的吡啶基、取代的苯硫基、取代的呋喃基、取代的萘基和取代的苯基分别是指被选自由卤素、C1～C30烷基、C1～C30卤代烷基、C6～C30芳基、C2～C30杂芳基、C1～C20烷氧基及其组合构成的组中的一种取代的烷基、亚烷基、环亚烷基、杂环亚烷基、芳基、亚芳基、杂芳基、杂亚芳基、嘧啶基、吡啶基、苯硫基、呋喃基、萘基和苯基。
若未作特殊限定，此处所用术语“杂环亚烷基”、“杂芳基”和“杂亚芳基”是指包括选自由N、O、S、Si和P原子组成的组中的1～3个杂原子，且一个环中的其余原子为碳原子的环亚烷基、芳基和亚芳基。
根据本发明实施方式的用于液晶光取向剂的环氧化合物可由以下化学通式1表示。
[化学通式1]
在以上化学通式1中， R1和R2独立地为氢、或者取代或未取代的烷基， R3、R4和R5独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的烷基，且 n为1～20。
在本发明的一个实施方式中，R1和R2独立地为氢，R3、R4和R5独立地为卤素，且n为2。
环氧化合物的实例包括由以下化学通式2和3表示的至少一种化合物。
[化学通式2]
[化学通式3]
环氧化合物可通过简单的制备工艺来制备，且当环氧化合物用于液晶光取向剂时，它与聚酰胺酸的COOH反应从而减少可存在于液晶光取向剂中的COOH基数量。因此，可能防止后像并改善亮度。
环氧化合物可通过以下工艺制备。
通过以下化学通式1-A表示的化合物和以下化学通式1-B表示的化合物在有机溶剂中互相反应。
[化学通式1-A]
在以上化学通式1-A中，R1、R2、R3、R4和R5与上述定义相同，且R6为氢。
[化学通式1-B]
在以上化学通式1-B中，R7为氢。
有机溶剂可以是选自由二氯甲烷、四氢呋喃、二乙醚、二氯乙烷、以及包括它们两种或更多种的组合构成的组中的至少一种。
化学通式1-A的化合物与化学通式1-B的化合物的反应摩尔比可为1∶1.2～1∶2。
同时，反应可在含氮化合物的存在下进行，含氮化合物例如为选自由1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺、3-二甲氨基丙胺、以及它们的组合构成的组中的至少一种。
反应结束后，可另外进行普通漂洗工艺，用于漂洗、过滤并干燥反应产物。
根据本发明的另一个实施方式，液晶光取向剂包括以上由化学通式1表示的环氧化合物，以及选自由聚酰胺酸、聚酰亚胺及它们的混合物构成的组中的一种聚合物。
以下将详细说明各成分。
(A)环氧化合物 环氧化合物可由化学通式1表示。除了包括选自由聚酰胺酸、聚酰亚胺以及它们的混合物构成的组中的一种聚合物以外，还包括环氧化合物的液晶光取向剂具有优异的亮度，并防止了后像。
根据本发明实施方式，基于100重量份的固相，即液晶光取向剂中的环氧化合物和聚合物，环氧化合物的含量可为0.01～60重量份。在一个实施方式中，环氧化合物含量可为0.01～40重量份。当环氧化合物含量在上述含量范围内时，液晶光取向剂在涂布到基板上时能够适当地引起光聚合反应，而不会使其适印性和平整度变差。
环氧化合物的非限制性实例可以是由以下化学通式2和3表示的至少一种化合物。
[化学通式2]
[化学通式3]
(B)聚合物 聚合物包括聚酰胺酸、聚酰亚胺或它们的混合物。当混合聚酰胺酸和聚酰亚胺时，它们的混合比例为1～99wt％∶99～1wt％。
(B-1)聚酰胺酸 用于液晶光取向剂的聚酰胺酸可以是由酸二酐和二胺合成的任何一种。
酸二酐可以是脂族环状酸二酐、芳族酸二酐或它们的混合物。二胺可以是芳族二胺、功能性二胺、或者芳族二胺和功能性二胺的混合物。当使用芳族二胺和功能性二胺的混合物时，易于控制液晶光取向膜中的液晶分子预倾角，由此液晶光取向膜具有优异的取向特性。
通过共聚合酸二酐和二胺制备聚酰胺酸的方法可以是能够共聚合聚酰胺酸的任何已知方法。
根据本发明实施方式的聚酰胺酸的非限制性实例可由以下化学通式5表示。
[化学通式5]
在以上化学通式5中， R31是由脂族环酸二酐或芳族酸二酐衍生的四价有机基团，且 R32是由二胺衍生的二价有机基团。
(B-1-1)酸二酐 (B-1-1-1)脂族环酸二酐 脂族环酸二酐的非限制性实例包括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-甲基环亚己基-1，2-二羧酸酐(DOCDA)、二环亚辛烯-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、4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮、或者它们的混合物，但不限于此。
由脂族环酸二酐衍生的四价有机基团可具有由以下化学通式7～11表示的化合物的至少一种结构。
[化学通式7]
[化学通式8]
[化学通式9]
[化学通式10]
[化学通式11]
在以上化学通式7～11中， R40为取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基，n40为0～3的整数，且 R41～R47独立地为氢、取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基。
(B-1-1-2)芳族酸二酐 芳族酸二酐的非限制性实例包括苯均四酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、氧代二邻苯二甲酸酐(ODPA)、苯甲酮四酸二酐(BTDA)、六氟亚异丙基二邻苯二甲酸酐(6-FDA)或它们的混合物，但本发明不限于此。
由芳族酸二酐衍生的四价有机基团可具有由以下化学通式12和13表示的化合物的至少一种结构。
[化学通式12]
[化学通式13]
在以上化学通式12和13中， R51和R52独立地为氢、取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， R54和R55独立地为取代或未取代的C 1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， n54和n55独立地为0～3的整数， R53为O、CO、诸如-C(CF3)2-等取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的环亚烷基、或者取代或未取代的杂环亚烷基，且 n53是整数0或1。
(B-1-2)二胺 (B-1-2-1)芳族二胺 芳族二胺的非限制性实例包括对苯二胺(p-PDA)、4，4-亚甲基双苯胺(MDA)、2，2′-联间甲苯胺(DMBZ)、3，3′-联邻甲苯胺、4，4-氧代双苯胺(ODA)、间二氨基苯氧基二苯砜(m-BAPS)、对二氨基苯氧基二苯砜(p-BAPS)、2，2-双[(氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、2，2-二氨基苯氧基苯基六氟丙烷(HF-BAPP)、1，4-二氨基-2-甲氧基苯、或它们的混合物，但不限于此。
由芳族二胺衍生的二价有机基团可具有由以下化学通式14～16表示的化合物的至少一种结构。
[化学通式14]
[化学通式15]
[化学通式16]
在以上化学通式14～16中， R61、R63、R64和R67～R69独立地为取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或取代或未取代的C2～C30的杂芳基，或者为包括-O-、-COO-、-CONH-或-OCO-中至少一种的烷基、芳基或杂芳基， R62、R65和R66独立地为-O-、-SO2-或诸如-C(CF3)2-等C(R′)(R″)，其中R′和R″独立地为氢、或者取代或未取代的C1～C6的烷基， n61、n63、n64和n67～n69独立地为0～4的整数，且 n62、n65和n66独立地为整数0或1。
(B-1-2-2)功能性二胺 对于功能性二胺，可使用由以下化学通式17～19表示的化合物中的任意一种或它们的混合物。当使用功能性二胺和芳族二胺的混合物时，制得的聚酰胺酸的一部分包括由芳族二胺衍生的官能团，制得的聚酰胺酸的另一部分包括由功能性二胺衍生的二价有机基团。
[化学通式17]
在以上化学通式17中， R71为氢、取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， R72为取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基，且 n72是0～3的整数。
[化学通式18]
在以上化学通式18中， R73、R75和R76独立地为取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， R74是-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-、或者取代或未取代的C1～C10的亚烷基， R77为氢、取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基，或者为包括-O-、-COO-、-CONH-或-OCO-中至少一种的烷基、芳基或杂芳基， n73是0～3的整数， n75和n76独立地为0～4的整数，且 n74是整数0或1。
[化学通式19]
在以上化学通式19中， R81和R83独立为取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， R82为氢、取代或未取代的C 1～C20的烷基、取代或未取代的C6～C30的芳基、或者取代或未取代的C2～C30的杂芳基， R78和R79独立地为-O-或-COO-， R80是-O-、-COO-、-CONH-或-OCO-， n81和n83独立地为0～4的整数，且 n78～n80独立地为整数0或1。
(B-2)聚酰亚胺聚合物 聚酰亚胺聚合物可以是用于液晶光聚合物和聚酰亚胺光聚合物的聚酰亚胺聚合物中的任何一种。
聚酰亚胺聚合物可通过酰亚胺化化学通式1表示的聚酰胺酸来制备，或者可由光二胺和酸二酐中的至少一种合成。因为通过酰亚胺化聚酰胺酸制备聚酰亚胺的方法以及由光二胺和酸二酐制备聚酰亚胺的方法，对本发明所属领域的技术人员是周知的，在此将不再对其详细说明。
根据本发明实施方式的聚酰亚胺聚合物的非限制性实例可以是由以下化学通式6表示的化合物。
[化学通式6]
在以上化学通式6中， R33是由脂族环酸二酐或芳族酸二酐衍生的四价有机基团，且 R34是由芳族二胺衍生的二价有机基团，或者由香豆素类光二胺、查尔酮类光二胺或肉桂酸酯类光二胺衍生的二价有机基团。
(B-2-1)酸二酐 用于制备聚酰亚胺聚合物的酸二酐可以是脂族环酸二酐、芳族酸二酐或它们的混合物。其详细内容与聚酰胺酸的相同。
(B-2-2)光二胺 用于聚酰亚胺聚合物制备的光二胺可以是肉桂酸酯类光二胺、查尔酮类光二胺、香豆素类光二胺或它们的混合物。
在本发明的实施方式中，肉桂酸酯类光二胺可以是由以下化学通式20表示的化合物、由以下化学通式21表示的化合物或它们的混合物，查尔酮类光二胺可以是由以下化学通式22表示的化合物。香豆素类光二胺可以是由以下化学通式23表示的化合物。
[化学通式20]
在以上化学通式20中， R91为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基， R92为取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基，且 n92为0～3的整数。
[化学通式21]
在以上通式21中， R97为芳族二胺、包含取代或未取代的C2～C24的直链或支链亚烷基的二胺、或者它们的组合， 其中，在R97中，所述取代的亚烷基为被卤素或氰基取代的亚烷基；用基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的亚烷基；或者它们的组合，其中代替CH2基的基团包括取代或未取代的亚芳基、取代或未取代的杂亚芳基、取代或未取代的环亚烷基、取代或未取代的杂环亚烷基、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR′-、-NR′-CO-、-CO-NR′-、-NR′-CO-O-、-O-CO-NR′-、-CH＝CH-、-C≡C-或-O-CO-O-(其中R′为氢、或者取代或未取代的C1～C6的烷基)， R94为取代或未取代的C1～C20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，n94是0～4的整数， R95和R96独立地为氢、卤素、氰基、或者取代或未取代的C1～C12烷基， 其中，在R95和R96中，所述取代的烷基为杂原子或氰基取代的烷基、用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷基、或者它们的组合，且 R93为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的苯硫基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的萘基，或者取代或未取代的苯基， 其中，在R93中，所述取代的烷基为卤素或氰基取代的烷基、用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷基、或者它们的组合，且 所述取代的烷芳基是用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基团的烷芳基。
[化学通式22]
在以上通式22中， R101为芳族二胺、包括取代或未取代的C2～C24的直链或支链亚烷基的二胺、或者它们的组合， 其中，在R101中，所述取代的亚烷基为被卤素或氰基取代的亚烷基、用基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的亚烷基、或者它们的组合，其中代替CH2基的基团包括取代或未取代的亚芳基、取代或未取代的杂亚芳基、取代或未取代的环亚烷基、取代或未取代的杂环亚烷基、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR′-、-NR′-CO-、-CO-NR′-、-NR′-CO-O-、-O-CO-NR′-、-CH＝CH-、-C≡C-或-O-CO-O-(其中R′为氢、或者取代或未取代的C1～C6的烷基)， R102和R105独立地为取代或未取代的C1～C20烷基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂芳基，n102和n105独立地为0～4的整数， R103和R104独立地为氢、卤素、氰基、或者取代或未取代的C1～C12烷基， 其中，在R103和R104中，所述取代的烷基为卤素或氰基取代的烷基、用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷基、或者它们的组合，且 R106为取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷芳基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的苯硫基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的萘基，或者取代或未取代的苯基， 其中，在R106中，所述取代的烷基为卤素或氰基取代的烷基、用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷基、或者它们的组合，且 所述取代的烷芳基是用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷芳基。
[化学通式23]
在以上通式23中， R111为芳族二胺、包括取代或未取代的C2～C24的直链或支链亚烷基的二胺、或者它们的组合， 其中，在R111中，所述取代的亚烷基为卤素或氰基取代的亚烷基、用基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的亚烷基、或者它们的组合，其中代替CH2基的基团包括取代或未取代的亚芳基、取代或未取代的杂亚芳基、取代或未取代的环亚烷基、取代或未取代的杂环亚烷基、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR′-、-NR′-CO-、-CO-NR′-、-NR′-CO-O-、-O-CO-NR′-、-CH＝CH-、-C≡C-或-O-CO-O-(其中R′为氢、或者取代或未取代的C1～C6的烷基)， R112为取代或未取代的C1～C20烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基，n112为0～4的整数，且 R113和R114独立地为氢、卤素、氰基、或者取代或未取代的C1～C12烷基， 其中，在R113和R114中，所述取代的烷基为卤素或氰基取代的烷基、用包括-O-、-CO-O-、-O-CO-或-CH＝CH-的基团代替非彼此相邻的至少一个CH2基的烷基、或者它们的组合。
(D)溶剂 根据本发明实施方式的液晶光取向剂包括溶剂。
溶剂可以是能够溶解聚合物和环氧化合物的任何溶剂。
溶剂可以是N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯，或者诸如间甲酚、苯酚、卤代苯酚等酚类溶剂。
同时，上述溶剂可进一步包括适当比例的不良溶剂，例如醇、酮、酯、醚、烃或卤代烃，只要聚酰亚胺聚合物不析出。这是因为不良溶剂降低了液晶光取向剂的表面能，使得液晶光取向剂在涂布到基板上时具有优异的伸展性和平整度特性。
基于溶剂总量，不良溶剂的含量可为1～90vol％。特别是不良溶剂的含量可为1～70vol％。
不良溶剂的非限制性实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、三甘醇、丙酮、丁酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙基羟化物(diethyl hydroxide)、丙二酸酯、二乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇苯醚、乙二醇苯基甲基醚、乙二醇苯基乙基醚、乙二醇二甲基乙基醚、二甘醇二甲基乙基醚、二甘醇醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单甲醚醋酸酯、二甘醇单乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、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、二甲苯和它们的混合物。
液晶光取向剂中未限制溶剂量，但根据本发明的一个实施方式，液晶光取向剂的固含量在1～30wt％范围内。在另一个实施方式中，液晶光取向剂的固含量在3～15wt％范围内；且在又一个实施方式中，其固含量在5～10wt％范围内。当该固含量在以上范围内时，膜不受基板表面影响，使得在印刷工艺中因粘度适宜而适当实现膜均匀性和透明性。
根据本发明的另一个实施方式的液晶光取向膜用上述液晶光取向剂制成。
将液晶光取向剂涂布在基板上形成液晶光取向膜。液晶光取向剂可以以诸如旋涂、柔性印刷、喷墨印刷等方法涂布。柔性印刷可实现优异的膜均匀性且可容易形成更大的液晶光取向膜。
所述基板没有特殊限制，但可包括玻璃基板或诸如丙烯酸类基板或聚碳酸酯基板等塑料基板，只要它是透明的。此外，在简化生产工艺方面，它可包括含有用于液晶工作的ITO电极等基板。
为了提高膜均匀性，可将液晶光取向剂均匀地涂在基板上，并在室温至200℃、30～150℃或40～120℃下预干燥1～100分钟。预干燥可控制液晶光取向剂中各组分的挥发性，确保没有厚度偏差的均匀膜。
然后，将上述膜在80～300℃或120～280℃下烧制5～300分钟使溶剂完全蒸发，制造液晶光取向膜。
液晶光取向膜可用于液晶显示器，所述液晶光取向膜可通过偏振紫外光(UV)或摩擦进行单轴取向处理，或者对于诸如垂直取向膜等的一些应用不经单轴取向处理。
根据本发明实施方式的液晶光取向膜可在10mJ～5000mJ的能量中暴露0.1～180分钟以进行单轴取向处理。在降低曝光强度的同时进行单轴取向处理可以完全去除聚酰亚胺光聚合物中包含的双键。
以下实施例将更详细地说明本发明。但这些实施例在任何意义上不应解释为限制本发明范围。
本领域技术人员能充分理解本发明未具体说明的部分。
(制备例1环氧化合物的制备) [反应示意图1]
环氧化合物根据反应示意图1中所示的方法制备。
将1当量的化合物24溶解在二氯甲烷中并在室温下搅拌。将1当量的环氧丙醇(glysidol)、1当量的1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺(EDC)溶解在HCl中，以及将1.2当量的3-二甲氨基丙胺(DMAP)加入所得溶液中并搅拌16小时。
用薄膜色谱法(使用包括体积比为2∶1的己烷和乙酸乙酯的扩散溶剂)确定反应结束，并将反应溶液浓缩。
浓缩的反应溶液通过乙酸乙酯悬浮，并用硅胶垫过滤从而去除碱性无机材料。将所得滤液浓缩，并将浓缩后的溶液用硅胶柱和扩散溶剂提纯，从而制得提纯产物，其中扩散溶剂通过将己烷、二氯乙烷和乙酸乙酯以1∶1∶0.5的体积比混合来制备。将提纯产物浓缩，并将浓缩的残留物通过在乙醇存在下悬浮、搅拌浓缩的残留物来用乙醇漂洗，并过滤、干燥以由此制得化学通式2表示的环氧化合物。
测定环氧化合物的1H NMR并示于图1中。
同时，用高效液相色谱(HPLC)测定制得的环氧化合物的纯度并示于图2中。图2示出了对应于目的产物仅明显显示出一个峰，这证明获得了几乎没有杂质的高纯度的目的产物。
(制备例2聚酰胺酸的制备(PAA-1)) 制备混合溶液，通过在装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中通入氮气，并加入0.9mol的对苯二胺、0.1mol的由以下化学通式25表示的功能性二胺3，5-二氨基苯基癸基丁二酰亚胺、以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
[化学通式25]
将1.0mol的固体1，2，3，4-环丁基四羧酸二酐加入到以上混合溶液中并用力搅拌。该固含量为20wt％，并将温度保持在30℃～50℃间反应10小时从而制得聚酰胺酸树脂。将N-甲基-2-吡咯烷酮和γ-丁内酯的混合有机溶剂加入到制得的聚酰胺酸树脂中，并将所得混合溶液在室温下搅拌24小时从而制得包括6wt％固体的聚酰胺酸溶液(PAA-1)。
(制备例3聚酰亚胺聚合物的制备(SPI-1)) 制备混合溶液，通过在装有搅拌器、温度控制器、氮气注射器和冷却器的四口烧瓶中通入氮气，并加入0.8mol的苯二胺、0.2mol的由化学通式25表示的二胺3，5-二氨基苯基癸基丁二酰亚胺和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
聚酰胺酸溶液(PAA-2)按照与制备例1相同的方法制备，不同的是对于混合溶液，使用4，10-二氧杂-三环[6.3.1.02，7]十二烷-3，5，9，11-四酮代替1.0mol的固态1，2，3，4-环丁基四羧酸二酐。固体含量为20wt％，且聚酰胺酸溶液通过保持温度在30℃～50℃之间反应10小时制备。
可溶聚酰亚胺树脂通过将3.0mol的乙酸酐和5.0mol的嘧啶加入制得的聚酰胺酸溶液中，升温至80℃，进行6个小时反应，并通过真空蒸馏除去催化剂和溶剂来制备。
包括6wt％固体的聚酰亚胺溶液(SPI-1)通过将N-甲基-2-吡咯烷酮和γ-丁内酯的混合有机溶剂加入到制得的可溶性聚酰亚胺树脂中，并将所得溶液在室温下搅拌24小时来制备。
(液晶光取向剂的制备) (实施例1) 聚合物溶液通过将20g由制备例3得到的包含6wt％固体的SPI-1溶液加入到80g由制备例2得到的包含6wt％固体的PAA-1溶液中制备。包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称为PSPI-1)通过将制备例1中制得的环氧化合物加入到所得聚合物溶液中，搅拌所得溶液24小时，同时自始至终通入氮气，并用粒径为0.1μm的过滤器过滤所得溶液而得到。基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量为4重量份。
(实施例2) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-2)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为10重量份。
(实施例3) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-3)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为20重量份。
(实施例4) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-4)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为8重量份。
(实施例5) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-5)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为12重量份。
(实施例6) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-6)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为15重量份。
(实施例7) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-7)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为25重量份。
(实施例8) 按照与实施例1相同的方法得到包含6wt％固体的液晶光取向剂(以下称作PSPI-8)，区别在于基于PAA-1溶液、SPI-1溶液和环氧化合物的总固体重量100重量份，环氧化合物的用量变为30重量份。
(对比例1) 包含6wt％固体的液晶光取向剂(称作PSPI-10)通过将100g由制备例2得到的包含6wt％固体的PAA-1溶液搅拌24小时，同时自始至终通入氮气，并用粒径为0.1μm的过滤器过滤所得溶液而得到。
(对比例2) 包含6wt％固体的液晶光取向剂(称作PSPI-11)通过将100g由制备例3得到的包含6wt％固体的SPI-1溶液搅拌24小时，同时自始至终通入氮气，并用粒径为0.1μm的过滤器过滤所得溶液而得到。
(对比例3) 包含6wt％固体的液晶光取向剂(称作PSPI-12)通过将20g由制备例3得到的包含6wt％固体的SPI-1溶液加入到80g由制备例2得到的包含6wt％固体的PAA-1溶液中，搅拌所得混合溶液24小时，同时自始至终通入氮气，并用粒径为0.1μm的过滤器过滤所得溶液而得到。
适印性和最终膜均匀性的评价 根据实施例1～8和对比例1～3制备的液晶光取向剂通过用取向膜印刷机(CZ

Nakan公司)柔性印刷在清洗过的附有ITO的玻璃基板上。将印刷后的基板在50℃～90℃温度的热板上保持2～5分钟用于预干燥膜。
在基板预干燥后，将基板在200～230℃的热板上烘烤10～30分钟，并在10mJ～5000mJ的能量中暴露0.1～180分钟，从而制得液晶光取向膜附于其上的基板。
用裸眼和电子显微镜(

奥林巴斯公司)观察液晶光取向膜的膜表面，并在横穿包括基板中心部分和边界的基板上测定诸如针孔和斑点的适印性以及光取向膜厚度的变化。结果表示在以下表1中。
在以下表1中，当针孔数量为0～3时，适印性记为“好”，当针孔数量为3～5时记为“正常”，当针孔数量为6或大于6时记为“差”。当没有斑点出现时斑点记为“好”，当有斑点出现时记为“差”。当厚度偏差小于0.005μm时，膜均匀性记为“好”，当厚度偏差为0.005～0.01μm时记为“正常”，当厚度偏差超过0.01μm时记为“差”。
(液晶光取向膜的液晶取向作用) 制造液晶盒以测定液晶光取向剂的液晶取向性能。液晶盒制造如下。
用光刻工艺将标准ITO玻璃基板形成图案以除去1.5cm×1.5cm正方形ITO以及用于在其中施加电压的ITO电极区域以外的ITO部分。
将根据实施例1～8和对比例1～3制得的各液晶光取向剂涂覆并旋涂在形成图案的ITO基板上以提供0.1μm的厚度，然后在70℃和210℃的温度下固化。
用曝光装置(UIS-S2021J7-YD01，Ushio LPUV)在一定能量下以一定角度对固化后的ITO基板曝光。然后，将两块这样的基板在保持4.75μm的盒间隙地同时，彼此相对布置以使曝光方向相反(VA模式，90°)，并粘合使得正方形ITO图形彼此一致。在曝光过程中，光源是2kW的远UV灯(远紫外光灯，UXM-2000)。
将液晶填入所得液晶盒中，然后用交叉偏振光显微镜观察液晶取向性能。其结果示于以下表1中。
(液晶光取向膜的电特性和光特性) 液晶光取向膜的光电特性通过用具有4.75μm盒间隙的液晶盒测定电压传输曲线、电压保持率和残留DC电压来确定。
诸如电压传输曲线、电压保持率和残留DC电压等光电特性简述如下。
电压传输曲线是确定液晶显示器(LCD)驱动电压的重要光电性能之一。这是在对液晶盒施加用于测定传输性的电压时，将最亮状态的光量看作100％以及最暗状态的光量看作0％的标准曲线。
电压保持率被确定为有源矩阵TFT-LCD内的漂浮液晶层(floating liquidcrystal layer)(随外电源)在非选择期间保持充电电压的程度。电压保持率越接近100％，该值越理想。
残留DC电压表示由于吸收在取向膜上的液晶层的电离杂质而导致未施加外电压时对液晶层施加的电压。该电压值越低越理想。测定残留DC电压的普通方法包括用闪烁光的方法和使用液晶层的电容量随DC电压的变化曲线(C-V)的方法。
使用液晶盒的液晶光取向膜的光电特性的测量结果示于以下表1中。
表1
表1表明，实施例1～8的液晶光取向剂具有优异的适印性、膜均匀性、电压传输性、电压保持率和残留DC特性。
电压保持率和残留DC是用于评价液晶光取向膜的后像特性的参考。随着电压保持率增高且残留DC降低，它们具有更好的后像特性。因此认为，根据实施例1～8的液晶光取向剂比根据对比例1～3的液晶光取向剂具有更好的后像特性。
本发明不限于图和表中所述的实施方式，但本领域普通技术人员能够实施包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种更改和等效方案。因此，前述实施方式应理解为示例性，而不以任何方式限制本发明。
权利要求
1.一种用于液晶光取向剂的环氧化合物，由以下化学通式1表示
[化学通式1]
其中，在以上化学通式1中，
R1和R2独立地为氢、或者取代或未取代的烷基，
R3、R4和R5独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的烷基，且
n为1～20。
2.如权利要求1所述的用于液晶光取向剂的环氧化合物，其中R1和R2独立地为氢，R3、R4和R5独立地为卤素，且n为2。
3.如权利要求1所述的用于液晶光取向剂的环氧化合物，其中所述环氧化合物包括由以下化学通式2和3表示的至少一种化合物
[化学通式2]
[化学通式3]
4.一种液晶光取向剂，包括
由以下化学通式1表示的环氧化合物；以及
聚酰胺酸的聚合物、聚酰亚胺、或者它们的混合物，
[化学通式1]
其中，在以上化学通式1中，
R1和R2独立地为氢、或者取代或未取代的烷基，
R3、R4和R5独立地为氢、卤素、或者取代或未取代的烷基，且
n为1～20。
5.如权利要求4所述的液晶光取向剂，其中基于100重量份的所述环氧化合物和所述聚合物，所述环氧化合物的含量为0.01～60重量份。
6.如权利要求4所述的液晶光取向剂，其中所述环氧化合物包括由以下化学通式2和3表示的至少一种化合物
[化学通式2]
[化学通式3]
7.如权利要求4所述的液晶光取向剂，其中所述聚酰胺酸由以下化学通式5表示
[化学通式5]
其中，在以上化学通式5中，
R31是由脂族环酸二酐或芳族酸二酐衍生的四价有机基团，且
R32是由二胺衍生的二价有机基团。
8.如权利要求4所述的液晶光取向剂，其中所述聚酰亚胺聚合物由以下化学通式6表示
[化学通式6]
其中，在以上化学通式6中，
R33是由脂族环酸二酐或芳族酸二酐衍生的四价有机基团，且
R34是由芳族二胺衍生的二价有机基团、或者由香豆素类光二胺、查尔酮类光二胺或肉桂酸酯类光二胺衍生的二价有机基团。
9.一种涂布权利要求4～8中任何一项所述的液晶光取向剂制造的液晶光取向膜。
全文摘要
本发明公开了一种用于液晶光取向剂的环氧化合物、液晶光取向剂和液晶光取向膜。所述环氧化合物由以下化学通式1表示[化学通式1]在以上化学通式1中，每个取代基与说明书中定义的一致。因为根据本发明实施方式的环氧化合物通过简单制造工艺制备，所以可提供一种既经济又具有优异的基板适印性和可靠性以及极好的光电特性的液晶光取向剂和液晶光取向膜。
文档编号C07D303/16GK101759669SQ200910250729
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月23日
发明者梁在德, 鱼东善, 郭泰亨, 徐孝主 申请人:第一毛织株式会社