專利名稱：非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚a雙酯光控取向膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶的光控取向技術(shù)領(lǐng)域，涉及制備取向膜的單體預(yù)聚物材料的選擇、合成、涂膜和光照聚合過程。本發(fā)明采用非聯(lián)苯直鏈分子結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯單體預(yù)聚物，消除了薄膜在光照前的結(jié)晶析出問題，改善了成膜質(zhì)量。另外由于在非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)中引入1～2個甲基，保證了單體溶解度，得到使液晶分子取向很好的取向膜。
背景技術(shù)：
眾所周知，液晶器件(LCD)中液晶分子排列的好壞直接影響到器件的質(zhì)量，而傳統(tǒng)上用絨布輪摩擦高分子膜表面制備取向膜進(jìn)行液晶分子排列的方法雖然簡便，但摩擦?xí)M(jìn)灰塵和靜電荷，對薄膜晶體管(TFT)陣列造成傷害，甚至擊穿，導(dǎo)致成品率降低。因此接觸性的摩擦技術(shù)與TFT-LCD生產(chǎn)工藝是不相匹配的。此外，因為聚酰亞胺具有很好的熱穩(wěn)定性，產(chǎn)業(yè)上一般使用摩擦處理的聚酰亞胺作為取向膜，但形成聚酰亞胺時的高溫亞胺化過程，同樣對TFT驅(qū)動電路造成傷害。光控取向膜工藝與傳統(tǒng)的聚酰亞胺膜工藝相比，省去了高溫亞胺化過程，避免了高溫對TFT的傷害。同時光控取向是非接觸性取向方法，沒有靜電與摩擦染塵的問題。
光控取向的思想最早提出于1991年，到1996年M.Schadt用線偏振紫外光照射高分子膜，使其發(fā)生定向光交聯(lián)反應(yīng)，表面產(chǎn)生各向異性，來誘導(dǎo)液晶分子均勻排列。光控取向是最有希望替代摩擦取向的方法，而且能夠通過掩膜制作取向各異的多疇像元，解決液晶顯示器視角狹窄的問題，為開闊液晶光電器件市場提供途徑。
目前各國研究人員正致力于光控取向材料的探索研究，對肉桂酸、香豆素、偶氮類分子、光敏聚酰胺酸等都進(jìn)行了深入的探討。但這些材料都是大分子預(yù)聚物，普遍存在著位阻高、光交聯(lián)效率低、取向效果不理想的問題。今年中國專利公報公開了“一種雙端具有碳碳雙鍵單體的光控取向膜制備方法”(CN 1367404A，
公開日1002年9月4日)和“一種雙端光敏單體的光控取向膜制備方法”(CN 1367403A，
公開日1002年9月4日)兩項專利申請。這兩項專利申請，所用單體兩端帶有光敏性基團(tuán)，為解決光交聯(lián)效率問題提供了途徑。但這些小分子預(yù)聚物涂膜后，易有結(jié)晶析出，使光照時的聚合反應(yīng)不均勻，取向膜質(zhì)量較難控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服小分子預(yù)聚物涂膜后易結(jié)晶、取向膜質(zhì)量較難控制的缺點，本發(fā)明選擇非聯(lián)苯直鏈狀結(jié)構(gòu)的單體材料作為預(yù)聚物，目的是提供一種容易成膜、膜質(zhì)均勻的非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜材料本發(fā)明選擇了肉桂酸雙酚A雙酯作為單體預(yù)聚物，分子結(jié)構(gòu)式為 這種分子結(jié)構(gòu)不僅為非聯(lián)苯形式而且引入1～2個甲基，使溶解度進(jìn)一步增強(qiáng)。另外這種分子具有很好的光敏性、成膜性，不需光敏引發(fā)劑和黏度調(diào)節(jié)劑，為取向膜的穩(wěn)定性提供條件。
在室溫下讓肉桂酸雙酚A雙酯溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶劑中，配成預(yù)聚物膠體溶液。將預(yù)聚物膠體溶液旋涂于基板上成膜，立即用線性偏振紫外光照射基板上的薄膜，使單體分子雙端發(fā)生[2+2]環(huán)加成反應(yīng)，在常溫下出現(xiàn)定向鏈狀聚合，形成能夠誘導(dǎo)液晶分子均勻排列的取向膜。
為了更清楚地理解本發(fā)明，下面詳述肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜的制備過程(一)合成肉桂酸雙酚A雙酯預(yù)聚物單體1、取一定量的分析純trans-肉桂酸固體，放入反應(yīng)器皿中，加入4倍當(dāng)量的二氯亞砜，有大量的氣泡生成。在室溫下攪動約2小時，直至不再有氣泡生成，得到微淡黃色液體。將得到的微淡黃色液體減壓蒸餾，使未反應(yīng)的二氯亞砜揮發(fā)，得到微淡黃色的肉桂酰氯固體。再將肉桂酰氯溶于乙醇重結(jié)晶，得到純度較高的肉桂酰氯。將肉桂酰氯純品溶于無水四氫呋喃溶劑中備用。
2、將一定量的雙酚A溶于無水四氫呋喃溶劑中，加入等當(dāng)量的三乙胺用以吸收生成的酸。用冰水冷卻反應(yīng)體系，將“1”中制得的等當(dāng)量肉桂酰氯溶液滴加到上述混合溶液中，有大量白色不溶物生成。反應(yīng)完成后，過濾，棄去白色不溶物。將溶液注入0℃的、大量的、約2wt％濃度的碳酸鈉溶液中，得到白色沉淀，即為產(chǎn)物肉桂酸雙酚A雙酯。
3、將“2”中制得的肉桂酸雙酚A雙酯溶于三氯甲烷重結(jié)晶，得到更純品。
(二)配制預(yù)聚物膠體溶液將肉桂酸雙酚A雙酯溶于NMP溶劑中，形成飽和溶液，即預(yù)聚物膠體溶液。
(三)將配制好的膠體溶液旋涂在基板上成膜。
立即用線性偏振紫外光照射薄膜，使單體進(jìn)行直鏈光聚合反應(yīng)。光源在297nm處的線性偏振光功率密度為1.2～20mw/cm2，照射時間為15～30分鐘。
本發(fā)明采用非聯(lián)苯直鏈結(jié)構(gòu)的預(yù)聚物，消除了涂膜后的小分子結(jié)晶生成；引入甲基基團(tuán)，有較好的預(yù)聚物溶解度，改善了薄膜質(zhì)量和取向效果。本發(fā)明的光控取向預(yù)聚物材料優(yōu)點具有很好的成膜性、光敏性，不需光敏引發(fā)劑和黏度調(diào)節(jié)劑，誘導(dǎo)液晶取向均勻，是一種較理想的光控取向材料。


圖1是本發(fā)明X射線衍射圖；圖2是本發(fā)明正交偏振片下明暗度的變化曲線。
具體實施例方式合成、提純?nèi)夤鹚犭p酚A雙酯單體材料。
將肉桂酸雙酚A雙酯單體溶解在NMP溶劑中，其重量百分比濃度為5wt％。將溶液超聲振蕩完全溶解后，旋涂于玻璃基板上。旋涂的速度為1500rps，旋涂時間為10s。將涂膜基板垂直光照20分鐘。
光源采用300W汞氙燈，格蘭棱鏡偏振片，平行偏振光在297nm處的光功率密度為1.2mw/cm2。
實驗結(jié)果表明，采用非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)有利于成膜性的改善，增加了單位面積的反應(yīng)粒子數(shù)，提高了聚合度。用X射線衍射光譜檢測光聚合后的薄膜質(zhì)量，如圖1所示，光譜中沒有出現(xiàn)晶格衍射峰，說明薄膜中沒有結(jié)晶體，膜質(zhì)很好。
使用光照后的兩塊基板，以光偏振方向為基準(zhǔn)做成平行取向液晶盒。注入液晶以檢驗取向效果。液晶選擇石家莊實力克公司生產(chǎn)的TEB30A，在液晶清亮點62℃注入到液晶盒中，自然冷卻至室溫。在偏光顯微鏡下觀察，可以看到液晶盒每旋轉(zhuǎn)45°，視場中交替出現(xiàn)鮮明的明場和暗場，如圖2所示，說明被誘導(dǎo)的液晶取向度很高。
權(quán)利要求
1.一種非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是所用的預(yù)聚物具有非聯(lián)苯直鏈狀分子結(jié)構(gòu)，分子式為 在室溫下將該預(yù)聚物溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶劑中，配成預(yù)聚物膠體溶液；將預(yù)聚物膠體溶液旋涂于基板上成膜，立即用線性偏振紫外光照射基板上的薄膜，使肉桂酸雙酚A雙酯分子發(fā)生直鏈聚合，形成液晶取向膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是預(yù)聚物非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)中引入能增強(qiáng)溶解度的甲基，其數(shù)目為1～2個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是預(yù)聚物肉桂酸雙酚A雙酯至少達(dá)到重結(jié)晶處理的純度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是取向劑在基板上旋涂成膜后直接用偏振紫外光照射，偏振光功率密度在297nm處為1.2～20mw/cm2，照射時間為15～30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于液晶光控取向技術(shù)領(lǐng)域，是一種非聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜。本發(fā)明為了克服小分子預(yù)聚物在涂膜后易結(jié)晶的缺點，選擇了非聯(lián)苯直鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)，并引入1～2個甲基，合成出肉桂酸雙酚A雙酯作為預(yù)聚物單體。將肉桂酸雙酚A雙酯預(yù)聚物單體加入N－甲基－2－吡咯烷酮溶劑中配成膠體溶液，旋涂于基板上形成薄膜，用偏振紫外光照射薄膜表面，使單體發(fā)生直鏈狀聚合，在室溫下形成膜質(zhì)良好的液晶分子取向膜。本發(fā)明提供的肉桂酸雙酚A雙酯單體材料在制備光控取向膜過程中，不需光敏引發(fā)劑和黏度調(diào)節(jié)劑，誘導(dǎo)液晶取向均勻。
文檔編號C09K19/20GK1508218SQ0214499
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者宣麗, 彭增輝, 于濤, 張力, 劉永剛, 阮圣平, 魯興海, 宣 麗 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研