可聚合液晶混合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種聚合性液晶組合物及其在光學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶分子的均勻取向排列是液晶顯示器件化CD)的先決條件。LCD的取向材料應(yīng) 該滿足W下要求：（1)對(duì)液晶有良好的取向效果；（2)加工性能好，在基片表面形成均勻的 薄膜；（3)與液晶分子不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；(4)與基材附著力大，不易產(chǎn)生針孔；(5)具有疏水 性。
[0003] 工業(yè)上采用的取向技術(shù)有兩大類，一類是傳統(tǒng)的摩擦取向技術(shù)，因?yàn)楣に嚭?jiǎn)單，被 廣泛采用。一類是今年發(fā)展起來(lái)的非摩擦取向技術(shù)，尤其是光控取向技術(shù)，W克服摩擦取向 技術(shù)容易產(chǎn)生碎屑劃痕、只能單一和平面取向的缺點(diǎn)。
[0004] 光控取向技術(shù)，根據(jù)處理過(guò)程不同可分為兩類：一類是復(fù)合體系，不需要表面預(yù)處 理，直接用光取向滲有感光高分子的液晶層；另一類是非復(fù)合體系，用偏振光預(yù)處理聚合物 襯底，再使液晶分子在襯底上定向排列，運(yùn)是目前采用較多的方法。
[0005] 光控取向技術(shù)，根據(jù)取向材料的不同，又分為：
[0006] (1)光異構(gòu)型：含偶氮基團(tuán)或二苯乙締等光致順反異構(gòu)基團(tuán)的聚合物。運(yùn)類聚合 物在紫外光作用下，可W發(fā)生構(gòu)型變化，從而產(chǎn)生各向異性，引發(fā)液晶分子在其表面取向排 列。
[0007]W偶氮聚合物為例。又分為滲雜偶氮化合物、含偶氮側(cè)鏈和偶氮主鏈的聚合物。 滲雜偶氮化合物和含偶氮側(cè)鏈的聚合物膜取向序參數(shù)較大，效果較好，但是因?yàn)榕嫉墓?異構(gòu)化為可逆的變化，熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性差。偶氮主鏈的聚合物，熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性較 好，但是取向序參數(shù)較小，使用范圍受到了限制。
[0008] (2)光降解型：感光性聚酷亞胺。聚酷亞胺具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和加工性能，感光 性聚酷亞胺，可W通過(guò)選擇性的光降解和光降解再交聯(lián)反應(yīng)，引發(fā)表面各向異性，引起液晶 的取向排列。
[0009] 然而，無(wú)論是光降解還是光降解再交聯(lián)后的聚酷亞胺，或者分解產(chǎn)生了聚酷亞胺 小分子單體，或者形成了具有活潑氨的徑基，對(duì)液晶顯示器件的穩(wěn)定性造成了極大的干擾， 影響了器件壽命。
[0010] 做光交聯(lián)型：肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、查爾酬衍生物。在線性偏振光照射 下，運(yùn)些衍生物側(cè)鏈上會(huì)發(fā)生生成環(huán)下燒的軸選擇性光交聯(lián)反應(yīng)，因而在表面產(chǎn)生各向異 性，使得液晶分子沿面單軸取向?？刂撇煌墓庹諒?qiáng)度和光照時(shí)間，可W獲得不同預(yù)傾角的 液晶取向排列。
[0011] 雖然，光交聯(lián)型衍生物具有很好的取向性能，對(duì)液晶性能不產(chǎn)生影響，但是運(yùn)些衍 生物的穩(wěn)定性仍有待提升。運(yùn)主要是光交聯(lián)型衍生物使用時(shí)多為高分子衍生物，衍生物的 單體多為丙締酸醋類的單體。W肉桂酸衍生物為例，單體中同時(shí)含有丙締酸醋基團(tuán)中的雙 鍵和肉桂酸基團(tuán)中的雙鍵，為了獲得光配向膜，第一步選擇性引發(fā)丙締酸醋基團(tuán)中的雙鍵， 然后再選擇性引發(fā)肉桂酸醋基團(tuán)中的雙鍵。為了盡可能減少兩步反應(yīng)的干擾，因?yàn)榈诙?必須采用偏振光引發(fā)，所W第一步多采用熱引發(fā)。
[0012] 為了提高引發(fā)效率，常加入熱引發(fā)劑（如過(guò)氧化苯甲酯，偶氮二異下臘），W及光 引發(fā)劑（如1-徑基環(huán)己基苯基甲酬，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2-嗎嘟-1-丙酬）。但 運(yùn)些引發(fā)劑在完成引發(fā)之后，并沒有從產(chǎn)品中除去，殘留的引發(fā)劑和引發(fā)后的降解產(chǎn)物，降 低了材料的穩(wěn)定性。
[0013] 因此，仍然需要開發(fā)具有穩(wěn)定性好的光控取向材料和光控取向膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光配向領(lǐng)域的可 聚合液晶組合物，該可聚合液晶組合物具有良好的穩(wěn)定性，不需要額外添加熱引發(fā)劑。本發(fā) 明提供的可聚合液晶組合物利用雙鍵兩端官能團(tuán)對(duì)雙鍵反應(yīng)活性的影響，創(chuàng)造性的在組合 物中加入一種可見光吸收響應(yīng)的可聚合液晶，在不加引發(fā)劑下原位逐步聚合，得到穩(wěn)定性 好的光控取向膜。
[0015] 技術(shù)方案，為了完成上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種可聚合液晶組合物，它包 括：
[0016] 至少一種通式I所示的具有肉桂酸結(jié)構(gòu)的可聚合液晶化合物
W及 I;
[0018] 至少一種通式II所示的可聚合液晶化合物
打，
[0020] 其中，
[0021] 所述Ri表示-H或者-CH3;
[0022] 所述Rz表示1-6個(gè)碳原子的烷基、苯基、甲苯基，甲氧基苯基；
[0023] 所述L表示單鍵、1-11個(gè)碳原子的亞烷基；
[0024] 所述Al和A湘同和不同，各自獨(dú)立表示 [00巧]所述Ar表示


[0027]所述Xi、Xz、Xs、X4、Xs、Xe、Xy和X河W相同和不同，各自獨(dú)立表示-H或-F;
[002引所述Yi、Yz和Y3相同和不同，各自獨(dú)立表示-H、-F、-Cl或-CH3;
[002引所述a、b和C相同和不同，各自獨(dú)立表示0或1 ;
[0030] 所述m、n及k相同和不同，各自獨(dú)立表示0、1或2。
[0031] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：


[004引其中，
[004引所述R康示-H或者-CH 3;
[0044] 所述Rz表示1-6個(gè)碳原子的烷基、苯基、甲苯基，甲氧基苯基；
[0045] 所述L表示1-11個(gè)碳原子的亞烷基；
[004引所述Xi、X2、X3、X4、Xs、Xe、X郝XS可W相同和不同，各自獨(dú)立表示-H或-F;所述b表示0或1。
[0047] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：

[0056] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：

[0065] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：

[0069] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式I的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：

[0077] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述通式II的化合物選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或多 種：
[0082] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式II所示化合物占所述可聚合液晶組合物重量百 分比為0.01% -2%。
[0083] 作為優(yōu)選方案，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式II所示化合物占所述可聚合液 晶組合物重量百分比為0.Ol%-I%。
[0084]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I所示化合物占所述可聚合液晶組合物重量百 分比為98-99. 9%。
[0085]作為優(yōu)選方案，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I所示化合物占所述可聚合液 晶組合物重量百分比為99-99. 9%。
[0086]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I-2所示化合物占所述可聚合液晶組合物重 量百分比為0-70 %，優(yōu)選為30-70 %。
[0087]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I -5所示化合物占所述可聚合液晶組合物重 量百分比為0-40 %，優(yōu)選為20-40 %。
[0088]在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通式I -7所示化合物占所述可聚合液晶組合物重 量百分比為0-99. 9 %，優(yōu)選為30-99. 9 %。
[0089]本發(fā)明還提供了一種所述可聚合液晶組合物在光配向領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0090]現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用于光控取向技術(shù)中的材料，采用已經(jīng)熱引發(fā)后的高分子材料進(jìn) 行旋涂成膜，取向?qū)诱掣搅Σ粔颍坏谝徊綗嵋l(fā)過(guò)程殘留的引發(fā)劑和引發(fā)后的降解產(chǎn)物，與 光配向材料相容性差，降低了材料的穩(wěn)定性，影響了器件壽命。本發(fā)明所述的可聚合液晶組 合物與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更加優(yōu)越的穩(wěn)定性。利用雙鍵兩端官能團(tuán)對(duì)雙鍵反應(yīng)活性的影 響，創(chuàng)造性的在組合物中加入一種可見光吸收響應(yīng)的通式II所示可聚合液晶（其中化合物 II-2的紫外吸收光譜圖如圖1所示），在不需要額外添加引發(fā)劑下進(jìn)行聚合反應(yīng)，是一種非 常好的可用于光配向領(lǐng)域的組合物?？梢姽忭憫?yīng)的可聚合液晶自身也參與到聚合反應(yīng)中， 不會(huì)出現(xiàn)與光配向材料相容性差的問題。因可見光響應(yīng)的可聚合液晶添加量很少，雙官能 團(tuán)的存在不會(huì)對(duì)鏈狀高分子的形成產(chǎn)生影響，因而不影響光控取向膜的穩(wěn)定性。并且丙締 酸醋官能團(tuán)在膠黏劑中大量應(yīng)用，引發(fā)后的成膜速度快，對(duì)各種基底都有很好的粘附效果， 涂布后原位聚合，具有很好的粘附力。
[0091]本發(fā)明所述可聚合液晶組合物的制備方法，稱量一種或多種通式I化合物和相應(yīng) 比例的通式II化合物，遮光條件下進(jìn)行充分的物理攬拌共混，即得到本發(fā)明所述的可用于 光配向的液晶組合物。
[0092]可見光固化性能測(cè)試：在紅光環(huán)境下，將組合物溶解在相應(yīng)的溶劑中，用旋涂方式 成膜，除掉溶劑后，置于可見光下30分鐘。用丙酬溶解上述固化后的薄膜，出現(xiàn)膠狀或絮狀 不溶物，說(shuō)明組合物可W在可見光下固化。
[0093]線性交聯(lián)性能測(cè)試：在紅光環(huán)境下，將組合物溶解在相應(yīng)的溶劑中，用旋涂方式成 膜，除掉溶劑后，置于可見光下30分鐘。用二氯甲燒丙酬溶解上述固化后的薄膜，為澄清透 明狀液體，說(shuō)明組合物未形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為線性高分子。
[0094] 取向性能測(cè)試：在紅光條件下，將組合物溶于相應(yīng)的溶劑中，制成質(zhì)量濃度為1% 的溶液，在玻璃基板表面，W100轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂30秒，形成所需的薄膜。置于室溫可 見光下30分鐘。采用一定角度的線偏振光，照射30秒。將完成照射的涂覆薄膜的基板，采 用液晶測(cè)試盒通用