[发明专利]使用聚(乙烯基茋唑)聚合物的液晶的光学定向排列

说明书

发明领域

[0001]本发明涉及定向排列层，和更具体地说，涉及具有光敏感度的定向排列层。

发明背景

[0002]液晶设备(LCD)通常包括含有液晶材料的薄单元(cell)，该单元的上下内表面具有(通常透明的)取向层。这些最内层通过确定与边界接近的液晶导向器的实际排列，使得在它们附近的液晶分子具有优选的取向。由于液晶分子的强相互作用，甚至在远离该取向层的情况下，这一优选取向倾向于仍然持续。

[0003]在LCD中的电光效应基本上是由扭转角(通过该角度，液晶分子从基材的一侧到达另一侧)决定的。尤其，显示器的对比度、光亮度、视角依赖性和速度，以及驱动液晶显示器所需的电压能够借助于该扭转角被调节到最佳。获得电光效应如光学或介电各向异性所需要的液晶性能是由扭转角决定的。

[0004]为了建立所希望的扭转角，必须在与液晶接触的两个基材侧上产生优选的取向。为此目的，通常在两个基材侧上施涂薄的聚合物层，然后在一个方向上进行摩擦(例如用布)。与取向层接触的液晶根据该优选方向被取向。该液晶分子必须足够强有力地锚固到取向层上以使基材表面上的分子在所希望的方向上保持取向，虽然在基材两侧上的取向方向一般是不同的，因此产生复原力。这样，有可能产生具有高达约89度的扭转角的左旋或右旋液晶层。在两个基材的取向方向之间90度和90度以上的角度，会出现以下问题：在左侧或在右侧发生扭转，这-尤其在商业上广泛采用的90度扭转液晶显示器中-能够导致产生一种区域，在该区域中液晶在错误的方向上旋转(反向扭转)，从而导致光散射和显示器的斑点外观。

[0005]单轴摩擦的聚合物取向层如聚酰亚胺通常用于使液晶显示器中的液晶分子进行取向。虽然由于良好的取向性能使得聚酰亚胺非常合适作为取向层，但仍然有许多缺点：与用于获得取向的摩擦技术相比，对于材料本身却没有什么可作为。例如，在高纯生产环境中，除在摩擦过程中产生的粉尘之外，在基材表面上还产生静电荷，它吸引附加的粉尘并干扰在LCD中每一个像素上所集成的薄膜晶体管(TFT)的功能发挥。

[0006]该摩擦方法还受到许多限制，因为LCD(尤其用于投影仪)的小型化的加剧和高分辨率显示器的像素数目的增长正导致愈来愈小的电极结构，后者的尺寸在一些情况下明显小于用于摩擦的刷毛的直径。由于在TFT-LCD中基材表面的拓扑结构(它由薄膜晶体管的结构决定)，还会存在，例如，根本不能由粗糙的纤维摩擦到的阴影区域。

[0007]与摩擦的取向层有关的问题能够通过使用在美国专利No.5,539,074和国际专利出版物No.WO 9949360(Schadt等人)，美国专利申请No.2004/0219307A1(Shin等人)，美国专利申请No.2004/0213924A1(Nam等人)，美国专利申请No.2003/0021913A1(O′Neill等人)，和美国专利No5,389,698和5,838,407(Chigrinov等人)中报道的光学定向排列技术来解决，这些文件的全部内容以引用的方式引入本文。在这一方法中，定向排列层的各向异性表面通过使用偏振光或偏振光和非偏振光辐射的结合来产生。含肉桂酸酯-和含有香豆素的聚合物通常用于这一光学定向排列技术中，这是由于被诱导的定向排列的高的光和热稳定性。在此类材料中稳定的各向异性是通过光敏性单元的光二聚(交联)诱导的。这一方法教导聚合物(优选具有高分子量和可溶于有机溶剂)的使用，其被涂覆到基材上和然后使用在300-350nm之间的波长的紫外光进行光辐射。

[0008]在光学定向排列的技术中使用的另一种方法已报道在Ichimura等人的美国专利No.6,001,277(其以引用的方式被引入本文)中，它使用含有光可异构化和二色性结构单元的树脂。然而，Ichimura的专利′277没有公开具有光可交联的基团的树脂，或将未反应的材料施涂到基材上和然后由光辐射进行反应和定向排列。含有蒽基的聚合物的偏振辐射已经用于光学定向排列。因此，美国专利No.5,928,561(Bryan-Brown等人，以引用的方式引入本文)使用含有蒽基的树脂，它通过325nm的偏振辐射之后导致液晶的光学定向排列。

待解决的技术问题

[0009]现有技术中缺少这样的光可交联的材料，它们能够用于采用长波长(高于365nm)辐射的光学定向排列并能够采用极性非常不同的溶剂(包括水在内)被涂覆在基材上。

发明概述

[0010]本发明涉及包含通式I的光活性含唑鎓的聚合物的光学可定向排列材料：

其中，