專利名稱：非聯苯結構的肉桂酸雙酚a雙酯光控取向膜的制作方法
技術領域：
本發明屬于液晶的光控取向技術領域，涉及制備取向膜的單體預聚物材料的選擇、合成、涂膜和光照聚合過程。本發明采用非聯苯直鏈分子結構的肉桂酸雙酚A雙酯單體預聚物，消除了薄膜在光照前的結晶析出問題，改善了成膜質量。另外由于在非聯苯結構中引入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：
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量，而傳統上用絨布輪摩擦高分子膜表面制備取向膜進行液晶分子排列的方法雖然簡便，但摩擦會引進灰塵和靜電荷，對薄膜晶體管(TFT)陣列造成傷害，甚至擊穿，導致成品率降低。因此接觸性的摩擦技術與TFT-LCD生產工藝是不相匹配的。此外，因為聚酰亞胺具有很好的熱穩定性，產業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驅動電路造成傷害。光控取向膜工藝與傳統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，使其發生定向光交聯反應，表面產生各向異性，來誘導液晶分子均勻排列。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行了深入的探討。但這些材料都是大分子預聚物，普遍存在著位阻高、光交聯效率低、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，為解決光交聯效率問題提供了途徑。但這些小分子預聚物涂膜后，易有結晶析出，使光照時的聚合反應不均勻，取向膜質量較難控制。

發明內容
為了克服小分子預聚物涂膜后易結晶、取向膜質量較難控制的缺點，本發明選擇非聯苯直鏈狀結構的單體材料作為預聚物，目的是提供一種容易成膜、膜質均勻的非聯苯結構的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜材料本發明選擇了肉桂酸雙酚A雙酯作為單體預聚物，分子結構式為 這種分子結構不僅為非聯苯形式而且引入1～2個甲基，使溶解度進一步增強。另外這種分子具有很好的光敏性、成膜性，不需光敏引發劑和黏度調節劑，為取向膜的穩定性提供條件。
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，配成預聚物膠體溶液。將預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，使單體分子雙端發生[2+2]環加成反應，在常溫下出現定向鏈狀聚合，形成能夠誘導液晶分子均勻排列的取向膜。
為了更清楚地理解本發明，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雙酯預聚物單體1、取一定量的分析純trans-肉桂酸固體，放入反應器皿中，加入4倍當量的二氯亞砜，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，使未反應的二氯亞砜揮發，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，加入等當量的三乙胺用以吸收生成的酸。用冰水冷卻反應體系，將“1”中制得的等當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晶，得到更純品。
(二)配制預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，使單體進行直鏈光聚合反應。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。
本發明采用非聯苯直鏈結構的預聚物，消除了涂膜后的小分子結晶生成；引入甲基基團，有較好的預聚物溶解度，改善了薄膜質量和取向效果。本發明的光控取向預聚物材料優點具有很好的成膜性、光敏性，不需光敏引發劑和黏度調節劑，誘導液晶取向均勻，是一種較理想的光控取向材料。


圖1是本發明X射線衍射圖；圖2是本發明正交偏振片下明暗度的變化曲線。
具體實施例方式合成、提純肉桂酸雙酚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。
實驗結果表明，采用非聯苯結構有利于成膜性的改善，增加了單位面積的反應粒子數，提高了聚合度。用X射線衍射光譜檢測光聚合后的薄膜質量，如圖1所示，光譜中沒有出現晶格衍射峰，說明薄膜中沒有結晶體，膜質很好。
使用光照后的兩塊基板，以光偏振方向為基準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45°，視場中交替出現鮮明的明場和暗場，如圖2所示，說明被誘導的液晶取向度很高。
權利要求
1.一種非聯苯結構的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是所用的預聚物具有非聯苯直鏈狀分子結構，分子式為 在室溫下將該預聚物溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶劑中，配成預聚物膠體溶液；將預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雙酯分子發生直鏈聚合，形成液晶取向膜。
2.根據權利要求1所述的非聯苯結構的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是預聚物非聯苯結構中引入能增強溶解度的甲基，其數目為1～2個。
3.根據權利要求1或2所述的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜，其特征是預聚物肉桂酸雙酚A雙酯至少達到重結晶處理的純度。
4.根據權利要求1或2所述的非聯苯結構的肉桂酸雙酚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
本發明屬于液晶光控取向技術領域，是一種非聯苯結構的肉桂酸雙酚A雙酯光控取向膜。本發明為了克服小分子預聚物在涂膜后易結晶的缺點，選擇了非聯苯直鏈式分子結構，并引入1～2個甲基，合成出肉桂酸雙酚A雙酯作為預聚物單體。將肉桂酸雙酚A雙酯預聚物單體加入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，使單體發生直鏈狀聚合，在室溫下形成膜質良好的液晶分子取向膜。本發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，不需光敏引發劑和黏度調節劑，誘導液晶取向均勻。
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 優先權日2002年12月19日
發明者宣麗, 彭增輝, 于濤, 張力, 劉永剛, 阮圣平, 魯興海, 宣 麗 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所, 中國科學院長春光學精密機械與物理研