感光性单体、液晶面板及其制造方法转让专利
申请号 : CN200710006219.2
文献号 : CN101008783B
文献日 : 2010-04-14
发明人 : 谢忠憬
申请人 : 友达光电股份有限公司
摘要 :
一种感光性单体，选自化合物I、II、III其中之一。“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7个碳原子的烷羰氧基。“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亚硝酸根、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基或“Z2-Sp2-P2”基团。“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲酰基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或单键。“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键。
权利要求 :
1.一种感光性单体，选自化合物I，该化合物I以化学式表示：
“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7个碳原子的烷羰氧基；
“R”为“Z2-Sp2-P2”基团；
“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲酰基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或单键；以及“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键；
“P1”及“P2”选自基团VI，
基团VI为吡咯-2，5-二酮，以化学式表示如下：
2.如权利要求1所述的感光性单体，其特征在于烷羰氧基一个或一个以上的氢原子被氟原子或氯原子所取代。
3.如权利要求1所述的感光性单体，其特征在于具有1至8个碳原子的直链或支链烷基的不相邻的一或二个-CH2-基由氧原子或硫原子取代。
4.一种液晶面板的制造方法，包括步骤如下：提供上基板以及下基板；
注入液晶材料在该上基板与该下基板之间，该液晶材料包含多个液晶分予以及多个如权利要求1～3任一项所述的感光性单体；以及施加电压在该上基板以及该下基板，并以紫外光源照射，用以聚合该些感光性单体为配向聚合物。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种感光性单体，且特别是涉及一种应用于液晶面板及其制造方法的感光性单体。
背景技术
近年来液晶面板发展出一种配向的技术：聚合高分子辅助配向(Polymer-Stabilizing Alignment，PSA)技术，是将感光性单体混入液晶层中，待其排列好之后照射紫外光，让感光性单体聚合成配向聚合物，引导液晶分子排列。
为了缩短聚合时间，会在液晶层中同时混合感光性单体以及光启始剂(initiator)，帮助感光性单体快速聚合。然而，光启始剂虽可加速制成时间，但是制造出来的液晶面板却会产生影像残留(image sticking)的问题。也就是说，当液晶面板长时间显示同一影像之后切换至另一影像显示时，前面的影像会长时间残留并重迭在后续影像上。
为了缩短聚合时间，会在液晶层中同时混合感光性单体以及光启始剂(initiator)，帮助感光性单体快速聚合。然而，光启始剂虽可加速制成时间，但是制造出来的液晶面板却会产生影像残留(image sticking)的问题。也就是说，当液晶面板长时间显示同一影像之后切换至另一影像显示时，前面的影像会长时间残留并重迭在后续影像上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种感光性单体、液晶面板及其制造方法，其中感光性单体的聚合基团可以稳定反应的中间体，可以让聚合反应更完整。
本发明提出一种感光性单体，选自化合物I、II、III其中之一：
m≥1
m≥1
“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7个碳原子的烷羰氧基。“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亚硝酸根、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基或“Z2-Sp2-P2”基团。“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲酰基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或单键。“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键。
“P1”及“P2”选自基团IV、V、VI、VII和VIII其中之一，以化学式表示如下：
基团IV的“U”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
基团V的“X”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
基团VI为吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)。
基团VII的“Y”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；以化学式表示如下：
基团VIII的“Q”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
本发明还提出一种液晶面板，其包括下基板、上基板以及液晶层。液晶层填充在上基板以及下基板之间，其中液晶层包含液晶分子与配向聚合体，配向聚合体以化学式IX表示：
本发明还提出一种液晶面板的制造方法包括：(a)提供上基板以及下基板；(b)注入液晶材料在上基板与下基板之间，液晶材料包含多个液晶分子以及多个上述的感光性单体；以及(c)施加电压在上基板以及下基板，并以紫外光源照射，用以聚合感光性单体为配向聚合物。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
本发明提出一种感光性单体，选自化合物I、II、III其中之一：
m≥1
m≥1
“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7个碳原子的烷羰氧基。“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亚硝酸根、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基或“Z2-Sp2-P2”基团。“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲酰基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或单键。“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键。
“P1”及“P2”选自基团IV、V、VI、VII和VIII其中之一，以化学式表示如下：
基团IV的“U”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
基团V的“X”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
基团VI为吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)。
基团VII的“Y”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；以化学式表示如下：
基团VIII的“Q”选自氢原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
本发明还提出一种液晶面板，其包括下基板、上基板以及液晶层。液晶层填充在上基板以及下基板之间，其中液晶层包含液晶分子与配向聚合体，配向聚合体以化学式IX表示：
本发明还提出一种液晶面板的制造方法包括：(a)提供上基板以及下基板；(b)注入液晶材料在上基板与下基板之间，液晶材料包含多个液晶分子以及多个上述的感光性单体；以及(c)施加电压在上基板以及下基板，并以紫外光源照射，用以聚合感光性单体为配向聚合物。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A～1D表示依照本发明较佳实施例的一种液晶面板的制作流程图。
【主要部件符号说明】
100：液晶面板
110：上基板
120：下基板
130：液晶分子
140：感光性单体
145：配向聚合物
【主要部件符号说明】
100：液晶面板
110：上基板
120：下基板
130：液晶分子
140：感光性单体
145：配向聚合物
具体实施方式
本发明主要提出一种感光性单体，其应用于液晶面板的制作方法时，可以缩短聚合时间，并改善影像残留的问题。以下先介绍感光性单体的化学通式、较佳实施例以及合成方法，再介绍将这些感光性单体应用于制作光电装置及液晶面板的方法。
感光性单体
本发明主要提出一种感光性单体，选自化合物I、II、III其中之一。
化合物I以化学式表示：
“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group)、烷基(alkyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl)或具有1至7个碳原子的烷羰氧基(alkylcarbonyloxy)。上述烷羰氧基中一个或一个以上的氢原子可以被氟原子或氯原子所取代。
“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group，-CN)、氰硫基(thiocyanato，-SCN)、五氟化硫基(pentafluoro-lambda～6～-sulfanyl，-SF5H)、亚硝酸根(nitrite，-NO2)、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基(alkyl group)或“Z2-Sp2-P2”基团。上述具有1至12个碳原子的直链或支链烷基的不相邻的一或二个-CH2-基可以由氧原子、硫原子、亚乙烯基(vinylene，-CH＝CH-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(caroboxyl，-COO-)、硫化羰基(carbothio，S-CO-，-CO-S-)或炔基(alkyne)所取代。
“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基(methyoxy，-OCH2-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(caroboxyl，-COO-)、胺甲酰基(carbamoyl，-CO-N0R-，-N0R-CO-)、甲硫基(methylthio，-CH2S-，-SCH2-)、乙烯羰基(ethenylcarbonyl，-CH＝CH-COO-)、羰乙烯基(carbonylethenyl，-COO-CH＝CH-)或单键。
“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键。上述具有1至8个碳原子的直链或支链烷基的不相邻的一或二个-CH2-基可以由氧原子或硫原子取代。
“P1”及“P2”选自基团IV、V、VI、VII和VIII其中之一，基团IV以化学式表示如下：
“U”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团V以化学式表示如下：
“X”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团VI为吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)，以化学式表示如下：
基团VII以化学式表示如下：
“Y”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团VIII以化学式表示如下：
“Q”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物I的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VIII且其中“Q”为苯基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下再举出化合物[I-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物I的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物皆属于本发明所欲保护的范围。化合物I例如是化合物[I-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”为单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[I-1]以化学式1表示，且其合成方式以化学反应式(1)表示如下：
为了合成如化学反应式(1)中所示的化合物[I-1]，首先将1毫摩尔的4-butoxyphenol(化学式[1]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，于室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约65％的化合物[I-1](C19H20O3)。
化合物II的化学式表示为：
m≥1
其中，“Z1”，“Sp1”，“P1”，“Lm”，“R”基团与化合物I中对应基团的特征相同，在此不再赘述。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物II的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-SP2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VIII且其中“Q”为苯基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下再举出化合物[II-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物II的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物皆属于本发明所欲保护的范围。化合物II例如是化合物[II-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”系单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[II-1]以化学式2表示，且其合成方式以化学反应式(2)表示如下：
为了合成如化学反应式(2)中所示的化合物[II-1]，首先将1毫摩尔的4-butoxy，4′-hydroxybiphenyl(化学式[2]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，在室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约60％的化合物[II-1](C25H24O3)。
化合物III以化学式表示：
m≥1
其中，“Z1”，“Sp1”，“P1”，“Lm”，“R”基团与化合物I中对应基团的特征相同，在此不再赘述。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物III的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”为氧原子，“Sp1”及“Sp2”为单键，“P1”及“P2”为基团VIII，基团VIII内的“Q”为苯基(phenyl，Ph)。
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VII、VIII且其中“Q”为苯基：
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下另举出化合物[III-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物III的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物属于本发明所欲保护的范围。化合物III例如是化合物[III-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”为单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[III-1]的合成方式以化学反应式(3)表示如下：
为了合成如化学反应式(3)中所示的化合物[III-1]，首先将1毫摩尔的6-butoxynaphthalen-2-ol(化学式[3]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，在室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约55％的化合物[III-1](C23H22O3)。
感光性单体的应用方法
本发明提出的感光性单体可应用在聚合高分子辅助配向(Polymer-Stabilizing Alignment，PSA)技术中，用以制造液晶面板。图1A～1D表示依照本发明较佳实施例的一种液晶面板的制作流程图。本实施例的液晶面板的其制作方法详述如下。
首先，提供上基板110以及下基板120，如图1A所示。接着，注入液晶材料在上基板110与下基板120之间，液晶材料包含多个液晶分子130以及多个感光性单体140，如图1B所示。这些感光性单体140选自上述化合物I、II、III其中的至少一种。最后，施加电压在上基板110以及下基板120，并以紫外光源(ultraviolet light，UV light)照射，如图1C所示。聚合这些感光性单体140为配向聚合物145，如图1D所示。
举例来说，当使用化合物[III-2]作为感光性单体，则其聚合反应以化学反应式表示如下：
化合物[III-2]的聚合基团“P1”主要是在甲基丙烯酸酯基(methacrylate)上做修饰，修饰之后的官能团可以稳定反应的中间体，可以让聚合反应更完整。此外，修饰后的官能团进行2+2的合环反应(如红色箭头所示位置)，所以反应后的聚合物结构(化学式[IX]，也就是配向聚合体145)可以变得较为刚硬。
请参照图1D，根据上述方法形成的液晶面板100包括上基板110、下基板120以及填充其间的液晶层。液晶层包括液晶分子130及配向聚合体145。配向聚合体145以化学式IX表示：
如上所述，反应后的配向聚合体145结构(化学式[IX])具有四环结构比较刚硬，不仅可以提供较佳的配向能力，还可以一并解决影像残留的问题。
本发明上述实施例所公开的感光性单体、液晶面板及其制造方法，具有多项优点包括：
1.聚合反应完整。本发明提出的感光性单体，其聚合基团IV、V、VI、VII和VIII可以稳定反应的中间体，可以让聚合反应更完整。
2.配向聚合体结构刚硬。聚合基团IV、V、VI、VII和VIII可以进行2+2的合环反应，所以反应后的聚合物结构可以变得较为刚硬，不仅可以提供较佳的配向能力，还可以一并解决影像残留的问题。
3.聚合效率高。本实施例的感光性单体的中间核结构在300-400nm具有强烈的吸收峰，可以符合现有制备工艺中使用365nm的UV光源，因此可以有效的吸收UV光并通过能量转移至反应基团，提高聚合效率。
4.不影响显示光色。本实施例的感光性单体的中间核结构在300-400nm具有强烈的吸收峰，由于具有萤光性较弱或是放光波长在400nm以下，因此在接上反应基团后萤光可以有效的被抑制。也就是说，液晶层中的聚合物膜并不会产生颜色或是发光的疑虑。如此一来，本实施例的使用聚合物膜作为配向膜的液晶面板或光电装置于显示影像时，其显示色彩与效率可以维持原有水准，而不会受到影响。
感光性单体
本发明主要提出一种感光性单体，选自化合物I、II、III其中之一。
化合物I以化学式表示：
“L”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group)、烷基(alkyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)、烷氧羰基(alkoxycarbonyl)或具有1至7个碳原子的烷羰氧基(alkylcarbonyloxy)。上述烷羰氧基中一个或一个以上的氢原子可以被氟原子或氯原子所取代。
“R”为氢原子、氟原子、氯原子、氰基(cyano group，-CN)、氰硫基(thiocyanato，-SCN)、五氟化硫基(pentafluoro-lambda～6～-sulfanyl，-SF5H)、亚硝酸根(nitrite，-NO2)、具有1至12个碳原子的直链或支链烷基(alkyl group)或“Z2-Sp2-P2”基团。上述具有1至12个碳原子的直链或支链烷基的不相邻的一或二个-CH2-基可以由氧原子、硫原子、亚乙烯基(vinylene，-CH＝CH-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(caroboxyl，-COO-)、硫化羰基(carbothio，S-CO-，-CO-S-)或炔基(alkyne)所取代。
“Z1”及“Z2”分别为氧原子、硫原子、甲氧基(methyoxy，-OCH2-)、羰基(carbonyl，C＝O)、羧基(caroboxyl，-COO-)、胺甲酰基(carbamoyl，-CO-N0R-，-N0R-CO-)、甲硫基(methylthio，-CH2S-，-SCH2-)、乙烯羰基(ethenylcarbonyl，-CH＝CH-COO-)、羰乙烯基(carbonylethenyl，-COO-CH＝CH-)或单键。
“Sp1”及“Sp2”为具有1至8个碳原子的直链或支链烷基或单键。上述具有1至8个碳原子的直链或支链烷基的不相邻的一或二个-CH2-基可以由氧原子或硫原子取代。
“P1”及“P2”选自基团IV、V、VI、VII和VIII其中之一，基团IV以化学式表示如下：
“U”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团V以化学式表示如下：
“X”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团VI为吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)，以化学式表示如下：
基团VII以化学式表示如下：
“Y”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)；
基团VIII以化学式表示如下：
“Q”选自氢原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和苯基(Phenyl)。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物I的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VIII且其中“Q”为苯基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下再举出化合物[I-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物I的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物皆属于本发明所欲保护的范围。化合物I例如是化合物[I-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”为单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[I-1]以化学式1表示，且其合成方式以化学反应式(1)表示如下：
为了合成如化学反应式(1)中所示的化合物[I-1]，首先将1毫摩尔的4-butoxyphenol(化学式[1]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，于室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约65％的化合物[I-1](C19H20O3)。
化合物II的化学式表示为：
m≥1
其中，“Z1”，“Sp1”，“P1”，“Lm”，“R”基团与化合物I中对应基团的特征相同，在此不再赘述。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物II的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-SP2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VIII且其中“Q”为苯基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下再举出化合物[II-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物II的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物皆属于本发明所欲保护的范围。化合物II例如是化合物[II-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”系单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[II-1]以化学式2表示，且其合成方式以化学反应式(2)表示如下：
为了合成如化学反应式(2)中所示的化合物[II-1]，首先将1毫摩尔的4-butoxy，4′-hydroxybiphenyl(化学式[2]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，在室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约60％的化合物[II-1](C25H24O3)。
化合物III以化学式表示：
m≥1
其中，“Z1”，“Sp1”，“P1”，“Lm”，“R”基团与化合物I中对应基团的特征相同，在此不再赘述。
在下文中，我们举出几组实施例说明感光性单体为化合物III的可能实施样态，并以化学式表示如下：
其中m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”为氧原子，“Sp1”及“Sp2”为单键，“P1”及“P2”为基团VIII，基团VIII内的“Q”为苯基(phenyl，Ph)。
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为氟原子；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VII且其中“Y”为三氟甲基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙氧烷基，“P1”及“P2”为基团VII、VIII且其中“Q”为苯基：
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团IV且其中“U”为甲烷基；
其中，m＝3，“L”为氢原子，“R”为“Z2-Sp2-P2”基团，“Z1”及“Z2”皆为氧原子，“Sp1”及“Sp2”皆为乙烷基，“P1”及“P2”为基团VI(吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione))。
以下另举出化合物[III-1]为例，以说明其合成方法，然而本领域技术人员应当可理解本发明的化合物III的结构与合成方法并不限定于此，只要是符合上述化学通式及基团限制的化合物属于本发明所欲保护的范围。化合物III例如是化合物[III-1]，其中“Z1”为氧原子，“Sp1”为单键，“P1”为基团VIII，“Q”为苯基，“R”为具有4个碳原子的直链烷基(alkyl)，且直链烷基的第一个-CH2-基被氧原子所取代。化合物[III-1]的合成方式以化学反应式(3)表示如下：
为了合成如化学反应式(3)中所示的化合物[III-1]，首先将1毫摩尔的6-butoxynaphthalen-2-ol(化学式[3]的化合物)加入100mL双颈瓶中以真空除氧除水装置抽气。输入氮气三次后，在加液漏斗上接上氮气，使反应系统处于无氧无水状态。然后，在室温下将1.5毫摩尔的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水后的四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入搅拌至溶解。之后，在冰浴下注入1.5毫摩尔的甲基丙烯酰氯(methacryloyl chloride)，在室温下反应至隔天。接着，抽气过滤并以四氢呋喃(THF)冲洗，收集滤液减压浓缩，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate，EA)及水进行萃取，用硫酸镁(MgSO4)除水并抽气过滤，然后浓缩抽真空，得黄色固体。最后，以正己烷(hexane)做再结晶，可得到外观为白色固体，产率约55％的化合物[III-1](C23H22O3)。
感光性单体的应用方法
本发明提出的感光性单体可应用在聚合高分子辅助配向(Polymer-Stabilizing Alignment，PSA)技术中，用以制造液晶面板。图1A～1D表示依照本发明较佳实施例的一种液晶面板的制作流程图。本实施例的液晶面板的其制作方法详述如下。
首先，提供上基板110以及下基板120，如图1A所示。接着，注入液晶材料在上基板110与下基板120之间，液晶材料包含多个液晶分子130以及多个感光性单体140，如图1B所示。这些感光性单体140选自上述化合物I、II、III其中的至少一种。最后，施加电压在上基板110以及下基板120，并以紫外光源(ultraviolet light，UV light)照射，如图1C所示。聚合这些感光性单体140为配向聚合物145，如图1D所示。
举例来说，当使用化合物[III-2]作为感光性单体，则其聚合反应以化学反应式表示如下：
化合物[III-2]的聚合基团“P1”主要是在甲基丙烯酸酯基(methacrylate)上做修饰，修饰之后的官能团可以稳定反应的中间体，可以让聚合反应更完整。此外，修饰后的官能团进行2+2的合环反应(如红色箭头所示位置)，所以反应后的聚合物结构(化学式[IX]，也就是配向聚合体145)可以变得较为刚硬。
请参照图1D，根据上述方法形成的液晶面板100包括上基板110、下基板120以及填充其间的液晶层。液晶层包括液晶分子130及配向聚合体145。配向聚合体145以化学式IX表示：
如上所述，反应后的配向聚合体145结构(化学式[IX])具有四环结构比较刚硬，不仅可以提供较佳的配向能力，还可以一并解决影像残留的问题。
本发明上述实施例所公开的感光性单体、液晶面板及其制造方法，具有多项优点包括：
1.聚合反应完整。本发明提出的感光性单体，其聚合基团IV、V、VI、VII和VIII可以稳定反应的中间体，可以让聚合反应更完整。
2.配向聚合体结构刚硬。聚合基团IV、V、VI、VII和VIII可以进行2+2的合环反应，所以反应后的聚合物结构可以变得较为刚硬，不仅可以提供较佳的配向能力，还可以一并解决影像残留的问题。
3.聚合效率高。本实施例的感光性单体的中间核结构在300-400nm具有强烈的吸收峰，可以符合现有制备工艺中使用365nm的UV光源，因此可以有效的吸收UV光并通过能量转移至反应基团，提高聚合效率。
4.不影响显示光色。本实施例的感光性单体的中间核结构在300-400nm具有强烈的吸收峰，由于具有萤光性较弱或是放光波长在400nm以下，因此在接上反应基团后萤光可以有效的被抑制。也就是说，液晶层中的聚合物膜并不会产生颜色或是发光的疑虑。如此一来，本实施例的使用聚合物膜作为配向膜的液晶面板或光电装置于显示影像时，其显示色彩与效率可以维持原有水准，而不会受到影响。