用于配向层的聚合物转让专利
申请号 : CN201280072383.2
文献号 : CN104380187B
文献日 : 2017-09-05
发明人 : 拉谢扎·科米托夫 , 伯蒂尔·黑尔格 , 尼尔斯·奥尔森
申请人 : 拉谢扎·科米托夫
摘要 :
提供一种用于表面指向矢配向层的聚合物化合物，所述聚合物化合物包含：包含重复单元的聚合物主链；第一侧基，所述第一侧基连接至所述重复单元中的至少一些并且包含含有至少一个二苯甲酮部分或其衍生物的光官能部分；以及第二侧基，所述第二侧基连接至所述重复单元中的至少一些；所述第二侧基具有能够诱导液晶材料的垂直配向的显著形状各向异性。还提供一种使用聚合物化合物形成表面指向矢配向层的方法，以及使用聚合物化合物形成液晶盒的方法。通过在用于表面指向矢配向层的聚合物化合物中使用二苯甲酮部分作为光官能部分，可以通过光照射聚合物准确地控制液晶盒中液晶分子的所需的预倾斜角。
权利要求 :
1.一种用于表面指向矢配向层的聚合物化合物，所述聚合物化合物包含：包含重复单元(24、205)的聚合物主链(209)；
连接至所述重复单元中的至少一些的第一侧基(206)，所述第一侧基包含含有至少一个二苯甲酮部分或其衍生物的光官能部分(208)，其中所述第一侧基具有下列通式(I)：其中
L1是连接至所述重复单元的连接基团，所述L1包含3至30个连接原子；
R1是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基或取代的C1至C20氨基烷基；
n是0至4；
R2和R3各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基；以及连接至所述重复单元中的至少一些的第二侧基(207)；所述第二侧基具有能够诱导液晶材料的垂直配向的显著的形状各向异性，其中所述第二侧基具有下列通式(II)：其中
L2是连接至所述重复单元的连接基团，所述L2包含3至30个连接原子；
m是0或1
X是-COO-、-CH＝CH-或-C≡C-；
R4是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基、取代的C1至C20氨基烷基；
n是0至4；
R5和R6各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基。
2.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中所述光官能部分是光反应性的。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物化合物，其中所述第二侧基具有长轴沿着所述第二侧基的主延长部分延伸并且短轴与所述长轴垂直的的线型各向异性，并且其中所述第二侧基末端连接至所述重复单元。
4.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中L2包含5至15个连接原子。
5.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中L1比L2多包含至多10个连接原子。
6.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中L1比L2多包含至多6个连接原子，并且其中R1是氢或卤素，并且R4是C3至C6烷基或C3至C6烷氧基。
7.根据权利要求1或5所述的聚合物化合物，其中L1和L2各自独立地是C1至C30烷基、取代的C1至C30烷基、C1至C30烷氧基、取代的C1至C30烷氧基、C1至C30烯基、取代的C1至C30烯基、C1至C30炔基、取代的C1至C30炔基、C1至C30氨基烷基、或取代的C1至C30氨基烷基。
8.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中在所述聚合物化合物中所述第一侧基的数量与所述第二侧基的数量之间的比率在10∶1至1∶100，如2∶1至1∶10的范围内。
9.根据权利要求1或8所述的聚合物化合物，其中在所述聚合物化合物中所述第一侧基的数量与所述重复单元的总数量之间的比率在1∶1至1∶100的范围内。
10.根据权利要求1所述的聚合物化合物，其中所述重复单元包含第一类重复单元，所述第一类重复单元选自马来酰亚胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、苯乙烯、N-乙烯基内酰胺单体、以及它们的衍生物、以及它们的混合物。
11.根据权利要求10所述的聚合物化合物，其中所述第一类重复单元是马来酰亚胺，L1是C11烷氧基；R1、R2和R3是氢；L2和R4是C6烷氧基；R5是H或N-烷基酰胺；R6是H或N-烷基酰胺；m是1；并且X是-COO-。
12.根据权利要求10所述的聚合物化合物，其中所述第一类重复单元是丙烯酸酯，L1是C11烷氧基；R1、R2和R3是氢；L2和R4是C6烷氧基；R5是H或N-烷基酰胺；R6是H或N-烷基酰胺；m是
1；并且X是-COO-。
13.根据权利要求10所述的聚合物化合物，其中所述重复单元还包含第二类重复单元，所述第二类重复单元选自马来酰亚胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、苯乙烯、N-乙烯基内酰胺单体或它们的混合物、以及它们的衍生物、以及它们的混合物中的至少一种，其中所述第二类重复单元与所述第一类重复单元不同，并且其中所述第二类重复单元中的至少一些被所述第一侧基官能化和/或所述第二类重复单元中的至少一些被所述第二侧基官能化。
14.一种表面指向矢配向层，所述表面指向矢配向层包含至少一种根据权利要求1至13中任一项所述的聚合物化合物。
15.一种液晶装置(300)，所述液晶装置(300)包括至少一个约束基板(301、302)；
液晶主体材料(303)；以及
表面指向矢配向层(304)，所述表面指向矢配向层(304)被布置在所述至少一个约束基板与所述液晶主体材料之间，所述表面指向矢配向层与所述液晶主体材料的表面接触，从而在没有施加电场的情况下引起在所述液晶主体材料中包含的液晶分子相对于所述表面指向矢配向层的表面形成所需的预倾斜角，其中所述表面指向矢配向层包含根据权利要求
1至13中任一项所述的聚合物化合物。
16.根据权利要求15所述的液晶装置，其中所述预倾斜角能够通过光照射所述表面指向矢配向层来控制。
17.根据权利要求15所述的液晶装置，其中所述预倾斜角相对于所述表面指向矢配向层的平面在85°至89.5°的范围内。
18.一种表面指向矢配向层的光取向方法，所述方法包括下列步骤：提供基板；
在所述基板的表面上施用根据权利要求1所述的聚合物化合物以提供表面指向矢配向层；以及用电磁辐射以相对于所述基板法线在1°至89°范围内的入射角照射所述表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并且具有在200至400nm范围内的波长。
19.一种制造根据权利要求15所述的液晶装置的方法，所述方法包括下列步骤：提供基板；
在所述基板上提供第一电极层；
在所述第一电极层的表面上施用根据权利要求1所述的聚合物化合物以提供表面指向矢配向层；
用电磁辐射以相对于所述基板法线在1°至89°范围内的入射角照射所述表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并且具有在200至400nm范围内的波长，以及布置与所述配向层接触的液晶材料。
20.根据权利要求1至13中任一项所述的聚合物化合物在用于液晶装置的配向层中的用途。
21.一种显示器，所述显示器包括根据权利要求15所述的或通过根据权利要求19所述的方法制造的液晶装置。
说明书 :
用于配向层的聚合物
发明领域
[0001] 本发明涉及用于表面指向矢配向层的聚合物化合物，以及使用这种表面指向矢配向层的液晶装置。
[0002] 发明背景
[0003] 液晶装置通常包括液晶材料层，所述液晶材料层被布置在基板上，或被夹持在一对基板之间。
[0004] 液晶分子典型是表现出形状各向异性的相对刚性分子，其具有在某个优选方向上沿它们的长轴自组装的能力。分子的平均方向由矢量规定并且称为指向矢。
[0005] 在液晶显示器(LCD)中，在没有外部场如电场的情况下的液晶分子的所需初始配向通常通过对约束的固体基板的适当表面处理来实现，典型地通过在面向液晶主体(bulk)
的约束基板的表面上施用所谓的配向层来实现。初始液晶配向由液晶层和配向层之间的界
面上的固体表面/液晶相互作用限定。
的约束基板的表面上施用所谓的配向层来实现。初始液晶配向由液晶层和配向层之间的界
面上的固体表面/液晶相互作用限定。
[0006] 邻近约束表面的液晶分子的取向经由弹性力转移到主体中的液晶分子，从而对所有液晶主体分子提供基本上相同的配向。
[0007] 接近液晶层和配向层之间的界面的液晶分子的指向矢(在本文中也称为表面指向矢)被束缚以指向在某个方向上，例如垂直于约束的基板表面，也称为垂面或垂直配向
(VA)，或平行于约束的基板表面，也称为沿面或平面配向(PA)，或处于相对于约束的基板表面的预定的倾斜角(也称为预倾斜角)，介于垂直配向和平面配向之间，也称为倾斜配向
(TA)。液晶显示器中所需的配向类型取决于装置的所需应用。
(VA)，或平行于约束的基板表面，也称为沿面或平面配向(PA)，或处于相对于约束的基板表面的预定的倾斜角(也称为预倾斜角)，介于垂直配向和平面配向之间，也称为倾斜配向
(TA)。液晶显示器中所需的配向类型取决于装置的所需应用。
[0008] 用于建立配向层的已知方法是例如有机膜摩擦法和无机膜气相沉积法。
[0009] 根据有机膜摩擦法，在基板表面上形成例如聚酰亚胺的有机涂层。其后使用例如棉、尼龙或聚酯的布在预定方向上对有机涂层进行摩擦。作为结果，与有机层接触的液晶分子沿着摩擦方向取向。然而，摩擦法具有下列问题：它可能会由于机械摩擦在配向膜的表面上产生擦痕，并且它产生可能会对液晶显示装置中薄膜晶体管造成损坏的粉尘和静电荷。
[0010] 在无机膜气相沉积法中，通过无机物如氧化硅的相对于约束基板倾斜地进行气相沉积而在基板表面上形成无机膜，使得通过无机膜将液晶分子在取决于无机材料和蒸发条
件的某个方向上取向。由于生产成本高，该方法不适于大规模生产，并且因此在实际中不使用该方法。
件的某个方向上取向。由于生产成本高，该方法不适于大规模生产，并且因此在实际中不使用该方法。
[0011] 用于建立配向层的更近的技术是光配向，其涉及将配向层曝光从而产生配向层表面的物理性质的各向异性，进而诱导液晶的特定配向方向。光配向法的一个优点是，它是非接触方法从而避免与有机膜摩擦法相关的上述问题。
[0012] 垂直(垂面)配向(VA)和平面配向(PA)是LCD中采用的两种主要类型的液晶配向。垂直配向在LCD TV中尤其有利，因为非常低透射的暗状态产生了优异的对比度。在许多情
况下，有利的是将液晶分子指向为预定的倾斜角(TA)，其可以例如缩短液晶材料在施加电
场时的响应时间和/或促进在施加电场时液晶分子的更均匀的再取向。通过诱导在液晶分
子相对于基板表面法线仅具有小预倾斜(例如相对于基板表面计为85-88°)情况下的几乎
垂直的配向，可以在不明显降低LCD的对比度的情况下实现LCD的液晶分子的快速切换。
况下，有利的是将液晶分子指向为预定的倾斜角(TA)，其可以例如缩短液晶材料在施加电
场时的响应时间和/或促进在施加电场时液晶分子的更均匀的再取向。通过诱导在液晶分
子相对于基板表面法线仅具有小预倾斜(例如相对于基板表面计为85-88°)情况下的几乎
垂直的配向，可以在不明显降低LCD的对比度的情况下实现LCD的液晶分子的快速切换。
[0013] EP 2 131 233公开了用于液晶显示装置的配向膜材料的聚合物，其中可以通过对其进行光照射来调整配向膜，以控制液晶分子的配向，使得液晶分子的平均预倾斜角为87
至89.5°。聚合物包含选自肉桂酸酯基、偶氮苯基、芪基、肉桂酰基、和香豆素基的组的光官能团。然而，在许多常规聚合方法如自由基聚合中这些光官能团可能非特异性地反应，并且因此，根据EP2 131 233的聚合物的制备被限制为耗时的聚合方法，例如聚酰亚胺的制备，包括缩合反应的第一步骤，接着固化步骤。由此，还限制了用于根据EP 2 131 233的聚合物主链的适合单体的选择。
至89.5°。聚合物包含选自肉桂酸酯基、偶氮苯基、芪基、肉桂酰基、和香豆素基的组的光官能团。然而，在许多常规聚合方法如自由基聚合中这些光官能团可能非特异性地反应，并且因此，根据EP2 131 233的聚合物的制备被限制为耗时的聚合方法，例如聚酰亚胺的制备，包括缩合反应的第一步骤，接着固化步骤。由此，还限制了用于根据EP 2 131 233的聚合物主链的适合单体的选择。
[0014] 发明概述
[0015] 鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的一般目的是提供用于表面指向矢配向层的聚合物，其可以容易地配置从而实现液晶材料的所需的预倾斜角。
[0016] 本发明的发明人已经发现，可以通过使用根据本发明的聚合物化合物实现该目的和其他目的。本发明基于以下认识：可以有利地将二苯甲酮部分或其衍生物用作表面指向
矢配向层中聚合物化合物中的光官能部分，用于通过光照射聚合物非常准确地控制液晶装
置中液晶分子的所需的预倾斜角。具体地，本发明的发明人已经发现，二苯甲酮部分或其衍生物表现出优异的光官能性，其促进高的光稳定性和热稳定性，并且此外，可以使用自由基聚合方法容易地制备根据本发明的包含二苯甲酮部分的聚合物化合物。根据本发明，可以
获得诱导在全部液晶装置区域具有均匀分布的液晶材料的所需预倾斜角的配向层。
矢配向层中聚合物化合物中的光官能部分，用于通过光照射聚合物非常准确地控制液晶装
置中液晶分子的所需的预倾斜角。具体地，本发明的发明人已经发现，二苯甲酮部分或其衍生物表现出优异的光官能性，其促进高的光稳定性和热稳定性，并且此外，可以使用自由基聚合方法容易地制备根据本发明的包含二苯甲酮部分的聚合物化合物。根据本发明，可以
获得诱导在全部液晶装置区域具有均匀分布的液晶材料的所需预倾斜角的配向层。
[0017] 根据第一方面，本发明提供一种用于表面指向矢配向层的聚合物化合物。聚合物化合物包含：聚合物主链，其包含重复单元；第一侧基，其连接至重复单元中的至少一些，其中第一侧基包含含有至少一个二苯甲酮部分或其衍生物的光官能部分；以及第二侧基，其
连接至重复单元中的至少一些；第二侧基具有能够诱导液晶材料的垂直配向的显著形状各
向异性。
连接至重复单元中的至少一些；第二侧基具有能够诱导液晶材料的垂直配向的显著形状各
向异性。
[0018] 聚合物化合物还可以任选包含其他官能侧基，例如固定侧基、烷基侧链或离子移动抑制侧基。
[0019] 如在本文中所使用的术语“具有显著形状各向异性的侧基”是指在其实际环境中具有显著形状各向异性的分子。具有显著形状各向异性的侧基表现出在其一个或多个短轴
和其一个或多个长轴之间的显著不同，并且其结构是相对刚性的。
和其一个或多个长轴之间的显著不同，并且其结构是相对刚性的。
[0020] 当在表面指向矢配向层中使用本发明的聚合物化合物时，聚合物的第二侧基典型地相对于配向层的(和基板的)平面基本垂直取向，并且因此促进相邻液晶材料的垂直配
向。为了实现液晶材料的所需的预倾斜，本发明的聚合物化合物还包含含有至少一个光官
能二苯甲酮部分或其衍生物的第一侧基，其方向可以通过光照射控制。聚合物化合物的光
照射使得第一侧基采取倾斜的取向。然而，根据例如第一和第二侧基的分子结构和/或光官能部分的光反应性(下面进一步描述)，光照射可能会引起除第一侧基的再取向之外或代替
第一侧基的再取向的第二侧基的再取向。在任何情况下，进行光照射以实现第一和第二侧
基的整体取向，其通过液晶分子与第一和第二侧基之间的空间和极性相互作用促进液晶分
子的所需的预倾斜角。
向。为了实现液晶材料的所需的预倾斜，本发明的聚合物化合物还包含含有至少一个光官
能二苯甲酮部分或其衍生物的第一侧基，其方向可以通过光照射控制。聚合物化合物的光
照射使得第一侧基采取倾斜的取向。然而，根据例如第一和第二侧基的分子结构和/或光官能部分的光反应性(下面进一步描述)，光照射可能会引起除第一侧基的再取向之外或代替
第一侧基的再取向的第二侧基的再取向。在任何情况下，进行光照射以实现第一和第二侧
基的整体取向，其通过液晶分子与第一和第二侧基之间的空间和极性相互作用促进液晶分
子的所需的预倾斜角。
[0021] 典型地，本发明的光官能部分是光反应性的。借助“光反应性”，意指其可以响应照射进行化学反应。这样的一个或多个化学反应可以包括，例如，二聚反应、聚合反应和异构化反应。所述反应可以包括第一侧基内的反应、两个以上第一侧基之间的反应、第一侧基与第二侧基之间的反应、和/或第一侧基与聚合物主链之间的反应。因此，当将根据本发明的聚合物化合物用作或用于表面指向矢配向层时，可以控制包含光反应性部分的第一侧基的取向和/或其他侧基的取向以提供与表面指向矢配向层接触的液晶分子的所需的预倾斜
角。经由弹性力，液晶主体也采取相同的预倾斜角。
角。经由弹性力，液晶主体也采取相同的预倾斜角。
[0022] 有利地，在本发明的实施方案中，第一侧基可以具有下列通式(I)：
[0023]
[0024] 其中
[0025] L1是连接至所述重复单元的连接基团，L1包含3至30个连接原子，如5至15个连接原子；
[0026] R1是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基、取代的C1至C20氨基烷基，典型实例包括氢、或C1-C11烷基或C1-C11烷氧基；
[0027] n是0至4；
[0028] R2和R3各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基。
[0029] 在本发明的实施方案中，第二侧基具有长轴沿着第二侧基的主延长部分延伸且短轴与长轴垂直的线型各向异性，并且末端连接至重复单元。
[0030] 有利地，在本发明的实施方案中，第二侧基可以具有下列通式(II)：
[0031]
[0032] 其中
[0033] L2是连接至所述重复单元的连接基团，所述L2包含3至30个连接原子，如5至15个连接原子；
[0034] m是0或1
[0035] X是-COO-、-CH＝CH-、或-C≡C-；
[0036] R4是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基、取代的C1至C20氨基烷基，典型实例包括氢、或C1-C11烷基或C1-C11烷氧基，
[0037] n是0至4；
[0038] R5和R6各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基。
[0039] 当将聚合物化合物用作表面指向矢配向层时，需要的是液晶材料的液晶分子应该受第一和第二侧基二者的取向的影响。为了实现此目的，有利地，第一侧基和第二侧基可以是相似长度的。因此，在本发明的实施方案中，连接基团L1可以比连接基团L2多包含至多10个、例如至多6个的连接原子。
[0040] 例如，在本发明的实施方案中，L1可以比L2多包含至多6个的连接原子，并且其中R1可以是氢或卤素，并且R4可以是C3至C6烷基或C3至C6烷氧基，如己氧基。在这种实施方案中，第一和第二侧基具有从聚合物主链的相似的延长部分。
[0041] 连接基团L1和L2可以各自包含任选取代的饱和或不饱和的烃链，如烷基、烯基、芳基、烷芳基烷氧基或聚醚、芳氧基、硅氧烷链。例如，L1和L2可以各自独立地是C1至C30烷基、取代的C1至C30烷基、C1至C30烷氧基、取代的C1至C30烷氧基、C1至C30烯基、取代的C1至C30烯基、C1至C30炔基、取代的C1至C30炔基、C1至C30氨基烷基、或取代的C1至C30氨基烷基。典型实例包括C1-C15烷基或C1-C15烷氧基，如C3-C11烷基或C3-C11烷氧基。
[0042] 在本发明的示例性实施方案中，聚合物主链的重复单元是马来酰亚胺，L1是C11烷氧基；R1、R2和R3是氢；L2和R4是C6烷氧基；R5是H或N-烷基酰胺；R6是H或N-烷基酰胺；m是1；并且X是-COO-。
[0043] 在本发明的另一个示例性实施方案中，聚合物主链的重复单元是丙烯酸己酯，L1是C11烷氧基；R1、R2和R3是氢；L2和R4是C6烷氧基；R5是H或N-烷基酰胺；R6是H或N-烷基酰胺；m是1；并且X是-COO-。
[0044] 在本发明的实施方案中，在聚合物化合物中第一侧基的数量与第二侧基的数量之间的比率可以在10∶1至1∶100、如2∶1至1∶10、例如1∶1的范围内。使用这些比率，可以在光照射聚合物时实现第一和/或第二侧基的再取向的所需程度。
[0045] 在本发明的实施方案中，在聚合物化合物中第一侧基的数量与重复单元的总数量之间的比率在1∶1至1∶100、例如1∶10的范围内。
[0046] 通常可以调整相对于重复单元的总数量的第一和第二侧基的数量以提供侧基沿着聚合物主链的长度的所需分布，从而当将聚合物用作配向层时，具有足够的沿着聚合物
主链的侧基以在液晶层和包含聚合物的配向层之间的界面处实现适当的固体表面/液晶相
互作用，而使液晶材料的液晶分子以所需的预倾斜角配向。
主链的侧基以在液晶层和包含聚合物的配向层之间的界面处实现适当的固体表面/液晶相
互作用，而使液晶材料的液晶分子以所需的预倾斜角配向。
[0047] 可以有利地调整聚合物中第一侧基与第二侧基的数量的比率、和第一和/或第二侧基与重复单元的总数量的比率以在光照射聚合物时提供所需的预倾斜。最佳比率通常将
会取决于用于光照射的方法，例如取决于线性偏振的电磁辐射的方向和/或其波长、和/或
曝光时间、温度、和周围气氛。然而，实现所需预倾斜的最佳比率还可以取决于第一和第二侧基的各自结构。
会取决于用于光照射的方法，例如取决于线性偏振的电磁辐射的方向和/或其波长、和/或
曝光时间、温度、和周围气氛。然而，实现所需预倾斜的最佳比率还可以取决于第一和第二侧基的各自结构。
[0048] 在本发明的实施方案中，重复单元可以衍生自马来酰亚胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、苯乙烯、和N-乙烯基内酰胺单体、以及它们的衍生物、以及它们的混合物中的至少一种。
[0049] 在本发明的实施方案中，聚合物主链可以包含第一类重复单元，也被称为“第一重复单元”，并且另外包含第二类重复单元，在本文中也被称为“第二重复单元”。所述第一和第二重复单元中的每一个可以选自马来酰亚胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、苯乙烯、和N-乙烯基内酰胺单体、以及它们的衍生物、以及它们的混合物。第一重复单元通常与第二重复单元不同。
[0050] 在一些实施方案中，第一重复单元中的至少一些可以被第一侧基或第二侧基官能化，并且第二重复单元中的至少一些也可以任选地被所述第一或第二侧基官能化。在其它
实施方案中，第二重复单元中的至少一些被第一侧基官能化和/或第二重复单元中的至少
一些被第二侧基官能化，并且第一重复单元可以任选地缺少所述第一和第二侧基。在另外
其他实施方案中，第一重复单元中的至少一些可以被第一侧基官能化，并且第二重复单元
中的至少一些可以被第二侧基官能化，或者反之亦然。
实施方案中，第二重复单元中的至少一些被第一侧基官能化和/或第二重复单元中的至少
一些被第二侧基官能化，并且第一重复单元可以任选地缺少所述第一和第二侧基。在另外
其他实施方案中，第一重复单元中的至少一些可以被第一侧基官能化，并且第二重复单元
中的至少一些可以被第二侧基官能化，或者反之亦然。
[0051] 在本发明的实施方案中，重复单元中的至少一些，例如第一和/或第二重复单元中的一些，可以被第三侧基官能化，所述第三侧基通常可以是C2至C20烷基或取代的C2至C20烷基，例如C2至C11烷基，如C8烷基。例如，第三侧基可以包含N-烷基马来酰亚胺。
[0052] 此外，在第二方面中，本发明涉及一种表面指向矢配向层，其包含沉积至表面上的如上所述的聚合物化合物。
[0053] 在第三方面中，本发明涉及一种用于表面指向矢配向层的光取向方法，所述方法包括下列步骤：提供基板；向基板的表面上施用上述聚合物化合物以提供表面指向矢配向
层；以及用电磁辐射以相对于基板法线在1°至89°范围内的入射角照射表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并且具有在200nm至400nm、例如250至320nm范围
内的波长。入射平面被定义为含有入射光和基板法线的平面。
层；以及用电磁辐射以相对于基板法线在1°至89°范围内的入射角照射表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并且具有在200nm至400nm、例如250至320nm范围
内的波长。入射平面被定义为含有入射光和基板法线的平面。
[0054] 在第四方面中，本发明涉及一种液晶装置，其包括至少一个约束基板；液晶主体材料；以及表面指向矢配向层，其被布置在至少一个约束基板与液晶主体材料之间，表面指向矢配向层与液晶主体材料接触，从而在没有施加电场的情况下引起在液晶主体材料中包含的液晶分子相对于表面指向矢配向层的表面形成所需的预倾斜角，其中表面指向矢配向层
包含如上所述的聚合物化合物。
包含如上所述的聚合物化合物。
[0055] 在本发明的实施方案中，预倾斜角可以通过光照射表面指向矢配向层控制。
[0056] 在本发明的实施方案中，预倾斜角可以在85-89.5°、例如87-89.5°、如87.5-88.5°的范围内。这种与垂直配向(预倾斜)的小差异在施加电场时降低了液晶材料的响应时间和/或促进了液晶分子的更均匀的再取向。
[0057] 在第五方面中，本发明涉及一种用于制造上述液晶装置的方法。所述方法包括下列步骤：提供基板；在所述基板上提供第一电极层；向第一电极层的表面上施用如在本文中所描述的聚合物化合物以提供表面指向矢配向层；用电磁辐射以相对于基板法线在1°至
89°范围内的入射角照射表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并
且具有在200至400nm、例如250至320nm范围内的波长；以及布置与配向层接触的液晶材料。
89°范围内的入射角照射表面指向矢配向层，所述电磁辐射在入射平面上是线性偏振的并
且具有在200至400nm、例如250至320nm范围内的波长；以及布置与配向层接触的液晶材料。
[0058] 在第六方面中，本发明涉及上述聚合物化合物在液晶装置的配向层中的用途。
[0059] 在第七方面中，本发明涉及一种显示器，所述显示器包括上述液晶装置或其由上述用于制造液晶装置的方法制造。
[0060] 附图简述
[0061] 现在将参照显示本发明的实例实施方案的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
[0062] 图1是示意性地说明用于制造本发明的表面指向矢配向层的方法的流程图。
[0063] 图2a-c示意性地说明了按照相应的方法步骤的状态下的、根据图1的方法制造的表面指向矢配向层；并且
[0064] 图3说明了根据本方法的光照射期间的入射电磁辐射的方向，并且示出了入射平面P和表面法线N。
[0065] 图4说明了根据本发明的实施方案的液晶装置的实施方案。
[0066] 本发明实例实施方案的描述
[0067] 在以下描述中，参照适用于表面指向矢配向层的聚合物化合物、参照这种聚合物化合物的合成并且参照将这种聚合物化合物用作或用于表面指向矢配向层的液晶装置，如
液晶显示器，描述本发明。
液晶显示器，描述本发明。
[0068] 本发明的发明人已经意外地发现，可以有利地将二苯甲酮部分或其衍生物用作表面指向矢配向层中使用的聚合物化合物侧基中的光官能部分。归因于二苯甲酮或二苯甲酮
衍生物的光官能性，可以在用于表面指向矢配向层时容易地控制聚合物化合物以促进液晶
分子的所需的预倾斜角。通过用电磁辐射照射包含二苯甲酮部分的聚合物化合物来进行这
种控制。
衍生物的光官能性，可以在用于表面指向矢配向层时容易地控制聚合物化合物以促进液晶
分子的所需的预倾斜角。通过用电磁辐射照射包含二苯甲酮部分的聚合物化合物来进行这
种控制。
[0069] 现在将参照图1和图2a-c描述根据本发明的表面指向矢配向层的实施方案和用于这种表面指向矢配向层的光取向的方法，图1是示意性地说明这种方法的流程图，并且图
2a-c示意性地说明了按照图1的相应的方法步骤的状态下的表面指向矢配向层。
2a-c示意性地说明了按照图1的相应的方法步骤的状态下的表面指向矢配向层。
[0070] 在第一步中，提供基板201。例如，基板可以是玻璃基板。通常已经在基板的表面上提供电极层；如果没有，在施用配向层之前可以在基板201上施用常规电极层。
[0071] 在第二步中，向基板201上施用根据本发明的实施方案的聚合物化合物。通常首先通过在溶解、分散或分配于液体介质如挥发性溶剂中之前将单体混合物在溶液中聚合来制
备聚合物，之后将溶液/分散液/悬浮液涂布在基板表面上，接着移除液体介质。合适的涂布方法包括但不限于，常规沉积方法，例如旋涂、喷涂、刮刀涂、辊涂、柔版印刷
(flexprinting)、喷墨印刷、浸涂等。备选地，在本发明的另一个实施方案中，可以将包含单体和/或预聚合物的混合物的反应混合物涂布在基板表面上，接着直接在基板表面上进行
反应混合物的原位聚合。
备聚合物，之后将溶液/分散液/悬浮液涂布在基板表面上，接着移除液体介质。合适的涂布方法包括但不限于，常规沉积方法，例如旋涂、喷涂、刮刀涂、辊涂、柔版印刷
(flexprinting)、喷墨印刷、浸涂等。备选地，在本发明的另一个实施方案中，可以将包含单体和/或预聚合物的混合物的反应混合物涂布在基板表面上，接着直接在基板表面上进行
反应混合物的原位聚合。
[0072] 如在图2b中所示，聚合物化合物包含含有重复单元204、205的聚合物主链209，其中一些重复单元204具有与其连接的第一侧基206并且其他重复单元205具有与其连接的第
二侧基207。第一侧基206包含含有二苯甲酮部分或其衍生物的至少一个光官能部分208。
二侧基207。第一侧基206包含含有二苯甲酮部分或其衍生物的至少一个光官能部分208。
[0073] 在图2b中，第一侧基206和第二侧基207二者均具有显著形状各向异性，即第一和第二侧基具有长轴沿着第二侧基的主延长部分延伸且短轴与长轴垂直的线型各向异性。第
一和第二侧基二者均末端连接至所述重复单元。因此，如在图2a中所示，当未施加电场时并且在未将配向层暴露于电磁照射的情况下，第一侧基和第二侧基二者均具有相对于表面指
向矢配向层的平面在基本垂直的方向上的取向。
一和第二侧基二者均末端连接至所述重复单元。因此，如在图2a中所示，当未施加电场时并且在未将配向层暴露于电磁照射的情况下，第一侧基和第二侧基二者均具有相对于表面指
向矢配向层的平面在基本垂直的方向上的取向。
[0074] 如在本文中所使用的，“末端连接”是指侧基在侧基分子的长轴末端处或附近与聚合物主链的连接。例如，在棒状侧基，如棒状(calamitic)介晶基团中，连接点在侧基的末端之一处或附近。
[0075] 同样在图2c中所示的方法的第三步，包括用具有200至400nm、例如250至320nm范围内的波长的线性偏振电磁辐射210照射聚合物化合物。可以以在与基板法线N成1°至89°，如20°至70°，例如30°至60°的范围内的入射角照射聚合物化合物。光偏振方向在入射平面P上，参见图3。图3中说明了基板法线N、光入射角α和入射平面P。
[0076] 照射可以进行至少30秒，例如至少40秒，如至少1分钟。照射可以进行至多5和至多10分钟，例如至多3分钟、或至多2分钟。
[0077] 作为光照射的结果，如在图2c中所示，通常实现至少第一侧基206、以及还任选第二侧基207的倾斜的取向。通过暴露于光照射，引发衍生自二苯甲酮的光官能部分以进行一个或多个化学反应。一个或多个化学反应可以包括引起例如第一侧基与相邻的第一侧基
和/或第二侧基和/或聚合物主链的一个或多个重复单元之间形成不可逆的共价键(未示
出)的任何类型的交联反应。应该指出的是，如在图2c中所示，这种反应也可以引起第二侧基的取向的变化。然而，在本发明的备选实施方案中(未在图2c中示出)，可以存在并非全部具有倾斜的取向的第一和第二侧基的混合物，其导致在配向层与液晶层之间的界面处的液
晶分子的预倾斜的不均匀的分布。然而，归因于液晶的弹性，液晶分子的预倾斜的这种不均匀的表面分布在距配向层一定距离(通常小于100nm)处的液晶主体中变得均匀，得到具有
所需预倾斜的液晶层的取向。
和/或第二侧基和/或聚合物主链的一个或多个重复单元之间形成不可逆的共价键(未示
出)的任何类型的交联反应。应该指出的是，如在图2c中所示，这种反应也可以引起第二侧基的取向的变化。然而，在本发明的备选实施方案中(未在图2c中示出)，可以存在并非全部具有倾斜的取向的第一和第二侧基的混合物，其导致在配向层与液晶层之间的界面处的液
晶分子的预倾斜的不均匀的分布。然而，归因于液晶的弹性，液晶分子的预倾斜的这种不均匀的表面分布在距配向层一定距离(通常小于100nm)处的液晶主体中变得均匀，得到具有
所需预倾斜的液晶层的取向。
[0078] 通常需要的是实现这样的表面指向矢配向层，其可以使得液晶材料的液晶分子相对于表面指向矢配向层的表面以在85°至89.5°、例如87.5°至89.5°的范围内的预倾斜角配
向。因此，在对聚合物的照射引起全部或大多数第一和第二侧基的倾斜的取向的情况中，为了实现液晶分子的所需预倾斜角，相对于表面指向矢配向层的表面，整体取向也应该在85°至89.5°的范围内。然而，在对聚合物化合物光照射期间仅使第一侧基再取向的情况中，单个第一侧基的最终取向通常将会小于85°，例如80-85°，以便实现液晶材料的所需预倾斜
(在85°至89.5°的范围内)，因为第一侧基的取向必须补偿仍然可以使第二侧基取向以促进
垂直配向的事实。因此，在这种情况中，第一侧基的最终所需取向将会取决于，例如，相对于第二侧基的数量的第一侧基的数量。最终预倾斜角也可能会受照射条件(包括光入射角α)、温度、周围气氛等影响。通过例如，调整线性偏振电磁辐射的方向和/或其波长、和光照射的曝光时间，可以调整侧基的再取向程度。然而，光照射步骤的结果也可以取决于，例如，包含光官能部分的第一侧基的数量、第一和第二侧基的化学结构和光官能部分(即二苯甲酮的
不同衍生物)的化学结构以及聚合物主链的结构。
向。因此，在对聚合物的照射引起全部或大多数第一和第二侧基的倾斜的取向的情况中，为了实现液晶分子的所需预倾斜角，相对于表面指向矢配向层的表面，整体取向也应该在85°至89.5°的范围内。然而，在对聚合物化合物光照射期间仅使第一侧基再取向的情况中，单个第一侧基的最终取向通常将会小于85°，例如80-85°，以便实现液晶材料的所需预倾斜
(在85°至89.5°的范围内)，因为第一侧基的取向必须补偿仍然可以使第二侧基取向以促进
垂直配向的事实。因此，在这种情况中，第一侧基的最终所需取向将会取决于，例如，相对于第二侧基的数量的第一侧基的数量。最终预倾斜角也可能会受照射条件(包括光入射角α)、温度、周围气氛等影响。通过例如，调整线性偏振电磁辐射的方向和/或其波长、和光照射的曝光时间，可以调整侧基的再取向程度。然而，光照射步骤的结果也可以取决于，例如，包含光官能部分的第一侧基的数量、第一和第二侧基的化学结构和光官能部分(即二苯甲酮的
不同衍生物)的化学结构以及聚合物主链的结构。
[0079] 本发明的聚合物化合物可以是无规共聚物，其包含具有与其连接的第一侧基的重复单元、具有与其连接的第二侧基的重复单元、以及缺少所述第一和第二侧基的重复单元。
除了针对所述侧基之外，重复单元可以是相同类型的。
除了针对所述侧基之外，重复单元可以是相同类型的。
[0080] 借助“无规共聚物”，意指包含沿着聚合物主链的长度无规分布的至少两种不同单体单元的聚合物。实例是包含具有与其连接的第一侧基的第一类重复单元和相同类型但具有与其连接的第二侧基代替第一侧基的其他重复单元的共聚物。另一个实例是包含具有与
其连接的第一侧基的第一重复单元和具有与其连接的第二侧基的第二重复单元的共聚物。
其连接的第一侧基的第一重复单元和具有与其连接的第二侧基的第二重复单元的共聚物。
[0081] 通过使至少两种不同单体单元的混合物聚合，典型地通过自由基加成聚合，即一种在本领域内公知的方法，可以获得无规共聚物。
[0082] 自由基聚合方法对于用于配向材料的聚合物的制备尤其有利，因为不需要使来自自由基聚合的聚合物产物固化，并且可以仅通过在沉积至基板上之后将溶剂蒸发容易地形
成配向层。这使得能够使用温度敏感性基板，如塑料基板，因为对于制备配向层而言，不需要过度加热。此外，由于聚合物在沉积以后不需要固化，因此用于在基板上形成配向层的总时间短——其仅涉及由含有本发明的聚合物化合物的溶液沉积非常薄的配向膜，之后进行
溶剂的蒸发。此外，归因于所使用的少量溶剂，所述方法既更廉价又更环保。此外，使用自由基聚合方法，可以容易地使许多不同单体的共混物聚合以提供所需的共聚物组合物。
成配向层。这使得能够使用温度敏感性基板，如塑料基板，因为对于制备配向层而言，不需要过度加热。此外，由于聚合物在沉积以后不需要固化，因此用于在基板上形成配向层的总时间短——其仅涉及由含有本发明的聚合物化合物的溶液沉积非常薄的配向膜，之后进行
溶剂的蒸发。此外，归因于所使用的少量溶剂，所述方法既更廉价又更环保。此外，使用自由基聚合方法，可以容易地使许多不同单体的共混物聚合以提供所需的共聚物组合物。
[0083] 在本发明的实施方案中，聚合物化合物可以是包含第一类重复单元(也被称为“第一重复单元”)和第二类重复单元(也被称为“第二重复单元”)的无规共聚物，其中第一重复单元与第二重复单元不同。例如，在本发明的实施方案中，聚合物化合物可以是包含第一重复单元、并且还包含第二重复单元的无规共聚物，所述第一重复单元中的至少一些可以被
第一侧基官能化，所述第二重复单元中的至少一些可以被第二侧基官能化。备选地，第一和第二重复单元二者均可以被第一和第二侧基官能化。在本发明的另一个实施方案中，第一
和第二重复单元中仅有一个可以被第一侧基和/或第二侧基官能化。
第一侧基官能化，所述第二重复单元中的至少一些可以被第二侧基官能化。备选地，第一和第二重复单元二者均可以被第一和第二侧基官能化。在本发明的另一个实施方案中，第一
和第二重复单元中仅有一个可以被第一侧基和/或第二侧基官能化。
[0084] 典型地，第一重复单元和/或第二重复单元可以独立地衍生自马来酰亚胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、苯乙烯、和N-乙烯基内酰胺单体、以及它们的衍生物、以及它们的混合物中的至少一种。
[0085] 例如，在本发明的实施方案中，聚合物化合物是包含被第一侧基、或第二侧基、或第三或另外的侧基官能化的马来酰亚胺的第一重复单元、以及N-乙烯基吡咯烷酮的第二重复单元的无规共聚物。
[0086] 例如，在本发明的实施方案中，聚合物化合物是包含被第一侧基、或第二侧基、或第三或另外的侧基官能化的丙烯酸酯的第一重复单元的无规共聚物。
[0087] 根据本发明的实施方案，第一侧基，也表示为S1，可以有利地具有下列通式(I)：
[0088]
[0089] 其中
[0090] L1是连接至所述第一重复单元的连接基团，所述L1包含3至30个连接原子，如5至15个连接原子；
[0091] R1是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基、取代的C1至C20氨基烷基，典型实例包括氢、或C1-C11烷基或C1-C11烷氧基；
[0092] n是0至4；
[0093] R2和R3各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基。
[0094] 根据本发明的实施方案，第二侧基，也表示为S2，可以有利地具有下列通式(II)：
[0095]
[0096] 其中
[0097] L2是连接至所述第一重复单元的连接基团，所述L2包含3至30个连接原子，如5至15个连接原子；
[0098] m是0或1；
[0099] X是-COO-、-CH＝CH-、或-C≡C-；
[0100] R4是氢、卤素、C1至C20烷基、取代的C1至C20烷基、C1至C20烷氧基、取代的C1至C20烷氧基、C1至C20烯基、取代的C1至C20烯基、C1至C20炔基、取代的C1至C20炔基、C1至C20氨基烷基、取代的C1至C20氨基烷基，典型实例包括氢、或C1-C11烷基或C1-C11烷氧基，
[0101] n是0至4；
[0102] R5和R6各自独立地是氢、卤素、C1至C3烷基、取代的C1至C3烷基、C1至C3烷氧基、取代的C1至C3烷氧基、C1至C3氨基烷基、取代的C1至C3氨基烷基。
[0103] 在本发明的实施方案中，L1可以比L2多包含至多10个、例如至多6个的连接原子。连接基团L1和L2可以包含任选取代的饱和或不饱和的烃链，如烷基、烯基、芳基、烷芳基烷氧基或聚醚、芳氧基、硅氧烷链。例如，L1和L2可以各自独立地是C1至C30烷基、取代的C1至C30烷基、C1至C30烷氧基、取代的C1至C30烷氧基、C1至C30烯基、取代的C1至C30烯基、C1至C30炔基、取代的C1至C30炔基、C1至C30氨基烷基、或取代的C1至C30氨基烷基。典型实例包括C1-C15烷基或C1-C15烷氧基，如C3-C11烷基或C3-C11烷氧基。
[0104] 在本发明的实施方案中，在聚合物化合物中第一侧基的数量与第二侧基的数量之间的比率可以有利地在10∶1至1∶100、如2∶1至1∶10、例如1∶1的范围内。
[0105] 在本发明的实施方案中，在聚合物化合物中第一侧基的数量与第一重复单元的总数量之间的比率可以有利地在1∶1至1∶100、例如1∶10的范围内。
[0106] 可以有利地调整聚合物中第一和第二侧基的数量之间的比率、以及第一和/或第二侧基的数量相对于第一重复单元的总数量之间的比率，从而当用作配向层时，侧基的整
体(倾斜)取向在光照射聚合物时可以引起液晶材料的液晶分子以所需的预倾斜角配向。最
佳比率通常将会取决于用于光照射的方法，例如取决于线性偏振的电磁辐射的方向和/或
其波长、温度和/或光照射的曝光剂量。然而，实现所需预倾斜的最佳比率还可以取决于第一和第二侧基的各自结构。
体(倾斜)取向在光照射聚合物时可以引起液晶材料的液晶分子以所需的预倾斜角配向。最
佳比率通常将会取决于用于光照射的方法，例如取决于线性偏振的电磁辐射的方向和/或
其波长、温度和/或光照射的曝光剂量。然而，实现所需预倾斜的最佳比率还可以取决于第一和第二侧基的各自结构。
[0107] 在本发明的实施方案中，第一和/或第二重复单元可以被第三类侧基官能化，所述第三类侧基通常可以是C2至C20烷基或取代的C2至C20烷基，例如C2至C11烷基，如C8烷基。例如，第三侧基可以包含N-烷基马来酰亚胺。
[0108] 在本发明的实施方案中，除了第一侧基和第二侧基之外，任选地，聚合物化合物可以额外包含一个或多个下列类型的侧基：
[0109] -第三类侧基S3，选自脂族和芳族基；
[0110] -第四类侧基S4，其形成能够将聚合物化合物固定至基板的悬垂侧链(在本文中被称为固定侧基)；
[0111] -第五类侧基S5，其形成离子移动抑制侧基。
[0112] 如果需要，侧基S3和S4可以通过如上所述的连接基团L各自连接至聚合物主链。
[0113] 要指出的是，聚合物化合物可以包含不含任何侧基的重复单元。其中没有侧基连接至主链的聚合物主链的重复单元的包含可能会导致上述侧基之间的规则或不规则的间
隔。
隔。
[0114] 通过在聚合物主链中结合包含侧基S3的重复单元，可以将根据本发明的实施方案的聚合物化合物的物理化学性质如玻璃化转变温度Tg、弹性模量、沉积膜的附着性、膜平滑性、润湿性质、表面能等调节至期望值，所述侧基S3选自任选取代的如杂原子取代的、卤化的如氟化的支链或直链脂族和芳族基团，如烷基、芳基或烷芳基、聚醚、硅氧烷或醇。
[0115] S3侧基的典型实例包括任选氟化的、如全氟化的C1-C18烷基，如C4-C12烷基或醇，以及作为间隔体L在上面定义的那些基团。例如，作为烷基链的S3基团通常降低聚合物的Tg，而作为芳基的S3基团通常升高聚合物的Tg。侧基S3优选为线性的。在本发明的实施方案中，侧基S可以有助于液晶材料的垂直配向。
[0116] 在本发明的实施方案中，固定侧基S4可以优选用于将聚合物固定到下面的基板。固定侧基S4典型是在远离聚合物主链的末端中或末端处具有官能化基团的任选被取代的C2
至C20，例如C2至C8烃链，所述官能化基团能够与基板表面上的化学基团形成键，例如共价键、离子键或氢键，所述基板表面上的化学基团例如但不限于玻璃表面上的游离羟基，或例如通过基板表面的初步活化而引入的环氧基、氨基、硫羟基或异氰基。
至C20，例如C2至C8烃链，所述官能化基团能够与基板表面上的化学基团形成键，例如共价键、离子键或氢键，所述基板表面上的化学基团例如但不限于玻璃表面上的游离羟基，或例如通过基板表面的初步活化而引入的环氧基、氨基、硫羟基或异氰基。
[0117] 适用于固定侧基的这样的官能化基团的非限制性实例包括氨基、羟基、异氰基和缩水甘油基。本领域技术人员将能够选择对取决于基板材料的固定侧基的适当官能化。
[0118] 固定侧链基团S4的非限制性实例公开在下面结构式(III)至(VI)中，其中Z表示聚合物主链的一部分，并且L是间隔体基团，优选具有1至10个，例如1至5个间隔原子的长度，例如烷基间隔体：
[0119]
[0120] 当将聚合物化合物用作配向层时，可以在聚合物化合物中便用离子移动抑制S5基团，以降低液晶主体材料中可移动离子的浓度，从而降低液晶主体材料的传导性。离子移动抑制基团典型是吸引离子的强极性的非离子基团。离子移动抑制基团的实例是羟基和其他
基团，包括常规已知作为离子捕获剂(ion trap)的材料，如冠状化合物(coronands)。
基团，包括常规已知作为离子捕获剂(ion trap)的材料，如冠状化合物(coronands)。
[0121] 在本发明的实施方案中，聚合物化合物具有至少180℃的玻璃转化温度(Tg)。具有高Tg的聚合物产生更高温度稳定的液晶配向。
[0122] 图4说明了根据本发明的实施方案的双面液晶装置。液晶装置300包括相互隔开的第一约束基板301和第二约束基板302。在基板301、302之间的空间中设置液晶材料303，其被夹在基板301和302之间。
[0123] 在第一基板301上，布置与液晶材料303接触的表面指向矢配向层304。取决于本发明的聚合物上的固定侧基的存在，表面指向矢配向层304可以与基板301化学结合。
[0124] 表面指向矢配向层304包含至少一种根据本发明的实施方案的聚合物。因此，表面指向矢配向层304促进具有至少在朝向表面指向矢配向层304的界面处或附近的液晶材料
303的小预倾斜的垂面配向。
303的小预倾斜的垂面配向。
[0125] 技术人员将意识到，本发明的液晶装置300可以包括用于在液晶材料303中产生电场的装置。电场的变化通常使液晶材料再取向，即导致液晶指向矢的切换。例如，这种装置可以由一对电极表示。在图4中所描述的实施方案中，第一电极305布置在配向层304和基板
301之间，而第二电极307布置在第二基板302上。
301之间，而第二电极307布置在第二基板302上。
[0126] 在不施加电场的情况下，表面指向矢配向层304将诱导液晶材料303的表面指向矢的所需的预倾斜配向。
[0127] 第二配向层306布置在第二基板302和液晶材料303之间。该第二配向层还可以包含本发明的实施方案的聚合物，或者可以备选地具有另一类配向层材料。
[0128] 此外，根据附图的研究、公开内容、和所附权利要求，在实施本请求保护的发明中，技术人员可以理解并实施针对所公开的实施方案的变化。
[0129] 实施例
[0130] 现在将参考进一步举例说明本发明的下列实施例描述本发明。应当理解，这些实验实施例提供用于举例说明本发明并且不意在限制本发明的范围。本发明的范围仅由后附
权利要求限定。
权利要求限定。
[0131] 除另外说明外，所有实施例均在室温下和标准大气条件下进行。
[0132] 除下列例外以外，商购的化学品原样使用：i)将N-乙烯基-吡咯烷酮(NVP)和N-乙烯基-己内酰胺在使用之前通过氧化铝以移除加入的稳定剂，ii)当需要干燥的THF时，将普通THF在使用之前通过氧化铝进行干燥。氧化铝活化的中性Brockmann (CAS 1344-
28-1)被用于干燥THF和纯化NVP。
28-1)被用于干燥THF和纯化NVP。
[0133] 在以下所有实施例中，使用本领域技术人员熟知的标准反应来制备聚合物。聚合物配向材料可以例如通过将官能化的马来酰亚胺与N-乙烯基吡咯烷酮共聚而制备。以下给
出这些材料和所使用的侧基的制备。
出这些材料和所使用的侧基的制备。
[0134]
[0135] 方案I.样品介晶和烷基单体合成。
[0136] N-辛基马来酰亚胺(VIII)：将辛基胺溶解在氯仿中并且.加入等量的马来酸酐。在于室温搅拌两小时以后，将溶剂除去。将形成的酰胺酸在没有纯化的情况下使用并且溶解
在乙酸酐中，并且加入等量的乙酸钠。将混合物回流六至八小时，然后在真空下除去溶剂。
将残留物通过使用石油醚/乙酸乙酯2/1或4/1作为洗脱液的短硅胶柱。然后将马来酰亚胺
从乙醇或甲醇再结晶。该程序对于辛基胺至至少十六烷基胺良好地适用。来自己基以下的
酰亚胺是液体，并且在使用与以上相同的条件的情况下，必须更小心地进行层析。
在乙酸酐中，并且加入等量的乙酸钠。将混合物回流六至八小时，然后在真空下除去溶剂。
将残留物通过使用石油醚/乙酸乙酯2/1或4/1作为洗脱液的短硅胶柱。然后将马来酰亚胺
从乙醇或甲醇再结晶。该程序对于辛基胺至至少十六烷基胺良好地适用。来自己基以下的
酰亚胺是液体，并且在使用与以上相同的条件的情况下，必须更小心地进行层析。
[0137] 马来酰亚胺(XI)：将4.2g(9.55mmol)II，0.93g(9.55mmol)马来酰亚胺和2.5g(9.55mmol)三苯基膦溶解在40ml干燥的四氢呋喃中。向反应混合物中滴加9.55mmol偶氮二
甲酸二乙酯(DEAD)(4.4ml40％的甲苯溶液)。将混合物在室温搅拌三小时，并且蒸发直至干燥。将残留物溶解在石油醚/乙酸乙酯2/1中并且通过在硅胶上层析而纯化。收率：
2.8g56％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；1.0，t，3；1.1-1.6三个m，约20；1.8，m，4；3.5，t，2；
4，t，2；4.4，t，2；6.7，s，2；7.0，d，2；7.6，2d，4；8.1，d，2。
甲酸二乙酯(DEAD)(4.4ml40％的甲苯溶液)。将混合物在室温搅拌三小时，并且蒸发直至干燥。将残留物溶解在石油醚/乙酸乙酯2/1中并且通过在硅胶上层析而纯化。收率：
2.8g56％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；1.0，t，3；1.1-1.6三个m，约20；1.8，m，4；3.5，t，2；
4，t，2；4.4，t，2；6.7，s，2；7.0，d，2；7.6，2d，4；8.1，d，2。
[0138] 马来酰亚胺(XIII)：将6.5g(13mmol)IX，1.26g(13mmol)马来酰亚胺和3.4g(13mmol)三苯基膦溶解在100ml干燥的四氢呋喃中。向反应混合物中滴加13mmol偶氮二甲
酸二乙酯(DEAD)(5.9ml40％的甲苯溶液)。将混合物在室温搅拌三小时，并且然后蒸发直至干燥。将残留物溶解在甲苯/乙酸乙酯4/1中并且通过在硅胶上层析而纯化。收率：
4.0g53％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；0.9，t，3；1.1-1.6，3m；1.8，m，4；3.5，t，2；3.9，t，
2；4.1，t，2；6.7，s，2；6.9，2d，4；7.1，d，2；8.1，d，2。
酸二乙酯(DEAD)(5.9ml40％的甲苯溶液)。将混合物在室温搅拌三小时，并且然后蒸发直至干燥。将残留物溶解在甲苯/乙酸乙酯4/1中并且通过在硅胶上层析而纯化。收率：
4.0g53％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；0.9，t，3；1.1-1.6，3m；1.8，m，4；3.5，t，2；3.9，t，
2；4.1，t，2；6.7，s，2；6.9，2d，4；7.1，d，2；8.1，d，2。
[0139] 马来酰亚胺(XV)：将1.5g(4mmol)XIV，0.40g(4.1mmol)马来酰亚胺和1.13g(4.1mmol)三苯基膦溶解在20ml干燥THF中，并且将0.72g(4.1mmol)氧杂二甲酸二乙酯
(diethylaxodicarboxylate)作为2.19M溶液加入。将反应混合物在室温搅拌5小时。将溶剂除去并且将残留物在石油醚/乙酸乙酯2/1中回流并且热过滤。在真空下移去溶剂并且将残
留物从甲醇再结晶，从而产生不纯的产物。使用石油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的层析产
生低收率的纯产物，低收率的原因在于重结晶实验过程中的损失。收率：0.3g0.6mmol，
17％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；0.9，t，3；1.3，-1.7，3m，12；1.8，m，4；3.6，t，2；4，t，4；
6.7，s，2；6.93，m，4；7.45，m，4。
(diethylaxodicarboxylate)作为2.19M溶液加入。将反应混合物在室温搅拌5小时。将溶剂除去并且将残留物在石油醚/乙酸乙酯2/1中回流并且热过滤。在真空下移去溶剂并且将残
留物从甲醇再结晶，从而产生不纯的产物。使用石油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的层析产
生低收率的纯产物，低收率的原因在于重结晶实验过程中的损失。收率：0.3g0.6mmol，
17％。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；0.9，t，3；1.3，-1.7，3m，12；1.8，m，4；3.6，t，2；4，t，4；
6.7，s，2；6.93，m，4；7.45，m，4。
[0140]
[0141] 方案II.二苯甲酮侧链单体的合成。
[0142] 4-(11-羟基十一烷氧基)-二苯甲酮(XX)：将20mmol(4g)4-羟基二苯甲酮、20mmol(5g)11-溴-1-十一醇和25mmol(3.4g)无水碳酸钾加入至100ml丁酮中并且在6天内加热至
80℃。将混合物热过滤，将溶剂除去并且从甲醇中将残留物再结晶。收率4.8g(64％)。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；1.3bs，12；1.4-1.6，2m，4；1.8，m，2；3.65，t，2；4.05，t，2；6。95，d，2；7.47，m，2；7.58，m，1；7.75，d2；7.82，d，2。
80℃。将混合物热过滤，将溶剂除去并且从甲醇中将残留物再结晶。收率4.8g(64％)。1H NMR(CDCl3，δ，图谱，质子数；1.3bs，12；1.4-1.6，2m，4；1.8，m，2；3.65，t，2；4.05，t，2；6。95，d，2；7.47，m，2；7.58，m，1；7.75，d2；7.82，d，2。
[0143] 4-(11-马来酰亚胺基十一烷氧基)-二苯甲酮(XVI)：将1.5g(4.0mmol)XX，0.40g(4.1mmol)马来酰亚胺和1.13g(4.1mmol)三苯膦溶解于20ml干燥的THF中并且以2.19M甲苯
溶液的形式加入0.72g(4.1mmol)氧杂二甲酸二乙酯。将反应混合物在室温搅拌过夜。将溶
剂除去并且在加热的石油醚/乙酸乙酯2/1中吸收残留物并过滤。将溶剂在真空下移除至适
合的体积并且对其进行使用石油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的柱层析。收率：1.2g，67％。
1H NMR(CDCl3，6，图谱，质子数：1.2-1.65，3m，16；1.8，m，2；3.5，t，2；4.05，t，2；6。7，s，2；7，d，2；7.47，m，2；7.58，m，1；7.75，d2；7.82，d，2。
溶液的形式加入0.72g(4.1mmol)氧杂二甲酸二乙酯。将反应混合物在室温搅拌过夜。将溶
剂除去并且在加热的石油醚/乙酸乙酯2/1中吸收残留物并过滤。将溶剂在真空下移除至适
合的体积并且对其进行使用石油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的柱层析。收率：1.2g，67％。
1H NMR(CDCl3，6，图谱，质子数：1.2-1.65，3m，16；1.8，m，2；3.5，t，2；4.05，t，2；6。7，s，2；7，d，2；7.47，m，2；7.58，m，1；7.75，d2；7.82，d，2。
[0144]
[0145] 方案III.马来酰亚胺聚合物的合成。
[0146] XVIII：将0.3mmol(150mg)马来酰亚胺XVII，0.2mmol(90mg)XVI，1.5mmol(313mg)N-辛基马来酰亚胺，2.0mmol(222mg)N-乙烯基吡咯烷酮和15mg2，2′-偶氮双(2-甲基丙腈)(AIBN)溶解于15ml苯。在60度的油浴中进行聚合18小时。从若干ml氯仿再沉淀到甲醇中三
次而进行纯化。66％收率。相对侧基比率与根据NMR添加的比率完全一致。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为2∶3。
次而进行纯化。66％收率。相对侧基比率与根据NMR添加的比率完全一致。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为2∶3。
[0147]
[0148] 方案IV.丙烯酸酯聚合物的合成。
[0149] 11-(4-苯甲酰基苯氧基)十一烷基丙-2-烯酸酯(XIX)：将1.84g(5mmol)([4-(11-羟基十一烷氧基)二苯甲酮)(XX)溶解于25ml氯仿并且加入2g(28mmol)三乙基胺。将混合物
在冰浴中冷却并且用注射器加入0.5g(5.1mmol)丙烯酰氯。在冷却的同时将混合物搅拌2h
并且在室温下搅拌2h。将反应混合物倒入水中，用盐酸酸化并且之后将两相分离。用氯仿萃取水相并且用水和盐水洗涤合并的有机层。在被干燥并蒸发至干燥之后，将产物在使用石
1
油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的硅胶上层析。收率1.0g47％。H-NMR光谱与结构一致。
在冰浴中冷却并且用注射器加入0.5g(5.1mmol)丙烯酰氯。在冷却的同时将混合物搅拌2h
并且在室温下搅拌2h。将反应混合物倒入水中，用盐酸酸化并且之后将两相分离。用氯仿萃取水相并且用水和盐水洗涤合并的有机层。在被干燥并蒸发至干燥之后，将产物在使用石
1
油醚/乙酸乙酯2/1作为洗脱液的硅胶上层析。收率1.0g47％。H-NMR光谱与结构一致。
[0150] (4-己氧基苯基)4-(6-丙-2-烯酰氧基己氧基)苯甲酸酯(XXI)：使1.6g(3.9mmol)(4-己氧基苯基)4-(6-羟基己氧基)苯甲酸酯、0.9g(12.7mmol)三乙胺和0.36g(4mmol)丙烯
酰氯在25ml氯仿中反应。将混合物搅拌过夜。除了将石油醚/乙酸乙酯4/1用作洗脱液之外，
1
使用XIX的相同的后处理过程。收率：1.14g62％。H-NMR光谱与结构一致。
酰氯在25ml氯仿中反应。将混合物搅拌过夜。除了将石油醚/乙酸乙酯4/1用作洗脱液之外，
1
使用XIX的相同的后处理过程。收率：1.14g62％。H-NMR光谱与结构一致。
[0151] 丙烯酸酯聚合物(XXII)：将140mg(0.3mmol)XXI、127mg(0.3mmol)XIX、218mg(1.4mmol)丙烯酸己酯和9mg(0.06mmol)AIBN溶解于10ml苯。丙烯酸己酯中的稳定剂已经通
过使其通过氧化铝而移除。对反应混合物进行10次施加真空和氮引入的重复循环的脱气。
使搅拌的混合物在80℃聚合18h。之后，将大多数溶剂除去并且使残留物在甲醇中沉淀。使聚合物从氯仿再沉淀至甲醇中3次。收率0.20g41％。1H-NMR光谱显示，聚合物组成与所添加的组分的比率一致。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为1∶1。
过使其通过氧化铝而移除。对反应混合物进行10次施加真空和氮引入的重复循环的脱气。
使搅拌的混合物在80℃聚合18h。之后，将大多数溶剂除去并且使残留物在甲醇中沉淀。使聚合物从氯仿再沉淀至甲醇中3次。收率0.20g41％。1H-NMR光谱显示，聚合物组成与所添加的组分的比率一致。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为1∶1。
[0152] 产生倾斜的高Tg光配向材料
[0153]
[0154] 方案V.乙烯基吡咯烷酮马来酰亚胺聚合物的合成。
[0155] XXIII：将0.1mmol(45mg)VA马来酰亚胺XV、0.1mmol(45mg)二苯甲酮XVI、0.3mmol(52mg)苯基马来酰亚胺、0.5mmol(56mg)N-乙烯基吡咯烷酮和4mg2，2′-偶氮双(2-甲基丙
腈)(AIBN)溶解于4ml苯。在60度的油浴中进行聚合47小时。从若干ml氯仿再沉淀到甲醇中
两次而进行纯化。55％收率，110mg。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为2∶3。
腈)(AIBN)溶解于4ml苯。在60度的油浴中进行聚合47小时。从若干ml氯仿再沉淀到甲醇中
两次而进行纯化。55％收率，110mg。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为2∶3。
[0156] XXIV：将0.1mmol(45mg)VA马来酰亚胺XV、0.05mmol(23mg)二苯甲酮XVI、0.35mmol(60mg)苯基马来酰亚胺、0.5mmol(56mg)N-乙烯基吡咯烷酮和4mg2，2′-偶氮双(2-甲基丙腈)(AIBN)溶解于4ml苯。在60度的油浴中进行聚合48小时。从若干ml氯仿再沉淀到甲醇中
两次而进行纯化。22％收率，40mg。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为1∶1。
两次而进行纯化。22％收率，40mg。第一侧基(二苯甲酮)与第二侧基的比率为1∶1。
[0157] 制备液晶盒的一般方法
[0158] a)聚合物溶液的制备：从在溶剂如NMP和PGMEA中的共聚物的0.2-5％溶液沉积由本发明的共聚物制成的配向层。首先通过0.2μm过滤器将共聚物溶液过滤。
[0159] b)共聚物的沉积：例如通过旋涂机(在3000rps的速度下)，将共聚物溶液铺展在带有由ITO制成的预先制作的透明导电电极的清洁玻璃基板的表面上。将基板在室温下保持
一段时间以使溶剂蒸发。如果将基板保持在高温(例如80-120℃)，则可以缩短该工序。
一段时间以使溶剂蒸发。如果将基板保持在高温(例如80-120℃)，则可以缩短该工序。
[0160] c)共聚物的光取向：在提供来自没有UV滤光器的高压汞UV灯的5mW/cm2的线性偏振光的标准USHIO设备(典型地，UV System USHIO DEEP，类型：UIS-S2511KK-AKB01)中进行对涂有光敏感性共聚物的实验基板进行UV照射。本发明的发明人所使用的灯分别具有
250nm至320nm和365nm的高效的光波长。通过将低于290nm的所有波长去除的UV滤光器照射
样品。光偏振方向在入射平面上。
250nm至320nm和365nm的高效的光波长。通过将低于290nm的所有波长去除的UV滤光器照射
样品。光偏振方向在入射平面上。
[0161] d)盒制备：实验液晶盒由彼此平行组装并且分开若干μm距离的两个基板组成。基板之间的距离通常由玻璃或聚合物间隔体固定。基板以它们的覆盖有配向层的表面彼此面
对。由它们形成的盒间隙通过毛细管力填充有液晶。
对。由它们形成的盒间隙通过毛细管力填充有液晶。
[0162] e)共聚物的配向特性的评价：通过下列方式对由本发明的共聚物制成的配向层所促进的实验盒中的液晶的配向进行评价：光学偏振显微镜和/或米勒矩阵光谱仪(I.Dahl，
Meas.Sci.Technol.12，1938，2001)。
Meas.Sci.Technol.12，1938，2001)。
[0163] 盒的制备和使用化合物XVIII和XXIII作为配向层的倾斜角研究
[0164] 在PGMEA中使用1％XVIII：将在PGMEA中的1重量％XVIII旋涂至基板上(2000rpm，30秒)并且维持在100℃下15分钟。用线性偏振UV光(使用290nm滤光器以移除低于290nm的
UV光)以45°(倾斜入射)照射基板。光偏振在入射平面上。在配向膜沉积至彼此面对的表面
上的情况下，以该方式制备的两个基板彼此平行地组装在常规夹心盒中。布置基板以形成
填充有液晶的、约4μm的间隙。基板以使基板的照射方向反向平行的方式取向，形成所谓的反向平行液晶盒。液晶材料MLC6608(Merck)(Aε＜0)在等方向性温度(isotropic
temperature)下填充在基板间隙中。
UV光)以45°(倾斜入射)照射基板。光偏振在入射平面上。在配向膜沉积至彼此面对的表面
上的情况下，以该方式制备的两个基板彼此平行地组装在常规夹心盒中。布置基板以形成
填充有液晶的、约4μm的间隙。基板以使基板的照射方向反向平行的方式取向，形成所谓的反向平行液晶盒。液晶材料MLC6608(Merck)(Aε＜0)在等方向性温度(isotropic
temperature)下填充在基板间隙中。
[0165] 发现液晶分子的预倾斜随着曝光时间而增加，参见表1。
[0166] 表1.使用XVIII
[0167]曝光时间(秒) 取向
0 VA
40 倾斜角为0.36°的VA
60 倾斜角为2.8°的VA
80 倾斜角为5.5°的VA
100 倾斜角为13.9°的VA
120 倾斜角为12.1°的VA
300 PA
600 PA
0 VA
40 倾斜角为0.36°的VA
60 倾斜角为2.8°的VA
80 倾斜角为5.5°的VA
100 倾斜角为13.9°的VA
120 倾斜角为12.1°的VA
300 PA
600 PA
[0168] 上面，“VA”是指垂直配向并且“PA”是指平面配向。在上下文中，具有小倾斜的PA也被认为是平面配向。
[0169] 在PGMEA中使用1％XXIII：将在PMGEA中的1重量％XXIII旋涂至基板上(2000rpm，30秒)并且维持在100℃下15分钟。用线性偏振UV光(使用290nm滤光器以移除低于290nm的
UV光)以45度(倾斜入射)照射基板。光偏振在入射平面上。在配向膜沉积至彼此面对的表面上的情况下，以该方式制备的两个基板彼此平行地组装在常规夹心盒中。布置基板以形成
填充有液晶的、约4μm的间隙。基板以使基板的照射方向反向平行的方式取向，形成所谓的反向平行液晶盒。液晶材料MLC6608(Merck)(Δε＜0)在等方向性温度(isotropic
temperature)下填充在基板间隙中。
UV光)以45度(倾斜入射)照射基板。光偏振在入射平面上。在配向膜沉积至彼此面对的表面上的情况下，以该方式制备的两个基板彼此平行地组装在常规夹心盒中。布置基板以形成
填充有液晶的、约4μm的间隙。基板以使基板的照射方向反向平行的方式取向，形成所谓的反向平行液晶盒。液晶材料MLC6608(Merck)(Δε＜0)在等方向性温度(isotropic
temperature)下填充在基板间隙中。
[0170] 同样地，发现LC分子的倾斜随着曝光时间而增加，参见表2。
[0171] 表2.使用XXIII
[0172]曝光时间(秒) 取向
0 VA
60 倾斜角为0.12°的VA
90 倾斜角为0.32°的VA
120 倾斜角为0.63°的VA
180 倾斜角为1.59°的VA
210 倾斜角为5.70°的VA
270 倾斜角为7.50°的VA
0 VA
60 倾斜角为0.12°的VA
90 倾斜角为0.32°的VA
120 倾斜角为0.63°的VA
180 倾斜角为1.59°的VA
210 倾斜角为5.70°的VA
270 倾斜角为7.50°的VA
[0173]300 倾斜角为8.77°的VA
600 PA
600 PA
[0174] 上面，“VA”是指垂直配向并且“PA”是指平面配向。在上下文中，具有小倾斜的PA也被认为是平面配向。
[0175] 本领域技术人员认识到，本发明绝不限于以上所述的优选实施方案。相反，在后附权利要求范围内的许多更改和变化都是可行的。
[0176] 在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除复数。单一处理器或其他单元可以执行权利要求中叙述的若干物体的功能。仅彼此不同的从属权利要求中叙述的措施的事实并非表示不能有利地使用这些措施的组合。