用于LCD的使用光反应性聚合物的配向膜和包括该配向膜的LCD

摘要

本发明提供一种用于形成液晶配向膜的组合物，其包括在其主链上包含具有光反应性基团的多环化合物的光反应性聚合物。本发明也提供一种使用该组合物制备的液晶配向膜，以及一种包含该液晶配向膜的液晶显示器。所述在其主链上包含多环化合物的光反应性聚合物具有高的玻璃化转变温度，因此热稳定性优异。由于晶格空位相对大，光反应性基团能够在聚合物的主链中相对自由地移动，因此，可能提高被认为是常规聚合物材料的缺点的慢的光反应速度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括光反应性聚合物的用于形成液晶配向膜的组合物，使用该组合物制备的液晶配向膜，以及包含该液晶配向膜的液晶显示器。更具体而言，本发明涉及一种具有光反应性聚合物的用于形成液晶配向膜的组合物，其中，由于在其主链上含有具有光反应性基团的多环化合物，因此热稳定性优异，并且光反应快；本发明还涉及一种使用该组合物制备的液晶配向膜；以及包含该液晶配向膜的液晶显示器。本申请要求在韩国知识产权局于2005年1月20日递交的韩国专利申请号10-2005-0005544的申请日的权益，其公开的全部在此引入作为参考。

背景技术

目前，液晶显示器被视为最具有竞争力的显示器类型，由于其重量轻和能耗低的优点，能够代替布劳恩管(Braun tube)。特别地，在使用薄膜晶体管驱动的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中，独立驱动的像素引起液晶优异的反应速度，使获得高清晰度的电影成为可能；因此，其应用范围已逐渐扩展到笔记本电脑、壁装式电视机等中。

在普通彩色薄膜晶体管-液晶显示器的制备中，将薄膜晶体管驱动装置和ITO透明电极层叠在玻璃基板上，在其上顺序层叠配向膜，以形成盒的下板。使用密封剂在一对上下基板的内表面上形成衬垫材料，以在其间注入液晶材料。将偏振膜粘附到玻璃基板的外表面。在一对基板之间注入液晶材料并硬化，以制备液晶显示盒。

在TFT-LCD中，为了使用液晶作为光开关，液晶必须首先在层上以预定方向排列，其中，在显示盒的最里面的部分形成薄膜晶体管。为此，使用液晶配向膜。

制备配向膜的方法实例为摩擦处理法，其中，使用布等单方向摩擦在基板上形成的如聚酰亚胺树脂的聚合物树脂膜，或一种倾斜地沉淀二氧化硅(SiO₂)的方法。然而，使用摩擦处理法制备的配向膜存在被杂质污染、由于静电引起的产量降低、以及由于摩擦中的接触引起的对比度降低的问题。另外，使用倾斜沉淀的方法的问题在于，生产成本高，并且由于其难于保证大面积，不适合应用于大的液晶显示器。

为了避免这些问题，已提出一种配向法。该方法包括使用光聚合用配向材料的非摩擦法，其中，发射光以引起光聚合，从而引起聚合物的配向，并由此排列液晶。非摩擦法的代表性实例为由M.Schadt等人(Jpn.J.Appl.Phys.，Vol 31，1992，2155)、Dae S.Kang等人(U.S.Pat.No.5,464,669)和Yuriy Reznikov(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34，1995，L1000)发表的由光聚合引起的光配向。光配向的机制是，使用线性偏振的紫外线，与聚合物结合的光敏基团引起光反应，并且在该步骤中，聚合物的主链以预定方向排列，并由此排列液晶。

如PVCN(聚肉桂酸乙烯酯)和PVMC(聚甲氧基肉桂酸乙烯酯)的基于聚肉桂酸酯的聚合物已主要用作光聚合用配向膜的材料。然而，这些聚合物的问题在于，即使光配向是优异的，热稳定性不良。换言之，配向膜的热稳定性取决于聚合物的热稳定性，并且由于基于聚肉桂酸乙烯酯的聚合物通常在其主链上具有100℃或更低的玻璃化转变温度，因此配向膜的热稳定性不良。

同时，日本专利公开号平11-181127公开了一种制备聚合物型配向膜的方法，其包括如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的主链，和具有如肉桂酸基团的光敏基团的侧链；以及一种使用该方法制备的配向膜。然而，其缺点在于，由于如在上述文件中公开的聚合物具有不良的迁移率，即使其长时间曝光，也难于得到所希望的配向性。其原因是聚合物中存在的光敏基团被聚合物的主链限制，因此，其难于快速对偏振光起反应。因此，因为其需要长时间形成网状聚合物，加工效率降低。另外，如果配向没有进行足够长的时间，所得的液晶显示器的液晶的配向差，因此，不希望地，二色性比小，并且对比度降低。

发明内容

本发明已考虑本领域中发生的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种用于形成液晶配向膜的组合物，其中热稳定性优异，并且光反应速度提高。

本发明的另一目的是提供一种使用该组合物制备的液晶配向膜，和一种包含该液晶配向膜的液晶显示器。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于形成液晶配向膜的组合物，其包括一种在其主链上包含具有光反应性基团的多环化合物的聚合物。

另外，本发明提供一种使用所述用于形成液晶配向膜的组合物制备液晶配向膜的方法。

进而，本发明提供一种使用所述用于形成液晶配向膜的组合物制备的液晶配向膜。

另外，本发明提供一种包含根据本发明制备的液晶配向膜的液晶显示器。

附图说明

图1说明根据本发明的液晶显示器；以及

图2说明显示根据本发明的实施例1～6和对比例1～3的液晶排列的光学显微照片。

具体实施方式

下文，将详细描述本发明。

在本发明中，由于在其主链上包括具有光反应性基团的多环化合物的聚合物在其主链上具有多环化合物，所以由于高的玻璃化转变温度，热稳定性优异。另外，由于聚合物中晶格空位相对较大，光反应性基团能够在其中相对自由地迁移，因此，可能提高慢的光反应速度，其被认为是用于形成液晶显示器的液晶配向膜的常规聚合物材料的缺点。

在本发明中，在其主链上包含具有光反应性基团的多环化合物的聚合物，包括通过聚合用于聚合的组分制备的聚合物，所述组分含有以下化学式1中所示的含有光反应性基团的多环化合物。与此相关，优选聚合物的聚合度为50～5000。

化学式1

在化学式1中，

p为0～4的整数；

R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一个为选自包括以下化学式1a、1b、1c和1d的组的基团；

R₁、R₂、R₃和R₄的平衡独立地为选自包括氢，卤素，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基，和含有氧、氮、磷、硫、硅和硼中的至少一个的非烃类极性基团的组的一种基团；或者

R₁和R₂、或者R₃和R₄可彼此连接，以形成碳原子数为1～10的亚烷基(alkylidene)，或者R₁或R₂可与R₃和R₄中的任一个连接，以形成碳原子数为4～12的饱和或不饱和的环烷基或碳原子数为6～24的芳基。

化学式1a

化学式1b

化学式1c

化学式1d

在以上化学式1a、1b、1c和1d中，

A和A’为取代或未取代的碳原子数为1～20的烷撑基(alkylene)、羰基、羧基、或取代或未取代的碳原子数为6～40的芳撑基(arylene)；

B是氧、硫或-NH-；

X是氧或硫；

R₉为选自包括单键，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷撑基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯撑基(alkenylene)，取代或未取代、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷撑基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳撑基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷撑基(aralkylene)，和取代或未取代的碳原子数为2～20的炔撑基(alkynylene)的组的一种基团；以及

R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃和R₁₄独立地为选自包括取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～20的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6～30的芳氧基、和取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基的组的一种基团。

在化学式1中，优选所述非烃类极性基团选自以下官能团。-OR₆、-OC(O)OR₆、-R₅OC(O)OR₆、-C(O)OR₆、-R₅C(O)OR₆、-C(O)R₆、-R₅C(O)R₆、-OC(O)R₆、-R₅OC(O)R₆、-(R₅O)_p-OR₆、-(OR₅)_p-OR₆、-C(O)-O-C(O)R₆、-R₅C(O)-O-C(O)R₆、-SR₆、-R₅SR₆、-SSR₆、-R₅SSR₆、-S(＝O)R₆、-R₅S(＝O)R₆、-R₅C(＝S)R₆、-R₅C(＝S)SR₆、-R₅SO₃R₆、-SO₃R₆、-R₅N＝C＝S、-NCO、-R₅-NCO、-CN、-R₅CN、-NNC(＝S)R₆、-R₅NNC(＝S)R₆、-NO₂，-R₅NO₂、

或

在以上非烃类极性基团的例子中，

各R₅为选自包括取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代的、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，和取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基的组；以及

R₆、R₇和R₈为独立地选自包括氢，卤素，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代的、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，和取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基的组。

在本发明中，通过含有具有如下化学式1的光反应性基团的多环化合物的用于聚合的组分的聚合制备的聚合物，可含有以下化学式2或3的结构单元。

化学式2

化学式3

在以上化学式2和3中，n为50～5,000，并且p、R₁、R₂、R₃和R₄如上述化学式1中所定义。

在本发明中，用于聚合的组分可另外包括以下化学式4的化合物、线性烯烃、或其混合物，所述组分用于制备在其主链中包括具有光反应性基团的多环化合物的聚合物。

化学式4

在以上化学式4中，

p′为0～4范围内的整数；

R₁′、R₂′、R₃′和R₄′为独立地选自包括氢，卤素，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代的、饱和或未饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基，和含有氧、氮、磷、硫、硅和硼中的至少一种的非烃类极性基团的组的一种基团；或者

R₁′和R₂′、或者R₃′和R₄′可彼此连接，以形成碳原子数为1～10的亚烷基；或者R₁′或R₂′可与R₃′和R₄′中的任一个连接，以形成碳原子数为4～12的饱和或不饱和的环烷基或碳原子数为6～24的芳基。

在以上化学式4中，优选非烃类极性基团选自以下官能团。

-OR₆、-OC(O)OR₆、-R₅OC(O)OR₆、-C(O)OR₆、-R₅C(O)OR₆、-C(O)R₆、-R₅C(O)R₆、-OC(O)R₆、-R₅OC(O)R₆、-(R₅O)_p-OR₆、-(OR₅)_p-OR₆、-C(O)-O-C(O)R₆、-R₅C(O)-O-C(O)R₆、-SR₆、-R₅SR₆、-SSR₆、-R₅SSR₆、-S(＝O)R₆、-R₅S(＝O)R₆、-R₅C(＝S)R₆、-R₅C(＝S)SR₆、-R₅SO₃R₆、-SO₃R₆、-R₅N＝C＝S、-NCO、-R₅-NCO、-CN、-R₅CN、-NNC(＝S)R₆、-R₅NNC(＝S)R₆、-NO₂，-R₅NO₂、

或

在以上非烃类极性基团的例子中，

各R₅为选自包括氢，卤素，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代的、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，和取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基的组；以及

R₆、R₇和R₈为独立地选自包括氢，卤素，取代或未取代的碳原子数为1～20的烷基，取代或未取代的碳原子数为2～20的链烯基，取代或未取代的、饱和或不饱和的碳原子数为5～12的环烷基，取代或未取代的碳原子数为6～40的芳基，取代或未取代的碳原子数为7～15的芳烷基，和取代或未取代的碳原子数为2～20的炔基的组。

可另外包含在用于聚合的组分中的线性烯烃，可选自包括碳原子数为1～20的α-烯烃、丁二烯、和戊二烯的组。

如果所述线性烯烃为乙烯，根据本发明在其主链中包含具有光反应性基团的多环化合物的聚合物，可含有以下化学式5中所示的聚合单元。

化学式5

在以上化学式5中，R₁、R₂、R₃、R₄和p如以上化学式1中所定义，并且n为50～5,000。

将详细给出上述取代基的定义。

术语“烷基”是指含有1～20个碳原子、优选1～10个碳原子、且更优选1～6个碳原子，并形成直链或支链的饱和一价烃部分。所述烷基可任意被一个或多个卤素取代基取代。所述烷基的例子包括甲基、乙基、丙基、2-丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、十二烷基、氟代甲基、二氟代甲基、三氟代甲基、氯代甲基、二氯代甲基、三氯代甲基、碘代甲基、溴代甲基，等。

术语“链烯基”是指具有一个或多个碳-碳双键，含有2～20个碳原子、优选2～10个碳原子、且更优选2～6个碳原子，并形成直链或支链的一价烃部分。所述链烯基可使用具有碳-碳双键的碳原子或使用饱和碳原子与上述化学结构结合。所述链烯基可任意被一个或多个卤素取代基取代。所述链烯基的例子包括乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、戊烯基、5-己烯基、十二碳烯基等。

术语“环烷基”是指饱和或不饱和的非芳族一价单环、双环、或三化烃部分，其环原子数为5～12个碳，并且可任意被一个或多个卤素取代基取代。其例子为环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环庚基、环辛基、萘烷基、金刚烷基(adamantyl)、降冰片基(norbornyl)(即，双环[2.2.1]庚-5-烯基)、等。

术语“芳基”是指一价单环、双环、或三环芳烃部分，其环原子数为6～40个原子、优选6～20个原子、且更优选6～12个原子，并且可被一个或多个卤素取代基任意取代。所述芳基的芳香部分仅含碳原子。所述芳基的例子包括苯基、萘基、芴基等。

术语“芳烷基”是指上述烷基，其一个或多个氢原子被芳基取代，并且可任意被一个或多个卤素取代基取代。示例为苯甲基、二苯甲基、三苯甲基等。

术语“炔基”是指具有一个或多个碳-碳三键的一价烃部分；含有2～20个碳原子、优选2～10个碳原子、且更优选2～6个碳原子；并形成直链或支链。所述炔基可使用具有碳-碳三键的碳原子或使用饱和碳原子与上述化学结构结合。所述炔基可任意被一个或多个卤素取代基取代。所述炔基的例子包括乙炔、丙炔等。

术语“烷撑”是指饱和二价烃部分，其含有1～20个碳原子、优选1～10个碳原子、且更优选1～6个碳原子，并形成直链或支链。所述烷撑基可任意被一个或多个卤素取代基取代。所述烷撑基的例子包括甲撑、乙撑、丙撑、丁撑、己撑等。

术语“链烯撑”是指具有一个或多个碳-碳双键的二价烃部分；含有2～20个碳原子、优选2～10个碳原子、且更优选2～6个碳原子；并且形成直链或支链。所述链烯撑可使用具有碳-碳双键的碳原子或使用饱和碳原子与上述化学结构结合。所述链烯撑基可任意被一个或多个卤素取代基取代。

术语“环烷撑”是指环原子数为5～12个碳的饱和或不饱和非芳族二价单环、双环或三环烃部分，并且可任意被一个或多个卤素取代基取代。其示例为环丙撑、环丁撑等。

术语“芳撑”是指二价单环、双环或三环芳烃部分，其环原子数为6～40个原子、优选6～20个原子、且更优选6～12个原子，并且可任意被一个或多个卤素取代基取代。所述芳撑基的芳香部分仅含有碳原子。所述芳撑基的例子包括苯撑等。

术语“芳烷撑”是指上述烷基的一个或多个氢原子被芳基取代并且可被一个或多个卤素取代基任意取代的二价部分。其示例为甲基苯撑等。

术语“炔撑”是指具有一个或多个碳-碳三键的二价烃部分；含有2～20个碳原子、优选2～10个碳原子、且更优选2～6个碳原子；并形成直链或支链。所述炔撑基可使用具有碳-碳三键的碳原子或使用饱和碳原子与上述化学结构结合。所述炔撑基可被一个或多个卤素取代基任意取代。其示例为乙炔撑、丙炔撑等。

术语“键”是指仅包括键但不具有任何取代基的部分。

在其主链上包括具有光反应性基团的多环化合物的聚合物可于10～200℃的温度下在催化混合物的存在下制备，所述催化混合物含有：具有10族过渡金属的前催化剂(precatalyst)，提供能够与前催化剂的金属弱螯合的路易斯碱的第一助催化剂，以及，任选地，用于提供含有15族中性电子供体配体的化合物的第二助催化剂。如果反应温度低于10℃，存在聚合活性很低的问题。如果温度高于200℃，催化剂分解，这是不希望的结果。

优选所述催化剂混合物基于1摩尔的具有10族过渡金属的前催化剂，包括1～1000摩尔的用于提供能够与所述前催化剂的金属弱螯合的路易斯碱的第一助催化剂，任选地，1～1000摩尔的用于提供含有15族中性电子供体配体的化合物的第二助催化剂。如果第一和第二助催化剂的含量少于1摩尔，存在未实现催化剂的活化的问题。如果含量多于1000摩尔，催化剂的活化低，这不是所希望的结果。

一种容易地参与路易斯酸-碱反应以和中心金属分离的具有路易斯碱官能团的化合物，可用作具有10族过渡金属的前催化剂，以使碱通过第一助催化剂容易地分离，以将中心过渡金属转化为催化活性物质。其示例为[(烯丙基)Pd(Cl)]₂(氯化烯丙基钯二聚体)、(CH₃CO₂)₂Pd[乙酸钯(II)]、[CH₃COCH＝C(O-)CH₃]₂Pd[乙酰丙酮酸钯(II)]、NiBr(NP(CH₃)₃)₄或[PdCl(NB)O(CH₃)]₂。

此外，为了稳定过渡金属或用于提供该过渡金属的另一化合物，用于提供能够与所述前催化剂的金属弱螯合的第一助催化剂可包含一种易于与路易斯碱反应以形成过渡金属中的空位并且与过渡金属化合物弱螯合的化合物。其示例为如B(C₆F₅)₃的硼烷、如二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯的硼酸酯、如甲基铝氧烷(MAO)或Al(C₂H₅)₃的烷基铝、和如AgSbF₆的过渡金属卤化物。

根据本发明的实施方式，可通过以下步骤制备在其主链上含有具有光反应性基团的多环化合物的聚合物。首先，制备催化混合物。所述催化混合物包括：具有10族过渡金属的前催化剂，提供能够与前催化剂的金属弱螯合的路易斯碱的第一助催化剂，以及，任选地，用于提供含有15族中性电子供体配体的化合物的第二助催化剂。然后，在有机溶剂的存在下，含有化学式1的化合物的单体溶液和催化混合物进行加成聚合。然而，加入催化剂、单体和溶剂的顺序没有限制。

除了使用在其主链上包括具有本发明的光反应性基团的多环化合物的聚合物之外，可使用本领域已知的方法和材料制备根据本发明的液晶配向膜。

根据本发明的另一实施方式，制备根据本发明的液晶配向膜的方法包括：(a)在基板上涂覆用于聚合的组分的溶液，该溶液包括上述在其主链上含有具有光反应性基团的多环化合物的聚合物；(b)照射偏振紫外线，以形成配向膜；以及，任选地，(c)在等于或低于配向膜的玻璃化转变温度下退火所述配向膜。然而，如果必要，可省略退火步骤。

具体地，将上述用于聚合的组分的溶液涂覆到装有透明电极的基板上，并且除去溶剂以形成膜。然后，将在预定方向上偏振的偏振紫外线照射到所得膜上，以对膜表面提供各向异性后，在低于配向膜的玻璃化转变温度的温度下进行退火，以提供第二配向，由此制得液晶配向膜。然而，如果必要，可省略该退火步骤。

根据本发明，用于溶解含有所述聚合物的用于聚合的组分的溶剂没有限制，只要其为有机溶剂。其示例为c-戊酮、氯苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、γ-丁内酯、四氢呋喃等。

聚合物溶液中聚合物的含量取决于粘度、挥发性等，并且优选0.1～20wt％、且更优选1～10wt％。即，使用印刷法、旋涂法等将聚合物溶液涂覆到基板的表面上。然后，将其干燥以形成作为配向膜的材料的涂层。由此，如果聚合物的含量低于0.1wt％，涂层厚度过度降低，因此，可能会不能可靠地制得令人满意的液晶配向膜。如果含量多于20wt％，由于涂层厚度过度增加，难于制得令人满意的液晶配向膜，并且溶液粘度增加，因此不希望地降低了涂覆特性。

所述基板示例为透明基板，其包括如浮法玻璃和典型玻璃的玻璃，或者如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯砜和聚碳酸酯的塑料膜。透明导电膜被层叠到基板上，并且示例为ITO膜、NESA膜等。

可使用旋涂法或印刷法将溶解有光反应性化合物的溶液涂覆到基板上，方法没有限制。例如，可通过溶液将基板涂覆至800～2000的厚度，以形成配向膜。

优选在80～300℃下干燥涂覆到基板上的配向膜30秒至60分钟，如果必要，可在更高的温度下加热长达1小时或更长，以除去溶剂。

然后，使用强度为约1～1000mW/cm²的UV灯和偏振器，经过线性偏振的偏振紫外线照射其表面约0.5秒至60分钟，以引起光反应器中的二聚化，由此实现第一分子配向。如果必要，在低于偏振膜的玻璃化转变温度的温度下进行退火，或者另外进行曝光，以实现第二分子配向。该方法能够应用于所有含有肉桂酸酯基、查耳酮基、香豆素基或马来酰胺基的聚合物。

在本发明中，当进行退火时，优选退火温度为25～300℃。如果退火温度高于300℃，可能发生热变形，这是不希望的结果。如果必要，可省略退火。

在制备根据本发明的液晶配向膜的方法中，优选退火时间为0秒～60分钟。如果时间多于60分钟，可能发生热变形，这是不希望的。如果必要，可省略退火。

根据本发明的液晶显示器特征在于，其包括上述本发明的液晶配向膜。除了上述液晶配向膜，根据本发明的液晶显示器可具有本领域已知的结构。

图1说明根据本发明的液晶显示器。参照图1，根据本发明的彩色液晶显示装置10包括：一对彼此相对的基板12、14，填充在其间的液晶16，在基板12上形成的液晶驱动装置18，连接于液晶驱动装置18的透明电极(像素电极)20a、20b、20c，形成于另一基板14上以面向透明电极20的反电极22，支持液晶16的配向膜24，形成于一对基板12、14上的偏振滤光片(下偏振滤光片26和上偏振滤光片28)，以及形成于基板14上的彩色滤光片30r、30g、30b。

用于液晶显示器的普通基板可用作基板12、14，并且，除了玻璃基板，还可使用如陶瓷材料的多种材料。另外，可使用任何形状，只要其与待商业化的液晶显示装置相对应。例如，可使用如平面矩形形状的预定形状。

液晶16通过施加电压改变分子的排列状态。例如，在图1中所示的TN(扭转向列)-型液晶的情况下，如果没有施加电压，分子的行列以90°角扭转。但是，通过施加电压，拉直了行列，因此避免了扭转。另外，将图1中未示出并包括微粒等的衬垫材料置于两配向膜(24、24)之间，并且通过该衬垫材料恒定地维持待填充液晶的间隔。

薄膜晶体管(TFT)可用作液晶驱动装置18。液晶驱动装置18起到使用驱动信号控制施加到液晶的电压的作用。

透明电极20与在另一基板14上形成的反向电极22一起形成一对，并起到向液晶16施加来自液晶驱动装置18的电压的作用。通常，可使用ITO膜等。在各像素中提供液晶驱动装置18和透明电极20a、20b、20c。然而，反向电极22通常可起到用于各像素的普通电极的作用。

偏振滤光片26、28是具有发出线性偏振光功能的膜。在图1所示的液晶显示装置10中，提供在基板12、14上形成的下滤光片26和上滤光片28，以使其偏振方向为直角。

在彩色液晶显示装置中使用彩色滤光片30，并且具有三种颜色：红、绿、和蓝色的彩色滤光片形成用于各像素的一套装置。在彩色液晶显示装置中，可通过结合上述三种颜色得到各种颜色。

通过以下实施例可得到对本发明更好的理解，提出这些实施例来说明，而不应解释为本发明的限制。

在下述实施例中，所有用于处理对空气或水敏感的化合物的操作均使用标准Schlenk技术或干燥盒技术进行。使用Bruker 300光谱仪得到核磁共振(NMR)谱。与此相关，在300MHz测量¹H NMR，并在75MHz测量¹³C NMR。使用GPC(凝胶渗透色谱)测量聚合物的分子量和分子量分布。与此相关，使用聚苯乙烯样品作为标准。

在钾/二苯甲酮中蒸馏甲苯，以将其纯化，并且在CaH₂中蒸馏二氯甲烷，以将其纯化。

合成实施例1

1-(1)单体的合成

5-降冰片烯-2-甲醇的合成

将DCPD(二环戊二烯，Aldrich，397g，3mol)和烯丙醇(Aldrich，331g，和5.7mol)放入2L高压反应器中后，将温度升高到210℃。在300rpm搅拌下反应1小时后，冷却反应物并转移到蒸馏器。在56℃下使用真空泵，在1托的减压下重复蒸馏2次，以得到产物。(产率：52％)

¹H-NMR(300MHz，CDCl₃)：δ6.17～5.91(m，2H)，3.71～3.19(m，2H)，2.91～2.75(m，2H)，2.38(m，1H)，1.83(m，1H)，1.60～1.12(m，2H)，0.52(m，1H)

5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯的合成

将如上所述合成的5-降冰片烯-2-甲醇(15g，0.121mol)、三乙胺(Aldrich，61.2g，0.605mol)和20ml THF放入250ml双颈烧瓶后，在0℃下冰水浴中进行搅拌。将肉桂酰氯(22.1g，0.133mol)溶于60ml THF，然后使用另外的烧瓶缓慢加入反应物中。10分钟后，将反应物加热至室温，并另外搅拌1小时。使用乙酸乙酯稀释溶液，转移到分液漏斗，用水和NaHCO₃洗涤数次，并在减压下蒸馏以除去溶剂。使用柱层析(己烷∶乙酸乙酯＝20∶1)进行纯化，以得到产物。(产率：88％)。

¹H-NMR(300MHz，CDCl₃)：δ7.71～7.66(dd，1H)，7.53～7.36(m，5H)，6.49～6.42(dd，1H)，6.17～5.98(m，2H)，4.10～3.76(m，2H)，2.94～2.75(m，2H)，2.45(m，1H)，1.91～1.83(m，1H)，1.48～1.16(m，2H)，0.59(m，1H)

1-(2)聚合物的合成

5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯的聚合

将5g作为单体的5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯(19.66 m□)和5□作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于1□二氯甲烷的0.88mg(CH₃CO₂)₂Pd和1.1mg三环己基膦，和6.3mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在40℃搅拌下进行反应18小时。

反应进行18小时后，将反应物放入过量的乙醇中，以制备白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在65℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，以制得1.6g降冰片烯肉桂酸甲酯聚合物(Mw＝703,000，PDI＝2.0，产率＝32％)。

合成实施例2

2-(1)单体的合成

4-羟基肉桂酸甲酯的合成

将4-羟基肉桂酸(Aldrich，20g，0.122mol)溶于120ml甲醇后，向其中加入2ml硫酸。在65℃下进行回流5小时后，将反应物冷却，并减压以除去过量甲醇。制得红色固体。用大量的乙酸乙酯提取该红色固体，用NaHCO₃和H₂O洗涤，用无水MgSO₄干燥，并过滤，使用旋转式蒸发器除去溶剂，由此制得红色固体产物。产量：20.63g(95％)

¹H-NMR(400MHz，acetone d₆)：δ 7.58～7.62s(d，1H)，7.53～7.55(dd，2H)，6.88～6.91(dd，2H)，6.32～6.36(d，1H)，3.70(s，3H)

(肉桂酸甲酯)-5-降冰片烯-2-羧酸酯的合成

将降冰片烯羧酸(Aldrich，11g，79.64mmol)、如上所述合成的4-羟基肉桂酸甲酯(12.9g，72.4mmol)、EDC[1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐](Aldrich，22.2g，115.84mmol)放入250ml双颈烧瓶中，然后溶于100ml DMF。温度降低到0℃后，在其上缓慢滴加三乙胺(Aldrich，50ml，362mmol)。当反应完成时，温度提高到室温后3小时，使用大量的乙酸乙酯进行提取。用NaHCO₃和H₂O洗涤数次，用无水MgSO₄干燥，过滤，并使用旋转式蒸发器除去溶剂，由此制得黄色固体产物。使用柱层析进行纯化(己烷∶乙酸乙酯＝6∶1)，以制备纯产物。(产率：60％)

¹H-NMR(300MHz，CDCl₃)：δ7.64～7.69(dd，1H)，7.50～7.53(dd，2H)，7.05～7.14(dd，2H)，6.36～6.43(dd，1H)，6.06～6.27(m，2H)，3.80(s，3H)，2.99～3.39(m，3H)，2.01(m，1H)，1.35～1.60(m，3H)

2-(2)聚合物的合成

(肉桂酸甲酯)-5-降冰片烯-2-羧酸酯的聚合

将3g作为单体的(肉桂酸甲酯)-5-降冰片烯-2-羧酸酯(10.06mmol)和7□作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于1□二氯甲烷的0.98□(CH₃CO₂)₂Pd和1.13mg三环己基膦和6.4mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在90℃搅拌下进行反应5小时。

反应进行5小时后，将反应物放入过量的乙醇，以制备白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在65℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，从而制得1.36g(肉桂酸甲酯)-5-降冰片烯-2-羧酸酯聚合物(Mw＝289,000，PDI＝2.76，产率＝45％)。

合成实施例3

3-(1)单体的合成

6-(4-氧肉桂酸甲酯)己醇的合成

将如上所述合成的4-羟基肉桂酸甲酯(8g，44.9mmol)、NaOCH₃(Aldrich，2.4g，44.9mmol)和NaI(270mg，催化量)放入250ml双颈烧瓶，然后溶于100ml二甲基乙酰胺。搅拌1小时后，向其中加入氯己醇(Aldrich，6ml，44.9mmol)，在100℃下回流2天。一旦反应结束，将其冷却至室温，并除去溶剂。然后，所得固体溶于过量的甲醇，以除去未溶解的固体部分，并降低压力以除去溶剂；由此制得8.4g白色固体产物(产率：67.2％)。

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.64～7.68(d，1H)，7.48～7.49(dd，2H)，6.89～6.91(dd，2H)，6.30～6.34(d，1H)，3.98～4.02(t，2H)，3.81(s，3H)，3.67～3.70(t，2H)，1.46～1.84(m，8H)

6-(4-氧肉桂酸甲酯)己基-5-降冰片烯-2-羧酸酯的合成

将降冰片烯羧酸(Aldrich，5g，36.22mmol)、如上所述合成的6-(4-氧肉桂酸甲酯)己醇(8.4g，30.18mmol)、EDC(Aldrich，9.26g，48.29mmol)和HOBT(Aldrich，6.12g，45.27mmol)放入250ml双颈烧瓶中，然后溶于70ml DMF。温度降低到0℃后，在其上缓慢滴加三乙胺(Aldrich，21ml，150.9mmol)。当反应完成时，温度提高到室温后一夜，使用大量的乙酸乙酯进行提取。用NaHCO₃和H₂O洗涤，用无水MgSO₄干燥，过滤，并使用旋转式蒸发器除去溶剂；由此制得黄色液体产物。使用柱层析进行纯化(己烷∶乙酸乙酯＝7∶1)，以制得纯产物。(产率：70％)

¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.65～7.69(d，1H)，7.47～7.49(dd，2H)，6.90～6.92(dd，2H)，6.31～6.35(d，1H)，5.93～6.22(m，2H)，3.99～4.05(tt，4H)，3.81(s，3H)，2.92～3.22(m，3H)，2.19(m，1H)，1.28～1.85(m，11H)

3-(2)聚合物的合成

6-(4-氧肉桂酸甲酯)己基-5-降冰片烯-2-羧酸酯的聚合

将5g作为单体的6-(4-氧肉桂酸甲酯)己基-5-降冰片烯-2-羧酸酯(12.55mmol)和5□作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于2ml二氯甲烷的5.6□(CH₃CO₂)₂Pd和7mg三环己基膦和40.2mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在90℃搅拌下进行反应18小时。

反应进行18小时后，将反应物放入过量的乙醇中，以产生白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在65℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，以制得1.6g降冰片烯肉桂酸甲酯聚合物(产率＝32％)。

合成实施例4

4-(1)单体的合成

5-降冰片烯-2-查耳酮酯的合成

将降冰片烯酸(Aldrich，11g，79.64mmol)、2-羟基查耳酮(16.2g，72.4mmol)、EDC(Aldrich，22.2g，115.84mmol)和HOBT(Aldrich，14.7g，108.6mmol)放入250ml双颈烧瓶中，然后溶于100ml DMF。温度降低到0℃后，在其上缓慢滴加三乙胺(Aldrich，50ml，362mmol)。当反应完成时，温度提高到室温后一夜，使用大量的乙酸乙酯进行提取。用NaHCO₃和H₂O洗涤，用无水MgSO₄干燥，过滤，并使用旋转式蒸发器除去溶剂，由此制得产物。使用柱层析进行纯化(己烷∶乙酸乙酯＝20∶1)，以制备纯产物。(产率：80％)

4-(2)聚合物的合成

5-降冰片烯-2-查耳酮酯的聚合

将4.3g作为单体的5-降冰片烯-2-查耳酮酯(12.5mmol)和10ml作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于1□二氯甲烷的5.6□(CH₃CO₂)₂Pd和7mg三环己基膦，和40.2mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在90℃搅拌下进行反应18小时。

反应进行18小时后，将反应物放入过量的乙醇中，以产生白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在70℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，以制得3g降冰片烯-2-查耳酮酯聚合物(产率＝70％)。

合成实施例5

5-(1)单体的合成

5-降冰片烯-2-香豆素酯的合成

将降冰片烯酸(Aldrich，11g，79.64mmol)、7-羟基香豆素(11.7g，72.4mmol)、EDC(Aldrich，22.2g，115.84mmol)和HOBT(Aldrich，14.7g，108.6mmol)放入250ml双颈烧瓶中，然后溶于100ml DMF。温度降低到0℃后，在其上缓慢滴加三乙胺(Aldrich，50ml，362mmol)。当反应完成时，温度提高到室温后一夜，用大量的乙酸乙酯进行提取。用NaHCO₃和H₂O洗涤，用无水MgSO₄干燥，过滤，并使用旋转式蒸发器除去溶剂，由此制得产物。使用己烷/乙醇进行重结晶，以制得纯产物(产率：70％)。

5-(2)聚合物的合成

5-降冰片烯-2-香豆素酯的聚合

将3.5g作为单体的5-降冰片烯-2-香豆素酯(12.5mmol)和7ml作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于1□二氯甲烷的5.6□(CH₃CO₂)₂Pd和7mg三环己基膦，和40.2mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在90℃搅拌下进行反应18小时。

反应进行18小时后，将反应物放入过量的乙醇中，以产生白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在70℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，以制得2g降冰片烯-2-香豆素酯聚合物(产率＝57％)。

合成实施例6

6-(1)单体的合成

5-降冰片烯-2-马来酰亚胺酯的合成

将降冰片烯酸(Aldrich，11g，79.64mmol)、N-羟基马来酰亚胺(8.2g，72.4mmol)、EDC(Aldrich，22.2g，115.84mmol)和HOBT(Aldrich，14.7g，108.6mmol)放入250ml双颈烧瓶中，然后溶于100ml DMF。温度降低到0℃后，在其上缓慢滴加三乙胺(Aldrich，50ml，362mmol)。当反应完成时，温度提高到室温后一夜，使用大量的乙酸乙酯进行提取。用NaHCO₃和H₂O洗涤，用无水MgSO₄干燥，过滤，并使用旋转式蒸发器除去溶剂，由此制得产物。使用己烷/乙醇进行重结晶，以制得纯产物(产率：70％)。

6-(2)聚合物的合成

5-降冰片烯-2-马来酰亚胺酯的聚合

将2.9g作为单体的5-降冰片烯-2-马来酰亚胺酯(12.5mmol)和6□作为溶剂的纯化甲苯加入250□Schlenk烧瓶中。将作为催化剂的溶于0.5□]二氯甲烷的5□(CH₃CO₂)₂Pd和7mg三环己基膦，和40.2mg作为助催化剂的二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯加入烧瓶，并在90℃搅拌下进行反应18小时。

反应进行18小时后，将反应物放入过量的乙醇中，以产生白色聚合物沉淀。使用玻璃漏斗过滤该沉淀，以收集聚合物，并且在70℃下真空烘箱中干燥该收集的聚合物24小时，以制得1.5g降冰片烯-2-马来酰亚胺酯聚合物(产率＝52％)。

配向膜的制备

实施例1

将合成实施例1中制备的降冰片烯肉桂酸甲酯聚合物溶于作为溶剂的c-戊酮中，至2wt％的浓度，并使用旋涂法以4500rpm涂覆到石英基板上，以制备膜。

在120℃烘箱中加热该膜10分钟，以从中除去溶剂，使用强度为200mW/□的高压汞灯作为光源进行照射，并且将使用Meadowlark公司制造的Glan-激光偏振器偏振的UV照射到涂覆在所述石英基板上的膜上。进行辐射5秒钟。80℃下加热10秒钟，以实现退火，由此改善分子排列。

实施例2

除了使用合成实施例2中制备的聚合物代替合成实施例1中制备的聚合物之外，重复实施例1的步骤。

实施例3

除了使用合成实施例3中制备的聚合物代替合成实施例1中制备的聚合物之外，重复实施例1的步骤。

实施例4

除了使用合成实施例4中制备的聚合物代替合成实施例1中制备的聚合物之外，重复实施例1的步骤。

实施例5

除了使用合成实施例5中制备的聚合物代替合成实施例1中制备的聚合物之外，重复实施例1的步骤。

实施例6

除了使用合成实施例6中制备的聚合物代替合成实施例1中制备的聚合物之外，重复实施例1的步骤。

对比例1

除了使用以下化学式的化合物代替5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯之外，重复实施例1的步骤，以制备配向膜。

CelAc＝纤维素乙酸酯

对比例2

除了使用以下化学式的化合物代替5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯之外，重复实施例1的步骤，以制备配向膜。

Cel＝纤维素

对比例3

除了使用以下化学式的化合物代替5-降冰片烯-2-肉桂酸甲酯之外，重复实施例1的步骤，以制备配向膜。

CelAc＝纤维素乙酸酯

实验实施例1

光反应性的评估-FT-IR谱

为了评估配向膜的光反应性，观察实施例1～6和对比例1～3中制备的液晶配向膜的FT-IR谱。在直到聚合物的化学式1a～1d中C＝C键的拉伸模式(stretching mode)的强度由于照射(使用强度为20mW/cm²的汞灯)降低到初值的一半所需的时间(t_1/2)及其降低的能量值(E_1/2＝20mW/□×t_1/2)方面比较地进行评估。结果在下表1中描述。

由t_1/2的比较结果，可见与对比例相比，在实施例1～6中，其降低约1/20～1/4，由此可证实根据本发明的液晶配向膜的光反应速度是优异的。

表1

  t_1/2(min)  E_1/2(J/cm²)  实施例1  1.0  1.2  实施例2  1.1  1.3  实施例3  1.0  1.2

  实施例4  1.2  1.4  实施例5  1.0  1.2  实施例6  1.3  1.6  对比例1  20.1  24.1  对比例2  9.3  11.2  对比例3  4.5  5.4

热稳定性的评估-使用光学显微镜观察到的数据

为了评估配向膜的热稳定性，将实施例1～6和对比例1～3中制备的液晶配向膜在100、150和180℃各加热10分钟。使用配向膜制备简单的液晶盒(盒间隙：约5μm)，其温度变化或不变，并使用偏振显微镜观察液晶的排列。结果分为高、中和低水平，并结合照片示于图2中。在液晶盒的制备中，排列两个经过相同的热滞后的基板，以使配向膜向内面对，并且照射时上基板和下基板中的偏振方向彼此平行。

参照图2，在对比例1～3的情况下，通过偏振显微镜观察到白点或线。原因是，在热稳定性不良的配向膜中，分子排列由于热而局部随机变化，因此在分子排列随机变化的位置液晶没有不希望地排列。另一方面，在实施例1～6的情况下，即使温度提高到100～180℃，液晶的排列也是恒定的。

通常，已知光排列的热稳定性取决于两个因素。

第一是膜的稳定性，其与聚合物的变性(分解、流动)有关。这可通过使用Tg高于加工温度的聚合物最小化。

第二是排列状态的稳定性，其与面板上光配向膜的性能有关。这与加热时各向异性保持的程度有关，各向异性即预定方向上液晶的排列特性。与此相关，通过暴露于偏振射线的光反应性基团的反应形成的二聚体引起各向异性。如果对于相同的照射量，光反应进行相对快，则在加热下光反应的官能团既不分解也不重排的可能性增加。因此，可避免液晶排列能力的降低。关于光配向膜的性能，对热的排列稳定性是重要因素，并且通过确定当具有相同能量的UV照射相同时间时，实现引起光配向的光反应进度进行上述特性的比较。

参照上述两个因素，将描述实施例和对比例的热稳定性的评估结果。

也就是说，关于膜的稳定性，在实施例和对比例中用作配向膜的材料的降冰片烯、纤维素和纤维素乙酸酯均具有高于加工温度的180℃或更高的Tg。因此，其均保证膜所希望的稳定性。

关于排列状态的稳定性，如光反应性的评估中所示，实施例1～6的液晶配向膜较对比例1～3的液晶配向膜具有更佳的光反应速度。因此，对于相同的照射量，光反应进行相对快，因此，理想地保持了对热的排列状态的稳定性。

因此，本发明的液晶配向膜在膜的稳定性和配向状态的稳定性方面是优异的，因此可证实其具有高的热稳定性。

[工业应用性]

根据本发明，由于使用在其主链上含有具有高的玻璃化转变温度的多环化合物的聚合物进行制备，因此热稳定性优异。另外，由于聚合物中晶格空位相对大，光反应性基团能够在聚合物的主链中相对自由地移动，因此，可提供具有改善的光反应速度的液晶配向膜。