TWI373671B - Alighment material composition and alignment layer - Google Patents
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Description
1373671 101-8-10
正替贿I 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種配向材料組成物及配向層，且特 別是有關於一種能夠有效吸收紫外光且避免液晶^化的配 向材料組成物及配向層。 【先前技術】 近來，為了使液晶顯示面板達到省電與較低的消耗功 率，業界大多將驅動元件設定在較低的圖框頻率(Frame Frequency)與灰階顯示的功能。然而，此時由於存在於液 ，顯示面板中的帶電離子具有足夠的運動時間形成内部電 場，内部電場使得液晶分子的排列方向有所改變而對液晶 顯示面板造成了顯示品質的問題，這些問題包括：電壓保 持率（Voltage Holding Ratio ’ VHR)、臨界電壓值(Thresh〇ld Voltage)、閃燦（Flicker)以及影像殘留（Image Retenti〇n Effect)等。 形成上f帶轉子的原因，常是來自於液晶或配向層 材料’特別是當液晶或配向層材料被紫外線照射時，紫外 線之能量將導致液晶或配向層材料發生光化學反應而分解 出帶電離子。由此可知，當液晶顯示面板長期受到背光源 ，是外界光賴射時，便逐漸會有上述的問題產生，此即 俗知的液晶老化(Aging)。 【發明内容】 4 /将^月/0日10養8為換頁 有鑑於此，本發明提出一種配向材料組成物及配向 層’能夠有效吸收紫外線且避免液晶老化。 本發明提出一種配向材料組成物，包括配向材料、紫 外線吸收劑、光安定劑及溶劑。紫外線吸收劑具有下列式 1-1或式1-2之化學式：
N-R1 式1-1
其中X表示氫、烷基或鹵素，R1表示苯環碳長鏈衍生物 光安定劑具有下列式2之化學式：
其中R2表示酯基衍生物或銨基衍生物，R3表示氫、 氫氧基或是院基。 本發明又提出一種配向層，適於用於液晶顯示面板 中，配向層之成份包括如上述之配向材料、紫外線吸收劑 及光安定劑。 基於上述’本發明所提出之配向材料組成物及配向 1373671 101-8-10 ¥曰修正替換頁 層，可經由調整配向材料、紫外線吸收劑、光安定劑及溶 劑之種類及其組成比例，達到有效吸收紫外線且避免液晶 老化之效果。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 配向材料组成物 本發明所提出之配向材料組成物’其組成包括配向材
料、紫外線吸收劑、光安定劑及溶劑。紫外線吸收劑具有 下列式1-1或式1-2之化學式： A
式1-1
式1-2 其中X表示氫、燒基或鹵素，R1表示苯琴 光安定劑則具有下列式2之化學式： R1表示苯環碳長鏈衍生物。
R3表示氫、氫氧 其中R2表示酯基衍生物或錄基衍生物， 1373671 〇 W勝日修#換頁 基或是烧基。 ~~ 一 詳細地說，上述之配向材料例如包括 物，然而本發明不以此為限。而紫外線吸收劑之ri 示下列式3之取代基： $
a2 式3
其中，A1表示氫或烷基或
，A2表禾烷基、 CH2CH2CO(OCH2CH2)6、一CH2CH2CO(OCH2CH2)7、
7 U/3671 Μ年*^月β日修正替換頁 101-8-10
上述紫外線吸收財吸
本發明之—實施射，紫外線吸收劑是二=== 分佈在勝編的紫外線進行吸收時，相 400〜72〇nm之可見光能量則不會因能量被吸收而使亮 弱，換句話說，在避免液晶老化的同時也不會造成可見光 的穿透率降低。 舉例來說，上述紫外線吸收劑可選自下列化合物至少 其中之一：
式8 1373671
CH2CH2CO(OCH2CH2)7 式 9 α
Φ0 α
2-[2-羥基-3,5-二(1，1-二甲基丙基苯基)]-2Η-苯並三唑 (Phenol,2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(l, 1 -dimethylpropyl)-) a
式12 9 1373671__ 101-8-10 年·/¾修正替換 2-(2H-笨並三唑-2-基>4-甲基苯酚 (2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-methyl-Phenol 2-(2'-Hydroxy-5'-methyl phenyl) benzotriazole)
式13 2-[2-羥基-5-(l，l，3,3-四曱丁基)苯基]苯並三唑 (2-(2H-benzotriazol_2-yl)-4-(l，1，3,3-tetramethylbutyl)-Phenol)
2-丙烯酸-2-曱基-2-[3-(2H-苯並三唑-2-基)-4-羥苯基]乙酯 (2-Propenoic acid, 2-methyl-,2-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]ethy 1 ester)
2-(2H)-苯並三氮唑-2-基)-4,6-雙(1，1_二甲基乙基)苯酚 (Phenol, 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(l,1 -dimethylethyl)-) 1373671 …年、Λ/。日修ιώ·替換頁
式16 2-(2·-經基-3Wt 丁基-5’-叔丁基苯基)苯並三唑 (Phenol,
2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(l, 1 -dimethylethyl)-6-(l -methylpropyl)-)
2-(5-乳-2H-笨二°坐-2-基)-6-(l，l-二甲基乙基)-4-甲基苯紛 (2-(5-Chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-6-(l, 1 -dimethylethyl)-4-methylp- henol)
2-(2H-苯並三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯乙基)-苯酚 11 1373671
(2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(l-methyl-l-phenylethyl)ph enol)
由於上述紫外線吸收劑在配向材料組成物中具有能 吸收波長190〜400nm紫外線的發色基團，例如是：
因而，紫外線吸收劑在吸收紫外線之能量後可形成氫 鍵、並可同時發生分子間互變異構（tautomerism)的可逆 反應，使光能轉變為熱能◊紫外線吸收劑在將吸收的能量 以熱能形式消耗之後，即可回復到原本之基態能級。 而在本發明所提出之配向材料組成物中，上述光安定 劑可選自下列化合物至少其中之一：
12 1373671
ο ο II II Ο—C—(CH2)8—c—ο
式22
式23
式24
R R Η I I Η R—N-(CH2)3-N-(CH2)2-N-(CH2)3-N~ 式25
c4h9
式26 13 1373671 _ 101-8-10 (年以月卜日修正替換頁
式27。 上述光女疋劑之作用機制’則為一氮陸圜（piperidine ) 上的氮原子會去捕捉過氧自由基(peroxide radical)，使得過 氧自由基陷入可逆反應中而無法對配向材料或液晶材料之 分子鏈造成進一步破壞。 此外，上述溶劑則可包括： N-曱基石比嗔烧酮(N-Methyl Pyrrolidone，NMP)
γ-丁内醋(γ-Butyrolactone)
式29 乙二醇一 丁基鍵(Ethylene Glycol Monobutyl Ether) 式30 Η 1373671 ίί
Ο II < >< ,Ν—R2-
I! ιι Ο :1 〜10 式31
ο II
ο II ο 式32 要;主.㈣是’本發明所提出之配向材料組成物’其特 徵在於同時將紫外線吸收劑與綠定劑加人配向材料中。 紫外線吸收舰了相保触向材料 安定劑免於料㈣破如財其料 此，在防止液晶老化的目標上可以得到加乘性的效果。 夕之料線吸收顯光安定射有保護液晶 功能會受到諸多因素之影響，例如：溶解性、 成物之上述配向材料組 、、’成還要考里在後，形成配向層時之成膜性。 考量上述之各種因素，在本發明的較佳實施例i，上 述配向材料魟成物之配向材料的含量為2〜7 。 工 線吸收劑的含量為0.2〜2.Gwt%，光安定_含1而紫1 〜2.0wt% ’具有此範圍之配向材料組成物 、丨為〇.2 紫外線吸收能力與防止液晶老化的效果。 乂明顯的 15 1373671 年月一日修正替換頁 101-8-10 配向層 圖1為·一種液晶顯不面板之不思圖。清參考圖1，本 發明提出一種配向層230a、230b，其適於用於液晶顯示面 板200中，配向層230a、230b之成份包括配向材料、紫外 線吸收劑及光安定劑。關於配向材料、紫外線吸收劑及光 安定劑之化學式已於上述實施方式中說明，在此不再予以 重述。 而在液晶顯示面板200中，配向層230a、230b分別 位於兩基板210、220之上。基板210、220例如可以是薄 膜電晶體陣列基板與彩色濾光基板，而液晶層240則位於 兩配向層230a、230b之間。配向層230a、230b之成份大 致和上述實施方式之配向材料組成物相同，其主要差異在 於，配向層230之組成中溶劑已去除。實際上在製作配向 層230a、230b時，例如可將上述配向材料組成物經過預烤 (攝氏120度’ 2分鐘)以及硬烤(攝氏220度，15分鐘）的程 序，此程序可將溶劑去除而得到配向層230a、230b。 本發明所提出之配向層230a、230b，由於具有紫外線 吸收劑及光安定劑加乘性的效果，將會有較為顯著的紫外 光線吸收效果、並可有效防止液晶顯示面板2〇〇在光線L 的照射下’由於紫外線所導致的液晶層240老化。 電壓保持率 值得一提的是，為了使液晶老化的現象能夠被定量分 16 1373671 ___ ，半/月Λ卿修1 正替換頁 析，一般會透過電壓保持率的量測來進行。對於上述液晶 顯示面板200而言，電壓保持率是一個重要的參數’愈南 的電壓保持率代表著液晶層240争的液晶分子(未繪示)愈 能夠維持在一定的排列方向上，亦即液晶顯示面板200將 會擁有較佳的顯示均勻性。然而，當液晶顯示面板200在 較低之驅動頻率下使用時，液晶顯示面板200中之帶電離 子(未繪示)將會有足夠的時間漂移至配向層230a、230b與 液晶層240的介面235a、235b上，使得液晶層240之電壓 保持率降低。因此，可以設計在不同的驅動頻率下量測電 壓保持率’比較其量測之結果即可得知液晶老化的程度。 以下將以兩組實施例之電壓保持率來對本發明加以 說明。 對照實施例 在本發明之對照實施例中’配向層之配向材料為1〇〇 克之聚醯胺酸組成物，特別是，此配向層中沒有添加紫外 線吸收劑或光安定劑。將依此組成製作之試樣在不同的驅 動頻率及電壓下進行電壓保持率之量測，其結果如圖2之 S1所示，其中，測試條件A為驅動頻率60赫茲與電壓i 伏特；測試條件B為驅動頻率0.6赫茲與電壓1伏特；測 試條件C為驅動頻率60赫茲與電壓5伏特；測試條件D 為驅動頻率0.6赫茲與電壓5伏特。此外，在上述四組測 試條件中，其一個晝面掃描時間皆為6〇微秒。 接著，對本實施例之試樣進行紫外線照射，以每秒能 17 1373671 p年》/ P日修正替换頁 101-8-10 量50mW之紫外線照射％秒後，同樣依上述四種測試條 件A、B、C及D對紫外線照射後之試樣進行電壓保持率 之量測，其結果示於圖2之S2。 請參照圖2 ’本實施例之試樣在照射紫外光後，其電 壓保持率均較照射紫外光前低，而在低頻之測試條件A及 B中’電壓保持率均低於80%，尤其是，測試條件B之電 壓保持率更低於6〇%。 最佳實施例 鲁 在本發明之最佳實施例中，配向層之配向材料的重量 為99.6克’而此配向材料包括聚醯胺酸組成物及溶劑，而 紫外線吸收劑為0.2克之2-[2-羥基-3,5-二(1，1-二甲基丙基 苯 基 )]-2Η- 苯 並三唑 (Phenol’2-(2H-benz〇triazol-2-yl)-4,6-bis(l，1 -dimethylpropyl)-)
式10。 光安定劑則為0.2克，且光安定劑是由以下兩種化合 物所組成： τ τ ο ο 式19 18 1373671
. 在本實施例中’配向層230之配向材料、紫外光吸收 劑以及光安定劑，在經過烘乾程序後所剩下固體含量之重 量比例約為30:1:1。 鲁 將依上述比例製備完成之試樣進行紫外光之照射，以 每秒能量50mW之紫外線照射30秒後，同樣以上述四種 測試條件A、B、C及D進行電壓保持率之量測，其結果 示於圖2之S3。 請參照圖2 ’相較於對照實施例之結果，本實施例之 電壓維持率即使是在最嚴苛之測試條件B(低驅動頻率、低 電壓）’還可維持在70%以上，而在其他的測試條件a、匸 及D時更可維持在94%以上。此外，若在例如為聚醯胺酸 組成物的配向材料中僅加入紫外線吸收劑，則在測試條件 鲁 B下的電壓保持率約為62% ;而在例如為聚醯胺酸組成物 的配向材料中僅加入光安定劑時，在測試條件B下的電壓 保持率則約為56%。因此，在本實施例中，同時且有上述 • 紫外線吸收劑與光安定劑的配向層，其電壓保持率會大於 70%，相較於單獨加入紫外線吸收劑時的62%、或是單獨 加入光安定劑時的56%，電壓保持率均明顯提高。 綜上所述，本發明所提出之配向材料組成物及配向 層，由於同時在配向材料中加入了紫外線吸收劑與光安定 劑’本發明能夠有效地防止液晶老化、維持均勻的顯示效 19 1373671 一— 101-8-10 /W年#月~日修正替換頁 果、並延長液晶顯示面板之使用壽命。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不^二 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤部，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為一種液晶顯示面板之示意圖。 圖2為不同測試條件下，不同實施例之電壓保持率長 條圖。 【主要元件符號說明】 200 :液晶顯示面板 210、220 :基板 230 a、230b :配向層 240 :液晶層 235a、235b :介面
Claims (1)
- +'申請專利範圍： h〜種配向材料組成物，包括： 〜配向材料； 一紫外線吸收劑’其中該紫外線吸收劑具有下列式 卜1戒式1-2之化學式： Ν-R, 式式1-2 其中X表示氫、烧基或鹵素，R1表示苯環碳長鏈衍生物； /光安定劑，其中該光安定劑具有下列式2之化學式:r2 式2 其中R2表示酯基衍生物或銨基衍生物，R3表示氫、 〆氧基或是烷基，該配向材料的含量為2〜7 wt%，該紫外 1吸收劑的含量為0.2〜2.〇wt%，該光安定劑的含量為〇 2 21 ^年仰於日修正替換頁 lOl-8-io 〜2.0wt% ;以及 一溶劑。 2.如申請專利範圍第1項所述之配向材料組成物，其 中該紫外線吸收劑吸收波長分佈在190〜400 nm的紫外光。 3·如申請專利範圍第1項所述之配向材料組成物，其 中該紫外線吸收劑之R1表示下列式3之取代基： OHa2 式3 其中A1表示氫、烷基或 式 4 ，A2 表示烷基、一CH2CH2CO(OCH2CH2)6、 -CH2CH2CO(OCH2CH2)7、-CH2CH2CO(OCH2CH2)6OCOCH2CH2 1373671Μ年十月/切修it替換頁4.如申請專利範圍第3項所述之配向材料組成物，其 中該紫外線吸收劑選自下列化合物至少其中之一：CH2CH2CO(OCH2CH2)6 式 8CH2CH2CO(OCH2CH2)7 式 9 23 1373671101-8-10式12 HO，17 式 14 24 1373671 W年‘办/¾%¾換頁25 1373671 产(年》y月β日修正替換頁 101-8-105.如申請專利範圍第1項所述之配向材料組成物，其 中該光安定劑選自下列化合物至少其中之一：式22式23 26 1373671 ίυϊ-8-ιυ I ^年0/月日修正替換頁式27。 27 1373671 101-8-10 /"/年以月^曰修正替換買 6.如申請專利範圍第1項所述之配向材料組成物，其 中該配向材料包括聚醯胺酸組成物。 7.如申請專利範圍第1項所述之配向材料組成物，其 中該溶劑包括：式29、 式30、式32。 8.—種配向層，適於用於一液晶顏示面板中，該配向 28 1373671 Μ年^月修圣替換頁 層之成份包括一配向材料、一紫外線吸收劑以及一光安定 劑，該配向材料、該紫外線吸收劑以及該光安定劑之重量 比例為2〜7 : 0.2〜2.0 : 〇,2〜2.0，其中該紫外線吸收劑具 有下列式1-1或式1-2之化學式： Ν· Ri 式1-1式1-2 其中X表示氫或院基，R1表示苯環碳長鏈衍生物； 該光安定劑具有下列式2之化學式♦·其中R2表示酯基衍生物或銨基衍生物，R3表示氫、氫氧 基或是烧基。 9.如申請專利範圍第8項所述之配向層，其中該紫外 線吸收劑吸從波長分佈在190〜400 nm的紫外光。 10·如申請專利範圍第8項所述之配向層，其中該紫外 線吸收劑之R1表示下列式3之取代基： 29 1373671101-8-10 其中Α1表示氳、烷基或式4 ，A2 表示烷基、一CH2CH2CO(OCH2CH2)6、 —CH2CH2CO(OCH2CH2)7、30 1373671 η式7Ϊ01-8-10 ρ(年V月修正替換頁 11.如申請專利範圍第10項所述之配向層’其中該紫31 1373671 曰修正替換頁 101-8-10« 32 137367112.如申請專利範圍第8項所述之配向層，其中該光安 定劑選自下列化合物至少其中之一： 33 1373671_ 101-8-10 /.(年β月A日鉍ϋ換頁式22式23式2434 1373671 R R Η I I H R—N一(CHsfe—N——(CHak一N一(CHz^一N-RI J 101-8-10 — 年。(f月/¾修正替換頁 式2613.如申請專利範圍第8項所述之配向層，其中該配向 材料包括聚醯胺酸組成物。 35 1373671 101-8-10 Λ年月够曰修正替換頁 四、 指定代表圖： (一） 本案之指定代表圖：圖1 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 200 :液晶顯示面板 210、220 :基板 230 a、230b :配向層 240 :液晶層 235a、235b :介面 五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： Ri Ν式1-13
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