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TWI450925B - 液晶配向層之組成物及液晶配向層 - Google Patents

液晶配向層之組成物及液晶配向層 Download PDF

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TWI450925B
TWI450925B TW100125836A TW100125836A TWI450925B TW I450925 B TWI450925 B TW I450925B TW 100125836 A TW100125836 A TW 100125836A TW 100125836 A TW100125836 A TW 100125836A TW I450925 B TWI450925 B TW I450925B
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Dong-Woo Yoo
Sung-Ho Chun
Dai-Seung Choi
Young-Chul Won
Wan-Hee Goh
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Lg Chemical Ltd
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Publication date
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Description

液晶配向層之組成物及液晶配向層
本發明係關於一種液晶配向層組成物、液晶配向層、以及液晶單元，該液晶配向層組成物係用於液晶配向層，且可使該液晶配向層不受外部壓力(如，電/熱壓)干擾，而具有極佳並且可維持之配向特性。
本案主張2010年7月23日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請書編號10-2010-0071524之優先權及其權益，並且其內容完全併入本發明中，以供參酌。
近年來，隨著液晶顯示器的大型化，其應用亦從個人化使用(如，行動電話或筆記型電腦)擴展至家用(如，壁嵌式電視組)，因此需確保液晶顯示器的高清晰度、高品質、以極廣視角。尤其，由於畫素之間是獨立運作，薄膜電晶體驅動的薄膜電晶體-液晶顯示器(TFT-LCD)可具有非常快的液晶反應時間，且可實現高清晰度動力圖像，並擴展應用的範圍。
為了使用液晶作為TFT-LCD的光學開關，液晶必須先於顯示器單元最內部的TFT層上以一預定方向排列。為此，則使用了液晶配向層。
近來用於使液晶於液晶顯示器中排列的方法稱為「刷膜法」，其包括：將一熱抗型聚合物(如，聚亞醯氨)塗佈於一透明玻璃上以形成一聚合物配向層，並使用一快速旋轉且表面包附有一刷膜布(材料為尼龍或嫘縈)的捲軸，對於該配向層進行刷膜以給予方向性。
然而，由於刷膜步驟會造成液晶配向材料表面的機械性刮傷或是產生非常高的靜電，因此薄膜電晶體會遭到破壞。此外，由刷膜布而來的細纖維也會造成缺陷，而使產率無法提升。
為了克服上述刷膜步驟所造成的問題，並開創更高產率，因而發展出一種新的液晶旋轉設計，其係一種UV-誘發(即，光-誘發)液晶配向(以下，係稱為光配向(photoalignment))。
光配向係指一種機制，其與光反應聚合物連接的感光基團會由於線性偏極的UV光產生光反應，並於此步驟中，聚合物的主鏈會單向排列，如此而形成液晶可配向之光聚合液晶配向層。
代表性的實施例為透過光聚合達成的光配向，可參考M. Schadt et al.,(US patent No. 5,602,661,Jpn. J. Appl. Phys.,Vol31.,1992,2155)、Dae S. Kang et al.,(US patent No. 5,464,669)、Yuriy Reznikov(Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34,1995,L1000)。
此些專利及論文中，聚肉桂酸(cinnamate)基聚合物(如，聚乙烯醇肉桂酸酯(poly(vinyl cinnamate)，PVCN)以及聚乙烯甲氧基肉桂酸酯(PVMC，poly(vinyl methoxycinnamate)))係主要作為光配向層。當進行光配向時，UV照射造成肉桂酸的雙鍵[2+2]的加環反應[2+2]而形成環丁烷，如此產生異向性以單向排列液晶分子，而導致液晶配向。
然而，當習知包含有相同成分的光配向聚合物或配向組成物應用於TFT-單元的配向層時，會產生液晶單元的配向層穩定性或殘影的問題。亦即，當使用習知光配向聚合物或類似物時，由於外部壓力(如，電/熱壓)而造成配向層中的光配向聚合物穩定性不佳，並更造成配向內部的干擾，而導致液晶單元的閃爍。因此，亟需發展出配向層或配向材料，使可維持穩定的配向且不會受到外部壓力的干擾並且不會具有閃爍的問題。
因此，本發明提供了一種液晶配向層用之組成物，其係用於提供一具有極佳配向性且可不受外部干擾(如，電/熱壓)而維持穩定配向的液晶配向層。
再者，本發明提供一種一液晶配向層，其包括有該配向層組成物，因此可維持穩定配向性並且可不具有閃爍的問題。
又再者，本發明更提供一種包含有該液晶配向層之液晶單元。
本發明提一種液晶配向層組成物，其包括：一具有光反應基團之降莰烯-基聚合物、一黏結劑、一反應液晶原、以及一光起始劑。
再者，本發明提供一種製備一液晶配向層之方法，係包括步驟：將上述液晶配向層組成物塗佈於一基板上；以及以UV光照射於該塗佈之組成物。
再者，本發明提供一種液晶配向層，其係包括上述液晶配向層組成物。
再者，本發明提供一種液晶面板，其係包括上述液晶配向層。
以下，將以實施例更詳細述明本發明之液晶配向層組成物、液晶配向層之製備方法、液晶配向層、以及液晶單元。
本發明之一實施態樣係提供一種液晶配向層組成物，其包括有：一具有光反應基團之降莰烯-基聚合物、一黏結劑、一反應液晶原、以及一光起始劑。
該一實施態樣中之液晶配向層組成物中係包括有一具有光反應基團之降莰烯-基聚合物。而該降莰烯(norbornene)-基聚合物可為包含有由降莰烯基環所組成之重複單元作為主鏈，其中降莰烯基環係經一或多個光反應基團取代。而該經光反應基團取代之降莰烯(norbornene)-基聚合物會由於UV照射而產生光反應。而經UV固化之結果，則會根據UV極化的方向產生定位，而達成光配向。
於降莰烯-基聚合物中，該光反應基會與降莰烯基環鍵結成為取代基，而非與聚合物的支鏈鍵結。當使用習知光配向聚合物時，由於光反應基係與聚合物的支鏈鍵結，而未反應的光反應基在UV照光後會影響整體配向，因此配向會受到外部壓力的干擾。本發明一實施態樣之組成物中所包含的降莰烯-基聚合物中，該光反應基係鍵結至降莰烯基環而作為取代基，因此此些未反應的光反應基幾乎不會對於配向產生干擾。
再者，本發明一實施態樣之液晶配向層組成物係包括有一反應液晶原(reactive mesogen，RM)。該反應液晶原係指一材料，其可透過UV照射聚合，並具有液晶相的行為，且此定義應為具通常知識者所知悉。當配向材料(亦即，降莰烯-基聚合物)透過UV照射而進行光配向時，反應液晶原可依據配向材料的定位而配向，且可經由UV照射而聚合及/或固化。配向層中的配向材料的配向行為可透過反應液晶原而穩定下來，其中該反應液晶原係事先於一預定方向排列並固化。如此，由實施態樣中之組成物所得到的液晶配向層則可具有極佳的配向，並在不受外部壓力(如電/熱壓力)之下、以及具有較少閃爍問題下，維持穩定的配向。
因此，實施態樣中之組成物可使用於提供具有優秀效果的液晶配向層。
以下，本發明之實施態樣中的液晶配向層組成物的每一組成將詳細地說明。
該組成包括有反應液晶原。反應液晶原係指一可透過UV照射聚合及/固化的材料，並具有液晶性基團以呈現液晶相行為。任何液晶相材料皆可使用作為反應液晶原，無特別限制，只要其具有此等性質即可。但，為了能與具有光反應基團之降莰烯-基聚合物反應而達到液晶配向層的配向穩定性，並與黏結劑聚合及/或固化而形成具有極佳物理性質之配向層，較佳係使用如化學式1中所示之化合物。
其中，A及B係選自群組包括：具有6至40個碳原子之次芳基(arylene group)、以及具有6至8個碳原子之環伸烷基(cycloalkylene group)所組成之群組；R15 至R22 係各自獨立或共同為H、F、Cl、CN、具有1至12個碳原子之烷基(alkyl group)、具有6至40個碳原子之芳基(aryl group)、具有1至12個碳原子之烷氧基(alkoxy group)、以及具有1至12個碳原子之烷氧基羰基(alkoxycarbonyl group)；E1 及E2 係各自獨立或共同為一化學鍵、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C=C-、-OCH2 -或-CH2 O-；Z1 及Z2 係各自獨立為一丙烯基(acrylate group)或甲基丙烯基(methacrylate group)；P1 、P2 、及Q係各自獨立或共同為A、E、及Z之其中一者；以及x1 及x2 係各自獨立為0至12中之一整數。
此外，為了達到極佳的光配向性以及配向穩定性。化學式1中的A及B可為係伸苯基(phenylene)或伸環己基(cyclohexylene)，且A及B中至少一者最佳為伸苯基(phenylene)
化學式1的化合物可由任何習知技術之方法製備，或是於市場上購得。
再者，實施態樣中的組成物包含有具有光反應基團之降莰烯-基聚合物。其降莰烯-基聚合物可包含有如下化學式3或4所示之重複單元：
其中，n係50至5,000；p係0至4中之一整數；R1 、R2 、R3 、以及R4 之至少一者或以上選自由如下化學式2a、2b、以及2c所組成之群組之一自由基；以及其餘者係彼此相同或不同，且每一係獨立地為：氫；鹵素；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有2至20個碳原子之烯基；經取代或未經取代且具有5至12個碳原子之環烷基；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基；經取代或未經取代且具有7至15個碳原子之芳烷基；經取代或未經取代且具有2至20個碳原子之炔基；以及一極性官能基，係選自由非碳氫極性基所組成之群組，該非碳氫極性基係包含一者或以上之元素，且該元素係選自由氧、氮、磷、硫、矽、及硼所組成之群組；且若R1 、R2 、R3 、及R4 非氫、鹵素、或一極性官能基時，R1 及R2 、或R3 及R4 係互相連接以形成一具有1至10個碳原子之烷叉基(alkylidene)，或R1 或R2 係與R3 及R4 之任何一者相連以形成一具有4至12個碳原子之飽和或不飽和環或一具有6至24個碳原子之芳香環；
其中，A係選自群組包括：一化學鍵、具有1至20個碳原子之飽和或不飽和伸烷基(alkylene)、羰基(-CO-)、羰氧基(-(CO)O-)、具有6至40個碳原子之飽和或不飽和伸芳基(arylene)、以及具有6至40個碳原子之飽和或不飽和異伸芳基(heteroarylene)；B係選自由群組包括：一化學鍵、氧、硫、以及-NH-；X係氧或硫；R9 係選自由群組包括：一化學鍵、經取代或未經取代之具有1至20個碳原子之伸烷基(alkylene)、經取代或未經取代之具有2至20個碳原子之伸烯基(alkenylene)、經取代或未經取代之具有5至12個碳原子之環伸烷基、經取代或未經取代之具有6至40個碳原子之次芳基(arylene)、經取代或未經取代之具有7至15個碳原子之亞芳烷基(aralkylene)、以及經取代或未經取代之具有2至20個碳原子之亞炔基(alkynylene)；R10 、R11 、R12 、R13 、及R14 係彼此相同或不同，且係各自獨立地選自由：經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷氧基；經取代或未經取代且具有6至30個碳原子之芳氧基(aryloxy)；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基；且具有6至40個碳原子並包含有第14、15、或16族異原子之異芳基；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之烷氧芳基(alkoxyaryl)；以及鹵素原子所組成之群組。
降莰烯-基聚合物中，降莰烯基環之R1 、R2 、R3 、及R4 之至少一者係以化學式2a至2c之光反應基取代，因此可達成極佳的光反應能力以及光配向能力，且結構堅固的降莰烯基環可貢獻於得到極佳的熱穩定性。
為了得到極佳的配向、與反應液晶原的反應性、以及極佳的液晶配向層的配向穩定性，化學式3或4中的重複單元中，R1 較佳為如化學式2b所示之肉桂酸基(cinnamate-based)光反應基團，且R2 、R3 、及R4 較佳為選自由：化學式2a、2b、及2c所組成之群組中之一光反應基團。特別地，為了達到極佳的配向，光反應基團之尾端較佳由一或以上之鹵素原子(如，氟)取代；且為了達到溶劑於組成物中的可混溶性，光反應基團之尾端較佳由一或以上之烷基、烷氧機或芳氧基取代。
化學式3及4之重複單元中，該非碳氫極性基係選自以下官能基，且其他各種極性官能基亦可：-OR6 、-OC(O)OR6 、-R5 OC(O)OR6 、-C(O)OR6 、-R5 C(O)OR6、 -C(O)R6 、-R5 C(O)R6 、-OC(O)R6 、-R5 OC(O)R6 、-(R5 O)k -OR6 、-(OR5 )k -OR6 、-C(O)-O-C(O)R6 、-R5 C(O)-O-C(O)R6 、-SR6 、-R5 SR6 、-SSR6 、-R5 SSR6 、-S(=O)R6 、-R5 S(=O)R6 、-R5 C(=S)R6 -、-R5 C(=S)SR6 、-R5 SO3 R6 、-SO3 R6 、-R5 N=C=S、-N=C=S、-NCO、-R5 -NCO、-CN、-R5 CN、-NNC(=S)R6 、-R5 NNC(=S)R6 、-NO2 、-R5 NO2 、
其中，R5 係彼此間相同或不同，且係各自獨立地為：具有1至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基(silyl)、以及矽烷氧基(siloxy)所組成之群組；具有2至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸烯基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸炔基(alkynylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至12個碳原子之經取代或未經取代之環伸烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有6至40個碳原子之經取代或未經取代之次芳基(arylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之亞烷氧基(alkoxylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之羰氧烯基(carbonyloxylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；R6 、R7 、以及R8 係彼此間相同或不同，且係各自獨立地為：氫；鹵素；具有1至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基(silyl)、以及矽烷氧基(siloxy)所組成之群組；具有2至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之烯基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之炔基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至12個碳原子之經取代或未經取代之環烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有6至40個碳原子之經取代或未經取代之芳基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之烷氧基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之羰氧基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；且K係各自獨立地為1至10中之一整數。
再者，於化學式3及4中，該具有6至40個碳原子並包含有第14、15、或16族異原子之異芳基、或具有6至40個碳原子之芳基係選自由以下所組成之群組，但不限於此：
其中，該R’10 、R’11 、R’12 、R’13 、R’1 4、R’15 、R’16 、R’17 、及R’18 之至少一者係經取代或未經取代之具有1至20個碳原子之烷氧基、或經取代或未經取代之具有6至30個碳原子之芳氧基；其餘者係彼此相同或不同，且每一係獨立地為：經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷氧基；經取代或未經取代且具有6至30個碳原子之芳氧基；或經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基。
上述降莰烯-基聚合物可為含有化學式3或4之單一重複單元的同元聚合物(homopolymer)，但也可為包含有選自由化學式3及4之二或多個重複單元的共聚物。此外，其亦可為含有其他種重複單元的共聚物，只要不會影響化學式3及4之重複單元的優秀特性即可。
同時，上述降莰烯-基聚合物結構中每一取代基的詳細描述如下：首先，該「烷基(alkyl)」係指直鏈或具支鏈的飽和單價碳氫化物，且含有1至20個碳原子，較佳為1至10個碳原子，更佳係1至6個碳原子。該烷基包含該些未經取代或經一下述特定取代基取代之基團。該烷基之例子包括：甲基、乙基、丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、十二烷基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、碘甲基、溴甲基、及其相似物。
該「烯基(alkenyl)」一詞係指直線或具支鏈的單價碳氫化物，且含有2至20個碳原子，較佳為2至10個碳原子，更佳係2至6個碳原子，並具有一或多個碳-碳雙鍵。該烯基團可透過一包含有碳-碳雙鍵之碳原子或一飽和碳原子而鍵結。該烯基可為非經取代或可經由以下特定取代基取代。烯基之例子包括：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、十二烯基、或相似物。
該「環烷基(cycloalkyl)」一詞係指飽和或不飽和非芳香族單價單環、雙環、或含有3至12環碳原子之三環碳氫化物，且可更以一下述特定取代基所取代。該環烷基之例子包括：環丙基、環丁基、環戊基、環戊烯基、環己基、環己烯基、環庚基、環辛基、十氫萘基(decahydronaphtalenyl)、金剛烷基、降莰基(norbornyl)(如，二環[2,2,1]庚-5-烯基)、或相似物。
該「芳基(aryl)」一詞係指單價單環、雙環、或具有6至40個環原子，較佳係6至12個環原子之三環之芳香碳氫化物，，且可更以一下述特定取代基所取代。該芳基之例子可包括苯基、萘基(naphthalenyl)、茀基(fluorenyl)、或相似物。
該「烷氧芳基(alkoxyaryl)」一詞係指如上述所定義之芳基之一或以上的氫原子係經烷氧基所取代。該烷氧芳基的例子包括：甲氧基苯基、乙氧基苯基、丙氧基苯基、丁氧基苯基、戊氧基苯基、庚氧基苯基、庚氧基、辛氧基、nanoxy 、甲氧基二苯、甲氧基萘基、甲氧基茀基、甲氧基蒽基、或相似物。
該「芳烷基(aralkyl)」一詞係指如上述所定義之烷基之一或以上的氫原子係經芳基所取代，且可更以一下述特定取代基所取代。芳烷基之例子可包括：苯甲基、二苯甲基(benzhydril)、tritile、或相似物。
該「炔基(alkynyl)」一詞係指直鏈或具支鏈之單價碳氫化物，並含有2至20個碳原子，較佳係2至10個碳原子，更佳係2至6個碳原子，且係包括有一碳-碳三鍵。該炔基可透過一包含有碳-碳三鍵之碳原子或一飽和碳原子而鍵結。該炔基可經由以下特定取代基取代。炔基之例子包括：乙炔基、丙炔基、或相似物。
該「伸烷基(alkylene)」一詞係指直鏈或具支鏈之飽和雙價碳氫化物，並含有1至20個碳原子，較佳係1至10個碳原子，更佳係1至6個碳原子。伸烷基亦可經由以下特定取代基取代。伸烷基之例子包括：甲烯基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、己烯基、或相似物。
該「伸烯基(alkenylene)」一詞係指直鏈或具支鏈之雙價碳氫化物，並含有2至20個碳原子，較佳係2至10個碳原子，更佳係2至6個碳原子，且係包括有一或以上之碳-碳雙鍵。該伸烯基可透過一包含有碳-碳雙鍵之碳原子及/或一飽和碳原子而鍵結。且該伸烯基可更經由以下特定取代基取代。
該「環伸烷基(cycloalkyene)」一詞係指飽和或不飽和之非芳香雙價單環、雙環、或具有3至12個環碳原子之三環碳氫化物，，且可更經由以下特定取代基取代。環伸烷基之例子包括：環丙烯基、環丁烯基、或相似物。
該「伸芳基(arylene)」一詞係指芳香雙價單環、雙環、或具有6至20個環碳原子，更佳係具有6至12個碳原子之三環之碳氫化物，且可經由以下特定取代基取代。該伸芳基的芳香部位僅包括碳原子。而該伸苯基之例子係包括：伸苯基、或相似物。
該「亞芳烷基(aralkylene)」一詞係指一二價部位，其中如上述定義的一烷基中之一或以上的氫原子係以芳基取代，且可更以一下述特定取代基所取代。亞芳烷基之例子可包括：苯亞甲基、或相似物。
該「亞炔基(alkynylene)」一詞係指直鏈或具支鏈之雙價碳氫化物，並含有2至20個碳原子，較佳係2至10個碳原子，更佳係2至6個碳原子，且係包括有一或以上之碳-碳三鍵。該亞炔基可透過一包含有碳-碳三鍵之碳原子或一飽和碳原子而鍵結。且該亞炔基可更經由以下特定取代基取代。該亞炔基之例子可包括：伸乙炔基(ethynylene)、伸丙炔基(propynylene)、或相似物。
上述之「經由取代基取代或非經取代」係指其包含有該些經由特定取代基取代者以及其本身。在此，該用於取代之取代基可包括：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵炔基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基(carbonyloxy)、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、矽烷基(silyl)、矽烷氧基、或相似物。
同時，當上述降莰烯-基聚合物包含有如化學式3所示之重複單元時，該聚合物可經由將如化學式2所示之單體在催化劑組成物(包含有第10族過度金屬前催化劑與共催化劑)的存在下加乘聚合，以形成如化學式3所示之重複單元而得到。
其中，p、R1 、R2 、R3 、及R4 係於該些化學式3中所示之定義相同。
於此，聚合步驟可於10℃至200℃的溫度中進行。若反應溫度低於10℃，會造成聚合活性降低的問題。若反應溫度高於200℃，則催化劑會分解，而此非期望得到的現象。
此外，該共催化劑可包括一或以上選自群組包括：第一共催化劑，其係提供一路易斯鹼，使可與前催化劑之金屬進行弱配位；以及第二共催化劑，其係提供一含有第15族之給電子配位基之化合物。較佳地，該共催化劑可為一包含有第一共催化劑(以提供一路易斯鹼)以及選擇性地包括第二共催化劑(以提供一含有第15族之給電子配位基之化合物)的催化劑混合物。
藉此，以每1莫爾之前催化劑為基準，該催化劑混合物中可包括1至1000莫爾的第一共催化劑以及1至1000莫爾的第二共催化劑。若第一及第二共催化劑的含量過低，則催化劑可能會無法適當地被活化；而若含量過高，則催化劑的活性會變低。
具有路易斯鹼官能基的化合物(可易於參與路易斯酸鹼反應以與核心金屬分離)可使用作為具有第10族過渡金屬之前催化劑，以使路易斯鹼可輕易地被第一共催化劑分離而轉換該中央過渡金屬為催化劑活性形態。舉例為[(Allyl)Pd(Cl)]2 (烯丙基鈀氯二聚物)、(CH3 CO2 )2 Pd[鈀(II)醋酸鹽]、[CH3 COCH=C(O-)CH3 ]2 Pd[鈀(II)乙醯丙酮酸鹽]、NiBr(NP(CH3 )3 )4 、[PdCl(NB)O(CH3 )]2 、或其相似物。
再者，該用以提供一路易斯鹼，並可與前催化劑之金屬進行弱配位之第一共催化劑可包括一化合物，其中該化合物可容易與路易斯鹼反應以於過渡金屬中形成空孔且與過渡金屬化合物形成弱配位，以可穩定為了提供此的過渡金屬或另一化合物。其舉例可為：硼烷，如B(C6 F5 )3 ；硼酸酯，如二甲基苯胺四(五氟苯基)硼酸酯；烷基鋁，如甲基鋁氧烷(methyl aluminoxane，MAO)或Al(C2 H5 )3 ；或過渡金屬鹵化物，如AgSbF6 。
該用以提供一含有中性第15族之給電子配位基之化合物的第二共催化劑可為烷基膦(alkyl phosphine)、環烷基膦、或苯基膦。
此外，該第一共催化劑以及第二共催化劑可分開來使用，或是該些共催化劑可製備成一單鹽，以作為一活化催化劑的化合物。例如，以烷基膦與硼烷之離子鍵結製備之化合物或一硼酸化合物。
該化學式3之重複單元以及包含其之降莰烯-基聚合物可以上述方式製備。
同時，若降莰烯-基聚合物包含有化學式4所示之重複單元，該聚合物可透過於催化劑組成物的存在下，對化學式2之單體進行開環聚合，以形成如化學式4所示的重覆單元，其中該催化劑組成物包括一第4、6、8族過渡金屬前催化劑以及共催化劑。
於開環聚合步驟中，該開環反應可透過將氫加入至化學式2之單體中的降莰烯環(norbornene ring)的雙鍵而完成，同時(與開環反應一同)，可透過聚合反應製備如化學式4所示的重覆單元以及包含其之光反應聚合物。
該開環聚合步驟可在催化劑混合物的存在下進行，該催化劑混合物包括有：一前催化劑，其具有一第4族(如，Ti,Zr,Hf)、第6族(如，Mo,W)、或第8族(如，Ru,Os)之過渡金屬；一共催化劑，其係用以提供一路易斯鹼，使其可與前催化劑之金屬進行弱配位；以及，選擇性地包括一中性之第15及16族活化劑(activator)，以提升前催化劑之金屬的活性。在催化劑混合物存在的情況下，透過添加1~100莫爾百分比(以單體為基準)之直鏈烯(其可用以調整分子量)，以使聚合反應的溫度可為10℃至200℃，其中該直鏈烯例如可為1-烯、及2-烯。接著，以單體為基準之情況下，藉由添加1至30重量百分比的催化劑，使氫加入降莰烯環之雙鍵之步驟可於10℃至250℃溫度中進行。其中，催化劑係具有第4族(如，Ti,Zr)、或第8至10族(如，Ru,Ni,Pd)之過渡金屬。
若反應溫度過低，則會產生聚合活性降低的問題。若反應溫度過高，則催化劑會分解，而此非期望得到的現象。若加氫反應過程中反應溫度過低，則會產生加氫反應的活性降低的問題。若反應溫度過高，則催化劑會分解，而此非期望得到的現象。
當前催化劑為1莫爾情況下，該催化劑混合物可包括：1至100,000莫爾可提供路易斯鹼的共催化劑，使其與前催化劑的金屬進行弱配位，其中該前催化劑含有第4族(如，Ti,Zr,Hf)、第6族(如，Mo,W)、或第8族(如，Ru,Os)之過渡金屬；以及，選擇性地包括1至100莫爾中性的第15及16族活化劑，以提升前催化劑之金屬的活性。
若共催化劑的含量少於1莫爾，則會產生催化劑活性不足的問題。若共催化劑的含量高於100,000莫爾，則催化劑的活性會降低，而此非期望得到的現象。根據前催化劑的種類，該活化劑(activator)可不需使用。若活化劑的含量少於1莫爾，則會產生催化劑活性不足的問題。若活化劑的含量高於100莫爾，則分子量會減少，此非期望得到的現象。
基於單體情況下，若該含有第4族(如，Ti,Zr)、或第8至10族(如，Ru,Ni,Pd)之過渡金屬的催化劑於加氫反應中的量少於1重量百分比，則無法產生加氫之現象。若含量高於30重量百分比，則會發生非期望的聚合物脫色的現象。
該含有第4族(如，Ti,Zr,Hf)、第6族(如，Mo,W)、或第8族(如，Ru,Os)之過渡金屬的前催化劑可為TiCl4 、WCl6 、MoCl5 、RuCl3 、或ZrCl4 ，此係為過渡金屬化合物並具有可容易參與路易斯酸鹼反應以與核心金屬分離的官能基，因此路易斯鹼可輕易地透過共催化劑而分離，以提供一路易斯酸，使將中央過渡金屬轉換為催化活性種類。
再者，用於提供路易斯鹼，使其可與前催化劑之金屬進行弱配位之共催化劑的例子可包括：硼烷，如B(C6 F5 )3 ；硼酸酯；烷基鋁，如甲基鋁氧烷(methyl aluminoxane，MAO)、Al(C2 H5 )3 、以及Al(CH3 )Cl2 ；鹵化烷基鋁；以及鹵化鋁。此外，除了鋁以外，亦可使用如鋰、鎂、鍺、鉛、鋅、錫、矽，此些可容易與路易斯鹼反應並於過渡金屬中形成空孔，且可與過渡金屬化合物形成弱配位，以穩定過度金屬或其他提供此之化合物。
可添加聚合活化劑，但亦可依據前催化劑的種類而不添加。該用於增進前催化劑之金屬活性的中性第15及16族活化劑之例子可為：水、甲醇、乙醇、異丙醇、苯甲醇、苯酚、乙硫醇(ethyl mercaptan)、2-氯乙醇(2-chloroethanol)、三甲胺(trimethylamine)、三乙胺(triethylamine)、吡啶(pyridine)、氧化乙烯(ethylene oxide)、過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide)、及過氧化叔丁基(t-butyl peroxide)。
該具有第4族(如，Ti,Zr)、或第8至10族(如，Ru,Ni,Pd)之過渡金屬的催化劑於加氫反應中，係可與溶劑溶混而形成一勻相溶液，或者，該金屬催化劑複合物係可形成於一支撐顆粒上。其中，該支撐顆粒之較佳例子為：二氧化矽、二氧化鈦、二氧化矽/氧化鉻(chromia)、二氧化矽/氧化鉻/二氧化鈦、二氧化矽/氧化鋁、鄰酸鋁膠、經矽烷處理過的二氧化矽(silanized silica)、矽石水凝膠(silica hydrogel)、蒙脫土黏土(montmorillonite clay)、以及沸石(zeolite)。
該化學式4之重複單元以及包含其之降莰烯-基聚合物可依照上述方法製備。
本發明一實施態樣中，該液晶配向層組成物中，上述降莰烯-基聚合物以及反應液晶原之較佳重量比介於1:0.1至1:2間。若該反應液晶原的含量過低而使得重量比少於1:0.1時，則配向穩定性將不易達成，且會因外部壓力而造成閃爍之問題。若反應液晶原的含量過高，使得重量比高於1:2時，則會降低液晶配向層本身的配向。
再者，本發明一實施態樣中該液晶配向層組成物包括有一黏結劑、以及上述的反應液晶原及降莰烯-基聚合物。在此，任何可聚合化合物、寡聚合物、或聚合物可作為黏結劑，無特殊限制，只要其可UV固化以形成配向層即可。然而，為了幫助聚合及/或固化，或為使液晶配向層具有優秀的物理特性，較佳係使用甲基丙烯酸基化合物，更佳係使用多官能甲基丙烯酸基化合物。
黏結劑之特定實施例包括：季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、三(2-丙烯醯氧乙基)異氰尿酸酯(tris(2-acrylolyloxyethyl)isocynurate)、三甲基氧丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、或季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)，且上述可任選二者或以上一同使用。
此外，該液晶配向層組成物包括有一光起始劑，任何習知可起始並幫助UV固化之起始劑皆可在此作為光起始劑所用。例如，可使用習知型號為Irgacure 907或819之起始劑。
上述液晶配向層組成物可更包括一有機溶劑，以溶解將上述之組成物。有機溶劑的例子包括：甲苯(toluene)、苯甲醚、氯本、二氯乙烷、環己烷、環戊烷、以及丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate)，且上述可任選二者或以上一同使用。此外，根據組成物的類型的不同，亦可使用其他的溶劑，以更有效將組成物溶解並塗佈置基板上。
以固態組成物之重量為計，上述液晶配向層組成物可包括有：約40至65重量百分比之降莰烯-基聚合物；約15至35重量百分比之黏結劑；約10至25重量百分比之反應液晶原；約以及1至6重量百分比之光起始劑。如此，在扣除形成液晶配向層組成物之有機溶劑情況下，固態組成物之重量即為組成物之總重量。
再者，於液晶配向層組成物中，固態組成物的含量可大約占1至15重量百分比，如此，可提供組成物一較佳的塗佈特性。更尤其，當液晶配向層製作成膜層狀(film form)時，該固相組成的含量可為約10至15重量百分比。當液晶配向層製作成薄膜狀(thin layer)時，該固態組成物的含量可大約占1至5重量百分比。
同時，本發明之另一實施態樣係提供一種使用上述液晶配向層組成物製作液晶配向層之方法。該方法包括步驟：將上述液晶配向層組成物塗佈於一基板上；選擇性地，將塗佈組成物中之溶劑乾燥；以及以UV光照射於該塗佈之組成物。
當於組成物塗布後以及移除溶劑後進行UV照射時，取代於降莰烯-基聚合物中的光反應基會進行光配向，且反應液晶原以及黏結劑會發生UV聚合及/或固化，使形成液晶配向層。在此步驟間，反應液晶原會根據降莰烯-基聚合物的方向而於一預定方向排列。如此，不論外部壓力(如電/熱壓)與否，液晶配向層會維持穩定的配向，且不會具有閃爍問題。
於配向層製備方法中將組成物進行塗佈的步驟中，溶液濃度、溶劑種類、以及塗佈方法皆可依據降莰烯-基聚合物、反應液晶原、黏結劑、以及光起始劑的特殊種類而決定。然而，該塗布方法可包括：輥塗佈法(roll coating method)、旋轉塗佈法、印刷塗佈法(printing method)、噴墨塗佈法(ink jet spraying method)、以及狹縫噴嘴法(slit nozzle method)。透過此方法，液晶配向層組成物可塗佈於已形成有圖案化透明導電層或金屬電極之基板表面。
此外，為了更改進與基板的黏著性，可事先更塗佈官能性含矽烷化合物、官能性含氟化合物、或官能性含鈦化合物於基板上。
於乾燥溶劑的步驟中，藉由加熱或真空揮發的方法，將塗佈膜進行乾燥，以移除溶劑。而乾燥步驟係可於50至250℃進行20至90分鐘。
此外，於照射UV光的步驟中，可將具有波長150至450 nm的偏振UV光照射至乾燥膜的表面。在此，UV光線的照射強度會依據降莰烯-基聚合物或鍵結於其之光反應基種類而有所不同，但照射的能量密度約為50 mJ/cm2 至10 J/cm2 ，較佳約為500 mJ/cm2 至5 J/cm2 。
該UV光線係經過偏光處理，此偏光處理之方法係將UV光線穿過或反射透過：(1)一偏光裝置，其係使用一基板，而該基板係於一透明基板(如石英玻璃、鈉鈣玻璃(sodalime glass)、或無鈉鈣-玻璃)上塗佈有介電非均向性材料；(2)一表面沉積有鋁或金屬線之偏光板；或(3)利用石英玻璃反射之布鲁斯特偏光裝置(Bruster polarizing device)。此時，該偏光的UV光線可照射於基板之組成物上。該偏光的UV光線可以垂直於基板表面的方向照射，或是以一入設角度照射。
此外，當照射UV光線時，基板的溫度可為周圍室溫。然而，依情況不同，可能會因UV光線的照射而加熱至100℃或以下。
該經由上述方法製作之液晶配向層之厚度可為30至1000 nm。
同時，本發明之又一實施態樣係提供一種液晶單元，其係包括該液晶配向層。該液晶單元包括有一基板以及形成於其上之液晶配向層。該液晶單元可由習知一般方法形成。例如，於塗布含有球狀間隔物(ball spacer)的光反應封膠至兩玻璃基板(具有液晶配向層)之任一者的尾端之後，將另一玻璃基板與其相黏，並以UV光線照射至封膠塗佈的部位，而面板則附著至其。接著，將液晶注入至製備之單元中，並進行熱處理，以形成液晶單元。
實際上，以此液晶配向層製備之液晶單元具有極佳的液晶配向，且更可於長時間之熱穩定性測試後，仍能維持極佳的液晶配向。
根據本發明，係提供一種具有絕佳液晶配向之液晶配向層，其可在不受外部壓力(如，電/熱壓)干擾下，而維持穩定配向特性，且不會閃爍。該液晶配向層可由包含有反應液晶原、以及具有光反應基團之降莰烯-基聚合物之組成物製備而得。
以下係藉由本發明的具體實施例以及非本發明之比較例更詳細地說明本發明之實施方式。然而，本發明之範疇並不僅限於下述之實施例的範圍。
<製備例1>4-氟桂皮酸之製備
將4-氟苯甲醛(4-Fluoro benzaldehyde,10 g,80.6 mol)、丙二酸(29.5 g,2 eq.)、以及哌啶(1.21 g,0.1 eq.)加入至吡啶(33.7 g,3 eq.)中，於室溫中攪拌1小時。再將溫度升至80℃，並將混合攪拌12小時。反應結束後，將溫度降至室溫，並將1 M HCl緩慢加入以調整溶液的pH值達到4。接著，過濾以得到的粉末狀之產物，以水清洗，並真空乾燥。產率為90%。
1 H-NMR(CDCl3 ,ppm): 6.42(d,1H) 7.44(d,2H) 7.75(d,2H) 7.80(d,1H).
<製備例2>　2-(4-氟桂皮酸酯)-5-降莰烯(2-(4-fluoro cinnamic ester)-5-norbornene)之製備
將4-氟桂皮酸(10 g,60 mmol)、5-降莰烯-2-甲醇(7.45 g,60 mol)、以及氫氧醋酸鋯(IV)(zirconium(IV) acetate hydroxide,0.3 g,0.02 eq.)加至甲苯(50 ml)中，並將此混合物攪拌。於氮氣環境下，將溫度升至145℃，進行24小時的共沸回流。反應後，將溫度降回室溫，加入100 v %的醋酸乙酯。以1 M HCl萃取，並以水沖洗萃取物。以Na2 SO4 乾燥有機層，並將溶液揮發，以得到一高黏性液態材料。產率為68%，純度(GC): 92%。
<製備例3>　2-(4-氟桂皮酸酯)-5-降莰烯之製備
將2-(4-氟桂皮酸酯)-5-降莰烯(2-(4-fluoro cinnamic ester)-5-norbornene)(5 g,18.4 mmol)溶於甲苯(15 ml)中，並將溶液於通氮氣的情形下攪拌30分鐘。將溫度升至90℃，加入溶於二氯甲烷(1 ml)的Pd(醋酸)2 (4.13 mg,18.4 μmol)以及三(環己基)氫膦基四(五氟苯)硼酸鹽(tris(cyclohexyl) hydrogen phosphino tetrakis(pentafluorobenz)borate,37.2 mg,38.6 μmol)，並接著於90℃攪拌15小時。反應後，將溫度降回室溫，並使用乙醇以得到沉澱。將沉澱過濾並真空乾燥以製得最終產物NB 1。產率為85%，Mw: 158k(PDI=2.88)。
<製備例4>
使用4-甲氧基桂皮酸，而非製備例2中使用的4-氟桂皮酸製備本製備例之2-(4-甲氧基桂皮酸酯)-5-降莰烯(2-(4-methoxy cinnamic ester)-5-norbornene)。以如同製備例3中描述的相同方法，使用2-(4-甲氧基桂皮酸酯)-5-降莰烯(2-(4-methoxy cinnamic ester)-5-norbornene)進行聚合反應，以製備NB2。
<製備例5>
使用4-丙氧基桂皮酸，而非製備例2中使用的4-氟桂皮酸製備本製備例之2-(4-丙氧基桂皮酸酯)-5-降莰烯(2-(4-Propoxy cinnamic ester)-5-norbornene)。以如同製備例3中描述的相同方法，使用2-(4-丙氧基桂皮酸酯)-5-降莰烯進行聚合反應，以製備NB3。
以下的實施例中，由BASF Co.所製備之LC1057(RM1)及LC242(RM5)、以及MERCK Co.所製造之RM3: RM257(MERCK)係併入化學式1之範疇中，且係可用以作為反應液晶原。
<實施例1>
使用重量比為1:2、1:3、1:4、2:1、2:2之製備例3製備之降莰烯-基聚合物NB1以及液晶原化合物RM1，並將1重量百分比之甲基丙烯酸化合物、季戊四醇三丙烯酸酯、0.25重量百分比之RM1、以及0.25重量百分比之光起始劑Irgacure 907(由Ciba生產)溶於剩餘量之環戊酮中。將溶液以旋轉塗佈法(2000 rpm,20秒)塗佈於一石英盤上，並以80。C乾燥2分鐘。接著，使用一UV照射器照射15 mw/cm2 的光(UV-A,UV-B)照射2分鐘，以製備一液晶配向層。此時，偏光板係置於一UV燈前。
<實施例2及3>
如實施例1之相同方法製備液晶配向層，但需使用反應液晶原RM3或RM5，而非實施例1中所使用的反應液晶原RM1。
<比較例　1>
聚乙烯桂皮酸鹽(PVCi)與反應液晶原RM1的重量比例為1:2、1:3、1:4、2:1、2:2，並將1重量百分比的甲基丙烯酸基化合物、季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、0.25重量百分比之RM1、以及0.25重量百分比之光起始劑Irgacure 907(由Ciba生產)溶於剩餘量之環戊酮中。將溶液以旋轉塗佈法(2000 rpm,20秒)塗佈於一石英盤上，並以80℃乾燥2分鐘。接著，使用一UV照射器照射15 mw/cm2 的光(UV-A,UV-B)照射2分鐘，以製備一液晶配向層。此時，偏光板係設置於一UV燈前。
<實施例4至9以及比較例2至10>
依照以下表1所示的種類以及含量，將該些液晶配向層組成物溶於一殘餘量之環戊酮中，並將溶液以旋轉塗佈法(2000 rpm,20秒)塗佈於一石英盤上，並以80℃乾燥2分鐘。接著，使用一UV照射器照射15 mw/cm2 的光2分鐘，以製備一液晶配向層。此時，偏光板係置於一UV燈前。
此外，當進行以下閃爍測試時，係使用一金屬圖案化玻璃，而非玻璃板。
實驗例
異向性
測試實施例1至3以及比較例1之液晶配向層的垂直方向(A⊥)以及水平方向(A∥)的吸收，以計算異向性((A⊥-A∥)/(A⊥+A∥))，如表1所示。關於UV的吸收度，係將一UV分光計配置一偏光板，以決定其水平方向吸收以及垂直方向吸收。光反應聚合物的異向性係以波長300nm的吸收度差異來計算，而液晶原的異向性係以波長380nm的吸收度差異來計算。此經由波長380nm的吸收度差異所計算得到的液晶原異相性，以及某些液晶配向層的結果係列於表1。
如表1所示，當使用降莰烯-基聚合物NB1以及實施例1至3的反應液晶原時，可得到高異向性，此表示配向層具有極佳的光配向性。
相反地，當使用如比較例1之不同的光反應聚合物(如，PVCi時)，則會淂到相當低的異向性，此表示配向層的弱光配向性。
黑發光測試
使用含有2 μm間隔物的封膠，將實施例4至9以及比較例2至10之液晶配向基板進行黏著，並以UV固化間隔物。將IPS液晶以毛細張力注入。於90℃使注入液晶之面板穩定約10分鐘後，將上下偏光板以交叉方向黏至液晶面板的上下表面。接著，使用光度計測試黑發光，結果如表2所示。
如表2所示，其黑發光的結果與聚亞醯胺液晶配向材料(對照組)的結果相似。
聚亞醯胺液晶配向材料為一般習知的具有優秀液晶配向以及黑發光特性、以及低閃爍特性的材料，但其必須經由如UV照射以及亞醯氨化等長時間的前處理過程，使可塗佈作為配向層。而相對的，本發明之實施例的材料則具有更佳的使用性。
閃爍測試(發光比例增加的測量)
使用含有2 μm間隔物的封膠，將實施例4至9以及比較例2至10之液晶配向基板進行黏著，並以UV固化間隔物。將IPS液晶以毛細張力注入。於90℃使注入液晶之單元穩定約10分鐘後，將上下偏光板以交叉方向黏至液晶面板的上下表面。接著，使用光度計測試黑發光，並以60Hz的電場施於相同表面以於60℃給予壓力24小時。接著，再次測量黑發光，並將相對初始發光值所增加的發光量定義為增加發光比，結果如表2所示。如表2所示，所有未具有反應液晶原的比較例2至9地結果皆顯示了發光比例增加了幾百個百分比，則表示其在電壓力下不具穩定性。相反地，如實施例之結果所示，當使用降莰烯-基聚合物以及反應液晶原一同製備液晶配向層時，增加發光比可降低至數十百分比，此結果係與對照組接近。因此，結果指出，反應液晶原對於液晶配向層之穩定性扮演著重要的角色。
*黑發光: cd/cm2 (背光：5980cd/cm2 )
*對照組：聚亞醯胺液晶配向材料
*RM1: LC1057(由BASF製造)
*RM5: LC242(由BASF製造)
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (20)

  1. 一種液晶配向層之組成物，其包括：一降莰烯(norbornene)-基聚合物，係具有一光反應基團；一黏結劑；一反應液晶原(mesogen)；以及一光起始劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該反應液晶原包括如下化學式1所示之一化合物： 其中，A及B係選自由：具有6至40個碳原子之次芳基、以及具有6至8個碳原子之環伸烷基所組成之群組；R15 至R22 係各自獨立或共同為H、F、Cl、CN、具有1至12個碳原子之烷基、具有6至40個碳原子之芳基、具有1至12個碳原子之烷氧基、以及具有1至12個碳原子之烷氧基羰基；E1 及E2 係各自獨立或共同為一化學鍵、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-C=C-、-OCH2 -或-CH2 O-；Z1及Z2係各自獨立為一丙烯基或甲基丙烯基；P1 、P2 、及Q係各自獨立或共同為A、E、及Z之其中一者；以及x1 及x2 係各自獨立為0至12中之一整數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之組成物，其中，化學式1中A及B之任何一者係伸苯基，且另一者係伸苯基或伸環己基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該具有光反應基團之降莰烯-基聚合物係包括一重複單元，該重覆單元係如下化學式3或4所示： 其中，n係50至5,000；p係0至4中之一整數；R1 、R2 、R3 、以及R4 之任何一者或以上選自由如下化學式2a、2b、以及2c所組成之群組之一自由基；以及其餘者係彼此相同或不同，且每一係獨立地為：氫；鹵素；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有2至20個碳原子之烯基；經取代或未經取代且具有5至12個碳原子之環烷基；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基；經取代或未經取代且具有7至15個碳原子之芳烷基；經取代或未經取代且具有2至20個碳原子之炔基；以及一極性官能基，係選自由非碳氫極性基所組成之群組，該非碳氫極性基係包含一者或以上之元素，且該元素係選自由氧、氮、磷、硫、矽、及硼所組成之群組；且若R1 、R2 、R3 、及R4 非氫、鹵素、或一極性官能基時，R1 及R2 、或R3 及R4 係互相連接以形成一具有1至10個碳原子之烷叉基(alkylidene)，或R1 或R2 係與R3 及R4 之任何一者相連以形成一具有4至12個碳原子之飽和或不飽和環或一具有6至24個碳原子之芳香環； 其中，A係選自群組包括：一化學鍵、具有1至20個碳原子之飽和或不飽和伸烷基、羰基(-CO-)、羰氧基(-(CO)O-)、具有6至40個碳原子之飽和或不飽和伸芳基、以及具有6至40個碳原子之飽和或不飽和異伸芳基；B係選自由群組包括：一化學鍵、氧、硫、以及-NH-；X係氧或硫；R9 係選自由群組包括：一化學鍵、經取代或未經取代之具有1至20個碳原子之伸烷基(alkylene)、經取代或未經取代之具有2至20個碳原子之伸烯基(alkenylene)、經取代或未經取代之具有5至12個碳原子之環伸烷基、經取代或未經取代之具有6至40個碳原子之次芳基(arylene)、經取代或未經取代之具有7至15個碳原子之亞芳烷基(aralkylene)、以及經取代或未經取代之具有2至20個碳原子之亞炔基(alkynylene)；R10 、R11 、R12 、R13 、及R14 係彼此相同或不同，且係各自獨立地選自由：經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷氧基；經取代或未經取代且具有6至30個碳原子之芳氧基；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基；且具有6至40個碳原子並包含有第14、15、或16族異原子之異芳基；經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之烷氧芳基；以及鹵素原子所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之組成物，其中，該非碳氫極性基係選自以下官能基：-OR6 、-OC(O)OR6 、-R5 OC(O)OR6 、-C(O)OR6 、-R5 C(O)OR6、 -C(O)R6 、-R5 C(O)R6 、-OC(O)R6 、-R5 OC(O)R6 、-(R5 O)k -OR6 、-(OR5 )k -OR6 、-C(O)-O-C(O)R6 、-R5 C(O)-O-C(O)R6 、-SR6 、-R5 SR6 、-SSR6 、-R5 SSR6 、-S(=O)R6 、-R5 S(=O)R6 、-R5 C(=S)R6 -、-R5 C(=S)SR6 、-R5 SO3 R6 、-SO3 R6 、-R5 N=C=S、-N=C=S、-NCO、-R5 -NCO、-CN、-R5 CN、-NNC(=S)R6 、-R5 NNC(=S)R6 、-NO2 、-R5 NO2 、 、以及所組成之群組；其中，R5 係彼此間相同或不同，且係各自獨立地為：具有1至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基(silyl)、以及矽烷氧基(siloxy)所組成之群組；具有2至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸烯基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之伸炔基(alkynylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至12個碳原子之經取代或未經取代之環伸烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有6至40個碳原子之經取代或未經取代之次芳基(arylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之亞烷氧基(alkoxylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之羰氧烯基(carbonyloxylene)，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；R6 、R7 、以及R8 係彼此間相同或不同，且係各自獨立地為：氫；鹵素；具有1至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基(silyl)、以及矽烷氧基(siloxy)所組成之群組；具有2至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之烯基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至20個碳原子之直鏈或具支鏈且係經取代或未經取代之炔基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有3至12個碳原子之經取代或未經取代之環烷基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有6至40個碳原子之經取代或未經取代之芳基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之烷氧基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；具有1至20個碳原子之經取代或未經取代之羰氧基，並具有一或以上之取代基係選自由：鹵素、烷基、烯基、炔基、鹵烷基、鹵烯基、鹵缺基、芳基、鹵芳基、芳烷基、鹵芳烷基、烷氧基、鹵烷氧基、羰氧基、鹵羰氧基、芳氧基、鹵芳氧基、甲矽烷基、以及矽烷氧基所組成之群組；且K係各自獨立地為1至10中之一整數。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之組成物，其中，該具有6至40個碳原子並包含有第14、15、或16族異原子之異芳基、或具有6至40個碳原子之芳基係選自由以下所組成之群組： 其中，該R’10 、R’11 、R’12 、R’13 、R’14 、R’15 、R’16 、R’17 、及R’18 之至少一者係經取代或未經取代之具有1至20個碳原子之烷氧基、或經取代或未經取代之具有6至30個碳原子之芳氧基；其餘者係彼此相同或不同，且每一係獨立地為：經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷基；經取代或未經取代且具有1至20個碳原子之烷氧基；經取代或未經取代且具有6至30個碳原子之芳氧基；或經取代或未經取代且具有6至40個碳原子之芳基。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之組成物，其中，該具有光反應基團之降莰烯-基聚合物係一包含有二或以上之重複單元之共聚物，且該重覆單元係選自由：如化學式3及4所示之化合物所組成之群組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該黏結劑係包括一甲基丙烯酸基化合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之組成物，其中，該甲基丙烯酸基化合物係包括一或以上選自由：季戊四醇三丙烯酸酯(pentaerythritol triacrylate)、三(2-丙烯醯氧乙基)異氰尿酸酯(tris(2-acrylolyloxyethyl)isocynurate)、三甲基氧丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、以及季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)所組成之群組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該具有光反應基團之降莰烯-基聚合物以及該反應液晶原之重量含量比例範圍為1:0.1至1:2。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，該光起始劑係包括一啟動UV光固化之光起始劑。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，更包括一或以上之有機溶劑，其係選自由：甲苯、苯甲醚、氯本、二氯乙烷、環己烷、環戊烷、以及丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate)所組成之群組。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之組成物，其中，基於該組成物之固態組成重量，該組合物包括40至65重量百分比之降莰烯-基聚合物；15至35重量百分比之黏結劑；10至25重量百分比之反應液晶原；以及1至6重量百分比之光起始劑。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之組成物，其中，該固態組成之含量係1至15重量百分比。
  15. 一種製備液晶配向層的方法，包括步驟：將如申請專利範圍第1至13項中任何一項所述之組成物塗佈於一基板上；以及以UV光照射於該塗佈之組成物。
  16. 一種液晶配向層，其液晶配向層係包括如申請專利範圍第1項所述之組成物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶配向層，其厚度係為30至1000nm。
  18. 一種液晶單元，係包括如申請專利範圍第16項所述之液晶配向層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之液晶單元，其中，該液晶單元係為一面內切換式(In-Plane Switching，IPS)液晶單元。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之液晶單元，其中，該液晶單元係為扭曲向列型(Twisted-Nematic，TN)液晶單元。
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