感光性單體、液晶面板及其製造方法
2023-11-07 22:24:27 1
專利名稱：感光性單體、液晶面板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種感光性單體，且特別是涉及一種應用於液晶面板及其製造方法的 感光性單體。
背景技術：
近年來液晶面板發展出一種配向的技術聚合高分子輔助配向 (Polymer-Stabilizing Alignment,PSA)技術，是將感光性單體混入液晶層中，待其排列好 之後照射紫外光，讓感光性單體聚合成配向聚合物，引導液晶分子排列。為了縮短聚合時間，會在液晶層中同時混合感光性單體以及光啟始劑 (initiator)，幫助感光性單體快速聚合。然而，光啟始劑雖可加速製成時間，但是製造出來 的液晶面板卻會產生影像殘留(image sticking)的問題。也就是說，當液晶面板長時間顯 示同一影像之後切換至另一影像顯示時，前面的影像會長時間殘留並重迭在後續影像上。
發明內容
本發明的目的在於提供一種感光性單體、液晶面板及其製造方法，其中感光性單 體的聚合基團可以穩定反應的中間體，可以讓聚合反應更完整。本發明提出一種感光性單體，選自化合物I、II、III其中之一
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image see original document page 4formula see original document page 5「L」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有ι至7個碳原 子的烷羰氧基。「R」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亞硝酸根、具有1 至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基或「Z2-Sp2-P2」基團。「Z/』及「Z2」分別為氧原子、硫原子、 甲氧基、羰基、羧基、胺甲醯基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或單鍵。"Sp1 」及「Sp2」為具有1 至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或單鍵。「P/，及「P2」選自基團IV、V、VI、VII和VIII其中之一，以化學式表示如下
formula see original document page 5基團IV的「U」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
formula see original document page 5基團V的「X」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。
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基團VI 為吡咯-2，5-二酮(pyrrole-2，5-dione)。
formula see original document page 5[VD]基團VII的「Y」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；以化學式表示如下
formula see original document page 6[VID]基團VIII的「Q」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。本發明還提出一種液晶面板，其包括下基板、上基板以及液晶層。液晶層填充在上 基板以及下基板之間，其中液晶層包含液晶分子與配向聚合體，配向聚合體以化學式IX表
示
formula see original document page 6 [K]本發明還提出一種液晶面板的製造方法包括(a)提供上基板以及下基板；(b)注 入液晶材料在上基板與下基板之間，液晶材料包含多個液晶分子以及多個上述的感光性單 體；以及(c)施加電壓在上基板以及下基板，並以紫外光源照射，用以聚合感光性單體為配 向聚合物。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細 說明如下
圖IA ID表示依照本發明較佳實施例的一種液晶面板的製作流程圖。主要部件符號說明100 液晶面板110:上基板120 下基板130 液晶分子140 感光性單體145 配向聚合物
具體實施例方式本發明主要提出一種感光性單體，其應用於液晶面板的製作方法時，可以縮短聚 合時間，並改善影像殘留的問題。以下先介紹感光性單體的化學通式、較佳實施例以及合成 方法，再介紹將這些感光性單體應用於製作光電裝置及液晶面板的方法。感光件單體本發明主要提出一種感光性單體，選自化合物I、II、III其中之一。
化合物I以化學式表示
formula see original document page 7[I]「L」為氫原子、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個碳原子的烷羰氧基 (alkylcarbonyloxy)。上述烷羰氧基中一個或一個以上的氫原子可以被氟原子或氯原子所 取代。「R」為氫原子、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)、亞硝酸 根(nitrite，-NO2)、具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基(alkyl group)或「Z2_Sp2_P2」 基團。上述具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基的不相鄰的一或二個-CH2-基可 以由氧原子、硫原子、亞乙烯基(vinylene，-CH = CH-)、羰基(carbonyl，C = 0)、羧基 (caroboxyl，-C00-)、硫化羰基(carbothio, S-C0-, -C0-S-)或炔基(alkyne)所取代。"Z1 」及"Z2」分別為氧原子、硫原子、甲氧基(methyoxy，-OCH2-)、羰基(carbonyl, C = 0)、羧基(caroboxyl，-C00-)、胺甲醯基(carbamoyl，-CO-N0R-, -N0R-CO-)、甲硫基 (methylthio, -CH2S-, -SCH2-)、乙烯羰基(ethenylcarbonyl, -CH = CH-C00-)、羰乙烯基 (carbonylethenyl, -C00-CH = CH-)或單鍵。"Sp1 」及「Sp2」為具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或單鍵。上述具有1至8 個碳原子的直鏈或支鏈烷基的不相鄰的一或二個-CH2-基可以由氧原子或硫原子取代。"P1 」及"P2」選自基團IV、V、VI、VII和VIII其中之一，基團IV以化學式表示如
下formula see original document page 7[IV]「U」選自氫原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和 苯基(Phenyl)；基團V以化學式表示如下
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「X」選自氫原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trif Iuoromethyl，-CF3)和 苯基(Phenyl)；基團VI為吡咯-2，5- 二酮(pyrrole-2，5-dione)，以化學式表示如下
formula see original document page 8基團VII以化學式表示如下formula see original document page 8
「Y」選自氫原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和 苯基(Phenyl)；基團VIII以化學式表示如下formula see original document page 8
「Q，，選自氫原子、甲烷基(methyl)、氟原子、三氟甲基(trifluoromethyl，-CF3)和 苯基(Phenyl)。在下文中，我們舉出幾組實施例說明感光性單體為化合物I的可能實施樣態，並
以化學式表示如下formula see original document page 8其中，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2"基團，『％」及『％」皆為氧原子，"Sp1"及 「Sp2」皆為乙烷基，"P1 」及「Ρ2」為基團VII且其中「Y」為氟原子；formula see original document page 9其中，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，『％」及「Z2」皆為氧原子，"Sp1 」及 "Sp2"皆為乙烷基，「P/，及「P2」為基團VII且其中「Y」為三氟甲基；
formula see original document page 9其中，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，『％」及「Ζ2」皆為氧原子，"Sp1 」及 "Sp2"皆為乙氧烷基，「P/，及「Ρ2」為基團VIII且其中「Q」為苯基；
formula see original document page 9其中，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，『％」及「Ζ2」皆為氧原子，"Sp1 」及 "Sp2"皆為乙烷基，「P,及"P2"為基團IV且其中「U」為甲烷基；
formula see original document page 9其中，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，『％」及「Ζ2」皆為氧原子，"Sp1 」及 "Sp2"皆為乙烷基，「P,及"P2"為基團 VI (吡咯-2,5- 二酮(pyrrole-2，5-dione))。以下再舉出化合物[1-1]為例，以說明其合成方法，然而本領域技術人員應當可 理解本發明的化合物I的結構與合成方法並不限定於此，只要是符合上述化學通式及基團 限制的化合物皆屬於本發明所欲保護的範圍。化合物I例如是化合物[1-1]，其中"Z1 」為 氧原子，"Sp1"為單鍵，「P,為基團VIII，「Q」為苯基，「R」為具有4個碳原子的直鏈烷基 (alkyl)，且直鏈烷基的第一個-CH2-基被氧原子所取代。化合物[1_1]以化學式1表示， 且其合成方式以化學反應式(1)表示如下formula see original document page 10為了合成如化學反應式(1)中所示的化合物[1-1]，首先將1毫摩爾的 4-butoXyphenol(化學式[1]的化合物)加入IOOmL雙頸瓶中以真空除氧除水裝置抽 氣。輸入氮氣三次後，在加液漏鬥上接上氮氣，使反應系統處於無氧無水狀態。然後，於 室溫下將1.5毫摩爾的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水後的四氫呋喃 (Tetrahydrofuran,THF)加入攪拌至溶解。之後，在冰浴下注入1. 5毫摩爾的甲基丙烯醯氯 (methacryloyl chloride)，在室溫下反應至隔天。接著，抽氣過濾並以四氫呋喃(THF)衝 洗，收集濾液減壓濃縮，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate, EA)及水進行萃取，用硫酸鎂(MgSO4) 除水並抽氣過濾，然後濃縮抽真空，得黃色固體。最後，以正己烷(hexane)做再結晶，可得 到外觀為白色固體，產率約65%的化合物[1-1] (C19H20O3)。化合物II的化學式表示為
formula see original document page 10其中，『Z1」，「SP1」，「P1」，「Lm」，「R」基團與化合物I中對應基團的特徵相同，在此不
再贅述。在下文中，我們舉出幾組實施例說明感光性單體為化合物II的可能實施樣態，並 以化學式表示如下
formula see original document page 10其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/%」及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp2」皆為乙烷基，"P1 」及「P2」為基團VII且其中「Y」為氟原子;
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其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，「Ζ/，及「Z2」皆為氧原子， 「SPl」及「Sp2」皆為乙烷基，「P/，及「P2」為基團VII且其中「Y」為三氟甲基；formula see original document page 11
其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/%」及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp/，皆為乙氧烷基，"P1 」及「P2」為基團VIII且其中「Q」為苯基;
formula see original document page 11其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/%」及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp2」皆為乙烷基，"P1 」及「P2」為基團IV且其中「U」為甲烷基；formula see original document page 11
其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2 」基團，『％」及『％」皆為氧原子，「SPl」 及 「Sp2」 皆為乙烷基，"P1 」及 「P2」 為基團 VI (吡咯-2,5- 二酮(pyrrole-2,5-dione))0以下再舉出化合物[II-1]為例，以說明其合成方法，然而本領域技術人員應當可 理解本發明的化合物II的結構與合成方法並不限定於此，只要是符合上述化學通式及基 團限制的化合物皆屬於本發明所欲保護的範圍。化合物II例如是化合物[工工-口，其中「二廣 為氧原子，"Sp1"系單鍵，「P/』為基團VIII，「Q」為苯基，「R」為具有4個碳原子的直鏈烷基 (alkyl)，且直鏈烷基的第一個-CH2-基被氧原子所取代。化合物[11_1]以化學式2表示， 且其合成方式以化學反應式(2)表示如下
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為了合成如化學反應式(2)中所示的化合物[ΙΙ-1]，首先將1毫摩爾的 4-butoxy,4' -hydroxybiphenyl (化學式[2]的化合物)加入IOOmL雙頸瓶中以真空除 氧除水裝置抽氣。輸入氮氣三次後，在加液漏鬥上接上氮氣，使反應系統處於無氧無水狀 態。然後，在室溫下將1. 5毫摩爾的三乙基胺(triethylamineJEA)及30毫升除水後的四氫呋喃(Tetrahydrofuran，THF)加入攪拌至溶解。之後，在冰浴下注入1.5毫摩爾的甲基 丙烯醯氯(methacryloyl chloride)，在室溫下反應至隔天。接著，抽氣過濾並以四氫呋喃 (THF)衝洗，收集濾液減壓濃縮，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate,EA)及水進行萃取，用硫酸鎂 (MgSO4)除水並抽氣過濾，然後濃縮抽真空，得黃色固體。最後，以正己烷(hexane)做再結 晶，可得到外觀為白色固體，產率約60%的化合物[II-l] (C25H24O3)。化合物III以化學式表示formula see original document page 12[III]其中，"Z1","SP1"，"P1","LM"，"R"基團與化合物I中對應基團的特徵相同，在此不
再贅述。在下文中，我們舉出幾組實施例說明感光性單體為化合物III的可能實施樣態，
並以化學式表示如下其中m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2"基團，『％」及『％」為氧原子，"Sp1" 及"Sp2」為單鍵，「P/，及「P2」為基團VIII，基團VIII內的「Q」為苯基(phenyl，Ph)。
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其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/%」及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp2」皆為乙烷基，"P1 」及「P2」為基團VII且其中「Y」為氟原子;formula see original document page 12其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/%」及「Z2」皆為氧原子， 「SP/，及「Sp2」皆為乙烷基，「P/，及「P2」為基團VII且其中「Y」為三氟甲基;formula see original document page 13其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團，「Ζ/，及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp/，皆為乙氧烷基，"P1 」及「Ρ2」為基團VIIVIII且其中「Q」為苯基；
formula see original document page 13其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2」基團/% 」及「Z2」皆為氧原子， "Sp1 」及「Sp2」皆為乙烷基，"P1 」及「P2」為基團IV且其中「U」為甲烷基；formula see original document page 13其中，m = 3，「L」為氫原子，「R」為"Z2-Sp2-P2 」基團，『％」及『％」皆為氧原子，「SPl」 及 「Sp2」 皆為乙烷基，"P1 」及 「P2」 為基團 VI (吡咯-2,5- 二酮(pyrrole-2,5-dione))0以下另舉出化合物[III-1]為例，以說明其合成方法，然而本領域技術人員應當 可理解本發明的化合物III的結構與合成方法並不限定於此，只要是符合上述化學通式及 基團限制的化合物屬於本發明所欲保護的範圍。化合物III例如是化合物[III-1]，其中 『％」為氧原子，"Sp1 」為單鍵，「P/，為基團VIII，「Q」為苯基，「R」為具有4個碳原子的直鏈 烷基(alkyl)，且直鏈烷基的第一個-CH2-基被氧原子所取代。化合物[III-1]的合成方式 以化學反應式(3)表示如下formula see original document page 13 為了合成如化學反應式(3)中所示的化合物[III-1]，首先將1毫摩爾的 6-but0Xynaphthalen-2-0l (化學式[3]的化合物)加入IOOmL雙頸瓶中以真空除氧除水裝置抽氣。輸入氮氣三次後，在加液漏鬥上接上氮氣，使反應系統處於無氧無水狀態。然 後，在室溫下將1. 5毫摩爾的三乙基胺(triethylamine，TEA)及30毫升除水後的四氫呋喃 (Tetrahydrofuran,THF)加入攪拌至溶解。之後，在冰浴下注入1. 5毫摩爾的甲基丙烯醯氯 (methacryloyl chloride)，在室溫下反應至隔天。接著，抽氣過濾並以四氫呋喃(THF)衝 洗，收集濾液減壓濃縮，以乙酸乙酯(Ethyl Acetate, EA)及水進行萃取，用硫酸鎂(MgSO4) 除水並抽氣過濾，然後濃縮抽真空，得黃色固體。最後，以正己烷(hexane)做再結晶，可得 到外觀為白色固體，產率約55%的化合物[III-l] (C23H22O3)。感光件單體的應用方法本發明提出的感光性單體可應用在聚合高分子輔助配向(Polymer-Stabilizing Alignment,PSA)技術中，用以製造液晶面板。圖IA ID表示依照本發明較佳實施例的一 種液晶面板的製作流程圖。本實施例的液晶面板的其製作方法詳述如下。首先，提供上基板110以及下基板120，如圖IA所示。接著，注入液晶材料在上基 板110與下基板120之間，液晶材料包含多個液晶分子130以及多個感光性單體140，如圖 IB所示。這些感光性單體140選自上述化合物I、II、III其中的至少一種。最後，施加電 壓在上基板110以及下基板120，並以紫外光源(ultraviolet light, UV light)照射，如 圖IC所示。聚合這些感光性單體140為配向聚合物145，如圖ID所示。舉例來說，當使用化合物[III-2]作為感光性單體，則其聚合反應以化學反應式
表示如下
On化合物[III-2]的聚合基團"P1 」主要是在甲基丙烯酸酯基(methacrylate)上做 修飾，修飾之後的官能團可以穩定反應的中間體，可以讓聚合反應更完整。此外，修飾後的 官能團進行2+2的合環反應(如紅色箭頭所示位置)，所以反應後的聚合物結構(化學式 [IX]，也就是配向聚合體145)可以變得較為剛硬。請參照圖1D，根據上述方法形成的液晶面板100包括上基板110、下基板120以及填充其間的液晶層。液晶層包括液晶分子130及配向聚合體145。配向聚合體145以化學 式IX表示formula see original document page 15如上所述，反應後的配向聚合體145結構(化學式[IX])具有四環結構比較剛硬， 不僅可以提供較佳的配向能力，還可以一併解決影像殘留的問題。本發明上述實施例所公開的感光性單體、液晶面板及其製造方法，具有多項優點 包括1.聚合反應完整。本發明提出的感光性單體，其聚合基團IV、V、VI、VII和VIII 可以穩定反應的中間體，可以讓聚合反應更完整。2.配向聚合體結構剛硬。聚合基團IV、V、VI、VII和VIII可以進行2+2的合環反 應，所以反應後的聚合物結構可以變得較為剛硬，不僅可以提供較佳的配向能力，還可以一 並解決影像殘留的問題。3.聚合效率高。本實施例的感光性單體的中間核結構在300-400nm具有強烈的吸 收峰，可以符合現有製備工藝中使用365nm的UV光源，因此可以有效的吸收UV光並通過能
量轉移至反應基團，提高聚合效率。4.不影響顯示光色。本實施例的感光性單體的中間核結構在300-400nm具有強烈 的吸收峰，由於具有螢光性較弱或是放光波長在400nm以下，因此在接上反應基團後螢光 可以有效的被抑制。也就是說，液晶層中的聚合物膜並不會產生顏色或是發光的疑慮。如 此一來，本實施例的使用聚合物膜作為配向膜的液晶面板或光電裝置於顯示影像時，其顯 示色彩與效率可以維持原有水準，而不會受到影響。
權利要求
一種感光性單體，選自化合物II，該化合物II以化學式表示「L」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7個碳原子的烷羰氧基，其中m≥1；「R」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亞硝酸根、具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基或「Z2-Sp2-P2」基團；「Z1」及「Z2」分別為氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲醯基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或單鍵；以及「Sp1」及「Sp2」為具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或單鍵；「P1」及「P2」選自基團IV、V、VI、VII和VIII其中之一，基團IV以化學式表示如下「U」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；基團V以化學式表示如下「X」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；基團VI為吡咯-2，5-二酮，以化學式表示如下基團VII以化學式表示如下「Y」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基；基團VIII以化學式表示如下「Q」選自氫原子、甲烷基、氟原子、三氟甲基和苯基。F2010100028598C00011.tif,F2010100028598C00012.tif,F2010100028598C00013.tif,F2010100028598C00021.tif,F2010100028598C00022.tif,F2010100028598C00023.tif
2.如權利要求1所述的感光性單體，其特徵在於烷羰氧基一個或一個以上的氫原子被 氟原子或氯原子所取代。
3.如權利要求1所述的感光性單體，其特徵在於具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷 基的不相鄰的一或二個-CH2-基由氧原子、硫原子、亞乙烯基、羰基、羧基、硫化羰基或炔基 所取代。
4.如權利要求1所述的感光性單體，其特徵在於具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷 基的不相鄰的一或二個-CH2-基由氧原子或硫原子取代。
5.如權利要求1所述的感光性單體，其特徵在於『％」為氧原子、「SPl」為單鍵、「P1」為 基團VIII且「Q」為苯基。
6.如權利要求5所述的感光性單體，其特徵在於「R」為具有4個碳原子的直鏈烷基，且 直鏈烷基的一個-CH2-基被氧原子所取代。
7.一種液晶面板，包括下基板以及上基板；以及液晶層，填充在該上基板以及該下基板之間，其中該液晶層包含液晶分子與配向聚合 體，該配向聚合體以化學式IX表示formula see original document page 3 [IX]
8.一種液晶面板的製造方法，包括步驟如下提供上基板以及下基板；注入液晶材料在該上基板與該下基板之間，該液晶材料包含多個液晶分子以及多個如 權利要求1 6任一項所述的感光性單體；以及施加電壓在該上基板以及該下基板，並以紫外光源照射，用以聚合該些感光性單體為 配向聚合物。
全文摘要
一種感光性單體，選自化合物II，m≥1「L」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、烷基、烷羰基、烷氧羰基或具有1至7個碳原子的烷羰氧基。「R」為氫原子、氟原子、氯原子、氰基、氰硫基、五氟化硫基、亞硝酸根、具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈烷基或「Z2-Sp2-P2」基團。「Z1」及「Z2」分別為氧原子、硫原子、甲氧基、羰基、羧基、胺甲醯基、甲硫基、乙烯羰基、羰乙烯基或單鍵。「Sp1」及「Sp2」為具有1至8個碳原子的直鏈或支鏈烷基或單鍵。
文檔編號C07C69/618GK101817777SQ201010002859
公開日2010年9月1日 申請日期2007年2月7日 優先權日2007年2月7日
發明者謝忠憬 申請人:友達光電股份有限公司