[发明专利]可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂及制备方法和由其制备的液晶盒

说明书

技术领域：

本发明涉及电子工业中的液晶显示器技术，特别是涉及一种用于制备液晶盒的可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂技术。

背景技术：

聚酰亚胺(PI)材料由于其良好的耐热性、与液晶的亲和性以及机械强度等，成为工业上应用最广泛的液晶取向膜材料。但是同时，由于聚酰亚胺的不熔不溶性，给加工过程带来了一定的困难。例如传统的制备聚酰亚胺的方法为两步法，先形成聚酰胺酸中间体，再在高温下酰亚胺化得到聚酰亚胺。这种方法存在两个问题，第一是聚酰胺酸溶液在存储的过程中容易发生降解，不容易保存；第二是酰亚胺化温度太高，会在生产中对微电子产品的电子元器件产生损害，限制的聚酰亚胺的使用范围。为了解决这些问题，许多研究者的研究都聚焦于合成一种新的聚酰亚胺，使其在不降低其原有优异性能的基础上具有可容易加工的特性，从而实现低温固化，保护基板上的电气元件，例如可溶性的聚酰亚胺。增加聚酰亚胺可溶性的方法主要有两种：一种是打乱聚酰亚胺分子链的有序性，使聚酰亚胺结构变得“松散”，减小分子间相互作用力，例如引入大侧基、脂肪族结构以及非对称结构；另一种就是引入和溶剂有亲和性的基团，如氟、硅或磷等。

液晶的表面取向技术是液晶显示研发中的关键核心技术之一，它直接决定着显示器件内部棒状液晶分子的排列状况，是影响器件对比度、色度等性能参数的重要因素。液晶的取向主要是通过摩擦已涂有聚合物的基板表面获得的，也就是所谓的摩擦法(rubbing method)(丁孟贤(Ding Meng-xian)，何天白(HeTian-bai).聚酰亚胺新型材料(Jvxianyaan Xinxing Cailiao).北京：化学工业出版社(Beijing：Chemical Industry Press)，1998：142.)，被摩擦的聚酰亚胺表面通过短程作用力吸附一层液晶单分子层，然后依靠它来吸附大量其他液晶分子。传统的摩擦法也带来了一系列不良影响，比如摩擦带来的静电荷，灰尘、磨损以及局部高温等，甚至可能损坏薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中的薄膜晶体管，因此，非摩擦技术得以被广泛研究。传统的使用平行取向技术的液晶显示器有着天生的痼疾，如响应时间慢、可视角窄以及对比度不高等问题。由于垂直取向液晶显示器(VA-LCD)具有高对比度，广视角以及快速响应等优异性能，因此液晶分子取向技术的研发重点已经转移到垂直取向上来。现有VA-LCD通常都是以带有烷烃侧链的聚酰亚胺或聚酰胺酸薄膜作为取向膜。通过特殊设计的化学结构，聚酰亚胺膜可以获得液晶垂直取向效果，它被应用在垂直取向液晶显示器(VA-LCD)和多畴垂直取向液晶显示器(MVA-LCD)中。MVA-LCDs相比于早期的VA-LCDs，两畴甚至四畴的划分，极大改善了液晶显示器在上下左右四个方向的可视角。MVA已具备与其他广视角技术如膜补偿TN盒、平面切换液晶盒(IPS)等竞争的能力(Oh-e M and Hiroshi Y.Physical Review，2004，E69：051705.)。

Ogawa L et al(Ogawa L WO，042752，2003-05-22.)提出在聚酰亚胺中具有2到5个脂肪族环构成的二酐和带有5～20个长碳链烷基或者含5～20个碳的长的氟代烷基或者脂肪环族结构或者是芳香环结构的侧链结构的二胺组成。试验证明由此制备的取向膜具有良好的涂布性以及高的电压保持率。

尽管有关垂直取向技术已有一些报道，并且表现出优秀的显示性能，但是由于加工垂直取向膜的过程繁杂，而且需要高温固化，难于实现技术工业化，并且传统的摩擦法会对电子元器件产生损耗，鉴于此，在液晶显示器领域，急需要开发出加工性能更好的液晶垂直取向剂，以满足人们对微电子产品和光电子产品的需求。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种新的可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂，以克服现有技术加工垂直取向膜的过程过于繁杂，需要高温固化，难于实现工业化生产的不足，这种新型的可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂可以在非摩擦的情况下达到垂直取向效果，避免了摩擦对电子元器件的损耗。由其制备的液晶盒，完全克服了传统平行取向技术的液晶显示器存在的响应时间慢、可视角窄以及对比度不高等固有的问题。

本发明提供的用于制备液晶盒的聚酰亚胺液晶垂直取向剂，其组成组分主要由具有下述结构的可溶性脂肪族聚酰亚胺和有机溶剂构成，可溶性脂肪族聚酰亚胺在液晶垂直取向剂中的重量含量为10～20％，其余为有机溶剂，所述可溶性脂肪族聚酰亚胺的分子结构为：