專利名稱：光可調(diào)制組合物及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新穎的光可調(diào)制組合物、涉及使用光可調(diào)制組合物形成光可調(diào)制聚合物的方法、以及包含此光可調(diào)制聚合物的多彩液晶顯示器。本發(fā)明特別是涉及一種不使用交聯(lián)劑的光可調(diào)制組合物，在不同曝光能量下，形成反射不同波長的光可調(diào)制聚合物。本發(fā)明的單一光可調(diào)制組合物可以形成多彩的光可調(diào)制聚合物，與單層的多彩液晶顯示器，于是可減少基板切割次數(shù)，提聞良率。
背景技術(shù)：
膽甾相液晶屬于反射式顯示器，利用外界環(huán)境光源顯示影像，因此不需背光源，所以膽留相液晶在使用時非常省電，是一種環(huán)保的材料。膽留相液晶的特性是，膽留相液晶的螺距(pitch)的長度可以隨著溫度的不同而改變，因此會產(chǎn)生不同波長的選擇性反射，而得到不同的顏色。因此，變化膽留相液晶 的顏色，可藉由添加不同旋轉(zhuǎn)螺距(Pitch)的旋光齊U，調(diào)整其反射波長，而顯示紅、綠、藍等等不同顏色，達到全彩化顯示的需求。傳統(tǒng)的彩色膽留相顯示技術(shù)，是使用三片單色膽留相基板加以重迭所組成，例如堆疊紅色、綠色、藍色的不同膽留相基板。藉由不同膽留相基板的切換與反射來達到全彩的結(jié)果，不過由于三片重迭的工藝，必須考慮到像素重疊的問題，在工藝上有對位不易，成本過高的缺點。若是使用另一種單層分道注入方法(例如臺灣公開號200941073之內(nèi)容)，則是有基板切割的工藝困難點有待克服。美國專利5，668，614在實施例10中例示了一種光可調(diào)制組合物，其包含液晶材料與作為光可調(diào)制材料的交聯(lián)單體聯(lián)苯雙丙烯酸酯(bisacrylate biphenyl, BAB)。由于交聯(lián)劑聯(lián)苯雙丙烯酸酯不易合成且取得困難，所以仍然需要光可調(diào)制組合物的新配方。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因此提出一種新穎的光可調(diào)制組合物、使用此光可調(diào)制組合物形成光可調(diào)制聚合物的方法、與包含此光可調(diào)制聚合物的多彩液晶顯示器。本發(fā)明的光可調(diào)制組合物特別不含交聯(lián)劑，而在不同曝光能量下，就可以形成反射不同波長的光可調(diào)制聚合物。換言之，本發(fā)明的單一光可調(diào)制組合物可以轉(zhuǎn)換成多彩的光可調(diào)制聚合物，于是在單一層的光可調(diào)制組合物中還得到多彩液晶顯示器，于是可減少基板切割次數(shù)，提高良率。本發(fā)明首先提出一種光可調(diào)制組合物，包含75-99重量百分比的液晶材料、1-20重量百分比的光可調(diào)制材料，其包含至少一手性中心與至少一乙烯性雙鍵，以及0.05-5重量百分比的光起始劑。本發(fā)明的光可調(diào)制組合物，實質(zhì)上不含無手性中心的乙烯性雙鍵交聯(lián)劑。在本發(fā)明一實施態(tài)樣中，液晶材料可以包含一種或是多種液晶單體。例如，液晶單體可以為向列相液晶及/或膽留相液晶。在本發(fā)明另一實施態(tài)樣中，光可調(diào)制材料可以為一雙萘酚基團及/或低聚物，而手性中心可以為光可調(diào)制手性中心，例如可以經(jīng)由照光來改變此手性中心的手性。在本發(fā)明另一實施態(tài)樣中，光起始劑可以為過氧化物起始劑，例如過氧苯甲酰(benzoyl peroxide)與超氧苯甲酰(benzoyl superoxide)、偶氮化合物起始齊U，例如偶氮二異丁腈(AIBN)、氧化還原起始劑、陰離子型起始劑與陽離子型起始劑。本發(fā)明其次提出一種使用光可調(diào)制組合物，在適當(dāng)曝光條件下，形成光可調(diào)制聚合物的方法。首先，提供一光可調(diào)制組合物，其包含75-99重量百分比的液晶材料、1-20重量百分比的光可調(diào)制材料，其包含至少一手性中心與至少一乙烯性雙鍵，以及0.05-5重量百分比的光起始劑。其次，提供第一光能量，在第一區(qū)域中引發(fā)第一光可調(diào)制反應(yīng)，以改變光可調(diào)制材料而得到第一螺距(pitch)。然后，又提供第二光能量，在第二區(qū)域中引發(fā)第二光可調(diào)制反應(yīng)，以改變光可調(diào)制材料而得到與第一螺距不同之第二螺距。第一螺距與第二螺距可以分別選擇性反射第一波長與第二波長。第一波長與第二波長可以為紅光、綠光、藍光其中一者。特別是，第一螺距、第二螺距彼此皆不同。因此，所得的光可調(diào)制聚合物鏈中，不但實質(zhì)上不含無手性中心的乙烯性雙鍵交聯(lián)劑，還可以進一步組合不同的反射光，而形成多彩或是全彩的液晶顯示器。本發(fā)明又提出一種多彩液晶顯示器，其包含第一電極、第二電極，以及一光可調(diào)制聚合物。此光可調(diào)制聚合物位于第一電極與第二電極之間，并具有至少一第一聚合態(tài)與一第二聚合態(tài)。光可調(diào)制聚合物包含75-90重量百分比的液晶材料、1-20重量百分比的光可調(diào)制材料，包含至少一手性中心與至少一乙烯性雙鍵以及0.05-5重量百分比的光起始劑。第一聚合態(tài)會選擇性反射第一波長，而第二聚合態(tài)則選擇性反射與第一波長不同的第二波長，例如可以使用旋光劑或是曝光條件，來調(diào)整第一波長與第二波長。本發(fā)明的多彩液晶顯示器，還包含用來容納光可調(diào)制聚合物的流道。在本發(fā)明一實施態(tài)樣中，第一聚合態(tài)與第二聚合態(tài)的差異在于聚合分子量。在本發(fā)明又一實施態(tài)樣中，第一電極系透明，并包含導(dǎo)電高分子材料、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)其中至少一者。在本發(fā)明再一實施態(tài)樣中，多彩液晶顯示器還包含用以支撐第一電極的第一基板，與用以覆蓋第二電極的第二透明基板。第一基板與第二透明基 板分別可以包含玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)其中至少一者。
圖1例示出本發(fā)明形成光可調(diào)制聚合物的步驟。圖2繪示出本發(fā)明多彩液晶顯示器的組件示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:101 步驟102 步驟103 步驟110 第一基板111黏著層120 第一電極130光可調(diào)制聚合物131 流道
140 第二電極150 第二基板
具體實施例方式本發(fā)明可以提供一種新穎的光可調(diào)制組合物。本發(fā)明的光可調(diào)制組合物特別不含交聯(lián)劑。另外，在不同的曝光能量下，本發(fā)明的光可調(diào)制組合物還可以形成能夠反射不同波長的光可調(diào)制聚合物。使用此光可調(diào)制組合物所形成、能夠反射不同波長的光可調(diào)制聚合物，又可以形成多彩的液晶顯示器。本發(fā)明的其中一技術(shù)特征在于，僅使用單一種的光可調(diào)制組合物，就可以轉(zhuǎn)換成反射不同波長的光可調(diào)制聚合物。因此，單一層的光可調(diào)制組合物即可組合得到多彩的液晶顯示器，于是可減少基板切割次數(shù)，提高良率。本發(fā)明首先提供一種光可調(diào)制組合物。本發(fā)明的光可調(diào)制組合物包含液晶材料、光可調(diào)制材料與光起始劑。本發(fā)明的光可調(diào)制組合物，實質(zhì)上不含無手性中心的乙烯性雙鍵交聯(lián)劑。在本發(fā)明的光可調(diào)制組合物中，液晶材料通常具有整體光可調(diào)制組合物75-90重量百分比的重量百分比。本發(fā)明的液晶材料可以為單一的液晶單體，或是由多種不同的液晶單體所復(fù)合成的液晶組合物。此等液晶材料可以為向列相液晶加入旋光劑(如E7、E48Merck+CB15旋光劑)，或是例如Merck的膽甾相液晶，型號MLC-2150、MDA-1788。本發(fā)明光可調(diào)制材料通常占整體光可調(diào)制組合物1-20的重量百分比，較佳為10%。本發(fā)明的光可調(diào)制材料，可以包含雙萘酚基團、至少一個光可調(diào)制手性中心、至少一乙烯性雙鍵…。具有乙烯性雙鍵的基團、含羧基會進行光脫羧反應(yīng)的基團與可以作為光可調(diào)制材料的分子可以參考文獻 Sur，S.K.，and Colpa, J.P.，1989，Spectrosc.L ett.,22,965.0光可調(diào)制材料的特性為，在適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件下會改變其旋光性，換句話說，可以經(jīng)由照光來改變手性中心的手 性。例如，變成非手性(achiral)化合物或是消旋(ravemic)混合物。所以，此等光可調(diào)制材料會具有至少一個光可調(diào)制手性中心(tunable chiralcenter),并通常會在適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件下進行光化學(xué)反應(yīng)(photochemical reaction)。此等光可調(diào)制材料可為一聚合單體，例如(S) - (-) -2-hydroxy-2’ - [4’ - (v-acryIylundecy1xy)biphenyl-4-carboxy]-1, I’ -binaphthalene)。舉例而言，已知有些含羧基的有機分子，會在適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件下進行光脫羧反應(yīng)(photodecarboxylation),脫去羧基后變成非旋(achiral)化合物。由于本發(fā)明的光可調(diào)制材料會在適當(dāng)?shù)钠鹗紬l件下進行聚合反應(yīng)，因此本發(fā)明的光可調(diào)制材料還會包含至少一乙烯性雙鍵(ethylenic bond)。所謂的乙烯性雙鍵,是指會在適當(dāng)?shù)钠鹗紬l件下進行聚合反應(yīng)的活性化學(xué)鍵。具有乙烯性雙鍵的基團可以是，單官能團、雙官能團或多官能團的丙烯基、甲基丙烯基。在本發(fā)明的光可調(diào)制組合物中，還會包含少量的光起始劑，例如占整體光可調(diào)制組合物0.05-5重量百分比的光起始劑，較佳為5000ppm。在適當(dāng)?shù)钠毓鈼l件下，光起始劑便會引發(fā)光可調(diào)制材料的聚合反應(yīng)，而形成適當(dāng)分子量的聚合鏈，作為誘發(fā)液晶材料產(chǎn)生適當(dāng)螺距(pitch)的模板(template)。本發(fā)明的光起始劑可以多種適當(dāng)?shù)墓馄鹗紕?。舉例而言，可以是過氧化物起始劑，例如過氧苯甲酰(benzoyl peroxide)與超氧苯甲酰(benzoyl superoxide)、偶氮化合物起始劑，例如偶氮二異丁腈(AIBN)、氧化還原起始劑、陰離子型起始劑與陽離子型起始劑。不同的光起始劑對于不同曝光條件的反應(yīng)不同。本發(fā)明建議使用不同的曝光條件，例如不同的曝光能量、曝光波長及/或曝光時間，使得光起始劑引發(fā)相同的光可調(diào)制材料進行不同程度的聚合反應(yīng)，進而得到分子量不同的聚合鏈。分子量不同的聚合鏈還會誘發(fā)液晶材料產(chǎn)生不同的螺距。不同的螺距即可以選擇性反射不同波長的光，而使得相同的光可調(diào)制材料在組合后產(chǎn)生不同的顏色。如上所述，由于使用不同的曝光條件，可以使得相同的光可調(diào)制材料得到分子量不同的聚合鏈，所以本發(fā)明其次提出一種使用光可調(diào)制組合物，在適當(dāng)曝光條件下，形成光可調(diào)制聚合物的方法。圖1例示出本發(fā)明形成光可調(diào)制聚合物的步驟。首先，請參考圖1，提供一光可調(diào)制組合物110。適當(dāng)?shù)墓饪烧{(diào)制組合物可以參考前述。其次，提供光可調(diào)制組合物第一光能量，以引發(fā)第一光可調(diào)制反應(yīng)120。第一光可調(diào)制反應(yīng)會改變某些區(qū)域中光可調(diào)制材料的聚合結(jié)果，而使得液晶材料在光可調(diào)制材料的影響下，產(chǎn)生選擇性反射第一波長的第一螺距。例如，可以使用紫外線在適當(dāng)劑量下來引發(fā)第一光可調(diào)制反應(yīng)。
在進行第一光可調(diào)制反應(yīng)時，可以視情況需要使用一掩膜保護部分的光可調(diào)制組合物不受光照，而界定所需要的區(qū)域反射預(yù)定顏色的光，例如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛色、紫色…等可見光。如此一來，其它的區(qū)域便不會進行第一光可調(diào)制反應(yīng)。第一光可調(diào)制反應(yīng)所使用的第一光能量通常較第二光能量為小，藉此產(chǎn)生較第二螺距更小的第一螺距。例如，想要得到反射綠色光的第一螺距，就可以調(diào)整第一光能量的曝光能量、曝光波長及/或曝光時間，以較低的劑量來得到所需要的第一螺距。然后，又提供光可調(diào)制組合物第二光能量，以引發(fā)第二光可調(diào)制反應(yīng)130。第二光可調(diào)制反應(yīng)也會改變某些區(qū)域中光可調(diào)制材料的聚合結(jié)果，而使得液晶材料在光可調(diào)制材料的影響下，產(chǎn)生選擇性反射第二波長的第二螺距，得到另一種顏色，例如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛色、紫色。例如，可以使用紫外線在適當(dāng)劑量下來引發(fā)第二光可調(diào)制反應(yīng)?？梢允褂醚谀肀Ｗo不須照光的區(qū)域，避免進行第二光可調(diào)制反應(yīng)。第二光可調(diào)制反應(yīng)會使得第一螺距與第二螺距不相同。較佳者，第二螺距大于第一螺距。例如，想要得到反射紅色光的第二螺距，就可以調(diào)整第二光能量的曝光能量、曝光波長及/或曝光時間，來得到所需要的第二螺距。由于以上的方式，在相同的光可調(diào)制材料的不同區(qū)域中，可以使用不同的光能量，分別產(chǎn)生不同的螺距，所以本發(fā)明的方法就可以在同樣一片光可調(diào)制材料中，產(chǎn)生反射不同顏色的區(qū)域，而得到多彩的液晶聚合物。由于本發(fā)明的光可調(diào)制組合物，實質(zhì)上不含無手性中心的乙烯性雙鍵交聯(lián)劑，因此在所得的光可調(diào)制聚合物鏈中，實質(zhì)上僅由光可調(diào)制材料所組成，或是視情況需要，還有其改變手性中心的衍生物。但是，本發(fā)明光可調(diào)制聚合物不含無關(guān)的無手性中心的乙烯性雙鍵交聯(lián)劑。本發(fā)明又提出一種多彩液晶顯示器，其具有單一層、又表現(xiàn)出至少兩種不同螺距的光可調(diào)制聚合物。圖2繪示出本發(fā)明多彩液晶顯示器的組件示意圖。請參考圖2，本發(fā)明的多彩液晶顯不器100包含第一基板110、第一電極120、光可調(diào)制聚合物130、第二電極140以及第二基板150。第一基板110用來支持支撐第一電極120、光可調(diào)制聚合物130、第二電極140以及第二基板150。第一基板110的材料可以為玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)其中的至少一者。較佳者，第一基板110的材料不反光。第一電極120可以包含任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料，例如銦錫氧化物ITO、銦鋅氧化物IZO、鋁鋅氧化物AZO、氧化鋅ZnO、氧化錫SnO…等等。較佳者,第一電極120的材料亦不反光。另夕卜，第一電極120與第二電極140還可以形成矩陣，或是彼此沿垂直方向排列。第二電極140以及第二基板150 —起覆蓋第一基板110、第一電極120與光可調(diào)制聚合物130，所以第二電極140以及第二基板150均為透明。例如，第二電極140可以包含導(dǎo)電高分子材料、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)…等導(dǎo)電材料。另一方面，第二基板150則可以包含玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)…等透明材料。在本發(fā)明一實施例中，基板還可以包含容納光可調(diào)制聚合物130的流道。例如，第二基板150包含容納光可調(diào)制聚合物130的流道131，而方便本發(fā)明的光可調(diào)制組合物130均勻流入。另外，視情況需要第一基板110還可以包含一黏著層111，用來固定流道131、第一基板110與第二基板150?；蛘撸部梢杂灭ぶ鴮?11來形成流道131。光可調(diào)制聚合物130即位于第一電極120與第二電極140之間，而形成單層的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明位于不同區(qū)域中的光可調(diào)制聚合物130，會具有至少兩種不同的聚合態(tài)，以及與不同聚合態(tài)對應(yīng)的不同螺距。例如，本發(fā)明的光可調(diào)制聚合物130，會具有第一聚合態(tài)與第二聚合態(tài)，或是還包含與第一聚合態(tài)與第二聚合態(tài)皆不同的第三聚合態(tài)。光可調(diào)制聚合物130包含75-99重量百分比的液晶材料、1_20重量百分比的光可調(diào)制材料、以及0.05-5重量百分比的光起始劑。液晶材料、光可調(diào)制材料與光起始劑的范例請參考前述。`第一聚合態(tài)會選擇性反射第一波長，而第二聚合態(tài)則選擇性反射與第一波長不同之第二波長，第三聚合態(tài)又選擇性反射與第一波長、第二波長不同之第三波長。因此，在同一臺多彩液晶顯示器100中，即可同時表現(xiàn)紅光、綠光與藍光。例如，可以使用旋光劑，或是改變曝光條件來來調(diào)整第一螺距、第二螺距與第三螺距，而得到不同的第一波長。第二波長與第三波長。適用的旋光劑可以是CB15、CEl或RlOlI。表一
權(quán)利要求
1.一種光可調(diào)制組合物，其特征在于，包含: 75-99重量百分比的一種液晶材料； 1-20重量百分比的光可調(diào)制材料，包含一手性中心與一乙烯性雙鍵；以及 0.05-5重量百分比的一種光起始劑。
2.如權(quán)利要求1所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述液晶材料包含一向列相液晶與一膽甾相液晶。
3.如權(quán)利要求1所述的光可·調(diào)制組合物，其特征在于，所述手性中心為一光可調(diào)制手性中心。
4.如權(quán)利要求1所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述光可調(diào)制材料包含一低聚物。
5.如權(quán)利要求1所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述光可調(diào)制材料包含一雙萘酚基團。
6.如權(quán)利要求1所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述光起始劑選自由一過氧化物起始劑、一偶氮化合物起始劑、一氧化還原起始劑、一陰離子型起始劑與一陽離子型起始劑所組成的群組。
7.如權(quán)利要求6所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述過氧化物起始劑包含過氧苯甲酰與超氧苯甲酰的其中至少一者。
8.如權(quán)利要求6所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述偶氮化合物起始劑包含偶氮二異丁腈。
9.如權(quán)利要求1所述的光可調(diào)制組合物，其特征在于，所述光可調(diào)制組合物實質(zhì)上不含一交聯(lián)劑。
10.一種形成光可調(diào)制聚合物的方法，其特征在于，包含: 提供一光可調(diào)制組合物，包含: 75-99重量百分比的一種液晶材料； 1-20重量百分比的一種光可調(diào)制材料，包含一手性中心與一乙烯性雙鍵；以及 0.05-5重量百分比的一種光起始劑； 提供一第一光能量以引發(fā)一第一光可調(diào)制反應(yīng)，以改變所述光可調(diào)制材料而得到一第一螺距；以及 提供一第二光能量以引發(fā)一第二光可調(diào)制反應(yīng)，以改變所述光可調(diào)制材料而得到一第二螺距，其中所述第一螺距與所述第二螺距不同。
11.一種多彩液晶顯示器，其特征在于，包含: 一第一電極; 一第二電極；以及 一光可調(diào)制聚合物，位于所述第一電極與第二電極之間，并包含一第一聚合態(tài)與一第二聚合態(tài)，所述光可調(diào)制聚合物包含: ·75-99重量百分比的一種液晶材料； ·1-20重量百分比的一種光可調(diào)制材料，包含一手性中心與一乙烯性雙鍵；以及 ··0.05-5重量百分比的一種光起始劑，其中所述第一聚合態(tài)選擇性反射一第一波長，所述第二聚合態(tài)選擇性反射一第二波長，且所述第一波長與該第二波長不同。
12.如權(quán)利要求11所述的多彩液晶顯示器，其特征在于，所述光可調(diào)制聚合物還包含一第三聚合態(tài)，選擇性反射一第三波長，所述第三波長為紅光、綠光、藍光其中之一者，且所述第一波長、所述第二波長與所述第三波長皆不同。
13.如權(quán)利要求11所述的多彩液晶顯示器，其特征在于，所述光可調(diào)制聚合物不含交聯(lián)劑。
14.如權(quán)利要求11所述的多彩液晶顯示器，其特征在于，還包含一流道，以容納所述光可調(diào)制聚合物 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光可調(diào)制組合物，包含液晶材料、包含至少一手性中心與至少一乙烯性雙鍵的光可調(diào)制材料，以及光起始劑。此光可調(diào)制組合物實質(zhì)上不含交聯(lián)劑。
文檔編號C09K19/52GK103074074SQ20111032982
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者江顯偉, 王志源 申請人:東莞萬士達液晶顯示器有限公司, 勝華科技股份有限公司