配向材料组合物及配向层.pdf

一种配向材料组合物，包括配向材料、紫外线吸收剂、光稳定剂及溶剂。紫外线吸收剂具有上列式1的化学式，其中X表示氢、烷基或卤素，R1表示苯环碳长链衍生物；光稳定剂具有下列式2的化学式，其中R2表示酯基衍生物或铵基衍生物，R3表示氢、-OH(hydroxyl group，羟基或氢氧基)或是烷基。

1.  一种配向材料组合物，包括：
一配向材料；
一紫外线吸收剂，其中该紫外线吸收剂具有下列式1-1或式1-2的化学式：

其中X表示氢、烷基或卤素，R₁表示苯环碳长链衍生物；
一光稳定剂，其中该光稳定剂具有下列式2的化学式：

其中R₂表示酯基衍生物或铵基衍生物，R₃表示氢、-OH或是烷基；以及
一溶剂。

2.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该紫外线吸收剂吸收波长分布在190～400nm的紫外光。

3.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该紫外线吸收剂的R₁表示下列式3的取代基：

其中A₁表示氢、烷基或

，A₂表示烷基、-CH₂CH₂CO(OCH₂CH₂)₆、CH₂CH₂CO(OCH₂CH₂)₇、



4.  如权利要求3所述的配向材料组合物，其中该紫外线吸收剂选自下列化合物至少其中之一：





5.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该光稳定剂选自下列化合物至少其中之一：




6.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该配向材料包括聚酰胺酸组合物。

7.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该溶剂包括：



8.  如权利要求1所述的配向材料组合物，其中该配向材料的含量为2～7wt％，该紫外线吸收剂的含量为0.2～2.0wt％，该光稳定剂的含量为0.2～2.0wt％。

9.  一种配向层，适于用于一液晶显示面板中，该配向层的成份包括一配向材料、一紫外线吸收剂以及一光稳定剂，其中该紫外线吸收剂具有下列式1-1或式1-2的化学式：

其中X表示氢或烷基，R₁表示苯环碳长链衍生物；
该光稳定剂具有下列式2的化学式：

其中R₂表示酯基衍生物或铵基衍生物，R₃表示氢、-OH或是烷基。

10.  如权利要求9所述的配向层，其中该紫外线吸收剂吸收波长分布在190～400nm的紫外光。

11.  如权利要求9所述的配向层，其中该紫外线吸收剂的R₁表示下列式3的取代基：

其中A₁表示氢、烷基或

，A₂表示烷基、-CH₂CH₂CO(OCH₂CH₂)₆、CH₂CH₂CO(OCH₂CH₂)₇、



12.  如权利要求11所述的配向层，其中该紫外线吸收剂选自下列化合物至少其中之一：





13.  如权利要求9所述的配向层，其中该光稳定剂选自下列化合物至少其中之一：




14.  如权利要求9所述的配向层，其中该配向材料包括聚酰胺酸组合物。

15.  如权利要求9所述的配向层，其中该配向材料、该紫外线吸收剂以及该光稳定剂的重量比例为2～7∶0.2～2.0∶0.2～2.0。

配向材料组合物及配向层
技术领域
本发明是有关于一种配向材料组合物及配向层，且特别是有关于一种能够有效吸收紫外光且避免液晶老化的配向材料组合物及配向层。
背景技术
近来，为了使液晶显示面板达到省电与较低的消耗功率，业界大多将驱动元件设定在较低的图框频率(Frame Frequency)与灰阶显示的功能。然而，此时由于存在于液晶显示面板中的带电离子具有足够的运动时间形成内部电场，内部电场使得液晶分子的排列方向有所改变而对液晶显示面板造成了显示品质的问题，这些问题包括：电压保持率(VoltageHolding Ratio，VHR)、临界电压值(Threshold Voltage)、闪烁(Flicker)以及影像残留(Image-Retention Effect)等。
形成上述带电离子的原因，常是来自于液晶或配向层材料，特别是当液晶或配向层材料被紫外线照射时，紫外线的能量将导致液晶或配向层材料发生光化学反应而分解出带电离子。由此可知，当液晶显示面板长期受到背光源或是外界光源照射时，便逐渐会有上述的问题产生，此即俗知的液晶老化(Aging)。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种配向材料组合物及配向层，能够有效吸收紫外线且避免液晶老化。
本发明提出一种配向材料组合物，包括配向材料、紫外线吸收剂、光稳定剂及溶剂。紫外线吸收剂具有下列式1-1或式1-2的化学式：
式1-1
式1-2
其中X表示氢、烷基或卤素，R1表示苯环碳长链衍生物；
光稳定剂具有下列式2的化学式：
式2
其中R₂表示酯基衍生物或铵基衍生物，R₃表示氢、-OH或是烷基。
本发明又提出一种配向层，适于用于液晶显示面板中，配向层的成份包括如上述的配向材料、紫外线吸收剂及光稳定剂。
基于上述，本发明所提出的配向材料组合物及配向层，可通过调整配向材料、紫外线吸收剂、光稳定剂及溶剂的种类及其组成比例，达到有效吸收紫外线且避免液晶老化的效果。
为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为一种液晶显示面板的示意图。
图2为不同测试条件下，不同实施例的电压保持率长条图。
【主要元件符号说明】
200：液晶显示面板
210、220：基板
230a、230b：配向层
240：液晶层
235a、235b：界面
具体实施方式
配向材料组合物
本发明所提出的配向材料组合物，其组成包括配向材料、紫外线吸收剂、光稳定剂及溶剂。紫外线吸收剂具有下列式1-1或式1-2的化学式：
式1-1
式1-2
其中X表示氢、烷基或卤素，R₁表示苯环碳长链衍生物。
光稳定剂则具有下列式2的化学式：
式2
其中R₂表示酯基衍生物或铵基衍生物，R₃表示氢、-OH或是烷基。
详细地说，上述的配向材料例如包括聚酰胺酸组合物，然而本发明不以此为限。而紫外线吸收剂的R1则表示下列式3的取代基：
式3
其中，A₁表示氢或烷基或
式4
，A₂表示烷基、-CH₂CH₂CO(OCH₂CH₂)₆、-CH2CH2CO(OCH2CH2)₇、
式5、
式6
式7
或
式4。
上述紫外线吸收剂可吸收紫外线的能量，特别是，在本发明的一个实施例中，紫外线吸收剂是针对波长分布在190～400nm的紫外线进行吸收。当紫外线吸收剂针对波长分布在190～400nm的紫外线进行吸收时，相对在波长为400～720nm的可见光能量则不会因能量被吸收而使亮度减弱，换句话说，在避免液晶老化的同时也不会造成可见光的穿透率降低。
举例来说，上述紫外线吸收剂可选自下列化合物至少其中之一：
式8
式9

式10

式11
2-[2-羟基-3，5-二(1，1-二甲基丙基)苯基]-2H-苯并三唑(Phenol，2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4，6-bis(1，1-dimethylpropyl)-)
式12
2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯酚
(2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-methyl-Phenol    2-(2′-Hydroxy-5′-methylphenyl)benzotriazole)
式13
2-[2-羟基-5-(1，1，3，3-四甲丁基)苯基]苯并三唑(2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1，1，3，3-tetramethylbutyl)-Phenol)
式14
2-丙烯酸-2-甲基-2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟苯基]乙酯
(2-Propenoic                                            acid，2-methyl-2-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]ethyl ester)
式15
2-(2H)-苯并三氮唑-2-基)-4，6-双(1，1-二甲基乙基)苯酚(Phenol，2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1，1-dimethylethyl)-)
式16
2-(2′-羟基-3′-仲丁基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑
(Phenol，2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1，1-dimethylethyl)-6-(1-methylpropyl)-)
式17
2-(5-氯-2H-苯三唑-2-基)-6-(1，1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚
(2-(5-Chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-6-(1，1-dimethylethyl)-4-methylp-henol)
式18
式19
2-(2H-苯并三唑-2-基)-4，6-二(1-甲基-1-苯乙基)-苯酚(2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4，6-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenol)
式20
由于上述紫外线吸收剂在配向材料组合物中具有能吸收波长190～400nm紫外线的发色基团，例如是：
-N＝N-；
＞C＝N-；
C-O；以及
-N＝O。
因而，紫外线吸收剂在吸收紫外线的能量后可形成氢键、并可同时发生分子间互变异构(tautomerism)的可逆反应，使光能转变为热能。紫外线吸收剂在将吸收的能量以热能形式消耗之后，即可回复到原本的基态能级。
而在本发明所提出的配向材料组合物中，上述光稳定剂可选自下列化合物至少其中之一：
式21
式22
式23
式24
式25
式26
式27
式28
上述光稳定剂的作用机制，则为一哌啶(piperidine)上的氮原子会去捕捉过氧自由基(peroxide radical)，使得过氧自由基陷入可逆反应中而无法对配向材料或液晶材料的分子链造成进一步破坏。
此外，上述溶剂则可包括：
N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl Pyrrolidone，NMP)
式29
γ-丁内酯(γ-Butyrolactone)

式30
乙二醇一丁基醚(Ethylene Glycol Monobutyl Ether)
式31
式32
式33
要注意的是，本发明所提出的配向材料组合物，其特征在于同时将紫外线吸收剂与光稳定剂加入配向材料中。紫外线吸收剂除了可以保护配向材料外，还可同时保护光稳定剂免于紫外线的破坏而保有其原本稳定的功能，因此，在防止液晶老化的目标上可以得到加乘性的效果。
虽然上述的紫外线吸收剂与光稳定剂皆有保护液晶的功能，然其功能会受到诸多因素的影响，例如：溶解性、散布性、挥发性及分子结构等等。此外，上述配向材料组合物的组成还要考虑在后续形成配向层时的成膜性。
考虑上述的各种因素，在本发明的优选实施例中，上述配向材料组合物的配向材料的含量为2～7wt％，而紫外线吸收剂的含量为0.2～2.0wt％，光稳定剂的含量则为0.2～2.0wt％，具有此范围的配向材料组合物可获得较明显的紫外线吸收能力与防止液晶老化的效果。
配向层
图1为一种液晶显示面板的示意图。请参考图1，本发明提出一种配向层230a、230b，其适于用于液晶显示面板200中，配向层230a、230b成份包括配向材料、紫外线吸收剂及光稳定剂。关于配向材料、紫外线吸收剂及光稳定剂的化学式已于上述实施方式中说明，在此不再予以重述。
而在液晶显示面板200中，配向层230a、230b分别位于两基板210、220之上。基板210、220例如可以是薄膜电晶体阵列基板与彩色滤光基板，而液晶层240则位于两配向层230a、230b之间。配向层230a、230b之成份大致和上述实施方式的配向材料组合物相同，其主要差异在于，配向层230的组成中溶剂已去除。实际上在制作配向层230a、230b时，例如可将上述配向材料组合物经过预烤(摄氏120度，2分钟)以及硬烤(摄氏220度，15分钟)的程序，此程序可将溶剂去除而得到配向层230a、230b。
本发明所提出的配向层230a、230b，由于具有紫外线吸收剂及光稳定剂加乘性的效果，将会有较为显著的紫外光线吸收效果、并可有效防止液晶显示面板200在光线L的照射下，由于紫外线所导致的液晶层240老化。
电压保持率
值得一提的是，为了使液晶老化的现象能够被定量分析，一般会通过电压保持率的测量来进行。对于上述液晶显示面板200而言，电压保持率是一个重要的参数，越高的电压保持率代表着液晶层240中的液晶分子(未示出)越能够维持在一定的排列方向上，亦即液晶显示面板200将会拥有更好的显示均匀性。然而，当液晶显示面板200在较低的驱动频率下使用时，液晶显示面板200中的带电离子(未示出)将会有足够的时间漂移至配向层230a、230b与液晶层240的界面235a、235b上，使得液晶层240的电压保持率降低。因此，可以设计在不同的驱动频率下测量电压保持率，比较其测量的结果即可得知液晶老化的程度。
以下将以两组实施例的电压保持率来对本发明加以说明。
对照实施例
在本发明的对照实施例中，配向层的配向材料为100克的聚酰胺酸组合物，特别是，此配向层中没有添加紫外线吸收剂或光稳定剂。将依此组成制作的试样在不同的驱动频率及电压下进行电压保持率的测量，其结果如图2的S1所示，其中，测试条件A为驱动频率60赫兹与电压1伏特；测试条件B为驱动频率0.6赫兹与电压1伏特；测试条件C为驱动频率60赫兹与电压5伏特；测试条件D为驱动频率0.6赫兹与电压5伏特。此外，在上述四组测试条件中，其1个画面扫描时间皆为60微秒。
接着，对本实施例的试样进行紫外线照射，以每秒能量50mW的紫外线照射30秒后，同样依上述四种测试条件A、B、C及D对紫外线照射后的试样进行电压保持率的测量，其结果示于图2的S2。
请参照图2，本实施例试样在照射紫外光后，其电压保持率均比照射紫外光前低，而在低频的测试条件A及B中，电压保持率均低于80％，尤其是，测试条件B的电压保持率更低于60％。
最佳实施例
在本发明的最佳实施例中，配向层的配向材料的重量为99.6克，而此配向材料包括聚酰胺酸组合物及溶剂，而紫外线吸收剂为0.2克的2-[2-羟基-3，5-二(1，1-二甲基丙基)苯基]-2H-苯并三唑(Phenol，2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4，6-bis(1，1-dimethylpropyl)-)
式10。
光稳定剂则为0.2克，且光稳定剂是由以下两种化合物所组成：
式19
及式20。
在本实施例中，配向层230的配向材料、紫外光吸收剂以及光稳定剂，在经过烘干程序后所剩下固体含量的重量比例约为30∶1∶1。
将依上述比例制备完成的试样进行紫外光的照射，以每秒能量50mW之紫外线照射30秒后，同样以上述四种测试条件A、B、C及D进行电压保持率的测量，其结果示于图2的S3。
请参照图2，与对照实施例的结果相比，本实施例的电压维持率即使是在最严苛的测试条件B(低驱动频率、低电压)下，还可维持在70％以上，而在其他的测试条件A、C及D时更可维持在94％以上。此外，若在例如为聚酰胺酸组合物的配向材料中仅加入紫外线吸收剂，则在测试条件B下的电压保持率约为62％；而在例如为聚酰胺酸组合物的配向材料中仅加入光稳定剂时，在测试条件B下的电压保持率则约为56％。因此，在本实施例中，同时具有上述紫外线吸收剂与光稳定剂的配向层，其电压保持率会大于70％，相较于单独加入紫外线吸收剂时的62％、或是单独加入光稳定剂时的56％，电压保持率均明显提高。
综上所述，本发明所提出的配向材料组合物及配向层，由于同时在配向材料中加入了紫外线吸收剂与光稳定剂，本发明能够有效地防止液晶老化、维持均匀的显示效果、并延长液晶显示面板的使用寿命。
虽然本发明已通过上述实施例公开，但是其并非用以限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许更动和修饰，因此本发明的保护范围当以后附的权利要求书所界定的为准。