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肉桂酸单体光控聚合液晶取向膜的研究

于涛  
【摘要】: 液晶显示器以其平板性、携带方便、功耗低、视力保健的优点越来越受青睐,已能与阴极射线管显示器平分国际市场,并正在已继续上升的势头发展。液晶显示器产业化以来一直采用摩擦法的取向处理。然而在摩擦过程中会引起静电、尘埃造成成品率下降,最严重的是摩擦产生的沟痕使微显示器件的显示质量降低。因此光控取向技术近年来引起人们的极大关注,它不仅能克服摩擦取向法的缺点,而且可以进行微区取向控制,扩展液晶光学器件的应用范围。 光控取向的原理是在线偏振紫外光作用下,光敏聚合物侧链定向光交联,出现分子链段的指向有序分布,从而诱导液晶分子排列。光控取向技术瓶颈问题是稳定性差,其根本原因是光敏高分子空间位阻太大,定向交联的反应度太低,有效解决方法应是降低位阻,提高定向交联度和取向膜分子链段的有序度。本文首次提出了用肉桂酸单体替代光敏高分子进行四中心定向聚合的光控取向方法,并在这一原创思想之下,对光控取向技术进行了系统性探索和革新。 自行设计和合成了联苯双肉桂酸酯(BPDE)、双酚A双肉桂酸酯(BADE)、六氟双酚A双肉桂酸酯(6F-BADE)三种单体材料;从分子结构刚性入手解决了单体薄膜易结晶问题,改善了单体成膜性;分别用紫外吸收光谱和红外光谱分析了光化学反应过程,反应速率和反应度;发现氟的引入会明显提高光聚合反应速率,并改变表面张力极性;测得BPDE和BADE为水平取向膜,在90℃加热30分钟仍保持完好的排列特性,已达到一般液晶器件制作过程中热处理工艺的要求;另外六氟双酚A双肉桂酸酯光控取向膜诱导液晶分子垂直排列,具有120℃的热稳定性,非常适合做宽视角的多畴垂直显示模式;采用红外二向色吸收分析了单体光控取向膜分子链段分布的各向异性,提出定量计算取向膜有序度的方法,BPDE、BADE单体光控取向膜有序度相比肉桂酸聚合物光控取向膜来说具有大幅度提高。 本文是物理和化学相互融合的结晶,对于完善光控取向技术,使其走上实用化具有重要贡献。


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