Фоточутливий полімер

УКРАЇНА (19) UA (11) 79822 (13) C2 (51) МПК (2006) C09K 19/56 G02F 1/13 G03F 7/004 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ФОТОЧУТЛИВИЙ ПОЛІМЕР 1 2 R OCH2 O O O O O R R m* n O OCH2 k X1 X2 , де Y = -(CH 2)m-CH=CH-CnH2n+1, m=0-8, n=0-8; -O-(СН2)m-СН=СН-СnН2n+1, m=0-8, n=0-8; -S-(CH 2) m-CH=CH-CnH2n+l, m=0-8, n=0-8; Х1 та Х2 означають однакові або різні залишки, вибрані з групи, що включає групу Y, Н, F, Сl, СН3, СН3О; k = 0; 1, при умові, що принаймні одна з груп R означає залишок коричної кислоти, що містить принаймні одну додаткову алкенільну груп у Y. (13) , де m = 10-10000; R означає однакові або різні залишки, вибрані з O C nH 2n+1 групи, що включає водень, , де n = 1-5, залишок коричної кислоти, що містить принаймні одну додаткову алкенільну груп у Y: O Y C2 R , де Y = -(CH2)m-CH=CH-CnH2n+1, m=0-8, n=0-8; -O-(СН2)m-СН=СН-СnН2n+1, m=0-8, n=0-8; -S-(CH 2) m-CH=CH-CnH2n+l, m=0-8, n=0-8; Х1 та Х2 означають однакові або різні залишки, вибрані з групи, що включає групу Y, Н, F, Сl, СН3, СН3О; k = 0; 1. 2. Фоточутливий полімер за п. 1, який відрізняється тим, що бічні гр упи також містять залишки насичених чи ненасичених аліфатичних кислот, в тому числі коричної кислоти, що не містить додаткових алкенільних груп. 3. Фоточутливий полімер на основі целюлози, до якого приєднана принаймні одна бічна група на O O * 79822 X2 R (11) X1 R UA k основі коричної кислоти, що містить принаймні одну додаткову алкенільну груп у Y: (19) (21) a200503416 (22) 12.04.2005 (24) 25.07.2007 (46) 25.07.2007, Бюл. №11, 2007р. (72) Герус Ігор Іванович, Резніков Юрій Олександрович (73) Герус Ігор Іванович, Резніков Юрій Олександрович (56) UA 19979 A, 25.12.1997 RU 2 164 704 C2, 10.02.1999 US 6 399 165 B1, 04.06.2002 DE 196 37 923 A1, 22.05.1997 DE 44 20 585 A1, 14.12.1995 (57) 1.Фоточутливий полімер, головний ланцюг якого містить принаймні одну аміно та/або гідроксильну груп у, до якої приєднана бічна група на основі коричної кислоти, що містить принаймні одну додаткову алкенільну груп у Y та яка має наступну стр уктурну формулу: O Y 3 79822 Винахід відноситься до області прикладної фізики, зокрема фізики рідких кристалів, і може бути використаний в промисловості рідкокристалічних дисплеїв для орієнтування рідких кристалів. Сполуки, що заявляються та їх властивості в літературі не описані. Загально відомо, що рідкі кристали (РК) складаються з анізотропних органічних молекул. Середній напрямок орієнтування молекул рідкого кристалу називається директором РК. РК знаходиться в комірці, яка, як правило, складається з двох твердих підкладок. Розподіл директора в РК-комірці визначається орієнтаційною пружністю, енергією його зчеплення на підкладці та віссю легкого орієнтування на підкладці (напрямком, який відповідає мінімуму поверхневої енергії РК). Під дією зовнішніх, зокрема електричних, магнітних та світових полів, директор РК змінює свій напрямок, що призводить до зміни оптичних характеристик РКкомірки - цей ефект лежить в основі дії більшості РК дисплеїв (РКД). Взагалі, для того, щоб одержати однорідну яскравість та високий контраст зображення, необхідно використовувати добре орієнтовані РК. Відомо декілька основних методів отримання однорідної орієнтації РК. Найбільш розповсюдженим методом орієнтації РК є так званий метод натирання, для якого, зокрема, використовують різні типи поліімідних полімерів. В цьому методі поверхня полімерного шару, що нанесений на підкладку, натирається тканиною в заданому напрямку з заданою силою [1]. Цей метод забезпечує сильне зчеплення РК з полімерною поверхнею та стабільну орієнтацію РК в комірці. В той же час, метод натирання має ряд суттєви х недоліків. Зокрема, так як мікрорельєф, що утворюється на поверхні полімеру при натирці, залежить від типу натираючого матеріалу, інтенсивності натирки, сили прижиму натираючого інструмента і т.д., отримана орієнтація недостатньо однорідна. Крім того, електростатичні заряди, що утворюються на поверхні полімеру під час натирання, призводять до накопичення пилу на поверхні, псуванню поверхні та виходу з ладу РКД при прикладанні електричного поля. Для вирішення проблем методу натирання було запропоновано метод фотоорієнтації РК [2, 3], при якому поверхня фоточутливого полімеру опромінюється поляризованим світлом. Метод фотоорієнтації дає можливість не тільки отримувати високо-однорідну стабільну орієнтацію РК на великій площині, але і керувати параметрами орієнтації (віссю легкого орієнтування, переднахилом та енергією зчеплення) у широких границях. Орієнтуюча здатність фоточутливого полімеру визначається величиною анізотропії на його поверхні, яка індукується завдяки поляризаційно-чутливій фото хімічній реакції при опроміненні полімеру поляризованим світлом в смузі його поглинання (звичайно, в УФ-діапазоні). Орієнтуючі характеристики матеріалу задаються та можуть контрольовано змінюватися напрямком поляризації УФ-світла, його інтенсивністю, дозою опромінення, розташуванням підкладки з полімером відносно напрямку променя УФ-світла та ін. 4 Відомо багато фотоорієнтуючих матеріалів, які відрізняються хімічним складом та типом фотохімічних реакцій при опроміненні УФ-світлом. До найбільш поширених відносяться поліімідні полімери та полімери, що містять ціннамоільні фрагменти в бокових ланцюгах [2, 3]. Основним механізмом фотохімічних реакцій в поліїмідних полімерах є світлоіндукована селективна деімідізація, тобто розрив поліімідних зв'язків у молекул, які орієнтовані переважно паралельно поляризації УФ-світла. Така реакція призводить до анізотропного розподілу полімерних ланцюгів на поверхні полімеру та орієнтації РК у відповідності до цього розподілу. У більшості випадків вісь легкого орієнтування з'я вляється перпендикулярною до поляризації УФ світла. Основним механізмом фотохімічних реакцій в полімерах, що містять ціннамоільні фрагменти в бокових ланцюгах є поляризаційночутлива фотополімеризація УФ-світлом, що відбувається за рахунок кросс-лінкування ціннамоїльних фрагментів. Так як ціннамоільні фрагменти мають значний позитивний дихроїзм поглинання в УФ-діапазоні, кросс-лінкування відбувається найбільш ефективно для фрагментів, що орієнтовані паралельно поляризації УФ-світла. В результаті, орієнтаційний розподіл кросс-лінкованих та вільних ціннамоїльних фрагментів стає анізотропним, що призводить до орієнтації РК на поверхні опроміненого полімеру. У більшості випадків РК орієнтується перпендикулярно поляризації УФ-світла, тобто паралельно кросс-лінкованим фрагментам полімеру. Незважаючи на переваги фоточутливих орієнтуючих матеріалів перед матеріалами, які використовуються в те хнологіях натирання та обробки більшість матеріалів-аналогів мають низьку термостабільність (20мДж см2 ), але навіть такі характеристики не відповідають вимогам, щодо сучасних рідкокристалічних пристроїв та рідкокристалічних дисплеїв. Зокрема, максимальне зчеплення досягається на цих матеріалах при дозах опромінення приблизно від 0,1Дж см -2 та більших, що відповідає часу опромінення в декілька хвилин. Такі великі часи опромінення ро 5 79822 блять матеріал-прототип неконкурентно проможним. До того ж, термостабільність фотоорієнтації в прототипі (~120°С) часто є недостатньою при виготовленні РК-дисплеїв з полімерними підкладками. Задачею винаходу є створення матеріалу для фотоорієнтації рідких кристалів з більш високими фоточутли вістю та термостабільністю. Створений Фоточутливий полімер для орієнтації рідких кристалів складається з головного полімерного ланцюга з боковими фрагментами на основі коричної кислоти чи її похідних, що містять додаткові алкенільні групи, головний полімерний ланцюг складається з гомополімерних полівінілових спиртів, полівінілфенолу, целюлози, ацетату целюлози, поліетіленіміну, поліакрилату, поліметакрилату, поліімиду, поліаміду, а також на основі їх сополімерів та має структурну формулу: M 1 M2 M3 * /x S 1 S2 * /z n /y Cin R де М1 , М2 та М3 - мономерні комірки гомополімера чи сополімера і описуються структурними формулами: * * * N n * n * * n Me * n O O O * O O n * * n * O O OCH2 * * H N H N CO CO n * O OCH2 n - знаходиться в діапазоні від 5 до 100000; х, у та z - мольні частини сополімерів, де 0