CN101085867A - 聚酰胺酸组合物和利用其制成的液晶取向剂和取向膜 - Google Patents
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Abstract
一种聚酰胺酸组合物，是由二胺类反应物与二酐类反应物进行反应所制得，该二胺类反应物具有含量为20～70摩尔％且在主链上具有至少一个三氟甲基取代基的含氟二胺组分和含量为30～80摩尔％的非含氟二胺组分，该二酐类反应物具有含量为65～100摩尔％的芳香族四羧酸二酐组分和含量为0～35摩尔％的脂肪族四羧酸二酐组分。本发明也提供一种利用上述聚酰胺酸组合物制成的液晶取向剂和取向膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺酸组合物，特别是涉及一种利用具有含氟二胺组分的二胺类反应物所制得的聚酰胺酸组合物，以及利用此聚酰胺酸组合物的液晶取向剂和取向膜。
背景技术
随着个人信息化产品市场的蓬勃发展，再加上液晶显示装置具有轻薄、低耗电量等优点，使得目前业界大多朝向发展各式各样拥有液晶显示装置的小型化可携式信息产品。液晶显示装置中的液晶层是运用外加电场来改变其排列状态，并让通过此液晶层的光线产生变化，而利用此液晶层的排列状态的不同将可制作成各式液晶显示装置。目前市售的液晶显示装置主要是使用向列相液晶，在实际使用上包含：扭转90°的扭转向列相(TN)液晶显示装置、扭转180°或以上的超扭转向列相(STN)液晶显示装置，以及利用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示装置等。
然而，由于一般小型化产品无法提供较大激励电压，所以如何降低液晶显示装置所需的电压和增加液晶显示装置的性能和性质，也成为业界亟欲发展的目标。针对液晶显示装置需要改进的性质而言，主要包含：预倾角(pre-tiltangle)、液晶显示装置的电性质[例如电流消耗、电压维持比例(voltage holding ratio，VHR)和剩余电压(residualvoltage)]，以及在液晶显示装置长久使用下的上述性质的可靠性等。一般而言，液晶所需的预倾角范围主要根据液晶显示装置的驱动系统而有所不同，例如TN型液晶显示装置，由于液晶被扭转90°，因此约需要1～6°的预倾角，而STN型液晶显示装置则因为液晶的扭转角度较大(180°或180°以上)，所以约需要3～8°的预倾角。TFT液晶显示装置一般需要较高电压维持比例(约99％)，对液晶的取向性质较无太大要求，而STN型液晶显示装置所需的电压维持比例则较低(约80％)，但是对于液晶的取向性质要求较高，也就是不可产生非均匀区域。
基于上述需求，日本窒素公司(Chisso Corporation)已拥有一系列专利，例如美国专利公告第6,620,339号和6,946,169 B1号。以美国专利公告6,946,169 B1号为例，其公开了一种聚酰胺酸组合物，该组合物包含一提供具备极优电性质的聚酰亚胺的聚酰胺酸A，以及一具备含有侧链的二胺的聚酰胺酸B。该聚酰胺酸A具备酸组分和胺组分，该酸组分含有脂肪族四羧酸二酐或含有脂肪族四羧酸二酐和脂环族四羧酸二酐，该胺组分含有至少一由下式(1)所示的芳香族二胺：
其中，X1为二价脂肪族基团，每个R1分别为氢或甲基，以及a和b为在1至2之间的数值。该聚酰胺酸B具备酸组分和胺组分，该酸组分含有50摩尔％或以上的芳香族四羧酸二酐，该胺组分含有二胺，该二胺在其侧链上具有一可让液晶的预倾角增加的基团。该聚酰胺酸A与聚酰胺酸B的比例A/B为50/50～95/5。此外，针对上述聚酰胺酸B的胺组分中的二胺，在该专利的说明书中也提及该二胺可如下式(2)所示：
其中，每个Y1分别为氧或CH2，R2和R3分别为氢、烷基或具有1～12个碳原子的全氟烷基(perfluoroalkyl group)，且R2和R3中的至少一个为具有3或2个以上碳原子的烷基，n1分别为0或1。但是，上述式(2)所示的二胺必须具有一可让液晶的预倾角增加的侧链，所以R2和R3中的至少一个必须为具有3或2个碳原子的烷基，且在其说明书中提及当R2和R3的碳原子数目低于3时，将无法增加预倾角。此外，在该专利中，必须分别制备该聚酰胺酸A和该聚酰胺酸B，最后再根据特定比例进行混合，才可制得聚酰胺酸组合物，所以该专利的制备步骤较为麻烦。
美国专利公告第5,773,559号公开了一种聚酰胺酸嵌段共聚物的制备方法和一包含此嵌段共聚物和溶剂的组合物。该专利申请的组合物是具有第一嵌段，以及接合至该第一嵌段且具有不同于第一嵌段的结构的第二嵌段。该第一嵌段具有下式(3)或(4)所示的重复单元：
该第二嵌段具有下式(5)或(6)所示的重复单元：
其中，R4和R5可以相同或不相同，且各自为一个四价有机基团，Q1和Q2可以相同或不相同，且分别为一个二价有机基团，X为氢原子或有机基团，但是当Q1＝Q2时，R4和R5必须不同，和当R4＝R5时，Q1和Q2必须不同。在该专利的说明书中提及，R4和R5中的至少一个必须衍生自环状脂肪族四羧酸，而Q1则可衍生自以下式(7)所示的二胺：
该专利的制备方法也是要分别制备所述第一嵌段和所述第二嵌段，最后再将所述第一嵌段与所述第二嵌段进行反应才可获得所述聚酰胺酸嵌段共聚物。
另外，基于有效降低电流消耗的考虑，目前业界大多采用电压维持比例好和电流消耗低的液晶，例如含有氰基(-CN)和/或氟原子基团(例如-F、-CF3)的液晶材料等等。随着各种产品的小型化，必须尽可能地降低整体装置的电流消耗，再加上普通含有氰基的液晶材料可能会吸收水分，致使该液晶显示装置的电流损耗增加以及电压保持比例减少，从而让整体装置的性质的可靠性下降，所以现今液晶材料的趋势朝向采用含有较多氟原子基团的液晶材料。当使用含有较多氟原子基团的液晶材料时，虽可改善整体装置的性质的可靠性，但是却发现可能会产生较多非均匀区域(特别是在四周框胶与液晶的界面部分)，并且使得该液晶材料的取向性质受到严重的影响。针对上述问题，相关业界也亟欲寻求解决方法，可以采取的方式是对取向膜的组成和制备方式进行改变，以符合市售产品的需求。
由上述可知，如何有效地制作出符合目前市售液晶显示装置的取向膜，特别是可与含有较多氟原子基团的液晶材料相互配合的取向膜，对于目前业界而言，仍存在极大的需求。而要解决上述问题，又必须将该取向膜的组成和制备方法加以改变，因此也需寻求较好的聚酰胺酸组合物或聚酰亚胺来制作该取向膜。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种制备方法简单且适用于制备液晶取向剂的聚酰胺酸组合物。本发明的另一目的是提供一种利用上述聚酰胺酸组合物所制得的液晶取向剂。本发明的又一目的是提供一种由上述液晶取向剂制成，并且同时可让液晶的预倾角维持在一稳定范围和增加液晶的取向性质的取向膜。
本发明的聚酰胺酸组合物是由二胺类反应物与二酐类反应物进行反应制得，该二胺类反应物具有含量为20～70摩尔％且在主链上具有至少一个三氟甲基取代基的含氟二胺组分和含量为30～80摩尔％的非含氟二胺组分，该二酐类反应物具有含量为65～100摩尔％的芳香族四羧酸二酐组分和含量为0～35摩尔％的脂肪族四羧酸二酐组分。
本发明的液晶取向剂包含上述的聚酰胺酸组合物和溶剂。而本发明的取向膜是将上述的液晶取向剂加热制得。
本发明的聚酰胺酸组合物利用所述含氟二胺组分和所述芳香族四羧酸二酐组分的组合和适当控制两者的用量，以便让制得的聚酰胺酸组合物在后续用做液晶取向剂和进一步加工制成取向膜时，可让液晶呈现较好的取向性质。本发明所使用的含氟二胺组分在主链上具有至少一个三氟甲基取代基，所以具有与现在业界常用的液晶材料较相近的性质，由此让后续制成的取向膜与液晶材料间的相容性(compatibility)变好，也同时增加液晶材料的取向性质。此外，本发明的聚酰胺酸组合物是通过直接将所述二胺类反应物与所述二酐类反应物进行反应而制得，所以制备过程较为简单，且适合大批量生产。
附图说明
图1是一照片，说明使用偏光显微镜观测本发明实施例1～4所制得取向膜的取向性质的结果；
图2是一照片，说明使用偏光显微镜观测本发明实施例5～8所制得取向膜的取向性质的结果；
图3是一照片，说明使用偏光显微镜观测本发明实施例9～10所制得取向膜的取向性质的结果；
图4是一照片，说明使用偏光显微镜观测比较例1～4所制得取向膜的取向性质的结果；
图5是一照片，说明使用偏光显微镜观测比较例5～8所制得取向膜的取向性质的结果。
具体实施方式
本发明的聚酰胺酸组合物是由二胺类反应物与二酐类反应物进行反应制得，该二胺类反应物具有含量为20～70摩尔％且在主链上具有至少一个三氟甲基取代基的含氟二胺组分和含量为30～80摩尔％的非含氟二胺组分，该二酐类反应物具有含量为65～100摩尔％的芳香族四羧酸二酐组分和含量为0～35摩尔％的脂肪族四羧酸二酐组分。
在本发明的聚酰胺酸组合物中，当所述含氟二胺组分的含量大于70摩尔％或小于20摩尔％时，将会产生较多的非均匀区域，也就是让液晶的取向性质变得不好。优选所述含氟二胺组分的含量为20～50摩尔％和所述非含氟二胺组分的含量为50～80摩尔％，更优选所述含氟二胺组分的含量为20～35摩尔％和所述非含氟二胺组分的含量为65～80摩尔％。需注意的是，所述非含氟二胺组分的含量是根据上述含氟二胺组分的含量来进行变化，以便让所述二胺类反应物的总摩尔含量为100摩尔％。
当所述芳香族四羧酸二酐组分的含量小于65摩尔％时，将会产生较多的非均匀区域，而让液晶取向性质变得不好。优选所述芳香族四羧酸二酐组分的含量为65～90摩尔％和所述脂肪族四羧酸二酐组分的含量为10～35摩尔％，更优选所述芳香族四羧酸二酐组分的含量为65～80摩尔％和所述脂肪族四羧酸二酐组分的含量为20～35摩尔％。需注意的是，所述脂肪族四羧酸二酐组分的含量是根据上述芳香族四羧酸二酐组分的含量来进行变化，以让所述二酐类反应物的总摩尔含量为100摩尔％。
优选所述二胺类反应物与所述二酐类反应物的摩尔比例是在1∶0.9至1∶1之间。而在本发明的一具体例中，所述二胺类反应物与所述二酐类反应物的摩尔比例为1∶1。
本发明的含氟二胺组分可使用任何现有含有氟原子基团且常用于聚酰胺酸制备的二胺，优选所述含氟二胺组分选自：2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(以下简称为“HFBAPP”)、2，2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2，2’-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4’-二氨基-2，2’-双(三氟甲基)联苯、4，4’-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯以及它们的组合。而在本发明的一具体例中，所述含氟二胺组分是由HFBAPP所构成。
所述非含氟二胺组分可为非含氟芳香族二胺组分或是非含氟脂肪族二胺组分，优选所述非含氟二胺组分为一非含氟芳香族二胺组分，更优选所述非含氟芳香族二胺组分选自：4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯，以下简称为“BAPB”)、对苯二胺、间苯二胺、4-4’-二氨基-3，3’-二羧基二苯基甲烷、1，4-双(4-氨基苯基)苯、4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲氧基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二羟基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二羧基-4，4-二氨基联苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚、2，2-二氨基二苯基丙烷、4，4’-二氨基二苯基砜、二氨基苯酮、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(4-氨基苯氧基)二苯基砜、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、以下式(II)所示的二胺以及它们的组合，
而在本发明的一具体例中，所述非含氟芳香族二胺组分是由BAPB和上述式(II)所示的二胺所构成。BAPB和上述式(II)所示的二胺的摩尔比例范围优选是在2∶1至26∶1之间。
所述芳香族四羧酸二酐组分可利用任何现有的芳香族四羧酸二酐，优选所述芳香族四羧酸二酐组分选自：1，2，4，5-苯四酸二酐(pyromellitic dianhydride，以下简称为“PMDA”)、二苯基四羧酸二酐(biphenyl tetracarboxylicdianhydride，以下简称为“BPDA”)、1，4，5，8-萘四羧酸二酐、2，3，6，7-萘四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3，3’，4，4’-四苯基硅烷四羧酸二酐、1，2，3，4-呋喃四羧酸二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯丙烷二酐、双(苯二甲酸)氧化苯膦二酐、对苯-双(三苯基苯二甲酸基)二酐、间苯-双(三苯基苯二甲酸基)二酐、双(三苯基苯二甲酸)-4，4’-二苯基醚二酐、双(三苯基苯二甲酸)-4，4’-二苯基甲烷二酐或它们的组合。而在本发明的一具体例中，所述芳香族四羧酸二酐组分是由PMDA和BPDA所构成。PMDA和BPDA的摩尔比例范围优选是在1∶1至9∶1之间。
所述脂肪族四羧酸二酐组分可利用任何现有的脂肪族四羧酸二酐，优选该脂肪族四羧酸二酐组分选自：二环(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐(bicyclo(2，2，2)oct-7-ene-2，3，5，6-tetracarboxylicdianhydride，以下简称为“BCDA”)、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐(1，2，3，4-butanetetracarboxylic dianhydride，以下简称为“BDA”)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘丁二酸酐(3，4-dicarboxy-1，2，3，4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinicanhydride，以下简称为“TDA”)、2，3，5-三羧基环戊基乙二酐、1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐、1，3-二甲基-1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐、1，2，3，4-环戊烷四羧酸二酐、3，5，6-三羧基降冰片烷-2-乙二酐、2，3，4，5-四氢呋喃四羧酸二酐以及它们的组合。而在本发明的一具体例中，该脂肪族四羧酸二酐组分选自BCDA、BDA或TDA。
本发明的聚酰胺酸组合物是通过将二胺类反应物与二酐类反应物进行反应而制得，反应条件(如温度、反应时间和压力等)可根据反应物的性质进行调整。而在本发明的一具体例中，将该二胺类反应物、该二酐类反应物和500克的NMP混合而制得一混合物，再将此混合物在20℃温度下，搅拌并使其发生反应，反应过程中随时测试该混合物的粘度，待历时24小时后，再次进行该混合物的粘度测试，此时如发现该混合物的粘度不再增加，反应即完成并制得该聚酰胺酸组合物。
本发明的液晶取向剂包含上述聚酰胺酸组合物与溶剂。该聚酰胺酸组合物中的二胺类反应物和二酐类反应物的各个组分及其含量的变化如上所述，在此不再赘述。
本发明的液晶取向剂是直接将上述所制得的聚酰胺酸组合物与上述溶剂在室温下进行混合而制得，其中，该聚酰胺酸组合物和溶剂的用量可根据后续实际制作取向膜的需要进行调整，优选以该液晶取向剂的总重为100重量％计算，该溶剂的含量范围为80～96重量％，更优选该溶剂的含量范围为92～96重量％。
优选该溶剂选自：N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称为“NMP”)、乙二醇单丁醚(以下简称为“BC”)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷三酰胺、间-甲酚、二甲苯酚、苯酚、卤化苯酚氯苯、二氯乙烷、四氯乙烷、环己酮或它们的组合。更优选该溶剂是由NMP和BC所构成。又更优选NMP与BC的重量比例范围是在90∶10至60∶40之间。而在本发明的一具体例中，NMP与BC的重量比例为60∶40。
本发明的取向膜是将上述的液晶取向剂加热而制得，在加热过程中，该液晶取向剂中的聚酰胺酸组合物会进行脱水(dehydration)和环合(ring-closing)反应而完全转变为聚酰亚胺。该取向膜的制备方法可根据现有制备方法进行，例如，将上述液晶取向剂涂布在基材上，再在适当温度下进行预烤固化(prebake curing)和固化，以使得该液晶取向剂中的聚酰胺酸组合物完全转变为聚酰亚胺后，进而在该基材上形成由该聚酰亚胺所构成的取向膜。
本发明的取向膜在后续应用于液晶显示装置时，可根据普通取向膜的处理方法进行预处理(例如摩擦(rubbing)步骤)，接着再根据现有液晶显示装置的结构进行组装。而本发明的取向膜可用来取向目前市场上常使用的液晶材料，并且特别适用于作为具有较多含氟原子基团的液晶材料的取向膜，由此可增强该液晶材料的整体取向性质。
实施例
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但是应了解的是，所述实施例只为了说明的用途，而不应被解释为本发明实施的限制。
[化学品]以下实施例和比较例将使用以下化学品进行制备：
1.二胺类反应物：
(1)含氟二胺组分：
为2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP，由日本WAKAYAMA SEIKA KOGYO公司制造)。
(2)非含氟芳香族二胺组分：
为4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB，由日本WAKAYAMA SEIKA KOGYO公司制造)和上述式(II)所示的二胺(是通过将摩尔比例为1∶1的3，5-二硝基苯甲酰氯与胆甾醇溶解在甲苯中，接着再加入1摩尔的吡啶，然后在25℃下进行反应并历时10小时，再经纯化而获得二硝基化合物，最后将该二硝基化合物进行还原反应，即可制得上述式(II)所示的二胺)。
2.二酐类反应物：
(1)芳香族四羧酸二酐组分：
实施例中使用的是二苯基四羧酸二酐(BPDA，由日本三菱化学(Mitsubishi Chemical)公司制造)与1，2，4，5-苯四酸二酐(PMDA，由英国LANCASTER公司制造)的组合，而比较例中使用的是BPDA或BPDA与PMDA的组合。
(2)脂肪族四羧酸二酐组分：
实施例和比较例中分别选用二环(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐(BCDA，由英国LANCASTER公司制造)、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐(BDA，由日本NEW JAPANCHEMICAL公司制造)或3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘丁二酸酐(TDA，由日本NEW JAPAN CHEMICAL公司制造)。
3.溶剂：
为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)与乙二醇单丁醚(BC)的组合，其重量比例为60∶40。
[实施例和比较例的共同制备方法]
一、聚酰胺酸组合物的制备：
实施例1～10根据下表1选择各反应物组分及其含量，将上述的含氟二胺、非含氟芳香族二胺、芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧酸二酐和500克的NMP混合，以获得一混合物，接着在20℃的温度下将此混合物搅拌并使其发生反应，在反应过程中随时用粘度计(由美国Brookfield公司制造，型号为LVDV-II+)测试该混合物的粘度，待历时24小时后，再次测试该混合物的粘度，此时可发现该混合物的粘度不再增加，即表示反应已完成，由此将分别获得实施例1～10的聚酰胺酸组合物。
除了未添加含氟二胺之外，比较例1～8的制备方法与上述实施例1～10的制备方法相同，最后也分别获得比较例1～8的聚酰胺酸组合物。
表1
| 用于制备聚酰胺酸的各个反应物组分的含量(摩尔％) | ||||||||
| 编号 | 非合氟芳香族二胺 | 合氟二胺 | 芳香族四羧酸二酐 | 脂肪族四羧酸二酐 | ||||
| 式(II) | BAPB | HFBAPP | BPDA | PMDA | BCDA | BDA | TDA | |
| 实施例1 | 6 | 74 | 20 | 24 | 51 | 25 | - | - |
| 实施例2 | 4 | 76 | 20 | 28 | 52 | - | 20 | - |
| 实施例3 | 4 | 76 | 20 | 27 | 53 | - | 20 | - |
| 实施例4 | 7 | 63 | 30 | 17 | 48 | - | 35 | - |
| 实施例5 | 8 | 62 | 30 | 26 | 54 | - | 20 | - |
| 实施例6 | 4 | 66 | 30 | 10 | 70 | - | 20 | - |
| 实施例7 | 6 | 66 | 30 | 10 | 80 | - | 10 | - |
| 实施例8 | 6 | 64 | 30 | 30 | 70 | - | - | - |
| 实施例9 | 4 | 66 | 30 | 10 | 90 | - | - | - |
| 实施例10 | 4 | 30 | 66 | 10 | 80 | - | 10 | - |
| 比较例1 | 6 | 94 | - | 31 | - | - | - | 69 |
| 比较例2 | 3 | 97 | - | 50 | - | - | 50 | - |
| 比较例3 | 7 | 93 | - | 100 | - | - | - | - |
| 比较例4 | 7 | 63 | 30 | 18 | 43 | - | 39 | - |
| 比较例5 | 6 | 64 | 30 | 30 | - | - | - | 70 |
| 比较例6 | 8 | 58 | 35 | 18 | 32 | - | 50 | - |
| 比较例7 | 4 | 30 | 66 | 10 | 24 | - | 66 | - |
| 比较例8 | 4 | 30 | 66 | 10 | 40 | - | 50 | - |
表1中的“-”表示未添加。
二、液晶取向剂的制备：
分别在上述实施例1～10的聚酰胺组合物和比较例1～8的聚酰胺酸组合物中，加入适量的上述溶剂，以分别获得固含量约为6重量％的液晶取向剂。
三、取向膜的制备：
利用旋涂机并以4000转/20秒的速度，分别将3克的上述液晶取向剂涂布在一氧化铟锡(ITO)玻璃(长度和宽度分别为50毫米)上，接着再在80℃温度下预烤固化10分钟，以及在250℃ 温度下固化60分钟，以使该液晶取向剂中的聚酰胺酸组合物反应转变为聚酰亚胺，进而在该ITO玻璃上形成一取向膜。根据上述的步骤，即可分别制作实施例1～10和比较例1～8的取向膜。
[测试]
(1)粘度测量：
利用粘度计(美国Brookfield公司制造，型号为LVDV-II+，测试温度为23℃)分别进行实施例1～10的液晶取向剂和比较例1～8的液晶取向剂的粘度测量，所获得的结果如下表2所示。
(2)预倾角测试：
样品制作：
利用摩擦机(由台湾亿尚(E-SUN Precision IndustrialCo.，Ltd.)公司制造，型号为autronic TBA 107，其压入量为0.5毫米、滚轮直径为170毫米(700转)、平台速度为100毫米/分钟和所使用的绒毛布为YA-18)，将两片形成有该取向膜的ITO玻璃分别进行摩擦步骤，接着由上而下依次叠置：一片形成有该取向膜的ITO玻璃(该取向膜朝下)、一片聚对苯二甲酸乙二酯膜(即PET膜，其长度为50毫米、宽度为5毫米和厚度为50微米)、一片聚对苯二甲酸乙二酯膜，以及一片形成有该取向膜的ITO玻璃(该取向膜朝上)。将上述各层相互对位压合后，再在二片聚对苯二甲酸乙二酯膜之间填入液晶(由台湾大立高分子工业股份有限公司(DAILY POLYMER CORP.)制造，品名为DN-13231，相转移温度为90℃ ，此液晶不含旋光剂)，然后迅速地在上述各层所形成的四周侧面涂上粘着剂(使用环氧树脂AB胶，由台湾南亚塑料工业股份有限公司(NAN-YA PLATICS CO.)制造)，而形成一包覆上述各层侧面的粘着层，并制得一组件。最后将整个组件在90℃温度下加热5分钟，便制得预倾角测试样品。
预倾角测量：
待上述样品降到室温后，再利用预倾角测量机(Tilt BiasAngle Measuring system，由德国AUTRONIC公司制造，型号为TBA 107)进行预倾角的测量，其结果分别如下表2所示。预倾角的数值需配合液晶的性质才可判定该样品的优劣，而根据本发明所使用的液晶，以4°～8°为较好。
(3)取向性质的观察：
样品制作：
同样地利用一摩擦机(机器设定条件如上所述)，将两片形成有该取向膜的ITO玻璃分别进行摩擦步骤，取一片形成有该取向膜的ITO玻璃，再沿着该取向膜上的四周边缘涂布框胶(Seal，由日本MITSUI CHEMICALS，INC公司制造)，并留下一长度约为20微米的孔隙(其用途在于提供后续填入液晶)，接着取一片形成有该取向膜的ITO玻璃，并在该取向膜上喷洒多个间隔件(spacer，由日本SEKISUICHEMICAL公司制造，直径为6.75微米且每平方厘米约喷洒150～200颗，间隔件的用途在于让两取向膜之间可形成多个间隙，以供后续填入液晶)，然后再将印有框胶的ITO玻璃的取向膜与喷洒有所述间隔件的取向膜进行平行相对接合，而制成具有孔隙的组件。在此孔隙内填入液晶材料(由台湾大立高分子工业股份有限公司所制造，品名为RD-16000-000，此液晶材料的组成将在下文中说明)，然后在该孔隙上涂布紫外光胶，再在紫外光下进行固化，以封闭该孔隙并制得样品。最后将整个样品在90℃温度下加热5分钟，便制得一取向性质测试样品。
液晶材料的组成：
上述取向性质测试样品所使用的液晶材料包含下列化合物：
取向性质观测：
利用偏光显微镜(由日本NIKON公司制造，型号为Type120)直接以肉眼观察上述样品和上述样品的粘着层与液晶层之间的界面，其结果分别如图1～5和下表2所示，并且以未产生非均匀区域为具有最佳取向性。其中表2的结果是以整个样品的液晶层表面做为结果的判定，而在图1～5中则为观测粘着层与液晶层之间的界面的结果，A标示处为粘着层，B标示处为液晶层，而液晶层内的点状物为间隔件。
表2
| 测试结果 | |||
| 编号 | 液晶取向剂的粘度(cp) | 预倾角(度) | 取向性质 |
| 实施例1 | 53 | 4.8 | 非均匀区域少 |
| 实施例2 | 50 | 5.1 | 非均匀区域少 |
| 实施例3 | 58 | 4.2 | 非均匀区域少 |
| 实施例4 | 53 | 6.7 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例5 | 46 | 7.4 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例6 | 56 | 4.4 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例7 | 79 | 4.5 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例8 | 150 | 4.7 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例9 | 52 | 4.3 | 未产生非均匀区域 |
| 实施例10 | 55 | 5.7 | 未产生非均匀区域 |
| 比较例1 | 38 | 8.3 | 非均匀区域多 |
| 比较例2 | 71 | 3.8 | 非均匀区域多 |
| 比较例3 | 148 | 4.4 | 非均匀区域多 |
| 比较例4 | 40 | 7.6 | 非均匀区域多 |
| 比较例5 | 21 | 无法测得 | 非均匀区域多 |
| 比较例6 | 43 | 7.9 | 非均匀区域多 |
| 比较例7 | 47 | 5.1 | 非均匀区域多 |
| 比较例8 | 69 | 4.8 | 非均匀区域多 |
[结果]：
预倾角：
由表2的结果来看，实施例1～10的预倾角都在4°以上，由此可证明本发明所制得的取向膜完全符合业界的需求。
此外，比较例5的预倾角无法测得的原因是因为所产生的非均匀区域过多，所以无法测得预倾角。
取向性质：
由表2的结果得知，以液晶层的表面整体看来，实施例4～10都未产生非均匀区域，只有实施例1～3产生少量的非均匀区域，而从整体上看来，实施例1～10都符合业界可接受的范围。由比较例1～8的结果来看，则产生非常多的非均匀区域。
这由图1～5可得到证明，从液晶层与粘着层之间的界面来看，可发现在实施例1～10中，只有部分实施例产生少量非均匀区域，多数的实施例都未产生非均匀区域，而从整体上看来，实施例1～10都符合业界可接受的范围。而比较例1～8的结果，都产生非常多的非均匀区域，且以比较例1的效果最差。因此，实施例1～10确实具有较好的取向性质。
由上述的结果可知，实施例1～10因为添加了含氟二胺，且适当地控制含氟二胺与芳香族四羧酸二酐在二胺类和二酐类反应物中的用量比例，使得液晶层具有较好的取向性质，并且所测得的预倾角也符合业界的需求。
综上所述，本发明的聚酰胺酸组合物利用含氟二胺组分和芳香族四羧酸二酐组分的组合，并适当控制两者在二胺类和二酐类反应物中的含量，以便让本发明的聚酰胺酸组合物在后续用做液晶取向剂和进一步加工制成取向膜时，可让液晶呈现较好的取向性质并且具有符合业界要求的预倾角范围。此外，本发明的聚酰胺酸组合物是通过直接将该二胺类反应物与该二酐类反应物进行反应而制得，所以制备过程较为简单，因此，相对于现有一些先分别合成不同嵌段再接合的复杂反应过程，本申请的聚酰胺酸组合物、取向剂和取向膜是较适于大批量生产的。
因为以上所述只是本发明的优选实施例，不能以此限定本发明实施的范围，只要根据本发明申请的权利要求范围和说明书内容所作的简单的等效变化与改动，都仍属本发明申请涵盖的范围内。
Claims (24)
1.一种聚酰胺酸组合物，其特征在于：其由二胺类反应物与二酐类反应物进行反应制得，所述二胺类反应物具有含量为20～70摩尔％且在主链上具有至少一个三氟甲基取代基的含氟二胺组分，和含量为30～80摩尔％的非含氟二胺组分，所述二酐类反应物具有含量为65～100摩尔％的芳香族四羧酸二酐组分和含量为0～35摩尔％的脂肪族四羧酸二酐组分。
2.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：在所述二胺类反应物中，所述含氟二胺组分的含量为20～50摩尔％，和所述非含氟二胺组分的含量为50～80摩尔％。
3.如权利要求2所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：在所述二胺类反应物中，所述含氟二胺组分的含量为20～35摩尔％，和所述非含氟二胺组分的含量为65～80摩尔％。
4.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：在所述二酐类反应物中，所述芳香族四羧酸二酐组分的含量为65～90摩尔％，和所述脂肪族四羧酸二酐组分的含量为10～35摩尔％。
5.如权利要求4所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：在所述二酐类反应物中，所述芳香族四羧酸二酐组分的含量为65～80摩尔％，和所述脂肪族四羧酸二酐组分的含量为20～35摩尔％。
6.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述二胺类反应物与所述二酐类反应物的摩尔比例在1∶0.9与1∶1之间。
7.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述含氟二胺组分选自：2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2，2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2，2’-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4’-二氨基-2，2’-双(三氟甲基)联苯、4，4’-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯以及它们的组合。
8.如权利要求7所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述含氟二胺组分包括2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷。
9.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述芳香族四羧酸二酐组分选自：1，2，4，5-苯四酸二酐、二苯基四羧酸二酐、1，4，5，8-萘四羧酸二酐、2，3，6，7-萘四羧酸二酐、3，3’，4，4’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3，3’，4，4’-四苯基硅烷四羧酸二酐、1，2，3，4-呋喃四羧酸二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4，4’-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯丙烷二酐、双(苯二甲酸)氧化苯膦二酐、对苯-双(三苯基苯二甲酸基)二酐、间苯-双(三苯基苯二甲酸基)二酐、双(三苯基苯二甲酸)-4，4’-二苯基醚二酐、双(三苯基苯二甲酸)-4，4’-二苯基甲烷二酐以及它们的组合。
10.如权利要求9所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述芳香族四羧酸二酐组分包括1，2，4，5-苯四酸二酐和二苯基四羧酸二酐。
11.如权利要求10所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：1，2，4，5-苯四酸二酐和二苯基四羧酸二酐的含量比例范围是在1∶1至9∶1之间。
12.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述非含氟二胺组分为非含氟芳香族二胺组分。
13.如权利要求12所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述非含氟芳香族二胺组分选自：4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、对苯二胺、间苯二胺、4-4’-二氨基-3，3’-二羧基二苯基甲烷、1，4-双(4-氨基苯基)苯、4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二甲氧基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二羟基-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二羧基-4，4-二氨基联苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚、2，2-二氨基二苯基丙烷、4，4’-二氨基二苯基砜、二氨基苯酮、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(4-氨基苯氧基)二苯基砜、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、以下式(II)所示的二胺以及它们的组合，
14.如权利要求13所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述非含氟芳香族二胺包括4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯和式(II)所示二胺。
15.如权利要求14所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯和式(II)所示二胺的比例范围是在2∶1至26∶1之间。
16.如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述脂肪族四羧酸二酐组分选自：二环(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘丁二酸酐、2，3，5-三羧基环戊基乙二酐、1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐、1，3-二甲基-1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐、1，2，3，4-环戊烷四羧酸二酐、3，5，6-三羧基降冰片烷-2-乙二酐、2，3，4，5-四氢呋喃四羧酸二酐以及它们的组合。
17.如权利要求16所述的聚酰胺酸组合物，其特征在于：所述脂肪族四羧酸二酐组分选自：二环(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氢-1-萘丁二酸酐以及它们的组合。
18.一种液晶取向剂，其特征在于：其包含如权利要求1所述的聚酰胺酸组合物和溶剂。
19.如权利要求18所述的液晶取向剂，其特征在于：以所述液晶取向剂的总重为100重量％计算，所述溶剂的含量范围为80～96重量％。
20.如权利要求18所述的液晶取向剂，其特征在于：所述溶剂选自：N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇单丁醚、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷三酰胺、间-甲酚、二甲苯酚、苯酚、卤化苯酚氯苯、二氯乙烷、四氯乙烷、环己酮以及它们的组合。
21.如权利要求20所述的液晶取向剂，其特征在于：所述溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇单丁醚。
22.如权利要求21所述的液晶取向剂，其特征在于：N-甲基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁醚的重量比例范围在90∶10至60∶40之间。
23.如权利要求22所述的液晶取向剂，其特征在于：N-甲基-2-吡咯烷酮与乙二醇单丁醚的比例为60∶40。
24.一种取向膜，其特征在于：其通过将如权利要求18所述的液晶取向剂加热制得。
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