CN102778786A - 液晶配向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
一种液晶配向膜,其通过将液晶配向剂涂布在基材上而形成预涂层,以及使该预涂层经过预先加热处理、后加热处理及配向处理而制得,其中,所述液晶配向剂包含聚合物(A)和有机溶剂(B),所述聚合物(A)包括至少一聚酰胺酸组分(A-1)及至少一聚酰亚胺组分(A-2)。将所述液晶配向膜应用于液晶显示元件中并进行预倾角均一性P测量,所获得的P<20%。此外,本发明还提供包含有所述液晶配向膜的液晶显示元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶配向膜及液晶显示元件,特别涉及一种由包含聚酰胺酸、聚酰亚胺及有机溶剂的液晶配向剂所制得的液晶配向膜,以及一种包含该液晶配向膜的液晶显示元件。
背景技术
目前液晶显示器以使用向列型(Nematic)液晶的显示元件为主流,向列型液晶显示元件实际运用的具体类型例如:(1)一侧基板的液晶配向方向与另一侧基板的液晶配向方向为90度角度的扭转向列(TN,Twisted Nematic)型液晶显示元件;(2)一侧基板的液晶配向方向与另一侧基板的液晶配向方向为180度以上角度的超扭转向列(STN,Super Twisted Nematic)型液晶显示元件;(3)使用薄膜晶体管(TFT,Thin Film Transistor)型液晶显示元件。在上述向列型液晶显示元件中,用来控制液晶产生配向的主要元件为配向膜,且该配向膜与液晶之间将形成预倾角。
配向膜通常是将含有聚酰胺酸聚合物、聚酰亚胺聚合物等高分子材料的液晶配向剂,涂布于具有透明导电膜的基板表面,经加热及配向处理后而形成。由于液晶显示器的显示品质逐年向上,为了开发出具有良好的应答速度、高电压保持率及高信赖性等的高性能液晶显示元件,日本特开平2-282726揭示一种包含聚酰亚胺化合物的液晶配向膜用组成物及由该液晶配向膜用组成物所形成的配向膜,日本特开平3-179323揭示一种由聚酰胺酸化合物所制得的配向膜,所述配向膜均用来使液晶显示元件中的液晶形成良好的高预倾角,以改善液晶显示元件的应答速度与信赖性。
然而,近年来随着透射型、反射型或半透射型液晶显示元件的广泛使用,且基板、装置或生产线的大型化,使得业界对于液晶显示元件的性能要求也日益严格。而上述的配向膜应用于该液晶显示元件时,虽能提升应答速度、电压保持率及信赖性,但却普遍存在有预倾角稳定性不佳且同一显示元件的不同区域的预倾角差异过大等问题,而容易发生显示缺陷(mura)的缺点;此外,用于形成配向膜的配向剂仍存在有制程不稳定性的问题,使得后续加工制程不良率会提高。因此,为了符合目前液晶显示器业者的要求,改善上述问题为本技术领域人员努力研究的目标之一。
发明内容
因此,本发明的第一目的为提供一种由具有较佳制程稳定性的液晶配向剂所形成的液晶配向膜。将该液晶配向膜应用于液晶显示元件中,可使该液晶显示元件具有较佳的信赖性(如无显示缺陷)。
本发明的液晶配向膜通过将液晶配向剂涂布在基材上而形成预涂层,以及使该预涂层经过预先加热处理、后加热处理及配向处理而制得,该液晶配向剂包含聚合物(A)和有机溶剂(B),所述聚合物(A)包括至少一聚酰胺酸组分(A-1)及至少一聚酰亚胺组分(A-2),以及当所述液晶配向膜依据以下步骤进行预倾角均一性P的测量时,所获得的P<20%:
(a)组装液晶显示元件,所述液晶显示元件包含:
第一单元,含有第一基板、形成于所述第一基板表面的第一导电膜和形成在所述第一导电膜表面的第一液晶配向膜;
与所述第一单元间隔设置的第二单元,其含有第二基板、形成于所述第二基板表面的第二导电膜和形成在所述第二导电膜表面的第二液晶配向膜;和
夹置于所述第一单元与所述第二单元间的液晶单元;
(b)将该液晶显示元件的显示面等分为多个区域;和
(c)分别针对所述各区域进行预倾角的测量,以获得预倾角的最大值、最小值和平均值,接着代入以下公式计算预倾角均一性P:
根据本发明所述的液晶配向膜,所述预倾角均一性P的范围为1%至15%。
根据本发明所述的液晶配向膜,所述预倾角均一性P的范围为1%至10%。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为15cps至40cps。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为20cps至40cps。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为20cps至30cps。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃时,所述液晶配向剂的静态表面张力范围为48mN/m至84mN/m。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃且固含量为6重量%时,所述聚酰胺酸组分(A-1)的粘度范围为15cps至30cps。
根据本发明所述的液晶配向膜,在25℃且固含量为6重量%时,所述聚酰亚胺组分(A-2)的粘度范围为20cps至50cps。
本发明的第二目的为提供一种无显示缺陷的液晶显示元件。
本发明液晶显示元件包含如上所述的液晶配向膜。
本发明的有益效果在于:通过调控预倾角均一性P低于20%,不仅可提高该液晶配向剂的制程稳定性,以便减少后续加工制程的不良率,且可降低液晶显示元件的显示缺陷,以便提高该液晶显示元件的信赖性。
附图说明
图1是说明本发明液晶显示元件的较佳实施例的结构的示意图。
具体实施方式
本发明的液晶配向膜通过将液晶配向剂涂布在基材上而形成预涂层,以及使该预涂层经过预先加热处理、后加热处理及配向处理而制得,该液晶配向剂包含聚合物(A)和有机溶剂(B),该聚合物(A)包括至少一聚酰胺酸组分(A-1)和至少一聚酰亚胺组分(A-2)。
以下将逐一对该液晶配向剂中的各个成分进行详细说明:
[液晶配向剂]
[聚合物(A)]
<聚酰胺酸组分(A-1)>
该聚酰胺酸组分(A-1)选自由二胺类化合物(R-1)和四羧酸二酐类化合物(R-2)聚合而得的聚酰胺酸聚合物(P-1),或上述的聚酰胺酸聚合物(P-1)及溶剂(S-1)。
<二胺类化合物(R-1)>
该二胺类化合物(R-1)选自(1)脂肪族二胺化合物、(2)脂环族二胺化合物、(3)芳香族二胺化合物,或(4)具有结构式(I-1)至(I-17)的二胺化合物等,且上述的二胺类化合物(R-1)可以单独一种使用或者混合多种使用。
(1)脂肪族二胺化合物包含但不限于1,2-二氨基乙烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、4,4’-二氨基庚烷、1,3-二氨基-2,2-二甲基丙烷、1,6-二氨基-2,5-二甲基己烷、1,7-二氨基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二氨基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二氨基-3-甲基庚烷、1,9-二氨基-5-甲基壬烷、2,11-二氨基十二烷、1,12-二氨基十八烷、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷等。
(2)脂环族二胺化合物包含但不限于4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基胺、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、四氢二环戊二烯二胺、三环[6.2.1.02,7]-十一碳烯二甲基二胺、4,4’-亚甲基双(环己基胺)等。
(3)芳香族二胺化合物包含但不限于4,4’-二氨基二苯基甲烷(以下简称R-1-5)、4,4’-二氨基二苯基乙烷、4,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、4,4’-二氨基二苯基醚(以下简称R-1-6)、3,4’-二氨基二苯基醚、1,5-二氨基萘、5-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基氢茚、6-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基氢茚、六氢-4,7-甲桥亚氢茚基二亚甲基二胺、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、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-氨基苯氧基)苯基]砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、9,9-双(4-氨基苯基)-10-氢蒽、9,10-双(4-氨基苯基)蒽[9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene]、2,7-二氨基茀、9,9-双(4-氨基苯基)茀、4,4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、4,4’-(对-亚苯基异亚丙基)双苯胺、4,4’-(间-亚苯基异亚丙基)双苯胺、2,2’-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-双[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯、5-[4-(4-正戊烷基环己基)环己基]苯基亚甲基-1,3-二氨基苯{5-[4-(4-n-pentylcyclohexyl)cyclohexyl]phenylmethylene-1,3-diaminobenzene}(以下简称R-1-2)、1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)环己烷{1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-4-(4-ethylphenyl)cyclohexane}(以下简称R-1-3)等。
(4)具有结构式(I-1)~(I-16)的二胺化合物详细叙述如下:
式(I-1)中,R1表示O、COO、OCO、NHCO、CONH,或CO;R11表示含有甾类(胆甾醇)骨架、三氟甲基、氟基、C2至C30的烷基,或衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶,及哌嗪等含氮原子环状结构的一价基团。较佳地,该式(I-1)所示的二胺化合物选自2,4-二氨基苯基甲酸乙酯(2,4-diaminophenyl ethyl formate)、3,5-二氨基苯基甲酸乙酯(3,5-diaminophenyl ethyl formate)、2,4-二氨基苯基甲酸丙酯(2,4-diaminophenyl propyl formate)、3,5-二氨基苯基甲酸丙酯(3,5-diaminophenyl propyl formate)、1-十二烷氧基-2,4-氨基苯(1-dodecoxy-2,4-aminobenzene)、1-十六烷氧基-2,4-氨基苯(1-hexadecoxy-2,4-aminobenzene)、1-十八烷氧基-2,4-氨基苯(1-octadecoxy-2,4-aminobenzene)、
式(I-2)中,R2表示O、COO、OCO、NHCO、CONH,或CO;R21及R22为选自脂肪族环、芳香族环,或杂环基团;R23表示C3至C18的烷基、C3至C18的烷氧基、C1至C5的氟烷基、C1至C5的氟烷氧基、氰基,或卤素原子。较佳地,式(I-2)所示的二胺化合物选自
式(I-2-10),v表示3至12的整数、
式(I-3)中,R3表示氢、C1~C5的酰基、C1~C5的烷基、C1~C5的烷氧基,或卤素,且每个重复单元中的R3可为相同或不同;n为1至3的整数。较佳地,该式(I-3)所示的二胺化合物选自(1)n为1:对苯二胺(以下简称R-1-4)、间苯二胺、邻苯二胺、2,5-二氨基甲苯等;(2)n为2:4,4’-二氨基联苯、2,2’-二甲基-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、2,2’-二氯-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二氨基-5,5’-二甲氧基联苯、4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯等;(3)n为3:1,4-双(4’-氨基苯基)苯等。更佳地,该式(I-3)选自对苯二胺、2,5-二氨基甲苯、4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、1,4-双(4’-氨基苯基)苯。
式(I-4)中,t为2至12的整数。
式(I-5)中,u为1至5的整数。较佳地,该式(I-5)所示的二胺化合物选自4,4’-二氨基二苯基硫醚。
式(I-6)中,R4及R42为相同或不同,且分别地表示二价有机基团;R41表示衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶,及哌嗪等含氮原子环状结构的二价基团。
式(I-7)中,R5、R51、R52及R53为相同或不同,且表示C1~C12的烃基;p为1至3的整数;q为1至20的整数。
式(I-8)中,R6表示O,或亚环己烷基;R61表示CH2;R62表示亚苯基,或亚环己烷基;R63表示氢,或庚基。较佳地,该式(I-8)所示的二胺化合物选自
式(I-9)~式(I-16)所示的二胺化合物如下:
较佳地,该二胺类化合物(R-1)包含但不限于1,2-二氨基乙烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基醚、5-[4-(4-正戊烷基环己基)环己基]苯基亚甲基-1,3-二氨基苯、1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)环己烷、2,4-二氨基苯基甲酸乙酯、式(I-1-1)、式(I-1-2)、式(I-2-1)、式(I-2-11)、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、式(I-8-1)所表示的化合物。
<四羧酸二酐类化合物(R-2)>
该四羧酸二酐类化合物(R-2)选自(1)脂肪族四羧酸二酐化合物、(2)脂环族四羧酸二酐化合物、(3)芳香族四羧酸二酐化合物,或(4)具有结构式(II-1)~(II-6)的四羧酸二酐化合物等,且上述的四羧酸二酐化合物(R-2)可以单独一种使用或者混合多种使用。
(1)脂肪族四羧酸二酐化合物包含但不限于乙烷四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐等。
(2)脂环族四羧酸二酐化合物包含但不限于1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(以下简称R-2-1)、1,2-二甲基-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、1,3-二氯-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐(以下简称R-2-3)、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、顺-3,7-二丁基环庚基-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、二环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐等;
(3)芳香族四羧酸二酐化合物包含但不限于3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢萘-1-琥珀酸二酐(以下简称R-2-2)、苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’-4,4’-二苯基乙烷四羧酸二酐、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)二苯硫醚二酐、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、3,3’,4,4’-全氟异亚丙基二苯二酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐、双(苯二酸)苯膦氧化物二酐、对-亚苯基-双(三苯基苯二酸)二酐、间-亚苯基-双(三苯基苯二酸)二酐、双(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基醚二酐、双(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、丙二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、2,2-双(4-羟苯基)丙烷-双(脱水偏苯三酸酯)、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮{(1,3,3a,4,5,9b-Hexahydro-5-(tetrahydro-2,5-dioxofuran-3-yl)naphtho[1,2-c]furan-1,3-dione)}、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-乙基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二氧代-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸二酐等;
(4)具有结构式(II-1)~(II-6)的四羧酸二酐化合物详细叙述如下:
式(II-5)中,R7表示含有芳香环的二价基团;n表示1至2的整数;R71及R72为相同或不同,且分别地表示氢或烷基。较佳地,式(II-5)所示的四羧酸二酐化合物选自
较佳地,该四羧酸二酐类化合物(R-2)包含但不限于1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢萘-1-琥珀酸二酐、苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐,以及3,3’,4,4’-联苯砜四羧酸二酐。
该聚酰胺酸聚合物(P-1)制备的方法包含的步骤为:将二胺类化合物(R-1)与四羧酸二酐类化合物(R-2)溶于溶剂中,在0℃至100℃的温度条件下进行缩聚反应并反应1小时至24小时,接着再将上述的反应溶液使用蒸发器进行减压蒸馏方式,即可得到聚酰胺酸聚合物(P-1),或者将上述的反应溶液倒入大量的不良溶剂中,得到析出物,接着经由减压干燥方式将该析出物进行干燥处理,即可得到聚酰胺酸聚合物(P-1)。
较佳地,基于该二胺类化合物(R-1)的用量为100摩尔,该四羧酸二酐类化合物(R-2)的用量范围为20摩尔~200摩尔;更佳地,该四羧酸二酐类化合物(R-2)的用量范围为30摩尔~120摩尔。
该用于缩聚反应中的溶剂可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同或不同,且该用于缩聚反应中的溶剂并无特别的限制,只要是可溶解反应物与生成物即可。较佳地,该溶剂包含但不限于(1)非质子系极性溶剂:1-甲基-2-吡咯烷酮、氮,氮-二甲基乙酰胺、氮,氮-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酸三胺(Hexamethylphosphoramide)等;(2)酚系溶剂:间-甲酚、二甲苯酚、酚、卤化酚类等。较佳地,基于该二胺类化合物(R-1)与四羧酸二酐类化合物(R-2)的总用量为100重量份,用于缩聚反应中的溶剂的用量范围为200重量份~2000重量份;更佳地,用于缩聚反应中的溶剂的用量范围为300重量份~1800重量份。
特别地,在该缩聚反应中,该溶剂可并用适量的不良溶剂,只要不使该聚酰胺酸聚合物(P-1)析出即可。该不良溶剂可以单独一种使用或者混合多种使用,且其包含但不限于(1)醇类:甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇等;(2)酮类:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等;(3)酯类:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、乙二醇乙基醚乙酸酯等;(4)醚类:二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等;(5)卤化烃类:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、邻-二氯苯等;(6)烃类:四氢呋喃、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等;或(7)上述的组合。较佳的,基于该二胺类化合物(R-1)的用量为100重量份,该不良溶剂的用量范围为0重量份~60重量份;更佳地,该不良溶剂用量范围为0重量份~50重量份。
该聚酰胺酸组分(A-1)中的溶剂(S-1)可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同,所以不再赘述。该溶剂(S-1)的使用量是依据该聚酰胺酸组分(A-1)所需物性(如粘度)及后续应用在如液晶显示元件上所需特性(如涂布性质、固含量)来调整。该聚酰胺酸组分(A-1)的固含量是根据粘度、挥发性等性质而加以调整。一般为1重量%~15重量%,较佳为2重量%~15重量%,更佳为3重量%~15重量%。
较佳地,在25℃且固含量为6重量%时,该聚酰胺酸组分(A-1)的粘度范围为15cps~30cps。
<聚酰亚胺组分(A-2)>
该聚酰亚胺组分(A-2)选自由二胺类化合物(R-1)和四羧酸二酐类化合物(R-2)聚合而得的聚酰亚胺聚合物(P-2)、由聚酰胺酸聚合物经酰亚胺化而得的聚酰亚胺聚合物(P-2),或上述的聚酰亚胺聚合物(P-2)及溶剂(S-2)。
该二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)是与上述制备聚酰胺酸聚合物(P-1)中所使用的二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)相同,所以不再赘述。
该聚酰亚胺聚合物(P-2)的制备方法包含以下步骤:将聚酰胺酸聚合物溶解在溶剂中,并在脱水剂及催化剂的存在下,加热并进行脱水闭环反应,使得该聚酰胺酸聚合物中的酰胺酸官能团经脱水闭环反应转变成酰亚胺官能团(即酰亚胺化),而得到聚酰亚胺聚合物(P-2)。
其中,该反应中使用的聚酰胺酸聚合物的种类及制备方法如同该聚酰胺酸聚合物(P-1)及其制备方法,且该用于脱水闭环反应中的溶剂可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同,所以不再赘述。较佳的,基于聚酰胺酸聚合物的用量为100重量份,该用于脱水闭环反应中的溶剂的用量范围为200重量份~2000重量份;更佳地,该用于脱水闭环反应中的溶剂的用量范围为300重量份~1800重量份。
当该脱水闭环反应的操作温度低于30℃时,将致使反应不完全,导致该聚酰胺酸聚合物的酰亚胺化程度变低;然而,该脱水闭环反应的操作温度高于200℃时,所得的聚酰亚胺聚合物(P-2)的重量平均分子量偏低。因此,为获得较佳的聚酰胺酸聚合物的酰亚胺化程度,较佳地,该脱水闭环反应的操作温度范围为30℃~200℃;更佳地,该脱水闭环反应的操作温度范围为40℃~150℃。
当该聚酰胺酸聚合物的酰亚胺化程度小于90%,所获得的聚酰亚胺聚合物(P-2)配制成液晶配向剂时,该液晶配向剂具有较佳的涂布性。
用于脱水闭环反应中的脱水剂选自(1)酸酐类化合物:乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等。基于该聚酰胺酸聚合物为1摩尔,该脱水剂的使用量范围为0.01摩尔~20摩尔。该用于脱水闭环反应中的催化剂选自(1)吡啶类化合物:吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶等;(2)叔胺类化合物:三乙胺等。基于该脱水剂为1摩尔,该催化剂的使用量范围为0.5摩尔~10摩尔。
该聚酰亚胺组分(A-2)中的溶剂(S-2)可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同,所以不再赘述。该溶剂(S-2)的使用量是依据该聚酰亚胺组分(A-2)所需物性(如粘度)及后续应用在如液晶显示元件上所需特性(如膜厚均一性、固含量)来调整。该聚酰亚胺组分(A-2)的固含量是根据粘度、挥发性等性质而加以调整。一般为1重量%~15重量%,较佳为2重量%~15重量%,更佳为3重量%~15重量%。
较佳地,在25℃且固含量为6重量%时,该聚酰亚胺组分(A-2)的粘度范围为20cps~50cps。
较佳地,该聚合物(A)还包括至少一聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)。
<聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)>
该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)选自聚酰亚胺系嵌段共聚物(P-3),或上述的聚酰亚胺系嵌段共聚物(P-3)及溶剂(S-3)。其中,该聚酰亚胺系嵌段共聚物(P-3)选自聚酰胺酸嵌段共聚物(P-3-1)、聚酰亚胺嵌段共聚物(P-3-2)、聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚物(P-3-3),或其中的组合。
较佳地,该聚酰亚胺系嵌段共聚物(P-3)的制备方法包含的步骤为:将起始物溶于溶剂中,并进行缩聚反应而得,该起始物包括至少如上所述的聚酰胺酸聚合物(P-1)和/或至少如上所述的聚酰亚胺聚合物(P-2),且进一步地还可包括二胺类化合物和/或四羧酸二酐类化合物。
该起始物中的二胺类化合物及四羧酸二酐类化合物与上述制备聚酰胺酸聚合物(P-1)中所使用的二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)相同,且该用于缩聚反应中的溶剂可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同,所以不再赘述。较佳的,基于该起始物的用量为100重量份,该用于缩聚反应中的溶剂的用量范围为200重量份~2000重量份;更佳地,该用于缩聚反应中的溶剂的用量范围为300重量份~1800重量份。较佳地,该缩聚反应的操作温度范围为0℃~200℃;更佳地,该缩聚反应的操作温度范围0℃~100℃。
较佳地,该起始物包含但不限于(1)两种末端基团不同且构造不同的聚酰胺酸聚合物(P-1);(2)两种末端基团不同且构造不同的聚酰亚胺聚合物(P-2);(3)末端基团不同且构造不同的聚酰胺酸聚合物(P-1),及聚酰亚胺聚合物(P-2);(4)聚酰胺酸聚合物(P-1)、二胺类化合物,及四羧酸二酐类化合物,其中,该二胺类化合物及四羧酸二酐类化合物中至少一种与形成聚酰胺酸聚合物(P-1)所使用的二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)构造不同;(5)聚酰亚胺聚合物(P-2)、二胺类化合物,及四羧酸二酐类化合物,其中,该二胺类化合物及四羧酸二酐类化合物至少一种与形成聚酰亚胺聚合物(P-2)所使用的二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)构造不同;(6)聚酰胺酸聚合物(P-1)、聚酰亚胺聚合物(P-2)、二胺类化合物,及四羧酸二酐类化合物,其中,该二胺类化合物及四羧酸二酐类化合物至少一种与形成聚酰胺酸聚合物(P-1)及聚酰亚胺聚合物(P-2)所使用的二胺类化合物(R-1)及四羧酸二酐类化合物(R-2)构造不同;(7)两种构造不同的聚酰胺酸聚合物(P-1)、二胺类化合物,及四羧酸二酐类化合物;(8)两种构造不同的聚酰亚胺聚合物(P-2)、二胺类化合物,及四羧酸二酐类化合物;(9)两种末端基团为酸酐基且构造不同的聚酰胺酸聚合物(P-1),及二胺类化合物;(10)两种末端基团为氨基且构造不同的聚酰胺酸聚合物(P-1),及四羧酸二酐类化合物;(11)两种末端基团为酸酐基且构造不同的聚酰亚胺聚合物(P-2),及二胺类化合物;(12)两种末端基团为氨基且构造不同的聚酰亚胺聚合物(P-2),及四羧酸二酐化合物。
该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)中的溶剂(S-3)可与该液晶配向剂中的有机溶剂(B)相同,所以不再赘述。该溶剂(S-3)的使用量是依据该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)所需物性(如粘度)及后续应用在如液晶显示元件上所需特性(如涂布性质、固含量)来调整。该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)的固含量是根据粘度、挥发性等性质而加以调整。一般为1重量%~15重量%,较佳为2重量%~15重量%,更佳为3重量%~15重量%。
在不影响本发明的功效范围内,较佳地,该聚酰胺酸组分(A-1)中的聚酰胺酸聚合物(P-1)、该聚酰亚胺组分(A-2)中的聚酰亚胺聚合物(P-2),及聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)中的聚酰亚胺系嵌段共聚物(P-3)可以是先进行分子量调节后的末端修饰型聚合物,通过使用末端修饰型的聚合物,可改善该液晶配向剂的涂布性能。该末端修饰型聚合物的制造方式,可通过在该聚酰胺酸聚合物(P-1)进行缩聚反应的同时,加入单官能化合物而制得,该单官能化合物包含但不限于(1)一元酸酐:马来酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基琥珀酸酐、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐、正十六烷基琥珀酸酐等;(2)单胺化合物:苯胺、环己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷胺、正十二烷胺、正十三烷胺、正十四烷胺、正十五烷胺、正十六烷胺、正十七烷胺、正十八烷胺、正二十烷胺等;(3)单异氰酸酯化合物:异氰酸苯酯、异氰酸萘基酯等。
[有机溶剂(B)]
较佳地,该液晶配向剂中所使用的有机溶剂(B)选自1-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单乙基醚乙酸酯、氮,氮-二甲基甲酰胺、氮,氮-二甲基乙酰胺。该有机溶剂(B)可以单独一种使用或者混合多种使用。
[添加剂(C)]
在不影响本发明的功效范围内,该液晶配向剂还可添加一添加剂,且该添加剂为环氧化合物或具有官能团的硅烷化合物等,其中,该官能团指的是能与聚酰胺酸聚合物(P-1)和/或聚酰亚胺聚合物(P-2)的残留基团反应的基团(例如:环氧基等)。该添加剂(C)的作用是用来提高该液晶配向膜与基板表面的附着性。该添加剂(C)可以单独一种使用或者混合多种使用。
该具有官能性基团的硅烷化合物包含但不限于3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、氮-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氮-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷(3-ureidopropyltrimethoxysilane)、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、氮-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氮-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氮-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、氮-三甲氧基硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、氮-苯甲基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氮-苯甲基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氮-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氮-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氮-双(氧化乙烯)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、氮-双(氧化乙烯)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
该环氧化合物包含但不限于乙二醇二环氧丙基醚、聚乙二醇二环氧丙基醚、丙二醇二环氧丙基醚、三丙二醇二环氧丙基醚、聚丙二醇二环氧丙基醚、新戊二醇二环氧丙基醚、1,6-己二醇二环氧丙基醚、丙三醇二环氧丙基醚、2,2-二溴新戊二醇二环氧丙基醚、1,3,5,6-四环氧丙基-2,4-己二醇、氮,氮,氮’,氮’-四环氧丙基-间-二甲苯二胺、1,3-双(氮,氮-二环氧丙基氨基甲基)环己烷、氮,氮,氮’,氮’-四环氧丙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、氮,氮-环氧丙基-对-环氧丙氧基苯胺、3-(氮-烯丙基-氮-环氧丙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(氮,氮-二环氧丙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等。
该液晶配向剂的制备方法并无特别的限制,可采用一般的混合方法,如先将至少一聚酰胺酸组分(A-1)、至少一聚酰亚胺组分(A-2),或选择性地添加至少一聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)混合均匀,形成聚合物(A),接着,再将该聚合物(A)于温度为0℃C~200℃的条件下加入该有机溶剂(B)且选择性地添加该添加剂(C),并以搅拌装置持续搅拌至溶解即可。
较佳地,基于该聚合物(A)为100重量份,该聚酰胺酸组分(A-1)的含量范围为50重量份~90重量份;更佳地,该聚酰胺酸组分(A-1)的含量范围为60重量份~80重量份。较佳地,基于该聚合物(A)为100重量份,该聚酰亚胺组分(A-2)的含量范围为10重量份~50重量份;更佳地,该聚酰亚胺组分(A-2)的含量范围为20重量份~40重量份。较佳地,基于该聚合物(A)为100重量份,该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)的含量范围为2重量份~50重量份;更佳地,该聚酰亚胺系嵌段共聚物组分(A-3)的含量范围为5重量份~40重量份。
为了使该液晶配向剂具有较佳的印刷性,较佳地,基于该聚合物(A)为100重量份,该有机溶剂(B)的含量范围为1,000重量份~2,000重量份;更佳地,该有机溶剂(B)的含量范围为1200重量份~2000重量份。
较佳地,基于该聚合物(A)为100重量份,该添加剂(C)的含量范围为0.5重量份~50重量份;更佳地,该添加剂(C)的含量范围为1重量份~45重量份。
较佳地,在25℃时,该液晶配向剂的粘度范围为15cps~40cps;更佳地,该液晶配向剂的粘度范围为20cps~40cps;又更佳地,该液晶配向剂的粘度范围为20cps~30cps。当该液晶配向剂的粘度范围为15cps~40cps时,可具有较佳制程稳定性,且后续应用于液晶显示元件时,可获得无显示缺陷的液晶显示元件。
该液晶配向剂的固含量是根据粘度、挥发性等性质而加以调整。为了使该液晶配向剂具有较佳的印刷性,较佳地,基于该液晶配向剂的总重量,该液晶配向剂的固含量范围为1重量%~15重量%;更佳地,该液晶配向剂的固含量范围为2重量%~15重量%;又更佳地,该液晶配向剂的固含量范围为3重量%~15重量%。
较佳地,在25℃时,该液晶配向剂的静态表面张力范围为48mN/m~84mN/m。更佳地,该液晶配向剂的静态表面张力范围为50mN/m~80mN/m。
当液晶配向剂的静态表面张力范围为48mN/m~84mN/m时,可具有较佳制程稳定性,且后续应用于液晶显示元件时,可获得无显示缺陷的液晶显示元件。
[液晶配向膜]
该液晶配向膜的形成方式包含的步骤为:将上述的液晶配向剂利用辊涂布法、旋转涂布法、印刷法、喷墨法(ink-jet)等方法,涂布在基材的表面上,形成预涂层,接着将该预涂层经过预先加热处理(pre-bake treatment)、后加热处理(post-baketreatment)及配向处理(alignment treatment)而制得。
该预先加热处理目的在于使该预涂层中的有机溶剂挥发。较佳地,该预先加热处理的操作温度范围为30℃~120℃,更佳地为40℃~110℃,又更佳地为50℃~100℃。
该配向处理并无特别的限制,可采用尼龙、人造丝、棉类等纤维所做成的布料缠绕在滚筒上,以一定方向磨擦进行配向。上述配向处理为本技术领域人员所公知,因此不再多加赘述。
后加热处理步骤目的在于使该预涂层中的聚合物(A)再进一步进行脱水闭环(酰亚胺化)反应。较佳地,该后加热处理的操作温度范围为150℃~300℃,更佳地为180℃~280℃,又更佳地为200℃~250℃。
[液晶显示元件]
该液晶显示元件的制作方式为本技术领域人员所周知,因此,以下仅简单地进行陈述。
参阅图1,本发明液晶显示元件的较佳实施例是包含第一单元11、与第一单元间隔相对的第二单元12,及夹置在该第一单元11与第二单元12之间的液晶单元13。
该第一单元11包括第一基板111、形成于该第一基板111表面的第一导电膜112,及形成在该第一导电膜112表面的第一液晶配向膜113。
该第二单元12包括第二基板121、形成于该第二基板121表面的第二导电膜122,及形成在该第二导电膜122表面的第二液晶配向膜123。
该第一基板111与第二基板121选自透明材料等,其中,该透明材料包含但不限于用于液晶显示装置的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯等。该第一导电膜112与第二导电膜122的材质选自氧化锡(SnO2)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)等。
该第一液晶配向膜113及第二液晶配向膜123分别为上述的液晶配向膜,其作用在于使该液晶单元13形成预倾角,且该液晶单元13可被该第一导电膜112与第二导电膜122配合产生的电场驱动。
较佳的,该液晶单元13选自向列型(Nematic)液晶或近晶型(Smectic)液晶。
较佳地,该向列型液晶选自扭转向列(TN,Twisted Nematic)型液晶、超扭转向列(STN,Super Twisted Nematic)型液晶或垂直配向(VA,Vertical alignment)型液晶。
较佳地,该扭转向列型液晶或超扭转向列型液晶为正介电各向异性(positive dielectric anisotropy)的向列型液晶,包含但不限于联苯(biphenyl)类液晶、苯基环己烷(phenylcyclohexane)类液晶、酯(ester)类液晶、联三苯(terphenyl)、联苯环己烷(biphenylcyclohexane)类液晶、嘧啶(pyrimidine)类液晶、二噁烷(dioxane)类液晶、双环辛烷(bicyclooctane)类液晶、立方烷(cubane)类液晶等,且可视需求再添加如氯化胆甾醇(cholesterylchloride)、胆甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、胆甾醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等的胆甾醇型液晶,或是以商品名为“C-15”、“CB-15”(默克公司制造)的手性(chiral)剂等,或者是对癸氧基苯亚甲基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等强铁电性(ferroelectric)类液晶。
较佳地,该垂直配向型液晶为负介电各向异性(negativedielectric anisotropy)的向列型液晶,包含但不限于二氨基苯类液晶、哒嗪(pyridazine)类液晶、希夫氏碱(shiff Base)类液晶、氧化偶氮基(azoxy)类液晶、联苯类液晶、苯基环己烷类液晶等。
当该液晶配向膜依据上述制作成液晶显示元件后,进行预倾角均一性P的测量,将该液晶显示元件的显示面等分为多个区域;及分别针对所述各区域进行预倾角的测量,以获得预倾角的最大值、最小值和平均值,接着代入以下公式计算预倾角均一性,所获得的P<20%。
该液晶显示元件的显示面等分的方式并无特别限制,可依该液晶显示元件的显示面的大小及形状来做划分即可,例如正方形的液晶显示元件的显示面,可分成等分的九个区域或等分的十六个区域。预倾角均一性(P)控制于低于20%的需求,可适当的通过调整液晶配向剂的聚合物(A)中的聚酰胺酸组分(A-1)的粘度及聚酰亚胺组分(A-2)的粘度来满足,特别是通过聚酰胺酸组分(A-1)及聚酰亚胺组分(A-2)的粘度差来满足。较佳地,预倾角均一性P的范围为1%~15%;更佳地,预倾角均一性P的范围为1%~10%。当预倾角均一性(P)大于20%时,则后续应用于液晶显示元件时,无法获得无显示缺陷的液晶显示元件。
本发明将就以下实施例来作进一步说明,但应了解的是,这些实施例仅用于例示说明,而不应被解释为本发明实施的限制。
<实施例>
[聚酰胺酸组分(A-1)的制备]
<合成例1>
在容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入进料组成物包括:5.34克(0.05摩尔)的对苯二胺(以下简称R-1-4),以及80克的氮-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称NMP),于室温下搅拌至溶解。再加入9.81克(0.05摩尔)的1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(以下简称R-2-1)及20克的NMP,于室温下反应2小时,反应结束后,将聚酰胺酸聚合物溶液倒入1500毫升水中使聚合物析出,过滤所得的聚合物重复甲醇清洗及过滤三次,置入真空烘箱中,温度60℃下进行干燥后,即可得聚酰胺酸聚合物(P-1)。且将该聚酰胺酸聚合物(P-1)以NMP配制成固含量6重量%的聚酰胺酸组分(A-1-1),测量该聚酰胺酸组分(A-1-1)的粘度,所得结果如表1所示。
<合成例2~7>
合成例2~7以与合成例1相同的步骤来制备该聚酰胺酸聚合物(P-1),不同的地方在于:改变二胺化合物(R-1)及四羧酸二酐化合物(R-2)的种类及其使用量,如表1所示。且将该聚酰胺酸聚合物(P-1)分别用NMP配制成固含量6重量%的聚酰胺酸组分(A-1-2~A-1-7),测量该聚酰胺酸组分的粘度,所得结果如表1所示。
[聚酰亚胺组分(A-2)的制备]
<合成例8>
在容积500毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,并导入氮气,加入进料组成物包括:2.25克(0.004摩尔)的二胺化合物(以下简称R-1-1)、2.67克(0.025摩尔)的R-1-4、4.16克(0.021摩尔)的4,4’-二氨基二苯基甲烷(以下简称R-1-5),以及80克的NMP,于室温下搅拌至溶解。再加入9.32克(0.048摩尔)的R-2-1及20克的NMP,于室温下反应6小时,再加入97克的NMP、5.61克的乙酸酐及19.75克的吡啶,升温至60℃持续搅拌2小时进行酰亚胺化,待反应结束后,将聚酰亚胺聚合物的反应溶液倒入1500毫升水中将聚合物析出,过滤所得的聚酰亚胺聚合物重复甲醇清洗及过滤三次,置入真空烘箱中,以温度60℃进行干燥后,即可得聚酰亚胺聚合物(P-2)。且将该聚酰亚胺聚合物(P-2)用NMP配制成固含量6重量%的聚酰亚胺组分(A-2-1),测量该聚酰亚胺组分(A-2-1)的粘度,所得结果如表1所示。
<合成例9~14>
合成例9~14以与合成例8相同的步骤来制备该聚酰亚胺聚合物(P-1),不同的地方在于:改变二胺化合物(R-1)及四羧酸二酐化合物(R-2)的种类及其使用量,如表1所示。且将该聚酰亚胺聚合物(P-2)分别以NMP配制成固含量6重量%的聚酰亚胺组分(A-2-2~A-2-7),测量该聚酰亚胺组分的粘度,所得结果如表1所示。
[聚酰胺酸系嵌段共聚物组分(A-3)的制备]
<合成例15>
将上述所得的A-1-1及A-2-1的聚合溶液以摩尔比1∶1相混合,并在60℃下搅拌反应6小时,然后将反应溶液倒入1500毫升水中将聚合物析出,过滤所得的聚合物重复以甲醇清洗及过滤三次,置入真空烘箱中,温度60℃下进行干燥后,即可得聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚物(P-3-3)。且将该聚酰胺酸系嵌段共聚物以NMP配制成固含量6重量%的聚酰胺酸系嵌段共聚物组分(A-3-1),测量该聚酰胺酸系嵌段共聚物组分的粘度,所获得的粘度为27cps。
[液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件的制备]
<实施例1>
称取85重量份的合成例1的聚酰胺酸组分(A-1-1)、15重量份的合成例8的聚酰亚胺组分(A-2-1)、1000重量份的1-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称B-1)、500重量份的乙二醇正丁基醚(以下简称B-2)及5重量份的氮,氮,氮’,氮’-四环氧丙基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane,以下简称C-1),于室温下搅拌混合形成一液晶配向剂。
将该液晶配向剂以印刷机(日本写真印刷株式会社制,型号S15-036)分别在两片具有由ITO(indium-tin-oxide)构成的导电膜的玻璃基板上进行涂布,形成预涂层,之后在加热板上以温度100℃、时间5分钟进行预先加热(pre-bake),并在循环烘箱中,以温度220℃、时间30分钟进行后加热(post-bake),且经过配向处理后,即可制得液晶配向膜。
接着将前述制得的两片具有液晶配向膜的玻璃基板,其中一片基板涂以热压胶,另一片基板洒上4μm的间隙子(spacer),两片玻璃顺彼此配向垂直方向进行贴合,再以热压机施以10kg的压力,于温度150℃进行热压贴合。然后再以液晶注入机(岛津制作所制,型号ALIS-100X-CH)进行液晶注入,利用紫外光(UV)硬化胶封住液晶注入口,用紫外光灯照射使之硬化,并在烘箱中以温度60℃、时间30分钟进行液晶回火处理,即可制得液晶显示元件。将该液晶配向剂及液晶显示元件进行各检测项目评价,所得结果如表2所示。
<实施例2~11及比较例1~7>
实施例2~11及比较例1~7以与实施例1相同的步骤来制备该液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件,不同的地方在于:改变聚合物(A)、有机溶剂(B)及添加剂(C)的种类及其使用量,如表2所示。将所述液晶配向剂及所述液晶显示元件进行各检测项目评价,所得结果如表2所示。
【检测项目】
1.粘度测量:
以ELD型粘度计(东机产业社制,型号:RE-80L)在温度为25℃且旋转速度为20rpm的条件下,测量所述合成例1~7的聚酰胺酸组分(A-1)、所述合成例8~14的聚酰亚胺组分(A-2)、所述合成例15的聚酰胺酸系嵌段共聚物组分(A-3)、所述实施例1~11的液晶配向剂及所述比较例1~7的液晶配向剂的粘度,单位为cps。
2.静态表面张力:
以表面张力计(协和化学制,商品名:DIGI-O-MATICESB-IV)测量所述实施例1~11的液晶配向剂及所述比较例1~7的液晶配向剂的静态表面张力。将所述配向剂分别置于直径5公分且容量为30毫升的小型培养皿中,接着分别与白金板接触1分钟后,即可获得静态表面张力的数值。
3.预倾角均一性P测量:
将实施例1~11及比较例1~7所制得的液晶显示元件的显示面分别任取面积大小为3×3cm2的待测区域,再将该待测区域平均分成九个区域,分别测量所述区域内的预倾角,以获得预倾角的最大值、最小值及平均值,并通过下列公式计算出预倾角均一性P。
4.点灯测试显示缺陷(mura):
将实施例1~11及比较例1~7所制得的液晶显示元件进行点灯测试,在标准C光源的背光源照射下,通过偏光板观察所述液晶显示元件是否有显示缺陷(如边框缺陷、线形缺陷)的产生,其评价方式如下:
◎:未出现显示缺陷;
○:出现轻微显示缺陷,但不明显;
△:出现明显显示缺陷;
×:出现严重显示缺陷。
5.制程稳定性检测:
为了能详细说明该制程稳定性检测的方式,以下以实施例1的液晶配向剂作为实施方式的说明,而实施例2~11及比较例1~7的液晶配向剂以与实施例1相同的步骤来进行检测。
将实施例1的液晶配向剂制成液晶显示元件,于制备该液晶显示元件的制程中,分别以80℃、90℃、100℃、110℃及120℃的温度进行预先加热处理,继而可制得五个液晶显示元件。接着,依据检测项目3的方法分别测量所述液晶显示元件的预倾角均一性P并以下列公式计算出预倾角均一性P的变化率。
P的变化率=(P最大值-P最小值)×100%。
其评价方式如下:
◎:P的变化率≤2%;
○:2%<P变化率≤5%;
△:5%<P变化率≤10%;
×:P变化率>10%。
由表2的实施例1~11的结果可知,通过调控预倾角均一性P低于20%(2%~18%)、将液晶配向剂粘度范围控制在15cps~40cps以及将液晶配向剂的静态表面张力控制在48mN/m~84mN/m,不仅可提高该液晶配向剂的制程稳定性,且可降低液晶显示元件的显示缺陷。反观比较例1~7可知,预倾角均一性P均高于20%(24%~33%),且部分比较例的液晶配向剂的粘度范围及静态表面张力为落入上述范围时,将导致液晶配向剂的制程稳定性较差,同时也使得该液晶显示元件有严重的显示缺陷。
Claims (10)
1.一种液晶配向膜,其特征在于,通过将液晶配向剂涂布在基材上而形成预涂层,以及使所述预涂层经过预先加热处理、后加热处理及配向处理而制得,
所述液晶配向剂包含聚合物(A)和有机溶剂(B),所述聚合物(A)包括至少一聚酰胺酸组分(A-1)和至少一聚酰亚胺组分(A-2),以及
当所述液晶配向膜依据以下步骤进行预倾角均一性P的测量时,所获得的P<20%:
(a)组装液晶显示元件,所述液晶显示元件包含:
第一单元,其含有第一基板、形成于所述第一基板表面的第一导电膜和形成在所述第一导电膜表面的第一液晶配向膜;
与所述第一单元间隔设置的第二单元,其含有第二基板、形成于所述第二基板表面的第二导电膜和形成在所述第二导电膜表面的第二液晶配向膜;和
夹置于所述第一单元与所述第二单元之间的液晶单元;
(b)将所述液晶显示元件的显示面等分为多个区域;和
(c)分别针对所述各区域进行预倾角的测量,以获得预倾角的最大值、最小值和平均值,接着代入以下公式计算预倾角均一性P:
2.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,所述预倾角均一性P的范围为1%~15%。
3.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,所述预倾角均一性P的范围为1%~10%。
4.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为15cps~40cps。
5.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为20cps~40cps。
6.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃时,所述液晶配向剂的粘度范围为20cps~30cps。
7.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃时,所述液晶配向剂的静态表面张力范围为48mN/m~84mN/m。
8.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃且固含量为6重量%时,所述聚酰胺酸组分(A-1)的粘度范围为15cps~30cps。
9.根据权利要求1所述的液晶配向膜,其特征在于,在25℃且固含量为6重量%时,所述聚酰亚胺组分(A-2)的粘度范围为20cps~50cps。
10.一种液晶显示元件,其特征在于包含根据权利要求1至9任一项所述的液晶配向膜。
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