TWI431039B - 液晶光配向劑、使用該液晶光配向劑製造的液晶光配向層、以及包含該液晶光配向層的液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶光配向劑、使用該液晶光配向劑製造的液晶光配向層、以及包含該液晶光配向層的液晶顯示元件
本發明是有關於液晶光配向劑、使用該液晶光配向劑製造之液晶光配向層、以及包含該液晶光配向層之液晶顯示器。
液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)包含液晶配向層(liquid crystal alignment layer)。液晶配向層主要由聚合物材料製成。液晶光配向層在配向液晶分子時起著指向器(director)之作用。當液晶分子因電場之影響而移動以顯示影像時，液晶光配向層使其能夠定向於預定方向上。一般而言，需要均勻地配向液晶分子以便向液晶元件提供均勻亮度以及高對比度。
習知之液晶配向方法包括於一由諸如玻璃之材料製成的基板上塗佈諸如聚醯亞胺(polyidmide)之聚合物膜，以及用諸如耐綸(nylon)或聚酯之纖維在某一方向上摩擦基板之表面。然而，在製造液晶面板時，由於在用纖維摩擦聚合物膜時所可能產生的細塵或靜電放電(electrostatic discharge，ESD)，此摩擦方法可能會造成嚴重問題。
為瞭解決摩擦方法之問題，已有關於光輻射方法之最新研究，所述光輻射方法是藉由照射光於聚合物膜上且藉此使液晶分子配向於其上來誘導所述膜之各向異性。所述光配向方法包含諸如聚醯胺酸(polyamic acid)、聚醯亞胺或其聚合物之聚合物膜材料，此聚合物膜材料源自具有光功能基團(諸如偶氮苯、香豆素、查酮以及肉桂酸酯)之 二胺。將聚合物材料溶解於有機溶劑中，從而製備液晶光配向劑。當液晶光配向劑具有不良印刷性質時，其可能會在液晶顯示器運作期間使光配向性質(例如垂直配向性質)劣化。因此，目前仍積極研究於具有極佳印刷性質、垂直光配向性質以及其類似性質之液晶光配向劑。
本發明之一例示性實施例提供一種液晶光配向劑，其可甚至在低能量下被光配向，且具有極佳的織構(texture)、垂直配向、及耐化學性、穩定的液晶配向、易塗佈性、基板黏著性、電光學特性、在殘像(after-image)方面之可靠性、及可加工性，以及容易的液晶應用性。
本發明之另一實施例提供一種使用根據本發明之實施例的液晶光配向劑設置之液晶光配向層。
本發明之又一實施例提供一種液晶顯示器(LCD)，其包含所述液晶光配向層。
根據本發明之一實施例，提供一種液晶光配向劑，其包含包括源自由以下化學式1表示之光二胺之第一結構單元以及源自由以下化學式2表示之功能性二胺之第二結構單元的聚醯胺酸、聚醯亞胺、或其聚合化合物組合，以及溶劑。
在化學式1中，R1為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，R2為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，L1為-O-或-NH-，L2為選自以下之官能基：未經取代之伸烷基；至少一個氫經以下取代基取代之伸烷基：鹵素或氰基；具有至少一個以下取代基之伸烷基：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-、-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-O-R"-、-CO-R"-、-CO-O-R"-、-O-CO-R"-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-R"-、-NR'-CO-R"-、-CO-NR'-R"-、-NR'-CO-O-R"-、-O-CO-NR'-R"-、-NR'-R"-、-CO-NR'-R"-、-CH=CH-R"-、-C≡C-R"-或-O-CO-O-R"-(其中R'為氫或經取代或未經取代之C1至C6烷基，且R"為伸芳基(arylene group))；-R"-O-CO-R"-(其中R"為伸芳基)；或其組合，n1為範圍介於1至5之間的整數，n2為範圍介於0至3之間的整數，且n3為範圍介於0至3之間的整數。
[化學式2]
在化學式2中，n4為範圍介於1至4之間的整數，n5為範圍介於0至3之間的整數，n4+n5為範圍介於1至4之間的整數，R3為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，且R4為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團。
根據本發明之一實施例，第一以及第二結構單元之莫耳比率範圍可為95莫耳%至5莫耳%：5莫耳%至95莫耳%。
第一結構單元可源自由以下化學式1-1表示之光二胺。
在化學式1-1中，R1為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有 機基團，R2為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，n1為範圍介於1至5之間的整數，n2為範圍介於0至3之間的整數，且n3為範圍介於0至3之間的整數。
根據本發明之另一實施例，聚合化合物可更包含源自由以下化學式2-1表示之二胺的第三結構單元以及第一結構單元及第二結構單元。此處，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至80莫耳%：5莫耳%至30莫耳%：5莫耳%至30莫耳%。
另外，當聚合化合物可更包含源自由以上化學式2-1表示之二胺的第三結構單元時，第一結構單元可源自由以下化學式1-2表示之光二胺。
在化學式1-2中，R40為直鏈或分支鏈、經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR41-、-NR41CO-、-CO-NR41-或-CH=CH-取代，其中R41為氫或烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且x為0至9。
根據本發明之又一實施例，聚合化合物可更包含源自由以下化學式2-2表示之第二光二胺的第三結構單元以及第一結構單元及第二結構單元。此處，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至90莫耳%：5莫耳%至45莫耳%：5莫耳%至15莫耳%。
在化學式2-2中，x為範圍介於0至9之間的整數，R50為經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、-NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且當x為0時，R50為經取代或未經取代之烷基，其伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、 -NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此。
在本發明之又一實施例中，聚合化合物可更包含源自一種以上功能性二胺的第三結構單元，所述一種以上功能性二胺選自以下化學式3至6。此處，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至80莫耳%：15莫耳%至55莫耳%：5莫耳%至20莫耳%。
在化學式3中，R5為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，R6為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，且n6為範圍介於0至3之間的整數。
在化學式4中，R7獨立地為單鍵、O、COO、NHCO或CONH，n7為範圍介於0至2之間的整數，且R8為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之雜芳基。
在化學式5中，R10、R11以及R14可相同或不同，且為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，R12為O、COO、CONH、OCO、或經取代或未經取代之伸烷基，R13是選自由以下組成之群：氫；選自由以下組成之群的取代基：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、以及上述兩個或兩個以上基團之稠環；或選自由以下組成之群的取代基：分別更包含-O-、 -COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、芳基、雜芳基、環烷基、以及環烯基，n11為範圍介於0至3之間的整數，n10以及n14獨立地為範圍介於0至4之間的整數，且n12為0或1。
在化學式6中，R24以及R26可相同或不同，且是選自：經取代或未經取代之C1至C20烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環，R25為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環，R21以及R22可相同或不同，且為O或COO，R23為O、COO、CONH或OCO，n24以及n26可相同或不同，且為範圍介於0至4之間 的整數，且n21至n23可相同或不同，且為1或1之整數。
聚合化合物之重量平均分子量(weight average molecular weight)範圍可為50,000至500,000。
另外，液晶光配向劑之固體含量範圍可為1重量%至30重量%，且黏度範圍可為3厘泊至35厘泊。
本發明之另一實施例提供一種藉由將液晶光配向劑塗佈於基板上來設置的液晶光配向層。
本發明之又一實施例提供一種包含所述液晶光配向層之液晶顯示器(LCD)。
在下文中，將詳細地描述本發明之其他實施例。
本發明之液晶光配向劑可甚至在低能量下被光配向，且具有極佳的織構。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在下文中，將詳細地描述本發明之例示性實施例。然而，此等實施例僅為例示性的，而不限制本發明。
當未另外提供特定定義時，如本文所使用之術語「烷基」是指C1-C30烷基，例如C1-C20烷基；術語「伸烷基」是指C1-C30伸烷基，例如C1-C20伸烷基且尤其為C1-C6伸烷基；術語「伸環烷基」是指C3-C30伸環烷基，例如C3-C20伸環烷基；術語「環烷基」是指C3至C50環烷基， 尤其為C3-C30環烷基，且更尤其為C3-C20環烷基；術語「環烯基」是指C3至C5O環烯基；術語「伸雜環烷基」是指C2-C30伸雜環烷基，例如C2-C20伸雜環烷基；術語「芳基」是指C6-C30芳基，例如C6-C20芳基；術語「雜芳基」是指C2-C30雜芳基，例如C2-C20雜芳基；術語「伸芳基」是指C6-C30伸芳基，例如C6-C30伸芳基；術語「伸雜芳基」是指C2-C30伸雜芳基；術語「烷基芳基」是指C7-C30烷基芳基，例如C7-C20烷基芳基；術語「雜環烷基」是指C2-C30雜環烷基，例如C2-C20雜環烷基；且術語「鹵素」是指F、Cl、Br或I。
當未另外提供特定定義時，如本文所使用之術語「脂環族基團」是指C3至C50環烷基或C3至C50環烯基。
當未另外提供特定定義時，如本文所使用之術語「經取代」是指官能基之至少一個氫經至少一個選自以下之基團取代：鹵素、經取代或未經取代之C1至C30烷基、經取代或未經取代之C1至C30鹵烷基、經取代或未經取代之C6至C30芳基、經取代或未經取代之C2至C30雜芳基、經取代或未經取代之C1至C20烷氧基、羥基、硝基、氰基、以及胺基(NH2、NH(R100)或N(R101)(R102)，其中R100、R101及R102可相同或不同，且獨立地為C1至C10烷基)、脒基、肼基、腙基、羧基、經取代或未經取代之脂環族有機基團、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之炔基、或經取代或未經取代之雜環烷基。
當未另外提供特定定義時，如本文所使用之術語「雜」 是指包含1至3個選自N、O、S或P之雜原子。
當未另外提供特定定義時，如本文所使用之術語「脂族」是指C1至C30烷基、C2至C30烯基、C2至C30炔基、C1至C30伸烷基、C2至C30伸烯基、或C2至C30伸炔基，例如C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C1至C20伸烷基、C2至C20伸烯基、或C2至C20伸炔基；術語「脂環族」是指C3至C30環烷基、C3至C30環烯基、C3至C30環炔基、C3至C30伸環烷基、C3至C30伸環烯基、或C3至C30伸環炔基，例如C3至C20環烷基、C3至C20環烯基、C3至C20環炔基、C3至C20伸環烷基、C3至C20伸環烯基、或C3至C20伸環炔基；且術語「芳族」是指C6至C30芳基、C2至C30雜芳基、C6至C30伸芳基、或C2至C30伸雜芳基，例如C6至C20芳基、C2至C20雜芳基、C6至C20伸芳基、或C2至C20伸雜芳基。
當未另外提供定義時，如本文所使用之術語「組合」是指混合物或共聚合，且尤其指在脂環族以及芳族有機基團中藉由以下官能基連接之兩個以上環的稠環或單鍵：O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)、S(=O)2、Si(CH3)2、(CH2)p(此處，1p2)、CF2q(此處，1q2)、C(CH3)2、C(CF3)2、C(CH3)(CF3)或C(=O)NH。在本文中，術語「共聚合」是指嵌段共聚合至無規共聚合(random copolymerization)，且「共聚物」是指嵌段共聚物至無規共聚物。
另外，標記「＊」是指與相同或不同原子或化學式連 接之位置。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑可包含包括源自由以下化學式1表示之光二胺之第一結構單元、源自由以下化學式2表示之功能性二胺之第二結構單元的聚醯胺酸、聚醯亞胺、或其聚合化合物組合；以及溶劑。
在化學式1中，R1為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，R2為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，L1為-O-或-NH-，L2為選自由以下組成之群的官能基：未經取代之伸烷基；至少一個氫經以下取代基取代之伸烷基：鹵素或氰基；具有至少一個以下取代基之伸烷基：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-、-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-O-R"-、-CO-R"-、-CO-O-R"-、-O-CO-R"-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-R"-、 -NR'-CO-R"-、-CO-NR'-R"-、-NR'-CO-O-R"-、-O-CO-NR'-R"-、-NR'-R"-、-CO-NR'-R"-、-CH=CH-R"-、-C≡C-R"-或-O-CO-O-R"-(其中R'為氫或經取代或未經取代之C1至C6烷基，且R"為伸芳基)；-R"-O-CO-R"-(其中R"為伸芳基)；或其組合，n1為範圍介於1至5之間的整數，n2為範圍介於0至3之間的整數，且n3為範圍介於0至3之間的整數。
另外，當n1為2或2以上之整數時，R1各自可相同或不同。當n3為2或2以上之整數時，R2各自可相同或不同。
在化學式2中，R3為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，R4為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，n4為範圍介於1至4之間的整數，n5為範圍介於0至3之間的整數，且n4+n5為範圍介於1至4之間的整數。
另外，當n4為2或2以上之整數時，R3各自可相同或不同。當n5為2或2以上之整數時，R4各自可相同或不同。
因為液晶光配向劑包含第一結構單元以及第二結構單元，所以其可具有極佳的液晶光配向性質、電光學特性及黏著性、以及極佳的垂直配向。
特定而言，因為此液晶光配向劑包含由以上化學式2表示之功能性二胺，所以其可具有改良之黏著性且甚至在操作液晶顯示器之後亦可顯著地維持垂直配向。因此，此液晶光配向劑可有效地應用於設置垂直配向模式(VA模式)液晶配向層。
根據本發明之一實施例，第一結構單元以及第二結構單元之莫耳比率範圍可為95莫耳%至5莫耳%：5莫耳%至95莫耳%。另外，第一結構單元以及第二結構單元之莫耳比率範圍可為95：5(莫耳%)至50：50(莫耳%)。當其莫耳比率在所述範圍內時，其可有效地改良黏著性且顯著地維持垂直配向，並且進而有效地改良液晶光配向性質以及電光學特性。
在本文中，第一結構單元可源自由以下化學式1-1表示之光二胺。
另外，第一結構單元可源自基於肉桂酸酯之光二胺。基於肉桂酸酯之光二胺的實例可包含由以下化學式15表示之化合物，但不限於此。
在化學式15中，R18以及R19可相同或不同，且獨立地為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，並且在一個實施例中，R18為經氟取代之脂族有機基團、經氟取代之脂環族有機基團、或經氟取代之芳族有機基團，且n9為範圍介於0至3之間的整數。
當n9為2或2以上之整數時，R19可相同或不同。
另外，由以上化學式1表示之光二胺的實例可包含由以下化學式16表示之化合物，但不限於此。
在化學式16中， I為範圍介於0至10之間的整數。
另外，第二結構單元可源自由以下化學式17表示之二胺，但不限於此。
在化學式17中，m為範圍介於0至25之間的整數。
根據本發明之一實施例，聚合化合物可更包含源自由以下化學式2-1表示之二胺的第三結構單元以及第一結構單元及第二結構單元。此處，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至80莫耳%：5莫耳%至30莫耳%：5莫耳%至30莫耳%。
當第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率在所述範圍內時，其可有效地改良黏著性且維持良好的垂直配向，並且進而有效地改良液晶光配向性質以及電光學特性。
另外，當聚合化合物包含源自由以上化學式2-1表示之二胺的第三結構單元時，第一結構單元可源自由以下化學式1-2表示之光二胺。
[化學式1-2]
在化學式1-2中，R40為直鏈或分支鏈、經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR41-、-NR41CO-、-CO-NR41-或-CH=CH-取代，其中R41為氫或烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且x為0至9。
根據本發明之一實施例，聚合化合物可更包含源自以下化學式2-2之第三結構單元以及第一結構單元及第二結構單元。此處，第一、第二以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至90莫耳%：5莫耳%至45莫耳%：5莫耳%至15莫耳%。當在所述範圍內混合第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元時，其可維持最佳液晶配向且促進亞胺化，並且因此對額外殘像(additional after-image)具有有利影響。
在化學式2-2中， x為範圍介於0至9之間的整數，R50為經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、-NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且當x為0時，R50為經取代或未經取代之烷基，其伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、-NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此。
根據本發明之一實施例，聚合化合物可更包含源自至少一種功能性二胺的第三結構單元，此至少一種功能性二胺選自以下化學式3至化學式6。此處，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率範圍可為40莫耳%至80莫耳%：15莫耳%至55莫耳%：5莫耳%至20莫耳%。當第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之莫耳比率在所述範圍內時，其可維持液晶配向且促進亞胺化，並且因此對殘像具有良好影響。
在化學式3中，R5為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取 代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，R6為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，且n6為範圍介於0至3之間的整數。
在化學式4中，R7獨立地為單鍵、O、COO、NHCO或CONH，n7為0至2，R8為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之雜芳基。
在化學式5中，R10、R11以及R14可相同或不同，且為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基， R12為O、COO、CONH、OCO、或經取代或未經取代之伸烷基，R13是選自以下：氫；選自由以下組成之群的取代基：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、以及上述兩個或兩個以上基團之稠環；或選自由以下組成之群的取代基：分別更包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、芳基、雜芳基、環烷基、以及環烯基，n11為範圍介於0至3之間的整數，n10以及n14獨立地為範圍介於0至4之間的整數，且n12為0或1。
在化學式6中，R24以及R26可相同或不同，且為經取代或未經取代之C1至C20烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環， R25為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環，R21以及R22可相同或不同，且為O或COO，R23為O、COO、CONH或OCO，n24以及n26可相同或不同，且為範圍介於0至4之間的整數，且n21至n23可相同或不同，且為0或1之整數。
由以上化學式4表示之二胺的實例包含由以下化學式8至10表示之化合物。
在化學式10中，a為範圍介於10至30之間的整數。
根據本發明之一實施例，功能性二胺可包含由以上化學式3、4或8表示之化合物。
根據本發明之一實施例，包含第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之聚醯胺酸可由以下化學式11表示，且包含第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之聚醯亞胺可由以下化學式12表示。
在以上化學式11以及化學式12中，Y1以及Y2在各重複單元中可相同或不同。另外，Y1以及Y2可包含源自由以上化學式1表示之光二胺的第一結構單元，而第二結構單元可源自由以上化學式2表示之二胺。此外，其可更包含第三結構單元，第三結構單元選擇性地源自由以上化 學式3至化學式6表示之至少一種功能性二胺、由以上化學式2-1表示之二胺、或由以上化學式2-2表示之二胺。此處，第一及第二結構單元以及選擇性存在之第三結構單元的莫耳比率可與上述相同。
X1以及X2在各重複單元中可相同或不同。另外，X1以及X2獨立地為源自脂環族酸二酐或芳族酸二酐之四價有機基團。
因為根據本發明之一實施例的液晶配向劑包含包括源自由化學式1表示之光二胺以及由以上化學式2表示之二胺之第一以及第二結構單元的聚合化合物，所以相較於包含包括源自由化學式1表示之光二胺之結構單元的聚合化合物之液晶光配向劑，其可在運作期間維持垂直配向且具有極佳之亮度。另外，其可在低能量下被光配向且具有較佳的織構。
根據本發明之一實施例的液晶光配向劑中所用之功能性二胺為有助於垂直配向之垂直配向模式二胺，且可將液晶配向引向側鏈方向。相應地，其可具有改良之可加工性以及耐化學性，且可確保在印刷、摩擦以及清洗製程中之穩定性。另外，朝向側鏈方向之液晶配向可有助於調整由於功能性二胺之量的變化所產生之預傾角(pretilt angle)。此等特性可應用於液晶在垂直方向上配向之垂直配向(VA)模式，且因而對垂直配向之穩定性帶來良好影響。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑中所包含之聚合化合物可藉由使由以上化學式1表示之光二胺、由以上 化學式2表示之二胺以及選擇性存在之由以上化學式2-1、化學式2-2或化學式3至化學式6表示之至少一種功能性二胺與酸二酐聚合來製備。聚合化合物可為聚醯胺酸或藉由使聚醯胺酸亞胺化而製備之聚醯亞胺。另外，聚合化合物可包含聚醯胺酸與聚醯亞胺兩者。當將聚醯胺酸與聚醯亞胺聚合物混合在一起時，其可具有各種混合比率而無特定限制。
藉由使酸二酐與二胺共聚合來製備聚醯胺酸之方法可不限於聚醯胺酸之習知共聚合，而是可包含相關領域內已知之任何常用方法。另外，使聚醯胺酸亞胺化之方法可包含此相關領域內已知之任何方法而無特定限制。
根據本發明之一實施例，功能性二胺可包含由以上化學式3或化學式4表示之化合物，且尤其為由以上化學式3或化學式8表示之化合物。
根據本發明之一實施例，第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元可視化合物種類而定具有各種莫耳比率。
另外，二胺與酸二酐可以各種比率混合而無特定限制。
根據本發明之一實施例，因為聚合化合物除由化學式1表示之光二胺外還包含由以上化學式2表示之二胺以及視情況存在之由以上化學式2-1、化學式2-2或化學式3至化學式6表示之功能性二胺，所以包含所述聚合化合物之液晶光配向劑相較於包含僅使用由化學式1表示之光二胺製備的聚合化合物之液晶光配向劑，在運作期間可維持 垂直配向，但具有極佳的亮度。另外，液晶光配向劑可在低能量下被光配向且具有極佳的織構。
藉由使酸二酐與二胺共聚合來製備聚醯胺酸之方法可無限制地包含已知用於聚醯胺酸之共聚合的任何習知方法。另外，可以相關領域內已知之任何方法使聚醯胺酸亞胺化。
酸二酐可包含脂環酸二酐、芳族酸二酐或其混合物。 當酸二酐包含脂環酸二酐與芳族酸二酐之混合物時，其各自之含量範圍可分別為5莫耳%至90莫耳%以及10莫耳至95莫耳%。另外，脂環酸二酐與芳族酸二酐之混合比率範圍可為50莫耳%至20莫耳%比上50莫耳%至80莫耳%。當在所述範圍內使用芳族酸二酐時，其可改良液晶配向層之機械特性及耐熱性特性、以及電特性(諸如電壓保持率)。
當使用脂環酸二酐來製備聚醯胺酸及/或可溶性聚醯亞胺聚合物時，其可彌補以下問題：在常見有機溶劑中之不溶性、在可見光線區域內由電荷轉移複合物所致之低透光率、由於分子結構之高極性所致的電光學特性之劣化，以及其類似問題。
脂環酸二酐包含1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride，CBDA)、5-(2,5-二側氧基四氫嘌呤基)-3-甲基環己烯-1,2-二甲酸酐(5-(2,5-dioxotetrahydropuryl)-3-methylcyclohexene-1,2-dicarbo xylic acid anhydride，DOCDA)、二環辛烯-2,3,5,6-四羧酸二酐(bicyclooctene-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride，BODA)、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride，CPDA)、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride，CHDA)、1,2,4-三羧基-3-甲基羧基環戊烷二酸酐(1,2,4-tricarboxyl-3-methylcarboxyl cyclopentanedianhydride)、1,2,3,4-四羧基環戊烷二酸酐(1,2,3,4-tetracarboxyl cyclopentanedianhydride)、或其混合物，但不限於此。
當將包含藉由使用芳族酸二酐製備之聚醯胺酸及/或可溶性聚醯亞胺聚合物的液晶配向劑塗佈至800埃至1000埃厚時，液晶配向層可耐受摩擦製程，具有極佳的耐化學性，且在200℃或以上之高溫下維持耐熱性。
芳族酸二酐包含苯均四酸二酐(pyromellitic acid dianhydride，PMDA)、聯苯二甲酸二酐(biphthalic acid dianhydride，BPDA)、氧基二苯二甲酸二酐(oxydiphthalic acid dianhydride，ODPA)、二苯甲酮四羧酸二酐(benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride，BTDA)、六氟亞異丙基二苯二甲酸二酐(hexafluoroisopropylidenediphthalic acid dianhydride，6-FDA)、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘丁二酸二酐(3,4-dicarboxyl-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinic acid dianhydride，TDA)、或其混合物，但不限於此。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑中所包含之聚醯胺酸或可溶性聚醯亞胺的重量平均分子量範圍各自可為50,000至500,000。另外，當使聚醯胺酸亞胺化時，可溶性聚醯亞胺之玻璃轉移溫度(glass transition temperature)範圍可為200℃至350℃。當聚醯胺酸或聚醯亞胺之重量平均分子量在所述範圍內時，其可改良配向層之熱穩定性以及耐化學性。因此，配向層可維持適當黏度且具有極佳的印刷性質以及均勻性。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑中所包含之溶劑可包含能溶解聚醯胺酸及/或聚醯亞胺之任何溶劑。
溶劑包含非質子性溶劑，諸如N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁內酯(gamma-butyrolactone，GBL)、二甲基甲醯胺(dimethyl formamide，DMF)、二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide，DMAc)、四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)、2-乙二醇單丁醚(2-butyl cellusolve)、及其類似物、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲亞碸、γ-丁內酯、及間甲酚、苯酚、鹵化苯酚，以及其類似物。溶劑可適當地包含非質子性溶劑。
另外，溶劑可更包含不良溶劑(poor solvent)，諸如醇類、酮類、酯類、醚類、烴類、或鹵化烴溶劑，只要可溶性聚醯亞胺不會在其中沉澱即可。不良溶劑可降低液晶光配向劑之表面能且當塗佈液晶光配向劑時改良展布性以 及平坦度。
不良溶劑之含量以溶劑總量計可為1體積%至90體積%。在另一實施例中，其含量可為1體積%至70體積%。
不良溶劑之實例包含選自以下之溶劑：甲醇、乙醇、2-丁氧基乙醇、異丙醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三甘醇、丙酮、甲乙酮、環己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙基氫氧化物、丙二酸酯、二乙醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇苯基醚、乙二醇苯甲醚、乙二醇苯乙醚、乙二醇二甲基乙基、二乙二醇二甲基乙基、二乙二醇醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、丙酸2-羥基乙酯、丙酸2-羥基-2-甲基乙酯、乙酸乙氧基乙酯、乙酸羥基乙酯、丁酸2-羥基-3-甲基甲酯、丙酸3-甲氧基甲酯、丙酸3-甲氧基乙酯、丙酸3-乙氧基乙酯、丙酸3-乙氧基甲酯、甲基甲氧基丁醇、乙基甲氧基丁醇、甲基乙氧基丁醇、乙基乙氧基丁醇、四氫呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、鄰二氯苯、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯或其組合。
液晶光配向劑中之溶劑的量不受限制，但根據本發明之一實施例，液晶光配向劑之固體含量範圍可為1重量%至30重量%。在另一實施例中，固體含量範圍為2重量%至15重量%，且在又一實施例中，其範圍為4重量%至10重量%。當固體含量在所述範圍內時，其可防止層之均勻 性由於印刷期間之高黏度而劣化，且可產生適當的透光率。由於液晶光配向劑層不會受到來自基板表面的影響，因此液晶光配向劑層可維持適當的均勻性以及黏度。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑可更包含環氧化合物、矽烷偶合劑、表面活性劑，或其類似物。環氧化合物可用於改良可靠性以及電/光特性，且可包含一種以上具有2至8個環氧基且尤其具有4個環氧基之環氧化合物。
環氧化合物之含量範圍以100重量份液晶光配向劑計可為0.01重量份至50重量份或1重量份至30重量份。當其含量在所述範圍內時，其在將液晶光配向劑塗佈於基板上時可產生適當的印刷性質以及平坦度，從而改良可靠性以及電/光特性。
環氧化合物之實例可包含由以下化學式25表示之化合物，但不限於此。
在化學式25中，A12為經取代或未經取代之C6至C12芳族有機基團、經取代或未經取代之二價C6至C12脂環族有機基團、或經取代或未經取代之二價C6至C12脂族有機基團(例如經取代或未經取代之C1至C6伸烷基)。
環氧化合物之實例包含N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'- 二胺基二苯基甲烷(TGDDM)、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基乙烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基丙烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基丁烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基苯、乙二醇二縮水甘油基醚(ethyleneglycoldiglycidylether)、聚乙二醇二縮水甘油基醚、丙二醇二縮水甘油基醚、三丙二醇二縮水甘油基醚、聚丙二醇二縮水甘油基醚、新戊二醇二縮水甘油基醚、1,6-己二醇二縮水甘油基醚、甘油二縮水甘油基醚、2，2-二溴新戊二醇二縮水甘油基醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N',N'-四縮水甘油基-1,4-苯二胺、N,N,N',N'-四縮水甘油基-間二甲苯二胺、N,N,N',N'-四縮水甘油基-2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2-雙[4-(N,N-二縮水甘油基-4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、N,N,N',N'-四縮水甘油基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)苯，以及其類似物，但不限於此。
矽烷偶合劑或表面活性劑可改良對基板之黏著性，從而改良層之平坦度以及塗佈性質。
根據本發明之一實施例，液晶光配向劑之黏度範圍可為3厘泊至35厘泊，且尤其為5厘泊至25厘泊。當其黏度在所述範圍內時，其可改良層之均勻性以及塗佈性質。
根據本發明之另一實施例，使用液晶光配向劑來設置液晶光配向層。
可藉由將液晶光配向劑塗佈於基板上來設置液晶光配 向層，且將液晶光配向劑塗佈於基板上之方法可包括旋塗(spin coating)、柔版印刷(flexo printing)、噴墨印刷(Inkjet printing)等等。柔版印刷具有極佳的膜層均勻性且可易於形成大尺寸，因此常被利用。
基板可包括任何基板，只要其具有高透明度即可，且可包括玻璃基板或塑膠基板，諸如壓克力基板(acryl substrate)或聚碳酸酯基板。另外，當其包括形成有用於驅動液晶之ITO電極的基板時，製程可得到簡化。
在為了改良膜均勻性而均勻地塗佈液晶光配向劑於基板上之後，可將其在室溫與200℃之間的溫度下預先乾燥1分鐘至100分鐘。在另一實施例中，所述預先乾燥可在30℃與150℃之間的溫度下進行，且在另一實施例中在40℃與120℃之間的溫度下進行。預先乾燥製程可藉由調整各組分之揮發來提供具有較小偏差之均勻膜。
隨後，可在80℃至300℃或120℃至280℃之溫度下對其烘焙5分鐘至300分鐘以完全蒸發溶劑，從而製備液晶光配向層。
所獲得之液晶光配向層藉由在紫外線(UV)照射下偏振而以單軸配向方式配向，或可在諸如垂直配向層之一些應用中在無軸配向下用於液晶顯示器(LCD)。
利用能量範圍在10毫焦耳至5000毫焦耳內之光對根據一個實施例之液晶光配向層進行曝光0.1分鐘至180分鐘，以便使其單軸配向。
本發明之又一實施例提供一種包含所述液晶光配向層 之顯示元件。所述顯示元件可包括液晶顯示器(LCD)。
圖1為展示根據本發明之一實施例的液晶顯示器(LCD)之橫截面圖。
如圖1中所示，根據本發明之一實施例的液晶顯示器(LCD)1包含下面板100、上面板200以及液晶層3。
在下面板100中，包含多條閘極線(未示出)之閘極導體以及多個儲存電極133形成於第一基板110的正面上。在閘極導體上，依序形成閘極絕緣層140、多個半導體154、多對歐姆接點163與165、多個源電極173、以及多個汲電極175。
一個薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)由一個閘電極124、一個源電極173、一個汲電極175以及半導體154組成。
在半導體154、源電極173、汲電極175以及閘極絕緣層140之暴露部分上形成鈍化層(passivation layer)180。在鈍化層180上形成多個畫素電極191。
在下文中，描述上面板200。
在上面板200中，在第二基板210上形成光阻擋構件220。在第二基板210以及光阻擋構件220上形成多個濾色器230，且在濾色器230上形成外塗層250。外塗層250用於防止濾色器230暴露於液晶層3，但亦可省去外塗層250的設置。
在下面板100之畫素電極191的表面上形成第一液晶光配向層12，且在上面板200之共用電極270的表面上形 成第二液晶光配向層22。第一液晶光配向層12以及第二液晶光配向層22是藉由使用根據本發明之一實施例的液晶光配向劑來製造。
盡管在圖1中顯示液晶光配向層12以及22分別形成於下面板100以及上面板200上，液晶光配向層12或22亦可形成於上面板200或下面板100其中之任一者上。
在下文中，參考實例更詳細地說明本發明實施例。然而，以下為例示性實施例，而不具限制性。
實例
實例1：製備包含聚醯胺酸(PAA-1)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以下化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)，從而製備混合溶液。
接著，向所述混合溶液中添加1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮。大力攪拌所得混合物1小時。接著，向上述所得產物中添加0.45莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸 -4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及0.05莫耳由以下化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺以進行反應。在維持溫度於25℃下時，使反應物反應24小時以製備聚醯胺酸(PAA-1)溶液。蒸餾聚醯胺酸(PAA-1)溶液以製備聚醯胺酸(PAA-1)。聚醯胺酸(PAA-1)之重量平均分子量為約200,000。
將聚醯胺酸(PAA-1)置放於混合體積比為3：4：3之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇(butyl cellosolve)之混合溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含聚醯胺酸(PAA-1)之液晶光配向劑。
實例2至10：製備包含聚醯胺酸PAA-2至PAA-10之液晶光配向劑
根據與實例1相同之方法製備分別包含具有200,000之重量平均分子量之聚醯胺酸(PAA-2至PAA-10)的液晶光配向劑，不同之處在於如以下表1中所示使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺。在以下表1中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯的 用量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，第一次的量均為0.5莫耳。
實例11：製備包含聚醯亞胺PI-11之液晶光配向劑
藉由在暗室中，在通過氮氣時，於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中混合0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)來製備溶液。
接著，向所述混合溶液中置放1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮。大力攪拌所得混合物1小時。接著，向其中添加0.45莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基-苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及0.05莫耳由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺以進行反應。在維持溫度於25℃下時，使所得混合物反應24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
接著，將3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑添加至所述聚醯胺酸溶液中。在80℃下進行環化反應持續4小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐催化劑、吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備聚醯亞胺(PI-11)。聚醯亞胺(PI-11)之重量平均分子量為200,000。
將聚醯亞胺PI-11添加至混合體積比為3：4：3之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇之溶劑中。在室溫下攪拌所得混合物24小時，從而製備包含聚 醯亞胺(PI-11)之液晶光配向劑。
實例12至20：製備包含聚醯亞胺(PI-12至PI-20)之液晶光配向劑
根據與實例1相同之方法製備分別包含具有200,000之重量平均分子量之聚醯亞胺PI-12至PI-20的液晶光配向劑，不同之處在於如以下表1中所示使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺。在以下表1中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯的用量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，第一次的量均為0.5莫耳。
對照實例1：製備包含聚醯胺酸(PAA-1C)之液晶光配向劑
藉由在暗室中，在通過氮氣時，於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯添加至N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)中來製備溶液。
將所述混合溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮混合。大力攪拌所得混合物1小時。接著，向其中添加0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)- 乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以進行反應。接著，在維持溫度於25℃下時，使所得混合物反應24小時以製備聚醯胺酸(PAA-1C)溶液。蒸餾聚醯胺酸(PAA-1C)溶液，從而製備聚醯胺酸(PAA-1C)。聚醯胺酸(PAA-1C)之重量平均分子量為200,000。
將聚醯胺酸(PAA-1C)添加至混合體積比為3：4：3之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇之溶劑中。在室溫下攪拌所得混合物24小時，從而製備包含聚醯胺酸(PAA-1C)之液晶配向劑。
對照實例2：製備包含聚醯亞胺(PI-2C)之液晶光配向劑
藉由在暗室中，在通過氮氣時，於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中混合0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以及N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)來製備溶液。
將所述混合溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮混合。大力攪拌混合物1小時。接著，向其中添加0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯以進行反應。在維持溫度於25℃下時，使所得混合物反應24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將所述聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐以及5.0莫耳 吡啶混合。在80℃下進行環化反應持續6小時。真空蒸餾所得產物以移除催化劑及溶劑，從而獲得聚醯亞胺(PI-2C)。聚醯亞胺(PI-2C)之重量平均分子量為200,000。
將聚醯亞胺(PI-2C)添加至混合體積比為3：4：3之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇之溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含聚醯亞胺(PI-2C)之液晶光配向劑。
性質評估
液晶光配向性質以及預傾角評估
製造液晶單元以評估液晶光配向劑之液晶光配向性質。如下製備液晶單元。
用光微影方法圖案化一個標準尺寸之ITO玻璃基板，以移除除了1.5公分×1.5公分正方形ITO形狀以及用於施加電壓的電極ITO形狀以外的所有部分。
分別用根據實例1至20以及對照實例1及2之液晶配向劑旋塗已圖案化之ITO基板至0.1微米厚，且接著在70℃以及210℃下固化。
使用曝光器(UIS-S2021J7-YD01,Ushio LPUV)，在預定能量下，以預定角度使已固化之ITO基板暴露於光。在相對的暴露方向(VA模式，90°)上，使兩個已曝光之基板組合成一體，其中維持4.75微米之單元間隙且使底部以及頂部上之正方形ITO形狀重疊。使用2千瓦深UV燈(深UV燈，UXM-2000)作為光源來進行曝光。
向單元填充液晶。接著，用垂直偏振光學顯微鏡來檢驗其液晶光配向性質且亦用晶體旋轉法量測其預傾角。
液晶光配向層之電特性評估
藉由使用具有4.75微米單元間隙之液晶單元量測電壓傳輸、量測室溫及60℃下之電壓保持率(VHR)以及量測殘留DC(RDC)電壓來評估液晶光配向層之電特性。
電壓保持率表示在主動矩陣方法之TFT-LCD中，隨外部功率浮動之液晶在未被選擇週期期間可維持多少帶電電 壓。理想地是其值接近100%。
殘留DC電壓表示在無外加電壓下由於液晶層之離子化雜質被吸收於配向層中而施加於液晶層的電壓。所述值越低，則越佳。用使用閃爍儀、液晶層的與DC電壓相關之電性容量變化曲線(C-V)以及其類似者的方法量測殘留DC電壓。
液晶單元中所包含之液晶光配向層的電特性以及光學特性評估結果提供於以下表2中。此處，評估液晶光配向性質以及電壓傳輸之標準如下。
評估液晶光配向性質之標準
好：無向錯(disclination)產生
差：有向錯產生
電壓傳輸評估標準
好：99%或以上
差：低於99%
如表2中所示，實例1至20之液晶光配向劑具有與對照實例1及2之液晶光配向劑相當的極佳液晶光配向以及電壓傳輸。
另外，實例1至20之液晶光配向劑具有優於對照實例1及2之電壓保持率以及殘留DC電壓。
至於預傾角，實例1至20之液晶光配向劑類似於或優於對照實例1及2。實例1至20之液晶光配向劑在運作168 小時後無預傾或預傾變化範圍僅為0°至0.12°，且因此維持極佳垂直配向。另一方面，由於對照實例1及2之液晶光配向劑在運作168小時後具有0.2°之大預傾角變化，因此其不能在所述運作後很好地維持垂直配向。
對照實例3：製備包含聚醯胺酸(PAA-3C)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且接著向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的以上化學式26之化合物。
接著，向上述溶液中添加1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，向其中添加0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯，且接著進行反應直至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在45℃溫度下共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸(PAA-3C)溶液。
蒸餾聚醯胺酸(PAA-3C)溶液，從而獲得純聚醯胺酸。聚醯胺酸之重量平均分子量為約200,000。將聚醯胺酸添 加至混合體積比為3：4：3之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含聚醯胺酸(PAA-3C)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體。
實例21：製備包含聚醯胺酸(PAA-21)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中。接著，向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.3莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.1莫耳由以下化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及0.1莫耳由以下化學式28表示之對二胺苯混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含約30重量%之固體含量，且在維持溫度於45℃下時共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸(PAA-21)溶液。
蒸餾聚醯胺酸(PAA-21)溶液，從而製備純聚醯胺酸。聚醯胺酸之重量平均分子量為約200,000。將聚醯胺酸添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含聚醯胺酸(PAA-21)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例22至25：製備包含聚醯胺酸(PAA-22至PAA-25)之液晶光配向劑
根據與實例21相同之方法製備液晶光配向劑，不同之處在於按以下表3中所示之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及由以上化學式28表示之對二胺苯來製備聚醯胺酸(PAA-22至PAA-25)。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
表3中提供的由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯的量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，第一次的量均為0.5莫耳。
實例26至30：製備包含聚醯胺酸(PAA-26至PAA-30)之液晶光配向劑
根據與實例21相同之方法製備液晶光配向劑，不同之處在於按以下表3中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以下化學式29表示之1-(3,5-二胺基苯基)-3-十八基丁二醯亞胺以及由以上化學式28表示之對二胺苯來製備聚醯胺酸(PAA-27至30)。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
在表3中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加之總和。在所有實例中，第一次的量均為0.5莫耳。
在化學式29中，n3為16。
對照實例4：製備包含聚醯亞胺(PI-4C)之液晶光配 向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將此溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。接著，大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，向其中添加0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯。使混合物反應至適當黏度(約150厘泊)。
所製得之溶液包含約30重量%之固體含量，且在50℃下共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱此混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐催化劑、吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備包含20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺(PI-4C)溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺(PI-4C)溶液，從而製備具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-4C)。將可溶性聚醯亞胺(PI-4C)置放於藉由以3：4：3之體積比 混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-4C)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例31：製備包含聚醯亞胺PI-31之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式1a表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.3莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.1莫耳由以上化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及0.1莫耳由以上化學式28表示之對二胺苯混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在50℃下反應24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
接著，向所述聚醯胺酸溶液中添加3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑。加熱混合物至80℃且反應 6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐及吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備具有20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺PI-31溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺PI-31溶液，從而獲得具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺PI-31。將可溶性聚醯亞胺PI-31添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺PI-31之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例32至35：製備包含聚醯亞胺(PI-32至PI-35)之液晶光配向劑
根據與實例21相同之方法製備聚醯胺酸，不同之處在於按以下表3中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及由以上化學式28表示之對二胺苯。根據與實例21相同之方法，使用此聚醯胺酸來製備分別包含具有200,000之重量平均分子量之聚醯亞胺(PI-32至PI-35)的液晶光配向劑。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
如表3中所示，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所 有實例中，其第一次的量均為0.5莫耳。
實例36至40：製備包含聚醯亞胺(PI-36至PI-40)之液晶光配向劑
根據與實例21相同之方法製備分別包含聚醯亞胺(PI-36至PI-40)之液晶光配向劑，不同之處在於按以下表3中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以下化學式29表示之1-(3,5-二胺基苯基)-3-十八基丁二醯亞胺以及由以上化學式28表示之對二胺苯。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
在表3中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，其第一次的量均為0.5莫耳。
在表3中，化學式26、化學式8、化學式29以及化學式28之單位為以二胺之總莫耳數計用於製備聚醯胺酸的莫耳%。另外，根據所述莫耳%製備之聚醯胺酸或聚醯亞胺中所包含之第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元與由化學式表示之化合物的莫耳%相同。
性質評估
根據與實例1相同之方法，使用根據實例21至40以及對照實例2及3之液晶光配向劑來製造液晶單元。根據 與實例1相同之方法，使用所述液晶單元來量測液晶光配向性質、電壓傳輸、電壓保持率以及殘留DC。結果提供於以下表4中。
參看表4，結果證明，根據實例21至40之液晶配向劑相較於對照實例3及4具有改良之電壓保持率(VHR)以及RDC特性。
電壓保持率以及殘留DC可充當評估液晶光配向層之殘像特性的基準。較高電壓保持率以及較低殘留DC表示 示殘像特性極佳。因此，根據實例21至40之液晶光配向劑具有優於對照實例3及4之殘像特性。
對照實例5：製備包含聚醯胺酸(PAA-5C)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.5莫耳由以下化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所得溶液包含30重量%之固體含量，且在維持溫度於50℃下時共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸(PAA-5C)溶液。
蒸餾聚醯胺酸(PAA-5C)溶液，從而製備純聚醯胺酸(PAA-5C)。聚醯胺酸(PAA-5C)之重量平均分子量為200,000。將此聚醯胺酸添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌所得混合物24小時， 從而製備包含光配向聚醯胺酸(PAA-5C)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例41：製備包含聚醯胺酸(PAA-41)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.4莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.05莫耳由以下化學式30表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸1,1'-[[2,2-雙[(4-胺基苯基)甲基]-1,4-丙烷二基]雙[氧基[1E-3-側氧基-1-丙烯-1-基]-4,1-伸苯基]]酯以及0.05莫耳由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在維持溫度於50℃下時共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸(PAA-41)溶液。
蒸餾聚醯胺酸(PAA-41)溶液，從而製備純聚醯胺酸(PAA-41)。聚醯胺酸(PAA-41)之重量平均分子量為200,000。將此聚醯胺酸添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含聚醯胺酸(PAA-41)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例42至50：包含聚醯胺酸(PAA-42至PAA-50)之液晶光配向劑
根據與實例41相同之方法製備分別包含聚醯胺酸PAA-42至PAA-50之液晶光配向劑，不同之處在於按以下表5中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式30表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸1,1'-[[2,2-雙[(4-胺基苯基)甲基]-1,4-丙烷二基]雙[氧基[1E-3-側氧基-1-丙烯-1-基]-4,1-伸苯基]]酯以及由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
在表5中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯 基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，其第一次的添加量均為0.5莫耳。
對照實例6：製備包含聚醯亞胺(PI-6C)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且接著向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，向其中添加0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯。使所得混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在室溫下共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱所得混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐催化劑、吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備包含20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺(PI-6C)溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺(PI-6C)溶液，以製備具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-6C)。將可溶性聚醯亞胺(PI-6C)添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-6C)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例51：製備包含聚醯亞胺(PI-51)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的以上化學式26之混合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.4莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.05莫耳由以下化學式30表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸1,1'-[[2,2-雙[(4-胺基苯基)甲基]-1,4-丙烷二基]雙[氧基[1E-3-側氧基-1-丙烯-1-基]-4,1-伸苯基]]酯以及0.05莫耳由化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺混 合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在室溫下反應24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐及吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備具有20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺(PI-51)溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺(PI-51)溶液以製備具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-51)。將可溶性聚醯亞胺(PI-51)添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-51)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例52至60：製備包含聚醯亞胺(PI-52至PI-60)之液晶光配向劑
根據與實例51相同之方法製備聚醯胺酸，不同之處在於如以下表5中所示使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式30表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸1,1'-[[2,2-雙[(4-胺基苯基)甲基]-1,4-丙烷二基]雙[氧基[1E-3-側氧基-1-丙烯-1-基]-4,1-伸苯基]]酯以及由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺。 接著，根據與實例51相同之方法使用所述聚醯胺酸來製備分別包含可溶性聚醯亞胺(PI-52至PI-60)之液晶光配向劑。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
在以下表5中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，其第一次的量均為0.5莫耳。
在表5中，化學式26、化學式30以及化學式27之單位為以用於製備聚醯胺酸之二胺總莫耳數計所用的莫耳 %。另外，聚醯亞胺的第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元之量或以所述莫耳%製備之聚醯胺酸與由化學式表示之化合物的莫耳%相同。
性質評估
根據與實例1相同之方法，使用根據實例41至60以及對照實例5及6之液晶光配向劑來製造液晶單元。根據與實例1相同之方法，量測此液晶單元之液晶光配向性質、電壓傳輸、電壓保持率以及殘留DC。結果提供於以下表6中。
參看表6，根據實例41至60之液晶配向劑相較於對照實例5及6具有改良之電壓保持率(VHR)以及RDC特性。
電壓保持率以及殘留DC為用於評估液晶配向層之殘像特性的基準。較高電壓保持率以及較低殘留DC表示殘像特性極佳。因此，根據實例41至60之液晶光配向劑具有優於對照實例5及6之殘像特性。
對照實例7：製備包含聚醯亞胺(PI-7C)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將此經攪拌之產物與0.5莫耳由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在維持溫度於45℃下時共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐及吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備包含20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺(PI-7C)溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺(PI-7C)溶液，從而製備具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-7C)。將可溶性聚醯亞胺(PI-7C)添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌所得混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-7C)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例61：製備包含聚醯亞胺(PI-61)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.3莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)- 苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.05莫耳由以上化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及0.15莫耳由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
所製得之溶液包含30重量%之固體含量，且在維持溫度於45℃下時共聚合24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐及吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備具有20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺PI-61溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺PI-61溶液，從而獲得具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-61)。將可溶性聚醯亞胺PI-61添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-61)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例62至70：製備包含聚醯亞胺(PI-62至PI-70)之液晶光配向劑
根據與實例61相同之方法製備聚醯胺酸，不同之處在於按以下表7中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙 氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式8表示之3,5-二胺基苯甲酸酯-3-膽甾烷醇以及由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺。根據與實例61相同之方法，使用此聚醯胺酸來製備分別包含具有200,000之重量平均分子量之聚醯亞胺(PI-62至PI-70)的液晶光配向劑。所有液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
在表7中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，第一次的添加量均為0.5莫耳。
實例71：製備包含聚醯亞胺(PI-71)之液晶光配向劑
在暗室中在通過氮氣時，將0.5莫耳(第一次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯置放於安裝有攪拌器、溫度控制器、氮氣注射器以及冷凝器之四頸燒瓶中，且向其中添加N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)以溶解其中的由以上化學式26表示之化合物。
將溶液與1.0莫耳固態4,10-二氧雜-三環[6.3.1.02,7]十二烷-3,5,9,11-四酮(稱作「2,3,5-三羧基環戊基乙酸酐」)混合。大力攪拌混合物。
在攪拌1小時之後，將經攪拌之產物與0.3莫耳(第二次添加)由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、0.05莫耳由以上化學式29表示之1-(3,5-二胺基苯 基)-3-十八基丁二醯亞胺以及0.15莫耳由以上化學式27表示之4-十八基氧基苯-1,3-二胺混合。使混合物反應至約150厘泊之適當黏度。
溶液包含30重量%之固體含量，且在50℃下反應24小時，從而製備聚醯胺酸溶液。
將聚醯胺酸溶液與3.0莫耳乙酸酐催化劑以及5.0莫耳吡啶催化劑混合。加熱混合物至80℃且反應6小時。真空蒸餾反應產物以移除乙酸酐及吡啶催化劑以及NMP溶劑，從而製備包含20重量%之固體含量的可溶性聚醯亞胺PI-71溶液。
蒸餾可溶性聚醯亞胺(PI-71)溶液，從而獲得具有200,000之重量平均分子量的純可溶性聚醯亞胺(PI-71)。將可溶性聚醯亞胺(PI-71)添加至藉由以3：4：3之體積比混合N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、γ-丁內酯以及2-丁基賽路蘇而製備之有機溶劑中。在室溫下攪拌混合物24小時，從而製備包含可溶性聚醯亞胺(PI-71)之液晶光配向劑。液晶光配向劑包含6.5重量%之固體含量。
實例72至80：製備包含聚醯亞胺(PI-72至PI-80)之液晶光配向劑
根據實例71製備聚醯胺酸，不同之處在於按以下表7中提供之量使用由以上化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯、由以上化學式29表示之1-(3,5-二胺基苯基)-3-十八基丁二醯亞胺以及由以上化學式27表示之4-十 八基氧基苯-1,3-二胺。根據與實例71相同之方法，使用聚醯胺酸來製備分別包含聚醯亞胺(PI-72至PI-80)之液晶光配向劑。聚醯亞胺之重量平均分子量為200,000。
在表7中，由化學式26表示之4-(4,4,4-三氟丁氧基)-苯甲酸-4-{2-[2-(2,4-二胺基苯基)-乙氧基羰基]-乙烯基}-苯基酯之量為第一次以及第二次添加量之總和。在所有實例中，第一次的添加量均為0.5莫耳。
在表7中，化學式26、化學式8、化學式29以及化學式27之單位為以二胺之總莫耳%計分別用於製備聚醯胺 酸的莫耳%。另外，按以上莫耳%製備之聚醯胺酸或聚醯亞胺中所包含之第一結構單元、第二結構單元以及第三結構單元與由化學式表示之化合物的莫耳%相同。
性質評估
根據與實例1相同之方法，使用根據實例61至80以及對照實例7之液晶光配向劑來製造液晶單元。用與實例1相同之方法來量測此液晶單元之液晶光配向性質、電壓傳輸、電壓保持率以及殘留DC。結果提供於以下表8中。
參看表8，根據實例61至80之液晶光配向劑相較於對照實例7具有改良之電壓保持率(VHR)以及RDC特性。
電壓保持率以及殘留DC為用於評估液晶配向層之殘像特性的基準。較高電壓保持率以及較低殘留DC表示殘像特性較佳。因此，根據實例61至80之液晶光配向劑具有優於對照實例7之殘像特性。
儘管已結合目前被視為實踐性例示性實施例之內容描述了本發明，但應瞭解，本發明不限於所揭露之實施例，而是意欲涵蓋包含於隨附申請專利範圍之精神及範疇內的各種修飾以及等效配置。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧液晶顯示器
3‧‧‧液晶層
12‧‧‧第一液晶光配向層
22‧‧‧第二液晶光配向層
100‧‧‧下面板
110‧‧‧第一基板
124‧‧‧閘電極
140‧‧‧閘極絕緣層
154‧‧‧半導體
163‧‧‧歐姆接點
165‧‧‧歐姆接點
175‧‧‧汲電極
180‧‧‧鈍化層
191‧‧‧畫素電極
200‧‧‧上面板
210‧‧‧第二基板
220‧‧‧光阻擋構件
230‧‧‧濾色器
250‧‧‧外塗層
270‧‧‧共用電極
圖1為根據本發明之一實施例的液晶顯示器(LCD)之橫截面圖。
1‧‧‧液晶顯示器
3‧‧‧液晶層
12‧‧‧第一液晶光配向層
22‧‧‧第二液晶光配向層
100‧‧‧下面板
110‧‧‧第一基板
124‧‧‧閘電極
140‧‧‧閘極絕緣層
154‧‧‧半導體
163‧‧‧歐姆接點
165‧‧‧歐姆接點
175‧‧‧汲電極
180‧‧‧鈍化層
191‧‧‧畫素電極
200‧‧‧上面板
210‧‧‧第二基板
220‧‧‧光阻擋構件
230‧‧‧濾色器
250‧‧‧外塗層
270‧‧‧共用電極

Claims (14)

  1. 一種液晶光配向劑，包含：包括源自由以下化學式1表示之光二胺之第一結構單元以及源自由以下化學式2表示之二胺之第二結構單元的聚醯胺酸或聚醯亞胺、或其聚合化合物組合；以及溶劑， 其中：R1為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，R2為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，L1為-O-或-NH-，L2為選自以下之官能基：未經取代之伸烷基；至少一個氫經以下取代基取代之伸烷基：鹵素或氰基；具有至少一個以下取代基之伸烷基：-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-、-NR'-CO-、-CO-NR'-、-NR'-CO-O-、-O-CO-NR'-、-NR'-、-CO-NR'-、-CH=CH-、-C≡C-、-O-CO-O-、-O-R"-、-CO-R"-、-CO-O-R"-、 -O-CO-R"-、-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-、-NR'-R"-、-NR'-CO-R"-、-CO-NR'-R"-、-NR'-CO-O-R"-、-O-CO-NR'-R"-、-NR'-R"-、-CO-NR'-R"-、-CH=CH-R"-、-C≡C-R"-或-O-CO-O-R"-(其中R'為氫或經取代或未經取代之C1至C6烷基，且R"為伸芳基)；-R"-O-CO-R"-(其中R"為伸芳基)；或其組合，n1為範圍介於1至5之間的整數，n2為範圍介於0至3之間的整數，且n3為範圍介於0至3之間的整數， 其中在化學式2中，n4為範圍介於1至4之間的整數，n5為範圍介於0至3之間的整數，n4+n5為範圍介於1至4之間的整數，R3為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，且R4為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述第一結構單元與所述第二結構單元之混合莫耳比率範圍為95莫耳%至5莫耳%：5莫耳%至95莫耳%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述聚合化合物更包括源自由以下化學式2-1表示之二胺的第三結構單元以及所述第一結構單元及所述第二結構單元：
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶光配向劑，其中所述第一結構單元、所述第二結構單元以及所述第三結構單元之混合莫耳比率範圍為40莫耳%至80莫耳%：5莫耳%至30莫耳%：5莫耳%至30莫耳%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述聚合化合物更包括源自由以下化學式2-2表示之第二光二胺的第三結構單元以及所述第一結構單元及所述第二結構單元， 其中：x為範圍介於0至9之間的整數，R50為經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、-NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且當x為0時，R50為經取代或未經取代之烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、-NR51-、-NR51CO-、-CO-NR51-或-CH=CH-取代，其中R51為氫或伸烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶光配向劑，其中所述第一結構單元、所述第二結構單元以及所述第三結構單元之混合莫耳比率範圍為40莫耳%至90莫耳%：5莫耳%至45莫耳%：5莫耳%至15莫耳%。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶光配向劑，其中所述第一結構單元、所述第二結構單元以及所述第三結構單元之混合莫耳比率範圍為40莫耳%至80莫耳%：15莫耳%至55莫耳%：5莫耳%至20莫耳%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述聚合化合物更包括源自至少一種功能性二胺的第三結構單元，所述至少一種功能性二胺選自以下化學式3至化學式6：[化學式3] 其中：R5為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，且R6為氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，且n6為範圍介於0至3之間的整數， 其中：R7獨立地為單鍵、O、COO、NHCO或CONH，n7為範圍介於0至2之間的整數，且R8為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、或包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之雜芳基，[化學式5] 其中：R10、R11以及R14為相同或不同，且為經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、或經取代或未經取代之雜芳基，R12為O、COO、CONH、OCO、或經取代或未經取代之伸烷基，R13是選自以下：氫；選自由以下組成之群的取代基：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、以及上述兩個或兩個以上基團之稠環；或分別更包含-O-、-COO-、-CONH-、-OCO-或其組合之烷基、芳基、雜芳基、環烷基、以及環烯基，n11為範圍介於0至3之間的整數，n10以及n14獨立地為範圍介於0至4之間的整數，且n12為0或1，[化學式6] 其中在化學式6中，R24以及R26為相同或不同，且是選自：經取代或未經取代之C1至C20烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環，R25是選自由以下組成之群：氫、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、雜芳基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之環烯基、或上述兩個或兩個以上基團之稠環，R21以及R22為相同或不同，且為O或COO，R23為O、COO、CONH或OCO，n24以及n26為相同或不同，且為範圍介於0至4之間的整數，且n21至n23為相同或不同，且為0或1之整數。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述第一結構單元是源自選自由以下化學式1-1以及化學式1-2表示之光二胺的至少一者： 其中在化學式1-1中，R1為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，R2為經取代或未經取代之脂族有機基團、經取代或未經取代之脂環族有機基團、或經取代或未經取代之芳族有機基團，n1為範圍介於1至5之間的整數，n2為範圍介於0至3之間的整數，且n3為範圍介於0至3之間的整數， 其中在化學式1-2中，R40為直鏈或分支鏈、經取代或未經取代之伸烷基，所述伸烷基之至少一個-CH2-獨立地經-CO-、-CO-O-、 -NR41-、-NR41CO-、-CO-NR41-或-CH=CH-取代，其中R41為氫或烷基，其限制條件為氧原子不直接連接於彼此，且x為0至9。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述聚合化合物之重量平均分子量範圍為50,000至500,000。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述液晶光配向劑之固體含量範圍為1重量%至30重量%。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑，其中所述液晶光配向劑之黏度範圍為3厘泊至35厘泊。
  13. 一種液晶光配向層，其是藉由將如申請專利範圍第1項所述之液晶光配向劑塗佈於基板上來製造。
  14. 一種液晶顯示器，其包括如申請專利範圍第13項所述之液晶光配向層。
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