TWI468415B - 矽氧烷二酸酐、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents

矽氧烷二酸酐、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 Download PDF

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矽氧烷二酸酐、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
本發明是有關於一種二酸酐、聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件，且特別是有關於一種矽氧烷二酸酐、使用此矽氧烷二酸酐製備的聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及包含前述液晶配向膜的液晶顯示元件。
液晶顯示器因具有輕薄、省電及高影像品質等特性，已漸漸成為市場主流並廣泛地應用在各式電子產品上。典型的液晶配向膜製程中，往往因為液晶配向劑的溶解度不佳，進而在塗佈過程或塗佈裝置閒置時，液晶配向劑因接觸到空氣中的水氣而誘發溶質析出或流平性下降的現象，不但會使液晶顯示器的特性劣化，也在無形中浪費了材料並增加環境負擔。
另一方面，液晶配向劑一般多由分別具有高表面能與低表面能的高分子混掺而得，透過後續的高溫加工製程，使其有效地達到相分離，進而在成膜時令低表面能的高分子 位在上層與液晶分子接觸，使液晶分子得以保持穩定的配向性，同時令高表面能的高分子(即具有較多羧基者)朝向下層的玻璃基板移動，使高分子的密著特性得以提升。然而，一旦加工溫度不夠高，則液晶配向劑成膜後不但附著性不佳，且配向性也將受到影響。只是加工溫度愈高，相對地代表著二氧化碳的排放量將愈高，而電能與熱能的損耗也愈多，也因此成為液晶顯示器邁入綠色產業的阻礙。
因此，本發明之一態樣之一實施方式是在提供一種矽氧烷二酸酐，溶解度優良，有利於聚合物、液晶配向劑與液晶配向膜的製備。
其次，本發明之一態樣之另一實施方式是在提供一種聚合物，其係由前述矽氧烷二酸酐與二胺經聚合反應而獲得。聚合物未完全環化時溶解度優良，完全環化且經烘烤後則附著性與機械性質佳，有利於液晶配向劑與液晶配向膜的製備。
再者，本發明之一態樣之又一實施方式是在提供一種液晶配向劑，其包含前述聚合物。液晶配向劑的溶解度優良，有利於塗佈，且所需的加工溫度低，有利於節約能源與減輕環境負擔。
而後，本發明之一態樣之再一實施方式是在提供一種液晶配向膜，其係由前述液晶配向劑所形成。液晶配向膜具有優良的垂直配向性以及附著性，可提升產品的信賴度。
最後，本發明之一態樣之更一實施方式是在提供一種液晶顯示元件，其包含前述液晶配向膜，故產品信賴度佳。
依據本發明之一態樣之一實施方式，提出一種矽氧烷二酸酐，具有如下式(I)所示之結構： ，其中G1 為：
，R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為一價有機基，n為0至30的整數，且當n為0時，R1 、R2 、R5 及R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 。
依據本發明一實施方式之一實施例，結構如式(I)所示之矽氧烷二酸酐的R1 至R6 除至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 外，其餘可各自獨立為碳數1至5的烷基。
依據本發明之一態樣之另一實施方式，提出一種聚合物，聚合物係由一反應物與二胺經聚合反應而獲得，聚合物包含聚醯胺酸、聚醯亞胺或聚醯胺酸-聚醯亞胺共聚物，而反應物包含矽氧烷二酸酐，且矽氧烷二酸酐具有如上述式(I)所示之結構，其中R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為一價有機基，n為0至30的整數，且當n為0時，R1 、R2 、R5 及R6 至少兩者為苯 基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 。
依據本發明另一實施方式之一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的R1 至R6 除至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 外，其餘可各自獨立為碳數1至5的烷基。
依據本發明另一實施方式之另一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的n可為1，而R3 及R4 可為苯基，且R1 、R2 、R5 及R6 可各自獨立為碳數1的烷基。
依據本發明另一實施方式之又一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的n可為4，而R3 可為-CH2 CH2 CF3 ，且R1 、R2 、R4 、R5 及R6 可各自獨立為碳數1的烷基。
依據本發明另一實施方式之再一實施例，反應物可更包含其他二酸酐，且矽氧烷二酸酐的含量可為矽氧烷二酸酐與其他二酸酐之總量的10莫耳百分比至99莫耳百分比。
依據本發明之一態樣之又一實施方式，提出一種液晶配向劑，包含一聚合物，且聚合物係由一反應物與二胺經聚合反應而獲得，聚合物包含聚醯胺酸、聚醯亞胺或聚醯胺酸-聚醯亞胺共聚物，而反應物包含矽氧烷二酸酐，又矽氧烷二酸酐具有如上述式(I)所示之結構，其中R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為一價有機基，n為0至30的整數，且當n為0時，R1 、R2 、R5 及R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 。
依據本發明又一實施方式之一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的R1 至R6 除至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 外，其餘可各自獨立為碳數1至 5的烷基。
依據本發明又一實施方式之另一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的n可為1，而R3 及R4 可為苯基，且R1 、R2 、R5 及R6 可各自獨立為碳數1的烷基。
依據本發明又一實施方式之又一實施例，結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的n可為4，而R3 可為-CH2 CH2 CF3 ，且R1 、R2 、R4 、R5 及R6 可各自獨立為碳數1的烷基。
依據本發明又一實施方式之再一實施例，反應物可更包含其他二酸酐，且矽氧烷二酸酐的含量可為矽氧烷二酸酐與其他二酸酐之總量的10莫耳百分比至99莫耳百分比、30莫耳百分比至99莫耳百分比或者70莫耳百分比至99莫耳百分比。
依據本發明之一態樣之再一實施方式，提出一種液晶配向膜，係由前述液晶配向劑所形成。
依據本發明之一態樣之更一實施方式，提出一種液晶顯示元件，包含前述液晶配向膜。
第1圖係繪示依照本發明一實施例的一種矽氧烷二酸酐的1 H NMR光譜圖。
第2圖係繪示依照本發明另一實施例的一種矽氧烷二酸酐的1 H NMR光譜圖。
本發明提供一種矽氧烷二酸酐以及一系列以矽氧烷二酸酐製得之聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及包含液晶配向膜的液晶顯示元件。
矽氧烷二酸酐
本發明所提供的矽氧烷二酸酐，具有如下式(I)所示之結構： ，其中G1 為： ，R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為一價有機基，而較佳係各自獨立為碳數1至5的烷基。另一方面，n為0至30的整數，且當n為0時，R1 、R2 、R5 及R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 。此外，n較佳為1至15的整數，更佳為1至4的整數。
結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐可藉由典型的矽氫化反應(Hydrosilylation)製備。更具體而言，係將酸酐前驅物溶於溶劑中並在過渡金屬的催化下與矽氧烷前驅物進行矽氫化反應而得，且反應後可再進一步去溶劑化以 提升純度。其中，反應溫度通常為40℃至110℃，較佳為90℃至110℃，而反應時間通常為2小時至30小時，較佳為8小時至12小時。溶劑例如是典型矽氫化反應的常用溶劑，而較佳為乙醚、四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)或乙酸乙酯，更佳為甲苯。催化劑例如是知名的Speier觸媒、Karstedt觸媒(如市售產品PC072、PC075等，United Chemical Tech.,Inc.)、Ashby觸媒(如市售產品PC085等，United Chemical Tech.,Inc.)、Lamoreaux觸媒等含過渡金屬鉑的觸媒。
用以製備結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐的矽氧烷前驅物可選自如下表一所示之化合物，而酸酐前驅物可選自如下表二所示之化合物。但矽氧烷前驅物與酸酐前驅物並不以所揭示之化合物為限，只要矽氧烷前驅物具有至少兩個苯基或至少一個-CH2 CH2 CF3 基團，而酸酐前驅物包含降冰片烯結構或四氫酞酐結構即可。
聚合物
本發明所提供的聚合物係由一反應物與二胺經聚合反應而獲得。更具體而言，係將反應物溶於溶劑中，而後加入二胺以進行聚合反應而得，過程中尚可視需求以相同溶劑調整聚合物的固體含量。其中，反應溫度通常為20℃至180℃，較佳為60℃至110℃，而反應時間通常為2小時至24小時，較佳為4小時至12小時，更佳為8小時，固體含量通常為10wt%至50 wt%，較佳為10 wt%至30 wt%，更佳為15 wt%。
反應物包含結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸 酐，且結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐較佳係n為1，R3 及R4 為苯基，且R1 、R2 、R5 及R6 各自獨立為碳數1的烷基，或者係n為4，R3 為-CH2 CH2 CF3 ，且R1 、R2 、R4 、R5 及R6 各自獨立為碳數1的烷基。而溶劑例如是N-甲基吡咯啶酮(N-methylpyrrolidinone，NMP)、N,N-二甲基甲醯胺(dimethylformamide，DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(dimethylacetamide，DMAc)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide，DMSO)、N-甲基己內醯胺、異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)等等。
此外，反應物可以是二酸酐化合物，也可以是混合有兩種以上之二酸酐化合物的混合物，例如是將結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐與其他二酸酐混合。而二胺可以是二胺化合物，也可以是混合有兩種以上之二胺化合物的混合物。至於聚合物則視聚合反應過程中之聚合與脫水閉環的程度而可包含聚醯胺酸、聚醯亞胺或聚醯胺酸-聚醯亞胺共聚物。換言之，前述的聚合反應除包含二酸酐與二胺的聚合外，也可包含後續的脫水閉環反應。
更具體而言，反應物較佳是包含結構如上述式(I)所示之矽氧烷二酸酐與其他二酸酐的混合物，且前者的含量是前後兩者之總量的10莫耳百分比至99莫耳百分比，較佳是30莫耳百分比至99莫耳百分比，更佳是70莫耳百分比至99莫耳百分比。而二胺較佳是混合有兩種以上之二胺化合物的混合物。
其他二酸酐例如是1,2,3,4-環丁烷四甲酸二酐(1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic dianhydride，CBDA)、均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride，PMDA)、 3,3',4,4'-聯苯四甲酸二酐(3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride，BPDA)、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘丁二酸二酐(3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinicanhydride，TDA)、Rikacid BT-100(1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride)、Rikacid TMEG-100(ethylene glycol bis-anhydro trimellitate)或5,9-methano-1H-pyrano[3,4-d]oxepin-1,3,6,8(4H)-tetrone,tetrahydro(TCA-AH，化學物質登錄號CAS：6053-46-9)等等，而二胺化合物例如是5(6)-amino-1,3,3-trimethyl-1-(4-aminophenyl)-indan(TMDA，化學物質登錄號CAS：54628-89-6)或4'-propylbi(cyclohexan)-4-yl-3,5-diamino-2-methylbenzoate(3CC，Daxin Materials Co.,Ltd)等等，但並不以前揭為限，其他二酸酐及二胺化合物亦可為任何已知用以合成前述聚合物的習用二酸酐與二胺化合物。
液晶配向劑
本發明所提供的液晶配向劑包含前述本發明所提供的聚合物。較佳地，液晶配向劑包含前述本發明所提供的聚合物以及其他聚合物，所謂其他聚合物係由前述的其他二酸酐與前述的二胺經聚合反應而獲得。更具體而言，液晶配向劑係將本發明所提供的聚合物與其他聚合物混合均勻，並視需求以溶劑調整液晶配向劑的固體含量。其中，混合時的溫度通常為20℃至60℃，較佳為25℃至40℃，液晶配向劑的固體含量通常為3.0 wt%至8.0 wt%，較佳為3.5 wt%至6.5 wt%，更佳為6.5 wt%。溶劑例如是NMP與二乙二醇單丁基醚(butyl carbitol，BC)的混合物，而兩者的重量比較佳為 1：1。所適用之溶劑並不以前揭為限，亦可為任何已知可用以調整液晶配向劑之固體含量的習用溶劑。
液晶配向膜
本發明所提供的液晶配向膜係由前述本發明所提供的液晶配向劑所形成。首先，將液晶配向劑塗佈於玻璃基板上，而塗佈方式可以是滾輪塗佈、旋轉塗佈或印刷等習用塗佈法。接著進行加熱烘烤，以令塗佈於玻璃基板上的液晶配向劑形成液晶配向膜。其中，加熱烘烤溫度通常為180℃至250℃，較佳為200℃至230℃，更佳為230℃；加熱烘烤時間通常為20分鐘至120分鐘，較佳為30分鐘至60分鐘，更佳為30分鐘；而所形成之液晶配向膜的厚度通常為0.05微米至0.20微米，較佳為0.06微米至0.15微米，更佳為0.12微米。
液晶顯示元件
本發明所提供的液晶顯示元件包含前述本發明所提供的液晶配向膜。液晶顯示元件的製法舉例而言，係先取兩塊形成有前述本發明所提供之液晶配向膜的玻璃基板，接著於其中一塊玻璃基板上塗佈框膠，並於另一塊玻璃基板上噴灑間隙物。之後將兩塊玻璃基板以彼此刷膜方向呈相互垂直或相互平行的方式組合。最後，於兩塊玻璃基板的間隙中注入液晶分子，接著密封注射孔即可完成。
以下將對本發明所提供的矽氧烷二酸酐以及一系列以矽氧烷二酸酐製得之聚合物、液晶配向劑、液晶配向膜及包含液晶配向膜的液晶顯示元件作進一步說明。
實施例：矽氧烷二酸酐(I-1)
矽氧烷二酸酐(I-1)可藉由下述反應式獲得。
首先，將328.32克的酸酐前驅物(2-1)混合於330.47克的甲苯中，並加入1.0克的PC085觸媒(United Chemical Tech.,Inc.)均勻攪拌。接著升溫至110℃並維持8小時，隨後降溫至90℃並加入349.25克的矽氧烷前驅物(1-2)，而後維持溫度在90℃並保持12小時。最後，抽乾甲苯即可得到矽氧烷二酸酐(I-1)，產率為93%。
第1圖為矽氧烷二酸酐(I-1)的1 H核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)光譜圖，藉此圖譜可確認前述製備方式確可得矽氧烷二酸酐(I-1)。另，矽氧烷二酸酐(I-1)在室溫下為透明固體，且藉示差掃描熱量分析儀(differential scanning calorimeter,DSC)可測得其熔點為40℃至55℃。
實施例：矽氧烷二酸酐(I-2)
矽氧烷二酸酐(I-2)可藉由下述反應式獲得。
首先，將328.32克的酸酐前驅物(2-1)混合於50.07克的甲苯中，並加入0.01克的PC085觸媒均勻攪拌。接著升溫至110℃並維持8小時，隨後降溫至90℃並加入70.68克的矽氧烷前驅物(1-7)，而後維持溫度在90℃並保持12小時。 最後，抽乾甲苯即可得到矽氧烷二酸酐(I-2)，產率為97%。
第2圖為矽氧烷二酸酐(I-2)的1 H NMR光譜圖，藉此圖譜可確認前述製備方式確可得矽氧烷二酸酐(I-2)。另，矽氧烷二酸酐(I-2)在室溫下為透明液體。
矽氧烷二酸酐(I-1)與矽氧烷二酸酐(I-2)相較於其他二酸酐對不同溶劑之溶解度如表三所示。溶解度的測試方式是在室溫環境下(約25℃)，取0.5克的二酸酐置入30克的溶劑中攪拌30分鐘，觀察二酸酐於各種溶劑中的溶解狀況。將溶解狀況呈澄清狀態者(可溶)標示為“+”，呈懸浮狀態者(可溶)標示為“±”，呈沉澱狀態者(不可溶)標示為“-”。用以進行測試的其他二酸酐為CBDA、PMDA、BPDA、TDA、Rikacid BT-100及Rikacid TMEG-100。溶劑為Equamide M100(產品名，Idemitsu Kosan Co.,Ltd，Japan)、間甲酚(m-cresol)、THF、NMP、DMSO、DMF、DMAc、丙酮(Acetone)及丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)。
由表三可知，矽氧烷二酸酐(I-1)與矽氧烷二酸酐(I-2)相較於其他二酸酐能展現出更優良的溶解度特性，故有利於聚醯胺酸或聚醯亞胺等聚合物以及液晶配向劑和液晶配向膜的製備。
實施例：聚合物(PAA)
對於用以與二胺進行反應以得到聚合物的二酸酐而言，矽氧烷二酸酐(I-1)或矽氧烷二酸酐(I-2)的採用皆能令反應所得之未完全環化的聚合物(如聚醯胺酸)具有優良的溶解度。
以矽氧烷二酸酐(I-1)為例，首先，將0.1莫耳的矽氧烷二酸酐(I-1)溶解於150毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的TMDA以進行聚合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後，可得固體含量為15 wt%的聚醯胺酸溶液(PAA-1)。
將0.05莫耳的矽氧烷二酸酐(I-1)與0.05莫耳的Rikacid BT-100溶解於150毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的TMDA以進行聚合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後，可得固體含量為15 wt%的聚醯胺酸溶液(PAA-2)。
為方便比較，將0.1莫耳的TMDA溶解於150毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的Rikacid BT-100以進行聚 合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後，可得固體含量為15 wt%的聚醯胺酸溶液(C-PAA)，據此與聚醯胺酸溶液(PAA-1)及聚醯胺酸溶液(PAA-2)相比較。
相同固體含量之聚醯胺酸溶液(PAA-1)、聚醯胺酸溶液(PAA-2)與聚醯胺酸溶液(C-PAA)對不同溶劑之溶解度如表四所示。溶解度的測試方式是在室溫環境下(約25℃)，取2克的聚醯胺酸溶液置入20克的溶劑中攪拌30分鐘，觀察固體含量皆為15 wt%的聚醯胺酸溶液於各種溶劑中的溶解狀況。將溶解狀況呈澄清狀態者(可溶)標示為“+”，呈懸浮狀態者(可溶)標示為“±”，呈沉澱狀態者(不可溶)標示為“-”。
由表四可知，與二胺進行聚合反應的二酸酐中，矽氧烷二酸酐(I-1)的含量愈多，則反應得到的聚醯胺酸對於各式溶劑的溶解度也愈好，故有利於液晶配向劑和液晶配向膜的製備。
實施例：聚合物(PI)
對於用以與二胺進行反應以得到聚合物的二酸酐而 言，矽氧烷二酸酐(I-1)或矽氧烷二酸酐(I-2)的採用皆能令反應所得之完全環化的聚合物(如聚醯亞胺)在經過烘烤後展現出優異的附著性與機械性質。
以矽氧烷二酸酐(I-1)為例，首先，將0.1莫耳的矽氧烷二酸酐(I-1)溶解於150毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的TMDA以進行聚合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後利用甲苯脫水環化，即可得到固體含量為15 wt%的聚醯亞胺溶液(PI-1)。
為方便比較，將0.1莫耳的六甲基三矽氧烷二酸酐溶解於150毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的TMDA以進行聚合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後利用甲苯脫水環化，可得固體含量為15 wt%的聚醯亞胺溶液(C-PI)，據此與聚醯亞胺溶液(PI-1)相比較。其中，六甲基三矽氧烷二酸酐的製備方式可參見2008年6月出版的高效能高分子期刊(High Performance Polymers,June 2008,vol.20,no.3,pp281-295)。
比較的方式首先是將聚醯亞胺溶液(PI-1)與聚醯亞胺溶液(C-PI)分別溶於溶劑中，並利用溶劑將固體含量調整至6.5 wt%。此處的溶劑是利用NMP與BC以重量比1：1的比例調配而成。之後，將固體含量經調整成6.5 wt%的聚醯亞胺溶液(PI-1)與聚醯亞胺溶液(C-PI)分別以旋轉塗佈法塗佈在銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)基板上，並利用烘箱以230℃烘烤30分鐘，以形成一聚醯亞胺薄膜。
接著，以1000轉/分的轉速、60毫米/秒的平台移動速度對聚醯亞胺薄膜進行定向刷摩10次，而後藉偏光顯微鏡目視觀察刷摩後的表面。經顯微鏡觀察，聚醯亞胺溶液 (PI-1)所形成的聚醯亞胺薄膜在歷經前述數次的刷摩之後，其邊緣殘留的顆粒數量明顯少於聚醯亞胺溶液(C-PI)所形成之聚醯亞胺薄膜。
另外，以美國標準試驗協會所開發的鉛筆測試法(ASTM D3363)對聚醯亞胺薄膜的硬度進行測試。結果顯示由聚醯亞胺溶液(PI-1)所形成之聚醯亞胺薄膜的鉛筆硬度為1B，而由聚醯亞胺溶液(C-PI)所形成之聚醯亞胺薄膜的鉛筆硬度為4B。以上可足見，對於用以與二胺進行反應以得到聚合物的二酸酐而言，本發明所提供的矽氧烷二酸酐確可令反應所得之完全環化的聚合物在經過烘烤後展現出優異的附著性與機械性質，據此有利於液晶配向劑與液晶配向膜的製備。
實施例：液晶配向劑(AA)、液晶配向膜與液晶顯示元件
依照表五所示之二酸酐與二胺的用量，先將二酸酐溶解於150毫升的NMP中，之後加入二胺以進行聚合反應，且同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後利用甲苯脫水環化，即可得到八種固體含量皆為15 wt%的聚醯亞胺溶液，即聚醯亞胺溶液(PI-M1)至聚醯亞胺溶液(PI-M8)。
另一方面，取0.1莫耳的TMDA溶解於130毫升的NMP中，之後加入0.1莫耳的CBDA以進行聚合反應，同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時，可得到固體含量為15 wt%的聚醯胺酸溶液(M-PAA)。
接著將前述八種聚醯亞胺溶液，即聚醯亞胺溶液(PI-M1)至聚醯亞胺溶液(PI-M8)分別與聚醯胺酸溶液(M-PAA)以重量比1：1的比例進行混合，並以溶劑將固體含量調整至6.5 wt%。此處的溶劑是利用NMP與BC以重量比1：1的比例調配而成。如此，即可得到八種液晶配向劑，即液晶配向劑(AA-1)至液晶配向劑(AA-8)。其中，基於矽氧烷二酸酐(I-1)或矽氧烷二酸酐(I-2)的採用，故液晶配向劑(AA-1)至液晶配向劑(AA-8)均展現出優良的溶解度而易於塗佈。
為方便比較，依照表六所示之二酸酐與二胺的用量，先將二酸酐溶解於150毫升的NMP中，之後加入二胺以進行聚合反應，且同時以NMP將固體含量調整至15 wt%，反應8小時後利用甲苯脫水環化，即可得到三種固體含量皆為15 wt%的聚醯亞胺溶液，即聚醯亞胺溶液(C-PI-M1)至聚醯亞胺溶液(C-PI-M3)。
接著將前述三種聚醯亞胺溶液，即聚醯亞胺溶液(C-PI-M1)至聚醯亞胺溶液(C-PI-M3)分別與聚醯胺酸溶液(M-PAA)以重量比1：1的比例進行混合，並以溶劑將固體含量調整至6.5 wt%。此處的溶劑是利用NMP與BC以重量比1：1的比例調配而成。如此，即可得到三種供比較的液晶配向劑，即液晶配向劑(C-AA-1)、液晶配向劑(C-AA-2)與液晶配向劑(C-AA-3)，據此與液晶配向劑(AA-1)至液晶配向劑(AA-8)相比較。
比較的方式首先是將前述各液晶配向劑製成液晶配向膜，另再結合液晶分子與電極等構件裝配成液晶顯示元件。更具體而言，液晶配向膜是先將前述各液晶配向劑以旋轉塗佈法塗佈在玻璃基板上，藉此形成厚度為1200±100Å(約0.12微米)的薄膜，接著利用烘箱以230℃烘烤30分鐘(一般稱之為「固烤」)，即可獲得液晶配向膜。至於液晶顯示元件，則是先取兩塊形成有前述液晶配向膜的玻璃基板，一者塗佈框膠，另一者噴灑上間隙物。完成後將兩塊玻璃基板相組合並在兩塊玻璃基板的間隙中注入液晶分子(MJ012008，Merck)，接著密封注射孔即可。
表七為各液晶配向劑在不同的固烤溫度下所形成之液晶配向膜在水煮百格方面的檢測結果，以及包含有液晶配向膜之液晶顯示元件在預傾角方面的檢測結果。其中，水煮百格檢測是各液晶配向膜在水煮後，採用美國標準試驗協會所開發的檢測法(ASTM M3359)進行檢測，而檢測結果依其劃分之ASTM等級(如表八所示)予以記錄。至於預傾角 檢測則是將已注入液晶分子之液晶顯示元件藉由結晶旋轉法進行測量。
由表七可知，液晶配向劑(C-AA-1)至液晶配向劑(C-AA-3)在較低的固烤溫度下加工所形成的液晶配向膜，其垂直配向性與附著性表現皆不佳。相比之下，液晶配向劑(AA-1)至液晶配向劑(AA-8)在各種固烤溫度下加工所形成的液晶配向膜均有優良的垂直配向性與附著性。換言之，液晶配向劑(AA-1)至液晶配向劑(AA-8)，可令加工溫度有效降低，有利於節約能源與減輕環境負擔，而其所形成的液晶配向膜則具備優良的配向性與附著性，可連帶地提升液晶顯示元件的信賴度。
由上述本發明實施方式與實施例可知，本發明所提供的矽氧烷二酸酐，溶解度優良，而其與二胺經聚合反應所獲得的聚合物，在未完全環化時(如聚醯胺酸)繼承著溶解度優良的特性，在完全環化(如聚醯亞胺)且經烘烤後則能展現優良的附著性與機械性質，均有利於液晶配向劑、液晶配向膜等的製備。其次，包含有前述聚合物的液晶配向劑因溶解度佳而易於塗佈，且所需的加工溫度低，有利於節約能源與減輕環境負擔。再者，經前述液晶配向劑所形成之液晶配向膜具有優良的垂直配向性與附著性，可提升液晶顯示元件的產品信賴度。連帶地，包含有前述液晶配向膜的液晶顯示具有較佳的產品信賴度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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，當可作各種之更動與潤飾，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。

Claims (9)

  1. 一種液晶配向劑，包含一聚合物，該聚合物由一反應物與二胺經聚合反應而獲得，該聚合物包含聚醯胺酸、聚醯亞胺或聚醯胺酸-聚醯亞胺共聚物，該反應物包含矽氧烷二酸酐，該矽氧烷二酸酐具有如下式(I)所示之結構： ，其中G1 為： ，R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為一價有機基，n為0至30的整數，且當n為0時，R1 、R2 、R5 及R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 。
  2. 如請求項1之液晶配向劑，其中結構如式(I)所示之該矽氧烷二酸酐之R1 至R6 至少兩者為苯基或至少一者為-CH2 CH2 CF3 ，其餘各自獨立為碳數1至5的烷基。
  3. 如請求項1之液晶配向劑，其中結構如式(I)所示之該矽氧烷二酸酐之n為1，R3 及R4 為苯基，且R1 、R2 、R5 及R6 各自 獨立為碳數1的烷基。
  4. 如請求項1之液晶配向劑，其中結構如式(I)所示之該矽氧烷二酸酐之n為4，R3 為-CH2 CH2 CF3 ，且R1 、R2 、R4 、R5 及R6 各自獨立為碳數1的烷基。
  5. 如請求項1之液晶配向劑，其中該反應物更包含其他二酸酐，且該矽氧烷二酸酐的含量為該矽氧烷二酸酐與該其他二酸酐之總量的10莫耳百分比至99莫耳百分比。
  6. 如請求項1之液晶配向劑，其中該反應物更包含其他二酸酐，且該矽氧烷二酸酐的含量為該矽氧烷二酸酐與該其他二酸酐之總量的30莫耳百分比至99莫耳百分比。
  7. 如請求項1之液晶配向劑，其中該反應物更包含其他二酸酐，且該矽氧烷二酸酐的含量為該矽氧烷二酸酐與該其他二酸酐之總量的70莫耳百分比至99莫耳百分比。
  8. 一種液晶配向膜，係由如請求項1至請求項7任一項之液晶配向劑所形成。
  9. 一種液晶顯示元件，包含如請求項8之液晶配向膜。
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