TWI527857B - 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件，特別是關於一種紫外線可靠性佳且離子密度低的液晶配向劑、由上述液晶配向劑形成的液晶配向膜以及具有上述液晶配向膜的液晶顯示元件。
近年來，各界積極致力於開發新穎的液晶顯示元件。以橫向電場型的液晶顯示元件為例，橫向電場型(horizontal electric field type)的液晶顯示元件是將兩個電極在一對相對的基板的一側上，並且將該些電極以櫛齒狀(pectinate shape)的方式進行設置。該些電極可產生與基板平行的電場，進而控制液晶分子。上述元件通常被稱為共面切換(in-plane switching，IPS)型液晶顯示元件。值得注意的是，雖然共面切換液晶顯示元件因廣視角特性優異而為人所知，但是共面切換型液晶顯示元件中仍有因離子密度過高，而產生殘影的問題。
日本專利特開第2009-175684號公報揭示一種低離子密度的液晶配向膜以及一種用來製備液晶配向膜的含哌嗪 (piperazine)結構的二胺化合物。藉由使用含哌嗪結構的二胺化合物所製成的液晶配向膜可改善以往液晶顯示器因離子密度過高而造成顯示品質下降的問題。然而，液晶配向膜卻有紫外線可靠性不佳的問題。具體而言，液晶配向膜經紫外線照射一段時間後，會產生電壓保持率大幅下降的情形，進而造成液晶顯示器發生對比下降等問題。
因此，如何能提供一種兼具紫外線可靠性佳及離子密度低的液晶配向劑，使其所形成的液晶配向膜應用於液晶顯示元件時，在紫外線的長期照射下仍得以維持高電壓保持率，實為目前本領域技術人員亟欲解決的問題。
有鑑於此，本發明提供一種紫外線可靠性佳且離子密度低的液晶配向劑、由上述液晶配向劑形成的液晶配向膜以及具有上述液晶配向膜的液晶顯示元件。
本發明提供一種液晶配向劑，其包括聚合物組成物(A)以及溶劑(B)。聚合物組成物(A)是由混合物反應而獲得，其中混合物包括羧酸酐組份(a)及二胺組份(b)。羧酸酐組份(a)包括四羧酸二酐化合物(a-1)及三羧酸酐化合物(a-2)。二胺組份(b)包括由式(I)表示的二胺化合物(b-1)。
式(I)中，R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基、乙醯胺基、氟原子、氯原子或溴原子；R2各自獨立表示碳數為1至3的烷基；m各自獨立表示0至3的整數；n表示0至4的整數。
在本發明的一實施例中，式(I)中，R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基或乙醯胺基(acetamido，CH3CONH-)。
在本發明的一實施例中，三羧酸酐化合物(a-2)包括環狀三羧酸酐化合物。
在本發明的一實施例中，基於羧酸酐組份(a)的總莫耳數為100莫耳，三羧酸酐化合物(a-2)的使用量為1至50莫耳。
在本發明的一實施例中，基於二胺組份(b)的總莫耳數為100莫耳，二胺化合物(b-1)的使用量為1至80莫耳。
在本發明的一實施例中，三羧酸酐化合物(a-2)與二胺化合物(b-1)的莫耳比值(a-2)/(b-1)為0.1至5。
在本發明的一實施例中，液晶配向劑更包括具有至少兩個環氧基的化合物(C)。
本發明另提供一種液晶配向膜，其是由上述的液晶配向劑而形成。
本發明更提供一種液晶顯示元件，其包括上述的液晶配向膜。
基於上述，本發明的液晶配向劑的紫外線可靠性佳且離子密度低而適用於形成液晶配向膜，並且上述液晶配向膜適用於 液晶顯示元件。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧液晶顯示元件
110‧‧‧第一單元
112‧‧‧第一基板
114‧‧‧電極
116‧‧‧第一液晶配向膜
120‧‧‧第二單元
122‧‧‧第二基板
126‧‧‧第二液晶配向膜
130‧‧‧液晶單元
圖1是根據本發明一實施例的液晶顯示元件的側視圖。
<液晶配向劑>
本發明提供一種液晶配向劑，其包括聚合物組成物(A)以及溶劑(B)。此外，若需要，液晶配向劑可更包括具有至少兩個環氧基的化合物(C)、添加劑(D)或上述兩者的組合。
以下將詳細說明用於本發明的液晶配向劑的各個成分。
在此說明的是，以下是以(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及/或甲基丙烯酸，並以(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯；同樣地，以(甲基)丙烯醯基表示丙烯醯基及/或甲基丙烯醯基。
聚合物組成物(A)
聚合物組成物(A)是由混合物反應而獲得，混合物包括羧酸酐組份(a)及二胺組份(b)。
羧酸酐組份(a)
羧酸酐組份(a)包括四羧酸二酐化合物(a-1)及三羧酸酐化合物(a-2)。
四羧酸二酐化合物(a-1)
四羧酸二酐化合物(a-1)包括脂肪族四羧酸二酐化合物、脂環族四羧酸二酐化合物、芳香族四羧酸二酐化合物、由式(1)至式(6)表示的四羧酸二酐化合物中的至少一種，或上述化合物的組合。
脂肪族四羧酸二酐化合物的具體例可包括但不限於乙烷四羧酸二酐(ethane tetracarboxylic dianhydride)、丁烷四羧酸二酐(butane tetracarboxylic dianhydride)或上述化合物的組合。
脂環族四羧酸二酐化合物的具體例可包括但不限於1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二環己基四羧酸二酐、順式-3,7-二丁基環庚基-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐、二環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐或上述化合物的組合。
芳香族四羧酸二酐化合物的具體例可包括但不限於3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐、苯均四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸 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’-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯丙烷二酐(4,4’-bis(3,4-dicarboxy phenoxy)diphenylpropane dianhydride)、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基二苯二酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐、雙(苯二酸)苯膦氧化物二酐、對-伸苯基-雙(三苯基苯二酸)二酐、間-伸苯基-雙(三苯基苯二酸)二酐、雙(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、丙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷-雙(脫水偏苯三酸酯)、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二側氧基-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-六氫-5-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-乙基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-乙基-5-(四氫-2,5-二 側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-乙基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二側氧基四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸二酐等芳香族四羧酸二酐化合物或上述化合物的組合。
由式(1)至式(6)表示的四羧酸二酐化合物如下所示。
式(5)中，A1表示含有芳香環的二價基團；r表示1至2的整數；A2及A3可為相同或不同，且可各自獨立表示氫原子或烷基。由式(5)表示的四羧酸二酐化合物的具體例包括由式(5-1)至式(5-3)表示的化合物中的至少一種。
式(6)中，A4表示含有芳香環的二價基團；A5及A6可為相同或不同，且各自獨立表示氫原子或烷基。由式(6)表示的四羧酸二酐化合物較佳為由式(6-1)表示的化合物。
上述的四羧酸二酐化合物(a-1)可以單獨使用或者 組合多種來使用。
基於羧酸酐組份(a)的總莫耳數為100莫耳，四羧酸二酐化合物(a-1)的使用量可為50至99莫耳，較佳為55至97莫耳，且更佳為60至95莫耳。
三羧酸酐化合物(a-2)
三羧酸酐化合物(a-2)可包括脂肪族三羧酸酐化合物、脂環族三羧酸酐化合物或芳香族三羧酸酐化合物等。
脂肪族三羧酸酐化合物的具體例可包括但不限於3-羧酸基甲基戊酸酐(3-carboxymethyl glutaric anhydride)、1,2,4-丁烷三羧酸-1,2-酐(1,2,4-butanetricarboxylic-1,2-anhydride)、順式-丙烯-1,2,3-三羧酸-1,2-酐(cis-propene-1,2,3-tricarboxylic-1,2-anhydride)或上述化合物的組合。
脂環族三羧酸酐化合物的具體例可包括但不限於1,2,3-三羧酸基環丙烷-1,2-酐(1,2,3-tricarboxycyclopropane-1,2-anhydride)、1,2,3-三羧酸基環丁烷-1,2-酐(1,2,3-tricarboxycyclobutane-1,2-anhydride)、1,3,4-環戊烷三羧酸酐(1,3,4-cyclopentane tricarboxylic anhydride)、1,2,4-三羧酸基環己烷-1,2-酐(1,2,4-tricarboxycyclohexane-1,2-anhydride)、1,3,4-三羧酸基環己烷-3,4-酐(1,3,4-tricarboxycyclohexane-3,4-anhydride)、1,3,5-三羧酸基環己烷-3,5-酐(1,3,5-tricarboxycyclohexane-3,5-anhydride)、1,2,3-三羧酸基環己烷-2,3-酐(1,2,3-tricarboxycyclohexane-2,3-anhydride)、6-甲基-4-環己烷-1,2,3-三羧酸-1,2-酐 (6-methyl-4-cyclohexane-1,2,3-tricarboxylic-1,2-anhydride)或降冰片烷三羧酸酐(norbornane tricarboxylic anhydride)等脂環族三羧酸酐化合物。
芳香族三羧酸酐化合物的具體例可包括但不限於偏苯三甲酸酐(trimellitic annydride)、1,2,3-三羧酸苯-1,2-酐(1,2,3-tricarboxybenzene-1,2-anhydride)、1,2,4-三羧酸苯-2,4-酐(1,2,4-tricarboxybenzene-2,4-anhydride)、4-(4-羧酸基苯氧基)鄰苯二甲酸酐(4-(4-carboxyphenoxy)phthalic anhydride)、鳥頭酸酐(aconitic anhydride)、1,2,3-苯三羧酸酐(1,2,3-benzenetricarboxylic anhydride)等)、1,2,4-萘三羧酸酐(1,2,4-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,2,5-萘三羧酸酐(1,2,5-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,2,6-萘三羧酸酐(1,2,6-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,2,7-萘三羧酸酐(1,2,7-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,2,8-萘三羧酸酐(1,2,8-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,3,8-萘三羧酸酐(1,3,8-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,4,5-萘三羧酸酐(1,4,5-naphthalene tricarboxylic anhydride)、1,6,7-萘三羧酸酐(1,6,7-naphthalene tricarboxylic anhydride)、2,3,5-萘三羧酸酐(2,3,5-naphthalene tricarboxylic anhydride)、2,3,6-萘三羧酸酐(2,3,6-naphthalene tricarboxylic anhydride)、3,4,4’-二苯甲酮三羧酸酐(3,4,4’-benzophenone tricarboxylic anhydride)、3,4,4’-聯苯醚三羧酸酐(3,4,4’-biphenyl ether tricarboxylic anhydride3,4,4’-聯苯三 羧酸酐(3,4,4’-biphenyl tricarboxylic anhydride)、2,3,2’-聯苯三羧酸酐(2,3,2’-biphenyl tricarboxylic anhydride)、3,4,4’-聯苯甲烷三羧酸酐(3,4,4’-biphenyl methanetricarboxylic anhydride)、3,4,4’-聯苯碸三羧酸酐(3,4,4’-biphenyl sulfone tricarboxylic anhydride)等或上述化合物的組合。上述的三羧酸酐化合物化合物(a-2)可以單獨使用或者組合多種來使用。
三羧酸酐化合物(a-2)較佳為包括環狀三羧酸酐化 合物，其中環狀三羧酸酐化合物包括1,2,3-三羧酸基環丙烷-1,2-酐、1,2,3-三羧酸基環丁烷-1,2-酐、1,2,4-三羧酸基環己烷-1,2-酐或降冰片烷三羧酸酐等的脂環族三羧酸酐化合物；偏苯三甲酸酐、1,2,3-三羧酸苯-1,2-酐、1,2,5-萘三羧酸酐、1,4,5-萘三羧酸酐、2,3,5-萘三羧酸酐、2,3,6-萘三羧酸酐、4-(4-羧酸基苯氧基)鄰苯二甲酸酐、3,4,4’-二苯甲酮三羧酸酐或3,4,4’-聯苯醚三羧酸酐等的芳香族三羧酸酐化合物；或上述化合物的組合。當三羧酸酐化合物(a-2)包括環狀三羧酸酐化合物時，可進一步提高紫外線可靠性。
基於羧酸酐組份(a)的總莫耳數為100莫耳，三羧酸酐化合物(a-2)的使用量可為1至50莫耳，較佳為3至45莫耳，且更佳為5至40莫耳。當液晶配向劑未使用三羧酸酐化合物(a-2)時，所製得的液晶配向劑的紫外線可靠性不佳。
二胺組份(b)
二胺組份(b)包括由式(I)表示的二胺化合物(b-1)。
式(I)中，R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基、乙醯胺基、氟原子、氯原子或溴原子；R2各自獨立表示碳數為1至3的烷基；m各自獨立表示0至3的整數；n表示0至4的整數。
在式(I)中，R1較佳為各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基或乙醯胺基。當R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基或乙醯胺基時，可進一步提高紫外線可靠性。
由式(I)表示的化合物的具體例包括但不限於由(I-1)至式(I-28)表示的二胺化合物中的至少一種。
二胺化合物(b-1)可以單獨使用或者組合多種來使 用。
基於二胺組份(b)的總莫耳數為100莫耳，二胺化合物(b-1)的使用量可為1至80莫耳，較佳為10莫耳至70莫耳，且更佳為20莫耳至60莫耳。當液晶配向劑未使用二胺化合物(b-1)時，會產生所製得的液晶配向劑的離子密度過高的問題。
三羧酸酐化合物(a-2)與二胺化合物(b-1)的莫耳比值(a-2)/(b-1)可為0.1至5，較佳為0.3至4，且更佳為0.5至3。當莫耳比值為上述範圍時，可進一步提高紫外線可靠性。
其他二胺化合物(b-2)
除二胺化合物(b-1)外，在不影響功效的範圍內，本發明的二胺組份(b)亦可選擇性地混合使用其他二胺化合物(b-2)。其他二胺化合物(b-2)的具體例包括但不限於1,2-二胺基乙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,5-二胺基戊烷、1,6-二胺基己烷、1,7-二胺基庚烷、1,8-二胺基辛烷、1,9-二胺基壬烷、1,10-二胺基癸烷、4,4’-二胺基庚烷、1,3-二胺基-2,2-二甲基丙烷、1,6-二胺基-2,5-二甲基己烷、1,7-二胺基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二胺基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二胺基-3-甲基庚烷、1,9-二胺基-5-甲基壬烷、2,11-二胺基十二烷、1,12-二胺基十八烷、1,2-雙(3-胺基丙氧基)乙烷、4,4’-二胺基二環己基甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基二環己基胺、1,3-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷、異佛爾酮二胺、四氫二環戊二烯二胺、三環(6.2.1.02,7)-十一碳 烯二甲基二胺、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基乙烷、4,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基苯甲醯苯胺、4,4’-二胺基二苯基醚、3,4’-二胺基二苯基醚、1,5-二胺基萘、5-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基氫茚、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基氫茚、六氫-4,7-甲橋伸氫茚基二亞甲基二胺、3,3’-二胺基二苯甲酮、3,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯甲酮、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、2,7-二胺基茀、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-亞甲基-雙(2-氯苯胺)、4,4’-(對-伸苯基異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(間-伸苯基異亞丙基)雙苯胺、2,2’-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-雙[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯、5-[4-(4-正戊烷基環己基)環己基]苯基-亞甲基-1,3-二胺基苯{5-[4-(4-n-pentylcyclohexyl)cyclohexyl]phenylmethylene-1,3-diaminobenzene}或1,1-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)環己烷{1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-4-(4-ethylphenyl)cyclohexane}、由式(II-1)至式(II-30)表示的二胺化合物中的至少一種，或上述化合物的組合。
由式(II-1)至式(II-30)表示的二胺化合物如下 所示。
式(II-1)中，Y1表示 ，或；Y2表示含甾基團、三氟甲基、氟基、碳 數為2至30的烷基、或衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子環狀結構的一價基團。
由式(II-1)表示的化合物的具體例包括但不限於2,4-二胺基苯基甲酸乙酯(2,4-diaminophenyl ethyl formate)、3,5-二胺基苯基甲酸乙酯(3,5-diaminophenyl ethyl formate)、2,4-二胺基苯基甲酸丙酯(2,4-diaminophenyl propyl formate)、3,5-二胺基苯基甲酸丙酯(3,5-diaminophenyl propyl formate)、1-十二烷氧基-2,4-胺基苯(1-dodecoxy-2,4-aminobenzene)、1-十六烷氧基-2,4-胺基苯(1-hexadecoxy-2,4-aminobenzene)、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯(1-octadecoxy-2,4-diaminobenzene)、由式(II-1-1)至式(II-1-6)表示的化合物中的至少一種，或上述化合物的組合。
由式(II-1-1)至式(II-1-6)表示的化合物如下所示。
式(II-2)中，Y1與式(II-1)中的Y1相同，Y3及Y4各自獨立表示二價脂肪族環、二價芳香族環或二價雜環基團；Y5表示碳數為3至18的烷基、碳數為3至18的烷氧基、碳數為1至5的氟烷基、碳數為1至5的氟烷氧基、氰基或鹵素原子。
由式(II-2)表示的化合物的具體例包括由式(II-2-1)至式(II-2-13)表示的化合物中的至少一種。具體而言，由式(II-2-1)至式(II-2-13)表示的化合物如下所示。
式(II-2-10)至式(II-2-13)中，s表示3至12的整數。
式(II-3)中，Y6各自獨立表示氫原子、碳數為1至5的醯基、碳數為1至5的烷基、碳數為1至5的烷氧基或鹵素原子，且每個重複單元中的Y6可為相同或不同；u表示1至3的整數。
由式(II-3)表示的化合物的具體例包括(1)當u為1時：對-二胺苯(p-diaminobenzene)、間-二胺苯(m-diaminobenzene)、鄰-二胺苯(o-diaminobenzene)或2,5-二胺甲苯(2,5-diaminotoluene)等；(2)當u為2時：4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氯-4,4’-二胺基聯苯、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二甲氧基聯苯或4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯等；或(3)當u為3時：1,4-雙(4’-胺基苯基)苯等。
由式(II-3)表示的化合物的具體例較佳為包括對-二胺苯、2,5-二胺甲苯、4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、1,4-雙(4’-胺基苯基)苯或上述化合物的組合。
式(II-4)中，v表示2至12的整數。
式(II-5)中，w表示1至5的整數。由式(II-5)表示的化合物較佳為4,4’-二胺基-二苯基硫醚。
式(II-6)中，Y7及Y9各自獨立表示二價有機基團，且Y7及Y9可為相同或不同；Y8表示衍生自吡啶、嘧啶、 三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子的環狀結構的二價基團。
式(II-7)中，Y10、Y11、Y12及Y13各自獨立表示碳數為1至12的烴基，且Y10、Y11、Y12及Y13可為相同或不同；a各自獨立表示1至3的整數；b表示1至20的整數。
式(II-8)中，Y14表示氧原子或伸環己烷基；Y15表示亞甲基(methylene，-CH2-)；Y16表示伸苯基或伸環己烷基；Y17表示氫原子或庚基。
由式(II-8)表示的化合物的具體例包括由式(II-8-1)表示的化合物、由式(II-8-2)表示的化合物或上述化合物的組合。
由式(II-9)至式(II-30)表示的化合物如下所示。
式(II-17)至式(II-25)中，Y18較佳為表示碳數為1至10的烷基或碳數為1至10的烷氧基；Y19較佳為表示氫原子、碳數為1至10的烷基或碳數為1至10的烷氧基。
其他二胺化合物(b-2)的具體例較佳為包括但不限 於1,2-二胺基乙烷、4,4’-二胺基二環己基甲烷、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、5-[4-(4-正戊烷基環己基)環己基]苯基亞甲基-1,3-二胺基苯、1,1-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)環己烷、2,4-二胺基苯基甲酸乙酯、由式(II-1-1)表示的化合物、由式(II-1-2)表示的化合物、由式(II-1-5)表示的化合物、由式(II-2-1)表示的化合物、由式(II-2-11)表示的化合物、對-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯、由式(II-8-1)表示的化合物、由式(II-26)表示的化合物、由式(II-29)表示的化合物，或上述化合物的組合。
上述的其他二胺化合物(b-2)可單獨使用或組合多種來使用。
基於二胺組份(b)的總莫耳數為100莫耳，其他二胺化合物(b-2)的使用量可為20至99莫耳，較佳為30莫耳至90莫耳，且更佳為40莫耳至80莫耳。
製備聚合物組成物(A)的方法
聚合物組成物(A)可包括聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚醯亞胺系嵌段共聚合物或上述聚合物的組合。以下進一步說明上述各種聚合物的製備方法。
製備聚醯胺酸的方法
製備聚醯胺酸的方法為先將混合物溶解於溶劑中，並於0℃至100℃的溫度下進行聚縮合反應以形成反應溶液，其中混合物包括羧酸酐組份(a)與二胺組份(b)。將羧酸酐組份(a)與二胺組份(b)溶解於溶劑中的順序並沒有特別的限制，詳言之，例如可將所有羧酸酐組份(a)與二胺組份(b)同時溶解於溶劑中；也可預先將一部分的羧酸酐組份(a)與一部分的二胺組份(b)溶解於一部分的溶劑中，再加入剩餘的其他羧酸酐組份(a)、二胺組份(b)以及溶劑。在一實施例中，製備聚醯胺酸的方法為先將三羧酸酐化合物(a-2)以及二胺化合物(b-1)先溶於一部分的溶劑中，接者，再加入四羧酸二酐化合物(a-1)、其他二胺化合物(b-2)以及溶劑。
上述反應溶液進行反應1小時至24小時後，以蒸發器對反應溶液進行減壓蒸餾，即可得到聚醯胺酸。或者，將反應溶液倒入大量的貧溶劑中，以得到析出物。接著，以減壓乾燥的方式乾燥析出物，即可得到聚醯胺酸。
在混合物中，基於二胺組份(b)的總使用量為100莫耳，羧酸酐組份(a)的使用量較佳為20莫耳至200莫耳，更佳為30莫耳至120莫耳。
用於聚縮合反應中的溶劑可與下述液晶配向劑中的溶劑 相同或不同，且用於聚縮合反應中的溶劑並無特別的限制，只要是可溶解反應物與生成物即可。溶劑較佳為包括但不限於(1)非質子系極性溶劑，例如：N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidinone；NMP)、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基尿素或六甲基磷酸三胺等的非質子系極性溶劑；或(2)酚系溶劑，例如：間-甲酚、二甲苯酚、酚或鹵化酚類等的酚系溶劑。基於混合物的總使用量為100重量份，用於聚縮合反應中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份，且更佳為300重量份至1800重量份。
值得注意的是，於聚縮合反應中，溶劑可併用適量的貧 溶劑，其中貧溶劑不會造成聚醯胺酸析出。貧溶劑可以使用單獨一種或者組合多種來使用，且其包括但不限於(1)醇類，例如：甲醇、乙醇、異丙醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇或三乙二醇等的醇類；(2)酮類，例如：丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等的酮類；(3)酯類，例如：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯或乙二醇乙基醚醋酸酯等的酯類；(4)醚類，例如：二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇異丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚或二乙二醇二甲基醚等的醚類；(5)鹵化烴類，例如：二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯或鄰-二氯苯等的鹵化烴類；或(6)烴類，例如：四氫呋喃、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯或二甲苯等的烴類或上述溶劑的任意組合。基於二胺組份(b)的使用量為100重量份，貧溶劑的用量較佳為0重量份至 60重量份，且更佳為0重量份至50重量份。
製備聚醯亞胺的方法
製備聚醯亞胺的方法為將上述製備聚醯胺酸的方法所製的聚醯胺酸在脫水劑及觸媒的存在下進行加熱而得。在加熱過程中，聚醯胺酸中的醯胺酸官能基可經由脫水閉環反應轉變成醯亞胺官能基(即醯亞胺化)。
用於脫水閉環反應中的溶劑可與液晶配向劑中的溶劑(B)相同，故在此不另贅述。基於聚醯胺酸的使用量為100重量份，用於脫水閉環反應中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份，且更佳為300重量份至1800重量份。
為獲得較佳的聚醯胺酸的醯亞胺化程度，脫水閉環反應的操作溫度較佳為40℃至200℃，更佳為40℃至150℃。若脫水閉環反應的操作溫度低於40℃時，醯亞胺化的反應不完全，而降低聚醯胺酸的醯亞胺化程度。然而，若脫水閉環反應的操作溫度高於200℃時，所得的聚醯亞胺的重量平均分子量偏低。
用於脫水閉環反應中的脫水劑可選自於酸酐類化合物，其具體例如：醋酸酐、丙酸酐或三氟醋酸酐等的酸酐類化合物。基於聚醯胺酸為1莫耳，脫水劑的使用量為0.01莫耳至20莫耳。用於脫水閉環反應中的觸媒可選自於(1)吡啶類化合物，例如：吡啶、三甲基吡啶或二甲基吡啶等的吡啶類化合物；(2)三級胺類化合物，例如：三乙基胺等的三級胺類化合物。基於脫水劑的使用量為1莫耳，觸媒的使用量可為0.5莫耳至10莫耳。
製備聚醯亞胺系嵌段共聚合物的方法
聚醯亞胺系嵌段共聚合物為選自聚醯胺酸嵌段共聚合物、聚醯亞胺嵌段共聚合物、聚醯胺酸-聚醯亞胺嵌段共聚合物或上述聚合物的任意組合。
製備聚醯亞胺系嵌段共聚合物的方法較佳為先將起始物溶解於溶劑中，並進行聚縮合反應，其中起始物包括至少一種聚醯胺酸及/或至少一種聚醯亞胺，且可進一步包括羧酸酐組份與二胺組份。
起始物中的羧酸酐組份與二胺組份可與製備聚醯胺酸聚合物的方法中所使用的羧酸酐組份(a)與二胺組份(b)相同，且用於聚縮合反應中的溶劑可與下述液晶配向劑中的溶劑相同，在此不另贅述。
基於起始物的使用量為100重量份，用於聚縮合反應中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份，且更佳為300重量份至1800重量份。聚縮合反應的操作溫度較佳為0℃至200℃，且更佳為0℃至100℃。
起始物較佳為包括但不限於(1)二種末端基相異且結構相異的聚醯胺酸；(2)二種末端基相異且結構相異的聚醯亞胺；(3)末端基相異且結構相異的聚醯胺酸及聚醯亞胺；(4)聚醯胺酸、羧酸酐組份與二胺組份，其中，羧酸酐組份與二胺組份之中的至少一種與形成聚醯胺酸所使用的羧酸酐組份與二胺組份的結構相異；(5)聚醯亞胺、羧酸酐組份與二胺組份，其中，羧酸酐組份與二胺組份中的至少一種與形成聚醯亞胺所使用的羧酸酐組份與二胺組份的結構相異；(6)聚 醯胺酸、聚醯亞胺、羧酸酐組份與二胺組份，其中，羧酸酐組份與二胺組份中的至少一種與形成聚醯胺酸或聚醯亞胺所使用的羧酸酐組份與二胺組份的結構相異；(7)二種結構相異的聚醯胺酸、羧酸酐組份與二胺組份；(8)二種結構相異的聚醯亞胺、羧酸酐組份與二胺組份；(9)二種末端基為酸酐基且結構相異的聚醯胺酸以及二胺組份；(10)二種末端基為胺基且結構相異的聚醯胺酸以及羧酸酐組份；(11)二種末端基為酸酐基且結構相異的聚醯亞胺以及二胺組份；或者(12)二種末端基為胺基且結構相異的聚醯亞胺以及羧酸酐組份。
在不影響本發明的功效的範圍內，聚醯胺酸、聚醯 亞胺以及聚醯亞胺系嵌段共聚合物較佳為先進行分子量調節後的末端修飾型聚合物。藉由使用末端修飾型的聚合物，可改善液晶配向劑的塗佈性能。製備末端修飾型聚合物的方式可藉由在聚醯胺酸進行聚縮合反應的同時，加入單官能性化合物來製得。
單官能性化合物的具體例包括但不限於(1)一元 酸酐，例如：馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、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或正十六烷基琥珀酸酐等一元酸酐；(2)單胺化合物，例如：苯胺、環己胺、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、正十八烷胺或正二十烷胺等單胺化合物；或(3)單異氰酸酯化合物，例如：異氰酸苯酯或異氰酸萘基酯等單異氰酸酯化合 物。
溶劑(B)
溶劑(B)的具體例包括但不限於N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，NMP)、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲基醚、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、乙二醇異丙基醚、乙二醇正丁基醚(ethylene glycol n-butyl ether)、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯或N,N-二甲基甲醯胺或N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethyl acetamide)等。溶劑(B)可以單獨使用或者組合多種來使用。
基於聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，溶劑(B)的使用量為500至3000重量份，較佳為800至2500重量份，且更佳為1000至2000重量份。當液晶配向劑中溶劑(B)的使用量在上述範圍內時，可進一步提高液晶配向劑的印刷性。
具有至少兩個環氧基的化合物(C)
本發明的液晶配向劑可選擇性地添加具有至少兩個環氧基的化合物(C)。
具有至少兩個環氧基的化合物(C)包括但不限於乙二醇二環氧丙基醚、聚乙二醇二環氧丙基醚、丙二醇二環 氧丙基醚、三丙二醇二環氧丙基醚、聚丙二醇二環氧丙基醚、新戊二醇二環氧丙基醚、1,6-己二醇二環氧丙基醚、丙三醇二環氧丙基醚、2,2-二溴新戊二醇二環氧丙基醚、1,3,5,6-四環氧丙基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四環氧丙基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二環氧丙基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四環氧丙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、N,N-環氧丙基-對-環氧丙氧基苯胺、3-(N-烯丙基-N-環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(N,N-二環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷或上述化合物的組合。
上述具有至少兩個環氧基的化合物(C)可單獨使用或組合多種來使用。
基於聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，具有至少兩個環氧基的化合物(C)的使用量可為0至40重量份，且較佳為0.1重量份至30重量份。當液晶配向劑中使用具有至少兩個環氧基的化合物(C)時，可進一步降低離子密度。
添加劑(D)
在不影響本發明的功效的範圍內，液晶配向劑還可選擇性地添加添加劑(D)，其中添加劑(D)可為具有官能性基團的矽烷化合物。
具有官能性基團的矽烷化合物的具體例包括但不限於3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2- 胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷(3-ureidopropyltrimethoxysilane)、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙三胺、N-三甲氧基矽烷基丙基三伸乙三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三吖癸烷、10-三乙氧基矽烷基-1,4,7-三吖癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、9-三乙氧基矽烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、N-苯甲基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯甲基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷，或上述化合物的組合。添加劑(D)可以單獨使用或組合多種來使用。
基於聚合物組成物(A)的總使用量為100重量份，添加劑(D)的使用量較佳為0.5重量份至50重量份，且更佳為1重量份至45重量份。
<液晶配向劑的製備方法>
液晶配向劑的製備方法並無特別的限制，可採用一般的混合方法來製備。舉例而言，先將聚合物組成物(A)於溫度為0℃至200℃的條件下加入溶劑(B)中，並且選擇性地添加具有至少兩個環氧基的化合物(C)、添加劑(D)或上述兩者的組合。接著，使用攪拌裝置持續攪拌至溶解即可。此外，較佳為在20℃至 60℃的條件下，將聚合物組成物(A)加入溶劑(B)中。
<液晶配向膜的製備方法>
本發明的液晶配向膜可由上述的液晶配向劑而形成。
具體而言，液晶配向膜的製備方式例如可以是：將液晶配向劑利用輥塗佈法、旋轉塗佈法、印刷法或噴墨法(ink-jet)等方法，塗佈在基板的表面上，形成預塗層。接著，對預塗層進行預烘烤處理(pre-bake treatment)、後烘烤處理(post-bake treatment)及配向處理(alignment treatment)後而製得形成了液晶配向膜的基板。
預烘烤處理的目的在於使預塗層中的有機溶劑揮發。預烘烤處理的操作溫度較佳為30℃至120℃，且更佳為40℃至110℃，尤佳為50℃至100℃。
配向處理並無特別的限制，可將尼龍、人造絲或棉類等纖維所做成的布料纏繞在滾筒上，並以一定方向摩擦進行配向。
後烘烤處理步驟的目的在於使預塗層中的聚合物再進一步進行脫水閉環(醯亞胺化)反應。後烘烤處理的操作溫度較佳為150℃至300℃，更佳為180℃至280℃，尤佳為200℃至250℃。
<液晶顯示元件及其製備方法>
本發明的液晶顯示元件包括由本發明的液晶配向劑所形成的液晶配向膜。本發明的液晶顯示元件可以如下述方法製造。
準備兩片如上所述形成了液晶配向膜的基板，並在這兩片基板間配置液晶，並製造液晶胞。為了製造液晶胞(cell)，可 以列舉例如以下兩種方法。
第一種方法：首先，將兩片基板隔著間隙(胞間隙)相對配置，使各自的液晶配向膜相對向；使用密封劑將兩片基板的周邊部位貼合在一起；向由基板表面和密封劑所劃分的胞間隙內注入填充液晶；並且封閉注入孔，如此可以製造液晶胞。
第二種方法：被稱作為滴注(One Drop Fill，ODF)方式的方法。首先，在形成液晶配向膜的兩片基板中的一片基板上的規定部位，塗布例如紫外線固化性密封材料；在液晶配向膜面上滴下液晶；然後，貼合另一片基板，使液晶配向膜相對向；接著，對基板整面照射紫外線，以使密封劑固化，藉此可以製造液晶胞。
在採用上述任一方法的情況下，都希望接著將液晶胞加熱至所用液晶呈各向同性相的溫度後，緩慢冷卻至室溫，藉此除去填充液晶時的流動配向。
然後，通過在液晶胞的外側表面上貼合偏光板(polarizer)，由此可以得到本發明的IPS型液晶顯示元件。
密封劑的具體例包括含有作為間隔物的氧化鋁球以及作為固化劑的環氧樹脂等。
液晶胞外側使用的偏光板可以列舉用乙酸纖維素(cellulose acetate)保護膜夾住使聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)拉伸配向的同時吸收碘所得的稱作為「H膜」的偏光膜(polarizing film)而形成的偏光板或者H膜自身所形成的偏光板。
如此製造的本發明的液晶顯示元件，其顯示性能優良，並且即使長時間使用，顯示性能也不會變差。
圖1是根據本發明一實施例的液晶顯示元件的側視圖。 液晶顯示元件100包括第一單元110、第二單元120及液晶單元130，其中第二單元120與第一單元110分離配置，且液晶單元130設置在第一單元110與第二單元120之間。
第一單元110包括第一基板112、電極114及第一液晶配向膜116，其中電極114位於第一基板112與第一液晶配向膜116之間，並且第一液晶配向膜116位於液晶單元130的一側。
第二單元120包括第二基板122及第二液晶配向膜126，其中第二液晶配向膜126位於液晶單元130的另一側。換言之，液晶單元130是位於第一液晶配向膜116與第二液晶配向膜126之間。
第一基板112與第二基板122是選自於透明材料等，其中，透明材料包括但不限於用於液晶顯示裝置的無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、硬質玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚丁烯對苯二甲酸酯、聚醚碸或聚碳酸酯等。電極114的材質是擇自於氧化錫(SnO2)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)等的透明電極；或鉻等金屬電極。
第一液晶配向膜116及第二液晶配向膜126各自為上述的液晶配向膜，其作用在於使液晶單元130形成預傾角。此外，電極114包含畫素電極(pixel electrode)及共用電極(common electrode)，而當施予電極114電壓時，電極114可產生平行電場。在此，此平行電場可驅動液晶單元130，進而使液晶單元130中的液晶分子的排列發生改變。液晶單元130所使用的液晶可單獨使用或混合使用，液晶包括但不限於二胺基苯類液晶、噠嗪(pyridazine)類液晶、希夫氏鹼(shiff Base)類液晶、氧化偶氮 基(azoxy)類液晶、聯苯類液晶、苯基環己烷類液晶、聯苯(biphenyl)類液晶、苯基環己烷(phenylcyclohexane)類液晶、酯(ester)類液晶、三聯苯(terphenyl)、聯苯環己烷(biphenylcyclohexane)類液晶、嘧啶(pyrimidine)類液晶、二氧六環(dioxane)類液晶、雙環辛烷(bicyclooctane)類液晶或立方烷(cubane)類液晶等，且可視需求再添加例如是氯化膽固醇(cholesteryl chloride)、膽固醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽固醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等的膽固醇型液晶、或是以商品名「C-15」、「CB-15」(默克公司製造)的對掌(chiral)劑等；或者是對癸氧基苯亞甲基-對胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等強介電性(ferroelectric)類液晶。
使用本發明的液晶配向劑所製作的液晶顯示元件適用於各種液晶顯示元件，例如是扭轉向列(twisted nematic，TN)型、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)型、薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)型、垂直配向(vertical alignment，VA)型、共面切換型(IPS)或光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)型等液晶顯示元件。此外，根據所選擇的液晶，亦可使用於強介電性或反強介電性等不同的液晶顯示元件。上述液晶顯示元件中，特別適用於IPS型的液晶顯示元件。在下述實施例中，僅以將液晶配向劑應用於IPS型之液晶顯示元件為例，但本發明並不限於此。
聚合物組成物(A)的合成例與比較合成例
以下說明聚合物組成物(A)的合成例A-1-1至合成例 A-1-12、合成例A-2-1至合成例A-2-2以及比較合成例A-3-1至比較合成例A-3-5：
合成例A-1-1
在容積500毫升的四頸錐瓶上設置氮氣入口、攪拌器、冷凝管及溫度計，並導入氮氣。然後，在四頸錐瓶中，加入由式(I-4)表示的二胺化合物(以下稱為b-1-1)8.43克(0.025莫耳)、偏苯三甲酸酐(以下稱為a-2-1)0.38克(0.002莫耳)以及80克的N-甲基-2-吡酪烷酮(以下簡稱NMP)。之後，在室溫下攪拌至溶解，再加入對-二胺苯(以下稱為b-2-1)2.7克(0.025莫耳)、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(以下稱為a-1-1)8.82克(0.045莫耳)、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐(以下稱為a-1-2)0.9克(0.003莫耳)以及NMP 20克。接著，在室溫下反應2小時。待反應結束後，將反應溶液倒入1500毫升水中，以使聚合物析出。然後，過濾所得的聚合物，並重複以甲醇清洗及過濾三次，置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得聚合物組成物(A-1-1)。
合成例A-1-2至A-1-12
合成例A-1-2至A-1-12是以與合成例A-1-1相同的步驟來分別製備聚合物組成物(A-1-2)至(A-1-12)，並且其不同處在於：改變原料的種類及其使用量(如表1所示)。
表1及表2中標號所對應的化合物如下所示。
合成例A-2-1
在容積500毫升的四頸錐瓶上設置氮氣入口、攪拌器、冷凝管及溫度計，並導入氮氣。然後，在四頸錐瓶中，加入由式(I-4)表示的二胺化合物(b-1-1)8.43克(0.025莫耳)、偏苯三甲酸酐(a-2-1)0.38克(0.002莫耳)以及80克的N-甲基 -2-吡酪烷酮(NMP)。之後，在室溫下攪拌至溶解，再加入對-二胺苯(b-2-1)2.7克(0.025莫耳)、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(a-1-1)8.82克(0.045莫耳)、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐(a-1-2)0.9克(0.003莫耳)以及NMP 20克。室溫下反應6小時後，加入NMP 97克、醋酸酐2.55克及吡啶19.75克，升溫至60℃，且持續攪拌2小時，以進行醯亞胺化反應。反應結束後，將反應溶液倒入1500毫升水中，以使聚合物析出。然後，過濾所得的聚合物，並重複以甲醇清洗及過濾三次，置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得聚合物組成物(A-2-1)。
合成例A-2-2
合成例A-2-2是以與合成例A-2-1相同的步驟來分別製備聚合物組成物(A-2-2)，並且其不同處在於：改變原料的種類及其使用量(如表1所示)。
比較合成例A-3-1至比較合成例A-3-5
比較合成例A-3-1至比較合成例A-3-5的聚合物組成物是以與合成例A-1-1相同的步驟來製備來分別製備聚合物組成物(A-3-1)至(A-3-5)，並且其不同處在於：改變原料的種類及其使用量(如表2所示)。
液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件的實施例與比較例
以下說明液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件的實施例1至實施例15以及比較例1至比較例6：
實施例1 a. 液晶配向劑
秤取100重量份的聚合物組成物(A-1-1)、1200重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下稱為B-1)以及600重量份的乙二醇正丁基醚(以下稱為B-2)，並且在室溫下攪拌混合而形成實施例1的液晶配向劑。
b. 液晶配向膜及液晶顯示元件
將實施例1的液晶配向劑以印刷機(由日本寫真印刷株式會社製造，型號為S15-036)塗佈於一片具有以櫛齒狀方式設置的鉻電極的第一玻璃基板，以形成預塗層。之後，將第一玻璃基板放置於加熱板上，並以溫度為100℃、時間為5分鐘的條件進行預烘烤。接著，在循環烘箱中，以溫度為220℃、時間為30分鐘的條件進行後烘烤。最後，經過配向處理後，即可獲得櫛齒狀鉻電極上面形成了實施例1的液晶配向膜的第一玻璃基板。
將實施例1的液晶配向劑以印刷機塗佈於一片不具有電極的第二玻璃基板上，以形成預塗層。之後，以同上述的方式進行預烘烤、後烘烤及配向處理後，可獲得上面形成了實施例1的液晶配向膜的第二玻璃基板。於第一玻璃基板與第二玻璃基板的其中之一的週邊塗以含有直徑3.5μm氧化鋁球以及環氧樹脂的密封劑，並將第一玻璃基板與第二玻璃基板以與配向方向為逆平行(antiparallel)的方式進行貼合，再以熱壓機施以10kg的壓力，在溫度為150℃的條件下進行貼合。然後，以液晶注入機(島津製作所製造，型號為ALIS-100X-CH)進行液晶注入。接著，利用紫外光硬化膠封住液晶注入口，以紫外光燈照光使紫外光硬化膠硬化，再分別於兩片玻璃基板的外側貼上偏光板，即可獲得實施例1的IPS型液晶顯示元件。
將實施例1的液晶顯示元件以下列各評價方式進行評價，其結果如表3所示。
表3及表4中標號所對應的化合物如下所示。
實施例2至實施例15
實施例2至實施例15的液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件是以與實施例1相同的步驟分別製備，並且其不同處在於：改變聚合物組成物(A)、溶劑(B)、具有至少兩個環氧基的化合物(C)以及添加劑(D)的種類及其使用量，如表3所示。將實施例2至15所製得液晶顯示元件以下列各評價方式進行評價，其結果如表3所示。
比較例1至比較例6
比較例1至比較例6的液晶配向劑、液晶配向膜及液晶 顯示元件是以與實施例1相同的步驟分別製備，不同的地方在於：改變聚合物組成物(A)、溶劑(B)、具有至少兩個環氧基的化合物(C)以及添加劑(D)的種類及其使用量，如表4所示。對比較例1至比較例6所製得液晶顯示元件以下列各評價方式進行評價，其結果如表4所示。
評價方式 a. 離子密度(Ion density，ID)
利用電氣測量機台(東陽公司(TOYO Corporation)製造，型號為Model 6254)分別測量實施例1至實施例15及比較例1至比較例6的液晶顯示元件的離子密度。測試條件是施加1.7伏特電壓、0.01Hz的三角波，在電流-電壓的波形中，計算0至1伏特的波峰面積可測得離子密度(單位為pC/cm2)。離子密度(ID)越低，代表液晶顯示元件的品質越佳。離子密度的評價基準如下所示。
◎：ID<50
○：50≦ID<100
△：100≦ID<200
×：200≦ID
b. 紫外線可靠性
液晶顯示元件的紫外線可靠性是以電壓保持率來評價。進一步而言，電壓保持率的量測方法如下所述。
利用電氣測量機台(東陽公司製，型號Model 6254) 分別測量實施例1至實施例15及比較例1至比較例6的液晶顯示元件的電壓保持率。測試條件是施加4伏特電壓，歷時2毫秒後解除電壓，並量測解除起1667毫秒後的電壓保持率(計為VHR1)。接著，將液晶顯示元件以4200mJ/cm2的紫外光(紫外光照射機型號為KN-SH48K1；光能興業製造)照射後，以相同測試條件測量經紫外光照射後的電壓保持率(計為VHR2)。最後，以式(7)計算即可獲得電壓保持率變化百分比(計為VHRUV(%))。電壓保持率變化百分比越低，代表紫外線可靠性越佳。
電壓保持率變化百分比的評價基準如下所示。
◎：VHRUV<5%
○：5%≦VHRUV<10%
△：10%≦VHRUV<20%
×：20%≦VHRUV
<評價結果>
由表3以及表4得知，與使用含有三羧酸酐化合物(a-2)以及二胺化合物(b-1)的聚合物組成物(A)的液晶配向劑的液晶顯示元件(實施例1至實施例15)相比，沒有使用含有三羧酸酐化合物(a-2)的聚合物組成物(A)的液晶配向劑的液晶顯示元件(比較例1、3、4、5、6)紫外線可靠性不佳；沒有使用含有二胺化合物(b-1)的聚合物組成物(A)的液晶配向劑的液晶顯示元件(比較例2、3)的離子密度高，因此存在嚴重的顯示缺陷。
此外，當使用含有三羧酸酐化合物(a-2)與二胺化合物(b-1)的莫耳比值(a-2)/(b-1)為0.1至5(實施例3、5、7、8、10、12、14)的液晶配向劑時，液晶顯示元件具有更佳的紫外線可靠性。
又，當使用含有具有至少兩個環氧基的化合物(C)(實施例4、8、13)的液晶配向劑時，液晶顯示元件的離子密度較低，而液晶顯示元件的顯示品質較佳。
綜上所述，本發明的液晶配向劑所包括的的聚合物組成物由於含有三羧酸酐化合物與特定的二胺化合物，故將其應用於液晶配向膜時，液晶顯示元件具有較佳的紫外線可靠性及較低的離子密度，因而適用於液晶配向膜以及液晶顯示元件。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧液晶顯示元件
110‧‧‧第一單元
112‧‧‧第一基板
114‧‧‧電極
116‧‧‧第一液晶配向膜
120‧‧‧第二單元
122‧‧‧第二基板
126‧‧‧第二液晶配向膜
130‧‧‧液晶單元

Claims (8)

  1. 一種液晶配向劑，包括：聚合物組成物(A)；以及溶劑(B)，其中，所述聚合物組成物(A)是由混合物反應而獲得，所述混合物包括羧酸酐組份(a)及二胺組份(b)，所述羧酸酐組份(a)包括四羧酸二酐化合物(a-1)及三羧酸酐化合物(a-2)，所述二胺組份(b)包括由式(I)表示的二胺化合物(b-1)，且所述三羧酸酐化合物(a-2)與所述二胺化合物(b-1)的莫耳比值(a-2)/(b-1)為0.1至5， 式(I)中，R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基、乙醯胺基、氟原子、氯原子或溴原子；R2各自獨立表示碳數為1至3的烷基；m各自獨立表示0至3的整數；n表示0至4的整數。
  2. 如專利申請範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，在所述式(I)中，R1各自獨立表示氫原子、碳數為1至10的烷基、碳數為1至10的烷氧基或乙醯胺基。
  3. 如專利申請範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，所述三羧酸酐化合物(a-2)包括環狀三羧酸酐化合物。
  4. 如專利申請範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，基於所述羧酸酐組份(a)的總莫耳數為100莫耳，所述三羧酸酐化合物(a-2)的使用量為1至50莫耳。
  5. 如專利申請範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，基於所述二胺組份(b)的總莫耳數為100莫耳，所述二胺化合物(b-1)的使用量為1至80莫耳。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，更包括具有至少兩個環氧基的化合物(C)。
  7. 一種液晶配向膜，其是由如專利申請範圍第1項至第6項中任一項所述的液晶配向劑而形成。
  8. 一種液晶顯示元件，其包括如專利申請範圍第7項所述的液晶配向膜。
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