TWI529242B - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
本發明是有關一種光配向型液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件，特別是提供一種液晶配向劑，其可以製作出經紫外線照射後離子密度低的液晶顯示元件、及其所形成的液晶配向膜，以及具有該液晶配向膜的液晶顯示元件。
液晶顯示器廣泛地應用在電視與各種監視器等。作為LCD顯示元件，已知具有以下液晶胞(cell)的LCD顯示元件：扭轉向列(Twisted Nematic，TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic，STN)型、共面切換(In Plane Switching，IPS)型、變更IPS型等的電極結構，並提高顯示元件部分的開口率而使亮度提升的邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)型等。
作為使這些液晶胞的液晶配向的方法，已知有以下方法：在基板表面形成液晶配向膜等的有機膜，並以人造絲(rayon)等的布材在一定方向上摩擦(rubbing)該有機膜的表面；在基板表 面斜向蒸鍍氧化矽；使用LB法(Langmuir-Blodgett)形成具有長鏈烷基的單分子膜等方法。其中，就基板尺寸、液晶的配向均一性、處理時間與處理成本的觀點而言，最常見的是利用摩擦處理。
然而，若藉由摩擦處理來進行液晶的配向，則恐怕會因過程中產生的灰塵或靜電而使灰塵附著在配向膜的表面，而造成顯示不良。特別是具有薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)元件的基板，產生的靜電會造成TFT元件的電路損壞，而造成產率降低。再者，對於今後逐漸高細緻化的液晶顯示元件，隨著畫素的高密度化，在基板表面會產生凹凸，因此有難以均一地進行摩擦處理的趨勢。
於是，為了避免上述不良狀態的發生，已知有藉由對感光性薄膜照射偏光或非偏光的放射線而賦予液晶配向能力的光配向法(如日本專利特開2005-037654)。該文獻提出一種具有共軛烯酮(conjugated enone)的重複單元及具有醯亞胺構造的液晶配向劑。藉此，靜電與灰塵將不會產生，而可實現均一的液晶配向。此外，此方法與摩擦處理相比，可任意方向且精密地控制液晶配向方向。進而，藉由在照射放射線時使用光罩等，而可在一個基板上任意地形成液晶配向方向不同的多個區域。
然而，該液晶配向劑所製得的液晶顯示元件仍存在經紫外線照射後離子密度過高的問題，導致顯示品質低下而無法被業者所接受。
有鑑於此，本發明提供一種液晶配向劑、使用該液晶配向劑的液晶配向膜以及液晶顯示元件，其能夠解決該液晶配向劑所製得的液晶顯示元件經紫外線照射後離子密度過高的問題。
本發明提供一種液晶配向劑，其包括聚合物組成物(A)、光聚合性化合物(B)以及溶劑(C)，其中，聚合物組成物(A)是由包括四羧酸二酐組份(a)及二胺組份(b)的混合物反應所製得，光聚合性化合物(B)是如式(1)所示：
式(1)中，R1獨立地表示式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基、氫原子、鹵素原子、-CN、-CF3、-CF2H、-CFH2、-OCF3、-OCF2H、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基，其中，該烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，且含氫原子的官能基中，該氫原子可任意被鹵素原子或-CN取代；R1至少一者為式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基；Y獨立地表示碳數3~21的飽和或不飽和的獨立環、縮合環或螺環的二價基，其中，該環中任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、-N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代，且該烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、 -OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代；Z獨立地表示單鍵或碳數1~20的伸烷基，其中，該伸烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代，且任意的-H可被鹵素原子、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵烷基取代；m表示1~6的整數，且當m為2~6的整數時，複數個-Y-Z-可為相同，亦可為不同；
式(1-1)~(1-5)中，R2表示氫原子、鹵素原子、-CF3或碳數1~5的烷基，該二胺組份(b)包括至少一種具有由式(II)所示的結構的二胺化合物(b-1)。
式(II)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、鹵素原子或氰基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵。
在本發明的一實施例中，上述R1至少一者為式(1-1)~(1-3)所示的聚合性官能基。
在本發明的一實施例中，上述Y分別獨立地表示1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫化萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、雙環[3.1.0]己烷-3,6-二基或三蝶烯-1,4-二基的二價基，其中，該環中任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、-N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代，且該烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。
在本發明的一實施例中，上述的Y是選自由式(1-6)至式(1-30)所示的官能基所構成的組群中的至少一種：
式(1-6)至式(1-30)中，R3表示鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或碳數1~3的鹵烷基。
在本發明的一實施例中，上述的光聚合性化合物(B)是選自由式(1-31)至式(1-42)所示的化合物所構成的組群中的至少一種：
式(1-31)~(1-42)中，R4獨立地表示氫原子或甲基；R5獨立地表示氫原子、鹵素原子、甲基、-CF3、-OCH3、苯基，同一碳原子上的2個R5可形成碳數6~15的飽和或不飽和的碳氫環；i、j獨立地表示1~20的整數。
在本發明的一實施例中，所述二胺化合物(b-1)具有選自由式(II-1)所示的結構以及由式(II-2)所示的結構所構成的組群中的至少一種。
式(II-1)以及式(II-2)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、鹵素原子或氰基；Rc及Rd各自獨立地表示碳數1~40的烷基或經氟原子取代的碳數1~40的烷基；W1、W2及W3各自獨立地表示-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NRe-、-NRe-CO-、-CO-NRe-、-NRe-CO-O-、-O-CO-NRe-、-NRe-CO-NRe-或O-CO-O-，其中Re表示氫原子或碳數1~4的烷基；X1及X2各自獨立地表示亞甲基、伸芳基、二價脂環基、-Si(CH3)2-、-CH=CH-、-C≡C-、具有取代基的亞甲基、具有取代基的伸芳基、具有取代基的二價脂環基、具有取代基的-Si(CH3)2-、具有取代基的-CH=CH，其中所述取代基為氰基、鹵素原子或碳數1~4的烷基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；n4及n7各自獨立地表示1~6的整數；n5及n8各自獨立地表示0~2的整數；n6表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵。
在本發明的一實施例中，基於所述二胺組份(b)的總使用量為100莫耳，所述二胺化合物(b-1)的使用量為10~80莫耳。
在本發明的一實施例中，基於所述聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，所述光聚合性化合物(B)的使用量為5~30重量份。
本發明進而提供一種液晶配向膜，其是由如上所述的液晶配向劑所形成。
本發明更提供一種液晶顯示元件，其包括如上所述的液晶配向膜。
基於上述，本發明之液晶配向劑由於含有特定的二胺化合物以及光聚合性化合物，因而使用該液晶配向劑所製得的液晶顯示元件可以改善先前經紫外線照射後離子密度過高的問題，使本發明所述的液晶配向劑適用於液晶配向膜以及液晶顯示元件。
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‧‧‧第一導電膜
116‧‧‧第一液晶配向膜
120‧‧‧第二單元
122‧‧‧第二基板
124‧‧‧第二導電膜
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。
本發明的液晶配向劑包含聚合物組成物(A)、光聚合性化合物(B)以及溶劑(C)。本發明不限於此，在不影響本發明的功效的情況下，本發明的液晶配向劑亦可包含添加劑(D)。以下將詳細說明液晶配向劑中的各成份。
[聚合物組成物(A)]
本發明的聚合物組成物(A)是由包括四羧酸二酐組份(a)及二胺組份(b)的混合物反應所製得。
詳細而言，聚合物組成物(A)包括聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物、聚醯胺酸-聚醯亞胺嵌段共聚合物或這些聚合物的組合。其中，聚醯亞胺系嵌段共聚合物包括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 聚合物的組合。聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物及聚醯胺酸-聚醯亞胺嵌段共聚合物皆可由四羧酸二酐組份(a)及二胺組份(b)的混合物反應所製得。
<四羧酸二酐組份(a)>
四羧酸二酐組份(a)是選自由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以及由式(I-1)~式(I-6)所示的四羧酸二酐化合物所構成的組群中的至少一種。
以下列舉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的具體例，但本發明並不限於這些具體例。
脂肪族四羧酸二酐化合物的具體例可列舉：乙烷四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐等。
脂環族四羧酸二酐化合物的具體例可列舉：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-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或二環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐等。
芳香族四羧酸二酐化合物的具體例可列舉：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、2,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐、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、2,3,3’,4’-二苯醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、2,3,3’,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、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、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基二苯二酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯基四羧酸二酐、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-1,3-二酮或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。
由式(I-1)~式(I-6)表示的四羧酸二酐化合物如下所示。
式(I-5)中，A1表示含有芳香環的二價基；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(I-5)表示的四羧酸二酐化合物較佳為由式(I-5-1)~式(I-5-3)所示的化合物。
式(I-6)中，A4表示含有芳香環的二價基；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(I-6)所示的四羧酸二酐化合物較佳為由式(I-6-1)所示的化合物。
四羧酸二酐組份(a)較佳為選自由1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclobutane tetracarboxylic acid dianhydride)、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐(2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride)、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、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(pyromellitic dianhydride)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐以及3,3’,4,4’-聯苯碸四羧酸二酐所構成的組群中的至少一種。
基於二胺組份(b)的總莫耳數為100莫耳，四羧酸二酐組份(a)的使用量範圍較佳為20莫耳至200莫耳；四羧酸二酐組份(a)的使用量範圍更佳為30莫耳至120莫耳。
<二胺組份(b)>
二胺組份(b)包括至少一種具有由式(II)所示的結構的二胺化合物(b-1)。但本發明不限於此，二胺組份(b)也可包括其他二胺化合物(b-2)。
式(II)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、鹵素原子或氰基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵。
所述二胺化合物(b-1)較佳為具有選自由式(II-1)所示的結構以及由式(II-2)所示的結構所構成的組群中的至少一種；
式(II-1)以及式(II-2)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、鹵素原子或氰基；Rc及Rd各自獨立地表示碳數1~40的烷基或經氟原子取代的碳數1~40的烷基；W1、W2及W3各自獨立地表示-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NRe-、-NRe-CO-、-CO-NRe-、-NRe-CO-O-、-O-CO-NRe-、-NRe-CO-NRe-或O-CO-O-，其中Re表示氫原子或碳數1~4的烷基；X1及X2各 自獨立地表示亞甲基、伸芳基、二價脂環基、-Si(CH3)2-、-CH=CH-、-C≡C-、具有取代基的亞甲基、具有取代基的伸芳基、具有取代基的二價脂環基、具有取代基的-Si(CH3)2-、具有取代基的-CH=CH，其中所述取代基為氰基、鹵素原子或碳數1~4的烷基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；n4及n7各自獨立地表示1~6的整數；n5及n8各自獨立地表示0~2的整數；n6表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵。
式(II-1)以及式(II-2)中，碳數1~40的烷基的具體例可列舉：正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正月桂基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等，經氟原子取代的碳數1~40的烷基的具體例可列舉：4,4,4-三氟丁基、4,4,5,5,5-五氟戊基、4,4,5,5,6,6,6-七氟己基、3,3,4,4,5,5,5-七氟戊基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3,3-五氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、2-(全氟癸基)乙基等。
經氟原子取代的碳數1~40的烷基為一部分或全部氫原子經氟原子取代的碳數1~40的烷基，較佳為一部分或全部氫原子經氟原子取代的碳數1~20的烷基。
經氟原子取代的碳數1~40的烷基較佳為直鏈狀或分枝狀的碳數1~16的氟代烷基，並且從可以表現出良好的液晶配向性的觀點考慮，較佳為碳數1~8的直鏈氟代烷基，更佳為碳數3~6的直鏈氟代烷基，例如2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟正丙基、4,4,4- 三氟正丁基、4,4,5,5,5-五氟正戊基或4,4,5,5,6,6,6-七氟己基等，並且較佳為2,2,2-三氟乙基、3,3,3-三氟正丙基、4,4,4-三氟正丁基或4,4,5,5,5-五氟正戊基。
具有由式(II-1)所示的結構的二胺化合物(b-1)的具體例包括由式(II-1-1)至式(II-1-25)所示的化合物。
具有由式(II-2)表示的結構的二胺化合物(b-1)的具體例包括式(II-2-1)至式(II-2-2)所表示的化合物。
二胺化合物(b-1)較佳為選自由式(II-1-3)、式(II-1-6)、式(II-1-7)、式(II-2-1)所示的二胺化合物所構成的組群中的至少一種。
基於所述二胺組份(b)的總使用量為100莫耳，所述二胺化合物(b-1)的使用量為10~80莫耳，較佳為15~70莫耳，更佳為20~60莫耳。
若液晶配向劑不使用二胺化合物(b-1)，則使用該液晶配向劑所製備的液晶顯示元件於照射紫外線後仍有離子密度過高的問題。
其他二胺化合物(b-2)可列舉為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}、如下式 (IV-1)~式(IV-30)所示的二胺化合物：
於式(IV-1)中，Y1表示-O-、、、 、，或者，且Y2表示含甾基 (steroid)、三氟甲基、氟基、碳數2至30的烷基，或者衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子環狀結構的一價基。
上式(IV-1)所示的二胺化合物較佳為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-2,4-二胺基苯(1-dodecoxy-2,4-diaminobenzene)、1-十六烷氧基-2,4-二胺基苯(1-hexadecoxy-2,4-diaminobenzene)、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯(1-octadecoxy-2,4-diaminobenzene)或下式(IV-1-1)至式(IV-1-6)所示的二胺化合物：
於式(IV-2)中，Y1與式(IV-1)中的Y1同義，Y3及Y4表示二價脂肪族環、二價芳香族環或二價雜環基，且Y5表示碳數3至18的烷基、碳數3至18的烷氧基、碳數1至5的氟烷基、碳數1至5的氟烷氧基、氰基或鹵素原子。
式(IV-2)所示的二胺化合物較佳為式(IV-2-1)至式(IV-2-13)所示的二胺化合物：
於式(IV-2-10)至式(IV-2-13)中，s表示3至12的整數。
於式(IV-3)中，Y6表示氫原子、碳數1至5的醯基、碳數1至5的烷基、碳數1至5的烷氧基或鹵素，且每個重複單元中的Y6可為相同或不同，且u為1~3的整數。
式(IV-3)所示的二胺化合物較佳為選自於(1)當u為1時：對-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯或2,5-二胺甲苯等；(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；(3)當u為3時：1,4-雙(4’- 胺基苯基)苯等。其中，以對-二胺苯、2,5-二胺甲苯、4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯及1,4-雙(4’-胺基苯基)苯為更佳。
於式(IV-4)中，v為2至12的整數。
於式(IV-5)中，w為1至5的整數。較佳地，式(IV-5)是選自於4,4’-二胺基-二苯基硫醚。
於式(IV-6)中，Y7及Y9為相同或不同，且分別地表示二價有機基；Y8表示衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子環狀結構的二價基。
於式(IV-7)中，Y10、Y11、Y12及Y13為相同或不同的，且表示 碳數1至12的烴基；a表示1~3的整數；b表示1至20的整數。
於式(IV-8)中，Y14表示氧原子或伸環己烷基；Y15表示-CH2-；Y16表示伸苯基或伸環己烷基；Y17表示氫原子或庚基。
式(IV-8)所示的二胺化合物較佳為選自於如下式(IV-8-1)及式(IV-8-2)所示的二胺化合物。
式(IV-9)至式(IV-30)所示的二胺化合物如下所示：
於式(IV-17)至式(IV-25)中，Y18較佳為碳數1至10的烷基或碳數1至10的烷氧基，Y19較佳為氫原子、碳數1至10的烷基或碳數1至10的烷氧基。
其他二胺化合物(b-2)較佳為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、式(IV-1-1)、式(IV-1-2)、式(IV-1-5)、式(IV-2-1)、式(IV-2-11)、對-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯、式(IV-8-1)、式(IV-26)或式(IV-29)所表示的化合物。
當液晶配向劑使用式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-8)或式(IV-26)~式(IV-30)所表示的其他二胺化合物(b-2)時，則使用該液晶配向劑所製備的液晶顯示元件於照射紫外線後離子密度較低。
所述其他二胺化合物(b-2)可單獨一種或混合複數種使用。
基於該二胺組份(b)的總使用量為100莫耳，上述的其他二胺化合物(b-2)的使用量通常為20莫耳至90莫耳，較佳為30莫耳至85莫耳，更佳為40莫耳至80莫耳。
[聚合物組成物(A)的合成方法] <聚醯胺酸聚合物>
該聚醯胺酸聚合物製備的方法包含以下步驟：將包括四羧酸二酐組份(a)與二胺組份(b)的混合物溶於溶劑中，在0℃至100 ℃的溫度條件下進行聚縮合反應並反應1小時~24小時，接著再將上述的反應溶液以蒸發器進行減壓蒸餾方式，即可得到聚醯胺酸聚合物，或者將上述的反應溶液倒入大量的貧溶劑中，得到一析出物，接著經由減壓乾燥方式將該析出物進行乾燥處理，即可得到聚醯胺酸聚合物。
該用於聚縮合反應中的溶劑可與該液晶配向劑中的溶劑相同或不同，且該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N-甲基-2-吡咯烷酮、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、六甲基磷酸三胺等的非質子系極性溶劑；間-甲酚、二甲苯酚、酚、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範圍較佳為200重量份至2000重量份；用於聚縮合反應中的溶劑的使用量範圍更佳為300重量份至1800重量份。
特別地，於該聚縮合反應中，該溶劑可併用適量的貧溶劑，只要不讓該聚醯胺酸聚合物析出即可。該貧溶劑可以單獨一種使用或者混合複數種使用，且其包含但不限於(1)醇類：甲醇、乙醇、異丙醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇等；(2)酮類：丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等；(3)酯類：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、乙二醇乙基醚醋酸酯等；(4)醚類：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、二乙二醇二甲基醚等；(5)鹵化烴類：二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、鄰-二氯苯等；(6)烴類：四氫呋喃、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等；或(7)上述的一組合。較佳地，基於二胺化合物(a)的使用量為100重量份，該貧溶劑的用量範圍為0重量份至60重量份；更佳地，該貧溶劑用量範圍為0重量份至50重量份。
<聚醯亞胺聚合物>
該聚醯亞胺聚合物的製備方法包含將一包括四羧酸二酐組份(a)與二胺組份(b)的混合物溶解在溶劑中，進行聚合反應形成聚醯胺酸聚合物，並在脫水劑及觸媒的存在下，進一步加熱並進行脫水閉環反應，使得該聚醯胺酸聚合物中的醯胺酸官能基經由脫水閉環反應轉變成醯亞胺官能基(即醯亞胺化)，而得到聚醯亞胺聚合物。
用於脫水閉環反應中的溶劑可與該液晶配向劑中的溶劑相同或不同。基於聚醯胺酸聚合物的使用量為100重量份，用於脫水閉環反應中的溶劑的使用量範圍較佳為200重量份至2,000重量份；用於脫水閉環反應中的溶劑的使用量範圍更佳為300重量份至1,800重量份。
當該脫水閉環反應的操作溫度低於40℃時，將致使反應不完全，導致該聚醯胺酸聚合物的醯亞胺化程度變低；然而，該脫水閉環反應的操作溫度高於200℃時，所得的聚醯亞胺聚合物的重量平均分子量偏低。因此，為獲得較佳的聚醯胺酸聚合物的醯 亞胺化程度，脫水閉環反應的操作溫度範圍較佳為40℃至200℃；該脫水閉環反應的操作溫度範圍更佳為40℃至150℃。
用於脫水閉環反應中的脫水劑可列舉：醋酸酐、丙酸酐、三氟醋酸酐等酸酐類化合物。基於聚醯胺酸聚合物為1莫耳，脫水劑的使用量範圍為0.01莫耳至20莫耳。該用於脫水閉環反應中的觸媒可列舉：吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶等吡啶類化合物；三乙基胺等三級胺類化合物。基於脫水劑為1莫耳，觸媒的使用量範圍為0.5莫耳至10莫耳。
<聚醯亞胺系嵌段共聚合物>
聚醯亞胺系嵌段共聚合物的製備方法包含的步驟為：將起始物溶於溶劑中，並進行聚縮合反應而得，其中，該起始物包括至少一如上所述的聚醯胺酸聚合物及/或至少一如上所述的聚醯亞胺聚合物，且進一步地還可包括四羧酸二酐組份及二胺組份。
該起始物中的四羧酸二酐組份及二胺組份是與上述製備聚醯胺酸聚合物中所使用的四羧酸二酐組份(a)及二胺組份(b)相同，且用於聚縮合反應中的溶劑可與該液晶配向劑中的溶劑相同。
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範圍較佳為200重量份至2000重量份；用於聚縮合反應中的溶劑的使用量範圍更佳為300重量份至1800重量份。聚縮合反應的操作溫度範圍較佳為0℃至200℃；聚縮合反應的操作溫度範圍更佳為0℃至100℃。
起始物包含但不限於(1)兩末端基相異且構造相異的聚醯 胺酸聚合物；(2)兩末端基相異且構造相異的聚醯亞胺聚合物；(3)末端基相異且構造相異的聚醯胺酸聚合物及聚醯亞胺聚合物；(4)聚醯胺酸聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份，其中，該四羧酸二酐組份及二胺組份中的至少一種與形成聚醯胺酸聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的構造相異；(5)聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份，其中，該四羧酸二酐組份及二胺組份中的至少一種與形成聚醯亞胺聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的構造相異；(6)聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份，其中，該四羧酸二酐組份及二胺組份的至少一種與形成聚醯胺酸聚合物及聚醯亞胺聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的構造相異；(7)二種構造相異的聚醯胺酸聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份；(8)二種構造相異的聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份；(9)二種末端基為酸酐基且構造相異的聚醯胺酸聚合物及二胺組份：(10)二種末端基為胺基且構造相異的聚醯胺酸聚合物，及四羧酸二酐組份；(11)二種末端基為酸酐基且構造相異的聚醯亞胺聚合物，及二胺組份；(12)二種末端基為胺基且構造相異的聚醯亞胺聚合物，及四羧酸二酐組份。
在不影響本發明的功效範圍內，聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物，及聚醯亞胺系嵌段共聚合物較佳為預先進行了分子量調節的末端修飾型聚合物。藉由使用末端修飾型的聚合物，可改善該液晶配向劑的塗佈性能。末端修飾型聚合物是藉由在該聚 醯胺酸聚合物進行聚縮合反應的同時，加入單官能性化合物而製得。單官能性化合物包含：(1)一元酸酐：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、正十六烷基琥珀酸酐等；(2)單胺化合物：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、正二十烷胺等；(3)單異氰酸酯化合物：異氰酸苯酯、異氰酸萘基酯等。
[光聚合性化合物(B)]
本發明的光聚合性化合物(B)例如是由式(1)所示的化合物：
式(1)中，R1獨立地表示式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基、氫原子、鹵素原子、-CN、-CF3、-CF2H、-CFH2、-OCF3、-OCF2H、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基，其中，該烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，且含氫原子的官能基中，該氫原子可任意被鹵素原子或-CN取代；R1至少一者為式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基；Y獨立地表示碳數3~21的飽和或不飽和的獨立環、縮合環或螺環的二價基，其中，該環中任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、 -N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代，且該烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代；Z獨立地表示單鍵或碳數1~20的伸烷基，其中，該伸烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代，且任意的-H可被鹵素原子、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵烷基取代；m表示1~6的整數，且當m為2~6的整數時，複數個-Y-Z-可為相同，亦可為不同。
式(1-1)至式(1-5)中，R2表示氫原子、鹵素原子、-CF3或碳數1至5的烷基。
式(1)中，R1至少一者較佳為式(1-1)~(1-3)所示的聚合性 官能基。
式(1)中，Y表示的環狀基的具體例可列舉：1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫化萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、雙環[3.1.0]己烷-3,6-二基或三蝶烯-1,4-二基的二價基。這些環狀基中的任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、-N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代。於烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。
就可進一步降低液晶配向劑的離子密度的觀點而言，Y表示的環狀基較佳為由式(1-6)至式(1-30)所示的基：
於式(1-6)至式(1-30)中，R3表示鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或碳數1~3的鹵烷基。
光聚合性化合物(B)較佳為由式(1-31)至式(1-42)所示的化合物：
於式(1-31)至式(1-42)中，R4獨立地表示氫原子或甲基，而R5分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、甲基、-CF3、-OCH3、苯基或同一碳原子上的2個R5可形成碳數6~15的飽和或不飽和的碳氫環。i與j分別獨立地表示1至20的整數。
光聚合性化合物(B)更佳為式(1-43)至式(1-97)所示的化合物：
光聚合性化合物(B)特佳為式(1-44)至式(1-50)或式(1-69)至式(1-97)所示的化合物。當光聚合性化合物(B)為式(1-44)至式(1-50)或式(1-69)至式(1-97)所示的化合物時，所製備的液晶配向劑應用於液晶顯示元件時於紫外線照射後具有較低的離子密度。
光聚合性化合物(B)可單獨一種或混合複數種使用。
基於聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，光聚合性 化合物(B)的使用量為5重量份至30重量份，較佳為8重量份至25重量份，更佳為10重量份至20重量份。
若液晶配向劑不使用光聚合性化合物(B)，則使用該液晶配向劑所製備的液晶顯示元件於照射紫外線後仍有離子密度過高的問題。
[溶劑(C)]
本發明之液晶配向劑中所使用的溶劑較佳為選自由N-甲基-2-吡咯烷酮、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、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、二甘醇單甲基醚、二甘醇單乙基醚、二甘醇單甲基醚乙酸酯、二甘醇單乙基醚乙酸酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺所構成的組群中的至少一種。該溶劑可以單獨一種使用或者混合複數種使用。
基於聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，溶劑(C)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。
[添加劑D]
在不影響本發明的功效範圍內，在本發明之液晶配向劑中還可加入添加劑(D)，且該添加劑(D)為環氧化合物或具有官能性基的矽烷化合物等。該添加劑(D)的作用是用來提高液晶配向膜與 基板表面的附著性。該添加劑(D)可以單獨一種使用或者混合複數種使用。
具有官能性基的矽烷化合物的具體例可列舉：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等。
環氧化合物的具體例可列舉：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等。
基於聚合物組成物(A)的總使用量為100重量份，添加劑(D)的使用量範圍較佳為0.5重量份至50重量份，更佳為1重量份至45重量份。
[液晶配向劑的製造方法]
本發明的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。例如：先將以上述方式製備而成的聚合物組成物(A)與光聚合性化合物(B)混合均勻成混合物。接著，在混合物中於溫度為0℃至200℃的條件下添加溶劑(C)，並選擇性地加入添加劑(D)，最後以攪拌裝置持續攪拌至溶解即可。較佳的是於20℃至60℃的溫度下進行溶劑(C)的添加。
在25℃下，本發明的液晶配向劑的黏度通常為15cps至35cps，較佳為17cps至33cps，更佳為20cps至30cps。
[液晶配向膜]
本發明的液晶配向劑，可以適當用於通過光配向法形成液晶配向膜。
形成液晶配向膜的方法可以列舉例如將液晶配向劑塗附在基板上形成塗膜，並從相對於塗膜面傾斜的方向上對該塗膜照射偏光或非偏光的放射線；或者從相對於塗膜面垂直的方向上對該塗膜照射偏光放射線，藉此對塗膜賦予液晶配向能的方法。
首先，通過例如輥塗法、旋塗法、印刷法、噴墨法(ink-jet)等適當的塗佈方法，將本發明的液晶配向劑塗佈在設置了圖案狀透明導電膜的基板的透明導電膜一側。塗佈後，對該塗佈面進行預烤處理(pre-bake treatment)，接著進行後烤處理(post-bake treatment)，藉此形成塗膜。上述的預烤處理目的在於使預塗層中的有機溶劑揮發。預烤處理的條件例如為在40~120℃下進行0.1~5分鐘。後烤處理的條件較佳為在120~300℃下，更佳在150~250℃下，較佳進行5~200分鐘，更佳進行10~100分鐘。後烤後的塗膜膜厚較佳為0.001~1μm，且更佳為0.005~0.5μm。
基板可以使用例如由浮法玻璃(float glass)、鈉鈣玻璃等玻璃；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚醚碸或聚碳酸酯等塑膠等所形成的透明基板等。
透明導電膜可以使用由SnO2所形成的NESA膜、由In2O3-SnO2所形成的ITO膜等。為了形成這些透明導電膜圖案可以採用光蝕刻技術(photo-etching)、在形成透明導電膜時使用光罩(mask)的方法等。
在塗佈液晶配向劑時，為了使基板或透明導電膜與塗膜的密著性更加良好，可以在基板和透明導電膜上預先塗佈官能性矽烷化合物、鈦酸酯化合物(titanate)等。
接著，通過對塗膜照射偏光或非偏光的放射線而賦予液晶配向能，由前述塗膜形成液晶配向膜。此處，放射線可以使用例如包括150~800nm波長光的紫外線和可見光，並較佳包括300 ~400nm波長光的紫外線。在所用的放射線為偏光(直線偏光或部分偏光)時，可以從相對於塗膜面垂直的方向上進行照射，而為了賦予預傾角，也可以從傾斜方向進行照射。另一方面，在照射非偏光的放射線時，必須從相對於塗膜面傾斜的方向上進行照射。
照射放射線的光源可以使用例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬氣共振燈、氙燈或準分子雷射器等。前述較佳波長區域的紫外線，可以通過將前述光源與例如濾光片、衍射光柵等並用的方法等而得到。
放射線的照射量較佳為1J/m2以上且小於10000J/m2，更佳為10~3000J/m2。另外，在通過光配向法對由以往已知的液晶配向劑所形成的塗膜賦予液晶配向能時，需要10000J/m2以上的放射線照射量。然而，如果使用本發明的液晶配向劑，則即使光配向法時的放射線照射量為3000J/m2以下，進一步為1000J/m2以下，再進一步為300J/m2以下，也可以賦予良好的液晶配向能，從而有助於降低液晶顯示元件的製造成本。
[液晶顯示元件]
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。
準備兩塊如上所述形成了液晶配向膜的基板，並在這兩塊基板間配置液晶，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，將兩塊基板隔著間隙(胞間隙)相對配 置，使各自的液晶配向膜相對向；使用密封劑將兩塊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ODF(One Drop Fill，滴注)方式的方法。首先，在形成液晶配向膜的兩塊基板中的一塊基板上的規定部位，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，貼合另一塊基板，使液晶配向膜相對向；接著，對基板整面照射紫外線，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，由此可以得到本發明的液晶顯示元件。此處，當液晶配向膜為水平配向性時，通過調整形成了液晶配向膜的兩片基板中照射的直線偏光放射線的偏光方向所成角度以及各個基板與偏光板的角度，可以得到具有TN型或STN型液晶胞的液晶顯示元件。另一方面，當液晶配向膜為垂直配向性時，通過構成液晶胞，使形成了液晶配向膜的兩片基板的配向容易軸(easy-to-align axis)的方向平行，並將偏光板與該液晶胞貼合在一起，使其偏光方向與配向容易軸成45°角，可以形成具有垂直配向型液晶胞的液晶顯示元件。
密封劑的具體例包括含有作為間隔物的氧化鋁球或固化劑的環氧樹脂等。
液晶的具體例包括向列型液晶或碟狀型液晶等。
在TN型或STN型液晶胞情況下，較佳具有正介電異方向性的向列型液晶，其可以使用例如聯苯類液晶(biphenyl-based liquid crystals)、苯基環己烷類液晶(phenyl cyclohexane-based liquid crystal)、酯類液晶、三聯苯類液晶(terphenyl liquid crystal)、聯苯基環己烷類液晶(biphenyl cyclohexane-based liquid crystals)、嘧啶類液晶(pyrimidine-based liquid crystals)、二噁烷類液晶(dioxane-based liquid crystals)、雙環辛烷類液晶(bicyclooctane-based liquid crystals)、立方烷類液晶(cubane-based liquid crystals)等。此外，在前述液晶中還可以進一步添加例如氯化膽甾醇(cholesteryl chloride)、膽甾醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽甾醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等膽甾型液晶(cholesteric liquid crystal)；以商品名「C-15」、「CB-15」(默克公司製造)進行銷售的手性劑；對癸氧基苯亞甲基-對胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯(p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methyl butyl cinnamate)等強介電性液晶(ferroelectric liquid crystal)等進行使用。
另一方面，在垂直配向型液晶胞情況下，較佳具有負介電異方向性的向列型液晶，其可以使用例如二氰基苯類液晶(dicyanobenzene-based liquid crystal)、噠嗪類液晶(pyridazine-based liquid crystal)、希夫鹼類液晶(Schiff base-based liquid crystal)、氧化偶氮類液晶(azoxy-based liquid crystal)、聯苯類液 晶(biphenyl-based liquid crystal)、苯基環己烷類液晶(phenyl cyclohexane-based liquid crystal)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、第一導電膜114及第一液晶配向膜116，其中第一導電膜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、第二導電膜124及第二液晶配向膜126，其中第二導電膜124位於第二基板122與第二液晶配向膜126之間，並且第二液晶配向膜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。第一導電膜114與第二導電膜124的材質是擇自於氧化錫(SnO2)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)等。
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，當施予第一導電膜114與第二導電膜124電壓時，第一導電膜114與第二導電膜124之間可產生電場。此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。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明，而不應被解釋為本發明實施的限制。
[實施例] [聚合物組成物的製備] <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，加入7.47克(0.015莫耳)的式(II-1-3)二胺化合物(b-1-1)、3.78克(0.035莫耳)的對-二胺苯(b-2-1)以及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱NMP)，並於室溫下攪拌至溶解。接著，加入10.91克(0.05莫耳)的苯均四羧酸二酐(a-1)及20克的NMP，並於室溫下反應2小時。反應結束後， 將反應溶液倒入1500毫升的水中，以析出聚合物，過濾所得之聚合物，並以甲醇重複進行清洗及過濾之步驟三次。之後，將產物置入真空烘箱中，並以溫度60℃進行乾燥，即可得聚合物組成物(A-1-1)。
<合成例A-1-2~A-1-12>
除了四羧酸二酐組份(a)以及二胺組份(b)的種類及其使用量不同之外，以與合成例A-1-1相同的方式分別製備聚合物組成物A-1-2~A-1-12。聚合物組成物A-1-2~A-1-12中所使用的四羧酸二酐組份(a)以及二胺組份(b)的種類及其使用量如表1所示，其中表1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，加入7.47克(0.015莫耳)的式(II-1-3)二胺化合物(b-1-1)、3.78克(0.035莫耳)的對-二胺苯(b-2-1)以及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱NMP)，並於室溫下攪拌至溶解。接著，加入10.91克(0.05莫耳)的苯均四羧酸二酐(a-1)及20克的NMP，於室溫下反應6小時後，加入97克的NMP、2.55克的醋酸酐及19.75克的吡啶，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毫升的水中，以析出聚合物，過濾所得之聚合物，並以甲醇重複進行清洗及過濾之步驟三次。之後，將產物置入真空烘箱中，並以溫度60℃進行乾燥，即可得聚合物組成物(A-2-1)。
<合成例A-2-2~A-2-5>
除了四羧酸二酐組份(a)以及二胺組份(b)的種類及其使用量不同之外，以與合成例A-2-1相同的方式分別製備聚合物組成物A-2-2~A-2-5。聚合物組成物A-2-2~A-25中所使用的四羧酸二酐組份(a)以及二胺組份(b)的種類及其使用量如表1所示，其中表1中標號所對應的化合物如下所示。
[液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件的製備] <實施例1>
將100重量份的聚合物組成物(A-1-1)以及10重量份的式(1-43)光聚合性化合物(B-1)，加入1200重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱為C-1)及600重量份的乙二醇正丁基醚(以下簡稱為C-2)中，並於室溫下，以攪拌裝置持續攪拌至溶解，可製得一液晶配向劑。
將該液晶配向劑以旋轉塗佈的方式，塗佈於一片具有由ITO構成之導電膜的玻璃基板，然後於加熱板上以溫度100℃、時間5分鐘進行預烤，並在循環烘箱中以溫度220℃、時間30分鐘進行後烤，可得一塗膜。
使用Hg-Xe燈以及格蘭-泰勒稜鏡(Glan-Taylor prism)，從自基板法線傾斜45°的方向，對此塗膜表面照射含有313nm明線的偏光紫外線50秒，藉此賦予液晶配向能而製成液晶配向膜。此時，被照射面在波長313nm下的照度是2mW/cm2。重複同樣的操作，製作出2枚(1對)具有進行了偏光紫外線照射處理的塗膜(液晶配向膜)的基板。
接著，藉由網版印刷，對上述1對基板的形成有液晶配向膜的面的外周，塗佈含有直徑5.5μm的 氧化鋁球的環氧樹脂接著劑後，以使各基板具有的液晶配向膜面呈對向，且偏光紫外線的照射方向成為逆平行的方式來貼合基板，再以熱壓機施以10kg的壓力，於150℃進行熱壓貼合。
之後，從液晶注入口將液晶注入，再以環氧樹脂系接著劑將液晶注入口密封。為了消除液晶注入時的流動配向，將其加熱至150℃後，再緩慢地冷卻至室溫。最後，將偏光板以使其偏光方向互相垂直，且與液晶配向膜的紫外線的偏光方向成為45°的方式而貼合在基板的外側兩面上，藉此製造出液晶顯示元件。
<實施例2至實施例15>
除了液晶配向劑的成分種類及其使用量不同之外，以與實施例1相同的方式來製備實施例2至實施例15的液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。實施例2至實施例15中所使用的液晶配向劑的成分種類及其使用量如表2所示，其中表2中標號所對應的化合物如下所示。將所製得的液晶配向劑所形成的液晶顯示元件以下述評價方式進行評價，其結果如表2所示。
<比較例1至比較例5>
除了液晶配向劑的成分種類及其使用量不同之外，以與實施例1相同的方式來製備比較例1至比較例5的液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件。比較例1至比較例5中所使用的液晶配向劑的成分種類及其使用量如表2所示。將所製得的液晶配向劑所形成的液晶顯示元件以下述評價方式進行評價，其結果如表2所示。
將所得的液晶顯示元件以如下評價方式進行評價，並將所得的結果示於表2。
[評價方式]
<離子密度>
以4200mJ/cm2的紫外線照射實施例1至15及比較例1至5的液晶顯示元件後，使用電氣量測機台(型號為6254；TOYO製)測量該液晶顯示元件可得一離子密度。測量條件為施加1.7伏特、0.01Hz的三角波，於電流-電壓的波形中，計算0~1伏特範圍的波峰面積可測得離子密度(單位：pC/cm2)。
※：離子密度<40
◎：40≦離子密度<50
○：50≦離子密度<100
△：100≦離子密度<200
×：離子密度≧200
<比較例6>
除了使用1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯取代合成例1之b-1-1之外，以與實施例1相同的方式來製備比較例6的液晶配向劑。然所得到的液晶配向劑經偏光紫外光照射後並無法配向。
<比較例7>
除了使用式(IV-1-2)取代合成例1之b-1-1之外，以與實施例1相同的方式來製備比較例6的液晶配向劑。然所得到的液晶配向劑經偏光紫外光照射後並無法配向。
由表2可知，同時含有二胺化合物(b-1)與光聚合性化合物(B)的液晶配向劑(實施例1~13)與不含有二胺化合物(b-1)或光聚合性化合物(B)的液晶配向劑(比較例1~5)相比，使用同時含有二胺化合物(b-1)與光聚合性化合物(B)的液晶配向劑(實施例1~13)所製備的液晶顯示元件經紫外線照射後測得的離子密度較小。
此外，使用光聚合性化合物(B)中含有式(1-31)~(1-42)所示的化合物的液晶配向劑(實施例3~5、8~10及12~13)所製備的液晶顯示元件經紫外線照射後測得的離子密度更小。
另外，液晶配向劑中含有式(IV-1)、式(IV-2)、式(IV-8)或式(IV-26)~式(IV-30)所表示的其他二胺化合物(b-2)時，所製備的液晶顯示元件經紫外線照射後測得的離子密度尤其小。
綜上所述，本發明之液晶配向劑由於含有特定的二胺化合物以及光聚合性化合物，因而使用該液晶配向劑所製得的液晶顯示元件可以改善先前經紫外線照射後離子密度過高的問題，使本發明所述的液晶配向劑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‧‧‧第一導電膜
116‧‧‧第一液晶配向膜
120‧‧‧第二單元
122‧‧‧第二基板
124‧‧‧第二導電膜
126‧‧‧第二液晶配向膜
130‧‧‧液晶單元

Claims (9)

  1. 一種液晶配向劑，包含：聚合物組成物(A)，其是由包括四羧酸二酐組份(a)及二胺組份(b)的混合物反應所製得；由式(1)所示的光聚合性化合物(B)；及溶劑(C)， 式(1)中，R1獨立地表示式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基、氫原子、鹵素原子、-CN、-CF3、-CF2H、-CFH2、-OCF3、-OCF2H、-N=C=O、-N=C=S或碳數1~20的烷基，其中，該烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-或-C≡C-取代，且含氫原子的官能基中，該氫原子可任意被鹵素原子或-CN取代；R1至少一者為式(1-1)~(1-5)所示的聚合性官能基；Y獨立地表示碳數3~21的飽和或不飽和的獨立環、縮合環或螺環的二價基，其中，該環中任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、-N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代，且該烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代；Z獨立地表示單鍵或碳數1~20的伸烷基，其中，該伸烷基中任意的-CH2-可被-O-、-S-、 -SO2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-N(O)=N-或-C≡C-取代，且任意的-H可被鹵素原子、碳數1~10的烷基或碳數1~10的鹵烷基取代；m表示1~6的整數，且當m為2~6的整數時，複數個-Y-Z-可為相同，亦可為不同； 式(1-1)~(1-5)中，R2表示氫原子、鹵素原子、-CF3或碳數1~5的烷基；其中，該二胺組份(b)包括至少一種具有由式(II)所示的結構的二胺化合物(b-1)； 式(II)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6 的烷氧基、鹵素原子或氰基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵，其中，所述二胺化合物(b-1)具有選自由式(II-1)所示的結構以及由式(II-2)所示的結構所構成的組群中的至少一種； 式(II-1)以及式(II-2)中，Ra及Rb各自獨立地表示碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、鹵素原子或氰基；Rc及Rd各自獨立地表示碳數1~40的烷基或經氟原子取代的碳數1~40的烷基；W1、W2及W3各自獨立地表示-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NRe-、-NRe-CO-、-CO-NRe-、-NRe-CO-O-、-O-CO-NRe-、-NRe-CO-NRe-或O-CO-O-，其中Re表示氫原子或碳數1~4的烷基；X1及X2各自獨立地表示亞甲基、伸芳基、二價脂環基、-Si(CH3)2-、-CH=CH-、-C≡C-、具有取代基的亞甲基、具有取代基的伸芳基、具有取代基的二價脂環基、具有取代基的-Si(CH3)2-、具有取代基的-CH=CH，其中所述取代基為氰基、鹵素原子或碳數1~4的烷基；n1及n2各自獨立地表示0~4的整數；n3表示0或1；n4及n7各自獨立地表示1~6的整數；n5及n8各自獨立地表示0~2的整 數；n6表示0或1；＊各自獨立地表示連接鍵。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中R1至少一者為式(1-1)~(1-3)所示的聚合性官能基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中Y分別獨立地表示1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫化萘-2,6-二基、茀-2,7-二基、雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、雙環[3.1.0]己烷-3,6-二基或三蝶烯-1,4-二基的二價基，其中，該環中任意的-CH2-可被-O-取代，任意的-CH=可被-N=取代，任意的-H可被鹵素原子、-CN、-NO2、-NC、-N=C=O、-N=C=S、1~3個具有碳數1至4的烷基或苯基取代的矽基、碳數1~10的直鏈烷基、碳數1~10的支鏈烷基或碳數1~10的鹵烷基取代，且該烷基中，任意的-CH2-可被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CH-或-C≡C-取代。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中Y是選自由式(1-6)至式(1-30)所示的官能基所構成的組群中的至少一種： 式(1-6)至式(1-30)中，R3表示鹵素原子、碳數1~3的烷基、碳數1~3的烷氧基或碳數1~3的鹵烷基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，該光聚合性化合物(B)是選自由式(1-31)至式(1-42)所示的化合物所構成的組群中的至少一種： 式(1-31)~(1-42)中，R4獨立地表示氫原子或甲基；R5獨立地表示氫原子、鹵素原子、甲基、-CF3、-OCH3、苯基，同一碳原子上的2個R5可形成碳數6~15的飽和或不飽和的碳氫環；i、j獨立地表示1~20的整數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，基於所述二胺組份(b)的總使用量為100莫耳，所述二胺化合物(b-1)的使用量為10~80莫耳。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，基於所述聚合物組成物(A)的使用量為100重量份，所述光聚合性化合物(B)的使用量為5~30重量份。
  8. 一種液晶配向膜，其是由如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的液晶配向劑所形成。
  9. 一種液晶顯示元件，其包括如申請專利範圍第8項所述的液晶配向膜。
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