TWI537337B - 液晶配向劑及由該液晶配向劑形成的液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents

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黃菀婷
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Description

液晶配向劑及由該液晶配向劑形成的液晶配 向膜及液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶配向劑，特別是指一種用於形成具有低離子密度的液晶配向膜的液晶配向劑。本發明還關於一種由該液晶配向劑形成的液晶配向膜，及包含該液晶配向膜的液晶顯示元件。
近年來由於對液晶顯示器的顯示品質要求逐年提升，使得液晶顯示元件需朝向高性能化發展，繼而從TN、STN發展至IPS、VA、PSA等類型之液晶顯示器。基於不同顯示原理，各種液晶顯示器中之液晶所需之預傾角亦不相同。然而，為了具有較佳的顯示品質，共同需求為良好的液晶配向性，因此，液晶配向劑之配向性便成為影響液晶顯示元件特性的重要研究對象之一。
日本特開平9-176651揭示一種預傾角安定性佳之液晶配向膜。該液晶配向劑包含一聚合物，是由含膽固 醇(steroid)骨格之二胺化合物與含膽固醇骨格之四羧酸二酐化合物經聚合反應而得。上述液晶配向膜可於高溫下仍維持一定之預傾角而達到良好的液晶配向性。然而，該液晶配向劑仍有離子密度過高之問題，尤其在於紫外光照射一段時間後更顯嚴重，而無法為業者所接受。
為了使含有液晶配向膜的液晶顯示元件可以在經過長時間的UV照射後可保持低離子密度，本領域對於能形成具有優越的UV安定性液晶配向膜的液晶配向劑的需求上升。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種用於形成具有低離子密度的液晶配向膜的液晶配向劑。
於是，本發明液晶配向劑，包含一聚合物組成物、一聚矽氧烷，及一溶劑。該聚合物組成物是由將四羧酸二酐組份及二胺組份進行反應所製得。該二胺組份包括一式(I)所示的第一二胺化合物： 其中 R12及R14是獨立地選自於 R13表示一C2至C10的亞烷基，R11是選自於單鍵、亞甲基、伸乙基，及 X表示一C17至C40具有膽固醇骨架的一價有機基團；一式(II)所示的第二二胺化合物： 其中 R15是選自於 ，及，及 R16表示一如式(II-1)所示的有機基團： 其中 R17是各自獨立地表示氫、氟或甲基；R18、R19或R20 是各自獨立地表示單鍵、 或C1至C3的伸烷基； R21是各自獨立地選自於 其中R23及R24是各自獨立地表示氫、氟或甲基，R22是選自於氫、氟、C1至C12的烷基、C1至C12的氟烷基、C1至C12的烷氧基、-OCH2F、-OCHF2及-OCF3；k表示1或2的整數， l、m及n是各自獨立地表示0至4的整數，o、p及q是各自獨立地表示0至3的整數，且條件是o+p+q≧3，及r及s是各自獨立地表示1或2；其中該聚矽氧烷含有環氧基基團及聚合性不飽和基團，該環氧基基團是包含如式(B-1)、式(B-2)、式(B-3)，或前述之一組合的官能基； 其中A是選自於氧原子及單鍵，h是表示由1至3的整數，及i是表示由0至6的整數，且條件是，當i為0時A表示一單鍵， 其中j是表示由0至6的整數， 其中B1是表示C2至C6之伸烷基；R32表示氫原子或C1至C6之烷基；該聚合性不飽和基團是包含如式(B-4)、式(B-5)，或前述之一組合的官能基； 其中D是選自於氫及甲基，及w是表示由1至3的整數， 其中z表示由0至1的整數。
本發明之第二目的，即在提供一種由該液晶配向劑形成的具有低離子密度的液晶配向膜。
於是，本發明液晶配向膜，是由如前所述的液晶配向劑所形成。
本發明之第三目的，即在提供一種包含該液晶配向膜的液晶顯示元件，且在UV長期照射後可以維持低離子密度。
於是，本發明液晶顯示元件，是包含如前所述的液晶配向膜。
本發明的功效在於：透過同時使用包括式(I)及式(II)所示的第一及第二二胺化合物的二胺組份及含有環氧基基團及聚合性不飽和基團的聚矽氧烷，使該液晶配向劑所形成的液晶配向膜經長期的UV照射後，仍可以維持低離子密度。
11‧‧‧第一單元
111‧‧‧第一基板
112‧‧‧第一導電膜
113‧‧‧第一液晶配向膜
12‧‧‧第二單元
121‧‧‧第二基板
122‧‧‧第二導電膜
123‧‧‧第二液晶配向膜
13‧‧‧液晶單元
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一局部示意圖，說明本發明液晶顯示元件的一個實施例。
液晶配向劑
本發明液晶配向劑，包含一聚合物組成物、一聚矽氧烷，及一溶劑。
聚合物組成物
該聚合物組成物是由將四羧酸二酐組份及二胺組份進行反應所製得。
四羧酸二酐
所述四羧酸二酐組份指的是該組份包含至少一種四羧酸二酐化合物。該四羧酸二酐化合物是選自於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，或具有式(A-1)至(A-6)結構的四羧酸二酐化合物，或前述之一組合。
其中，Y7表示含有芳香環結構的二價基團；n1表示1至2的整數；Y71及Y72可為相同或不同，且分別地表示氫 或烷基，及 Y8表示含有芳香環結構的二價基團；Y81及Y82可為相同或不同，且分別地表示氫或烷基。
前述之四羧酸二酐化合物可以單獨使用一種或者混合複數種使用。
該脂肪族四羧酸二酐化合物包含但不限於乙烷四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐等。
該脂環族四羧酸二酐化合物包含但不限於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-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等。
該芳香族四羧酸二酐化合物包含但不限於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、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，及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。
較佳地，式(A-5)所示之四羧酸二酐化合物是選自於
較佳地，式(A-6)所示之四羧酸二酐化合物是
該四羧酸二酐化合物的較佳具體例包含但不限於1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、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、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、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，或前述的一組合。
二胺組份
該二胺組份包括一第一二胺化合物、一第二二胺化合，及不同於該第一及第二二胺化合物的其他二胺化合物。
第一二胺化合物
該第一二胺化合物是由式(I)所示： 其中 R12及R14是獨立地選自於 R13表示一C2至C10的亞烷基，R11是選自於單鍵、亞甲基、伸乙基，及X表示一C17至C40具有膽固醇骨架的一價有機基團。
該膽固醇骨架係指環戊烷-全氫菲(cyclopentano-perhydro phenanthrene)骨架，其中骨架中之一或多個碳-碳鍵可為雙鍵。
該膽固醇骨架包含但不限於下列式(X-1)至(X-4)： 其中，X1可各自為下式之結構： +及*是獨立地表示一個結合鍵。
X的具體例包含但不限於下列式(X-1-1)至式(X-4-1)， 其中，*是表示一個結合鍵。
該第一二胺化合物包含但不限於下列式(I-1)至式(I-29)， 、
第二二胺化合物
由式(II)表示的該第二二胺化合物： 其中 R15是選自於 ，及，及 R16表示一如式(II-1)所示的有機基團： 其中R17是各自獨立地選自於氫、氟及甲基；R18、R19或R20 各自獨立地選自於單鍵、 ，及C1至C3的伸烷基； R21是各自獨立地選自於 其中R23及R24各自獨立地選自於氫、氟或甲基，R22是選自於氫、氟、C1至C12的烷基、C1至C12的氟烷基、C1至C12的烷氧基、-OCH2F、-OCHF2及-OCF3；k表示由1至2的正數，l、m及n是各自獨立地表示0至4的整數，o、p及q是各自獨立地表示0至3的整數，且條件是o+p+q≧3，及r及s是各自獨立地表示1或2。
如式(II)所示的二胺化合物之具體例，可例如但不限於如式(II-2)至式(II-9)所示的二胺化合物： 其中，R25較佳地是選自於氫、C1至C12的烷基，及C1至C12的烷氧基。
較佳地，由式(II)表示的二胺化合物是選自於如下式(II-10)至(II-14)所示的二胺化合物： (II-13)，及
前述之二胺化合物可以單獨使用一種或者混合複數種使用。
於本發明之液晶配向劑中，當用於形成聚合物組成物的該二胺組份未含有由式(I)所示的第一二胺化合物或式(II)所示的第二二胺化合物時，則包含該液晶配向劑所形成的液晶配向膜的液晶顯示元件具有高離子密度。
其他二胺化合物
不同於如式(I)及式(II)所示的第一及第二二胺化合物的其他二胺化合物的具體例可例如但不限於，1,2-二胺基乙烷[1,2-diaminoethane]、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[isophoronediamine]、四氫二環戊二烯二胺[tetrahydrodicyclopentadienylene diamine]、三環(6．2．1．02,7)-十一碳烯二甲基二胺[tricyclic[6．2．1．02,7]-undecylenedimethylene diamine]、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[9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene]、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}、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}，以及如式(VI-1)至(VI-25)所示的二胺化合物： 其中， R26表示 ，或 R27表示選自於下述的一價基團：含甾基團(steroid-containing group)、三氟甲基、氟基、C2-C30烷基，及衍生自吡啶[pyridine]、嘧啶[pyrimidine]、三嗪[triazine]、哌啶[piperidine]及哌嗪[piperazine]等含氮原子環狀結構的一價基團，及前述之一組合， 其中，R28表示 ，或 R29及R30是各自獨立地表示選自於下列的二價基團：伸脂肪族環、伸芳香族環，及伸雜環基團；及 R31表示C3-C18烷基、C3-C18烷氧基、C1-C5氟烷基、C1-C5氟烷氧基、氰基，或鹵素原子； 其中，Y3表示氫、C1-C5醯基、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基或鹵素，且每個重複單元中的Y3可為相同或不同；及n為1至3的整數； 其中，t為2至12的整數； 其中，u為1至5的整數； 其中，Y4及Y42可為相同或不同，且各自獨立地表示一二價有機基團；且Y41表示一衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶，及哌嗪等含氮原子環狀結構的二價基團； 其中，Y5、Y51、Y52及Y53分別為相同或不同，且各自獨立地表示C1-C12烴基，p代表由1至3之整數，且q代表由1至20之整數； 其中，Y6表示-O-或伸環己烷基，Y61表示-CH2-，Y62表示伸苯基或伸環己烷基，Y63代表氫或庚基； 、
前述其他二胺化合物的具體例可以單獨使用一種或混合複數種使用。
較佳地，由式(VI-1)表示的二胺化合物的具體例包含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)、
由式(VI-2)表示的二胺化合物的較佳具體例包含 (其中v1表示一個由3至12的整數)、 (其中v2表示一個由3至12的整數)、 (其中v3表示一個由3至12的整數)，及 (其中v4表示一個由3至12的整數)。
較佳地，由式(VI-3)表示的二胺化合物的具體例包含：(1)當n為1：對-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯、2,5-二胺甲苯等；(2)當n為2：4,4’-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，及4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯等；(3)當n為3：1,4-雙(4’-胺基苯基)苯等。更佳地，由式(VI-3)表示的二胺化合物是選自於對-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，或前述之一組合。
較佳地，由式(VI-5)表示的二胺化合物的具體例為4,4’-二胺基二苯基硫醚。
較佳地，由式(VI-8)表示的二胺化合物的具體例是選自於 前述之一組合。
較佳地，如式(VI-17)至(VI-20)所示的二胺化合物的B39是表示C1至C10烷基或C1至C10烷氧基；如式(VI-21)至(VI-25)所示的二胺化合物的B40是表示C1至C10烷基或C1至C10烷氧基。
適用於本發明的其他二胺化合物的較佳具體例包含但不限於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)、1,2-二胺基乙烷、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(VI-1-1)、式(VI-1-2)、式(VI-2-1)、式(VI-2-11)、對-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯，或式(VI-8-1)所表示的化合物。
較佳地，基於該二胺組份為100莫耳，該式(I)所示的第一二胺化合物的使用量為5至25莫耳，又較佳地為8至22莫耳，更佳地為10至20莫耳。
較佳地，基於該二胺組份為100莫耳，該式(II)所示的第二二胺化合物的使用量為5至25莫耳，又較佳地 為8至22莫耳，更佳地為10至20莫耳。
較佳地，基於該二胺組份為100莫耳，該其他二胺化合物的使用量為50至90莫耳，又較佳地為56至84莫耳，更佳地為60至80莫耳。
該聚合物組成物包含一聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物、聚醯亞胺系嵌段共聚合物，及前述的組合。
聚醯胺酸聚合物
一聚醯胺酸聚合物是由將四羧酸二酐組份及二胺組份進行聚縮合反應所製得。該聚縮合反應是在0℃至100℃的溫度下於溶劑中進行聚縮合反應1小時至24小時以形成一反應溶液。接著再將上述的反應溶液以蒸發器進行減壓蒸餾方式，即可得到該聚醯胺酸聚合物。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，接著於減壓下乾燥，即可得到該聚醯胺酸聚合物。
較佳地，基於該二胺組份的總莫耳數為100莫耳，該四羧酸二酐組份的使用量範圍為20莫耳至200莫耳；更佳地，該四羧酸二酐組份的使用量範圍為30莫耳至120莫耳。
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。此外，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。該溶劑的具體例包含但不限於(1)非質子系極性溶劑：1-甲基-2-吡咯烷酮(1-methyl-2-pyrrolidone)、氮,氮-二甲基乙醯胺、氮,氮-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；(2)酚系溶劑：間-甲酚、二甲苯酚、酚、鹵化酚類等。
較佳地，基於該四羧酸二酐組份及二胺組份的混合物的總量為100重量份，該用於聚縮合反應中之溶劑的使用量範圍為200重量份至2,000重量份；更佳地，該用於聚縮合反應中之溶劑的使用量範圍為300重量份至1,800重量份。
特別地，於該聚縮合反應中，前述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。該貧溶劑可單獨或混合使用，且該貧溶劑包含但不限於(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)前述之一組合。該貧溶劑的具體例可以單獨或合併使用。
較佳的，基於該二胺組份為100重量份，該貧溶劑的使用量範圍為0重量份至60重量份；更佳地，該貧溶劑的使用量範圍為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及二胺組份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。
製備該聚醯亞胺聚合物中所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份與上述製備該聚醯胺酸聚合物中所使用之該四羧酸二酐組份及該二胺組份相同。
該用於脫水閉環反應中之溶劑可與該液晶配向劑中的溶劑相同，故不再贅述。較佳的，基於聚醯胺酸聚合物為100重量份，該用於脫水閉環反應中的溶劑的使用量範圍為200重量份至2,000重量份；更佳地，該用於脫水閉環反應中的溶劑的使用量範圍為300重量份至1,800重量份。
較佳地，該脫水閉環反應的操作溫度範圍為40℃至200℃，且更佳地為40℃至150℃。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。若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。
本發明用於該液晶配向劑的該聚合物組成物的醯亞胺化率範圍較佳地為30至90%，又較佳地為40至85% ，更佳地為50至80%。當使用醯亞胺化率是在如上述所定義的範圍的聚合物組成物，具有由該液晶配向劑所形成之液晶配向膜的液晶顯示元件，其離子密度會進一步降低。
用於脫水閉環反應中的脫水劑是包含但不限於酸酐類化合物，例如醋酸酐、丙酸酐、三氟醋酸酐等。對於每一莫耳該聚醯胺酸聚合物，該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包含吡啶類化合物，例如吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶等；三級胺類化合物，例如三乙基胺等。對於每一莫耳該脫水劑，該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
該聚醯亞胺系嵌段共聚合物包含但不限於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，或前述之一組合。
較佳地，該聚醯亞胺系嵌段共聚合物的製備方法包含之步驟為：將一起始物溶於溶劑中，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之聚醯胺酸聚合物及/或至少一如上所述之聚醯亞胺聚合物，且進一步地還可包括四羧酸二酐組份及二胺組份。
該起始物中之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及二胺組份相同，且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，故不再贅述。
較佳的，基於該起始物為100重量份，該用於 聚縮合反應中之溶劑的使用量範圍為200重量份至2,000重量份；更佳地，該用於聚縮合反應中之溶劑的使用量範圍為300重量份至1,800重量份。
較佳地，該聚縮合反應的操作溫度範圍為0℃至200℃；更佳地，該聚縮合反應的操作溫度範圍0℃至100℃。
較佳地，該起始物包含但不限於(1)第一及第二聚醯胺酸聚合物的末端基及結構相異；(2)第一及第二聚醯亞胺聚合物的末端基及結構相異；(3)聚醯胺酸化合物及聚醯亞胺聚合物末端基及結構相異；(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之中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構造相異；(7)結構相異之第一及第二聚醯胺酸聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份；(8)結構相異之第一及第二聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份；(9)末端基為酸酐基且結構相異的第一及第二聚醯胺酸聚合物，及二胺組份；(10)末端基為胺基且結構相異的第一及第二聚醯胺酸聚合物， 及四羧酸二酐類組份；(11)末端基為酸酐基且結構相異的第一及第二聚醯亞胺聚合物，及二胺類組份；(12)末端基為胺基且結構相異的第一及第二聚醯亞胺聚合物，及四羧酸二酐組份。
較佳地，在不影響本發明之功效範圍內，該聚醯胺酸聚合物、該聚醯亞胺聚合物，及該聚醯亞胺系嵌段共聚合物可以是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，可改善該液晶配向劑的塗佈性能。該末端修飾型聚合物的製造方式，可藉由在該聚醯胺酸聚合物進行聚縮合反應的同時，加入一單官能性化合物而製得。
該單官能性化合物的具體例包含但不限於(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。
本發明聚合物組成物以凝膠滲透色層分析法(GPC)測量的重量平均分子量範圍為2,000至200,000，較佳地為3,000至100,000，更佳地為4,000至50,000。
聚矽氧烷
該聚矽氧烷含有環氧基基團及聚合性不飽和基團，該環氧基基團是包含如式(B-1)、式(B-2)、式(B-3)，或前述之一組合的官能基， 其中A是選自於氧原子或單鍵，h是表示由1至3的整數，及i是表示由0至6的整數，且條件是當i為0時，A表示一單鍵， 其中j是表示由0至6的整數， 其中B1是表示C2至C6之伸烷基；R32表示氫原子或C1至C6之烷基。
該聚合性不飽和基團是包含如式(B-4)、式(B-5)，或前述之一組合的官能基； 其中D是選自於氫或甲基，及w是表示由1至3的整數， 其中，z是表示0或1的整數。
當該液晶配向劑不含有該聚矽氧烷，含有由該液晶配向劑形成的液晶配向膜的液晶顯示元件會具有高離子密度。
較佳地，基於聚合物組成物為100重量份，該聚矽氧烷的使用量為3至30重量份，又較佳地為4至25重量份，更佳地為5至20重量份。
較佳地，該聚矽氧烷是由一矽烷化合物組份聚縮合而形成，該矽烷化合物組份包含第一矽烷化合物、第二矽烷化合物，及第三矽烷化合物。
第一矽烷化合物
該第一矽烷化合物是如式(III)所示：Si(R25)y(OR26)4-y (III) 其中，至少一的R25是選自於式(B-1)、式(B-2)或式(B-3)的官能基，其餘的R25是獨立地選自於氫原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基，及C6至C15的芳基，R26是各自獨立地選自於氫原子、C1至C6的烷基、C1至C6的醯基，及C6至C15的芳基，及Y表示1至3的整數。
如式(III)所示的該第一矽烷化合物的具體例包含但不限於3-(氮，氮-二縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基矽烷[3-(N,N-diglycidyl)aminopropyl trimethoxysilane]、3-(氮-烯丙基-氮-縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基矽烷[3-(N-allyl-N-glycidyl)aminopropyl trimethoxysilane]、3-縮水甘油醚基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油醚基丙基甲基二甲氧基矽烷、3- 縮水甘油醚基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油醚基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚基丙基二甲基乙氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基三乙氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基甲基二甲氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基甲基二乙氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基二甲基甲氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基二甲基乙氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基三甲氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基三乙氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基甲基二甲氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基甲基二乙氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基二甲基甲氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基二甲基乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷[2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl trimethoxysilane]、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、3-(3,4-環氧環己基)丙基三甲氧基矽烷、3-(3,4-環氧環己基)丙基三乙氧基矽烷、[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙基三甲氧基矽烷、[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙基三乙氧基矽烷、[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙基甲基二甲氧基矽烷，及[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙烷二甲基甲氧基矽烷等。該等化合物可單獨使用一種或混合複數種使用。
在上述如式(III)所示的該第一矽烷化合物，較佳的是3-縮水甘油醚基丙基三甲氧基矽烷、2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基矽烷、4-縮水甘油醚基丁基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙 基三甲氧基矽烷、[(3-乙基-3-環氧丙烷基)甲氧基]丙基三乙氧基矽烷，及前述之一組合。
基於該矽烷化合物組份為1莫耳，式(III)所示的該第一矽烷化合物的使用量為0.3至0.9莫耳，較佳地是0.35至0.85莫耳，更佳地是0.4至0.8莫耳。
第二矽烷化合物
該第二矽烷化合物是如式(IV)所示：Si(R27)a(OR28)4-a (IV) 其中，至少一個R27是選自於式(B-4)或式(B-5)所示的官能基，其餘的R27是獨立地選自於氫原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基，及C6至C15的芳基；R28是各自獨立地選自於氫原子、C1至C6的烷基、C1至C6的醯基，及C6至C15的芳基，及a表示1至3的整數。
如式(IV)所示的該第二矽烷化合物的具體例包含但不限於3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三氯矽烷[3-(meth)acryloxypropyltrichlorosilane]、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基三氯矽烷、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基三氯矽烷、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基三甲氧基矽烷、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷[vinyltrichlorosilane]、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三氯矽烷[allyltrichlorosilane]、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙 氧基矽烷等，及前述之一組合。
在上述如式(IV)所示的該第二矽烷化合物中，較佳的是3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三氯矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷，及前述之一組合。
基於該矽烷化合物組份為1莫耳，式(III)所示的該第一矽烷化合物的使用量為0.1至0.5莫耳，較佳地是0.15至0.45莫耳，更佳地是0.2至0.4莫耳。
第三矽烷化合物
該第三矽烷化合物是如式(V)所示：Si(R29)b(OR30)4-b (V) 其中，R29是各自獨立地選自於氫原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基，及C6至C15的芳基，R30是各自獨立地選自於氫原子、C1至C6的烷基、C1至C6的醯基，或C6至C15的芳基，及b表示由0至3的整數。
當b為0，該第三矽烷化合物表示四官能矽烷化合物。當b為1，該第三矽烷化合物表示三官能矽烷化合物。當b為2，該第三矽烷化合物表示雙官能矽烷化合物。當b為3，該第三矽烷化合物表示單官能矽烷化合物。
如式(V)所示的該第三矽烷化合物的具體例包含但不限於(1)四官能矽烷化合物，例如四氯矽烷[tetrachlorosilane]、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四二級丁氧基矽烷等；(2)三官能矽烷化合物，例如三氯矽烷、三 甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷、氟三氯矽烷、氟三甲氧基矽烷、氟三乙氧基矽烷；甲基三氯矽烷；甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三氯矽烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基矽烷、羥甲基三氯矽烷、羥甲基三甲氧基矽烷、羥乙基三甲氧基矽烷、巰甲基三氯矽烷、3-巰丙基三氯矽烷、巰甲基三甲氧基矽烷、巰甲基三乙氧基矽烷、3-巰丙基三甲氧基矽烷、3-巰丙基三乙氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷；(3)雙官能矽烷化合物，例如甲基二氯矽烷[methyl dichlorosilane]、甲基二甲氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷、二甲基二氯矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、甲基[2-(全氟正辛基)乙基]二氯矽烷、甲基[2-(全氟正辛基)乙基]二甲氧基矽烷、3-巰丙基甲基二氯矽烷、3-巰丙基甲基二甲氧基矽烷、二苯基二氯矽烷、二苯基二甲氧基矽烷等；(4)單官能矽烷化合物，例如氯二甲基矽烷[chlorodimethylsilane]、甲氧基二甲基矽烷、氯三甲基矽烷、溴三甲基矽烷、碘三甲基矽烷、甲氧基三甲基矽烷、氯甲基二苯基矽烷、甲氧基甲基二苯基矽烷等。
如式(V)所示的該第三矽烷化合物的市售商品具體例例如：由信越化學製造的KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、 X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218，及KR9706；由昭和電工製造的Glass Resin；由Dow Corning Toray製造的SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416，及SR2420；由NUC製造的FZ3711及FZ3722；由JNC製造的DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931，及XMS-5025；由三菱化學製造的矽酸甲酯MS51及矽酸甲酯MS56；由Colcoat製造的矽酸乙酯28、矽酸乙酯40及矽酸乙酯48；及由昭和電工製造的GR100、GR650、GR908及GR950。
在上述如式(V)所示的該第三矽烷化合物中，較佳的是四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、3-巰丙基甲基二氯矽烷、3-巰丙基甲基二甲氧基矽烷、巰甲基三甲氧基矽烷、巰甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷，或前述之一組合。
基於該矽烷化合物組份為1莫耳，式(V)所示的該第一矽烷化合物的使用量為0至0.6莫耳，較佳地是0.05至0.5莫耳，更佳地是0.1至0.4莫耳。
製備聚矽氧烷的方法
製備該聚矽氧烷的縮合反應可使用一般的方法。例如，在上述矽烷化合物或其混合物中添加有機溶劑、水或選擇性地進一步添加觸媒，接著利用油浴等進行50℃至150℃的加熱，較佳加熱時間為0.5小時至120小時。加熱中，可將混合液進行攪拌，也可以置於回流條件下。
上述有機溶劑並沒有特別限制，可與本發明液晶配向劑中所包含的溶劑為相同或不同。
該有機溶劑是選自於烴類化合物、酮類化合物、酯類化合物、醚類化合物，及醇類化合物。
前述烴類化合物的具體例包括甲苯及二甲苯；前述酮類化合物的具體例包括甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮，及環己酮；前述酯類化合物的具體例包括乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異戊酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯，及乳酸乙酯；前述醚類化合物的具體例包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、四氫呋喃，及二惡烷；前述醇類化合物的具體例包括1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲醚乙二醇單乙醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單正丁基醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚，及丙二醇單正丙基醚。該有機溶劑可單獨使用，或合併兩種或兩種以上使用。
較佳地，基於全部的該矽烷化合物為100重量份，該有機溶劑的用量是10至10,000)重量份，更佳地為50至1,000重量份。
較佳地，基於該矽烷化合物中所含的可水解基團為1莫耳，水的用量為0.5至100莫耳，更佳地為1至30莫耳。
該催化劑可例如但不限於酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物，或鋯化合物。
該酸可例如但不限於鹽酸、硝酸、硫酸、氟酸、草酸、磷酸、醋酸、三氟醋酸、蟻酸、多元羧酸、多元酸酐，或前述之一組合。
該鹼金屬化合物可例如但不限於氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。
該有機鹼可例如但不限於乙胺、二乙胺、哌嗪、哌啶、吡咯啶、吡咯等一至二級有機胺；三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二氮雜雙環十一烯等三級有機胺；四甲基氫氧化銨等四級有機胺。
該催化劑的用量因種類、溫度等反應條件等而不同，應該適當設定。例如：基於全部的該矽烷化合物為1莫耳，該催化劑的用量較佳地為0.01至5莫耳，又較佳地為0.03至3莫耳，更佳地為0.05至1莫耳。
反應終止後，較佳地是將從反應溶液分取的有機溶劑層用水洗滌。更佳地是該反應溶液是用包含少量的鹽類的水洗滌，以使洗滌變得容易。例如：使用大約含有 0.2wt%的硝酸銨水溶液來洗滌。洗滌進行到洗滌後的水層成為中性為止，其後依需要將該有機溶劑層用無水硫酸鈣、分子篩等乾燥劑乾燥後，去除溶劑，而可獲得該聚矽氧烷。
本發明該聚矽氧烷以凝膠滲透色層分析法(GPC)測量的重量平均分子量範圍為500至100,000，較佳地為800至50,000，更佳地為1,000至20,000。
溶劑
用於本發明液晶配向劑的該溶劑並無特別的限制，只要能將該聚合物組成物及該聚矽氧烷分散或溶解即可。該溶劑包含但不限於氮-甲基-2-吡咯烷酮[N-methyl-2-pyrrolidone]、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、氮,氮-二甲基甲醯胺，或氮,氮-二甲基乙醯胺[N,N-dimethylethanamide]。該液晶配向劑中所使用的溶劑可單獨使用一種或混合複數種使用。
較佳地，基於100重量份的該聚合物組成物，該溶劑的使用量範圍為1,000重量份至2,000重量份；更佳地，該溶劑的使用量範圍為1,200重量份至2,000重量份。
添加劑
在不影響本發明之功效範圍內，該液晶配向劑還包含一添加劑，且該添加劑為一分子中具有至少兩個環氧基的化合物或含有官能性基團的矽烷化合物等。該添加劑可以單獨一種使用或者混合複數種使用。
該含有官能性基團的矽烷化合物的具體例包含但不限於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、氮-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、氮-(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-脲基丙基三乙氧基矽烷、氮-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、氮-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、氮-三乙氧基矽烷基丙基三伸乙三胺、氮-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、氮-苯甲基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、氮-苯甲基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、氮-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、氮-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、氮-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、氮-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
基於該聚合物組成物為100重量份，該含有官能性基團的矽烷化合物的使用量範圍為0重量份至10重量份；較佳地，該含有官能性基團的矽烷化合物的使用量範 圍為0.5重量份至10重量份。
該一分子中具有至少兩個環氧基的化合物的具體例包含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、氮,氮,氮’,氮’-四環氧丙基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(氮,氮-二環氧丙基胺基甲基)環己烷、氮,氮,氮’,氮’-四環氧丙基-4,4'-二胺基二苯基甲烷、氮,氮-環氧丙基-對-環氧丙氧基苯胺、3-(氮,氮-二環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷]等。
基於該聚合物組成物為100重量份，該一分子中具有至少兩個環氧基的化合物的使用量可為0至40重量份，且較佳為0.1重量份至30重量份。當使用該含至少2個環氧基之化合物時，則具有由該液晶配向劑所形成的液晶配向膜的液晶顯示元件，其離子密度可進一步降低。
較佳地，基於該聚合物組成物為100重量份，該添加劑的用量為0.5至50重量份，更佳地為1至45重量份。
製造本發明液晶配向劑的方法並沒有特別限制，可以使用一般的混和方法。例如，本發明液晶配向劑的先將聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物，或選擇性地添加聚醯亞胺系嵌段共聚合物混合均勻，形成一聚合物組成物，接著，再將該聚合物於溫度為0℃至200℃，較佳地為20 至60℃的條件下加入該聚矽氧烷、溶劑，且選擇性地添加該添加劑，並持續攪拌至溶解即可。
液晶配向膜
本發明液晶配向膜，係由一如上所述之液晶配向劑所形成。
該液晶配向膜的形成方式包含之步驟為：將上述之液晶配向劑利用輥塗佈法、旋轉塗佈法、印刷法、噴墨法(ink-jet)等方法，塗佈在一基材的表面上，形成一預塗層，接著將該預塗層經過預先加熱處理(pre-bake treatment)、後加熱處理(post-bake treatment)及配向處理(alignment treatment)而製得。
該預先加熱處理目的在於使該預塗層中的溶劑揮發。較佳地，該預先加熱處理的操作溫度範圍為30℃至120℃，更佳地為40℃至110℃，又更佳地為50℃至100℃。
後加熱處理步驟目的在於使該預塗層中的聚合物再進一步進行脫水閉環(醯亞胺化)反應。較佳地，該後加熱處理的操作溫度範圍為150℃至300℃，更佳地為180℃至280℃，又更佳地為200℃至250℃。
該配向處理並無特別的限制，可採用尼龍、人造絲、棉類等纖維所做成的布料纏繞在滾筒上，以一定方向磨擦進行配向。上述配向處理為本技術領域者所周知，因此不再贅述。
液晶顯示元件
如圖1所式，，本發明液晶顯示元件的較佳實施例是包含一第一單元11、一與第一單元間隔相對的第二單元12，及一夾置在該第一單元11與第二單元12之間的液晶單元13。
該第一單元11包括一第一基板111、一形成於該第一基板111表面的第一導電膜112，及一形成在該第一導電膜112表面且相對於該第一基板111的第一液晶配向膜113。
該第二單元12包括一第二基板121、一形成於該第二基板121表面的第二導電膜122，及一形成在該第二導電膜122表面且相對於該第二基板121的第二液晶配向膜123。
適用於本發明的該第一基板111與第二基板121是擇自於一透明材料等，例如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、聚碳酸酯等。該第一導電膜112與第二導電膜122的材質是擇自於氧化錫(SnO2)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)等。
該第一液晶配向膜113及第二液晶配向膜123分別為上述之液晶配向膜，其作用在於使該液晶單元13形成一預傾角。該液晶單元13可被該第一導電膜112與第二導電膜122配合產生的電場驅動。
該液晶單元13所使用的液晶包含但不限於二胺基苯類液晶(diaminobenzene liquid crystals)、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、立方烷(cubane)類液晶等，且可視需求再添加如氯化膽固醇(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，或是以商品名為「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誘電性(ferroelectric)類液晶。前述液晶可以單獨使用，或混合兩種或複數種使用。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
實施例 [製備聚合物組成物] [製備聚醯胺酸化合物] 合成例1
在一容積500毫升之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，加入式(I-11)之第一二胺化合物(4.44克，0.0075莫耳)(b-1-1)、式(II-5)之第二二胺化合物(1.16克，0.0025莫耳)(b-2-1)、對-二 胺苯(4.32克，0.04莫耳)(b-3-1)、及氮-甲基-2-吡咯烷酮(80克)，於室溫下攪拌至溶解。再加入2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐(11.2g，0.05莫耳)(a-1)及氮-甲基-2-吡咯烷酮(20克)，於室溫下反應2小時。反應結束後，將反應液倒入(1500毫升)水中將聚合物析出，過濾所得之聚合物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，獲得聚合物組成物(A-1-1)。
合成例2至5及合成比較例1至3及6
合成例2至5及合成比較例1至3及6是以與合成例1相同的步驟來製備該聚合物組成物(A-1-2)至(A-1-5)，(A-3-1)至(A-3-3)及(A-3-6)不同的地方在於：改變四羧酸二酐化合物、二胺化合物的種類及其用量，如表1及表2所示。
[製備聚醯亞胺化合物] 合成例6
在一容積500毫升之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，加入式(I-11)之第一二胺化合物(4.44克，0.0075莫耳)(b-1-1)、式(II-5)之第二二胺化合物(1.16克，0.0025莫耳)(b-2-1)、對-二胺苯(4.32克，0.04莫耳)(b-3-1)、及氮-甲基-2-吡咯烷酮(80克)，於室溫下攪拌至溶解。再加入2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐(11.2g，0.05莫耳)(a-1)及氮-甲基-2-吡咯烷酮(20克)，於室溫下反應6小時。之後再加入氮-甲基-2-吡咯烷酮(97克)、乙酸酐(2.55克)及吡啶(19.75克)至該反應溶液中 。升溫至60℃持續攪拌2小時進行醯亞胺化，待反應結束後，將該反應液倒入(1500毫升)水中將聚合物析出，過濾所得之聚合物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，即可得聚醯亞胺聚合物(A-2-1)。
合成例7至13及合成比較例4及5
合成例7至13及合成比較例4及5是以與合成例6相同的步驟來製備該聚合物組成物(A-2-2)至(A-2-8)，(A-3-4)及(A-3-5)不同的地方在於：改變四羧酸二酐化合物、二胺化合物、催化劑及脫水劑的種類及其用量，如表1及表2所示。
[製備聚矽氧烷] 合成例14
在一容積500毫升的三頸燒瓶中，加入2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基矽烷(2-glycidyloxyethyl trimethoxysilane，簡稱為GETMS，88.9克，0.40莫耳)、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(3-(meth)acryloxy propyltrimethoxysilane，簡稱GMPTS，86.9克，0.35莫耳)、甲基三甲氧基矽烷(methyltrimethoxysilane，簡稱MTMS，34克，0.25克)，及丙二醇單甲基醚(propylene glycol monomethyl ether，簡稱PGME，6g)。於室溫下一邊攪拌一邊於30分鐘內添加三乙胺(triethylamine，簡稱TEA)水溶液(20克三乙胺/200克純水)。接著，將燒瓶浸漬於30℃的油浴中並攪拌30分鐘，然後於30分鐘內將油浴升溫至 90℃，待溶液的內溫達到75℃時，持續加熱攪拌進行聚縮合6小時。待該聚縮合完成後，將該有機層自該燒瓶中取出並以硝酸銨水溶液(2wt%)清洗，製得該聚矽氧烷(B-1)。
該矽烷化合物、該溶劑、及該催化劑及其用量，及用於製備合成例的反應條件是整理於表3中。
合成例15至19及合成比較例7至9
合成例15至19及合成比較例7至9是以與合成例14相同的步驟來製備該聚矽氧烷(B-2)至(B-6)及(B’-1)至(B'-3)，不同的地方在於：改變矽烷化合物組份、溶劑及催化劑的種類及其用量，如表3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
秤取100重量份的合成例1之聚合物組成物、5重量份的合成例14的聚矽氧烷、1200重量份的氮-甲基-2-吡咯烷酮及600重量份的乙二醇正丁基醚，於室溫下攪拌混合形成一液晶配向劑。
將該液晶配向劑以印刷機(日本寫真印刷株式會社製，型號S15-036)分別在兩片具有由ITO(indium-tin-oxide)構成之導電膜的玻璃基板上進行塗佈，形成一預塗層，之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。在導電膜表面進行配向處理。即可由前述製程使兩玻璃基板分別塗佈有液晶配向膜。
接著將前述製得的兩片具有液晶配向膜的玻璃 基板，其中一片基板塗以熱壓膠，另一片基板灑上4μm的間隙子(spacer)，兩片玻璃順彼此配向垂直方向進行貼合，再以熱壓機施以10kg的壓力，於溫度150℃進行熱壓貼合。然後再以液晶注入機(島津製作所製，型號ALIS-100X-CH)進行液晶注入，利用紫外光(UV)硬化膠封住液晶注入口，以紫外光燈照光使之硬化，並在烘箱中以溫度60℃、時間30分鐘進行液晶回火處理，即可製得一液晶顯示元件。將該液晶配向劑及液晶顯示元件進行各檢測項目評價，所得結果如表4所示。
實施例2至15及比較例1至11
實施例2至15及比較例1至11是以與實施例1相同的步驟來製備該液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件，不同的地方在於：改變聚合物組成物、聚矽氧烷、溶劑及添加劑的種類及其使用量，如表4所示。將該等液晶配向劑及該等液晶顯示元件進行各檢測項目評價，所得結果如表4及5所示。
[評價項目]
1、醯亞胺化率：
醯亞胺化率係指透過聚醯亞胺聚合物中之醯胺酸官能基數目和醯亞胺環數目的合計量為基準，計算醯亞胺環數目所佔的比例，以百分率表示。
檢測的方法是將合成例1至13及合成比較例的1至6的聚合物進行減壓乾燥後，溶解於適當的氘化溶劑(deuteration solvent)，例如：氘化二甲基亞碸中，以四甲 基矽烷作為基準物質，從室溫(例如25℃)下測定1H-NMR(氫原子核磁共振)之結果，再由下式即可求得醯亞胺化率(%)。
醯亞胺化率(%)=[1-△1/(△2×α)]×100 其中△1：NH基團的質子在10ppm附近的化學位移(chemical shift)所產生的峰值(peak)面積；△2：其他質子之峰值面積；及α：聚合物組份中該等聚合物的聚醯胺酸前驅物中NH基的1個質子相對於其他質子個數比例。
2、離子密度：
以電氣測量機台(TOYO Corporation製，型號為Model 6254)分別測量實施例1至15及比較例1至11之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之三角波，於電流-電壓之波形中，計算0至1伏特範圍之波峰面積可測得離子密度(計為ID1)；接著將該液晶顯示元件以4200mJ/cm2之紫外光(紫外光照射機型號為KN-SH48K1；光能興業製)照射後，以相同測試條件測量經紫外光照射後的離子密度(計為ID2)。最後，依下式計算可得離子密度之紫外光安定性(計為IDUV)：
評價基準如下：
◎：IDUV<5%
○：5%≦IDUV<8%
△：8%≦IDUV<10%
×：IDUV≧10%
如表4所示，在實施例1至15中，如式(I)及(II)所示的第一及第二二胺化合物的組合是用於製備該聚合物組成物。該液晶配向劑所形成的該液晶配向膜應用於液晶顯示元件時，由於該液晶配向劑同時含有聚合物組成物及聚矽氧烷，該液晶顯示元件在UV照射後具有較低的離子密度。
如表5所示，由比較例1至6所形成的液晶顯示元件在UV照射後具有較高的離子密度。特別是在比較例1及4中，該等聚合物組成物未使用如式(I)所示的第一二胺化合物來製備。在比較例2及5中，該等聚合物組成物未使用如式(II)所示的第二二胺化合物來製備。在比較例3及6中，該等聚合物組成物未使用如式(I)及(II)所示的第一及第二二胺化合物來製備。
在比較例7至11中，本發明所述的聚矽氧烷未使用於製備該液晶配向劑。含有使用該液晶配向劑所製的液晶配向膜的液晶顯示元件在UV照射後具有較高的離子密度。
此外，當該聚合物組成物的醯亞胺化率為30%至90%，由該液晶配向劑所形成的該液晶配向膜應用於液晶顯示元件時，該液晶顯示元件在具有較低的離子密度。並且，當使用一分子中具有至少兩個環氧基的化合物時，含有該液晶配向膜的液晶顯示元件在UV照射後具有更低的離子密度。
綜上所述，在本發明中，該液晶配向膜是由含 有使用由式(I)及(II)表示的第一及第二二胺化合物進行反應所製得的聚合物組成物，以及含有環氧基基團及聚合性不飽和基團的聚矽氧烷的液晶配向劑所形成，且具有較低的離子密度，並且，含有該液晶配向膜的該液晶顯示元件離子密度降低，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧第一單元
111‧‧‧第一基板
112‧‧‧第一導電膜
113‧‧‧第一液晶配向膜
12‧‧‧第二單元
121‧‧‧第二基板
122‧‧‧第二導電膜
123‧‧‧第二液晶配向膜
13‧‧‧液晶單元

Claims (7)

  1. 一種液晶配向劑，包含：一聚合物組成物是由將四羧酸二酐組份及二胺組份進行反應所製得；一聚矽氧烷，及一溶劑；其中，基於聚合物組成物為100重量份，該聚矽氧烷的使用量為3至30重量份，該二胺組份包括一式(I)所示的第一二胺化合物： 其中 R12及R14是獨立地選自於-O-、-S-、、 R13表示一C2至C10的亞烷基，R11是選自於單鍵、亞甲基、伸乙基，及X表示一C17至C40具有膽固醇骨架的一價有機基團；一式(II)所示的第二二胺化合物： 其中 R15是選自於-O-、、、、 R16表示一如式(II-1)所示的有機基團： 其中R17是獨立地表示氫、氟或甲基；R18、R19或R20各 自獨立地表示單鍵、-O-、、、、 、或C1至C3的伸烷基； R21是獨立地選自於及，其中R23及R24各自獨立地表示氫、氟或甲基，R22是選自於氫、氟、C1至C12的烷基、C1至C12的氟烷基、C1至C12的烷氧基、-OCH2F、-OCHF2或-OCF3：k表示1或2的整數，l、m及n是各自獨立地表示0至4的整數，o、p及q是各自獨立地表示0至3的整數，且條件是o+p+q≧3，及r及s是各自獨立地表示1或2；其中該聚矽氧烷含有環氧基基團及聚合性不飽和基 團，該環氧基基團是包含如式(B-1)、式(B-2)、式(B-3)，或前述之一組合的官能基； 其中A是選自於氧原子或單鍵，h是表示由1至3的整數，及i是表示由0至6的整數，且條件是當i為0時A表示一單鍵， 其中j是表示由0至6的整數， 其中B1是表示C2至C6之伸烷基；R32表示氫原子或C1至C6之烷基；該聚合性不飽和基團是包含如式(B-4)、式(B-5)，或前述之一組合的官能基； 其中D是選自於氫或甲基，及w是表示由1至3的整數， 其中z是表示0或1的整數。
  2. 如請求項1所述的液晶配向劑，其中，該聚矽氧烷是由一矽烷化合物組份聚縮合而形成，該矽烷化合物組份包含一如式(III)所示的第一矽烷化合物：Si(R25)y(OR26)4-y (III)其中至少一的R25是選自於式(B-1)、式(B-2)或式(B-3)的官能基，其餘的R25是獨立地選自於氫原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基，及C6至C15的芳基，R26是各自獨立地選自於氫原子、C1至C6的烷基、C1至C6的醯基，或C6至C15的芳基，及Y表示1至3的整數；一如式(IV)所示的第二矽烷化合物：Si(R27)a(OR28)4-a (IV)其中至少一個R27是選自於式(B-4)或式(B-5)的官能基，其餘的R27是獨立地選自於氫原子、C1至C10的烷基、C2至C10的烯基，及C6至C15的芳基，R28是各自獨立地選自於氫原子、C1至C6的烷基、C1至C6的醯基，或C6至C15的芳基，及a表示1至3的整數；其中，基於該矽烷化合物組份的總用量為1莫耳， 式(III)所示的該第一矽烷化合物的使用量範圍為0.3至0.9莫耳，且式(IV)所示的該第二矽烷化合物的使用量範圍為0.1至0.7莫耳。
  3. 如請求項1所述的液晶配向劑，其中，基於該二胺組份為100莫耳，式(I)所示的該第一二胺化合物的使用量為5至25莫耳，且式(II)所示的該第二二胺化合物的使用量為5至25莫耳。
  4. 如請求項1所述的液晶配向劑，其中，該聚合物組成物的醯亞胺化率範圍為30至90%。
  5. 如請求項1所述的液晶配向劑，還包含一分子中具有至少2個環氧基的化合物。
  6. 一種液晶配向膜，是由一如請求項第1至5項中任一項所述的液晶配向劑所形成。
  7. 一種液晶顯示元件，是包含一如請求項第6項所述的液晶配向膜。
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