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TWI487731B - 液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件 Download PDF

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TWI487731B
TWI487731B TW102131874A TW102131874A TWI487731B TW I487731 B TWI487731 B TW I487731B TW 102131874 A TW102131874 A TW 102131874A TW 102131874 A TW102131874 A TW 102131874A TW I487731 B TWI487731 B TW I487731B
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liquid crystal
crystal alignment
polymer
diamine compound
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TW102131874A
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TW201509995A (zh
Inventor
Kuan Ming Lin
Po I Lee
Li Hsin Chang
Tsu Chun Wei
Ming Chih Lai
Original Assignee
Daxin Materials Corp
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Priority to CN201410429799.6A priority patent/CN104419430A/zh
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Description

液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶配向劑及其所製成之液晶配向膜及液晶顯示元件。
為提升液晶顯示元件之影像品質，液晶配向膜應具有下列性質：(1)良好的電氣特性：低殘影現象(Image Sticking Effect)、高電壓保持率高等。(2)良好的配向能力：液晶分子的預傾角(Pretilt Angle)愈均一，液晶分子受電場驅動後轉向的差異愈小，則液晶顯示元件的成像品質愈佳。(3)優良刷膜性：液晶配向劑塗佈於基板上時不產生摩擦刷痕與切削碎屑。(4)高信賴性：在高溫、高濕的環境下，液晶分子排列不受影響。
隨著液晶顯示元件的普及，消費者對於液晶顯示元件成像品質的要求日漸提升，如何進一步改善液晶顯示元件的成像品質，係相關業者努力的目標。
本發明之一目的是在提供一種液晶配向劑，利用此液晶配向劑所製成的液晶配向膜具有低殘影特性、低預傾角變異度、優良刷膜性、優良配向性以及高信賴性，進而可提供優良、穩定的成像品質。
依據本發明之一態樣之一實施方式是在提供一種液晶配向劑，此液晶配向劑包含第一聚合物，第一聚合物係由二胺類化合物與四羧酸二酐類化合物聚合而得，第一聚合物的主鏈結構包含具有對稱性與剛性的芳香基以及三級胺殘基，其中前述芳香基的含量佔第一聚合物的主鏈結構30莫耳百分比至70莫耳百分比。
依據前述之液晶配向劑，第一聚合物係聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物或其組合。二胺類化合物可包含第一二胺化合物與第二二胺化合物，其中第一二胺化合物係提供前述三級胺殘基，第二二胺化合物係提供前述芳香基。第一二胺化合物的含量可佔二胺類化合物的20莫耳百分比至50莫耳百分比。
依據前述之液晶配向劑，第一二胺化合物可具有如式(I-1)所示之一結構： (I-1)其中R3 為氫或OH，R1 、R2 、R4 及R5 係各自為獨立的氫、碳數1至20之烷基、碳數1至20之烷氧基、OH或(CH2 )x CF3 ，以及x為1~5的整數。
第一二胺化合物可具有如式(a-1-1)或式(a-1-2)所示之一結構：
第二二胺化合物可具有如式(I-2)所示之一結構： 其中d係單鍵、碳數1-4的伸烷基、碳數1-4的含氟伸烷基、CO、氧或伸苯基，e係單鍵、CO或伸苯基，S1 、S2 、S3 與S4 係各自為獨立的氫、OH、鹵基、SO2 H、碳數1~4的烷基或碳數1~4的含氟烷基，以及m與n係各自為獨立的0~3的整數。
依據前述之液晶配向劑，四羧酸二酐類化合物可包 含第一四羧酸二酐化合物，第一四羧酸二酐化合物係提供前述芳香基。第一四羧酸二酐化合物可具有如式(I-3)或(I-4)所示之一結構： 其中X2 具有如式(ii)、式(iii)或式(iv)所示之一結構： T為單鍵、CO、SO、SO2 、伸苯基或具有如式(i)所示之一結構：Q-J-Q (i)，其中J為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基或伸二苯酮基，Q為氧。
依據前述之液晶配向劑，可更包含第二聚合物，第二聚合物係由二胺類化合物與四羧酸二酐類化合物聚合而得，第二聚合物的主鏈結構包含具有對稱性與剛性的芳香基，前述芳香基的含量佔第二聚合物的主鏈結構30莫耳百 分比至70莫耳百分比，其中第一聚合物與第二聚合物均勻混合。
依據本發明之一態樣之另一實施方式是在提供一種液晶配向膜，其係由前述任一項之液晶配向劑所形成。
依據本發明之一態樣之又一實施方式是在提供一種液晶顯示元件，其係包含前述之液晶配向膜。
 第一聚合物(A)
第一聚合物(A)係由二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)聚合而得，第一聚合物(A)的主鏈結構包含具有對稱性與剛性的芳香基以及三級胺殘基，前述芳香基的含量佔第一聚合物(A)的主鏈結構30莫耳百分比至70莫耳百分比，較佳為40莫耳百分比至70莫耳百分比。三級胺殘基的含量可佔第一聚合物(A)的主鏈結構2.5莫耳百分比至80莫耳百分比，較佳為10莫耳百分比至60莫耳百分比，更佳為15莫耳百分比至45莫耳百分比。
藉由第一聚合物(A)的主鏈結構含有30莫耳百分比至70莫耳百分比、具有對稱性與剛性的芳香基，可增加第一聚合物(A)的高分子堆疊的緊密程度及排列的同方向性，有助於第一聚合物(A)所製成之配向膜具有優良的釋放 蓄積電荷的能力，且具有優良的配向力。
藉由第一聚合物(A)的主鏈結構含有三級胺殘基，可使第一聚合物(A)所製成之液晶顯示元件具有低殘影特性以及低殘留直流電壓。
藉由第一聚合物(A)的主鏈結構同時含有具有對稱性與剛性的芳香基與三級胺殘基，可使第一聚合物(A)所製成之液晶顯示元件具有低殘影特性、良好的配向性與較低的預傾角變異度。
第一聚合物(A)可為聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物或其組合。前述「其組合」係指第一聚合物(A)可由聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物三種聚合物中取二種以上並以任何比例混合，具體言之，第一聚合物(A)可為聚醯胺酸與聚醯亞胺的混合物、第一聚合物(A)可為聚醯胺酸與醯亞胺-醯胺酸共聚物的混合物、第一聚合物(A)可為聚醯亞胺與醯亞胺-醯胺酸共聚物的混合物或者第一聚合物(A)可為聚醯胺酸、聚醯亞胺與醯亞胺-醯胺酸共聚物的混合物。
二胺類化合物(a)可包含第一二胺化合物(a-1)與第二二胺化合物(a-2)，其中第一二胺化合物(a-1)係提供前述三級胺殘基，第二二胺化合物(a-2)係提供前述芳香基。二胺類化合物(a)可更包含第三二胺化合物(a-3)，第三二胺化合物(a-3)係第一二胺化合物(a-1)與第二二胺化合物(a-2)以外的二胺化合物。第一二胺化合物(a-1)的含量可佔二胺類化合物(a)的20莫耳百分比至50莫耳百分比。第二二胺化 合物(a-2)的含量可佔二胺類化合物(a)的10莫耳百分比至80莫耳百分比。第三二胺化合物(a-3)的含量可佔二胺類化合物(a)的0莫耳百分比至30莫耳百分比。
四羧酸二酐類化合物(b)可包含第一四羧酸二酐化合物(b-1)，第一四羧酸二酐化合物(b-1)係提供前述芳香基。四羧酸二酐類化合物(b)可更包含第二四羧酸二酐化合物(b-2)，第二四羧酸二酐化合物(b-2)係第一四羧酸二酐化合物(b-1)以外的四羧酸二酐化合物。第一四羧酸二酐化合物(b-1)的含量佔四羧酸二酐類化合物(b)的10莫耳百分比至80莫耳百分比。第二四羧酸二酐化合物(b-2)的含量佔四羧酸二酐類化合物(b)的10莫耳百分比至80莫耳百分比。
二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)於有機溶劑中進行聚縮合反應，可生成聚醯胺酸。
將所生成之聚醯胺酸，藉由部分脫水閉環反應，可得到醯亞胺-醯胺酸共聚物。若完全脫水閉環反應，則可生成聚醯亞胺。
上述之聚醯胺酸、聚醯亞胺或醯亞胺-醯胺酸共聚物，可依實際需求嵌入少量酯鍵、醯胺鍵，以形成二元或三元嵌段共聚物，例如醯胺酸-醯胺共聚物、醯亞胺-醯胺共聚物、醯胺酸-醯胺酸酯共聚物、醯亞胺-醯亞胺酯共聚物、醯胺酸-醯胺-醯胺酸酯共聚物或醯亞胺-醯胺-醯亞胺酯共聚物等。藉由嵌入方式以改進原聚合物之性能，係本領域所熟知，在此不予贅述。
第二聚合物(B)
第二聚合物(B)係由二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)聚合而得，第二聚合物(B)的主鏈結構包含具有對稱性與剛性的芳香基，且前述芳香基的含量佔第二聚合物(B)的主鏈結構30莫耳百分比至70莫耳百分比，較佳為40莫耳百分比至70莫耳百分比。
藉此，可增加第二聚合物(B)的高分子堆疊的緊密程度及排列的同方向性，有助於第二聚合物(B)所製成之配向膜具有優良的釋放蓄積電荷的能力，且具有優良的配向力。
第二聚合物(B)可為聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物或其組合。前述「其組合」係指第二聚合物(B)可由聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物三種聚合物取二種以上並以任何比例混合。
二胺類化合物(a)可包含第二二胺化合物(a-2)，第二二胺化合物(a-2)係提供前述芳香基。二胺類化合物(a)可更包含第一二胺化合物(a-1)及/或第三二胺化合物(a-3)，其中第一二胺化合物(a-1)係提供三級胺殘基，第三二胺化合物(a-3)係第一二胺化合物(a-1)與第二二胺化合物(a-2)以外的二胺化合物。第一二胺化合物(a-1)的含量可佔二胺類化合物(a)的0莫耳百分比至50莫耳百分比。第二二胺化合物(a-2)的含量可佔二胺類化合物(a)的20莫耳百分比至100莫耳百分比。第三二胺化合物(a-3)的含量可佔二胺類化合物(a)的0莫耳百分比至40莫耳百分比。
四羧酸二酐類化合物(b)可包含第一四羧酸二酐化 合物(b-1)，第一四羧酸二酐化合物(b-1)係提供前述芳香基。四羧酸二酐類化合物(b)可更包含第二四羧酸二酐化合物(b-2)，第二四羧酸二酐化合物(b-2)係第一四羧酸二酐化合物(b-1)以外的四羧酸二酐化合物。第一四羧酸二酐化合物(b-1)的含量佔四羧酸二酐類化合物(b)的10莫耳百分比至80莫耳百分比。第二四羧酸二酐化合物(b-2)的含量佔四羧酸二酐類化合物(b)的20莫耳百分比至80莫耳百分比。
關於第二聚合物(B)的其他實施方式與第一聚合物(A)相同，在此不予贅述。
第一二胺化合物(a-1)
第一二胺化合物(a-1)係提供三級胺殘基，第一二胺化合物(a-1)可具有如式(I-1)所示之結構： 其中R3 為氫或OH，R1 、R2 、R4 及R5 係各自為獨立的氫、碳數1至20之烷基、碳數1至20之烷氧基、OH或(CH2)x CF3，x為1~5的整數。
依據本發明一實施例，第一二胺化合物(a-1)可具有如式(a-1-1)或式(a-1-2)所示之結構：
上述第一二胺化合物(a-1)可單獨使用，在不影響液晶配向膜性能的條件下，亦可同時使用兩種以上。
第二二胺化合物(a-2)
第二二胺化合物(a-2)係提供具有對稱性與剛性的芳香基，第二二胺化合物(a-2)可具有如式(I-2)所示之結構： 其中d係單鍵、碳數1-4的伸烷基、碳數1-4的含氟伸烷基、CO、氧或伸苯基，e係單鍵、CO或伸苯基，S1 、S2 、S3 與S4 係各自為獨立的氫、OH、鹵基、SO2 H、碳數1~4的烷基或碳數1~4的含氟烷基，m與n係各自為獨立的0~3的整數。
依據本發明一實施例，第二二胺化合物(a-2)可具有如式(a-2-1)、式(a-2-2)、式(a-2-3)或式(a-2-4)所示之一結構：
(a-2-1)、(a-2-2)、
上述第二二胺化合物(a-2)可單獨使用，在不影響液晶配向膜性能的條件下，亦可同時使用兩種以上。
第三二胺化合物(a-3)
第三二胺化合物(a-3)係第一二胺化合物(a-1)與第二二胺化合物(a-2)以外的二胺化合物。依據本發明一實施例，第三二胺化合物(a-3)可具有但不限於如式(a-3-1)、式(a-3-2)、式(a-3-3)或式(a-3-4)所示之一結構：
上述第三二胺化合物(a-3)可單獨使用，在不影響液晶配向膜性能的條件下，亦可同時使用兩種以上。
第一四羧酸二酐化合物(b-1)
第一四羧酸二酐化合物(b-1)係提供具有對稱性與剛性的芳香基，第一四羧酸二酐化合物(b-1)可具有如式(I-3) 或(I-4)所示之一結構： 其中X2 具有如式(ii)、式(iii)或式(iv)所示之一結構： T為單鍵、CO、SO、SO2 、伸苯基或具有如式(i)所示之一結構：Q-J-Q (i)，其中J為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基或伸二苯酮基，Q為氧。
依據本發明一實施例，第一四羧酸二酐化合物(b-1)可具有如式(b-1-1)、式(b-1-2)或式(b-1-3)所示之一結構：
上述第一四羧酸二酐化合物(b-1)可單獨使用，在不影響液晶配向膜性能的條件下，亦可同時使用兩種以上。
第二四羧酸二酐化合物(b-2)
第二四羧酸二酐化合物(b-2)係第一四羧酸二酐化合物(b-1)以外的四羧酸二酐化合物。依據本發明一實施例，第二四羧酸二酐化合物(b-2)可具有但不限於如式(b-2-1)、式(b-2-2)或式(b-2-3)所示之一結構：
上述第二四羧酸二酐化合物(b-2)可單獨使用，在不影響液晶配向膜性能的條件下，亦可同時使用兩種以上。
第一聚合物(A)的合成方法
以下針對第一聚合物(A)為醯亞胺-醯胺酸共聚物，詳加說明第一聚合物(A)的合成方法。
以二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)作為反應物，於有機溶劑中進行聚縮合反應，以40℃至110℃的溫度進行1至12小時，以得到一包含聚醯胺酸之反應溶液，前述聚合反應的溫度與時間，可根據反應物多寡而彈性調整。
二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)之比例關係，以四羧酸二酐類化合物(b)之酸酐基含量為1當量，二胺類化合物(a)之胺基較佳為0.5~2當量，更佳為0.7~1.5當量。
前述有機溶劑係用來溶解反應物及產物，根據有機溶劑對反應物及產物的溶解度，可區分為溶解度較佳的有機溶劑與溶解度較差的有機溶劑。
溶解度較佳的有機溶劑包含但不限於：N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基己內醯胺、二甲基亞碸、四甲基尿素、六甲基磷醯胺、γ-丁內酯或吡啶，以上有機溶劑可單獨使用，亦可混合兩種以上同時使用。
溶解度較差的有機溶劑亦可與前述溶解度較佳的有機溶劑混合使用，但前提係產物醯亞胺-醯胺酸共聚物不至於被析出。溶解度較差的有機溶劑包含但不限於：甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、環己醇、乙二醇、乙二醇甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙 二醇二乙基醚、二乙基醚、丙酮、甲基乙基酮、環己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、四氫呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷、正辛烷。
除了以上所列舉之有機溶劑，舉凡可溶解醯亞胺-醯胺酸共聚物之有機溶劑，皆可作為有機溶劑。
將上述包含聚醯胺酸之反應溶液經部分脫水閉環反應，以得到一包含醯亞胺-醯胺酸共聚物之反應溶液。
前述脫水閉環反應係習知之技術，在此不予贅述。
第一聚合物(A)為聚醯胺酸時，則其備製方法於前述反應大致相同，僅需略過脫水閉環反應。若第一聚合物(A)為聚醯亞胺時，則將所得之聚醯胺酸之反應溶液經完全脫水閉環反應即可。
第二聚合物(B)的合成方法
第二聚合物(B)的合成方法與第一聚合物(A)的合成方法大致相同，差異僅在反應物的不同，在此將不予贅述。
液晶配向劑
本發明之液晶配向劑包含第一聚合物(A)、第二聚合物(B)及有機溶劑(C)，且可選擇性地包含一添加劑。
第一聚合物(A)與第二聚合物(B)的重量比值範圍為5/95至95/5。
將前述之第一聚合物(A)、第二聚合物(B)溶於一有機溶劑，即可形成液晶配向劑。製備液晶配向劑之溫度較 佳為0℃至150℃，更佳為20℃至50℃。
液晶配向劑可根據黏度與揮發性調整其所包含之固體含量，以包含1wt%~10wt%之固體含量為佳。若固體含量低於1wt%，會使塗佈後之液晶配向膜之厚度太薄，而降低其配向能力，若固體含量高於10wt%時，則會影響塗佈品質。
前述有機溶劑(C)包含但不限於：N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-異丙基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基己內醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚或乙二醇單丁基醚等。以上溶劑可兩種以上混合使用。除了上述所列舉之溶劑，只要可溶解第一聚合物(A)與第二聚合物(B)皆適用。
前述液晶配向劑可選擇性地包含一添加劑，添加劑可為有機矽(氧)烷化合物或環氧化合物，關於可作為液晶配向劑的有機矽(氧)烷化合物與環氧化合物係為習知，在此不予贅述。
液晶配向膜
形成液晶配向膜之方法包含以下步驟：首先，將本發明液晶配向劑塗佈於具有圖案化透明導電膜的玻璃基板上以形成一塗覆層，塗佈方法包含但不限於滾輪塗佈法、旋轉塗佈法及印刷法，塗佈方法係為習用，在此不予贅述。
其次，對塗覆層進行加熱烘烤，使塗覆層形成液晶配向膜。加熱烘烤之目的係移除液晶配向劑內之有機溶 劑，以及促使第一聚合物(A)以及第二聚合物(B)所包含之聚醯胺酸進行脫水閉環反應。加熱烘烤之溫度可為80℃~300℃，更佳為100℃~240℃。所形成之液晶配向膜之厚度以0.005~0.5微米為佳。
最後，以捲繞有耐綸或棉纖維布之滾筒進行定向摩擦，使液晶配向膜對液晶分子具有配向能力。
液晶顯示元件
形成液晶顯示元件之方法包含以下步驟：首先，於一具有前述液晶配向膜之玻璃基板上塗佈框膠，並於另一具有前述液晶配向膜之玻璃基板上噴灑間隙物。
其次，將前述具有液晶配向膜的兩片玻璃基板以彼此刷膜方向互相垂直或互相平行的方式組合。
最後，於兩玻璃基板之間隙中注入液晶，並密封注射孔，即可形成液晶顯示元件。
聚合物的性質量測方法
(一)脫水閉環率(亞胺化比率)：將第一聚合物(A)或第二聚合物(B)於室溫下進行減壓乾燥，續將乾燥後之固體溶解於經氘化之二甲基亞碸中，使用四甲基矽烷作為參考物質，藉由1 H-NMR測量，由公式計算亞胺化比率：亞胺化比率(%)=(1-K1/(K2×α))×100%，其中，K1為自NH基團之質子衍生之尖峰面積(10ppm)，K2為自其他質子衍生之尖峰面積，α 為其他質子相對於第一聚合物(A)或第二聚合物(B)前驅物(聚醯胺酸)之NH基團之質子的數量比。
(二)聚合物分子量量測：使用Waters公司製造 的GPC(凝膠滲透色譜法)裝置量測，在管柱溫度35℃下，將含有溴化鋰與磷酸的DMF作為沖洗液，經由換算通過聚苯乙烯的時間得出重量平均分子量。
液晶顯示元件的評價法
(一)殘影現象的判定：將已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件，藉由測量充電前後的亮度值並計算亮度變化百分比，作為殘影現象判定的依據。具體而言，在通電壓下先測定液晶顯示元件特定位置的穿透度與電壓變化曲線，得到穿透度為50%時的電壓值V1，以電壓值V1驅動液晶顯示元件10分鐘後紀錄其亮度值K3，接著將液晶顯示元件以10伏特的交流電充電4小時後，再次以電壓值V1驅動液晶顯示元件10分鐘後紀錄其亮度值K4，亮度變化百分比的計算公式為：(｜K3-K4｜/K3)×100%，若亮度變化百分比小於5%判定殘影現象為佳，5%~10%判定殘影現象為中，大於10%判定殘影現象為差。
(二)殘留直流電壓：於已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件施加5V電壓並維持3600秒，接著放電1秒，最後紀錄其第600秒時的殘留直流電壓值。
(三)電壓保持率：在60℃環境溫度下，藉直流電5V施加於已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件0.6Hz，脈衝寬60μsec，測量液晶顯示元件中的電壓保持率。
(四)預傾角變異度：將已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件，藉由結晶旋轉法測量預傾角(量測機台為Autronic TBA-107)，並根據測量結果計算預傾角變異度。 具體而言，首先測量液晶顯示元件面內九個點的預傾角並取得平均值K5，再測量液晶顯示元件邊緣九個點的預傾角並取得平均值K6，以K5與K6的差值的絕對值作為預傾角變異度，預傾角變異度越小，代表預傾角的穩定性越高，前述「面內」係指距離框膠大於0.51cm處，前述「邊緣」係指距離框膠小於0.5cm處。
(五)刷膜性：將液晶配向劑以旋轉塗佈法塗於錫銦氧化物(ITO)基板上，並以烘箱進行烘烤，續以轉速1000轉/分、平台移動速度60毫米/秒、壓入量0.4毫米進行定向刷膜10次，以偏光顯微鏡(Polarizing Optical Microscopy，POM)於10倍下目視觀察刷膜後之液晶配向膜之表面，無刷膜碎屑判定為優，刷膜碎屑小於10個判定為佳。
(六)信賴性：將已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件，放置於溫度121℃、濕度100%及2大氣壓環境下24小時，以偏光顯微鏡於5倍下觀察液晶顯示元件是否有液晶排列異常，無異常判定為OK，有液晶排列異常(LC domain)判定為NG。
(七)配向係數：將液晶配向劑以旋轉塗佈法塗於錫銦氧化物基板上，並以烘箱進行烘烤，續以轉速1000轉/分、平台移動速度60毫米/秒、壓入量0.2毫米進行定向刷膜。續以橢圓偏光儀量測，入射光角度為50度，入射光波長為633nm，當配向膜的配向方向與入射線性偏振光S方向平行時，可得反射橢偏光之P波與S波相位差為 △max；反之，若當配向膜的配向方向與入射線性偏振光P方向平行時，可得反射橢偏光之P波與S波相位差為△min。兩者相減則為配向係數D△。
(八)配向性：將已注入液晶(ZLI-4792)之液晶顯示元件，置於兩片互相垂直之偏光板之間，並以目視觀察有無液晶排列異常情形，無異常判定為佳，有漏光、液晶沖刷痕等異常判定為差。
第一聚合物(A)、第二聚合物(B)與其他聚合物之合成
將二胺類化合物(a)與四羧酸二酐類化合物(b)依照表一與表二所示之比例，依序添加於N-甲基-2-吡咯烷酮中，製備固成份為25重量%之溶液，並於40℃下反應5~6小時，即可得到聚醯胺酸。將聚醯胺酸溶液經稀釋後，添加適當比例之吡啶與醋酸酐，於100~110℃下進行脫水/環化反應3~4小時，將溶液使用到入乙醇中進行析出，並以乙醇進行清洗純化，最後收集固體並以減壓乾燥，以得到表一與表二所示之聚合物，其中A1~A8屬於第一聚合物(A)，B1~B5屬於第二聚合物(B)，a1~a3以及b1~b2屬於其他聚合物。
實施例1~13與對照例1’~4’之液晶顯示元件
將第一聚合物A1~A8，第二聚合物B1~B5，其他聚合物a1~a3以及b1~b2依照表三所示之比例，溶解於γ-丁內酯與N-甲基-2-吡咯烷酮混合溶劑中，製備成固體含量為6wt%之溶液，並以直徑1微米之過濾器過濾，所收集之濾液即為實施例1~13與對照例1’~4’所使用之液晶配向劑。
將前述所得之液晶配向劑藉由滾輪印刷機塗佈於玻璃基板上，且以220℃之加熱板進行乾燥20分鐘，形成厚度為0.08微米之薄膜。此薄膜以滾輪轉速1000轉/分、平台移動速度60毫米/秒以及壓入量0.4毫米進行定向摩擦。
續於具有前述液晶配向膜之玻璃基板上塗佈框膠，於另一具前述液晶配向膜之玻璃基板上噴灑間隙物， 續將具有液晶配向膜的兩片玻璃基板以彼此刷膜方向互相垂直的方式組合，且於兩玻璃基板之間隙中注入液晶(ZLI-4792)，並密封注射孔，即形成液晶顯示元件。
對所得之液晶顯示元件進行殘影特性、殘留直流電壓、電壓保持率、預傾角變異度、刷膜性、配向係數(D△)、配向性與信賴性等評估，評估結果如表三所示。
表三中，殘留直流電壓與電壓保持率的評估結果中，實施例1~13與對照例1’~4’表現相當。殘影特性的評估結果中，實施例1~13皆為佳，對照例1’~4’為中或差，對照例1’~4’的評估結果皆遜於實施例1~13，顯示本發明之液晶顯示元件具有良好的電氣特性，而能提供良好的成像品質。
預傾角變異度的評估結果中，實施例1~13為0.1~0.2，對照例1’~4’為0.5~0.6且皆高於實施例1~13，顯示本發明之液晶顯示元件的面內與邊緣之預傾角差異極小，而可提供穩定的配向能力。
刷膜性的評估結果中，實施例1~13皆為優，對照例1’~4’中僅對照例1’為優、其他對照例皆為佳，顯示本發明之液晶顯示元件具有優良的刷膜性。
配向係數(D△)的評估結果中，實施例1~13為3.6~4.8，對照例1’~4’中僅對照例4’的4.4可與實施例1~13媲美，其他對照例皆遠低於實施例1~13。配向性的評估結果中，實施例1~13皆為佳，對照例1’~4’中僅對照例4’為佳，其他對照例皆為差而不及實施例1~13。顯示本發明之液晶顯示元件可提供良好的配向能力。
信賴性的評估結果中，實施例1~13皆為OK，對照例1’~4’中僅對照例4’為OK，其他對照例皆為NG而不及實施例1~13。顯示本發明之液晶顯示元件不易受外在環境之高溫與高濕影響，而具有較長的使用壽命並能提供穩定的成像品質。
綜上所述，本發明以第一聚合物(A)所製備之液晶配向劑，可使所製成之液晶顯示元件具有低殘影特性、低預傾角變異度、優良刷膜性、優良配向性以及高信賴性，進而可提供穩定、良好的成向品質。
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 (12)

  1. 一種液晶配向劑，包含：一第一聚合物，該第一聚合物係由二胺類化合物與四羧酸二酐類化合物聚合而得，該第一聚合物的主鏈結構包含：芳香基，該芳香基的含量佔該第一聚合物的主鏈結構30莫耳百分比至70莫耳百分比，且該芳香基具有對稱性與剛性；以及三級胺殘基。
  2. 如請求項1之液晶配向劑，其中該第一聚合物係聚醯胺酸、聚醯亞胺、醯亞胺-醯胺酸共聚物或其組合。
  3. 如請求項1之液晶配向劑，其中該二胺類化合物包含一第一二胺化合物與一第二二胺化合物，其中該第一二胺化合物係提供該三級胺殘基，該第二二胺化合物係提供該芳香基。
  4. 如請求項3之液晶配向劑，其中該第一二胺化合物的含量佔該二胺類化合物的20莫耳百分比至50莫耳百分比。
  5. 如請求項3之液晶配向劑，其中該第一二胺化合物具有如式(I-1)所示之一結構： 其中該R3 為氫或OH，該R1 、該R2 、該R4 及該R5 係各自為獨立的氫、碳數1至20之烷基、碳數1至20之烷氧基、OH或(CH2 )x CF3 ，以及該x為1~5的整數。
  6. 如請求項5之液晶配向劑，其中該第一二胺化合物具有如式(a-1-1)或式(a-1-2)所示之一結構：
  7. 如請求項3之液晶配向劑，其中該第二二胺化合物具有如式(I-2)所示之一結構： (I-2)其中該d係單鍵、碳數1-4的伸烷基、碳數1-4的含氟伸烷基、CO、氧或伸苯基，該e係單鍵、CO或伸苯基，該S1 、該S2 、該S3 與該S4 係各自為獨立的氫、OH、鹵基、SO2 H、碳數1~4的烷基或碳數1~4的含氟烷基，以及該m與該n係各自為獨立的0~3的整數。
  8. 如請求項1之液晶配向劑，其中該四羧酸二酐類化合物包含一第一四羧酸二酐化合物，該第一四羧酸二酐化合物係提供該芳香基。
  9. 如請求項8之液晶配向劑，其中該第一四羧酸二酐化合物具有如式(I-3)或(I-4)所示之一結構： 其中該X2 具有如式(ii)、式(iii)或式(iv)所示之一結構 其中該T為單鍵、CO、SO、SO2 、伸苯基或具有如式(i)所示之一結構：Q-J-Q (i)，其中該J為伸苯基、伸聯苯基、伸萘基或伸二苯酮基，以及該Q為氧。
  10. 如請求項1之液晶配向劑，更包含：一第二聚合物，該第二聚合物係由二胺類化合物與四羧酸二酐類化合物聚合而得，該第二聚合物的主鏈結構包含：芳香基，該芳香基的含量佔該第二聚合物的主鏈結構30莫耳百分比至70莫耳百分比，且該芳香基具有對稱性與剛性；其中該第一聚合物與該第二聚合物均勻混合。
  11. 一種液晶配向膜，其係由如請求項1至請求項10中任一項之液晶配向劑所形成。
  12. 一種液晶顯示元件，包含如請求項11之液晶配向膜。
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