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TWI525127B - 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 - Google Patents

液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件 Download PDF

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TWI525127B
TWI525127B TW103133210A TW103133210A TWI525127B TW I525127 B TWI525127 B TW I525127B TW 103133210 A TW103133210 A TW 103133210A TW 103133210 A TW103133210 A TW 103133210A TW I525127 B TWI525127 B TW I525127B
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liquid crystal
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diamine
crystal alignment
formula
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TW103133210A
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TW201612211A (en
Inventor
邱信融
蔡宗沛
Original Assignee
奇美實業股份有限公司
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

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材料及其應用，且特別是有關於一種液晶配向劑、其所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，液晶顯示元件被廣泛應用於如電腦、攝影機、電視等各種顯示裝置中。已知的液晶顯示元件的動作模式包括：扭轉向列(Twisted Nematic，TN)型、超扭轉向列(Super Twisted Nematic，STN)型、垂直配向(Vertical Alignment，VA)型、共面切換(In Plane Switching，IPS)型、邊緣場切換(Fringe Field Switching，FFS)型、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend，OCB)型等各種液晶顯示元件，而在各種動作模式中，為了進行各液晶分子的配向控制，主要為使用由有機膜所形成的液晶配向膜(專利文獻1~4)。
為了因應技術需求，上述TN型、STN型、VA型等液晶顯示元件中所使用的液晶配向膜均需要具有預傾角特性。一般而言，可藉由摩擦法、或在基板表面設置突起物的方法等來對液晶配向膜賦予預傾角特性。然而，摩擦法中所產生的灰塵或靜電有時會導致顯示不良或電路損壞；在基板表面設置突起物的方法有時則會對液晶顯示元件的亮度造成損害等，故上述方法均存在問題。
作為替代上述方法的預傾角賦予方法，近年來提出有利用光異構化或光二聚化、光分解技術等的光配向法。在光配向法中，可透過對形成在基板上的感放射線性有機薄膜照射放射線，藉此對液晶配向膜賦予異向性。例如在專利文獻5、6及非專利文獻1中均揭示了有關光配向法的技術。與先前的摩擦法相比，使用光配向法可避免灰塵或靜電的產生，因此可抑制由灰塵或靜電等所引起的顯示不良或良率的下降。
另一方面，現有製備液晶配向膜的方式主要是先將聚醯胺酸或可溶性聚醯亞胺溶解於有機溶劑中，以形成液晶配向劑溶液，再將上述溶液塗佈於基板上，並藉由加熱等方法使其形成聚醯胺酸或聚醯亞胺系配向膜。然而，現有的聚醯胺酸或聚醯亞胺系配向膜存在預傾角的經時穩定性不佳等問題。為了改善上述問題，專利文獻7及專利文獻8中揭示了使用聚天門冬亞醯胺(polyaspartimide)作為液晶配向劑用材料的技術。
然而，利用上述各文獻中記載的液晶配向劑所製作的液 晶顯示元件均存在經紫外線照射後容易產生電場記憶效應(electric field memory effect)等的問題，從而不利於實際應用。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭56-91277號公報
[專利文獻2]日本特開平1-120528號公報
[專利文獻3]日本特開平11-258605號公報
[專利文獻4]日本特開2002-250924號公報
[專利文獻5]日本特開2004-83810號公報
[專利文獻6]日本特開2005-037654號公報
[專利文獻7]日本特開平7-43725號公報
[專利文獻8]日本特開平7-110484號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]J. of the SID 11/3，2003，p579
基於上述，為了改善液晶顯示元件在經紫外線照射後容易產生電場記憶效應等的問題，有必要進一步進行研究，以提供能夠符合業界需求的液晶顯示元件。
有鑑於此，本發明提供一種液晶配向劑、其所形成的液晶配向膜以及液晶顯示元件，能夠改善上述液晶顯示元件在經紫 外線照射後產生電場記憶效應等的問題。
本發明提供一種液晶配向劑，包括：(A)聚天門冬亞醯胺以及(B)溶劑；其中上述(A)聚天門冬亞醯胺為由(a)雙馬來醯亞胺化合物與(b)二胺化合物進行反應而得；上述(b)二胺化合物至少包括一種含下述式(I-1)所示之光反應性結構的二胺(b-1)： 於上述式(I-1)中，R1及R2各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；a及b各自獨立表示0至4的整數；c表示0或1；*各自獨立表示連接鍵；上述(a)雙馬來醯亞胺化合物包含下述式(I-2)所示之結構： 於上述式(I-2)中，Q表示包含伸烷基或伸芳基中的至少一個之二價有機基。
在本發明的一實施例中，上述(b-1)二胺包括由下述式(II-1)表示的結構、由式(II-2)表示的結構或上述兩者的組合：
於上述式(II-1)及式(II-2)中，R3、R4、R6及R7各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；R5及R8各自獨立表示碳數為1至40的烷基或經氟原子取代的碳數為1至40的烷基；Y1、Y2及Y3各自獨立表示-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR9-、-NR9-CO-、-CO-NR9-、-NR9-CO-O-、-O-CO-NR9-、-NR9-CO-NR9-或O-CO-O-，其中R9表示氫原子或碳數為1至4的烷基；Z1及Z2各自獨立表示亞甲基、伸芳基、二價的脂環基、-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，其中上述取代基為氰基、鹵素原子或碳數為1至4的烷基；d、e、j及k各自獨立表示0至4的整數；f及m表示0或1；g及n各自獨立表示1至6的整數；h及p各自獨立表示0至2的整數；i表示0或1的整數；*各自獨立表示連接鍵。
在本發明的一實施例中，上述式(I-1)所示之光反應性結構位於上述(A)聚天門冬亞醯胺的側鏈上。
在本發明的一實施例中，上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-3)之二胺(b-2)： 式(I-3)中，B1表示-O-、 或，B2表示碳數為2至30的烷基的一價基團。
在本發明的一實施例中，上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-4)之二胺(b-3)： 式(I-4)中，B3表示-O-、 或，B4表示含甾(steroid)基團的一價基團。
在本發明的一實施例中，上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-5)之二胺(b-4)： 式(I-5)中，B5表示-O-、 或 B6表示由下述式(I-5-1)所示的有機基團； 式(I-5-1)中，R10表示氫、氟或甲基；R11、R12或R13各自表示單 鍵、-O-、 或C1至C3的伸烷基；R14表示或，其中， R16及R17各自表示氫、氟或甲基；R15表示氫、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；q表示1或2；r、s及t各自表示0至4的整數；u、v及w各自表示0至3的整數，且u+v+w≧3；x及y各自表示1或2；當R10、R11、R12、R13、R14、R15或R16為複數個時，各自可為相同或不同。
在本發明的一實施例中，基於上述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述(b-1)二胺的使用量為10至80莫耳。
在本發明的一實施例中，基於上述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述(b-2)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
在本發明的一實施例中，基於上述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述(b-3)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
在本發明的一實施例中，基於上述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述(b-4)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
在本發明的一實施例中，基於上述(A)聚天門冬亞醯胺100重量份，上述(B)溶劑的含量為1000重量份~2000重量份。
本發明又提供一種液晶配向膜，其由上述液晶配向劑所形成。
本發明更提供一種液晶顯示元件，其包括上述液晶配向膜。
基於上述，將本發明的液晶配向劑用於製作液晶顯示元件時，可以改善經紫外線照射後產生電場記憶效應等的問題，從而適用於製作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。
【液晶配向劑】
本發明提供一種液晶配向劑，其包括(A)聚天門冬亞醯胺以及(B)溶劑。此外，本發明的液晶配向劑還可視需要而包括添加劑(C)。以下，將分別對上述(A)聚天門冬亞醯胺、(B)溶劑及添加劑(C)等成分進行更詳細的說明。
應注意的是，下文中所提及的烷基等基團可能有經取代 基進一步取代的情形，所謂烷基等基團的「碳數」為表示經取代或未經取代的基團整體所具有的碳數。此外，若未特別說明某基團為經取代或未經取代，則表示涵蓋該基團經取代與未經取代的態樣。
【(A)聚天門冬亞醯胺】
上述(A)聚天門冬亞醯胺為由(a)雙馬來醯亞胺化合物與(b)二胺化合物進行反應而得。
(a)雙馬來醯亞胺化合物
上述(a)雙馬來醯亞胺化合物包含下述式(I-2)所示之結構：
於所述式(I-2)中，Q表示包含伸烷基或伸芳基中的至少一個之二價有機基。
作為上述伸烷基，可為包含直鏈狀或分支狀環結構的伸烷基，較佳為碳數1~12的伸烷基。作為上述伸烷基，可列舉亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基以及該些的結構異構物。
作為上述伸芳基，例如可列舉伸苯基、聯伸苯基(biphenylene group)、二伸苯醚基(diphenylene ether group)、二伸苯硫基(diphenylene sulfide group)等。
作為上述包含伸烷基或伸芳基中的至少一個之二價有機基，例如可列舉如下述式(I-2-a)、式(I-2-b)及式(I-2-c)所表示的基團。
上述式(I-2-a)中、A1及A2分別獨立地表示氫原子或甲基，A3及A4分別獨立地表示碳數1~4的烷基或鹵素原子，m1及m2分別獨立地表示0~4的整數。此外，在m1或m2為2以上的情況下，多個A3或A4分別可相同亦可不同。
上述式(I-2-b)中、A7及A8分別獨立地表示氫原子或甲基，A9、A10、A11及A12分別獨立地表示碳數1~4的烷基或鹵素原子，n1、n2、n3及n4分別獨立地表示0~4的整數。此外，在n1、n2、n3或n4為2以上的情況下，多個n1、n2、n3或n4分別可相同亦可不同。
上述式(I-2-c)中、o1表示1~5的整數。
上述Q較佳為包含至少一個伸芳基的二價基團，更佳為包括至少一個伸烷基以及至少一個伸芳基的二價基團，進而更佳為由上述式(I-2-a)或式(I-2-b)所表示的二價基團。
從提升組成物中與其他成分的相溶性的觀點來看，上述式(I-2-a)所表示的基團中，較佳為m1及m2分別獨立地為1以上的整數，且較佳為A1及A2分別獨立地為碳數2~4的烷基。
作為上述(a)雙馬來醯亞胺化合物，例如可列舉：1-甲基-2,4-雙馬來醯亞胺苯、N,N’-m-伸苯基雙馬來醯亞胺、N,N’-p-伸苯基雙馬來醯亞胺、N,N’-m-甲苯雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-聯伸苯基雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-〔3,3’-二甲基聯伸苯基〕雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-〔3,3’-二甲基二苯基甲烷〕雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-〔3,3’-二乙基二苯基甲烷〕雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-二苯基丙烷雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-二苯基醚雙馬來醯亞胺、N,N’-3,3’-二苯基碸雙馬來醯亞胺、N,N’-4,4’-二苯基碸雙馬來醯亞胺、2,2-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧 基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔3-第三丁基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔3第二丁基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、1,1-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕癸烷、1,1-雙〔2-甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-5-第三丁基苯基〕-2-甲基丙烷、4,4’-亞環己基-雙〔1-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-2-(1,1-二甲基乙基)苯〕、4,4’-亞甲基-雙〔1-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-2,6-雙(1,1-二甲基乙基)苯〕、4,4’-亞甲基-雙〔1-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-2,6-二第二丁基苯〕、4,4’-亞環己基-雙〔1-(4-馬來醯亞胺苯氧基)-2-環己基苯、4,4’-亞甲基-雙〔1-(馬來醯亞胺苯氧基)-2-壬基苯〕、4,4’-(1-甲基亞乙基)-雙〔1-(馬來醯亞胺苯氧基)-2,6-雙(1,1-二甲基乙基)苯〕、4,4’-(2-乙基亞己基)-雙〔1-(馬來醯亞胺苯氧基)-苯〕、4,4’-(1-甲基亞庚基)-雙〔1-(馬來醯亞胺苯氧基)-苯〕、4,4’-亞環己基-雙〔1-(馬來醯亞胺苯氧基)-3-甲基苯〕、2,2-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-雙〔3-甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔3-甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-雙〔3,5-二甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔3,5-二甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、2,2-雙〔3-乙基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕丙烷、2,2-雙〔3-乙基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕六氟丙烷、雙〔3-甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷、雙〔3,5-二甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷、雙〔3-乙基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷、3,8-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕- 三環-〔5.2.1.02,6〕癸烷、4,8-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕-三環-〔5.2.1.02,6〕癸烷、3,9-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕-三環-〔5.2.1.02,6〕癸烷、4,9-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕-三環-〔5.2.1.02,6〕癸烷、1,8-雙〔4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷、1,8-雙〔3-甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷、1,8-雙〔3,5-二甲基-4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基〕甲烷等。可單獨使用1種化合物，或者將2種以上的化合物組合使用。
作為上述(a)雙馬來醯亞胺化合物，例如為可透過購買而獲得的BMI-1000、BMI-2000、BMI-3000、BMI-4000、BMI-5000、BMI-7000、BMI-TMH(以上均為大和化成工業(株)製之商品名)。
(b)二胺化合物
作為(b)二胺化合物，可列舉如下所述的二胺(b-1)、二胺(b-2)、二胺(b-3)、二胺(b-4)及其他二胺(b-5)。其中，本發明的(b)二胺化合物包括至少一種由下述式(I-1)所示的二胺(b-1)。以下將分別詳述二胺(b-1)~二胺(b-4)以及其他二胺(b-5)。
二胺(b-1)
本發明的二胺(b-1)包括具有光反應性結構的二胺。上述光反應性結構較佳為透過光照射而可進行選自異構化和二聚化的至少一種反應的結構。
具體而言，二胺(b-1)為含下述式(I-1)所示之光反應性結構的二胺。
於上述式(I-1)中，R1及R2各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；a及b各自獨立表示0至4的整數；c表示0或1；*各自獨立表示連接鍵。
進一步而言，具有光反應性結構的二胺(b-1)較佳為更含有具有可使液晶分子配向的功能的部位。作為含有上述部位的二胺(b-1)，例如是包括由下述式(II-1)表示的結構、由式(II-2)表示的結構或所述兩者的組合的二胺。
於上述式(II-1)及式(II-2)中，R3、R4、R6及R7各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；R5及R8各自獨立表示碳數為1至40的烷基或經氟原子取代的碳數為1至40的烷基；Y1、Y2及Y3各自獨立表示-O-、-CO-、-CO-O-、 -O-CO-、-NR9-、-NR9-CO-、-CO-NR9-、-NR9-CO-O-、-O-CO-NR9-、-NR9-CO-NR9-或O-CO-O-，其中R9表示氫原子或碳數為1至4的烷基，且Y1、Y2及Y3較佳為各自獨立表示-O-；Z1及Z2各自獨立表示亞甲基、伸芳基、二價的脂環基、-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，其中上述取代基為氰基、鹵素原子或碳數為1至4的烷基；當Y1、Y3、Z1、Z2存在多個的情況，各自可為相同或不同；d、e、j及k各自獨立表示0至4的整數；f及m表示0或1；g及n各自獨立表示1至6的整數；h及p各自獨立表示0至2的整數；i表示0或1的整數；*各自獨立表示連接鍵。
上述「經氟原子取代的碳數為1至40的烷基」指一部分或全部的氫原子經氟原子取代的碳數1至40的烷基。其中，較佳為一部分或全部的氫原子經氟原子取代的碳數為1至20的烷基。
作為經氟原子取代的碳數為1至40的烷基，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、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)乙基或2-(全氟癸基)乙基等。
經氟原子取代的碳數為1至40的烷基較佳為直鏈狀或分 枝狀的碳原子數為1至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，較佳為碳原子數為1至8的直鏈氟代烷基，並進一步較佳為碳原子數為3至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。
具有光反應性結構的二胺(b-1)只要在分子中具有1個或2個以上這種光配向性結構即可，並較佳具有1個或2個這種結構。
具有由式(II-1)表示的結構的二胺(b-1)的具體例包括式(II-1-1)至式(II-1-25)所表示的化合物。
具有由式(II-2)表示的結構的二胺(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(b-1)的具體例較佳為包括由式(II-1-3)、式(II-1-6)、式(II-2-1)、式(II-1-7)表示的二胺，或上述二胺的任意組合。
基於(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述二胺(b-1)的使用量可為10至80莫耳，較佳為20莫耳至80莫耳，更佳為20莫耳至70莫耳。當液晶配向劑中未使用如上所述的二胺(b-1)時，其所製成的液晶顯示元件在經紫外線照射後容易產生電場記憶效應，且可能無法進行光配向。
二胺(b-2)
上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-3)之二胺(b-2)：
上述式(I-3)中，B1表示-O-、 或，B2表示碳數為2至30的烷基的 一價基團。
作為上述式(I-3)之二胺(b-2)，可列舉：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)及1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯(1-octadecoxy-2,4-diaminobenzene)等。其中，較佳為使用3,5-二胺基苯基甲酸丙酯、1-十二烷氧基-2,4-二胺基苯或1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯。
基於(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述二胺(b-2)的使用量可為0.5至50莫耳，較佳為1莫耳至45莫耳，更佳為1莫耳至40莫耳。當液晶配向劑中使用上述二胺(b-2)時，可具有較佳的配向性。
二胺(b-3)
上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-4)之二胺(b-3)：
上述式(I-4)中，B3表示-O-、 或，B4表示含甾基團的一價基團。
作為上述式(I-4)之二胺(b-3)，可列舉如下式(I-4-1)~式(I-4-4)所示的二胺化合物。
上述式(I-4-1)~式(I-4-4)中，較佳為使用式(I-4-1)、式(I-4-2)或式(I-4-3)。
基於(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述二胺(b-3)的使用量可為0.5至50莫耳，較佳為1莫耳至45莫耳，更佳為1莫耳至40莫耳。當液晶配向劑中使用上述二胺(b-3)時，可具有較佳的配向性。
二胺(b-4)
上述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-5)之二胺(b-4)：
式(I-5)中，B5表示-O-、 或；B6表示由下述式(I-5-1)所示的有 機基團； 式(I-5-1)中，R10表示氫、氟或甲基；R11、R12或R13各自表示單 鍵、-O-、 或C1至C3的伸烷基；R14表示或，其中， R16及R17各自表示氫、氟或甲基；R15表示氫、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；q表示1或2；r、s及t各自表示0至4的整數；u、v及w各自表示0至3的整數，且u+v+w≧3；x及y各自表示1或2；當R10、R11、R12、R13、R14、R15或R16為複數個時，各自可為相同或不同。
作為具有式(I-5)所示之結構的二胺(b-4)之具體例，可列舉下述式(I-5-2)至式(I-5-9)所示的二胺化合物：
於式(I-5-2)至式(I-5-9)中，D1以氫原子、碳數為1至10之烷基或碳數為1至10之烷氧基為較佳。
其中，具有式(I-5)所示之結構的二胺化合物(b-4)較佳為如下式(I-5-10)-式(I-5-14)所示之二胺化合物：
上述之二胺(b-4)可單獨一種使用或混合複數種使用。
基於(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，上述二胺(b-4)的使用量可為0.5至50莫耳，較佳為1莫耳至45莫耳，更佳為1莫耳至40莫耳。當液晶配向劑中使用上述二胺(b-4)時，可具有較佳的配向性。
其他二胺(b-5)
上述(b)二胺化合物還可進一步包含一種以上的其他二胺(b-5)。作為其他二胺(b-5)的具體例，可列舉：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[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}及由下述式(I-6)至式(I-30)表示的二胺。
式(I-6)中，B7表示-O-、 或；B8表示三氟甲基、氟基或衍生自吡啶、嘧啶、 三嗪、哌啶及哌嗪等含氮原子環狀結構的一價基團。
式(I-7)中，B9代表-O-、 或，B10及B11表示伸脂肪族環、伸芳香族環或伸 雜環基團；B12代表碳數為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(I-7)表示的其他二胺(b-3)較佳為如下式(I-7-1)至式(I-7-13)表示的二胺化合物：
式(I-7-10)至式(I-7-13)中，z表示3至12的整數。
式(I-8)中，B13代表氫、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，且每個重複單元中的s”可為相同或不同；s”為1至3的整數。
由式(I-8)表示的二胺化合物較佳是選自於(1)s”為1：對-二胺基苯、間-二胺基苯、鄰-二胺基苯或2,5-二胺甲苯等；(2)s”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’-二甲氧基聯苯或4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯等；(3)s”為3：1,4-雙(4’-胺基苯基)苯等，更佳是選自於對-二胺基苯、2,5-二胺甲苯、4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯或1,4-雙(4’-胺基苯基)苯。
式(I-9)中，t”表示2至12的整數。
式(I-10)中，u”表示1至5的整數。式(I-10)較佳為選自於4,4’-二胺基二苯基硫醚。
式(I-11)中，B14及B16可為相同或不同，且各自獨立表示二價有機基團，B15表示衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪等含氮原子環狀結構的二價基團。
式(I-12)中，B17、B18、B19及B20各自為相同或不同，且各自獨立表示碳數為1至12的烴基。v”表示1至3的整數，且w”表示1至20的整數。
式(I-13)中，B21表示-O-或伸環己烷基，B22表示-CH2-，B23表示伸苯基或伸環己烷基，B24表示氫或庚基。
由式(I-13)表示的二胺化合物較佳為選自於如下式(I-13-1)至式(I-13-2)表示的二胺化合物。
式(I-14)至式(I-30)表示的其他二胺(b-5)如下所示。
在上述式(I-22)至式(I-30)中，B25較佳為碳數1至10的烷基或碳數1至10的烷氧基，而B26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(b-5)的具體例還可包括3,3’-二胺基查耳酮(3,3’-diaminochalcone)、4,4’-二胺基查耳酮(4,4’-diaminochalcone)、3,4’-二胺基查耳酮(3,4’-diaminochalcone)或3,4-二胺基查耳酮(3,4-diaminochalcone)等具有查耳酮(chalcone)構造的二胺化合物；3,3’-二胺基均二苯乙烯(3,3’-diaminostilbene)、4,4’-二胺基均二苯乙烯(4,4’-diaminostilbene)、4,4’-二胺基均二苯乙烯-2,2’-磺酸(4,4’-diaminostilbene-2,2’-sulfonic acid)或4,4’-雙(4-胺基-1-萘基偶氮)-2,2’-均二苯乙烯磺酸(4,4’-bis(4-amino-1-naphthylazo)-2,2’-stilbene sulfonic acid)等具有均二苯乙烯(stilbene)構造的二胺化合物；1,2-二胺基蒽醌(1,2-diamino anthraquinone)、1,4-二胺基蒽醌(1,4-diamino anthraquinone)、1,5-二胺基蒽醌(1,5-diamino anthraquinone)、或1,4-二胺基蒽醌-2,3-二氰基-9,10-蒽醌(1,4-diamino anthraquinone-2,3-dicyano-9,10-anthraquinone)等具有蒽醌(anthraquinone)的二胺化合物；或者3,6-二胺基咔唑等具有(carbazole)咔唑構造的二胺化合物。
此外，作為其他二胺(b-5)，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、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯(2,2’-dimethyl-4,4’-diamino diphenyl、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)(4,4'-methylenebis(cyclohexylamine))、1,4-二胺基環己烷(1,4-diaminocyclohexane)、由式(III-1-1)、式(III-1-2)、式(III-2-1)、式(III-2-11)、對-二胺基苯、間-二胺基苯、鄰-二胺基苯、式(III-8-1)所表示的化合物、3,3’-二胺基查耳酮或4,4’-二胺基均二苯乙烯。
基於(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，其他二胺(b-5)的使用量可為5至70莫耳，較佳為8莫耳至65莫耳，更佳為10莫耳至60莫耳。
【(A)聚天門冬亞醯胺的製備方法】
上述(A)聚天門冬亞醯胺的製備方法並無特別限定，可使用一般的合成方法，例如將至少一種二胺化合物與至少一種雙馬來醯亞胺化合物於一有機溶劑中進行聚合反應即可製得。於聚合反應中，還可以藉由添加少量觸媒以促進反應進行。作為觸媒之具體例，可例舉冰醋酸、醋酸、丙酸等化合物。
其中，雙馬來醯亞胺化合物與二胺化合物之使用比例，相對於二胺化合物1莫耳而言，雙馬來醯亞胺化合物可為1~2莫耳，較佳為1~1.5莫耳。當雙馬來醯亞胺化合物之使用量大於2莫耳時，則所合成的(A)聚天門冬亞醯胺之重量平均分子量過大，導致其對溶劑之溶解性差；當雙馬來醯亞胺化合物之使用量小於1莫耳時，則所合成的(A)聚天門冬亞醯胺之重量平均分子量過小，導致其耐熱性較差。
於聚合反應中，雙馬來醯亞胺化合物與二胺化合物於有機溶劑中進行反應時的反應溫度，一般為0℃~180℃，較佳為80℃~120℃。藉由控制聚合反應的反應溫度以及反應時間，亦可以調整製得的聚天門冬亞醯胺之重量平均分子量。
於(A)聚天門冬亞醯胺之聚合反應中所使用的有機溶劑並無特別限定，可列舉：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。
上述有機溶劑中，在生成之聚合物不析出之情況下，可併用適量的貧溶劑如：醇類、酮類、酯類、醚類、鹵化烴類、烴類等。貧溶劑之具體例如：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、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、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、乙二醇乙基醚醋酸酯、二乙二醇二甲基醚、四氫呋喃、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、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。
將聚合反應後所得之反應溶液倒入大量之貧溶劑中，以得到析出物，經由對析出物進行減壓乾燥、或者是以蒸發器將反應溶液減壓蒸餾，即可得到(A)聚天門冬亞醯胺。此外，藉由將(A)聚天門冬亞醯胺再次溶解於有機溶劑中，然後使用貧溶劑使其析出、或者是以蒸發器減壓蒸餾，能夠進一步精製上述(A)聚天門冬亞醯胺，也就是說，經由重複進行一次或數次的上述製程，可得到精製之(A)聚天門冬亞醯胺。
此外，本發明中所使用(A)聚天門冬亞醯胺之分子量可為5000~100000，較佳為8000~80000，更佳為10000~50000。
【(B)溶劑】
溶劑(B)的具體例包括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、乙二醇正丁基醚二甘醇單乙基醚 乙酸酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethyl acetamide)，或上述溶劑的任意組合。溶劑(B)較佳為N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇正丁基醚、N,N-二甲基乙醯胺，或上述溶劑的組合。
溶劑(B)可以使用單獨一種或者混合多種來使用。基於(A)聚天門冬亞醯胺的使用量為100重量份，溶劑(B)的使用量可為1000重量份至2000重量份，較佳為1000重量份至1900重量份。
【(C)添加劑】
本發明的液晶配向劑還可視需要而選擇性地添加(C)添加劑。添加劑(C)可為環氧化合物或具有官能性基團的矽烷化合物等。添加劑(C)的作用例如是用來提高液晶配向膜與基板表面的附著性。此外，添加劑(C)可以單獨使用一種或者混合多種而使用。
上述環氧化合物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或3-(N,N-二環氧丙基)胺基丙基三甲氧基矽烷等。
基於(A)聚天門冬亞醯胺的使用量為100重量份，環氧化 合物的使用量可為40重量份以下，較佳為0.1重量份至30重量份。
上述具有官能性基團的矽烷化合物包括但不限於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或N-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
基於(A)聚天門冬亞醯胺的使用量為100重量份，矽烷化合物的使用量可為10重量份以下，較佳為0.5重量份至10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，例如可採用一般的混合方法來製備。例如：將(A)聚天門冬亞醯胺於溫度為0℃至200℃的條件下加入(B)溶劑，並可依需求而選擇性地添加(C)添加劑，再以攪拌裝置持續攪拌至添加的成分溶解即可。 較佳為於20℃至60℃的溫度下，將(B)溶劑添加至聚合物組成物中。
於25℃時，本發明的液晶配向劑的黏度可為5cps至40cps，較佳為8cps至35cps，更佳為10cps至30cps。
【液晶配向膜的製備方法】
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振或非偏振的紫外線；或者從相對於塗膜面垂直的方向上對該塗膜照射偏振紫外線，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)等適當的塗布方法，將本發明的液晶配向劑塗布在設置了圖案狀透明導電膜的基板的透明導電膜一側。塗布後，對該塗布面進行預烤處理(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。
在塗布液晶配向劑時，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布官能性矽烷化合物、鈦酸酯化合物(titanate)等。
接著，通過對塗膜照射偏振或非偏振的紫外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振光(直線偏振光或部分偏振光)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，在照射非偏振的放射線時，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。
【液晶顯示元件的製造方法】
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振片，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振光放射線的偏振方向所成角度以及各個基板與偏振板的角度，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，並將偏振板與該液晶胞黏合在一起，使其偏振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 nonabenzoate)、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)、嗒類液晶(pyridazine-based liquid crystals)、希夫鹼類液晶(Schiff base-based liquid crystal)、氧化偶氮類液晶(azoxy-based liquid crystals)、聯苯類液晶(biphenyl-based liquid crystals)、苯基環己烷類液晶(phenyl cyclohexane-based liquid crystals)等。
液晶胞外側使用的偏振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」的偏振膜而形成的偏振板、或者H膜自身所形成的偏振板。
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。
以下，將透過實施例來進一步說明本發明的實施方式，然而，應了解的是，下述實施例僅為例示說明本發明的正型感光性樹脂組成物之製備方式及其特性等，並非意欲限制本發明之範疇。
【實施例】
《(A)聚天門冬亞醯胺的製備例》
以下說明(A)聚天門冬亞醯胺的合成例A-1-1~合成例A-1-10以及比較合成例A-2-1~A-2-7之製備方式。
[合成例A-1-1~合成例A-1-10]
合成例A-1-1
在一容積500毫升之四頸錐瓶上設置氮氣入口、攪拌器、加熱器、冷凝管及溫度計，並導入氮氣，加入第一批進料包括：化合物(a-1-1)(N,N’-4,4’-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺)0.025莫耳(100莫耳%)，以及溶劑N-甲基-2-吡酪烷酮50g，於室溫(23℃-25℃)下攪拌至溶解。再加入第二批進料包括：化合物(b-1-1)(式(II-1-3)之化合物)0.0025莫耳(10莫耳%)、化合物(b-2-2)(3,5-二胺基苯基甲酸丙酯)0.000125莫耳(0.5莫耳%)、化合物(b-3-2)0.0125莫耳(50莫耳%)、化合物(b-4-2)(式(I-5-13)之化合物)0.0075莫耳(30莫耳%)、化合物(b-5-1)(對-二胺基苯)0.002375莫耳(9.5莫耳%)、冰醋酸5g，以及N-甲基-2-吡咯烷酮27g，於100℃下反應24小時，反應結束後，將得到的反應溶液倒入1500ml之甲醇中， 使聚合物析出，再過濾所得之聚合物並將其置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得聚合物(A-1-1)。
合成例A-1-2~A-1-10
合成例A-1-2至合成例A-1-10的聚合物是以與合成例A-1-1相同的步驟來製備，並且其不同處在於：改變聚合物組成物的原料種類及其使用量(如表1所示)。
[比較合成例A-2-1~A-2-7]
比較合成例A-2-1~A-2-3
比較合成例A-2-1至合成例A-2-3的聚合物是以與合成例A-1-1相同的步驟來製備，並且其不同處在於：改變聚合物組成物的原料種類及其使用量(如表1所示)。
比較合成例A-2-4
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0.02莫耳(40%莫耳)化合物(b-1-3)(式(II-2-1)之化合物)、0.03莫耳(60%莫耳)化合物(b-2-1)(1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯)以及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮，並於室溫下攪拌至溶解。接著，加入0.05莫耳(100%莫耳)的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐及20克的N-甲基-2-吡咯烷酮，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 得到聚合物。
比較合成例A-2-5
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0.02莫耳(40%莫耳)化合物(b-1-3)(式(II-2-1)之化合物)、0.03莫耳(60%莫耳)化合物(b-2-1)(1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯)以及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮，並於室溫下攪拌至溶解。接著，加入0.05莫耳(100%莫耳)的2,3,5-三羧基環戊基醋酸二酐及20克的N-甲基-2-吡咯烷酮，於室溫下反應6小時。再加入N-甲基-2-吡咯烷酮97g、醋酸酐5.61g，以及吡啶19.75g，升溫至60℃持續攪拌2小時進行醯亞胺化，反應結束後，將得到的反應溶液倒入1500ml之水中，使聚合物析出，再過濾所得之聚合物並將其置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得到聚合物。
比較合成例A-2-6
在容積500毫升之四頸錐瓶上設置氮氣入口、攪拌器、加熱器、冷凝管及溫度計，並導入氮氣，加入式(I-7-1)之化合物2.82g(0.005莫耳)、化合物(b-5-1)(對-二胺基苯)4.87g(0.045莫耳)以及溶劑NMP 80g，於室溫下攪拌至溶解。再加入苯均四酸二酐(1,2,4,5-Benzenetetracarboxylic anhydride)10.91g(0.05莫耳)及N-甲基-2-吡咯烷酮20g，於室溫下反應2小時，反應結束後，將得到的反應溶液倒入1500ml之水中，使聚合物析出，再過濾所得 之聚合物並將其置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得聚合物。
比較合成例A-2-7
在容積500毫升之四頸錐瓶上設置氮氣入口、攪拌器、加熱器、冷凝管及溫度計，並導入氮氣，加入式(I-7-1)之化合物5.64g(0.01莫耳)、化合物(b-5-1)(對-二胺基苯)4.33g(0.04莫耳)以及溶劑NMP 68g，升溫至60℃下攪拌至溶解，再加入3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐15.01g(0.05莫耳)及N-甲基-2-吡咯烷酮30g，於室溫下反應6小時。再加入N-甲基-2-吡咯烷酮97g、醋酸酐5.61g，以及吡啶19.75g，升溫至60℃持續攪拌2小時進行醯亞胺化，反應結束後，將得到的反應溶液倒入1500ml之水中，使聚合物析出，再過濾所得之聚合物並將其置入真空烘箱中，以溫度60℃進行乾燥後，即可得聚合物。
表1中各標號所對應的化合物如下所示。
《液晶配向劑的製備例》
以下說明液晶配向劑的實施例1至實施例12以及比較例1至比較例7。
[實施例1]
將100重量份之聚合物(A-1-1)加入500重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱為B-1)及1000重量份的乙二醇正丁基醚(以下簡稱為B-2)中，並於室溫下，以攪拌裝置持續攪拌至溶解，即可製得實施例1的液晶配向劑。
[實施例2-實施例12]
實施例2至實施例15的液晶配向劑是以與實施例1相同的步驟來製備，並且其不同處在於：改變液晶配向劑的成分種類及其使用量(如下表2所示)。
[比較例1至比較例7]
實施例2至實施例15的液晶配向劑是以與實施例1相同的步驟來製備，並且其不同處在於：改變液晶配向劑的成分種類及其使用量(如下表2所示)。
表2中表示(B)溶劑及(C)添加劑的各標號所對應的化合物如下所示。
B-1 N-甲基-2-吡咯烷酮
B-2 乙二醇正丁基醚
B-3 N,N-二甲基乙醯胺
C-1 N,N,N’,N’-四環氧丙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷
C-2 N,N-環氧丙基-對-環氧丙氧基苯胺
《液晶配向膜及液晶顯示元件的製備例》
將各實施例及比較例的液晶配向劑分別以旋轉塗佈的方式，塗佈於一片具有由ITO構成之導電膜的玻璃基板上，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。
《評價方式》
(1)電場記憶效應測定
將上述液晶顯示元件以「T.J.Scheffer,et.al.,J.Appl.Phys.,vol.19,2013(1980)」記載的方法為準，利用He-Ne雷射光之結晶旋轉法予以測定預傾角，記錄為Pm。(CHUO PRECISION INDUSTRIAL CO.,LTD.製，型號OMS-CM4RD)，通以60Hz，16伏特之交流電，並放置於LED背光源上，在室溫下，經36小時後再次測定其預傾角，記錄為Pn。並以下述公式計算：預傾角變化=| Pm-Pn |並且，根據如下基準進行評價：
◎：預傾角變化≦0.3°
○：0.3°<預傾角變化≦0.6°
×：0.6°<預傾角變化或無法進行光配向
(2)配向性
對所製造的液晶顯示元件施加或解除施加(ON．OFF)5V的電壓，並利用顯微鏡觀察進行此操作時液晶顯示元件的明暗變化中是否出現異常區塊(domain)，並且，根據如下基準進行評價。
○：無異常區塊
×：有異常區塊
進一步對於上述無異常區塊之液晶顯示元件，在以20 J/cm2之365nm紫外光進行照射後，施加或解除施加(ON．OFF)5V的電壓，並利用顯微鏡觀察進行此操作時液晶顯示元件的明暗變化中是否出現異常區塊，若無異常區塊，則為較佳之結果，記為◎。
對於各實施例及比較例的液晶顯示元件之評價結果如下表2所示。
《評價結果》
由表2可知，與比較例1至比較例7相比而言，實施例1至實施例12液晶顯示元件在經紫外線照射後產生電場記憶效應的現象得到改善，且配向性顯然也更優異。當在配向劑中並未使用二胺(b-1)的化合物時，所得的液晶顯示元件在經紫外線照射後易產生電場記憶效應、或者無法進行光配向。
此外，在實施例1至實施例12的液晶顯示元件中，與配向劑中未使用二胺(b-2)~二胺(b-4)的化合物之實施例3、5、7相比，其他實施例的液晶顯示元件具有更良好的配向性。由此可知，當在配向劑中添加有二胺(b-2)~二胺(b-4)的化合物時，可進一步改善配向性。
綜上所述，本發明所提供的液晶配向劑在用於製作液晶顯示元件時，不僅可以改善經紫外線照射後產生電場記憶效應等的問題，還可具有優異的配向性，從而適用於製作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 (13)

  1. 一種液晶配向劑，包括：(A)聚天門冬亞醯胺；以及(B)溶劑；其中所述(A)聚天門冬亞醯胺為由(a)雙馬來醯亞胺化合物與(b)二胺化合物進行反應而得；所述(b)二胺化合物至少包括一種含下述式(I-1)所示之光反應性結構的二胺(b-1)： 於所述式(I-1)中，R1及R2各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；a及b各自獨立表示0至4的整數；c表示0或1；*各自獨立表示連接鍵；所述(a)雙馬來醯亞胺化合物包含下述式(I-2)所示之結構： 於所述式(I-2)中，Q表示包含伸烷基或伸芳基中的至少一個之二價有機基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中所述(b-1)二胺包括由下述式(II-1)表示的結構、由式(II-2)表示的結構或所述兩者的組合： 於所述式(II-1)及式(II-2)中，R3、R4、R6及R7各自獨立表示碳數為1至6的烷基、碳數為1至6的烷氧基、鹵素原子或氰基；R5及R8各自獨立表示碳數為1至40的烷基或經氟原子取代的碳數為1至40的烷基；Y1、Y2及Y3各自獨立表示-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR9-、-NR9-CO-、-CO-NR9-、-NR9-CO-O-、-O-CO-NR9-、-NR9-CO-NR9-或O-CO-O-，其中R9表示氫原子或碳數為1至4的烷基；Z1及Z2各自獨立表示亞甲基、伸芳基、二價的脂環基、-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、鹵素原子或碳數為1至4的烷基； d、e、j及k各自獨立表示0至4的整數；f及m表示0或1；g及n各自獨立表示1至6的整數；h及p各自獨立表示0至2的整數；i表示0或1的整數；*各自獨立表示連接鍵。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，所述式(I-1)所示之光反應性結構位於所述(A)聚天門冬亞醯胺的側鏈上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，所述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-3)之二胺(b-2)： 式(I-3)中，B1表示-O-、 或，B2表示碳數為2至30的烷基的 一價基團。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，所述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-4)之二胺(b-3)： 式(I-4)中，B3表示-O-、 或，B4表示含甾基團的一價基團。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，所述(b)二胺化合物可進一步包含下述式(I-5)之二胺(b-4)： 式(I-5)中，B5表示-O-、 或 B6表示由下述式(I-5-1)所示的有機基團； 式(I-5-1)中，R10表示氫、氟或甲基； R11、R12或R13各自表示單鍵、-O-、 或C1至C3的伸烷 基； R14表示或，其中，R16及R17各自表示 氫、氟或甲基； R15表示氫、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；q表示1或2；r、s及t各自表示0至4的整數；u、v及w各自表示0至3的整數，且u+v+w≧3；x及y各自表示1或2；當R10、R11、R12、R13、R14、R15或R16為複數個時，各自可為相同或不同。
  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(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，所述(b-1)二胺的使用量為10至80莫耳。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的液晶配向劑，其中，基於所述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，所述(b-2)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的液晶配向劑，其中，基於所述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，所述(b-3)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的液晶配向劑，其中，基於所述(b)二胺化合物的總莫耳數為100莫耳，所述(b-4)二胺的使用量為0.5至50莫耳。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的液晶配向劑，其中，基於所述(A)聚天門冬亞醯胺100重量份，所述(B)溶劑的含量為1000重量份~2000重量份。
  12. 一種液晶配向膜，其由如專利申請範圍第1項至第11項中任一項所述的液晶配向劑所形成。
  13. 一種液晶顯示元件，其包括如專利申請範圍第12項所述的液晶配向膜。
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