聚醯胺酸組合物和利用其製成的液晶取向劑和取向膜的製作方法

2023-06-27 21:14:31

專利名稱：聚醯胺酸組合物和利用其製成的液晶取向劑和取向膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚醯胺酸組合物，特別是涉及一種利用具有含氟二胺組分的二胺類反應物所製得的聚醯胺酸組合物，以及利用此聚醯胺酸組合物的液晶取向劑和取向膜。
背景技術：
隨著個人信息化產品市場的蓬勃發展，再加上液晶顯示裝置具有輕薄、低耗電量等優點，使得目前業界大多朝向發展各式各樣擁有液晶顯示裝置的小型化可攜式信息產品。液晶顯示裝置中的液晶層是運用外加電場來改變其排列狀態，並讓通過此液晶層的光線產生變化，而利用此液晶層的排列狀態的不同將可製作成各式液晶顯示裝置。目前市售的液晶顯示裝置主要是使用向列相液晶，在實際使用上包含扭轉90°的扭轉向列相(TN)液晶顯示裝置、扭轉180°或以上的超扭轉向列相(STN)液晶顯示裝置，以及利用薄膜電晶體(TFT)的液晶顯示裝置等。
然而，由於一般小型化產品無法提供較大激勵電壓，所以如何降低液晶顯示裝置所需的電壓和增加液晶顯示裝置的性能和性質，也成為業界亟欲發展的目標。針對液晶顯示裝置需要改進的性質而言，主要包含預傾角(pre-tiltangle)、液晶顯示裝置的電性質[例如電流消耗、電壓維持比例(voltage holding ratio，VHR)和剩餘電壓(residualvoltage)]，以及在液晶顯示裝置長久使用下的上述性質的可靠性等。一般而言，液晶所需的預傾角範圍主要根據液晶顯示裝置的驅動系統而有所不同，例如TN型液晶顯示裝置，由於液晶被扭轉90°，因此約需要1～6°的預傾角，而STN型液晶顯示裝置則因為液晶的扭轉角度較大(180°或180°以上)，所以約需要3～8°的預傾角。TFT液晶顯示裝置一般需要較高電壓維持比例(約99％)，對液晶的取向性質較無太大要求，而STN型液晶顯示裝置所需的電壓維持比例則較低(約80％)，但是對於液晶的取向性質要求較高，也就是不可產生非均勻區域。
基於上述需求，日本窒素公司(Chisso Corporation)已擁有一系列專利，例如美國專利公告第6,620,339號和6,946,169 B1號。以美國專利公告6,946,169 B1號為例，其公開了一種聚醯胺酸組合物，該組合物包含一提供具備極優電性質的聚醯亞胺的聚醯胺酸A，以及一具備含有側鏈的二胺的聚醯胺酸B。該聚醯胺酸A具備酸組分和胺組分，該酸組分含有脂肪族四羧酸二酐或含有脂肪族四羧酸二酐和脂環族四羧酸二酐，該胺組分含有至少一由下式(1)所示的芳香族二胺 其中，X1為二價脂肪族基團，每個R1分別為氫或甲基，以及a和b為在1至2之間的數值。該聚醯胺酸B具備酸組分和胺組分，該酸組分含有50摩爾％或以上的芳香族四羧酸二酐，該胺組分含有二胺，該二胺在其側鏈上具有一可讓液晶的預傾角增加的基團。該聚醯胺酸A與聚醯胺酸B的比例A/B為50/50～95/5。此外，針對上述聚醯胺酸B的胺組分中的二胺，在該專利的說明書中也提及該二胺可如下式(2)所示 其中，每個Y1分別為氧或CH2，R2和R3分別為氫、烷基或具有1～12個碳原子的全氟烷基(perfluoroalkyl group)，且R2和R3中的至少一個為具有3或2個以上碳原子的烷基，n1分別為0或1。但是，上述式(2)所示的二胺必須具有一可讓液晶的預傾角增加的側鏈，所以R2和R3中的至少一個必須為具有3或2個碳原子的烷基，且在其說明書中提及當R2和R3的碳原子數目低於3時，將無法增加預傾角。此外，在該專利中，必須分別製備該聚醯胺酸A和該聚醯胺酸B，最後再根據特定比例進行混合，才可製得聚醯胺酸組合物，所以該專利的製備步驟較為麻煩。
美國專利公告第5,773,559號公開了一種聚醯胺酸嵌段共聚物的製備方法和一包含此嵌段共聚物和溶劑的組合物。該專利申請的組合物是具有第一嵌段，以及接合至該第一嵌段且具有不同於第一嵌段的結構的第二嵌段。該第一嵌段具有下式(3)或(4)所示的重複單元
該第二嵌段具有下式(5)或(6)所示的重複單元 其中，R4和R5可以相同或不相同，且各自為一個四價有機基團，Q1和Q2可以相同或不相同，且分別為一個二價有機基團，X為氫原子或有機基團，但是當Q1＝Q2時，R4和R5必須不同，和當R4＝R5時，Q1和Q2必須不同。在該專利的說明書中提及，R4和R5中的至少一個必須衍生自環狀脂肪族四羧酸，而Q1則可衍生自以下式(7)所示的二胺
該專利的製備方法也是要分別製備所述第一嵌段和所述第二嵌段，最後再將所述第一嵌段與所述第二嵌段進行反應才可獲得所述聚醯胺酸嵌段共聚物。
另外，基於有效降低電流消耗的考慮，目前業界大多採用電壓維持比例好和電流消耗低的液晶，例如含有氰基(-CN)和/或氟原子基團(例如-F、-CF3)的液晶材料等等。隨著各種產品的小型化，必須儘可能地降低整體裝置的電流消耗，再加上普通含有氰基的液晶材料可能會吸收水分，致使該液晶顯示裝置的電流損耗增加以及電壓保持比例減少，從而讓整體裝置的性質的可靠性下降，所以現今液晶材料的趨勢朝向採用含有較多氟原子基團的液晶材料。當使用含有較多氟原子基團的液晶材料時，雖可改善整體裝置的性質的可靠性，但是卻發現可能會產生較多非均勻區域(特別是在四周框膠與液晶的界面部分)，並且使得該液晶材料的取向性質受到嚴重的影響。針對上述問題，相關業界也亟欲尋求解決方法，可以採取的方式是對取向膜的組成和製備方式進行改變，以符合市售產品的需求。
由上述可知，如何有效地製作出符合目前市售液晶顯示裝置的取向膜，特別是可與含有較多氟原子基團的液晶材料相互配合的取向膜，對於目前業界而言，仍存在極大的需求。而要解決上述問題，又必須將該取向膜的組成和製備方法加以改變，因此也需尋求較好的聚醯胺酸組合物或聚醯亞胺來製作該取向膜。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種製備方法簡單且適用於製備液晶取向劑的聚醯胺酸組合物。本發明的另一目的是提供一種利用上述聚醯胺酸組合物所製得的液晶取向劑。本發明的又一目的是提供一種由上述液晶取向劑製成，並且同時可讓液晶的預傾角維持在一穩定範圍和增加液晶的取向性質的取向膜。
本發明的聚醯胺酸組合物是由二胺類反應物與二酐類反應物進行反應製得，該二胺類反應物具有含量為20～70摩爾％且在主鏈上具有至少一個三氟甲基取代基的含氟二胺組分和含量為30～80摩爾％的非含氟二胺組分，該二酐類反應物具有含量為65～100摩爾％的芳香族四羧酸二酐組分和含量為0～35摩爾％的脂肪族四羧酸二酐組分。
本發明的液晶取向劑包含上述的聚醯胺酸組合物和溶劑。而本發明的取向膜是將上述的液晶取向劑加熱製得。
本發明的聚醯胺酸組合物利用所述含氟二胺組分和所述芳香族四羧酸二酐組分的組合和適當控制兩者的用量，以便讓製得的聚醯胺酸組合物在後續用做液晶取向劑和進一步加工製成取向膜時，可讓液晶呈現較好的取向性質。本發明所使用的含氟二胺組分在主鏈上具有至少一個三氟甲基取代基，所以具有與現在業界常用的液晶材料較相近的性質，由此讓後續製成的取向膜與液晶材料間的相容性(compatibility)變好，也同時增加液晶材料的取向性質。此外，本發明的聚醯胺酸組合物是通過直接將所述二胺類反應物與所述二酐類反應物進行反應而製得，所以製備過程較為簡單，且適合大批量生產。


圖1是一照片，說明使用偏光顯微鏡觀測本發明實施例1～4所製得取向膜的取向性質的結果；
圖2是一照片，說明使用偏光顯微鏡觀測本發明實施例5～8所製得取向膜的取向性質的結果；圖3是一照片，說明使用偏光顯微鏡觀測本發明實施例9～10所製得取向膜的取向性質的結果；圖4是一照片，說明使用偏光顯微鏡觀測比較例1～4所製得取向膜的取向性質的結果；圖5是一照片，說明使用偏光顯微鏡觀測比較例5～8所製得取向膜的取向性質的結果。
具體實施例方式
本發明的聚醯胺酸組合物是由二胺類反應物與二酐類反應物進行反應製得，該二胺類反應物具有含量為20～70摩爾％且在主鏈上具有至少一個三氟甲基取代基的含氟二胺組分和含量為30～80摩爾％的非含氟二胺組分，該二酐類反應物具有含量為65～100摩爾％的芳香族四羧酸二酐組分和含量為0～35摩爾％的脂肪族四羧酸二酐組分。
在本發明的聚醯胺酸組合物中，當所述含氟二胺組分的含量大於70摩爾％或小於20摩爾％時，將會產生較多的非均勻區域，也就是讓液晶的取向性質變得不好。優選所述含氟二胺組分的含量為20～50摩爾％和所述非含氟二胺組分的含量為50～80摩爾％，更優選所述含氟二胺組分的含量為20～35摩爾％和所述非含氟二胺組分的含量為65～80摩爾％。需注意的是，所述非含氟二胺組分的含量是根據上述含氟二胺組分的含量來進行變化，以便讓所述二胺類反應物的總摩爾含量為100摩爾％。
當所述芳香族四羧酸二酐組分的含量小於65摩爾％時，將會產生較多的非均勻區域，而讓液晶取向性質變得不好。優選所述芳香族四羧酸二酐組分的含量為65～90摩爾％和所述脂肪族四羧酸二酐組分的含量為10～35摩爾％，更優選所述芳香族四羧酸二酐組分的含量為65～80摩爾％和所述脂肪族四羧酸二酐組分的含量為20～35摩爾％。需注意的是，所述脂肪族四羧酸二酐組分的含量是根據上述芳香族四羧酸二酐組分的含量來進行變化，以讓所述二酐類反應物的總摩爾含量為100摩爾％。
優選所述二胺類反應物與所述二酐類反應物的摩爾比例是在1∶0.9至1∶1之間。而在本發明的一具體例中，所述二胺類反應物與所述二酐類反應物的摩爾比例為1∶1。
本發明的含氟二胺組分可使用任何現有含有氟原子基團且常用於聚醯胺酸製備的二胺，優選所述含氟二胺組分選自2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(以下簡稱為「HFBAPP」)、2，2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、2，2』-雙[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4』-二氨基-2，2』-雙(三氟甲基)聯苯、4，4』-雙[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯以及它們的組合。而在本發明的一具體例中，所述含氟二胺組分是由HFBAPP所構成。
所述非含氟二胺組分可為非含氟芳香族二胺組分或是非含氟脂肪族二胺組分，優選所述非含氟二胺組分為一非含氟芳香族二胺組分，更優選所述非含氟芳香族二胺組分選自4，4』-雙(4-氨基苯氧基)聯苯，以下簡稱為「BAPB」)、對苯二胺、間苯二胺、4-4』-二氨基-3，3』-二羧基二苯基甲烷、1，4-雙(4-氨基苯基)苯、4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二甲基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二甲氧基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二羥基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二氯-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二羧基-4，4-二氨基聯苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚、2，2-二氨基二苯基丙烷、4，4』-二氨基二苯基碸、二氨基苯酮、1，3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯、4，4』-二(4-氨基苯氧基)二苯基碸、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、以下式(II)所示的二胺以及它們的組合， 而在本發明的一具體例中，所述非含氟芳香族二胺組分是由BAPB和上述式(II)所示的二胺所構成。BAPB和上述式(II)所示的二胺的摩爾比例範圍優選是在2∶1至26∶1之間。
所述芳香族四羧酸二酐組分可利用任何現有的芳香族四羧酸二酐，優選所述芳香族四羧酸二酐組分選自1，2，4，5-苯四酸二酐(pyromellitic dianhydride，以下簡稱為「PMDA」)、二苯基四羧酸二酐(biphenyl tetracarboxylicdianhydride，以下簡稱為「BPDA」)、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、雙(苯二甲酸)氧化苯膦二酐、對苯-雙(三苯基苯二甲酸基)二酐、間苯-雙(三苯基苯二甲酸基)二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4，4』-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4，4』-二苯基甲烷二酐或它們的組合。而在本發明的一具體例中，所述芳香族四羧酸二酐組分是由PMDA和BPDA所構成。PMDA和BPDA的摩爾比例範圍優選是在1∶1至9∶1之間。
所述脂肪族四羧酸二酐組分可利用任何現有的脂肪族四羧酸二酐，優選該脂肪族四羧酸二酐組分選自二環(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐(bicyclo(2，2，2)oct-7-ene-2，3，5，6-tetracarboxylicdianhydride，以下簡稱為「BCDA」)、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐(1，2，3，4-butanetetracarboxylic dianhydride，以下簡稱為「BDA」)、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氫-1-萘丁二酸酐(3，4-dicarboxy-1，2，3，4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinicanhydride，以下簡稱為「TDA」)、2，3，5-三羧基環戊基乙二酐、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、1，2，3，4-環戊烷四羧酸二酐、3，5，6-三羧基降冰片烷-2-乙二酐、2，3，4，5-四氫呋喃四羧酸二酐以及它們的組合。而在本發明的一具體例中，該脂肪族四羧酸二酐組分選自BCDA、BDA或TDA。
本發明的聚醯胺酸組合物是通過將二胺類反應物與二酐類反應物進行反應而製得，反應條件(如溫度、反應時間和壓力等)可根據反應物的性質進行調整。而在本發明的一具體例中，將該二胺類反應物、該二酐類反應物和500克的NMP混合而製得一混合物，再將此混合物在20℃溫度下，攪拌並使其發生反應，反應過程中隨時測試該混合物的粘度，待歷時24小時後，再次進行該混合物的粘度測試，此時如發現該混合物的粘度不再增加，反應即完成並製得該聚醯胺酸組合物。
本發明的液晶取向劑包含上述聚醯胺酸組合物與溶劑。該聚醯胺酸組合物中的二胺類反應物和二酐類反應物的各個組分及其含量的變化如上所述，在此不再贅述。
本發明的液晶取向劑是直接將上述所製得的聚醯胺酸組合物與上述溶劑在室溫下進行混合而製得，其中，該聚醯胺酸組合物和溶劑的用量可根據後續實際製作取向膜的需要進行調整，優選以該液晶取向劑的總重為100重量％計算，該溶劑的含量範圍為80～96重量％，更優選該溶劑的含量範圍為92～96重量％。
優選該溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡稱為「NMP」)、乙二醇單丁醚(以下簡稱為「BC」)、二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷三醯胺、間-甲酚、二甲苯酚、苯酚、滷化苯酚氯苯、二氯乙烷、四氯乙烷、環己酮或它們的組合。更優選該溶劑是由NMP和BC所構成。又更優選NMP與BC的重量比例範圍是在90∶10至60∶40之間。而在本發明的一具體例中，NMP與BC的重量比例為60∶40。
本發明的取向膜是將上述的液晶取向劑加熱而製得，在加熱過程中，該液晶取向劑中的聚醯胺酸組合物會進行脫水(dehydration)和環合(ring-closing)反應而完全轉變為聚醯亞胺。該取向膜的製備方法可根據現有製備方法進行，例如，將上述液晶取向劑塗布在基材上，再在適當溫度下進行預烤固化(prebake curing)和固化，以使得該液晶取向劑中的聚醯胺酸組合物完全轉變為聚醯亞胺後，進而在該基材上形成由該聚醯亞胺所構成的取向膜。
本發明的取向膜在後續應用於液晶顯示裝置時，可根據普通取向膜的處理方法進行預處理(例如摩擦(rubbing)步驟)，接著再根據現有液晶顯示裝置的結構進行組裝。而本發明的取向膜可用來取向目前市場上常使用的液晶材料，並且特別適用於作為具有較多含氟原子基團的液晶材料的取向膜，由此可增強該液晶材料的整體取向性質。
實施例本發明將就以下實施例來作進一步說明，但是應了解的是，所述實施例只為了說明的用途，而不應被解釋為本發明實施的限制。
以下實施例和比較例將使用以下化學品進行製備1.二胺類反應物(1)含氟二胺組分為2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP，由日本WAKAYAMA SEIKA KOGYO公司製造)。
(2)非含氟芳香族二胺組分為4，4』-雙(4-氨基苯氧基)聯苯(BAPB，由日本WAKAYAMA SEIKA KOGYO公司製造)和上述式(II)所示的二胺(是通過將摩爾比例為1∶1的3，5-二硝基苯甲醯氯與膽甾醇溶解在甲苯中，接著再加入1摩爾的吡啶，然後在25℃下進行反應並歷時10小時，再經純化而獲得二硝基化合物，最後將該二硝基化合物進行還原反應，即可製得上述式(II)所示的二胺)。
2.二酐類反應物(1)芳香族四羧酸二酐組分實施例中使用的是二苯基四羧酸二酐(BPDA，由日本三菱化學(Mitsubishi Chemical)公司製造)與1，2，4，5-苯四酸二酐(PMDA，由英國LANCASTER公司製造)的組合，而比較例中使用的是BPDA或BPDA與PMDA的組合。
(2)脂肪族四羧酸二酐組分實施例和比較例中分別選用二環(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐(BCDA，由英國LANCASTER公司製造)、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐(BDA，由日本NEW JAPANCHEMICAL公司製造)或3，4-二羧基-1，2，3，4-四氫-1-萘丁二酸酐(TDA，由日本NEW JAPAN CHEMICAL公司製造)。
3.溶劑為N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)與乙二醇單丁醚(BC)的組合，其重量比例為60∶40。
一、聚醯胺酸組合物的製備實施例1～10根據下表1選擇各反應物組分及其含量，將上述的含氟二胺、非含氟芳香族二胺、芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧酸二酐和500克的NMP混合，以獲得一混合物，接著在20℃的溫度下將此混合物攪拌並使其發生反應，在反應過程中隨時用粘度計(由美國Brookfield公司製造，型號為LVDV-II+)測試該混合物的粘度，待歷時24小時後，再次測試該混合物的粘度，此時可發現該混合物的粘度不再增加，即表示反應已完成，由此將分別獲得實施例1～10的聚醯胺酸組合物。
除了未添加含氟二胺之外，比較例1～8的製備方法與上述實施例1～10的製備方法相同，最後也分別獲得比較例1～8的聚醯胺酸組合物。
表1

表1中的「-」表示未添加。
二、液晶取向劑的製備分別在上述實施例1～10的聚醯胺組合物和比較例1～8的聚醯胺酸組合物中，加入適量的上述溶劑，以分別獲得固含量約為6重量％的液晶取向劑。
三、取向膜的製備利用旋塗機並以4000轉/20秒的速度，分別將3克的上述液晶取向劑塗布在一氧化銦錫(ITO)玻璃(長度和寬度分別為50毫米)上，接著再在80℃溫度下預烤固化10分鐘，以及在250℃ 溫度下固化60分鐘，以使該液晶取向劑中的聚醯胺酸組合物反應轉變為聚醯亞胺，進而在該ITO玻璃上形成一取向膜。根據上述的步驟，即可分別製作實施例1～10和比較例1～8的取向膜。
(1)粘度測量利用粘度計(美國Brookfield公司製造，型號為LVDV-II+，測試溫度為23℃)分別進行實施例1～10的液晶取向劑和比較例1～8的液晶取向劑的粘度測量，所獲得的結果如下表2所示。
(2)預傾角測試樣品製作利用摩擦機(由臺灣億尚(E-SUN Precision IndustrialCo.，Ltd.)公司製造，型號為autronic TBA 107，其壓入量為0.5毫米、滾輪直徑為170毫米(700轉)、平臺速度為100毫米/分鐘和所使用的絨毛布為YA-18)，將兩片形成有該取向膜的ITO玻璃分別進行摩擦步驟，接著由上而下依次疊置一片形成有該取向膜的ITO玻璃(該取向膜朝下)、一片聚對苯二甲酸乙二酯膜(即PET膜，其長度為50毫米、寬度為5毫米和厚度為50微米)、一片聚對苯二甲酸乙二酯膜，以及一片形成有該取向膜的ITO玻璃(該取向膜朝上)。將上述各層相互對位壓合後，再在二片聚對苯二甲酸乙二酯膜之間填入液晶(由臺灣大立高分子工業股份有限公司(DAILY POLYMER CORP.)製造，品名為DN-13231，相轉移溫度為90℃ ，此液晶不含旋光劑)，然後迅速地在上述各層所形成的四周側面塗上粘著劑(使用環氧樹脂AB膠，由臺灣南亞塑料工業股份有限公司(NAN-YA PLATICS CO.)製造)，而形成一包覆上述各層側面的粘著層，並製得一組件。最後將整個組件在90℃溫度下加熱5分鐘，便製得預傾角測試樣品。
預傾角測量待上述樣品降到室溫後，再利用預傾角測量機(Tilt BiasAngle Measuring system，由德國AUTRONIC公司製造，型號為TBA 107)進行預傾角的測量，其結果分別如下表2所示。預傾角的數值需配合液晶的性質才可判定該樣品的優劣，而根據本發明所使用的液晶，以4°～8°為較好。
(3)取向性質的觀察樣品製作同樣地利用一摩擦機(機器設定條件如上所述)，將兩片形成有該取向膜的ITO玻璃分別進行摩擦步驟，取一片形成有該取向膜的ITO玻璃，再沿著該取向膜上的四周邊緣塗布框膠(Seal，由日本MITSUI CHEMICALS，INC公司製造)，並留下一長度約為20微米的孔隙(其用途在於提供後續填入液晶)，接著取一片形成有該取向膜的ITO玻璃，並在該取向膜上噴灑多個間隔件(spacer，由日本SEKISUICHEMICAL公司製造，直徑為6.75微米且每平方釐米約噴灑150～200顆，間隔件的用途在於讓兩取向膜之間可形成多個間隙，以供後續填入液晶)，然後再將印有框膠的ITO玻璃的取向膜與噴灑有所述間隔件的取向膜進行平行相對接合，而製成具有孔隙的組件。在此孔隙內填入液晶材料(由臺灣大立高分子工業股份有限公司所製造，品名為RD-16000-000，此液晶材料的組成將在下文中說明)，然後在該孔隙上塗布紫外光膠，再在紫外光下進行固化，以封閉該孔隙並製得樣品。最後將整個樣品在90℃溫度下加熱5分鐘，便製得一取向性質測試樣品。
液晶材料的組成上述取向性質測試樣品所使用的液晶材料包含下列化合物

取向性質觀測利用偏光顯微鏡(由日本NIKON公司製造，型號為Type120)直接以肉眼觀察上述樣品和上述樣品的粘著層與液晶層之間的界面，其結果分別如圖1～5和下表2所示，並且以未產生非均勻區域為具有最佳取向性。其中表2的結果是以整個樣品的液晶層表面做為結果的判定，而在圖1～5中則為觀測粘著層與液晶層之間的界面的結果，A標示處為粘著層，B標示處為液晶層，而液晶層內的點狀物為間隔件。
表2
預傾角由表2的結果來看，實施例1～10的預傾角都在4°以上，由此可證明本發明所製得的取向膜完全符合業界的需求。
此外，比較例5的預傾角無法測得的原因是因為所產生的非均勻區域過多，所以無法測得預傾角。
取向性質由表2的結果得知，以液晶層的表面整體看來，實施例4～10都未產生非均勻區域，只有實施例1～3產生少量的非均勻區域，而從整體上看來，實施例1～10都符合業界可接受的範圍。由比較例1～8的結果來看，則產生非常多的非均勻區域。
這由圖1～5可得到證明，從液晶層與粘著層之間的界面來看，可發現在實施例1～10中，只有部分實施例產生少量非均勻區域，多數的實施例都未產生非均勻區域，而從整體上看來，實施例1～10都符合業界可接受的範圍。而比較例1～8的結果，都產生非常多的非均勻區域，且以比較例1的效果最差。因此，實施例1～10確實具有較好的取向性質。
由上述的結果可知，實施例1～10因為添加了含氟二胺，且適當地控制含氟二胺與芳香族四羧酸二酐在二胺類和二酐類反應物中的用量比例，使得液晶層具有較好的取向性質，並且所測得的預傾角也符合業界的需求。
綜上所述，本發明的聚醯胺酸組合物利用含氟二胺組分和芳香族四羧酸二酐組分的組合，並適當控制兩者在二胺類和二酐類反應物中的含量，以便讓本發明的聚醯胺酸組合物在後續用做液晶取向劑和進一步加工製成取向膜時，可讓液晶呈現較好的取向性質並且具有符合業界要求的預傾角範圍。此外，本發明的聚醯胺酸組合物是通過直接將該二胺類反應物與該二酐類反應物進行反應而製得，所以製備過程較為簡單，因此，相對於現有一些先分別合成不同嵌段再接合的複雜反應過程，本申請的聚醯胺酸組合物、取向劑和取向膜是較適於大批量生產的。
因為以上所述只是本發明的優選實施例，不能以此限定本發明實施的範圍，只要根據本發明申請的權利要求範圍和說明書內容所作的簡單的等效變化與改動，都仍屬本發明申請涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一種聚醯胺酸組合物，其特徵在於其由二胺類反應物與二酐類反應物進行反應製得，所述二胺類反應物具有含量為20～70摩爾％且在主鏈上具有至少一個三氟甲基取代基的含氟二胺組分，和含量為30～80摩爾％的非含氟二胺組分，所述二酐類反應物具有含量為65～100摩爾％的芳香族四羧酸二酐組分和含量為0～35摩爾％的脂肪族四羧酸二酐組分。
2.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於在所述二胺類反應物中，所述含氟二胺組分的含量為20～50摩爾％，和所述非含氟二胺組分的含量為50～80摩爾％。
3.如權利要求2所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於在所述二胺類反應物中，所述含氟二胺組分的含量為20～35摩爾％，和所述非含氟二胺組分的含量為65～80摩爾％。
4.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於在所述二酐類反應物中，所述芳香族四羧酸二酐組分的含量為65～90摩爾％，和所述脂肪族四羧酸二酐組分的含量為10～35摩爾％。
5.如權利要求4所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於在所述二酐類反應物中，所述芳香族四羧酸二酐組分的含量為65～80摩爾％，和所述脂肪族四羧酸二酐組分的含量為20～35摩爾％。
6.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述二胺類反應物與所述二酐類反應物的摩爾比例在1∶0.9與1∶1之間。
7.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述含氟二胺組分選自2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2，2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、2，2』-雙[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4』-二氨基-2，2』-雙(三氟甲基)聯苯、4，4』-雙[(4-氨基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯以及它們的組合。
8.如權利要求7所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述含氟二胺組分包括2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷。
9.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述芳香族四羧酸二酐組分選自1，2，4，5-苯四酸二酐、二苯基四羧酸二酐、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、雙(苯二甲酸)氧化苯膦二酐、對苯-雙(三苯基苯二甲酸基)二酐、間苯-雙(三苯基苯二甲酸基)二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4，4』-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4，4』-二苯基甲烷二酐以及它們的組合。
10.如權利要求9所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述芳香族四羧酸二酐組分包括1，2，4，5-苯四酸二酐和二苯基四羧酸二酐。
11.如權利要求10所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於1，2，4，5-苯四酸二酐和二苯基四羧酸二酐的含量比例範圍是在1∶1至9∶1之間。
12.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述非含氟二胺組分為非含氟芳香族二胺組分。
13.如權利要求12所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述非含氟芳香族二胺組分選自4，4』-雙(4-氨基苯氧基)聯苯、對苯二胺、間苯二胺、4-4』-二氨基-3，3』-二羧基二苯基甲烷、1，4-雙(4-氨基苯基)苯、4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二甲基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二甲氧基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二羥基-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二氯-4，4』-二氨基聯苯、3，3』-二羧基-4，4-二氨基聯苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚、2，2-二氨基二苯基丙烷、4，4』-二氨基二苯基碸、二氨基苯酮、1，3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯、4，4』-二(4-氨基苯氧基)二苯基碸、2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、以下式(II)所示的二胺以及它們的組合，
14.如權利要求13所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述非含氟芳香族二胺包括4，4』-雙(4-氨基苯氧基)聯苯和式(II)所示二胺。
15.如權利要求14所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於4，4』-雙(4-氨基苯氧基)聯苯和式(II)所示二胺的比例範圍是在2∶1至26∶1之間。
16.如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述脂肪族四羧酸二酐組分選自二環(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氫-1-萘丁二酸酐、2，3，5-三羧基環戊基乙二酐、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、1，2，3，4-環戊烷四羧酸二酐、3，5，6-三羧基降冰片烷-2-乙二酐、2，3，4，5-四氫呋喃四羧酸二酐以及它們的組合。
17.如權利要求16所述的聚醯胺酸組合物，其特徵在於所述脂肪族四羧酸二酐組分選自二環(2，2，2)辛-7-烯-2，3，5，6-四羧酸二酐、1，2，3，4-丁烷四羧酸二酐、3，4-二羧基-1，2，3，4-四氫-1-萘丁二酸酐以及它們的組合。
18.一種液晶取向劑，其特徵在於其包含如權利要求1所述的聚醯胺酸組合物和溶劑。
19.如權利要求18所述的液晶取向劑，其特徵在於以所述液晶取向劑的總重為100重量％計算，所述溶劑的含量範圍為80～96重量％。
20.如權利要求18所述的液晶取向劑，其特徵在於所述溶劑選自N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇單丁醚、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基脲、六甲基磷三醯胺、間-甲酚、二甲苯酚、苯酚、滷化苯酚氯苯、二氯乙烷、四氯乙烷、環己酮以及它們的組合。
21.如權利要求20所述的液晶取向劑，其特徵在於所述溶劑包括N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇單丁醚。
22.如權利要求21所述的液晶取向劑，其特徵在於N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚的重量比例範圍在90∶10至60∶40之間。
23.如權利要求22所述的液晶取向劑，其特徵在於N-甲基-2-吡咯烷酮與乙二醇單丁醚的比例為60∶40。
24.一種取向膜，其特徵在於其通過將如權利要求18所述的液晶取向劑加熱製得。
全文摘要
一種聚醯胺酸組合物，是由二胺類反應物與二酐類反應物進行反應所製得，該二胺類反應物具有含量為20～70摩爾％且在主鏈上具有至少一個三氟甲基取代基的含氟二胺組分和含量為30～80摩爾％的非含氟二胺組分，該二酐類反應物具有含量為65～100摩爾％的芳香族四羧酸二酐組分和含量為0～35摩爾％的脂肪族四羧酸二酐組分。本發明也提供一種利用上述聚醯胺酸組合物製成的液晶取向劑和取向膜。
文檔編號G02F1/13GK101085867SQ200610088750
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月5日 優先權日2006年6月5日
發明者陳雅萍, 顏傳特, 黃志雄, 黃昭敬, 高進旺 申請人:大立高分子工業股份有限公司