CN106497576A - 液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可形成耐环境性佳的液晶配向膜的液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件。液晶配向剂包括聚合物(A)、含环氧基的苯并***化合物(B)以及溶剂(C)。聚合物(A)是由包括四羧酸二酐组份(a1)及二胺组份(a2)的混合物反应而获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件，尤其涉及一种液晶配向剂，其可以制作出高耐环境性的液晶显示元件、及其所形成的液晶配向膜，以及具有所述液晶配向膜的液晶显示元件。
背景技术
近年来，由于消费者对液晶显示器的广视角特性的要求逐年提升，使得广视角液晶显示元件的电性特性或显示特性的要求也日益严苛。在各式广视角液晶显示元件中，以具有液晶配向膜的垂直配向型(Vertical Alignment)液晶显示元件为最常用，且为了具有优选的电性特性及显示特性，液晶配向膜也成为提升垂直配向型液晶显示元件的特性的重要研究对象之一。
垂直配向型液晶显示元件中的液晶配向膜的功能系使液晶分子规则排列，且在未提供电场的情况下，使液晶分子具有较大的倾斜角度。前述的液晶配向膜的形成方式通常是先将含有聚酰胺酸聚合物或聚酰亚胺聚合物等聚合物材料的液晶配向剂涂布于一基板表面，并通过热处理及配向处理，以制备该液晶配向膜。
日本专利特开2002-323701揭示一种垂直型液晶配向剂，其包含聚酰胺酸及分子内含至少2个反应性基的架桥剂，该反应性基可与聚酰胺酸的羧酸基反应。使用该液晶配向剂可得到垂直配向性佳、高硬度及电压保持率良好的液晶配向膜，然而，该液晶配向膜有耐环境性差的缺点，例如在高温高湿的环境下易有离子密度过高的问题的发生，而无法被业者接受。
因此，为了符合目前液晶显示器业者的要求，改善液晶配向膜的耐环境性为本技术领域技术人员努力研究的目标之一。
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2002-323701
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于液晶显示元件的液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件，使用该液晶配向剂所制得的液晶配向膜能够改善耐环境性差的问题。
本发明提供一种液晶配向剂，包括：聚合物(A)、含环氧基的苯并***化合物(B)、以及溶剂(C)。聚合物(A)是由一混合物反应而获得，具体而言该混合物包括四羧酸二酐组份(a1)及二胺组份(a2)。
在本发明的一实施例中，上述的含环氧基的苯并***化合物(B)的环氧基选自由通式(B-1)及通式(B-2)表示的官能基所组成的族群中的至少一种。
通式(B-1)中，A表示单键、醚基、酯基或胺基甲酸酯基(urethane)；X1表示碳数1～5的亚烷基；X2表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处。
通式(B-2)中，X3表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处。
在本发明的一实施例中，上述的含环氧基的苯并***化合物(B)含有至少一个以上的羟基。
在本发明的一实施例中，基于聚合物(A)的总量为100重量份，含环氧基的苯并***化合物(B)的使用量为1～15重量份。
在本发明的一实施例中，上述的聚合物(A)的酰亚胺化率为30～90％。
本发明还提供一种液晶配向膜，其由上述的液晶配向剂所形成。
本发明还提供一种液晶显示元件，其包括如上述的液晶配向膜。
基于上述，本发明的液晶配向剂因含有特定的组成(A)及(B)，因而能够形成可得到垂直配向性佳、高硬度及电压保持率良好的液晶配向膜，并且当液晶显示元件中含有使用经由本发明的液晶配向剂所形成的液晶配向膜时，除垂直配向性佳、高硬度及电压保持率良好之外，还能改善在高温高湿环境下离子密度过高的问题。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的液晶显示元件的侧视图。
附图标记说明：
100：液晶显示元件；
110：第一单元；
112：第一基板；
114：第一导电膜；
116：第一液晶配向膜；
120：第二单元；
122：第二基板；
124：第二导电膜；
126：第二液晶配向膜；
130：液晶单元。
具体实施方式
<液晶配向剂>
本发明提供一种液晶配向剂，包括：聚合物(A)、含环氧基的苯并***化合物(B)、以及溶剂(C)。此外，视需要，液晶配向剂可还包括添加剂(D)。
以下将详细说明用于本发明的液晶配向剂的各个成分。
在此说明的是，以下是以(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和/或甲基丙烯酸，并以(甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯；同样地，以(甲基)丙烯酰基表示丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基。
聚合物(A)
聚合物(A)是经由一混合物反应而获得，此混合物包括四羧酸二酐组份(a1)及二胺组份(a2)。
详细而言，聚合物(A)包括聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚合物或这些聚合物的组合。其中，聚酰亚胺系嵌段共聚合物包括聚酰胺酸嵌段共聚合物、聚酰亚胺嵌段共聚合物、聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚合物或上述聚合物的组合。聚酰胺酸聚合物、聚酰亚胺聚合物及聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚合物皆可由四羧酸二酐组份(a1)及二胺组份(a2)的混合物反应所制得。
四羧酸二酐组份(a1)
四羧酸二酐组份(a1)包括脂肪族四羧酸二酐化合物、脂环族四羧酸二酐化合物、芳香族四羧酸二酐化合物、由式(A1-1)至式(A1-6)表示的四羧酸二酐化合物中的至少一种，或上述化合物的组合。
脂肪族四羧酸二酐化合物的具体例可包括但不限于乙烷四羧酸二酐(ethanetetracarboxylic dianhydride)、丁烷四羧酸二酐(butane tetracarboxylicdianhydride)或上述化合物的组合。
脂环族四羧酸二酐化合物的具体例可包括但不限于1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二环己基四羧酸二酐、顺式-3,7-二丁基环庚基-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基醋酸二酐、二环[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐或上述化合物的组合。
芳香族四羧酸二酐化合物的具体例可包括但不限于3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢萘-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’-联苯砜四羧酸二酐、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’-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基硅烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4,4’-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯丙烷二酐(4,4’-bis(3,4-dicarboxy phenoxy)diphenylpropane dianhydride)、3,3’,4,4’-全氟异亚丙基二苯二酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基四羧酸二酐、双(苯二酸)苯膦氧化物二酐、对-亚苯基-双(三苯基苯二酸)二酐、间-亚苯基-双(三苯基苯二酸)二酐、双(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基醚二酐、双(三苯基苯二酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、丙二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-双(脱水偏苯三酸酯)、2,2-双(4-羟苯基)丙烷-双(脱水偏苯三酸酯)、2,3,4,5-四氢呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-(四氢-2,5-二侧氧基-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-dioxo-3-furanyl)naphtho[1,2-c]furan-1,3-dione)}、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-甲基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5-乙基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-甲基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-7-乙基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-甲基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-8-乙基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氢-5,8-二甲基-5-(四氢-2,5-二侧氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二侧氧基四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸二酐等芳香族四羧酸二酐化合物或上述化合物的组合。
由式(A1-1)至式(A1-6)表示的四羧酸二酐化合物如下所示。
式(A1-5)中，A1表示含有芳香环的二价基团；r表示1至2的整数；A2及A3可为相同或不同，且可各自独立表示氢原子或烷基。由式(A1-5)表示的四羧酸二酐化合物的具体例包括由式(A1-5-1)至式(A1-5-3)表示的化合物中的至少一种。
式(A1-6)中，A4表示含有芳香环的二价基团；A5及A6可为相同或不同，且各自独立表示氢原子或烷基。由式(A1-6)表示的四羧酸二酐化合物优选为由式(A1-6-1)表示的化合物。
四羧酸二酐组份(a)可以单独使用或者组合多种来使用。
二胺组份(a2)
二胺组份(a2)包括脂肪族二胺化合物、脂环族二胺化合物、芳香族二胺化合物、具有式(A2-1)至式(A2-30)的二胺化合物、或其组合。
脂肪族二胺化合物的具体例包括但不限于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-双(3-胺基丙氧基)乙烷，或上述化合物的组合。
脂环族二胺化合物的具体例包括但不限于4,4’-二胺基二环己基甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基二环己基胺、1,3-二胺基环己烷、1,4-二胺基环己烷、异佛尔酮二胺、四氢二环戊二烯二胺、三环[6.2.1.02,7]-十一碳烯二甲基二胺、4,4’-亚甲基双(环己基胺)，或上述化合物的组合。
芳香族二胺化合物的具体例包括但不限于4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基乙烷、4,4’-二胺基二苯基砜、4,4’-二胺基苯甲酰苯胺、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)-1,3,3-三甲基氢茚、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基氢茚、六氢-4,7-甲桥亚氢茚基二亚甲基二胺、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-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]砜、1,4-双(4-胺基苯氧基)苯、1,3-双(4-胺基苯氧基)苯、1,3-双(3-胺基苯氧基)苯、9,9-双(4-胺基苯基)-10-氢蒽、9,10-双(4-胺基苯基)蒽[9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene]、2,7-二胺基茀、9,9-双(4-胺基苯基)茀、4,4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、4,4’-(对-亚苯基异亚丙基)双苯胺、4,4’-(间-亚苯基异亚丙基)双苯胺、2,2’-双[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-双[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟联苯、5-[4-(4-正戊烷基环己基)环己基]苯基-亚甲基-1,3-二胺基苯{5-[4-(4-n-pentylcyclohexyl)cyclohexyl]phenylmethylene-1,3-diaminobenzene}、1,1-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)环己烷{1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-4-(4-ethylphenyl)cyclohexane}，或上述化合物的组合。
具有式(A2-1)至式(A2-30)的二胺化合物如下所示。
式(A2-1)中，B1表示 B2表示具有甾(胆固醇(steroid))骨架的基、三氟甲基、氟基、碳数为2至30的烷基、或衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子环状结构的一价基团。
由式(A2-1)表示的化合物的具体例包括但不限于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 ethylformate)、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(A2-1-1)至式(A2-1-6)表示的化合物中的至少其中一种，或上述化合物的组合。
由式(A2-1-1)至式(A2-1-6)表示的化合物如下所示。
式(A2-2)中，B1与式(A2-1)中的B1相同，B3及B4各自独立表示二价脂肪族环、二价芳香族环或二价杂环基团；B5表示碳数为3至18的烷基、碳数为3至18的烷氧基、碳数为1至5的氟烷基、碳数为1至5的氟烷氧基、氰基或卤素原子。
由式(A2-2)表示的化合物的具体例包括由式(A2-2-1)至式(A2-2-13)表示的化合物中的至少其中一种。具体而言，由式(A2-2-1)至式(A2-2-13)表示的化合物如下所示。
式(A2-2-10)至式(A2-2-13)中，s表示3至12的整数。
式(A2-3)中，B6各自独立表示氢原子、碳数为1至5的酰基、碳数为1至5的烷基、碳数为1至5的烷氧基或卤素原子，且每个重复单元中的B6可为相同或不同；u表示1至3的整数。
由式(A2-3)表示的化合物的具体例包括当u为1时：对-二胺苯、间-二胺苯、邻-二胺苯或2,5-二胺基甲苯等；当u为2时：4,4’-二胺基联苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基联苯、3,3’-二氯-4,4’-二胺基联苯、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二胺基联苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二甲氧基联苯或4,4’-二胺基-2,2’-双(三氟甲基)联苯等；或当u为3时：1,4-双(4’-胺基苯基)苯等。
由式(A2-3)表示的化合物的具体例优选为包括对-二胺苯、2,5-二胺基甲苯、4,4’-二胺基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基联苯、1,4-双(4’-胺基苯基)苯或上述化合物的组合。
式(A2-4)中，v表示2至12的整数。
式(A2-5)中，w表示1至5的整数。由式(A2-5)表示的化合物优选为4,4’-二胺基-二苯基硫醚。
式(A2-6)中，B7及B9各自独立表示二价有机基团，且B7及B9可为相同或不同；B8表示衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶或哌嗪等含氮原子的环状结构的二价基团。
式(A2-7)中，B10、B11、B12及B13各自独立表示碳数为1至12的烃基，且B10、B11、B12及B13可为相同或不同；X1各自独立表示1至3的整数；X2表示1至20的整数。
式(A2-8)中，B14表示氧原子或亚环己烷基；B15表示亚甲基(methylene，-CH2-)；B16表示亚苯基或亚环己烷基；B17表示氢原子或庚基。
由式(A2-8)表示的化合物的具体例包括由式(A2-8-1)表示的化合物、由式(A2-8-2)表示的化合物或上述化合物的组合。
由式(A2-9)至式(A2-30)表示的化合物如下所示。
式(A2-17)至式(A2-25)中，B18优选为表示碳数为1至10的烷基或碳数为1至10的烷氧基；B19优选为表示氢原子、碳数为1至10的烷基或碳数为1至10的烷氧基。
二胺组份(a2)可单独使用或组合多种来使用。
二胺组份(a2)的具体例优选为包括但不限于1,2-二胺基乙烷、4,4’-二胺基二环己基甲烷、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、5-[4-(4-正戊烷基环己基)环己基]苯基亚甲基-1,3-二胺基苯、1,1-双[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)环己烷、2,4-二胺基苯基甲酸乙酯、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯、由式(A2-1-1)表示的化合物、由式(A2-1-2)表示的化合物、由式(A2-1-4)表示的化合物、由式(A2-1-5)表示的化合物、由式(A2-2-1)表示的化合物、由式(A2-2-11)表示的化合物、对-二胺苯、间-二胺苯、邻-二胺苯、由式(A2-8-1)表示的化合物、由式(A2-26)至式(A2-30)表示的化合物，或上述化合物的组合。
当液晶配向剂中聚合物(A)含有式(A2-1)、式(A2-2)、式(A2-26)至式(A2-30)表示的二胺化合物(a2)中的至少一种时，可进一步提升液晶显示元件的耐环境性。
制备聚合物(A)的方法
聚合物(A)可包括聚酰胺酸及聚酰亚胺中的至少一种。另外，聚合物(A)可还包括聚酰亚胺系嵌段共聚合物。以下进一步说明上述各种聚合物的制备方法。
制备聚酰胺酸的方法
制备聚酰胺酸的方法为先将混合物溶解于溶剂中，其中混合物包括四羧酸二酐组份(a1)与二胺组份(a2)，并在0℃至100℃的温度下进行聚缩合反应。反应1小时至24小时后，以蒸发器对反应溶液进行减压蒸馏，即可得到聚酰胺酸。或者，将反应溶液倒入大量的贫溶剂中，以得到析出物。接着，以减压干燥的方式干燥析出物，即可得到聚酰胺酸。
基于该二胺组份(a2)的总摩尔数为100摩尔，该四羧酸二酐组份(a1)的使用量为20摩尔至200摩尔；更优选地，该四羧酸二酐组份(a1)的使用量为30摩尔至120摩尔。
用于聚缩合反应中的溶剂可与下述液晶配向剂中的溶剂相同或不同，且用于聚缩合反应中的溶剂并无特别的限制，只要是可溶解反应物与生成物即可。溶剂优选为包括但不限于(1)非质子系极性溶剂，例如：N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidinone；NMP)、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基尿素或六甲基磷酸三胺等的非质子系极性溶剂；或(2)酚系溶剂，例如：间-甲酚、二甲苯酚、酚或卤化酚类等的酚系溶剂。基于混合物的总使用量为100重量份，用于聚缩合反应中的溶剂的使用量优选为200重量份至2000重量份，且更优选为300重量份至1800重量份。
值得注意的是，在聚缩合反应中，溶剂可并用适量的贫溶剂，其中贫溶剂不会造成聚酰胺酸析出。贫溶剂可以使用单独一种或者组合多种来使用，且其包括但不限于(1)醇类，例如：甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇或三乙二醇等的醇类；(2)酮类，例如：丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等的酮类；(3)酯类，例如：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯或乙二醇乙基醚醋酸酯等的酯类；(4)醚类，例如：二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇异丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚或二乙二醇二甲基醚等的醚类；(5)卤化烃类，例如：二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯或邻-二氯苯等的卤化烃类；或(6)烃类，例如：四氢呋喃、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯或二甲苯等的烃类或上述溶剂的任意组合。基于二胺组份(a2)的使用量为100重量份，贫溶剂的用量优选为0重量份至60重量份，且更优选为0重量份至50重量份。
制备聚酰亚胺的方法
制备聚酰亚胺的方法为将上述制备聚酰胺酸的方法所制的聚酰胺酸在脱水剂及触媒的存在下进行加热而得。在加热过程中，聚酰胺酸中的酰胺酸官能基可经由脱水闭环反应转变成酰亚胺官能基(即酰亚胺化)。
用于脱水闭环反应中的溶剂可与液晶配向剂中的溶剂(C)相同，故在此不另赘述。基于聚酰胺酸的使用量为100重量份，用于脱水闭环反应中的溶剂的使用量优选为200重量份至2000重量份，且更优选为300重量份至1800重量份。
为获得优选的聚酰胺酸的酰亚胺化程度，脱水闭环反应的操作温度优选为40℃至200℃，更优选为40℃至150℃。若脱水闭环反应的操作温度低于40℃时，酰亚胺化的反应不完全，而降低聚酰胺酸的酰亚胺化程度。然而，若脱水闭环反应的操作温度高于200℃时，所得的聚酰亚胺的重量平均分子量偏低。
用于脱水闭环反应中的脱水剂可选自于酸酐类化合物，其具体例如：醋酸酐、丙酸酐或三氟醋酸酐等的酸酐类化合物。基于聚酰胺酸为1摩尔，脱水剂的使用量为0.01摩尔至20摩尔。用于脱水闭环反应中的触媒可选自于(1)吡啶类化合物，例如：吡啶、三甲基吡啶或二甲基吡啶等的吡啶类化合物；(2)三级胺类化合物，例如：三乙基胺等的三级胺类化合物。基于脱水剂的使用量为1摩尔，触媒的使用量可为0.5摩尔至10摩尔。
聚合物(A)的酰亚胺化率可为30％至90％，优选为35％至85％，且更优选为40％至80％。当液晶配向剂中聚合物(A)的酰亚胺化率在上述范围内时，可进一步提升所形成的液晶配向膜的耐环境性。
制备聚酰亚胺系嵌段共聚合物的方法
聚酰亚胺系嵌段共聚合物为选自聚酰胺酸嵌段共聚合物、聚酰亚胺嵌段共聚合物、聚酰胺酸-聚酰亚胺嵌段共聚合物或上述聚合物的任意组合。
制备聚酰亚胺系嵌段共聚合物的方法优选为先将起始物溶解于溶剂中，并进行聚缩合反应，其中起始物包括至少一种聚酰胺酸和/或至少一种聚酰亚胺，且可进一步包括羧酸酐组份与二胺组份。
起始物中的羧酸酐组份与二胺组份可与制备聚酰胺酸的方法中所使用的四羧酸二酐组份(a1)与二胺组份(a2)相同，且用于聚缩合反应中的溶剂可与下述液晶配向剂中的溶剂(C)相同，在此不另赘述。
基于起始物的使用量为100重量份，用于聚缩合反应中的溶剂的使用量优选为200重量份至2000重量份，且更优选为300重量份至1800重量份。聚缩合反应的操作温度优选为0℃至200℃，且更优选为0℃至100℃。
起始物优选为包括但不限于(1)二种末端基相异且结构相异的聚酰胺酸；(2)二种末端基相异且结构相异的聚酰亚胺；(3)末端基相异且结构相异的聚酰胺酸及聚酰亚胺；(4)聚酰胺酸、羧酸酐组份与二胺组份，其中，羧酸酐组份与二胺组份之中的至少一种与形成聚酰胺酸所使用的羧酸酐组份与二胺组份的结构相异；(5)聚酰亚胺、羧酸酐组份与二胺组份，其中，羧酸酐组份与二胺组份中的至少一种与形成聚酰亚胺所使用的羧酸酐组份与二胺组份的结构相异；(6)聚酰胺酸、聚酰亚胺、羧酸酐组份与二胺组份，其中，羧酸酐组份与二胺组份中的至少一种与形成聚酰胺酸或聚酰亚胺所使用的羧酸酐组份与二胺组份的结构相异；(7)二种结构相异的聚酰胺酸、羧酸酐组份与二胺组份；(8)二种结构相异的聚酰亚胺、羧酸酐组份与二胺组份；(9)二种末端基为酸酐基且结构相异的聚酰胺酸以及二胺组份；(10)二种末端基为胺基且结构相异的聚酰胺酸以及羧酸酐组份；(11)二种末端基为酸酐基且结构相异的聚酰亚胺以及二胺组份；或者(12)二种末端基为胺基且结构相异的聚酰亚胺以及羧酸酐组份。
在不影响本发明的功效的范围内，聚酰胺酸、聚酰亚胺以及聚酰亚胺系嵌段共聚合物优选为先进行分子量调节后的末端修饰型聚合物。通过使用末端修饰型的聚合物，可改善液晶配向剂的涂布性能。制备末端修饰型聚合物的方式可通过在聚酰胺酸进行聚缩合反应的同时，加入单官能性化合物来制得。
单官能性化合物的具体例包括但不限于(1)一元酸酐，例如：马来酸酐、邻苯二甲酸酐、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或正十六烷基琥珀酸酐等一元酸酐；(2)单胺化合物，例如：苯胺、环己胺、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、正十八烷胺或正二十烷胺等单胺化合物；或(3)单异氰酸酯化合物，例如：异氰酸苯酯或异氰酸萘基酯等单异氰酸酯化合物。
本发明的聚合物(A)根据凝胶渗透色层分析法(Gel PermeationChromatography,GPC)所测得经聚苯乙烯换算的重量平均分子量为2,000至200,000，优选为3,000至100,000，更优选为4,000至50,000。
含环氧基的苯并***化合物(B)
含环氧基的苯并***化合物(B)中的环氧基选自由通式(B-1)及通式(B-2)表示的官能基所组成的族群中的至少一种。
通式(B-1)中，A表示单键、醚基、酯基或胺基甲酸酯基(urethane)；X1表示碳数1～5的亚烷基；X2表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处。
详细而言，通式(B-1)中，优选地，A表示醚基、酯基或胺基甲酸酯基；X1表示碳数1～3的亚烷基；X2表示单键或碳数1～4的亚烷基。更优选地，A表示醚基或酯基；X1表示碳数1～3的亚烷基；X2表示单键或碳数1～3的亚烷基。
通式(B-2)中，X3表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处。
详细而言，通式(B-2)中，优选地，X3表示单键或碳数1～4的亚烷基。更优选地，X3表示单键或碳数1～3的亚烷基。
由通式(B-1)或通式(B-2)表示的官能基的具体例包括下述的官能基中的至少其中一种，但并不限定于该些具体例。
更具体而言，含环氧基的苯并***化合物(B)优选为具有以通式(B-3)～(B-4)所示的结构，
通式(B-3)中，X4、X6分别独立地表示单键、碳数1～6的酯基、部分碳原子经硅原子取代或未经取代，且碳数1～15的醚基或碳数1～20的胺基甲酸酯基；X5、X7分别独立地表示由通式(B-1)或通式(B-2)表示的官能基的基团；X8表示碳数1～5的烃基、碳数1～10的酯基或碳数1～15的胺基甲酸酯基；Y1表示0～3的整数；；Y2表示0～2的整数，Y3表示0～2的整数，Y4表示0～2的整数，但Y2与Y3不得同时为0。
通式(B-4)中，X9表示单键、碳数1～6的酯基、部分碳原子经硅原子取代或未经取代，且碳数1～15的醚基或碳数1～20的胺基甲酸酯基；X10表示由通式(B-1)或通式(B-2)表示的官能基的基团；Y5表示0～2的整数；Y6表示1～2的整数。
由通式(B-3)、(B-4)表示的含环氧基的苯并***化合物(B)的具体例如由下列式(B-3-1)～(B-3-12)及式(B-4-1)、(B-4-2)所表示的化合物，但并不限定于该些具体例。
基于聚合物(A)的总量为100重量份，含环氧基的苯并***化合物(B)的使用量可为1～15重量份，优选为2～12重量份，且更优选为3～10重量份。
当液晶配向剂中不含有含环氧基的苯并***化合物(B)时，液晶显示元件的耐环境性不佳。当含环氧基的苯并***化合物(B)中含有至少一个以上的羟基时，可进一步提升液晶显示元件的耐环境性。
制备含环氧基的苯并***化合物(B)的方法
制备含环氧基的苯并***化合物(B)的方法并无特别的限制，可利用一般的有机合成方法来制备，例如：(i)使用含有羟基的苯并***衍生物在氮气环境及碱(如碳酸钾)的存在下与含有环氧基的卤烷化合物进行反应；(ii)使用含有羟基的苯并***衍生物与含有环氧基的异氰酸酯化合物在氮气环境及触媒(如二月桂酸二丁锡)的存在下进行反应；(iii)使用含有羟基的苯并***衍生物与含有环氧基的羧酸化合物在氮气环境及触媒(如硫酸)的存在下进行反应；使用含有乙烯基的苯并***衍生物与含有环氧基的硅氧烷化合物在卡斯特催化剂(Karstedt’s catalyst)进行硅氢化(hydrosilylation)反应等以制备本发明的含环氧基的苯并***化合物(B)。
上述含有羟基的苯并***衍生物的具体例如2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并***、2-(2'-羟基-5'-第三丁基苯基)苯并***、2-(2'-羟基-3',5'-二第三丁基苯基)苯并***、2-(2'-羟基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(2'-羟基-3',5'-二第三丁基苯基)-5-氯苯并***)、2-(2'-羟基-3',5'-二第三戊基苯基)苯并***、2-{2'-羟基-3'-(3”,4”,5”,6”-四氢酞酰亚胺基甲基)-5'-甲基苯基}苯并***、2,2-亚甲基双{4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并***-2-基)苯酚}、2-(2'-羟基-4'-辛基苯基)苯并***、2-(2,4-二羟基苯基)-2H-苯并***、2-(2,4-二羟基苯基)-5-氯-2H-苯并***、2-[2'-羟基-5'-(2-羟基乙基)苯基]-2H-苯并***、2-[2'-羟基-5'-(3-羟基丙基)苯基]-2H-苯并***、2-(2H-苯并***-2-基)-4-(1-羟基乙基)苯酚、2-(2H-(苯并***-2-基)-4-(1-羟基-1-甲基乙基)苯酚、2-(2-羟基苯基)-2H-苯并***-5-醇、2-(2,4-二羟基苯基)-2H-苯并***-5-醇、2-(2,4,6-三羟基苯基)-2H-苯并***-5-醇、2-(2,4,6-三羟基苯基)-1,3-二-(2H-苯并***)等。
溶剂(C)
本发明的液晶配向剂中所使用的溶剂并无特别的限制，只要是可溶解聚合物(A)与其他任意成分且并不与其产生反应即可，优选为同前述合成聚酰胺酸中所使用的溶剂，同时，也可并用合成该聚酰胺酸时所使用的贫溶剂。
溶剂(C)的具体例包括但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲基醚、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、乙二醇异丙基醚、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、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯或N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺(N,N-dimethylacetamide)等。溶剂(C)可以单独使用或者组合多种来使用。
基于聚合物(A)的使用量为100重量份，溶剂(C)的使用量为500至5000重量份，优选为900至3500重量份，且更优选为1000至3000重量份。
添加剂(D)
在不影响本发明的功效的范围内，液晶配向剂还可选择性地添加添加剂(D)，其中添加剂(D)包括具有至少两个环氧基的化合物、具有官能性基团的硅烷化合物，或其组合。
具有至少两个环氧基的化合物包括但不限于乙二醇二环氧丙基醚、聚乙二醇二环氧丙基醚、丙二醇二环氧丙基醚、三丙二醇二环氧丙基醚、聚丙二醇二环氧丙基醚、新戊二醇二环氧丙基醚、1,6-己二醇二环氧丙基醚、丙三醇二环氧丙基醚、2,2-二溴新戊二醇二环氧丙基醚、1,3,5,6-四环氧丙基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四环氧丙基-间-二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二环氧丙基胺基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四环氧丙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3-(N,N-二环氧丙基)胺基丙基三甲氧基硅烷，或上述化合物的组合。
具有至少两个环氧基的化合物可单独使用或组合多种来使用。
基于聚合物(A)的使用量为100重量份，具有至少两个环氧基的化合物的使用量可为0至40重量份，且优选为0.1重量份至30重量份。
具有官能性基团的硅烷化合物的具体例包括但不限于3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、2-胺基丙基三甲氧基硅烷、2-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷(3-ureidopropyltrimethoxysilane)、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三亚乙三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三亚乙三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、N-芐基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-芐基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧化乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧化乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基硅烷，或上述化合物的组合。
具有官能性基团的硅烷化合物可以单独使用或组合多种来使用。
基于聚合物(A)的使用量为100重量份，具有官能性基团的硅烷化合物的使用量可为0至10重量份，且优选为0.5重量份至10重量份。
基于聚合物(A)的总使用量为100重量份，添加剂(D)的使用量优选为0.5重量份至50重量份，且更优选为1重量份至45重量份。
<液晶配向剂的制备方法>
液晶配向剂的制备方法并无特别的限制，可采用一般的混合方法来制备。举例而言，先将聚合物(A)及含环氧基的苯并***化合物(B)在温度为0℃至200℃的条件下加入溶剂(C)中，并且选择性地添加添加剂(D)。接着，使用搅拌装置持续搅拌至溶解即可。此外，优选的是在20℃至60℃的温度下添加溶剂(C)。
<液晶配向膜的制备方法>
本发明的液晶配向膜可由上述的液晶配向剂而形成。
具体而言，液晶配向膜的制备方式例如可以是：将液晶配向剂利用辊涂布法、旋转涂布法、印刷法或喷墨法(ink-jet)等方法，涂布在基板的表面上，形成预涂层。接着，对预涂层进行预烘烤处理(pre-bake treatment)、后烘烤处理(post-bake treatment)及配向处理(alignment treatment)后而制得形成了液晶配向膜的基板。
预烘烤处理的目的在于使预涂层中的有机溶剂挥发。预烘烤处理的操作温度优选为30℃至120℃，且更优选为40℃至110℃，尤其优选为50℃至100℃。
配向处理并无特别的限制，可将尼龙、人造丝或棉类等纤维所做成的布料缠绕在滚筒上，并以一定方向摩擦进行配向。
后烘烤处理步骤的目的在于使预涂层中的聚合物再进一步进行脱水闭环(酰亚胺化)反应。后烘烤处理的操作温度优选为150℃至300℃，更优选为180℃至280℃，尤其优选为200℃至250℃。
<液晶显示元件及其制备方法>
本发明的液晶显示元件包括由本发明的液晶配向剂所形成的液晶配向膜。本发明的液晶显示元件可以如下述方法制造。
准备两片如上述形成了液晶配向膜的基板，并在这两片基板间配置液晶，并制造液晶胞。为了制造液晶胞(cell)，可以列举例如以下两种方法。
第一种方法：首先，将两片基板隔着间隙(胞间隙)相对配置，使各自的液晶配向膜相对向；使用密封剂将两片基板的周边部位贴合在一起；向由基板表面和密封剂所划分的胞间隙内注入填充液晶；并且封闭注入孔，如此可以制造液晶胞。
第二种方法：被称作为滴注(One Drop Fill，简称：ODF)方式的方法。首先，在形成液晶配向膜的两片基板中的一片基板上的规定部位，涂布例如紫外线固化性密封材料；在液晶配向膜面上滴下液晶；然后，贴合另一片基板，使液晶配向膜相对向；接着，对基板整面照射紫外线，以使密封剂固化，藉此可以制造液晶胞。
在采用上述任一方法的情况下，都希望接着将液晶胞加热至所用液晶呈各向同性相的温度后，缓慢冷却至室温，藉此除去填充液晶时的流动配向。
然后，通过在液晶胞的外侧表面上贴合偏光板(polarizer)，由此可以得到本发明的液晶显示元件。
密封剂例如可使用含有固化剂和作为间隔物(spacer)的氧化铝球的环氧树脂等。
液晶胞外侧使用的偏光板可以列举用乙酸纤维素(cellulose acetate)保护膜夹住使聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)拉伸配向的同时吸收碘所得的称作为“H膜”的偏光膜(polarizing film)而形成的偏光板或者H膜自身所形成的偏光板。
图1是根据本发明一实施例的液晶显示元件的侧视图。液晶显示元件100包括第一单元110、第二单元120及液晶单元130，其中第二单元120与第一单元110分离配置，且液晶单元130设置在第一单元110与第二单元120之间。
第一单元110包括第一基板112、第一导电膜114及第一液晶配向膜116，其中第一导电膜114形成在第一基板112的表面。另外，第一导电膜114位于第一基板112与第一液晶配向膜116之间，并且第一液晶配向膜116位于液晶单元130的一侧。
第二单元120包括第二基板122、第二导电膜124及第二液晶配向膜126，其中第二导电膜124形成在第二基板122的表面。另外，第二导电膜124位于第二基板122与第二液晶配向膜126之间，并且第二液晶配向膜126位于液晶单元130的另一侧。换言之，液晶单元130是位于第一液晶配向膜116与第二液晶配向膜126之间。
第一基板112与第二基板122是选自于透明材料等，其中，透明材料包括但不限于用于液晶显示装置的无碱玻璃、钠钙玻璃、硬质玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚醚砜或聚碳酸酯等。
第一导电膜114与第二导电膜124的材质是择自于氧化锡(SnO2)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)等。
第一液晶配向膜116及第二液晶配向膜126各自为上述的液晶配向膜，其作用在于使液晶单元130形成预倾角。此外，当施予第一导电膜114与第二导电膜124电压时，第一导电膜114与第二导电膜124之间可产生电场。此电场可驱动液晶单元130，进而使液晶单元130中的液晶分子的排列发生改变。
液晶单元130所使用的液晶可单独使用或混合使用，液晶包括但不限于二胺基苯类液晶、哒嗪(pyridazine)类液晶、希夫氏碱(shiff Base)类液晶、氧化偶氮基(azoxy)类液晶、联苯(biphenyl)类液晶、苯基环己烷(phenylcyclohexane)类液晶、酯(ester)类液晶、三联苯(terphenyl)、联苯环己烷(biphenylcyclohexane)类液晶、嘧啶(pyrimidine)类液晶、二氧六环(dioxane)类液晶、双环辛烷(bicyclooctane)类液晶或立方烷(cubane)类液晶等，且可视需求再添加例如是氯化胆固醇(cholesteryl chloride)、胆固醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、胆固醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等的胆固醇型液晶、或是以商品名“C-15”、“CB-15”(默克公司制造)的对掌(chiral)剂等，或者是对癸氧基苯亚甲基-对胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等强介电性(ferroelectric)类液晶。
如此制造的本发明的液晶显示元件，其显示性能优良，并且即使在高温高湿环境下，显示性能也不会变差。
聚合物(A)的合成例
以下说明聚合物(A)的合成例A-1-1至合成例A-1-4：
合成例A-1-1
在容积500毫升的四颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在四颈烧瓶中，加入1.08克(0.01摩尔)的对-二胺苯(简称为a2-1)、7.93克(0.04摩尔)的4,4'-二胺基二苯基甲烷(4,4’-diaminodiphenylmethane，简称为a2-2)以及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone，简称为NMP)，并在室温下搅拌至溶解。接着，加入10.9克(0.05摩尔)的苯均四羧酸二酐(简称为a1-1)及20克的NMP，并在室温下反应2小时。待反应结束后，将反应溶液倒入1500毫升水中，以使聚合物析出。然后，过滤所得的聚合物，并重复以甲醇清洗及过滤三次，置入真空烘箱中，以温度60℃进行干燥后，即可得聚合物(A-1-1)。
合成例A-1-2至合成例A-1-4
合成例A-1-2至合成例A-1-4是以与合成例A-1-1相同的步骤来分别制备聚合物(A-1-2)至聚合物(A-1-4)，并且其不同处在于：改变单体的种类及其使用量(如表1所示)。
以下说明聚合物(A)的合成例A-2-1至合成例A-2-10：
合成例A-2-1
在容积500毫升的四颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在四颈烧瓶中，加入1.08克(0.01摩尔)对-二胺苯(简称为a2-1)、7.93克(0.04摩尔)的4,4’-二胺基二苯基甲烷(简称为a2-2)、以及80克的NMP，并在室温下搅拌至溶解。接着，加入10.9克(0.05摩尔)的苯均四羧酸二酐(简称为a1-1)以及20克的NMP。在室温下反应6小时后，加入97克的NMP、2.55克的醋酸酐及19.75克的吡啶，升温至60℃，且持续搅拌2小时，以进行酰亚胺化反应。待反应结束后，将反应溶液倒入1500毫升水中，以使聚合物析出。然后，过滤所得的聚合物，并重复以甲醇清洗及过滤三次，置入真空烘箱中，以温度60℃进行干燥后，即可得聚合物(A-2-1)。
合成例A-2-2至合成例A-2-10
合成例A-2-2至合成例A-2-10是以与合成例A-2-1相同的步骤来分别制备聚合物(A-2-2)至聚合物(A-2-10)，并且其不同处在于：改变单体的种类及其使用量(如表1所示)。
表1中标号所对应的化合物如下所示。
含环氧基的苯并***化合物(B)的合成例
以下说明含环氧基的苯并***化合物(B)的合成例B-1至合成例B-6：
合成例B-1：化合物(B-3-4)
在容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入51.0克(0.2摩尔)的3-(2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯乙醇(3-(2H-benzotriazole-2-yl)-4-hydroxyphenethyl alcohol)以及150mL的甲基乙基酮。接着，使用注射器加入18.5克(0.2摩尔)的环氧氯丙烷(epichlorohydrin，以下简称ECH)后，一边进行搅拌，一边加入55.3克(0.4摩尔)的碳酸钾。然后，在50℃的温度下反应11小时后，冷却至室温并进行真空过滤，再以5％氢氧化钠水溶液及10％硫酸钠水溶液进行清洗。最后，使用硫酸镁干燥有机层，并通过蒸馏除去溶剂可得化合物(B-3-4a)。
取另一容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、加料漏斗(additionfunnel)及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入30.2克(0.15摩尔)的3-异丙基-α,α-二甲基芐基异氰酸酯(3-isopropenyl-α,α-dimethylbenzyl isocyanate，以下简称：m-TMI)以及50毫升的甲苯，在搅拌溶解后加热至70℃，并在搅拌状态下加入0.01当量的二月桂酸二丁基锡。接着，取46.6克(0.15摩尔)的上述所得化合物(B-3-4a)溶于50毫升的甲苯后，在氮气环境下添加至加料漏斗中，再在30分钟内滴加至三颈烧瓶中。然后，在70℃下反应3小时后，冷却至室温，并以蒸馏水清洗三次，再使用硫酸镁干燥有机层，并通过蒸馏除去溶剂，即可得到含环氧基的苯并***化合物(B-3-4)。
合成例B-2：化合物(B-3-5)
在容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、加料漏斗及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入57.54克(0.185摩尔)的合成例B-1中所得化合物(B-3-4a)、150mL的丙酮以及150mL的三乙胺，并在搅拌至溶解后冷却至0℃。接着，将20.16克(0.24摩尔)的二乙烯酮(diketene)溶于20mL的丙酮中后，在氮气环境下添加至加料漏斗中，再在30分钟内滴加至三颈烧瓶中。然后，在室温下反应5小时后，进行减压蒸馏除去溶剂，最后，依序以水及己烷清洗所得产物后进行干燥，即可得到含环氧基的苯并***化合物(B-3-5)。
合成例B-3：化合物(B-3-9)
在容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入6.21克(0.05摩尔)的1,2-环氧基-4-乙烯基环己烷(1,2-epoxy-4-vinyl cyclohexane)、6.70克(0.05摩尔)的1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(1,1,3,3-tetramethyldisiloxane)以及10mL的甲苯，并搅拌至溶解。接着，加入8毫克的三(三苯基磷)氯化铑(tris(triphenyl phosphine)rhodium(I)chloride)，并加热至85℃进行反应6小时。待反应结束后，冷却至室温并进行真空过滤，即可得化合物(B-3-9a)。
取另一容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入14.75克(0.05摩尔)的3-(2H-苯并***-2-基)-4-羟基苯乙基-烯丙基醚(3-(2H-benzotriazole-2-yl)-4-hydroxyphenethyl allyl ether)以及10mL的甲苯，并搅拌至溶解。接着，加入12.90克(0.05摩尔)的上述所得化合物(B-3-9a)，并加热至60℃后，滴入一滴的卡斯特催化剂(Karstedt's catalyst)。然后，在60℃的温度下反应3小时后，冷却至室温并倒入甲醇进行析出，再以甲醇清洗及过泸三次后，置入真空烘箱中，以温度60℃进行干燥8小时后，即可得到含环氧基的苯并***化合物(B-3-9)。
合成例B-4：化合物(B-3-11)
在容积5公升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入255克(1.0摩尔)的4-(2H-苯并***-2-基)-3-羟基苯乙醇(4-(2H-benzotriazole-2-yl)-3-hydroxyphenethyl alcohol)、200克(2.0摩尔)的琥珀酸酐(succinic anhydride)、15克的N,N-二甲氨基吡啶(N,N-dimethylamino pyridine)、180毫升的三乙胺以及2公升的醋酸乙酯，在90℃下反应8小时后，以减压蒸馏除去醋酸乙酯。接着，加入2公升的三氯甲烷，并依序使用稀盐酸及水对有机层进行洗净4次后，以硫酸镁进行干燥。然后，使用旋转浓缩机(EYELA制；型号N-1000)处理1小时，接着倒入甲醇中进行析出。最后，将析出物过滤后，蒸馏除去溶剂，可得化合物(B-3-11a)。
取另一容积5公升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入35.5克(0.1摩尔)的上述所得化合物(B-3-11a)、7.4克(0.1摩尔)的缩水甘油(glycidol)以及500毫升的四氢呋喃，在0℃下搅拌至溶解。接着，加入25克的N,N-二环己基碳二亚胺(N,N-dicyclohexyl carbodiimide)以及2.4克的N,N-二甲氨基吡啶，并在室温下搅拌4小时后，加入2公升的三氯甲烷，并依序使用稀盐酸及水对有机层进行洗净4次后，以硫酸镁进行干燥，并通过蒸馏除去溶剂，即可得到含环氧基的苯并***化合物(B-3-11)。
合成例B-5：化合物(B-3-8)
在容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入45.4克(0.2摩尔)的5-羟基-2-(羟基苯基)苯并***(5-hydroxy-2-(hydroxy phenyl)benzotriazole)以及150mL的甲基乙基酮。接着，使用注射器加入18.5克(0.2摩尔)的ECH后，一边进行搅拌，一边加入55.3克(0.4摩尔)的碳酸钾。然后，在50℃的温度下反应11小时后，冷却至室温并进行真空过滤，再以5％氢氧化钠水溶液及10％硫酸钠水溶液进行清洗。最后，使用硫酸镁干燥有机层，并通过蒸馏除去溶剂可得化合物(B-3-8)。
合成例B-6：化合物(B-4-1)
在容积500毫升的三颈烧瓶上设置氮气入口、搅拌器、冷凝管及温度计，并导入氮气。然后，在三颈烧瓶中，加入72.0克(0.2摩尔)的2-(2,4,6-三羟基苯基)-1,3-二-(2H-苯并***)(2-(2,4,6-trihydroxyphenyl)-1,3-di-(2H-benzotriazole))以及150mL的甲基乙基酮。接着，使用注射器加入18.5克(0.2摩尔)的ECH后，一边进行搅拌，一边加入55.3克(0.4摩尔)的碳酸钾。然后，在50℃的温度下反应11小时后，冷却至室温并进行真空过滤，再以5％氢氧化钠水溶液及10％硫酸钠水溶液进行清洗。最后，使用硫酸镁干燥有机层，并通过蒸馏除去溶剂可得化合物(B-4-1)。
液晶配向剂、液晶配向膜以及液晶显示元件的实施例与比较例
以下说明液晶配向剂、液晶配向膜以及液晶显示元件的实施例1至实施例13以及比较例1至比较例6：
a.液晶配向剂
秤取100重量份的聚合物(A-1-1)、3重量份的含环氧基的苯并***化合物(B-1)、800重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(简称为C-1)以及800重量份的乙二醇正丁基醚(简称为C-2)，并且在室温下搅拌混合而形成实施例1的液晶配向剂。
b.液晶配向膜及液晶显示元件
将上述液晶配向剂以印刷机(由日本写真印刷株式会社制造，型号为S15-036)分别涂布于两片具有由ITO(indium-tin-oxide)构成的导电膜的玻璃基板，以形成预涂层。之后，将玻璃基板放置于加热板上，并以温度为100℃、时间为5分钟的条件进行预烘烤。接着，在循环烘箱中，以温度为220℃、时间为30分钟的条件进行后烘烤。最后，经过配向处理后，即可获得上面形成了实施例1的液晶配向膜的玻璃基板。
将上述所获得的两片上面形成了液晶配向膜的玻璃基板，其中一片涂以热压胶，另一片洒上4μm的隔离壁(spacer)。接着，将两片玻璃基板进行贴合，再以热压机施以10kg的压力，在温度为150℃的条件下进行热压贴合。然后，以液晶注入机(岛津制作所制造，型号为ALIS-100X-CH)进行液晶注入。接着，利用紫外光硬化胶封住液晶注入口，以紫外光灯照光使紫外光硬化胶硬化，并在烘箱中以温度为60℃、时间为30分钟的条件进行液晶回火处理(annealing treatment)，即可获得实施例1的液晶显示元件。
将实施例1的液晶显示元件以后述各评价方式进行评价，其结果如表2所示。
实施例2至实施例13
实施例2至实施例13的液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件是以与实施例1相同的步骤分别制备，并且其不同处在于：改变成分的种类及其使用量，如表2所示。将实施例2至13所制得液晶显示元件以后述评价方式进行评价，其结果如表2所示。
比较例1至比较例6
比较例1至比较例6的液晶配向剂、液晶配向膜及液晶显示元件是以与实施例1相同的步骤分别制备，不同的地方在于：改变成分的种类及其使用量，如表3所示。对比较例1至比较例6所制得液晶显示元件以后述评价方式进行评价，其结果如表3所示。
表2及表3中简称所对应的化合物如下所示。
评价方式
a.酰亚胺化率
酰亚胺化率是指通过聚合物中的酰胺酸官能基数目和酰亚胺环数目的合计量为基准，计算酰亚胺环数目所占的比例，以百分率表示。
检测的方法是将合成例的聚合物分别进行减压干燥后，溶解于适当的氘化溶剂(deuteration solvent)，例如：氘化二甲基亚砜中，以四甲基硅烷作为基准物质，从室温(例如25℃)下测定1H-核磁共振(1H-Nuclear magnetic resonance，1H-NMR)的结果，再由数学式(1)即可求得酰亚胺化率(％)。
Δ1：NH基质子在10ppm附近的化学位移(chemical shift)所产生的峰值(peak)面积；
Δ2：其他质子的峰值面积；
α：聚合物的前驱物(聚酰胺酸)中的NH基的1个质子相对于其他质子的个数比例。
b.耐环境性
将实施例及比较例的液晶显示元件分别放置于温度为65℃且相对湿度为85％的环境中，经120小时后，利用电气测量机台(东阳公司制，型号Model 6254)分别测量实施例1至实施例13及比较例1至比较例6的液晶显示元件的离子密度。测试条件是在60℃温度下施加1.7伏特电压、0.01Hz的三角波，在电流-电压的波形中，计算0至1伏特范围的波峰面积可测得离子密度(pC)。离子密度越低，代表耐环境性越佳。
离子密度的评价基准如下所示。
◎：离子密度<20
○：20≤离子密度<40
△：40≤离子密度<50
╳：50≤离子密度
表2
表3
<评价结果>
由表2以及表3得知，与使用含有含环氧基的苯并***化合物(B)的液晶配向剂所形成的液晶配向膜(实施例1至实施例13)相比，没有使用含环氧基的苯并***化合物(B)的液晶配向剂所形成的液晶配向膜(比较例1～3及6)的耐环境性不佳；并且使用不含环氧基的苯并***化合物(B’)的液晶配向剂所形成的液晶配向膜(比较例4、5)的耐环境性也不佳。
此外，当液晶配向剂中聚合物(A)的酰亚胺化率为30％至90％时，所形成的液晶配向膜(实施例6～12)的耐环境性特别佳。
又，当液晶配向剂中聚合物(A)含有式(A2-1)、式(A2-2)、式(A2-26)至式(A2-30)所表示的二胺化合物(a2)时，所形成的液晶配向膜(实施例2、5、10及12)的耐环境性特别佳。
另外，当液晶配向剂中含环氧基的苯并***化合物(B)含有至少一个以上的羟基时，所形成的液晶配向膜(实施例3、4、7、9、11及12)的耐环境性特别佳。
综上所述，本发明的液晶配向剂中因含有含环氧基的苯并***化合物(B)，故将该液晶配向剂应用于液晶配向膜时，所述液晶配向膜具有优选的耐环境性，因而适用于液晶显示元件。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种液晶配向剂，其特征在于，包括：
聚合物(A)，所述聚合物(A)是由包括四羧酸二酐组份(a1)及二胺组份(a2)的混合物反应而获得；
含环氧基的苯并***化合物(B)；以及
溶剂(C)。
2.根据权利要求1所述的液晶配向剂，其特征在于，所述含环氧基的苯并***化合物(B)的环氧基选自由通式(B-1)及通式(B-2)表示的官能基所组成的族群中的至少一种；
通式(B-1)中，A表示单键、醚基、酯基或胺基甲酸酯基；X1表示碳数1～5的亚烷基；X2表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处；
通式(B-2)中，X3表示单键或碳数1～6的亚烷基；*表示结合处。
3.根据权利要求1所述的液晶配向剂，其特征在于，所述含环氧基的苯并***化合物(B)含有至少一个以上的羟基。
4.根据权利要求1所述的液晶配向剂，其特征在于，基于所述聚合物(A)的总量为100重量份，所述含环氧基的苯并***化合物(B)的使用量为1～15重量份。
5.根据权利要求1所述的液晶配向剂，其特征在于，所述聚合物(A)的酰亚胺化率为30～90％。
6.一种液晶配向膜，其特征在于，其是由如权利要求1至5中任一项所述的液晶配向剂所形成。
7.一种液晶显示元件，其特征在于，包括如权利要求6所述的液晶配向膜。
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