液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件以及液晶配向剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种液晶配向剂、液晶配向膜、液晶显示元件以及液晶配向剂的 制备方法。 现有技术
[0002] 液晶显示元件因具有轻薄、省电及高影像品质等特性，现已普遍取代传统阴极射 线管显示器，并广泛应用于家庭及个人电子产品上。
[0003] 作为提升液晶显示元件的影像品质，液晶配向膜应具有下列性质（1)高电压保持 率（Voltage Holding Ratio，VHR)，当电压保持率过低，易造成显示不均以及荧幕闪烁。（2) 低残影现象（Image Sticking Effect)，一般液晶显示元件若长时间连续显示同一画面，于 画面切换后，先前影像无法立刻消失，而与新的画面重叠或是呈流星状移动的现象，称为残 影现象。
[0004] 随着液晶显示元件的普及，消费者对于液晶显示元件成像品质的要求日渐提升， 如何进一步改善液晶显示元件的成像品质，系相关业者努力的目标。
【发明内容】
[0005] 本发明之一目的是在提供一种液晶配向剂，其可应用于制作液晶配向膜与液晶显 示元件，藉此，所制成的液晶配向膜与液晶显示元件具有高电压保持率与低残影特性，故可 提供优良的成像品质。
[0006] 本发明的另一目的是在提供一种液晶配向剂的制备方法，利用此制备方法所制造 的液晶配向剂可应用于制作液晶配向膜与液晶显示元件，藉此，所制成的液晶配向膜与液 晶显示元件具有高电压保持率与低残影特性，故可提供优良的成像品质。
[0007] 本发明的一方面的一实施方式是提供一种液晶配向剂，液晶配向剂包含复数个胶 体导电性微粒子与复数个高分子。各个胶体导电性微粒子包含导电性粒子与稳定分子，稳 定分子包含反应性官能基，稳定分子以反应性官能基与导电性粒子之一前体反应，且稳定 分子以反应性官能基与导电性粒子连接。胶体导电性微粒子分散于高分子中。
[0008] 本发明的一方面的另一实施方式是在提供一种液晶配向膜，液晶配向膜包含前述 的液晶配向剂。
[0009] 本发明的一方面的又一实施方式是在提供一种液晶显示元件，液晶显示元件包含 前述的液晶配向膜。
[0010] 本发明的另一方面的一实施方式是在提供一种液晶配向剂的制备方法，包含以下 步骤：形成复数个胶体导电性微粒子，以及混合前述胶体导电性微粒子与复数个高分子，使 胶体导电性微粒子分散于高分子中。前述形成胶体导电性微粒子包含以下步骤：混合复数 个稳定分子、导电性粒子前体与第一溶剂以形成第一溶液，其中各稳定分子包含反应性官 能基，且各稳定分子以反应性官能基与导电性粒子前体反应，混合还原剂与第二溶剂以形 成第二溶液，将第二溶液以滴定方式与第一溶液混合，使导电性粒子前体的金属离子还原 析出，以形成胶体导电性微粒子。
【附图说明】
[0011] 为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的说明如 下：
[0012] 图1为依照本发明一实施方式的形成复数个胶体导电性微粒子步骤的子步骤流 程图；
[0013] 图2为依照本发明一实施方式的液晶配向剂的制备方法的步骤流程图；
[0014] 图3为依照本发明合成例1的胶体导电性微粒子的透射电子显微镜（TEM)图；
[0015] 图4为依照本发明合成例4的胶体导电性微粒子的TEM图；以及
[0016] 图5为依照本发明合成例5的胶体导电性微粒子的TEM图。
【具体实施方式】
[0017] 〈胶体导电性微粒子〉
[0018] 胶体导电性微粒子包含导电性粒子与稳定分子，稳定分子包含反应性官能基，稳 定分子以反应性官能基与导电性粒子的前体反应，且稳定分子以反应性官能基与导电性粒 子连接。
[0019] 前述反应性官能基是指能与导电性粒子的前体产生大于范德华力（Van der Waals force)键结的官能基，反应性官能基可为但不限于环氧基、羧酸基、磺酸基、酰胺基、 胺基、羰基、醚基、酯基、醛基或硫酮基（thioxo group)。
[0020] 前述稳定分子可为但不限于聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚氨酯、聚压克力 (polyacrylate)、聚苯乙稀、聚硅氧烷、聚稀、环氧树脂、聚乙炔、聚对苯乙稀、聚吡略、聚 噻吩（polythiophene)、聚苯胺、聚苯硫醚、聚萘（naphthalene)、聚奧（azulene)或聚花 (pyrene)〇
[0021 ] 前述导电性粒子可为金属或金属氧化物，金属可为但不限于银、金、铂、铁、铝、铜、 镍、锆、钛、锌、锑或钯，金属氧化物可为但不限于Ti02、Zr02、Fe20 3、Fe304、A1203、Sn0 2、Ιη203、 ZnO、Sb203、C〇304或 Co 203。
[0022] 前述胶体导电性微粒子的平均粒径可为0. lnm至50nm。当胶体导电性微粒子的平 均粒径小于0. lnm，可能使导电度下降，当胶体导电性微粒子的平均粒径大于50nm时，胶体 导电性微粒子应用于制备液晶配向剂时，可能导致刷膜不均，并造成电压保持率过低与配 向性不佳的问题。
[0023] 前述"导电性粒子的前体"，是指可提供导电性粒子的化合物。依据本发明一实施 例，导电性粒子的前体可经由还原反应以生成导电性粒子。导电性粒子的前体可为但不限 于硝酸银、硝酸锌、醋酸银、醋酸锌、四氯金酸、二氯化铂、四氯化铂、FeCl3. 6H20、FeCl2. 4H20、 A1 (OH) 3、Si (0CH3) 4、Si (0C2H5) 4、Ti (0C3H7) 4、Zr (0C2H5) 4、Zr (0C3H7) 4、SnCl4. 5H20。
[0024] 前述稳定分子以反应性官能基与导电性粒子的前体反应，其中"反应"是指反应性 官能基与导电性粒子的前体产生大于范德华力的键结。依据本发明一实施例，反应性官能 基具有孤立电子对，导电性粒子的前体具有空轨域，反应性官能基的孤立电子对与导电性 粒子的前体的空轨域形成配位共价键（coordinate covalent bond)，并且在稳定分子与导 电性粒子的前体之间具有配位共价键的前提下进行还原反应以生成导电性粒子，使导电性 粒子与稳定分子之间以配位共价键结合，藉此，稳定分子可稳定地与导电性粒子结合，可有 效避免胶体导电性微粒子彼此团聚而影响其后续应用。
[0025] 前述"稳定分子以反应性官能基与导电性粒子连接"是指导电性粒子与稳定分子 以大于范德华力的键结结合。依据本发明一实施例，导电性粒子与稳定分子以配位共价键 结合。
[0026] 〈形成胶体导电性微粒子〉
[0027] 请参照图1，其为依照本发明一实施方式的形成复数个胶体导电性微粒子步骤 110的子步骤流程图，其用以形成复数个胶体导电性微粒子，形成复数个胶体导电性微粒子 步骤110包含以下子步骤。子步骤111为混合复数个稳定分子、导电性粒子前体与第一溶 剂以形成第一溶液，其中各稳定分子包含反应性官能基，且各稳定分子以反应性官能基与 导电性粒子前体反应。子步骤112为混合还原剂与第二溶剂以形成第二溶液。子步骤113 为将第二溶液以滴定方式与第一溶液混合，使导电性粒子前体的金属离子还原析出，以形 成胶体导电性微粒子。子步骤113可在-20°C至40°C的温度范围进行。
[0028] 前述第一溶剂以可溶解导电性粒子前体为原则，第一溶剂可为但不限于N-甲 基-2-吡略烧酮（1^1161：1171-2-卩5^1'〇11(1〇116，匪?）、2-丁氧乙醇〇31^71〇611〇8〇1￥6)、丫-丁 内酯（gamma-butyrolactone，GBL)、N-异丙基-2-吡略烧酮（N-isopropyl-2-pyr;rolidone， NIP)、N-乙基-2-吡咯烷酮（N-ethyl-2-pyrrolidone，NEP)、二甲基甲酰胺 (dimethylformamide，DMF)、二甲基乙酰胺（Dimethylacetamide，DMAC)、二甲基亚讽 (dimethyl sulfoxide，DMS0)、间-甲酸（m-cresol)或四氢咲喃（tetrahydrofuran，THF)〇
[0029] 前述还原剂以可使导电性粒子的前体中的金属离子产生还原反应为原则，还原剂 可为但不限于硼氢化钠（NaBH4)、三乙胺、硼氢化钾、柠檬酸、柠檬酸钠、甲醛、二甲基甲酰 胺、维他命C或葡萄糖。
[0030] 第二溶剂以可溶解还原剂为原则，第二溶剂可为但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、 2-丁氧乙醇、γ - 丁内酯、N-异丙基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、 二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、间-甲酚或四氢呋喃。此外，第一溶剂与第二溶剂可以相同也 可以不同。
[0031] 〈液晶配向剂〉
[0032] 本发明的液晶配向剂包含复数个胶体导电性微粒子、复数个高分子、有机溶剂，且 可选择性地包含添加剂。胶体导电性微粒子分散于高分子中，亦即胶体导电性微粒子与高 分子均匀分散于有机溶剂中。
[0033] 前述高分子可为聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、聚氨酯、聚压克力、聚苯乙烯、聚硅 氧烷、聚烯或环氧树脂。
[0034] 前述液晶配向剂的体积电阻率为104Ω · cm至1〇12Ω · cm。当液晶配向剂的体积 电阻率小于1〇4Ω · cm，可能使液晶显示元件有导通的疑虑或者无法点亮，当液晶配向剂的 体积电阻率大于1〇12Ω · cm，可能使改善残影现象的效果不佳。
[0035] 基于胶体导电性微粒子与高分子的总和为100重量百分比，导电性粒子的含量为 〇. 001重量百分比至i重量百分比。当导电性粒子的含量小于〇. 001重量百分比，无法有效 改善残影现象，当导电性粒子的含量大于1重量百分比，将影响液晶配向剂的涂布品质。较 佳地，导电性粒子的含量为0. 01重量百分比至0. 5重量百分比。
[0036] 前述有机溶剂包含但不限于N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲 基乙酰胺、N-甲基己内酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、乙二醇单甲基醚、乙二 醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单丁基醚等。以上溶剂可两种以上混合使用。除了 上述所列举之溶剂，只要可溶解胶体导电性微粒子与高分子，皆可作为有机溶剂。
[0037] 前述添加剂可为有机硅（氧）烷化合物或环氧化合物，