前言

近年來液晶顯示器產業迅速的發展，隨著低電壓驅動以及高速應 答液晶顯示器元件的開發，有一需要克服的難題就是液晶 cell 中的離 子電荷效應，這些離子電荷的來源可能是液晶、配向膜、框膠、間隙 物等材料[12]，也可能是在製作液晶 cell 的過程中所產生。譬如液晶 cell 在無外加電壓時，液晶 cell 內的離子電荷均勻分佈於液晶 cell 中，但當外加直流電壓開啟後，液晶 cell 內的離子電荷因受電場作用 而開始漂移（drift），且堆積在兩側配向層之介面上，並形成內建電 場如圖 2.1，此內建電場將抵銷部份的外加電場，使得液晶所感受到的 電場強度下降，甚至完全感受不到電壓降，因此造成畫面閃爍(flicker) 和影像殘留(image sticking)等問題，所以降低顯示品質，如圖 2.2。

外加直流電壓 消除直流電壓後 圖 2.1 直流電壓下離子電荷的運動示意圖

1997 年 K.J.Kim[14]指出，液晶材料製造過程中與注入充填的過程中，

所產生的離子電荷，及液晶材料被紫外線照射也會分解出離子電荷。

在 1998 年由安立，島田他[15]，提到配向膜材料本身內部直流電壓殘 留(Residue DC)產生的離子電荷；在 2007 年由 Sharp Display [16] 提 到改善 LCD 顯示品質，主要與配向膜上直流電壓殘餘(Residue DC)有 關係。而業界[17]的看法是若能夠降低直流電壓殘留的配向膜材料也 就能夠有效改善顯示器的閃爍與殘影特性問題，各種的改善方法如下：

1. 減少容易吸收不純物的酸基比例。

2. 降低容易吸附電荷的芳香族﹙aromatic﹚基團的比例。

如表 2.1 所示，比較芳香族基在雙胺﹙diamine﹚及二酸酐

﹙dianhydride﹚結構中對直流電壓殘留的影響，以環脂族

﹙dycloaliphatic﹚二酸酐取代芳香族二酸酐可降低直流電壓殘留達 5

～15 倍，其主要原因是芳香族二酸酐其酸基的拉電子效應，容易造成 正負電荷的分離，產生的電容即為直流電壓殘留。

表 2.1 直流電壓殘留與化學結構的關係圖

資料來源：李政道，「LCD 面板關鍵技術液晶配向材料技術」

而我們也針對上述改善方法整理過去文獻[18]中對聚亞醯胺合 成之研究：

﹙1﹚ 芳香族二酸酐／脂肪族二胺的聚亞醯胺

1993 年 Q.Jin ,Talashi Yamashita 以二苯酮四羧酸二酐

﹙3,3',4,4'-Benzophenone tetracarboxylic dianhydride﹐BTDA﹚

芳香族二酸酐與聚氨基甲酸酯﹙4,4'–dicyclohexylmethane﹐DCHM﹚

脂肪族二胺合成聚亞醯胺，所合成聚亞醯胺及其前驅物聚醯胺酸，皆 具良好的成膜性，並且BTDA 二酸酐可用於感光性聚亞醯胺的合成，因 為此型聚亞醯安在 UV 光下會發生光交聯反應，在液晶或光阻材料有所 應用。此型聚亞醯胺使用脂肪族二胺，減少了苯環上可能發生的電荷

﹙2﹚ 脂肪族二酸酐／芳香族二胺的聚亞醯胺

1999 年，Hideo Suzuki、Tyohiko Abe 等人自行合成的 CBDA

﹙cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride﹚為二酸酐與 多種芳香族二胺合成聚亞醯胺，並探討其物理性質。發現 CBDA 型的脂 肪族聚亞醯胺具有不錯光學穿透性，可見光區的穿透率 80%以上。另外 由於脂環族聚亞醯胺主幹上的脂環結構不似芳香族聚亞醯胺，具有許 多的π鍵，因此可以減少分子間的作用力，降低可能發生的電荷轉移 效應。

﹙3﹚ 脂肪族二酸酐／脂肪族二胺的聚亞醯胺

1996 年由 W.Volksen 等人以脂肪族二酸酐 CBDA

﹙cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride﹚與脂肪族 二胺 PACM﹙1,1-bis﹙4-aminocyclohexyl﹚methane﹚合成完全之脂 肪族的聚亞醯胺，此型聚亞醯胺外觀透明無色及優異之光學穿透性 質，但其高分子的分子量低且合成出的薄膜易脆裂，難以成膜。