DE102008011693A1

DE102008011693A1 - Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel und unter dessen Verwendung gebildete Flüssigkristallausrichtungsschicht

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Publication number: DE102008011693A1
Application number: DE102008011693A
Authority: DE
Inventors: Tae Hyoung Goyang Kwak; Jong Seob Yuseong Kim; Jae Min Suwon Oh; Jae Deuk Osan Yang; Jeong Hoon Gunpo Kang; Won Seok Seongnam Dong; Ji Young Yeongdeungpo Jeong; Sun Nyo Anyang Yu
Original assignee: Cheil Industries Inc
Current assignee: Cheil Industries Inc
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2008-09-25
Also published as: TW200900433A; CN101256315A; KR100847464B1; US20080213510A1; TWI389938B; CN101256315B

Abstract

Ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel, das zur Verwendung bei der Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung geeignet ist, ist bereitgestellt. Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel umfasst mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einer Polyaminsäure und einem löslichen Polyimid, ein aprotisches polares Lösungsmittel und Monoethylenglycoldimethylether oder Dipropylenglycoldimethylether. Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel weist eine zufrieden stellende Druckfähigkeit auf. Ferner bereitgestellt ist eine Flüssigkristallausrichtungsschicht, die unter Verwendung des ausrichtenden Mittels gebildet wird. Die Flüssigkristallausrichtungsschicht ist äußerst gleichmäßig.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel, das zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung geeignet ist, und eine unter Verwendung des ausrichtenden Mittels gebildete Flüssigkristallausrichtungsschicht.
Flüssigkristallanzeige(LCD)-Vorrichtungen werden allgemein durch Abscheiden eines transparenten leitenden Indiumzinnoxid(ITO)-Films auf einem Glassubstrat, Aufbringen eines Mittels zum Ausrichten von Flüssigkristallen darauf, Aushärten des beschichteten Substrats durch Erwärmen zum Bilden einer Ausrichtungsschicht, Laminieren der beiden Platten derart, dass sie durch die Ausrichtungsschicht einander zugewandt sind und Einspritzen eines Flüssigkristallmaterials in die Ausrichtungsschicht hergestellt. Alternativ dazu wird ein Flüssigkristallmaterial auf eine Platte getropft und eine andere Platte darauf laminiert (d. h. ein Flüssigkristalltropfverfahren), das gegenwärtig in den Produktionsanlagen von mittel bis groß bemessenen LCDs, insbesondere Produktionsanlagen der fünften oder einer höheren Generation eingesetzt wird.
Ein typisches Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel liegt in Form einer Lösung eines Polymerharzes vor. Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel wird auf ein Substrat aufgebracht, um eine Ausrichtungsschicht zu bilden. Beispiele für geeignete Polymerharze sind Polyamidsäuren und Polyimide. Die Polyamidsäuren werden durch Polykondensation mindestens eines aromatischen Dianhydrids mit mindestens einem aromatischen Diamin hergestellt, und die Polyimide werden durch Cyclisierung (d. h. Imidisierung) der Polyamidsäuren durch Dehydratisie rung hergestellt. Eine allgemeine Flüssigkristallausrichtungsschicht wird durch Lösen einer Polyamidsäure oder eines Polyimids in einem organischen Lösungsmittel zur Herstellung eines Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels, Aufbringen des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf ein Substrat durch ein Flexodruckverfahren und Vortrocknen und Brennen des Substrats gebildet. In dieser Hinsicht kann die Teilabweichung der Dicke der Flüssigkristallausrichtungsschicht die Anzeigeeigenschaften einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung beeinträchtigen.
In einem Versuch, dieses Problem zu lösen, wird gegenwärtig ein Lösungsmittelgemisch aus 2-Butylcellosolve (2-BC) und einem anderen Lösungsmittel, das in der Lage ist, eine Polyamidsäure oder ein Polyimid leicht zu lösen, eingesetzt. Zum Bilden von gleichmäßigen Flüssigkristallausrichtungsschichten kann Diethylenglycoldiethylether 2-BC ersetzen ( Japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 8-208983 ), und es kann auch ein Gemisch aus Diethylenglycoldiethylether und Dipropylenglycolmonomethylether statt 2-BC verwendet werden ( Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-0106423 ).
Allerdings können Flüssigkristalle ausrichtende Mittel unter Verwendung der vorstehend erwähnten Lösungsmittel trotz ihrer hohen Viskosität ein schlechtes Haftvermögen auf Substraten aufweisen, was zahlreiche Fehlstellen und Nadellöcher an den Kanten der Substrate verursachen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel bereitgestellt, das eine ausgezeichnete Verteilbarkeit und ein ausgezeichnetes Haftvermögen auf einem Substrat an dessen Kante(n) und eine ausgezeichnete Druckfähigkeit auf dem Substrat aufweisen kann. Ferner kann das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der Erfindung im Wesentlichen gleichmäßige und stabile Vertikalausrichtungseigenschaften aufweisen. Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der Erfindung kann ferner im Wesentlichen stabile Ausrichtungseigenschaften in Flüssigkeit unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen mit minimaler oder keiner Verschlechterung der Vertikalausrichtung eines unter Verwendung eines Eintropfenfüllverfahrens hergestellten Flüssigkristallmaterials aufweisen.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der Erfindung kann Folgendes umfassen: eine Polyamidsäure der Formel 1:
(wobei R₁ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₂ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist), ein lösliches Polyimid der Formel 2, das durch Imidisierung der Polyamidsäure hergestellt wird:
(wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist) oder ein Gemisch davon;
ein aprotisches polares Lösungsmittel als erstes Lösungsmittel; und
Dipropylenglycoldimethylether oder Monoethylenglycoldimethylether als zweites Lösungsmittel.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallausrichtungsschicht bereitgestellt, die eine hohe Gleichmäßigkeit aufweisen kann, die durch Aufbringen des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf ein Substrat gebildet wird.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitgestellt, die die Flüssigkristallausrichtungsschicht umfasst.
1 ist eine Fotografie, die die Verteilbarkeit eines in Beispiel 1 hergestellten Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels zeigt.
2 ist eine Fotografie, die die Verteilbarkeit eines in Beispiel 4 hergestellten Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels zeigt.
3 ist eine Fotografie, die die Verteilbarkeit eines in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger hier nachstehend in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung beschrieben, in welcher manche, aber nicht sämtliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind. Tatsächlich kann diese Erfindung in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und soll nicht als Beschränkung auf die hier dargelegten Ausführungsformen gelten; eher sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung anwendbaren gesetzlichen Bestimmungen genügt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel bereit, umfassend:
eine Polyamidsäure der Formel 1:
(wobei R₁ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₂ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist), ein lösliches Polyimid der Formel 2, das durch Imidisierung der Polyamidsäure hergestellt wird:
(wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist) oder ein Gemisch davon;
ein aprotisches polares Lösungsmittel als erstes Lösungsmittel; und
Dipropylenglycoldimethylether oder Monoethylenglycoldimethylether als zweites Lösungsmittel.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyamidsäure wird durch Copolymerisation mindestens eines aromatischen Diamins und mindestens eines alicyclischen oder aromatischen cyclischen Dianhydrids hergestellt.
Jedes beliebige bekannte Copolymerisationsverfahren, das zur Herstellung von Polyamidsäuren unter Verwendung von Dianhydrid- und Diaminverbindungen geeignet ist, kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Beispiele für aromatische Diamine, die zur Herstellung der Polyamidsäure geeignet sind, schließen p-Phenylendiamin (p-PDA), 4,4-Methylendianilin (MDA), 4,4-Oxydianilin (ODA), m-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (m-BAPS), p-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (p-BAPS), 2,2-Bisaminophenoxyphenylpropan (BAPP) und 2,2-Bisaminophenoxyphenylhexafluorpropan (HF-BAPP), 1,4-Diamino-2-methoxybenzol und dergleichen und Gemische davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die zweiwertige organische Gruppe, die von dem aromatischen Diamin abgeleitet ist, kann aus den folgenden Strukturen ausgewählt werden:
Zum Steuern des Vorneigungswinkels eines Flüssigkristallmaterials und ermöglichen dessen, dass das Flüssigkristallmaterial ausgezeichnete Ausrichtungseigenschaften aufweist, kann die Polyamidsäure ferner mindestens eine Verbindung einschließen, die aus aromatischen Diaminverbindungen der Formeln 4, 5 und 6 ausgewählt ist. Diese aromatischen Diamine sind optional und können zusätzlich zu den vorstehend aufgezählten Diaminen vorliegen.
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 30 ist;
wobei A ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, B -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- oder -(CH₂)_n- ist (n ist eine ganze Zahl von 1 bis 10) und C eine lineare, verzweigte oder cyclische C₁-C₂₀-Alkylgruppe oder eine C₆-C₃₀-Aryl-, C₆-C₃₀-Arylalkyl oder C₆-C₃₀-Alkylarylgruppe ist, deren ein bis zehn Wasserstoffatome der endständigen Gruppen mit Halogengruppen substituiert sein können und die mindestens eine funktionelle Gruppe enthalten, die ein Heteroatom enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -O-, -COO-, -CONH- und -OCO-; und
wobei jeder Rest A eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, jeder Rest B unabhängig eine Einfachbindung, eine Benzoleinheit oder eine C₁-C₂₀-alkylsubstituierte Benzoleinheit oder eine alicyclische C₃-C₂₀-Einheit ist, C eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, D eine Einfachbindung oder eine Benzol- oder alicyclische C₃-C₂₀-Einheit ist und R eine lineare C₁-C₂₀-Alkyl, verzweigte oder alicyclische Alkylgruppe ist, die mit mindestens einem Halogenatom substituiert sein kann.
Die aromatische Diaminverbindung kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 50 mol-%, z. B. etwa 0,5 bis etwa 30 mol-% und als weiteres Beispiel etwa 1 bis etwa 20 mol-% auf der Basis der Gesamtmolzahl der zur Herstellung der Polyamidsäure verwendeten Diaminverbindungen eingeschlossen sein.
Beispiele für geeignete alicyclische Dianhydride zur Herstellung der Polyamidsäure schließen ohne Beschränkung 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid (CBDA), 5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methylcyclohexen-1,2-dicarbonsäuredianhydrid (DOCDA), Bicycloocten-2,3,5,6-tetracarbonsäuredianhydrid (BODA), 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid (CPDA), 1,2,4,5-Cyclohexantetracarbonsäuredianhydrid (CHDA), 1,2,4-Tricarboxy-3-methylcarboxycyclopentansäuredianhydrid und 1,2,3,4-Tetracarboxycyclopentansäuredianhydrid und dergleichen und Gemische davon ein. Das alicyclische Dianhydrid kann in einer Menge von etwa 5 bis etwa 90 mol-%, z. B. etwa 10 bis etwa 50 mol-% auf der Basis der Gesamtmolzahl der zur Herstellung der Polyamidsäure verwendeten Dianhydride eingeschlossen sein.
Die vierwertige organische Gruppe, die von dem alicyclischen Dianhydrid abgeleitet ist, kann aus den folgenden Strukturen ausgewählt werden:
wobei jeder Rest X₁, X₂, X₃, und X₄ -CH₃, -F bzw. -H ist.
Beispiele für geeignete aromatische Dianhydride zur Herstellung der Polyamidsäure schließen ohne Beschränkung Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), Biphthalsäuredianhydrid (BPDA), Oxydiphthalsäuredianhydrid (ODPA), Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA) und Hexafluorisopropylidendiphthalsäuredianhydrid (6-FDA) und dergleichen und Gemische davon ein.
Das aromatische cyclische Dianhydrid kann in einer Menge von etwa 10 bis etwa 95 mol-%, z. B. etwa 50 bis etwa 90 mol-% auf der Basis der Gesamtmolzahl der zur Herstellung der Polyamidsäure verwendeten Dianhydride eingeschlossen sein.
Die vierwertige organische Gruppe, die von dem aromatischen Dianhydrid abgeleitet ist, kann aus den folgenden Strukturen (8) ausgewählt werden:
Die Polyamidsäure kann ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 10.000 bis etwa 500.000 g/mol aufweisen. Die Polyamidsäure kann je nach Imidisierungsgrad oder Struktur der Polyamidsäure eine Glasübergangstemperatur von etwa 200°C bis etwa 350°C aufweisen.
Mindestens ein Teil der Polyamidsäure kann zu einem löslichen Polyimid imidisiert werden. Das Polyimid allein oder dessen Gemisch mit der Polyamidsäure kann zur Herstellung einer Flüssigkristallausrichtungsschicht verwendet werden. Die Polyamidsäure kann durch die folgenden drei auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren imidisiert werden.

1) Thermische Imidisierung: Eine Polyamidsäurelösung kann auf ein Substrat aufgebracht und in einem Ofen oder auf einer Heizplatte bei etwa 50°C bis etwa 250°C thermisch imidisiert werden. Die Imidisierung der Polyamidsäure verläuft im Wesentlichen nicht unter etwa 100°C. Demzufolge liegt die optimale Temperatur für die Imidisierung der Polyamidsäure im Bereich von etwa 150 bis etwa 240°C. Etwa 40 bis etwa 80% Polyamidsäure können je nach Polyamidsäure imidisiert werden.
2) Chemische Imidisierung: Ein Imidisierungskatalysator und ein Dehydratisierungsmittel können einer Polyamidsäurelösung zugesetzt werden. Diese Imidisierung kann bei einer niedrigeren Temperatur als die thermische Imidisierung durchgeführt werden. Ein tertiäres Amin wie Pyridin, Lutidin oder Triethylamin kann als Imidisierungskatalysator verwendet werden, und ein Säureanhydrid wie Essigsäureanhydrid kann als Dehydratisierungsmittel verwendet werden. Die Polyamidsäure kann mit dem Dehydratisierungsmittel umgesetzt werden, um die Cyclisierung für die Imidisierung zu initiieren. Diesbezüglich beträgt das Molverhältnis der Wiederholungseinheiten der Polyamidsäure zu dem Dehydratisierungsmittel etwa 1:2. Die Cyclisierungsgeschwindigkeit variiert je nach der Imidisierungstemperatur. Demzufolge ermöglicht die Verwendung des Katalysators und des Dehydratisierungsmittels bei einer optimalen Temperatur ein mit einer gewünschten Geschwindigkeit imidisiertes Polyimid. Ein Temperaturbereich für die Imidisierung kann etwa 30°C bis etwa 150°C betragen. Ein Polyimid kann durch Zugabe überschüssiger Mengen (≥ 3 mol) des Katalysators und des Dehydratisierungsmittels bei einer niedrigeren Reaktionstemperatur als etwa 80°C oder relativ kleiner Mengen (≤ 3 mol) des Katalysators und des Dehydratisierungsmittels bei einer höheren Reaktionstemperatur als etwa 100°C mit einer höheren Geschwindigkeit hergestellt werden.
3) Polykondensation eines Tetracarbonsäuredianhydrids und einer Diisocyanatverbindung: Jede beliebige aromatische oder aliphatische Diisocyanatverbindung kann als die Diisocyanatverbindung verwendet werden. Spezifische Beispiele für derartige Diisocyanatverbindungen schließen p-Phenylendiisocyanat (PPDI), 1,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), Toluoldiisocyanat (TDI), 1,5-Naphthalindiisocyanat (NDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), 4,4-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Cyclohexylmethandiisocyanat (H12MDI) und dergleichen ein. Diese aromatischen und aliphatischen Diisocyanatverbindungen können allein oder als Gemisch davon verwendet werden. Die aromatische oder aliphatische Diisocyanatverbindung kann mit einem Tetracarbonsäuredianhydrid polykondensiert werden, um ein Polyimid herzustellen. Eine typische Temperatur für die Polykondensation der Diisocyanatverbindung und des Tetracarbonsäuredianhydrids liegt im Bereich von etwa 50°C bis etwa 200°C, z. B. etwa 90°C bis etwa 170°C.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyamidsäure wird allgemein in einem organischen Lösungsmittel bei etwa 0 bis etwa 150°C, z. B. etwa 0 bis etwa 100°C synthetisiert. Jedes beliebige organische Lösungsmittel kann verwendet werden, sofern es die Polyamidsäure lösen kann. Geeignete organische Lösungsmittel schließen ohne Beschränkung N-Methyl-2-pyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, γ-Butyrolacton und phenolische Lösungsmittel wie m-Cresol, Phenol und halogenierte Phenole und dergleichen und Gemische davon ein. Mindestens ein Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pyrrolidonen und Lactonen kann als das Reaktionslösungsmittel besonders nützlich sein, um die Löslichkeit des Polymers zu erhöhen. Ein Gemisch aus einem Pyrrolidon und einem Lacton kann ebenfalls nützlich sein, um die Benetzbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels zu verbessern und zu verhindern, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel Feuchtigkeit absorbiert.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyamidsäure kann in allgemeinen aprotischen polaren Lösungsmitteln wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton (GBL), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc) und Tetrahydrofuran (THF) und dergleichen und Gemischen davon äußerst löslich sein. Es wird angenommen, dass die hohe Löslichkeit der Polyamidsäure größtenteils dem alicyclischen Dianhydrid und einer an das funktionelle Diamin gebundenen langen Alkylseitenkette zugeschrieben werden kann. Das aprotische polare Lösungsmittel kann im Flüssigkristalle ausrichtenden Mittel in einer Menge von etwa 40 bis etwa 95 Gew.-%, z. B. etwa 30 bis etwa 90% auf der Basis des Gesamtgewichts der Lösungsmittel vorliegen.
Mit jüngsten Nachfragen nach groß bemessenen und hochqualitativen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit hoher Auflösung war bisher die Druckfähigkeit von ausrichtenden Mitteln von besonderer Bedeutung. Unterdessen beeinflusst eine gute Löslichkeit von ausrichtenden Mitteln die Druckfähigkeit der ausrichtenden Mittel auf Substrate zum Bilden von Flüssigkristallausrichtungsschichten positiv.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung kann Monoethylenglycoldimethylether oder Dipropylenglycoldimethylether als organi sches Lösungsmittel umfassen, um eine gute Verteilbarkeit zu gewährleisten und selbst bei variierenden Trocknungstemperaturen eine im Wesentlichen gleichmäßige Beschichtung zu erhalten.
Der Monoethylenglycoldimethylether oder Dipropylenglycoldimethylether kann in einer Menge von etwa 5 bis etwa 60 Gew.-%, z. B. etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% auf der Basis des Gesamtgewichts sämtlicher verwendeter Lösungsmittel vorliegen. Wird das organische Lösungsmittel in einer geringeren Menge als etwa 5 Gew.-% verwendet, sind die Wirkungen seiner Zugabe unbedeutend. Unterdessen kann, wenn das organische Lösungsmittel in einer 60 Gew.-% übersteigenden Menge vorliegt, eine Ausfällung der Polyamidsäure oder des löslichen Polyimids erfolgen.
Falls nötig kann das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung ferner etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% 2-Butylcellosolve (2-BC) auf der Basis des Gesamtgewichts sämtlicher verwendeter Lösungsmittel umfassen. Das 2-Butylcellosolve (2-BC) wird zugesetzt, um die schaumhemmenden Eigenschaften des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels zu verbessern.
Eine Kombination aus schlechten Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ketonen, Estern, Ethern, Kohlenwasserstoffen und halogenierten Kohlenwasserstoffen in einem optimalen Verhältnis kann im vorliegenden Flüssigkristalle ausrichtenden Mittel verwendet werden, sofern sie keine Ausfällung der Polyamidsäure verursacht. Diese schlechten Lösungsmittel dienen zum Verringern der Oberflächenenergie der Lösung des ausrichtenden Mittels zum Erzielen von guter Verteilbarkeit und Gleichmäßigkeit der Lösung beim Aufbringen. Die schlechten Lösungsmittel können in einer Menge von etwa 1 bis etwa 90 Gew.-%, z. B. etwa 1 bis etwa 70 Gew.-% auf der Basis des Gesamtgewichts sämtlicher verwendeter Lösungsmittel verwendet werden. Spezifische Beispiele für schlechte Lösungsmittel schließen ohne Beschränkung Methanol, Ethanol, Isopropanol, Cyclohexanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butanediol, Triethylenglycol, Aceton, Methylethylketone, Cyclohexanon, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetate, Diethy lacetat, Malonsäureester, Diethylether, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolphenylether, Ethylenglycolphenylmethylether, Ethylenglycolphenylethylether, Ethylenglycoldimethylethylether, Diethylenglycoldimethylethylether, Diethylenglycolether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonomethyletheracetat, Diethylenglycolmonoethyletheracetat, Ethylenglycolmethyletheracetat, Ethylenglycolethyletheracetat, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Ethyl-2-hydroxyethylpropionat, Ethyl-2-hydroxyethyl-2-methylpropionat, Ethoxyethylacetat, Hydroxyethylacetat, Methyl-2-hydroxy-3-methylbutanoat, Methyl-3-methoxypropionat, Ethyl-3-methoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, Methylmethoxybutanol, Ethylmethoxybutanol, Methylethoxybutanol, Ethylethoxybutanol, Tetrahydrofuran, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethane, 1,4-Dichlorbutan, Trichlorethan, Chlorbenzol, o-Dichlorbenzol, Hexan, Heptan, Octan, Benzol, Toluol und Xylol und dergleichen und Gemische davon ein.
Für eine bessere Zuverlässigkeit und elektrooptische Eigenschaften kann das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung ferner mindestens eine Epoxyverbindung mit zwei bis vier Epoxygruppen umfassen. Die Epoxyverbindung kann in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 50 Gewichtsteilen, z. B. etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der Polyamidsäure, des Polyimids oder eines Gemischs davon zugemischt werden. Die Verwendung der Epoxyverbindung in einer Menge von mehr als etwa 30 Gewichtsteilen kann die Druckfähigkeit und Gleichmäßigkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat verschlechtern. Unterdessen erzeugt die Verwendung der Epoxyverbindung in einer Menge von weniger als etwa 1 Gewichtsteil keinerlei maßgebliche Wirkung.
Beispielhafte in der Erfindung nützliche Epoxyverbindungen sind durch die Formel 9 dargestellt:
wobei R₅ eine C₆-C₃₀-aromatische oder C₁-C₄-alicyclische zweiwertige organische Gruppe ist.
In der Verbindung der Formel 9 sind vier Glycidylgruppen an eine Diaminophenyleinheit gebunden. Spezifische Beispiele für die Epoxyverbindung schließen ohne Beschränkung N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-diaminophenylmethan (TGDDM), N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-diaminophenylethan, N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-diaminophenylpropan, N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-diaminophenylbutan und N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-diaminobenzol und dergleichen und Gemische davon ein.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung kann ferner einen oder mehrere Zusätze umfassen, die aus oberflächenaktiven Mitteln, Kupplungsmitteln und dergleichen und Gemischen davon ausgewählt sind. Diese Zusätze werden zum Verbessern der Druckfähigkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels verwendet.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel kann die Feststoffe in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 15 Gew.-% aufweisen, und eine Viskosität des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels kann etwa 3 bis etwa 30 cps betragen. Unter etwa 3 cps können zahlreiche Fehlstellen und Nadellöcher auf einem Substrat zurückbleiben. Über etwa 30 cps kann sich die Druckfähigkeit des Mittels verschlechtern, und ein Substrat kann möglicherweise nicht ausreichend und gleichmäßig beschichtet werden.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung kann zum Bilden einer Flüssigkristallausrichtungsschicht verwendet werden. Insbesondere kann die Flüssigkristallausrichtungsschicht durch Filtrieren des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels und Aufbringen des Filtrats auf ein Substrat durch Rotationsbeschichtung, Flexodruck, Tintenstrahldruck und andere geeignete Verfahren gebildet werden. Ein Flexodruck kann Beschichtungsgleichmäßigkeit und eine Leichtigkeit beim Bedrucken von großen Flächen bereitstellen. Jedes Beliebige transparente Substrat kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel können Glas und Kunststoffe wie Acryl- und Polycarbonatharze für ein Substrat verwendet werden. Ein Substrat mit einer ITO-Elektrode daran zum Lenken von Flüssigkristallen kann die Verarbeitung vereinfachen.
Zuerst kann das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen gleichmäßig auf das Substrat aufgebracht werden, um eine erhöhte Beschichtungsgleichmäßigkeit zu gewährleisten. Dann kann die Beschichtungsschicht vorgetrocknet werden. Der Vortrocknungsschritt kann bei Umgebungstemperatur bis etwa 200°C, z. B. etwa 30°C bis etwa 150°C und als weiteres Beispiel etwa 40°C bis etwa 120°C für eine Dauer von etwa 1 bis 100 Minuten durchgeführt werden. Die Flüchtigkeit von jedem der Bestandteile des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels kann derart eingestellt werden, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Beschichtungsschicht mit minimaler oder keiner Dickenabweichung gebildet wird. Anschließend kann die Beschichtungsschicht bei einer Temperatur von etwa 80 bis etwa 300°C, z. B. etwa 120 bis etwa 280°C für eine Dauer von etwa 5 bis etwa 300 Minuten gebrannt werden, um den restlichen Anteil der Lösungsmittel vollständig zu entfernen, um eine Flüssigkristallausrichtungsschicht herzustellen. Die Flüssigkristallausrichtungsschicht kann durch Reibung oder Bestrahlung mit polarisiertem UV-Licht einem einaxialen Orientierungsverfahren unterzogen werden. Die Flüssigkristallausrichtungsschicht darf in manchen Anwendungen (z. B. einer Vertikalausrichtungsschicht) keinem einaxialen Orientierungsverfahren unterzogen werden. Die Flüssigkristallausrichtungs schicht kann zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden.
Das vorliegende Flüssigkristalle ausrichtende Mittel kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Flüssigkristallausrichtungsschicht erzeugen. Daher kann die vorliegende Flüssigkristallausrichtungsschicht eine große Flüssigkristallanzeigevorrichtung in hoher Ausbeute erzeugen.
Hier nachstehend wird die vorliegende Erfindung detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele erklärt. Allerdings sind diese Beispiele zum Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
BEISPIELE
Synthesebeispiel 1
0,5 mol Phenylendiamin und 0,5 mol 3,5-Diaminophenyldecylsuccinimid (ein Diamin der Formel 4) werden in einen mit einem Rührer, einem Thermostat, einem Stickstoffeinspritzsystem und einem Kühler ausgestatteten Vierhalskolben gegeben, während Stickstoff durch den Kolben geleitet wird. Das Gemisch wird in N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) gelöst. Dieser Lösung wird unter kräftigem Rühren 1,0 mol 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid in fester Form zugesetzt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Feststoffgehalt des Gemischs 1,5 Gew.-%. Man lässt das Gemisch für eine Dauer von 10 Stunden reagieren, während die Reaktionstemperatur bei 30–50°C gehalten wird, um eine Polyamidsäurelösung herzustellen. 3,0 mol Essigsäureanhydrid und 5,0 mol Pyridin werden der auf 80°C erwärmten Polyamidsäurelösung zugesetzt und man lässt dies für eine Dauer von 6 Stunden reagieren. Eine Vakuumdestillation des Reaktionsgemischs wird durchgeführt, um den Katalysator und die Lösungsmittel zu entfernen, wobei ein lösliches Polyimidharz (SPI-1) mit einem Feststoffgehalt von 30% erhalten wird. N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) oder γ-Butyrolacton wird dem löslichen Polyimid harz zugesetzt, und dies wird bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden gerührt, um eine Lösung des löslichen Polyimidharzes (SPI-1) herzustellen.
Synthesebeispiel 2
Ein lösliches Polyimidharz (SPI-2) wird in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 1 hergestellt, außer dass 0,5 mol 3,5-Bis(3-aminophenyl)methylphenoxytrifluorpentadecan (ein Diamin der Formel 5) für die Polymerisation verwendet werden.
Synthesebeispiel 3
Ein lösliches Polyimidharz (SPI-3) wird in derselben Weise wie in Synthesebeispiel 1 hergestellt, außer dass 0,5 mol 2,4-Dinitrophenoxy-6-hexadecyl-1,3,5-triazin (ein Diamin der Formel 6) für die Polymerisation verwendet werden.
Beispiel 1
22 g des in Synthesebeispiel 1 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-1) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Monoethylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist.
Das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel wird unter Verwendung einer Mikrospritze auf ein sauberes ITO-beschichtetes Glassubstrat getropft, und dies wird für eine Dauer von 10–30 Minuten stehengelassen. Das Verteilen des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels wird unter einem Elektronenmikroskop (MX-50, Olympus) beobachtet. Als Ergebnis wird das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel mit einer Strecke von 10–30 mm von einer Stelle des Substrats, auf welche das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel getropft war, verteilt (1). Weiterhin wird das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel durch Flexodruck unter Verwendung eines Ausrichtungsschicht-Beschichtungssystems (CZ 200, Nakan) auf das Substrat gedruckt. Das erhaltene Substrat wird bei Raumtemperatur für eine Dauer von 0–5 Minuten stehengelassen und auf einer Heizplatte bei Temperaturen von 50°C, 70°C und 90°C 2–5 Minuten vorgetrocknet, um eine Beschichtung zu bilden. Die Oberfläche der Beschichtung wird visuell betrachtet. Die Gleichmäßigkeit der Beschichtung wird durch Messen von Schwankungen in der Dicke der Beschichtung bei den jeweiligen Vortrocknungstemperaturen unter Verwendung eines Elektronenmikroskops beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Das getrocknete Substrat wird auf einer Heizplatte bei Temperaturen von 200°C und 230°C für eine Dauer von 10–30 Minuten gebrannt, um eine Flüssigkristallausrichtungsschicht zu bilden. Die Gleichmäßigkeit der Flüssigkristallausrichtungsschicht wird beurteilt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 2
22 g des in Synthesebeispiel 1 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-1) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Monoethylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 3
22 g des in Synthesebeispiel 1 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-1) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Dipropylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Fest stoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist.
Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 4
22 g des in Synthesebeispiel 1 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-1) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Dipropylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Demgegenüber wird das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel auf das Substrat getropft. Es wird beobachtet, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel mit einer Strecke von 10–30 mm von einer Stelle des Substrats, auf welche das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel getropft wird, verteilt ist (2).
Beispiel 5
22 g des in Synthesebeispiel 2 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-2) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Monoethylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbar keit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 6
22 g des in Synthesebeispiel 2 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-2) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Monoethylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 7
22 g des in Synthesebeispiel 2 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-2) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Dipropylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 8
22 g des in Synthesebeispiel 2 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-2) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Dipropylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 9
22 g des in Synthesebeispiel 3 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-3) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Monoethylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 10
22 g des in Synthesebeispiel 3 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-3) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Monoethylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kol ben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 11
22 g des in Synthesebeispiel 3 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-3) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g Dipropylenglycoldimethylether unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 12
22 g des in Synthesebeispiel 3 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-3) werden mit 1,98 g NMP, 20,68 g Dipropylenglycoldimethylether und 10,34 g 2-Butylcellosolve (2-BC) als schlechtes Lösungsmittel unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 1
22 g des in Synthesebeispiel 1 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-1) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g 2-Butylcellosolve (2-BC) unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat wird gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise beurteilt. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt. Die Fotografie von 3 zeigt, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel von einer Stelle des Substrats, auf welche das Flüssigkristalle ausrichtende Mitte getropft ist, nicht verteilt wird. Nach dem das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel gedruckt und vorgetrocknet ist, um eine Beschichtung zu bilden, wird die Druckfähigkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels betrachtet. Wenn das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel bei 50°C, 60°C und 70°C getrocknet wird, werden Schwankungen in der Dicke der Beschichtung zwischen 0,01 und 0,05 μm gemessen, was darauf hinweist, dass die Beschichtung nicht gleichmäßig ist. Das getrocknete Substrat wird in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise gebrannt, um eine Flüssigkristallausrichtungsschicht zu bilden. Allerdings wird keine maßgebliche Abnahme in der Dickeschwankung beobachtet. In dem Falle, in welchem die Vortrocknungstemperaturen relativ niedrig sind, ist die Flüssigkristallausrichtungsschicht nicht gleichmäßig.
Vergleichsbeispiel 2
22 g des in Synthesebeispiel 2 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-2) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g 2-Butylcellosolve (2-BC) unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 3
22 g des in Synthesebeispiel 3 hergestellten löslichen Polyimids (SPI-3) werden mit 1,98 g NMP und 31,02 g 2-Butylcellosolve (2-BC) unter Rühren in einem Kolben mit 100 ml mit einem Seitenarm bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden verdünnt, um ein Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel herzustellen. Es wird gemessen, dass das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von 8% und eine Viskosität von 25 cps aufweist. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels auf einem Substrat und die Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels gebildeten Beschichtung bei verschiedenen Trocknungstemperaturen werden gemäß den jeweiligen in Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweisen beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beurteilungskriterien für die Verteilbarkeit:
0,001 ml von jedem der Flüssigkristalle ausrichtenden Mittel werden unter Verwendung einer Mikrospritze auf ein sauberes ITO-beschichtetes Glassubstrat getropft, und dies wird für eine Dauer von 10–30 Minuten stehen gelassen. Die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels wird durch Messen der Strecke, mit welcher das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel von Tropfpunkt verteilt ist, beurteilt. Insbesondere wird die Verteilbarkeit des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels als ,gut', wenn die Strecke mehr als 10 mm beträgt, als ,angemessen', wenn die Strecke zwischen 5 und 10 mm beträgt oder als ,schlecht, wenn die Strecke weniger als 5 mm beträgt, beurteilt.
Bewertungskriterien für die Gleichmäßigkeit
Jedes der Flüssigkristalle ausrichtenden Mittel wird unter Verwendung eines Ausrichtungsschicht-Beschichtungssystems (CZ 200, Nakan) durch Flexodruck auf ein ITO-beschichtetes Glassubstrat gedruckt. Das erhaltene Substrat wird bei Raumtemperatur für eine Dauer von 1–5 Minuten stehen gelassen und auf einer Heizplatte bei Temperaturen von 50°C, 70°C und 90°C 2–5 Minuten vorgetrocknet, um eine Beschichtungsschicht zu bilden. Die Oberfläche der Beschichtungsschicht wird visuell betrachtet. Die Gleichmäßigkeit der Beschichtungsschicht wird durch Messen der Abweichung in der Dicke der Beschichtungsschicht über die gesamte Oberfläche des Substrats bei den jeweiligen Vortrocknungstemperaturen unter Verwendung eines Elektronenmikroskops (MX-50, Olympus) beurteilt. Insbesondere wird die Gleichmäßigkeit als ,gut', wenn die Schwankung weniger als 0,005 μm beträgt, als ,angemessen', wenn die Schwankung zwischen 0,005 und 0,01 μm beträgt, und als ,schlecht', wenn die Schwankung mehr als 0,01 μm beträgt, beurteilt.
Das getrocknete Substrat wird auf einer Heizplatte bei Temperaturen von 200°C und 230°C für eine Dauer von 10–300 Minuten gebrannt, um eine Flüssigkristallausrichtungsschicht zu bilden. Die Gleichmäßigkeit der Flüssigkristallausrichtungsschicht wird auf der Basis der vorstehend definierten Kriterien beurteilt.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, zeigt das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Verteilbarkeit und Gleichmäßigkeit, was zu einer zufrieden stellenden Druckfähigkeit auf ein Substrat führt. Zudem kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Flüssigkristallausrichtungsschicht (z. B. eine Flüssigkristallausrichtungsschicht, die, wie die hier beschriebenen Schichten, nach dem Endtrocknungsschritt bei Temperaturen von 200°C und 230°C im Wesentlichen frei von Lösungsmittel ist und unter Verwendung der vorstehenden Vorgehensweise und Kriterien bestimmte „gute" Gleichmäßigkeit aufweist) ungeachtet der Vortrocknungstemperaturen unter Verwendung des Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels der vorliegenden Erfindung gebildet werden.
Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung werden dem Fachmann, dem diese Erfindung gehört, mit den in den vorstehenden Beschreibungen dargebotenen Vorteilen und Lehren bewusst. Daher sollte es klar sein, dass die Erfindung auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen nicht beschränkt ist, und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen im Umfang der beiliegenden Ansprüche eingeschlossen sein sollen. Wenngleich hier spezifische Ausdrücke eingesetzt werden, werden sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zwecke der Beschränkung des in den Ansprüchen definierten Umfangs eingesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 8-208983 [0004]
- KR 2005-0106423 [0004]

Claims

Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel, umfassend: eine Polyamidsäure der Formel 1:
wobei R₁ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₂ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, ein lösliches Polyimid der Formel 2, das durch Imidisierung der Polyamidsäure hergestellt wird:
wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, oder ein Gemisch davon; ein aprotisches polares Lösungsmittel als erstes Lösungsmittel; und Dipropylenglycoldimethylether oder Monoethylenglycoldimethylether als zweites Lösungsmittel.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei die Polyamidsäure ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 10.000 bis etwa 500.000 g/mol aufweist.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das erste aprotische polare Lösungsmittel ein Lösungsmittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton (GBL), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc), Tetrahydrofuran (THF) und Gemischen davon.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das erste Lösungsmittel N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) umfasst, das in einer Menge von etwa 40 bis etwa 95 Gew.-% vorliegt, und das zweite Lösungsmittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 60 Gew.-%, auf der Basis des Gesamtgewichts der Lösungsmittel, vorliegt.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, ferner umfassend 2-Butylcellosolve (2-BC).
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 5, wobei das erste Lösungsmittel in einer Menge von etwa 30 bis etwa 90 Gew.-%, das zweite Lösungsmittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 60 Gew.-% und das 2-Butylcellosolve (2-BC) in einer Menge von etwa 1 bis etwa 50 Gew.-%, auf der Basis des Gesamtgewichts der Lösungsmittel, vorliegt.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das aromatische Diamin mindestens eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus p-Phenylendiamin (p-PDA), 4,4-Methylendianilin (MDA), 4,4-Oxydianilin (ODA), m-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (m-BAPS), p-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (p-BADS), 2,2-Bisaminophenoxyphenylpropan (BAPP), 2,2-Bisaminophenoxyphenylhexafluorpropan (HF-BAPP) und 1,4-Diamino-2-methoxybenzol.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das aromatische Diamin mindestens eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus aromatischen Diaminverbindungen der Formeln 4, 5 und 6:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 30 ist;
wobei A ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, B -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- oder -(CH₂)_n- ist, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, und C eine lineare, verzweigte oder cyclische C₁-C₂₀-Alkylgruppe oder eine C₆-C₃₀-Aryl-, -Arylalkyl oder -Alkylarylgruppe, deren ein bis zehn Wasserstoffatome der endständigen Gruppen unsubstituiert oder mit Halogengruppen substituiert sind, und die kein Heteroatom oder mindestens ein Heteroatom enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -O-, -COO-, -CONH- und -OCO-; und
wobei jeder Rest A eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, jeder Rest B unabhängig eine Einfachbindung, eine Benzoleinheit oder eine alkylsubstituierte Benzol- oder alicyclische Einheit ist, C eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, D eine Einfachbindung oder eine Benzol- oder alicyclische Einheit ist und R eine lineare C₁-C₂₀-Alkyl, verzweigte oder alicyclische Alkylgruppe ist, die unsubstituiert oder mit mindestens einem Halogenatom substituiert ist.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 8, wobei das aromatische Diamin mindestens eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 3,5-Diaminophenyldecylsuccinimid, 3,5-Bis(3-aminophenyl)methylphenoxytrifluorpentadecan und 2,4-Dinitrophenoxy-6- hexadecyl-1,3,5-triazin.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, ferner umfassend etwa 1 bis etwa 30 Gewichtsteile mindestens einer Epoxyverbindung mit zwei bis vier Epoxygruppen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der Polyamidsäure, des Polyimids oder eines Gemischs davon.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel einen Feststoffgehalt von etwa 0,01 bis etwa 15 Gew.-% aufweist.
Flüssigkristalle ausrichtendes Mittel nach Anspruch 1, wobei das Flüssigkristalle ausrichtende Mittel eine Viskosität von etwa 3 bis etwa 30 cps aufweist.
Im Wesentlichen gleichmäßige Flüssigkristallausrichtungsschicht, umfassend ein Polyimid der Formel 2
wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, wobei die Ausrichtungsschicht im Wesentlichen frei von Lösungsmitteln ist und eine Schwankung in der Dicke von weniger als 0,005 μm aufweist.
Im Wesentlichen gleichmäßige Flüssigkristallausrichtungsschicht nach Anspruch 13, wobei das aromatische Diamin mindestens eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus aromatischen Diaminverbindungen der Formeln 4, 5 und 6:
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 30 ist;
wobei A ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, B -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- oder -(CH₂)_n- ist, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, und C eine lineare, verzweigte oder cyclische C₁-C₂₀-Alkylgruppe oder eine C₆-C₃₀-Aryl-, -Arylalkyl oder -Alkylarylgruppe, deren ein bis zehn Wasserstoffatome der endständigen Gruppen unsubstituiert oder mit Halogengruppen substituiert sind, und die kein Heteroatom oder mindestens ein Heteroatom enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -O-, -COO-, -CONH- und -OCO-; und
wobei jeder Rest A eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, jeder Rest B unabhängig eine Einfachbindung, eine Benzoleinheit oder eine alkylsubstituierte Benzoleinheit oder alicyclische Einheit ist, C eine Einfachbindung, -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO- ist, D eine Einfachbindung oder eine Benzol- oder alicyclische Einheit ist und R eine lineare C₁-C₂₀-Alkyl, verzweigte oder alicyclische Alkylgruppe ist, die unsubstituiert oder mit mindestens einem Halogenatom substituiert ist.
Flüssigkristallausrichtungsschicht, gebildet durch Aufbringen eines Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels, umfassend eine Polyamidsäure der Formel 1:
wobei R₁ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₂ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, ein lösliches Polyimid der Formel 2, das durch Imidisierung der Polyamidsäure hergestellt wird:
wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, oder ein Gemisch davon; ein aprotisches polares Lösungsmittel als erstes Lösungsmittel; und Dipropylenglycoldimethylether oder Monoethylenglycoldimethylether als zweites Lösungsmittel, auf ein Substrat.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine im Wesentlichen gleichmäßige Flüssigkristallausrichtungsschicht auf einer Oberfläche eines transparenten Substrats, wobei die Flüssigkristallausrichtungsschicht ein Polyimid der Formel 2 umfasst,
wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, wobei die Ausrichtungsschicht im Wesentlichen frei von Lösungsmitteln ist und eine Schwankung in der Dicke von weniger als 0,005 μm aufweist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine Flüssigkristallausrichtungsschicht, gebildet durch Aufbringen eines Flüssigkristalle ausrichtenden Mittels, umfassend eine Polyamidsäure der Formel 1:
wobei R₁ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₂ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist, ein lösliches Polyimid der Formel 2, das durch Imidisierung der Polyamidsäure hergestellt wird:
(wobei R₃ eine vierwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem alicyclischen oder aromatischen Dianhydrid, ist, und R₄ eine zweiwertige organische Gruppe, abgeleitet von einem aromatischen Diamin, ist) oder ein Gemisch davon; ein aprotisches polares Lösungsmittel als erstes Lösungsmittel; und Dipropylenglycoldimethylether oder Monoethylenglycoldimethylether als zweites Lösungsmittel, auf ein Substrat.