DE102009047737A1

DE102009047737A1 - Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel und Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm

Info

Publication number: DE102009047737A1
Application number: DE102009047737A
Authority: DE
Inventors: Jae-Deuk Gyeonggi Yang; Dong-Seon Gyeonggi Uh; Tae-Hyoung Gyeonggi Kwak; Hyo-Ju Gyeonggi Seo
Original assignee: Cheil Industries Inc
Current assignee: Cheil Industries Inc
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-07-01
Also published as: JP2010152363A; US8088301B2; CN101759669B; JP5502455B2; CN101759669A; US20100155661A1

Abstract

Offenbart ist eine Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallausrichtungsmittel, ein Flüssigkristallausrichtungsmittel und ein Flüssigkristallausrichtungsfilm. Die Epoxyverbindung ist durch die folgende Chemische Formel 1 dargestellt. [Chemische Formel 1] $F1. In der vorstehenden Chemischen Formel 1 ist jeder Substituent derselbe wie in der Beschreibung definiert. Da die Epoxyverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein einfaches Herstellungsverfahren hergestellt werden kann, ist es möglich, ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel und einen Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm bereitzustellen, die wirtschaftlich sind und eine ausgezeichnete Substratdruckfähigkeit und Zuverlässigkeit und hervorragende photoelektrische Eigenschaften aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel und einen Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm.
Eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display; LCD) schließt einen Flüssigkristallausrichtungsfilm ein. Der Flüssigkristallausrichtungsfilm besteht hauptsächlich aus Polymermaterialien. Der Flüssigkristallausrichtungsfilm spielt die Rolle eines Direktors beim Ausrichten von Flüssigkristallmolekülen. Werden die Flüssigkristallmoleküle durch den Auswirkungen eines elektrischen Feldes zum Anzeigen eines Bildes bewegt, ermöglicht ihnen der Flüssigkristallausrichtungsfilm die Orientierung in einer vorher bestimmten Richtung. Im Allgemeinen ist es nötig, die Flüssigkristallmoleküle einheitlich auszurichten, um einer Flüssigkristallvorrichtung eine einheitliche Leuchtdichte und ein hohes Kontrastverhältnis bereitzustellen.
Das herkömmliche Verfahren zum Ausrichten des Flüssigkristalls schließt das Auftragen eines Polymerfilms wie eines Polyimids auf ein aus einem Material wie Glas bestehenden Substrat und Reiben der Oberfläche des Substrats mit einer Faser wie Nylon oder Polyester in einer bestimmten Richtung ein. Allerdings kann das Reibeverfahren beim Anfertigen einer Flüssigkristalltafel aufgrund von Feinstaub oder elektrostatischer Entladung (electrostatic discharge; ESD), die beim Reiben des Polymerfilms mit der Faser gebildet werden könnte, ernsthafte Probleme verursachen.
Zum Lösen der Probleme des Reibeverfahrens wurde jüngst ein Photobestrah lungsverfahren erforscht, um auf dem Polymerfilm eine Anisotropie herbeizuführen indem die Membran derart mit Licht bestrahlt wird, dass sich die Flüssigkristallmoleküle ausrichten.
Als Polymerfilmmaterialien für das Photoausrichtungsverfahren sind Polymere mit photofunktionellen Gruppen wie Azobenzol, Cumarin, Chalcon und Cinnamat vorgeschlagen worden. Zum Herstellen der Polymere mit photofunktionellen Gruppen sollten Verbindungen auf Dinitrobasis mit ausgezeichneter Stabilität verwendet werden. Da allerdings Doppelbindungen, ein welchen eine Photovernetzung auftritt, aufgrund einer polarisierten Photobestrahlung im Verlauf der Herstellung der Polymere mit photofunktionellen Gruppen zersetzt werden könnten, ist es schwierig, die Verbindungen auf Dinitrobasis für ein Photoausrichtungsmittel anzuwenden. Auch ist das Verfahren zum Herstellen der Polymere mit photofunktionellen Gruppen für eine wirtschaftliche Effizienz zu kompliziert Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Probleme des Reibeverfahrens zu vermeiden.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch die Bereitstellung einer Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel bereit, das durch ein einfaches Verfahren hergestellt und zum Herstellen eines Photoausrichtungsmittels mit ausgezeichneter Leuchtdichte verwendet werden kann.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel bereit, das die Epoxyverbindung einschließt und eine ausgezeichnete Leuchtdichte aufweist.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm bereit, der das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel verwendet und eine ausgezeichnete Leuchtdichte aufweist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf die vorstehenden technischen Zwecke nicht beschränkt, und dem Durchschnittsfachmann sind andere technische Zwecke verständlich.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel der folgenden Chemischen Formel 1 bereit. [Chemische Formel 1]
In der vorstehenden Chemischen Formel 1
stehen R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl,
stehen R₃, R₄ und R₅ unabhängig für Wasserstoff Halogen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl und
liegt n im Bereich von 1 bis 20.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel bereit, das die Epoxyverbindung der Chemischen Formel 1 und ein Polymer, bei welchem es sich um eines handelt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Polyamidsäure, einem Polyimid und einem Gemisch davon, einschließt.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen durch Beschichten eines Substrats mit dem Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel angefertigten Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm bereit.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden detailliert beschrieben.
Das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel wird zum Anfertigen eines Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm mit ausgezeichneter Leistungsfähigkeit für das Bedrucken eines Substrats, Zuverlässigkeit und hervorragenden photoelektrischen Eigenschaften verwendet.
1 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Kernmagnetresonanz(NMR)spektroskopie einer gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellten Epoxyverbindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Hochleistungsflüssigchromatographie (high performance liquid chromatography; HPLC) einer gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellten Epoxyverbindung zeigt.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier nachstehend detailliert beschrieben. Allerdings sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft, und die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt.
Wie hier verwendet, wenn keine spezifische Definition bereitgestellt ist, bedeutet der Begriff „Alkyl” ein C1-C30-Alkyl, bedeutet der Begriff „Cycloalkyl” ein C3-C30-Cycloalkyl, bedeutet der Begriff „Alkylen” ein C1-C6-Alkylen, bedeutet der Begriff „Cycloalkylen” ein C3-C30-Cycloalkylen, bedeutet der Begriff „Heterocycloalkylen” ein C2-C30-Heterocycloalkylen, bedeutet der Begriff „Aryl” ein C6-C30-Aryl, bedeutet der Begriff „Heteroaryl” ein C2-C30-Heteroaryl, bedeutet der Begriff „Arylen” ein C6-C20-Arylen, bedeutet der Begriff „Heteroarylen” ein C2-C30-Heteroarylen, bedeutet der Begriff „Alkylaryl” ein C7-C30-Alkylaryl und bedeutet der Begriff „Halogen” F, Cl, Br oder I.
Wie hier verwendet, wenn keine spezifische Definition bereitgestellt ist, bedeuten die Begriffe substituiertes Alkyl, substituiertes Alkylen, substituiertes Cycloalkylen, substituiertes Heterocycloalkylen, substituiertes Aryl, substituiertes Arylen, substituiertes Heteroaryl, substituiertes Heteroarylen, substituiertes Pyrimidinyl, substituiertes Pyridinyl, substituiertes Thiophenyl, substituiertes Furanyl, substituiertes Naphthyl bzw. substituiertes Phenyl ein Alkyl, ein Alkylen, ein Cycloalkylen, ein Heterocycloalkylen, ein Aryl, ein Arylen, ein Heteroaryl, ein Heteroarylen, ein Pyrimidinyl, ein Pyridinyl, ein Thiophenyl, ein Furanyl, ein Naphthyl und ein Phenyl, die mit einem substituiert sind, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Halogen, einem C1- bis C30-Alkyl, einem C1- bis C30-Halogenalkyl, einem C6- bis C30-Aryl, einem C2- bis C30-Heteroaryl, einem C1- bis C20-Alkoxy und Kombinationen davon.
Wie hier verwendet, wenn keine spezifische Definition bereitgestellt ist, bedeuten die Begriffe „ein Heterocycloalkylen”, „ein Heteroaryl” und „ein Heteroarylen” ein Cycloalkylen, ein Aryl und ein Arylen, die ein bis drei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus N-, O-, S-, Si- und P-Atomen einschließen, wobei es sich bei den Übrigen um Kohlenstoffatome in einem Ring handelt.
Eine Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte durch die folgende Chemische Formel 1 dargestellt werden. [Chemische Formel 1]
In der vorstehenden Chemischen Formel 1
stehen R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl,
stehen R₃, R₄ und R₅ unabhängig für Wasserstoff Halogen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl und
liegt n im Bereich von 1 bis 20.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stehen R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff, stehen R₃, R₄ und R₅ unabhängig für ein Halogen und steht n für 2.
Beispiele für die Epoxyverbindung schließen mindestens eine Verbindung der folgenden Chemischen Formeln 2 und 3 ein. [Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
Die Epoxyverbindung könnte durch ein einfaches Herstellungsverfahren hergestellt werden, und bei Verwendung der Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel reagiert sie mit COOH von Polyamidsäure, um dadurch die Anzahl an COOH-Gruppen, die im Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel vorliegen könnten, zu vermindern. Daher ist es möglich, Nachbilder zu verhindern und die Leuchtdichte zu verbessern.
Die Epoxyverbindung könnte durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
Die Verbindung der nachstehenden Chemischen Formel 1-A und die Verbindung der folgenden Chemischen Formel 1-B werden miteinander in einem organischen Lösungsmittel umgesetzt. [Chemische Formel 1-A]
In der vorstehenden Chemischen Formel 1-A handelt es sich bei R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ um dieselben wie vorstehend definiert und steht R₆ für Wasserstoff [Chemische Formel 1-B]
In der vorstehenden Chemischen Formel 1-B steht R₇ für Wasserstoff.
Bei dem organischen Lösungsmittel könnte es sich um mindestens eines handeln, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Diethylether, Ethylenchlorid und einer zwei oder mehr davon einschließenden Kombination.
Das molare Reaktionsverhältnis der chemischen Verbindung der Chemischen Formel 1-A zu der chemischen Verbindung der Chemischen Formel 1-B könnte im Bereich von 1:1,2 bis 1:2 liegen.
Auch könnte die Reaktion in der Gegenwart einer Stickstoff einschließenden Verbindung, z. B. mindestens einer, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid, 3-Dimethylaminopropylamin und einer Kombination davon, durchgeführt werden.
Nach Reaktionsende könnte zusätzlich ein allgemeines Spülverfahren zum Spülen, Filtrieren und Trocknen der Reaktionsprodukte durchgeführt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel eine vorstehend durch die Chemische Formel 1 dargestellte Epoxyverbindung und ein Polymer, bei welchem es sich um eines handelt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamidsäure, einem Polyimid und einem Gemisch davon, ein.
Hier nachstehend wird jedes Element detailliert beschrieben.
(A) Epoxyverbindung
Die Epoxyverbindung könnte durch die Chemische Formel 1 dargestellt werden. Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, das zusätzlich zu einem Polymer, bei welchem es sich um eines handelt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamidsäure, einem Polyimid und einem Gemisch davon, die Epoxyverbindung einschließt, weist eine ausgezeichnete Leuchtdichte auf und verhindert Nachbilder.
Der Gehalt der Epoxyverbindung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte im Bereich von 0,01 bis 60 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Feststoffen, bei welchen es sich im Flüssigkristallphotoaus richtungsmittel um die Epoxyverbindung und das Polymer handelt, liegen. In einer Ausführungsform könnte der Gehalt der Epoxyverbindung im Bereich von 0,01 bis 40 Gewichtsteilen liegen. Liegt der Gehalt der Epoxyverbindung im vorstehenden Gehaltsbereich, kann das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel eine Photopolymerisationsreaktion richtig bewirken, während seine Druckfähigkeit und Ebenheit beim Aufbringen auf ein Substrat nicht beeinträchtigt werden.
Bei nicht-beschränkenden Beispielen für die Epoxyverbindung könnte es sich um mindestens eine der chemischen Verbindungen der folgenden Chemischen Formeln 2 und 3 handeln. [Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
(B) Polymer
Das Polymer schließt Polyamidsäure, ein Polyimid oder Gemische davon ein. Werden die Polyamidsäure und das Polyimidpolymer gemischt, werden sie in einem Verhältnis von 1 zu 99 Gew.-% bis 99 zu 1 Gew.-% gemischt.
(B-1) Polyamidsäure
Bei der für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel verwendeten Polyamidsäure könnte es sich um eine handeln, die aus einem Säuredianhydrid und einem Diamin synthetisiert wird.
Bei dem Säuredianhydrid könnte es sich um ein aliphatisches cyclisches Säuredianhydrid, ein aromatisches Säuredianhydrid oder Gemische davon. Bei dem Diamin könnte es sich um ein aromatisches Diamin, ein funktionelles Diamin oder ein Gemisch aus einem aromatischen Diamin und einem funktionellen Diamin handeln. Wird ein Gemisch aus einem aromatischen Diamin und einem funktionellen Diamin verwendet, wird es leicht, einen Anstellwinkel (pretilt angle) von Flüssigkristallmolekülen in einem Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm zu steuern, und der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm erlangt ausgezeichnete Ausrichtungseigenschaften.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Polyamidsäure durch Copolymerisieren des Säuredianhydrids und des Diamins könnte es sich um ein beliebiges Verfahren handeln, von welchem bekannt ist, dass es in der Lage ist Polyamidsäure zu copolymerisieren.
Ein nicht-beschränkendes Beispiel für die Polyamidsäure gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte durch die folgende Chemische Formel 5 dargestellt werden. [Chemische Formel 5]
In der vorstehenden Chemischen Formel 5
steht R₃₁ für eine vierwertige organische Gruppe, die von einem aliphatischen cyclischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, und
steht R₃₂ für eine zweiwertige organische Gruppe, die von einem Diamin abgeleitet ist.
(B-1-1) Säuredianhydrid
(B-1-1-1) Aliphatisches cyclisches Säuredianhydrid
Nicht-beschränkende Beispiele für das aliphatische cyclische Säuredianhydrid schließen 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid (CBDA), 5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methylcyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid (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-methylcarboxycyclopentandianhydrid, 1,2,3,4-Tetracarboxycyclopentandianhydrid, 4,10-Dioxatricyclo[6.3.1.02,7]dodecan-3,5,9,11-tetraon oder Gemische davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Eine vierwertige organische Gruppe, die von dem aliphatischen cyclischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, könnte mindestens eine Struktur der chemischen Verbindungen der folgenden Chemischen Formeln 7 bis 11 aufweisen. [Chemische Formel 7]
[Chemische Formel 8]
[Chemische Formel 9]
[Chemische Formel 10]
[Chemische Formel 11]
In den vorstehenden Chemischen Formeln 7 bis 11
steht R₄₀ für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl, steht n₁₀ für eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 3 und
stehen R₄₁ bis R₄₂ unabhängig für Wasserstoff substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl.
(B-1-1-2) Aromatisches Säuredianhydrid
Nicht-beschränkende Beispiele für das aromatische Säuredianhydrid schließen Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), Biphthalsäuredianhydrid (BPDA), Oxydiphthalsäuredianhydrid (ODPA), Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA), Hexafluorisopropylidendiphthalsäuredianhydrid (6-FDA) oder Gemische davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Eine vierwertige organische Gruppe, die von dem aromatischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, könnte mindestens eine Struktur von chemischen Verbindungen der folgenden Chemischen Formeln 12 und 13 aufweisen. [Chemische Formel 12]
[Chemische Formel 13]
In den vorstehenden Chemischen Formeln 12 und 13
stehen R₅₁ und R₅₂ unabhängig für Wasserstoff substituiertes oder unsubstitu iertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
stehen R₅₄ und R₅₅ unabhängig für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
stehen n₅₄ und n₅₅ unabhängig für ganze Zahlen im Bereich von 0 bis 3,
steht R₅₃ für O, CO, ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkylen wie -C(CF₃)₂-), ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkylen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heterocycloalkylen und
steht n₅₃ für eine ganze Zahl von 0 oder 1.
(B-1-2) Diamin
(B-1-2-1) Aromatisches Diamin
Nicht-beschränkende Beispiele für das aromatische Diamin schließen para-Phenylendiamin (p-PDA), 4,4-Methylendianilin (MDA), 2,2'-Dimethylbenzidin (DMBZ), 3,3'-Dimethylbenzidin, 4,4-Oxydianilin (ODA), meta-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (m-BAPS), para-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (p-BAPS), 2,2-Bis[(aminophenoxy)phenyl]propan (BAPP), 2,2-Bisaminophenoxyphenylhexafluorpropan (HF-BAPP), 1,4-Diamino-2-methoxybenzol oder Gemische davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Eine zweiwertige organische Gruppe, die von dem aromatischen Diamin abgeleitet ist, könnte mindestens eine Struktur von chemischen Verbindungen der folgenden Chemischen Formeln 14 bis 16 aufweisen. [Chemische Formel 14]
[Chemische Formel 15]
[Chemische Formel 16]
In den vorstehenden Chemischen Formeln 14 bis 16
stehen R₆₁, R₆₃, R₆₄ und R₆₇ bis R₆₉ unabhängig für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl oder ein Alkyl, ein Aryl oder ein Heteroaryl, einschließend mindestens eines von -O-, -COO- -CONH- oder -OCO-,
stehen R₆₂, R₆₅ und R₆₆ unabhängig für -O-, -SO₂- oder C(R')(R'') wie -C(CF₃)₂-, wobei R' und R'' unabhängig für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C6-Alkyl stehen,
stehen n₆₁, n₆₃, n₆₄ und n₆₇ bis n₆₉ unabhängig für ganze Zahlen im Bereich von 0 bis 4, und
stehen n₆₂, n₆₅ und n₆₆ unabhängig für ganze Zahlen von 0 oder 1.
(B-1-2-2) Funktionelles Diamin
Als das funktionelle Diamin könnte jede beliebige von chemischen Verbindungen der folgenden Chemischen Formeln 17 bis 19 oder ein Gemisch davon verwendet werden. Wird ein Gemisch aus einem funktionellen Diamin und einem aromatischen Diamin verwendet, schließt ein Teil der hergestellten Polyamidsäure eine funktionelle Gruppe ein, die von dem aromatischen Diamin abgeleitet ist, und schließt ein anderer Teil der hergestellten Polyamidsäure eine zweiwertige organische Gruppe ein, die von dem funktionellen Diamin abgeleitet ist. [Chemische Formel 17]
In der vorstehenden Chemischen Formel 17
steht R₇₁ für Wasserstoff, ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
steht R₇₂ für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Hheteroaryl, und
steht n₇₂ für eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 3. [Chemische Formel 18]
In der vorstehenden Chemischen Formel 18
stehen R₇₃, R₇₅ und R₇₆ unabhängig für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
steht R₇₄ für -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C10-Alkylen,
steht R₇₇ für Wasserstoff substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl oder ein Alkyl, ein Aryl oder ein Heteroaryl, einschließend mindestens eines von -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO-,
steht n₇₃ für eine ganze Zahl von 0 bis 3,
stehen n₇₅ und n₇₆ unabhängig für ganze Zahlen im bereich von 0 bis 4 und
steht n₇₄ für eine ganze Zahl von 0 oder 1. [Chemische Formel 19]
In der vorstehenden Chemischen Formel 19,
stehen R₈₁ und R₈₃ unabhängig für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
steht R₈₂ für Wasserstoff substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
stehen R₇₈ und R₇₉ unabhängig für -O- oder -COO-,
steht R₈₀ für -O-, -COO-, -CONH- oder -OCO-,
stehen n₈₁ und n₈₃ unabhängig für ganze Zahlen im Bereich von 0 bis 4 und stehen n₇₈ bis n₈₀ unabhängig für ganze Zahlen von 0 oder 1.
(B-2) Polyimidpolymer
Bei dem Polyimidpolymer könnte es sich um ein beliebiges unter Polyimidpolymeren handeln, die für Flüssigkristallphotopolymere und Polyimidphotopolymere verwendet werden.
Das Polyimidpolymer könnte durch Imidisieren der Polyamidsäure der Chemischen Formel 1 hergestellt oder aus mindestens einem eines Photodiamins und eines Säureanhydrids synthetisiert werden. Da das Verfahren zur Herstellung eines Polyimids durch Imidisieren von Polyamidsäure und das Verfahren zur Herstellung eines Polyimids aus dem Photodiamin und dem Säuredianhydrid dem Fachmann, welchem die vorliegende Erfindung gehört, allgemein bekannt sind, sind detaillierte Beschreibungen davon hier nicht bereitgestellt.
Bei einem nicht-beschränkenden Beispiel für das Polyimidpolymer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte es sich um eine chemische verbindung der folgenden Chemischen Formel 6 handeln. [Chemische Formel 6]
In der vorstehenden Chemischen Formel 6
steht R₃₃ für eine vierwertige organische Gruppe, die von einem aliphatischen cyclischen Säuredianhydrid oder einem aromatischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, und
steht R₃₄ für eine zweiwertige organische Gruppe, die von einem aromatischen Diamin abgeleitet ist, oder eine zweiwertige organische Gruppe, die von einem Photodiamin auf Cumarinbasis, einem Photodiamin auf Chalconbasis oder einem Photodiamin auf Cinnamatbasis abgeleitet ist.
(B-2-1) Säuredianhydrid
Bei dem zur Herstellung des Polyimidpolymers verwendeten Säuredianhydrid könnte es sich um ein aliphatisches cyclisches Säuredianhydrid, ein aromatisches Säuredianhydrid oder ein Gemisch davon handeln. Es gelten dieselben Details wie diejenigen für die Polyamidsäure.
(B-2-2) Photodiamin
Bei dem zur Herstellung des Polyimidpolymers verwendeten Photodiamin könnte es sich um ein Photodiamin auf Cinnamatbasis, ein Photodiamin auf Chalconbasis, ein Photodiamin auf Cumarinbasis oder ein Gemisch davon handeln.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung könnte es sich bei dem Photodiamin auf Cinnamatbasis um eine chemische Verbindung der folgenden Chemischen Formel 20, eine chemische Verbindung der folgenden Chemischen Formel 21 oder ein Gemisch davon handeln, und könnte es sich bei dem Photodiamin auf Chalconbasis um eine chemische Verbindung der folgenden Chemischen Formel 22 handeln. Bei dem Photodiamin auf Cumarinbasis könnte es sich um eine chemische Verbindung der folgenden Chemischen Formel 23 handeln. [Chemische Formel 20]
In der vorstehenden Chemischen Formel 20
steht R₉₁ für Wasserstoff substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl,
steht R₉₂ für ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl und
steht n₉₂ für eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 3. [Chemische Formel 21]
In der vorstehenden Chemischen Formel 21
steht R₉₇ für ein aromatisches Diamin, ein Diamin, das ein substituiertes oder unsubstituiertes lineares oder verzweigtes C2- bis C24-Alkylen einschließt, oder eine Kombination davon,
wobei in R₉₇ das substituierte Alkylen ein Alkylen, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist; ein Alkylen, das ein substituiertes oder unsubstituiertes Arylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Heterocycloalkylen, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-, -NR'-, -NR'-CO-, -CO-NR'-, -NR'-CO-O-, -O-CO-NR'-, -CH=CH-, -C≡C- oder -O-CO-O-(wobei R' für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C6-Alkyl steht) statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt; oder eine Kombination davon ist,
steht R₉₄ für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes C6- bis C30-Aryl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C2- bis C30-Heteroaryl,
steht n₉₄ für eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 4,
stehen R₉₅ und R₉₆ unabhängig für Wasserstoff Halogen, ein Cyano oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C12-Alkyl,
wobei in R₉₅ und R₉₆ das substituierte Alkyl ein Alkyl, das mit einem Heteroatom oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkyl, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon ist, und
steht R₉₃ für ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkylaryl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Pyrimidinyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Pyridinyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Thiophenyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Furanyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Naphthyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Phenyl,
wobei in R₉₃ das substituierte Alkyl ein Alkyl, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkyl, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon ist, und
das substituierte Alkylaryl ein Alkylaryl ist, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt. [Chemische Formel 22]
In der vorstehenden Chemischen Formel 22
steht R₁₀₁ für ein aromatisches Diamin, ein Diamin, das ein substituiertes oder unsubstituiertes lineares oder verzweigtes C2- bis C24-Alkylen einschließt, oder eine Kombination davon,
wobei in R₁₀₁ das substituierte Alkylen ein Alkylen, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkylen, das ein substituiertes oder unsubstituiertes Arylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Hete rocycloalkylen, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-, -NR'-, -NR'-CO-, -CO-NR'-, -NR'-CO-O-, -O-CO-NR'-, -CH=CH-, -C≡C- oder -O-CO-O-(wobei R' für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C6-Alkyl steht) statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon, ist,
stehen R₁₀₂ und R₁₀₅ unabhängig für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl,
stehen n₁₀₂ und n₁₀₅ unabhängig für ganze Zahlen im Bereich von 0 bis 4, stehen R₁₀₃ und R₁₀₄ unabhängig für Wasserstoff, ein Halogen, ein Cyano oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C12-Alkyl,
wobei in R₁₀₃ und R₁₀₄, das substituierte Alkyl ein Alkyl, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkyl, das -O-, -CO-O-, -O-CO-, oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon, ist, und
steht R₁₀₆ für ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkylaryl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Pyrimidinyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Pyridinyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Thiophenyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Furanyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Naphthyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Phenyl,
wobei in R₁₀₆ das substituierte Alkyl ein Alkyl, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkyl, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon, ist, und
das substituierte Alkylaryl ein Alkylaryl ist, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt. [Chemische Formel 23]
In der vorstehenden Chemischen Formel 23
steht R₁₁₁ für ein aromatisches Diamin, ein Diamin, das ein substituiertes oder unsubstituiertes lineares oder verzweigtes C2- bis C24-Alkylen einschließt, oder eine Kombination davon,
wobei in R₁₁₁, das substituierte Alkylen ein Alkylen, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkylen, das ein substituiertes oder unsubstituiertes Arylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroarylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Cycloalkylen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Heterocycloalkylen, -O-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -Si(CH₃)₂-O-Si(CH₃)₂-, -NR'-, -NR'-CO-, -CO-NR'-, -NR'-CO-O-, -O-CO-NS'-, -CH=CH-, -C≡C- oder -O-CO-O-(wobei R' für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C6-Alkyl steht) statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon, ist,
steht R₁₁₂ für ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C20-Alkyl, ein substituiertes oder unsubstituiertes Aryl, oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Heteroaryl,
steht n₁₁₂ für eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 4 und
stehen R₁₁₃ und R₁₁₄ unabhängig für Wasserstoff Halogen, ein Cyano oder ein substituiertes oder unsubstituiertes C1- bis C12-Alkyl,
wobei in R₁₁₃ und R₁₁₄ das substituierte Alkyl ein Alkyl, das mit einem Halogen oder einem Cyano substituiert ist, ein Alkyl, das -O-, -CO-O-, -O-CO- oder -CH=CH- statt mindestens einer nicht-benachbarten CH₂-Gruppe einschließt, oder eine Kombination davon, ist.
(D) Lösungsmittel
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein Lösungsmittel ein.
Bei dem Lösungsmittel könnte es sich um ein beliebiges Lösungsmittel handeln, das in der Lage ist, ein Polymer und eine Epoxyverbindung zu lösen.
Bei dem Lösungsmittel könnte es sich um N-Methyl-2-pyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, γ-Butyrolacton oder ein Lösungsmittel auf Phenolbasis wie meta-Cresol, Phenol oder halogeniertes Phenol handeln.
Auch könnte das Lösungsmittel des Weiteren ein polares Lösungsmittel, z. B. Alkohole, Ketone, Ester, Ether, Kohlenwasserstoffe oder halogenierte Kohlenwasserstoffe in einem geeigneten Verhältnis einschließen, sofern das Polyimidpolymer nicht extrahiert wird. Dies liegt daran, dass die polaren Lösungsmittel die Oberflächenenergie des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels derart herabsetzen, dass das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel ausgezeichnete Verteilungs- und Flachheitseigenschaften aufweist, wenn es auf ein Substrat aufgebracht wird.
Das polare Lösungsmittel könnte mit einem Gehalt im Bereich von 1 bis 90 Vol.-% auf der Basis der Gesamtmenge an Lösungsmittel verwendet werden. Speziell könnte das polare Lösungsmittel mit einem Gehalt im Bereich von 1 bis 70 Vol.-% verwendet werden.
Nicht-beschränkende Beispiele für das schlechte Lösungsmittel schließen Methanol, Ethanol, Isopropanol, Cyclohexanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butanediol, Triethylenglycol, Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methyl acetat, Ethylacetat, Butylacetat, Diethylhydroxid, Malonsäureester, Diethylether, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolphenylether, Ethylenglycolphenylmethylether, Ethylenglycolphenylethylether, Ethylenglycoldimethylethylether, Diethylenglycoldimethylethylether, Diethylenglycolether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonomethyletheracetat, Diethylenglycolmonoethyletheracetat, Ethylenglycolmethyletheracetat, Ethylenglycolethyletheracetat, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, 2-Hydroxyethylpropionat, 2-Hydroxy-2-methylethylpropionat, Ethoxyethylacetat, Hydroxyethylacetat, 2-Hydroxy-3-methylmethylbutanoat, 3-Methoxymethylpropionat, 3-Methoxyethylpropionat, 3-Ethoxyethylpropionat, 3-Ethoxymethylpropionat, Methylmethoxybutanol, Ethylmethoxybutanol, Methylethoxybutanol, Ethylethoxybutanol, Tetrahydrofuran, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan, 1,4-Dichlorbutan, Trichlorethan, Chlorbenzol, o-Dichlorbenzol, Hexan, Heptan, Octan, Benzol, Toluol, Xylol und Gemische davon ein.
Die Lösungsmittelmenge ist im Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel nicht beschränkt, jedoch liegt der Feststoffgehalt des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%. In einer anderen Ausführungsform liegt der Feststoffgehalt des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels im Bereich von 3 bis 15 Gew.-%, und in einer weiteren Ausführungsform liegt er im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%. Liegt der Feststoffgehalt im vorstehenden Bereich, wird der Film durch die Oberfläche nicht beeinträchtigt, sodass die Filmeinheitlichkeit und die Lichtdurchlässigkeit aufgrund der angemessenen Viskosität während des Druckverfahrens angemessen erzielt werden.
Der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels angefertigt.
Das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel wird auf ein Substrat aufgetragen, um einen Flüssigkeitsphotoausrichtungsfilm zu bilden. Das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel kann in einem Verfahren wie Drehbeschichten, Flexodrucken, Tintenstrahldrucken und dergleichen aufgetragen werden. Durch Flexodrucken kann eine ausgezeichnete Einheitlichkeit eines Films erzielt und leicht ein größerer Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm gebildet werden.
Das Substrat ist nicht besonders beschränkt, könnte aber ein Glassubstrat oder ein Kunststoffsubstrat wie ein Acrylsubstrat oder ein Polycarbonatsubstrat einschließen, sofern es transparent ist. Zudem könnte es ein Substrat einschließen, das eine ITO-Elektrode und dergleichen für den Flüssigkristallbetrieb in Bezug auf das Vereinfachen eines Herstellungsverfahrens einschließt.
Zum verbessern der Filmeinheitlichkeit könnte das Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel einheitlich auf ein Substrat aufgetragen und bei Raumtemperatur bis 200°C, 30 bis 150°C oder 40 bis 120°C für eine Dauer von 1 bis 100 Minuten vorgetrocknet werden. Durch das Vortrocknen kann die Flüchtigkeit von jedem Bestandteil des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels gesteuert werden, wodurch ein einheitlicher Film ohne Dickenabweichung gewährleistet wird.
Dann wird er bei einer Temperatur von 80 bis 300°C oder 120 bis 280°C für eine Dauer von 5 bis 300 Minuten gebrannt, um das Lösungsmittel vollständig zu verdampfen, wodurch ein Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm angefertigt wird.
Der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm kann für eine Flüssigkristallanzeige mit einer einaxialen Ausrichtungsbehandlung durch polarisierte Ultraviolett(UV)-Strahlen oder durch Reiben oder für manche Verwendungen wie einen Vertikalausrichtungsfilm ohne die einaxiale Ausrichtungsbehandlung und dergleichen verwendet werden.
Der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm gemäß einer Ausführungsform der vor liegenden Erfindung kann für eine einaxiale Ausrichtungsbehandlung mit einer Energie im Bereich von 10 mJ bis 5000 mJ für eine Dauer von 0,1 bis 180 Minuten belichtet werden. Durch die Durchführung einer einaxialen Ausrichtungsbehandlung unter Reduzieren der Photobelichtung könnten im Polyimidphotopolymer eingeschlossene Doppelbindungen vollständig entfernt werden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung detaillierter. Diese Beispiele sollten allerdings in keiner Weise als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
Dem Durchschnittsfachmann sind nicht speziell beschriebene Teile der vorliegenden Erfindung ausreichend verständlich.
(Herstellungsbeispiel 1: Herstellung einer Epoxyverbindung)
[Reaktionsschema 1]
Eine Epoxyverbindung wurde gemäß einem in Reaktionsschema 1 dargestellten Verfahren hergestellt.
1 Äquivalent der Verbindung 24 wurde in Methylenchlorid gelöst und bei Raumtemperatur aufgerührt. 1 Äquivalent Glysidol, 1 Äquivalent in HCl gelöstes 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid) (EDC) und 1,2 Äquivalente 3- Dimethylaminopropylamin (DMAP) wurden der Lösung zugesetzt und für eine Dauer von 16 Stunden aufgerührt.
Das Reaktionsende wurde durch Dünnfilmchromatographie (bei welcher ein Diffusionslösungsmittel, einschließend Hexan und Ethylacetat in einem Volumenverhältnis von 2:1 verwendet wurde) bestätigt, und die Reaktionslösung wurde eingeengt.
Die eingeengte Reaktionslösung wurde durch Ethylacetat suspendiert und durch ein Silicagelkissen filtriert, um dadurch basische und anorganische Materialien zu entfernen. Das erhaltene Filtrat wurde eingeengt, und die eingeengte Lösung wurde unter Verwendung einer Silicagelsäule und eines Diffusionslösungsmittels, hergestellt durch Mischen von Hexan, Methylenchlorid und Ethylacetat in einem Volumenverhältnis von 1:1:0,5, gereinigt, um dadurch ein gereinigtes Produkt herzustellen. Das gereinigte Produkt wurde eingeengt und der eingeengte Rückstand durch Suspendieren des eingeengten Rückstands in der Gegenwart von Ethylalkohol mit Ethylalkohol gespült und filtriert und getrocknet, um dadurch eine Epoxyverbindung der Chemischen Formel 2 herzustellen.
Die ¹H-NMR der Epoxyverbindung wurde gemessen und ist in 1 dargestellt.
Auch wurde die Reinheit der hergestellten Epoxyverbindung unter Verwendung von Hochleistungsflüssigchromatographie (high performance liquid chromatography; HPLC) gemessen und in 2 dargestellt. 2 zeigt nur einen deutlich erscheinenden Peak, der einem Zielprodukt entspricht, wodurch bestätigt wird, dass das Zielprodukt mit hoher Reinheit nahezu ohne Verunreinigungen erhalten wurde.
(Herstellungsbeispiel 2: Herstellung von Polyamidsäure (PAA-1))
Eine gemischte Lösung wurde hergestellt, indem Stickstoff durch einen mit einem Rührwerk, einem Temperatursteuergerät, einer Stickstoffgaszufuhrvorrichtung und einem Kühler verbundenen 4-Hals-Kolben geleitet wurde und 0,9 mol para-Phenylendiamin, 0,1 mol funktionelles Diamin-3,5-diaminophenyldecylsuccinimid der folgenden Chemischen Formel 25 und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) zugesetzt wurden. [Chemische Formel 25]
1,0 mol 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid in festem Zustand wurde der gemischten Lösung zugesetzt und dies heftig aufgerührt. Der Feststoffgehalt betrug 20 Gew.-%, und die Temperatur wurde für eine Dauer von 10 Stunden für die Reaktion in einem Bereich zwischen 30°C und 50°C gehalten, um dadurch ein Polyamidsäureharz herzustellen. Ein gemischtes organisches Lösungsmittel aus N-Methyl-2-pyrrolidon und γ-Butyrolacton wurde dem hergestellten Polyamidsäureharz zugesetzt, und die gemischte Lösung wurde bei Raumtemperatur für eine Dauer von 24 Stunden aufgerührt, um dadurch eine Polyamidsäurelösung (PAA-1), einschließend 6 Gew.-% Feststoff, herzustellen.
(Herstellungsbeispiel 3: Herstellung von Polyimidpolymer (SPI-1))
Eine gemischte Lösung wurde hergestellt, indem Stickstoff durch einen mit einem Rührwerk, einem Temperatursteuergerät, einer Stickstoffgaszufuhrvorrichtung und einem Kühler verbundenen 4-Hals-Kolben geleitet wurde und 0,8 mol Phenylendiamin, 0,2 mol Diamin-3,5-diaminophenyldecylsuccinimid der Chemischen Formel 25 und N-Methyl-2-pyrrolidon zugesetzt wurden.
Eine Polyamidsäurelösung (PAA-2) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Herstellungsbeispiel 1 hergestellt, außer dass 4,10-Dioxatricyclo[6.3.1.02,7]dodecan-3,5,9,11-tetraon statt 1,0 mol des 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrids in festem Zustand für die gemischte Lösung verwendet wurde. Der Feststoffgehalt betrug 20 Gew.-%, und die Polyamidsäurelösung wurde hergestellt, indem die Temperatur für eine Dauer von 10 Stunden für die Reaktion in einem Bereich zwischen 30°C und 50°C gehalten wurde.
Ein lösliches Polyimidharz wurde hergestellt, indem der hergestellten Polyaminlösung 3,0 mol Acetanhydrid und 5,0 mol Pyridin zugesetzt wurden, die Temperatur auf 80°C erhöht wurde, wodurch für eine Dauer von 6 Stunden eine Reaktion bewirkt wurde, und der Katalysator und das Lösungsmittel durch Vakuumdestillation entfernt wurden.
Eine Polyimidlösung (SPI-1), einschließend 6 Gew.-% Feststoff, wurde hergestellt, indem dem hergestellten löslichen Polyimidharz ein gemischtes organisches Lösungsmittel aus N-Methyl-2-pyrrolidon und γ-Butyrolacton zugesetzt und dies für eine Dauer von 24 Stunden bei Raumtemperatur aufgerührt wurde.
(Herstellung eines Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels)
(Beispiel 1)
Eine Polymerlösung wurde durch Zugabe von 20 g der aus Herstellungsbeispiel 3 erhaltenen SPI-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, zu 80 g der aus Herstellungsbeispiel 2 erhaltenen PAA-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, hergestellt. Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel (hier nachstehend als PSPI-1 bezeichnet), einschließend 6 Gew.-% Feststoff, wurde erhalten, indem eine in Herstellungsbeispiel 1 hergestellte Epoxyverbindung der Polymerlösung zuge setzt, die Lösung für eine Dauer von 24 Stunden unter Durchleiten von Stickstoff aufgerührt und die Lösung mit einem Filter mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 μm filtriert wurde. Die verwendete Menge der Epoxyverbindung betrug 4 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-1-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung.
(Beispiel 2)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-2 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 10 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 3)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-3 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 20 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 4)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-4 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 8 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 5)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-5 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 12 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 6)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-6 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 15 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 7)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-7 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 25 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Beispiel 8)
Ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-8 bezeichnet) wurde gemäß dem selben Verfahren wie Beispiel 1 erhalten, außer dass die verwendete Menge der Epoxyverbindung in 30 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Gewichtsteilen der gesamten Feststoffe der PAA-Lösung, der SPI-1-Lösung und der Epoxyverbindung geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Flüssigkristallausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff nachstehend als PSPI-10 bezeichnet) wurde erhalten, indem 100 g der aus Herstellungsbeispiel 2 erhaltenen PAA-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff eine Dauer von 24 Stunden unter Durchleiten von Stickstoff aufgerührt und die Lösung mit einem Filter mit einer Teilchengröße von 0,1 μm filtriert wurde.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein Flüssigkristallausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-11 bezeichnet) wurde erhalten, indem 100 g der aus Herstellungsbeispiel 3 erhaltenen SPI-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff eine Dauer von 24 Stunden unter Durchleiten von Stickstoff aufgerührt und die Lösung mit einem Filter mit einer Teilchengröße von 0,1 μm filtriert wurde.
(Herstellungsbeispiel 3)
Ein Flüssigkristallausrichtungsmittel, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, (hier nachstehend als PSPI-12 bezeichnet) wurde erhalten, indem 20 g aus Herstellungsbeispiel 3 erhaltene SPI-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, zu 80 g der aus Herstellungsbeispiel 2 erhaltenen PAA-1-Lösung, einschließend 6 Gew.-% Feststoff, zugesetzt, die gemischte Lösung für eine Dauer von 24 Stunden unter Durchleiten von Stickstoff aufgerührt und die Lösung mit einem Filter mit einer Teilchengröße von 0,1 μm filtriert wurde.
Beurteilung der Druckfähigkeit und Einheitlichkeit des endgültigen Films
Die gemäß den Beispielen 1 bis 8 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellten Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel wurden auf gespülte Glassubstrate mit dar an angelagertem ITO unter Verwendung eines Ausrichtungsfilmdruckers (CZ 200^® Nakan Company) flexogedruckt. Die bedruckten Glassubstrate wurden für eine Dauer von 2 bis 5 Minuten in einer Heizplatte bei einer Temperatur von 50 bis 90°C zum Vortrocknen des Films aufbewahrt.
Nach dem Vortrocknen der Substrate wurden die Substrate in der Heizplatte bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 230°C für eine Dauer von 10 bis 30 Minuten gebrannt und für eine Dauer von 0,1 bis 180 Minuten mit einer Energie im Bereich von 10 mJ bis 5000 mJ belichtet, um dadurch Substrate mit einem daran angelagerten Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm herzustellen.
Die Filmoberflächen der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilme wurden mit dem bloßen Auge und einem Elektronenmikroskop (MX50^® Olympus Company) betrachtet und die Druckfähigkeit wie Nadellöcher und Flecken und Variationen in der Dicke der Photoausrichtungsfilme wurden über die Substrate hinweg, einschließlich des Mittelteils und der Kanten der Substrate gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
In der folgenden Tabelle 1 wurde die Druckfähigkeit als „gut” gekennzeichnet, wenn die Anzahl an Nadellöchern 0 bis 3 betrug, als „normal” gekennzeichnet, wenn die Anzahl an Nadellöchern 3 bis 5 betrug und als „schlecht” gekennzeichnet, wenn die Anzahl an Nadellöchern 6 oder mehr als 6 betrug. Die Fleckenbildung wurde als „gut” gekennzeichnet, wenn keine Fleckenbildung auftrat, und als „schlecht” gekennzeichnet, wenn eine Fleckenbildung auftrat. Die Filmeinheitlichkeit wurde als „gut” gekennzeichnet, wenn die Dickenabweichung weniger als 0,005 μm betrug, als „normal” gekennzeichnet, wenn die Dickenabweichung zwischen 0,005 und 0,01 μm lag und als „schlecht” gekennzeichnet, wenn die Dickenabweichung 0,01 μm. überstieg.
(Flüssigkristallorientierung eines Flüssigkristallphotoausrichtungsfilms)
Eine Flüssigkristallzelle wurde hergestellt, um die Flüssigkristallorientierungseigenschaft des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels zu messen. Die Flüssigkristallzelle wurde wie folgt hergestellt.
Ein standardisiertes ITO-Glassubstrat wurde durch ein Photolithographieverfahren bemustert, um andere Teile des ITO als eine Fläche von 1,5 cm × 1,5 cm ITO und einer Elektroden-ITO zum Anlegen einer elektrischen Spannung daran zu entfernen.
Jedes der aus den Beispielen 1 bis 8 und Vergleichsbeispielen 1 und 3 erhaltenen Flüssigkristallphotoausrichtungsmitteln wurde auf das bemusterte ITO-Substrat aufgetragen und drehbeschichtet, um eine Dicke von 0,1 μm bereitzustellen, und dann bei 70°C und 210°C ausgehärtet.
Das ausgehärtete ITO-Substrat wurde mit einem Belichtungsgerät (UIS-S2021J7-YD01, Ushio LPUV) in einem bestimmten Winkel und unter einer bestimmten Energie belichtet. Zwei derartige Substrate wurden einander gegenüber gesetzt, sodass die belichteten Richtungen entgegengesetzt lagen (VA-Modus, 90 Grad), und wurden derart gebunden, dass die quadratischen ITO-Formen einander identisch waren, während der Zellenspalt von 4,75 μm aufrecht erhalten wurde. Während des Belichtungsverfahrens handelte es sich bei der Lichtquelle um eine Tief-UV-Lampe mit 2 kW (Tief-UV-Lampe, UXM-2000).
Die erhaltene Zelle wurde mit Flüssigkristall gefüllt und die Flüssigkristallorientierungseigenschaft dann mit einem senkrecht polarisierten optischen Mikroskop betrachtet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
(Elektrische Eigenschaft und Optische Eigenschaft eines Flüssigkristallphotoausrichtungsfilms)
Die elektrischen und optischen Eigenschaften der Flüssigkristallausrichtungsfilme wurden durch Messen der Spannungs-Übertragungs-Kurve, des Spannungshalteverhältnisses und der Gleichstromrestspannung mit einem Flüssigkristallzellenspalt von 4,75 μm bestimmt.
Die elektrischen und optischen Eigenschaften wie Spannungs-Übertragungs-Kurve, Spannungshalteverhältnis und Gleichstromrestspannung werden wie folgt zusammengefasst.
Bei der Spannungs-Übertragungs-Kurve handelt es sich um eine der wichtigsten elektrischen und optischen Eigenschaften und um eine, die die Antriebsspannung für eine LCD bestimmt. Hierbei handelt es sich um eine standardisierte Kurve, indem die Lichtmenge des hellsten Zustands als 100% und die Lichtmenge des dunkelsten Zustands als 0% betrachtet wird, wenn zum Messen der Übertragung eine Spannung an die Flüssigkristallzelle angelegt wird.
Das Spannungshalteverhältnis wird als ein Grad bestimmt, bei welchem die schwimmende Flüssigkristallschicht (mit der externen elektrischen Quelle) die geladene Spannung für eine nicht ausgewählte Dauer in einer aktiven Matrix-TFT-LCD hält. Je näher der Wert bei 100% liegt desto idealer ist er.
Die Gleichstromrestspannung weist auf eine Spannung hin, die an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, wenn die externe Spannung nicht angelegt wird, aufgrund der ionisierten Verunreinigungen der Flüssigkristallschicht, die auf dem Ausrichtungsfilm absorbiert werden. Je niedriger der Wert wird, desto idealer ist er. Übliche Verfahren zum Messen der Gleichstromrestspannung schließen ein Verfahren unter Verwendung von Flimmern und ein Verfahren unter Verwendung einer Kurve der elektrischen Kapazitätsänderung (C-V) der Flüssigkristallschicht in Abhängigkeit von der Gleichstromsspannung ein.

Die Ergebnisse der elektrischen und optischen Eigenschaften der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilme unter Verwendung der Flüssigkristallzelle sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt. (Tabelle 1)

Probe	Druckfähigkeit	Filmeinheitlichkeit	Photoausrichtungseigenschaft	Spannungs-Übertragung	Spannungshalteverhältnis(%)		Restgleichstrom (durch C-V)
Probe	Druckfähigkeit	Filmeinheitlichkeit	Photoausrichtungseigenschaft	Spannungs-Übertragung	Raumtemp. (60 Hz)	Raumtemp. (10 Hz)	Restgleichstrom (durch C-V)
Beispiel 1	Gut	Gut	Gut	Gut	99,42	98,15	142
Beispiel 2	Gut	Gut	Gut	Gut	99,25	98,12	138
Beispiel 3	Gut	Gut	Gut	Gut	99,22	98,23	154
Beispiel 4	Gut	Gut	Gut	Gut	99,52	98,26	106
Beispiel 5	Gut	Gut	Gut	Gut	99,48	98,18	72
Beispiel 6	Gut	Gut	Gut	Gut	99,56	99,16	83
Beispiel 7	Gut	Gut	Gut	Gut	99,59	99,15	69
Beispiel 8	Gut	Gut	Gut	Gut	99,67	99,12	72
Vergleichsbeispiel 1	Gut	Gut	Schlecht	Gut	98,52	92,11	365
Vergleichsbeispiel 2	Gut	Gut	Schlecht	Gut	98,48	94,30	480
Vergleichsbeispiel 3	Gut	Gut	Schlecht	Gut	98,51	92,23	652

Tabelle 1 zeigt, dass die Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel der Beispiele 1 bis 8 ausgezeichnete Druckfähigkeits-, Filmeinheitlichkeits-, Spannungs- Übertragungs-, Spannungshalteverhältnis- und Gleichstromrestspannungseingenschaften aufweisen.
Das Spannungshalteverhältnis und der Restgleichstrom sind Bezugswerte zum Bestimmen der Nachbildeigenschaften der Flüssigkristallphotoausrichtungsfilme. Sie weisen zunehmend bessere Nachbildeigenschaften auf, wenn das Spannungshalteverhältnis zunimmt und der Restgleichstrom abnimmt. Demzufolge ist es klar, dass die Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel gemäß den Beispielen 1 bis 8 bessere Nachbildeigenschaften aufweisen, als die Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität der am 23. Dezember 2008 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0132404 sowie der am 4. Dezember 2009 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2009-0119898 , wobei deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme eingebracht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- KR 10-2008-0132404 [0126]
- KR 10-2009-0119898 [0126]

Claims

Epoxyverbindung für ein Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel der folgenden Chemischen Formel 1: [Chemische Formel 1]
wobei in der vorstehenden Chemischen Formel 1 R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl stehen, R₃, R₄ und R₅ unabhängig für Wasserstoff, ein Halogen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl stehen und n im Bereich von 1 bis 20 liegt.
Epoxyverbindung nach Anspruch 1, wobei das R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff stehen, R₃, R₄ und R₅ unabhängig für ein Halogen stehen und n für 2 steht.
Epoxyverbindung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Epoxyverbindung mindestens eine Verbindung der folgenden Chemischen Formeln 2 und 3 umfasst: [Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel, umfassend: eine Epoxyverbindung der folgenden Chemischen Formel 1; und ein Polymer von Polyamidsäure, ein Polyimidpolymer oder ein Gemisch davon, [Chemische Formel 1]
wobei in der vorstehenden Chemischen Formel 1 R₁ und R₂ unabhängig für Wasserstoff oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl stehen, R₃, R₄ und R₅ unabhängig für Wasserstoff, ein Halogen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl stehen und n im Bereich von 1 bis 20 liegt.
Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel nach Anspruch 4, wobei die Epo xyverbindung in einer Menge von 0,01 bis 60 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 gewichtsteilen der Epoxyverbindung und des Polymers eingeschlossen ist.
Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Epoxyverbindung mindestens eine Verbindung der folgenden Chemischen Formeln 2 und 3 umfasst: [Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Polyamidsäure durch die folgende Chemische Formel 5 dargestellt ist: [Chemische Formel 5]
wobei in der vorstehenden Chemischen Formel 5 R₃₁ für eine vierwertige organische Gruppe steht, die von einem aliphatischen cyclischen Säuredianhydrid oder einem aromatischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, und R₃₂ für eine zweiwertige organische Gruppe steht, die von einem Diamin abgeleitet ist. 8, Flüssigkristallphotoausrichtungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Polyimidpolymer durch die folgende Chemische Formel 6 dargestellt ist: [Chemische Formel 6]
wobei in der vorstehenden Chemischen Formel 6 R₃₃ für eine vierwertige organische Gruppe steht, die von einem aliphatischen cyclischen Säuredianhydrid oder einem aromatischen Säuredianhydrid abgeleitet ist, und R₃₄ für eine zweiwertige organische Gruppe, die von einem Diamin abgeleitet ist, oder eine zweiwertige organische Gruppe, die von einem Photodiamin auf Cumarinbasis, einem Photodiamin auf Chalconbasis oder einem Photodiamin auf Cinnamatbasis abgeleitet ist, steht.
Flüssigkristallphotoausrichtungsfilm, erhältlich durch Aufbringen des Flüssigkristallphotoausrichtungsmittels nach einem der Ansprüche 4 bis 8.