DE112007003449T5

DE112007003449T5 - 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-Tetrahydro-6-t-Butyl-1-Naphtalinbernsteinsäuredianhydrid und Flüssigkristallausrichtungsmittel, das aus dem Dianhydrid hergestelltes Polymidharz umfasst

Info

Publication number: DE112007003449T5
Application number: DE112007003449T
Authority: DE
Inventors: Jae Min Suwon Oh; Tae Hyoung Goyang Kwak; Ji Young Jeong
Original assignee: Cheil Industries Inc
Current assignee: Cheil Industries Inc
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2010-02-11
Also published as: TWI400235B; TW200900389A; JP2010524041A; WO2008126978A1; JP5190109B2; CN101611031A; US20090299014A1; KR100851787B1; US7901745B2; CN101611031B

Abstract

3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid der Formel 1:

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Bildung einer Flüssigkristallausrichtungsschicht, die zum Steuern der Ausrichtung und Bewegung von Flüssigkristallmolekülen auf und unter einer Flüssigkristallschicht einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (liquid crystal display; LCD) dient. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, die einen hohen Vorneigungswinkel (pretilt angle) und ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hinsichtlich Spannungshalteverhältnis und Gleichstromrestspannung, gute Druckfähigkeit, erhöhte Waschfestigkeit und verbesserte Beständigkeit hinsichtlich Fehlstellen aufweist.
Hintergrund des Fachgebiets
Mit der Erweiterung des Markts für Flüssigkristallanzeigen in den letzten Jahren, bestand ein anhaltender Bedarf nach hochqualitativen Anzeigevorrichtungen. Mit der raschen Vergrößerung der Fläche von Flüssigkeitsanzeigevorrichtungen hatten die Hersteller von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen eine zunehmende Nachfra ge nach Ausrichtungsschichten mit hoher Produktivität. Unter diesen Umständen besteht eine zunehmende Nachfrage nach leistungsstarken Materialien, die verschiedenen Anforderungen von verschiedenartigen Typen von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, die in den Herstellungsverfahren weniger Fehlstellen erzeugen und ausgezeichnete elektrooptische Eigenschaften und hohe Betriebssicherheit aufweisen, ausreichend genügen. Insbesondere haben die Ausrichtung und die elektrischen Eigenschaften von Flüssigkristallmolekülen je nach den Eigenschaften von Flüssigkristallausrichtungsschichten einen großen Einfluss auf die Bildqualität von LCDs unter Verwendung der Flüssigkristallausrichtungsschichten. Als Antwort auf die hohe Anzeigedefinition von LCDs werden die Anforderungen für die Eigenschaften von Ausrichtungsschichten strenger.
Heutzutage werden rege Entwicklungen an Vollkunststoffanzeigen (all plastic displays; AODs) durchgeführt. In einer typischen Vollkunststoffanzeige wird ein Ausrichtungsmittel auf ein organisches Material mit niedriger Oberflächenspannung aufgetragen. Folglich erfordern herkömmliche LCD-Herstellungsverfahren die Verwendung von Ausrichtungsmitteln, die eine bessere Druckfähigkeit und schnellere Aushärtung bei niedrigerer Temperatur sowie bessere elektrooptische Eigenschaften zum Verbessern der Qualität von LCDs aufweisen. Da herkömmliche Ausrichtungsmittel auf Polyimidbasis eine geringe Löslichkeit aufweisen, können keine großen Mengen an Nicht-Lösungsmitteln mit niedriger Oberflächenspannung eingebracht werden, um die Druckfähigkeit der Ausrichtungsmittel zu verbessern.
Es ist bekannt, dass die Eigenschaften von bisher entwickelten Ausrichtungsschichten durch die Strukturen und Eigenschaften von Dianhydriden als Monomere von Materialien für die Ausrichtungsschichten stark beeinflusst werden ( Japanische Patente Nr. 2743460 und 3322089 ).
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zur Bildung einer Flüssigkristallausrichtungsschicht bereitzustellen, die ein Polyimid umfasst, das unter Verwendung eines Dianhydrids synthetisiert ist, das derart ausgebildet ist, dass es ausgezeichnete elektrooptische Eigenschaften und Auftragungseigenschaften aufweist, um ausgezeichnete elektrooptische Eigenschaften hinsichtlich Spannungshalteverhältnis und Gleichstromrestspannung und hohe Löslichkeit in Lösungsmitteln zu verleihen, wodurch eine gute Druckfähigkeit auf Substraten mit niedriger Oberflächenspannung erzielt wird.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid (hier nachstehend einfach als ,Tetracarbonsäuredianhydrid (TTDA)' bezeichnet) der Formel 1 bereitgestellt:
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkristallausrichtungsmittel bereitgestellt, das ein Polyimid, das aus 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid der Formel 1 und mindestens einer Diaminverbindung hergestellt ist, und ein Lösungsmittel umfasst.
Vorzugsweise enthält das Polyimid eine Struktureinheit der Formel 2:
wobei R eine zweiwertige organische Gruppe bezeichnet, die von einer Diaminverbindung abgeleitet ist, wobei insbesondere 1 bis 40 mol-% von R eine zweiwertige organische Gruppe sind, die von einer Diaminverbindung mit einer linearen, verzweigten oder alicyclischen C₁₀-C₃₀-Alkyl-, C₆-C₃₀-Aryl-, C₆-C₃₀-Arylalkyl- oder C₆-C₃₀-Alkylarylgruppe abgeleitet ist, wobei das Alkyl unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert ist.
Das Polyimid weist vorzugsweise ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 500.000 g/mol auf.
Das Polyimid wird vorzugsweise durch Imidisierung einer Polyaminsäure hergestellt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitgestellt, die unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels angefertigt ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Das Flüssigkristallausrichtungsmittel der vorliegenden Erfindung weist ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hinsichtlich Flüssigkristallausrichtungseigenschaften, Spannungshalteverhältnis, Vorneigungswinkel und Gleichstromrest spannung, gute Druckfähigkeit, erhöhte Waschfestigkeit und verbesserte Beständigkeit hinsichtlich Fehlstellen auf. Zudem kann das Flüssigkristallausrichtungsmittel der vorliegenden Erfindung zum Bilden einer Flüssigkristallausrichtungsschicht verwendet werden, die in der Lage ist, bei niedriger Temperatur schnell ausgehärtet zu werden.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein ¹H-NMR-Spektrum von in Beispiel 1 hergestelltem 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid.
Beste Ausführungsform zum Durchführen der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun detaillierter beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt das Tetracarbonsäuredianhydrid (TTDA) der Formel 1 bereit:
Das Tetracarbonsäuredianhydrid der vorliegenden Erfindung kann über 2,4-Cycloaddition und En-Reaktion von 4-tert-Butylstyrol und Maleinsäureanhydrid, wie durch Reaktionsschema 1 dargestellt, synthetisiert werden: Schema 1
Das Tetracarbonsäuredianhydrid der vorliegenden Erfindung reagiert mit einer Diaminverbindung, um ein Polyimid herzustellen. Das Polyimid kann als wirksamer Bestandteil eines Flüssigkristallausrichtungsmittels verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Flüssigkristallausrichtungsmittel bereit, das ein Polyimid, das aus 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid der Formel 1 und mindestens einer Diaminverbindung hergestellt ist, wobei das Polyimid eine Struktureinheit der Formel 2 aufweist:
wobei R eine zweiwertige organische Gruppe bezeichnet, die von einer Diaminverbindung abgeleitet ist, wobei insbesondere 1 bis 40 mol-% von R eine zweiwertige organische Gruppe sind, die von einer Diaminverbindung mit einer linearen, verzweigten oder alicyclischen C₁₀-C₃₀-Alkyl-, C₆-C₃₀-Aryl-, C₆-C₃₀-Arylalkyl- oder C₆-C₃₀-Alkylarylgruppe abgeleitet ist, wobei das Alkyl unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert sein könnte, und ein Lösungsmittel umfasst.
Das Polyimid weist vorzugsweise ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 500.000 g/mol auf.
Jede beliebige Diaminverbindung kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sofern sie allgemein bei der Polymerisation von Polyimiden verwendet wird.
Beispiele für derartige Diaminverbindungen 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), 2,2-Bisaminophenoxyphenyihexafluorpropan (HF-BAPP), 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl und Gemische davon ein, sind aber nicht unbedingt darauf beschränkt. Die Verwendung von p-Phenylendiamin (p-PDA) ist besonders bevorzugt, um die elektrischen Eigenschaften und Langzeitstabilität einer unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels zu bildenden Flüssigkristallausrichtungsschicht zu verbessern.
Zusätzlich zu der Diaminverbindung ist es bevorzugt, mindestens eine funktionelle Diaminverbindung, ausgewählt aus Verbindungen der Formeln 3, 4, 5 und 6, zu verwenden:
wobei a eine ganze Zahl von 10 bis 30 ist;
wobei b eine ganze Zahl von 10 bis 30 ist; und
Der Gehalt der funktionellen Diaminverbindung könnte 1 bis 40 mol-% und vorzugsweise 3 bis 30 mol-% auf der Basis der Gesamtmole der zur Herstellung des Polyimids verwendeten Diaminverbindungen betragen.
Wird die funktionelle Diaminverbindung in einer Menge von weniger als 1 mol-% verwendet, wird kein zufrieden stellender Vorneigungswinkel des Ausrichtungsmittels erzielt. Unterdessen ist es, wenn die funktionelle Diaminverbindung in einer Menge von größer als 40 mol-% verwendet wird, schwierig, ein Polymer mit hohem Molekulargewicht für die Bildung einer Ausrichtungsschicht zu synthetisieren.
Beispiele für zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Lösungsmittel schließen N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton, Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc), Tetrahydrofuran (THF), Ethylcellosolve, Butylcellosolve, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Diethylenglycoldiethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Monoethylenglycoldimethylether und Dipropylenglycoldimethylether ein.
Der Feststoffgehalt des Flüssigkristallausrichtungsmittels beträgt 1 bis 30%, vorzugsweise 3 bis 15% und stärker bevorzugt 5 bis 10%.
Beträgt der Feststoffgehalt weniger als 1%, könnte die Druckfähigkeit des Flüssigkristallausrichtungsmittels durch die Oberfläche eines Substrats einer LCD-Vorrichtung beeinträchtigt werden, wodurch eine Verschlechterung der Einheitlichkeit eines unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels zu bildenden Films verursacht wird. Unterdessen könnte, wenn der Feststoffgehalt 30% übersteigt (d. h. das Flüssigkristallausrichtungsmittel zu viskos ist), die Einheitlichkeit eines nach dem Aufdrucken des Flüssigkristallausrichtungsmittels zu bildenden Films verschlechtert und die Lichtdurchlässigkeit des Films in einer LCD-Vorrichtung herabgesetzt werden.
Zusätzlich zur Struktureinheit der Formel 2 könnte das Polyimid des Weiteren eine Struktureinheit enthalten, die durch die Reaktion eines anderen Tetracarbonsäuredianhydrids oder mindestens eines Derivats davon und einer Diaminverbindung hergestellt wird, um die elektrischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften einer unter Verwendung eines Flüssigkristallausrichtungsmittels zu bildenden Ausrichtungsschicht zu verbessern.
Beispiele für geeignete zusätzliche Tetracarbonsäuredianhydride und Derivate davon schließen aromatische cyclische Dianhydride wie Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), Biphthalsäuredianhydrid (BPDA), Oxydiphthalsäuredianhydrid (ODPA), Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA) und Hexafluorisopro pylidendiphthalsäuredianhydrid (6-FDA); und alicyclische Dianhydride wie 5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methylcyclohexen-1,2-dicarbonsäuredianhydrid (DOCDA), Bicycloocten-2,3,5,6-tetracarbonsäuredianhydrid (BODA), 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid (CBDA), 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid (CPDA), 1,2,4,5-Cyclohexantetracarbonsäuredianhydrid (CHDA), 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid (TDA) und 2,3,5-Tricarboxycyclopentanessigsäuredianhydrid (TCA-AH) ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Das zusätzliche Tetracarbonsäuredianhydrid oder dessen Derivat kann in Kombination mit TTDA verwendet werden, sofern die Eigenschaften von TTDA nicht beeinträchtigt werden. Zur Zeit könnte der Gehalt des zusätzlichen Tetracarbonsäuredianhydrids oder dessen Derivats 1 bis 60 mol-% auf der Basis der Gesamtmole der zur Herstellung des Polyimids verwendeten Tetracarbonsäuredianhydride betragen.
Für die Zwecke des Verbesserns der Ausrichtungseigenschaften des erfindungsgemäßen Flüssigkristallausrichtungsmittels könnte das Polyimid mit endständigen Anilin- oder Maleinsäureanhydridgruppen versehen werden. Ein Silankupplungsmittel oder eine Epoxyverbindung könnte zusätzlich zum Verbessern der Festigkeit eines unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels zu bildenden Films verwendet werden.
Das Polyimid kann durch thermisches Aushärten oder chemische Imidisierung eines Polyaminsäurevorläufers hergestellt werden. Der Polyaminsäurevorläufer wird durch Umsetzen des Tetracarbonsäuredianhydrids mit der Diaminverbindung in einem Äquivalenzverhältnis von 0,5:1 bis 1,5:1 in einem Lösungsmittel hergestellt. Die Reaktionsbedingungen werden derart gesteuert, dass der Polyaminsäurevorläufer ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 500.000 g/mol aufweist. Das Lösungsmittel könnte ein allgemeines aprotisches polares Lö sungsmittel wie N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton (GBL), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc) oder Tetrahydrofuran (THF) sein. Die Reaktion wird bei einer Temperatur von –10°C bis 100°C und vorzugsweise 0°C bis 60°C durchgeführt.
Anschließend wird die Polyaminsäure unter Umgebungsdruck auf 70–200°C oder unter Druck auf 200–350°C in einem Lösungsmittel erwärmt oder unter Verwendung von Pyridin und Essigsäureanhydrid in einem Lösungsmittel einer chemischen Imidisierung unterzogen, um das endgültige Polyimid herzustellen. Das Lösungsmittel ist N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton, Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc) oder dergleichen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Flüssigkristallausrichtungsschicht bereit, die durch Auftragen des Flüssigkristallausrichtungsmittels auf ein transparentes Elektrodensubstrat, gefolgt von Erwärmen, gebildet ist. Die vorliegende Erfindung stellt auch eine die Flüssigkristallausrichtungsschicht umfassende Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereit.
Ausführungsformen zur Erfindung
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
Beispiel 1
100 Gewichtsteile Maleinsäureanhydrid, 12 Gewichtsteile Benzol und 0,8 Gewichtsteile Tolylhydrochinon wurden in mit einem Rührwerk, einem Thermome ter und einem Rückflusskühler ausgestatteten Reaktor gegeben. Das Gemisch wurde auf etwa 120°C erwärmt, und dann wurden 208 Gewichtsteile 4-tert-Butylstyrol langsam zugesetzt. Nach Beendigung der Zugabe wurde das erhaltene Gemisch für eine Dauer von insgesamt 6 Stunden bei 120°C unter Rückfluss gekocht, und 300 Gewichtsteile Benzol wurden zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und filtriert, wodurch TTDA in einer Ausbeute von 60% erhalten wurde. Es wurde gefunden, dass das Produkt einen Schmelzpunkt von 199–202°C aufwies. Die Struktur des Produkts wurde durch ¹H-NMR-Spektroskopie bestimmt (1).
Beispiel 2
0,95 mol Phenylendiamin und 0,05 mol N-3,5-Diaminophenyl-3-dodecylsuccinimid wurden unter Stickstoffgasstrom in mit einem Rührwerk, einem Thermostaten, einem Stickstoffzufuhrsystem und einem Kühler ausgestatteten Vierhalskolben gegeben. Das Gemisch wurde unter Verwendung von N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) gelöst. Der Lösung wurden 0,6 mol in Beispiel 1 hergestelltes TTDA und 0,4 mol 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid (CBDA) zugesetzt, gefolgt von kräftigem Rühren. Es wurde gemessen, dass das Gemisch einen Feststoffgehalt von 15 Gew.-% aufwies. Man ließ das Gemisch für eine Dauer von 24 Stunden reagieren, während die Temperatur bei 30°C gehalten wurde, um eine Lösung von Polyaminsäure (PA-1) herzustellen. 3,0 mol Essigsäureanhydrid und 5,0 mol Pyridin wurden bei 80°C für eine Dauer von 6 Stunden mit der Polyaminsäure umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde im Vakuum destilliert, um den Katalysator und die Lösungsmittel zu entfernen, wodurch ein lösliches Polyimid (PI-I) hergestellt wurde. Es wurde gefunden, dass das Polyimid einen Feststoffgehalt von 30% und ein wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 120.000 g/mol aufwies.
Das lösliche Polyimid wurde mit N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und Butylcellosolve (1:1) als Lösungsmittel verdünnt, um eine Lösung (Feststoffgehalt: 5%) zur Bildung einer Ausrichtungsschicht herzustellen.
Beispiel 3
Ein lösliches Polyimid (PI-2) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass 0,85 mol Phenylendiamin und 0,15 mol N-3,5-Diaminophenyl-3-dodecylsuccinimid verwendet wurden. Es wurde gefunden, dass das lösliche Polyimid ein wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 120.000 g/mol aufwies. Eine Lösung zur Bildung einer Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung des löslichen Polyimids gemäß der in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehensweise hergestellt.
Beispiel 4
Ein lösliches Polyimid (PI-3) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass 0,85 mol Phenylendiamin, 0,15 mol N-3,5-Diaminophenyl-3-dodecylsuccinimid und 1,0 mol TTDA verwendet wurden. Es wurde gefunden, dass das lösliche Polyimid ein wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 100.000 g/mol aufwies. Eine Lösung zur Bildung einer Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung des löslichen Polyimids gemäß der in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehensweise hergestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Ein lösliches Polyimid (PI-4) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass 1,0 mol 2,3,5-Tricarboxycyclopentanessigsäuredianhydrid (TCA-AH) statt TTDA verwendet wurde, um eine Lösung von Polyaminsäure herzustellen. Es wurde gefunden, dass das lösliche Polyimid ein wie durch Gel permeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 120.000 g/mol aufwies. Eine Lösung zur Bildung einer Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung des löslichen Polyimids gemäß der in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehensweise hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein lösliches Polyimid (PI-5) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 hergestellt, außer dass 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid (TDA) statt TTDA verwendet wurde. Es wurde gefunden, dass das lösliche Polyimid ein wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 140.000 g/mol aufwies. Eine Lösung zur Bildung einer Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung des löslichen Polyimids gemäß der in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehensweise hergestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Ein lösliches Polyimid (PI-6) wurde in derselben Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass 2,3,5-Tricarboxycyclopentanessigsäuredianhydrid (TCA-AH) statt TTDA verwendet wurde. Es wurde gefunden, dass das lösliche Polyimid ein wie durch Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmtes Zahlenmittel des Molekulargewichts von 140.000 g/mol aufwies. Eine Lösung zur Bildung einer Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung des löslichen Polyimids gemäß der in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehensweise hergestellt.
LCD-Zellen wurden unter Verwendung der in den Beispielen 2–4 und Vergleichsbeispielen 1–3 hergestellten Lösungen angefertigt, um die Eigenschaften der Lösungen zu bewerten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
1) Anfertigung von LCD-Zellen:
Jede der Lösungen wurde mit einer Dicke von 0,1 um auf ein ITO-Glas (10 cm × 10 cm) gedruckt und nacheinander bei 70°C für die Dauer von einer Minute und bei 220°C für die Dauer von 10 Minuten zum Bilden einer Ausrichtungsschicht ausgehärtet. Der gedruckte Zustand der Lösung wurde betrachtet. Die Ausrichtungsschicht wurde gerieben, ausreichend mit Isopropylalkohol und gereinigtem Wasser gereinigt und zum Anfertigen einer LCD-Zelle zusammengebaut.
2) Bewertung der Druckfähigkeit:
Jede der Lösungen wurde zum Bilden einer Ausrichtungsschicht auf ein ITO-Glassubstrat aufgetragen. Die Verteilungsfähigkeit der Lösung wurde durch visuelle Betrachtung und optische Mikroskopie bewertet.
* Kriterien zur Bewertung der Verteilungsfähigkeit:
0,001 ml jeder der Lösungen wurden unter Verwendung einer Mikrospritze auf ein sauberes mit ITO beschichtetes Glassubstrat getropft, und man ließ dies für eine Dauer von 10–30 Minuten stehen. Die Verteilungsfähigkeit des Flüssigkristallausrichtungsmittels wurde bewertet, indem die Strecke des Flüssigkeitsausrichtungsmittels, das von einer Position des Substrats aus verteilt wurde, auf welche das Flüssigkristallsausrichtungsmittel getropft wurde, gemessen wurde. Speziell wurde die Verteilungsfähigkeit des Flüssigkristallausrichtungsmittels als ,gut' beurteilt, wenn die Strecke größer als 10 mm war, als ,angemessen' beurteilt, wenn die Strecke zwischen 5 und 10 mm lag, oder als ,schlecht' beurteilt, wenn die Strecke kürzer als 5 mm war.
3) Messung des Vorneigungswinkels:
Der Vorneigungswinkel der Ausrichtungsschicht der LCD-Zelle wurde durch ein Kristallrotationsverfahren gemessen.
4) Messung des Spannungshalteverhältnisses:
Das Spannungshalteverhältnis der LCD-Zelle wurde unter Verwendung von VHRM105 (Atronics) bei Raumtemperatur gemessen. Anschließend wurde die LCD-Zelle für eine Dauer von 100 Stunden in einem Ofen bei 60°C stehen gelassen, und auf Spannungshalteverhältnis gemessen. Der Betriebssicherheitsgrad der LCD-Zelle wurde durch die folgende Gleichung bestimmt: Betriebssicherheit (%) = (Spannungshalteverhältnis bei Raumtemperatur/Spannungshalteverhältnis nach Stehenlassen in einem Ofen bei 60°C für eine Dauer von 100 Stunden) × 100
5) Bewertung der Chemikalienfestigkeit:
Eine Spannung von 2–4 V wurde angelegt, um die LCD-Zelle zu betreiben und eine Betrachtung wurde durchgeführt, ob irgendwelche Fehlstellen und Domänen durch die Reinigungslösungsmittel gebildet wurden.
6) Bewertung der Aushärtungstemperatur*:
Jede der Lösungen wurde auf ein ITO-Glassubstrat aufgetragen und für eine Dauer von 10 Minuten ausgehärtet. Die Temperatur, bei welcher 5% des Lösungsmittels während der Aushärtung zurückblieben, wurde gemessen.
7) Messung der Lösungsmittelrestmenge

Jede der Lösungen wurde mit einer Dicke von 0,1 μm auf ein ITO-Glassubstrat gedruckt und nacheinander bei 70°C für eine Dauer von einer Minute und bei 220°C für eine Dauer von 10 Minuten ausgehärtet. Die Mengen des Lösungsmittels, die nach dem ersten und zweiten Aushärtungsschritt übrig waren, wurden unter Verwendung eines thermogravimetrischen Analysators (thermogravimetric analyzer; TGA) gemessen, und ihr Verhältnis wurde berechnet. TABELLE

Probe	Spannunshalteverhältnis Raumtemperatur	60°C	Betriebssicherheit (%)	AnstellWinkel (°)	Druckfähigkeit	Lösungsmittelrestmenge (%)	Aushärtungstemp.. (°C)	Chemikalienfestigkeit (Fehlstellen)	Bildung von Domänen
Beispiel 2	99,5	99,0	99,5	8,1	Gut	2,6	170	Gut	X
Beispiel 3	99,6	99,1	99,5	89,4	Gut	2,9	180	Gut	X
Beispiel 4	99,5	98,6	99,1	89,3	Gut	2,8	180	Gut	X
Vergleichsbeispiel 1	99,4	95,4	99,0	6,6	Mittel	5,1	220	Schlecht	X
Vergleichsbeispiel 2	99,3	97,7	98,3	89,0	Mittel	6,7	230	Schlecht	o
Vergleichsbeispiel 3	99,3	96,6	7,3	7,4	Mittel	4,3	210	Schlecht	o

Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass die in den Beispielen 2–4 hergestellten Flüssigkristallausrichtungsmittel und die unter Verwendung der Ausrichtungsmittel gebildeten Flüssigkristallausrichtungsschichten, verglichen mit den in den Vergleichsbeispielen 1–3 hergestellten Ausrichtungsmitteln und den unter Verwendung der Ausrichtungsmittel gebildeten Flüssigkristallausrichtungsschichten, gute Druckfähigkeit, niedrige Aushärtungstemperaturen und ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Chemikalienfestigkeit und Domänenbildung aufwiesen. Zudem zeigten die in den Beispielen 2–4 hergestellten Ausrichtungsmittel und die unter Verwendung der Ausrichtungsmittel gebildeten Flüssigkristallausrichtungsschichten höhere Spannungshalteverhältnisse bei 60°C und bessere Betriebssicherheit als die in den Vergleichsbeispielen 1–3 hergestellten Ausrichtungsmitteln und die unter Verwendung der Ausrichtungsmittel gebildeten Flüssigkristallausrichtungsschichten. Des Weiteren bleiben auf den Ausrichtungsschichten, die unter Verwendung der in den Beispielen 2–4 hergestellten Ausrichtungsmittel gebildet waren, kleinere Mengen der Lösungsmittel zurück, was darauf hinweist, dass die Ausrichtungsschichten eine höherwertigere Stabilität aufwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG
3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid ist bereitgestellt. Das Tetracarbonsäuredianhydrid ist durch die Formel 1 dargestellt, die in der Beschreibung beschrieben ist. Des Weiteren ist ein unter Verwendung des Tetracarbonsäuredianhydrids hergestelltes Flüssigkristallausrichtungsmittel bereitgestellt. Speziell umfasst das Flüssigkristallausrichtungsmittel ein unter Verwendung des Tetracarbonsäuredianhydrids hergestelltes Polyimid und ein Lösungsmittel. Des Weiteren ist eine unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels hergestellte Flüssigkristallausrichtungsschicht bereitgestellt. Die Flüssigkristallausrichtungsschicht weist ausgezeichnete elektrooptische Eigenschaften und gute Verarbeitungsfähigkeit hinsichtlich Druckfähigkeit auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2743460 [0004]
- JP 3322089 [0004]

Claims

3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-6-t-butyl-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid der Formel 1:
Flüssigkristallausrichtungsmittel, umfassend ein Polyimid, hergestellt durch Polymerisation des Säuredianhydrids der Formel 1:
mit mindestens einer Diaminverbindung, und ein Lösungsmittel.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Polyimid eine Struktureinheit der Formel 2 enthält:
wobei R eine zweiwertige organische Gruppe bezeichnet, die von einer Diaminverbindung abgeleitet ist, wobei insbesondere 1 bis 40 mol-% von R eine zweiwertige organische Gruppe sind, die von einer Diaminverbindung mit einer linearen, verzweigten oder alicyclischen C₁₀-C₃₀-Alkyl-, C₆-C₃₀-Aryl-, C₆-C₃₀-Arylalkyl- oder C₆-C₃₀-Alkylarylgruppe abgeleitet ist, wobei das Alkyl unsubstituiert oder mit einem oder mehreren Halogenatomen substituiert ist und wobei das Polyimid ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5.000 bis 500.000 g/mol aufweist.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei die Diaminverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus p-Phenylendiamin (p-PDA), 4,4-Methylendianilin (MDA), 4,4-Oxydianilin (ODA), m-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (m-BAPS), p-Bisaminophenoxydiphenylsulfon (p-BAPS), 2,2-Bisaminophenoxyphenylpropan (BAPP), 2,2-Bisaminophenoxyphenylhexafluorpropan (HF-BAPP), 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl und Gemischen davon.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei die Diaminverbindung mindestens eine Verbindung ist, die ausgewählt ist aus Verbindungen der Formeln 3, 4, 5 und 6:
wobei a eine ganze Zahl von 10 bis 30 ist;
wobei b eine ganze Zahl von 10 bis 30 ist; und
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Polyimid durch Imidisierung einer Polyaminsäure hergestellt ist.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), γ-Butyrolacton, Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc), Tetrahydrofuran (THF), Ethylcellosolve, Butylcellosolve, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Diethylenglycoldiethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Monoethylenglycoldimethylether, Dipropylenglycoldimethylether und Gemischen davon.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Flüssigkristallausrichtungsmittel einen Feststoffgehalt von 1 bis 30% aufweist.
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Polyimid des Weiteren eine Struktureinheit enthält, die hergestellt wird durch Umsetzung einer Diaminverbindung mit mindestens einem Tetracarbonsäuredianhydrid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), Biphthalsäuredianhydrid (BPDA), Oxydiphthalsäuredianhydrid (ODPA), Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA), Hexafluorisopropylidendiphthalsäuredianhydrid (6-FDA), 5-(2,5-Dioxotetrahydrofuryl)-3-methylcyclohexen-1,2-dicarbonsäuredianhydrid (DOCDA), Bicycloocten-2,3,5,6-tetracarbonsäuredianhydrid (BODA), 1,2,3,4-Cyclobutantetracarbonsäuredianhydrid (CBDA), 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid (CPDA), 1,2,4,5-Cyclohexantetracarbonsäuredianhydrid (CHDA), 3,4-Dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalinbernsteinsäuredianhydrid (TDA) und 2,3,5-Tricarboxycyclopentanessigsäuredianhydrid (TCA-AH).
Flüssigkristallausrichtungsmittel nach Anspruch 9, wobei der Gehalt der Struktureinheit 1 bis 60 mol-% auf der Basis der gesamten Struktureinheiten des Polyimids beträgt.
Flüssigkristallausrichtungsschicht, die unter Verwendung des Flüssigkristallausrichtungsmittels nach einem der Ansprüche 2 bis 10 gebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die die Flüssigkristallausrichtungsschicht nach Anspruch 11 umfasst.