JP2616796B2 - ジアミノ化合物 - Google Patents

ジアミノ化合物

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JP2616796B2 JP5316288A JP5316288A JP2616796B2 JP 2616796 B2 JP2616796 B2 JP 2616796B2 JP 5316288 A JP5316288 A JP 5316288A JP 5316288 A JP5316288 A JP 5316288A JP 2616796 B2 JP2616796 B2 JP 2616796B2
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尚義 江本
顕治 古川
弘一 国宗
竜二 小林
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂等
の高分子化合物の原料モノマー及び架橋剤ないしは改質
剤であるジアミノ化合物に関するものである。さらに詳
しくは、液晶表示素子の配向膜に用いるポリイミドの原
料としてのジアミノ化合物に関する。
(従来の技術) 従来の時計や電卓に用いられている液晶表示素子は、
上、下2枚で一対をなす電極基板の表面でネマチツク液
晶分子の配列方向を90度に捻つた構造のツイスト・ネマ
チツク(以下TNと略す)モードが主流である。しかし、
この表示モードは、コントラストが低く、視野角が狭い
ため、表示品質、表示面積の向上を計るためには十分な
ものではなかつた。近年、上、下電極基板の間でネマチ
ツク液晶分子の配列方向を180〜270度に捻つたスーパー
ツイスト・ネマチツク(以下STNと略す)モードを利用
した液晶表示素子が開発され、大画面液晶表示素子でも
表示品位の満足できるものが開発されつつある。これら
のうち、捻れ角の比較的小さいもの(180〜200度ツイス
ト)では、電極基板上の界面処理は、現在一般に使用さ
れているチルト角(θと略す)が5度以下の界面を持つ
配向膜を備えたセルで十分である。しかし、より表示品
質の良い200〜270度の捻れ角を持つ方式のものにあつて
はより高いチルト角(10゜<θ≦30゜)の界面を使わね
ばならず、このため、これらのプレチルト角を満足する
配向膜を備えた液晶表示セルが必要である。
現在使われているTNモード用のポリイミド配向膜で
は、工業的規模で生産される表示セルのプレチルト角は
5度が限界である。
特開昭61−240223号公報には式 (式中、R1,R2は水素、炭素数1−4のアルキル基また
はCF3であり、互いに同じであつても異なつてもよく、R
3,R4は水素または炭素数1−4のアルキル基であり、相
互に同じであつても異なつていてもよい。)にて表わさ
れる反復単位を有するポリイミド樹脂を用いた液晶配向
膜を備えた液晶表示素子が開示されている。このポリイ
ミドの原料として なるジアミンを用いた具体例が示されている。
しかし、このジアミノ化合物を用いて得られるポリイ
ミド配向膜では、後記する比較例に示すように高いプレ
チルト角が得られないという難点がある。また、STNモ
ード用として高いプレチルト角を持つたポリイミド配向
膜も存在しているが、それらは広い表示面積のセル基板
の全域にわたるプレチルト角の安全性および再現性に問
題を残している。確実に、高いプレチルト角を得るため
には、SiO等の真空斜方蒸着による薄膜形成が、現在行
われている最良の方法である。
しかし、真空蒸着による薄膜の形成は工業的に大量生
産する場合、その製造装置の面からコスト的に不利であ
り、従来のTNモードで用いられているのと同じ方法であ
る有機質薄膜のラビングによる界面処理で配向及び高い
プレチルト角を実現する事が切望されている。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、配向性が良く、高いプレチルト角の
実現を可能にする有機質配向膜が得られるポリイミド化
合物の原料の一つであるジアミノ化合物を提供すること
にある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、一般式 (式中、R1は炭素数3〜22のアルキル基を、R2は水素ま
たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
10は水素またはメチル基をそれぞれ示す。)にて表わさ
れる化合物が提供される。
この化合物を液晶配向膜用のポリイミドの原料として
用いる場合、(I)式におけるR2はアルキル基であるこ
とが好ましい。さらに、R2がメチル基またはエチル基で
あるときは、R1は炭素数4〜12の直鎖アルキル基である
ことが望ましく、さらに好ましいR1は炭素数5−10の直
鎖アルキルである。
本発明のジアミノ化合物として好ましい物を例示する
と、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘプタン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
オクタン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ノナン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
デカン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ウンデカン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ドデカン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘキサン、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ペンタン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘプタン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
オクタン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ノナン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
デカン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ウンデカン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ドデカン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘキサン、 3,3−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ペンタン などをあげることができる。
R1およびR2のアルキル鎖長がそれらの炭素数の合計で
2以下の場合には、得られるポリイミド配向膜を用いた
液晶セルのチルト角を大きくできないので好ましくな
い。
またR1およびR2のアルキル基がそれらの炭素数の合計
が25を越えると、そのジアミノ化合物を用いて得られる
ポリイミド膜の熱安全性が低下するので、これらの化合
物は好ましくない。R1,R2としてはそれらの炭素数の合
計が4−13であるようなアルキル基であるジアミノ化合
物が特に好ましい。
本化合物はSTN用有機配向膜の原料中間体を主目的と
してデザインされたが、その他のポリイミド、ポリアミ
ド、等の高分子化合物およびその改質にも使用可能であ
り、エポキシ架橋材等の他の目的に使用しても何等差し
支えない。
本発明の化合物は例えば次に略記する反応工程に従つ
て最も好適に合成される。
(式中、R1は炭素数3〜22のアルキル基を、R2は水素ま
たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
10は水素またはメチル基をそれぞれ示す。) 以下にその製造工程の概略を説明する。
(第1段) 脂肪族アルカノンもしくはアルカナールと
フエノールもしくはその誘導体、(例えば、o−クレゾ
ール、m−クレゾール、2,6−ジメチルフエノール)と
を無溶媒又は適当な溶媒(例えば、トルエン、キシレ
ン)中で塩酸ガスを作用させ、化合物(II)を得る。
(第2段) 化合物(II)とp−クロロニトロベンゼン
もしくはその誘導体、(例えば、5−クロロ−2−ニト
ロトルエン)をジメチルスルホキシド(以下、DMSOと略
す)溶媒中でKOH又はNaOHを用いて縮合させ化合物(II
I)を得る。
(第3段) 化合物(III)を適当な溶媒(例えば、ト
ルエン、キシレン、ベンゼン)中で、パラジウム・カー
ボン(以下、Pd−Cと略す)触媒を用い水素還元するこ
とにより化合物(I)が得られる。
この反応工程に示されるように、第一工程において
R1,R2,R7〜R10を、第二工程において更にR3〜R6を適宜
選択する事により、目的物である各種のジアミノ化合物
(I)を選択的に製造する事ができる。
これらの各種のジアミノ化合物を原料として製造され
るポリイミド配向膜によりもたらされる液晶セルのプレ
チルト角は主としてR1,R2の鎖長によつて影響を受ける
ほか、液晶表示素子製造上の一つの重要工程であるラビ
ング工程によつても影響を受ける。更に、表示素子のそ
の他の因子、例えば用いる液晶の種類、表示素子の製造
条件などによつてもプレチルト角はある範囲内で変動す
るであろうがこれらの変動する要因に対処して本発明の
ジアミノ化合物のR1,R2の鎖長を適宜選択することがで
きる。
本発明のジアミノ化合物を用いて液晶セルの配向膜を
製造する場合には、通常ポリイミド配向膜の製造に用い
られる諸操作を適用できる。本発明のジアミノ化合物と
無水ピロメリツト酸等の四塩基酸二無水物とを1:1のモ
ル比で適当な溶媒中で酸無水物の開環付加による重合を
行わせて得られるポリアミツク酸の溶液を、予め適当な
シランカツプリング剤で表面処理を施した透明ガラス基
板上にスピナー法等により塗布した後、200℃程度で加
熱処理してポリイミド膜を得ることができる。
(実施例) 以下、本発明の化合物に関してより詳細に例示すると
ともに、その化合物を用いて得られたポリイミド樹脂の
液晶配向膜としての応用の結果を例示する。
実施例1 (第1段) 2−オクタノン1,000gとフエノール1,468g
を混合し、室温で激しく撹拌しながら塩化水素ガスを吹
き込み、48時間反応し、さらに48時間室温で放置した。
この間に反応液は粘性を増した。反応終了後、トルエン
2,000mlを加え水洗により塩酸を除いた。ついでトルエ
ンを留去した後、減圧蒸留を行い、主に未反応の原料か
らなる低沸分を除去して、タール状の粗生成物として2,
2−ビス(4−ヒドロキシフエニル)オクタン1,000gを
得た。このタール状物質をエタノール−ヘプタン混合溶
媒で再結晶することにより、淡褐色の結晶を得た。
(第2段) 第1段で得られた2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフエニル)オクタン50.0g、p−クロロニトロベン
ゼン66.0g及びKOH28.2gをDMSO500mlに溶解し、100℃で
撹拌しながら約60時間反応した。反応終了後、室温まで
放冷し、稀塩酸−氷中に加え、有機層をトルエンにて抽
出した。トルエン層を稀塩酸、稀アルカリ水で洗浄し、
次いで洗浄水が中性になるまで水洗した後、トルエンを
留去し、オイル状の黄褐色物として2,2−ビス〔4−
(4−ニトロフエノキシ)フエニル〕オクタン84.2gを
得た。
(第3段) 第2段で得られた2,2−ビス〔4−(4−
ニトロフエノキシ)フエニル〕オクタン84.2gをトルエ
ンに溶解し、Pd−C触媒(5%品、水分55.9%含)5gを
加え、常圧40℃で撹拌しながら水素ガスと接触させた。
反応が進むにつれて、水の遊離が認められた。水素の吸
収が停止したのちに、触媒を別し、低沸を留去して生
成物を濃縮した。濃縮物をクロロホルムに溶解し、クロ
ロホルムを用いたシリカゲルのカラムクロマトグラフイ
ーにより分離した後、溶媒を留去して褐色がかかつたガ
ラス状の2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フ
エニル〕オクタン43.4gを得た。この化合物の60MHzプロ
トン核磁気共鳴(NMR)スペクトルと赤外吸収(IR)ス
ペクトルを第1図および第2図に示す。
実施例2 実施例1における出発原料2−オクタノンを2−ペン
タノンに変えた外は実施例1に準じた操作を行なうこと
により、2,2−ビス(4−ヒドロキシフエニル)ペンタ
ン〔融点:142.0−143.9℃〕を経て、2,2−ビス〔4−
(4−ニトロフエノキシ)フエニル〕ペンタン〔融点:1
51.4−151.9℃〕を得た。
これを実施例1と同様に還元することにより、2,2−
ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕ペンタ
ンを得た。
この物のNMRスペクトルおよびIRスペクトルをそれぞ
れ第3図および第4図に示す。
実施例3−6 出発原料のケトンを2−オクタノンからそれぞれ対応
するアルカノンに変えた外は実施例1に準じた操作を行
なつて、 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘキサン 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ヘプタン 2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕
ノナン および2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フ
エニル〕デカンを調製した。これらの化合物および中間
体の対応するジオールおよびジニトロ化合物はいずれも
粘稠な油状を呈していた。得られたジアミノ化合物のNM
RスペクトルおよびIRスペクトルをそれぞれ、第5図と
第6図、第7図と第8図、第9図と第10図および第11図
と第12図に示す。
応用例 実施例1で製造された2,2−ビス〔4−(4−アミノ
フエノキシ)フエニル〕オクタン2.53g(5.27ミリモ
ル)と無水ピロメリツト酸1.15g(5.27ミリモル)をN
−メチル−2−ピロリドン50mlを溶媒として5℃で重合
し、ポリアミツク酸溶液(6.63%、η20=6.4cps)を得
た。この溶液を片面に透明電極を設け、シランカツプリ
ング剤APS−E(チッソ(株)製)で表面処理を行つた
透明ガラス基板上に、回転塗布法(スピンナー法)で塗
布した。塗布条件は回転数3,000rpm、10秒であつた。塗
布後、200℃1時間で加熱処理を行い、ポリイミド膜を
得た。この時の塗膜の膜厚は約1,200Åであつた。続い
て、2枚の基板の塗膜面をそれぞれ、ツイスト・ネマチ
ツク(TN)モードと同様にラビングを行い、ラビング方
向が平行でかつ互いに対向するようにセル厚10μmの液
晶セルを組み立て、チッソ(株)製液晶YY−4006を封入
し、電気容量測定からプレチルト角を求めた。表−1
に、ラビング回数とプレチルト角との関係を示す。
この結果から、2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノ
キシ)フエニル〕オクタンを用いた配向膜を使用するこ
とにより、ラビング工程を選ぶことによつて、制御しう
る高いチルト角を得ることができる事が分かる。
比較応用例1 応用例における2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノ
キシ)フエニル〕オクタン2.53g(5.27ミリモル)に代
えて2,2−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニ
ル〕プロパン2.16g(5.27ミリモル)を用い、溶媒の量
を61mlとしたほかは応用例と同様にして、ポリアミツク
酸溶液(5%、η20=203cps)を得た。この溶液を同じ
溶媒で2倍に稀釈した(η20=31.7cps)溶液を用いて
反応例と同様にして、ポリイミド配向膜を作り、ラビン
グした後、応用例と同じ液晶を封入して液晶セルを作成
した。
応用例と同様にしてプレチルト角を求めた結果を表−
2に示す。
(作用ならびに効果) 本発明により新規なジアミノ化合物が提供された。該
化合物を一方の原料として調製されるポリイミド化合物
はスーパーツイストネマチツク液晶表示素子に要求され
ている高いチルト角を通常のラビング処理により実現で
きる。これは、原料のジアミノ化合物のもつ長鎖アルキ
ル基によつてもたらされるものと考えられる。このよう
な特徴をもつ本発明のジアミノ化合物は、ポリアミドの
原料としてまたエポキシ架橋剤として用いる場合に得ら
れる高分子化合物に新しい特性を導入することが期待で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ実施例1で得られた2,2
−ビス〔4−(4−アミノフエノキシ)フエニル〕オク
タンの1H−NMRスペクトル図およびIRスペクトル図であ
る。 第3,5,7,9および11図はそれぞれ実施例2−6に示すジ
アミノ化合物の1H−NMRスペクトル図であり、第4,6,8,1
0および12図はそれぞれのIRスペクトル図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−115629(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中、R1は炭素数3〜22のアルキル基を、R2は水素ま
    たは炭素数1〜22のアルキル基をそれぞれ示し、R3〜R
    10は水素またはメチル基をそれぞれ示す。)にて表わさ
    れるジアミノ化合物。
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