JP5594136B2 - 液晶配向処理剤及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示素子に用いる液晶配向処理剤、液晶配向膜に関す

現在、液晶表示素子の液晶配向膜としては、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体や可溶性ポリイミドの溶液を主成分とする液晶配向処理剤(液晶配向剤とも云う)を塗布し焼成した、いわゆるポリイミド系の液晶配向膜が主として用いられている。
液晶配向膜は、液晶の配向状態を制御する目的で使用されるものである。しかしながら、液晶表示素子の高精細化に伴い、液晶表示素子のコントラスト低下の抑制や残像現象の低減といった観点から、使用される液晶配向膜においても電圧保持率が高い、直流電圧を印加した際の蓄積電荷(RDC)の蓄積が少ない、又は直流電圧により蓄積した電荷の緩和が早い、といった特性が重要になっている。
ポリイミド系の液晶配向膜において、直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間が短いものとして、ポリアミック酸やイミド基含有ポリアミック酸に加えて特定構造の3級アミンを含有する液晶配向剤を使用したもの(例えば特許文献1参照)や、ピリジン骨格などを有する特定ジアミンを原料に使用した可溶性ポリイミドを含有する液晶配向剤を使用したもの(例えば特許文献2参照)などが知られている。
また、ポリイミド系の液晶配向膜において、電圧保持率が高く、かつ直流電圧によって発生した残像が消えるまでの時間が短いものとして、ポリアミック酸やそのイミド化重合体などに加えて分子内に1個のカルボン酸基を含有する化合物、分子内に1個のカルボン酸無水物基を含有する化合物および分子内に1個の3級アミノ基を含有する化合物から選ばれる化合物を極少量含有する液晶配向剤を使用したもの(例えば特許文献3参照)が知られている。
しかしながら、残像が消えるまでの時間を短くするだけでは、残像現象に対する対策としては充分とはいえなくなってきた。
特開平9−316200号公報 特開平10−104633号公報 特開平8−76128号公報
本発明は、上記の状況を鑑み、電圧保持率が高く、かつ液晶セルに直流電圧が印加されても、初期の電荷の蓄積が起こり難い液晶配向膜を得ることができる液晶配向処理剤、およびこのような液晶配向処理剤を得るのに有用なジアミン、ポリアミック酸、及びポリイミドを提供することを目的とする。
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の要旨を有するものである。
1. 下記式[1]のジアミンを含むジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリアミック酸、又は該ポリアミック酸をイミド化したポリイミド、の少なくとも一方を含有する液晶配向処理剤。
Figure 0005594136
(式中、Rは炭素原子数が1〜25の飽和炭化水素基を表す。)
2. 式[1]で表されるジアミンが、ポリアミック酸の合成に使用する全ジアミン成分の20〜100mol%である、上記1に記載の液晶配向処理剤。
3. 式[1]で表されるジアミンが、2つのアミノ基をメタまたはパラの位置に有するジアミンである、上記1又は2に記載の液晶配向処理剤。
4. 下記式[2]で表されるジアミンを、テトラカルボン酸二無水物成分と反応させるジアミン成分に含む、上記1に記載の液晶配向処理剤。
Figure 0005594136
(式中のArはベンゼン環またはナフタレン環を表し、Rは炭素原子数が1〜5のアルキレン基であり、Rは水素原子又はメチル基である。)
5. テトラカルボン酸二無水物成分が、脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物成分である、上記1〜4のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
6. 上記1〜5のいずれかに記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
7. 上記6に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
8. 下記式[1−1]のジアミン。
Figure 0005594136
(式中、Rは、炭素原子数が1〜5の直鎖状アルキル基である。)
9. 下記式[1−2]のジアミン。
Figure 0005594136
(式中、Rは、少なくとも1つの環構造を含む炭素原子数が3〜8の飽和炭化水素基である。)
10. 上記8又は9に記載のジアミンを含むジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリアミック酸。
11. 上記10に記載のポリアミック酸をイミド化したポリイミド。
本発明の液晶配向処理剤は、電圧保持率が高く、かつ液晶セルに直流電圧が印加されても電荷の蓄積が起こり難い液晶配向膜を得ることができ、この液晶配向膜を使用することで特性が良好な液晶パネルを作製することができる。また、本発明の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、ラビング処理に対しても削れや傷などの不具合が発生しにくい。
本発明の新規なジアミン、ポリアミック酸、又はポリイミドを用いることによって、上記のような優れた液晶配向処理剤を容易に得ることができる。
また、本発明の新規なジアミンは合成が容易であり、ポリアミック酸、ポリイミドなどの原料として使用することで、得られるポリアミック酸やポリイミドの溶媒への溶解性を高めることができる。本発明のポリアミック酸又はポリイミドは、溶媒への溶解性に優れるので、均一な塗膜を得ることができる。
本発明の液晶配向処理剤は、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリアミック酸、もしくはそのアミック酸をイミド化したポリイミドを含有し、該ジアミン成分中には、式[1]で表されるジアミンを含有することを特徴とする液晶配向処理剤である。このジアミンを使用することで、得られた液晶配向膜は電圧保持率が高く、なおかつ、液晶セルに直流電圧が印加されても電荷が溜まり難くすることができる。
<式[1]のジアミン>
式[1]で表されるジアミンにおいて、ベンゼン環上の各置換基の位置は特に限定されない。液晶配向膜とした時の液晶の配向性の観点からは、2つのアミノ基の位置関係はメタまたはパラが好ましく、また、ポリアミック酸やポリイミドの溶媒溶解性を高めるという観点では、メタがより好ましい。2つのアミノ基の位置関係がメタの場合、即ち1,3−ジアミノベンゼン構造の場合に、メチレンエステルの位置は、4又は5の位置が好ましく、特に、アミノ基の求核性を高める効果や容易に合成できる点から、5の位置がより好ましい。
式[1]で表されるジアミンにおいて、Rは炭素原子数が1〜25の飽和炭化水素基である。この飽和炭化水素基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基であってもよく、環構造を含んでいてもよい。このような飽和炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基からn−ペンタコシル基までの直鎖状アルキル基;iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、iso−ブチル基、1−エチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基などの他、炭素原子数が25までの範囲で且つ任意の箇所で分岐している分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などに代表されるシクロアルキル基;シクロプロピルメチル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、2−シクロプロピルエチル基、2−シクロブチルエチル基、2−シクロペンチルエチル基、2−シクロヘキシルエチル基、2−メチルシクロプロピル基、1−メチルシクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基など、アルキル基とシクロアルキル基又は2つ以上のシクロアルキル基が組み合わさった基;ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2−イル基、アダマンタン−1−イル基、アダマンタン−1−イル−メチル基など縮合環を有する基などが挙げられる。
式[1]で表されるジアミンにおいて、液晶配向膜とした時の蓄積電荷(RDC)の蓄積性の観点では、Rの炭素原子数がある程度少ないものが好ましい。例えば、Rの炭素原子数は1〜17が好ましく、より好ましくは1〜8である。また、液晶配向性とラビング耐性の観点では、Rは分子量がより小さい直鎖状のアルキル基が好ましい。従って、式[1]で表されるジアミンにおいて、液晶配向性とラビング耐性、蓄積電荷(RDC)の蓄積性等の観点から好ましいRの具体例を挙げるならば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、およびペンチル基から選ばれる比較的分子量の小さいアルキル基である。
一方、Rにシクロアルキル基等の環構造を有する場合には、ポリアミック酸やポリイミドの溶媒溶解性がより高くなるという効果がある。従って、式[1]で表されるジアミンにおいて、ポリアミック酸やポリイミドの溶媒溶解性、液晶配向膜とした時の蓄積電荷(RDC)の蓄積性等の観点から好ましいRの具体例を挙げるならば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、2−シクロプロピルエチル基、2−シクロブチルエチル基、2−シクロペンチルエチル基、2−シクロヘキシルエチル基、2−メチルシクロプロピル基、1−メチルシクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基などである。
式[1]で表されるジアミンの合成法は特に限定されるものではないが、例えば、下記式[3]で表されるジニトロ化合物を合成し、さらに通常の方法でニトロ基を還元してアミノ基に変換する方法で合成することができる。
Figure 0005594136
(上記式中のRは、式[1]のRと同じである)
式[3]で表されるジニトロ化合物は、下記反応式のように、ピリジンやトリエチルアミンなどの塩基存在下で、目的のジアミンの置換基の位置に対応するジニトロベンジルアルコールに、目的のジアミンのRに対応するカルボン酸クロリドまたは酸二無水物を反応させることにより合成することができる。
Figure 0005594136
(上記式中のRは、式[1]のRと同じである)
前記した式[1]のジアミンの好ましい置換基の位置に対応するジニトロベンジルアルコールとしては、2,4−ジニトロベンジルアルコール、3,5−ジニトロベンジルアルコール、2,5−ジニトロベンジルアルコール等がある。
なお、式[1]で表されるジアミンのうち、下記式[1−1]のジアミン、又は下記式[1−2]のジアミンは、本発明の液晶配向処理剤に特に有用な新規のジアミンである。
Figure 0005594136
(式中、Rは、炭素原子数が1〜5の直鎖状アルキル基である。)
Figure 0005594136
(式中、Rは、少なくとも1つの環構造を含む炭素原子数が3〜8の飽和炭化水素基である。)
上記式[1−1]又は[1−2]のジアミンは、その他の式[1]で表されるジアミンと同様に前記した方法によって合成することができる。
上記式[1−1]又は[1−2]のジアミンにおいて、2つのアミノ基の位置関係はメタまたはパラが好ましく、また、ポリアミック酸やポリイミドの溶媒溶解性を高めるという観点では、メタがより好ましい。
以下に式[1−1]で表されるジアミンの好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0005594136
Figure 0005594136
上記式[4]〜[18]のジアミンは、ベンゼン環上の置換基の位置によって、下記[a]、[b]、及び[c]の形態に分類できるが、前述したように、[b]の形態が特に好ましく、具体的には式[5]、式[8]、式[11]、式[14]、又は式[17]のジアミンが特に好ましい。
Figure 0005594136
(上記式[a]〜[c]におけるRは、式[1]のRと同じである)
以下に、式[1−2]で表されるジアミンの中でも特に好ましいものとして、上記[b]の形態である具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 0005594136
<ジアミン成分>
上記した式[1]で表されるジアミンは、テトラカルボン酸二無水物と反応させることで、ポリアミック酸を得ることができ、このポリアミック酸をイミド化することでポリイミドとすることができる。
本発明において、ポリアミック酸を合成する際に用いるジアミン成分は、式[1]で表されるジアミンのみであってもよく、その他のジアミンから選ばれる1種または2種以上を組み合わせてもよい。
ジアミン成分として、式[1]で表されるジアミンを含有させることで、得られるポリアミック酸及びこのポリアミック酸をイミド化したポリイミドの溶媒溶解性を高めることができる。更には、このポリアミック酸又はポリイミドを含有する液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、電圧保持率が高く、かつ、液晶セルに直流電圧が印加されても電荷が溜まり難くなる。このような特性を得るために、式[1]で表されるジアミンは、ポリアミック酸の合成に使用するジアミン成分全体の20〜100mol%であることが好ましく、より好ましくは40〜100mol%であり、特には50〜100mol%である。
上記のジアミン成分において、式[1]で表されるジアミンと組み合わせて使用するジアミンは、特に限定されない。このようなジアミンの具体例を示すならば、以下の通りである。
脂環式ジアミンの例としては、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンの例としては、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、3,5−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、2,5−ジアミノ−p−キシレン、1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、1,4−ジアミノ−2,5−ジクロロベンゼン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビベンジル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’―ジメチルジフェニルメタン、2,2’−ジアミノスチルベン、4,4’−ジアミノスチルベン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,5−ビス(4−アミノフェノキシ)安息香酸、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビベンジル、2,2−ビス[(4−アミノフェノキシ)メチル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、α、α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、2,4−ジアミノジフェニルアミン、1,8−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノアントラキノン、1,3−ジアミノピレン、1,6−ジアミノピレン、1,8―ジアミノピレン、2,7−ジアミノフルオレン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)テトラメチルジシロキサン、ベンジジン、2,2’−ジメチルベンジジン、1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェニル)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサン、1,7−ビス(4−アミノフェニル)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェニル)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェニル)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェニル)デカン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン、1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン、1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘキサン、1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン、1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン、1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン、1,10−ビス(4−アミノフェノキシ)デカン、ジ(4−アミノフェニル)プロパン−1,3−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ブタン−1,4−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ペンタン−1,5−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘキサン−1,6−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ヘプタン−1,7−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)オクタン−1,8−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)ノナン−1,9−ジオエート、ジ(4−アミノフェニル)デカン−1,10−ジオエート、1,3−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕プロパン、1,4−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ブタン、1,5−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ペンタン、1,6−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘキサン、1,7−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘプタン、1,8−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕オクタン、1,9−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕ノナン、1,10−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕デカンなどが挙げられる。
複素環式ジアミンの例としては、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、2,7−ジアミノジベンゾフラン、3,6−ジアミノカルバゾール、2,4−ジアミノ−6−イソプロピル−1,3,5−トリアジン、2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールなどが挙げられる。
脂肪族ジアミンの例としては、1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,3−ジアミノ−2,2−ジメチルプロパン、1,6−ジアミノ−2,5−ジメチルヘキサン、1,7−ジアミノ−2,5−ジメチルヘプタン、1,7−ジアミノ−4,4−ジメチルヘプタン、1,7−ジアミノ−3−メチルヘプタン、1,9−ジアミノ−5−メチルヘプタン、1,12−ジアミノドデカン、1,18−ジアミノオクタデカン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタンなどが挙げられる。
芳香族−脂肪族ジアミンの例としては、下記式[2]で表されるジアミンが挙げられる。
Figure 0005594136
ここで式中のArはベンゼン環またはナフタレン環を表し、Rは炭素原子数が1〜5のアルキレン基であり、Rは水素原子又はメチル基である。
式[2]で表されるジアミンにおいて、Arがベンゼン環であり、Rが水素原子であるのが好ましい。
式[2]で表されるジアミンの具体例としては、3−アミノベンジルアミン、4―アミノベンジルアミン、3−アミノ−N−メチルベンジルアミン、4−アミノ−N−メチルベンジルアミン、3−アミノフェネチルアミン、4−アミノフェネチルアミン、3−アミノ−N−メチルフェネチルアミン、4−アミノ−N−メチルフェネチルアミン、3−(3−アミノプロピル)アニリン、4−(3−アミノプロピル)アニリン、3−(3−メチルアミノプロピル)アニリン、4−(3−メチルアミノプロピル)アニリン、3−(4−アミノブチル)アニリン、4−(4−アミノブチル)アニリン、3−(4−メチルアミノブチル)アニリン、4−(4−メチルアミノブチル)アニリン、3−(5−アミノペンチル)アニリン、4−(5−アミノペンチル)アニリン、3−(5−メチルアミノペンチル)アニリン、4−(5−メチルアミノペンチル)アニリン、2−(6−アミノナフチル)メチルアミン、3−(6−アミノナフチル)メチルアミン、2−(6−アミノナフチル)エチルアミン、3−(6−アミノナフチル)エチルアミンなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
式[2]で表されるジアミンを式[1]で表されるジアミンと組み合わせて使用すると、得られる重合体の有機溶媒への溶解性が更に向上し、また、液晶配向膜として用いた時に液晶配向性に優れるので好ましい。更に、このような組み合わせは、後述するジアミンによる液晶のプレチルト角を大きくするという効果を高めることができるので、同じ大きさのプレチルト角を得ようとする場合にその使用量を減らすことができる。液晶のプレチルト角を大きくすることができるジアミンは、その使用量が多くなると液晶配向処理剤の印刷性を悪くなる傾向にあるので、該ジアミンの使用量を減らすことができれば、液晶配向処理剤の印刷性改善が期待される。
式[2]で表されるジアミンの好ましい含有量は、ジアミン成分全体の10〜50mol%、より好ましくは20〜40mol%である。式[2]で表されるジアミンを含有するとき、式[1]で表されるジアミンの好ましい含有量は、ジアミン成分全体の20〜90mol%であり、より好ましくは30〜80mol%である。
ポリアミック酸を合成する際のジアミン成分に含有させることで、液晶配向膜とした時に液晶のプレチルト角を大きくすることができるジアミンとしては、長鎖アルキル基、パーフルオロアルキル基、芳香族環状基、脂肪族環状基、およびこれらを組み合わせた置換基、ステロイド骨格基などを有するジアミンが知られている。これらのジアミンは、本発明においても式[1]で表されるジアミンと組み合わせて使用することができる。以下に、このような置換基を有するジアミンの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下に例示する構造においてjは5〜20の整数を表し、kは1〜20の整数を表す。
Figure 0005594136
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上記のジアミンの内、式[19]のジアミンは液晶配向性に優れるため好ましい。式[26]〜[33]のジアミンは、プレチルト角の発現能が非常に高いため、OCB(Optically Compensated Bend)液晶用配向膜(以下、OCB用配向膜とする)、垂直配向モード液晶用配向膜(以下、VA用配向膜とする)に好適に用いられる。
例えば、TN液晶用配向膜(プレチルト角が3〜5°)では式[19]のジアミンの含有量をジアミン成分全体の10〜30mol%とし、OCB用配向膜、あるいはVA用配向膜(プレチルト角が10〜90°)では、式[26]〜[33]のジアミンの含有量をジアミン成分全体の5〜40mol%とするとよいが、これに限定されない。
<テトラカルボン酸二無水物成分>
本発明のポリアミック酸またはポリイミドにおいて、上記したジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物成分は、特に限定されず、また、1種類のテトラカルボン酸二無水物であってもよく、2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を併用してもよい。
本発明の液晶配向処理剤においては、液晶セルの電圧保持率を更に向上できる点などから、前記のジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物として、脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましい。脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1−シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、〔4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,2−ジカルボン酸無水物〕、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[3,3,0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、シス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸−3,4:7,8−二無水物、ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸−4,5:11,12−二無水物などが挙げられる。この中で特に1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用いると液晶配向性に優れた配向膜が得られるために特に好ましい。
更には、芳香族テトラカルボン酸二無水物を併用すると、液晶配向性が向上し、かつ液晶セルの蓄積電荷の抜けを速くすることができる。芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。中でもピロメリット酸二無水物が特に好ましい。
得られたポリアミック酸もしくはポリイミドの溶解性、液晶の配向性、電圧保持率、蓄積電荷などの各特性のバランスを考慮するならば、脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物と、芳香族テトラカルボン酸二無水物との使用比率は、前者/後者のモル比で90/10〜50/50が好ましく、より好ましくは80/20〜60/40である。
<重合反応>
本発明において、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分の重合反応方法は特に限定されない。一般的には、有機溶剤中で混合することにより重合反応してポリアミック酸とすることができ、このポリアミック酸を脱水閉環させることによりポリイミドとすることができる。
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを有機溶媒中で混合させる方法としては、ジアミン成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸二無水物成分をそのまま、または有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物成分を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液にジアミン成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられる。また、テトラカルボン酸二無水物成分またはジアミン成分が複数種の化合物からなる場合は、これら複数種の成分をあらかじめ混合した状態で重合反応させてもよく、個別に順次重合反応させてもよい。
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分を有機溶剤中で重合反応させる際の温度は、通常0〜150℃、好ましくは5〜100℃、より好ましくは10〜80℃である。温度が高い方が重合反応は早く終了するが、高すぎると高分子量の重合体が得られない場合がある。
また、重合反応は任意の濃度で行うことができるが、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分との合計濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となるので、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。重合反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加してもよい。
上記重合反応の際に用いられる有機溶媒は、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン等を挙げることができる。これらは単独でも、また混合して使用してもよい。さらに、ポリアミック酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミック酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリアミック酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒はなるべく脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
ポリアミック酸の重合反応に用いるテトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分の比率は、モル比で1:0.8〜1:1.2であることが好ましく、このモル比が1:1に近いほど得られるポリアミック酸の分子量は大きくなる。このポリアミック酸の分子量を制御することで、イミド化後に得られるポリイミドの分子量を調整することができる。
本発明のポリアミック酸またはポリイミドの分子量は特に限定されないが、液晶配向処理剤に含有させる場合には、得られる塗膜の強度と液晶配向処理剤としての取り扱いのしやすさの観点から、重量平均分子量で2,000〜200,000が好ましく、より好ましくは5,000〜50,000である。
<ポリイミドの合成>
本発明のポリイミドは、上記したポリアミック酸をイミド化したポリイミドである。ポリアミック酸のイミド化は、有機溶媒中において、塩基性触媒と酸無水物の存在下で1〜100時間攪拌することにより可能である。
塩基性触媒としてはピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン等を挙げることができる。中でもピリジンは、反応を進行させるのに適度な塩基性を持つので好ましい。また、酸無水物としては無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができる。中でも無水酢酸は、イミド化終了後に、得られたポリイミドの精製が容易となるので好ましい。有機溶媒としては前述したポリアミック酸重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。
ポリイミドのイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。このときの塩基性触媒の量はアミック酸基の0.2〜10倍モルが好ましく、より好ましくは0.5〜5倍モルである。また、酸無水物の量はアミック酸基の1〜30倍モルが好ましく、より好ましくは1〜10倍モルである。反応温度は−20〜250℃が好ましく、より好ましくは0〜180℃である。
本発明のポリイミドのイミド化率は特に限定されないが、より高い電圧保持率の液晶配向膜が得られるという理由から、液晶配向処理剤に含有させる場合には、イミド化率が40%以上であることが好ましく、60%以上がより好ましく、特に好ましくは80%以上である。
このようにして得られたポリイミドの溶液には、添加した触媒などが残存しているので、液晶配向処理剤に用いる場合には、ポリイミドを回収・洗浄してから使用することが好ましい。
ポリイミドの回収は、イミド化後の溶液を攪拌している貧溶媒に投入し、ポリイミドを析出させた後にろ過することで可能である。このときの貧溶媒としてはメタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセロソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼンなどを挙げることができる。回収したポリイミドの洗浄も、この貧溶媒で行うことができる。このようにして回収・洗浄したポリイミドは、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱乾燥して粉末とすることができる。
このような操作は、前記のポリアミック酸に対しても行うことができる。例えば、ポリアミック酸の重合に用いた溶媒を液晶配向処理剤中に含有させたくない場合や、反応溶液中の未反応のモノマー成分や不純物を除きたい場合には、上記の沈殿回収及び精製を行えばよい。
<液晶配向処理剤>
本発明の液晶配向処理剤は、上記のようにして得られたポリアミック酸及びポリイミドから選ばれた重合体の少なくとも一種を含有する塗布液である。
その製造例を挙げると、前記したポリアミック酸又はポリイミドの反応溶液をそのまま、または希釈したものでもよく、反応液から沈殿回収したものを有機溶媒に再溶解してもよい。また、希釈や再溶解の工程においては、基板への塗布性を制御するための溶媒組成の調整や、塗膜の特性を改善するための添加物の追加などを行うことができる。更には、上記とは異なる構造のポリイミドの溶液や、ポリアミック酸の溶液と混合したり、他の樹脂成分を添加してもよい。
上記の希釈や再溶解の工程に使用する有機溶媒としては、含有される重合体を溶解させるものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノンなどである。なかでもN−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、γ−ブチロラクトンは好適に用いられる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
液晶配向処理剤の基板への塗布性を制御するために加える溶媒としては、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−ブトキシ−2−プロパノール、1−フェノキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート、プロピレングリコール−1−モノエチルエーテル−2−アセテート、ジプロピレングリコール、2−(2−エトキシプロポキシ)プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n−プロピルエステル、乳酸n−ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどが挙げられる。これらの溶媒には、単独ではポリアミック酸もしくはポリイミドを溶解させることができない溶媒も含まれるが、樹脂が析出しない範囲であれば、本発明の液晶配向処理剤に混合することができる。特に、低表面張力を有する溶媒を適度に混合させることにより、基板への塗布時に塗膜均一性が向上することが知られており、本発明の液晶配向処理剤においても好適に用いられる。この中で特にポリイミドの溶解性の観点から、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、又はジエチレングリコールジエチルエーテルが特に好ましい。
塗膜の特性を改善するための添加物としては、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。これらのシランカップリング剤の添加により、基板に対する塗膜の密着性を向上させることができるが、添加しすぎるとポリアミック酸やポリイミドなどの樹脂成分の凝集の原因となるため、好ましくはポリアミック酸やポリイミドなどの樹脂成分に対してシランカップリング剤は、0.5〜10質量%、より好ましくは1〜5質量%添加することが好ましい。
本発明の液晶配向処理剤の固形分濃度は、形成させようとする液晶配向膜の厚みの設定によって適宜変更することができるが、1〜10質量%とすることが好ましい。1質量%未満では均一で欠陥のない塗膜を形成させることが困難となり、10質量%よりも多いと溶液の保存安定性が悪くなる場合がある。また、この固形分における本発明のポリアミック酸またはポリイミドの濃度は特に限定されないが、得られる液晶配向膜の特性の観点から、好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは3質量%以上であり、特には5質量%以上である。
以上のようにして得られた液晶配向処理剤は、基板に塗布する前に濾過することが好ましい。
<液晶表示素子>
本発明の液晶配向処理剤は、基板に塗布し、乾燥、焼成することで塗膜とすることができ、この塗膜面をラビング処理することにより、ラビング用の液晶配向膜として使用される。またラビング処理をしないVA用液晶配向膜、光配向膜としても使用される。
この際、用いる基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、アクリル基板若しくはポリカーボネート基板などのプラスチック基板などを用いることができ、液晶駆動のためのITO電極などが形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の観点から好ましい。また、反射型の液晶表示素子では片側の基板のみにならばシリコンウエハー等の不透明な物でも使用でき、この場合の電極はアルミ等の光を反射する材料も使用できる。
液晶配向処理剤の塗布方法としては、スピンコート法、印刷法、インクジェット法などが挙げられるが、生産性の面から工業的にはフレキソ印刷法が広く用いられており、本発明の液晶配向処理剤においても好適に用いられる。
液晶配向処理剤を塗布した後の乾燥の工程は、必ずしも必要とされないが、塗布後から焼成までの時間が基板ごとに一定していない場合や、塗布後ただちに焼成されない場合には、乾燥工程を含むのが好ましい。乾燥は、基板の搬送等により塗膜形状が変形しない程度に溶媒が蒸発していればよく、その乾燥手段については特に限定されない。具体例を挙げるならば、50〜150℃、好ましくは80〜120℃のホットプレート上で、0.5〜30分、好ましくは1〜5分乾燥させる方法である。
液晶配向処理剤を塗布した基板の焼成は、100〜350℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは150〜300℃であり、さらに好ましくは180〜250℃である。液晶配向処理剤中にアミック酸基が存在する場合は、この焼成温度によってアミック酸からイミドへの転化率が変化するが、本発明の液晶配向処理剤は、必ずしも100%イミド化させる必要は無い。
焼成後の塗膜の厚みは、厚すぎると液晶表示素子の消費電力の面で不利となり、薄すぎると液晶表示素子の信頼性が低下する場合があるので、好ましくは10〜200nm、より好ましくは50〜100nmである。
上記のようにして基板上に形成された塗膜面のラビング処理は、既存のラビング装置を使用することができる。この際のラビング布の材質としては、コットン、レーヨン、ナイロンなどが挙げられる。
上記した手法により得られた液晶配向膜付き基板は、公知の方法で液晶セルを作製し、液晶表示素子とすることができる。液晶セル作製の一例を挙げるならば、液晶配向膜の形成された1対の基板を、好ましくは1〜30μm、より好ましくは2〜10μmのスペーサーを挟んで、ラビング方向が0〜270°の任意の角度となるように設置して周囲をシール剤で固定し、液晶を注入して封止する方法が一般的である。液晶封入の方法については特に制限されず、作製した液晶セル内を減圧にした後液晶を注入する真空法、液晶を滴下した後封止を行う滴下法などが例示できる。
このようにして得られた液晶表示素子は、TN液晶表示素子、STN液晶表示素子、TFT液晶表示素子、OCB液晶表示素子、更には、横電界型の液晶表示素子、VA液晶表示素子など、種々の方式による表示素子に好適に用いられる。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
(実施例1)
3,5−ジアミノベンジル アセテートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 20.0g(0.100mol)をテトラヒドロフラン 200mlに溶解させ、無水酢酸 30.6g(0.300mol)、ピリジン2.4g(0.030mol)を加え、窒素雰囲気下で6時間還流させた。
TLC(Tin-Layer Chromatography)で原料スポットが消失したのを確認し、酢酸エチルにて抽出し、純水にて洗浄し無水酢酸及び酢酸を除き、ブライン洗浄後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥させた。エタノールとイソプロピルアルコールの混合溶媒を用いて再結晶を行い、乳白色の結晶(式[ii]の化合物22g(0.092mol)、収率92%)を得た。
1H-NMR(d-DMSO,δppm):8.80(1H,t),8.67(2H,d),5.33(2H,s),2.13(3H,s)
なお、1H−NMRとは、分子内水素原子の核磁気共鳴スペクトルを意味する。
式[ii]の化合物20.0g(0.083mol)を1,4−ジオキサン200mlに溶解させ、十分脱気と窒素置換を行い、酸化白金2.0gを加え、再び十分脱気を行った上水素ガス雰囲気にし、室温で24時間反応させた。反応終了後、セライトにて酸化白金を取り除き、溶媒除去を行った後、メタノールにて溶解させ、活性炭処理と再結晶(溶媒:エタノール)を行い、乳白色の固体(式[iii]の化合物12g(0.067mol)、収率81%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.11(2H,d),5.98(1H,t),4.92(2H,s),3.60(4H,Br),2.13(3H,s)
ポリアミック酸、およびポリイミドの合成などに使用した化合物の略号は、以下のとおりである。
<テトラカルボン酸二無水物>
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
<ジアミン>
DABAc:3,5−ジアミノベンジル アセテート
DABBu:3,5−ジアミノベンジル ブチレート
DABCPr:3,5−ジアミノベンジル シクロプロパンカルボキシレート
DABCPe:3,5−ジアミノベンジル シクロペンタンカルボキシレート
DABCPP:3,5−ジアミノベンジル 3−シクロペンチルプロパノエート
DABCHx:3,5−ジアミノベンジル シクロヘキサンカルボキシレート
C14DAB:4−テトラデシルオキシ−1,3−ジアミノベンゼン
3−ABA:3−アミノベンジルアミン
<有機溶媒>
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
γ−BL:γ−ブチロラクトン
BC:ブチルセロソルブ
DPM:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
<分子量の測定>
重合反応により得られたポリイミドの分子量は、該ポリイミドをGPC(常温ゲル浸透クロマトグラフィー)装置によって測定し、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド換算値として数平均分子量と重量平均分子量を算出した。
GPC装置:Shodex社製 (GPC-101)
カラム:Shodex社製 (KD803、KD805の直列)
カラム温度:50℃
溶離液:N,N-ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10ml/L)
流速:1.0ml/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、および、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
<イミド化率の測定>
重合反応により得られたポリイミドのイミド化率は、該ポリイミドをd6−DMSO(ジメチルスルホキシド−d6)に溶解させ、1H−NMRを測定し、イミド化せずに残存しているアミド酸基の比率をプロトンピークの積算値の比から求め算出した。
<液晶セルの作製>
実施例2〜7で調製した液晶配向処理剤、実施例13〜24で調製した液晶配向処理剤、および比較例1〜2で調製した液晶配向処理剤について、以下のようにして液晶セルを作製した。
液晶配向処理剤を透明電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃のホットプレート上で10分間焼成を行い、膜厚70nmの塗膜を形成させた。この塗膜面をロール径120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数1000rpm、ロール進行速度50mm/sec、押し込み量0.3mmの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。液晶配向膜付き基板を2枚用意し、その1枚の液晶配向膜面上に6μmのスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう1枚の基板を液晶配向膜面が向き合いラビング方向が直行するようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC−2003(メルク・ジャパン社製)を注入し、注入口を封止して、ツイストネマティック液晶セルを得た。
作製した各液晶セルの物性の測定、および特性の評価の方法を以下に記述した。
なお、実施例2〜7、および比較例1〜2における各液晶配向処理剤の組成、各液晶配向膜についての物性の測定、および特性の評価等の結果は、表1、表2にまとめて示した。また、実施例13〜24における各液晶配向処理剤の組成、各液晶配向膜についての物性の測定、および特性の評価等の結果は、表3、表4にまとめて示した。
<ラビング耐性評価>
ラビング耐性の検証試験として押し込み量を0.5mmに変えた条件でラビングし、膜表面を強焦点レーザー顕微鏡にて観察した。評価は以下のように行った。
○:削れカスやラビング傷が観察されない。
△:削れカスやラビング傷が観察される。
×:膜が剥離する又は目視でラビング傷が観察される。
<プレチルト角測定>
作製したツイストネマティック液晶セルを105℃で5分間加熱した後、プレチルト角の測定と電圧保持率の測定を行った。プレチルト角はクリスタルローテーション法を用いて測定した。
<電圧保持率の測定>
作製したツイストネマティック液晶セルの電圧保持率の測定は、90℃の温度下で4Vの電圧を60μs間印加し、16.67ms後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。なお、電圧保持率の測定には東陽テクニカ社製のVHR−1電圧保持率測定装置を使用した。
<蓄積電荷(RDC)の見積もり>
作製したツイストネマティック液晶セルに、23℃の温度下で直流電圧を0Vから0.1V間隔で1.0Vまで印加し、各電圧でのフリッカー振幅レベルを測定し、検量線を作成した。5分間アースした後、交流電圧3.0V、直流電圧5.0Vを印加し、1時間後のフリッカー振幅レベルを測定し、予め作製した検量線と照らし合わせる事によりRDCを見積もった。
(このRDCの見積もり方法は、フリッカー参照法という。)
(実施例2)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.00g(0.025mol)、ジアミン成分として、DABAcを4.69g(0.026mol)を用い、NMP38.73g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−1)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−1)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、固形分が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて上記の手順で液晶セルを作製し、上記のような物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例3)
ポリアミック酸溶液(PAA−1)20gに、NMPを46.67g加えて希釈し、無水酢酸3.29gとピリジン1.40gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール250ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−1)の白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は12,259、重量平均分子量は35,793であった。また、イミド化率は80%であった。
得られたポリイミド(SPI−1)2gに、NMP18gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にNMP8.0g、BC12.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、NMPが65質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例4)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを6.09g(0.031mol)、ジアミン成分として、DABAcを4.00g(0.022mol)、C14DABを3.04g(0.01mol)用い、NMP74.5g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−2)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−2)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、固形分が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例5)
ポリアミック酸溶液(PAA−2)50gに、NMPを116.67g加えて希釈し、無水酢酸7.39gとピリジン3.15gを加え、50℃で3時間反応させてイミド化した。
この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1.25L中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−2)の白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は16,321、重量平均分子量は39,857であった。また、イミド化率は85%であった。
ポリイミド(SPI−2)2gに、γ−BL18gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.0g、BC6.0g、DPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例6)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを13.53g(0.073mol)、ジアミン成分として、DABAcを4.00g(0.022mol)、3−ABAを3.67g(0.030mol)、C14DABを7.12g(0.022mol)用い、NMP116.0g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−3)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−3)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、固形分が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例7)
ポリアミック酸溶液(PAA−3)100gに、NMPを233.33g加えて希釈し、無水酢酸15.66gとピリジン6.67gを加え、70℃で3時間反応させてイミド化した。
この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1.25L中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−3)の薄茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は18,649、重量平均分子量は41,774であった。また、イミド化率は94%であった。
ポリイミド(SPI−3)2gに、γ−BL18gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.0g、BC6.0g、DPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(比較例1)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを12.5g(0.064mol)、ジアミン成分として、3−ABAを5.56g(0.046mol)、C14DABを6.25g(0.020mol)用い、NMP97.20g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液を得た(PAA−4)。
ポリアミック酸(PAA−4)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、固形分が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、比較対象とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(比較例2)
ポリアミック酸溶液(PAA−4)50gに、NMPを116.67g加えて希釈し、無水酢酸7.39gとピリジン3.15gを加え、70℃で3時間反応させてイミド化を行ったが、反応中にゲル化してしまった。
再度、ポリアミック酸溶液(PAA−4)50gに、NMPを116.67g加えて希釈し、無水酢酸7.39gとピリジン3.15gを加え、イミド化の反応温度を50℃にして行った。
この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール250ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−4)の白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は16,338、重量平均分子量は39,865であった。またイミド化率は80%であった。
ポリイミド(SPI−4)1gに、γ−BL9gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL4.0g、BC3.0g、DPM3.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、比較対象とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
Figure 0005594136
Figure 0005594136
*;光学的フリッカー参照法により、直流電圧(DC)をとめた直後のRDC
(実施例8)
3,5−ジアミノベンジル ブチレートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 20.0g(0.100mol)、ピリジン2.4g(0.030mol)を脱水DMF 200mlに溶解させ、氷浴中でブチリルクロリド 11.80g(0.110mol)を加え、室温で6時間攪拌させた。
TLCで原料スポットが消失したのを確認し、反応溶液を冷やした純水中に注ぎ、析出した固体をろ過し、メタノールと水で洗浄を行った。その後、エタノールとイソプロピルアルコールの混合溶媒を用いて再結晶を行い、乳白色の結晶(式[iv]の化合物24g(0.082mol)、収率82%)を得た。
1H-NMR(d-DMSO,δppm):8.80(t,1H),8.67(d,2H),5.35(s,2H),2.45(m,2H),1.65(m,2H),0.93-0.89(m,3H)
式[iv]の化合物24.0g(0.082mol)を1,4−ジオキサン200mlに溶解させ、十分脱気と窒素置換を行い、白金/カーボン2.4gを加え、再び十分脱気を行った上で水素ガス雰囲気にし、室温で24時間反応させた。反応終了後、白金/カーボンをセライトろ過で取り除き、更に活性炭処理をした上で溶媒除去を行い、茶色の粘体(式[v]の化合物12g(0.058mol)、収率71%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.11(d,2H),5.99(t,1H),4.94(s,2H),3.62(br,4H),2.30-1.98(m,2H),1.61-1.50(m,2H),0.91-0.86(m,3H)
(実施例9)
3,5−ジアミノベンジル シクロプロパンカルボキシレートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 20.0g(0.100mol)、シクロプロパンカルボニルクロリド 15.7mlを、テトラヒドロフラン 200mlに溶解させた。これにピリジン10.0mlを滴下し、室温で24時間攪拌した。反応終了後、純水50mlを加え1時間攪拌した。これに酢酸エチルを加えて溶媒抽出を行い、取り出した有機層を1N塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で順次洗浄した。洗浄後の有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水し、これを濾過した後、ロータリーエバポレーターを用いて濾液から溶媒を留去した。溶媒留去後の残渣を、イソプロピルアルコールを用いて再結晶し、ジニトロ化合物(式[vi]の化合物24g(0.090mol)、収率90%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):8.80(t,1H),8.67(d,2H),5.33(s,2H),1.80-1.73 (m,1H),0.98-0.92(m,4H)
式[vi]の化合物20.0g(0.075mol)、酸化白金2.0gを、1.4−ジオキサン250mlに加え、水素雰囲気下室温で攪拌した。反応終了後、酸化白金をセライトろ過で取り除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。溶媒留去後の残渣をメタノール200mlに溶解させ、活性炭を2.0g加え室温で攪拌した。活性炭をセライトろ過により除去し、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、残渣を酢酸エチル/ヘキサン=1/5を用いて再結晶し、乳白色固体(式[vii]の化合物12.0g(0.582mol)、収率78%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.11(d,2H),5.98(t,1H),4.92(s,2H),3.60(br,4H),1.78-1.65 (m,1H),0.98-0.92(m,4H)
(実施例10)
3,5−ジアミノベンジル シクロペンタンカルボキシレートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 20.0g(0.100mol)、シクロペンタンカルボニルクロリド 12.9mlを、テトラヒドロフラン200mlに溶解させた。これにピリジン9.0mlを滴下し、室温で22時間攪拌した。反応終了後、純水50mlを加え1時間攪拌した。これに酢酸エチルを加えて溶媒抽出を行い、取り出した有機層を1N塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で順次洗浄した。洗浄後の有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水し、これを濾過した後、ロータリーエバポレーターを用いて濾液から溶媒を留去した。溶媒留去後の残渣を、イソプロピルアルコールを用いて再結晶し、ジニトロ化合物(式[viii]の化合物24g(0.082mol)、収率82%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):9.01(t,1H),8.56-8.54(m,2H),5.30(d,2H),2.91-2.83(m,1H),2.03-1.58(m,8H)
式[viii]の化合物24.0g(0.082mol)、白金/カーボン2.5gを、メタノール250mlに加え、水素雰囲気下室温で攪拌した。反応終了後、白金/カーボンをセライトろ過で取り除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。溶媒留去後の残渣をメタノール200mlに溶解させ、活性炭を2.0g加え室温で攪拌した。活性炭をセライトろ過により除去し、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、更に減圧下乾燥して、褐色液体(式[ix]の化合物19.3g(0.082mol)、収率96%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.10(d,2H),5.97(t,1H),4.92(s,2H),3.52(br,4H),2.77(m,1H),1.95-1.51(m,8H)
(実施例11)
3,5−ジアミノベンジル 3−シクロペンチルプロパノエートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 23.1g(0.117mol)、3−シクロペンチルプロピオニルクロリド 19.3mlを、テトラヒドロフラン250mlに溶解させた。これにピリジン10.3mlを滴下し、室温で16時間攪拌した。反応終了後、純水50mlを加え1時間攪拌した。これに酢酸エチルを加えて溶媒抽出を行い、取り出した有機層を1N塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で順次洗浄した。洗浄後の有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水し、これを濾過した後、ロータリーエバポレーターを用いて濾液から溶媒を留去した。溶媒留去後の残渣を、ヘキサン/酢酸エチル=3/1を用いて再結晶し、ジニトロ化合物(式[x]の化合物29.8g(0.092mol)、収率79%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm): 9.02(t,1H),8.57-8.54(m,2H),5.30(s,2H),2.49-2.43(m,2H),1.83-1.45(m,9H),1.18-1.04(m,2H)
式[x]の化合物29.8g(0.092mol)、白金/カーボン3.1を、メタノール300mlに加え、水素雰囲気下室温で攪拌した。反応終了後、白金/カーボンをセライトろ過で取り除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。溶媒留去後の残渣を酢酸エチル/ヘキサン=1/6を用いて再結晶し、薄茶色固体(式[xi]の化合物21.6g(0.082mol)、収率89%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.11(d,2H),5.99(t,1H),4.92(s,2H),3.60(br,4H),2.39-2.34(m,2H),1.81-1.45(m,9H),1.17-1.20(m,2H)
(実施例12)
3,5−ジアミノベンジル シクロヘキサンカルボキシレートの合成;
Figure 0005594136
3,5−ジニトロベンジルアルコール 20.1g(0.101mol)、シクロヘキサンカルボニルクロリド 14.5mlを、テトラヒドロフラン200mlに溶解させた。これにピリジン9.0mlを滴下し、室温で23時間攪拌した。反応終了後、純水50mlを加え1時間攪拌した。これに酢酸エチルを加えて溶媒抽出を行い、取り出した有機層を1N塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で順次洗浄した。洗浄後の有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水し、これを濾過した後、ロータリーエバポレーターを用いて濾液から溶媒を留去した。溶媒留去後の残渣を、イソプロピルアルコールを用いて再結晶し、ジニトロ化合物(式[xii]の化合物25.0g(0.081mol)、収率81%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):9.01(t,1H),8.55-8.53(m,2H),5.30(d,2H),2.44(tt,1H),2.02-1.92(m,2H),1.83-1.64(m,3H),1.55-1.18(m,5H)
式[xii]の化合物24.8g(0.081mol)、白金/カーボン2.5gを、メタノール250mlに加え、水素雰囲気下室温で攪拌した。反応終了後、白金/カーボンをセライトろ過で取り除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。溶媒留去後の残渣をメタノール200mlに溶解させ、活性炭を2.0g加え室温で攪拌した。活性炭をセライトろ過により除去し、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、更に減圧下乾燥して、褐色液体(式[xiii]の化合物19.3g(0.078mol)、収率96%)を得た。
1H-NMR(CDCl3,δppm):6.10(d,2H),5.98(t,1H),4.92(s,2H),3.61(br,4H),2.34(tt,1H),1.98-1.89(m,2H),1.81-1.14(m,8H)
(実施例13)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを7.64g(0.039mol)、ジアミン成分として、DABBu2.50g(0.012mol)、3−ABAを1.95g(0.016mol)、C14DABを3.84g(0.012mol)用い、NMP63.79g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−5)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−5)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例14)
ポリアミック酸溶液(PAA−5)50gに、NMPを116.67g加えて希釈し、無水酢酸7.83gとピリジン3.33gを加え、70℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール1.25L中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−5)の薄茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は16,358、重量平均分子量は38,735であった。また、イミド化率は90%であった。
ポリイミド(SPI−5)2gに、γ−BL18gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.0g、BC6.0g、DPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例15)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.00g(0.025mol)、ジアミン成分として、DABCPrを5.32g(0.026mol)を用い、NMP41.32g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−6)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−6)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例16)
ポリアミック酸溶液(PAA−6)20gに、NMPを46.67g加えて希釈し、無水酢酸3.06gとピリジン1.31gを加え、40℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール250ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−6)の白色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は13,329、重量平均分子量は33,233であった。また、イミド化率は81%であった。
得られたポリイミド(SPI−6)2.00gに、γ−BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.0g、BC6.00g、DPM6.00gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例17)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.52g(0.028mol)、ジアミン成分として、DABCPrを1.79g(0.009mol)、3−ABAを1.42g(0.011mol)、C14DABを2.79g(0.009mol)用い、NMP46.1g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−7)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−7)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例18)
ポリアミック酸溶液(PAA−7)40.0gに、NMPを93.3g加えて希釈し、無水酢酸6.02gとピリジン2.49gを加え、60℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール500ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−7)の白茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は17,430、重量平均分子量は48,532であった。また、イミド化率は90%であった。
このポリイミド(SPI−7)2.00gに、γ−BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.00g、BC6.00g、DPM6.00gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例19)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.71g(0.029mol)、ジアミン成分として、DABCPeを2.11g(0.009mol)、3−ABAを1.47g(0.012mol)、C14DABを2.88g(0.009mol)用い、NMP48.7g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−8)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−8)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例20)
ポリアミック酸溶液(PAA−8)40.0gに、NMPを93.3g加えて希釈し、無水酢酸5.98gとピリジン2.57gを加え、60℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール500ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−8)の白茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は14,757、重量平均分子量は36,865であった。また、イミド化率は90%であった。
このポリイミド(SPI−8)2.00gに、γ−BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.00g、BC6.00g、DPM6.00gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例21)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.71g(0.029mol)、ジアミン成分として、DABCPPを2.36g(0.009mol)、3−ABAを1.47g(0.012mol)、C14DABを2.88g(0.009mol)用い、NMP48.7g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−9)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−9)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例22)
ポリアミック酸溶液(PAA−9)40.0gに、NMPを93.3g加えて希釈し、無水酢酸5.86gとピリジン2.51gを加え、60℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール500ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−9)の白茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は14,900、重量平均分子量は35,161であった。また、イミド化率は91%であった。
このポリイミド(SPI−9)2.00gに、γ−BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.00g、BC6.00g、DPM6.00gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例23)
テトラカルボン酸二無水物成分として、CBDAを5.71g(0.029mol)、ジアミン成分として、DABCHxを2.23g(0.009mol)、3−ABAを1.47g(0.012mol)、C14DABを2.88g(0.009mol)用い、NMP49.2g中、室温で16時間反応させポリアミック酸溶液(PAA−10)を得た。
ポリアミック酸溶液(PAA−10)10.0gをNMP23.3g、BC10.0gを用いて希釈し、ポリアミック酸が6質量%、NMPが64質量%、BCが30質量%の溶液とし、本発明とする液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
(実施例24)
ポリアミック酸溶液(PAA−10)40.0gに、NMPを93.3g加えて希釈し、無水酢酸5.92gとピリジン2.54gを加え、60℃で3時間反応させてイミド化した。この反応溶液を室温程度まで冷却後、メタノール500ml中に投入し、沈殿した固形物を回収した。さらに、この固形物をメタノールで数回洗浄した後、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI−10)の白茶色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は15,864、重量平均分子量は41,355であった。また、イミド化率は88%であった。
このポリイミド(SPI−10)2.00gに、γ−BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ−BL8.00g、BC6.00g、DPM6.00gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミドが5質量%、γ−BLが65質量%、DPMが15質量%、BCが15質量%の溶液とし、本発明の液晶配向処理剤を得た。この塗布液を用いて実施例2と同様に、液晶セルを作製し、物性の測定、特性の評価を行なった。
Figure 0005594136
Figure 0005594136
*;光学的フリッカー参照法により、直流電圧(DC)をとめた直後のRDC
実施例2、4、6、13、15、17、19、21及び23と、比較例1との比較から、ポリアミック酸を含有する液晶配向処理剤において、ジアミン成分の一部若しくは全部を式[1]で表されるジアミンとすることで、液晶セルの電圧保持率が高くなり、かつ、液晶セルに直流電圧を印加した際の蓄積電荷は減少し、さらに、液晶配向膜の耐ラビング性も向上することが解る。また、実施例3、5、7、14、16、18、20、22及び24と、比較例2との比較から、ポリイミドを含有する液晶配向処理剤でも、ジアミン成分の一部若しくは全部を式[1]で表されるジアミンとすることで、同様の効果が得られていることが解る。また、実施例4と実施例6、及び、実施例5と実施例7の比較から、式[1]のジアミンと式[2]のジアミンを組み合わせることで、液晶プレチルト角を大きくする効果が高まっていることが解る。
本発明の液晶配向処理剤により、電圧保持率が高く、かつ直流電圧を印加し、止めた後での蓄積する電荷が少ない配向膜が得られる。そのため、本発明の液晶配向処理剤を用いて作製した液晶表示素子は、信頼性の高い液晶表示デバイスとすることができ、TN液晶表示素子、STN液晶表示素子、TFT液晶表示素子、VA液晶表示素子、IPS液晶表示素子、OCB液晶表示素子など、種々の方式による表示素子に好適に用いられる。
なお、2008年6月17日に出願された日本特許出願2008−158456号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (7)

  1. 下記式[1]のジアミンを含むジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物成分とを反応させて得られるポリアミック酸、又は該ポリアミック酸をイミド化したポリイミド、の少なくとも一方を含有する液晶配向処理剤。
    Figure 0005594136
    (式中、Rは炭素原子数が1〜25の飽和炭化水素基を表す。)
  2. 式[1]で表されるジアミンが、ポリアミック酸の合成に使用する全ジアミン成分の20〜100mol%である、請求項1に記載の液晶配向処理剤。
  3. 式[1]で表されるジアミンが、2つのアミノ基をメタまたはパラの位置に有するジアミンである、請求項1又は2に記載の液晶配向処理剤。
  4. 下記式[2]で表されるジアミンを、テトラカルボン酸二無水物成分と反応させるジアミン成分に含む、請求項1に記載の液晶配向処理剤。
    Figure 0005594136
    (式中のArはベンゼン環またはナフタレン環を表し、Rは炭素原子数が1〜5のアルキレン基であり、Rは水素原子又はメチル基である。)
  5. テトラカルボン酸二無水物成分が、脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物成分である、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜。
  7. 請求項6に記載の液晶配向膜を具備する液晶表示素子。
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