JP5614412B2 - 液晶配向処理剤、液晶配向膜、及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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Description
(1)式[1]で示されるジアミン化合物を含有するジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミド酸、及び該ポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する液晶配向処理剤。
(2)式[1]のX2が単結合又は炭素数1〜5のアルキレン基である上記(1)に記載の液晶配向処理剤。
(3)式[1]のX4が炭素数1〜5のアルキル基である上記(1)又は(2)に記載の液晶配向処理剤。
(4)式[1]のX1が−O−、−CONH−、又は−COO−であり、X3が単結合、又は−O−であり、nが1である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(5)ジアミン成分中の5〜80モル%が式[1]で示されるジアミン化合物である上記(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を用いて得られる液晶配向膜。
(7)上記(6)に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
(8)下記の式[1]で示されるジアミン化合物。
(9)上記(8)に記載の式[1]で示されるジアミン化合物を含有するジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミド酸、又は該ポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミド。
また、本発明によれば、液晶配向処理剤等の原料として有用な新規なジアミン化合物が提供される。
式[1a]の側鎖の端部に存在するオキセタン基は、加熱下でカルボキシル基及び/又は水酸基と反応する。また、2つのオキセタン基も相互に付加重合する。これらの反応により複数の重合体が架橋した構造を形成する。オキセタン基はエポキシ基よりも求核性が高いため反応効率が高い。そのため式[1a]の側鎖を有する複数の重合体はより架橋し易く、架橋密度の高い構造の液晶配向膜が形成されやすい。さらにオキセタン基は4員環構造であるため、カルボキシル基及び/又は水酸基と反応する場合、3員環構造であるエポキシ基と比較して、結合部位にメチレン基を1つ多く含む。加えて式[1a]の側鎖の端部に存在するオキセタン基のために、架橋密度の高い構造と共に伸びや靭性の高い性質を有する液晶配向膜が得られ易い。このことによりラビングの際に重合体の延伸性が阻害され難く、傷や削れが起こり難くなるものと推察される。
さらに、式[1a]の側鎖の端部に存在するオキセタン基は、架橋反応を効率的に進行させることができ、それにより、架橋性化合物を添加した際に液晶表示素子特性の低下などの原因となる未反応の架橋性化合物の残留がない。
本発明の特定ジアミン化合物は、下記の式[1]で示されるオキセタン基を有するジアミン化合物である。
式[1]中、X2は単結合、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、非芳香族環式炭化水素基、又は芳香族炭化水素基である。
炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基は、直鎖状でもよいし、分岐していてもよい。また、不飽和結合を有していてもよい。
式[1]中、nは1〜4の整数である。好ましくは、テトラカルボン酸二無水物との反応性の点から、1〜3であり、1であるのがさらに好ましい。
式[1]のX1が−O−、−CONH−、又は−COO−であり、X3が単結合、又は−O−であり、nが1であるのが特に好ましい。
式[1]におけるX1、X2、X3、X4及びnの好ましい組み合わせは、下記の表1に示す通りである。
本発明の式[1]で示される特定ジアミン化合物を製造する方法は特に限定されないが、好ましい方法としては、以下の方法が挙げられる。
本発明の特定ジアミン化合物は、下記式[2]で示すジニトロ体を合成し、さらにニトロ基を還元して、アミノ基に変換することで得られる。
ジニトロ基を還元する方法には、特に制限はなく、通常、パラジウム−炭素、酸化白金、ラネーニッケル、白金黒、ロジウム−アルミナ、硫化白金炭素などを触媒として用い、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アルコール系溶剤などの溶媒中、水素ガス、ヒドラジン、塩化水素などによって行う方法がある。
式[2]のジニトロ体は、ジニトロベンゼンに対して、X1を介して、−X2−X3を結合させる方法などで得ることができる。
アミド結合では、対応するジニトロ基含有酸クロリド体と、X2、X3及びX4を有するオキセタン基を含むアミノ基置換体とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
エステル結合の場合は、対応するジニトロ基含有酸クロリド体と、X2、X3及びX4を有するオキセタン基を含む水酸基置換誘導体とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
逆エステル結合の場合は、対応するジニトロ基含有水酸基誘導体と、X2、X3及びX4を有するオキセタン基を含む酸クロリド体とをアルカリ存在下で反応させる方法が挙げられる。
本発明においては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、特定ジアミン化合物以外のその他のジアミン化合物を、ジアミン成分として併用することができる。その具体例を以下に挙げる。
本発明に用いるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
本発明の重合体は、上記のように、特定ジアミン化合物を原料とするポリアミド酸、又は該ポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミドである。
本発明の重合体から得られる液晶配向膜は、上記ジアミン成分における特定ジアミン化合物の含有割合が多くなるほど、プレチルト角の熱に対する安定性が向上する。
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、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、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、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モノメチルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどである。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、ポリアミド酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミド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ド酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒は脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
本発明のポリイミドにおいて、アミド酸基の脱水閉環率(イミド化率)は、必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて、例えば、45〜85%の範囲など調整することができる。
ポリアミド酸をイミド化させる方法としては、ポリアミド酸の溶液をそのまま加熱する熱イミド化、ポリアミド酸の溶液に触媒を添加する触媒イミド化が挙げられる。
ポリアミド酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100℃〜400℃、好ましくは120℃〜250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行う方が好ましい。
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を形成するための塗布液であり、樹脂被膜を形成するための樹脂成分が有機溶媒に溶解した溶液である。ここで、前記の樹脂成分は、上記した本発明の重合体から選ばれる少なくとも一種の重合体を含む樹脂成分である。その際、樹脂成分の含有量は1質量%〜20質量%が好ましく、より好ましくは3質量%〜15質量%、特に好ましくは3〜10質量%である。
本発明の液晶配向処理剤は、上記以外の成分を含有してもよい。その例としては、液晶配向処理剤を塗布した際の膜厚均一性や表面平滑性を向上させる溶媒や化合物、液晶配向膜と基板との密着性を向上させる化合物などである。
例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、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モノメチルエーテル、プロピレングリコール−tert−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、n−へキサン、n−ペンタン、n−オクタン、ジエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルエチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、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、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、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の低表面張力を有する溶媒などが挙げられる。
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる化合物としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノ二オン系界面活性剤などが挙げられる。
例えば、3−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、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、N,N,N’,N’,−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’,−テトラグリシジル−4、4’−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。
本発明の液晶配向処理剤には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、液晶配向膜の誘電率や導電性などの電気特性を変化させる目的の誘電体や導電物質を添加してもよい。
本発明の液晶配向処理剤は、基板上に塗布、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をして、又は垂直配向用途などでは配向処理無しで液晶配向膜として用いることができる。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、アクリル基板や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る。また、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。
以上のようにして、本発明の液晶配向処理剤を用いて作製された液晶表示素子は、信頼性に優れたものとなり、大画面で高精細の液晶テレビなどに好適に利用できる。
「本発明の特定ジアミン化合物の合成」
<実施例1>
ジアミン化合物(4)の合成
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):9.26(1H,t,J=2.0Hz),9.16(1H,dd,
J=1.2Hz),4.63-4.50(4H,m),4.59(2H,s),1.47(3H,s).
化合物(3)(30.00g、101mmol)と5%Pd−C(3g)のテトラヒドロフラン(300ml)の混合物を、水素存在下、室温にて攪拌した。反応終了後、ろ過し、ろ液を減圧下、濃縮した。得られた粗物にヘキサン(200ml)を加え攪拌した。攪拌後、結晶をろ過、ヘキサン洗浄した。再び、得られた結晶を、エタノール(100ml)中に加え、攪拌した後、結晶をろ過し、エタノールにて洗浄したところ、ジアミン化合物(4)(白色結晶,21.45g,得率90%)を得た。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):6.78(2H,d,J=2.4Hz),6.18(1H,t,J=2.4Hz),4.63(2H,d,J=6.0Hz),4.44(2H,d,J=6.0Hz),4.32(2H,s),3.745(4H,brord),1.40(3H, s).
下記する実施例2〜9及び比較例1〜4では、ポリアミド酸又はポリイミドの合成例を記載するが、それぞれの記載で使用される略号の意味、ポリアミド酸及びポリイミドの分子量の測定、及びイミド化率の測定は以下のとおりである。また、実施例2〜9及び比較例1〜4で合成されたポリアミド酸及びポリイミドの内容を、それぞれ表2及び表3にまとめて示す。
(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
BODA: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
p−PDA:p−フェニレンジアミン
PCH7DAB:1,3−ジアミノ−4−〔4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロへキシル)フェノキシ〕ベンゼン
PBCH5DAB:1,3−ジアミノ−4−{4−〔トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロへキシル)シクロへキシル〕フェノキシ}ベンゼン
m−PBCH5DAB:3,5−ジアミノ−{4−〔トランス−4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕フェニル}ベンゾアート
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ
(ポリアミド酸、ポリイミドの分子量の測定)
ポリアミド酸及びポリイミドの分子量は、昭和電工社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)、Shodex社製カラム(KD−803、KD−805)を用い以下のようにして測定した。
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)。
ポリイミド粉末20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード φ5)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6、0.05%TMS(テトラメチルシラン)混合品)0.53mlを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液を日本電子データム社製NMR測定器(JNW−ECA500)にて500MHzのプロトンNMRを測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5から10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1−α・x/y)×100
上記式において、xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
BODA(3.51g,14.0mmol)、PCH7DAB(0.89g,2.34mmol)、p−PDA(1.77g、16.4mmol)、ジアミン(4)(1.10g,4.66mmol)をNMP(14.4g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.84g,9.38mmol)とNMP(12.3g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸(A)の溶液(濃度25.4質量%)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は23,900、重量平均分子量は59,500であった。
実施例2と同様にして得られたポリアミド酸(A)の溶液(20.0g)に、NMPを加え濃度6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.48g)、ピリジン(1.90g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(300ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(B)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は53%であり、数平均分子量は21,300、重量平均分子量は51,200であった。
BODA(3.48g,13.9mmol)、PCH7DAB(0.44g,1.16mmol)、p−PDA(1.63g、15.1mmol)、ジアミン(4)(1.64g,6.94mmol)をNMP(14.6g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.82g,9.27mmol)とNMP(12.7g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸(C)の溶液(濃度24.8質量%)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は24,100、重量平均分子量は59,200であった。
実施例4と同様にして得られたポリアミド酸(C)の溶液(20.2g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.50g)、ピリジン(1.95g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(300ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(D)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は22,400、重量平均分子量は52,500であった。
BODA(3.50g,14.0mmol)、PCH7DAB(4.44g,11.7mmol)、p−PDA(1.01g、9.34mmol)、ジアミン(4)(0.55g,2.33mmol)をNMP(17.5g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.83g,9.33mmol)とNMP(15.9g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸溶液(濃度25.3質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.53g)、ピリジン(3.31g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(310ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(E)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は80%であり、数平均分子量は16,300、重量平均分子量は45,400であった。
BODA(3.50g,14.0mmol)、PBCH5DAB(0.50g,1.16mmol)、p−PDA(1.89g、17.5mmol)、ジアミン(4)(1.10g,4.66mmol)をNMP(14.9g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.83g,9.33mmol)とNMP(12.3g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸溶液(濃度24.5質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.45g)、ピリジン(1.93g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(280ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(F)粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は22,600、重量平均分子量は53,100であった。
BODA(3.55g,14.2mmol)、PBCH5DAB(3.07g,7.10mmol)、p−PDA(1.28g、11.8mmol)、ジアミン(4)(1.12g,4.74mmol)をNMP(16.5g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.86g,9.48mmol)とNMP(15.9g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸溶液(濃度25.2質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.5g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.50g)、ピリジン(3.30g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(330ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(G)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は81%であり、数平均分子量は16,100、重量平均分子量は44,800であった。
BODA(3.50g,14.0mmol)、m−PBCH5DAB(3.12g,7.00mmol)、p−PDA(1.26g、11.7mmol)、ジアミン(4)(1.10g,4.66mmol)をNMP(16.4g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.83g,9.33mmol)とNMP(15.3g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸溶液(濃度25.4質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.48g)、ピリジン(1.95g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(300ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(H)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は18,200、重量平均分子量は48,500であった。
BODA(3.53g,14.1mmol)、PCH7DAB(0.89g,2.34mmol)、p−PDA(2.29g、21.2mmol)をNMP(13.1g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.85g,9.43mmol)とNMP(12.4g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸(I)の溶液(濃度25.0質量%)を得た。このポリアミド酸の数平均分子量は25,400、重量平均分子量は63,300であった。
合成例1と同様にして得られたポリアミド酸(I)の溶液(20.0g)に、NMPを加え6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(2.48g)、ピリジン(1.92g)を加え、80℃で4時間反応させた。この反応溶液をメタノール(290ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(J)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は55%であり、数平均分子量は22,300、重量平均分子量は56,300であった。
BODA(3.51g,14.0mmol)、PCH7DAB(4.45g,11.7mmol)、p−PDA(1.26g、11.7mmol)をNMP(17.3g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.83g,9.33mmol)とNMP(15.3g)を加え、40℃で6時間反応させポリアミド酸溶液(濃度25.3質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.1g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.50g)、ピリジン(3.30g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(320ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(K)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は80%であり、数平均分子量は16,100、重量平均分子量は44,200であった。
BODA(3.50g,14.0mmol)、PBCH5DAB(3.03g,7.00mmol)、p−PDA(1.77g、16.4mmol)をNMP(16.2g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.83g,9.33mmol)とNMP(15.0g)を加え、40℃で6時間反応させてポリアミド酸溶液(濃度24.5質量%)を得た。
得られたポリアミド酸溶液(20.0g)にNMPを加え、6質量%に希釈した後、イミド化触媒として無水酢酸(4.48g)、ピリジン(3.28g)を加え、90℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(320ml)に注ぎ、生成した沈殿物を濾別した。この沈殿物をメタノールで洗浄し、100℃で減圧乾燥してポリイミド(L)の粉末を得た。このポリイミドのイミド化率は81%であり、数平均分子量は19,500、重量平均分子量は49,400であった。
下記する実施例10〜17及び比較例5〜11では、液晶配向処理剤の製造例を記載するが、各液晶配向処理剤の評価のために使用される、[液晶セルの作製]、[液晶配向性及びプレチルト角の評価]及び[電気特性の評価]は、下記のとおりである。また、実施例10〜17及び比較例5〜11で得られた各液晶配向処理剤の内容及び特性を、それぞれ表4及び表5にまとめて示す。
液晶配向処理剤を3×4cmITO電極付き基板のITO面にスピンコートし、ホットプレート上にて80℃で5分間、熱循環型クリーンオーブン中にて210℃で30分間加熱処理をして膜厚100nmのポリイミド塗膜を得た。塗膜面をロール径120mm、レーヨン布のラビング装置にて、回転数700rpm、移動速度40mm/sec、押し込み量0.3mmの条件にてラビング処理をし、液晶配向膜付き基板を得た。この液晶配向膜付き基板を2枚用意し、液晶配向膜面を内側にして6μmのスペーサー挟み、ラビング方向が逆向きになるようにして組み合わせ、シール剤で周囲を接着して空セルを作製した。この空セルに減圧注入法で液晶(メルク・ジャパン社製、ZLI−2293)を注入し、注入口を封止して、アンチパラレル配向のネマティック液晶セル(以下、液晶セルともいう)を得た。但し、実施例14、実施例16、実施例17、比較例3〜比較例7においては液晶としてMLC−6608(メルク・ジャパン社製)を用いた。
上記の[液晶セルの作製]で得られた液晶セルについて、液晶注入後(初期)、95℃5分加熱処理後(表4中の処理1)及び120℃で5時間加熱処理後95℃で5分間加熱処理後(表4中の処理2)にそれぞれプレチルト角を測定した。プレチルト角は液晶セルの中心及び中心から上下1cmの箇所の3箇所を測定し、それらの平均値をプレチルト角の値とした。その際、測定は室温下でプレチルト角測定装置(ELSICON社製 モデルPAS−301)を用いた。
また、初期及び各加熱処理後の液晶セルについて、偏光顕微鏡観察により液晶の配向均一性を確認した。液晶が均一に配向している状態を○、液晶の配向に乱れが観察されたものを×と評価した。
上記の[液晶セルの作製]で得られた液晶セルに、80℃の温度下で4Vの電圧を60μs間印加し、16.67ms後及び1667ms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(表5中の初期の電圧保持率)として求めた。
更に、電圧保持率測定後の液晶セルを100℃に設定した恒温槽に21日間放置し、上記と同様にして電圧保持率(表5中の高温放置後の電圧保持率)の測定を行った。
上記の[液晶セルの作製]で得られたラビング処理後の液晶配向膜付き基板の表面を共焦点レーザー顕微鏡で観察し、ラビング傷の有無を確認した。
ラビング傷が観察されないものを○、ラビング傷があるものを×とした。
実施例2と同様にして得られたポリアミド酸(A)の溶液(10.2g)、NMP(9.71g)及びBCS(20.0g)を、25℃にて12時間混合して液晶配向処理剤(1)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例3と同様にして得られたポリイミド(B)の粉末(2.51g)、NMP(24.5g)及びBCS(11.6g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(2)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例4と同様にして得られたポリアミド酸(C)の溶液(10.5g)、NMP(11.6g)及びBCS(18.0g)を、25℃にて12時間混合して液晶配向処理剤(3)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例5と同様にして得られたポリイミド(D)の粉末(2.50g)、NMP(18.7g)及びBCS(17.3g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(4)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例6と同様にして得られたポリイミド(E)の粉末(2.55g)、NMP(26.9g)及びBCS(9.81g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(5)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例7と同様にして得られたポリイミド(F)の粉末(2.48g)、NMP(16.6g)及びBCS(19.2g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(6)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例8と同様にして得られたポリイミド(G)の粉末(2.50g)、NMP(28.3g)及びBCS(7.69g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(7)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
実施例9と同様にして得られたポリイミド(H)の粉末(2.50g)、NMP(22.6g)及びBCS(13.4g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(8)を得た。この液晶配向処理剤に濁りや析出などの異常は見られず、均一な溶液であることが確認された。
比較例1で得たポリアミド酸(I)の溶液(10.5g)に、NMP(9.71g)、BCS(20.2g)を加え、25℃にて12時間攪拌することで、液晶配向処理剤(9)を得た。
比較例2で得たポリイミド(J)の粉末(2.45g)、NMP(24.0g)及びBCS(11.3g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(10)を得た。
比較例3で得たポリイミド(K)の粉末(2.50g)、NMP(26.4g)、BCS(9.62g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(11)を得た。
比較例3と同様にして得られたポリイミド(K)の粉末(2.45g)、NMP(31.1g)、BCS(11.3g)及び架橋性化合物KK1(0.49g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(12)を得た。
比較例4で得たポリイミド(L)の粉末(2.50g)、NMP(31.7g)、BCS(11.5g)及び架橋性化合物KK1(0.50g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(13)を得た。
比較例3と同様にして得られたポリイミド(K)の粉末(2.48g)、NMP(32.0g)、BCS(11.1g)及び架橋性化合物KK2(0.50g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(14)を得た。
比較例4と同様にして得られたポリイミド(L)の粉末(2.52g)、NMP(31.8g)、BCS(11.4g)及び架橋性化合物KK2(0.51g)を、50℃にて15時間混合して液晶配向処理剤(15)を得た。
また、実施例10、12と比較例5との比較、及び実施例11、13〜17と比較例6、7との比較からして、実施例の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、ラビング処理に伴う削れがなく、かつプレチルト角の熱に対する安定性が大きく向上した。これにより、これらの実施例の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、長時間高温環境下で使用、あるいは放置されるような過酷条件においても、表示ムラが発生しない液晶表示素子を得ることができる。
他方、比較例8〜11の液晶配向処理剤から得られた液晶配向膜は、初期の電圧保持率に対する高温放置後の電圧保持率の低下が大きかった。
Claims (9)
- 式[1]で示されるジアミン化合物を含有するジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミド酸、及び該ポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する液晶配向処理剤。
- 式[1]のX2が単結合又は炭素数1〜5のアルキレン基である請求項1に記載の液晶配向処理剤。
- 式[1]のX4が炭素数1〜5のアルキル基である請求項1又は請求項2に記載の液晶配向処理剤。
- 式[1]のX1が−O−、−CONH−、又は−COO−であり、X3が単結合、又は−O−であり、nが1である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
- ジアミン成分中の5〜80モル%が式[1]で示されるジアミン化合物である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
- 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜。
- 請求項6に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
- 請求項8に記載の式[1]で示されるジアミン化合物を含有するジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて得られるポリアミド酸、又は該ポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミド。
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