JP5761532B2 - 液晶配向剤、液晶配向膜、液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
(式中、R11は、Hまたはメチル基である)
(式中、R12はHまたは炭素数1〜4のアルキル基であり、Z1は炭素数1〜12のアルキル基または炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい二価の芳香環もしくは複素環であり、Z2は炭素数1〜12のアルキル基または炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい一価の芳香環もしくは複素環である。)
本発明の液晶配向剤は、液晶を垂直に配向させる側鎖と、メタクリル基、アクリル基、ビニル基及びシンナモイル基から選択される少なくとも一種を含む光反応性の側鎖とを有するポリイミド前駆体、及び、このポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも一種の重合体と、2つ以上の末端に光重合または光架橋する基をそれぞれ有する重合性化合物と、溶媒とを有するものである。液晶配向剤とは液晶配向膜を作成するための溶液であり、液晶配向膜とは液晶を所定の方向、本発明においては垂直方向に配向させるための膜である。
(式中、R’は一価の有機基を表す。)
(式(a)中l、m及びnはそれぞれ独立に0又は1の整数を表し、R3は炭素数2〜6のアルキレン基、−O−、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、又は炭素数1〜3のアルキレン−エーテル基を表し、R4、R5及びR6はそれぞれ独立にフェニレン基又はシクロアルキレン基を表し、R7は水素原子、炭素数2〜24のアルキル基又はフッ素含有アルキル基、一価の芳香環、一価の脂肪族環、一価の複素環、又はそれらからなる一価の大環状置換体を表す。)
(式(b)中、R8は単結合又は−CH2−、−O−、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−NH−、−CH2O−、−N(CH3)−、−CON(CH3)−、−N(CH3)CO−、のいずれかを表し、R9は単結合、又は、非置換またはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜20のアルキレン基を表し、アルキレン基の−CH2−は−CF2−又は−CH=CH−で任意に置き換えられていてもよく、次に挙げるいずれかの基が互いに隣り合わない場合において、これらの基に置き換えられていてもよい;−O−、−COO−、−OCO−、−NHCO−、−CONH−、−NH−、二価の炭素環、二価の複素環。R10は、メタクリル基、アクリル基、ビニル基、シンナモイル基を表す。)
(式(2)中のl、m、n、R3〜R7の定義は、上記式(a)と同じである。)
(式(3)及び式(4)中、A10は−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH2−、−O−、−CO−、又は−NH−を表し、A11は単結合若しくはフェニレン基を表し、aは上記式(a)で表される液晶を垂直に配向させる側鎖と同一の構造を表し、a’は上記式(a)で表される液晶を垂直に配向させる側鎖と同一の構造から水素等の元素が一つ取れた構造である二価の基を表す。)
(式(5)中、A14は、フッ素原子で置換されていてもよい、炭素数3〜20のアルキル基であり、A15は、1,4−シクロへキシレン基、又は1,4−フェニレン基であり、A16は、酸素原子、又は−COO−*(ただし、「*」を付した結合手がA15と結合する)であり、A17は酸素原子、又は−COO−*(ただし、「*」を付した結合手が(CH2)a2と結合する。)である。また、a1は0、又は1の整数であり、a2は2〜10の整数であり、a3は0、又は1の整数である。)
(式[A−1]〜式[A−5]中、A1は、炭素数2〜24のアルキル基又はフッ素含有アルキル基である。)
(式[A−6]及び式[A−7]中、A2は、−O−、−OCH2−、−CH2O−、−COOCH2−、又は−CH2OCO−を示し、A3は炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシ基である。)
(式[A−8]〜式[A−10]中、A4は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH2−、−CH2OCO−、−CH2O−、−OCH2−、又は−CH2−を示し、A5は炭素数1〜22のアルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基又はフッ素含有アルコキシ基である。)
(式[A−11]及び式[A−12]中、A6は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−COOCH2−、−CH2OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2−、−O−、又は−NH−を示し、A7はフッ素基、シアノ基、トリフルオロメタン基、ニトロ基、アゾ基、ホルミル基、アセチル基、アセトキシ基、又は水酸基である。)
(式[A−13]及び式[A−14]中、A8は、炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4−シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
(式[A−15]及び式[A−16]中、A9は、炭素数3〜12のアルキル基であり、1,4-シクロヘキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
(式[A−25]〜式[A−30]中、A12は、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−CH2−、−O−、−CO−、又は−NH−を示し、A13は炭素数1〜22のアルキル基又はフッ素含有アルキル基を示す。)
(式(6)中のR8、R9及びR10の定義は、上記式(b)と同じである。)
(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に単結合、又は、−O−、−COO−、−NHCO−、−NH−より選ばれる結合基、Yは非置換またはフッ素原子によって置換されている炭素数1〜20のアルキレン基を表す。)
(重合性化合物(RM1)の合成)
冷却管付き300mlナスフラスコに、4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド5.0g(23.8mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸7.9g(47.6mmol)、10%塩酸(aq)33ml、テトラヒドロフラン(THF)100ml、塩化スズ(II)9.5g(50mmol)を加えて混合物とし、70℃で20時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を純水300mlに注ぎ、白色固体を得た。得られた固体を分離し、再結晶(ヘキサン/クロロホルム=2/1)で精製した後、白色固体3.5gを得た。この固体をNMRで測定した結果、この白色の固体が目的の下記反応式に示される重合性化合物(RM1)であることが確認された。収率は72%であった。
1H-NMR(CDCl3) δ:2.99(m, 2H), 3.42(m, 2H), 5.60(m, 2H), 5.74(m, 2H), 6.36(m, 2H), 7.42(m, 4H), 7.60(m, 4H).
冷却管付き300mlナスフラスコに、4、4’−ビフェノール 6.7g(35.9mmol)、2−(4−ブロモブチル)−1,3−ジオキソラン 15.0g(71.7mmol)、炭酸カリウム19.8g(143mmol)、およびアセトン150mlを加えて混合物とし、60℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し、黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水200mlを混合し、クロロホルム80mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.65(m, 4H), 1.74(m, 4H), 1.87(m, 4H), 3.86(m, 4H), 3.97(m, 8H), 4.89(t, 2H), 6.92(m, 4H), 7.44(m, 4H).
1H-NMR(CDCl3) δ:1.69(m, 12H), 2.61(m, 2H), 3.09(m, 2H), 4.00(t, 4H), 4.57(m, 2H), 5.64(m, 2H), 6.24(m, 2H), 6.92(d, 4H), 7.45(m, 4H).
冷却管付き500mlナスフラスコに、4、4’−ビフェノール 11.2g(60mmol)、2−(2−ブロモエチル)−1,3−ジオキソラン25.0g(138mmol)、炭酸カリウム35.9g(260mmol)、およびアセトン200mlを加えて混合物とし、60℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し、黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水200mlを混合し、クロロホルム100mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
1H-NMR(CDCl3) δ:2.19(m, 4H), 3.89(m, 4H), 4.01(m, 4H), 4.16(m, 4H), 5.11(m, 2H), 6.95(m, 4H), 7.45(m, 4H).
1H-NMR(CDCl3) δ: 2.18(m, 4H), 2.76(m, 2H), 3.16(m, 2H), 4.18(m, 4H), 4.84(m, 2H), 5.67(m, 2H), 6.27(m, 2H), 6.95(d, 4H), 7.46(m, 4H).
冷却管付き500mlナスフラスコに、ビフェノール14.9g(80.0mmol)、5−ブロモペンチルアセテート35g(167.0mmol)、炭酸カリウム41.5g(300mmol)、およびアセトン250mlを加えて混合物とし、温度60℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、反応液を純水600mlに注ぎ、白色固体33.6gを得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が下記反応式に示される化合物(RM4−A)であることが確認された。収率は95%であった。
1H NMR (CDCl3) δ: 1.57 (m, 4H), 1.74 (m, 4H), 1.86 (m, 4H), 2.06 (s, 6H), 4.02 (t, 4H), 4.12 (t, 4H), 6.95 (d, 4H), 7.47 (d, 4H).
1H NMR (DMSO-d6) δ: 1.46 (m, 8H), 1.71 (m, 4H), 3.41 (m, 4H), 3.98 (m, 4H), 4.39 (m, 2H), 6.96 (m, 4H), 7.51 (m, 4H).
1H-NMR(CDCl3) δ:1.56(m, 4H), 1.74(m, 4H), 1.82(m, 4H), 1.97(s, 6H), 4.03(m, 4H), 4.20(m, 4H), 5.55(m, 2H), 6.10(m, 2H), 6.94(d, 4H), 7.45(d, 4H).
公知の下記式で表される重合性化合物を、重合性化合物(RM5)とした。
冷却管付き200mlナスフラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸メチル7.61g(50.0mmol)、6−ブロモ−1−ヘキサノール9.1g(50.0mmol)、炭酸カリウム13.8g(100mmol)、およびアセトン70mlを加えて混合物とし、64℃で24時間撹拌しながら反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過して減圧下で溶媒を留去し、黄色の湿潤固体を得た。この固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063−0.200mm,メルク製,溶出液:へキサン/酢酸エチル=1/1(v/v))により精製した。得られた溶液から溶媒を留去し、白色の固体11.3gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、下記反応式に示される化合物(RM6−A)であることが確認された。収率は90%であった。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.3-1.7 (m, 8H), 3.67 (m, 2H), 3.88 (s, 3H), 4.03 (t, 2H), 6.91 (d, 2H), 7.99 (d, 2H).
1H-NMR(CDCl3) δ:1.3-1.8 (m, 6H), 2.49 (t, 2H), 3.88 (s, 3H), 3.99 (t, 2H), 6.87 (d, 2H), 7.99 (d, 2H), 9.78 (s, 1H).
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.3-1.8 (m, 8H), 2.62 (m, 1H), 3.04 (s, 1H), 3.81 (s, 3H), 4.05 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.70 (s, 1H), 6.01 (s, 1H), 7.03 (d, 2H), 7.89 (d, 2H).
次に、冷却管付き50mlナスフラスコに、得られた白色固体1.1g、Amberlyst(登録商標)15(ロームエンドハース社 商品名)1.0g、およびTHF20.0mlを加えて混合物とし、70℃で5時間撹拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体を再結晶(ヘキサン/酢酸エチル=1/1(v/v))で精製した後、白色固体0.9gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、下記反応式に示される化合物(RM6−D)であることが確認された。収率は71%であった。
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.2-1.8 (m, 8H), 2.60 (m, 1H), 3.09 (m, 1H), 4.04 (m, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.69 (s, 1H), 6.02 (s, 1H), 6.99 (d, 2H), 7.88 (d, 2H), 12.5 (s, broad, 1H).
1H-NMR (CDCl3) δ: 1.15 (m, 4H), 1.50 (m, 8H), 1.66 (m, 2H), 1.79 (m, 8H), 1.92 (m, 4H), 2.60 (m, 2H), 3.08 (m, 2H), 4.01 (m, 4H), 4.12 (m, 4H), 4.53 (m, 2H), 5.63 (d, 2H), 6.24 (d, 2H), 6.89 (d, 4H), 7.97 (d, 4H).
上記方法で得られた化合物(RM6−D)6.1g(20.0mmol)、4−[(6―アクリルオキシ)ヘキシルオキシ]フェノール(SYNTHON Chemicals社)5.3g(20.0mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.1g、および少量のBHTを室温にて攪拌下、塩化メチレン100mlに懸濁させ、それにジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)5.1g(25.0mmol)を溶解させた溶液を加えて終夜攪拌した。析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、0.5N−HCl 100ml、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100ml、飽和食塩水150mlにて順次2回ずつ洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去して、黄色固体を得た。この固体をシリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mmメルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、下記反応式に示される重合性化合物(RM7)4.3gを得た。NMRで測定した結果を以下に示す。また、収率は39%であった。
1H NMR (CDCl3) δ:1.53 (m, 10H), 1.72 (m, 2H), 1.79 (m, 4H), 2.58 (m, 1H), 3.07 (m, 1H), 3.96 (t, 2H), 4.05 (t, 2H), 4.18 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.64 (d, 1H), 5.81 (d, 1H), 6.14 (m, 1H), 6.24 (d, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.97 (m, 4H), 7.09 (d, 2H), 8.14 (d, 2H).
下記反応式に示される化合物(RM8−A)2.1g(7.3mmol)、化合物(RM8−B)2.5g(7.3mmol)、DMAP 0.015g及び少量BHTを室温にて攪拌下、塩化メチレン30mlに懸濁させ、それに塩化メチレン5mlに溶解させたDCC 1.8g(9.0mmol)を加えて終夜攪拌後、析出したDCCウレアをろ別しそのろ液を順次各50mlの0.5N−HClと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水にて2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、エタノールによる再結晶操作で、下記反応式に示される重合性化合物(RM8)1.3gを得た。NMRで測定した結果を以下に示す。また、収率は30%であった。
1H NMR (CDCl3)): δ 1.40-1.90 (m, 14H), 2.64 (m, 1H), 3.07 (m, 1H), 4.00 (t, 2H), 4.05 (t, 2H), 4.18 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.83 (d, 1H), 6.14 (m, 1H), 6.25 (d, 1H), 6.37 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.26 (d, 2H), 7.50 (d, 2H), 7.57 (d, 2H), 8.17 (d, 2H).
冷却管付き100mlナスフラスコに、4−ヒドロキシベンズアルデヒド6.1g(50mmol)、6−ブロモ−1−ヘキサノール9.1g(50mmol)、炭酸カリウム13.8g(100mmol)、及びアセトン100mlを加えて混合物とし、64℃で24時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水70mlを混合し、ジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
1H NMR (DMSO-d6) δ: 1.55 (m, 4H), 1.62 (m, 2H), 1.84 (m, 2H), 3.67 (t, 2H), 4.05 (t, 2H), 4.20 (t, 2H), 7.00 (d, 2H), 7.84 (d, 2H), 9.88 (s, 1H).
1H NMR (CDCl3) δ: 1.48 (m, 4H), 1.75 (m, 2H), 1.85 (m, 2H), 4.05 (t, 2H), 4.18 (t, 2H), 5.81 (d, 1H), 6.14 (m, 1H), 6.37 (d, 1H), 6.99 (m, 2H), 7.82 (m, 2H), 9.88 (s, 1H).
1H NMR (CDCl3) δ: 1.48 (m, 4H), 1.75 (m, 4H), 2.94 (m, 1H), 3.39 (m, 1H), 3.95 (t, 2H), 4.17 (t, 2H), 5.45 (t, 1H), 5.68 (m, 1H), 5.83 (m, 1H), 6.13 (m, 1H), 6.30 (m, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.88 (d, 2H), 7.26 (m, 2H).
上記と同様の方法で得られた化合物(RM6−D)22.0g(72.4mmol)、1,4−フェニルジメタノール5.0g(36.2mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.35gおよび少量のBHTを室温にて撹拌下、塩化メチレン100mlに懸濁させ、それに塩化メチレン50mlに溶解させたジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)17.0g(80.0mmol)を加えて48時間撹拌して反応させた。反応終了後、析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、順次、各60mlの0.5N−HClと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水にて2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、エタノールによる再結晶操作で、下記反応式に示される重合性化合物(RM10)16.6gを得た。NMRで測定した結果を以下に示す。また、収率は65%であった。
1H-NMR (CDCl3) δ: 1.46 (m, 12H), 1.80 (m, 4H), 2.60 (m, 2H), 3.08 (m, 2H), 4.01 (m, 4H), 4.56 (m, 2H), 5.34 (s, 4H), 5.63 (d, 2H), 6.23 (d, 2H), 6.90 (d, 4H), 7.46 (s, 4H),8.00 (d, 4H).
上記と同様の方法で得られた化合物(RM6−D)6.1g(20.0mmol)、4,4’−ビフェニルジメタノール2.1g(10.0mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.15gおよび少量のBHTを室温にて撹拌下、塩化メチレン50mlに懸濁させ、それに塩化メチレン25mlに溶解させたジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)5.3g(25.0mmol)を加えて48時間撹拌して反応させた。反応終了後、析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、順次、各60mlの0.5N−HClと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水にて2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、エタノールによる再結晶操作で、下記反応式に示される重合性化合物(RM11)6.4gを得た。NMRで測定した結果を以下に示す。また、収率は81%であった。
1H-NMR (CDCl3) δ: 1.48 (m, 12H), 1.75 (m, 4H), 2.60 (m, 2H), 3.08 (m, 2H), 4.01 (m, 4H), 4.55 (m, 2H), 5.38 (s, 4H), 5.63 (d, 2H), 6.23 (d, 2H), 6.89 (d, 4H), 7.51 (d, 4H),7.62 (d, 4H),8.05 (d, 4H).
上記と同様の方法で得られた化合物(RM6−D)6.1g(20.0mmol)、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン2.1g(10.0mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.1g、および少量のBHTを室温にて攪拌下、塩化メチレン80mlに懸濁させ、それにジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)5.2g(24.0mmol)を溶解させた溶液を加えて終夜攪拌した。析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、0.5N−HCl 50ml、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液50ml、飽和食塩水100mlにて順次2回ずつ洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去して、黄色固体を得た。この固体をエタノールを用いた再結晶により精製し、白色の固体6.2gを得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色の固体が、下記反応式に示される重合性化合物(RM12)であることが確認された。収率は79%であった。
1H NMR (CDCl3) δ:1.45-1.95 (m, 16H), 2.58 (m, 2H), 3.07 (m, 2H), 4.05 (t, 4H), 4.54(m, 2H), 5.64 (s, 2H), 6.24 (s, 2H), 6.98 (d, 4H), 7.32 (d, 4H), 7.91 (d, 4H), 8.18 (d, 4H).
冷却管付き500mlのナスフラスコに、4−ヒドロキシベンズアルデヒド12.2g(100mmol)、1、6−ジブロモヘキサン12.2g(50mmol)、炭酸カリウム16.0g(116mmol)、アセトン150mlを加えて混合物とし、温度64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応溶液をろ過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の湿潤な固体を15.4g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この固体が、下記反応式に示される化合物(RM13−A)であることが確認された。収率は94%であった。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.49 (m, 4H), 1.77 (m, 4H), 4.12 (t, 4H), 7.10 (d, 2H), 7.86 (d, 2H), 9.87 (s, 2H).
この固体を酢酸エチル10mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、白色の固体を2.6g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色の固体が、下記反応式に示される重合性化合物(RM13)であることが確認された。収率は55%であった。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.54 (m, 4H), 1.80 (m, 4H), 2.94 (m, 2H), 3.35 (m, 2H), 3.97 (t, 4H), 5.47 (m, 2H), 5.68 (m, 2H), 6.30 (m, 2H), 6.88 (d, 4H), 7.26 (d, 4H).
冷却管付き300mlナスフラスコに、テレフタルアルデヒド酸7.5g(50.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸9.1g(55.0mmol)、THF80.0ml、塩化スズ(II)10.5g(110.0mmol)、および塩酸水溶液(10%)35.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間撹拌して反応させた。反応終了後、純水200mlと混合し、そこにジエチルエーテル100mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
1H-NMR(DMSO-d6) δ: 2.85 (m, 1H), 3.50 (m, 1H), 5.75 (m, 1H), 5.80 (s, 1H), 6.18 (s, 1H), 7.45 (d, 2H), 7.98 (d, 2H), 13.08(s, 1H).
1H-NMR (CDCl3) δ: 1.53 (m, 4H), 1.80 (m, 4H), 2.85 (m, 2H), 3.45 (m, 2H), 4.36 (m, 4H), 5.60 (t, 2H), 6.72 (d, 2H), 6.34 (d, 2H), 7.40 (d, 4H), 8.06 (d, 4H).
冷却管付き300ml三口フラスコにPCC6.2g(28.7mmol)、およびCH2Cl2100.0mlを入れて撹拌混合した状態で、下記反応式に示される化合物(RM15−A)8.0g(28.7mmol)をCH2Cl2(30.0ml)に溶解した溶液を滴下し、室温で2時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル150mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
1H NMR (CDCl3) δ:1.50 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.85 (m, 2H), 2.45 (m, 2H), 3.80 (s, 3H), 4.00 (t, 2H), 6.25 (d, 1H), 6.83 (d, 2H),7.45 (d, 2H), 7.84 (d, 1H), 9.80 (s, 1H).
1H NMR (CDCl3) δ:1.40-1.90 (m, 8H), 2.60 (m, 1H), 3.05 (m, 1H), 3.80(s, 3H), 4.02 (t, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.63(s, 1H), 6.25 (s, 1H), 6.33 (d, 1H),6.90(d, 2H), 7.45 (d, 2H), 7.65 (d, 1H).
冷却管付き200mlナスフラスコに、4−ブロモブチル−1,3−ジオキソラン 5.0g(24.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸4.5g(27.0mmol)、10%塩酸水溶液19ml、THF60ml、および塩化スズ(II)4.7g(27.0mmol)を加えて混合物とし、温度70℃で20時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過して純水100mlと混合し、そこにジエチルエーテル100mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
1H NMR (CDCl3) δ:1.64 (m, 4H), 1.96 (m, 2H), 2.06 (m, 1H), 3.07 (m, 1H), 3.44 (t, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.65(s, 1H), 6.25 (s, 1H).
1H NMR (CDCl3) δ: 1.50 (m, 2H), 1.75 (m, 4H), 2.63 (m, 1H), 3.05 (m, 1H), 3.85 (s, 3H),4.20 (t, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.65(s, 1H), 6.23 (s, 1H), 6.50 (d, 1H), 6.90 (d, 2H), 7.45 (d, 2H) , 7.66 (d, 1H).
冷却管付き200mlナスフラスコに、4−ブロモブチル−1,3−ジオキソラン 9.4g(45.0mmol)、トランス−4−フェニルけい皮酸10.0g(45.0mmol)、炭酸カリウム12.0g(90.0mmol)、およびDMF100mlを加えて混合物とし、110℃で48時間撹拌しながら反応させた。反応終了後、純水100mlと混合し、固体を得た。その固体をろ過し、エタノール50ml加えて混合物とし、ろ過した。減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、固体6.2gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この固体が、下記反応式に示される化合物(RM17−A)であることが確認された。収率は40%であった。
1H NMR (CDCl3) δ:1.55 (m, 2H), 1.75 (m, 4H), 3.83 (m, 2H), 3.98 (m, 2H), 4.24 (t, 2H), 4.85 (m, 1H), 6.45 (d, 1H),7.36(m, 1H), 7.46 (m, 2H), 7.60 (m, 6H) , 7.75 (d, 1H).
1H NMR (CDCl3) δ:1.68 (m, 6H), 2.63 (m, 1H), 3.07 (m, 1H), 4.24 (t, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.64(s, 1H), 6.25 (s, 1H), 6.50 (d, 1H),7.36(m, 1H), 7.46 (m, 2H), 7.65 (m, 6H) , 7.75 (d, 1H).
上記方法で得られた化合物(RM6−D)7.6g(25.0mmol)、エチル4−ヒドロキシシナメート4.8g(25.0mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.1g、および少量のBHTを室温にて攪拌下、塩化メチレン100mlに懸濁させ、それにジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)6.7g(32mmol)を溶解させた溶液を加えて終夜攪拌した。析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、0.5N−HCl 50ml、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液50ml、飽和食塩水100mlにて順次2回ずつ洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去して、黄色固体を得た。この固体をエタノールを用いた再結晶により精製し、白色の固体7.1gを得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色の固体が、下記反応式に示される重合性化合物(RM18)であることを確認した。収率は59%であった。
1H NMR (CDCl3) δ:1.35 (t,3H),1.40-1.90 (m, 8H), 2.60 (m, 1H), 3.08 (m, 1H), 4.05(t, 2H), 4.25 (m, 2H), 4.55(m, 1H), 5.64 (s, 1H), 6.22 (s, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.60 (d, 2H), 7.70 (d, 1H), 8.15 (d, 2H).
上記方法で得られた化合物(RM6−D)7.3g(24.0mmol)、メチル4−ヒドロキシ−3−メトキシシナメート5.0g(24.0mmol)、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.1g、および少量のBHTを室温にて攪拌下、塩化メチレン100mlに懸濁させ、それにジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)6.4g(31.0mmol)を溶解させた溶液を加えて終夜攪拌した。析出したDCCウレアをろ別し、そのろ液を、0.5N−HCl 100ml、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100ml、飽和食塩水150mlにて順次2回ずつ洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去して、黄色固体を得た。この固体を再結晶(エタノール)で精製して、下記反応式に示される重合性化合物(RM19)を6.1g得た。NMRで測定した結果を以下に示す。また、収率は51%であった。
1H NMR (CDCl3) δ:1.40-1.90 (m, 8H), 2.58 (m, 1H), 3.08 (m, 1H), 3.80 (m, 6H), 4.05 (t, 2H), 4.55(m, 1H), 5.62 (s, 1H), 6.22 (s, 1H), 6.42 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.18 (m, 3H), 7.65 (d, 1H), 8.18 (d, 2H).
公知の下記式で表される重合性化合物を、重合性化合物(RM20)とした。
公知の下記式で表される重合性化合物を、重合性化合物(RM21)とした。
公知の下記式で表される重合性化合物を、重合性化合物(RM22)とした。
公知の下記式で表される重合性化合物を、重合性化合物(RM23)とした。
下記液晶配向剤の調製で用いた略号は以下のとおりである。
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
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
TCA:下記式で表される2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸―1,4:2,3−二無水物
p−PDA:p−フェニレンジアミン
PCH:1,3−ジアミノ−4−[4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノキシ]ベンゼン
DA−1:下記式で表される2−(メタクリロイロキシ)エチル 3,5−ジアミノベンゾエート
BCS:ブチルセロソルブ
装置:センシュー科学社製 常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(SSC−7200)、
カラム:Shodex社製カラム(KD−803、KD−805)
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(%)=(1−α・x/y)×100
BODA(6.01g、24.0mmol)、p−PDA(2.60g、24.0mmol)、PCH(6.85g、18.0mmol)、DA−1(4.76g、18.0mmol)をNMP(81.5g)中で溶解し、80℃で5時間反応させたのち、CBDA(6.94g、35.4mmol)とNMP(27.2g)を加え、40℃で10時間反応させポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液(135g)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(18.3g)、およびピリジン(23.6g)を加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(1700ml)に投入し、得られ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℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(A)を得た。このポリイミドのイミド化率は60%であり、数平均分子量は12000、重量平均分子量は39000であった。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM2)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B2)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM3)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B3)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM4)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B4)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM5)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B5)を調製した。
BODA(4.38g、17.5mmol)、m−PDA(2.65g、24.5mmol)、PCH(4.00g、10.5mmol)、をNMP(42.8g)中で溶解し、80℃で5時間反応させたのち、CBDA(3.22g、16.5mmol)とNMP(14.2g)を加え、40℃で10時間反応させポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液(70.0g)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(17.6g)、およびピリジン(5.44g)を加え、100℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(900ml)に投入し、得られ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℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(C)を得た。このポリイミドのイミド化率は73%であり、数平均分子量は15000、重量平均分子量は47000であった。
(実施例6)
実施例1で得られた液晶配向剤(B1)を用いて下記に示すような手順で液晶セルの作製を行った。実施例1で得られた液晶配向剤(B1)を、画素サイズが100μm×300μmでライン/スペースがそれぞれ5μmのITO電極パターンが形成されているITO電極基板のITO面にスピンコートし、80℃のホットプレートで90秒間乾燥した後、200℃の熱風循環式オーブンで30分間焼成を行い、膜厚100nmの液晶配向膜を形成した。
まず、バックライト、クロスニコルの状態にした一組の偏光版、光量検出器の順で構成される測定装置において、一組の偏光版の間に液晶セルを配置した。このときライン/スペースが形成されているITO電極のパターンがクロスニコルに対して45°の角度になるようにした。そして、上記の液晶セルに電圧±4V、周波数1kHzの矩形波を印加し、光量検出器によって観測される輝度が飽和するまでの変化をオシロスコープにて取り込み、電圧を印加していない時の輝度を0%、±4Vの電圧を印加し、飽和した輝度の値を100%として、輝度が10%から90%まで変化するのにかかる時間を応答速度とした。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B2)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は実施例8と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B3)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は実施例10と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B4)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は実施例12と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B5)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は実施例14と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は比較例2と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(D1)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
焼成温度を200℃から140℃へ変更した以外は比較例4と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM6)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B6)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM7)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B7)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM8)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B8)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM9)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B9)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM10)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B10)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM11)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B11)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM12)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B12)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM13)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B13)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM14)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B14)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM15)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B15)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM16)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B16)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM17)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B17)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM18)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B18)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM19)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B19)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM20)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B20)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM21)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B21)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM22)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B22)を調製した。
液晶配向剤(B)10.0gに対して上記で得られた重合性化合物(RM23)を0.06g(固形分に対して10質量%)添加し、室温で3時間攪拌して溶解させ、液晶配向剤(B23)を調製した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B6)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B7)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B8)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B9)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B10)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B11)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B12)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B13)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B14)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B15)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B16)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B17)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B18)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B19)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B20)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B21)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B22)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(B23)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
TCA(3.36g、15.0mmol)、p−PDA(1.30g、12.0mmol)、DA−3(3.14g、6.0mmol)、DA−1(3.17g、12.0mmol)をNMP(41.6g)中で混合し、60℃で5時間反応させたのち、CBDA(2.88g、14.7mmol)とNMP(13.9g)を加え、40℃で10時間反応させポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液(68g)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(6.0g)、およびピリジン(11.7g)を加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(850ml)に投入し、得られ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℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(E)を得た。このポリイミドのイミド化率は50%であり、数平均分子量は18000、重量平均分子量は58000であった。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(F1)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(F2)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
BODA(5.00g、20.0mmol)、p−PDA(0.87g、8.0mmol)、PCH(3.04g、8.0mmol)、DA−2(4.88g、24.0mmol)をNMP(52.7g)中で混合し、80℃で5時間反応させたのち、CBDA(3.77g、19.2mmol)とNMP(17.56g)を加え、40℃で10時間反応させポリアミック酸溶液を得た。このポリアミック酸溶液(75g)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(8.7g)、およびピリジン(13.5g)を加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(950ml)に投入し、得られ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℃で減圧乾燥しポリイミド粉末(G)を得た。このポリイミドのイミド化率は50%であり、数平均分子量は20000、重量平均分子量は86000であった。
液晶配向剤(B1)のかわりに液晶配向剤(G2)を用いた以外は実施例6と同様の操作を行って、UV照射前後での応答速度を比較した。
Claims (6)
- 液晶を垂直に配向させる側鎖と、メタクリル基、アクリル基、ビニル基及びシンナモイル基から選択される少なくとも一種を含む光反応性の側鎖とを有するポリイミド前駆体、及び、このポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドから選択される少なくとも一種の重合体と、2つ以上の末端に光重合または光架橋する基をそれぞれ有する重合性化合物と、溶媒とを有することを特徴とする液晶配向剤。
- 前記光反応性の側鎖が、下記式(I)から選択される基を含むことを特徴とする請求項1に記載する液晶配向剤。
(式中、R11は、Hまたはメチル基である) - 前記光重合または光架橋する基が、下記式(II)から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載する液晶配向剤。
(式中、R12はHまたは炭素数1〜4のアルキル基であり、Z1は炭素数1〜12のアルキル基または炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい二価の芳香環もしくは複素環であり、Z2は炭素数1〜12のアルキル基または炭素数1〜12のアルコキシル基によって置換されていてもよい一価の芳香環もしくは複素環である。) - 請求項1〜3のいずれか一項に記載する液晶配向剤を基板に塗布し、焼成して得られることを特徴とする液晶配向膜。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載する液晶配向剤を基板に塗布し焼成して得られた液晶配向膜に接触させて液晶層を設け、この液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射して作製された液晶セルを具備することを特徴とする液晶表示素子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載する液晶配向剤を基板に塗布し焼成して得られた液晶配向膜に接触させて液晶層を設け、この液晶層に電圧を印加しながら紫外線を照射して液晶セルを作製することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
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