JP5846230B2 - 新規なジアミン化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶配向膜を作製するための液晶配向剤を得るための重合体(ポリマー)の製造原料として使用される新規なジアミン化合物に関する。
液晶テレビ、液晶ディスプレイなどに用いられる液晶表示素子は、通常、液晶の配列状態を制御するための液晶配向膜が素子内に設けられている。液晶配向膜は膜の表面に種々の配向処理を施すことにより、液晶配向性が付与される。現在、工業的に最も普及している方法によれば、液晶配向膜は、電極基板上に形成された樹脂膜の表面を、綿、ナイロン、ポリエステル等の布で一方向に擦る、いわゆるラビング処理を行うことで作製されている。樹脂膜としては、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体やポリイミドの溶液を塗布、焼成して得られるポリイミド膜が広く用いられている。
ポリイミド膜をラビング処理する方法は、簡便で生産性に優れた工業的に有用な方法である。しかしながら、電極基板上に形成されたポリイミド膜の密着性及び機械的強度が不十分な場合、ラビング処理を行うことで、膜の剥離やラビングによる傷が発生する。
このようなラビングによる膜の剥離や傷の発生を抑制する手法として、ポリアミック酸又はポリイミドにエポキシ基を含有する化合物を添加した液晶配向剤を用いる方法(特許文献1参照)、ポリアミック酸又はポリイミドの溶液に窒素原子を含有するエポキシ化合物を添加した液晶配向剤を用いる方法(特許文献2及び3参照)、ポリアミック酸又はポリイミドの溶液にエポキシ基とエポキシ基以外の反応性基を含有する化合物を添加した液晶配向剤を用いる方法(特許文献4参照)が提案されている。
このようにポリイミド前駆体又はポリイミドにエポキシ基などの反応性基を含有する架橋剤を添加することにより、ポリイミド膜の機械的強度が向上する。これは、ポリイミド前駆体又はポリイミドに存在するカルボン酸などの極性基とエポキシ基が反応することに由来する。
特開平9−146100号公報 特開平10−333153号公報 特開平10−46151号公報 特開平2007−11221号公報
通常、架橋剤として使用される化合物は、低分子化合物である。そのため、焼成時に昇華してしまい、過剰量添加しなければ、その効果が十分得られない。また、過剰に添加した場合、未反応の架橋剤が膜中に残留し、液晶表示素子とした時に電圧保持率やイオン密度を悪化させ、良好な表示が得られない可能性がある。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、架橋剤を添加しなくても、ラビング処理によってもラビング傷が付きにくい機械的強度に優れた液晶配向膜が得られ、かつ高温でも液晶表示素子の電圧保持率が高く、イオン密度が低い信頼性の高い液晶配向膜が得られる液晶配向剤を得るための重合体の製造原料である新規なジアミン化合物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、加熱により脱離するt−ブトキシカルボニル基(以後、Boc基ともいう。)を有する新規なジアミン化合物を見出した。かかるジアミン化合物は、加熱によりBoc基が脱離し、反応性の高い脂肪族アミンが生成し、この脂肪族アミンが架橋点となり、ラビングによる膜の剥離や傷を発生しない機械的特性に優れた液晶配向膜などが得られ、この液晶配向膜を用いた液晶表示素子は高温でも高い電圧保持率及び低いイオン密度を有す
即ち、本発明の要旨は以下に示すとおりである。
1.下記の式(27)で表されるジアミン化合物。
Figure 0005846230
但し、式(27)中、Zは下記の(13)〜(18)のいずれかの構造であり、cは1〜4の整数であり、Y は下記式(Y−7)、(Y−25)、又は(Y−42)からc個の水素原子を除いた構造である(2+c)価の有機基である。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
一方、2つ以上の1級又は2級の脂肪族アミンを有する化合物をポリイミド前駆体又はポリイミドの溶液に添加することでも、前記したような架橋反応が進行し、分子間架橋が形成される。しかし、ポリイミド前駆体又はポリイミド溶液に、1級又は2級の脂肪族アミンを添加すると、カルボン酸との塩形成、イミド化反応の進行、又はイミド環の開環反応などが進行し、重合体のゲル化、析出、分子量低下が起こるため、重合体溶液を長期間安定に保存することが困難である。これに対して、本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤は、1級又は2級の脂肪族アミノ基がBoc基で保護されているため、液晶配向剤を溶液状態で保存する際に重合体中の官能基と反応することがなく、保存安定性に優れた液晶配向剤が得られる。
2.下記式(A)〜式(F)のいずれかで表されるジアミン化合物。
以上のことから、本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤を用いることにより、ラビングによる膜の剥離や傷の発生しない機械的強度に優れた液晶配向膜が得られ、かつこの液晶配向膜を用いることで、配向処理方法を問わず、高温時でも電圧保持率が高く、イオン密度が低い液晶表示素子が得られる。さらに、架橋点となる1級又は2級の脂肪族アミノ基をBoc基で保護することで保存安定性に優れた液晶配向剤が得られ
本発明のジアミン化合物を原料とするポリイミド前駆体又は該ポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドを含む液晶配向剤(以下、本発明の液晶配向剤ともいう。)によれば、架橋剤を添加しなくても、ラビングによる膜の剥離や傷が発生しにくい機械的強度に優れた液晶配向膜が得られる。この液晶配向膜を用いることにより、偏光された放射線を照射することによって液晶配向能を付与した場合においても、高温時の電圧保持率が高く、イオン密度が低いため、表示特性に優れた液晶表示素子が得られる。
本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤は、下記式(1)で表される置換基を有するポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体を含有する。
Figure 0005846230
式中、Aは単結合又は2価の有機基であり、R、R、及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6の1価の有機基である。1価の有機基としては、1価の炭化水素基、水酸基、チオール基、リン酸エステル基、エステル基、カルボキシル基、リン酸基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、オルガノオキシ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基などが挙げられる。1価の有機基としては、脂肪族アミンの反応性の観点から、1価の炭化水素基が好ましい。1価の炭化水素基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビシクロヘキシル基等のビシクロアルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、イソプロペニル基、1−メチル−2−プロペニル基、1又は2又は3−ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、キシリル基、トリル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルシクロヘキシル基等のアラルキル基などが挙げられる。
なお、これらの1価の炭化水素基の水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、水酸基、チオール基、リン酸エステル基、エステル基、カルボキシル基、リン酸基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、オルガノオキシ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、アルキル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、ピロール基、イミダゾール基、ピラゾール基、アルコキシカルボニルアミノ基などで置換されていてもよい。また、これらは環状構造であってもよい。その中でも、ピロール基、イミダゾール基、ピラゾール基が好ましく、ピロール基、イミダゾール基、ピラゾール基の窒素原子上の水素原子がBoc基で置換されている場合がより好ましい。
及びRが、嵩高い構造であると架橋反応の反応効率が低下するため、R及びRとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、又は水素原子が好ましく、水素原子がより好ましい。
が、嵩高い構造であると架橋反応の反応効率が低下するため、Rとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、又は水素原子が好ましく、水素原子がより好ましい。
Aが2価の有機基である場合、その構造は例えば、下記式(12)で表される。
Figure 0005846230
式(12)中、Bは2価の連結基であり、R及びR16はそれぞれ独立して単結合又は炭素数1〜20、好ましくは1〜10の2価の炭化水素基である。Bの具体的な例としては下記B−1〜B−14が挙げられるが、これに限定されない。
Figure 0005846230
式(12)中のR及びR16の具体的な例を以下に挙げるが、これに限定されない。メチレン基、1,1−エチレン基、1,2−エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基、1,2−ブチレン基、1,2−ペンチレン基、1,2−へキシレン基、1,2−ノニレン基、1,2−ドデシレン基、2,3−ブチレン基、2,4−ペンチレン基等のアルキレン基;1,2−シクロプロピレン基、1,2−シクロブチレン基、1,3−シクロブチレン基、1,2−シクロペンチレン基、1,2−シクロへキシレン基、1,2−シクロノニレン基、1,2−シクロドデシレン等のシクロアルキレン基;1,1−エテニレン基、1,2−エテニレン基、1,2−エテニレンメチレン基、1−メチル−1,2−エテニレン基、1,2−エテニレン−1,1−エチレン基、1,2−エテニレン−1,2−エチレン基、1,2−エテニレン−1,2−プロピレン基、1,2−エテニレン−1,3−プロピレン基、1,2−エテニレン−1,4−ブチレン基、1,2−エテニレン−1,2−ブチレン基、1,2−エテニレン−1,2−ヘプチレン基、1,2−エテニレン−1,2−デシレン基等のアルケニレン基;エチニレン基、エチニレンメチレン基、エチニレン−1,1−エチレン基、エチニレン−1,2−エチレン基、エチニレン−1,2−プロピレン基、エチニレン−1,3−プロピレン基、エチニレン−1,4−ブチレン基、エチニレン−1,2−ブチレン基、エチニレン−1,2−ヘプチレン基、エチニレン−1,2−デシレン基等のアルキニレン基;1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、1,2−ナフチレン基、1,4−ナフチレン基、1,5−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、3−フェニル−1,2−フェニレン基、2,2’−ジフェニレン基、2,2’−ジナフト−1,1’−イル基等のアリーレン基;1,2−フェニレンメチレン基、1,3−フェニレンメチレン基、1,4−フェニレンメチレン基、1,2−フェニレン−1,1−エチレン基、1,2−フェニレン−1,2−エチレン基、1,2−フェニレン−1,2−プロピレン基、1,2−フェニレン−1,3−プロピレン基、1,2−フェニレン−1,4−ブチレン基、1,2−フェニレン−1,2−ブチレン基、1,2−フェニレン−1,2−ヘキシレン基、メチレン―1,2−フェニレンメチレン基、メチレン―1,3−フェニレンメチレン基、メチレン―1,4−フェニレンメチレン基等のアリーレン基とアルキレン基からなる二官能炭化水素基が挙げられる。
なお、上記2価の炭化水素基の水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、水酸基、チオール基、リン酸エステル基、エステル基、カルボキシル基、リン酸基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、オルガノオキシ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、アルキル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基などで置換されていてもよい。また、これらは環状構造であってもよい。
及びR16が芳香環や脂環構造を含有する構造であると液晶配向性を低下させる可能性があるため、R及びR16は単結合又は炭素数1〜10のアルキレン基、アルケニル基、若しくはアルキニル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキレン基がより好ましい。また、R及びR16の両方、又はどちらか一方が単結合であることが好ましい。
前記B−1〜B−14で表される構造において、R、R、R、R10、及びR11は、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。ここで、1価の炭化水素基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビシクロヘキシル基等のビシクロアルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、イソプロペニル基、1−メチル−2−プロペニル基、1又は2又は3−ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、キシリル基、トリル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルシクロヘキシル基等のアラルキル基などが挙げられる。
なお、これらの1価の炭化水素基の水素原子の一部又は全部は、ハロゲン原子、水酸基、チオール基、リン酸エステル基、エステル基、カルボキシル基、リン酸基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、オルガノオキシ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、アルキル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基などで置換されていてもよい。また、これらは環状構造であってもよい。
、R、R、R10、及びR11が芳香環や脂環構造などの嵩高い構造であると液晶配向性を低下させたり、重合体の溶解性を低下させたりする可能性があるため、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、又は水素原子が好ましく、水素原子がより好ましい。
以上より、式(1)で表されるBoc基で保護された1級又は2級の脂肪族アミンを含有する置換基の具体的な例としては、下記式(13)〜(18)の構造が特に好ましい。
Figure 0005846230
本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤は、上記式(1)で表される置換基を、重合体の末端や重合体の側鎖に有するポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体を含有する。上記式(1)の置換基の導入量の制御が容易であるため、上記式(1)で表される置換基を重合体の側鎖に導入した下記式(2)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体、及びそのイミド化重合体であることが好ましい。
Figure 0005846230
(式中、Xは(4+a)価の有機基であり、Yは(2+b)価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、Zは上記式(1)で表される構造である。a及びbは、それぞれ0〜4、好ましくは0〜2の整数であって、a+b>0である。)
上記式(2)のポリイミド前駆体及びそのイミド化重合体を製造する方法としては、ポリイミド前駆体の原料であるテトラカルボン酸誘導体及びジアミン化合物に、上記式(1)で表される置換基を導入した原料を用いることが好ましい。具体的には、下記式(19)〜(21)で表されるテトラカルボン酸誘導体及び下記式(22)で表されるジアミン化合物を用いることが好ましい。
Figure 0005846230
上記式(19)〜(21)において、Rは炭素数1〜4のアルキル基である。アルキル基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、t−ブチル基が挙げられる。ポリアミック酸エステルは、アルキル基における炭素数が増えるに従ってイミド化が進行する温度が高くなるので、Rは、熱によるイミド化のしやすさの観点から、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。Zは上記式(1)で表される構造を有する置換基であり、aは0〜4の整数である。Xは(4+a)価の有機基である。
Figure 0005846230
上記式(22)において、Zは上記式(1)で表される構造を有する置換基であり、bは0〜4の整数である。Yは(2+b)価の有機基である。
本発明においては、上記式(19)〜(21)で表されるテトラカルボン酸誘導体と上記式(22)で表されるジアミン化合物とともに、下記式(23)〜(25)で表されるテトラカルボン酸誘導体及び下記式(26)で表されるジアミン化合物を使用し、これらを任意の割合で混合し、ポリイミド前駆体を製造することにより、上記式(2)で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体を製造することができる。
Figure 0005846230
上記式(23)〜(25)において、X、Rは、それぞれの好ましい例も含めて式(19)〜(21)の場合と同じである。
Figure 0005846230
上記式(26)において、Yは2価の有機基である。
上記式(19)〜(21)及び上記式(23)〜(25)において、X及びXの構造は特に限定されるものではない。その具体例を挙げるならば、下記X−1〜X−46で表される構造が挙げられる。また、これらのテトラカルボン酸誘導体は2種類以上使用してもよい。
ただし、上記式(19)〜(21)においては、Zの置換数であるaによって、Xの価数が変化する。すなわち、Zの置換数だけ、下記X−1〜X−46で表される構造の任意の位置から水素原子を取り除いた構造がXの構造である。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
上記式(22)及び上記式(26)において、Y及びYの構造は特に限定されるものではない。その具体例を挙げるとするならば、下記Y−1〜Y−100で表される構造が挙げられる。また、ジアミン化合物は2種類以上であってもよい。
ただし、上記式(22)においては、Zの置換数b(b=0〜4)によって、Yの価数が変化する。すなわち、Zの置換数だけ、下記Y−1〜Y−100で表される構造の任意の位置から水素原子を取り除いた構造がYの構造である。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
本発明では、上記式(2)において、置換基Zは、テトラカルボン酸誘導体又はジアミン部位のどちらかに1つ以上に存在していればよい。
製造の容易さ及び単量体の扱いやすさの観点から上記式(22)で表されるジアミン化合物を用いることが好ましい。本発明のポリイミド前駆体及びポリイミドとしては、下記式(3)で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体、及び下記式(7)で表される構造単位を含有するポリイミドが好ましい。
Figure 0005846230
式(3)中、Xは4価の有機基であり、Yは(2+c)価の有機基であり、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である。Zは上記式(1)で表される構造である。cは、1〜4、好ましくは1〜2の整数である。
Figure 0005846230
式(7)における、X、Y2、Z、cは、上記式(3)の場合と同じ意味である。
上記式(3)及び(7)の構造単位を含有するポリイミド前駆体又はポリイミドは、上記式(23)〜(25)で表されるテトラカルボン酸誘導体及び下記式(27)で表されるジアミン化合物と上記式(26)で表されるジアミン化合物を任意の割合で混合し、反応することで製造される。
Figure 0005846230
式(27)中、Y、Z、cは、上記式(3)及び(7)の場合と同じ意味である。Yで表される構造の具体例を挙げるとするならば、前記のY−1〜Y−100で表される構造が挙げられる。また、ジアミン化合物は2種類以上であってもよい。
ただし、上記式(27)においては、Zの置換数cによって、Yの価数が変化する。すなわち、Zの置換数だけ、Y−1〜Y−100で表される構造の任意の位置から水素原子を取り除いた構造がYの構造である。
ビフェニル、シクロヘキシル、ステロイド、炭素数10以上の長鎖アルキル基、フルオロアルキル基などの嵩高い側鎖を含まないジアミン化合物であって、芳香族アミノ基を含有するジアミン化合物を用いて得られるポリイミド前駆体又はポリイミドを用いると、良好な液晶配向性と優れた機械的特性を有する液晶配向膜が得られる。発明の液晶配向剤としては、下記式(4)で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体、又は下記式(9)で表される構造単位を含有するポリイミドを含有することが好ましい。
Figure 0005846230
(式中、X、R、Z及びcは、上記式(3)の場合と同じ意味を表わし、Rは単結合又は芳香族基を有する2価の有機基である。)
Figure 0005846230
(式中、X、Z、R及びcは、上記式(4)の場合と同じ意味を表わす。)
本発明においては、得られる重合体の直線性が高いほどより良好な液晶配向性を有する液晶配向膜が得られるので、置換基Zを含有するジアミン化合物としては、下記式(28)〜(44)及び下記式(58)〜(61)で表されるジアミン化合物がより好ましい。これらの式において、Zは上記式(1)で表される構造であり、cは、1〜4の整数であり、d及びeは、1〜2の整数である。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
本発明において、重合体主鎖が剛直であると機械的強度に優れたポリイミド膜が得られるので、本発明のポリイミド前駆体及びポリイミドとしては、下記式(5)で表される構造単位を含有するポリイミド前駆体、及び下記式(11)で表される構造単位を含有するポリイミドがより好ましい。
Figure 0005846230
(式中、X、R、Z及びcは、上記式(3)の場合と同じ意味を表わす。)
Figure 0005846230
(式中、X、R、Z及びcは、上記式(3)の場合と同じ意味を表わす。)
b.[特定ジアミン化合物]
本発明では、ポリイミド前駆体を製造するための原料として、特に好ましいジアミン化合物として、下記式(A)〜(F)のジアミン化合物が挙げられる。
Figure 0005846230
b1.[特定ジアミン化合物の製造]
上記式(A)〜(E)で表される特定ジアミン化合物の製造法について以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものはない。
まず、上記式(A)のジアミン化合物は、例えば、下記式(45)の2−シアノ−4−ニトロアニリンを出発原料として用いて、下記式(iv)に示す中間体を経て、製造される。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
まず、上記式(45)の2−シアノ−4−ニトロアニリンを有機溶剤に溶解させる。ここで、用いる有機溶剤は、2−シアノ−4−ニトロアニリンを溶解させ、後で添加する還元剤によって分解することのない有機溶剤であれば、特に限定されないが、脱水処理したテトラヒドロフラン(THF)が好ましい。得られた2−シアノ−4−ニトロアニリン溶液を、−40℃〜70℃、好ましくは、−20℃〜20℃に冷却した後、反応溶液を撹拌しながら、還元剤を添加する。還元剤が粉末の場合は、そのまま反応溶液に添加するのが好ましく、還元剤が溶液の場合は、滴下して加えるのが好ましい。還元剤としては、ボラン、ボラン錯体、水素化ホウ素ナトリウム、リチウムアルミニウムハイドライドなどが挙げられ、ボラン−THF錯体が好ましい。還元剤を添加した後、反応溶液を冷却したまま、30分〜4時間、好ましくは、1〜2時間撹拌する。その後、室温で、12〜72時間、好ましくは、24〜48時間撹拌する。反応終了後、1〜2Mの無機酸を加え、反応溶液を酸性とする。無機酸としては、塩酸、フッ化水素、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、リン酸、硝酸、硫酸、ホウ酸などが挙げられるが、塩酸がより好ましい。無機酸を加えた後、室温で1〜2時間撹拌し、反応溶液を0〜10℃に冷却し、1〜2Mの無機アルカリ水溶液を加え、反応溶液をアルカリ性にする。無機アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどの水溶液が挙げられるが、水酸化ナトリウム水溶液がより好ましい。反応溶液をアルカリ性にした後、有機溶剤を加え抽出する。
抽出に使用する有機溶剤としては、ハロゲン系の有機溶剤が好ましく、ジクロロメタンがより好ましい。得られた有機層を純水又は飽和食塩水で洗浄し、乾燥剤で乾燥させる。乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムが好ましい。得られた有機層の乾燥は、4〜24時間、好ましくは、12〜24時間行う。乾燥剤を除去し、得られたろ液から溶媒を留去すると、下記式(46)で表される化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製することなく、次の反応に用いることができるが、種々の方法で精製してもよい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、下記式(46)を再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
Figure 0005846230
次に、上記式(46)で表される化合物から下記式(47)を製造する方法について説明する。
Figure 0005846230
まず、上記式(46)で表される化合物を有機溶剤に溶解させ、二炭酸ジ−tert−ブチルを加え、反応温度が−10℃〜40℃、好ましくは、0℃〜20℃で、12〜48時間、好ましくは、20〜40時間撹拌し、反応させる。反応に使用する有機溶剤としては、上記式(46)の化合物が溶解し、かつ、二炭酸ジ−tert−ブチルと反応しないものであれば、その種類を選ばないが、ジクロロメタン、テトラヒドロフランがより好ましい。また、反応をより効率的に進行させるために、トリエチルアミン、ピリジンなどの有機塩基を添加してもよい。添加量は、上記式(46)の化合物に対して、1〜2モル等量が好ましい。反応終了後、有機溶剤、純水又は飽和食塩水を加え、抽出し、得られた有機層に乾燥剤を添加し、乾燥させる。抽出に使用する有機溶剤としては、水と混合しないものであれば、その種類を選ばないが、ジクロロメタンが好ましい。また、反応溶液に、水又は飽和食塩水を添加し抽出してもよい。乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムが好ましい。得られた有機層の乾燥は、4〜24時間、好ましくは、12〜24時間行う。乾燥剤を除去し、得られたろ液から溶媒を留去すると、上記式(47)で表される化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製することなく、次の反応に用いることができるが、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、下記式(47)を再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
次に、上記式(47)で表される化合物から下記式(A)で表されるジアミン化合物を製造する方法について説明する。
Figure 0005846230
まず上記式(47)で表される化合物を有機溶剤に溶解させる。ここで、使用する有機溶剤は、公知のものであれば、その種類を選ばない。反応をより効率的に進めるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンが好ましく、メタノール、エタノールがより好ましい。上記式(47)で表される化合物を有機溶剤に溶解させた後、反応容器内を窒素で置換した後、触媒を加え、反応容器内を水素で置換する。触媒としては、パラジウムカーボン、プラチナカーボン、酸化白金などが挙げられるが、ベンジル位の分解反応を抑制するため、酸化白金がより好ましい。反応混合物を0℃〜100℃、好ましくは、10〜60℃で、10〜48時間、好ましくは、15〜30時間撹拌する。反応終了後、触媒を除去し、有機溶剤を留去することで、上記式(A)で表される本発明のジアミン化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製しなければ、重合反応が進行せず、高分子量の重合体が得られないため、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、下記式(A)のジアミンを再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
以下、上記式(B)及び(C)のジアミン化合物の製造方法を示すが、これに限定されない。上記式(B)及び(C)のジアミン化合物は、例えば、下記式(48)のプロパルギルアミンを出発原料とし用いて、下記式(v)及び(vi)に示す中間体を経て、製造される。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
上記ジアミン(B)及び(C)は、それぞれ下記式(49)及び(50)のヨウ化アリールを用いて製造される以外は、同様の方法で製造することが可能である。また、下記式(49)及び(50)のヨード基の置換位置にクロル基、ブロモ基、トリフルオロメチルスルホニル基が置換した化合物を用いてもよいが、反応性の観点からヨウ化アリールが好ましい。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
以下に、上記式(48)のプロパルギルアミンから、下記式(51)のBoc−プロパルギルアミンを製造する方法について説明する。
Figure 0005846230
プロパルギルアミンを有機溶剤に溶解させ、有機塩基を加える。ここで、反応に用いる有機溶剤としては、プロパルギルアミンを溶解し、後に添加する二炭酸ジ−tert−ブチルと反応しないものであれば、その種類を選ばないが、ジクロロメタンが好ましい。また、有機塩基は、アミノ基の求核性を向上させる目的で添加し、トリエチルアミン又はピリジンがより好ましい。反応溶液を−5℃〜40℃、好ましくは0℃〜20℃とし、二炭酸ジ−tert−ブチルを反応溶液中に滴下する。滴下速度は、速すぎると反応が急激に進行するため、滴下時間は10分〜1時間が好ましい。また滴下速度は、二炭酸ジ−tert−ブチルの添加量によって、変更することができる。滴下終了後、1〜10時間、好ましくは、2〜4時間撹拌した後、反応溶液に水又は飽和食塩水、有機溶剤を加え、抽出する。抽出に用いる有機溶剤としては、水と混合しないものであれば、その種類を選ばないが、反応に使用したものと同じものを使用することが好ましい。抽出により、得られた有機層を乾燥剤で乾燥する。乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、又は硫酸マグネシウムが好ましい。得られた有機層の乾燥は、4〜24時間、好ましくは、12〜24時間行う。乾燥剤を除去し、得られたろ液から溶媒を留去すると、上記式(51)で表される化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製することなく、次の反応に用いることができるが、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、下記式(51)を再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
次いで、上記式(51)で表される化合物を用いて、下記式(52)で表される化合物を製造する方法について説明する。
Figure 0005846230
上記式(52)で表される化合物は、上記式(51)のBoc−プロパルギルアミンと上記式(49)で表されるハロゲン化アリールとを園頭カップリング(Sonogashira coupling)反応させることにより製造することができる。
上記式(49)で表されるヨウ化アリール、パラジウム触媒、銅触媒、及び塩基を加え、有機溶剤に溶解させる。パラジウム触媒としては、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリドが好ましく、添加量は、ヨウ化アリールのヨード基に対して、0.05〜1.0モル%、好ましくは、0.1〜0.5モル%がより好ましい。銅触媒としては、ヨウ化銅が好ましく、その添加量は、ハロゲン化アリールのヨード基に対して、0.05〜1.0モル%、好ましくは、0.1〜0.5モル%がより好ましい。塩基としては、トリエチルアミン、ジエチルアミンが好ましく、その添加量は、ヨウ化アリールのヨード基に対して、1〜3モル等量が好ましく、1〜2モル等量がより好ましい。反応に使用する有機溶剤としては、ヨウ化アリールを溶解し、かつ、後に加える種々の試薬と反応しないものであれば、その種類を選ばないが、N,N−ジメチルホルムアミドが好ましい。
前記反応溶液を0℃〜30℃、好ましくは、0℃〜20℃で、5分〜30分撹拌した後、上記式(51)のBoc−プロパルギルアミンを加えて、2〜12時間、好ましくは4〜10時間撹拌する。Boc−プロパルギルアミンの添加量は、ヨウ化アリールのヨード基に対して、1〜2モル等量が好ましく、1.20〜1.50モル等量がより好ましい。
反応溶液に有機溶媒、酸性水溶液を加え、抽出する。抽出に用いる有機溶剤としては、水と混合しないものであれば、その種類は限定されないが、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンがより好ましい。酸性水溶液としては、塩化アンモニウム、塩酸、酢酸、又はギ酸の水溶液が好ましい。酸性度が高すぎるとBocが脱離する可能性があるため、塩化アンモニウム水溶液がより好ましい。酸性溶液の濃度は、0.5〜2モル/Lが好ましく、1〜1.5モル/Lがより好ましい。得られた有機層を酸性水溶液で、数回洗浄した後、乾燥剤で乾燥する。乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムが好ましい。得られた有機層の乾燥は、4〜24時間、好ましくは、12〜24時間行う。乾燥剤を除去し、得られたろ液から溶媒を留去すると、前記式(52)で表される化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製することなく、次の反応に用いることができるが、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、前記式(52)を再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
下記式(B)で表される本発明のジアミン化合物は、上記式(52)で表される化合物の水添反応により製造することができる。
Figure 0005846230
上記式(52)で表される化合物を有機溶剤に溶解させる。ここで、使用する有機溶剤は、公知のものであれば、その種類を選ばないが、反応をより効率的に進めるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンが好ましく、メタノール、エタノールがより好ましい。上記式(52)で表される化合物を有機溶剤に溶解させた後、反応容器内を窒素で置換した後、触媒を加え、反応容器内を水素で置換する。触媒としては、パラジウムカーボン、プラチナカーボン、酸化白金などが挙げられるが、反応効率からパラジウムカーボンがより好ましい。反応混合物を0℃〜100℃、好ましくは、10〜60℃で、15〜72時間、好ましくは、24〜48時間撹拌する。反応終了後、触媒を除去し、有機溶剤を留去することで、上記式(B)で表される本発明のジアミン化合物を得ることができる。得られた化合物は、高純度にしなければ、重合反応が進行せず、高分子量の重合体が得られないため、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、上記式(B)で表されるジアミンを再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
以下、上記式(D)及び(E)のジアミン化合物の製造方法を示すが、これに限定されない。
上記式(D)及び(E)のジアミン化合物は、例えば、下記式(53)の2−アミノ−4−ニトロアニリン及び下記式(54)のアミノ酸化合物を出発原料として用いて、下記式(vii)に示す中間体を経て、製造される。下記式(54)のアミノ酸化合物は、アミノ酸のアミノ基をBocで保護した化合物である。上記式(D)及び(E)のジアミン化合物は、それぞれグリシン及びヒスチジンのアミノ基をBoc基で保護したアミノ酸化合物を使用し、製造することができる。一方、その他のアミノ酸であっても、同様の製造方法にてジアミン化合物を製造することができる。
Figure 0005846230
Figure 0005846230
Figure 0005846230
上記式(53)の2−アミノ−4−ニトロアニリンと上記式(54)で表されるアミノ酸化合物との反応により、下記式(55)で表される化合物を製造することができる。
Figure 0005846230
2−アミノ−4−ニトロアニリンの1位のアミノ基は、4位に存在するニトロ基の影響で求核性が低下する。そのため、2位のアミノ基とアミノ酸化合物のカルボン酸が優先的に反応するため、上記式(55)で表される化合物を製造することができる。アミノ酸化合物を過剰に添加すると、4位のアミノ基とアミド結合を形成するため、アミノ酸化合物の添加量は、2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して、0.9〜1.2倍モルであることが好ましい。
上記式(55)で表される化合物は、2−アミノ−4−ニトロアニリンの2位のアミノ基と上記式(54)のアミノ酸化合物のカルボン酸との縮合反応により製造することができる。アミノ基とカルボン酸の縮合は公知の方法であれば、その種類は限定されないが、本発明のジアミン化合物を製造する場合は、混合酸無水物を用いる方法、縮合剤を用いる方法がより好ましい。
混合酸無水物を用いる方法は、例えば、カルボン酸を有機溶媒中で、塩基の存在下、酸ハライド、又は酸誘導体と、−40℃〜40℃、好ましくは、−20℃〜5℃で反応させ、得られた混合酸無水物を有機溶媒中で、2−アミノ−4−ニトロアニリンと−40℃〜40℃、好ましくは、−20℃〜5℃で反応させることにより行なわれる。
反応に使用する有機溶剤としては、上記式(54)で表されるアミノ酸化合物を溶解させ、かつ、反応に使用する各試薬と反応しないものであれば、その種類は限定されないが、脱水処理をしたクロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフランが好ましく、アミノ酸化合物に対する溶解性からテトラヒドロフランがより好ましい。
反応に使用する塩基としては、3級アミンが好ましく、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、N―メチルモルホルリンがより好ましい。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しいため、2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して2〜4倍モルであることが好ましい。
前記酸ハライド及び酸誘導体としては、ピバロイルクロライド、トシルクロライド、メシルクロライド、クロロギ酸エチル、クロロギ酸イソブチルが好ましい。酸ハライド及び酸誘導体の添加量は、2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して1.5〜2倍モルであることが好ましい。
縮合剤を用いる方法は、2−アミノ−4−ニトロアニリンとアミノ酸化合物を縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃〜150℃、好ましくは0℃〜100℃において、30分〜24時間、好ましくは3〜15時間反応させることによって製造することができる。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、アミノ酸化合物に対して2〜3倍モルであることが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しく、少なすぎると分子量が小さくなるため、2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して2〜4倍モルであることが好ましい。また、上記縮合剤を用いる方法において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量は2−アミノ−4−ニトロアニリンに対して0〜1.0倍モルであることが好ましい。
上記2種類の方法において、得られた反応溶液は、析出物を除去した後、酸性又は塩基性水溶液と有機溶剤を加えて、酸ハライド又は酸誘導体、縮合剤及び塩基を抽出によって除くことが好ましい。酸性水溶液としては、塩酸、酢酸、ギ酸、又は塩化アンモニウムの水溶液が好ましい。塩基水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、又は炭酸カリウムの水溶液が好ましい。抽出に使用する有機溶剤は、反応溶液に加えても、内容物の析出が起こらず、水と混合しないものであれば、その種類を選ばないが、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンがより好ましい。
得られた有機層を前記酸性水溶液又は前記塩基性水溶液で、数回洗浄した後、乾燥剤で乾燥する。乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムが好ましい。得られた有機層の乾燥は、4〜24時間、好ましくは、12〜24時間行う。乾燥剤を除去し、得られたろ液から溶媒を留去すると、前記式(55)で表される化合物を得ることができる。得られた化合物は、精製することなく、次の反応に用いることができるが、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、前記式(55)で表される化合物を再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
上記式(55)で表される化合物の水添反応により、下記式(56)で表されるジアミン化合物を製造することができる。
Figure 0005846230
まず、前記式(55)で表される化合物を有機溶剤に溶解させる。ここで、使用する有機溶剤は、公知のものであれば、その種類を選ばないが、反応をより効率的に進めるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンが好ましく、メタノール、エタノールがより好ましい。上記式(55)で表される化合物を有機溶剤に溶解させた後、反応容器内を窒素で置換した後、触媒を加え、反応容器内を水素で置換する。触媒としては、パラジウムカーボン、プラチナカーボン、酸化白金などが挙げられるが、反応効率からパラジウムカーボンがより好ましい。反応混合物を0℃〜100℃、好ましくは、10〜60℃で、15〜72時間、好ましくは、24〜48時間撹拌する。反応終了後、触媒を除去し、有機溶剤を留去することで、上記式(56)で表される本発明のジアミン化合物を得ることができる。得られた化合物は、高純度にしなければ、重合反応が進行せず、高分子量の重合体が得られないため、種々の方法で精製するのが好ましい。精製方法としては、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶、有機溶剤での洗浄などが挙げられるが、操作の簡便さ、精製効率の高さから再結晶がより好ましい。再結晶に用いる有機溶剤は、下記式(56)で表されるジアミンを再結晶できる有機溶剤であれば、その種類を選ばず、2種類以上の混合溶剤で再結晶を行っても良い。
c.[ポリイミド前駆体及びポリイミドの製造]
本発明のポリイミド前駆体及びポリイミドは、式(1)で表される置換基を有するジアミン化合物及び式(1)で表される置換基を有するテトラカルボン酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物(以下、特定モノマーともいう。)を用いて製造される。詳細には、上記した式(19)〜式(21)で表わされるテトラカルボン酸誘導体及び/又は式(22)で表わされるジアミン化合物を用いて製造される。なかでも、特定モノマーは、上記式(1)で表わされる置換基を有するジアミン化合物であるのが好ましい。
本発明のポリイミド前駆体及びポリイミドを製造する際、原料モノマーとしては、特定のモノマー以外のテトラカルボン酸誘導体(例えば、上記した式(23)〜式(25)で表わされるテトラカルボン酸誘導体)及び/又は特定のモノマー以外のジアミン化合物(例えば、上記した式(26)で表わされるジアミン化合物)を併用してもよい。この場合、原料モノマー中における特定モノマーの使用量は好ましくは2〜100モル%、より好ましくは2〜60モル%、さらに好ましくは2〜50モル%、特に好ましくは2〜30モル%である。
本発明において、原料モノマーとは、本発明のポリイミド前駆体及びポリイミドを製造するために用いるテトラカルボン酸誘導体及びジアミン化合物をいう。但し、本発明で使用されるテトラカルボン酸誘導体及び/又はジアミン化合物には、特定モノマーが含まれる。
c1.(ポリアミック酸の製造)
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物から製造することができる(下記式(viii))が、このテトラカルボン酸二無水物及び/又はジアミン化合物には、特定モノマーが含有される。
Figure 0005846230
ポリイミド前駆体を製造する場合、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とは、好ましくは有機溶媒存在下で−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜12時間反応させることによって製造することができる。上記式(viii)のポリアミック酸の製造に用いる溶媒は、単量体及び重合体の溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。製造時の濃度は、高すぎると重合体の析出が起こりやすく、低すぎると分子量が上がらないので、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の反応液中の合計量が1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
上記のようにして得られたポリアミック酸は、その反応溶液を本発明の液晶配向剤とすることができるが、重合に用いた溶媒を液晶配向剤中に含有させたくない場合等は、重合体として固体で回収した後、本発明のポリアミック酸として使用することができる。
重合体は、反応溶液をよく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させ、回収することができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して、精製されたポリアミック酸の粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
c2.(ポリアミック酸エステルの製造)
ポリアミック酸エステルは、公知の製造方法により製造することができ、具体的には以下の(a)〜(c)の方法が挙げられるが、これに限定されない。
(a)ポリアミック酸からポリアミック酸エステルを製造する場合
Figure 0005846230
本発明のポリアミック酸エステルは、上記した本発明のポリアミック酸をエステル化することによって製造することができる(上記式(ix))。具体的には、ポリアミック酸とエステル化剤を有機溶剤の存在下で、−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって製造することができる。
前記エステル化剤としては、精製によって容易に除去できるものが好ましく、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジプロピルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジネオペンチルブチルアセタール、N,N−ジメチルホルムアミドジ−t−ブチルアセタール、1−メチル−3−p−トリルトリアゼン、1−エチル−3−p−トリルトリアゼン、1−プロピル−3−p−トリルトリアゼンなどが挙げられる。エステル化剤の添加量は、ポリアミック酸の繰り返し単位1モルに対して、2〜6モル当量が好ましい。
上記式(ix)のポリアミック酸エステルの製造に用いる溶媒は、単量体及び重合体の溶解性からN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。製造時の濃度は、高すぎると重合体の析出が起こりやすく、低すぎると分子量が上がらないので、ポリアミック酸とエステル化剤の反応液中の合計量が1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。
(b)酸クロライドとジアミン化合物からポリアミック酸エステルを製造する場合
Figure 0005846230
ポリアミック酸エステルは、酸クロライドとジアミン化合物から製造することができる(上記式(x))。本発明では、酸クロライド及び/又はジアミン化合物には特定モノマーが含まれる。
具体的には、酸クロライドとジアミン化合物とを塩基と有機溶剤の存在下で−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜50℃において、30分〜24時間、好ましくは1〜4時間反応させることによって製造することができる。前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジンが使用できるが、反応が穏和に進行するためにピリジンが好ましい。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しく、少なすぎると分子量が小さくなるため、酸クロライドに対して、2〜4倍モルであることが好ましい。
上記式(x)のポリアミック酸エステルの製造に用いる溶媒は、単量体及び重合体の溶解性からN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトンが好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。製造時の濃度は、高すぎると重合体の析出が起こりやすく、低すぎると分子量が上がらないので、酸クロライドとジアミン化合物の反応液中の合計量が1〜30質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。また、酸クロライドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの製造に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが良く、窒素雰囲気中で、外気の混入を防ぐのが良い。
(c)ジアルキルエステルジカルボン酸とジアミン化合物からポリアミック酸エステルを製造する場合
Figure 0005846230
ポリアミック酸エステルは、ジアルキルエステルジカルボン酸とジアミン化合物を縮合剤により縮合することにより製造することができる(上記式(xi))。本発明では、ジアルキルエステルジカルボン酸及び/又はジアミン化合物には特定モノマーが含まれる。
具体的には、ジアルキルエステルジカルボン酸とジアミン化合物を縮合剤、塩基、及び有機溶剤の存在下で0℃〜140℃、好ましくは0℃〜100℃において、30分〜24時間、好ましくは3〜15時間反応させることによって製造することができる。
前記縮合剤には、トリフェニルホスファイト、ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジメトキシ−1,3,5−トリアジニルメチルモルホリニウム、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウム テトラフルオロボラート、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート、(2,3−ジヒドロ−2−チオキソ−3−ベンゾオキサゾリル)ホスホン酸ジフェニルなどが使用できる。縮合剤の添加量は、ジアルキルエステルジカルボン酸に対して2〜3倍モルであることが好ましい。
前記塩基には、ピリジン、トリエチルアミンなどの3級アミンが使用できる。塩基の添加量は、多すぎると除去が難しく、少なすぎると分子量が小さくなるため、ジアミン成分に対して2〜4倍モルであることが好ましい。
また、上記反応において、ルイス酸を添加剤として加えることで反応が効率的に進行する。ルイス酸としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどのハロゲン化リチウムが好ましい。ルイス酸の添加量はジアミン成分に対して0〜1.0倍モルであることが好ましい。
上記3つのポリアミック酸エステルの製造方法の中でも、高分子量のポリアミック酸エステルが得られるため、(a)及び(b)の製造法が特に好ましい。
以上のようにして得られるポリアミック酸エステルの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ブチルセロソルブ、アセトン、トルエン等が挙げられる。
c3.[分子量]
重合反応に用いるジアミン成分とテトラカルボン酸誘導体(テトラカルボン酸二無水物、酸クロライド及びジアルキルエステルジカルボン酸)の比率は分子量制御の観点からモル比で1:0.7〜1:1.2であることが好ましい。このモル比が1:1に近いほど得られるポリイミド前駆体の分子量は大きくなる。ポリイミド前駆体の分子量は、ワニスの粘度や、ポリイミド膜の物理的な強度に影響を与え、ポリイミド前駆体の分子量が大きすぎるとワニスの塗布作業性や塗膜均一性が悪くなる場合があり、分子量が小さすぎると得られるポリイミド膜の強度が不十分となる場合がある。従って、本発明のポリイミド前駆体組成物に用いるポリアミック酸エステルの分子量は、重量平均分子量で2,000〜500,000が好ましく、より好ましくは5,000〜300,000であり、さらに好ましくは、10,000〜100,000である。
d.[ポリイミドの製造]
リイミドは、前記ポリイミド前駆体をイミド化することにより製造することができる。ポリイミド前駆体からポリイミドを製造する場合、ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物との反応で得られた前記ポリアミック酸の溶液に触媒を添加する化学的イミド化が簡便である。化学的イミド化は、比較的低温でイミド化反応が進行し、イミド化の課程で重合体の分子量低下が起こりにくいので好ましい。
化学的イミド化は、イミド化させたい重合体を、有機溶媒中において塩基性触媒と酸無水物の存在下で攪拌することにより行うことができる。有機溶媒としては前述した重合反応時に用いる溶媒を使用することができる。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等を挙げることができ、中でも無水酢酸を用いると反応終了後の精製が容易となるので好ましい。
イミド化反応を行うときの温度は、−20℃〜140℃、好ましくは0℃〜100℃であり、反応時間は1〜100時間で行うことができる。塩基性触媒の量はアミック酸基の0.5〜30モル倍、好ましくは2〜20モル倍であり、酸無水物の量はアミック酸基の1〜50モル倍、好ましくは3〜30モル倍である。得られる重合体のイミド化率は、触媒量、温度、反応時間を調節することで制御することができる。イミド化反応後の溶液には、添加した触媒等が残存しているので、以下に述べる手段により、得られたイミド化重合体を回収し、有機溶媒で再溶解して、液晶配向剤とすることが好ましい。
以上のようにして得られるポリイミドの溶液は、よく撹拌させながら貧溶媒に注入することで、重合体を析出させることができる。析出を数回行い、貧溶媒で洗浄後、常温あるいは加熱乾燥して精製されたポリアミック酸エステルの粉末を得ることができる。
前記貧溶媒は、特に限定されないが、メタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセルソルブ、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、ベンゼン等が挙げられる。
e.〔液晶配向剤〕
本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤は、上記のように得られたポリイミド前駆体又はポリイミドが有機溶剤に均一に溶解している液晶配向剤形成用の塗布液である。
e1.[溶剤]
晶配向剤に使用される溶剤としては、ポリイミド前駆体又はポリイミドを溶解させることができる溶剤(以下、良溶媒)と液晶配向剤を基板へ塗布する際の塗膜均一性を向上させるための溶剤(以下、貧溶媒)の2種類が挙げられる。良溶媒としては、ポリイミド前駆体又はポリイミドを溶解させるものであれば特に限定されない。あえて、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−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、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、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、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。また、単独では重合体を溶解させない溶媒であっても、重合体が析出しない範囲であれば、混合してもよい。
貧溶媒としては、低表面張力で、塗膜均一性を向上させるものであれば、特に限定されない。あえて、その具体例を挙げるならば、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、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等が挙げられる。これらの溶媒は2種類上を併用してもよい。
[シランカップリング剤]
シランカップリング剤は分子中に有機材料と化学結合する有機官能基、及び無機材料と反応性を有する加水分解基の両方を有する有機ケイ素化合物で、その構造は一般的に下記式(57)で表される。
Figure 0005846230
式(57)中、Qは有機官能基であり、R14は2価の有機基を示し、Rはアルキル基であり、WはOR15で示されるアルコキシ基(ここでR15は、アルキル基である)であり、nは1〜3の整数である。
シランカップリング剤は、電子デバイスの基板として用いられる各種無機材料と重合体との密着性を向上される目的で添加される。シランカップリング剤は、加水分解基であるアルコキシシランが加熱により加水分解してシラノールとなり、基板表面に存在する極性基と水素結合又は共有結合を形成し、密着性が付与される。
ランカップリング剤の具体例を以下にまとめるがこれに限定されない。
3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシランなどのアミン系シランカップリング剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシランなどのビニル系シランカップリング剤;3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ系シランカップリング剤;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリル系シランカップリング剤;3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリル系シランカップリング剤;3−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド系シランカップリング剤;ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィドなどのスルフィド系シランカップリング剤;3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシランなどのメルカプト系シランカップリング剤;3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシランなどのイソシアネート系シランカップリング剤;トリエトキシシリルブチルアルデヒドなどのアルデヒド系シランカップリング剤;トリエトキシシリルプロピルメチルカルバメート、(3−トリエトキシシリルプロピル)−t−ブチルカルバメートなどのカルバメート系シランカップリング剤などが挙げられる。
シランカップリング剤は、有機官能基Qが重合体中の官能基と結合し、重合体中に導入されることにより、その効果をより発揮することができる。すなわち、シランカップリング剤は使用するポリイミド前駆体又はポリイミドの組成によって使い分けることが好ましい。
ポリイミド膜を液晶表示素子などの電子デバイスに用いた場合、その特性を損うことなく、密着性を向上するためには、シランカップリング剤を重合体末端に導入することが好ましい。ポリイミド前駆体及びそのイミド化重合体であるポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物、酸クロライド、及びジアルキルエステルジカルボン酸などのテトラカルボン酸誘導体とジアミン化合物のモル比を調節することにより、重合体末端の官能基をアミン、カルボン酸又はエステルにすることができる。そのため、これらの官能基との反応性が高いエポキシ系シランカップリング剤、イソシアネート系シランカップリング剤、アルデヒド系シランカップリング剤、カルバメート系シランカップリング剤、アミン系シランカップリング剤が好ましく、反応性の観点からアミン系シランカップリング剤及びエポキシ系シランカップリング剤が特に好ましい。
また、公知の官能性化合物で重合体の末端を修飾することにより、任意の官能基を重合体に導入することができる。このような場合は、導入した官能基と反応する有機官能基Qを有するシランカップリング剤を添加するのが好ましい。
前記カップリング剤を配合する場合は、カップリング剤の添加後に加熱し重合体と反応させることで、密着性が向上させることができる。カップリング剤の添加後、20〜80℃で、より好ましくは40〜60℃で、1〜24時間反応させると良い。
e3.[その他添加剤]
晶配向剤に、さらに架橋剤などの各種添加剤を使用しても構わないことは言うまでもない。また、本発明のポリイミド前駆体又はポリイミド組成物に含有される重合体は2種類以上であってもよい。
e4.[重合体濃度]
晶配向剤の重合体濃度は、形成させようとするポリイミド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く、2〜8質量%がより好ましい。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。
f.[液晶配向剤の製造方法]
晶配向剤は、以下の方法で製造することができる。
使用する重合体が粉末の場合、前記溶剤に溶解させて、重合体溶液とする。この時、重合体濃度は10〜30質量%が好ましく、10〜15質量%が特に好ましい。また、重合体の粉末を溶解する際に加熱してもよい。加熱温度は、20〜140℃が好ましく、20〜80℃が特に好ましい。
重合体の反応溶液、又は重合体を再溶解して得られた重合体溶液に前記溶剤及び前記塗膜均一性向上のための溶剤を加え、所定の重合体濃度になるように希釈することで液晶配向剤が得られる。シランカップリング剤を添加する場合は、重合体の析出を防ぐため、前記塗膜均一性向上のための溶剤を加える前に添加するのが好ましい。
シランカップリング剤の添加量は、多すぎると未反応のものが液晶配向性に悪影響を及ぼすことがあり、少なすぎると密着性への効果が現れないため、重合体粉末に対して0.01〜5.0質量%が好ましく、0.1〜1.0質量%がより好ましい。
g.[液晶配向膜]
晶配向膜は次のようにして得られる。すなわち、晶配向剤を、好ましくはろ過した後、基板に塗布し、乾燥、焼成して塗膜とすることができる。晶配向剤を塗布す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、窒化珪素基板、アクリル基板やポリカーボネート基板等のプラスチック基板等を用いることができ、液晶駆動のためのITO電極等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。
晶配向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。液晶配向剤を塗布した後、好ましくは乾燥し、焼成される。液晶配向剤に含有されていた有機溶媒を十分に除去するため、好ましくは50〜120℃で好ましくは1〜10分乾燥させる。次いで、好ましくは150〜300℃、より好ましくは150〜250℃で焼成される。焼成時間は、焼成温度によっても異なるが、好ましくは5〜120分、より好ましくは5〜60分で行われる。
晶配向剤は、上記塗布膜の焼成過程において、前記したように、ポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体が有するBoc基で保護された1級又は2級の脂肪族アミノ基が150℃以上に加熱されることにより、Boc基が脱離し、Boc基の保護がはずれた反応性の1級又は2級の脂肪族アミノ基が生成する。生成した1級又は2級の脂肪族アミノ基は、ポリイミド前駆体又はそのイミド化重合体に存在する官能基と反応し、分子間架橋が形成され、かかる架橋反応を通じて得られる液晶配向膜は、その機械的強度が向上し、ラビングによる膜の剥離や傷が発生しないポリイミド膜が得られる。
晶配向膜の厚みは、特に限定されないが、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、5〜300nm、好ましくは10〜200nmである。この塗膜面をラビング等の配向処理をすることにより、液晶配向膜として使用することができる。
晶配向膜を配向処理する方法としては、ラビング法、光配向処理法などが挙げられる。
光配向処理法の具体例としては、前記塗膜表面に、一定方向に偏光した放射線を照射し、場合によっては、さらに150〜250℃の温度で加熱処理を行い、液晶配向能を付与する方法が挙げられる。放射線としては、100〜800nmの波長を有する紫外線及び可視光線を用いることができる。このうち、100〜400nmの波長を有する紫外線が好ましく、200〜400nmの波長を有する紫外線が特に好ましい。また、液晶配向性を改善するために、塗膜基板を50〜250℃で加熱しつつ、放射線を照射してもよい。前記放射線の照射量は、1〜10,000mJ/cmの範囲にあることが好ましく、100〜5,000mJ/cmの範囲にあることが特に好ましい。
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されるものではない。
以下に、本実施例及び比較例で使用した化合物の略号と構造を示す。
CBDA:シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
1,3DMCBDE−Cl:ジメチル 1,3−ビス(クロロカルボニル)−1,3−ジ メチルシクロブタン−2,4−ジカルボキシレート
p−PDA:p−フェニレンジアミン
DA−A:上記式(A)のジアミン
DA−B:上記式(B)のジアミン
DA−D:上記式(D)のジアミン
DA−E:上記式(E)のジアミン
DA−F:上記式(F)のジアミン
DA−H:下記式(H)のジアミン
Figure 0005846230
(有機溶媒)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ
DMF:N,N−ジエチルホルムアミド
THF:テトラヒドロフラン
γ−BL:γ−ブチロラクトン
以下に、H−NMR、粘度、分子量、及びラビング耐性の各測定方法を示す。
H−NMR]
装置:フーリエ変換型超伝導核磁気共鳴装置(FT−NMR)INOVA−400(Varian社製)400MHz
溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d)又は重水素クロロホルム(CDCl
標準物質:テトラメチルシラン(TMS)
[粘度]
合成例において、ポリアミック酸エステル及びポリアミック酸溶液の粘度は、E型粘度計TVE−22H(東機産業社製)を用い、サンプル量1.1mL、コーンロータTE−1(1°34’、R24)、温度25℃で測定した。
[分子量]
また、ポリアミック酸エステルの分子量は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(以下、Mnとも言う。)と重量平均分子量(以下、Mwとも言う。)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・HO)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(重量平均分子量(Mw) 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(ピークトップ分子量(Mp)約12,000、4,000、1,000)。測定は、ピークが重なるのを避けるため、900,000、100,000、12,000、1,000の4種類を混合したサンプル、及び150,000、30,000、4,000の3種類を混合したサンプルの2サンプルを別々に測定。
[ポリイミド膜のラビング耐性]
透明電極付きガラス基板上に液晶配向剤をスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間又は60分間の焼成をし、膜厚100nmのポリイミド膜を形成した。このポリイミド膜にラビング処理を施した後、ポリイミド膜の表面状態を観察して、ラビング傷の有無、ポリイミド膜の削れカスの有無、及びポリイミド膜の剥離の有無を評価した。
[電圧保持率]
液晶セルの電圧保持率の測定は以下のようにして行った。
4Vの電圧を60μs間印加し、16.67ms後の電圧を測定することで、初期値からの変動を電圧保持率として計算した。測定の際、液晶セルの温度を23℃、60℃、及び90℃とし、それぞれの温度で測定を行った。
[イオン密度]
液晶セルのイオン密度の測定は以下のようにして行った。
東陽テクニカ社製の6254型液晶物性評価装置を用いて測定を行った。10V、0.01Hzの三角波を印加し、得られた波形のイオン密度に相当する面積を三角形近似法により算出し、イオン密度とした。測定の際、液晶セルの温度を23℃、及び60℃とし、それぞれの温度で測定を行った。
<実施例1>DA−Aの合成
(前駆体合成1)
Figure 0005846230
1L四つ口フラスコに、ジムロート、及び100mL滴下漏斗をつなげ、2−シアノ−4−ニトロアニリン(15g,92mmol)を加え、系内を窒素で置換した後、THF400mLを加え、0℃に冷却した。次に、滴下漏斗からボラン−THF錯体(1M in THF,100mL,100mmol)を30分かけて滴下した。反応系から気体の発生が確認され、黄色固体が析出した。滴下終了後、室温で、2日間撹拌した。反応終了後、塩酸水溶液(2N,200mL)加え、室温で2時間撹拌した後、10℃で水酸化ナトリウム水溶液(2N,250mL)を加え塩基性にし、ジクロロメタンで抽出した。有機層を飽和食塩水(500mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮、真空乾燥を行うことで黄色固体のシアノ基還元体を得た。収量は、11.9g、収率は77%であった。
(前駆体合成2)
Figure 0005846230
1Lナスフラスコに前記シアノ基還元体(4.60g,27.5mmol)及び塩化メチレン(900mL)を加え溶液としたところに、二炭酸ジ−tert−ブチル(BocO)(6.00g,27.5mmol)を加え、室温(20℃)で3日間撹拌した。反応終了後、反応溶液をそのまま飽和食塩水で洗浄し、有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥した。有機層を減圧濃縮することで析出する固体を酢酸エチル―ヘキサン(体積比:2/7)で再結晶することで、黄色固体のBoc付加体を得た。収量は、5.25g,収率は、71%であった。
(DA−Aの合成)
Figure 0005846230
100mLナスフラスコに前記Boc付加体(5.0g,18.7mmol)及びエタノール(40ml)を加え、系内を窒素で置換した後、酸化白金(500mg)を加え、系内を水素で置換した。黄色懸濁となった反応混合物を室温で15時間撹拌した。反応終了後、エタノールを追加し、析出した白色固体を溶かし、セライトろ過により触媒を除いた。ろ液を濃縮し、得られた桃色固体を酢酸エチル−ヘキサン(体積比:1/2)で再結晶することで、薄桃色固体を得た。収量は、3.40g、収率は、77%であった。
得られた固体のH−NMRを測定し、DA−Aであることを確認した。
1H-NMR(DMSO-d6,δppm):1.44(s,9H)、3.87(d,J=6.3Hz,2H)、4.10〜4.30(m,4H)、6.27(dd,J=2.4Hz,8.1Hz1H)、6.31(d,J=2.4Hz,1H)、6.38(d,J=8.1Hz,1H)、7.14(t,J=6.3Hz,1H).
<実施例2>DA−Bの合成
(N−Boc−プロパルギルアミンの合成)
Figure 0005846230
四つ口フラスコにプロパルギルアミン(25.18g,0.448mol)、トリエチルアミン(55.52g,0.549mol)、及びジクロロメタン400mlを加えた後、水浴(20℃)で反応溶液を冷却しながら、二炭酸ジ−tert−ブチル(118.15g,0.541mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、2時間撹拌した後、反応溶液に飽和食塩水300ml、ジクロロメタン200mlを加え、抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去後、得られた溶液の溶媒を留去し、淡黄色オイルを得た。再結晶(ヘキサン)にて精製し、白色固体のN−Boc−プロパルギルアミンを得た(収量:47.01g,収率:67.6%)。
(ニトロ体の合成)
Figure 0005846230
窒素置換した四つ口フラスコに2−ヨード−4−ニトロアニリン(5.11g,19.4mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(281.7mg,0.401mmol)、ヨウ化銅(160.7mg,0.844mmol)、及びジエチルアミン30mlを入れ、室温(20℃)で10分間攪拌した。その後、N−Boc−プロパルギルアミン(3.72g,24.0mmol)を加えて、室温(20℃)にて、4時間攪拌した。HPLC(High performance liquid chromatography)にて、原料の消失を確認した後、酢酸エチル200ml、1M塩化アンモニウム水溶液を200ml加え、抽出した。得られた有機層を1M塩化アンモニウム水溶液で、2回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去後、ろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(留出液:酢酸エチル:ヘキサン=3:7(体積比))にて精製した。収量は、4.97g、収率は88.0%であった。
(DA−Bの合成)
Figure 0005846230
四つ口フラスコに前記ニトロ体(12.45g,42.7mmol)を入れ、エタノール200mlに懸濁させた。系内を脱気、窒素置換した後、パラジウムカーボン(1.23g)を加え、水素置換し、室温(20℃)にて2日間撹拌した。その後、セライトろ過により、パラジウムカーボンを除去し、溶媒を留去した。得られた固体をトルエン100mlに溶解させた後、ヘキサン50mlを加えて、再結晶した。得られた固体を減圧乾燥し、薄茶色固体を得た(収量:9.13g、収率:80.6%)。得られた固体のH−NMRを測定し、DA−Bであることを確認した。
1H-NMR(DMSO-d6,δppm):1.38(s,9H)、1.57(q,J=7.2Hz,2H)、2.30(t,J=7.2Hz,2H)、2.94(quin,J=6.0Hz,2H)、3.88〜4.22(m,4H)、6.22(dd,J=2.1Hz,8.1Hz,1H)、6.25(d,J=2.1Hz,1H)、6.37(d,J=8.1Hz,1H)、6.84(t,J=6.0Hz,1H).
<実施例3>DA−Dの合成
(ニトロ体の合成)
Figure 0005846230
窒素置換した四つ口フラスコにBoc−グリシン(10.17g,58.05mmol,)を入れ、THF150mlに溶解させた。そこへ、N−メチルモルホルリン(NMM)(11.93g,117.9mmol)を加え、−20℃に冷却した。この溶液に、クロロギ酸イソブチル(isobutylchloroformate)(9.99g,73.14mmol)を滴下した。この時、反応溶液の温度が0℃以上にならないよう注意した。滴下後、−20℃にて10分間撹拌した。この時、反応溶液は白濁した。10分後、2−アミノ−4−ニトロアニリン(8.86g,57.86mmol)のTHF溶液360mlを滴下ロートより滴下した。滴下終了後、−20℃にて1時間攪拌し、その後、室温(20℃)にて18時間撹拌した。18時間後、析出した固体をろ別し、得られたろ液の溶媒を留去し、濃縮液とした。この濃縮液に酢酸エチル200ml、及び1Mリン酸二水素カリウム水溶液200mlを加え、抽出した。得られた有機層を1Mリン酸二水素カリウム水溶液で1回、飽和食塩水で1回、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回、飽和食塩水で1回洗浄を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。乾燥剤を除去後、ろ液から溶媒を留去し、橙色の固体を得た。この固体をトルエン300mlに懸濁させ、30分加熱撹拌した。固体を吸引ろ取し、得られた固体のH−NMRを測定した結果、目的のニトロ体であることを確認した(収量:9.85g,収率:54.9%)。
(DA−Dの合成)
Figure 0005846230
ナス型フラスコに前記ニトロ体(9.85g,31.75mmol)を加え、エタノール150mlを加えた。反応容器を窒素置換した後、パラジウムカーボン(1.11g,ニトロ体の質量に対して10質量%)を加え、再び窒素置換した。続いて、反応容器を水素置換し、20℃にて48時間撹拌した。反応終了後、セライトろ過により、パラジウムカーボンを除去し、ろ液から溶媒を留去した。得られた濃縮液にトルエン150mlを加え、加熱還流したところ、固体が析出した。析出した固体を熱時ろ過し、薄紫色の固体を得た。収量は、8.05g、収率は、90.4%であった。得られた固体のH−NMRを測定し、DA−Cであることを確認した。
1H-NMR(DMSO-d6,δppm):1.40(s,9H)、3.70(d,J=6.0Hz,2H)、4.04(bs,2H)、4.35(bs,2H)、6.23(dd,J=2.4Hz,8.0Hz,1H)、6.48(d,J=8.0Hz,1H)、6.61(d,J=2.4Hz,1H)、7.05(t,J=6.0Hz,1H)、8.94(s,1H).
<実施例4>DA−Eの合成
(ニトロ体の合成)
Figure 0005846230
四つ口フラスコに2−アミノ−4−ニトロアニリン(4.36g,28.47mmol)、N−α,im−ジ−t−ブトキシカルボニル−L−ヒスチジン(14.61g,33.70mmol)、及び4−N,N−ジメチルアミノピリジン(4−DMAP)(1.78g,14.57mmol)を入れ、DMF150mlを加えた。窒素置換した後、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDAP)(6.58g,34.32mmol)を加え、20℃にて18時間撹拌した。反応終了後、反応溶液に酢酸エチル、純水を加えて、抽出した。得られた有機層を純水で2回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去後、ろ液を濃縮し、オイル状の化合物を得た。このオイル状の化合物にトルエン150mlを加え、加熱撹拌したところ、黄色固体が析出した。得られた黄色固体を吸引ろ取し、減圧乾燥した。H−NMRの測定により、得られた黄色固体は、目的のジアミン化合物DA−3であることを確認した。収量:5.74g、収率:41.1%であった。
(DA−Eの合成)
Figure 0005846230
ナス型フラスコに前記ニトロ体(5.74g,11.70mmol)を入れ、エタノール150mlを加えた。反応容器を窒素置換した後、パラジウムカーボン(0.59g)を加え、窒素置換した。次いで、反応容器を水素置換し、20℃にて、48時間撹拌した。反応終了後、セライトろ過により、パラジウムカーボンを除去し、ろ液から溶媒を留去した。生成物はオイル状であったが、トルエン100mlを加え、超音波をあてると、薄紫色の固体が析出した。析出した固体を、加熱溶解した後、水浴にて冷却し、再結晶を行った。析出した固体を吸引ろ取し、減圧乾燥し、薄紫色固体を得た。収量:2.36g、収率:43.8%であった。得られた固体のH−NMRを測定し、DA−Dであることを確認した。
1H-NMR(DMSO-d6,δppm):1.36(s,9H)、1.56(s,9H)、2.76〜2.96(m,3H)、4.04(bs,2H)、4.35(bs,2H)、6.25(dd,J=2.4Hz,8.4Hz,1H)、6.48(d,J=8.4Hz,1H)、6.55(d,J=2.4Hz,1H)、7.02(d,J=8.0Hz,1H)、7.29(s,1H)、8.13(s,1H)、9.11(s,1H).
<実施例5>ポリアミック酸(A−1)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの300mL四つ口フラスコに、p−PDAを1.125g(10.40mmol)、DA−Bを0.689g(2.596mmol)、及びNMP30.62gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDA2.424g(12.36mmol)を添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(A−1)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は138.6mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=16,079、Mw=33,544であった。
<実施例6>ポリアミック酸(A−2)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの300mL四つ口フラスコに、p−PDAを1.037g(9.589mmol)、DA−Dを0.671g(2.394mmol)、及びNMP28.37gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDA2.277g(11.61mmol)を添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(A−2)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は146.2mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=17,260、Mw=34,532であった。
<実施例7>ポリアミック酸(A−3)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの300mL四つ口フラスコに、p−PDAを0.951g(8.794mmol)、DA−Eを1.012g(2.197mmol)、及びNMP29.10gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDA2.095g(10.69mmol)を添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(A−3)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は157.3mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=20,610、Mw=40,640であった。
<比較合成例1>ポリアミック酸(B−1)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの300mL四つ口フラスコに、p−PDAを1.621g(14.99mmol)、及びNMP28.96gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDA2.87g(14.74mmol)を添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(B−1)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は152.7mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=13,972、Mw=30,181であった。
<実施例8>液晶配向剤(A−1)の調製
実施例5で得られたポリアミック酸(A−1)の溶液12.59gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP4.21g、及びBCS4.19gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(A−1)を得た。
<実施例9>液晶配向剤(A−2)の調製
実施例6で得られたポリアミック酸(A−2)の溶液11.37gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP3.80g、及びBCS3.79gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(A−2)を得た。
<実施例10>液晶配向剤(A−3)の調製
実施例7で得られたポリアミック酸(A−3)の溶液11.17gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP3.74g、及びBCS3.76gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(A−3)を得た。
<比較例1>液晶配向剤(B−1)の調製
比較合成例1得られたポリアミック酸(B−1)の溶液12.98gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP4.42g、及びBCS4.27gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(B−1)を得た。
<実施例11>
実施例8で得られた液晶配向剤(A−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。このポリイミド膜をレーヨン布でラビング(ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度20mm/sec、押し込み量0.4mm)した後、ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例12>
実施例9で得られた液晶配向剤(A−2)を用いた以外は、実施例11と同様の方法にポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例13>
実施例10で得られた液晶配向剤(A−3)を用いた以外は、実施例11と同様の方法にポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<比較例2>
比較例1で得られた液晶配向剤(B−1)を用いた以外は、実施例11と同様の方法にポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷やポリイミド膜の削れカスが観察された。
<実施例14>
実施例8で得られた液晶配向剤(A−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。このポリイミド膜をレーヨン布でラビング(ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度20mm/sec、押し込み量0.4mm)し、純水中にて1分間超音波照射をして洗浄を行い、エアーブローにて水滴を除去した後、80℃で10分間乾燥して液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に6μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板のラビング方向が逆平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが6μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク社製)を真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.3%、温度60℃で98.7%、温度90℃で94.1%であり、イオン密度は23℃で10pC/cmであり、60℃で18pC/cmであった。
<実施例15>
実施例9で得られた液晶配向剤(A−2)を用いた以外は、実施例14と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。
この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.3%、温度60℃で98.8%、温度90℃で94.4%であり、イオン密度は23℃で5pC/cmであり、60℃で11pC/cmであった。
<実施例16>
実施例10で得られた液晶配向剤(A−3)を用いた以外は、実施例14と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.4%、温度60℃で99.1%、温度90℃で96.7%であり、イオン密度は23℃で3pC/cmであり、60℃で4pC/cmであった。
<比較例3>
比較例1で得られた液晶配向剤(B−1)を用いた以外は、実施例14と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認、及び電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。このセルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.1%、温度60℃で97.4%、温度90℃で86.7%であり、イオン密度は23℃で50pC/cm、温度60℃で256pC/cmであった。
<実施例17>DA−Fの合成
(前駆体合成1)
Figure 0005846230
3−ブロモプロピルアミン臭化水素酸塩(105.10g,0.480mol)を2L四つ口フラスコに入れ、ジクロロメタン978.88g、及び二炭酸ジ−tert−ブチル(115.13g,0.528mol)を加え、0℃(氷浴)にて撹拌した。次いで、滴下ロートにトリエチルアミン(92.58g,0.915mol)を入れ、四つ口フラスコ中のスラリー溶液へ30分かけて滴下した。滴下開始後、反応溶液が激しく発泡し、白色固体が析出した。滴下終了後、2時間撹拌した。反応終了後、反応溶液に純水500mlを加え、抽出した。得られた有機層を純水で2回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去後、溶媒を留去し、無色透明のオイルを得た。このオイル状物質にヘキサン500mlを加え、−78℃下で晶析し、白色固体を得た。固体を吸引ろ取し、減圧乾燥した。H−NMRの測定により、得られた白色固体がtert−ブチル3−ブロモプロピルカルバメートであることを確認した。収量は89.55g、収率は78.3%であった。
1H NMR (400MHz, CDCl3,δppm):1.44(s, 9H), 2.05(quin, J=6.4Hz, 2H), 3.27(q, J=6.4Hz, 2H), 3.45(t, J=6.4Hz,2H), 4.69(bs, 1H).
(前駆体合成2)
Figure 0005846230
四つ口フラスコに1,5−ジヒドロキシ−4,8−ジニトロアントラキノン(14.04g,42.52mmol)を入れ、NMP300gを加えて、80℃で加熱し、1,5−ジヒドロキシ−4,8−ジニトロアントラキノンを完全に溶解させた。前記溶液に炭酸カリウム(12.01g,86.95mmol)、及びヨウ化カリウム(28.77g,173.33mmol)を添加した後、tert−ブチル3−ブロモプロピルカルバメート(30.40g,127.7mmol) を加えて、80℃で6時間加熱撹拌した。得られた反応溶液を0.5M塩酸水溶液500ml中に注ぎ、さらに酢酸エチル500mlを加えて、抽出した。得られた有機層を0.5M塩酸水溶液及び飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去後、溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(留出液:1,2−ジクロロエタン:酢酸エチル=7:3(体積比))にて精製し、黄色固体を得た。H−NMRの測定により、得られた黄色固体は上記ニトロ体であることを確認した。収量は、3.21g、収率は11.7%であった。
1H NMR (400MHz, CDCl3,δppm):1.42(s, 18H), 2.13(quin, J=6.0Hz, 4H), 3.41(q, J=6.0Hz, 4H), 4.289(t, J=6.0Hz,4H), 5.28 (bs, 2H), 7.23(d, J=8.8Hz, 2H), 7.93(d, J=8.8Hz, 2H).
(DA−Fの合成)
Figure 0005846230
四つ口フラスコに上記ジミニトロ体(1.48g、2.30mmol)、硫化ナトリウム九水和物(5.72g、23.82mmol)を入れ、純水50mlを加えて、2時間加熱還流した。反応溶液を室温まで冷却した後、2質量%水酸化ナトリウム水溶液を50mlを加え、50℃にて1時間撹拌した。反応溶液中の固体を吸引ろ取し、純水で洗浄した。得られた固体を再結晶(メタノール)にて精製し、紫色固体を得た。HNMRより得られた紫色固体はジアミン(F)であることを確認した。収量は、0.15g、収率は11.2%であった。
1H NMR (400MHz, CDCl3,δppm):1.49(s, 18H), 2.06(quin, J=5.6Hz, 4H), 3.48(q, J=5.6Hz, 4H), 4.12(t, J=5.6Hz,4H), 6.54 (bs,42H), 6.92(d, J=9.2Hz, 2H), 7.06(m,2H)7.16 (d, J=9.2Hz, 2H).
<実施例18>DA−Hの合成
(前駆体合成1)
Figure 0005846230
1L四つ口フラスコに2,6−ジヨード−4−ニトロアニリン(50.00g,128mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド (900mg,1.28mmol)、ヨウ化銅(488mg,2.56mmol)、ジエチルアミン32ml、及びTHF165mlを加え、室温(20℃)にて10分間撹拌した。その後、四つ口フラスコ中の溶液を撹拌させながら、N−Boc−プロパルギルアミン(47.60g,307mmol)のTHF溶液(90ml)を15分かけて滴下した。滴下終了後、室温(20℃)にて12時間撹拌した。12時間後、反応溶液を1.28Lの純水に撹拌しながら投入し、析出した黒色沈殿を吸引ろ取し、水50mlで2回洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、茶色固体を得た。この茶色固体を再結晶(トルエン)にて精製し、黄色固体を得た。H−NMRの測定により、得られた黄色固体は上記ニトロ体であることを確認した。収量は、47.09g、収率は83.0%であった。
1H NMR (400MHz, CDCl3,δppm):1.48(s, 18H), 4.16(d, J=6.0Hz, 4H), 4.93 (bs, 2H), 5.78(bs, 2H), 8.09 (s, 2H).
(DA−Hの合成)
Figure 0005846230
1L四つ口フラスコに前記ニトロ体(47.07g,106mmol)を入れ、エタノール560mlに懸濁させた。系内を脱気、窒素置換した後、パラジウムカーボン(4.71g)を加え、水素置換し、室温(50℃)にて8日間加熱撹拌した。セライトろ過により、パラジウムカーボンを除去し、溶媒を留去した。得られた固体を1,2−ジクロロエタン200mlに溶解させた後、ヘキサン70mlを加えて、再結晶した。得られた固体を減圧乾燥し、灰色固体を得た。収量は、39.54g、収率は87.5%であった。得られた固体のH−NMRを測定し、DA−Hであることを確認した。
1H NMR (400MHz, CDCl3,δppm):1.45(s, 18H), 1.78(quin, J=6.4Hz, 4H), 2.48(t, J=6.4Hz, 4H), 3.45(q, J=6.4Hz, 4H), 4.69(bs, 1H), 6.36(s, 1H).
<実施例19>ポリアミック酸(A−4)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、p−PDAを1.7281g(16.47mmol)、DA−Aを0.9509g(4.007mmol)、及びNMP46.12gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDAを3.8093g(19.43mmol)添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(A−4)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は149mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=18,136、Mw=37,265であった。
<実施例20>ポリアミック酸(A−5)の溶液の調製
撹拌装置、及び窒素導入管付きの100mL四つ口フラスコに、p−PDAを0.8665g(8.013mmol)、DA−Hを0.8442g(1.998mmol)、及びNMP25.31gを入れ、窒素を送りながら撹拌し溶解させた。このジアミン溶液を撹拌しながら、CBDAを1.9047g(9.713mmol)添加し、更に固形分濃度が10質量%になるようにNMPを加え、室温で24時間撹拌してポリアミック酸(A−5)の溶液を得た。このポリアミック酸溶液の温度25℃における粘度は254.7mPa・sであった。また、このポリアミック酸の分子量はMn=27,447、Mw=59,038であった。
<実施例21>ポリアミック酸エステル樹脂(C−1)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを2.00 g (18.50mmol)、DA−Dを1.2269g(4.624mmol)、NMPを167.67g、及び塩基としてピリジン 4.21g (53.26mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを7.216g (22.19mmol)添加し、水冷下4時間反応させた。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、882g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、889g の水で1回、882g のエタノールで1回、221g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末(C−1)7.22gを得た。収率は、81.8%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=20,469、Mw=40,025であった。
<実施例22>ポリアミック酸エステル樹脂(C−2)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを2.00 g (18.50mmol)、DA−Bを1.2961g(4.624mmol)、NMPを 168.98g、及び塩基としてピリジン 4.21g (53.26mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを7.216g (22.19mmol)添加し、水冷下4時間反応させた。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、889g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、889g の水で1回、889g のエタノールで1回、222g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末C−2)7.79gを得た。収率は、87.6%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=20,886、Mw=45,830であった。
<実施例23>ポリアミック酸エステル樹脂(C−3)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを1.50 g (13.87mmol)、DA−Eを1.597g(3.468mmol)、NMPを 65.26g、及び塩基としてピリジン3.13g (39.53mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを5.3556g (16.47mmol)添加し、水冷下4時間反応させた。4時間後、反応溶液にNMP72.51gを加え、室温(20℃)で15分撹拌した。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、725g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、725g の水で1回、725g のエタノールで1回、181g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末(C−3)3.76gを得た。収率は、51.8%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=20,525、Mw=43,395であった。
<実施例24>ポリアミック酸エステル樹脂(C−4)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを2.50 g (23.11mmol)、DA−Aを1.3715g(5.80mmol)、NMPを 97.16g、及び塩基としてピリジン5.21g(65.89mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを8.926g(27.45mmol))添加し、水冷下4時間反応させた。4時間後、反応溶液にNMP107.95gを加え、室温(20℃)にて15分撹拌した。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、1080g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、1080g の水で1回、1080g のエタノールで1回、270g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末(C−4)9.17gを得た。収率は、85.2%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=17,573、Mw=37,258であった。
<実施例25>ポリアミック酸エステル樹脂(C−5)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを1.420 g (13.13mmol)、DA−Hを1.3872g(3.283mmol)、NMPを59.54g、及び塩基としてピリジン2.87g (36.24mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを4.9099g (15.10mmol)添加し、水冷下4時間反応させた。4時間後、反応溶液にNMP66.15gを加え、室温(20℃)で15分撹拌した。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、662g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、662g の水で1回、662g のエタノールで1回、165g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂粉末(C−5)5.11gを得た。収率は、77.3%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=14,724、Mw=27,150であった。
<比較合成例2>ポリアミック酸エステル樹脂(D−1)の調製
撹拌装置付きの50mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを0.699 g (64.64mmol)、NMPを427.1 g、及び塩基としてピリジン 11.65 g (147.38mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DM−CBDE−Clを19.9657g(61.41mmol)添加し、水冷下4時間反応させた。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、2248gの水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、2248g の水で1回、2248gのエタノールで1回、562gのエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂(D−1)粉末22.10gを得た。収率は、98.4%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=16,813、Mw=38,585であった。
<実施例26>液晶配向剤(A−4)の調製
実施例19で得られたポリアミック酸(A−4)の溶液6.18gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP1.60g 、及びBCS1.99gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(A−4)を得た。
<実施例27>液晶配向剤(A−5)の調製
実施例20で得られたポリアミック酸(A−5)の溶液5.87gを撹拌子の入った50mL三角フラスコに分取し、NMP1.15g 、及びBCS1.76gを加え、マグネチックスターラーで30分間撹拌して液晶配向剤(A−5)を得た。
<実施例28>液晶配向剤(C−1)の調製
実施例21で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末1.65gを三角フラスコにとり、γ‐BL 14.95g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL5.43g、及びBCS5.55gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(C−1)を得た。
<実施例29>液晶配向剤(C−2)の調製
実施例22で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.733gを三角フラスコにとり、γ‐BL6.60g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL2.48g、及びBCS2.45gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(C−2)を得た。
<実施例30>液晶配向剤(C−3)の調製
実施例23で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.907gを三角フラスコにとり、γ‐BL8.18g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL3.06g、及びBCS3.04gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(C−3)を得た。
<実施例31>液晶配向剤(C−4)の調製
実施例24で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.802gを三角フラスコにとり、γ‐BL7.23g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL2.78g、及びBCS2.68gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液
晶配向剤(C−4)を得た。
<実施例32>液晶配向剤(C−5)の調製
実施例25で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末0.755gを三角フラスコにとり、γ‐BL7.57g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL2.65g、及びBCS2.55gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(C−5)を得た。
<比較例4>液晶配向剤(D−1)の調製
比較合成例2で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末1.02gを三角フラスコにとり、DMF9.21g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にγ−BL3.29g、及びBCS3.39gを加えてマグネチックスターラーで30分間撹拌し液晶配向剤(D−1)を得た。
<実施例33>
実施例26で得られた液晶配向剤(A−4)を用いた以外は、実施例11と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷は観察されたが、比較例2の結果よりも軽微であった。ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例34>
実施例27で得られた液晶配向剤(A−5)を用いた以外は、実施例11と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例35>
実施例28で得られた液晶配向剤(C−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で1時間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。このポリイミド膜をレーヨン布でラビング(ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度20mm/sec、押し込み量0.4mm)した後、ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例36>
実施例29で得られた液晶配向剤(C−2)を用いた以外は、実施例35と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例37>
実施例30で得られた液晶配向剤(C−3)を用いた以外は、実施例35と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、及びポリイミド膜の削れカスが観察されたが、後述の比較例5の結果よりも軽微であった。ポリイミドの剥離は観察されなかった。
<実施例38>
実施例31で得られた液晶配向剤(C−4)を用いた以外は、実施例35と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷が観察されたが、後述の比較例5の結果よりも軽微であった。ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<実施例39>
実施例32で得られた液晶配向剤(C−5)を用いた以外は、実施例35と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離は観察されなかった。
<比較例5>
比較例4で得られた液晶配向剤(D−1)を用いた以外は、実施例35と同様の方法でポリイミド膜を作製し、ラビング処理を行った。ポリイミド膜の表面状態を観察したところ、ラビングによる傷、ポリイミド膜の削れカス、及びポリイミド膜の剥離が観察された。
<実施例40>
実施例26で得られた液晶配向剤(A−4)を用いた以外は、実施例14と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例41>
実施例27で得られた液晶配向剤(A−5)を用いた以外は、実施例14と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例42>
実施例28で得られた液晶配向剤(C−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で1時間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。このポリイミド膜をレーヨン布でラビング(ロール径120mm、回転数1000rpm、移動速度20mm/sec、押し込み量0.4mm)し、純水中にて1分間超音波照射をして洗浄を行い、エアーブローにて水滴を除去した後、80℃で10分間乾燥して液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に6μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板のラビング方向が逆平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが6μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例43>
実施例29で得られた液晶配向剤(C−2)を用いた以外は、実施例42と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例44>
実施例30で得られた液晶配向剤(C−3)を用いた以外は、実施例42と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例45>
実施例31で得られた液晶配向剤(C−4)を用いた以外は、実施例42と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<実施例46>
実施例32で得られた液晶配向剤(C−5)を用いた以外は、実施例42と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
<比較例6>
比較例4で得られた液晶配向剤(D−1)を用いた以外は、実施例42と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表1に示す。
実施例14〜実施例16、実施例40〜実施例46、比較例3、及び比較例6における電圧保持率とイオン密度の測定結果を表1に示す。
Figure 0005846230
<実施例47>
実施例8で得られた液晶配向剤(A−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。この塗膜面に偏光板を介して254nmの紫外線を1.0J/cm照射し、液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に6μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板の配向方向が平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが6μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例48>
実施例9で得られた液晶配向剤(A−2)を用いた以外は、実施例47と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例49>
実施例10で得られた液晶配向剤(A−3)を用いた以外は、実施例47と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例50>
実施例26で得られた液晶配向剤(A−4)を用いた以外は、実施例47と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例51>
実施例27で得られた液晶配向剤(A−5)を用いた以外は、実施例47と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<比較例7>
比較例1で得られた液晶配向剤(B−1)を用いた以外は、実施例47と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例52>
実施例28で得られた液晶配向剤(C−1)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で1時間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。この塗膜面に偏光板を介して254nmの紫外線を1.0J/cm照射し、液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に6μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板の配向方向が平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが4μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2003、メルク社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例53>
実施例29で得られた液晶配向剤(C−2)を用いた以外は、実施例52と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例54>
実施例30で得られた液晶配向剤(C−3)を用いた以外は、実施例52と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例55>
実施例31で得られた液晶配向剤(C−4)を用いた以外は、実施例52と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<実施例56>
実施例32で得られた液晶配向剤(C−5)を用いた以外は、実施例52と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
<比較例8>
比較例4で得られた液晶配向剤(D−1)を用いた以外は、実施例52と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製し、液晶の配向状態の確認及び、電圧保持率、イオン密度の測定を行った。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った。電圧保持率及びイオン密度の測定結果は後述する表2に示す。
表2には、実施例47〜実施例56及び比較例7〜比較例8における電圧保持率とイオン密度の測定結果を示す。
Figure 0005846230
<実施例57>ポリアミック酸エステル樹脂(E−1)の調製
撹拌装置付きの300mL四つ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p−PDAを1.50 g (13.87mmol)、DA−Bを0.4090g(1.541mmol)、NMP を107.47g、及び塩基としてピリジン 2.82g (35.67mmol) を入れ、撹拌して溶解させた。次に、このジアミン溶液を撹拌しながら、1,3DMCBDE−Clを4.83 g (14.86mmol)添加し、水冷下で4時間反応させた。得られたポリアミック酸エステルの溶液を、566g の水に撹拌しながら投入し、析出した白色沈殿をろ取した。続いて、566 g の水で1回、566 g のエタノールで1回、141 g のエタノールで3回洗浄し、乾燥して白色のポリアミック酸エステル樹脂(E−1)粉末4.92gを得た。収率は、87.0%であった。また、このポリアミック酸エステルの分子量はMn=17,828、Mw=31,832であった。
<実施例58>
合成例57で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末1.02gを三角フラスコに入れ、さらにγ‐BL 9.18g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にシランカップリング剤として、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(以下、GPSと略す)の1.0質量%γ‐ブチルラクトン溶液を1.03g加え、50℃で24時間加熱撹拌した。得られた溶液にγ−Bz2.41 g、及びBCS3.41gを加えて、マグネチックスターラーで30分間撹拌し、ポリアミック酸エステル溶液を調製した。
上記のポリアミック酸エステル溶液5.75gに、イミド化促進剤としてN−α, N−ω1, N−ω2−トリ−t−ブトキシカルボニル−L−アルギニン(以下、Boc−Argと略す)を0.0906g(アミック酸エステル基1モルに対して0.1モル当量)加え、室温で30分攪拌し、Boc−Argを完全に溶解させて、晶配向剤 (E−1a)を得た。
<比較例9>
比較合成例2で得られたポリアミック酸エステル樹脂粉末1.04gを三角フラスコに入れ、さらにDMF9.35g を加え、室温で24時間撹拌し溶解させた。この溶液にシランカップリング剤として、GPSの1.0質量%γ‐ブチルラクトン溶液を1.07g加え、50℃で24時間加熱撹拌した。得られた溶液にγ−BL2.71 g、及びBCS 3.06gを加えて、マグネチックスターラーで30分間撹拌し、ポリアミック酸エステル溶液を調製した。
上記のポリアミック酸エステル溶液5.42gに、イミド化促進剤としてBoc−Argを0.0775g(アミック酸エステル基1モルに対して0.1モル当量)加え、室温で30分撹拌し、Boc−Argを完全に溶解させて、液晶配向剤 (D−1a)を得た。
<実施例59>
実施例58で得られた液晶配向剤(E−1a)を1.0μmのフィルターで濾過した後、透明電極付きガラス基板上にスピンコートし、温度80℃のホットプレート上で5分間の乾燥、温度230℃で20分間の焼成を経て、膜厚100nmのポリイミド膜を得た。この塗膜面に偏光板を介して254nmの紫外線を1.0J/cm照射し、液晶配向膜付き基板を得た。このような液晶配向膜付き基板を2枚用意し、一方の基板の液晶配向膜面に4μmのスペーサーを散布した後、2枚の基板の配向方向が平行から85度捩れるように組み合わせ、液晶注入口を残して周囲をシールし、セルギャップが4μmの空セルを作製した。この空セルに液晶(MLC−2041、メルク社製)を常温で真空注入し、注入口を封止してツイストネマチック液晶セルとした。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.4%、温度60℃で98.6%、温度90℃で95.3%であり、イオン密度は23℃で85pC/cm、60℃で507pC/cmであった。
<比較例10>
比較例9で得られた液晶配向剤(D−1a)を用いた以外は、実施例59と同様にしてツイストネマチック液晶セルを作製した。この液晶セルの配向状態を偏光顕微鏡にて観察したところ、欠陥のない均一な配向をしていることが確認された。この液晶セルについて、電圧保持率を測定し、その後、イオン密度の測定を行った結果、電圧保持率は温度23℃で99.2%、温度60℃で98.1%、温度90℃で94.9%であり、イオン密度は23℃で159pC/cm、60℃で644pC/cmであった。
以上の結果から、本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤から得られる液晶配向膜は、架橋剤等を添加しなくても、ラビング処理によるラビング傷が付きにくい機械的強度に優れた液晶配向膜となることが確認された。
また、本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤から得られる液晶配向膜を有する液晶表示素子は、高温時でも電圧保持率が高く、イオン密度が低い信頼性に優れた液晶表示素子となることが確認された。
さらに、液晶配向膜に偏光された紫外光を照射し、配光処理を施して液晶配向能を付与した場合においても、晶配向剤から得られる液晶配向膜を有する液晶表示素子は、高温時でも電圧保持率が高く、イオン密度が低い信頼性に優れた液晶表示素子となることが確認された。
実施例59と比較例10の比較から、晶配向剤にシランカップリング剤やその他の添加剤を添加した場合でも、晶配向剤から得られる液晶配向膜は、高温時でも電圧保持率が高く、イオン密度が低い信頼性に優れた液晶表示素子が得られることが確認された。
本発明のジアミン化合物を使用して得られる液晶配向剤を用いることにより、ラビング処理によるラビング傷が付きにくい機械的強度に優れた液晶配向膜が得られ、さらに該液晶配向膜を用いた場合、表示不良の少ない液晶表示素子が得られる。また、本発明の液晶配向膜を用いることにより、配向処理方法を問わず、高温時でも電圧保持率が高く、イオン密度が低い、信頼性に優れた液晶表示素子が得られるなど、液晶配向剤は、液晶表示素子の部材である液晶配向膜として好適に用いることができる。
本発明のジアミン化合物を使用して得られるポリイミド前駆体及びポリイミドは、Boc基で保護された1級又は2級の脂肪族アミンを含有し、焼成時にBoc基を脱離して分子間架橋反応を進行するため、機械的強度に優れたポリイミド膜を提供でき、該ポリイミド膜は保護膜や電子デバイスでの用途、特に液晶配向膜として好適に用いることができる。また、本発明のジアミン化合物は、Boc基で保護された1級又は2級の脂肪族アミンを含有する構造であり、ポリイミド前駆体及びポリイミド及びこれらを用いた液晶配向膜を得るための原料として最適である。

Claims (2)

  1. 下記の式(27)で表されるジアミン化合物。
    Figure 0005846230
    但し、式(27)中、Zは下記の(13)〜(18)のいずれかの構造であり、cは1〜4の整数であり、Yは下記式(Y−7)、(Y−25)、又は(Y−42)からc個の水素原子を除いた構造である(2+c)価の有機基である。
    Figure 0005846230
    Figure 0005846230
  2. 下記の式(A)〜式(F)のいずれかで表されるジアミン化合物。
    Figure 0005846230
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