JPWO2008117760A1 - ジアミン化合物、ポリアミック酸、ポリイミド及び液晶配向処理剤 - Google Patents

ジアミン化合物、ポリアミック酸、ポリイミド及び液晶配向処理剤 Download PDF

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Abstract

液晶配向処理剤の原料とした場合、液晶のプレチルト角を大きくする効果を有し、少ない使用割合でも液晶を垂直に配向でき、かつ液晶配向処理剤の溶液に塗布性を高める貧溶媒を混合したときも析出しにくい新規なジアミンを提供する。下記の式(1)で表されるジアミン。(式(1)中、R1はフェニレンであり、R2はシクロヘキシレン又はフェニレンであり、R3はシクロヘキシレンである。R4は炭素数3〜12のアルキル基、炭素数3〜12のフルオロアルキル基、炭素数3〜12のアルコキシ基、又は炭素数3〜12のフルオロアルコキシ基のいずれかである。)

Description

本発明は、液晶配向膜に使用する重合体の原料として有用である新規なジアミン化合物(本発明では、単にジアミンともいう)、該ジアミンを用いて得られるポリアミック酸、ポリイミド、及び液晶配向処理剤に関する。
現在、液晶表示素子に用いられる液晶配向膜には、多くの場合ポリイミド膜が使用されており、このポリイミド膜は、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の溶液、又は溶媒可溶性ポリイミドの溶液を基板に塗布し、焼成する方法がとられている。このポリアミック酸又は溶媒可溶性ポリイミドは、一般的に、テトラカルボン酸二無水物などのテトラカルボン酸誘導体と、ジアミンとの反応によって合成されている。
液晶配向膜に求められる特性のひとつとして、基板面に対する液晶分子の配向傾斜角を任意の値に保つ、いわゆる液晶のプレチルト角制御がある。このプレチルト角の大きさは、液晶配向膜を構成しているポリイミドの構造を選択することで変更できることが知られている。
ポリイミドの構造によってプレチルト角を制御する技術の中でも、側鎖を有するジアミンをポリイミド原料の一部として用いる方法は、このジアミンの使用割合に応じてプレチルト角が制御できるので、目的のプレチルト角にせしめることが比較的容易であり、プレチルト角を大きくする手段として有用である。液晶のプレチルト角を大きくするジアミンの側鎖構造としては、長鎖のアルキル基又はフルオロアルキル基(例えば特許文献1参照)、環状基又は環状基とアルキル基の組み合わせ(例えば特許文献2参照)、ステロイド骨格(例えば特許文献3参照)などが知られている。
また、このように液晶のプレチルト角を大きくする為のジアミンは、プレチルト角の安定性やプロセス依存性を改善するための構造検討もされており、ここで用いられる側鎖構造としては、フェニル基やシクロヘキシル基などの環構造を含むものが提案されている(例えば特許文献4,5参照)。更には、このような環構造を3個から4個側鎖に有するジアミンも提案されている(例えば特許文献6参照)。
近年、液晶表示素子が、大画面の液晶テレビや高精細なモバイル用途(デジタルカメラや携帯電話の表示部分)に広く実用化されるのに伴い、従来に比べて使用される基板の大型化、基板段差の凹凸が大きくなってきている。そのような状況においても、表示特性の点から大型基板や基板段差に対して、均一に液晶配向膜が塗布されることが求められてきた。
液晶配向膜作製の工程において、ポリアミック酸の溶液や溶媒可溶性ポリイミドの溶液を基板に塗布する場合、工業的にはフレキソ印刷などで行うことが一般的である。塗布液の溶媒は、樹脂の溶解性に優れる溶媒(以下、良溶媒ともいう)であるN−メチル−2−ピロリドンやγ−ブチロラクトンなどに加えて、塗膜均一性を高めるために、樹脂の溶解性が低い溶媒(以下、貧溶媒ともいう)であるブチルセロソルブなどが混合されている。しかしながら、貧溶媒は、ポリアミック酸やポリイミドを溶解させる能力に劣る為、多量に混合すると析出が発生する(例えば特許文献7参照)。特に、溶媒可溶性ポリイミドの溶液では、この問題が顕著に表れる。また、前記したような側鎖を有するジアミンを使用して得られるポリイミドは、溶液の塗布均一性が低下する傾向にあるため、貧溶媒の混合量を多くする必要があり、このような溶媒の混合許容量もポリイミドの重要な特性となる。
特開平2−282726号公報 特開平3−179323号公報 特開平4−281427号公報 特開平9−278724号公報 国際公開第2004/52962号パンフレット 特開2004−67589号公報 特開平2−37324号公報
本発明は、液晶配向膜を構成するポリアミック酸及び/又はポリイミド(以下、重合体ともいう)の原料として使用したときに、液晶のプレチルト角を大きくする効果を有しており、少ない使用割合でも液晶を垂直に配向させることができ、また、重合体の塗布液に貧溶媒を混合したときに析出が発生しくにくいポリアミック酸及び/又はポリイミドとの原料となる、新規なジアミンを提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の新規なジアミンから得られる重合体、該重合体を含有する液晶配向処理剤、さらには、該液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜を有する液晶表示素子を提供することを目的とする。
本発明者は鋭意研究を進めたところ、上記目的を達成する本発明に到達したもので、本発明は以下の要旨を有する。
1.下記の式(1)で表されるジアミン。
Figure 2008117760
(式(1)中、Rはフェニレンであり、Rはシクロヘキシレン又はフェニレンであり、Rはシクロヘキシレンである。Rは炭素数3〜12のアルキル基、炭素数3〜12のフルオロアルキル基、炭素数3〜12のアルコキシ基、又は炭素数3〜12のフルオロアルコキシ基のいずれかである。)
2.式(1)のRが1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレンである上記1に記載のジアミン。
3.下記の式(2−1)で表される上記1又は上記2に記載のジアミン。
Figure 2008117760
(式(2−1)中、nは2〜11の整数であり、1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
4.下記の式(2−2)で表される上記1又は上記2に記載のジアミン。
Figure 2008117760
(式(2−2)中、nは2〜11の整数であり、1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。)
5.上記1〜上記4のいずれかに記載のジアミン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ック酸、又は該ポリアミック酸を脱水閉環させて得られるポリイミド。
6.ジアミン成分中の10モル%以上が上記1〜上記4のいずれかに記載のジアミンである上記4に記載のポリアミック酸又はポリイミド。
7.上記5又は上記6に記載のポリアミック酸及び/又はポリイミドを含有する液晶配向処理剤。
8.貧溶媒を5〜60質量%を含む有機溶媒を含有する上記7に記載の液晶配向処理剤。
9.上記7又は上記8に記載の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜。
10.上記9に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
本発明のジアミンは、液晶配向膜を構成する重合体の原料として使用したときに、液晶のプレチルト角を顕著に大きくする効果を有する。例えば、後記する表2で示されるように、式(2−1)で表される本発明のジアミン(m−PBCH5DABz)から得られる液晶配向膜のプレチルト角は約86°であり、ジアミン(m−PBCH7DABz)から得られる液晶配向膜のプレチルト角は約87°であるが、類似の構造を有する特許文献4の従来のジアミン(PCH7DAB)から得られる液晶配向膜のプレチルド角は約22°であり、約4倍も大きく、予想外のことである。
このため、本発明のジアミンから得られる液晶配向処理剤は少ない使用割合でも液晶に大きいプレチルト角を与えることができ、また、液晶を垂直に配向させることができる。
さらに、液晶配向膜を得るための塗布液を調製する場合に、塗布性を改善するため良溶媒とともに貧溶媒を多く用いた場合にも、本発明のジアミンから得られる液晶配向処理剤は重合体が析出しにくく、大型の基版に塗布する場合にも、均一な薄膜を形成することができ優れた特性の液晶配向膜を作製することができる。
以下に、本発明について詳細に説明する。
1.ジアミン
本発明のジアミンは、ジアミノベンゼン環に結合基(−CHO−)を介して、−フェニレン−シクロヘキシレン−又はフェニレン−シクロヘキシレン−Rの構造を有する側鎖が結合した化合物である。即ち下記式(1)で表されるジアミノベンゼン誘導体である。
Figure 2008117760
式(1)中、Rはフェニレンであり、Rはシクロヘキシレン又はフェニレンであり、Rはシクロヘキシレンである。フェニレン、及びシクロヘキシレンには、必要に応じて置換基を有していてもよい。Rは炭素数3〜12のアルキル基、炭素数3〜12のフルオロアルキル基、炭素数3〜12のアルコキシ基、又は炭素数3〜12のフルオロアルコキシ基である。アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基、およびフルオロアルコキシ基は直鎖状又は分岐状でもよいが、直鎖状が好ましく、また、適宜の置換基を有していてもよい。
上記ジアミノベンゼン環を構成するベンゼン環におけるアミノ基の結合位置は限定されない。具体例としては、側鎖の結合基(−CHO−)に対して、ベンゼン環上の2,3の位置、2,4の位置、2,5の位置、2,6の位置、3,4の位置、3,5の位置が挙げられる。なかでも、ポリアミック酸を合成する際の反応性の観点から、2,4の位置、2,5の位置、3,5の位置が好ましい。ジアミン合成の容易性も加味すると、2,5の位置、又は3,5の位置がより好ましい。
上記式(1)で表されるジアミンのなかでも、より効率的に液晶のプレチルト角を大きくするという観点から、Rは1,4−フェニレンが好ましい。また、Rは、1,4−フェニレン又は1,4−シクロへキシレンが好ましく、より好ましくは1,4−フェニレン又は1,4−トランス−シクロへキシレンであり、特には1,4−トランス−シクロへキシレンが好ましい。また、Rは1,4−シクロへキシレンが好ましく、特には、1,4−トランス−シクロへキシレンが好ましい。
従って、R、R及びRの組み合わせは、好ましくはRが1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレンである。より好ましくはRが1,4−フェニレン、Rが1,4−フェニレン又は1,4−トランス−シクロヘキシレン、Rが1,4−トランス−シクロヘキシレンである。
本発明の上記式(1)で表されるジアミンの好ましい具体例は以下の通りである。なお、下記式中のnは2〜11の整数。好ましくは2〜8の整数である。また、式中の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。
Figure 2008117760
上記本発明の式(1)で表されるジアミン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。
Figure 2008117760
上記式(3)のジニトロ化合物を合成し、通常の方法で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。式(3)中のR、R、R、Rは式(1)で定義したのと同じである。
式(3)のジニトロ化合物は、下記式(4)で表わされる水酸基含有化合物とジニトロベンジルクロリドなどとの反応により得ることができる。なお式(4)中の、R、R、R、Rは式(1)で定義したのと同じである。
Figure 2008117760
上記式(4)で表される水酸基含有化合物を製造する方法は、以下の反応式[1]ないし反応式[2]に示す方法により製造できるが、本発明はこれに限定されるものではない。
がシクロヘキシレンの場合、反応式[1]の合成経路が挙げられる。反応式[1]中のR、R、Rは、式(1)で定義したのと同じであり、Xはメチル基またはベンジル基などの保護基を表わし、XはMgBr、MgClまたはLiなどを表わす。
脱水反応に用いられる試剤としては、塩酸または硫酸などの無機酸類、p−トルエンスルホン酸などの有機酸類、無水酢酸または無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物類などが挙げられる。
還元反応としては、パラジウム(Pd)または白金(Pt)などを触媒として用いた水素添加反応、または、鉄、錫または亜鉛などの金属を用いた接触還元反応などが挙げられる。脱保護基の反応としては、3臭化ボロン(BBr)を用いたメチル基の脱離反応またはPd触媒などを用いた水素添加による脱ベンジル化反応などが挙げられる。
Figure 2008117760
上記反応式[1]により、以下に示す上記式(4)で表される水酸基含有化合物を製造することができる。
Figure 2008117760
がフェニレンの場合、反応式[2]の合成経路が挙げられる。反応式[2]中のR、R、Rは、式(1)で定義したのと同じであり、Xはメチル基またはベンジル基などの保護基を表わし、Xはハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、B(OH)、MgBr、MgClまたはLiなどを表わし、Xは、ハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、B(OH)、MgBr、MgClまたはLiなどを表わす。脱保護基の反応としては、BBrを用いたメチル基の脱離反応またはPd触媒などを用いた水素添加による脱ベンジル化反応などが挙げられる。
Figure 2008117760
上記反応式[2]により、以下に示す上記式(4)で表される水酸基含有化合物を製造することができる。
Figure 2008117760
本発明のジアミンは、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸ジハライド、テトラカルボン酸二無水物など、テトラカルボン酸又はその誘導体と反応させることで側鎖に特定の構造を有するポリアミック酸を得ることができ、更には、このポリアミック酸を脱水閉環させることで側鎖に特定の構造を有するポリイミドを得ることができる。
2.ポリアミック酸
本発明のポリアミック酸は、式(1)で表されるジアミン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の反応によって得られるポリアミック酸であり、本発明のポリイミドはこのポリアミック酸を脱水閉環させて得られるポリイミドであり、共に液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
上記テトラカルボン酸二無水物との反応によりポリアミック酸を得るためのジアミン成分(以下、ジアミン成分ともいう)において、式(1)で表されるジアミンの含有割合に制限はない。本発明のポリアミック酸又はポリイミドを用いて得られる液晶配向膜は、上記ジアミン成分における式(1)で表されるジアミンの含有割合が多くなるほど、液晶のプレチルト角が大きくなる。
液晶のプレチルト角を大きくするという目的において、ジアミン成分の1モル%以上が式(1)で表されるジアミンであることが好ましい。
液晶を垂直に配向させるという目的において、ジアミン成分の10モル%以上が式(1)で表されるジアミンであることが好ましく、より好ましくは15モル%以上である。
液晶を垂直に配向させるという目的においては、ジアミン成分の100モル%が式(1)で表されるジアミンであってもよいが、後述する液晶配向処理剤を塗布する際の均一塗布性の観点から、式(1)で表されるジアミンはジアミン成分の80モル%以下が好ましく、より好ましくは40モル%以下である。
上記ジアミン成分において、式(1)で表されるジアミンが100モル%未満の場合に使用される、式(1)で表されるジアミン以外のジアミンは特に限定されない。あえて、その具体例を挙げるとすれば以下の通りである。
p−フェニレンジアミン
m−フェニレンジアミン
2,4−ジアミノトルエン
2,5−ジアミノトルエン
2,6−ジアミノトルエン
2,4−ジメチル−1,3−ジアミノベンゼン
2,5−ジメチル−1,4−ジアミノベンゼン
2,3,5,6−テトラメチル−1,4−ジアミノベンゼン
2,4−ジアミノフェノール
2,5−ジアミノフェノール
4,6−ジアミノレゾルシノール
2,5−ジアミノ安息香酸
3,5−ジアミノ安息香酸
N,N−ジアリル−2,4−ジアミノアニリン
N,N−ジアリル−2,5−ジアミノアニリン
4−アミノベンジルアミン
3−アミノベンジルアミン
2−(4−アミノフェニル)エチルアミン
2−(3−アミノフェニル)エチルアミン
1,5−ナフタレンジアミン
2,7−ナフタレンジアミン
4,4’−ジアミノビフェニル
3,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジアミノビフェニル
2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジカルボキシ−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−ジフルオロ−4,4’−ジアミノビフェニル
2,2’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
3,3’−トリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル
4,4’−ジアミノジフェニルメタン
3,3’−ジアミノジフェニルメタン
3,4’−ジアミノジフェニルメタン
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
3,3’−ジアミノジフェニルエーテル
3,4’−ジアミノジフェニルエーテル
4,4’−ジアミノジフェニルスルホン
3,3’−ジアミノジフェニルスルホン
4,4’−ジアミノジフェニルアミン
3,3’−ジアミノジフェニルアミン
3,4’−ジアミノジフェニルアミン
N−メチル(4,4’−ジアミノジフェニル)アミン
N−メチル(3,3’−ジアミノジフェニル)アミン
N−メチル(3,4’−ジアミノジフェニル)アミン
4,4’−ジアミノベンゾフェノン
3,3’−ジアミノベンゾフェノン
3,4’−ジアミノベンゾフェノン
4,4’−ジアミノベンズアニリド
1,2−ビス(4−アミノフェニル)エタン
1,2−ビス(3−アミノフェニル)エタン
4,4’−ジアミノトラン
1,3−ビス(4−アミノフェニル)プロパン
1,3−ビス(3−アミノフェニル)プロパン
2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン
2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン
2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)プロパン
2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン
2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン
2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン
1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)プロパン
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ブタン
1,5−ビス(4−アミノフェノキシ)ペンタン
1,6−ビス(4−アミノフェノキシ)へキサン
1,7−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘプタン
1,8−ビス(4−アミノフェノキシ)オクタン
1,9−ビス(4−アミノフェノキシ)ノナン
1,10−ビス(4−アミノフェノキシ)デカン
1,11−ビス(4−アミノフェノキシ)ウンデカン
1,12−ビス(4−アミノフェノキシ)ドデカン
ビス(4−アミノフェニル)プロパンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)ブタンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)ペンタンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)ヘキサンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)ヘプタンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)オクタンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)ノナンジオアート
ビス(4−アミノフェニル)デカンジオアート
1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン
1,3−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
1,4−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン
1,3−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン
ビス(4−アミノフェニル)テレフタラート
ビス(3−アミノフェニル)テレフタラート
ビス(4−アミノフェニル)イソフタラート
ビス(3−アミノフェニル)イソフタラート
1,4−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]
1,4−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]
1,3−フェニレンビス[(4−アミノフェニル)メタノン]
1,3−フェニレンビス[(3−アミノフェニル)メタノン]
1,4−フェニレンビス(4−アミノベンゾアート)
1,4−フェニレンビス(3−アミノベンゾアート)
1,3−フェニレンビス(4−アミノベンゾアート)
1,3−フェニレンビス(3−アミノベンゾアート)
N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)
N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(4−アミノベンズアミド)
N,N’−(1,4−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)
N,N’−(1,3−フェニレン)ビス(3−アミノベンズアミド)
ビス(4−アミノフェニル)テレフタルアミド
ビス(3−アミノフェニル)テレフタルアミド
ビス(4−アミノフェニル)イソフタルアミド
ビス(3−アミノフェニル)イソフタルアミド
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン
4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン
2,6−ジアミノピリジン
2,4−ジアミノピリジン
2,4−ジアミノ−1,3,5−トリアジン
2,6−ジアミノジベンゾフラン
2,7−ジアミノジベンゾフラン
3,6−ジアミノジベンゾフラン
2,6−ジアミノカルバゾール
2,7−ジアミノカルバゾール
3,6−ジアミノカルバゾール
2,4−ジアミノ−6−イソプロピル−1,3,5−トリアジン
2,5−ビス(4−アミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール
1,3−ジアミノプロパン
1,4−ジアミノブタン
1,5−ジアミノペンタン
1,6−ジアミノへキサン
1,7−ジアミノヘプタン
1,8−ジアミノオクタン
1,9−ジアミノノナン
1,10−ジアミノデカン
1,11−ジアミノウンデカン
1,12−ジアミノドデカン
1,4−ジアミノシクロヘキサン
1,3−ジアミノシクロヘキサン
ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン
ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン
本発明のポリアミック酸を得るためにジアミン成分と反応させるテトラカルボン酸二無水物は特に限定されない。あえて、その具体例を挙げるとすれば以下の通りである。
ピロメリット酸二無水物
2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物
1,2,5,6−アントラセンテトラカルボン酸二無水物
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物
2,5−ジカルボキシメチルテレフタル酸二無水物
4,6−ジカルボキシメチルイソフタル酸二無水物
4−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)フタル酸無水物
1,4−ビス(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)ベンゼン
1,4−ビス(2,6−ジオキソテトラヒドロ−4−ピラニル)ベンゼン
1,4−ビス(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−メチル−3−フラニル)ベンゼン
1,4−ビス(2,6−ジオキソテトラヒドロ−4−メチル−4−ピラニル)ベンゼン
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物
1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物
2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物
2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物
1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
4−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物
5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物
ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物
3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物
3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−6−メチル−1−ナフタレンコハク酸二無水物
ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物
3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物
2,3,5,6−ノルボルナンテトカラルボン酸二無水物
3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸二無水物、
トリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン−3,4,7,8−テトラカルボン酸二無水物
テトラシクロ[4.4.1.02,5.07,10]ウンデカン−3,4,8,9−テトラカルボン酸二無水物
ヘキサシクロ[6.6.0.12,7.03,6.19,14.010,13]ヘキサデカン−4,5,11,12−テトラカルボン酸二無水物
1,4−ビス(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)ヘキサン
1,4−ビス(2,6−ジオキソテトラヒドロ−4−ピラニル)ヘキサン
前記の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る方法としては、有機溶媒中でジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを混合する方法が簡便である。
この有機溶媒としては、生成したポリアミック酸が溶解するものであれば特に限定されない。その具体例を挙げるならば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどである。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらには、単独ではポリアミック酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミック酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。また、有機溶媒中の水分は重合反応を阻害し、さらには生成したポリアミック酸を加水分解させる原因となるので、有機溶媒はなるべく脱水乾燥させたものを用いることが好ましい。
有機溶媒中でジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物とを混合する方法としては、ジアミンを有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液を攪拌させ、テトラカルボン酸二無水物をそのまま、又は有機溶媒に分散あるいは溶解させて添加する方法、逆にテトラカルボン酸二無水物を有機溶媒に分散あるいは溶解させた溶液にジアミンを添加する方法、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒に交互に又は同時に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法であってもよい。
上記のポリアミック酸合成時の温度は−20〜150℃の任意の温度を選択することができるが、好ましくは−5〜100℃の範囲である。また、反応は任意の濃度で行うことができるが、原料のジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物の濃度が低すぎると高分子量の重合体を得ることが難しくなり、濃度が高すぎると反応液の粘性が高くなり過ぎて均一な攪拌が困難となるので、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。反応初期は高濃度で行い、その後、有機溶媒を追加しても構わない。
ポリアミック酸の合成反応において、ジアミン成分のモル数に対する、テトラカルボン酸二無水物のモル数の比は0.8〜1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1.0に近いほど生成するポリアミック酸の分子量は大きくなる。
本発明のポリアミック酸の分子量は特に限定されない。後述する液晶配向処理剤を塗布する際の作業性、塗膜の均一性、得られる塗膜の強度を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000〜300,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000〜150,000である。
3.ポリイミド
本発明のポリイミドは前記のポリアミック酸を脱水閉環させて得られるポリイミドであり、液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
本発明のポリイミドにおいて、アミック酸基の脱水閉環率(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任意に調整すればよい。
ポリアミック酸を脱水閉環させる方法としては、触媒を使用せずにポリアミック酸を加熱する熱イミド化、触媒を使用する触媒イミド化が挙げられる。
ポリアミック酸を熱イミド化させる場合は、ポリアミック酸の溶液を100〜400℃、好ましくは120〜250℃に加熱し、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。
ポリアミック酸の触媒イミド化は、ポリアミック酸の溶液に、塩基性触媒と酸無水物とを添加し、−20〜250℃、好ましくは0〜180℃で攪拌することにより行うことができる。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。
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などを挙げることができ、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。
酸無水物としては、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などを挙げることができ、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。触媒イミド化によるイミド化率は、触媒量と反応温度、反応時間を調節することにより制御することができる。
本発明のポリイミドの分子量は特に限定されない。後述する液晶配向処理剤を塗布する際の作業性、塗膜の均一性、得られる塗膜の強度を考慮した場合、GPC法で測定した重量平均分子量で5,000〜300,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000〜150,000である。
ポリアミック酸又はポリイミドの反応溶液から、ポリマー成分を回収する場合には、反応溶液を貧溶媒に投入して沈殿させればよい。沈殿に用いる貧溶媒としてはメタノール、アセトン、ヘキサン、ブチルセロソルブ、ヘプタン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、トルエン、ベンゼン、水などを挙げることができる。貧溶媒に投入して沈殿させたポリマーは濾過して回収した後、常圧あるいは減圧下で、常温あるいは加熱して乾燥することが好ましい。
4.液晶配向処理剤
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を作製するための塗布液であり、その主成分が、樹脂被膜を形成するための樹脂成分と、この樹脂成分を溶解させる有機溶媒とを含有する組成物である。
本発明の液晶配向処理剤は、上記樹脂成分として、上記の本発明のポリアミック酸及びポリイミドの少なくともいずれか一方(以下、本発明の重合体ともいう)を含有するものである。樹脂成分における本発明の重合体の含有量は5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上である。
上記樹脂成分は、全てが本発明の重合体であってもよく、また、本発明の重合体以外の他の重合体が混合されていてもよい。かかる他の重合体としては、ジアミン成分として、式(1)で表される以外のジアミンを使用して得られるポリアミック酸又はポリイミドなどが挙げられる。
樹脂成分を溶解させる有機溶媒は特に限定されない。具体例としては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、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらの有機溶媒は、樹脂の溶解性が高い良溶媒となる。
また、上記の良溶媒に加えて、液晶配向処理剤の塗布均一性を高くするため、重合体の溶解性が低い貧溶媒を使用することは好ましい。本発明において、好ましい貧溶媒としては、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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へキシルエーテル、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、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、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、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が挙げられる。この貧溶媒は、樹脂の溶解性が低い貧溶媒となる。これらの溶媒は、液晶配向処理剤に含有される有機溶媒の5〜60質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜50質量%である。
本発明の液晶配向処理剤における樹脂成分の濃度は、得ようとする液晶配向膜の膜厚、及び液晶配向処理剤の塗布に使用する装置などにあわせて、適宜調整することができる。液晶配向処理剤の一般的な樹脂濃度としては1〜20質量%、好ましくは2〜10質量%を例示することができる。
本発明の液晶配向処理剤には、上記以外の成分を含有してもよい。その例としては、液晶配向膜と基板との密着性を向上させるための官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物、塗膜の平坦化性を高めるための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。
官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物を含有させる場合、その量はいずれも樹脂成分100質量部に対して0.1〜30質量部であることが好ましく、より好ましくは1〜20質量部であり、特に好ましくは1〜10質量部である。
界面活性剤を含有させる場合、その量は、樹脂成分100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.01〜1質量部である。
5.液晶配向膜及び液晶表示素子
本発明の液晶配向処理剤は、市販のポリイミド系液晶配向処理剤と同様に、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、又は一部の垂直配向用途などでは配向処理無しで液晶配向膜とすることができる。
本発明の液晶配向処理剤の塗布方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどによって行う方法が一般的である。その他、塗布液を用いる方法としては、ディップ、ロールコーター、スリットコーター、スピンナーなどがあり、目的に応じてこれらを用いてもよい。これらの方法により基板上に塗布した後、ホットプレートなどの加熱手段により溶媒を蒸発させて、塗膜を形成させることができる。
液晶配向処理剤を塗布した後の焼成は、100〜300℃の任意の温度で行うことができるが、好ましくは150℃〜250℃である。この焼成はホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などで行うことができる。
ラビング処理には、レーヨン布、ナイロン布、コットン布などを使用することができる。垂直配向用の液晶配向膜は、ラビング処理によって均一な配向状態を得ることが難しいので、垂直配向用液晶配向処理剤として用いる場合には、ラビングせずに用いることが好ましい。
本発明の液晶セルは通常の方法により作製することができ、その作製方法は特に限定されるものではない。一般的には、少なくとも一方の基板上に液晶配向膜が形成されたガラス基板にシール剤を塗布し、一定のギャップが保持できるようにスペーサーを分散し、その後、2枚の基板を貼り合わせシール剤を硬化させて空セルを作製し、その後に真空下、液晶注入口から液晶を注入し、注入口を封止して液晶セルを作製する方法;或いは、スペーサーを分散した基板上に液晶を滴下し、その後に2枚の基板を貼り合わせて液晶セルを作製する方法などを用いることができる。液晶としては、用途に応じて正や負の誘電率異方性を有するフッ素系液晶やシアノ系液晶などを用いることができる。
上記のようにして本発明の液晶配向処理剤から得られる液晶配向膜は、液晶に大きなプレチルト角を与えることができ、各種用途の液晶配向膜として使用できる。
以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されないことはもちろんである。
「本発明のジアミンの合成」
<実施例1>
ジアミン[9]の合成
Figure 2008117760
窒素置換した4つ口フラスコ中に4−メトキシフェニルマグネシウムブロミド[1](0.5M−テトラヒドロフラン溶液、2.4L、1.20mol)とテトラヒドロフラン(200mL)を加えた。0℃に反応器を冷却後、4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサノン[2](300g、1.20mol)のテトラヒドロフラン(280g)溶液を滴下した。滴下終了後、25℃まで徐々に昇温した後、さらに25℃にて終夜攪拌した。反応終了後、反応液を0℃に冷却した後、10%酢酸水溶液(1.0L)を徐々に滴下した。その後、分液操作にて水層を除去、トルエン(2.4L)を加え、飽和食塩水(1.0L)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(1.0L)、飽和食塩水(1.0L)にて洗浄した。無水硫酸マグネシウムにて有機層を乾燥後、減圧下、溶媒を留去した。得られた化合物[3](シス−トランス異性体混合物)(430g)をそのまま次の反応に使用した。
なお、得られた化合物のH-NMRは、TMS(Si(CH)を基準物質として、重水素化クロロホルム中で、NMR測定装置(400MHz)を用いて行った。化合物[3]の測定結果を以下に示すが、他の化合物についても同様である。
化合物[3](シス−トランス異性体混合物);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.47-7.30(2H,m),6.98-6.82(2H,m),3.81-3.79(3H,m),2.34-0.81(30H,m).
化合物[3](シス−トランス異性体混合物)(430g、1.20mol)とp−トルエンスルホン酸一水和物(13.1g、72.0mmol)の脱水トルエン(2.5L)混合物を、還流下、水を抜きながら2時間反応させた。反応終了後、温度80℃にし、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(1.5L)、飽和食塩水(1.5L)にて洗浄した。無水硫酸マグネシウムにて有機層を乾燥後、減圧下、溶媒を留去した。得られた粗物を酢酸エチル/エタノール(1:1 v/v)混合溶媒にて再結晶し、化合物[4](シス−トランス異性体混合物)を得た(得量379g、得率89%)。
化合物[4](シス−トランス異性体混合物);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.32(2H,d),6.84(2H,d),6.02(1H,m),3.80(3H,s),
2.48-1.75(9H,m),1.38-0.86(19H,m).
化合物[4](シス−トランス異性体混合物)(379g、1.10mol)、5%パラジウムカーボン(含水、19.0g、5wt%)、酢酸エチル(1.0L)、エタノール(1.0L)の混合物を、水素存在下にて、25℃で攪拌した。反応終了後、反応混合物をセライトにて濾過し、セライトをトルエン(1.0L)で洗浄した。ろ液を減圧下にて濃縮したところ、化合物[5](シス−トランス異性体混合物)を得た(得量347g、得率91%)。
化合物[5](シス−トランス異性体混合物);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.14(2H,m),6.83(2H,m),3.78(3H,s),2.64-2.35(1H,m),1.88-1.52(8H,m),1.49-0.74(22H,m).
0℃、窒素置換下、化合物[5](シス−トランス異性体混合物)(347g、1.00mol)の塩化メチレン(2.0L)溶液中に、三臭化ホウ素(1.0M−ジクロロメタン溶液、1.0L、1.0mol)を滴下した。滴下後、0℃で2時間攪拌した。反応終了後、蒸留水中に、反応液を少しずつ加えた。酢酸エチル(2.0L)にて抽出し、抽出液を蒸留水(1.0L)で2回洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥後、溶媒を減圧下にて留去した。得られた粗物をエタノールにて再結晶し、エタノールにて洗浄を行ったところ、化合物[6](トランス異性体)を得た(得量183g、得率55%)。化合物[6]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[6](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.07(2H,d),6.75(2H,d),4.60(1H,s),2.37(1H,m),1.90-1.71(8H,m),1.39-0.84(22H,m).
25℃にて、化合物[6](トランス異性体)(41.66g、127mmol)、3,5−ジニトロベンジルクロリド[7](27.57g、127mmol)、THF(220g)の溶液中に、水酸化ナトリウム(5.08g、120mmol)の蒸留水(110g)溶液を滴下した。40℃に加温し、8時間攪拌した。反応が終了した後、25℃まで冷却、蒸留水(2L)中にその反応混合物を注いだ。得られた結晶を濾過し、アセトニトリル中で2回超音波洗浄した。その後、アセトニトリル/酢酸エチル(1:1 v/v)混合溶媒にて、2回再結晶したところ、化合物[8](トランス異性体)を得た(得量43.4g、得率67%)。化合物[8]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[8](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):9.00(1H,s),8.65(2H,s),7.17(2H,d),6.92(2H,d),5.23(2H,s),2.41(1H,t),1.92-1.60(8H,m),1.41-0.86(22H,m).
化合物[8](トランス異性体)(43.34g、85.2mmol)、酸化白金(IV)(4.3g、10wt%)、ジオキサン(260g)、トルエン(260g)の混合物を、水素存在下、60℃で、10時間攪拌した。反応終了後、80℃で濾過した。得られた濾液を、0℃で攪拌・冷却したところ、結晶が析出した。析出した結晶を濾過し、トルエンで2回洗浄したところ、ジアミン[9](トランス異性体)を得た(得量24.4g、得率64%)。化合物[9]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
ジアミン[9](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.10(2H,d),6.88(2H,s),6.18(2H,s),5.98(1H,d),4.86(2H,s),3.59(4H,broad),2.38(1H,t),1.90-1.71(8H,m),1.40-0.86(22H,m).
<実施例2>
ジアミン[15]の合成
Figure 2008117760
4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)ブロモベンゼン[10](50.0g、162mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸[11](36.9g、243mmol)、トルエン(1.4L)、エタノール(0.16L)、及び炭酸ナトリウム水溶液(炭酸ナトリウム(44.6g、420mmol)/蒸留水0.6L)の混合溶液を、窒素ガスにより脱気した。この溶液に、窒素雰囲気下でPd(PPh(0.934g、0.808mmol)を加えた後、90℃で6時間攪拌した。反応終了後、有機層を分取し、蒸留水(0.5L)で2回洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥後、溶媒を減圧下にて留去した。得られた粗物を酢酸エチル/ヘキサン(1:1 v/v)混合溶媒にて再結晶し、ヘキサンで洗浄を行ったところ、化合物[12](トランス異性体)を得た(得量40.0g、得率73%)。化合物[12]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[12](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.51(2H,d),7.47(2H,d),7.26(2H,d),6.96(2H,d),3.84(3H,s),2.50(1H,t),1.90(4H,t),1.53-1.42(2H,m),1.36-1.20(9H,m),1.12-1.01(2H,m),0.90(3H,t).
0℃、窒素置換下、化合物[12](トランス異性体)(40.0g、119mmol)の塩化メチレン(0.5L)溶液中に、三臭化ホウ素(1.0M−ジクロロメタン溶液、0.120L、120mmol)を滴下した。滴下後、0℃で2時間攪拌した。反応終了後、蒸留水(0.5L)中に、反応液を少しずつ加えた。酢酸エチル(0.5L)にて抽出し、抽出液を蒸留水(0.3L)で2回洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥後、溶媒を減圧下にて留去した。得られた粗物を酢酸エチル−ヘキサン(1:1)混合溶媒にて再結晶し、ヘキサンで洗浄を行ったところ、化合物[13](トランス異性体)を得た(得量29.5g、得率77%)。化合物[13]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[13](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.47-7.45(4H,m),7.26(2H,d),6.88(2H,d),4.82(1H,s),2.49(1H,t),1.90(4H,t),1.55-1.40(2H,m),1.36-1.21(9H,m),1.12-1.01(2H,m),0.90(3H,t).
25℃にて、化合物[13](トランス異性体)(13.2g、40.9mmol)、3,5−ジニトロベンジルクロリド[7](10.6g、49.1mmol)、テトラヒドロフラン(160g)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(42g)の溶液中に、水酸化ナトリウム(1.97g、49.1mmol)の蒸留水(50g)溶液を滴下した。滴下後、室温にて4時間攪拌した。反応が終了した後、25℃まで冷却、蒸留水(0.5L)を加え、超音波洗浄した。得られた結晶を濾過することで、粗物を得た。その粗物を、アセトニトリル/N,N−ジメチルホルムアミド(8:1 v/v)混合溶媒にて再結晶し、化合物[14](トランス異性体)を得た(得量15.7g、得率76%)。化合物[14]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[14](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):9.03(1H,t),8.68(2H,d),7.56(2H,d),7.48(2H,d),7.27(2H,d),7.06(2H,d),5.29(2H,s),2.51(1H,t),1.91(4H,t),1.54-1.40(2H,m),1.36-1.20(9H,m),1.13-1.00(2H,m),0.90(3H,t).
化合物[14](トランス異性体)(15.7g、31.2mmol)、酸化白金(IV)(1.57g、10wt%)、及びジオキサン(280g)の混合物を、水素雰囲気下、室温で16時間攪拌後、80℃で3時間攪拌した。反応終了後、80℃で濾過した。得られたろ液を、減圧下、溶媒留去したところ、粗物を得た。その粗物をジオキサンで再結晶し、ジアミン[15](トランス異性体)を得た(得量9.37g、得率68%)。化合物[15]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
ジアミン[15](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.51-7.45(4H,m),7.25(2H,d),7.01(2H,d),6.21(2H,d),5.99(1H,t),4.92(2H,s),3.61(4H,brord),2.49(1H,t),1.90(4H,t),1.55-1.41(2H,m),1.36-1.21(9H,m),1.13-1.00(2H,m),0.90(3H,t).
<実施例3>
ジアミン[21]の合成
Figure 2008117760
2,5−ジブロモ安息香酸メチル[16](10.0g、34.0mmol)のジエチルエーテル溶液(113mL)を窒素雰囲気下、−50℃に冷却し、この溶液に30分かけてジイソブチルアルミニウムハイドライド(0.94Mヘキサン溶液、86.86mL、81.65mmol)を滴下した。反応溶液を1時間攪拌した後、さらに0℃で1.5時間攪拌した。次いで、0℃で水(4.4mL)、フッ化ナトリウム(4.4g)、セライト(3.8g)を反応溶液に加え、反応を停止した。セライトを用いて濾過した後、減圧下溶媒を留去し化合物[17]の粗物を得た(得量8.21g)。この粗物は精製することなく、次の反応に用いた。
化合物[17];
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.66(1H,d),7.39(1H,d),7.28(1H,dd),4.50(2H,d),2.01(1H,t).
化合物[17]の粗物(8.21g)の塩化メチレン溶液(0.3L)に窒素雰囲気下、トリエチルアミン(10.8mL、77.2mmol)を加えた。反応溶液を0℃に冷却し、メタンスルホン酸クロリド(4.78mL、61.8mmol)を加えた。25℃にて16時間攪拌した後、さらに加熱還流下で10時間攪拌した。反応溶液を25℃まで冷却した後、水を加え反応を停止し、塩化メチレンを用いて抽出した。有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥を行った後、減圧下溶媒を留去し、粗物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン/酢酸エチル=20/1)を用いて精製を行い、化合物[18]を得た(得量8.19g、得率(2段階)85%)。
化合物[18];
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.63(1H,d),7.44(1H,d),7.33(1H,dd),4.64(2H,s).
化合物[18](5.67g、17.3mmol)と、実施例1と同様に合成した化合物[6](5.15g、18.1mmol)とをテトラヒドロフラン(50mL)とアセトニトリル(9mL)の混合溶媒に溶解し、ヨウ化ナトリウム(0.259g、1.73mmol)と炭酸カリウム(5.01g、36.2mmol)を加えた。反応溶液を80℃に加熱し、48時間攪拌した。反応溶液を25℃まで冷却した後、不溶物を吸引濾過にて除去した。ろ液を減圧留去し、粗物を得た。粗物をヘキサンで洗浄後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン/酢酸エチル=50/1)にて精製を行い、化合物[19]を得た(得量6.75g、得率68%)。
化合物[19];
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.73(1H,d),7.43(1H,d),7.31(1H,dd),7.15(2H,d),6.91(2H,d),5.05(2H,s),2.42-2.33(1H,m),1.97-1.66(8H,m),1.47-0.89(22H,m).
化合物[19](7.86g、13.6mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(62.4mg、0.0682mmol)、((±)−2,2’−ビス(ジフェニルフォスフィノ)−1,1’−ビナフタレン(BINAP)(0.127g、0.205mmol)、t−ブトキシナトリウム(t−BuONa)(3.67g、38.2mmol)のトルエン(55mL)溶液に、窒素雰囲気下ベンゾフェノンイミン(5.49mL、32.7mmol)を加え、80℃に加熱した。反応溶液を24時間攪拌し、25℃に冷却後、酢酸エチル(275mL)に注ぎ反応を停止した。吸引濾過で不溶物を除去した後、ろ液を溶媒留去し、粗物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン/酢酸エチル=10/1)にて精製を行い、化合物[20](トランス異性体)を得た(得量9.72g、得率92%)。化合物[20]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
化合物[20](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.73(2H,d),7.68(2H,d),7.46-7.33(6H,m),7.32-7.20(4H,m),7.19-7.14(2H,m),7.08(2H,d),7.04(2H,d),6.99(2H,d),6.89(1H,d),6.78(2H,d),6.31(1H,dd),6.16(1H,d),4.93(2H,s),2.42-2.32(1H,m),1.94-1.66(8H,m),1.43-0.89(22H,m).
化合物[20](トランス異性体)(13.9g、17.9mmol)のメタノール(180mL)懸濁液に、酢酸ナトリウム(7.05g、86.0mmol)とヒドロキシルアミン塩酸塩(4.48g、64.5mmol)を加えた。1時間攪拌後、塩化メチレンと0.1Mの水酸化ナトリウム水溶液を用いて分液し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶媒留去し粗物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィ(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて精製、さらに、塩化メチレン/メタノールにて再結晶を行い、ジアミン[21](トランス異性体)を得た(得量6.07g、得率76%)。化合物[21]の1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。
ジアミン[21](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.13(2H,d),6.92(2H,d),6.65-6.56(3H,m),4.93(s,2H),3.70-3.30(brord,4H),2.43-2.33(m,1H),1.93-1.61(m,8H),1.44-0.81(m,22H).
<実施例4>
ジアミン[24]の合成
Figure 2008117760
実施例<1>と同様の合成方法で、化合物[22]を用い、化合物[23](トランス異性体)を経てジアミン[24](トランス異性体)を得た。
化合物[23](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):9.01(t,1H),8.65(d,2H),7.17(d,2H),6.94(d,2H),5.23(s, 2H),2.46-2.35(m,1H),1.93-1.70(m,8H),1.45-1.20(m,12H),1.20-0.93(m,9H),0.88(t,
3H),0.91-0.80(m,2H).
ジアミン[24](トランス異性体);
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.10(d,2H),6.88(d,2H),6.18(d,2H),5.98(t,1H),4.86(s,2H),3.59(bs,4H),2.43-2.32(m,1H),1.93-1.70(m,8H),1.43-1.19(m,12H),1.19-0.92(m,9H),0.88(t,3H),0.91-0.78(m,2H).
<合成例1>
ジアミン[29]の合成
Figure 2008117760
室温下、窒素置換した4つ口フラスコ中に4−ブロモ−4’−(n−ペンチル)ビフェニル[25](25.0g、82.4mmol)とテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(4.76g、4.12mmol)を加えた後、4−メトキシフェニルマグネシウムブロミド[1](0.5M−テトラヒドロフラン溶液、280mL、140mmol)を加え、その後、加熱還流を行った。反応終了後、室温まで冷却し固体を析出させた後、酢酸エチル(200g)/1M塩酸(280mL)に反応液をあけ、ろ過を行った。得られた固体を水洗し、酢酸エチルにて洗浄後、乾燥させ黄白色固体の化合物[26]を得た(得量26.8g、得率98%)。
化合物[26];
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δppm):7.66-7.54(8H,m),7.23(2H,d),7.0-6.98(2H,m),3.86(3H,s),2.65(2H,t),1.68-1.64(2H,m),1.40-1.33(4H,m),0.93-0.89(3H,m).
0℃、窒素置換下、化合物[26](25.00g、75.7mmol)の脱水ジクロロメタン(300g)溶液中に、三臭化ホウ素(1.0M−ジクロロメタン溶液、75.7mL、75.7mmol)を滴下した。滴下後、0℃で2時間撹拌反応させ、反応終了後、蒸留水中に、反応液を少しずつ加えた。60℃に暖めた酢酸エチル2.5Lにて抽出し、有機層を蒸留水300mLで2回洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥後、溶媒が500mL程度になるまで濃縮を行った。析出した固体をろ過し、酢酸エチルで洗浄後、乾燥させ、橙桃色固体の化合物[27]を得た(得量19.1g、得率80%)。
化合物[27];
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm):9.58(1H,s),7.69-7.64(4H,m),7.61-7.59(2H,m),7.55-7.53(2H,m),7.27(2H,d),6.88-6.86(2H,m),2.60(2H,t),1.64-1.56(2H,m),1.35-1.28(4H,m),0.87(3H,t).
室温にて、化合物[27](11.00g、34.8mmol)、3,5−ジニトロベンジルクロリド[1](7.53g、34.8mmol)、テトラヒドロフラン(80g)の溶液中に、水酸化ナトリウム(1.39g、34.8mmol)の蒸留水30g溶液を滴下した。40℃に加温し、8時間攪拌した。反応が終了した後、室温まで冷却、蒸留水400mL中にその反応混合物を注いだ。得られた結晶をろ過後、アセトニトリル(150g)を加え、超音波装置にて分散洗浄し、再度ろ過を行った。その後、アセトニトリル(400g)で再結晶を行い、黄土色固体の化合物[28]を得た(得量13.5g、得率78%)。
化合物[28];
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm):8.80(1H,t),8.81(2H,d),7.71-7.69(6H,m),7.62-7.60(2H,m),7.29-7.27(2H,m),7.20-7.17(2H,m),5.46(2H,s),2.61(2H,t),1.64-1.56(2H,m),1.35-1.28(4H,m),0.88(3H,t).
化合物[28](12.00g、24.2mmol)、酸化白金(1.2g、10wt%)、ジオキサン(180g)の混合物を、水素存在下、65℃で、17時間攪拌した。反応終了後、窒素置換した後、テトラヒドロフラン(1L)を加え、80℃に加熱し固体を溶解させた後、セライトにてろ過を行った。ろ液を溶媒量が約100gになるまで濃縮し、超音波装置にて分散洗浄した後、ろ過、乾燥を行い、茶白色のジアミン[29]を得た(得量7.7g、得率72%)。
ジアミン[29];
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm):7.69(4H,s),7.64-7.60(4H,m),7.29(2H,d),7.06-7.04(2H,m),5.88(2H,d),5.76(1H,t),4.86(2H,s),4.78(4H,s),2.61(2H,t),1.64-1.56(2H,m),1.35-1.28(4H,m),0.88(3H,t).
「本発明のポリアミック酸又はポリイミドの合成」
以下の実施例及び比較例で使用する化合物の略号及び構造は以下のとおりである。
(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
CBDA:1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
Figure 2008117760
(ジアミン)
p−PDA:p−フェニレンジアミン
DBA:3,5−ジアミノ安息香酸
m−PBCH5DABz:1,3−ジアミノ−5−{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〕フェノキシメチル}ベンゼン
p−PBCH5DABz:1,4−ジアミノ−5−{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〕フェノキシメチル}ベンゼン
m−BPCH5DABz:1,3−ジアミノ−5−{4−〔4−(トランス−4−n−ペンチルシクロヘキシル)フェニル〕フェノキシメチル}ベンゼン
m−PBCH7DABz:1,3−ジアミノ−5−{4−〔トランス−4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロヘキシル)シクロヘキシル〕フェノキシメチル}ベンゼン
m−PBCH5DABEs: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
PCH7DAB:1,3−ジアミノ−4−〔4−(トランス−4−n−ヘプチルシクロヘキシル)フェノキシ〕ベンゼン
PBP5DABz:1,3−ジアミノ−4−〔(4−n−ペンチルフェニル)フェノキシメチル〕ベンゼン
(備考)
m−PBCH5DABzは、実施例1と同様の操作で合成したジアミン[9]である。
m−BPCH5DABzは、実施例2と同様の操作で合成したジアミン[15]である。
p−PBCH5DABzは、実施例3と同様の操作で合成したジアミン[21]である。
m−PBCH7DABzは、実施例4と同様の操作で合成したジアミン[24]である。
m−PBCH5DABEsは、実施例1と同様の操作で合成した化合物[6]を用い、特開2004−67589号公報の実施例に準じて合成した。
PCH7DABは、特開平9−278724号公報の実施例に準じて合成した。
PBP5DABzは、合成例1と同様の操作で合成したジアミン[29]である。
Figure 2008117760
Figure 2008117760
Figure 2008117760
(有機溶媒)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
BCS:ブチルセロソルブ
以下の実施例で用いる測定方法を下記に示す。
[分子量]
本実施例において、ポリイミドの数平均分子量(以下、Mnとも言う)及び重量平均分子量(以下、Mwとも言う)は、Shodex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)、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(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
[イミド化率]
本実施例において、ポリイミドのイミド化率は次のようにして測定した。
ポリイミド粉末約20mgをNMRサンプル管に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d、0.05%TMS(Si(CH)混合品)約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NMR測定装置にて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、10.0ppm付近に現れるアミック酸の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はアミック酸の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はポリアミック酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミック酸のNH基プロトン一個に対する基準プロトンの個数割合である。
<実施例5>
BODA(5.07g、20.3mmol)、p−PDA(2.48g、22.9mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABz(1.82g、4.05mmol)をNMP(22.0g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(1.12g、5.71mmol)とNMP(20.0g)を加え、40℃で6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(30.0g)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(3.47g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(427ml)中に投入し、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48%であり、数平均分子量は12,100、重量平均分子量は30,400であった。
<実施例6>
BODA(4.88g、19.5mmol)、p−PDA(2.39g、22.1mmol)、側鎖ジアミンとしてm−BPCH5DABz(1.73g、3.91mmol)をNMP(22.0g)で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(1.16g、5.92mmol)とNMP(18.0g)を加え、40℃で6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(30.0g)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(3.88g)、ピリジン(3.01g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(374ml)中に投入し、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(B)を得た。このポリイミドのイミド化率は41%であり、数平均分子量は15,400、重量平均分子量は47,000であった。
<実施例7>
BODA(4.69g、18.7mmol)、p−PDA(2.30g、21.3mmol)、側鎖ジアミンとしてp−PBCH5DABz(1.63g、3.63mmol)をNMP(20.0g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(1.03g、5.25mmol)とNMP(16.0g)を加え、40℃で6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(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(2.59g)、ピリジン(2.01g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(249ml)中に投入し、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40%であり、数平均分子量は12,900、重量平均分子量は35,800であった。
<実施例8>
BODA(4.46g、17.8mmol)、p−PDA(2.18g、20.2mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH7DABz(1.70g、3.57mmol)をNMP(19.0g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(0.98g、5.00mmol)とNMP(15.5g)を加え、40℃で6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(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(2.65g)、ピリジン(2.11g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(280ml)中に投入し、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(D)を得た。このポリイミドのイミド化率は45%であり、数平均分子量は14,100、重量平均分子量は39,800であった。
<比較例1>
BODA(5.07g、20.3mmol)、p−PDA(2.48g、22.9mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABEs(1.87g、4.04mmol)をNMP(22.0g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA (1.0g、5.10mmol)とNMP(20.0g)を加え、40℃で6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(30.0g)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(4.28g)、ピリジン(3.32g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(408ml)中に投入し、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45%であり、数平均分子量は14,900、重量平均分子量は38,800であった。
<比較例2>
BODA(4.47g、17.9mmol)、p−PDA(2.18g、20.2mmol)、側鎖ジアミンとしてPBP5DABz(1.56g、3.57mmol)をNMP(19.4g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(1.07g、5.46mmol)とNMP(17.5g)を加え、40℃で6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(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(3.10g)、ピリジン(2.38g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(275ml)中に投入し、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(F)を得た。このポリイミドのイミド化率は45%であり、数平均分子量は15,800、重量平均分子量は40,800であった。
<ポリイミドの溶解性試験>(ブチルセロソルブ混合許容量の比較)
実施例5〜8、比較例1及び比較例2で得られたポリイミド粉末を用い、下記の手順でポリイミド溶液に対するブチルセロソルブ混合許容量の比較を行った。
ポリイミド粉末(1.30g)にNMP(8.70g)を加え、80℃にて40時間攪拌し、樹脂濃度13質量%のポリイミド溶液とした。このポリイミド溶液(1.00g)をサンプル管に分取し、磁石攪拌子を入れ、室温で攪拌しながらBCSをピペットで滴下した。BCS滴下直後に発生する濁りが、数秒経っても消滅しなくなる時点を目視で確認し終点とした。なお、このときBCSの1滴は約0.004gであった。終点におけるBCS混合量は、BCS混合前後のサンプル管全体の質量を確認することで求めた。
上記試験の結果、実施例5のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが1.40g、実施例6のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが1.16g、実施例7のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが1.07g、実施例8のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが1.36g、比較例1のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが0.11g、比較例2のポリイミドを使用した場合の終点はBCSが0.64gであった。
実施例5〜8、比較例1及び比較例2の結果は、表1にまとめた。
以上の結果により、本発明のジアミンを使用したポリイミドは、比較のジアミンを使用したポリイミドよりもブチルセロソルブの混合許容量が非常に大きいことが確認された。
「本発明の液晶配向処理剤の調製と評価」
<実施例9>
p−PDA(1.46g、13.5mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABz(0.67g、1.49mmol)をNMP(20.0g)中で混合し、CBDA(2.85g、14.5mmol)とNMP(24.9g)を加え、25℃で5時間反応させポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液(40.0g)にNMP(24.0g)、BCS(16.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(1)をITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、230℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、厚み100nmのポリイミド膜を作製した。
このポリイミド膜面を、ロール径120mmのラビング装置を用いて、ロール回転数1000rpm、ロール進行速度50mm/sec、押し込み量0.3mmの条件で、レーヨン布でラビング処理して、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50μm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によって、液晶MLC−2003(メルク・ジャパン社製)を注入し、注入口を封止して、アンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。
上記で作製した液晶セルのプレチルト角を、チルト測定装置(ELSICON社製 モデルPAS−301)を用いて室温で測定した。その結果、プレチルト角は85.7°であり、液晶セルを120℃で1時間熱処理した後では87.5°であった。
また、ラビング処理をしなかった以外は上記と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例10>
p−PDA(1.34g、12.4mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH7DABz(0.65g、1.37mmol)をNMP(18.5g)中で混合し、CBDA(2.61g、13.3mmol)とNMP(23.0g)を加え、25℃で5時間反応させポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液(35.0g)にNMP(21.1g)、BCS(14.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(2)を用い、実施例9と同様にアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを作製してプレチルト角を測定した。その結果、プレチルト角は86.5°であり、液晶セルを120℃で1時間熱処理した後では87.3°であった。
また、ラビング処理をしなかった以外は上記と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<比較例3>
p−PDA(1.56g、14.4mmol)、側鎖ジアミンとしてPCH7DAB(0.61g、1.60mmol)をNMP(22.0g)中で混合し、CBDA(3.04g、15.5mmol)とNMP(24.9g)を加え、25℃で5時間反応させポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液(40.0g)にNMP(24.0g)、BCS(16.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(3)を用い、実施例9と同様にアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを作製してプレチルト角を測定した。その結果、プレチルト角は22.2°であり、液晶セルを120℃で1時間熱処理した後では22.8°であった。
また、ラビング処理をしなかった以外は上記と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶の配向は不均一であり、垂直に配向していないことが確認された。
実施例9、実施例10及び比較例3の結果は、表2にまとめた。
以上の結果により、本発明のジアミンを使用したポリアミック酸は、比較のジアミンを使用したポリアミック酸よりも少ない導入量で大きいプレチルト角を発現することができることが確認された。
<実施例11>
実施例5で得たポリイミド粉末(A)(3.50g)にNMP(25.7g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(2.83g)、BCS(26.3g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(4)をITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド膜を作製した。
この液晶配向膜付き基板を、ロール径120mmのラビング装置を用いてロール回転数300rpm、ロール進行速度20mm/sec、押し込み量0.3mmの条件で、レーヨン布でラビング処理して、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、その1枚の液晶配向膜面上に6μmのビーズスペーサーを散布した後、その上からシール剤を印刷し、もう一枚の基板を液晶配向膜面を内側にし、ラビング方向が逆向きになるようにして張り合わせた後、シール剤を硬化させて空セルを作製した。この空セルに減圧注入法によって、液晶MLC−6608(メルク・ジャパン社製)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を得た。
上記で作製した液晶セルのプレチルト角を、チルト測定装置(ELSICON社製 モデルPAS−301)を用いて室温で測定した。その結果、プレチルト角は85.7°であり、液晶セルを120℃で1時間熱処理した後では86.6°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は上記と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例12>
実施例6で得たポリイミド粉末(B)(4.00g)にNMP(26.3g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(2.68g)、BCS(29.3g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(5)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では45.5°、120℃で1時間熱処理した後では45.7°であった。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例13>
実施例7で得たポリイミド粉末(C)(3.40g)にNMP(23.0g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(4.70g)、BCS(25.5g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(6)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では29.8°、120℃で1時間熱処理した後では20.0°であった。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例14>
BODA(4.32g、17.3mmol)、p−PDA(1.74g、16.1mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABz(3.10g、6.91mmol)をNMP(22.0g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(1.02g、5.20mmol)とNMP(18.0g)を加え、40℃で6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(30.0g)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(3.63g)、ピリジン(2.82g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(387ml)中に投入し、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44%であり、数平均分子量は14,400、重量平均分子量は43,700であった。
このポリイミド粉末(G)(4.00g)にNMP(28.6g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(3.76g)、BCS(29.6g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(7)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では89.2°、120℃で1時間熱処理した後では89.7°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例15>
BODA(4.41g、17.6mmol)、DBA(2.86g、18.8mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABz(2.11g、4.70mmol)をNMP(23.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.01g、5.15mmol)とNMP(18.0g)を加え、40℃で6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(30.0g)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(3.78g)、ピリジン(2.93g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(408ml)中に投入し、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(H)を得た。このポリイミドのイミド化率は40%であり、数平均分子量は16,500、重量平均分子量は43,800であった。
このポリイミド粉末(H)(4.00g)にNMP(26.3g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(6.40g)、BCS(30.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(8)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では86.7°、120℃で1時間熱処理した後では87.8°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例16>
BODA(8.07g、32.3mmol)、DBA(4.58g、30.1mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH5DABz(5.79g、12.9mmol)をNMP(43.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(2.05g、10.5mmol)とNMP(38.0g)を加え、40℃で6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(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(2.15g)、ピリジン(1.66g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(247ml)中に投入し、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(I)を得た。このポリイミドのイミド化率は45%であり、数平均分子量は22,600、重量平均分子量は59,500であった。
このポリイミド粉末(I)(3.00g)にNMP(14.7g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(7.30g)、BCS(25.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(9)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(9)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では86.5°、120℃で1時間熱処理した後では87.2°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例17>
実施例16で得たポリアミック酸溶液(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(4.29g)、ピリジン(3.33g)を加え、90℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(260ml)中に投入し、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(J)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19,600、重量平均分子量は51,900であった。
このポリイミド粉末(J)(3.00g)にNMP(14.8g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(7.40g)、BCS(25.1g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(10)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(10)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では88.9°、120℃で1時間熱処理した後では89.6°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例18>
実施例16で得たポリアミック酸溶液(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(4.27g)、トリエチルアミン(1.51g)を加え、100℃で4時間反応させた。この反応溶液に蓚酸(1.88g)を加え中和した後、メタノール(253ml)中に投入し、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(K)を得た。このポリイミドのイミド化率は98%であり、数平均分子量は19,200、重量平均分子量は51,000であった。
このポリイミド粉末(K)(3.30g)にNMP(16.1g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(13.6g)、BCS(22.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(11)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(11)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では88.4°、120℃で1時間熱処理した後では89.2°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例19>
BODA(4.32g、17.3mmol)、p−PDA(2.11g、19.5mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH7DABz(1.64g、3.44mmol)をNMP(20.0g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(1.01g、5.15mmol)とNMP(16.4g)を加え、40℃で6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(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(2.33g)、ピリジン(1.81g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(250ml)中に投入し、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(L)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13,900、重量平均分子量は35,800であった。
このポリイミド粉末(L)(2.06g)にNMP(13.8g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(3.05g)、BCS(15.5g)加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(12)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(12)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では88.0°、120℃で1時間熱処理した後では88.3°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例20>
BODA(7.34g、29.4mmol)、DBA(4.17g、27.4mmol)、側鎖ジアミンとしてm−PBCH7DABz(5.60g、11.7mmol)をNMP(39.5g)中で混合し、80℃で5時間反応させた後、CBDA(2.05g、10.5mmol)とNMP(34.5g)を加え、40℃で6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(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(2.14g)、ピリジン(1.67g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(250ml)中に投入し、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(M)を得た。このポリイミドのイミド化率は45%であり、数平均分子量は21,900、重量平均分子量は58,100であった。
このポリイミド粉末(M)(3.00g)にNMP(15.0g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(7.30g)、BCS(25.1g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(13)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(13)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では89.6°、120℃で1時間熱処理した後では89.7°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<実施例21>
実施例20で得たポリアミック酸溶液(15.5g)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(3.32g)、ピリジン(2.58g)を加え、90℃で3.5時間反応させた。この反応溶液をメタノール(200ml)中に投入し、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(N)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18,600、重量平均分子量は50,100であった。
このポリイミド粉末(N)(2.50g)にNMP(12.6g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(6.11g)、BCS(21.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(14)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(14)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では89.5°、120℃で1時間熱処理した後では89.7°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向し、熱処理に対しても均一に配向していた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<比較例4>
比較例1で得たポリイミド粉末(E)(3.15g)にNMP(21.1g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(1.95g)、BCS(26.3g)を加え1時間撹拌したところ、樹脂成分の析出が起こり、液晶配向処理剤を得ることができなった。そのため、液晶セルを作製することができなかった。
<比較例5>
比較例1で得たポリイミド粉末(E)(3.65g)にNMP(24.4g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(5.35g)、BCS(27.4g)を加え1時間撹拌したところ、樹脂成分の析出が起こり、液晶配向処理剤を得ることができなった。そのため、液晶セルを作製することができなかった。
<比較例6>
比較例1で得たポリイミド粉末(E)(3.10g)にNMP(20.7g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(27.0g)、BCS(11.2g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(15)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(15)を用い、ITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド膜を作製した。塗膜面を確認したところ、ピンホールが多く見られた。この液晶配向膜付き基板を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では76.4°、120℃で1時間熱処理した後では80.1°であった。ただし、液晶セル面内でプレチルト角の大きなバラツキが見られた。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、ピンホールに伴い液晶の配向不良が見られた。
また、ラビング処理をしなかった以外は実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は垂直配向していることが確認されたが、ピンホールに伴い局所的に光抜け部分が見られた。
<比較例7>
BODA(16.9g、67.5mmol)、p−PDA(6.80g、62.9mmol)、側鎖ジアミンとしてPCH7DAB(10.3g、27.1mmol)をNMP(100.1g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(4.10g、20.9mmol)とNMP(52.2g)を加え、40℃で6時間反応させポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液(130.3g)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(15.6g)、ピリジン(12.1g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(1600ml)中に投入し、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(O)を得た。このポリイミドのイミド化率は54%であり、数平均分子量は18,300、重量平均分子量は45,300であった。
このポリイミド粉末(O)(3.20g)にNMP(23.5g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(2.63g)、BCS(24.0g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(16)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(16)を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では78.7°、120℃で1時間熱処理した後では81.5°であった。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に配向していたが、実施例14に比べて液晶が傾いたことに伴う光抜けが見られた。
また、ラビング処理をしなかった以外は、実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は均一に垂直配向していることが確認された。
<比較例8>
BODA(15.0g、60.0mmol)、p−PDA(4.30g、39.8mmol)、側鎖ジアミンとしてPCH7DAB(15.2g、40.0mmol)をNMP(100.3g)中で混合し、40℃で5時間反応させた後、CBDA(3.80g、19.4mmol)とNMP(53.2g)を加え、40℃で6時間反応させポリアミック酸溶液を得た。得られたポリアミック酸溶液(130.3g)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(13.9g)、ピリジン(10.8g)を加え、80℃で3時間反応させた。この反応溶液をメタノール(1600ml)中に投入し、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(P)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17,500、重量平均分子量は42,700であった。
このポリイミド粉末(P)(3.15g)にNMP(23.1g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(2.65g)、BCS(23.6g)を加え1時間撹拌することにより液晶配向処理剤(17)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(17)を用い、ITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド膜を作製した。塗膜面を確認したところ、ピンホールが見られた。この液晶配向膜付き基板を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では87.7°、120℃で1時間熱処理した後では88.7°であった。ただし、液晶セル面内でプレチルト角のバラツキが見られた。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、ピンホールに伴い液晶の配向不良が見られた。
また、ラビング処理をしなかった以外は実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は垂直配向していることが確認されたが、ピンホールに伴う局所的に光抜け部分が見られた。
<比較例9>
比較例2で得たポリイミド粉末(F)(3.51g)にNMP(23.5g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(2.17g)、BCS(29.3g)を加え1時間撹拌することにより、液晶配向処理剤(18)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(18)を用い、ITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド膜を作製した。塗膜面を確認したところ、ピンホールが多く見られた。この液晶配向膜付き基板を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では23.1°、120℃で1時間熱処理した後では13.5°であった。ただし、液晶セル面内でプレチルト角の大きなバラツキが見られた。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、ピンホールに伴い液晶の配向不良が見られた。
また、ラビング処理をしなかった以外は実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は垂直配向していることが確認されたが、ピンホールに伴い局所的に光抜け部分が見られた。
<比較例10>
比較例2で得たポリイミド粉末(F)(3.23g)にNMP(21.6g)を加え、80℃にて40時間撹拌して溶解させた。この溶液にNMP(4.73g)、BCS(24.2g)を加え1時間撹拌することにより、液晶配向処理剤(19)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、樹脂成分は均一に溶解していることが確認された。
上記で得た液晶配向処理剤(19)を用い、ITO電極付きガラス基板にスピンコートし、80℃のホットプレート上で5分間乾燥させた後、210℃の熱風循環式オーブンで1時間焼成を行い、膜厚100nmのポリイミド膜を作製した。塗膜面を確認したところ、ピンホールが多く見られた。この液晶配向膜付き基板を用い、実施例11と同様の処理を行い、ラビング処理をしたアンチパラレル配向のネマティック液晶セルを得た。この液晶セルのプレチルト角を実施例11と同様の操作で測定したところ、室温では22.1°、120℃で1時間熱処理した後では15.6°であった。ただし、液晶セル面内でプレチルト角の大きなバラツキが見られた。さらに、室温、および1時間熱処理した後のこれら液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、ピンホールに伴い液晶の配向不良が見られた。
また、ラビング処理をしなかった以外は実施例11と同様に作製した液晶セルを偏光顕微鏡で観察したところ、液晶は垂直配向しておらず、更に、ピンホールに伴い局所的に光抜け部分が見られた。
<印刷性試験>
実施例11〜21、比較例6〜10で得られた液晶配向処理剤を用いて印刷を行った。印刷機には、日本写真印刷社製簡易印刷機(S15型)を用いた。印刷は、洗浄したクロム蒸着基板上に、印刷面積8×8cm、印圧0.2mm、捨て基板5枚、印刷から仮乾燥までの時間90秒、仮乾燥温度70℃、5分にて行った。
ピンホールの確認は、ナトリウムランプの下で目視観察を行った。
膜厚ムラ及びエッジ直線性は、光学顕微鏡を用いて確認した。
実施例11〜21、比較例6〜10の結果は、表3及び表4にまとめた。
実施例11〜21、比較例6〜10の結果より、本発明のジアミンを使用したポリイミドは、比較のジアミンを使用したポリイミドよりも、少ない導入量で高いプレチルト角を発現することができた。特に、実施例14と比較例7との比較より、比較例7では、本発明のジアミンを使用した実施例14に比べて、ラビング処理を行うと液晶が傾いたことに伴う光抜けが見られた。すなわち、本発明のジアミンを使用したポリイミドは、ラビング処理を行っても、高いプレチルト角を発現することができる。本発明のジアミンを用いたポリイミドは、高いイミド化率でありながらも、貧溶媒であるブチルセロソルブの混合許容量を多くしても、樹脂の析出は見られなかった。その結果、本発明のジアミンを使用して得られた液晶配向処理剤は、通常の塗布手段によって均一な薄膜を形成することができることが確認された。
Figure 2008117760
Figure 2008117760
Figure 2008117760
Figure 2008117760
本発明のジアミンは、液晶配向膜を構成する重合体の原料として使用したときに、液晶のプレチルト角を大きくする効果を有しており、少ない使用割合でも液晶を垂直に配向させることができ、かつ重合体の溶液に貧溶媒を多く用いた際にも析出が発生しくにくい。これにより、本発明の液晶配向処理剤は、通常の塗布手段によって均一な薄膜を形成することができ、液晶に大きなプレチルト角を与える液晶配向膜を作製することができるため、TN素子、STN素子、TFT液晶素子、更には、垂直配向型の液晶表示素子などに有用である。

なお、2007年3月23日に出願された日本特許出願2007−077865号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (10)

  1. 下記の式(1)で表されるジアミン。
    Figure 2008117760
    (式(1)中、Rはフェニレンであり、Rはシクロヘキシレン又はフェニレンであり、Rはシクロヘキシレンである。Rは炭素数3〜12のアルキル基、炭素数3〜12のフルオロアルキル基、炭素数3〜12のアルコキシ基、又は炭素数3〜12のフルオロアルコキシ基のいずれかである。)
  2. 式(1)のRが1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレン又は1,4−フェニレン、Rが1,4−シクロヘキシレンである請求項1に記載のジアミン。
  3. 下記の式(2−1)で表される請求項1又は請求項2に記載のジアミン。
    Figure 2008117760
    (式(2−1)中、nは2〜11の整数であり、1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、それぞれトランス異性体である。)
  4. 下記の式(2−2)で表される請求項1又は請求項2に記載のジアミン。
    Figure 2008117760
    (式(2−2)中、nは2〜11の整数であり、1,4−シクロへキシレンのシス−トランス異性は、トランス異性体である。)
  5. 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のジアミン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ック酸、又は該ポリアミック酸を脱水閉環させて得られるポリイミド。
  6. ジアミン成分中の10モル%以上が請求項1〜請求項4のいずれかに記載のジアミンである請求項5に記載のポリアミック酸又はポリイミド。
  7. 請求項5又は請求項6に記載のポリアミック酸及び/又はポリイミドを含有する液晶配向処理剤。
  8. 貧溶媒を5〜60質量%含む有機溶媒を含有する請求項7に記載の液晶配向処理剤。
  9. 請求項7又は請求項8に記載の液晶配向処理剤を用いて得られる液晶配向膜。
  10. 請求項9に記載の液晶配向膜を有する液晶表示素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5365780B2 (ja) * 2008-03-18 2013-12-11 Jsr株式会社 液晶配向剤および液晶表示素子
JP2010101999A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Chisso Corp 液晶配向膜、液晶配向剤および液晶表示素子
JP5903890B2 (ja) * 2009-11-09 2016-04-13 Jnc株式会社 液晶表示素子、液晶組成物及び配向剤並びに液晶表示素子の製造方法及びその使用
WO2011132751A1 (ja) * 2010-04-22 2011-10-27 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
WO2012002465A1 (ja) * 2010-06-30 2012-01-05 日産化学工業株式会社 液晶配向剤、液晶配向膜、及び液晶表示素子
CN104136977B (zh) * 2011-12-28 2017-03-08 日产化学工业株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件及二胺化合物
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JP2014059545A (ja) * 2012-08-21 2014-04-03 Jsr Corp 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4894120B2 (ja) * 2001-09-27 2012-03-14 Jnc株式会社 フェニレンジアミン誘導体、液晶配向膜および液晶表示素子
JP4466373B2 (ja) * 2002-12-11 2010-05-26 日産化学工業株式会社 新規なジアミノベンゼン誘導体、それを用いたポリイミド前駆体およびポリイミド、並びに液晶配向剤
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