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CN112912792A - 液晶取向剂、液晶取向膜及使用其的液晶表示元件 - Google Patents

液晶取向剂、液晶取向膜及使用其的液晶表示元件 Download PDF

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CN112912792A
CN112912792A CN201980067855.7A CN201980067855A CN112912792A CN 112912792 A CN112912792 A CN 112912792A CN 201980067855 A CN201980067855 A CN 201980067855A CN 112912792 A CN112912792 A CN 112912792A
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liquid crystal
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diamine
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crystal aligning
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CN201980067855.7A
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名木达哉
须贺贵裕
小西玲久
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Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
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Abstract

提供一种液晶取向剂，其可以得到具有良好的液晶取向性的液晶取向膜、并且增大灵敏度裕度。一种液晶取向剂，其特征在于，其含有选自由聚酰胺酸、和将该聚酰胺酸进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺组成的组中的至少一种聚合物，所述聚酰胺酸通过含有具有下述式[1]所示的结构的二胺的二胺成分和四羧酸二酐成分的反应得到。(式[1]中，A1和A2各自独立地为任选具有取代基的单环基或稠环基，A1和A2不同时为单环基。X1和X2各自独立地为单键、氧原子或硫原子。Q为碳数1或2的亚烷基。m和n各自独立地为1～3的整数。)

Description

液晶取向剂、液晶取向膜及使用其的液晶表示元件
技术领域
本发明涉及液晶取向剂、液晶取向膜及使用其的液晶表示元件。
背景技术
现在，在大多数情况下液晶表示元件中使用的液晶取向膜使用聚酰亚胺膜。该聚酰亚胺膜的液晶取向膜通过如下方法制作：将作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸的溶液或溶剂可溶性的聚酰亚胺的溶液涂布于基板，进行烧成得到膜，对于该膜进行摩擦处理等取向处理。该聚酰胺酸、溶剂可溶性的聚酰亚胺通常通过四羧酸二酐等四羧酸衍生物和二胺化合物的缩聚反应而制造。
作为上述聚酰胺酸、聚酰亚胺等的原料的二胺化合物由于对于由其得到的液晶取向膜的特性、进而液晶表示元件的特性造成影响，因此是重要的，以往使用并提出了各种二胺化合物。
例如，专利文献1中提出了由以下的二胺化合物得到的液晶取向剂。
Figure BDA0003020181340000011
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-157346号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，近年液晶表示元件的高性能化、大面积化、表示设备的省电力化等进展，除此之外，液晶表示元件在各种环境下使用，液晶取向膜所要求的特性也变得越来越严格。特别是随着液晶表示元件的利用进展，难以确保良好的液晶取向性的问题、制作液晶取向膜时的灵敏度裕度小的问题变得显著。需要说明的是，在此，灵敏度裕度指的是照射偏光紫外线时可以得到良好的液晶取向特性的灵敏度范围。
若不能确保良好的液晶取向性，则变得容易产生漏光、取向不良。另外，若灵敏度裕度小，则由于长期驱动时的表示不均、紫外线照射机的照度不均引起液晶取向方位的面内偏差，进行黑表示时成为漏光、不均的原因。因此，虽然强烈要求良好的液晶取向性和改善的灵敏度裕度，但是利用以往提出的技术时，不能充分满足上述要求。
本发明是鉴于上述事情而提出的，其目的在于，提供一种液晶取向剂，其可以得到具有良好的液晶取向性的液晶取向膜、并且增大灵敏度裕度。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述问题而进行深入研究，结果发现，含有由新型的二胺得到的聚合物的液晶取向剂满足上述问题。
本发明基于上述发现，主旨在于下述内容。
一种液晶取向剂，其特征在于，其含有选自由聚酰胺酸、和将该聚酰胺酸进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺组成的组中的至少一种聚合物，所述聚酰胺酸通过含有具有下述式[1]所示的结构的二胺的二胺成分和四羧酸二酐成分的反应得到。
Figure BDA0003020181340000021
(式[1]中，A1和A2各自独立地为任选具有取代基的单环基或稠环基，A1和A2不同时为单环基。X1和X2各自独立地为单键、氧原子或硫原子。Q为碳数1或2的亚烷基。m和n各自独立地为1～3的整数。)
发明的效果
根据本发明的液晶取向剂，可以得到具有良好的液晶取向性的液晶取向膜、并且可以增大灵敏度裕度。
具体实施方式
＜本发明的特定二胺＞
作为本发明的液晶取向剂的原料使用的二胺为具有下述式[1]所示的结构的二胺。
Figure BDA0003020181340000031
上述式[1]中，A1和A2各自独立地为任选具有取代基的单环基或稠环基，A1和A2不同时为单环基。X1和X2各自独立地为单键、氧原子或硫原子。Q为碳数1或2的亚烷基。m和n各自独立地为1～3的整数。
单环基指的是由单环去除2个氢原子而残留的原子团。作为单环，可列举出例如苯；呋喃、噻吩、吡咯、噁唑、噻唑、咪唑、吡唑等5元杂环；吡喃、吡喃酮、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪等6元杂环。单环优选为苯或吡啶。需要说明的是，单环为苯的情况下，单环基为亚苯基。
稠环基指的是由稠环去除2个氢原子而残留的原子团。作为稠环，可列举出例如萘、四氢化萘、茚、芴、蒽、菲、芘等稠合多环芳香族烃；苯并呋喃、硫茚、吲哚、咔唑、香豆素、苯并呲喃酮、喹啉、异喹啉、吖啶、酞嗪、喹唑啉、喹喔啉等稠合多环式杂环。稠环优选为萘、蒽、芘、吲哚、咔唑、香豆素、苯并呲喃酮、喹啉、或异喹啉。
单环基和稠环基可以还具有取代基。作为单环基和稠环基任选具有的取代基，可列举出碳数1～4的烷基、碳数1～4的烷氧基、卤素原子等。
X1和X2优选为氧原子。从液晶取向限制力的观点考虑，Q优选为碳数2的亚烷基。m和n优选为1。
作为特定二胺的优选具体例，可列举出以下的二胺，但是不限于它们。
Figure BDA0003020181340000041
＜四羧酸二酐成分＞
为了得到本发明的聚酰亚胺前体，优选使用下述式[7]所示的四羧酸二酐(也称为特定四羧酸二酐)或其衍生物作为四羧酸二酐成分的一部分。
Figure BDA0003020181340000051
式[7]中，Z1为4价有机基团，可列举出例如下述式(X1-1)～(X1-19)的结构。
Figure BDA0003020181340000052
上述式(X1-1)和(X1-2)中，R3～R12各自独立地为氢原子、卤素原子、碳数1～6的烷基、碳数2～6的烯基、碳数2～6的炔基、含有氟原子的碳数1～6的1价有机基团、或苯基。其中，R3～R6中的至少一者为氢原子以外的基团。
从液晶取向性的观点考虑，X1的结构优选为上述式(X1-1)、(X1-3)、(X1-4)，(X1-1)之中，更优选为选自下述式(X1-1-1)～(X1-1-5)所示的结构中的至少一种、特别优选下述式(X1-1-1)。式[7]所示的四羧酸二酐或其衍生物可以将2种以上混合来使用。
Figure BDA0003020181340000061
对于上述式[7]所示的四羧酸二酐或其衍生物的使用比率，相对于本发明的聚合物中使用的四羧酸二酐成分1摩尔优选为50摩尔％以上、更优选70摩尔％以上、进一步优选80摩尔％以上。
另外，本发明的聚合物的聚合中使用的四羧酸二酐成分从由分解物所导致的亮点的抑制、液晶取向性的观点考虑，优选含有上述式[7]所示的四羧酸二酐或其衍生物。
本发明的聚合物的聚合中使用的四羧酸二酐成分也可以含有上述式[7]以外的四羧酸二酐或其衍生物。
上述式[7]以外的四羧酸二酐或其衍生物可以考虑到所形成的液晶取向膜的液晶取向性、电压保持特性和累积电荷等特性而使用1种或2种以上。
＜本发明的聚合物＞
本发明中的聚合物指的是聚酰胺酸、和/或将该聚酰胺酸进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺。
＜聚酰胺酸＞
本发明的聚酰胺酸通过含有特定二胺的二胺成分和四羧酸二酐成分的反应得到。
用于通过与上述四羧酸二酐成分的反应得到聚酰胺酸的二胺成分中，对于特定二胺的含有比率没有限制。二胺成分中的特定二胺的含量可以为100％。但是，从满足液晶取向膜所要求的各种特性、例如增大液晶的预倾角的特性、提高液晶的垂直取向性等特性的观点考虑，可以组合使用各种二胺。聚合中使用的二胺成分中的特定二胺的含有比率优选为1～50摩尔％、特别优选5～30摩尔％。
上述二胺成分中，作为特定二胺不足100摩尔％的情况下组合使用的特定二胺以外的二胺(以下也称为其它二胺)，可列举出脂环式二胺、芳香族-脂肪族二胺、芳香族二胺、杂环式二胺、脂肪族二胺等。
作为脂环式二胺的例子，可列举出1,4-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环己基胺、异佛尔酮二胺等。
作为芳香族二胺类的例子，可列举出邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,5-二氨基甲苯、3,5-二氨基甲苯、1,4-二氨基-2-甲氧基苯、2,5-二氨基-对二甲苯、1,3-二氨基-4-氯苯、3,5-二氨基苯甲酸、1,4-二氨基-2,5-二氯苯、4,4’-二氨基-1,2-二苯基乙烷、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苄、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、2,2’-二氨基芪、4,4’-二氨基芪、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯甲酮、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、3,5-双(4-氨基苯氧基)苯甲酸、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苄、2,2-双[(4-氨基苯氧基)甲基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、α,α’-双(4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4’-二氨基二苯基胺、2,4-二氨基二苯基胺、1,8-二氨基萘、1,5-二氨基萘、1,5-二氨基蒽醌、1,3-二氨基芘、1,6-二氨基芘、1,8-二氨基芘、2,7-二氨基芴、1,3-双(4-氨基苯基)四甲基二硅氧烷、联苯胺、2,2’-二甲基联苯胺、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、1,3-双(4-氨基苯基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯基)己烷、1,7-双(4-氨基苯基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯基)癸烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)丙烷、1,4-双(4-氨基苯氧基)丁烷、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,6-双(4-氨基苯氧基)己烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、1,8-双(4-氨基苯氧基)辛烷、1,9-双(4-氨基苯氧基)壬烷、1,10-双(4-氨基苯氧基)癸烷、二(4-氨基苯基)丙烷-1,3-二酸酯、二(4-氨基苯基)丁烷-1,4-二酸酯、二(4-氨基苯基)戊烷-1,5-二酸酯、二(4-氨基苯基)己烷-1,6-二酸酯、二(4-氨基苯基)庚烷-1,7-二酸酯、二(4-氨基苯基)辛烷-1,8-二酸酯、二(4-氨基苯基)壬烷-1,9-二酸酯、二(4-氨基苯基)癸烷-1,10-二酸酯、1,3-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丙烷、1,4-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]丁烷、1,5-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]戊烷、1,6-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]己烷、1,7-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]庚烷、1,8-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]辛烷、1,9-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]壬烷、1,10-双[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]癸烷等。
作为芳香族-脂肪族二胺的例子，可列举出3-氨基苄基胺、4-氨基苄基胺、3-氨基-N-甲基苄基胺、4-氨基-N-甲基苄基胺、3-氨基苯乙基胺、4-氨基苯乙基胺、3-氨基-N-甲基苯乙基胺、4-氨基-N-甲基苯乙基胺、3-(3-氨基丙基)苯胺、4-(3-氨基丙基)苯胺、3-(3-甲基氨基丙基)苯胺、4-(3-甲基氨基丙基)苯胺、3-(4-氨基丁基)苯胺、4-(4-氨基丁基)苯胺、3-(4-甲基氨基丁基)苯胺、4-(4-甲基氨基丁基)苯胺、3-(5-氨基戊基)苯胺、4-(5-氨基戊基)苯胺、3-(5-甲基氨基戊基)苯胺、4-(5-甲基氨基戊基)苯胺、2-(6-氨基萘基)甲基胺、3-(6-氨基萘基)甲基胺、2-(6-氨基萘基)乙基胺、3-(6-氨基萘基)乙基胺等。
作为杂环式二胺的例子，可列举出2,6-二氨基吡啶、2,4-二氨基吡啶、2,4-二氨基-1,3,5-三嗪、2,7-二氨基二苯并呋喃、3,6-二氨基咔唑、2,4-二氨基-6-异丙基-1,3,5-三嗪、2,5-双(4-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑等。
作为脂肪族二胺的例子，可列举出1,2-二氨基乙烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,3-二氨基-2,2-二甲基丙烷、1,6-二氨基-2,5-二甲基己烷、1,7-二氨基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二氨基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二氨基-3-甲基庚烷、1,9-二氨基-5-甲基壬烷、1,12-二氨基十二烷、1,18-二氨基十八烷、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷等。
也可以组合使用侧链具有烷基、含氟烷基、芳香环、脂肪族环、杂环、或包含它们的大环状取代物的二胺。具体而言，可例示出下述式[DA-101]～[DA-130]所示的二胺。
Figure BDA0003020181340000091
(R6为具有碳数1～22的烷基或含氟烷基。)
Figure BDA0003020181340000092
(S5为-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-CH2-、-O-、-CO-、或NH-，R6为具有碳数1～22的烷基或含氟烷基。)
Figure BDA0003020181340000093
(S6为-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-、或CH2OCO-，R7为具有碳数1～22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。)
Figure BDA0003020181340000101
(S7为-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-、或CH2-，R8为具有碳数1～22的烷基、烷氧基、含氟烷基或含氟烷氧基。)
Figure BDA0003020181340000102
(S8为-COO-、-OCO-、-CONH-、-NHCO-、-COOCH2-、-CH2OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-O-、或NH-，R9为氟基、氰基、三氟甲烷基、硝基、偶氮基、甲酰基、乙酰基、乙酰氧基、或羟基。)
Figure BDA0003020181340000103
(R10为碳数3～12的烷基，1,4-亚环己基的顺式-反式异构分别为反式体。)
Figure BDA0003020181340000111
通过光进行取向处理的情况下，通过将特定二胺和上述[DA-101]～[DA-130]的二胺组合使用，可以得到进一步稳定的预倾角，因此优选。作为可以组合使用的更优选的二胺，优选为式[DA-110]～[DA-130]、更优选[DA-110]～[DA-116]的二胺。这些二胺的优选含量没有特别限定，优选为二胺成分中的5～50摩尔％，从印刷性的观点考虑，优选5～30摩尔％。
另外，也可以组合使用以下的式[DA-131]～[DA-138]所示的二胺。
Figure BDA0003020181340000112
(m为0～3的整数，式[DA-138]中n为1～5的整数)。
通过含有式[DA-131]、式[DA-132]等二胺，可以改善形成液晶取向膜时的电压保持特性，式[DA-133]～[DA-138]的二胺可有效地减少累积电荷。
进而也可以列举出下述的式[DA-139]所示的二氨基硅氧烷等作为其它二胺。
Figure BDA0003020181340000121
(m为1～10的整数。)
进而，也可列举出下述式(8)所示的二胺作为其它二胺。
H2N-Y2-NH2 (8)
(式(8)中，Y2为具有与芳香族基团键合的氮原子或含氮芳香族杂环的2价有机基团。)
作为式(8)中的Y2的例子，可列举出下述式(Y2-1)～(Y2-12)。
Figure BDA0003020181340000122
其它二胺也可以根据形成液晶取向膜时的液晶取向性、电压保持特性、累积电荷等特性使用1种、或混合2种以上来使用。
＜聚酰胺酸的制造＞
通过四羧酸二酐成分和二胺成分的反应而得到本发明的聚酰胺酸的方法可以使用已知的手法。例如存在使四羧酸二酐成分和二胺成分在有机溶剂中反应的方法。此时，四羧酸二酐成分和二胺的反应从在有机溶剂中比较容易地进行、并且不会产生副产物的观点考虑是有利的。
作为四羧酸二酐成分和二胺的反应中使用的有机溶剂，若所生成的聚酰胺酸溶解则没有限定。以下列举出其具体例。
可列举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、γ-丁内酯、异丙醇、甲氧基甲基戊醇、二戊烯、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、二噁烷、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺等。它们可以单独使用或混合使用。进而，即使是不溶解聚酰胺酸的溶剂，也可以在所生成的聚酰胺酸不会析出的范围内混合到上述溶剂来使用。
另外，有机溶剂中的水分抑制聚合物反应，进而成为使所生成的聚酰胺酸水解的原因，因此优选有机溶剂尽量脱水干燥。
使四羧酸二酐成分和二胺成分在有机溶剂中反应时，可列举出将二胺成分分散或溶解于有机溶剂而成的溶液搅拌、将四羧酸二酐成分直接、或者分散或溶解于有机溶剂来添加的方法；相反地在四羧酸二酐成分分散或溶解于有机溶剂而成的溶液添加二胺成分的方法；交替添加四羧酸二酐成分和二胺成分的方法等，可以使用它们中的任意方法。另外，四羧酸二酐成分或二胺成分包含多种化合物的情况下，可以在预先混合的状态下进行反应、也可以分别依次反应、进而也可以使分别反应而成的低分子量体进行混合反应而成为高分子量体。
使四羧酸二酐成分和二胺成分反应的温度可以选择-20～150℃中的任意温度，优选处于-5～100℃的范围内。另外，反应可以以任意浓度进行，但是若浓度过低则难以得到高分子量的聚合物，若浓度过高则反应液的粘性过高而难以进行均匀搅拌，因此四羧酸二酐成分和二胺成分在反应溶液中的总浓度优选为1～50质量％、更优选5～30质量％。可以反应初期以高浓度进行、然后追加有机溶剂。
聚酰胺酸的聚合反应中，四羧酸二酐成分的总计摩尔数与二胺成分的总计摩尔数之比优选为0.8～1.2、更优选0.9～1.1。与通常的缩聚反应同样地，该摩尔比越接近于1.0则所生成的聚酰胺酸的分子量越增大。
＜聚酰亚胺＞
本发明的聚酰亚胺为使前述聚酰胺酸脱水闭环而得到的聚酰亚胺、作为用于得到液晶取向膜的聚合物是有用的。
本发明的聚酰亚胺中，酰胺酸基的脱水闭环率(酰亚胺化率)未必需要为100％，可以根据用途、目的而任意调整。
作为使聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法，可列举出将聚酰胺酸的溶液直接加热的热酰亚胺化法、和向聚酰胺酸的溶液添加催化剂的催化酰亚胺化法。
使聚酰胺酸在溶液中进行热酰亚胺化时的温度为100～400℃、优选120～250℃，并且优选边将通过酰亚胺化反应所生成的水去除到系统外边进行。
聚酰胺酸的催化酰亚胺化可以通过向聚酰胺酸的溶液添加碱性催化剂和酸酐，在-20～250℃、优选0～180℃下搅拌来进行。碱性催化剂的量为酰胺酸基的0.5～30摩尔倍、优选2～20摩尔倍，酸酐的量为酰胺酸基的1～50摩尔倍、优选3～30摩尔倍。作为碱性催化剂，可列举出吡啶、三乙胺、三甲胺、三丁胺、三辛胺等，其中，吡啶由于具有适于进行反应的碱性而优选。作为酸酐，可列举出乙酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐等，其中，若使用乙酸酐则反应结束后的纯化变得容易，因此优选。通过催化酰亚胺化实现的酰亚胺化率可以通过调节催化剂量、反应温度、反应时间等来控制。
对于本发明的液晶取向剂中含有的聚合物的分子量，考虑到所得到的涂膜的强度、涂膜形成时的作业性、和涂膜的均匀性的情况下，按照利用凝胶渗透色谱(GPC、GelPermeation Chromatography)法测定得到的重均分子量计优选为5000～1000000、更优选10000～150000。
＜液晶取向剂＞
本发明的液晶取向剂为用于形成液晶取向膜的涂布液，为用于形成树脂覆膜的树脂成分溶解于有机溶剂而成的溶液。在此，前述树脂成分含有选自上述本发明的聚合物中的至少一种聚合物。树脂成分在液晶取向剂中的含量优选为1～20质量％、更优选3～15质量％、特别优选3～10质量％。
树脂成分可以全部为本发明的聚合物、也可以混合除此之外的其它聚合物。此时，树脂成分中的前述其它聚合物的含量为0.5～15质量％、优选1～10质量％。
其它聚合物可列举出例如作为与四羧酸二酐成分反应的二胺成分，使用特定二胺化合物以外的二胺化合物而得到的聚酰胺酸或聚酰亚胺等。
对于本发明的液晶取向剂中使用的有机溶剂，若为溶解树脂成分的有机溶剂则没有特别限定。以下列举出其具体例。
可列举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷酰胺、1,3-二甲基-咪唑啉酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲乙酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等。它们可以单独使用或混合来使用。
本发明的液晶取向剂可以含有上述以外的成分。作为其例子，为改善涂布液晶取向剂时的膜厚均匀性、表面平滑性的溶剂物质等、改善液晶取向膜与基板的密合性的化合物等。
作为改善膜厚的均匀性、表面平滑性的溶剂(不良溶剂)的具体例，可列举出以下溶剂。
可列举出例如异丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇-叔丁基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、二甘醇、二甘醇单乙酸酯、二甘醇二甲基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单甲基醚、一缩二丙二醇单甲基醚、一缩二丙二醇单乙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单乙基醚、一缩二丙二醇单丙基醚、一缩二丙二醇单乙酸酯单丙基醚、一缩二丙二醇二甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二异丙基醚、乙基异丁基醚、二异丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁基醚、二异丁基酮、甲基环己烯、丙基醚、二己基醚、1-己醇、正己烷、正戊烷、正辛烷、二乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇单乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、2-丁氧基-1-丙醇、2,6-二甲基-4-庚醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇单乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-单乙基醚-2-乙酸酯、一缩二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异戊酯等具有低表面张力的溶剂等。
这些不良溶剂可以使用1种或混合多种来使用。使用上述溶剂的情况下，优选为液晶取向剂中含有的全部溶剂的5～80质量％、更优选20～60质量％。
作为改善膜厚的均匀性、表面平滑性的化合物，可列举出氟系表面活性剂、硅氧烷系表面活性剂、非离子系表面活性剂等。
更具体而言，可列举出例如F-top EF301、EF303、EF352(TOHKEM PRODUCTSCorporation制)、Megaface F171、F173、R-30(DIC Corporation制)、Fluorad FC430、FC431(Sumitomo 3M Limited制)、AsahiGuard AG710、Surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子株式会社制)等。这些表面活性剂的使用比率相对于液晶取向剂中含有的树脂成分的100质量份优选为0.01～2质量份、更优选0.01～1质量份。
作为改善液晶取向膜与基板的密合性的化合物的具体例，可列举出以下所示的含有官能性硅烷的化合物、含有环氧基的化合物等。
可列举出例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-氨基丙基三甲氧基硅烷、2-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-酰脲丙基三甲氧基硅烷、3-酰脲丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、N-三甲氧基甲硅烷基丙基三亚乙基三胺、10-三甲氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、10-三乙氧基甲硅烷基-1,4,7-三氮杂癸烷、9-三甲氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、9-三乙氧基甲硅烷基-3,6-二氮杂壬基乙酸酯、N-苄基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苄基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-双(氧化亚乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-双(氧化亚乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙二醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、三丙二醇二缩水甘油基醚、聚丙二醇二缩水甘油基醚、新戊二醇二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、2,2-二溴新戊二醇二缩水甘油基醚、1,3,5,6-四缩水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯基甲烷等。
进而，除了改善基板与膜的密合性之外，为了防止由于背光源所导致的电特性降低等，优选含有以下那样的酚醛塑料系的添加剂。以下示出具体的酚醛塑料系添加剂。
Figure BDA0003020181340000181
使用改善与基板的密合性的化合物的情况下，其用量相对于树脂成分的100质量份优选为0.1～30质量份、更优选1～20质量份。若用量不足0.1质量份则不能期待密合性改善的效果，若多于30质量份则液晶的取向性有可能变差。
本发明的液晶取向剂中，除了上述之外，为了改变液晶取向膜的介电常数、导电性等电特性，可以添加电介体、导电物质、进而用于提高形成液晶取向膜时的膜的硬度、致密度的交联性化合物等。
＜液晶取向膜及液晶表示元件＞
可以将本发明的液晶取向剂涂布于基板上并进行烧成后，通过摩擦处理、光照射等进行取向处理，或者在垂直取向用途等中不进行取向处理，从而作为液晶取向膜使用。此时，作为所使用的基板，若为透明性高的基板则没有特别限定，可以使用玻璃基板、丙烯酸类基板、聚碳酸酯基板等塑料基板等。另外，从工艺简化的观点考虑，优选使用形成有用于驱动液晶的ITO电极等的基板。另外，在反射型的液晶表示元件中，若仅使用单侧的基板，则可以使用硅晶圆等不透明物，此时的电极也可以使用铝等反射光的材料。
对于液晶取向剂的涂布方法没有特别限定，工业上通常通过丝网印刷、胶版印刷、柔性印刷、喷墨等方法进行。作为其它涂布方法，存在浸渍、辊涂机、狭缝涂布机、旋涂机等，可以根据需要使用它们。
将液晶取向剂涂布于基板上之后的烧成可以通过加热板等加热手段在50～300℃、优选80～250℃下进行，使溶剂蒸发而形成涂膜。对于烧成后形成的涂膜的厚度，若过厚则在液晶表示元件的消耗电力方面不利，若过薄则液晶表示元件的可靠性有可能降低，因此优选为5～300nm、更优选10～100nm。使液晶水平取向、倾斜取向的情况下，对于烧成后的涂膜通过摩擦或偏光紫外线的照射等进行处理。
对由本发明的液晶取向剂得到的液晶取向膜进行取向处理的方法可以为摩擦处理法，但是利用本发明的液晶取向剂时，如上所述能够以扩大了的照射量裕度进行取向处理，因此优选为光取向处理法。作为光取向处理法的优选例，对于前述液晶取向膜的表面，可以使用具有100～800nm的波长的辐射线、优选紫外线或可见光线。其中，优选具有100～400nm、更优选200～400nm的波长的紫外线。
光取向处理法中的光照射量优选为1～10000mJ/cm2、其中更优选100～5000mJ/cm2、特别优选100～2000mJ/cm2。
本发明的液晶表示元件是在通过上述手法由本发明的液晶取向剂得到带液晶取向膜的基板后、利用公知方法制作液晶单元而形成液晶表示元件的。
若列举出液晶单元制作的一例则可例示出准备形成有液晶取向膜的1对基板，在一基板的液晶取向膜上散布间隔物，以液晶取向膜面形成内侧的方式贴合另一基板，减压注入液晶并密封的方法；或者在散布有间隔物的液晶取向膜面滴加液晶后贴合基板并密封的方法等。间隔物的厚度优选为1～30μm、更优选2～10μm。
实施例
以下列举出实施例对于本发明进行更具体说明，但是本发明不被它们所限定。以下的化合物的简称和各特性的测定方法如下文所述。
NMP：N-甲基-2-吡咯烷酮、GBL：γ-丁内酯、
BCS：丁基溶纤剂、
Figure BDA0003020181340000201
Figure BDA0003020181340000211
1.化合物[DA-3]的合成例
根据以下的方案合成化合物[DA-3]。
Figure BDA0003020181340000221
化合物[1]的合成
对于二甲基甲酰胺(1050g)加入6-溴萘-2-醇(150g、672毫摩尔)，在冰冷却下冷却。对于此一点一点地加入氢化钠(60％、29.6g)，在冰冷却下搅拌1小时后，加入苄基溴(121g)，室温下搅拌1小时。进而冰冷却下一点一点地加入纯水(750g)并进行搅拌，使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(750g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[1](收量：207g、收率：98％、白色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.13(d,1H,J＝2.0Hz),7.85(d,1H,J＝9.2Hz),7.78(d,1H,J＝8.8Hz),7.58(dd,1H,J＝8.8Hz,2.4Hz),7.53-7.48(m,3H),7.44-7.40(m,2H),7.38-7.33(m,1H),7.30(dd,1H,J＝9.0Hz,2.6Hz),5.22(s,2H).
化合物[2]的合成
对于四氢呋喃(1000g)加入叔丁氧基钠(82.6g)和二苯甲酮亚胺(126g)，室温下搅拌30分钟。对于此加入化合物[1](207g、661毫摩尔)、Pd2(dba)3(3.03g)和BINAP(6.17g)，在氮气气氛下、65℃下搅拌23小时。冷却至室温后，加入1N盐酸(1000g)，室温下搅拌15分钟，分取水层。进而对于有机层加入乙酸乙酯(200g)、己烷(100g)和1N盐酸(500g)，加入到分取的水层。水冷却下，加入氢氧化钠(80g)形成碱性。分取有机层，用饱和氯化钠水溶液进行洗涤后，用硫酸钠进行干燥，进行过滤，将滤液浓缩，由此得到粗品(154g)。对于粗品加入乙酸乙酯(462g)在70℃下加热溶解后，加入己烷(770g)，进行冷却。接着进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[2](收量：124g、收率：74％、淡棕色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：7.50-7.43(m,4H),7.42-7.37(m,2H),7.35-7.30(m,1H),7.19(d,1H,J＝2.8Hz),7.04(dd,1H,J＝8.8Hz,2.8Hz),6.90(dd,1H,J＝8.8Hz,2.0Hz),6.80(d,1H,J＝2.0Hz),5.13(br,4H).
化合物[3]的合成
对于二氯甲烷(1000g)加入化合物[2](124g、497毫摩尔)和二碳酸二叔丁酯(130g)，室温下搅拌20小时。由于反应没有完成，因此追加添加二碳酸二叔丁酯(10g)，进而在室温下搅拌20小时。加入饱和碳酸氢钠水溶液(1000mL)和二氯甲烷(300g)，进行分液。有机层依次用纯水(450mL)、饱和氯化钠水溶液(300mL)洗涤，用硫酸钠干燥后，进行过滤，将滤液浓缩，由此得到粗品(198g)。对于粗品加入乙酸乙酯(600g)在70℃下加热溶解后，加入己烷(1000g)，进行冷却。接着进行过滤、将过滤物干燥，由此得到化合物[3](收量：142g、收率：82％、白色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：9.46(s,1H),8.02(s,1H),7.69(t,2H,J＝8.6Hz),7.52-7.49(m,2H),7.45(dd,1H,J＝9.0Hz,2.2Hz),7.43-7.39(m,2H),7.37-7.32(m,2H),7.17(dd,1H,J＝9.0Hz,2.6Hz),5.18(s,2H),1.50(s,9H).
化合物[4]的合成
对于乙醇(976g)加入化合物[3](122g、349毫摩尔)和5％钯碳(12.2g)，在氢气气氛下、40℃下搅拌96小时。由所得到的搅拌液过滤催化剂，将滤液浓缩，由此得到化合物[4](收量：89.3g、收率：99％、白色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：9.52(s,1H),9.37(s,1H),7.94(s,1H),7.62-7.59(m,1H),7.56(d,1H,J＝9.2Hz),7.39(dd,1H,J＝9.0Hz,2.2Hz),7.04-7.00(m,2H),1.50(s,9H).
化合物[5]的合成
对于二甲基亚砜(500g)加入4-氯硝基苯(100g、635毫摩尔)、乙二醇(551g)和氢氧化钠(23.1g)，100℃下搅拌19小时。冷却至室温后，加入乙酸乙酯(560g)和纯水(700g)，进行分液。将上层回收后，向下层加入乙酸乙酯(300g)并进行分液，合并上层。向所合并的上层加入纯水(400g)和饱和氯化钠水溶液(200g)再次进行分液，将乙酸乙酯层用硫酸钠干燥后，进行过滤，将滤液浓缩，由此得到粗品(110g)。对于粗品加入乙酸乙酯(330g)在60℃下加热溶解后，加入己烷(550g)，进行冷却。接着将所得到的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[5](收量：64.2g、收率：55％、淡黄色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.21(d,2H,J＝9.4Hz),7.16(d,2H,J＝9.4Hz),4.97(t,1H,J＝5.6Hz),4.15(t,2H,J＝4.8Hz),3.77-3.73(m,2H).
化合物[6]的合成
对于二氯甲烷(1264g)加入化合物[5](63.2g、345毫摩尔)，在冰冷却下冷却。对于此加入三乙胺(52.4g)、甲苯磺酰氯(69.0g)和4-二甲基氨基吡啶(1.26g)，室温下搅拌19小时。加入纯水(632g)，进行分液，将二氯甲烷层回收，依次用1N盐酸(300g)、纯水(300g)、饱和氯化钠水溶液(300g)进行分液洗涤，用无水硫酸钠干燥，进行过滤，将滤液浓缩，由此得到化合物[6](收量：108g、收率：93％、白色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.18(d,2H,J＝9.2Hz),7.80(d,2H,J＝8.6Hz),7.47(d,2H,J＝8.6Hz),7.05(d,2H,J＝9.2Hz),4.40-4.37(m,2H),4.35-4.31(m,2H),2.41(s,3H).
化合物[7]的合成
对于二甲基甲酰胺(360g)加入化合物[4](45.0g、174毫摩尔)、化合物[6](61.5g)和碳酸钾(36.0g)，80℃下搅拌21小时。冷却至室温后，加入纯水(720g)使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(360g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[7](收量：67.2g、收率：91％、淡黄土色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：9.47(s,1H),8.23(d,2H,J＝9.2Hz),8.02(s,1H),7.72-7.69(m,2H),7.46(dd,1H,J＝8.8Hz,2.0Hz),7.31(d,1H,J＝2.4Hz),7.24(d,2H,J＝9.2Hz),7.14(dd,1H,J＝9.0Hz,2.6Hz),4.56-4.53(m,2H),4.46-4.43(m,2H),1.50(s,9H).
化合物[8]的合成
对于氯仿(1096g)加入化合物[7](73.1g、172毫摩尔)，在水冷却下搅拌的同时加入三氟乙酸(98.1g)，50℃下搅拌19小时。将所得到的搅拌液冷却至室温后，加入三乙胺(87.0g)和纯水(1096g)使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(365g)进行浆料洗涤后，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到粗品(49.5g)。对于粗品加入二甲基甲酰胺(124g)，在80℃下加热溶解后，加入甲醇(248g)进行冷却，使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[8](收量：47.3g、收率：85％、橙色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.23(d,2H,J＝9.2Hz),7.51(dd,1H,J＝8.8Hz,2.4Hz),7.45(dd,1H,J＝8.8Hz,2.4Hz),7.24(dd,2H,J＝9.2Hz,2.4Hz),7.27(s,1H),7.01(d,1H,J＝9.2Hz),6.91(d,1H,J＝8.8Hz),6.80(s,1H),5.15(br,2H),4.55-4.51(m,2H),4.41-4.37(m,2H).
化合物[DA-3]的合成
对于二甲基甲酰胺(371g)加入化合物[8](46.4g、143毫摩尔)和5％钯碳(4.6g)，在氢气气氛下、60℃下搅拌19小时。反应不怎么进行，因此在高压釜中、0.4MPa氢气气氛下、60℃下搅拌8小时。进行氮气置换后，过滤催化剂，将滤液浓缩使内容量为80g。加入二甲基甲酰胺(46g)，在90℃下加热溶解后，加入甲醇(210g)进行冷却，使晶体析出。接着将所得到的含有晶体的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[DA-3](收量：33.4g、收率：79％、淡紫色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：7.50(d,1H,J＝8.8Hz),7.44(d,1H,J＝8.8Hz),7.13(d,1H,J＝2.8Hz),7.00(dd,1H,J＝8.8Hz,2.8Hz),6.90(dd,1H,J＝8.8Hz,2.4Hz),6.79(d,1H,J＝2.4Hz),6.71(d,2H,J＝8.8Hz),6.52(d,2H,J＝8.8Hz),5.13(br,2H),4.63(br,2H),4.28-4.25(m,2H),4.20-4.17(m,2H).
2.化合物[DA-4]的合成例
根据以下的方案合成化合物[DA-4]。
Figure BDA0003020181340000261
化合物[4]的合成
使用作为化合物[3]的合成中间体的化合物[4]。
化合物[9]的合成
在二甲基甲酰胺(607g)中加入乙二醇二甲苯磺酸酯(60.7g、164毫摩尔)、化合物[4](89.3g)和碳酸钾(56.7g)，80℃下搅拌22小时。将搅拌液冷却至室温后，加入纯水(1200g)使晶体析出。接着将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(450g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到粗品(83.9g)。对于粗品加入二甲基甲酰胺(839g)，在90℃下加热溶解后，加入甲醇(839g)进行冷却，使晶体析出。接着将所得到的含有晶体的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[9](收量：71.2g、收率：80％、橙色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：9.43(s,2H),7.99(br,2H),7.67(d,4H,J＝8.8Hz),7.43(dd,2H,J＝8.8Hz,2.4Hz),7.28(d,2H,J＝2.4Hz),7.12(dd,2H,J＝8.8Hz,2.4Hz),4.42(s,4H),1.47(s,18H).
化合物[DA-4]的合成
在氯仿(1143g)中加入化合物[9](71.2g、129毫摩尔)，在水冷却下冷却。向其中加入三氟乙酸(160g)，50℃下搅拌24小时。冷却至室温后，加入三乙胺(142g)和纯水(1143g)使晶体析出。接着将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(400g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到粗品(37.5g)。对于粗品加入二甲基甲酰胺(225g)，90℃下加热溶解后，加入甲醇(225g)进行冷却，使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[DA-4](收量：33.5g、收率：75％、淡红紫色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：7.51(d,2H,J＝8.8Hz),7.45(d,2H,J＝8.8Hz),7.17(d,2H,J＝2.4Hz),7.02(dd,2H,J＝8.8Hz,2.4Hz),6.91(dd,2H,J＝8.8Hz,2.4Hz),6.80(d,2H,J＝2.4Hz),5.14(br,4H),4.37(s,4H).
3.化合物[DA-5]的合成例
根据以下的方案合成化合物[DA-5]。
Figure BDA0003020181340000271
化合物[4]的合成
使用作为化合物[3]的合成中间体的化合物[4]。
化合物[10]的合成
在二甲基甲酰胺(35g)中加入4-羟基-4’-硝基联苯(5.00g、23.2毫摩尔)和碳酸钾(8.02g)，在80℃下搅拌30分钟。向其中加入2-溴乙醇(4.35g)的二甲基甲酰胺(5g)溶液，100℃下搅拌16小时。冷却至室温后，加入纯水(80g)进行搅拌，过滤析出物。对于过滤物用甲醇(35g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[10](收量：4.35g、收率：72％、黄色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.27(d,2H,J＝7.2Hz),7.92(d,2H,J＝7.2Hz),7.76(d,2H,J＝6.8Hz),7.09(d,2H,J＝6.8Hz),4.90(t,1H,J＝4.2Hz),4.07(t,2H,J＝4.0Hz),3.77-3.73(m,2H).
化合物[11]的合成
在二氯甲烷(80g)中加入化合物[10](4.00g、15.4毫摩尔)，在冰冷却下冷却。向其中加入三乙胺(2.34g)、甲苯磺酰氯(3.09g)和4-二甲基氨基吡啶(0.06g)，室温下搅拌21小时。加入纯水(40g)，进行分液将二氯甲烷层回收，依次用1N盐酸(40g)、纯水(40g)、饱和氯化钠水溶液(20g)进行分液洗涤，用无水硫酸镁干燥，进行过滤，将滤液浓缩，由此得到化合物[11](收量：6.10g、收率：96％、橙色固体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.27(d,2H,J＝7.2Hz),7.92(d,2H,J＝7.2Hz),7.81(d,2H,J＝6.8Hz),7.74(d,2H,J＝7.2Hz),7.48(d,2H,J＝6.8Hz),7.00(d,2H,J＝7.2Hz),4.39-4.36(m,2H),4.26-4.23(m,2H),2.09(s,3H).
化合物[12]的合成
在二甲基甲酰胺(36g)中加入化合物[4](3.64g、14.0毫摩尔)、化合物[11](6.10g)和碳酸钾(2.91g)，80℃下搅拌21小时。冷却至室温后，加入纯水(72g)使晶体析出。进行过滤，对于过滤物用甲醇(36g)进行浆料洗涤，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[12](收量：5.80g、收率：83％、淡黄色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：9.44(s,1H),8.27(d,2H,J＝7.2Hz),8.01(s,1H),7.94(d,2H,J＝7.2Hz),7.80-7.77(m,2H),7.71(d,2H,J＝7.2Hz),7.47(dd,1H,J＝7.2Hz,1.6Hz),7.31(d,1H,J＝1.6Hz),7.19-7.15(m,3H),4.46-4.44(m,4H),1.50(s,9H).
化合物[13]的合成
在氯仿(87g)中加入化合物[12](5.80g、11.6毫摩尔)，在水冷却下冷却。向其中加入三氟乙酸(6.61g)，50℃下搅拌22小时。冷却至室温后，加入三乙胺(5.86g)和纯水(87g)使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，对于过滤物用甲醇(60g)进行浆料洗涤后，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到粗品(4.3g)。对于粗品加入二甲基甲酰胺(43g)，80℃下加热搅拌后，加入甲醇(43g)进行冷却，进行过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[13](收量：4.13g、收率：89％、橙色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：8.27(d,2H,J＝6.8Hz),7.94(d,2H,J＝6.8Hz),7.78(d,2H,J＝6.8Hz),7.52(d,1H,J＝6.8Hz),7.46(d,1H,J＝6.8Hz),7.47-7.45(m,3H),7.03(d,1H,J＝6.8Hz),6.92(d,1H,J＝6.8Hz),6.82(s,1H),5.22(br,2H),4.46-4.42(m,2H),4.40-4.37(m,2H).
化合物[DA-5]的合成
在二甲基甲酰胺(41g)中加入化合物[13](4.13g、10.3毫摩尔)和5％钯碳(0.41g)，在氢气气氛下、室温下搅拌25小时。进行氮气置换后，加入二甲基甲酰胺(82g)并加热到120℃，通过热过滤将催化剂过滤，将滤液浓缩，由此得到粗品(3.84g)。对于粗品加入二甲基甲酰胺(19g)并在100℃下加热溶解后，一点一点地加入甲醇(31g)进行冷却，使晶体析出。将所得到的含有晶体的液体过滤，将过滤物干燥，由此得到化合物[DA-5](收量：3.33g、收率：87％、茶色晶体)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δppm)：7.51(d,1H,J＝6.8Hz),7.47-7.44(m,3H),7.29(d,2H,J＝6.8Hz),7.16(d,1H,J＝1.6Hz),7.03-6.99(m,3H),6.91(dd,1H,J＝6.8Hz,1.6Hz),6.80(d,1H,J＝1.6Hz),6.62(d,2H,J＝6.8Hz),5.11(br,4H),4.35(br,4H).
4.化合物[DA-14]的合成例
将1,2-乙二醇变更为1,3-丙二醇，除此之外通过与化合物[DA-3]的合成方法相同的合成方法，得到化合物[DA-14]。
5.化合物[DA-15]的合成例
将乙二醇二甲苯磺酸酯变更为1,3-丙二醇二甲苯磺酸酯，除此之外通过与化合物[DA-4]的合成方法相同的合成方法，得到化合物[DA-15]。
[粘度]
使用E型粘度计TVE-22H(东机产业株式会社制)，在样品量1.1mL、锥型转子TE-1(1°34’、R24)、温度25℃的条件下测定。
[分子量]
利用GPC(常温凝胶渗透色谱)装置测定，作为聚乙二醇、聚环氧乙烷换算值，算出数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)。
GPC装置：Shodex公司制(GPC-101)、色谱柱：Shodex公司制(KD803、KD805的串联)、柱温：50℃、洗脱液：N,N-二甲基甲酰胺(作为添加剂，溴化锂一水合物(LiBr·H2O)为30毫摩尔/L、磷酸·无水结晶(正磷酸)为30毫摩尔/L、四氢呋喃(THF)为10ml/L)、流速：1.0ml/分钟
标准曲线制成用标准样品：TOSOH CORPORATION制TSK标准聚环氧乙烷(重均分子量(Mw)约900000、150000、100000、30000)、和Polymer Laboratories Ltd.制聚乙二醇(峰值分子量(Mp)约12000、4000、1000)。对于测定，为了避免峰重叠，分别测定900000、100000、12000、1000的四种混合而成的样品、以及150000、30000、4000的三种混合而成的样品这两种样品。
[酰亚胺化率的测定]
将聚酰亚胺粉末20mg加入到NMR样品管(NMR取样管标准、φ5(草野科学株式会社制))中，添加氘代二甲基亚砜(DMSO-d6、0.05％TMS(四甲基硅烷)混合品)(0.53ml)，施加超声波使其完全溶解。对于该溶液，利用NMR测定仪(JNW-ECA500)(JEOL DATUM Ltd.制)测定500MHz的质子NMR。对于酰亚胺化率，将源自在酰亚胺化前后没有变化的结构的质子作为基准质子来确定，使用该质子的峰累积值、和在9.5ppm～10.0ppm附近出现的源自酰胺酸的NH基的质子峰累积值、通过下式求出。
酰亚胺化率(％)＝(1-α·x/y)×100
上述式中，x为源自酰胺酸的NH基的质子峰累积值、y为基准质子的峰累积值、α为聚酰胺酸(酰亚胺化率为0％)时的相对于酰胺酸的NH基质子1个的基准质子的个数比率。
[FFS驱动液晶单元的结构]
对于边缘场切换(Fringe Field Switching：FFS)模式用的液晶单元而言，由面形状的共用电极-绝缘层-梳齿形状的像素电极形成的FOP(Finger on Plate)电极层形成于表面的第1玻璃基板，和表面具有高度4μm的柱状间隔物、背面形成有用于抗静电的ITO膜的第2玻璃基板作为一组。上述像素电极具有中央部分以内角160°弯曲的宽度3μm的电极元件隔着6μm的间隔以形成平行的方式排列多个的梳齿形状，1个像素以连接多个电极元件的弯曲部的线作为界线具有第1区域和第2区域。
需要说明的是，形成于第1玻璃基板的液晶取向膜是以将像素弯曲部的内角等分的方向与液晶的取向方向正交的方式进行取向处理，形成于第2玻璃基板的液晶取向膜是以制作液晶单元时第1基板上的液晶的取向方向与第2基板上的液晶的取向方向一致的方式进行取向处理。
[液晶单元的制作]
在上述一组玻璃基板各表面上利用旋涂涂布利用孔径1.0μm的过滤器过滤的液晶取向剂，在80℃的加热板上干燥2分钟。然后对于涂膜面借由偏光板照射消光比26:1的直线偏光了的波长254nm的紫外线规定量，接着利用230℃的热风循环式烘箱进行30分钟烧成，得到带膜厚100nm的液晶取向膜的基板。
接着，在上述一组的带液晶取向膜的玻璃基板中的一者印刷密封剂，将另一基板以液晶取向膜面相对的方式贴合，使密封剂固化而制作空单元。向该空单元通过减压注入法注入液晶MLC-3019(Merck Ltd.制)，将注入口密封，而得到FFS驱动液晶单元。然后将所得到的液晶单元在120℃下加热1小时，放置一晩后实施残像特性的评价。
[由于长期交流驱动所导致的残像特性评价]
对于上述制作的FFS驱动液晶单元，在60℃的恒温环境下以频率60Hz施加±5V的交流电压120小时。然后，形成使液晶单元的像素电极与对置电极之间短路的状态，该状态下放置于室温一天。
对于进行了上述处理的液晶单元，将没有施加电压状态下的像素的第1区域的液晶的取向方向与第2区域的液晶的取向方向的偏移作为角度算出。
具体而言，将液晶单元设置于以偏光轴正交的方式配置的2块偏光板之间，将背光源点灯，以像素的第1区域的透过光强度最小的方式调整液晶单元的配置角度，接着求出以像素的第2区域的透过光强度最小的方式旋转液晶单元时所需要的旋转角度。
该旋转角度的值越小则可以说由于长期交流驱动所导致的残像特性越良好。液晶单元的角度Δ的值为0.1°以下的情况下评价为“良好”。
[聚酰胺酸和聚酰亚胺的合成例]
以下示出聚酰胺酸和聚酰亚胺的合成例。需要说明的是，它们的命名中，A表示(A)成分、B表示(B)成分、C表示并非(A)成分和(B)成分中的任意者、以及PI表示聚酰亚胺。
＜合成例1＞
在带搅拌装置以及带氮气导入管的200mL四颈烧瓶取DA-1 1.95g(8.00毫摩尔(mmol))、DA-2 1.30g(12.0毫摩尔)、DA-3 3.53g(12.0毫摩尔)和DA-71.90g(8.00毫摩尔)，加入NMP 99.73g，供给氮气的同时进行搅拌、溶解。将该二胺溶液搅拌的同时添加CA-17.35g(32.8毫摩尔)、CA-2 1.50g(6.0毫摩尔)，40℃下搅拌24小时，而得到聚酰胺酸溶液(A-1)(粘度：460mPa·s)。聚酰胺酸的分子量为Mn＝9100、Mw＝28000。
＜合成例2～11、16～19＞
二胺成分和四羧酸成分变更为下述表1所示的成分，除此之外与合成例1同样地实施，由此得到下述表1所示的聚酰胺酸溶液(A-2)～(A-11)、(B-1)～(B-4)。所得到的聚酰胺酸的粘度和分子量如下述表1所示。
[表1]
Figure BDA0003020181340000331
＜合成例12＞
在带搅拌装置以及带氮气导入管的3L四颈烧瓶取所得到的聚酰胺酸溶液(A-1)100g，加入NMP 50g，搅拌30分钟。向所得到的聚酰胺酸溶液加入乙酸酐16.30g、吡啶5.05g，50℃下加热3小时，进行化学酰亚胺化。搅拌的同时将所得到的反应液投入到600ml的甲醇，过滤所析出的沉淀物，实施同样的操作2次，由此洗涤树脂粉末后，在60℃下干燥12小时，由此得到聚酰亚胺树脂粉末。该聚酰亚胺树脂粉末的酰亚胺化率为71％、Mn＝11000、Mw＝38000。将所得到的聚酰亚胺树脂粉末3.60g取于100ml锥形瓶，以固体成分浓度形成12％的方式加入NMP 26.4g，在70℃下搅拌24小时进行溶解，从而得到聚酰亚胺溶液(A-1-PI)(参照下述表2)。
＜合成例13～15、20～21＞
替代聚酰胺酸溶液(A-1)，使用下述表2的聚酰胺酸，以及酰亚胺化条件变更为下述表2的酰亚胺化条件，除此之外与合成例8同样地实施，由此得到聚酰亚胺溶液(A-2-PI)～聚酰亚胺溶液(A-11-PI)。所得到的聚酰亚胺的分子量如下述表2所示。
[表2]
Figure BDA0003020181340000341
[液晶取向剂的制造]
＜实施例1＞
将合成例12中得到的12质量％的聚酰亚胺溶液(A-1-PI)4.0g、和合成例10中得到的15质量％的聚酰胺酸溶液(B-1)4.8g取于50ml锥形瓶，加入NMP1.20g、GBL 6.00g和BCS4.00g，25℃下混合8小时，得到液晶取向剂(1)(参照下述表3)。该液晶取向剂没有发现浑浊、析出等异常，确认为均匀的溶液。
＜实施例2～16、比较例1～2＞
替代聚酰亚胺溶液(A-1-PI)和聚酰胺酸溶液(B-1)，使用下述表3的聚酰胺酸溶液和聚酰亚胺溶液，除此之外与实施例1同样地实施，由此得到液晶取向剂(2)～(18)。这些液晶取向剂没有发现浑浊、析出等异常，确认为均匀的溶液。
[表3]
Figure BDA0003020181340000351
[由于长期交流驱动所导致的残像评价结果(在紫外线照射前进行烧成的情况)]
＜实施例21＞
将实施例1的液晶取向剂(1)利用孔径1.0μm的过滤器过滤后，利用旋涂涂布于所准备的上述带电极的基板和背面成膜有ITO膜的具有高度4μm的柱状间隔物的玻璃基板。在80℃的加热板上干燥2分钟后，利用230℃的热风循环式烘箱进行30分钟烧成，形成膜厚100nm的涂膜。对于该涂膜面借由偏光板照射消光比26:1的直线偏光了的波长254nm的紫外线后，利用230℃的热风循环式烘箱进行30分钟烧成，而得到带液晶取向膜的基板。将所得到的上述2块基板作为一组，在基板上印刷密封剂，将另一基板以液晶取向膜面相对、取向方向形成0°方式贴合后，使密封剂固化而制作空单元。向该空单元通过减压注入法注入液晶MLC-3019(Merck Ltd.制)，将注入口密封，而得到FFS驱动液晶单元。然后将所得到的液晶单元在120℃下加热1小时，放置一晩，实施由于长期交流驱动所导致的残像评价。长期交流驱动后的该液晶单元的角度Δ的值，在上述紫外线的照射量为200mJ/cm2的情况下为0.09°、在300mJ/cm2的情况下为0.1°、均为0.1°以下，因此若利用液晶取向剂(1)则得到良好的液晶取向性(参照下述表4)
＜实施例22～32、比较例21、22＞
替代实施例1的液晶取向剂(1)，使用下述表4所示的液晶取向剂，以及紫外线照射量变更为下述表4的紫外线照射量，除此之外通过与实施例21完全相同的方法制作FFS驱动液晶单元，实施由于长期交流驱动所导致的残像评价。各自的长期交流驱动后的该液晶单元的角度Δ的值如表4所示。
[表4]
Figure BDA0003020181340000361
[由于长期交流驱动所导致的残像评价结果(在紫外线照射前不进行烧成的情况)]
＜实施例41＞
将实施例1的液晶取向剂(1)利用孔径1.0μm的过滤器过滤后，利用旋涂涂布于所准备的上述带电极的基板和背面成膜有ITO膜的具有高度4μm的柱状间隔物的玻璃基板。在80℃的加热板上干燥2分钟后，对于该涂膜面借由偏光板照射消光比26:1的直线偏光了的波长254nm的紫外线后，利用230℃的热风循环式烘箱进行30分钟烧成，而得到带膜厚100nm的液晶取向膜的基板。将所得到的上述2块基板作为一组，在基板上印刷密封剂，将另一基板以液晶取向膜面相对、取向方向形成0°方式贴合后，使密封剂固化而制作空单元。向该空单元通过减压注入法注入液晶MLC-3019(Merck Ltd.制)，将注入口密封，而得到FFS驱动液晶单元。然后将所得到的液晶单元在120℃下加热1小时，放置一晩，实施由于长期交流驱动所导致的残像评价。对于长期交流驱动后的该液晶单元的角度Δ的值，在上述紫外线的照射量为200mJ/cm2的情况下为0.07°、在300mJ/cm2的情况下为0.07°、均为0.1°以下，因此若利用液晶取向剂(1)则得到良好的液晶取向性(参照下述表5)
＜实施例42～49、比较例41、42＞
替代实施例1的液晶取向剂(1)，使用下述表5所示的液晶取向剂，以及紫外线照射量变更为下述表5的紫外线照射量，除此之外通过与实施例41完全相同的方法制作FFS驱动液晶单元，实施由于长期交流驱动所导致的残像评价。各自的长期交流驱动后的该液晶单元的角度Δ的值如表5所示。
[表5]
Figure BDA0003020181340000371
如表4及表5所示可知，实施例1～12由于角度Δ(deg.)为0.1°以下的角度Δ、为良好的残像特性，因此液晶表示元件的表示品质改善优异。
产业上的可利用性
本发明的液晶取向剂用于要求高精细化、低成本化的大型液晶表示元件、智能手机、便携式电话等移动用液晶表示元件等广泛领域。
需要说明的是，将2018年10月18日申请的日本专利申请2018-196761号的说明书、权利要求书、附图、和摘要的全部内容引用于此，作为本发明的说明书的公开引进。

Claims (12)

1.一种液晶取向剂，其特征在于，其含有选自由聚酰胺酸、和将该聚酰胺酸进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺组成的组中的至少一种聚合物，所述聚酰胺酸通过含有具有下述式[1]所示的结构的二胺的二胺成分和四羧酸二酐成分的反应得到，
Figure FDA0003020181330000011
式[1]中，A1和A2各自独立地为任选具有取代基的单环基或稠环基，A1和A2不同时为单环基，X1和X2各自独立地为单键、氧原子或硫原子，Q为碳数1或2的亚烷基，m和n各自独立地为1～3的整数。
2.根据权利要求1所述的液晶取向剂，其中，所述式[1]中，Q为碳数2的亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶取向剂，其中，所述式[1]中，X1和X2为氧原子。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的液晶取向剂，其中，所述具有式[1]所示的结构的二胺为下述所示的任意二胺，
Figure FDA0003020181330000012
Figure FDA0003020181330000021
5.根据权利要求1～4中任一项所述的液晶取向剂，其中，所述二胺成分中的具有式[1]所示的结构的二胺的含量为5～95摩尔％。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的液晶取向剂，其中，所述四羧酸二酐成分为下述式[7]所示的四羧酸二酐或其衍生物，
Figure FDA0003020181330000031
式[7]中，Z1为4价有机基团。
7.根据权利要求6所述的液晶取向剂，其中，Z1为下述式(X1-1)～(X1-19)中的任意者所示的结构中的任意者，
Figure FDA0003020181330000032
式(X1-1)及(X1-2)中，R3～R12各自独立地为氢原子、卤素原子、碳数1～6的烷基、碳数2～6的烯基、碳数2～6的炔基、含有氟原子的碳数1～6的1价有机基团、或苯基，其中R3～R6中的至少一者为氢原子以外的基团。
8.根据权利要求7所述的液晶取向剂，其中，Z1为式(X1-1)所示的结构。
9.一种液晶取向膜，其由权利要求1～8中任一项所述的液晶取向剂得到。
10.一种液晶表示元件，其具备权利要求9所述的液晶取向膜。
11.具有下述式[1]所示的结构的二胺，
Figure FDA0003020181330000041
式[1]中，A1和A2各自独立地为任选具有取代基的单环基或稠环基，A1和A2不同时为单环基，X1和X2各自独立地为单键、氧原子或硫原子，Q为碳数1或2的亚烷基，m和n各自独立地为1～3的整数。
12.根据权利要求11所述的二胺，其中，所述具有式[1]所示的结构的二胺为下述所示的任意二胺，
Figure FDA0003020181330000042
Figure FDA0003020181330000051
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