WO2012002501A1 - 液晶配向処理剤、液晶配向膜及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal alignment treatment agent, a liquid crystal alignment film using the same, and a liquid crystal display element.
- the liquid crystal alignment film is a constituent member of a liquid crystal display element widely used as a display device, and plays a role of aligning liquid crystals in a certain direction.
- the main liquid crystal alignment film used industrially is formed from a liquid crystal alignment treatment agent comprising a polyamic acid (also referred to as polyamic acid) which is a polyimide precursor or a polyimide solution.
- a liquid crystal alignment treatment agent is applied to a substrate, heated and fired, and then subjected to an alignment treatment. Surface treatment by rubbing, or alignment in which liquid crystal is aligned parallel or inclined with respect to the substrate surface. Processing.
- a liquid crystal alignment process using a photoreaction has been proposed as an alignment process method instead of the rubbing method.
- a method of imparting liquid crystal alignment ability by forming a polymer film having a specific site causing a photoreaction such as polyvinyl cinnamate on the substrate surface and irradiating with polarized or non-polarized radiation ( The photo-alignment method) is known.
- uniform liquid crystal alignment can be realized without generating static electricity or dust, and viewing angle can be improved by alignment division (see Patent Documents 1 and 2).
- the liquid crystal alignment film needs to have a function of tilting and aligning liquid crystal molecules at a predetermined angle (pretilt angle) with respect to the substrate surface (See Patent Document 15).
- pretilt angle a liquid crystal alignment film using a polyamic acid having an alkyl side chain, a side chain of a steroid skeleton, a side chain having a ring structure, polyimide, or the like is known (Patent Documents 3 and 4). 5).
- the pretilt angle is usually given by irradiation with radiation whose incident direction to the substrate surface is inclined normal to the substrate (see Patent Document 1).
- the main liquid crystal alignment film is formed of a liquid crystal alignment treatment agent composed of a polyimide precursor polyamic acid or a polyimide solution, but the preparation of a liquid crystal alignment film using a solution containing a soluble polyimide.
- the method has an advantage that good characteristics can be obtained as a liquid crystal alignment film even when firing at a relatively low temperature.
- a polyimide containing a large amount of diamine having a side chain is used, there is a problem that the coating and film forming properties on the substrate are deteriorated.
- the amount of the side chain is reduced by using a small amount of a diamine having a ring structure in the side chain that can obtain a relatively high pretilt angle in a small amount (for example, see Patent Document 5), and the substrate is supplied.
- a method for improving the applicability of the coating is also performed.
- Diamines having a ring structure in the side chain are often poorly soluble in polar solvents such as N-methylpyrrolidone (hereinafter also referred to as NMP), causing problems such as variations in the quality of the resulting polymer. It can happen.
- NMP N-methylpyrrolidone
- polymers having side chains including cinnamate groups are often used, and for vertical alignment, it is necessary to introduce a diamine having another side chain. is there.
- side chains are often hydrophobic, and the affinity with polar solvents that have high wettability to the substrate is reduced, so polymers with many side chain sites can be coated and formed on the substrate. Have the problem of getting worse.
- liquid crystal display elements are used for large-screen, high-definition liquid crystal televisions and in-vehicle applications such as car navigation systems and meter panels.
- a backlight having a large calorific value may be used, and high stability with respect to the backlight is required.
- the voltage holding ratio which is one of the electrical characteristics
- a seizure defect linear seizure
- a highly reliable liquid crystal display element cannot be obtained. Therefore, in the liquid crystal alignment film, in addition to good initial characteristics, for example, it is required that the voltage holding ratio does not easily decrease even after being exposed to light irradiation for a long time.
- an object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment treatment agent in which the polymer contained in the liquid crystal alignment treatment agent has good handling properties, excellent coating properties, and high reliability.
- the present invention provides a diamine having a side chain that is capable of providing a liquid crystal aligning agent having good solubility in a solvent used for obtaining a polymer and excellent printability, and is exposed to light irradiation.
- an object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment film in which a decrease in voltage holding ratio is suppressed.
- the present invention has the following gist.
- (1) Selected from the group consisting of a polyimide precursor obtained by reaction of a diamine component containing a diamine of the following formula [1] and a tetracarboxylic dianhydride, and a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor.
- a liquid crystal aligning agent comprising at least one polymer.
- X is an organic group represented by the following formula [2]
- Y 1 and Y 2 independently represent a benzene ring or a cyclohexane ring.
- 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 22 carbon atoms, or a steroid group.
- A represents an organic group which can be removed by heat
- B 1 represents —CH 2 —, —O—
- n represents 0 or 1 and the bonding direction of X is not limited.
- [—S 4 —R 3 —] is represented by the following formula [4], and either C 1 or C 2 has the structure of the formula [4]
- the liquid crystal aligning agent according to any one of 1) to (4).
- B 2 represents a single bond, a phenyl group, —CH 2 —, —O—, —NH—, —NR 10 —, and —S—, and R 10 represents carbon.
- R 10 represents carbon.
- the structure of the olefin of formula [4] may be either E or Z.
- the bond indicated by the broken line is the bond of C 1 of formula [2] Benzene ring or carbonyl carbon to which C 2 is bonded.
- a liquid crystal display device comprising the liquid crystal alignment film according to (11) or (12).
- X is an organic group represented by the following formula [2]
- Y 1 and Y 2 independently represent a benzene ring or a cyclohexane ring.
- P and q are independently 0 or 1;
- C 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 22 carbon atoms, or a steroid group.
- A represents an organic group which can be removed by heat
- B 1 represents —CH 2 —, —O—, —NH— and —S— represent a divalent organic group selected
- n represents 0 or 1
- the bonding direction of X is not limited.
- the diamine used as a raw material for the liquid crystal alignment treatment agent of the present invention has very high solubility in a polar solvent such as NMP and has good handling during polymerization.
- a polyamic acid obtained from such a diamine, or the polyamic acid The liquid crystal aligning agent containing polyimide obtained by imidizing is excellent in coating and film forming properties, and further becomes a liquid crystal alignment film in which a decrease in voltage holding ratio is suppressed even when exposed to light irradiation.
- the diamine described above can provide a liquid crystal aligning agent suitable for the photo-alignment method.
- the diamine used as a raw material for the liquid crystal aligning agent of the present invention is a diamine represented by the following formula [1] (hereinafter also referred to as the diamine of the present invention).
- the diamine of the present invention has a phenylenediamine skeleton protected in the side chain structure by a thermally leaving group such as a tertiary butoxycarbonyl group (hereinafter also referred to as a Boc group).
- a thermally leaving group such as a tertiary butoxycarbonyl group (hereinafter also referred to as a Boc group).
- an amino group is a highly reactive organic group, so it is difficult to exist as it is as a part of the diamine side chain as it is, but the amino group can be made reactive by protecting it with a thermal leaving group. Can be reduced.
- the amino group protected with a heat-leaving group is heated at about 150 ° C. or higher, the heat-leaving group is deprotected and can be converted into an amino group.
- amino groups are highly reactive organic groups and are known to react with functional sites such as unsaturated bonds, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, epoxy compounds, and carbonyl groups.
- a carbonyl-containing linking group such as an amide bond or an ester bond
- it is more intramolecular than between diamine molecules. Reaction becomes easy to occur, and heterocyclic rings such as an imidazole ring, an oxazole ring, and a thiazole ring can be formed.
- the diamine of the present invention forms a heterocyclic ring by reacting the amino group generated by the heat treatment in the baking process of the liquid crystal aligning agent in the molecule, thereby generating a rigid side chain.
- the chain structure functions as a good induction site for the pretilt angle.
- the polyamic acid or polyimide using the diamine of the present invention is less prone to film scraping during rubbing treatment, and even when exposed to high temperature, backlight irradiation, etc. for a long time, the voltage holding ratio decreases and the ion density increases. Is difficult to wake up.
- the diamine of the present invention has a bulky Boc group as a thermally desorbable group, the solubility in an organic solvent (particularly a polar solvent such as NMP) at the time of (condensation) polymerization of the diamine is very high. Good handling during polymerization.
- the polyimide precursor obtained using the diamine of the present invention and the liquid crystal alignment treatment agent using polyimide are excellent in coating and film forming properties, and the liquid crystal in which the decrease in voltage holding ratio is suppressed even when exposed to light irradiation. An alignment film can be obtained, and the liquid crystal alignment treatment agent can also be used in a photo-alignment method.
- the diamine of the present invention has a side chain represented by the following formula [A].
- X is an organic group represented by the following formula [2]
- Y 1 and Y 2 independently represent a benzene ring or a cyclohexane ring
- p and q are independently 0 or 1 represents an integer of 1 and S 1 and S 2 each independently represents a single bond or a divalent linking group.
- S 1 is a single bond
- S 2 is a single bond.
- R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 22 carbon atoms, or a steroid group.
- DA represents a phenylenediamine skeleton.
- C 1 and C 2 independently represent a single bond or a divalent organic group
- A represents an organic group that can be removed by heat
- B 1 represents —CH 2 —, —O—, — NH— and —S— represent a divalent organic group selected
- n represents 0 or 1.
- C 1 of X may be bonded to the Y 1 side or may be bonded to the C 1 side.
- DA has a phenylenediamine skeleton, and thus can be a diamine having a wide side chain amount and side chain density.
- the molecular weight of the diamine skeleton is large, the molecular weight of the diamine increases, and the amount of monomer required for the polymer increases, making it difficult to use industrially.
- the diamine skeleton is an aliphatic diamine, the reactivity becomes too high, and problems such as precipitation due to salt formation and gelation occur during the preparation of the polymer.
- the amino group of the phenylenediamine skeleton is preferably a primary amino group, but may be a secondary amino group, for example, an alkyl group having a relatively low molecular weight such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. May be substituted with an amino group.
- the side chain site in the formula [1] is represented by the following formula [5], and this site is a part that determines the expression and the size of the pretilt angle. It is possible to obtain a preferable size of the corner.
- Y 1 and Y 2 are each independently a benzene ring or a cyclohexane ring.
- the benzene ring and the cyclohexane ring may have a substituent if necessary.
- bonding position of a substituent 1, 4-substitution is preferable in both a benzene ring and a cyclohexane ring.
- p and q independently represent an integer of 0 or 1.
- the cyclohexane ring preferably has a trans structure (so-called chair type).
- S 1 and S 2 are each independently a single bond or a divalent linking group.
- S 1 is a single bond
- q 0, S 2 is a single bond.
- Specific examples of S 1 and S 2 are shown in (S-1) to (S-11), but are not limited thereto.
- R 4 and R 5 are independently a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 20, preferably 1 15 to 15 monovalent hydrocarbon groups.
- the monovalent hydrocarbon group is an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a t-butyl group, a hexyl group, an octyl group or a decyl group; a cycloalkyl such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group.
- bicycloalkyl group such as bicyclohexyl group
- vinyl group 1-propenyl group, 2-propenyl group, isopropenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 1-, 2- or 3-butenyl group, hexenyl
- An alkenyl group such as a group; an aryl group such as a phenyl group, a xylyl group, a tolyl group, a biphenyl group and a naphthyl group; and an aralkyl group such as a benzyl group, a phenylethyl group and a phenylcyclohexyl group.
- Some or all of the hydrogen atoms of these monovalent hydrocarbon groups are halogen atoms, hydroxyl groups, thiol groups, amino groups, phosphate ester groups, ester groups, carboxyl groups, phosphate groups, thioester groups, amides.
- R 4 and R 5 have a bulky structure such as an aromatic ring or an alicyclic structure, the liquid crystal orientation may be reduced, or the monomer may become viscous and difficult to handle.
- An alkyl group such as an ethyl group, a propyl group, or a butyl group, or a hydrogen atom is preferable, and a hydrogen atom is more preferable.
- Particularly preferred S 1 and S 2 are a single bond, —O—, —NHCO—, or —COO—.
- R 1 represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group having 1 to 22 carbon atoms, or a steroid group.
- the alkyl group and the fluoroalkyl group may be linear or branched, and may form a condensed ring structure like a steroid group.
- R 1 is an alkyl group, it is preferably a straight chain and may have an appropriate substituent. From the viewpoint of ease of synthesis and availability, R 1 is preferably an alkyl group.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R 1 is not particularly limited.
- R 1 when p and q are 0, that is, when there is no ring structure, the ability to develop a pretilt angle is low. It is preferable that R 1 has 5 to 18 carbon atoms, and more preferably 7 to 15 carbon atoms. In addition, when a benzene ring or a cyclohexane ring is introduced, the ability to develop a pretilt angle is improved. Therefore, R 1 is preferably an alkyl group having a small number of carbon atoms. Preferable carbon number of R 1 is 1 to 12, more preferably 3 to 10.
- the structure represented by the formula [5] has [5-1] to [5-3], [5-8], [5-14] to [5]. ⁇ 19], [5-20], [5-44], [5-45] and the like are preferable, and [5-1], [5-2], [5-8] and the like are more preferable.
- the bonding position of the amino group in the benzene ring is not limited. Specific amino group positions include 2, 3 positions, 2, 4 positions, 2, 5 positions, 2, 6 positions, 3, 4 positions, or 3, positions relative to the side chain substitution position. 5 positions.
- the 2,4, 2,5, or 3,5 positions are preferred.
- the positions 2 and 4 (Formula 1-1) or the positions 3 and 5 (Formula 1-2) are preferable.
- the diamine of the present invention deprotects a heat-eliminable group such as a Boc group during firing, generates an amino group, and the resulting amino group undergoes a nucleophilic attack on the carbonyl carbon to form a complex. A thermal cyclization reaction occurs to form a ring.
- C 1 and C 2 independently represent a single bond or a divalent organic group
- A represents an organic group that can be removed by heat
- B 1 represents —CH 2 —, —O—, — NH— and —S— represent a divalent organic group selected
- n represents 0 or 1
- the direction of the bond portion of X is not limited.
- the thermally desorbable group represented by A in the above formula [2] is the firing temperature of the liquid crystal aligning agent of the present invention, preferably 150 ° C. or more, more preferably 170 to 300 ° C., particularly preferably 180.
- the organic group is not particularly limited as long as it is an organic group that can be removed by heat at ⁇ 250 ° C.
- Examples of the thermal leaving group include carbamate-based organic groups represented by benzyloxycarbonyl group, 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group, allyloxycarbonyl group, tertiary butoxycarbonyl group (Boc group) and the like. It is done.
- the Boc group is particularly preferred because it has a high efficiency of desorption by heat, desorbs at a relatively low temperature, and is a harmless gas when desorbed.
- B 1 in the formula [2] represents a divalent organic group selected from —CH 2 —, —O—, —NH—, and —S—, and is not particularly limited. From the viewpoint of the reaction yield and the electric yield of the alignment film, —O— or NH— is particularly preferable.
- C 1 and C 2 represent a single bond or a divalent organic group.
- the divalent organic group is not particularly limited and may be variously selected depending on easiness of synthesis and availability of raw materials.
- C 1 and C 2 are divalent organic groups, they can be represented by the structure represented by the following formula [6].
- S 3 and S 4 are each independently a single bond or a divalent linking group
- R 2 and R 3 are independently a single bond or a divalent carbon atom having 1 to 20 carbon atoms. Hydrogen.
- Specific examples of S 3 and S 4 are the same as those in the above formulas [S-1] to [S-11], but other linking groups may be used.
- R 2 and R 3 are divalent hydrocarbons having 1 to 20 carbon atoms
- R 2 and R 3 are divalent hydrocarbons having 1 to 20 carbon atoms
- specific examples are given below.
- a part or all of the hydrogen atoms of the divalent hydrocarbon group may be halogen atoms, hydroxyl groups, thiol groups, phosphate ester groups, ester groups, carboxyl groups, phosphate groups, thioester groups, amide groups, nitro groups, May be substituted with an organooxy group, organosilyl group, organothio group, organoamino group, carbamate group, acyl group, alkyl group, cycloalkyl group, bicycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, aralkyl group, etc. . Further, these may have a ring structure.
- R 2 and R 3 the smaller the number of carbon atoms, the more easily the monomer becomes solid, and the stability of the pretilt angle improves when used as a liquid crystal alignment film. Therefore, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, An alkenylene group having 6 to 6 carbon atoms or an alkynylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
- the binding position of C 1 is preferably 4-position or 5-position when viewed from the substitution position of the amino group protected by the Boc group, but after cyclization in both the 4-position and 5-position. Since the structure is the same, it is not particularly limited.
- the olefin moiety of formula [4] may be either E-form or Z-form, and the broken line indicating the bond to olefin is the benzene ring to which C 1 of general formula [2] is bonded, or C 2 is bonded. Bonded to the carbonyl carbon.
- the structure represented by the formula [4] is a site that causes various reactions by light.
- B 2 represents a divalent organic group selected from a single bond, a phenyl group, —CH 2 —, —O—, —NH—, —NR 10 —, and —S—. From the viewpoint of availability, —O— or —NH— is particularly preferable.
- R 10 represents a divalent hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms.
- the olefin moiety of the formula [4] is preferably E-form in C 1 because of easy synthesis.
- the formula [2] is synonymous with the cinnamate derivative, it is particularly preferable from the viewpoint of easy photoreaction.
- the olefin site in C 2 is not particularly limited. Also, if the C 2 comprises a structure that represented by the formula [4], the light reaction activity by cyclized by heat.
- C 2 has the structure of the formula [4].
- B 1 represents —O— or NH—
- C 1 and C 2 each independently represents a single bond or a divalent organic group
- Y 1 , Y 2 is a benzene ring or a cyclohexyl ring
- S 1 and S 2 are a single bond or a divalent linking group
- R 1 represents a proton or an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms. Specific examples of the diamine structure are shown below.
- Substituent X is used for substituted o-phenylenediamine, 2-aminophenol, 2-aminobenzenethiol, etc. (substrate) to protect thermally leaving groups such as Boc groups such as di-tert-butyl dicarbonate.
- a precursor having a desired structure can be synthesized by allowing the compound to act in a solvent. At this time, the yield and reaction rate can be improved by coexisting a base such as pyridine, 4-dimethylaminopyridine, or triethylamine as necessary.
- X in the above formula is protected in advance, or is in an inactive substituent group that can be converted later, and a thermal leaving group.
- a method in which a side chain is introduced into an amino group or a hydroxyl group adjacent to the amino group protected with, then X is converted into an active substituent and the like, and dinitrobenzene is introduced to convert it into a diamine Specific synthesis examples are shown below.
- An amide bond can be synthesized by a condensation reaction between a carboxylic acid and an amine
- an ester bond can be synthesized by a condensation reaction between the carboxylic acid and an alcohol or phenol.
- This reaction is a method of reacting a carboxylic acid halide with an amine, alcohol, or phenol in the presence of a base in a solvent that does not react with carboxylic acid, amine, and alcohol, or with a carboxylic acid in the presence of a condensing agent.
- the carboxylic acid halide can be obtained by reacting the carboxylic acid with an appropriate halogenating agent.
- the carboxylic acid halide used is preferably a carboxylic acid chloride, for example, carboxylic acid chloride.
- Carboxylic acid chloride is obtained by reacting carboxylic acid with a chlorinating agent.
- chlorinating agents include thionyl chloride, phosphonyl chloride, sulfuryl chloride, oxalyl chloride, phosphorus trichloride, diphosphorus pentachloride, etc., but thionyl chloride, chloride, etc. are versatile and easy to remove. Sulfuryl, oxalyl chloride and the like are preferable, and thionyl chloride and oxalyl chloride are particularly preferable.
- the solvent used in the above reaction includes N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, tetrahydrofuran, chloroform, dichloroethane, dichloromethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, , 4-dioxane and the like.
- Bases used in the condensation reaction include organic bases such as pyridine, 4-dimethylaminopyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine, N-methylmorpholine, and in some cases, aqueous sodium hydroxide or water.
- a method using an aqueous solution of an inorganic base such as an aqueous potassium oxide solution (Schotten-Baumann method) is also included.
- the reaction proceeds efficiently by adding Lewis acid as an additive.
- Lewis acid lithium halides such as lithium chloride and lithium bromide are preferable.
- the addition amount of the Lewis acid is preferably 0.1 to 1.0 times moles relative to number of moles of C 1.
- a preferable C 1 and C 2 structure includes a divalent organic group represented by the following formula [6].
- S 3 and S 4 are each independently a single bond or a divalent linking group
- R 2 and R 3 are each independently a single bond or a divalent hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms.
- Specific examples include diamines of formula [1-c], formula [1-i], and formula [1-h].
- the diamine of the formula [4-c] can be synthesized according to the above-described method in which the cyclization site is directed to the side chain.
- the diamines of the formulas [4-i] and [4-h] can be synthesized according to the method in which the cyclization site is directed to the diamine side, but the synthesis method can also be performed by other methods. There is no particular limitation. When an olefin structure is introduced into the diamine, the same effect can be obtained with either the E (trans) isomer or the Z (cis) isomer. When the E-form is synthesized, it can be synthesized by using fumaric acid, and the Z-form can be synthesized by using maleic acid.
- the ether bond is an alkyl halide or aryl halide and an alcohol in a solvent that does not react with them. It can be obtained by the Williamson ether synthesis method in which the reaction is carried out in the presence of a base. In addition, a method using a palladium catalyst or the like, a method using copper as a catalyst, or the like can be used. A preferred means is selected depending on the substrate to be reacted. The Williamson ether synthesis method is preferable in consideration of post-treatment after reaction and cost.
- the base to be used is not particularly limited, but an inorganic base such as sodium hydride, potassium hydride, potassium carbonate, sodium hydroxide, sodium alkoxide, potassium alkoxide, or an organic base such as triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine is used. it can.
- an inorganic base such as sodium hydride, potassium hydride, potassium carbonate, sodium hydroxide, sodium alkoxide, potassium alkoxide, or an organic base such as triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine is used. it can.
- the dinitrobenzene derivative [8] is synthesized, and the target diamine can be obtained by converting the nitro group to an amino group by a normal reduction reaction.
- the method for reducing the dinitro compound is not particularly limited, and usually palladium-carbon, platinum oxide, Raney nickel, platinum black, rhodium-alumina, platinum sulfide carbon, etc. are used as a catalyst, and ethyl acetate, toluene, tetrahydrofuran, dioxane, There is a method of performing reduction with hydrogen gas, hydrazine, hydrogen chloride or the like in a solvent such as alcohol. You may use an autoclave etc. as needed.
- an unsaturated bond site when included in the structure, if palladium carbon, platinum carbon or the like is used, the unsaturated bond site may be reduced and become a saturated bond. Reduction conditions using a transition metal such as tin, tin chloride as a catalyst are preferred.
- the polymer in the present invention refers to a polyimide precursor, a polyimide obtained by imidizing the polyimide precursor, and polyamide.
- the polyimide precursor refers to a polyamic acid and a polyamic acid ester.
- the diamine of this invention can obtain the polyamic acid which has a specific structure in a side chain by making it react with tetracarboxylic acid or its derivative (s), such as tetracarboxylic acid, tetracarboxylic dihalide, and tetracarboxylic dianhydride.
- polyamic acid ester can be obtained by reaction of tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine, or by reacting tetracarboxylic acid diester and diamine in the presence of an appropriate condensing agent and a base.
- a polyimide having a specific structure in the side chain can be obtained by dehydrating and cyclizing the polyamic acid or heating the polyamic acid ester at a high temperature to promote dealcoholization and cyclization.
- the polyamic acid of this invention is obtained by reaction of the diamine component containing the diamine represented by Formula [1], and tetracarboxylic dianhydride. Further, the polyamic acid ester of the present invention is obtained by reacting a diamine component containing the diamine represented by the formula [1] and a tetracarboxylic acid diester dichloride in the presence of a base, or by reacting a tetracarboxylic acid diester and a diamine with an appropriate condensing agent. , And in the presence of a base.
- the polyimide of the present invention can be obtained by dehydrating and ring-closing this polyamic acid or by heating and ring-closing the polyamic acid ester. Any of such polyamic acid, polyamic acid ester, and polyimide is useful as a polymer for obtaining a liquid crystal alignment film.
- the diamine component (hereinafter also referred to as a diamine component) for obtaining a polyamic acid by reaction with the tetracarboxylic dianhydride, there is no limitation on the content ratio of the diamine represented by the formula [1].
- the pretilt angle of the liquid crystal increases as the content ratio of the diamine represented by the formula [1] in the diamine component increases.
- 1 mol% or more of the diamine component is preferably a diamine represented by the formula [1].
- the content of the diamine represented by the formula [1] in the diamine component used in is preferably 1 to 50 mol%, particularly preferably 5 to 30 mol%.
- 100 mol% of the diamine component may be a diamine represented by the formula [1]. Since the diamine of the formula [1] greatly reduces the polymerization viscosity of the polymer and the viscosity of the liquid crystal alignment treatment agent, the content for obtaining a required film thickness in flexographic printing or the like is 30 to 70 mol. % Is preferred.
- Specific examples of diamines other than the diamine represented by formula (1) hereinafter also referred to as other diamines used when the diamine represented by formula (1) is less than 100 mol% in the diamine component. Is as follows.
- alicyclic diamines examples include 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylamine, isophorone Examples include diamines.
- aromatic diamines examples include o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 3,5-diaminotoluene, 1,4-diamino -2-methoxybenzene, 2,5-diamino-p-xylene, 1,3-diamino-4-chlorobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 1,4-diamino-2,5-dichlorobenzene, 4,4 '-Diamino-1,2-diphenylethane, 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbibenzyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane 4,4′-diamin
- aromatic-aliphatic diamines include 3-aminobenzylamine, 4-aminobenzylamine, 3-amino-N-methylbenzylamine, 4-amino-N-methylbenzylamine, 3-aminophenethylamine, 4-aminobenzylamine, Aminophenethylamine, 3-amino-N-methylphenethylamine, 4-amino-N-methylphenethylamine, 3- (3-aminopropyl) aniline, 4- (3-aminopropyl) aniline, 3- (3-methylaminopropyl) Aniline, 4- (3-methylaminopropyl) aniline, 3- (4-aminobutyl) aniline, 4- (4-aminobutyl) aniline, 3- (4-methylaminobutyl) aniline, 4- (4-methyl Aminobutyl) aniline, 3- (5-aminopentyl) aniline, 4- (5-aminopentyl) Aniline, 3- (5-methyl)
- heterocyclic diamines examples include 2,6-diaminopyridine, 2,4-diaminopyridine, 2,4-diamino-1,3,5-triazine, 2,7-diaminodibenzofuran, 3,6-diamino
- examples thereof include carbazole, 2,4-diamino-6-isopropyl-1,3,5-triazine, 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-oxadiazole.
- aliphatic diamines examples include 1,2-diaminoethane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,3-diamino-2,2-dimethylpropane, 1,6-diamino-2,5-dimethylhexane, 1,7 -Diamino-2,5-dimethylheptane, 1,7-diamino-4,4-dimethylheptane, 1,7-diamino-3-methylheptane, 1,9-diamino-5-methylheptane, 1,12-diamino Examples include dodecane, 1,18-diaminoocta
- diamine compound which has an alkyl group, a fluorine-containing alkyl group, an aromatic ring, an aliphatic ring, a heterocyclic ring, or the macrocyclic substituent which consists of them in a side chain.
- diamines represented by the following formulas [DA1] to [DA26] are exemplified.
- R 6 is an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group having 1 to 22 carbon atoms.
- R 6 represents 1 to 22 carbon atoms. It has an alkyl group or a fluorine-containing alkyl group.
- R 7 represents an alkyl group or alkoxy group having 1 to 22 carbon atoms.
- R 8 represents an alkyl group, an alkoxy group, a fluorine-containing alkyl group or a fluorine-containing alkoxy group having 1 to 22 carbon atoms.
- R 9 represents a fluorine group, a cyano group, a trifluoromethane group, a nitro group, an azo group, a formyl group, an acetyl group, an acetoxy group, or a hydroxyl group.
- R 10 is an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and the cis-trans isomerism of 1,4-cyclohexylene is a trans isomer.
- a diamine of the general formula [1] in combination with the diamines of the above [DA-1] to [DA-26] because a more stable pretilt angle can be obtained.
- More preferred diamines that can be used in combination are those represented by the formulas [DA-10] to [DA-26], more preferably diamines of [DA-10] to [DA-16].
- the preferred content of these diamines is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 mol% in the diamine component, and is preferably 5 to 30 mol% in terms of printability. Moreover, you may use the following diamine together.
- diaminosiloxanes represented by the following formula [DA-35] can also be mentioned as other diamines.
- M is an integer from 1 to 10.
- Other diamine compounds may be used alone or in combination of two or more according to properties such as liquid crystal alignment properties, voltage holding properties, and accumulated charges when the liquid crystal alignment film is formed.
- the tetracarboxylic dianhydride reacted with the diamine component to obtain the polyamic acid of the present invention is not particularly limited. Specific examples are given below. Examples of the tetracarboxylic dianhydride having an alicyclic structure or an aliphatic structure include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane.
- Tetracarboxylic dianhydride 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetra Carboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic Acid dianhydride, 3,4-dicarboxy-1-cyclohexylsuccinic dianhydride, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride, 1, , 3,4-Butanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [3,3,0] octane-2,4,6,8-tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-dicyclo
- the use of aromatic tetracarboxylic dianhydride improves the liquid crystal alignment and reduces the accumulated charge in the liquid crystal cell. This is preferable.
- Aromatic tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydride, 2,3,3 ′, 4-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4-benzophenonetetra Carboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride And 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and the like.
- Tetracarboxylic dianhydride can be used alone or in combination of two or more depending on the liquid crystal alignment properties, voltage holding characteristics, accumulated charges, and the like when the liquid crystal alignment film is formed.
- the tetracarboxylic acid dialkyl ester that is reacted with the diamine component to obtain the polyamic acid ester of the present invention is not particularly limited. Specific examples are given below.
- aliphatic tetracarboxylic acid diester examples include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1, 3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,3 , 4-Cyclopentanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic acid dialkyl ester, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,4-dicarboxy-1- Cyclohexyl succinic acid dialkyl ester, 3,4-dicarboxy-1 2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene
- aromatic tetracarboxylic acid dialkyl ester examples include pyromellitic acid dialkyl ester, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3 ′, 4-biphenyltetracarboxylic acid dialkyl ester, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,3 ′, 4-benzophenone tetracarboxylic acid dialkyl ester, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dialkyl ester, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dialkyl ester, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid dialkyl ester, 2,3,6,7- Naphthalenetetracarboxylic acid dialkyl
- the dicarboxylic acid reacted with the diamine component to obtain the polyamide of the present invention is not particularly limited.
- Specific examples of the dicarboxylic acid or its aliphatic dicarboxylic acid include malonic acid, succinic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, muconic acid, 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, Examples include pimelic acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 3,3-diethylsuccinic acid, azelaic acid, sebacic acid, and suberic acid.
- Examples of the alicyclic dicarboxylic acid include 1,1-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopropanedicarboxylic acid, 1,1-cyclobutanedicarboxylic acid, 1,2-cyclobutanedicarboxylic acid, and 1,3-cyclobutanedicarboxylic acid.
- aromatic dicarboxylic acids o-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5-tert-butylisophthalic acid, 5-aminoisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, 2,5-dimethylterephthalic acid Acid, tetramethylterephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-anthracenedicarboxylic acid, 1,4 Anthraquinone dicarboxylic acid, 2,5-biphenyl dicarboxylic acid, 4,4'-biphenyl dicarboxylic acid, 1,5-biphenylene dicarboxylic acid, 4,4 "-terphenyl dicarboxylic acid, 4,4'-diphenylmethane dicarboxylic acid,
- dicarboxylic acid containing a heterocyclic ring examples include 1,5- (9-oxofluorene) dicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, 4,5-thiazole dicarboxylic acid, 2-phenyl-4,5-thiazole dicarboxylic acid, 1,2,5-thiadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 1,2,5-oxadiazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2, Examples include 5-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, and 3,5-pyridinedicarboxylic acid.
- the various dicarboxylic acids described above may have a structure of acid dihalide or acid anhydride. These dicarboxylic acids are preferably dicarboxylic acids that can give a polyamide having a linear structure, from the viewpoint of maintaining the orientation of liquid crystal molecules.
- terephthalic acid isoterephthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylethanedicarboxylic acid, 4,4 '-Diphenylpropanedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylhexafluoropropanedicarboxylic acid, 2,2-bis (phenyl) propanedicarboxylic acid, 4,4 caster-phenyldicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2 , 5-pyridinedicarboxylic acid or these acid dihalides are preferably used.
- Some of these compounds have isomers, but may be a mixture containing them. Two or more compounds may be used in combination.
- a known synthesis method can be used. Generally, this is a method in which a dicarboxylic acid and a diamine component are reacted in an organic solvent.
- ⁇ Synthesis of polyamic acid> As a method for obtaining the polyamic acid of the present invention by reaction of tetracarboxylic dianhydride and a diamine component, a known method can be used. In general, tetracarboxylic dianhydride and a diamine component are reacted in an organic solvent. The reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine is advantageous in that it proceeds relatively easily in an organic solvent and no by-product is generated.
- the organic solvent used for the reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine is not particularly limited as long as the produced polyamic acid is soluble. Specific examples are given below. N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, tetramethyl urea, pyridine, dimethyl sulfone, hexamethyl sulfoxide , ⁇ -butyrolactone, isopropyl alcohol, methoxymethylpentanol, dipentene, ethyl amyl ketone, methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate,
- a method of adding by dispersing or dissolving a method of adding a diamine component to a solution in which tetracarboxylic dianhydride is dispersed or dissolved in an organic solvent, and alternately adding a tetracarboxylic dianhydride and a diamine component. Any of these methods may be used. Further, when the tetracarboxylic dianhydride or diamine component is composed of a plurality of types of compounds, they may be reacted in a premixed state, may be individually reacted sequentially, or may be further reacted individually. May be mixed and reacted to form a high molecular weight product.
- the polymerization temperature can be selected from -20 to 150 ° C., but is preferably in the range of ⁇ 5 to 100 ° C.
- the reaction can be carried out at any concentration, but if the concentration is too low, it is difficult to obtain a high molecular weight polymer, and if the concentration is too high, the viscosity of the reaction solution becomes too high and uniform stirring is difficult. Therefore, the total concentration of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine component in the reaction solution is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass.
- the initial stage of the reaction is carried out at a high concentration, and then an organic solvent can be added.
- the ratio of the total number of moles of tetracarboxylic dianhydride to the total number of moles of the diamine component is preferably 0.8 to 1.2, preferably 0.9 to 1.1. Is more preferable. Similar to the normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1.0, the higher the molecular weight of the polyamic acid produced.
- the polyimide of the present invention is a polyimide obtained by dehydrating and ring-closing the above polyamic acid, and is useful as a polymer for obtaining a liquid crystal alignment film.
- the dehydration cyclization rate (imidation rate) of the amic acid group is not necessarily 100%, and can be arbitrarily adjusted according to the application and purpose.
- the method for imidizing the polyamic acid include a thermal imidization method in which the polyamic acid solution is heated as it is, and a catalytic imidation method in which a catalyst is added to the polyamic acid solution.
- the temperature at which the polyamic acid is thermally imidized in the solution is 100 to 400 ° C., preferably 120 to 250 ° C., and is preferably carried out while removing water generated by the imidization reaction from the system.
- the catalytic imidation of the polyamic acid can be carried out by adding a basic catalyst and an acid anhydride to the polyamic acid solution and stirring at -20 to 250 ° C, preferably 0 to 180 ° C.
- the amount of the basic catalyst is 0.5 to 30 mol times, preferably 2 to 20 mol times the amidic acid group, and the amount of the acid anhydride is 1 to 50 mol times, preferably 3 to 30 mol times the amido group. 30 mole times.
- the basic catalyst include pyridine, triethylamine, trimethylamine, tributylamine, trioctylamine and the like. Among them, pyridine is preferable because it has basicity suitable for proceeding with the reaction.
- Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. Among them, use of acetic anhydride is preferable because purification after completion of the reaction is facilitated.
- the imidization rate by catalytic imidation can be controlled by adjusting the amount of catalyst, reaction temperature, reaction time, and the like.
- ⁇ Synthesis of polyamic acid ester> As a method of synthesizing a polyamic acid ester, a reaction between a tetracarboxylic acid diester dichloride and a diamine, a method in which a tetracarboxylic acid diester and a diamine are reacted in the presence of an appropriate condensing agent and a base, or a polyamic acid in advance. And a method of esterifying a carboxylic acid in an amic acid using a polymer reaction.
- tetracarboxylic acid diester dichloride and diamine are reacted in the presence of a base and an organic solvent at ⁇ 20 to 150 ° C., preferably 0 to 50 ° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours.
- a base and an organic solvent at ⁇ 20 to 150 ° C., preferably 0 to 50 ° C., for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 4 hours.
- pyridine triethylamine, 4-dimethylaminopyridine and the like can be used.
- pyridine is preferable because the reaction proceeds gently.
- the addition amount of the base is preferably 2 to 4 moles relative to the tetracarboxylic acid diester dichloride because it can be easily removed and a high molecular weight product can be easily obtained.
- condensation polymerization is performed in the presence of a condensing agent, triphenyl phosphite, dicyclohexylcarbodiimide, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride, N, N′-carbonyldiimidazole, dimethoxy-1, 3,5-triazinylmethylmorpholinium, O- (benzotriazol-1-yl) -N, N, N ′, N′-tetramethyluronium tetrafluoroborate, O- (benzotriazole-1- Yl) -N, N, N ′, N′-tetramethyluronium hexafluorophosphate, diphenyl (2,3-dihydro-2-thioxo-3-benzoxazolyl) phosphonate, 4- (4,6 -Dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) 4-methoxymorpholium chloride
- the reaction proceeds efficiently by adding Lewis acid as an additive.
- Lewis acid lithium halides such as lithium chloride and lithium bromide are preferable.
- the amount of Lewis acid added is preferably 0.1 to 1.0 times the molar amount of the diamine component.
- solvent used in the above reaction the same solvent as used for polymerizing the above polyamic acid can be used, and N-methyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, etc. are preferable from the viewpoint of the solubility of the monomer and polymer. You may use these 1 type or in mixture of 2 or more types.
- the concentration of the polymer at the time of synthesis is preferably 1 to 30% by mass and more preferably 5 to 20% by mass from the viewpoint that the polymer is hardly precipitated and a high molecular weight product is easily obtained.
- the solvent used for the synthesis of the polyamic acid ester is preferably dehydrated as much as possible, and it is preferable to carry out the reaction in a nitrogen atmosphere to prevent outside air from being mixed.
- ⁇ Recovery of polymer> When recovering the produced polymer from a reaction solution such as polyamic acid, polyamic acid ester, polyimide, etc., it is preferable to add the reaction solution to a poor solvent to cause precipitation.
- the poor solvent used for precipitation include methanol, acetone, hexane, butyl cellosolve, heptane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethanol, toluene, benzene, and water.
- the polymer deposited in a poor solvent and collected can be recovered by filtration, and then dried at normal temperature or under reduced pressure at room temperature or by heating.
- the impurities in the polymer can be reduced by repeating the operation 2 to 10 times.
- the poor solvent at this time include alcohols, ketones, hydrocarbons, and the like, and it is preferable to use three or more kinds of poor solvents selected from these because purification efficiency is further improved.
- the molecular weight of the polymer contained in the liquid crystal aligning agent of the present invention is determined by the GPC (Gel Permeation Chromatography) method in consideration of the strength of the obtained coating film, the workability during coating film formation, and the uniformity of the coating film.
- the weight average molecular weight measured in (1) is preferably 5,000 to 1,000,000, and more preferably 10,000 to 150,000.
- the liquid-crystal aligning agent of this invention is a coating liquid for forming a liquid crystal aligning film, and is a solution in which the resin component for forming a resin film melt
- the resin component contains at least one polymer selected from the polymers of the present invention described above.
- the content of the resin component in the liquid crystal aligning agent is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, and particularly preferably 3 to 10% by mass. All of the resin components may be the polymer of the present invention, or other polymers may be mixed. In this case, the content of the other polymer in the resin component is 0.5 to 15% by mass, preferably 1 to 10% by mass.
- examples of such other polymers include polyamic acid or polyimide obtained by using a diamine compound other than the specific diamine compound as a diamine component to be reacted with the tetracarboxylic dianhydride component.
- the organic solvent used for the liquid-crystal aligning agent of this invention will not be specifically limited if it is an organic solvent in which a resin component is dissolved. Specific examples are given below. N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylcaprolactam, 2-pyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, pyridine, Dimethylsulfone, hexamethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone, 3-methoxy-N, N-dimethylpropanamide, 3-ethoxy-N, N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropanamide, 1,3 -Dimethyl-imidazolidinone, ethyl amyl ketone, methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone,
- the liquid crystal aligning agent of this invention may contain components other than the above.
- examples thereof include compounds that improve the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate, such as a solvent-rich substance that improves film thickness uniformity and surface smoothness when a liquid crystal alignment treatment agent is applied.
- a solvent-rich substance that improves film thickness uniformity and surface smoothness when a liquid crystal alignment treatment agent is applied.
- the following are mentioned as a specific example of the solvent (poor solvent) which improves the uniformity of film thickness and surface smoothness.
- Examples of the compound that improves the uniformity of the film thickness and the surface smoothness include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a nonionic surfactant. More specifically, for example, F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Tochem Products), MegaFuck F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink), Florard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M) Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.).
- the use ratio of these surfactants is preferably 0.01 to 2 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component contained in the liquid crystal aligning agent. .
- the compound for improving the adhesion between the liquid crystal alignment film and the substrate include the following functional silane-containing compounds and epoxy group-containing compounds.
- phenoplast type additives for the purpose of preventing electrical characteristics from being deteriorated by the backlight. Specific phenoplast type additives are shown below.
- the amount used is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component. is there. If the amount used is less than 0.1 part by mass, the effect of improving the adhesion cannot be expected, and if it exceeds 30 parts by mass, the orientation of the liquid crystal may deteriorate.
- the dielectric, conductive, A substance, and further, a crosslinkable compound for the purpose of increasing the hardness and density of the liquid crystal alignment film may be added.
- the liquid crystal alignment treatment agent of the present invention can be used as a liquid crystal alignment film without applying an alignment treatment in a vertical alignment application or the like after being applied onto a substrate and baked and then subjected to an alignment treatment by rubbing treatment or light irradiation.
- the substrate to be used is not particularly limited as long as it is a highly transparent substrate, and a glass substrate, an acrylic substrate, a plastic substrate such as a polycarbonate substrate, or the like can be used.
- an opaque material such as a silicon wafer can be used as long as it is only on one side of the substrate.
- a material that reflects light such as aluminum can be used for the electrode.
- the method for applying the liquid crystal aligning agent is not particularly limited, but industrially, it is generally performed by a method such as screen printing, offset printing, flexographic printing, or inkjet. Other coating methods include dip, roll coater, slit coater, spinner and the like, and these may be used depending on the purpose.
- Firing after applying the liquid crystal aligning agent on the substrate can be carried out by heating means such as a hot plate at 50 to 300 ° C., preferably 80 to 250 ° C., and the solvent can be evaporated to form a coating film. .
- the thickness of the coating film formed after baking is disadvantageous in terms of power consumption of the liquid crystal display element if it is too thick, and if it is too thin, the reliability of the liquid crystal display element may be lowered.
- the thickness is preferably 10 to 100 nm.
- the fired coating film is treated by rubbing or irradiation with polarized ultraviolet rays.
- the liquid crystal display element of the present invention is a liquid crystal display element obtained by obtaining a substrate with a liquid crystal alignment film from the liquid crystal aligning agent of the present invention by the method described above, and then preparing a liquid crystal cell by a known method.
- liquid crystal cell production prepare a pair of substrates on which a liquid crystal alignment film is formed, spray spacers on the liquid crystal alignment film of one substrate, and make the liquid crystal alignment film surface inside.
- Examples include a method of bonding the other substrate and injecting the liquid crystal under reduced pressure, or a method of sealing the liquid crystal after dropping the liquid crystal on the liquid crystal alignment film surface on which the spacers are dispersed, and the like.
- the thickness of the spacer at this time is preferably 1 to 30 ⁇ m, more preferably 2 to 10 ⁇ m.
- Step 1 Synthesis of 4-octanamide-2-nitrophenol
- 15.9 g (103 mmol) of 4-amino-2-nitrophenol, 300 mL of tetrahydrofuran, and 7.9 g (103 mmol) of pyridine were added.
- the system was cooled to 0 ° C., 16.3 g (103 mmol) of n-octanoyl chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature. After completion of the reaction, 50 mL of pure water was added and stirred.
- Step 3 Synthesis of 4-octanamide-2-tert-butoxycarbonylaminophenol
- Step 4 Synthesis of 2- (tert-butoxycarbonylamino) -4-octanamidophenyl 3,5-dinitrobenzoate
- 7.0 g (20.0 mmol) of HC-03-1, 80 mL of tetrahydrofuran, and 1.6 g (20.0 mmol) of pyridine were added.
- the system was cooled to 0 ° C., 5.5 g (20.0 mmol) of 3,5-dinitrobenzoyl chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature.
- Step 5 Synthesis of HC-01
- 2- (tert-butoxycarbonylamino-4-octanamidophenyl) 3,5-dinitrobenzoate 150 mL of tetrahydrofuran, and 5% palladium / carbon were added.
- 0.6 g was added and stirred at room temperature under a hydrogen atmosphere.
- palladium carbon was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator.
- Step 1 Synthesis of 3-tert-butoxycarbonylamino-4-aminonitrobenzene
- 25.0 g (163 mmol) of 3,4-diaminonitrobenzene, 250 mL of tetrahydrofuran, and 35.6 g (163 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate were added and stirred under reflux for 4 hours in a nitrogen atmosphere.
- the solvent was removed with a rotary evaporator, ethyl acetate was added, and the mixture was washed with a 10 mass% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water, and saturated brine. Then, it dried with magnesium sulfate, the magnesium sulfate was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator. The residue was washed with methanol and recrystallized using a mixed solvent of ethyl acetate and n-hexane (3: 7) to obtain 11.8 g of a pale yellow solid (yield 79%).
- Step 5 Synthesis of HC-02 In a 300 mL four-necked flask, 10.0 g (16.9 mmol) of N-4- (4-amylbenzoylamino) -3-tert-butoxycarbonylaminophenyl 3,5-dinitrobenzamide, 100 mL of tetrahydrofuran, and 10% 1.0 g of palladium carbon was added and stirred at room temperature under a hydrogen atmosphere. After completion of the reaction, palladium carbon was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator.
- Step 1 Synthesis of N-4- (4-amylbenzoylamino) -3-tert-butoxycarbonylaminophenyl 2,4-dinitrobenzamide
- a 300 mL four-necked flask 4.10 g (19.4 mmol) of 2,4-dinitrobenzoic acid, 150 mL of dichloromethane, and 20 mL of dimethylformamide were added, the system was cooled to 0 ° C., and 2.46 g of oxalyl chloride ( 19.4 mmol) was slowly added, and the mixture was returned to room temperature and stirred for 2 hours to prepare a 2,4-dinitrobenzoic acid chloride solution.
- the solvent was removed with a rotary evaporator, ethyl acetate was added, and the mixture was washed with a 10 mass% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water, and saturated brine. Then, it dried with magnesium sulfate, the magnesium sulfate was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator. The residue was dispersed and washed with methanol and recrystallized using a mixed solvent of dichloroethane and n-hexane (2: 8) to obtain 6.56 g of a light yellow solid (yield 63%).
- Step 1 Synthesis of 2-tert-butoxycarbonylamino-4-nitrophenol
- 12.3 g (79.8 mmol) of 2-amino-4-nitrophenol was added and stirred at room temperature.
- tetrahydrofuran was added and stirred at room temperature.
- 4-dimethyl 2.00 g (7.98 mol) of aminopyridine was added and stirred at room temperature.
- ethyl acetate was added and washed with water and saturated brine.
- Step 3 Synthesis of 4- (4-amylbenzoyloxy) -3-tert-butoxycarbonylamino aniline
- a 300 mL four-necked flask add 8.8 g (20.5 mol) of 4- (4-amylbenzoyloxy) -3-tert-butoxycarbonylaminonitrobenzene 2, 100 mL of tetrahydrofuran, and 0.9 g of 5% palladium carbon.
- the mixture was stirred at room temperature under a hydrogen atmosphere. After completion of the reaction, palladium carbon was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator. The residue was recrystallized using a mixed solvent of ethyl acetate and n-hexane (7: 3) to obtain 6.8 g of a white solid (yield 84%).
- Step 4 Synthesis of N-4- (4-amylbenzoyloxy) -3-tert-butoxycarbonylaminophenyl 3,5-dinitrobenzamide
- a 300 mL four-necked flask 6.8 g (17.1 mmol) of 4- (4-amylbenzoyloxy) -3-tert-butoxycarbonylaminoaniline, 100 mL of tetrahydrofuran, and 1.5 g (18.8 mmol) of pyridine added.
- the system was cooled to 0 ° C., 4.6 g (20.0 mol) of 3,5-dinitrobenzoyl chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature.
- Step 1 Synthesis of 6-tert-butoxycarbonylamino-m-cresol To a 300 mL four-necked flask was added 6.2 g (50.3 mmol) of 6-amino-m-cresol, 150 mL of tetrahydrofuran, and 14.2 g (55.3 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate. Stir. After completion of the reaction, ethyl acetate was added and washed with water and saturated brine. Then, it dried with magnesium sulfate, magnesium sulfate was removed by filtration, and the solvent was distilled off using a rotary evaporator to obtain 11.2 g of a white solid (yield 99%).
- Step 3 Synthesis of 4- (4-amylbenzoylamino) -2-tert-butoxycarbonylaminophenol
- 0.16 g (2.01 mmol) of pyridine were added and stirred at room temperature. After completion of the reaction, the solvent was distilled off with a rotary evaporator, ethyl acetate was added, and the mixture was washed with water and saturated brine.
- Step 4 Synthesis of 4- (4-Amylbenzoylamino) -2-tert-butoxycarbonylaminophenyl-3,5-dinitrobenzoate
- a 200 mL four-necked flask 5.00 g (12.5 mmol) of 4-amylbenzoylamino-2-tert-butoxycarbonylaminophenol, 80 mL of tetrahydrofuran, and 0.99 g (12.5 mmol) of pyridine were added.
- the system was cooled to 0 ° C., 2.9 g (12.5 mmol) of 3,5-dinitrobenzoyl chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature.
- Step 1 Synthesis of 2- (tert-butoxycarbonylamino) aniline To a 500 mL four-necked flask were added 50.0 g (462 mmol) of O-phenylenediamine, 300 mL of tetrahydrofuran, and 100.8 g (462 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate, and the mixture was refluxed for 4 hours under a nitrogen atmosphere.
- Step 2 Synthesis of 2-butenedioic acid (2Z)-, 3,5-dinitrobenzyl ester
- 25.0 g (126 mmol) of 3,5-dinitrobenzyl alcohol, 300 mL of chloroform, and 19.1 g (189 mmol) of triethylamine were added, and the system was cooled to 0 ° C. in a nitrogen atmosphere.
- 14.8 g (151 mmol) of acid was added, stirred for 2 hours, returned to room temperature, and reacted for 6 hours.
- Step 3 (Z) -3,5-dinitrobenzyl 4- (2- (tert-butoxycarbonylamino) phenylamino) -4-oxobut-2-enoate
- 2Z 2-butenedioic acid
- 3,5-dinitrobenzyl ester 200 mL
- THF 2-butenedioic acid
- 16.9 mmol 16.9 mmol
- triethylamine 1.71 g (16.9 mmol) of triethylamine.
- DMT-MM 4-methoxymorpholium chloride n-hydrate
- Step 1 Synthesis of 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol
- 13.6 g (134 mmol) of triethylamine, 50 mL of ethylene glycol, and 150 mL of tetrahydrofuran cool to 10 ° C. under a nitrogen atmosphere, and further add 25.0 g (134 mmol) of 2,4-dinitrofluorobenzene.
- the mixture was heated to 60 ° C. and reacted for 16 hours.
- the solvent was removed by a rotary evaporator, ethyl acetate was added, washed with water and saturated brine, and dried over magnesium sulfate.
- Second step (1) Synthesis of 2-butenedioic acid (2E)-, 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol ester (method utilizing isomerization reaction from maleic anhydride)
- 2E 2-butenedioic acid
- 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol ester (method utilizing isomerization reaction from maleic anhydride)
- 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol was weighed, 200 mL of chloroform and 4.43 g (43.8 mmol) of triethylamine were added, and anhydrous in an ice bath. 5.15 g (52.6 mmol) of maleic acid was added, slowly returned to room temperature, and stirred for 6 hours.
- Second step (2) Synthesis of 2-butenedioic acid (2E)-, 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol ester
- fumaryl chloride 10.0 (65.7 mmol) and chloroform 150 mL
- 2- (2,4-dinitrophenoxy) ethanol was further cooled.
- 10.0 g (43.8 mmol) of a dimethylacetamide solution (DMAc 50 mL) and a chloroform solution of 4.43 g (43.8 mmol) of triethylamine were slowly added, stirred for 2 hours, returned to room temperature, and reacted for 1 day.
- Step 5 Synthesis of HC-10
- (E)-(2,4-dinitrophenoxy) ethyl 4- (2- (tert-butoxycarbonylamino) phenylamino) -4-oxobut-2-enoate 9. 68 mmol
- tetrahydrofuran 50 mL
- 10% palladium carbon 0.50 g
- HC-06 4- (4-Amylbenzoylamino) -2-tert-butoxycarbonylamino 3,5-diaminobenzoate
- HC-07 [4- (4-Amylbenzoylamino) -2- (tert-butoxycarbonylamino) ) Phenyl] 2- (2,4-diaminophenyl) acetamide
- HC-08 (Z) -3,5-dinitrobenzyl 4- (2- (tert-butoxycarbonylamino) phenylamino) -4-oxobut-2- Enoate
- HC-09 (E)-(2,4-diaminophenoxy) ethyl 4- (2- (tert-butoxycarbonylamino) phenylamino) -4-oxobut-2-enoate HC-10: 2- (2, 4-Diaminophenoxy) ethyl 4- (2- (tert-butoxycarbonylamino) phenyl
- DMT-MM 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) 4-methoxymorpholium chloride n-hydrate ⁇ organic solvent>
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- ⁇ -BL ⁇ -butyrolactone
- BC Butyl cellosolve
- DPM Dipropylene glycol monomethyl ether
- the molecular weight of the polymer obtained by the polymerization reaction was determined by measuring the polyimide with a GPC (room temperature gel permeation chromatography) apparatus, and calculating the number average molecular weight and the weight average molecular weight as converted values of polyethylene glycol and polyethylene oxide.
- GPC room temperature gel permeation chromatography
- GPC device manufactured by Shodex (GPC-101) Column: manufactured by Shodex (series of KD803 and KD805) Column temperature: 50 ° C Eluent: N, N-dimethylformamide (as additives, lithium bromide-hydrate (LiBr ⁇ H 2 O) 30 mmol / L, phosphoric acid / anhydrous crystal (o-phosphoric acid) 30 mmol / L, tetrahydrofuran (THF ) Is 10 mL / L) Flow rate: 1.0 mL / min Standard sample for preparing calibration curve: TSK standard polyethylene oxide (molecular weight: about 900,000, 150,000, 100,000, 30,000) manufactured by Tosoh Corporation and polyethylene glycol manufactured by Polymer Laboratory (Molecular weight about 12,000, 4,000, 1,000).
- the imidation ratio of polyimide in the synthesis example was measured as follows. Add 20 mg of polyimide powder to an NMR sample tube (NMR sampling tube standard made by Kusano Kagaku), add 0.53 mL of deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6, 0.05 mass% TMS mixture), and apply ultrasonic waves. And completely dissolved. 500 MHz proton NMR of this solution was measured with an NMR measuring instrument (JNW-ECA500) manufactured by JEOL Datum.
- the imidation rate is determined based on protons derived from structures that do not change before and after imidation as reference protons, and the peak integrated value of these protons and proton peaks derived from NH groups of amic acid appearing in the vicinity of 9.5 to 10.0 ppm. It calculated
- Imidization rate (%) (1 ⁇ ⁇ x / y) ⁇ 100
- x is a proton peak integrated value derived from NH group of amic acid
- y is a peak integrated value of reference proton
- ⁇ is one NH group proton of amic acid in the case of polyamic acid (imidation rate is 0%) Is the number ratio of the reference proton to.
- the liquid crystal cell was produced as follows.
- a liquid crystal alignment treatment agent is spin-coated on a glass substrate with a transparent electrode, dried on a hot plate at 80 ° C. for 70 seconds, and then baked on a hot plate at 210 ° C. for 10 minutes to form a coating film having a thickness of 100 nm. I let you.
- this coating film surface was rubbed with a rubbing apparatus having a roll diameter of 120 mm using a rayon cloth under the conditions of a roll rotation speed of 1000 rpm, a roll traveling speed of 50 mm / sec, and an indentation amount of 0.3 mm.
- a substrate with a film was obtained.
- the liquid crystal alignment treatment with light was performed by irradiating the coating surface with linearly polarized UV light (UV wavelength: 313 nm, equivalent to 500 mJ) at an angle of 40 ° with respect to the normal line of the plate.
- a spacer of 6 ⁇ m is sprayed on the surface of the one liquid crystal alignment film, and then a sealant is printed thereon, and another sheet is obtained.
- the substrates are bonded so that the liquid crystal alignment film faces each other and the rubbing direction is perpendicular (twisted nematic liquid crystal cell), or for those irradiated with UV, the directions of irradiated polarized light are parallel (vertical). Orientation mode), the sealing agent was cured to produce an empty cell.
- liquid crystal MLC-2003 (Merck) is injected in the twisted nematic cell by vacuum injection, and liquid crystal MLC-6608 (Merck) is injected in the vertical alignment mode, and the injection port is sealed.
- a twisted nematic liquid crystal cell was obtained.
- a method for measuring physical properties and evaluating characteristics of each liquid crystal cell produced was described below. The results of the composition of each liquid crystal alignment treatment agent in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, the measurement of physical properties of each liquid crystal alignment film, and the evaluation of the characteristics are shown in Tables 2 to 4. .
- ⁇ Rubbing resistance evaluation> When producing a substrate with a liquid crystal alignment film by the method described in ⁇ Preparation of liquid crystal cell> above, the rubbing conditions are changed by changing the indentation amount to 0.5 mm, and a liquid crystal alignment film for rubbing resistance evaluation is produced. The surface was observed with a confocal laser microscope, and the following evaluation was performed. ⁇ : Scraping and rubbing scratches are not observed. ⁇ : Scraping and rubbing scratches are observed. X: A film
- ⁇ Measurement of pretilt angle> The twisted nematic liquid crystal cell or antiparallel cell produced by the method described in ⁇ Preparation of liquid crystal cell> above was heated at 105 ° C. for 5 minutes, and then the pretilt angle was measured. The pretilt angle was measured by “Axo Scan” manufactured by Axo Metric, using the Mueller matrix method.
- VHR voltage holding ratio
- backlight aging resistance Voltage holding ratio in the initial state of the liquid crystal cell produced by the method described in ⁇ Preparation of liquid crystal cell> and backlight aging (the liquid crystal cell is mounted on the backlight for the LCD panel and driven at 10 V AC for 2 weeks)
- the subsequent voltage holding ratio was measured.
- the voltage holding ratio was measured by applying a voltage of 4 V for 60 ⁇ s at a temperature of 90 ° C., measuring the voltage after 16.67 ms, and calculating how much the voltage could be held as the voltage holding ratio.
- the voltage holding ratio was measured using a voltage holding ratio measuring device (VHR-1) manufactured by Toyo Technica.
- Example 10 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.72 g (1.50 mmol) of HC-01, and 28.2 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed in a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-1) concentration of 15 mass%.
- PAA-1 polyamic acid
- PAA-1 polyamic acid
- a liquid crystal alignment treatment agent-1 was obtained by making a solution with a mass% and BC of 20 mass%.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 14,300, and the weight average molecular weight was 41,200.
- Example 11 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.80 g (1.5 mmol) of HC-02, and 28.6 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed in a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-2) concentration of 15% by mass.
- PAA-2 polyamic acid
- PAA-2 polyamic acid
- a liquid crystal alignment treatment agent-2 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 12,300, and the weight average molecular weight was 26,700.
- Example 12 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.80 g (1.5 mmol) of HC-03, and 28.6 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-3) concentration of 15% by mass.
- PAA-3 polyamic acid
- PAA-3 polyamic acid
- a liquid crystal aligning agent-3 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 9,800, and the weight average molecular weight was 26,900.
- Example 13 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.80 g (1.5 mmol) of HC-04, and 28.6 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed in a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-4) concentration of 15 mass%.
- PAA-4 polyamic acid
- this polyamic acid (PAA-4) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, and diluted to 6% by weight of polyamic acid (PAA-4) and 74% by weight of NMP. % And BC as a 20% by mass solution to obtain Liquid Crystal Alignment Agent-4.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 11,300, and the weight average molecular weight was 25,800.
- Example 14 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.54 g (1.5 mmol) of HC-05, and 27.1 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-5) concentration of 15% by mass.
- PAA-5 polyamic acid
- PAA-5 polyamic acid
- a liquid crystal aligning agent-5 was obtained by making a solution with a mass% and BC of 20 mass%.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 12,600, and the weight average molecular weight was 30,200.
- Example 15 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.80 g (1.5 mmol) of HC-06, and 28.6 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-6) concentration of 15% by mass.
- PAA-6 polyamic acid
- PAA-6 polyamic acid
- a liquid crystal alignment agent-6 was obtained by making a solution with a mass% of 20% by mass of BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 12,700, and the weight average molecular weight was 27,700.
- Example 16 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.82 g (1.5 mmol) of HC-07, and 28.7 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-7) concentration of 15% by mass.
- PAA-7 polyamic acid
- PAA-7 polyamic acid
- a liquid crystal aligning agent-7 was obtained by making a solution with a mass% and BC of 20 mass%.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 10,200, and the weight average molecular weight was 26,500.
- Example 17 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.71 g (1.5 mmol) of HC-10, and 28.1 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-8) concentration of 15% by mass.
- PAA-8 polyamic acid
- PAA-8 polyamic acid
- a liquid crystal alignment treatment agent-8 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 9,900, and the weight average molecular weight was 23,500.
- Example 18 As a diamine component, 2.00 g (5.60 mmol) of HC-05 and 17.4 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. Next, 1.08 g (5.49 mmol) of CBDA was added, returned to room temperature, and reacted for 24 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-9) concentration of 15 mass%.
- PAA-9 polyamic acid
- Example 19 As a diamine component in a 50 mL four-necked flask, 2.00 g (4.70 mol) of HC-08, 0.45 g (1.17 mmol) of PCH-7AB, and 20.3 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. . Next, 1.13 g (5.81 mmol) of CBDA was added, returned to room temperature, and reacted for 24 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-10) concentration of 15 mass%.
- PAA-10 polyamic acid
- PAA-10 polyamic acid
- a liquid crystal alignment treatment agent-10 was obtained by making a solution with a mass% and BC of 20 mass%.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 13,300, and the weight average molecular weight was 428,000.
- Example 20 As a diamine component in a 50 mL four-necked flask, 2.00 g (4.38 mol) of HC-09, 0.45 g (1.10 mmol) of PCH-7AB, and 19.7 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. . Next, 1.06 g (5.43 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-11) concentration of 15% by mass.
- PAA-11 polyamic acid
- PAA-11 polyamic acid
- 20 g of this polyamic acid (PAA-11) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 20.0 g of NMP and 10.0 g of BC, and diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-11) and 74% of NMP.
- a liquid crystal alignment treatment agent-11 was obtained in the form of a solution containing 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 10,700, and the weight average molecular weight was 35,300.
- Example 21 As a diamine component in a 100 mL four-necked flask, 0.307 g (2.52 mmol) of 3-ABA, 0.384 g (1.89 mmol) of 2,4-DAA, and 1.00 g (1.89 mol) of HC-02 And 12.3 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. Next, 0.412 g (1.89 mmol) of PMDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
- Example 22 As a diamine component in a 100 mL four-necked flask, 3-ABA 0.307 g (2.52 mmol), 2,4-DAA 0.384 g (1.89 mmol), HC-03 1.00 g (1.89 mol) And 12.3 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. Next, 0.412 g (1.89 mmol) of PMDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Further, 0.964 g (4.91 mmol) of CBDA was added and reacted at room temperature in a nitrogen atmosphere for 16 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-13) concentration of 20 mass%.
- PAA-13 polyamic acid
- the number average molecular weight of this polyimide was 9,800, and the weight average molecular weight was 23,500. Further, the imidization ratio was 89%. 12.00 g of ⁇ -BL was added to 2.00 g of polyimide (SPI-2), and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. The polyimide was completely dissolved at the end of stirring. Further, ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. Polyimide (SPI-2) was 5 mass%, ⁇ -BL was 65 mass%, BC Was 15% by mass and DPM was 15% by mass, thereby obtaining a liquid crystal aligning agent-13.
- Example 23 As a diamine component in a 100 mL four-neck flask, 0.308 g (2.52 mmol) of 3-ABA, 0.384 g (1.89 mmol) of 2,4-DAA, and 1.00 g (0.89 mol) of HC-04 And 12.3 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. Next, 0.412 g (1.89 mmol) of PMDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
- Example 24 As a diamine component in a 100 mL four-necked flask, 3-ABA 0.308 g (2.52 mmol), 2,4-DAA 0.384 g (1.89 mmol), HC-06 1.00 g (0.89 mol) And 12.3 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. Next, 0.412 g (1.89 mmol) of PMDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Further, 0.964 g (4.91 mmol) of CBDA was added and reacted at room temperature in a nitrogen atmosphere for 16 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-15) concentration of 20 mass%.
- PAA-15 polyamic acid
- the number average molecular weight of this polyimide was 13,200, and the weight average molecular weight was 29,400. Moreover, the imidation ratio was 85%. 12.00 g of ⁇ -BL was added to 2.00 g of polyimide (SPI-4), and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. The polyimide was completely dissolved at the end of stirring. Further, ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. Polyimide (SPI-4) was 5 mass%, ⁇ -BL was 65 mass%, BC Was 15% by mass and DPM was 15% by mass, thereby obtaining a liquid crystal aligning agent-15.
- Example 25 As a diamine component in a 100 mL four-neck flask, 0.298 g (2.44 mmol) of 3-ABA, 0.372 g (1.83 mmol) of 2,4-DAA, and 1.00 g (0.83 mol) of HC-04 And 12.0 g of NMP were added and cooled to about 10 ° C. Next, 0.399 g (1.83 mmol) of PMDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
- 0.933 g (4.76 mmol) of CBDA was added and reacted at room temperature in a nitrogen atmosphere for 16 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-16) concentration of 20 mass%.
- PAA-16 polyamic acid
- the reaction solution was cooled to about room temperature and then slowly poured into 150 mL of methanol cooled to about 10 ° C. with stirring to precipitate a solid.
- the precipitated solid was collected, further dispersed and washed twice with 100 mL of methanol, and dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a yellowish brown powder of polyimide (SPI-5).
- the number average molecular weight of this polyimide was 10,700, and the weight average molecular weight was 22,800.
- the imidation ratio was 87%.
- 12.00 g of ⁇ -BL was added to 2.00 g of polyimide (SPI-5), and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours.
- the polyimide was completely dissolved at the end of stirring.
- ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours.
- Polyimide (SPI-5) was 5 mass%
- ⁇ -BL was 65 mass%
- BC was A liquid crystal aligning agent-16 having 15% by mass and DPM of 15% by mass was obtained.
- Example 26 In a 100 mL four-necked flask, 2.37 g (9.12 mmol) of CBDE, 0.813 g (7.52 mmol) of p-PDA, 1.00 g (1.88 mmol) of HC-02, and 30 NMP were used as diamine components. 0.7g and 0.475 g (4.70 mmol) of triethylamine were added and cooled to about 10 ° C. Next, 7.80 g (28.2 mmol) of DMT-MM was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid ester (PAE-1) concentration of 12 mass%.
- PAE-1 polyamic acid ester
- polyimide was completely dissolved at the end of stirring. Further, ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. Polyimide (PAE-1) was 5 mass%, ⁇ -BL was 65 mass%, BC Was 15% by mass and DPM was 15% by mass, thereby obtaining a liquid crystal aligning agent-17.
- this polyamic acid (PAA-17) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, and diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-17) and 74% of NMP.
- a liquid crystal alignment agent-18 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 18,300, and the weight average molecular weight was 43,200.
- this polyamic acid (PAA-18) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-18), and 74% of NMP.
- a liquid crystal alignment agent-19 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 97,000, and the weight average molecular weight was 19,200.
- the precipitated solid was recovered, further dispersed and washed twice with 150 mL of methanol, and dried under reduced pressure at 100 ° C. to obtain a yellowish brown powder of polyimide (SPI-6).
- the number average molecular weight of this polyimide was 10,700, and the weight average molecular weight was 22,800. Moreover, the imidation ratio was 88%.
- 12.00 g of ⁇ -BL was added to 2.00 g of polyimide (SPI-6), and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. The polyimide was completely dissolved at the end of stirring. Further, ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours.
- Polyimide (SPI-6) was 5 mass%, ⁇ -BL was 65 mass%, BC Was 15% by mass and DPM was 15% by mass to obtain a liquid crystal aligning agent-21.
- polyimide was completely dissolved at the end of stirring. Further, ⁇ -BL 8.0 g, BC 6.0 g, and DPM 6.0 g were added to this solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 20 hours. Polyimide (PAE-2) was 5 mass%, ⁇ -BL was 65 mass%, BC Was 15% by mass and DPM was 15% by mass to obtain a liquid crystal aligning agent-24.
- Examples 10 to 18 are compared with Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that Examples 10 to 18 have improved rubbing resistance, high VHR, and excellent backlight aging resistance.
- Comparative Example 3 structure in which no cyclization reaction occurs
- Comparative Example 3 has a smaller pretilt angle than that of Example 17, and improves rubbing resistance and VHR aging resistance. It can be seen that is excellent.
- Examples 19 and 20 and Comparative Example 6. the development of pretilt was confirmed, indicating that the liquid crystal aligning agent is useful in the photoalignment method.
- Example 21 to 25 and Comparative Examples 4 and 5 when the liquid crystal alignment treatment agent was printed on the substrate, pinholes and oblique unevenness were confirmed. In Examples 21 to 25, printability was excellent, no such defects were confirmed, pretilt expression was confirmed, and the effect of improving the backlight aging resistance of VHR could be confirmed. .
- Example 26 and Comparative Example 7 were compared, Example 26 had good printability and resulted in improved rubbing resistance and VHR backlight aging resistance.
- Step 1 Synthesis of 4- (trans-4-amylcyclohexanecarboxamide) -3- (tert-butoxycarbonylamino) nitrobenzene
- 5.16 g (20.0 mmol) of trans-4-amylcyclohexanecarboxylic acid was weighed and dissolved by adding 50 mL of THF, and 3.33 g (28.0 mmol) of thionyl chloride in an ice bath. was slowly added dropwise. Thereafter, the temperature was returned to room temperature and reacted for 2 hours to form 4-amylcyclohexanecarboxylic acid chloride.
- Step 3 Synthesis of 4- (trans-4-amylcyclohexanecarboxylamido) -3- (tert-butoxycarbonylamino) phenyl 3,5-dinitrobenzamide
- 4.79 g (11.9 mmol) of 4- (trans-4-amylcyclohexanecarboxylamido) -3- (tert-butoxycarbonylamino) aniline
- 80 mL of tetrahydrofuran and 1.10 g of pyridine.
- Step 3 Synthesis of 4-[(trans-4-pentylcyclohexyl) benzamide] -3- (tert-butoxycarbonylamino) phenyl 3,5-dinitrobenzamide
- 5.94 g (12.4 mmol)
- Example 29 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.81 g (1.5 mmol) of HC-11, and 28.6 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed in a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-23) concentration of 15 mass%.
- PAA-23 polyamic acid
- Example 30 As a diamine component, 1.46 g (13.5 mol) of p-PDA, 0.94 g (1.5 mmol) of HC-12, and 29.4 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.79 g (14.3 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-24) concentration of 15% by mass.
- PAA-24 polyamic acid
- this polyamic acid (PAA-24) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, and diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-24) and 74% of NMP.
- a liquid crystal aligning agent-26 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 13,700, and the weight average molecular weight was 28,200.
- Example 31 As a diamine component, 1.06 g (10.5 mol) of p-PDA, 2.48 g (4.5 mmol) of HC-11, and 36.4 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.88 g (14.7 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the reaction was carried out under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-25) concentration of 15 mass%.
- PAA-25 polyamic acid
- this polyamic acid (PAA-25) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, and diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-25) and 74% of NMP.
- a liquid crystal alignment treatment agent-27 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 17,200, and the weight average molecular weight was 38,900.
- Example 32 As a diamine component, 1.06 g (10.5 mol) of p-PDA, 2.82 g (4.5 mmol) of HC-12, and 38.3 g of NMP were added to a 50 mL four-necked flask and cooled to about 10 ° C. . Next, 2.88 g (14.7 mmol) of CBDA was added, the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted under a nitrogen atmosphere for 24 hours to obtain a solution having a polyamic acid (PAA-26) concentration of 15% by mass.
- PAA-26 polyamic acid
- this polyamic acid (PAA-26) solution was transferred to a 100 mL Erlenmeyer flask, diluted by adding 30.0 g of NMP and 15.0 g of BC, diluted to 6% by mass of polyamic acid (PAA-26), and 74% of NMP.
- a liquid crystal aligning agent-28 was obtained by making a solution with 20% by mass and 20% by mass BC.
- the number average molecular weight of this polyamic acid was 19,600, and the weight average molecular weight was 42,200.
- the liquid crystal display element manufactured using the liquid crystal aligning agent of the present invention has high reliability, including a large-screen high-definition liquid crystal television, a TN liquid crystal display element, an STN liquid crystal display element, a TFT liquid crystal display element, VA It is useful as a liquid crystal display element, an IPS liquid crystal display element, an OCB liquid crystal display element, and the like.
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Abstract
Description
このような問題を解決するために、少量で比較的高いプレチルト角が得られる環構造を側鎖に有するジアミン(例えば、特許文献5参照)を少量用いることで側鎖の量を減らし、基板への塗布性を向上させる方法も行なわれている。環構造を側鎖に有するジアミンはN-メチルピロリドン(以下、NMPともいう。)のような極性溶媒への溶解性が悪いものが多く、得られる重合体の品質にバラつきが生じるなどの問題が起こる可能性がある。
(1)下記式[1]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の反応で得られる、ポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドなる群より選ばれる少なくとも1つの重合体を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
(3)前記式[2]のAが、式[3]で表される第三級ブトキシカルボニル基である上記(1)又は(2)に記載の液晶配向処理剤。
(5)前記式[6]の[-S4-R3-]が、下記式[4]で表され、かつC1、C2のどちらか一方が式[4]の構造を有する上記(1)~(4)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(7)前記式[2]において、C1が単結合である上記(1)~(5)のいずれに記載の液晶配向処理剤。
(8)前記式[2]において、B1が-O-又はNH-である上記(1)~(7)のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
(9)前記式[4]において、B2が-O-又はNH-である上記(5)に記載の液晶配向処理剤。
(12)上記(1)~(10)のいずれかに記載の液晶配向処理剤を用いた液晶配向膜であり、光照射により配向処理を行う液晶配向膜。
(13)上記(11)又は(12)に記載の液晶配向膜を具備した液晶表示素子。
さらに、本発明のジアミンは、熱脱離性基として、嵩高いBoc基などを有するため、ジアミンを(縮)重合する際の有機溶媒、特に、NMPなどの極性溶媒に対する溶解性が非常に高く、重合時のハンドリングが良好である。
また、本発明のジアミンを用いて得られるポリイミド前駆体やポリイミドを用いた液晶配向処理剤は塗布・成膜性に優れ、光の照射に曝されても電圧保持率の低下が抑制された液晶配向膜が得られ、さらに、液晶配向処理剤は、光配向法においても使用することができる。
フェニレンジアミン骨格の有するアミノ基は、第一級アミノ基が好ましいが、第二級アミノ基であってもよく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの比較的分子量の小さなアルキル基がアミノ基に置換されていてもよい。
S1、S2の具体例を、(S-1)~(S-11)に示すが、これらに限定されない。
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-、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。
R4、R5は、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、モノマーの形状が粘体状になり、扱いにくくな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。特に好ましいS1、S2は、単結合、-O-、-NHCO-、又は-COO-、である。
また、ベンゼン環やシクロへキサン環を導入した場合、プレチルト角の発現能は向上するため、R1は炭素数の少ないアルキル基が好ましい。好ましいR1の炭素数は、1~12であり、より好ましくは3~10である。
式[1]中のジアミノベンゼン骨格において、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。具体的なアミノ基の位置としては、側鎖の置換位置に対し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、又は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点から、2,4の位置、2,5の位置、又は3,5の位置が好ましい。合成の容易性も加味すると、2,4の位置(式1-1)、又は3,5の位置(式1-2)が好ましい。
上記式[2]中のAで表示される熱脱離性基は、本発明の液晶配向処理剤の焼成温度である、好ましくは150℃以上、より好ましくは170~300℃、特に好ましくは180~250℃において、熱による脱離が可能な有機基であれば特に限定はされない。
熱脱離性基としては、ベンジルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、第三級ブトキシカルボニル基(Boc基)などに代表されるカルバメート系の有機基が挙げられる。熱による脱離の効率が良く、比較的低い温度で脱離し、脱離した際に無害な気体である点から、Boc基が特に好ましい。
また、式[2]中のB1は、-CH2-、-O-、-NH-、及び-S-から選ばれる二価の有機基を表し、特に限定されないが、入手性、環化反応の収率、配向膜の電気得性などの点では、-O-又はNH-が特に好ましい。
式[2]中のnについては、焼成によりBoc基がはずれてアミノ基が生じたした際、n=0のときは5員環複素環を形成し、n=1のときは6員環複素環を形成することができる。しかし、n=1の場合、アミノ基とカルボニル基の炭素の距離が遠のき、環化反応が起こりにくくなるため、環化反応の効率の点ではn=0が好ましい。
S3、S4の具体例は、前記式[S-1]~[S-11]と同様であるが、これ以外の連結基であってもよい。
例えば、メチレン基、1,1-エチレン基、1,2-エチレン基、1,1-プロピレン基、1,2-プロピレン基、1,3-プロピレン基、1,2-ブチレン基、1,4-ブチレン基、2,3-ブチレン基、1,6-へキシレン基、1,8-オクチレン基、1,10-デシ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、1,1-シクロへキシレン基、1,2-シクロへキシレン基、1,4-シクロへキシレン基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。
R2、R3は、炭素数が少ないほうが、モノマーが固体になりやすく、液晶配向膜として用いた際、プレチルト角の安定性が向上するため、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数1~6のアルケニレン基、又は炭素数1~6のアルキニレン基が好ましい。
式[6]中、C1の結合位置としては、Boc基で保護されたアミノ基の置換位置から見て4位、又は5位が好ましいが、4位、5位のどちらにおいても環化後の構造は同じになるため、特に限定されない。
式[4]で表される構造が、光によって種々の反応を起こす部位となる。式中、B2は単結合、フェニル基、-CH2-、-O-、-NH-、-NR10-、及び-S-から選ばれる二価の有機基を表し、合成の容易さや原料の入手性の点では-O-、又は-NH-が特に好ましい。R10は炭素数1~6の二価の炭化水素を示す。
式[4]のオレフィン部位は、C1では、合成のし易さからE体が好ましい。この場合、式[2]はシンナメート誘導体と同義となるため、光反応のしやすさから特に好ましい。
一方、C2におけるオレフィン部位は特に限定はされない。また、C2が式[4]で表させる構造を含む場合、熱により環化することで光反応活性となる。逆に環化していない場合においては、光反応は起こりにくく、モノマーやそれを用いた液晶配向処理剤や液晶配向膜は、紫外線による劣化などの影響が従来のシンナメート系よりも少なくなることが考えられ、そのような点では、C2が式[4]の構造であるものがより好ましい。
ジアミンの構造の具体例を以下に示す。
一般式[2]のC1、C2で表される連結基において、好ましいC1、C2の構造としては、下記式[6]で表す二価の有機基が挙げられる。
ジアミン中にオレフィン構造を導入する場合、E(トランス)体とZ(シス)の構造異性体のどちらでも同様な効果が得られる。E体を合成する場合はフマル酸を用いることで合成でき、Z体はマレイン酸を用いることで合成できる。E体の合成法としては、Z体の異性化反応を利用して合成する方法もあり、フマル酸を経由する合成法よりも選択性に優れ、収率良く合成できるため、E体、Z体に関わらずマレイン酸を用いる方法が好ましい。
本発明における重合体とは、ポリイミド前駆体、該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド、ポリアミドを指す。ここで、ポリイミド前駆体とは、ポリアミック酸及びポリアミック酸エステルを指す。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る。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応や、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを適当な縮合剤、及び塩基の存在下にて反応させることによりポリアミック酸エステルを得ることができる。更には、上記ポリアミック酸を脱水閉環させる、又はポリアミック酸エステルを高温で加熱し、脱アルコールを促し、閉環させることにより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。
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。また、本発明のポリアミック酸エステルは、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ジエステルジクロリドを塩基存在下で反応させる、又はテトラカルボン酸ジエステルとジアミンを適当な縮合剤、及び塩基の存在下にて反応させることによって得られる。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る、あるいはポリアミック酸エステルを加熱閉環させることにより得られる。かかるポリアミック酸、ポリアミック酸エステル及びポリイミドのいずれも液晶配向膜を得るための重合体として有用である。
液晶のプレチルト角を大きくするという目的では、ジアミン成分の1mol%以上が式[1]で表されるジアミンであることが好ましい。式[1]の側鎖構造や液晶の配向モードにより好ましい含有量は異なるため、好ましい含有量は必ずしも設定できないが、TNモード、OCBモードなどにおいては水平配向規制力も加味する必要があるため、重合に用いられる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は、1~50mol%が好ましく、特に好ましくは5~30mol%が好ましい。
上記ジアミン成分において、式(1)で表されるジアミンが100mol%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(以下、その他のジアミンともいう。)の具体例は、以下の通りである。
芳香族ジアミン類の例としては、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-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、3,5-ジアミノトルエン、1,4-ジアミノ-2-メトキシベンゼン、2,5-ジアミノ-p-キシレン、1,3-ジアミノ-4-クロロベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、1,4-ジアミノ-2,5-ジクロロベンゼン、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビベンジル、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-3,3’―ジメチルジフェニルメタン、2,2’-ジアミノスチルベン、4,4’-ジアミノスチルベン、4,4’-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フィド、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’-ジアミノベンゾフェノン、1,3-ビス(3-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-アミノフェノキシ)ベンゼン、3,5-ビス(4-アミノフェノキシ)安息香酸、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビベンジル、2,2-ビス[(4-アミノフェノキシ)メチル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフロロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,1-ビス(4-アミノフェニル)シクロヘキサン、α、α’-ビス(4-アミノフェニル)-1,4-ジイソプロピルベンゼン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、2,2-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフロロプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、2,4-ジアミノジフェニルアミン、1,8-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノアントラキノン、1,3-ジアミノピレン、1,6-ジアミノピレン、1,8―ジアミノピレン、2,7-ジアミノフルオレン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)テトラメチルジシロキサン、ベンジジン、2,2’-ジメチルベンジジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)ブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)ペンタン、1,6-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)ヘプタン、1,8-ビス(4-アミノフェニル)オクタン、1,9-ビス(4-アミノフェニル)ノナン、1,10-ビス(4-アミノフェニル)デカン、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)ヘキサン、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、ジ(4-アミノフェニル)プロパン-1,3-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)ブタン-1,4-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)ペンタン-1,5-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)ヘキサン-1,6-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)ヘプタン-1,7-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)オクタン-1,8-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)ノナン-1,9-ジオエート、ジ(4-アミノフェニル)デカン-1,10-ジオエート、1,3-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕プロパン、1,4-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕ブタン、1,5-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕ペンタン、1,6-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘキサン、1,7-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕ヘプタン、1,8-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕オクタン、1,9-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕ノナン、1,10-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ〕デカンなどが挙げられる。
脂肪族ジアミン類の例としては、1,2-ジアミノエタン、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-ジアミノヘキサン、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、1,3-ジアミノ-2,2-ジメチルプロパン、1,6-ジアミノ-2,5-ジメチルヘキサン、1,7-ジアミノ-2,5-ジメチルヘプタン、1,7-ジアミノ-4,4-ジメチルヘプタン、1,7-ジアミノ-3-メチルヘプタン、1,9-ジアミノ-5-メチルヘプタン、1,12-ジアミノドデカン、1,18-ジアミノオクタデカン、1,2-ビス(3-アミノプロポキシ)エタンなどが挙げられる。
(S6は、-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COOCH2-、又は-CH2OCO-を示し、R7は炭素数1~22を有する、アルキル基、アルコキシ基、フッ素含有アルキル基若しくはフッ素含有アルコキシ基である。)
また、以下のジアミンを併用させてもよい。
式[DA-27]、式[DA-28]等のジアミンを含有させることにより、液晶配向膜とした際の電圧保持特性を向上させることができ、式[DA-29]~[DA-34]のジアミンは蓄積電化の低減に効果がある。
その他のジアミン化合物は、液晶配向膜とした際の液晶配向性、電圧保持特性、蓄積電荷などの特性に応じて、1種類又は2種類以上を混合して使用することもできる。
脂環式構造又は脂肪族構造を有するテトラカルボン酸二無水物としては、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、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4-ジカルボキシ-1-シクロヘキシルコハク酸二無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、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-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、シス-3,7-ジブチルシクロオクタ-1,5-ジエン-1,2,5,6-テトラカルボン酸二無水物、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-3,4:7,8-二無水物、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-4,5:11,12-二無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンー1,2-ジカルボン酸無水物などが挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、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)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、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
本発明のポリアミド酸エステル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ジアルキルエステルは特に限定されない。その具体例を以下に挙げる。
脂肪族テトラカルボン酸ジエステルの具体例としては、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、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ジアルキルエステル、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,4,5-テトラヒドロフランテトラカルボン酸ジアルキルエステル、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,4-ジカルボキシ-1-シクロヘキシルコハク酸ジアルキルエステル、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ジアルキルエステル、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸ジアルキルエステル、ビシクロ[3,3,0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、3,3’,4,4’-ジシクロヘキシルテトラカルボン酸ジアルキルエステル、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸ジアルキルエステル、シス-3,7-ジブチルシクロオクタ-1,5-ジエン-1,2,5,6-テトラカルボン酸ジアルキルエステル、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-3,4:7,8-ジアルキルエステル、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-4,5:11,12-ジアルキルエステル、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンー1,2-ジカルボンジアルキルエステルなどが挙げられる。
本発明のポリアミドを得るためにジアミン成分と反応させるジカルボン酸は特に限定されない。ジカルボン酸又はその誘導体の脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、マロン酸、蓚酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ムコン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジエチルコハク酸、アゼライイン酸、セバシン酸、スベリン酸等を挙げることができる。
上記の各種ジカルボン酸は、酸ジハライドあるい酸無水物の構造のものであってもよい。これらのジカルボン酸類は、特に直線的な構造のポリアミドを与えることが可能なジカルボン酸類であることが液晶分子の配向性を保つ上から好ましい。これらの中でも、テレフタル酸、イソテレフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4,4'-ビフェニルジカルボン酸、4,4'-ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4'-ジフェニルエタンジカルボン酸、4,4'-ジフェニルプロパンジカルボン酸、4,4'-ジフェニルヘキサフルオロプロパンジカルボン酸、2,2-ビス(フェニル)プロパンジカルボン酸、4、4鋳タ-フェニルジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ピリジンジカルボン酸又はこれらの酸ジハライド等が好ましく用いられる。これらの化合物には異性体が存在するものもあるが、それらを含む混合物であってもよい。また、2種以上の化合物を併用してもよい。
ジカルボン酸とジアミン成分との反応により、本発明のポリアミドを得るにあたっては、公知の合成手法を用いることができる。一般的にはジカルボン酸とジアミン成分とを有機溶媒中で反応させる方法である。
テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分との反応により、本発明のポリアミック酸を得る方法は、既知の手法を用いることができる。一般的にはテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを有機溶媒中で反応させる方法である。テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応は、有機溶媒中で比較的容易に進行し、かつ副生成物が発生しない点で有利である。
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、ジペンテン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオキサン、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、ジグライム、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。さらに、ポリアミド酸を溶解させない溶媒であっても、生成したポリアミド酸が析出しない範囲で、上記溶媒に混合して使用してもよい。
テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを有機溶媒中で反応させる際には、ジアミン成分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成分を添加する方法、テトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを交互に添加する方法などが挙げられ、これらのいずれの方法を用いても良い。また、テトラカルボン酸二無水物又はジアミン成分が複数種の化合物からなる場合は、あらかじめ混合した状態で反応させても良く、個別に順次反応させても良く、さらに個別に反応させた低分子量体を混合反応させ高分子量体としても良い。
ポリアミド酸の重合反応においては、テトラカルボン酸二無水物の合計モル数と、ジアミン成分の合計モル数の比は、0.8~1.2であることが好ましく、0.9~1.1がより好ましい。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が1.0に近いほど生成するポリアミド酸の分子量は大きくなる。
本発明のポリイミドは、前記のポリアミド酸を脱水閉環させて得られるポリイミドであり、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、アミド酸基の脱水閉環率(イミド化率)は、必ずしも100%である必要はなく、用途や目的に応じて任意に調整することができる。
ポリアミド酸をイミド化させる方法としては、ポリアミド酸の溶液をそのまま加熱する熱イミド化法、及びポリアミド酸の溶液に触媒を添加する触媒イミド化法が挙げられる。
ポリアミド酸を溶液中で熱イミド化させる場合の温度は、100~400℃、好ましくは120~250℃であり、イミド化反応により生成する水を系外に除きながら行うのが好ましい。
ポリアミック酸エステルを合成する方法としては、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとの反応や、テトラカルボン酸ジエステルとジアミンを適当な縮合剤、及び塩基の存在下にて反応させる方法、又は、予めポリアミック酸を重合し、高分子反応を利用してアミック酸中のカルボン酸をエステル化する方法が挙げられる。
具体的には、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドとジアミンとを塩基と有機溶剤の存在下で-20~150℃、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合成することができる。
縮合剤存在下にて縮合重合を行なう場合、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、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジンー2-イル)4-メトキシモルホリウムクロリド n-水和物などの縮合剤が使用できる。
上記の反応に用いる溶媒は、上記したポリアミック酸を重合する際に用いられる溶媒と同じものが使用でき、モノマー及び重合体の溶解性からN-メチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン等が好ましく、これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。合成時の重合体の濃度は、重合体の析出が起こりにくく、かつ高分子量体が得やすいという点から、1~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。また、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドの加水分解を防ぐため、ポリアミック酸エステルの合成に用いる溶媒はできるだけ脱水されていることが好ましく、窒素雰囲気中で反応を行ない、外気の混入を防ぐのが好ましい。
ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリイミド等の反応溶液から、生成した重合体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るのが好ましい。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、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重合体は、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できる。また、沈殿回収した重合体を、有機溶媒に再溶解させ、再沈殿し、回収する操作を、2~10回繰り返すと、重合体中の不純物を少なくすることができる。この際の貧溶媒として、例えば、アルコール類、ケトン類、炭化水素などが挙げられ、これらの内から選ばれる3種類以上の貧溶媒を用いると、より一層精製の効率が上がるので好ましい。
本発明の液晶配向処理剤に含有される重合体の分子量は、得られる塗膜の強度、塗膜形成時の作業性、及び塗膜の均一性を考慮した場合、GPC(Gel Permeation Chromatography)法で測定した重量平均分子量で5,000~1,000,000とするのが好ましく、より好ましくは、10,000~150,000である。
本発明の液晶配向処理剤は、液晶配向膜を形成するための塗布液であり、樹脂被膜を形成するための樹脂成分が有機溶媒に溶解した溶液である。ここで、前記の樹脂成分は、上記した本発明の重合体から選ばれる少なくとも一種の重合体を含む。樹脂成分の液晶配向処理剤中の含有量は、1~20質量%が好ましく、より好ましくは3~15質量%、特に好ましくは3~10質量%である。
樹脂成分は、全てが本発明の重合体であってもよく、それ以外の他の重合体が混合されていてもよい。その際、樹脂成分中における前記他の重合体の含有量は0.5~15質量%、好ましくは1~10質量%である。
かかる他の重合体は、例えば、テトラカルボン酸ニ無水物成分と反応させるジアミン成分として、特定ジアミン化合物以外のジアミン化合物を使用して得られるポリアミド酸又はポリイミドなどが挙げられる。
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-メチルカプロラクタム、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、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、1,3-ジメチル-イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライム、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノンなどが挙げられる。これらは単独で使用しても、混合して使用してもよい。
膜厚の均一性や表面平滑性を向上させる溶媒(貧溶媒)の具体例としては、次のものが挙げられる。
例えば、イソプロピルアルコール、メトキシメチルペンタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール-tert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノアセテートモノプロピルエーテル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、トリプロピレングリコールメチルエーテル、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジイソプロピルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジイソブチレン、アミルアセテート、ブチルブチレート、ブチルエーテル、ジイソブチルケトン、メチルシクロへキセン、プロピルエーテル、ジヘキシルエーテル、1-ヘキサノール、n-へキサン、n-ペンタン、n-オクタン、ジエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸メチルエチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸、3-メトキシプロピオン酸プロピル、3-メトキシプロピオン酸ブチル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、1-ブトキシ-2-プロパノール、1-フェノキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセテート、プロピレングリコール-1-モノエチルエーテル-2-アセテート、ジプロピレングリコール、2-(2-エトキシプロポキシ)プロパノール、乳酸メチルエステル、乳酸エチルエステル、乳酸n-プロピルエステル、乳酸n-ブチルエステル、乳酸イソアミルエステルなどの低表面張力を有する溶媒などが挙げられる。
これらの貧溶媒は1種類でも複数種類を混合して用いてもよい。上記溶媒を用いる場合は、液晶配向処理剤に含まれる溶媒全体の5~80質量%であることが好ましく、より好ましくは20~60質量%である。
より具体的には、例えば、エフトップEF301、EF303、EF352(トーケムプロダクツ社製)、メガファックF171、F173、R-30(大日本インキ社製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム社製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子社製)などが挙げられる。これらの界面活性剤の使用割合は、液晶配向処理剤に含有される樹脂成分の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。
例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、2-アミノプロピルトリメトキシシラン、2-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-エトキシカルボニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N-トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10-トリメトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、10-トリエトキシシリル-1,4,7-トリアザデカン、9-トリメトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、9-トリエトキシシリル-3,6-ジアザノニルアセテート、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビス(オキシエチレン)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2-ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6-テトラグリシジル-2,4-ヘキサンジオール、N,N,N’,N’,-テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’,-テトラグリシジル-4、4’-ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。
本発明の液晶配向処理剤には、上記の他、本発明の効果が損なわれない範囲であれば、液晶配向膜の誘電率、導電性などの電気特性を変化させる目的で、誘電体、導電物質、さらには、液晶配向膜にした際の膜の硬度や緻密度を高める目的の架橋性化合物等を添加してもよい。
本発明の液晶配向処理剤は、基板上に塗布し、焼成した後、ラビング処理や光照射などで配向処理をし、又は垂直配向用途などでは配向処理無しで液晶配向膜として用いることができる。この際、用いる基板としては透明性の高い基板であれば特に限定されず、ガラス基板、アクリル基板、ポリカーボネート基板などのプラスチック基板などを用いることができる。また、液晶駆動のためのITO電極などが形成された基板を用いることがプロセスの簡素化の点から好ましい。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ニウム等の光を反射する材料も使用できる。
液晶配向処理剤の塗布方法は、特に限定されないが、工業的には、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェットなどの方法で行うが一般的である。その他の塗布方法としては、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。
本発明の液晶表示素子は、上記した手法により本発明の液晶配向処理剤から液晶配向膜付き基板を得た後、公知の方法で液晶セルを作製し、液晶表示素子としたものである。
2-(Tert-ブトキシカルボニルアミノ)-4-オクタナミドフェニル 3,5-ジアミノベンゾエート(HC-01)の合成
4-オクタナミド-2-ニトロフェノールの合成
500mL(ミリリットル)の四口フラスコに、4-アミノ-2-ニトロフェノールを15.9g(103mmol)、テトラヒドロフランを300mL、及びピリジンを7.9g(103mmol)加えた。系内を冷却して0℃にし、n-オクタノイルクロリドを16.3g(103mmol)加え、室温で攪拌した。反応終了後、純水を50mL加えて攪拌した後、反応終了後、酢酸エチルを加えて有機層を分離し、有機層を水、及び、飽和食塩水で洗浄した。その後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過により硫酸マグネシウムを除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。得られた固体を酢酸エチルとn-ヘキサンの混合溶媒(3:7(体積比、以下同様である。))を用いて再結晶を行い、薄黄色の固体27.0gを得た(収率94%)。
4-オクタナミド-2-アミノフェノールの合成
4-オクタナミド -2-tert-ブトキシカルボニルアミノフェノールの合成
2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)-4-オクタナミドフェニル 3,5-ジニトロベンゾエートの合成
HC-01の合成
なお、本発明の実施例における化合物の同定は、1H-NMR(1Hの核磁気共鳴、Varian社製、機種:INOVA400)により行った。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ9.92 (s,1H),8.73 (s,1H),7.89 (s,1H),7.40-7.43 (d,1H),6.99-7.01 (d,1H),6.58 (s,2H),6.09 (s,1H),5.04 (s,4H),2.27-2.31 (t,2H),1.56-1.60 (t,2H),1.40 (s,9H),1.25-1.29 (m,8H),0.85-0.88 (t,3H)
3-tert-ブトキシカルボニルアミノ-4-アミノニトロベンゼンの合成
N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノニトロベンゼンの合成
N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノ アニリンの合成
N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジニトロベンズアミドの合成
HC-02の合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ10.0(s,1H),9.71(s,1H),8.62(s,1H),8.01(d,1H),7.89―7.87(d,2H),7.54-7.52(dd,1H),7.42-7.40(d,1H),7.37-7.35(d,2H),6.30 (d,2H),6.00-5.90 (t,1H),4.96 (s-br,4H),2.68-2.64 (m,2H),1.64-1.57(m,2H),1.45(s,9H),1.39-1.17(m,4H),0.89-0.85(t,3H)
N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 2,4-ジニトロベンズアミドの合成
N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 2,4-ジアミノベンズアミドの合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ10.4(s,1H),9.56(s,1H),8.63(s,1H),8.01(d,1H),7.89―7.87(d,2H),7.54-7.52(dd,1H),7.42-7.40(d,1H),7.37-7.35(d,1H),7.28(d,1)、6.72 (d,1H),6.75(d,1H),6.40(s-br,2H),5.84 (s,1H),5.44(s-br,2H),2.68-2.64(m,2H),1.64-1.57(m,2H),1.45(s,9H),1.39-1.17(m,4H),0.89-0.85(t,3H)
2-tert-ブトキシカルボニルアミノ-4-ニトロフェノールの合成
4-(4-アミルベンゾイルオキシ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノ ニトロベンゼンの合成
4-(4-アミルベンゾイルオキシ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノ アニリンの合成
N-4-(4-アミルベンゾイルオキシ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジニトロベンズアミドの合成
を得た(収率99%)。
HC-04の合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ9.99 (s,1H),8.88 (s,1H),7.99-8.01 (m,3H),7.48-7.51 (d,1H),7.34-7.38 (d,2H),7.10-7.11 (d,1H),6.26 (s,2H),5.96 (s,1H),4.93 (s-br,4H),2.63-2.67 (t,2H),1.55-1.59 (t,2H),1.22-1.34 (m,13H),0.81-0.84 (t,3H),
6-tert-ブトキシカルボニルアミノ-m-クレゾールの合成
3-メチル-6-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジニトロベンゾエート
HC-05の合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ8.63 (s,1H),7.43-7.45 (d,2H),6.99-7.02 (d,1H),6.93 (s,1H),6.57 (s,2H),6.08 (s,1H),5.04 (s,4H),2.27 (s,1H),1.37 (s,9H)
4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-2-ニトロフェノールの合成
4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-2-アミノフェノールの合成
4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-2-tert-ブトキシカルボニルアミノフェノールの合成
4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-2-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル-3,5-ジニトロベンゾエートの合成
HC-06の合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ9.82 (s,1H),8.73 (s,1H),7.96-7.85 (dd,3H),7.40-7.43 (d,1H),7.37-7.35(d,2H)、6.99-7.01 (d,1H),6.54 (s,2H),6.12 (s,1H),4.99 (s-br,4H),2.68-2.64 (m,2H),1.65-1.56(m,2H),1.46(s,9H),1.37-1.16(m,4H),0.88-0.84(t,3H)
[4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル] (2,4-ジニトロフェニル)アセトアミドの合成
HC-07の合成
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ9.98(s,1H),9.67(s,1H),8.68(s,1H),8.00(d,1H),7.85―7.83(d,2H),7.53-7.50(m,1H),7.32-7.28(m,2H),7.22(d,2H),6.43-6.40 (d,1H),6.00-5.90 (d,1H),4.96 (s-br,2H),3.52(s-br,2H),3.08(s,2H),2.67-2.65 (m,2H),1.62-1.55(m,2H),1.46(s,9H),1.39-1.17(m,4H),0.89-0.85(t,3H)
2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)アニリンの合成
2-ブテン二酸(2Z)-,3,5-ジニトロベンジルエステルの合成
(Z)-3,5-ジニトロベンジル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブト-2-エノエートの合成
反応終了後、反応溶液をロータリーエバポレーターにて濃縮し、酢酸エチルを200ml加え、50℃で1時間攪拌した後、不溶物を濾過し、水、飽和食塩水の順番に洗浄した。その後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過により硫酸マグネシウムを除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。残渣をメタノールにて再結晶して、薄黄色の固体14.59(収率89%)を得た。
HC-08の合成
得られた個体の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、目的物のHC-08であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,CDCl3):δ8.78(s-br,1H),7.56-7.53(d,1H),7.38-7.37(dd,1H),7.20-7.12(m,2H),7.04-6.92(q,2H),6.93(s-br,1H),6.10(d,2H),5.98-5.97 (t,1H),5.01(s,2H),3.63(s-br,4H),1.51(s,9H)
(E)-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブト-2-エノエート(HC-09)及び
2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブタノエート(HC-10)の合成
2-(2,4-ジニトロフェノキシ)エタノールの合成
2-ブテン二酸(2E)-,2-(2,4-ジニトロフェノキシ)エタノールエステルの合成(無水マレイン酸から異性化反応を利用した方法)
2-ブテン二酸(2E)-,2-(2,4-ジニトロフェノキシ)エタノールエステルの合成
(E)-(2,4-ジニトロフェノキシ)エチル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブト-2-エノエートの合成
HC-09の合成
得られた個体の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、目的物のHC-09であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,CDCl3):δ8.80(s-br,1H),7.61-7.59(d,1H),7.40-7.38(d,1H),7.21-7.14(m,2H),6.99(s-br,1H),6.94-6.81(q,2H),6.69-6.67(d,1H),6.15-6.13(d,1H)、6.09-6.07(dd,1H),4.54-4.52(t,2H),4.21-4.19(t,2H),3.66(s-br,4H),1.52(s,9H)
HC-10の合成
得られた個体の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、目的物のHC-09であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,CDCl3):δ8.21(s-br,1H),7.43-7.42(d,1H),7.37-7.36(d,1H),7.16-7.08(m,3H),6.57-6.56(d,1H),6.05-6.03(d,1H)、5.97-5.96(dd,1H),4.38-4.35(t,2H),4.14-4.11(t,2H),3.22(s-br,4H),2.76-2.74(t,2H),2.59-2.56(t,2H),1.46(s,9H)
本明細書で使用した化合物の略号は、以下のとおりである。
<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
PMDA:ピロメリット酸二無水物
CBDE:1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジメチルエステル
p-PDA:p-フェニレンジアミン
3-ABA:3-アミノベンジルアミン
2,4-DAA:N,N-ジアリルアミノ 2,4-ジアミノベンゼン
C14DAB:4-テトラデシルオキシ-1,3-ジアミノベンゼン
C16DAB:4-ヘキサデシルオキシ-1,3-ジアミノベンゼン
CAB-2:N-(4-(トランス-4-n-ヘプチルシクロヘキシル)ベンゾイル)アミノ 2,4-ジアミノベンゼン
PCH-7AB:N-(4-(トランス-4-n-ヘプチルシクロヘキシル)フェノキシ)2,4-ジアミノベンゼン
m-TDA:m-トリル 3,5-ジアミノベンゾエート
HC-01:2-(Tert-ブトキシカルボニルアミノ)-4-オクタナミドフェニル 3,5-ジアミノベンゾエート
HC-02:N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジアミノベンズアミド
HC-03:N-4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 2,4-ジアミノベンズアミド
HC-04:N-4-(4-アミルベンゾイルオキシ)-3-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジアミノベンズアミド
HC-05:2-メチル-6-tert-ブトキシカルボニルアミノフェニル 3,5-ジアミノベンゾエート
HC-07:[4-(4-アミルベンゾイルアミノ)-2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル] 2-(2,4-ジアミノフェニル)アセトアミド
HC-08:(Z)-3,5-ジニトロベンジル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブト-2-エノエート
HC-09:(E)-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブト-2-エノエート
HC-10:2-(2,4-ジアミノフェノキシ)エチル 4-(2-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニルアミノ)-4-オクソブタノエート
HC-11:4-(トランス-4-アミルシクロヘキサンカルボキシアミノ)-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル 3,5-ジアミノベンズアミド
HC-12:4-[4-(トランス-4-ペンチルシクロヘキシル)ベンズアミド]-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル 3,5-ジアミノベンズアミド
DMT-MM:4-(4,6-ジメトキシー1,3,5-トリアジンー2-イル)4-メトキシモルホリウムクロリド n-水和物
<有機溶媒>
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
γ-BL:γ-ブチロラクトン
BC:ブチルセロソルブ
DPM:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
重合反応により得られた重合体の分子量は、該ポリイミドを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、及びポリエチレンオキシドの換算値として、数平均分子量と重量平均分子量を算出した。
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・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o-リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、重合体ラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
合成例における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20mgをNMRサンプル管(草野科学社製 NMRサンプリングチューブスタンダード)に入れ、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6、0.05質量%TMS混合品)0.53mLを添加し、超音波をかけて完全に溶解させた。この溶液の500MHzのプロトンNMRを、日本電子データム社製のNMR測定器(JNW-ECA500)にて測定した。イミド化率は、イミド化前後で変化しない構造に由来するプロトンを基準プロトンとして決め、このプロトンのピーク積算値と、9.5~10.0ppm付近に現れるアミド酸のNH基に由来するプロトンピーク積算値とを用い以下の式によって求めた。
イミド化率(%)=(1-α・x/y)×100
上記式において、xはアミド酸のNH基由来のプロトンピーク積算値、yは基準プロトンのピーク積算値、αはポリアミド酸(イミド化率が0%)の場合におけるアミド酸のNH基プロトン1個に対する基準プロトンの個数割合である。
実施例及び比較例で調製した液晶配向処理剤について、以下のようにして液晶セルを作製した。
液晶配向処理剤を透明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70秒間乾燥させた後、210℃のホットプレート上で10分間焼成を行い、膜厚100nmの塗膜を形成させた。ラビングによる液晶配向処理について、この塗膜面をロール径120mmのラビング装置でレーヨン布を用いて、ロール回転数1000rpm、ロール進行速度50mm/sec、押し込み量0.3mmの条件でラビングし、液晶配向膜付き基板を得た。光による液晶配向処理については、この塗膜面に直線偏光UV光線(UV波長313nm、500mJ相当)を、プレートの法線に対して40°傾け照射することにより行なった。
作製した各液晶セルの物性の測定、及び特性の評価の方法を以下に記述した。
なお、実施例1~9、及び比較例1~3における各液晶配向処理剤の組成、各液晶配向膜についての物性の測定、及び特性の評価等の結果は、表2~表4に示した。
上記の<液晶セルの作製>に記載の方法で液晶配向膜付き基板を作製する際、ラビング条件の押し込み量を0.5mmに変更して行い、ラビング耐性評価用の液晶配向膜を作製し、表面を共焦点レーザー顕微鏡にて観察し、下記の評価を行った。
○:削れカスやラビング傷が観察されない。
△:削れカスやラビング傷が観察される。
×:膜が剥離する又は目視でラビング傷が観察される。
上記の<液晶セルの作製>に記載の方法で作製したツイストネマティック液晶セル、又はアンチパラレルセルを105℃で5分間加熱した後、プレチルト角の測定を行った。プレチルト角はAxo Metrix社製の「Axo Scan」にて、ミュラーマトリクス法を用いて測定した。
上記の<液晶セルの作製>に記載の方法で作製した液晶セルの初期状態の電圧保持率、及びバックライトエージング(LCDパネル用バックライトに液晶セルを乗せ、2週間AC10Vにて駆動させた)後の電圧保持率の測定を行なった。電圧保持率の測定は、90℃の温度下で4Vの電圧を60μs間印加し、16.67ms後の電圧を測定し、電圧がどのくらい保持できているかを電圧保持率として計算した。なお、電圧保持率の測定には、東陽テクニカ社製の電圧保持率測定装置(VHR-1)を使用した。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-01を0.72g(1.50mmol)、及びNMPを28.2g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下、24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-1)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-1)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-1)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-1を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は14,300、重量平均分子量は41,200であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-02を0.80g(1.5mmol)、及びNMPを28.6g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-2)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-2)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-2)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-2を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は12,300、重量平均分子量は26,700であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-03を0.80g(1.5mmol)、及びNMPを28.6g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-3)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-3)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-3)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-3を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は9,800、重量平均分子量は26,900であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-04を0.80g(1.5mmol)、及びNMPを28.6g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-4)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-4)溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-4)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-4を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は11,300、重量平均分子量は25,800であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-05を0.54g(1.5mmol)、及びNMPを27.1g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-5)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-5)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-5)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-5を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は12,600、重量平均分子量は30,200であった。
50mL四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-06を0.80g(1.5mmol)、及びNMPを28.6g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-6)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-6)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-6)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-6を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は12,700、重量平均分子量は27,700であった。
50mL四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-07を0.82g(1.5mmol)、及びNMPを28.7g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-7)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-7)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-7)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-7を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は10,200、重量平均分子量は26,500であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-10を0.71g(1.5mmol)、及びNMPを28.1g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-8)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-8)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-8)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-8を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は9,900、重量平均分子量は23,500であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、HC-05を2.00g(5.60mmol)、及びNMPを17.4g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを1.08g(5.49mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-9)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-9)の溶液15gを50mLの三角フラスコに移し、NMPを15.0g、BCを7.5g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-9)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-9を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は21,200、重量平均分子量は50,900であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、HC-08を2.00g(4.70mol)、PCH-7ABを0.45g(1.17mmol)、及びNMPを20.3g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを1.13g(5.81mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-10)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-10)の溶液20gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを20.0g、BCを10.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-10)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-10を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は13,300、重量平均分子量は428,00であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、HC-09を2.00g(4.38mol)、PCH-7ABを0.45g(1.10mmol)、及びNMPを19.7g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを1.06g(5.43mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-11)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-11)の溶液20gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを20.0g、BCを10.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-11)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-11を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は10,700、重量平均分子量は35,300であった。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.307g(2.52mmol)、2,4-DAAを0.384g(1.89mmol)、HC-02を1.00g(1.89mol)、及びNMPを12.3g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.412g(1.89mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらに、CBDAを0.964g(4.91mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-12)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-12)の溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸1.96gとピリジン0.84gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-1)の黄褐色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は11,200、重量平均分子量は30,800であった。また、イミド化率は89%であった。
ポリイミド(SPI-1)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-1)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-12を得た。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.307g(2.52mmol)、2,4-DAAを0.384g(1.89mmol)、HC-03を1.00g(1.89mol)、及びNMPを12.3g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.412g(1.89mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらに、CBDAを0.964g(4.91mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-13)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-13)溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸1.96gとピリジン0.84gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-2)の橙色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9,800、重量平均分子量は23,500であった。また、イミド化率は89%であった。
ポリイミド(SPI-2)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-2)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-13を得た。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.308g(2.52mmol)、2,4-DAAを0.384g(1.89mmol)、HC-04を1.00g(0.89mol)、及びNMPを12.3g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.412g(1.89mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらに、CBDAを0.964g(4.91mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-14)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-14)の溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸1.96gとピリジン0.84gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-3)の黄褐色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は11,800、重量平均分子量は25,100であった。また、イミド化率は88%であった。
ポリイミド(SPI-3)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-3)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-14を得た。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.308g(2.52mmol)、2,4-DAAを0.384g(1.89mmol)、HC-06を1.00g(0.89mol)、及びNMPを12.3g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.412g(1.89mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらに、CBDAを0.964g(4.91mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-15)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-15)の溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸1.96gとピリジン0.84gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-4)の黄褐色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は13,200、重量平均分子量は29,400であった。また、イミド化率は85%であった。
ポリイミド(SPI-4)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-4)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-15を得た。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.298g(2.44mmol)、2,4-DAAを0.372g(1.83mmol)、HC-04を1.00g(0.83mol)、及びNMPを12.0g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.399g(1.83mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらにCBDAを0.933g(4.76mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-16)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-16)の溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸1.94gとピリジン0.83gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-5)の黄褐色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10,700、重量平均分子量は22,800であった。また、イミド化率は87%であった。
ポリイミド(SPI-5)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらにこの溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-5)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-16を得た。
100mLの四口フラスコにCBDEを2.37g(9.12mmol)、ジアミン成分として、p-PDAを0.813g(7.52mmol)、HC-02を1.00g(1.88mmol)、NMPを30.7g、及びトリエチルアミンを0.475g(4.70mmol)加え、約10℃に冷却した。次いでDMT-MMを7.80g(28.2mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸エステル(PAE-1)の濃度が12質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAE-1)の溶液にNMPを34.9g加え、約10℃に冷やしたメタノール500mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール300mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリアミック酸エステル(PAE-1)の白色粉末を得た。このポリアミック酸エステルの数平均分子量は15,300、重量平均分子量は38,800であった。
ポリアミック酸エステル(PAE-1)2.00gに、γ―BLを18.0g加え、室温で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ―BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(PAE-1)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の液晶配向処理剤-17を得た。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.45g(13.5mol)、C16DABを0.52g(1.50mmol)、及びNMPを28.2g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-17)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-17)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-17)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-18を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は18,300、重量平均分子量は43,200であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.45g(13.5mol)、CAB-2を0.64g(1.50mmol)、及びNMPを28.2g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-18)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-18)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-18)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-19を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は97,00、重量平均分子量は19,200であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、mTDAを2.00g(8.26mmol)、及びNMPを20.3加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを1.59g(8.09mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-19)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-19)の溶液15gを50mLの三角フラスコに移し、NMPを15.0g、BCを7.5g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-19)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-20を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は22,000、重量平均分子量は49,600であった。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.508g(4.16mmol)、2,4-DAAを0.634g(3.12mmol)、C14DABを1.00g(3.12mmol)、及びNMPを17.7g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.680g(3.12mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらにCBDAを1.59g(8.11mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-20)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-20)の溶液20.0gに、NMPを30.0g加えて希釈し、さらに無水酢酸3.01gとピリジン1.29gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール200mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール150mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-6)の黄褐色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は10,700、重量平均分子量は22,800であった。また、イミド化率は88%であった。
ポリイミド(SPI-6)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-6)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-21を得た。
100mLの四口フラスコにジアミン成分として、3-ABAを0.386g(3.16mmol)、2,4-DAAを0.482g(2.37mmol)、CAB-2を1.00g(2.37mmol)、及びNMPを14.4g加え、約10℃に冷却した。次いでPMDAを0.517g(2.37mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下で1時間時間反応させた。さらにCBDAを1.21g(6.16mmol)加え、室温で、窒素雰囲気下で16時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-21)の濃度が20質量%の溶液を得た。
ポリアミック酸(PAA-21)の溶液15.0gに、NMPを22.5g加えて希釈し、さらに無水酢酸2.10gとピリジン0.90gを加え、50℃で3時間反応させた。この反応溶液を室温程度まで冷却後、約10℃に冷やしたメタノール150mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール100mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリイミド(SPI-7)の黄橙色粉末を得た。このポリイミドの数平均分子量は9,900、重量平均分子量は28,800であった。また、イミド化率は91%であった。
ポリイミド(SPI-7)2.00gに、γ-BL18.0gを加え、50℃で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ-BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(SPI-7)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-22を得た。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、m-PDAを1.00g(9.28mol)、PCH-7ABを0.883g(2.32mmol)、及びNMPを23.3g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.23g(11.4mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-22)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-22)の溶液20gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを20.0g、BCを10.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-22)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-23を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は16,300、重量平均分子量は40,200であった。
100mLの四口フラスコにCBDEを2.98g(11.4mmol)、ジアミン成分として、p-PDAを1.02g(9.44mmol)、CAB-2を1.00g(2.36mmol)、NMPを36.6g、及びトリエチルアミンを0.60g(5.90mmol)加え、約10℃に冷却した。次いでDMT-MMを9.80g(35.4mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸エステル(PAE-2)の濃度が12質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAE-2)の溶液にNMPを41.7g加え、約10℃に冷やしたメタノール500mL中に攪拌しながらゆっくり注ぎ、固体を析出させた。析出した固体を回収し、さらに、メタノール300mLで計2回分散洗浄し、100℃で減圧乾燥して、ポリアミック酸エステル(PAE-2)の薄桃色粉末を得た。このポリアミック酸エステルの数平均分子量は13,200、重量平均分子量は35,700であった。
ポリアミック酸エステル(PAE-2)2.00gに、γ―BLを18.0g加え、室温で20時間攪拌した。攪拌終了時点でポリイミドは完全に溶解していた。さらに、この溶液にγ―BL8.0g、BC6.0g、及びDPM6.0gを加え、50℃で20時間攪拌し、ポリイミド(PAE-2)が5質量%、γ-BLが65質量%、BCが15質量%、DPMが15質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-24を得た。
実施例17と比較例3とを対比した場合、比較例3(環化反応の起こらない構造)では、実施例17に比べて、プレチルト角は小さいく、ラビング耐性、及びVHRのエージング耐性の向上においても優れていることがわかる。
実施例19、20及び比較例6を対比した場合、。実施例19、20では、プレチルト発現が確認され、液晶配向処理剤が光配向法で有用であることがわかる。
実施例21~25、及び比較例4、5とを対比した場合、比較例4、5では、液晶配向処理剤を基板上に印刷した際、ピンホールや斜方ムラなどが確認されたが、実施例21~25では、印刷性に優れそのような欠陥は確認されず、また、プレチルト発現も確認され、VHRのバックライトエージング耐性の向上の効果も確認できた。。
実施例26と比較例7とを対比した場合、実施例26では、印刷性が良好であり、ラビング耐性、及びVHRのバックライトエージング耐性が向上する結果が得られた。
4-(トランス-4-アミルシクロヘキサンカルボキシアミド)-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ) ニトロベンゼンの合成
反応終了後、酢酸エチルを加え、10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、酢酸水、純水、及び飽和食塩水で順次洗浄した。その後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過により硫酸マグネシウムを除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。残渣を酢酸エチルとn-ヘキサンの混合溶媒(6:4)を用いて再結晶を行い、黄白色固体5.31gを得た(収率61%)。
4-(トランス-4-アミルシクロヘキサンカルボキシアミド)-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ) アニリンの合成
4-(トランス-4-アミルシクロヘキサンカルボキシルアミド)-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル 3,5-ジニトロベンズアミドの合成
HC-11の合成
得られた固体の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、目的物のHC-10であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ9.94(s,1H),9.22(s,1H),8.34(s,1H),8.34-7.93(d,1H),7.48―7.7.46(dd,1H),7.32-7.30(d,1H),7.28(d,2H),5.99-5.97 (t,1H),4.93 (s-br,4H),2.29 (m,1H),1.88-1.81(m,4H),1.47(s,9H)1.47-1.40(m、2H),1.31-1.16(m,9H),0.94-0.91(m、2H)0.89-0.85(t,3H)
4-[(トランス-4-ペンチルシクロヘキシル)ベンズアミド]-3-tert-ブトキシカルボニルアミノ ニトロベンゼンの合成
反応終了後、酢酸エチルを加え、10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、酢酸水、純水、及び飽和食塩水で洗浄した。その後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過により硫酸マグネシウムを除き、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒留去を行った。残渣を酢酸エチルとn-ヘキサンの混合溶媒(3:7)を用いて再結晶を行い、黄白色固体6.03gを得た(収率60%)。
4-[(トランス-4-ペンチルシクロヘキシル)ベンズアミド]-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)アニリンの合成
4-[(トランス-4-ペンチルシクロヘキシル)ベンズアミド]-3-(tert-ブトキシカルボニルアミノ)フェニル 3,5-ジニトロベンズアミドの合成
HC-11の合成
得られた固体の1H-NMRの結果を以下に示す。この結果から、目的物のHC-10であることを確認した。
1H NMR (400 MHz,[D6]-DMSO):δ10.00(s,1H),9.71(s,1H),8.59(s,1H),8.02-8.01(d,1H),7.89―7.87(d,2H),7.54-7.51(dd,1H),7.41-7.37(dd,3H),6.31-6.30 (d,2H),6.00-5.99(t,1H), 4.94 (s-br,4H),2.60-2.51(t,1H),1.85-1.81(m,4H),1.51-1.45(t,2H)1.45(s、9H),1.32-1.2(m、10H)1.10-1.00(m,2H)0.89-0.86(t,3H)
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-11を0.81g(1.5mmol)、及びNMPを28.6g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-23)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-23)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-23)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-25を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は10,100、重量平均分子量は22,500であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.46g(13.5mol)、HC-12を0.94g(1.5mmol)、及びNMPを29.4g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.79g(14.3mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-24)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-24)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-24)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-26を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は13,700、重量平均分子量は28,200であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.06g(10.5mol)、HC-11を2.48g(4.5mmol)、及びNMPを36.4g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.88g(14.7mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-25)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-25)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-25)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-27を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は17,200、重量平均分子量は38,900であった。
50mLの四口フラスコにジアミン成分として、p-PDAを1.06g(10.5mol)、HC-12を2.82g(4.5mmol)、及びNMPを38.3g加え、約10℃に冷却した。次いでCBDAを2.88g(14.7mmol)加え、室温に戻し、窒素雰囲気下24時間反応させ、ポリアミック酸(PAA-26)の濃度が15質量%の溶液を得た。
このポリアミック酸(PAA-26)の溶液30gを100mLの三角フラスコに移し、NMPを30.0g、BCを15.0g加えて希釈し、ポリアミック酸(PAA-26)が6質量%、NMPが74質量%、BCが20質量%の溶液とし、液晶配向処理剤-28を得た。このポリアミック酸の数平均分子量は19,600、重量平均分子量は42,200であった。
モノマーの溶解性を比較する試験として、側鎖ジアミン0.5gに対しNMPを2.0g加え、20℃で1時間攪拌し、20wt%の溶液を調製し、溶解可否を調べた。試験の評価基準は以下の通りである
すべて溶解:○
溶け残りがある:×
なお、2010年6月30日に出願された日本特許出願2010-150054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 (19)
- 下記式[1]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の反応で得られるポリイミド前駆体、及び該ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミドからなる群より選ばれる少なくとも1つの重合体を含有することを特徴とする液晶配向処理剤。
(式中、Xは下記式[2]で表される有機基であり、Y1、Y2は、独立してベンゼン環又はシクロヘキサン環を表す。p、qは、独立して0又は1の整数を表し、S1、S2は、独立して単結合又は二価の連結基を表し、p=0のときS1は単結合、q=0のときS2は単結合である。R1は水素原子、フッ素原子、炭素数1~22のアルキル基、炭素数1~22のフルオロアルキル基又はステロイド基を表す。)
(式中、C1、C2は、独立して単結合、又は二価の有機基を表し、Aは熱によって脱離し得る有機基を表し、B1は-CH2-、-O-、-NH-、及び-S-から選ばれる二価の有機基を表す。nは0又は1である。Xの結合方向は限定されない。) - 前記ジアミン成分中の式[1]のジアミンの含有量が、5~95mol%である請求項1に記載の液晶配向処理剤。
- 前記式[2]において、n=0である請求項1~4のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
- 前記式[2]において、C1が単結合である請求項1~5のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
- 前記式[2]において、B1が-O-又はNH-である請求項1~7のいずれかに記載の液晶配向処理剤。
- 前記式[4]において、B2が-O-又はNH-である請求項5に記載の液晶配向処理剤。
- 請求項1~10のいずれかに記載の液晶配向処理剤を用いた液晶配向膜。
- 請求項1~10のいずれかに記載の液晶配向処理剤を用いた液晶配向膜であり、光照射により配向処理を行う液晶配向膜。
- 請求項11又は12に記載の液晶配向膜を具備した液晶表示素子。
- 下記式[1]で表される構造を有するジアミン。
(式中、C1、C2は、独立して単結合、又は二価の有機基を表し、Aは熱によって脱離し得る有機基を表し、B1は-CH2-、-O-、-NH-、及び-S-から選ばれる二価の有機基を表し、nは0又は1を表し、Xの結合方向は限定されない。 - 請求項14~18のいずれかに記載のジアミンを原料として得られる、ポリアミド、ポリアミック酸、又は該ポリアミック酸をイミド化して得られるポリイミド。
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