JP2000515923A

JP2000515923A - 液晶組成物および配列層

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Publication number: JP2000515923A
Application number: JP50899298A
Authority: JP
Inventors: ランガナザンシャシダー; カーステンエイ．グリンバーグ; バナハリアール．ラナ; ジェフリーエム．カルバート; ジョエルエム．シナー; チェン．ムウ―サン
Original assignee: US Government
Current assignee: US Government
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2000-11-28
Also published as: US6156232A; EP0938528A4; KR20000029485A; DE69717135T2; EP0938528A1; EP0938528B1; DE69717135D1; CA2261776A1; TW523542B; WO1998004652A1; KR100483504B1

Abstract

(57)【要約】液晶を配列するための面であって、該面を製造するために有用な方向性結合基および化合物を含有する面を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】液晶組成物および配列層発明の背景 1. 発明の分野本発明は、液晶を配列するために有用な新規方向性結合面に関する。重合可能で自己集成し、高解像度のパターン形成が可能な吸着層を偏光照射によって重合する好ましい方法と同様、この新規な面を製造する方法についても記載する。従って、本発明は、機械的研磨を必要とせず、大面積フラットパネルディスプレイに好適である、液晶の新規な配列方法の開発に関する。この方法と化学吸着法および光重合法を組み合わせることによって、液晶分子を配向させる「分子の溝」を有する異方性表面が作成される。本発明はまた、本発明の表面と方法とに使用するための新規な化合物も提供する。 2. 背景技術フラットパネル液晶（LC）ディスプレイ装置は、一般に、液晶分子の均一に平坦で一軸方向の配向を提供する基材を必要とする。現在では、最初にポリマー（ポリアミド、ポリイミド等）を基材にスピンコーティングし、次にポリマー面を木綿、兎の毛皮等で機械的に研磨することによってこのような配列を達成させる。しかしながら、広い面積にわたって予測するような均一な配列を得ることが困難であるという点においてこの技法には本質的な問題がある。また、研磨作業により荷電および塵が生じる。このような荷電により、伝導面積の矮小化等のためにLC装置の不全が生じ、塵は欠陥部位となることがある。従って、基材の表面を機械的に研磨する必要がなく、このような表面を製造するための簡単な技法のために、一軸方向の液晶配列（すなわち、平面配列（液晶の長軸（または平均方向）が基材表面の面と垂直でない）および液晶分子が基材表面と垂直であるホメオトロピック配列の両方）を促進する表面に対する現在の産業上の必要性が存在する。液晶分子を配列する無色の基材も高コントラスト用途にとって望ましい。研磨面に見られる問題に対照するための現在の方法には、基材にラングミュアー-ブロージェット（LB）層のコーティングおよびポリマーを被覆した基材の偏光による重合または照射が含まれる。 LBフィルム方法では、まだ解決が得られていない大きな困難：（i）製造目的のためにLB方法の規模を拡大することが非常に困難である、および（ii）有用な配列層は、LB水槽の気-水界面で単層膜を基材に層ごとに積層することによってしか製造されない、に遭遇する。LB水槽中の気-水界面に存在する単層膜は熱力学的に安定な状態にはないので、得られる配列層は長期機械的および熱的安定性を持たない。 LB膜は一般にフィルム面内に不均一さまたは欠陥領域を有する。これにより、広い面積にわたって液晶化合物を一軸方向に配列することが困難になる。さらに、LBフィルムは、フィルム面内のLB形成分子の傾斜にかなりの失敗が生じることが周知である。結果として、基材表面の特異的な予備傾斜方向を得ることができない。スピンキャスト電導性ポリマーフィルムのような別の方法が検討されている。電導性ポリマー方法の場合には、導電性ポリマーのフィルム、この考えは配列層としてポリイミド層と導電性ポリマーを代えることである。この方法は配列の均一性の可能性について証明が待たれる。従って、TNおよびSTNの双方に再現でき、適用可能で、容易に規模を拡大することができ、既存の技術/製造方法に組込むことができる、研磨の必要のない新規配列方法が現在必要である。ヘルキュルス（Hercules）（米国特許第5,032,009号；米国特許第4,974,941号；米国特許第5,073,294号；Nature，351巻,49号1991年5月；Liquid Crystals,1 2巻,5号,869ページ,1992年；Newsletter of the Int ．Liq．Crystl．Soc.,（「l iquid Crystals Today」）,4巻,2号,1994年、全て参考として本明細書に組み入れられる）は、必要に応じて染料を含有する液晶の偏光を用いた配列と、まずポリマーに分散させて、その後偏光を照射する、異性体化可能な染料から製造される表面の製造について報告している。液晶自体もホストのポリマーも基材に共有結合せず、配列表面は不安定であり：熱および/またはその後の照射は最初に得られたいかなる配向配列効果も変えてしまうか、消去してしまう。シャドツ（Schadt）ら（Jpn.J.Appl.Phys.,31巻，Pt1，7号,2155ページ（1992 ）；欧州特許出願番号第525,477号；欧州特許出願番号第525,473号および欧州特許出願番号第525,478号、全て参考として本明細書に組み入れられる）も、ポリマー骨格に重合可能な側基が結合したポリマーを偏光を使用して照射することによって製造された配列面について報告している。しかしながら、これらの面は予備重合が必要であり、上記のもののように、基材面と共有結合しない。さらに、シャドツ（Schadt）およびギボンズ（Gibbons）のもののようなポリマー層は駆動電圧を低くするために薄く製造される場合には、欠陥および短絡の原因となるピンホールが生じる。最後に、イチムラ（Ichimura）（参考として本明細書に組み入れられるTawigu chi Conferance（日本）の要旨、1994年、）は、アゾベンゼン側鎖を生ずるポリマーを配向させるために偏光を使用した。このポリマーをLB技法およびスピンコーティング技法を使用して基材に適用し、接触した状態で液晶を配列させる方法を示した。しかしながら、これらのフィルムは、（Schadt）およびギボンズ（Gi bbons）のもののに、基材面と結合せず、このようなフィルムについて上記した一般的な障害およびLBフィルムに関して考察した障害が生じる。従って、容易に製造することができ、配列層を必要とする液晶装置に使用することができ、強靭で、新規な、研磨の必要がなく、LBに基づかない配列面の必要性が残っている。また、本発明の表面および方法に有用な新規な化合物の必要性も残っている。発明の概要従って、本発明の1つの目的は、接触した状態の液晶分子の一軸平面の配列、ホメオトロピック配列等のための面であって、配列後の液晶の予備傾斜角θが0 °≦θ≦90°（液晶分子の長軸（方向因子）が基材の表面となす角度として測定したもの）と変化する面を提供することである。本発明の別の目的は、接触状態の液晶分子の一軸平面配列、ホメオトロピック配列等を提供する基材を含む液晶ディスプレイ装置、光空間変調器、位相変調器、非線形光学装置等を提供することである。本発明の別の目的は、接触状態の液晶分子の一軸配列、ホメオトロピック配列等を提供する面を製造するための簡単な方法を提供することである。本発明の別の目的は、接触状態の液晶分子の予備傾斜角度θを0°から90°まで制御するために提供され、一軸平面配列（0°と90°以外の全てのθについて、面と接触状態にある液晶分子の全てまたは実質的に全てが同位置方向に傾斜することを測定する）を提供する、着色または無色の液晶の配列面を提供することである。本発明の別の目的は、本発明の表面および方法に有用な新規化合物を提供することである。本発明の別の目的は、予備傾斜特性が改善された表面を提供する新規化合物を提供することである。これらの目的および他の目的は、以下の詳細な説明を参考にすることにより明らかになるが、異方性化学物質と接触状態にある液晶分子を好ましい配向に導き 0°から90°の斜角度θに誘導すると考えられる幾何学的特徴を有する面を本発明者らが見出したことによって全て達成されている。本発明者らはまた、次式の化合物が予備傾斜特性の改善を示す面を提供することを見出した：［X］_m-［S］_n-［p］_o １（式中、Xは、面または基材に吸着、吸収または化学吸着することができる化学的官能基であり、 Sはスペーサー基であり、 Pは次式（I）の方向性結合可能な基である：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、C_nH_2n+1、OCH_nH_2n+1、またはNO₂ で、nは1〜8の整数であり、ただし、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の全てがHではなく、式［X］_m-［ S］_n-［p］_oのn、mおよびoは全て1に等しいかまたは1より大きい整数であり、m ≧nおよびo≧nである））。また、次式の化合物も好ましい：［X］_m-［S］_n-［p］_o １（式中、XおよびSは各々上記に規定するものと同一であり、Pは方向性結合可能な基であり、式1のnは0または1に等しいかもしくは1より大きい整数であり、mおよびoは各々1に等しいかもしくは1より大きい整数であり、式1のmおよびnはｍ>n で、式1のoおよびnはo>nであり、Pは以下の式（IA）を有する：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO₂C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルC_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、OCH₂C_nF_2n+1、NO₂またはOHであり、該R¹〜R⁵基のnは1〜12の整数である）。図面の簡単な説明本発明のより完璧な評価および本発明に付随する利点の多くは、添付の図面に関連して考慮するとき、以下の詳細な説明を参考にしてこれがよりよく理解されると、容易に得られるであろう。ここで：図1は、シラン分子の面への化学吸着に影響を与える1つの方法の略図を示すものである。シラン分子を含有する溶液に基材を浸漬する。シランは基材と共有結合する。図2は、本明細書において参照される疎水性シランの構造を示す。これらのシランは、面に化学吸着されると、LC分子の垂直（ホメオトロピック）配列を促進する。図3は、LC配列について検討したいくつかの親水性シランの構造を示す。全て、分子の一方の末端に-NH₂（アミン）基およびもう一方の末端にトリアルコキシシリル基を有する。図4は、異なる親水性シランで処理したITO基材上にE-63で得られた光学組織を示す。図5は、本発明の配列方法に関係する異なる段階、段階2：化学吸着シラン（DE TA、EDA、APSまたはABTE）層の選択的な改良と光重合可能な基（塩化シンナミル）の結合；段階3：偏光UV光線による照射およびオリゴマー対の形成（βトルキシアミドを含む）、の一態様の略図を示すものである。図6は、塩化シンナミル単位を結合した後の化学吸着シラン層のUV吸収スペクトルである。（a）DETA、（b）EDAおよび（c）ABTE。図7は、光重合前後の化学吸着シラン層のUV吸収スペクトルである。図8は、方向性重合面を有する単純ガラスセルを用いて得られた液晶配列を示す。方向性重合および未重合領域を共に示す。重合領域では、LC分子は均一な平面配向状態に配列される（暗色領域）。図9は、基材に被覆された方向性結合面を有するねじれネマチック（TN）セル中の液晶配列を示す。基面である基材は未処理ITOガラスである。方向性結合および非結合被覆領域を共に示す。液晶分子（LC）分子は方向性結合領域では均一な平面配向状態で配列される。図10は、基材に被覆された方向性結合面を有するねじれネマチックセル中の液晶配列を示す。基面であるITO-被覆ガラス基材に先ず、厚さ690ÅのSiO₂の不活性化層を被覆する。方向性結合および非結合領域を示す。LC分子は重合領域では均一な平面配向状態で配列される。図11は、基材上に方向性結合被覆を有するTNセルの電気光学的特徴を示す。下層の基材は末処理ITOガラスである。図12は、基材上に方向性結合被覆を有するTNセルの電気光学的特徴を示す。下層の基材は不活性化ITOである。図13は、本発明の面および方法に有用な多数の別の方向性結合可能な基のいくつかを示す。Xは、分子の吸収可能、吸着可能、化学吸着可能等の末端を示す。ここではスペーサーは単結合である。図14は、本発明のある種の化合物の合成の合成略図である。図15は、本発明による化学吸収層を改良するために合成した種々の発色団を示す。図16は、方向性結合可能な部分を含有する本発明のある種の化合物を合成するための合成略図である。図17は、予備傾斜角度を測定するために使用する実験計画を示す。図18は、本発明による面の予備傾斜角度の測定結果を示す。図19は、本発明による面の予備傾斜角度の測定結果を示す。図20は、本発明による面の予備傾斜角度の測定結果を示す。図21は、本発明による面の予備傾斜の測定結果を示す。図22は、本発明による面の予備傾斜の測定結果を示す。図23は、化学吸着層に結合した異なる発色団を用いた異なる面の予備傾斜の測定結果を示す。市販の混合物E7を液晶として使用した。図24は、化学吸着層に結合した異なる発色団を用いた異なる面の予備傾斜の測定結果を示す。市販の混合物ZLI4792を液晶として使用した。図25は、化学吸着層に結合した異なる発色団を用いた異なる面の予備傾斜の測定結果を示す。市販の混合物E7およびZLI4792を液晶として使用した。図26は、4-アルコキシ発色団を使用した市販の混合物E7およびZLI4792の配列層における予備傾斜の鎖長依存を示す。図27は、化学吸着層に結合した異なる発色団を用いた異なる面の予備傾斜の測定結果を示す。市販の混合物E7およびZLI4792を液晶として使用した。図28は、フッ素化置換を有する配列層の予備傾斜の測定結果を示す。発明の詳細な説明本発明者らは、異方性「吸収吸着」（化学的吸着、吸着、吸収などを意味する）された方向性結合層が優れた配列特性を有する面を形成することを見出した。本発明者らの所見は、化学的吸着により基材表面に層を形成し、必要に応じて次に方向性結合可能な基を結合することにより化学的吸着層を化学的に改良し、例えば偏光照射を使用した方向性結合により異方性表面を最終的に製造することを含む。本発明者らの所見はまた、化学的吸着可能な基および方向性結合可能な基を共に有する分子を含有する配列層を形成し、続いて偏光照射を使用して方向性結合することを含む。これらの方法は、いかなる研磨を行うことなく、LC分子の均一な平面配列を提供する層を配列する異方性表面を形成することができる。本発明の配列面は、好ましくは、基材に吸着、吸収または化学的結合された分子の方向性結合層である。本発明者らの言う「層」とは1分子より多いことを意味し、本発明は、単層膜に限定されない、連続層等である。基材に層分子の共有結合が形成されることが好ましい（すなわち、化学的吸着）。例えば、ガラス基材表面の-OH基は、化学的吸着可能な分子の結合部位となる。従って、本明細書において使用される化学的吸着により、長期熱および機械的安定性を有する配列層が提供される。シランの化学的吸着については図1を参照のこと。特に、本発明の配列面は異方性化学的（すなわち、分子レベルの）特徴および幾何学的と思われる特徴を有する方向性結合層を含む。これらの特徴は、以下の一般式を有する1つ以上の化合物を含む吸収吸着（すなわち、吸着、吸収、好ましくは化学的吸着等）層によって提供される：［X］_m-［S］_n-［p］_o １（式中、Xは、面または基材に吸着、吸収または化学的吸着することができる化学的官能基であり、Sはスペーサーであり、Pは方向性結合可能な基である）。 Xは、面、特に配列された液晶を必要とする装置に使用される面および基材（例えば、ガラス；ITO-被覆ガラス；不活性化層、好ましくはSiO₂を有するITO-被覆ガラス；ITO-被覆プラスチック；不活性化層（特にSiO₂）を有するITO-被覆プラスチック、ITO-被覆ホウ珪酸塩；不活性化層（好ましくはSiO₂）を有するITO- 被覆ホウ珪酸塩；ポリマー面；ダイアモンド面；微細空孔を有する材料；必要に応じて所定のパターンを含むシリコーンウェハー；上記化合物の吸着、吸収または化学的吸着後にパターン形成されたシリコーンウェハー等）に吸着する基である。上記の不活性化層がITO層の上面または下面に好適に存在してもよいことが理解される。もちろん、液晶装置に現在使用されているもの以外の基材に上記の化合物が被覆されてもよい。有用な面の例には、金、銀、銅、鏡面、MgF₂、クロム、白金、パラジウム、雲母、酸化アルミニウム、アルミニウム、非晶質水素化シリカ、ヒ化ガリウム、ポリシリコン、硫化カドミウムを含む硫化物、セレン化物、臭化銀フィルム、金属酸化物面、金属面、プラスチック（ポリマー）面等が含まれる。図1に記載するシランに加えて、他の好適なX基には上記の面に吸収吸着することができるいかなる化学的官能基も含まれる。基材面と共有結合することができる（化学的吸着）化学基が好ましい。例には、例えばSiR₂OH（式中、RはC₁〜C₁₀ アルコキシ基またはC₁〜C₁₀アルキル基、-Si（0H）₃、（C₁〜C₁₀アルコキシ）₃S iCl、（C₁〜C₁₀アルコキシ）₂SiCl、または（C₁〜C₁₀アルコキシ）SiCl₃などのモノ/ジ/トリアルコキシシランおよび（C₁〜C₁₀アルキル）₃SiCl、（C₁〜C₁₀アルキル）₂SiCl₂、または（C₁〜C₁₀アルキル）SiCl₃などのモノ/ジ/トリアルキルシランを含む、面の水酸基とSi-O結合を形成するいかなる基も含まれる。Xの他の例には、カルボキシル（C00）基；リンを含有する基、チオール基；アルコール基；カルボニル基；メタクリレート基；チタン酸塩；ジルコニウム酸塩；チオシアネート基；メタクリル酸基；イソシアネート基；イソチオシアネート基；アシルシアネート基；アシルチオシアネート基等が含まれ、各X基は望ましい基材に吸収吸着、好ましくは化学的吸着するように選択される。可能である場合には、X基はキラルであってもよい（例えば、異なるアルコキシ基を有するトリアルコキシシラン基）。式1の単層膜形成分子が上記の化学的官能性X基のうち2種以上含有すること、および1種または2種以上が表面との吸収吸着に使用されることも可能である。従って、上記の式中のnは1より大きい整数であってもよく、好ましくは1〜4で、最も好ましくは1または2である。さらに、異なる層形成分子のX基が互いに結合するが、他の基が基材と吸収吸着してもよい。オリゴマーがX基を介して形成する図1を参照のこと。上記の式のSはスペーサー基である。図3に示すスペーサー基（炭化水素鎖および1つまたは2つのNH基が挿入された炭化水素鎖）に加えて、他のスペーサー基を使用してもよい。好適なスペーサー基には、XとPを分離し、XおよびPがそれらの機能を果たすのを妨害しない、いかなる化学的部分も含まれる。例えば、好適なスペーサー基には、単結合および炭素原子数が少なくとも2の場合には、1つ以上の芳香族基、ペプチド基、複素環基、NH、NR（式中、RはC₁〜C₁₈炭化水素基、O 、 S、COO、酸素添加硫黄、すなわち、SO_n（ここで、nは1〜4である）、CO、リン、好ましくは隣接しないホスフィン、リン酸塩、亜リン酸塩基などの酸素添加リンである）が各々選択的に挿入されている直鎖C₁〜C₃₀または分枝鎖C₃〜C₃₀アルキル基が含まれる。スペーサー基は、必要に応じて、例えば水酸基、ニトロ基、ハロゲン基、以下に記載するような置換基で置換されてもよい。他の好適なS基には、必要に応じてアルキル基、水酸基、ニトロ基、ハロゲン基等で置換されたC₆ 〜C₇₀（好ましくはC₆〜C₁₂、例えばフェニレン、ナフチレン、ビフェニレン等）芳香族基、必要に応じてアルキル基、水酸基、ニトロ基、ハロゲン基等で置換されたC₃〜C₃₀（好ましくはC₅〜C₃₀）複素環基、および必要に応じて水酸基、ハロゲン基、ニトロ基等で置換され、コレステロール等のような置換および未置換ステロイドを含む、飽和または部分的不飽和C₃〜C₃₀環状炭化水素基が含まれる。X とPに結合するが、それらの機能を無効にしないいかなるスペーサーをも使用することができることが強調される。本発明のスペーサーはキラルであってもよい。好ましくは、スペーサーはXとP を1〜1000オングストローム、好ましくは2〜70オングストローム、最も好ましくは5、10、15、20および25並びにその間の範囲全てを含む、3〜30オングストローム分離し、本発明の面と接触する、好ましくは一軸方向に配向された液晶分子の、0°≦θ≦90°（すなわち、全くの平面からホメオトロピック配列まで）の望ましい予備傾斜角度θを提供するように化学的に合成される。式1の層形成分子は2つ以上のスペーサー基を有してもよく、好ましくは方向性結合可能な基と同じ数を有する。従って、nは1以上の整数で、好ましくは1〜4で、最も好ましくは1または2である。好ましくは、nはo（P基の数）に等しいかまたはoより小さい。上記の式中のPは別のP基と方向性結合することができる基である。方向性結合は、少なくとも2つのP基が異方性的に結合される、二量体化、オリゴマー化、重合、ならびに挿入、異性体化、ノリッシュIおよびII反応を含む光反応等を含む。方向性電荷移動相互作用、イオン結合、水素結合等をすることができる基も含まれる。P基は、別の、好ましくは近接したまたは隣接したP基と方向性的（すなわち、異方性的）に結合することができる全ての官能基を含む。図5に記載するシンナミル基に加えて、図13に記載するものおよび偏光照射、加熱、走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡等による表面処理によって隣接するP基と方向性結合することができる他のいかなる基も含む、他のいかなる好適な方向性結合可能な基を使用してもよい。これらの基はいかなる様式で方向性結合してもよく、これは、異方性二量体形成、オリゴマー形成、ポリマー形成、電荷移動錯体形成、イオン引力等の全てがLC配列を提供する有用な面を形成することを意味する。また、P-P'方向性結合はキラルであってもよい。P基の方向性結合は、好ましくは線形、円形もしくは楕円偏光UV光線、または偏光および非偏光 UV光線の組み合わせを含む、それらの組み合わせによって影響を受ける。さらに、VISまたはIR範囲における照射も使用できる。本発明の好ましい態様は、偏光U V照射で重合されて、ほとんどが二量体を形成した［X］_m-［S］_n-［p］_o分子の化学的吸着層を被覆した面である。本発明による好ましい吸収吸着可能な分子は m=n=o=1である。しかしながら、本発明の層形成分子は2つ以上のP基を含有してもよいので、o は1より大きい整数であってもよい。各スペーサーは、好ましくは1つのP基を有するが、2つ以上のP基が各スペーサーに存在してもよい。従って、oは、好ましくはnに等しいかまたはnより大きく、好ましくは1〜4の整数である。式1の層形成分子が2つ以上のP基を有する場合には、1つの分子上のP基が互いに方向性結合してもよく、1つの分子上のいくつかのP基のうちの一部または全てが他の分子上のP基と方向性的に結合してもよい。1つの分子上に2つ以上のP基がある場合には、これらの影響の組み合わせを使用してもよい。例えば、1つの分子上の2つのP基が方向性的に結合し、次に隣接分子上のP基とさらに方向性結合することができる。「隣接する」とは、本発明のP基と反応するP基を有するいかなる分子をも意味する。本発明の［X］_m-［S］_n-［p］_o化合物は、当業者に周知で、例えば全て参照として本明細書に組み入れられる、有機化学入門（Introduction to Organic Chem istry）、ストライトワイザー（A．Streitwieser）およびヒースコック（C．Hea thcock）、マクミリアン、1976年；有機合成の試薬（Reagents for Organic Syn thesis）、フィーザー（Fieser）およびフィーザー（Fieser）、ジョンウィレイ（John Wiley）およびサンズ（Sons）、1967年並びに連続する巻；有機合成の調査（Survey of Organic Syntheses）、ジョンウィレイ（John Wiley）およびサンズ（Sons）、I巻およびII巻、1970年；並びに最新の有機化学（Advanced Organic Chemistry）、マーチ（March）、ウィレイ（Wiley）、1985年中に説明されている簡単な有機反応によって製造される。本発明の異方性表面は、式1の分子の1層またはその複数層ほどの薄さに製造することができる。いかなる厚さでも許容され得る。好ましい厚さは3〜3000オングストロームである。本発明の表面は、［X］_m-［S］_n-［p］_o分子の誘電分極配列、溶媒流動配列等の次に、加熱、光線、化学的活性化等による方向性結合を含む方法によって製造することができ、以下に記載する方法によって製造されるものに限定されない。以下に記載する方法によって製造されるような表面が好ましい。本発明の好ましい方法は、2つまたは3つの段階を含む：（i）基材上に［X］_m- ［S］_n-［p］_o分子（または、必要に応じて、［X］n-［S］m分子もしくは［X］n -分子）の吸収吸着、好ましくは化学的吸着された［X］_m-［S］_n-［p］_oの層を形成する段階、（ii）吸収吸着前に何も存在しない場合には、少なくとも1つのスペーサー基Sおよび少なくとも1つの方向性結合可能なP基を提供するために、吸収吸着分子を必要に応じて化学的修飾する段階、および（iii）上記の方法の任意のものを使用して、好ましくは偏光照射、特に偏光UV照射を使用して方向性的に結合させる段階。段階（i）に使用する材料がすでにスペーサーおよび方向性結合可能な基を有する場合には、段階（ii）は省略してもよい。本発明の方法に関係すると思われる3つの段階を図1および図5に略図的に示す。先ず、P基を持たない分子の吸収吸着（好ましくは化学的吸着）層を基礎として基材表面に配置し、次いでP基（この場合には、UV発色基）を結合することによって光感受性にする。最後に、近隣の（おそらく隣接する）分子の重合可能な基と結合し、重合の方向は放射線の偏光方向によって決定される、偏光UV光線による光重合反応によって異方性表面が形成される。UV放射線、IR放射線、可視光線等が含まれる。最終的に得られるものは、異方性分子を含有する表面で、その方向の幾何学的特徴が液晶分子の長軸または平均方向因子の配向方向を決定すると思われる。本発明の段階を実施する好ましい方法を以下に記載する。（i）基材の調製：本発明の吸収吸着、好ましくは化学的吸着方法の第1の段階は、好ましくは基材表面を調製する段階を含む。この手順をガラス、ITO-被覆ガラス、シリコンウェハー等に適用し、簡単には基材表面を清浄する段階である。 1つの好ましい態様において、基材をクロロホルム中で2回超音波処理する。次いで、基材を1:1 HCl/メタノール中で30分間洗浄し（ITO-被覆ガラスでは省略される段階である）、次に蒸留水で3回すすぐ。次いで、濃H₂S0₄中で30分間洗浄し、再度蒸留水で3回すすいだ。基材を蒸留水中に入れ、80〜100℃までの温度で約5 分間加熱し、次いで冷却する。化学的吸着用基材を調製するための別の方法は、酸素プラズマを5分間使用することである。このような処理により、基材は、一般式［X］_m−［S］_n−［p］_o、または重合可能な基もしくはスペーサーが存在しない場合には［X］_m−［S］_nもしくは［X］_mの化合物の化学的吸着、吸着等が容易になる。（ii）吸収吸着層の結合-吸着、吸収、化学的吸着等のための溶液を調製することができる、または他の当技術分野において周知の吸収吸着方法を使用することができる。典型的な、好ましい化学的吸着溶液は、1％容量の所望の化学吸着可能な材料、5％容量の蒸留水および94％容量の1mM酢酸のメタノール溶液を含有する。処理する基材をこの溶液に浸漬し、5〜15分間室温において放置する。次いで、この溶液を捨てて、基材を新鮮なメタノールで3回すすぐ。次いで、基材を120℃で15分間焼いて乾燥させることができる。化学的吸着可能な分子は表面に化学的に結合される、すなわち分子は共有結合される。次いで、最初から材料に発色基が存在しない場合には、化学的吸着層に発色基を結合することができるようになる。層を特定のパターンで吸収吸着させてもよい。（iii）最初に吸収吸着した層へのスペーサーおよび方向性結合可能な基の結合：この段階では（上記の（ii）の表面に吸収、吸着、化学吸着させた分子はすでにスペーサーおよび重合可能な基を有していることがあるので、必要に応じて実施する）、方向性結合可能な基および必要に応じて、単結合ではなくスペーサーを吸収吸着層に結台する。塩化シンナミルのような、例えば方向性結合可能な基に結合したスペーサーおよび最初に吸収吸着した層と反応するための化学的反応性基を有する化合物を含有する溶液中に吸収吸着層を有する基材を浸漬する。アセトニトリルを溶媒として使用してもよい。次いで、基材を溶液に入れて暗所にて1時間放置する。こうすることによって、スペーサーおよび例えば重合可能な発色基が吸収吸着層に確実に結合する。APS、ABTE、EDAおよびDETAを使用した4 つの特殊な態様において、275nmにUV吸収のピークが観察されることによって、塩化シンナミルによる化学的修飾が確認された（例えば、図6を参照のこと）。方向性結合可能な基は、例えば望ましい場合にはある種のパターンで提供されてもよい。（iv）方向性結合：本発明の方法の最後の段階は方向性結合で、好ましくは方向性二量体化、オリゴマー化、重合等である。方向性オリゴマー化、二量体化および重合が好ましい。１つの好ましい態様において、光重合可能な化学的吸着層を有する基材に偏光 UV放射線を照射して、異方性表面を得る。UV放射線の一般的な線量は約3J/cm²を約15分間である。当業者に周知なように、時間はランプの強度、ランプと基材との距離等によって変わる。線量も好適に変化させてもよい。この処理により、おそらく隣接する化学的吸着分子の光重合可能な基または光二量体可能な基の間に光に誘導された反応が生じ、それによってシクロブタン環が形成される（ケイ皮酸の重合可能な誘導体の場合）。図5を参照のこと。これらのβ-トルキシアミド対の存在がUV吸収スペクトルによって確認された：二量体対を形成する光重合反応によって、275nmのピークがかなり低下し、シクロブタン環の存在による193nm のUV吸収が増加する（図7）。パターン形成は、マスク等を通過する光線パターンを使用して結合することによって生じてもよい。特定の理論に結びつけたくはないが、方向性結合面の形成により、高度な異方性を有する面が生ずると考えられる。重合構造またはおそらくより正確にはケイ皮酸誘導体の場合では、方向性二量体構造が、方向性結合形成に影響を与えるために使用した光線の偏光方向によって決定される1つの好ましい方向に配向されると考えられる。従って、本発明の方法は、研磨作業またはゲスト-ホスト相互作用に全く関係することのない方法によって、基材上に永久的な、結合異方性面層を形成する。本発明の面は、例えば加熱および光線並びに溶媒（メタノール、アセトニトリル、水等）に対して安定で、高温またはUV放射線に長期間暴露した後でも接触した状態の液晶分子の配向を維持する。使用する式1の化合物に応じて、本発明の面は無色または有色であってもよく、可視領域の0%〜100%の吸収を示している。別の態様において、本発明はP基が次式（I）を有する、化合物の好ましい基を提供する：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、独立に、HN直鎖もしくは分枝鎖C_nH₂ _n+1 、直鎖もしくは分枝鎖OCH_nH_2n+1、またはNO₂であり、nは1〜8の整数であり、 R¹、R²、R³³、R⁴およびR⁵の少なくとも1つはHではない）。本発明はまた、P基が次式（IA）を有する、化合物の好ましい基を提供する：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO₂C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルC_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、OCH₂C_nF_2n+1、NO₂またはOHであり、このようなR¹〜R⁵基のn は1〜12の整数である）。上記で規定する式（I）または（IA）を有する化合物は、次式（II）の化合物と、基が上記で規定される式［X］_m-［S］_nの化合物との反応によって製造することができる：（式（I）の化合物を製造する場合には、式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、独立に、H、C_nH_2n+2、OCH_nH_2n+1、またはNO₂であり、nは1〜8の整数であり、ただしR¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の全てがHではない；または、式中、式（IA）の化合物を製造する場合には、R¹、R²、R³、R⁴および R⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO₂C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルC_nH_2n+1 、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、OCH₂C_nF_2n+1 、NO₂またはOHであり、nは1〜12の整数である）。式（II）の化合物は当業者に十分周知の標準的な有機反応によって製造することができる。R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の好ましい基には、ニトロ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、メトキシ基または（R）もしくは（S）sec-ブチル（キラル）または（R）もしくは（S）sec-オクチル（キラル）などの（R）もしくは（S）sec-アルキル基、またはn-オクチル、n-ヘキシルまたはn-ブチルなどのn- アルキル基が含まれる。R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の1つだけがHではないことが好ましいことがある。R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵基は、好適には、不斉炭素原子を有する基の場合にはキラルであっても、ラセミであってもよい。本発明の他の特徴は、以下の例示的な態様の説明の過程において明らかに成ると考えられるが、これらは、本発明を例示するために提供されものであり、本発明を限定する意図のものではない。実施例実施例1 シランを含有する溶液中にガラスを浸漬することによって、異なる鎖長の飽和炭化水素鎖を含有する、図2に示すトリクロロシランをガラス表面に共有結合させた。溶液は、水5％容量、1mM酢酸のMeOH溶液94％容量およびのシラン1％容量であった。結果として得られる層は疎水性で、水接触角は75〜90°の範囲であった。これらの疎水性シランの化学的吸着層を接触させた状態での、アルキルシアノビフェニルの混合物を含有し、以下のLC転移温度K-8℃-N-84℃-Iを有する市販の室温ネマチック液晶（Merk社製E-63）の配列を調査し、得られた配向はホメオトロピックであった（すなわち、基材表面に対して垂直）。異方性、好ましくは液晶性を示すいかなる材料、組成物等と同じように、-C₅、-C₇および-OC₈置換シアノビフェニルならびに-C₅置換シアノトリフェニルを含有する、メルク（Merk）社製の液晶混合物E7も使用することができる。実施例2 検討したシランが4-アミノブチルトリエトキシシラン（またはABTE）、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（またはEDA）トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミン（またはDETA）および3-アミノプロピルトリメトキシシラン（またはAPS）であった以外は、実験1を繰り返した。図3を参照のこと。4種のシランは全て分子の遊離末端に極性の-NH₂基を有する。この基は、分子の結合後の基材表面の親水性が改良されていた。EDAおよびDETAは、末端の末端アミノ基以外に、炭化水素鎖を結合する架橋基として1つまたは2つの追加のアミン基を有する。これによって、親水性の程度および/または双極子相互作用の強さが変化する。 4種のアミンシランをITO-被覆ガラス面に化学吸着させ、メルク（Merk）社製の液晶混合物E-63を使用して通常のサンドイッチセルを作製した。LCを接触させたセルの両ガラス面は配列形成化学吸着層を有した。光学顕微鏡の回転台上でセルを調査した。LCセルを顕微鏡の交差偏光子の間に配置した。図4は、交差偏光子下のE-63が示す組織の写真を示す。写真の上部の列には、L Cの平均方向因子が偏光子またはアナライザに対して45°の角度をなし、写真の下の列では、方向因子は両者のどちらかと平行である。許容できる平面配列が全ての化学吸着層について観察された。実施例3 APS、ABTE、EDAおよびDETA層を上記の方法によって単純ガラスに化学吸着させ、上記（iii）によって、シンナミル基を重合可能なP基としてその表面に提供した。上記のようにUV光線によって層を方向性的に重合した。方向性的に重合した（DP）処理領域で得られる配列と非重合領域の配列とを比較するために、マスクを使用して、化学吸着層の一部だけを方向性的に重合した。2枚の方向性的に結合させた面処理後の基材の間にE-63をサンドイッチして、厚さ10μｍのセルを形成した。観察は全て交差偏光子の間で行い、セルを偏光顕微鏡の回転台の上にのせた。本発明の面領域ではLC分子は均一な平面構造で極めて良好に配列されていることが見出されたが、非重合領域では配列がほとんど見られず、境界線が非常に鋭かった。図8は、この試料の2つの位置の写真、すなわちLC方向因子が偏光子/アナライザの軸に対して45°または平行である場合の写真を示す。後者の場合では DP領域は均一に暗視野であるが、前者の場合は均一に明視野である。配列の質は非常に良好であったので、高倍率でも、本発明の面領域には欠陥がほとんど見られなかった。使用した特定の装置は、100W白色光源および12V DC電源、ニコンフォトダイオード（Nikon photodiode）、メレス・グリオット増幅器（Melles Griot amplifi er）（光学信号用）およびカイズリーデジタルマルチメーター（Keithley digit al multimeter）（199システムDMM）レシーバー付きのニコン・オプティフォト偏光顕微鏡（Nikon Optiphot Polarizing Microscope）または100W白色光源、12 V DC電源、UDTフォトダイオードおよび内蔵増幅器付きUDTオプトメーター型番53 70付きのオリンパス（Olympus）・BH-2偏光顕微鏡のどちらかであった。両装置はウェーブトレック（Wavetrek）型番395合成任意波形発生器およびトレック（T rek）型番50/75増幅器を使用して、電場を試料に適用した。全ての場合において、本発明の面では優れたコントラスト比が得られた。実施例4 実施例1に従って、未処理のITO被覆ガラス面に配列面を形成した。2枚の基材の極性方向が互いに直行するように重ねたDP処理済み基材の場合、両面にLCが直接接触するように、ねじれネマチック構造のE-63を用いてセルを形成した。これにより、図9に見られるように、ねじれネマチック（TN）セルは配列が良好であった。図は、平行な偏光子間および交差偏光子間のセルを示す。この場合も、本発明の処理済み領域は均一な平面配列を与えたが、未処理領域は配列を示さなかった。しかしながら、ITO上の配列の質は、一般に、単純ガラス上ほどには完璧ではないことに注目するべきである。これは、ITO表面上の本質的な面の不均一性によると考えられる。実施例5 SiO₂層をさらに被覆したITO被覆ガラスを実施例1と同じ様に検討した。これらの基材は、ディスプレイ業界で使用されるものの典型である。690ÅのSiO₂（ドネリー社（Donnely Corporation）から購入した）を被覆したITOガラス（225オーム/平方面積抵抗）を使用した。不活性化ITOに、シンナミル基を有するAPSを使用して、実施例3と正確に同じ条件下において処理を施した。方向性結合処理済み不活性化ITO面を用いた、TN 構造の試料セルを形成した。本発明の面領域では優れた配列が得られた（図10）。実際、配列後の領域は、高倍率で観察しても欠陥が見られなかった。コントラスト比は非常に高く、同じ厚さの市販のTNセルに匹敵するものであった。コントラスト比は、それらを測定するために使用した装置によって異なるが、本発明者らは>9の比を得ており、約33と大きかった。実施例6 X-S-P分子（n=m=o=1）を実施例1のように酸化アルミニウムに化学的吸着させる。ここで、Pはアクリレートで、SはC₁₀アルキル基で、Xはカルボキシル基である。実施例3のように方向性重合を実施する。実施例7 X-S-P分子を溶媒に溶解して、この溶液を金表面に24時間適用することにより、X-S-P分子（n=m=o=1）を金表面に化学吸着させる。ここで、Xはチオール基で、Sはパラ置換ビシクロヘキシル基で、Pはスチレニル基である。実施例3のように方向性重合を実施する。このようにして、本発明者らは、方向性結合により、ガラス、ITOおよび不活性化ITO表面を含む基材表面に均一な平面配列を提供する面が得られることを示した。方向性結合配列層を有するITOおよび不活性化ITO表面から形成した2種のTN セルについての電気光学的検討について説明する。実施例8 ある場合では未処理のIT0に、また別の場合では不活性化ITOに本発明の配列形成面を有する厚さ10ミクロンの2つのTNセルを形成した。使用した化学的吸着材料はABTE（未処理ITO）またはAPS（不活性化ITO）で、両者ともシンナモイルP基を有するものであった。2つのセルの電気光学的特徴をそれぞれ図12および図13 に示す。両方の場合において、本発明の表面処理はTN装置の機能のための十分な固着を提供する。両セルにおいてオンタイムは非常に早く（<0.5ms）、市販のTN セルに匹敵する。オフタイムは末処理ITOでは16msで（図11）、不活性化ITOでは 55msであった（図12）。実施例9．発色基の合成図14は、4-アルコキシ-ケイ皮酸を生ずる2つの反応経路を示している。4-ヒドロキシ-ケイ皮酸（1）を臭化アルキルと過剰量の水酸化カリウムと反応させ、対応するラセミ体4-アルコキシ-ケイ皮酸（4a）を得た。この手順はラセミ体の臭化アルキルに適用することができる。フッ素化アルコキシ置換が望ましい場合には、フッ素化臭化アルキルを使用する。キラル4-アルコキシケイ皮酸を得るために、4-ヒドロキシ-ケイ皮酸（1）図14 を触媒量の酸を添加したメタノール中で加熱還流し、4-ヒドロキシ-ケイ皮酸メチル（2）を収率96%で得た。トリフェニルホスフィン（TPP）およびジエチルアゾジカルボン酸塩（DEAD）の存在下においてミツノブ（Mitsunobu）反応を介してキラルアルコールまたはキラルフッ素化アルコールを用いて（2）のエーテル化により、4-アルコキシ-ケイ皮酸メチル（3）を収率90%で得た。キラル中心における立体配置のもう一方にもミツノブ（Mitsunobu）反応を進行させた。（3）の酸官能基の離脱により、4-アルコキシ-ケイ皮酸（4a）が得られた。置換ケイ皮酸（4）を過剰量の塩化チオニルのベンゼン溶液と反応させることによって、化学的吸着過程中に必要な発色基（5）の酸塩化物形態が得られる。反応混合物を一晩還流して、収率90%,で（5）を得た。上記に示した手順により合成された多数の発色基を図15に示す。合成 4-ヒドロキシ-メチル-ケイ皮酸塩（2）：0.09mmolの4-ヒドロキシ-ケイ皮酸（1）を、2mLのメタンスルホン酸と共に200mLの無水メタノールに添加した。反応混合物を16時間還流した。回転式エバポレータで減圧下にてメタノールを除去した。無水エタノール/ヘキサン（70:1）混合物からエステル（2）を再結晶し、収率50%,で得た。 4-アルコキシ-ケイ皮酸メチル（3）：16.8mmolの（2）、16.8mmolのアルカノール（キラルまたはラセミ）および17.16gのトリフェニルホスフイン（TPP）を窒素雰囲気下において85mLの無水THFに溶解した。ジエチルアゾジカルボン酸塩（DEAD）の10mL無水THF溶液を滴加し、得られた反応混合物を室温において一晩攪拌した。過剰のTPPを除去するために1mL（DEAD）を添加した。溶媒を留去し、残渣を4:1ヘキサン/酢酸エチルで抽出した。減圧下にて溶媒を除去し、得られた粗生成物をヘキサン/酢酸エチル4:1を使用してカラムクロマトグラフィーで精製した。生成物（3）を収率75%で得た。 4-アルコキシ-ケイ皮酸（4）：方法1：11.4mmolの（3）を150mLのメタノールと40mLの水の混合物に溶解した。50.8mmolの水酸化リチウム-一水和物を添加して、混合物を室温において一晩攪拌した。溶媒を除去して、残渣を1:1 HCl/水で酸性化した。減圧濾過によって生成物を回収し、酸性エタノールで再結晶し、（ 4a）を70%の収率で得た。方法2：市販のラセミ体の臭化アルキルについては、1段階で、4-ヒドロキシ- ケイ皮酸（1）から4-アルコキシ-ケイ皮酸（4a）に到ることが可能である。1mmo lの（1）をエタノール/水（75/25%）混合物に溶解し、3mmol KOHと触媒量のKIを添加し、混合物を1時問還流した。次いで、1mmolの臭化アルキルを添加し、混合物を1時間還流した。次いで、1mmolの臭化アルキルを添加し、反応混合物を24時間還流した。溶媒を回転式エバポレータで除去し、沈殿をHClで酸性化した。生成物をエタノール/水（75/25%）混合物で再結晶した。反応の収率は70%であった。塩化シンナミル（5）の合成：1mmolのケイ皮酸（4）を無水ベンゼンに溶解し、アルミ箔で覆ったフラスコ中で攪拌した。3mmolの塩化チオニルを添加して、攪拌しながら一晩還流した。減圧下にて溶媒を除去して、生成物（5）をヘキサンで再結晶した。塩化シンナミルの誘導体を収率90%で得た。実施例10．ニトロ-およびメトキシ-置換塩化シンナモイルの追加合成反応経路を図14に示す。25.8mmolのニトロまたはメトキシ置換ケイ皮酸を100m Lの無水THFに溶解して、アルミ箔で覆ったフラスコ中で、窒素雰囲気下、室温において攪拌した。塩化オキサリル（51.6mmol）を30分間滴加した。得られた反応混合物を一晩攪拌した。溶媒を減圧下にて除去した。過剰な塩化オキサリルを除去するために、無水ヘキサンを添加し（100mLを3回）、溶媒を回転式エバポレータで留去した。塩化シンナモイルの誘導体を95%の収率で得た。実施例11．アルコキシ-塩化シンナモイルの追加の合成（4位の置換体を得る）反応経路を図15に示す。 4-ヒドロキシ-ケイ皮酸メチル（2）：0.09mmolの4-ヒドロキシ-ケイ皮酸（1）を2mLのメタンスルホン酸と共に200mLの無水メタノールに添加した。反応混合物を16時間還流した。回転式エバポレーターで減圧下にてメタノールを除去した。エステル（2）を無水エタノール/ヘキサン（70:1）混合物で再結晶し、50%の収率で得た。 4-アルコキシ-ケイ皮酸メチル（3）：16.8mmolの（2）、16.8mmolのアルカノール（キラルまたはラセミ）および17.6gのトリフェニルホスフィン（TPP）を窒素雰囲気下にて85mLの無水THFに溶解した。ジエチル-アゾジカルボン酸塩（DEAD ）の10mL無水THF溶液を滴加し、得られた反応混合物を室温において一晩攪拌した。過剰のTPPを除去するために、1mLのDEADを添加した。溶媒を留去し、残渣を 4:1ヘキサン/酢酸エチルで抽出した。減圧下にて溶媒を除去し、得られた粗生成物を、ヘキサン/酢酸エチル4:1を使用してカラムクロマトグラフィーで精製した。生成物（3）を75%の収率で得た。 4-アルコキシ-ケイ皮酸（4）：11.4mmolの（3）を150mLのメタノールと40mLの水の混合物に溶解した。50.8mmolの水酸化リチウム-一水和物を添加し、混合物を室温にて一晩攪拌した。溶媒を除去し、残渣を1:1 HCl/水で酸性化した。生成物を減圧濾過によって回収し、酸性エタノールで再結晶し、70%の収率で（4）を得た。 4-アルコキシ-塩化シンナモイル（5）：6.2mmolの（4）を窒素下で、アルミ箔で覆ったフラスコ中で30mLの無水THF中で攪拌しながら溶解した。18.6mmolの塩化オキサリルを添加し、混合物を一晩攪拌した。減圧下で溶媒を除去した。過剰の塩化オキサリルを除去するために、無水ヘキサンを添加し（100mLを3回）、回転式エバポレータで溶媒を留去した。塩化シンナモイルの誘導体を95%の収率で得た。実施例12．方向性結合可能な部分を含有する分子の合成図16に示すように、化学的吸着過程の前に、置換塩化シンナモイルをシラン部分に結合することができる。 1mmolの3-アミノ-プロピルトリメトキシ-シラン（6）と1mmolのトリエチルアミンの混合物のTHF溶液に0℃において1mmolの置換塩化シンナモイル（5）のTHF 溶液を滴加した。反応混合物を攪拌し、室温になるまで放置した。3時間後、混合物を濾過し、溶媒を留去し、塩化メチレンを添加した。この溶液を冷却水で洗浄し、MgSO₄で乾燥した。溶媒を留去し、混合物を酢酸エチル/ヘキサン（2/3）を溶出液として用いたショートカラムで濾過し、溶媒を留去後、生成物（6a）を減圧下で乾燥した。収率は80%であった。実施例13．化学的吸着および化学的吸着層の修飾反応溶液を以下のように調製した：1mLの酢酸のメタノール（HPLC等級）溶液を94％容量に、アミノシラン6またはトリメトキシシラン6aを1％容量および蒸留水(#18ΩW）を5％容量を添加した。使用直前に清浄した基材（液体清浄またはプラズマエッチング）を室温においてアミノシラン溶液で15分間処理した。基材をメタノール（HPLC等級）で１回すすぎ、110℃で5分間乾燥した。アミドの形成冷却後、アミノシラン基材をアセトニトリルで2回すすぎ、実施例9および10（ 60mM）で調製した置換塩化シンナモイル溶液および遮光下でジイソプロピルエチルアミン（30mM）の無水アセトニトリル溶液で処理した。（トリメトキシシラン 6aが化学的吸着に使用される場合には、この段階は必要ない）。実施例14 本発明の配列方法が液晶ディスプレイ装置に適用性があるかどうかを明らかにするために、平面およびねじれネマチックセルを製造した。配列方法がこれらの装置に適用可能であることを示すために電気光学的特徴を記録した。以下に考察する実施例は平面およびTNセルについてのみ言及しているが、この方法は確かに不活性化および活性化処理様式に使用されるモノクロおよびカラーTNディスプレイ、薄膜トランジスタ（TFT）活性化マトリクスディスプレイ、フイルム補償超ねじれネマチック（STN）ディスプレイ、減色STNディスプレイ、スメクチック-A レーザー-処理装置、強誘電性LCDS、エレクトロクリニック（electroclinic）LC DS、光弁および投写装置に適用可能であるが、これらに限定されない。いくつかの特殊な装置の例を以下に考察する。平面セルの形成置換DPSで処理した未処理ITO基材を用いて厚さ20μｍの平面セルを作成した。セルを組み立てる前に、エポキシ糊を一方の基材の端部に平行に塗布した。もう一方の基材を最初の基材の上に配置して、DPS処理面が互いに面し、上面の基材の好ましい配列方向を底面の基材と平行にする。ガラス球を用いておおよそのセルの厚さを20μｍにした。減圧下、65℃において4時間で糊を硬化した。セルに等方相の液晶混合物E7を毛細管現象にて充填した。これらのセルを予備傾斜の測定に使用した。ねじれネマチック（TN）セルの形成置換DPSで処理した未処理ITO基材を用いて厚さ5mmのTNセルを形成した。エポキシ糊を一方の基材の端部に平行に塗布した。もう一方の基材を最初の基材の上に配置して、DPS処理面が互いに面し、上面の基材の好ましい配列方向を底面の基材に対して90°にする。基材をほぼ5mm 食い違わせて、その後の電気の接触を可能にした。ガラス球を用いてほぼセルの厚さを20μｍとした。減圧下、65℃において4時間で糊を硬化した。セルに等方相の液晶混合物E7を毛細管現象にて充填した。これらのセルを電気光学的検討に使用した。実施例14a．4-ニトロ-置換DPSの平行液晶セルセルは、電子顕微鏡下で、交差偏光子間において良好な配列を示した。コントラスト比は30であった。実施例14b．3-ニトロ-置換DPSの平行液晶セルセルは、電子顕微鏡下で、交差偏光子間において良好な配列を示した。コントラスト比は30であった。実施例14c．4-メトキシ-置換DPSの平行液晶セルセルは、電子顕微鏡下で、交差偏光子間において良好な配列を示した。コントラスト比は30であった。実施例14d．4-ブトキシ-置換DPSの平行液晶セルセルは、電子顕微鏡下で、交差偏光子間において良好な配列を示した。コントラスト比は30であった。実施例15．結晶回転方法による予備傾斜の測定結晶回転方法結晶回転方法を使用して、平面セル中の予備傾斜角を測定する。光学軸が面との間に形成する予備傾斜角は小さい（0〜10度）と考えられる。この方法は、通常のセルの壁に対するレーザービームの人射角の関数として光位相の遅延および伝達強度を測定することを利用している。セル自体を光学軸に対して直角な軸を中心として回転させる。伝達強度は、負荷される入射角を発振させる。強度曲線は、予備傾斜角度に関連する、対称点と呼ばれるある角度付近で対称となる。従って、通常および異常な屈折率並びに細胞厚さがわかれば、予備傾斜角度を算出することができる。この方法の精度は0.3程度の次数である。実験装置の略図を図16に示す。実施例15a．4-ニトロ-置換DPSを用いたセルの予備傾斜予備傾斜は2°と測定された（図18）。実施例15b．3-ニトロ-置換DPSを用いたセルの予備傾斜予備傾斜は1.5°と測定された（図19）。実施例15c．4-メトキシ-置換DPSを用いたセルの予備傾斜予備傾斜は0.1°と測定された（図20）。実施例15d．3-ブトキシ-置換DPSを用いたセルの予備傾斜予備傾斜は0.25°と測定された（図21）。実施例15e．100%4-ニトロ-置換発色基を用いたセルの予備傾斜予備傾斜は16°と測定された（図22）。実施例15f．50%4-ニトロ-置換発色基および50°非置換発色基を用いたセルの予備傾斜（図23）予備傾斜は20°と測定された。実施例15g．液晶混合物E7の発色基の極性に対する予備傾斜の依存性結果を図24の表1に示す。実施例15h．液晶混合物ZLI 4792の発色基の極性に対する予備傾斜の依存性結果を図25の表2に示す。実施例15i．液晶混合物ZLI 4792およびE7の発色基の極性に対する予備傾斜の依存性結果を図26の表3および図27に示す。実施例15j．フッ素化置換を有する配列層の予備傾斜結果を図28の表4に示す。従って、本発明者らは、本発明の異方性配列面が、基材上に化合物の均一なホメオトロピックまたは傾斜および非傾斜平面配列を生ずることを実証した。好ましい本発明の方法は、異なる基材面に対する非常に簡単な方法で効果的である。また、配列形成層は熱および光線に安定で、無色で製造することができ、優れたコントラストを提供し、欠陥がほとんどまたは全くなく、非常に薄く製造することができ、基材に化学的に結合することができる。本発明の方法はいくつかの重要な特徴を有する：それは簡単で、ほとんどが室温による方法なので、規模を容易に拡大して製造することができ、好ましい態様では、本発明の方法は長期間の安定性を確実にする化学的に結合された配列層を生じ、ねじれネマチック装置、超ねじれネマチック装置、活性化マトリックス装置等に使用される基材に適用可能である。本発明の配列面は、配列形成基材を必要とする全ての光学的記録媒体および装置、特に液晶装置（LCD）に有用である。これらの装置はデイスプレイ、光空間変調器、移相装置、非線形光学装置、ねじれネマチック装置、超ねじれネマチック装置、二重膜超ねじれネマチック装置、三重膜超ねじれネマチック装置、活性化マトリックスディスプレイ、上記装置の多重化形態、イン-プレインスイッチ（IRS）素子、垂直配列ディスプレイ、表面安定化強誘電体液晶ディスプレイ（S SFLCD）、エレクトロクリニック（electroclinic）ディスプレイ等を含む。もちろん、フラットパネルディスプレイ、TVスクリーン、コンピュータースクリーン、等も含まれる。これらの装置は全て当技術分野において周知で、これらの装置のうちいくつかは、参照として本明細書に組み入れられる、ディスプレイ技術ハンドブック（Handbook of Display Technology）、カステラノ（Castellano J．A.）アカデミック出版、1992年に記載されている。このハンドブックの第8章は特に有用である。当業者は、本明細書に記載した表面配列層と従来の装置に使用される配列層を単純に交換することによって、本発明による上記のLC装置を提供することができる。本発明の表面によって提供される傾斜角は、0Eから90Eまで変化し、好ましくは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15゜を含む0より大きく15°までであり、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、8 0°85°の傾斜並びに全ての値および範囲が提供されてもよい。パターン等を有するディスプレイ領域を必要とする装置では、上記の表面はマスク等を介して方向性結合され、本発明の配列形成面を有する所与の領域のみを提供することができ、または式1の化合物を基材の所与の領域にのみ適用することができる。さらに、マスクを使用して、例えば第1の方向に偏光させた偏光UV 光線を使用して所与の領域を方向性結合し、次に例えば第2の方向に偏光させた偏光UV光線を用いて同じ基材の他の領域を方向性結合してもよい。多重領域ピクセルはこのような様式等で製造することができる。もちろん、式1の化合物の混合物を1つの基材に使用することもでき、式1の異なる化合物の領域を有する基材を使用することもできる。着色した基材並びにそれらの化学構造をそのように形成した、着色、蛍光等を有する、式1の化合物を使用してもよい。染料等などの添加剤を、方向性結合の前または後に、本発明の層に添加してもよい。本発明の表面によって配向された液晶材料は特に限定されず、強誘電体材料（特に、フッ素側基が置換されたもの）を含む、ネマチック、コレステリック、スメクチック、ディスコチック相等を示すものを含む。液晶は、単独で使用しても、共融混合物を含む混合物として使用してもよい。超フッ素化ネマチック混合物を使用してもよい。2種以上の異なる液晶からなる組成物が好ましい。液晶およびそれらの混合物の例は、参照として本明細書に組み入れられる、タベリン（Ta bellen）における液晶（Liquid Crystals in Tabellen）、I巻およびII巻、並びに参照として本明細書に組み入れられる来国特許第5,032,009号等に記載されている。液晶と例えば、染料、非線形光学的化合物等との混合物が提供される、ゲストホスト組成物（guest host compositions）も含まれる。本発明の特に好ましい態様において、式1の分子がキラルであるので、P-P'結合がキラルである、Xがキラルである、Pがキラルである、Sがキラルである、これらの組み合わせであるにしても、配列形成面はキラルである。構造および幾何学的キラルも含まれる。明らかに、上記の教示に鑑みて本発明の多数の改良および変更が可能である。従って、添付の請求の範囲内において、本発明は本明細書に特に記載されたもの以外の形態で実施され得ることが理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グリンバーグカーステンエイ. アメリカ合衆国バージニア州マクレーンダートフォードドライブ 7314 (72)発明者ラナバナハリアール. アメリカ合衆国バージニア州スプリングフィールドアップルクロスレーン 8928 (72)発明者カルバートジェフリーエム. アメリカ合衆国バージニア州アレクサンドリアピアトゥリーランディング 9102 (72)発明者シナージョエルエム. アメリカ合衆国バージニア州バークリンカーンウッドコート 6009 (72)発明者チェン．ムウ―サンアメリカ合衆国メリーランド州エリコットシティーマキシンストリート 10181

Claims

【特許請求の範囲】 1. 下記の式１の化合物を含有する、化学吸着された異方性方向性結合層を表面の少なくとも一部に有する基材：［X］_m-［S］_n-［p］_o １式中、Xは、該基材に化学吸着することができる化学的官能基であり、SはXとPを分離するスペーサー基であり、Pは方向性結合可能な基であり、n、mおよびoは全て1に等しいかまたは1より大きい整数で、m≧nおよびo≧nであり、pは下記の式（I）を有する：式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、独立に、H、直鎖もしくは分枝鎖C_nH_2n ₊₁ 、直鎖もしくは分枝鎖OCH_nH_2n+1、またはNO₂であり、nは1〜8の整数であり、R¹ 、R²、R³、R⁴およびR⁵の少なくとも1つはHではない。 2. 下記の式１の化合物を含有する、化学吸着された異方性方向性結合層を表面の少なくとも一部に有する基材：［X］_m-［S］_n-［p］_o １式中、Xは、該基材に化学吸着することができる化学的官能基であり、SはXとPを分離するスペーサー基であり、Pは方向性結合可能な基であり、式［X］_m-［S］_n -［p］_oのmおよびoは全て1に等しいかまたは1より大きい整数であり、該式１のn は0または1に等しいかもしくは1より大きい整数であり、m≧nおよびo≧nであり、Pは以下の式（IA）を有する：式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO₂C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖またはラセミもしくはキラルC_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖またはラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、OCH₂C_nF_2n+1、NO₂またはOHであり、該R¹〜R⁵基のnは1〜12の整数である。 3. 化学吸着された層が、式［X］_m-［S］_n-［p］_oの化合物を2種以上含有する、請求項1または2記載の基材。 4. 化学吸着された層が可視波長範囲の光線を吸収しない、請求項1または2記載の基材。 5. 化学吸着された層が可視波長範囲の光線を吸収する、請求項1または2記載の基材。 6. 化学吸着された層が所与のパターンに形成される、請求項1または2記載の基材。 7. 化学吸着された層が、液晶分子と接触した状態でホメオトロピック配列させることができる、請求項1または2記載の基材。 8. 化学吸着された層が、液晶分子と接触した状態で一軸平面方向に配列させることができ、該液晶分子が選択的には基材面に対して3〜85°傾斜される、請求項1記載の基材。 9. 該化学吸着された層が、液晶分子と接触した状態で一軸平面方向に配列されることができ、該液晶分子が必要に応じて基材面に対して0〜90°傾斜される、請求項1または2記載の基材。 10. 請求項1または2記載の基材を含む液晶装置。 11. 請求項1または2記載の基材を含む液晶ディスプレイ装置。 12. SiO₂ガラス、ITO-被覆SiO₂ガラス、ポリシリコン、金属、ITO層の上面または下面にSiO₂を含有する不活性化層を有するプラスチックITO-被覆ガラス、ITO- 被覆ホウ珪酸塩、ITO層の上面または下面にSiO₂を含有する不活性化層を有するI TO-被覆ホウ珪酸塩、ITO-被覆プラスチック、およびITO層の上面または下面にSi O₂を含有する不活性化層を有するITO被覆プラスチックからなる群より選択される、請求項1または2記載の基材。 13. 基材が1ドメインまたは2ドメインまたは多ドメインピクセルを有し、該ピクセルが、第1の部分には第1の［X］_m-［S］_n-［p］_o化合物を有し、第2の部分には第2の［X］_m−［S］_n-［p］_o化合物を有する、請求項1または2記載の基材。 14. 同一化合物［X］_m−［S］_n−［p］_oを有する1ドメインまたは2ドメインまたは多ドメインピクセルを有する、請求項1または2記載の基材。 15. 請求項1または2記載の基材を含む位相変調器。 16. 請求項1または2記載の基材を含む非線形光学装置。 17. 請求項1または2記載の基材を含む光空間変調器。 18. 請求項1または2記載の基材を調製する方法であって、基材の表面の少なくとも一部に式1の化合物を化学吸着させる段階と、次いで、方向性結合させる段階とを含む方法。 19. 方向性結合段階が光放射によって実施される、請求項18記載の方法。 20. 方向性結合段階が、円または楕円偏光UV光線による処理を含む、請求項18 記載の方法。 21. 方向性結合段階が、直線偏光UV光線による処理を含む、請求項18記載の方法。 22. 方向性結合段階が、直線偏光、円偏光または楕円偏光UV光線による処理を含み、直角入射の単回照射または多重照射によって予備傾斜が提供される、請求項18記載の方法。 23. 方向性結合段階が、直線偏光、円偏光または楕円偏光UV光線による処理を含み、斜め入射の単回照射または多重照射によって予備傾斜が提供される、請求項18記載の方法。 24. 方向性結合段階が、直線偏光、円偏光または楕円偏光UV光線による処理を含み、直角入射と斜め入射の組み合わせおよび多重照射によって予備傾斜が提供される、請求項18記載の方法。 25. 方向性結合段階が、直線偏光、円偏光または楕円偏光UV光線による処理を含み、異なる照射ごとに偏光状態を変化させた、直角入射または斜め入射またはそれらの組み合わせによる単回照射または多重照射によって予備傾斜が提供される、請求項18記載の方法。 26. m=n=o=1である、請求項1記載の基材。 27. 下記の式１の化合物：［X］_m-［S］_n-［p］_o １式中、Xは、面または基材に吸着、吸収または化学吸着することができる化学的官能基であり、 Sはスペーサー基であり、 Pは式（I）の方向性結合可能な基であるか：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、独立に、H、直鎖もしくは分枝鎖C_nH_2n+1 、直鎖もしくは分枝鎖OC_nH_2n+1、またはNO₂であり、該R¹〜R⁵基のnは1〜8の整数であり、ただし、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の全てがHではなく、式1のn、mおよびoは全て1に等しいかまたは1より大きい整数であり、式1のmおよびnはm≧nで、式1のoおよびnはo≧nである）；または、 Pは、以下の式（IA）の方向性結合可能な基である：（式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO2C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルC_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、0CH₂C_nF_2n+1、NO₂またはOHであり、該R¹〜R⁵基のnは1〜12の整数であり、式1のmおよびoは各々1に等しいかまたは1より大きい整数であり、式1のnは0または1に等しいかもしくは1より大きい整数であり、式1のm≧式1のn であり、式1のo≧式1のnである）。 28. Xが、式Si（OH）₃、-SiR₂OHまたはSiR₃（式中、RはC_1-10アルコキシ基である）の基であり、Sが単結合；直鎖C_1-30アルキレン基； 1つ以上の芳香族基、ペプチド基、複素環基、NW、NR（式中、RはC₁-C₁₈炭化水素基である）、O、S、COO、SO_n（ここで、nは1〜4である）、CO、リン、ホスフィン、リン酸塩、または亜リン酸塩基が挿入された直鎖C_2-30アルキレン基；分枝鎖C_3-30アルキレン基；または 1つ以上の芳香族基、ペプチド基、複素環基、NH、NR（式中、RはC₁-C₁₈炭化水素基である）、O、S、COO、S0_n（nは1〜4である）、CO、リン、ホスフィン、リン酸塩、または亜リン酸塩基が挿入された分枝鎖C_3-30アルキレン基である、請求項27記載の化合物。 29. Xが式Si（OH）₃、-SiR₂OHまたはSiR₃、SiCl₃、SiRCl₂、Si（R）₂Cl、（式中、RはC_1-10アルキル基またはC_1-10アルコキシ基である）の基であり、Sが単結合；直鎖C_1-30アルキレン基； 1つ以上の芳香族基、ペプチド基、複素環基、NH、NR（式中、RはC₁-C₁₈炭化水素基である）、O、S、SOO、SO_n（ここで、nは1〜4である）、CO、リン、ホスフィン、リン酸塩、または亜リン酸塩基が挿入された直鎖C_2-30アルキレン基；分枝鎖C_3-30アルキレン基；または 1つ以上の芳香族基、ペプチド基、複素環基、NH、NR（式中、RはC₁-C₁₈炭化水素基である）、O、S、COO、SO_n（nは1〜4である）、CO、リン、ホスフィン、リン酸塩、または亜リン酸塩基が挿入された分枝鎖C_3-30アルキレン基である、請求項27記載の化合物。 30. 下記の式（II）の化合物：式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、独立に、直鎖もしくは分枝鎖C_nH_2n+1 、直鎖もしくは分枝鎖OC_nH_2n+1またはNO₂であり、nは1〜8の整数であるが、ただしR¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の全てがHではない。 31. 下記の式（IIA）の化合物：式中、R¹、R²、R³、R⁴およびR⁵の各々は、H、Br、Cl、F、CF₃、CN、NC、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラル-CO₂C_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルC_nH_2n+1、直鎖もしくは分枝鎖およびラセミもしくはキラルOC_nH_2n+1、OCH₂C_nF_2n+1、NO₂またはOHであり、該R¹〜R⁵基のnは1〜12の整数である。