JP2002537412A - 液晶の整列を含む物質及び液晶光学素子 - Google Patents

液晶の整列を含む物質及び液晶光学素子

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Abstract

(57)【要約】 本発明は液晶媒質(16)の整列を誘起するための、新規なポリアミド酸及びポリイミド光学整列層(14)を提供する。新規な組成物は、1〜4の炭素−炭素二重結合を含むC3〜C20線状または分岐炭化水素鎖を含む架橋性のジアミンを含む。本発明はさらに、新規なポリイミド光学整列層(14)を含む液晶ディスプレイを記述する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の背景 本発明は液晶を整列させるための物質、及び液晶光学素子に関する。
【0002】 本発明は、ARPAによって与えられた合意番号MDA972−93−2−0
014のもとで、米国政府と共になされた。米国政府は本発明において一定の権
利を有する。
【0003】 現行の液晶ディスプレイ素子は、ツイストしたネマチックモード、すなわちネ
マチック液晶の整列方向が一対の上側及び下側電極基体の間で90°ねじれてい
る構造を有するものを利用する製品、スーパーツイストしたネマチックモードを
利用する製品、複屈折効果を利用する、すなわちネマチック液晶分子の整列方向
が180〜300°ねじれた構造を有する製品、液晶整列を制御する両電極が、
1つの基体上に存在し、かつ基体平面内の液晶の整列の方向が電場をかけること
によって変化するインプレインスイッチングモードを利用する製品、強誘電体液
晶物質または反強誘電体液晶物質を利用する製品を含む。これらの製品に共通の
ことは、ポリマー整列層で被覆された一対の基体間に配置された液晶層である。
このポリマー整列層は、電場の非存在下で液晶媒質の整列の方向を制御する。通
常、液晶媒質の整列の方向は、機械的バフみがき方において確立され、ここでポ
リマー層は布または他の繊維質材料でバフみがきされる。バフみがきされた表面
と接触する液晶媒質は、典型的に機械的バフみがきの方向と平行に整列する。代
わりに、参照によってここに組み込まれる米国特許第5032009号及び49
74941号「液晶媒質の整列及び再整列の方法」に開示されるように、異方性
吸収分子を含む整列層を偏光にさらして液晶媒質を整列させることができる。
【0004】 偏光で液晶媒質を整列させる方法は、非接触整列方法であり、整列層上のほこ
り及び静電荷の蓄積を減らす能力を有する。光学的整列法の他の利点は、整列方
向の高い解像制御及び高品質の整列を含む。
【0005】 液晶ディスプレイのための光学的整列層の必要条件は、整列のための低いエネ
ルギー閾値、可視光線(無色)に対する透明性、良好な誘電性、及び電圧保持率
、長期の熱及び光学的安定性、並びに多くの用途においては制御された均一なプ
レチルト角を含む。ほとんどの液晶デバイス(ディスプレイを含む)は、例えば
選択されたポリマー整列層の機械的バフみがきによって制御された、有限のプレ
チルト角を有する。そのような層と接触する液晶分子はバフみがき方向と平行に
、バフみがき処理の方向と平行に整列するが、基体に正確に平行ではない。液晶
分子はわずかに基体から、例えば約2〜15°傾いている。ほとんどのディスプ
レイ用途における最適の性能のために、有限で均一なプレチルト角の液晶が好ま
しい。
【0006】 液晶及び液晶ディスプレイの光学的整列のための方法及び組成物の開発に連続
した努力が向けられてきた。熱心な努力及び集中した実験を通して、われわれは
、ここに開示する新規な架橋ジアミンを含むポリアミド酸から誘導されるポリイ
ミド整列層の整列の質及び電気的性質、特に電圧保持能力が、そのような架橋能
力をもたないものを超えて有意に改善されることを見いだした。
【0007】 発明の概要 本発明は、構造I
【0008】
【化3】
【0009】 [R1は、1〜4の炭素−炭素二重結合を含むC3〜C20線状または分岐炭化水素
鎖よりなる群から選択され、Xは−O−、−S−、及び−NR−よりなる群から
選択される二価の基であり、RはH、R1及びC1〜C4炭化水素鎖から選択され
、X1はH、Cl、F及びBrの群から選択され、mは1または0であり、Zは
−S−、−O−、−SO2−、−CH2−、−C(CF3)2−、−C(O)−、−CH2 CH2−、−NR2−(R2はH及びC1〜C4炭化水素鎖から選択される)及び共
有結合よりなる群から選択され、そしてカルボン酸基はアミド結合に対してオル
トである] のポリアミド酸を含む、光学整列層の表面に隣接する液晶媒質の整列を誘導する
ためのポリアミド酸を提供する。
【0010】 詳細な説明 ここで使用するとき、「整列層」とは、外部的場の非存在下で液晶層の整列を
制御する、基体の表面上の物質の層である。「慣用の整列層」とは、ここでは、
光学的手段以外の処理によって液晶層を整列させるだけである整列層をいう。例
えば、機械的に摩擦したポリイミド、蒸発した二酸化珪素、ラングミュア−ブロ
ジェットフィルムは全て、液晶を整列させることが証明されている。
【0011】 「光学的整列層」はここで、偏光での暴露の後で液晶の整列を誘起する異方性
吸収分子を含む整列層をいう。光学的整列層は異方性媒質であることができ、ま
たは光学的整列の前にある程度の異方性を有することができる。
【0012】 光学的整列層は、機械的摩擦のような慣用の手段で、偏光への暴露前または後
に処理され得る。光学的整列層の異方性吸収分子は、異なる方向の軸に沿って測
定したときに異なる値の吸収特性を示す。異方性吸収分子は、150nm〜約2
000nmの吸収バンドを示す。本発明のために最も好ましい光学的整列層は、
150〜400nm、特に300〜400nmの吸収最大を有する。
【0013】 光学的整列層及び光学的整列層を形成するための種々の方法において使用でき
る異方性吸収分子は、参照によってここに組み込まれる「液晶及び液晶ディスプ
レイ中のプレチルトを誘起するための方法及び材料」と題された米国特許第57
31405号中に議論されている。
【0014】 光学的整列層として特に有用で好ましいポリマーはポリイミド類である。ポリ
イミドは、それらの優秀な熱的及び電気的安定性で知られており、そしてその性
質は液晶ディスプレイのための光学的整列層において有用である。ポリイミドの
調製は、"Polyimides", D.Wilson, H.D.Stenzenberger, and P.M.Hergenrother
Eds., Chapman and Hall, New York (1990)に記述されている。典型的にポリイ
ミドは1当量のジアミンを1当量の二無水物と極性溶媒中で縮合させてポリ(ア
ミド酸)プレポリマー中間体を得ることによって調製される。代わりに、コポリ
マーポリイミドは、1以上のジアミン類と1以上の二無水物を縮合させてコポリ
アミド酸を得ることによって調製される。
【0015】 ポリ(アミド酸)は典型的には、1〜30重量%溶液を与えるように処方され
る。縮合反応は通常は、室温〜150℃で実施される。プレポリマー溶液を望ま
れる基体上にコートし、そして180〜300℃で熱的に硬化して、イミド化反
応を完了させる。代わりに、ポリ(アミド酸)プレポリマーを脱水剤の添加によ
って化学的にイミド化してポリイミドポリマーを形成させる。
【0016】 光学的整列層のためのポリアミド酸を調製する際に、ジアミンの二無水物のモ
ル比は通常1:1であるが、0.8:1〜1.2:1で変化できる。好ましいジ
アミン対二無水物の比は0.9:1〜1.1:1である。
【0017】 本発明の光学整列層の表面に隣接する液晶媒質の整列を誘導するためのポリア
ミド酸は、 構造I
【0018】
【化4】
【0019】 [R1は、1〜4の炭素−炭素二重結合を含むC3〜C20線状または分岐炭化水素
鎖よりなる群から選択され、Xは−O−、−S−、及び−NR−よりなる群から
選択される二価の基であり、RはH、R1及びC1〜C4炭化水素鎖から選択され
、X1はH、Cl、F及びBrの群から独立して選択され、mは1または0であ
り、Zは−S−、−O−、−SO2−、−CH2−、−C(CF3)2−、−C(O)−
、−CH2CH2−、−NR2−(R2はH及びC1〜C4炭化水素鎖から選択される
)及び共有結合よりなる群から選択され、そしてカルボン酸基はアミド結合に対
してオルトである] を含む。これらのポリアミド酸のコーティングは、化学的または熱的イミド化さ
れて、液晶を整列させるために有用なポリイミド光学整列層を与える。以下にさ
らに詳細に議論するように、この新規なポリイミド光整列層は、構造Iのポリア
ミド酸によって与えられる架橋官能価を有しないポリイミドを超える、偏光に対
する高い感受性及び改善された電気的性質を与える。
【0020】 構造Iの好ましいポリアミド酸はR1
【0021】
【化5】
【0022】 [R3はH及びC1〜C10炭化水素鎖の群から選択され、R4はR3及び
【0023】
【化6】
【0024】 (nは1〜10の整数であり、そしてpは0〜10の整数である)の群から選択
される]のものである。さらに好ましいポリアミド酸はR1が2〜4の炭素−炭
素二重結合を含むC10からC20線状または分岐の炭化水素鎖であるものである。
さらに好ましいものはXが−NR−のポリアミドである。最も好ましいものはR1 がゲラニル、シトロネリル及びファルネシル基の群から選択されるものである
【0025】 本発明の好ましいポリアミド酸は、mが0であり、そしてX1がHまたはCl
である。これらは3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物及び2,2’−ジクロロ−4,4’,5,5’−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物から誘導される。この両方の物質は無色で、ポリアミド酸に合理的
な溶解特性を与え、そして高い濃度の光活性UV発色団を与える。
【0026】 ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物は、商業的な供給源か合成によって
容易に入手できる。例えば、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物(BTDA)はAldrich Chemical Co.,In
c.(1001 W. St. Paul Ave., ミルウオーキー, WI 53233)から入手できる。
2,2’−ジクロロ−4,4’,5,5’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物は、Falcignoらによって、J. Poly, Sci, 1992, 30, 1433に記述
されるように、4−クロロ−o−キシレンから塩化オキサリルとのフリーデル・
クラフツ反応によって2,2’−ジクロロ−4,4’,5,5’−テトラメチル
ベンゾフェノンを得、その後硝酸による酸化及び生じたテトラカルボン酸の脱水
によって入手できる。
【0027】 mが1である本発明の方法において有用な他のジアルールケトン二無水物は、
米国特許第4698295号にPfeiferらによって記述される多環式ジア
リールケトン二無水物であり、ここに参照によって組み込まれる。有用であり得
る他のジアリールケトン二無水物は構造III
【0028】
【化7】
【0029】 の5,5’−[カルボニルビス(4,1−フェニレンオキシ)]ビス−1,3−
イソベンゾフラノンである。 広い種類の他の二無水物ももちろんコポリアミド酸を形成する際に使用し得る
。他のテトラカルボン酸二無水物の具体例は、芳香族二無水物、例えばピロメリ
ト酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2
,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレン
テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニル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)ジフェニルスルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン
二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−
ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ジメチルシラン二無水物、2,3,4,5−ピリジンテトラカルボン酸二無
水物;非乾式テトラカルボン酸二無水物、例えば1,2,3,4−ブタンテトラ
カルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
、1,2,3,4−シクロペンタ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、2,3,5,−トリカルボキシシ
クロペンチル酢酸二無水物及び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;並びにこれらの酸及び酸塩化物誘導
体を含む。
【0030】 本発明の新規なポリアミド酸は構造
【0031】
【化8】
【0032】 (式中、R1は1〜4の炭素−炭素二重結合を含むC3〜C20線状または分岐炭化
水素鎖よりなる群から選択され、Xは−O−、−S−、及び−NR−よりなる群
から選択される二価の基であり、RはH、R1及びC1〜C4炭化水素鎖から選択
される)の新規な架橋ジアミンを必要とする。好ましいジアミンはR1が2〜4
の炭素−炭素二重結合を含むC10〜C20線状または分岐炭化水素鎖よりなる群か
ら選択され、Xは−NR−であり、RはH、R1及びC1〜C4炭化水素鎖から選
択されるものである。
【0033】 新規な架橋ジアミンの具体例を表1に列挙し、それらの合成を実施例中に記述
する。一般に、広い種類の本発明の架橋ジアミンが、第2不飽和アミンとフルオ
ロ−2,4−ジニトロベンゼンまたは3−フルオロ−4−ニトロアニリンとの反
応、及びその後のニトロ基の相当する第1アミンへの還元によって容易に得られ
る。この新規なアミンを調製する際に有用な多くの第2不飽和アミンが商業的に
入手でき、それらはジアリルアミン、及びN−エチル−2−メチルアリルアミン
を含む。N−メチル−N−ゲラニルアミン、N−メチル−N−シトロネリルアミ
ン、N−メチル−N−ファルネシルアミン、N−メチル−N−オレイルアミン、
及びN−メチル−N−3−メチルブテンアミンを含む他の第2不飽和アミンが合
成によって入手できる。
【0034】 エーテル結合を含む新規な架橋性ジアミンは、2,4−ジニトロフェノールま
たは2,5−ジニトロフェノールの不飽和アルキルハライドによるアルキル化、
その後のニトロ基の相当する第1アミンへの還元によって容易に入手できる。こ
の新規なアミンを調製する際に有用な商業的に入手できるアルキルハライドは、
5−ブロモ−1−ペンテン、5−ブロモ−2−メチル−2−ペンテン、6−ブロ
モ−1−ヘキセン、8−ブロモ−1ーオクテン、4−ブロモ−2−メチル−2−
ブテン、臭化ゲラニル、臭化ファルネシル、塩化ファルネシル、及び臭化シトロ
ネリルを含む。この新規なジアミンを調製する際に有用な他のアルキルハライド
は、相当する不飽和アルコールの臭化物または塩化物への転化によって入手でき
る。有用なアルコールは、ネロール(シス−3,7−ジメチル−2,6−オクタ
ジエン−1−オール)、フィトール(3,7,11,15−テトラメチル−2−
ヘキサデセン−1オール)及びβ−シトロネロールを含む。
【0035】 種々の他のジアミンが、本発明の新規なポリアミド酸の調製に際して有用であ
り、これらは芳香族ジアミン、例えば2,5−ジアミノベンゾニトリル、2−(
トリフルオロメチル)−1,4−ベンゼンジアミン、p−フェニレンジアミン、
m−フェニレンジアミン、2−クロロ−1,4−ベンゼンジアミン、2−フルオ
ロ−1,4−ベンゼンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノト
ルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’
−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’
−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテ
ル、2,2−ジアミノジフェニルプロパン、ビス(3,5−ジエチル−4−アミ
ノフェニル)メタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノナフタレン、1,
4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ジアミノベンゾフェノ
ン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)
ベンゼン、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、1,3−ビス
(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)
ジフェニルスルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]
プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシ)ヘキサフルオロプロパン及び
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパ
ン;非環式ジアミン、例えばビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン;及び脂
肪族ジアミン、例えば、テトラメチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンを
含む。さらに、ジアミノシロキサン、例えばビス(3−アミノプロピル)テトラ
メチルジシロキサンが使用し得る。そのようなジアミンは単独または2以上の組
合せで使用し得る。コポリアミド酸を製造するために好ましいジアミンは、2,
5−ジアミノベンゾニトリル、2−(トリフルオロメチル)−1,4−ベンゼン
ジアミン及び1,4−フェニレンジアミンである。最も好ましいものは2,5−
ジアミノベンゾニトリル及び2−(トリフルオロメチル)−1,4−ベンゼンジ
アミンである。
【0036】 好ましいコポリアミド酸は構造I(上記)とさらに構造II
【0037】
【化9】
【0038】 [式中、X2はH、C1〜C4炭化水素、−CN−、−CF3−、F、Cl、Br、
I、−NO2、−OR2、−CO22、及び−CO2N(R2)2、(R2はHまたはC1 〜C4炭化水素鎖である)よりなる群から選択される]を含む。最も好ましいコ
ポリアミド酸はX1が1であり、mが0であり、そしてX2が−CN及び−CF3
の群から選択されるものである。
【0039】 表2は、本発明の好ましいコポリアミド酸を形成する際に有用ないくつかのジ
アミン類を列挙する。表2中のアミン15及び16は、(ポリイミド中に導入さ
れたときに)光学的整列層内でプレチルト性を誘起するのに有用な構造要素を例
示する。典型的に、約1〜20モル%のアミン成分がモノアミン15またはモノ
アミン15とジアミン16を含むポリアミド酸は、ポリイミド光学整列層に転化
されたときに、有限のプレチルト角を示す光学的に整列されたときに、。このプ
レチルトは典型的にこれらのアミンを含むポリイミドで、これらのアミンの1以
上を含まないポリイミドにおけるよりも高い。実施例28〜31は、プレチルト
誘起ジアミンをも含む本発明のコポリイミドを示す。
【0040】 好ましくは、本発明の新規なポリアミド酸は約1〜100モル%の構造1、さ
らに好ましくは5〜50モル%の構造I、そして最も好ましくは5〜25モル%
の構造Iを含む。より高いモル%の構造Iはより高い架橋度及び改善された電気
的性質を与える。しかし、ポリイミド光学層の電圧保持性(VHR)及び光感受
性における改善がしばしば、コポリアミド酸における構造Iの比較的低い含量で
観察される。
【0041】 光学的整列層を調製するために、ポリ(アミド酸)溶液またはプレイミド化さ
れたポリイミド溶液が望まれる基体上にコートされる。コーティングは通常、2
〜30重量%で達成される。刷毛塗り、噴霧、スピンキャスティング、メニスカ
スコーティング、浸漬、または印刷を含むどのような慣用の方法でも基体をコー
トするために使用できる。しかし、本発明の光学的整列層は印刷またはスピニン
グ法において使用することに限定されない。
【0042】 コートされた基体は、不活性雰囲気、例えば窒素またはアルゴンの下、300
℃を超えない、好ましくは通常80℃未満で、1〜12時間、好ましくは約2時
間以下の間、オーブン内で加熱される。この加熱工程は、溶媒担体を除去し、そ
してさらにポリマーを硬化させるために使用できる。例えば、ポリ(アミド酸)
フィルムは、熱的に硬化されて、ポリイミドフィルムを生じる。
【0043】 ポリマーの濃度及び溶媒の選択は、光学的整列の質、プレチルト及びVHRに
影響し得る。例えば、光学的整列の質は、ポリマーの濃度が減少したときに、同
じ暴露条件下で改善されることが観察される。さらに、溶媒及び/または補助溶
媒の選択は、整列の性質に影響し得る。フィルムの厚さと整列の質の相関関係も
明白である。特に、光学的整列の質は、厚さが減少すると共に改善される。同様
に、VHRはフィルムの厚さが減少すると共に増す。
【0044】 光学的整列層を偏光に暴露して液晶の整列を誘起させる。「偏光」とは、光が
1つの軸(主軸と呼ばれる)にそって、それに直交する軸(副軸と呼ばれる)に
対してさらに偏っているように長円形に偏光した光を意味する。本発明において
、偏光は約150〜2000nm、好ましくは約150〜1600nm、さらに
好ましくは150〜800nmの1以上の波長を有する。最も好ましくは偏光は
150〜400nm、特に約300〜400nmの1以上の波長を有する。光の
好ましい源はレーザー、例えばアルゴン、ネオンまたはヘリウムカドミウムであ
る。他の好ましい光源は、水銀アーク重水素及び水晶タングステンハロゲンラン
プ、キセノンンプ、マイクロ波励起ランプウ及びブラックライト(偏光子と組み
合わせたもの)である。非偏光源から偏光を作る偏光子は、誘電体スタック、吸
収偏光子、回折格子、及びブリュースター反射に基づく反射偏光子からつくられ
た干渉偏光子である。より低い出力で、または小さな整列領域で整列させるとき
は、光学的整列層上に光ビームの焦点を合わせることが必要であり得る。
【0045】 「暴露」とは、偏光が全体の光学的整列層に、またはその部分に適用されるこ
とを意味する。この光線は静止でも回転でもよい。暴露は1工程でも、バースト
でも、走査モードでも、または他の方法でもあり得る。暴露時間は、使用する材
料によって広く変えることができ、そして1ミリ秒〜1時間の範囲であることが
できる。暴露は、光学的整列層の液晶媒質との接触の前または後に実施し得る。
暴露は、あるパターンを有する少なくとも1つのマスクを通過させた線状偏光、
またはあるパターンで走査された線状偏光のビームで達成できる。暴露はまた、
コヒーレントな光学ビーム形成パターン、すなわち交互の黒及び白の干渉を使用
して達成できる。
【0046】 暴露エネルギー要求は、暴露の前後の光学的整列層の配合及び処理で変化する
。好ましい暴露エネルギーの範囲は約0.001〜100J/m2、暴露エネル
ギーの最も好ましい範囲は約0.001〜5J/m2である。より低いエネルギ
ーは光学的整列層及び液晶ディスプレイ素子の大規模な製造に最も有用である。
より低い暴露エネルギーはまた、基体上の他の材料へのダメージの危険性を最小
化する。
【0047】 整列法の効率及び要求される暴露エネルギーはさらに、この「暴露」工程に固
有のものを超える加熱によってさらに影響を受ける。暴露工程中の追加の加熱は
、伝導、伝達または輻射加熱によって、または非偏光への暴露によって達成され
得る。追加の加熱は、暴露中の分子の可動性を増し、そして光学的整列層の整列
の質を改善し得る。追加の加熱は、本発明の必要要素ではないが、有利な結果を
与え得る。
【0048】 暴露された基体から組み立てられた液晶セルの整列の質及び電気的性質は、暴
露後であるがセルの組み立て前に、基体を加熱することによって改善され得る。
基体のこの追加の加熱は本方法の必要条件ではないが、有利な結果を与える。
【0049】 暴露は、1以上の暴露工程からなることができ、ここで入射角度、偏光状態、
エネルギー密度及び波長のような各工程の条件は変えられる。工程の少なくとも
1つは、線状偏光への暴露からならなければならない。暴露は、基体サイズより
もはるかに小さいサイズ〜全体の基体サイズに匹敵するサイズである領域に局在
化され得る。好ましい二重暴露の方法は、 (a)少なくとも1つの光学的整列層を垂直な入射角で偏光に暴露すること、及
び (b)該光学的整列層を斜め入射角で偏光に暴露すること の2つの工程を含む。
【0050】 液晶媒質の光学的整列への適用は、セルの細管充填によって、液晶媒質の光学
的整列層上へのキャスティングによって、予備形成された液晶フィルムの光学的
整列層への積層によって、または他の方法によって達成できる。好ましい方法は
、セルの細管充填、注入充填、及び液晶媒質の光学的整列層上へのキャスティン
グである。光学的整列層は、偏光に前もって暴露されるか、またはそれら液晶媒
質と接触の後に暴露される。
【0051】 セルは、液晶媒質のはさまれた層を与えるために2つのコートされた基体を使
用して調製される。この一対の基体は両方とも光学的整列層であることができ、
または(機械的に擦られた)慣用の整列層が、同じまたは異なるポリマーを含む
第2の整列層として使用できる。
【0052】 液晶光学素子として使用される液晶基体として、ネマチック液晶基体、強誘電
液晶基体などが使用できる。ここに記述される本発明のために有用な液晶は、正
の誘電性液晶、4−シアノ−4’−アルキルビフェニル、4−シアノ−4’−ア
ルキルオキシビフェニル、4−アルキル−(4’−シアノフェニル)シクロヘキ
サン、4−アルキル−(4’シアノビフェニル)シクロヘキサン、4−シアノフ
ェニル−4”アルキルベンゾエート、4−シアノフェニル−4’アルキルオキシ
ベンゾエート、4−アルキルオキシフェニル−4’シアノベンゾエート、4−ア
ルキルフェニル−4’アルキルベンゾエート、1−(4’ーアルキルフェニル)
−4−シアノピリミジン、1−(4’−アルキルオキシフェニル)−4−シアノ
ピリミジン、及び1−(4−シアノフェインル)−4−アルキルピリミジンを含
む。他の有用な液晶は、EM Industries(ニューヨーク州ホーソーン)から入手
できる新しいスーパーフッ化液晶で、商業的物質、ZLI−5079、ZLI−
5080、ZLI−5081、ZLI−5092、ZLI−4792、ZLI−
1828、MLC−2016、MLC−2019、MLC−6252、MLC−
6043を含む。本発明を実施するための他の有用なネマチックな物質は、日本
東京のLogic Co.,Ltdから入手できる商業的な液晶で、DLCシリーズ、221
11、22112、22121、22122、23070、23170、230
80、23180、42111、42112、42121、42122、430
01、43002、43003、63001、63002、53003、630
04、及び63005を含む。本発明において有用な具体的な液晶は、次の構造
を含む:
【0053】
【化10】
【0054】
【化11】
【0055】 (式中、R’はC3〜C7アルキル基である)。 本発明は、上に定義した液晶の使用に限定されない。本技術における当業者は
、本発明は、多くの多様な液晶構造及び液晶の混合物を含む配合物に関して価値
あることを認識するだろう。
【0056】 暴露された光学的整列層は、入射光線の線状偏光の方向に関してかつ光学的整
列層の面に沿って±θの角度での液晶媒質の整列を誘起する。本技術の当業者は
、この方法が偏光の暴露の条件を制御することによって、光学的整列層の面内で
どのような望まれる方向においても液晶媒質の整列の制御を許容することを認識
するであろう。従って、θは偏光方向に対して0〜180°の範囲であることが
できる。
【0057】 本発明の液晶ディスプレイ素子は、構造I(上記)のポリアミド酸から誘導さ
れる少なくとも1つのポリイミド光学整列層を有する電極基体、電圧を加える手
段、液晶材料を含む。図2は、典型的な液晶ディスプレイ素子を示し、これは、
基体12上のITO(インジウム−錫酸化物)または錫酸化物の透明電極13及
びその上に形成された光学的整列層14を含む。光学的整列層を異方性吸収分子
の吸収バンド内の波長(1またはそれ以上)の偏光に暴露する。封止樹脂15と
同時にスペーサーが一対の光学的整列層14の間にはさまれる。液晶16がセル
の細管充填によって適用され、そしてセルをシールして液晶ディスプレイ素子を
制作する。基体12は、絶縁フィルム、カラーフィルター、カラーフィルターオ
ーバーコート、積層偏光フィルムのようなオーバーコートフィルムを含むことが
できる。これらのコーティング及びフィルムは全て基体12の部分であるとみな
される。さらに、フィルムトランジスタ、非線状抵抗素子等のような活性素子も
基体12上に形成され得る。これらの電極、アンダーコート、オーバーコート等
は、液晶ディスプレイ素子のための慣用の構成物であり、そして本発明のディス
プレイ素子において使用できる。このように形成した電極基体を使用して、液晶
ディスプレイセルが調製され、そして液晶基体がセルの空間中に充填されて、電
圧をかける手段と組み合わされた液晶ディスプレイ素子が調製される。
【0058】 本発明の光学的整列層は、全ての液晶ディスプレイモードと適合する。本発明
の液晶ディスプレイ素子は、ツイステッドネマチック、スーパーツイステッドネ
マチック、インープレインースイッチング、垂直整列、アクティブマトリックス
、コレステリック、ポリマー分散、強誘電、非強誘電、及びマルチドメイン液晶
ディスプレイを含む種々のディスプレイ様式を含むことができる。本明細書中で
示したディスプレイ様式は主としてネマチックであるが、本発明の光学的整列層
はツイステッドネマチック液晶ディスプレイ内での使用に限定されない。
【0059】 本発明の光学的整列層は、液晶ディスプレイ以外の多くの他の液晶デバイスに
おいて有用である。これらは、エレクトロ−オプチカル光モジュレーター、全オ
プチカル光モジュレーター、消去可能な読み/書き光学データ保存媒体、格子、
ビームスプリッター、レンズ(例えばFresnelレンズ)、受動イメージングシス
テム、フーリエプロセッサ、光学ディスク及び放射コリメーターのような回折光
学部品、反射及び回折光学素子を組合せことによって形成されたバイナリー光学
デバイス(眼鏡のガラス、カメラ、ナイトビジョンゴーグル、ロボティックビジ
ョン、及び3次元映像を見る装置を含む)、並びにヘッズアップディスプレイの
ようなホログラフ装置及び光学スキャナーを含む。
【0060】 電圧保持比(VHR)は、液晶ディスプレイにとって重要な電気的パラメータ
ーである。VHRはピクセルアップデート間の時間(フレームタイム)中に電圧
を保持するLCDの能力の尺度である。液晶のタイプ、整列層及びセルの構造は
全て測定されたVHR値に影響する。以下の実施例において、ソーダ石灰基体を
パターン化されたインジウム−錫−酸化物(ITO)透明電極と共に含む液晶試
験セルが記述される。電極のオーバーラップは試験セルが組み立てられた後に約
1cm2であった。ほぼ2〜3インチのワイヤリードを、試験セルが組み立てら
れた後であるが充填前に超音波ハンダを使用してパターン化されたITO電極に
取り付けた。リード線をVHR測定システム(デラウエア州ウイルミントンのEl
sicon VHR-100 Voltage Holding Ratio Measurement System)に、セルが充填さ
れアニールされた後に試験クリップを使用して取り付けた。実施例のために、V
HRを20m秒のフレーム時間につき測定し、これは典型的にVHRを測定する
ために使用した。種々の暴露条件下での室温でのVHRを表3にまとめる。
【0061】 本発明の実施例は、下記手順によって調製されたフッ化アミン15及び16を
使用する。 1−メチル−2−ピロリジノン(1.0リットル)中の4−フルオロニトロベ
ンゼン(141.1g)、1H,1H−ペルフルオロオクタノール(420.1
g)、及び水酸化ナトリウム(79.2g)を室温で16時間、窒素雰囲気中で
攪拌した。この混合物を水性溶液で抽出し、そして濃縮して4−(1H,1H−
ペルフルオロオクチルオキシ)ニトロベンゼンを得、これを水素及び炭素上の5
%Pdで還元した。この生成物を蒸留し、そして再結晶して4−(1H,1H−
ペルフルオロオクチルオキシ)ベンゼンアミン(15)を融点49.1〜50.
2℃の結晶として得た。
【0062】 2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオー
ル(78.63g、0.3モル、ウイスコンシン州ミルウオーキーのAldrich Ch
emical Co.)、1−フルオロ−2,4−ジニトロベンゼン(18.6g、0.1
0ミリモル)、トリエチルアミン(42mL、0.3モル)及びアセトン(10
0mL)を80℃に1.5時間加熱した。水性ワークアップの後、過剰のヘキサ
ンジオールを、クーゲルローラー蒸留によって除き、そしてダイマー副生物を結
晶化によって除いた。母液を濃縮してオレンジ色の油を得た。油の一部(8.5
g)を錫塩化物ニ水和物(36.0g)エタノール(40mL)及び10N塩酸
(30mL)で17時間、35℃で処理して、ジアミン16を得た。
【0063】 実施例において使用したN−メチルゲラニルアミンを、臭化ゲラニルをエタノ
ール中で12倍の過剰のメチルアミンで処理することによって調製した。生成物
をエチルエーテルへの抽出及び蒸留によって単離した。N−メチルファルネシル
アミン、N−メチルシトロネリルアミン及びN−メチル−3−メチル−3−ブテ
ニルアミンを同様の方法で調製する。N−メチルオレイルアミンを、N−オレイ
ルアセトアミドナトリウム塩のメチル化及びその後の加水分解によって調製した
【0064】
【化12】
【0065】
【化13】
【0066】
【化14】
【0067】
【数1】
【0068】
【数2】
【0069】 ●優秀な整列、フロー効果なし、高い均一性 ○良好な整列、低いフロー効果、均一 △悪くない整列、フロー効果、いくらかの不均一性(まだらまたは曇った背景)
×不良な整列、激しいフロー効果、不均一 +改善のレベル、△<△+<△++<○ 。
【0070】 実施例1〜12は、新規な架橋ジアミン1〜12を記述する。 実施例1 2,4−ジニトロフルオロベンゼン(9.3g、50ミリモル)、1−メチル
ピロリジノン(50mL)、ジアリルアミン(5.82g、60ミリモル)及び
炭酸カリウム(6.9g、50mモル)の混合物を周囲温度で1時間攪拌した。
混合物を水(250mL)内に注ぎ、エチルエーテルで抽出した。エーテル抽出
物を0.5N塩酸、水及び飽和ブライン溶液で洗い、そして硫酸マグネシウム上
で乾燥した。抽出物を濃縮すると、N,N−ジアリル−2,4−ジニトロベンゼ
ンアミンが黄色油(14.6g)として得られた。
【0071】 上記の黄色油(14.6g)を塩化錫(II)二水和物(90.0g、0.4
0モル)、10N塩酸(78mL)及びエタノール(250mL無水)の溶液で
55〜60℃において14.5時間処理した。混合物を氷水(400mL)中に
注ぎ、そして0℃に冷却した20重量%の水酸化ナトリウム溶液(750℃)で
塩基性とした。混合物をエチルエーテル−テトラヒドロフラン(4:1、600
mL)で抽出し、そして合わせた抽出物を脱イオン水で3回洗浄し、飽和ブライ
ン溶液で洗浄し、そして硫酸マグネシウム上で乾燥した。混合物を黄色油に濃縮
し、これをシリカゲル上のクロマトグラフで精製し、そして115〜120℃(
0.1mmHg)でクーゲルローラー蒸留して、N,N−ジアリル−1,2,4
−ベンゼントリアミン(1)を黄色油として得た。1H NMR(CDCl3)、
6.79(d,1H)、6.08(m,2H)、5.80(m,2H)、5.1
0(m,4H)、3.45(dt,4H)、4.0(bs)及び3.5(bs)
【0072】 実施例2 3−フルオロ−4−ニトロアニリン(1.56g、10ミリモル)、1−メチル
ピロリジノン(10mL)、ジアルリアミン(1.94g、20ミリモル)及び
炭酸カリウム(1.38g、10ミリモル)の混合物を115〜125℃に9.
5時間加熱した。混合物を水で希釈し、そしてエチルエーテルで抽出した。合わ
せた抽出物を水で洗浄し、飽和ブライン溶液で洗浄し、そして硫酸マグネシウム
上で乾燥した。抽出物をN,N−ジアリル−6−ニトロ−1,3−ベンゼンジア
ミンをオレンジの油(2.3g)として得た。
【0073】 上記のオレンジ色の油(2.3g、10ミリモル)を塩化錫(II)二水和物
(9.0g、40ミリモル)、10N塩酸(10mL)及びエタノール(55m
L無水)の溶液で40〜50℃において18時間処理した。混合物を実施例1に
記載のようにワークアップした(例外:抽出において、20重量%水酸化ナトリ
ウム溶液(85g)及びヘキサン−酢酸エチル(1:1)を使用した)。粗精製
物をクロマトグラフィー(シリカゲル)及びクーゲルローラー蒸留(115℃、
0.1mmHg)で精製してN,N−ジアリル−1,2,5−ベンゼントリアミ
ン(2)を黄色油(0.75g)として得た。1H NMR(CDCl3)、6.
58(d,1H)、6.41(d,1H)6.33(d of d,1H)、5
.80(m,2H)、5.13(m,4H)、3.51(d,4H)、3.6(
bs)及び3.3(bs)。
【0074】 実施例3 N−2−メチルアリル−N−エチルアミンを実施例1に記述した2,4−ジニ
トロフルオロベンゼンで処理して、N−2−メチルアリル−N−エチル−2,4
−ジニトロベンゼンアミンを赤色油(13.0g)として得た。
【0075】 上記の赤色油(13.0g)の実施例1に記述した塩化錫で処理してN−2−
メチルアリル−N−エチル−1,2,4−ベンゼントリアミン(3)を黄色油(
沸点100℃、0.1mmHg)を得た。1H NMR(CDCl3)、6.83
(d,1H)、6.1(m,2H)4.92(s,1H)、4.83(s,1H
)、4.05(bs,2H)、3.45(bs,2H)、3.31(s,2H)
及2.79(q,2H)、1.76(s,3H)、0.93(t,3H)。
【0076】 実施例4 2,5−ジニトロフェノール(7.36g,40ミリモル)、臭化アリル(4
.84g、40ミリモル)、アセトン(75mL)、1メチルピロリジノン(3
mL)及び炭酸カリウム(11.0g、80ミリモル)の混合物を50〜60℃
で22時間加熱した。混合物を室温まで冷却し、そして濾過し、そして固体を酢
酸エチルですすいだ。炉液を濃縮し、そしてイソプロパノール−ヘキサン(1:
1)から再結晶して2−アリルオキシ−1,4−ジニトロベンゼンを黄色結晶(
8.36g、融点66.5〜68℃)として得た。
【0077】 上記の結晶(6.73g、0.03モル)を熱エタノール(60mL無水)中
に溶解し、そして塩化錫(II)(45.5g、0.24モル)、濃塩酸(36
mL)及びエタノール(30mL)の40℃溶液に加えた。発熱反応を50℃に
1時間、そして室温に16時間維持した。混合物を水で希釈し、20重量%水酸
化ナトリウム(380g)で塩基性化し、そしてヘキサン−酢酸エチル(1:1
)で抽出した。合わせた抽出物を水で2回洗浄し、そして硫酸マグネシウム上で
乾燥した。抽出物を油に濃縮し、そして蒸留(115〜120℃、0.1mmH
g)して2−アリルオキシ−1,4−ベンゼンアミン(4)を油として得た。1
H NMR(CDCl3)、6.57(d,1H)、6.26(d,1H)、6
.19(q,1H)、6.06(m,1H)、5.39(dq,1H)、5.2
6(dq,1H)、4.50(dq,2H)及び3.37(bs,4H)。
【0078】 実施例5 2,4−ジニトロフェノール(11.5g、80重量%)、5−ブロモ−1−
ペンテン(8.94g、0.06モル)、炭酸カリウム(6.9g、0.05モ
ル)及び1−メチルピロリジノン(100mL)を80〜90℃に4日間加熱し
た。5−ブロモ−1−ペンテンを2日後(4.3g)、及び3日後(3.23g
)に加えた。混合物を水で希釈し、そしてヘキサン−酢酸エチル(1:2)で抽
出した。合わせた抽出物を10重量%水酸化ナトリウム(100mL)で3回、
水(100mL)で3回洗浄し、そして次に硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶
液を濃縮して油(13.4g)を得た。、 油(13.4g、0.053モル)を実施例1に記述したように、塩化錫(I
I)二水和物で処理した(例外:反応温度は40℃であり、そして抽出溶媒はヘ
キサン−酢酸エチル1:1であった)。粗精製物を蒸留して、前蒸留物(70〜
80℃、0.1mmHg)及び望まれる4−(4’−ペンテニルオキシ)−1,
3−ベンゼンジアミン(5)(135〜140℃)を油(4.62g)として得
た。
【0079】 実施例6 N−メチルゲラニルアミン(1.35g、約90重量%、7.3ミリモル)、
炭酸カリウム(1.38g、10ミリモル)、3−フルオロ−4−ニトロアニリ
ン(1.14g、7.3ミリモル)及び1−メチルピロリジノン(10mL)の
混合物を90〜125℃で2.5時間攪拌した。混合物を水で希釈し、エチルエ
ーテルで抽出し、抽出物を水で2回、飽和ブライン溶液で1回洗浄し、そして抽
出物を硫酸マグネシウム上で乾燥した。濃縮してオレンジ色の油を得、これをシ
リカゲル上のクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチルの3.5:1)によっ
て精製して、1.3gのオレンジ色の油(59%)を得た。
【0080】 オレンジ色の油(1.3g、4.3ミルモル)を実施例1に記述したように塩
化錫二水和物で処理した(例外:反応温度が30〜34℃で2.5時間であり、
そして抽出溶媒はエチルエーテルである)。抽出で回収した粗油をシリカゲル上
のクロマトグラフィー(ヘキサン−酢酸エチル−テトラヒドロフランの1:1:
1)によって精製して、N−メチル−N−ゲラニル−1,2,5−ベンゼントリ
アミン、ジアミン(6)を油として得た(0.96g)。
【0081】 実施例7 実施例1に記述したように2,4−ジニトロフルオロベンゼンのN−メチルオ
レイルアミンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物を塩化錫(II)で
処理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(7)を得た。
【0082】 実施例8 実施例1に記述したように2,4−ジニトロフルオロベンゼンのN−メチル−
3−メチル−3−ブテニルアミンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物
を塩化(II)で処理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(8)を得た
【0083】 実施例9 実施例5に記述したように2,4−ジニトロフェノールの8−ブロモ−2,6
−ジメチル−2−オクテンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物を塩化
(II)で処理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(9)を得た。
【0084】 実施例10 実施例6に記述したように3−フルオロ−4−ニトロアニリンのN−メチルシ
トロネニルアミンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物を塩化(II)
で処理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(10)を得た。
【0085】 実施例11 実施例6に記述したように3−フルオロ−4−ニトロアニリンのN−メチルフ
ァルネシルアミンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物を塩化(II)
で処理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(11)を得た。
【0086】 実施例12 実施例1に記述したように2,4−ジニトロフルオロベンゼンのN−メチルゲ
ラニルアミンでの処理を実施した。得られたジニトロ化合物を塩化(II)で処
理し、クロマトグラフィーで処理してジアミン(12)を得た。
【0087】 実施例13 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(428.3
mg、1.33ミリモル)、2.5−ジアミノベンゾニトリル、13(159.
3mg、1.20ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリア
ミン(ジアミン1、27.0mg、0.133ミリモル)及びγ−ブチロラクト
ン(2.44g)を室温で20.5時間、窒素雰囲気下で攪拌した。ポリアミド
酸溶液をγ−ブチロラクトン(12.0g)で4重量%に希釈した。
【0088】 0.9インチ×1.2インチの2つの1mm厚のソーダライムガラス基体を透
明インジウム−錫−酸化物(ITO)コーティング(DCI, Inc. Lenexa, KS 662
19)をスピンコートし、そしてポリイミド配合物と共に硬化して光学的整列層を
得た。スピンコート処理はクリーンなITO基体の表面上に直接、0.45ミク
ロンのテフロン(登録商標)フィルターメンブランを通してプレポリマー溶液を
濾過することによって達成した。コートした基体を2500rpmで1分間回転
させ、均一な薄いフィルムを製造した。得られた薄いフィルムを窒素下で0.2
5時間、80℃、その後180℃で1時間硬化した。
【0089】 図1は、基体を暴露させるために使用した試験的設定の図である。レーザー1
から約1cmの直径のレーザービーム(方向2にそって偏光したもの)が偏光回
転子及びームスプリッターの組合せ3に入り、そしてこれを出て、3から離れて
伝わるときに別々になる2つの偏光成分6及び7となる。レーザーの波長範囲は
300〜336nmである。3中の偏光回転子を調節することによって、6及び
7中の光学的パワーは調節でき、この場合、比は1:6であるように調節された
。6及び7の全パワーは500mWであった。鏡5は、6及び7を反射して、そ
れぞれ焦点距離5及び10cmの円筒レンズ8及び9を通す。円筒レンズ8及び
9を通過した後、6及び7は基体(単数または複数)10上へ約1cm×0.2
cmの線へ集束した。2つの平行に焦点があわされた線間の分離は約1.5mm
であった。図2に示したように、基体10を集束した線に垂直にスキャンした。
集束した線の長さの1cmは望まれる暴露領域よりも小さかったので、1回スキ
ャンした後、基体をスキャン方向に垂直に(集束した線に沿って)1.5mm進
めた。この進行及びスキャン11を、全体の基体領域が暴露されるまで続けた。
この暴露のためのスキャン速度は0.75mm/秒であった。
【0090】 暴露後、基体を、光学的に生じた整列方向の直交配列に組み立てた。セルの厚
さは約4ミクロンであった。セルを続いて活性マトリックス液晶ディスプレイに
適したネマチック液晶で細管充填した。予期したように、液晶は、偏光子間で見
たときにツイストしたネマチック配列で整列していると観察された。液晶異方性
点(135℃、40分)より上で液晶セルをアニールすると、整列の均質性が改
善されたのが観察された。アニール処理したセルについての整列の質を表3に記
述する。
【0091】 1.5、3.0及び6.0mm/秒のスキャン速度を使用したさらなる試験(
b、c及びd)を表3に列挙する。さらなる試験eにおいて、スピンキャスト前
のポリマー溶液を、γ−ブチロラクトン及び2−ブトキシエタノールの混合物で
希釈して、50重量%の2−ブトキシエタノールを含む3重量%溶液を得た。
【0092】 さらなる試験f〜jにおいて、52.6重量%の2−ブトキシエタノールを含
む5重量%のポリマー溶液を、Nissho Printing Co. Angstromer SDR プリンタ
(アリゾナ州、テンペのKenix Industies)を使用して基体上に印刷した。この
試験h〜jにおいて、印刷した基体を、OptoAlignTM model E2-UV-600-SS-AA暴
露装置(デラウエア州ウイルミントンのElsicon Inc.)に類似のランプ暴露送致
を使用して偏光に暴露させた。
【0093】 実施例14 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(162.6
mg、0.505ミリモル)、2.5−ジアミノベンゾニトリル、13(53.
7mg、0.403ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリ
アミン(ジアミン1、20.5mg、0.101ミリモル)及びγ−ブチロラク
トン(0.92g)の混合物を室温で22時間、窒素雰囲気下で攪拌した。実施
例13に記述したように、ポリアミド酸溶液をγ−ブチロラクトン(3.58g
)で5重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフ
ィルターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露さ
せた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0094】 実施例15 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(215.3
mg、0.668ミリモル)、2.5−ジアミノベンゾニトリル、13(44.
5mg、0.334ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリ
アミン(ジアミン1、67.9mg、0.334ミリモル)及びγ−ブチロラク
トン(1.33g)の御号物を60〜70℃で20.5時間、窒素雰囲気下で攪
拌した。実施例13に記述したように、ポリアミド酸溶液をγ−ブチロラクトン
(4.90g)で5重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)
メンブランフィルターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして
偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表
3に示す。
【0095】 実施例16 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(201.8
mg、0.626ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリア
ミン(ジアミン1、127.2mg、0.626ミリモル)及びγ−ブチロラク
トン(1.31g)の混合物を室温で20.5時間、窒素雰囲気下で攪拌した。
実施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(4.94g)で5重
量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルター
を通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種
々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0096】 実施例17 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(163.4
mg、0.507ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,5−ベンゼントリア
ミン(ジアミン2、20.6mg、0.101ミリモル)、2.5−ジアミノベ
ンゾニトリル、13(54.0mg、0.406ミリモル)、及びγ−ブチロラ
クトン(0.94g)の混合物を室温で20.5時間、窒素雰囲気下で攪拌した
。実施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(3.58g)で5
重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルタ
ーを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。
種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0097】 実施例18 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(226.9
mg、0.704ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,5−ベンゼントリア
ミン(ジアミン2、14.3mg、0.070ミリモル)、2.5−ジアミノベ
ンゾニトリル、13(84.4mg、0.634ミリモル)、及びγ−ブチロラ
クトン(1.43g)の混合物を室温で20.5時間、窒素雰囲気下で攪拌した
。実施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(6.38g)で4
重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルタ
ーを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。
種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0098】 実施例19 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(172.8
mg、0.536ミリモル)、N−2−メチルアリル−N−エチル−1,2,4
−ベンゼントリアミン、3(11.0mg、0.054ミリモル)、2.5−ジ
アミノベンゾニトリル、13(64.30mg、0.483ミリモル)、及びγ
−ブチロラクトン(1.02g)の混合物を室温で21時間、窒素雰囲気下で攪
拌した。実施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(4.86g
)で4重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフ
ィルターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露さ
せた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0099】 実施例20 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(290.5
mg、0.902ミリモル)、2−アリルオキシ−1,4−ベンゼンジアミン、
4(29.6mg、0.180ミリモル)、2.5−ジアミノベンゾニトリル、
13(96.0mg、0.721ミリモル)、及びγ−ブチロラクトン(1.7
2g)の混合物を室温で21時間、窒素雰囲気下で攪拌した。実施例13に記述
したように、溶液をγ−ブチロラクトン(8.26g)で4重量%に希釈し、0
.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルターを通して濾過し、
そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種々の試験条件での
セルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0100】 実施例21 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(259.0
mg、0.804ミリモル)、4−(4’−ペンテニルオキシ)−1,3−ベン
ゼンジアミン、5(30.9mg、0.161ミリモル)、2.5−ジアミノベ
ンゾニトリル、13(85.6mg、0.643ミリモル)、及びγ−ブチロラ
クトン(1.48g)の混合物を室温で21時間、窒素雰囲気下で攪拌した。実
施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(7.54g)で4重量
%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルターを
通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種々
の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0101】 実施例22 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(200.5
mg、0.622ミリモル)、N−メチル−N−ゲラニル−1,2,5−ベンゼ
ントリアミン、ジアミン6(17.0mg、0.062ミリモル)、2.5−ジ
アミノベンゾニトリル、13(74.6mg、0.560ミリモル)、及びγ−
ブチロラクトン(1.11g)を室温で23時間、窒素雰囲気下で攪拌した。実
施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(5.90g)で4重量
%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルターを
通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種々
の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0102】 実施例23 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(175.2
mg、0.544ミリモル)、N−メチル−N−ゲラニル−1,2,5−ベンゼ
ントリアミン、ジアミン6(29.7mg、0.109ミリモル)、2.5−ジ
アミノベンゾニトリル、13(57.9mg、0.435ミリモル)、及びγ−
ブチロラクトン(1.06g)の混合物を室温で21.5時間、窒素雰囲気下で
攪拌した。実施例13に記述したように、溶液をγ−ブチロラクトン(5.25
g)で4重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブラン
フィルターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露
させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0103】 実施例24 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(244.3
mg、0.758ミリモル)、2−(トルフルオロメチル)−1,4−ベンゼン
シアミン、14(120mg、0.682ミリモル)、N,N−ジアリル−1,
2,4−ベンゼントリアミン、1(15.4mg、0.076ミリモル)、及び
γ−ブチロラクトン(1.56g)の混合物を室温で23.5時間、窒素雰囲気
下で攪拌した。実施例13に記述したように、ポリアミド酸溶液をγ−ブチロラ
クトン(5.62g)で5重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録
商標)メンブランフィルターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、
そして偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVH
Rを表3に示す。
【0104】 実施例25 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(272.9
mg、0.847ミリモル)、1,4−フェニレンジアミン、17(82.4m
g、0.762ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリアミ
ン、1(17.2mg、0.085ミリモル)、及び1−メチルピロリドン(1
.54mg)の混合物を室温で21時間、窒素雰囲気下で攪拌した。実施例13
に記述したように、ポリアミド酸溶液を1−メチルピロリドン(11.0g)で
3重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィル
ターを通して濾過し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた
。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。
【0105】 実施例26(比較) 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44g
)、2,5−ジアミノベンゾニトリル、13(2.66g)及びγ−ブチロラク
トン(37.8g)の混合物を室温で20時間、窒素雰囲気下で攪拌した。溶液
をγ−ブチロラクトン(43.9g)で10重量%に希釈し、0.45ミクロン
のテフロン(登録商標)メンブランフィルターを通して濾過した。実施例13に
記述したように、溶液を3重量%溶液に希釈し、そしてスピンコートし、硬化し
、そして偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びV
HRを表3に示す。実施例26と実施例13(架橋性ジアミン1を含む)との比
較は、整列の質及びVHRは実施例において有意に改善されたことを示す。
【0106】 実施例27(比較) 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44
g)、2−(トリフルオロメチル)−1,4−ベンゼンジアミン、14(3.5
2g)及びγ−ブチロラクトン(40g)の混合物を室温で24時間、窒素雰囲
気下で攪拌した。溶液をγ−ブチロラクトン(49.7g)で10重量%に希釈
し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メンブランフィルターを通して濾
過した。実施例13に記述したように、溶液を3.5重量%溶液に希釈し、そし
てスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセル
についての整列の質及びVHRを表3に示す。実施例27と実施例24(架橋ジ
アミン1を含む)との比較は、整列の質及びVHRは実施例において有意に改善
されたことを示す。架橋ジアミンは、本発明の架橋性ジアミンを含まない類似の
配合物よりも低い暴露エネルギーレベルで高い質の整列及び高いVHRを与える
【0107】 実施例28 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44g
、20ミリモル)、2,5−ジアミノベンゾニトリル、13(2.334g、1
7.55ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリアミン、1
(0.396g、1.95ミリモル)及びγ−ブチロラクトン(36.5g)の
混合物を室温で23.5時間、窒素雰囲気下で攪拌した。温度を60℃に上げ、
そしてγ−ブチロラクトン(2.26g)中の4−(1H,1H−ペルフルオロ
オクチルオキシ)ベンゼンアミン、15(0.491g、1ミリモル)を加え、
続いて21時間継続加熱した。溶液を冷却し、そしてγ−ブチロラクトン(48
.3g)で10重量%に希釈し、0.45ミクロンのテフロン(登録商標)メン
ブランフィルターを通して濾過した。実施例13に記述したように、溶液を4重
量%溶液に希釈し、そしてスピンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。
種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを表3に示す。このセル
は、0.75及び1.5mm/秒の暴露でそれぞれ1及び1.5°のプレチルト
角を示した 実施例29 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44g
、20ミリモル)、2,5−ジアミノベンゾニトリル、13(2.334g、1
7.55ミリモル)、2−アリルオキシ−1,4−ベンゼンジアミン、4(0.
320g、1.95ミリモル)及びγ−ブチロラクトン(36.7g)の混合物
を実施例28に記述したように処理したが、4−(1H,1H−ペルフルオロオ
クチルオキシ)ベンゼンアミン、15(0.491g、1ミリモル)をさらに加
えた。実施例13に記述したように、最終溶液を4重量%に希釈し、そしてスピ
ンコートし、硬化し、そして偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについ
ての整列の質及びVHRを表3に示す。このセルは、0.75及び1.5mm/
秒の暴露でそれぞれ0.6及び1.2°のプレチルト角を示した。
【0108】 実施例30 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44g
、20ミリモル)、2,5−ジアミノベンゾニトリル、13(2.127g、1
6ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,5−ベンゼントリアミン、2(0.
406g、2.0ミリモル)及びジアミン16(0.552g、1.5ミリモル
)及びγ−ブチロラクトン(37.9g)の混合物を実施例28に記述したよう
に処理したが、4−(1H,1H−ペルフルオロオクチルオキシ)ベンゼンジア
ミン、15(0.491g、1ミリモル)をさらに加えた。実施例13に記述し
たように、最終溶液を4重量%に希釈し、そしてスピンコートし、硬化し、そし
て偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及びVHRを
表3に示す。このセルは、0.75及び1.5mm/秒の暴露でそれぞれ0.6
及び1.2°のプレチルト角を示した。
【0109】 実施例31 3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(6.44g
、20ミリモル)、2,5−ジアミノベンゾニトリル、13(2.156g、1
6.2ミリモル)、N,N−ジアリル−1,2,4−ベンゼントリアミン、1(
0.412g、2.03ミリモル)及びジアミン16(0.552g、1.5リ
モル)及びγ−ブチロラクトン(37.9g)の混合物を実施例28に記述した
ように処理したが、4−(1H,1H−ペルフルオロオクチルオキシ)ベンゼン
ジアミン、15(0.245g、0.5ミリモル)をさらに加えた。実施例13
に記述したように、最終溶液を4重量%に希釈し、そしてスピンコートし、硬化
し、そして偏光に暴露させた。種々の試験条件でのセルについての整列の質及び
VHRを表3に示す。このセルは、0.75及び1.5mm/秒の暴露でそれぞ
れ0.3及び0.5°のプレチルト角を示した。
【図面の簡単な説明】
図1は、光学的整列層を紫外線にさらすために使用できるシステムを示す。 図2は、本発明一般的液晶ディスプレイ素子の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼン,ハンシング アメリカ合衆国デラウェア州19803,ウィ ルミントン,イングルウッド・ロード 1904シー Fターム(参考) 2H090 HB07Y HB08Y HC05 HC13 HD14 MA02 MA10 MB12 4J043 PA02 QB31 RA06 SA06 SA54 SA82 SB01 TA22 TB01 UA041 UA042 UA121 UA131 UA132 UA152 UA632 UA672 UB132 UB301 VA022 ZA52 ZA56 ZB23

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造I 【化1】 [R1は、1〜4の炭素−炭素二重結合を含むC3〜C20線状または分岐炭化水素
    鎖よりなる群から選択され、Xは−O−、−S−、及び−NR−よりなる群から
    選択される二価の基であり、RはH、R1及びC1〜C4炭化水素鎖から選択され
    、X1はH、Cl、F及びBrの群から独立して選択され、mは1または0であ
    り、Zは−S−、−O−、−SO2−、−CH2−、−C(CF3)2−、−C(O)−
    、−CH2CH2−、−NR2−(R2はH及びC1〜C4炭化水素鎖から選択される
    )及び共有結合よりなる群から選択され、そしてカルボン酸基はアミド結合に対
    してオルトである] のポリアミド酸を含む、光学整列層の表面に隣接する液晶媒質の整列を誘導する
    ためのポリアミド酸。
  2. 【請求項2】 R1が、2〜4の炭素−炭素二重結合を含むC10〜C20線状
    または分岐炭化水素鎖であ、請求項1に記載のポリアミド酸。
  3. 【請求項3】 Xが−NR−である、請求項1に記載のポリアミド酸。
  4. 【請求項4】 R1がゲラニル、シトロネリル、及びファルネシルの群から
    選択される、請求項2に記載のポリアミド酸。
  5. 【請求項5】 mが0であり、そしてX1がHまたはClである、請求項1
    に記載のポリアミド酸。
  6. 【請求項6】 さらに、構造II 【化2】 [式中、X2はH、C1〜C4炭化水素、−CN−、−CF3−、F、Cl、Br、
    I、−NO2、−OR2、−CO22、及び−CO2N(R2)2、(R2はHまたはC1 〜C4炭化水素鎖である)よりなる群から選択される]を含む、請求項1に記載
    のポリアミド酸。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載のポリアミド酸から誘導されるポリイミドを
    含む光学整列層。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の光学整列層を含む液晶光学素子。
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