JP2012523589A - Composition for LCD alignment layer - Google Patents

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Abstract

【課題】LCD配向層のための組成物の提供
【解決手段】本発明は、液晶デバイスの閉じ込め基板と液晶バルク材料の間に配置される表面−ダイレクタ配向層において使用するための組成物であって、
前記表面−ダイレクタ配向層は、前記液晶バルク材料中に含まれる液晶分子に、印加電界が無い場合の前記表面−ダイレクタ配向層に関して、所望のプレチルト角を形成せしめ、前記組成物は、以下:前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角とは異なる第一プレチルト角Θ1を生じせしめる第一濃度の第一の化合物;及び前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角及び前記第一プレチルト角とは異なる第二プレチルト角Θ2を生じせしめる第二濃度の第二の化合物;を含む均一混合物であり、それにより、前記所望のプレチルト角は、前記第一及び第二濃度の少なくとも一方を制御することにより制御され得る組成物に関する。本発明の組成物は、第一及び第二化合物の全濃度にわたって連続的に制御可能である液晶の制御可能なプレチルト角を提供し、配向層製造の再現性を改善する。
【選択図】図2
The present invention relates to a composition for use in a surface-director alignment layer disposed between a confinement substrate of a liquid crystal device and a liquid crystal bulk material. And
The surface-director alignment layer causes liquid crystal molecules contained in the liquid crystal bulk material to form a desired pretilt angle with respect to the surface-director alignment layer when there is no applied electric field, and the composition has the following: When used alone in the surface-director alignment layer, a first concentration of the first compound that produces a first pretilt angle Θ 1 different from the desired tilt angle; and alone in the surface-director alignment layer A second mixture of a second concentration that produces a second pretilt angle Θ 2 that is different from the desired tilt angle and the first pretilt angle, whereby the desired tilt angle The pretilt angle relates to a composition that can be controlled by controlling at least one of the first and second concentrations. The composition of the present invention provides a controllable pretilt angle of the liquid crystal that is continuously controllable over the entire concentration of the first and second compounds, improving the reproducibility of the alignment layer manufacture.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、表面ダイレクタ配向層中に使用するための、少なくとも第一化合物及び第二化合物の混合物を含むポリマー組成物、及びそのような表面ダイレクタ配向層を利用する液晶デバイスに関する。   The present invention relates to a polymer composition comprising a mixture of at least a first compound and a second compound for use in a surface director alignment layer, and a liquid crystal device utilizing such a surface director alignment layer.

液晶デバイスは、一般に、基板上に配置されるか又は一対の基板の間に挟み込まれて配置された液晶材料層を含む。
液晶分子は典型的には、ある望ましい方向の長軸に沿って配向する能力を有する、形状異方性を示す比較的固い分子である。分子の平均方向は、ベクトル量により特定され、ダイレクタと呼ばれる。
液晶ディスプレイ(LCDs)において、電界のような外部場がない場合は、液晶層の所望の初期配向は、一般に、前記液晶バルクの方向を向いている閉じ込め基板表面上に、いわゆる配向層(方向付け層(orientaton layer))を塗布するような、閉じ込め個体基板表面の適当な表面処理により達せられる。初期液晶配向は、液晶層と配向層の間の接触面における固体表面/液晶相互作用により規定される。
閉じ込め表面に隣接する液晶分子の配向(方向付け)は、弾性力を介してバルク中の液晶分子に移転され、よって、基本的に、全ての液晶バルク分子に同じ配向を与える。
A liquid crystal device generally includes a liquid crystal material layer disposed on a substrate or disposed between a pair of substrates.
Liquid crystal molecules are typically relatively hard molecules that exhibit shape anisotropy and have the ability to align along the long axis in some desired direction. The average direction of the molecule is specified by the vector quantity and is called a director.
In liquid crystal displays (LCDs), in the absence of an external field such as an electric field, the desired initial orientation of the liquid crystal layer is generally the so-called orientation layer (orientation) on the confined substrate surface facing the liquid crystal bulk. It can be achieved by a suitable surface treatment of the surface of the confined solid substrate, such as applying an orienton layer. The initial liquid crystal alignment is defined by the solid surface / liquid crystal interaction at the contact surface between the liquid crystal layer and the alignment layer.
The orientation (orientation) of the liquid crystal molecules adjacent to the confining surface is transferred to the liquid crystal molecules in the bulk via elastic forces, thus essentially giving all liquid crystal bulk molecules the same orientation.

液晶層と配向層の間の接触面に近い液晶分子のダイレクタ(ここで、表面ダイレクタとも呼ばれる)は、例えば、閉じ込め基板表面に対して垂直(ホメオトロピック又は垂直配向としても言及される、VA)、閉じ込め基板表面と水平(平面配向としても言及される、PA)又は閉じ込め基板表面に向かって特定の所定のチルト角(プレチルト角としても言及される)のような、ある方向を指し示すことを強いられる。液晶ディスプレイにおける配向のタイプは、デバイスに要求される用途に依存する。
配向層を構築するための既知の方法は、例えば、有機フィルムラビング法及び無機フィルム蒸着法である。
有機フィルムラビング法に従って、例えば、ポリイミドの有機コーティングが基板表面上に形成される。有機コーティングはその後、例えば、綿、ナイロン又はポリエステルの布を用いて所定の方向に擦られ、それにより該層と接触する液晶分子は、擦られた方向に配向されることになる。有機フィルムラビング法は、液晶分子の平面配向を行うために使用され得る。
A director of liquid crystal molecules close to the contact surface between the liquid crystal layer and the alignment layer (herein also referred to as a surface director) is, for example, perpendicular to the confined substrate surface (VA, also referred to as homeotropic or vertical alignment, VA) Strong to point in a certain direction, such as horizontal to the confinement substrate surface (also referred to as planar orientation, PA) or a certain predetermined tilt angle (also referred to as pretilt angle) towards the confinement substrate surface It is done. The type of alignment in a liquid crystal display depends on the application required for the device.
Known methods for constructing the alignment layer are, for example, organic film rubbing and inorganic film vapor deposition.
According to the organic film rubbing method, for example, an organic coating of polyimide is formed on the substrate surface. The organic coating is then rubbed in a predetermined direction using, for example, a cotton, nylon or polyester cloth so that the liquid crystal molecules in contact with the layer are oriented in the rubbed direction. Organic film rubbing can be used to perform planar alignment of liquid crystal molecules.

無機フィルム蒸着法において、無機フィルムは、閉じ込め基板に対して斜めに、酸化ケイ素のような無機基板の蒸着により基板表面上に形成され、それにより液晶分子は、無機材料及び蒸発条件に依存して、特定の方向に無機フィルムにより配向される。製造コストが高いため、該方法は大規模製造には適しておらず、そのため、この方法は実際には使用されない。
特に、蒸着法は、活動表示領域が非常に小さな、反射型液晶(Liquid−Crystal−on−Silicon(LOCS))マイクロディスプレイのような、ある特別な目的のために使用され得る。蒸着法は、通常、液晶の平面配向(PA)又はチルト配向(TA)を達成するために使用される。
平面配向(PA)は、LCDsにおいて使用される液晶配向の2つの主な種類のうちの1つである。今日、PAを得るために最も広範に使用される方法は、有機フィルムラビング法である。この方法はまた、配向層の調製のために適当なポリマー材料を使用することによって広い領域にわたる小さなプレチルトを伴うTAを得るためにも採用される。
In the inorganic film deposition method, the inorganic film is formed on the substrate surface by vapor deposition of an inorganic substrate such as silicon oxide at an angle to the confinement substrate, whereby the liquid crystal molecules depend on the inorganic material and the evaporation conditions. , Oriented by an inorganic film in a specific direction. Due to the high production costs, the method is not suitable for large scale production, so this method is not used in practice.
In particular, the vapor deposition method can be used for certain special purposes, such as a Liquid-Crystal-on-Silicon (LOCS) microdisplay with a very small active display area. Vapor deposition is typically used to achieve planar alignment (PA) or tilt alignment (TA) of the liquid crystal.
Planar alignment (PA) is one of the two main types of liquid crystal alignment used in LCDs. Today, the most widely used method for obtaining PA is the organic film rubbing method. This method is also employed to obtain TA with a small pretilt over a large area by using a suitable polymer material for the preparation of the alignment layer.

垂直(ホメオトロピック)配向(VA)は、液晶配向の主な種類のうちの他方である。配向のこの種類は、通常、低い表面エネルギーを示すポリマー配向フィルムにより行われる。液晶のVAは、液晶と接触する固体基板の表面を界面活性剤で覆うことによっても実現される。この方法は、しかしながら、その複雑さと非常に低い再現性のレベルに起因して、めったに使用されない。従って、それは実用目的のために適当ではない。LCDsにおいて利用されるPAは実際、常に小さな(多少の)又はほどほどの(約10°の)プレチルトを伴うTAである。約45°又はそれを超える大きなプレチルトは、双安定ネマチックLCDs並びに液晶光変調器(LCLM)及び電気的に制御された光学位相差板(ECOR)のようなある光素子の中の幾つかの用途にとって非常に重要である。双安定ネマチックLCDsにおける大きなプレチルトは、印加電界により誘導される2種の双安定状態の間の転移を可能とするために必須である(G.D.Boyd, J.Cheng,P.Ngo,Appl.Phys.Lett,36,556−558,1980;H.Kwok.F.Yeung,Y.Li,SID06Digest,1622−1625,2006)。光素子における大きなプレチルトは、高速スイッチングのために必要とされる(A.Golovin,S.Shiyanovskii,O.Lavrentovich,Appl.Phys Lett,83,3864−3866,2003)。   Vertical (homeotropic) alignment (VA) is the other of the main types of liquid crystal alignment. This type of orientation is usually performed by polymer oriented films that exhibit low surface energy. The VA of the liquid crystal is also realized by covering the surface of the solid substrate in contact with the liquid crystal with a surfactant. This method, however, is rarely used due to its complexity and very low level of reproducibility. Therefore it is not suitable for practical purposes. The PAs utilized in LCDs are in fact TAs that always have a small (some) or moderate (about 10 °) pretilt. Large pretilts of about 45 ° or greater are used in some optical devices such as bistable nematic LCDs and liquid crystal light modulators (LCLMs) and electrically controlled optical phase plates (ECORs). Very important to. A large pretilt in bistable nematic LCDs is essential to allow a transition between two bistable states induced by an applied electric field (GD Boyd, J. Cheng, P. Ngo, Appl. Phys. Lett, 36, 556-558, 1980; H. Kwok. F. Yeung, Y. Li, SID06Digest, 1622-1625, 2006). A large pretilt in the optical element is required for high-speed switching (A. Golovin, S. Shiyanovskii, O. Lavrentovich, Appl. Phys Lett, 83, 3864-3866, 2003).

よって、場合によっては、配向層が、基板方向へのダイレクタの所定のチルト角、別名、プレチルト角と呼ばれるが、を促進することが望ましいことであり得る。そのようなプレチルト角は、例えば、電場をかける際の液晶材料の応答時間を短縮し及び/又は液晶分子のより均一な再配向を促進し得る。一般に、プレチルト角が大きくなるほど、液晶材料の性能が向上する。理想的には、プレチルト角は、45°であるべきである。しかしながら、大きなプレチルト角は、作成するのが困難であることが証明されている。
現在、チルト配向(傾斜配向)を得るための幾つかの方法が知られているが、それらの2〜3の方法のみが、0°−90°の範囲におけるプレチルト角Θの連続的な制御を可能としている。0ないし90°のプレチルト角の連続的な制御を可能とする一つの方法は、H.Kwok等により提案されている(Journal of the SID,16,911−918,2008)。Kwok等に従って、配向層は、ポリイミドであり且つ混合されていない2種の配向材料の組成物から作成される。これらの2種の材料の各々は、PA又はVAをそれぞれ促進し、配向層の組成物中で、それらはナノサイズの、通常、約数百ナノメートルのサイズを有する領域に分離されている。配向層組成物中の2種の材料の濃度の比率を変化させることにより、プレチルト角は0°−90°の範囲において連続的に制御され得る。
Thus, in some cases, it may be desirable for the alignment layer to promote a predetermined tilt angle, also known as a pretilt angle, of the director toward the substrate. Such a pretilt angle may, for example, reduce the response time of the liquid crystal material when applying an electric field and / or promote more uniform reorientation of the liquid crystal molecules. In general, the larger the pretilt angle, the better the performance of the liquid crystal material. Ideally, the pretilt angle should be 45 °. However, large pretilt angles have proven difficult to create.
Currently, several methods are known for obtaining tilt alignment (tilt alignment), but only a few of these methods provide continuous control of the pretilt angle Θ in the range of 0 ° -90 °. It is possible. One method that allows continuous control of pretilt angles from 0 to 90 ° is described in H.W. Proposed by Kwok et al. (Journal of the SID, 16, 911-918, 2008). According to Kwok et al., The alignment layer is made from a composition of two alignment materials that are polyimide and not mixed. Each of these two materials promotes PA or VA, respectively, and in the composition of the alignment layer, they are separated into nano-sized regions, usually about a few hundred nanometers in size. By changing the ratio of the concentrations of the two materials in the alignment layer composition, the pretilt angle can be continuously controlled in the range of 0 ° -90 °.

0°ないし90°のプレチルトの連続的な制御のための第二の方法は、P.Bos等により提案された(Liquid Crystals 33,1191−1197,2008)。Kwok等の方法の変形である、この方法に従って、配向フィルムは、ポリイミド製の2つの配向層のサンドイッチである。第一層は、ガラス基板上に蒸着され、それは連続構造を有する。この層の上面において第二層が蒸着される。第二層の材料は、第一層を十分に濡らさないため、第二層は、例えば、ドメイン様の不連続な構造を有する。これらの層の各々は、PA又はVAをそれぞれ促進する。結論として、液晶を伴う二重の配向層の接触面は、PAを促進する領域とVAを促進する領域をそれぞれ含む不均一構造を有する。この方法に従うプレチルト角は、第二層の不連続性により、とりわけ第二層の材料の濃度により制御される。   A second method for continuous control of 0 ° to 90 ° pretilt is described in P.C. Proposed by Bos et al. (Liquid Crystals 33, 1191-1197, 2008). According to this method, which is a modification of the method of Kwok et al., The alignment film is a sandwich of two alignment layers made of polyimide. The first layer is deposited on a glass substrate, which has a continuous structure. A second layer is deposited on top of this layer. Since the material of the second layer does not wet the first layer sufficiently, the second layer has, for example, a domain-like discontinuous structure. Each of these layers promotes PA or VA, respectively. In conclusion, the contact surface of the double alignment layer with the liquid crystal has a non-uniform structure including a region promoting PA and a region promoting VA. The pretilt angle according to this method is controlled by the discontinuity of the second layer, in particular by the concentration of the material of the second layer.

しかしながら、2種の異なる化合物の層分離並びに脱濡れは、制御及び再現するのが非常に困難な工程であり、例えば湿度のような幾つかの外部からの要因がこれらの工程に強力に影響し、次にはプレチルトの量に影響するだろう。これらの2つの方法に従って製造される配向層の性質が、配向層の厚さに関して敏感であるように見えることもまた留意すべきである(薄膜トランジシタ[TFT]を伴うLCDsにおいて、表面レリーフに起因
する配向層の厚さの変化が存在する。)。そのため、ドメイン分離方法も二重配向層法も、更にはそれらは時間のかかる方法であるが、LCD産業における利用のために好適でない。更に、これらの2つの方法に従う配向層の製造は、高温を必要とし、よって、プラスチック基板を伴うLCDsの生産における使用のために好適でない。
However, layer separation and dewetting of two different compounds is a very difficult process to control and reproduce, and several external factors such as humidity can strongly influence these processes. Then, it will affect the amount of pretilt. It should also be noted that the nature of the alignment layer produced according to these two methods appears to be sensitive with respect to the thickness of the alignment layer (due to surface relief in LCDs with thin film transistors [TFT]). There is a change in the thickness of the alignment layer.) Therefore, both the domain separation method and the double alignment layer method, and furthermore they are time consuming methods, are not suitable for use in the LCD industry. Furthermore, the manufacture of alignment layers according to these two methods requires high temperatures and is therefore not suitable for use in the production of LCDs with plastic substrates.

G.D.Boyd, J.Cheng,P.Ngo,Appl.Phys.Lett,36,556−558,1980G. D. Boyd, J.M. Cheng, P.A. Ngo, Appl. Phys. Lett, 36, 556-558, 1980 H.Kwok.F.Yeung,Y.Li,SID06Digest,1622−1625,2006H. Kwok. F. Yeung, Y. et al. Li, SID06Digest, 1622-1625, 2006 A.Golovin,S.Shiyanovskii,O.Lavrentovich,Appl.Phys Lett,83,3864−3866,2003A. Golovin, S.M. Shiyanovskii, O .; Lavrentovich, Appl. Phys Lett, 83, 3864-3866, 2003 H.Kwok et al.,Journal of the SID,16,911−918,2008H. Kwok et al. , Journal of the SID, 16, 911-918, 2008. P.Bos et al.,Liquid Crystals 33,1191−1197,2008P. Bos et al. , Liquid Crystals 33, 1191-1197, 2008

本発明の1つの目的は、先行技術の問題を少なくとも部分的に克服すること及び液晶材料の表面ダイレクタの所望のプレチルト角を得るために、容易に変更し得る表面ダイレクタ配向材料を提供することである。   One object of the present invention is to provide a surface director alignment material that can be easily changed to at least partially overcome the problems of the prior art and to obtain the desired pretilt angle of the surface director of the liquid crystal material. is there.

本発明は、このこと及び他の目的が本発明の組成物を利用することにより達成され得ることを発見した。本発明は、技術の新規分野、即ち、異なるプレチルトを含む混和性の構成成分を混合することによる液晶の制御可能なプレチルト、を開拓した。
それ故に、第一観点において、本発明は、液晶デバイスの閉じ込め基板と液晶バルク材料の間に配置される表面−ダイレクタ配向層において使用するための組成物であって、
前記表面−ダイレクタ配向層は、前記液晶バルク材料中に含まれる液晶分子に、印加電界が無い場合の前記表面−ダイレクタ配向層に関して、所望のプレチルト角を形成せしめ、前記組成物は、以下:
−前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角とは異なる第一プレチルト角Θ1を生じせしめる第一濃度の第一の化合物;及び
−前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角及び前記第一プレチルト角とは異なる第二プレチルト角Θ2を生じせしめる第二濃度の第二の化合物;
を含む均一混合物であり、
ここで、前記所望のプレチルト角は、前記第一及び第二濃度の少なくとも一方を制御することにより制御され得る組成物に関する。
The present invention has discovered that this and other objects can be achieved by utilizing the compositions of the present invention. The present invention has pioneered a new field of technology: a controllable pretilt of liquid crystals by mixing miscible components containing different pretilts.
Therefore, in a first aspect, the present invention is a composition for use in a surface-director alignment layer disposed between a confinement substrate of a liquid crystal device and a liquid crystal bulk material comprising:
The surface-director alignment layer causes liquid crystal molecules contained in the liquid crystal bulk material to form a desired pretilt angle with respect to the surface-director alignment layer in the absence of an applied electric field.
A first concentration of a first compound which, when used alone in the surface-director alignment layer, produces a first pretilt angle Θ 1 different from the desired tilt angle; and the surface-director alignment layer When used alone in a second concentration of a second compound that produces a second pretilt angle Θ 2 different from the desired tilt angle and the first pretilt angle;
A uniform mixture containing
Here, the desired pretilt angle relates to a composition that can be controlled by controlling at least one of the first and second concentrations.

本発明の組成物は、前記第一及び第二化合物の全ての濃度にとっても連続的に制御可能である液晶の制御可能なプレチルト角を提供する。本発明の組成物は、基本的に前記第一及び第二化合物の各々と液晶バルク分子との間の立体相互作用を介して、バルク液晶の配向を促進する。第一及び第二化合物の各々は、本組成物により促進されるプレチルト角Θeに対してそれぞれ以下の関係:Θ1<Θe<Θ2を有する、プレチルトΘ1及びΘ2を伴う液晶バルク分子の配向を促進する。本組成物における成分の均一な分散、並びに、液晶分子と第一及び第二成分との間の立体相互作用を介してのバルク液晶におけるその配向は、本発明で提案される配向の概念と、配向層の成分が相分離し、分離ドメインを形成し、及び
液晶配向がこれらの成分の表面エネルギーを介して制御されることに従う上記の先行技術の方法との間の二つの最も重要な差異である。ポリマー組成物の均一な分散、並びに、第一及び第二成分と液晶バルクとの立体相互作用は、先行技術の配向層の成分の不均一な分散よりも、制御及び再現するのがより容易である。
The composition of the present invention provides a controllable pretilt angle of the liquid crystal that is continuously controllable for all concentrations of the first and second compounds. The composition of the present invention promotes the alignment of the bulk liquid crystal basically through the steric interaction between each of the first and second compounds and the liquid crystal bulk molecules. Each of the first and second compounds, each of the following relationships with respect to the pre-tilt angle theta e facilitated by the composition: Θ 1e <Θ having 2, a liquid crystal bulk with pretilt theta 1 and theta 2 Promotes molecular orientation. The uniform dispersion of the components in the composition, and its orientation in the bulk liquid crystal via steric interaction between the liquid crystal molecules and the first and second components is the concept of orientation proposed in the present invention, The two most important differences between the above prior art methods in which the components of the alignment layer phase separate, form separation domains, and the liquid crystal alignment is controlled via the surface energy of these components. is there. The uniform dispersion of the polymer composition and the steric interaction between the first and second components and the liquid crystal bulk is easier to control and reproduce than the non-uniform dispersion of the components of the prior art alignment layer. is there.

典型的には、前記第一プレチルト角は、前記所望のチルト角よりも小さいものであり得、前記第二プレチルト角は、前記所望のチルト角よりも大きいものであり得る。前記所望のチルト角は、よって、前記第一プレチルト角と前記第二プレチルト角の間で制御され得る。
前記第一プレチルト角は、好ましくは、前記配向層の平面に対して0°ないし45°、例えば、5ないし25°の範囲内であり得、前記第二プレチルト角は、前記配向層の平面に対して45°ないし90、例えば70°ないし85°の範囲内である。一般に、第一又は第二プレチルト角が、それぞれ0°又は90°からの逸脱が大きくなるにつれ、液晶バルク分子の所望のプレチルト角がより制御可能となる。しかしながら、許容される制御を達成するためには、前記第一又は第二プレチルト角の一方が、それぞれ0°又は90°から明確に逸脱すれば十分であり得る。よって、前記第一プレチルト角が実質的に0°であるか又は前記第二プレチルト角が実質的に90°であるのが好ましくあり得る。さもなくば、本発明の態様において、前記第一プレチルト角は実質的に0°であり且つ前記第二プレチルト角は実質的に90°である。
更に、前記第一及び第二化合物の少なくとも一つ、好ましくは前記第二化合物が、立体相互作用により前記プレチルト角を生じ得る。
Typically, the first pretilt angle may be smaller than the desired tilt angle, and the second pretilt angle may be larger than the desired tilt angle. The desired tilt angle can thus be controlled between the first pretilt angle and the second pretilt angle.
The first pretilt angle may preferably be in the range of 0 ° to 45 °, for example 5 to 25 ° with respect to the plane of the alignment layer, and the second pretilt angle is in the plane of the alignment layer. In contrast, it is in the range of 45 ° to 90 °, for example 70 ° to 85 °. In general, as the first or second pretilt angle deviates from 0 ° or 90 °, respectively, the desired pretilt angle of the liquid crystal bulk molecules becomes more controllable. However, it may be sufficient for one of the first or second pretilt angles to deviate clearly from 0 ° or 90 °, respectively, to achieve acceptable control. Thus, it may be preferred that the first pretilt angle is substantially 0 ° or the second pretilt angle is substantially 90 °. Otherwise, in an embodiment of the invention, the first pretilt angle is substantially 0 ° and the second pretilt angle is substantially 90 °.
Furthermore, at least one of the first and second compounds, preferably the second compound, can produce the pretilt angle by steric interaction.

本発明の態様において、前記第一化合物は、第一側基を含み得、前記第二化合物は、前記第一側鎖基とは異なる第二側基を含み得る。前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、好ましくは、形状異方性を示す。例えば、前記第一側基は、ポリマー骨格の第一繰り返し単位に結合され得、前記第二側基は、ポリマー骨格の第二繰り返し単位に結合され得る。前記第一及び第二繰り返し単位は、ポリマー骨格と全く同一の繰り返し単位であり得る。そのため、同じポリマー中の繰り返し単位として第一及び第二化合物を含むことによって、それらの混和性は、重合がモノマーの溶液から実施された場合、保証され得る。さもなくば、前記第一及び第二繰り返し単位は、異なるポリマー骨格とは繰り返し単位であり得る。
前記第一側基は、大部分が前記第一繰り返し単位に側面で結合され得る。前記第二側基は、大部分が前記第二繰り返し単位に末端で結合され得る。
In the aspect of the present invention, the first compound may include a first side group, and the second compound may include a second side group different from the first side chain group. At least one of the first and second side groups preferably exhibits shape anisotropy. For example, the first side group can be bound to a first repeat unit of the polymer backbone, and the second side group can be bound to a second repeat unit of the polymer backbone. The first and second repeating units may be exactly the same repeating units as the polymer backbone. Thus, by including the first and second compounds as repeat units in the same polymer, their miscibility can be ensured when the polymerization is carried out from a solution of monomers. Otherwise, the first and second repeat units may be repeat units with different polymer backbones.
The first side group can be bonded to the first repeating unit on the side surface. The second side group can be bound to the second repeating unit at the terminal end.

本発明の態様において、前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、直鎖であり得る。更に、前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、芳香族基であり得る。同様に、前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、メソゲン基であり得る。
更に、前記第一化合物及び前記第二化合物の少なくとも一つは、任意に置換されたアルキル基、アリール基及びアルキルアリール基からなる群より選択されたペンダント側鎖で官能化された繰り返し単位を含み得る。特に、前記第一及び第二化合物の少なくとも一つは、反応性の、好ましくは、光−反応性の側基及び/又は光応答性側基を含み得る。
In an embodiment of the present invention, at least one of the first and second side groups may be linear. Furthermore, at least one of the first and second side groups may be an aromatic group. Similarly, at least one of the first and second side groups may be a mesogenic group.
Further, at least one of the first compound and the second compound includes a repeating unit functionalized with a pendant side chain selected from the group consisting of an optionally substituted alkyl group, an aryl group, and an alkylaryl group. obtain. In particular, at least one of said first and second compounds may comprise reactive, preferably photo-reactive side groups and / or photo-responsive side groups.

更に、第二観点において、本発明は、上記したような組成物及び任意の付加的なポリマーを含む表面ダイレクタ配向層材料に関する。有利なことには、均一な混合物である本発明の組成物の結果として、配向層は均一となり、それにより、先行技術の欠点の多くを回避する。例えば、ナノ−ドメイン上での形成が回避されるため、配向層の性能における層厚の影響が減少される。よって、本発明に従う組成物を含む配向層の特性は、湿度、温度及び蒸着技法のような加工パラメーターに対して感受性が低い。同様に、本発明に従う配向層の配向特性の再現性は、先行技術の方法に従って製造された配向層のものに比べて非常に高いものである。   Furthermore, in a second aspect, the present invention relates to a surface director alignment layer material comprising a composition as described above and an optional additional polymer. Advantageously, as a result of the composition of the present invention being a homogeneous mixture, the alignment layer becomes uniform, thereby avoiding many of the disadvantages of the prior art. For example, since the formation on the nano-domain is avoided, the influence of the layer thickness on the performance of the alignment layer is reduced. Thus, the properties of the alignment layer comprising the composition according to the invention are less sensitive to processing parameters such as humidity, temperature and deposition techniques. Similarly, the reproducibility of the alignment properties of the alignment layer according to the invention is very high compared to that of the alignment layer produced according to the prior art method.

第三観点において、本発明は、少なくとも1つの閉じ込め基板、液晶バルク材料及び前記少なくとも1つの閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される表面ダイレクタ配向層を含む液晶デバイスであって、上記したような前記表面ダイレクタ配向層が、即ち、上記したような組成物を含む液晶デバイスに関する。特に、液晶デバイスは、
−前記液晶バルク材料を挟み込む第一及び第二閉じ込め基板;
−前記第一閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される第一表面ダイレクタ配向層;及び
−前記第二閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される第二表面ダイレクタ配向層;
を含む液晶デバイスであって、
前記第一及び第二表面ダイレクタ配向層の少なくとも一方、好ましくは両方が、上記したような組成物を含む。
In a third aspect, the present invention provides at least one confinement substrate, a liquid crystal bulk material, and a surface director alignment layer disposed between the at least one confinement substrate and the liquid crystal bulk material in contact with the surface of the liquid crystal bulk material. The surface director alignment layer as described above, that is, the liquid crystal device including the composition as described above. In particular, liquid crystal devices
-First and second confinement substrates sandwiching the liquid crystal bulk material;
A first surface director alignment layer disposed between the first confinement substrate and the liquid crystal bulk material in contact with a surface of the liquid crystal bulk material; and- between the second confinement substrate and the liquid crystal bulk material; A second surface director alignment layer disposed in contact with the surface of the liquid crystal bulk material;
A liquid crystal device comprising:
At least one of the first and second surface director alignment layers, preferably both, comprise a composition as described above.

液晶デバイス中の液晶層のような液晶バルク材料が、本発明のポリマー組成物を含む配向材料と接触する場合、配向材料方向に向かうバルク表面における液晶分子は、配向材料の表面に露出している化合物、例えば、ポリマー骨格に結合した側基の方向に配向する傾向がある。例えば、配向層の組成物の第一化合物と接触する液晶バルク分子は、水平に又は実質的に水平に配向する傾向があり(平面配向)、一方、第二化合物と接触する液晶バルク分子は、垂直又は実質的に垂直に配向する傾向がある(ホメオトロピック配向)。
液晶デバイスの表面ダイレクタ配向層中の上述の組成物を使用することにより、液晶分子の平面配向と垂直配向との間で制御可能なプレチルト配向が、第二化合物に対する第一化合物の濃度比を制御する手段により達成され得る。液晶バルクの配向においてプレチルトを導入することにより、液晶デバイスの幾つかの重要な特性が変化している。プレチルトが大きくなるほど、閾値電圧は低くなり、立ち上がり時間並びに立ち下がり時間は短くなる。本発明に従って、前記第二化合物に対する前記第一化合物の比率は、所望の表面ダイレクタプレチルト角を達成するために、調整され得る。
When a liquid crystal bulk material such as a liquid crystal layer in a liquid crystal device is contacted with an alignment material containing the polymer composition of the present invention, liquid crystal molecules in the bulk surface toward the alignment material are exposed on the surface of the alignment material. There is a tendency to orient in the direction of the side groups attached to the compound, eg the polymer backbone. For example, liquid crystal bulk molecules in contact with the first compound of the composition of the alignment layer tend to align horizontally or substantially horizontally (planar alignment), while liquid crystal bulk molecules in contact with the second compound are There is a tendency to align vertically or substantially vertically (homeotropic alignment).
By using the above-mentioned composition in the surface director alignment layer of the liquid crystal device, the pretilt alignment that can be controlled between the planar alignment and the vertical alignment of the liquid crystal molecules controls the concentration ratio of the first compound to the second compound Can be achieved by means of: By introducing a pretilt in the alignment of the liquid crystal bulk, several important properties of the liquid crystal device have changed. The greater the pretilt, the lower the threshold voltage and the shorter the rise time and fall time. In accordance with the present invention, the ratio of the first compound to the second compound can be adjusted to achieve the desired surface director pretilt angle.

第四観点において、本発明は、以下の工程:
−閉じ込め基板を用意する工程;
−前記基板の表面上に、ここに記載されたような組成物を含む配向層を配置する工程;及び
−前記配向層と接触して、液晶バルク材料を配置する工程
を含む、上記したような液晶デバイスの製造方法に関する。特に、配向層を配置する前記工程は、事前に製造された上記したような組成物で前記表面をコーティングする工程を含み得る。
液晶デバイスの製造において配向層を提供するための上記したような組成物を採用することは、結果として得られる配向層の性能が、制御可能な表面ダイレクタプレチルトを達成する先行技術の方法と比べて、層厚の変化、湿度や温度のような加工パラメータ及び蒸着技法に対して感受性が低いため、非常に有利である。よって、本発明の方法は、良好な再現性を有する。更に、該製造方法は、配向層を形成するために、1種の組成物のみが、Bos等の先行技術の方法におけるような2種の代わりに使用されるという事実によって簡略化される。
In a fourth aspect, the present invention provides the following steps:
-Preparing a confinement substrate;
-Placing an alignment layer comprising a composition as described herein on the surface of the substrate; and-placing a liquid crystal bulk material in contact with the alignment layer, as described above The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal device. In particular, the step of disposing an alignment layer can include the step of coating the surface with a prefabricated composition as described above.
Employing a composition as described above to provide an alignment layer in the manufacture of liquid crystal devices results in the performance of the resulting alignment layer compared to prior art methods that achieve a controllable surface director pretilt. It is very advantageous because it is less sensitive to processing parameters such as layer thickness changes, humidity and temperature, and deposition techniques. Therefore, the method of the present invention has good reproducibility. Furthermore, the manufacturing method is simplified by the fact that only one composition is used instead of the two as in the prior art methods such as Bos to form the alignment layer.

本発明は、今や、以下の添付の図面を参照してより詳細に記載される:
図1は、チルト配向(傾斜配向)の論理モデルを示すグラフであり; 図2は、側面及び末端に結合された直鎖状のペンダント側基をそれぞれ有する側鎖ポリマー並びに末端に結合された側基と側面に結合された側基の両方を有するポリマーを示し; 図3は、本発明の態様に従う液晶デバイスを示し; 図4は、液晶セル中の配向層として本発明の態様に従う組成物を使用して得られるプレチルト角を示すグラフであり;及び 図5は、液晶セル中の配向層として本発明の態様に従う組成物を使用して得られるプレチルト角を示す別のグラフである。
The present invention will now be described in more detail with reference to the following accompanying drawings:
FIG. 1 is a graph showing a logical model of tilt orientation (tilt orientation); FIG. 2 shows a side chain polymer each having a linear pendant side group attached to the side and end, and a polymer having both a side group attached to the end and a side group attached to the side; FIG. 3 shows a liquid crystal device according to an embodiment of the invention; FIG. 4 is a graph showing the pretilt angle obtained using a composition according to an embodiment of the invention as an alignment layer in a liquid crystal cell; FIG. 5 is another graph showing the pretilt angle obtained using the composition according to an embodiment of the present invention as an alignment layer in a liquid crystal cell.

発明の詳細な説明
本発明は、特に、表面ダイレクタ配向層として又は配向層中に使用するために適する組成物、そのような組成物の合成及びそのような組成物を表面ダイレクタ配向層として利用する、液晶ディスプレイのような液晶デバイスに関する。
本発明者等は、表面ダイレクタ配向層中で第一プレチルト角を生じる第一化合物を単独で使用した場合の第一化合物と、表面ダイレクタ配向層中で第二プレチルト角を生じる第二化合物を単独で使用した場合の第二化合物との均一な混合物が、結果として、個々の第一及び第二化合物の各プレチルト角とは異なる所望のプレチルト角を生じる組成物となり得ることを見出した。本発明者等はまた、所望のプレチルト角が、前記第一及び第二化合物の少なくとも一方の濃度を制御することにより、制御され得ることも見出した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention particularly relates to compositions suitable for use as or in a surface director alignment layer, the synthesis of such compositions and the use of such compositions as surface director alignment layers. The present invention relates to a liquid crystal device such as a liquid crystal display.
The present inventors independently used the first compound that produces the first pretilt angle in the surface director alignment layer alone and the second compound that produces the second pretilt angle in the surface director alignment layer. It has been found that a homogeneous mixture with the second compound when used in can result in a composition that produces a desired pretilt angle different from the respective pretilt angles of the individual first and second compounds. The inventors have also found that the desired pretilt angle can be controlled by controlling the concentration of at least one of the first and second compounds.

本発明者等は、チルト配向(傾斜配向)(TA)の論理モデルを提示する。
図1で示されるこのモデルに従って、混合物のPA(“第一”)及びVA(“第二”)化合物のそれぞれにより促進されるチルト角がそれぞれθ1=0°及びθ2=90°であり、それらにより促進される配向の束縛の強さuが等しい時、即ち、u=u2/u1=1(ここで、u1及びu2は、PA及びVAの中心への指向性によりそれぞれ促進される配向の原因となる相互作用と関連がある。)である場合、PA化合物の濃度の関数としてプレチルト角は、50%に等しいPA化合物の濃度c*で、VAからPAへの1次の突然遷移を示す(図1参照)。θ1=0°及びθ2=90°で、しかしu≠1である場合、後にVAからPAへの配向の突然変化が起きる濃度c*は、50%値から離れる。より強力なPA束縛、即ち、u=u2/u1>1において、濃度c*<50%となる。反対に、より弱いPA束縛、即ち、u=u2/u1<1においては、c*>50%となる。重要なことは、θ1=0°及びθ2=90°である限り、cの関数としてのVAからPAへの遷移は、1次であるということである。図1において、実線の曲線は、θ2=85°を示し、点線の曲線は、θ2=89.5°を示している。
We present a logical model of tilt orientation (tilt orientation) (TA).
According to this model shown in FIG. 1, the tilt angles promoted by each of the PA (“first”) and VA (“second”) compounds of the mixture are θ 1 = 0 ° and θ 2 = 90 °, respectively. , When they have equal orientation constraint strengths u, ie u = u 2 / u 1 = 1 (where u 1 and u 2 are respectively due to the directivity to the center of PA and VA, respectively) The pretilt angle as a function of the PA compound concentration is the first order from VA to PA at a PA compound concentration c * equal to 50%. (See FIG. 1). If θ 1 = 0 ° and θ 2 = 90 °, but u ≠ 1, the concentration c * at which a sudden change in orientation from VA to PA will depart from the 50% value. At stronger PA constraints, ie u = u 2 / u 1 > 1, the concentration c * <50%. Conversely, weaker PA binding, i.e., <in 1, c *> u = u 2 / u 1 is 50%. Importantly, as long as θ 1 = 0 ° and θ 2 = 90 °, the transition from VA to PA as a function of c is first order. In FIG. 1, the solid curve indicates θ 2 = 85 °, and the dotted curve indicates θ 2 = 89.5 °.

しかしながら、θ2≠90°及び/又はθ1≠0°である場合、VAからPAへの遷移は、1次から2次へ変換され、即ち、連続になる。このことは、配向材料組成物中の異なる化合物(配向中心)の濃度の広範な範囲におけるプレチルトの連続制御を提供するために、混合物の化合物はθ2≠90°及び/又はθ1≠0°を提供すべきであることを意味する。従って、配向材料組成物は、VA及びPAをそれぞれ促進する化合物を含むべきであり、それらの少なくとも1種は特定のプレチルトを有するべきである。実際、ラビングのような機械的処理の後に、VA及びPA化合物の各々は、初期のθ2=90°及びθ1=0°の代わりに、それぞれθ2≠90°及びθ1≠0°を促進する。よって、配向層の製造のための組成物は、例えば、綿、ナイロン又はポリエステルの布を用いる一方向のラビングのような機械的処理の後、VAのチルトθ2≠90°及び/又はPAのチルトθ1≠0°を伴うVA及びPAをそれぞれ促進する化合物含むべきである。 However, if θ 2 ≠ 90 ° and / or θ 1 ≠ 0 °, the transition from VA to PA is converted from primary to secondary, ie, continuous. This provides that the compound of the mixture is θ 2 ≠ 90 ° and / or θ 1 ≠ 0 ° to provide continuous control of pretilt over a wide range of concentrations of different compounds (alignment centers) in the alignment material composition. Means that should be provided. Therefore, the alignment material composition should contain compounds that promote VA and PA, respectively, and at least one of them should have a certain pretilt. In fact, after mechanical processing such as rubbing, each of the VA and PA compounds has θ 2 ≠ 90 ° and θ 1 ≠ 0 °, respectively, instead of the initial θ 2 = 90 ° and θ 1 = 0 °. Facilitate. Thus, the composition for the production of the alignment layer is a VA tilt θ 2 ≠ 90 ° and / or PA after mechanical treatment such as unidirectional rubbing with a cotton, nylon or polyester fabric, for example. Compounds that promote VA and PA, respectively, with tilt θ 1 ≠ 0 ° should be included.

液晶バルクの配向においてプレチルトを導入することにより、液晶デバイスの幾つかの重要な特性が変化している。プレチルトが大きくなるほど、閾値電圧は低くなり、立ち上がり時間並びに立ち下がり時間は短くなる。
本発明の第一及び第二化合物は混和性であり、よって、均一な混合物の形成が可能とな
る。一般に、2種の化合物が混和性であるために、該化合物は物理化学的性質に関して類似してなければならない。例えば、該化合物は化学構造、極性、表面エネルギー等において僅かな差異のみを有し得る。
By introducing a pretilt in the alignment of the liquid crystal bulk, several important properties of the liquid crystal device have changed. The greater the pretilt, the lower the threshold voltage and the shorter the rise time and fall time.
The first and second compounds of the present invention are miscible, thus allowing the formation of a uniform mixture. In general, in order for two compounds to be miscible, the compounds must be similar in terms of physicochemical properties. For example, the compounds may have only slight differences in chemical structure, polarity, surface energy, etc.

液晶バルク材料と接触する表面ダイレクタ配向層中に使用される場合、本発明に従う組成物は、よって、電場印加なしに配向層に関して所望の液晶バルク分子のプレチルト角を引き起こす。有利なことに、組成物は均一な混合物である結果として、配向層は均一であり、よって、先行技術の欠点の多くを回避する。例えば、ナノ−ドメイン上での形成が回避されるため、配向層の性能における層厚の影響が減少される。よって、本発明に従う組成物を含む配向層の特性は、湿度、温度及び蒸着技法のような加工パラメーターに対して感受性が低い。同様に、本発明に従う配向層の配向特性の再現性は、先行技術の方法に従って製造された配向層のものに比べて非常に高いものである。   When used in a surface director alignment layer in contact with a liquid crystal bulk material, the composition according to the invention thus causes the desired liquid crystal bulk molecule pretilt angle with respect to the alignment layer without application of an electric field. Advantageously, as a result of the composition being a homogeneous mixture, the alignment layer is uniform, thus avoiding many of the disadvantages of the prior art. For example, since the formation on the nano-domain is avoided, the influence of the layer thickness on the performance of the alignment layer is reduced. Thus, the properties of the alignment layer comprising the composition according to the invention are less sensitive to processing parameters such as humidity, temperature and deposition techniques. Similarly, the reproducibility of the alignment properties of the alignment layer according to the invention is very high compared to that of the alignment layer produced according to the prior art method.

本発明の態様において、第一プレチルト角は、0°ないし45°、又は0°ないし45°未満の範囲であり得る。多くの場合、液晶バルク分子のプレチルト角は、可能な限り、理想的には45°又は45°近くであるのが好ましい。しかしながら、実際には、そのような大きな角度は、1種の表面ダイレクタ配向化合物のみを使用して達成するのは困難である。しかしながら、本発明に従う組成物を用いると、所望のプレチルト角、例えば、45°が達成され得る。平面(θ1≠0°)又は垂直(θ2≠90°)配向から少し逸脱するプレチルト角は一般に、より容易に得られるため、前記第一プレチルト角は、好ましくは5°ないし25°の範囲である。さもなくば、第一プレチルト角は、非常に小さな、実質的に0°であり得る。これに関連して、“実質的に0°”とは、0°から約10°まで、例えば、0°ないし5°又は0°ないし2°を意味する。 In aspects of the invention, the first pretilt angle may range from 0 ° to 45 °, or from 0 ° to less than 45 °. In many cases, the pretilt angle of the liquid crystal bulk molecules is ideally as close to 45 ° or close to 45 ° as possible. In practice, however, such large angles are difficult to achieve using only one surface director alignment compound. However, with the composition according to the invention, the desired pretilt angle, for example 45 °, can be achieved. The first pretilt angle is preferably in the range of 5 ° to 25 °, since pretilt angles that deviate slightly from planar (θ 1 ≠ 0 °) or vertical (θ 2 ≠ 90 °) orientation are generally more easily obtained. It is. Otherwise, the first pretilt angle can be very small, substantially 0 °. In this context, “substantially 0 °” means from 0 ° to about 10 °, for example 0 ° to 5 ° or 0 ° to 2 °.

従って、第二プレチルト角は、45°ないし90°(45°<θ2<90°)、好ましくは70°ないし85°の範囲であり得る。さもなくば、第二プレチルト角は、実質的に90°であり得る。これに関連して、“実質的に90°”とは、約80°ないし90°、例えば、85°ないし90°又は88°ないし90°を意味する。
配向層により誘導されるプレチルト角は、本技術分野において既知の方法、例えば、液晶研究において広範に使用されている結晶回転法により決定され得る(T.J.Scheffer,J.Nehring,J.Appl.Phys.,48,1783,1979)。
典型的には、第一プレチルト角は、所望のプレチルト角よりも小さく、第二プレチルト角は、所望のプレチルト角よりも大きい。よって、所望のプレチルト角は、組成物中の化合物の濃度を制御することにより、第一及び第二プレチルト角の間に制御され得る。
Accordingly, the second pretilt angle may be in the range of 45 ° to 90 ° (45 ° <θ 2 <90 °), preferably 70 ° to 85 °. Otherwise, the second pretilt angle can be substantially 90 °. In this context, “substantially 90 °” means about 80 ° to 90 °, such as 85 ° to 90 ° or 88 ° to 90 °.
The pretilt angle induced by the alignment layer can be determined by methods known in the art, such as the crystal rotation method widely used in liquid crystal research (TJ Scheffer, J. Nehring, J. Appl. Phys., 48, 1783, 1979).
Typically, the first pretilt angle is smaller than the desired pretilt angle and the second pretilt angle is larger than the desired pretilt angle. Thus, the desired pretilt angle can be controlled between the first and second pretilt angles by controlling the concentration of the compound in the composition.

本発明に従う組成物の化合物は、液晶分子を幾つかの機構、例えば、表面エネルギー、立体相互作用及び弾性力を介して配向し得る。
表面エネルギーは、液晶と支持固体表面との間の複合相互作用の産物である。これらの相互作用は、ファン・デル・ワールス及び双極子間相互作用、水素結合等である。VAを得るための大抵の配向方法は、表面エネルギー機構に基づくものである。表面エネルギーが小さくなるほど、VA配向が良好になる。典型的な例は、VA配向のために使用されるフッ化ポリマー材料である。逆に、高い表面エネルギーは、結果として液晶の平面配向(PA)を生じる。低い及び高い表面エネルギーを伴う配向材料は、今日、LCD製造技術において広範に使用されている。
The compounds of the composition according to the invention can orient the liquid crystal molecules through several mechanisms such as surface energy, steric interactions and elastic forces.
Surface energy is the product of a complex interaction between the liquid crystal and the supporting solid surface. These interactions include van der Waals and dipole interactions, hydrogen bonds, and the like. Most orientation methods for obtaining VA are based on surface energy mechanisms. The smaller the surface energy, the better the VA orientation. A typical example is a fluorinated polymer material used for VA alignment. Conversely, high surface energy results in planar alignment (PA) of the liquid crystal. Alignment materials with low and high surface energy are widely used today in LCD manufacturing technology.

最も古い配向方法は、液晶の弾性力を利用するラビング法である。この方法に従って、液晶と接触する支持基板の表面は、擦る方向に沿った好ましい方向で平面又は平面に近い配向を促進するために一方向にラビングされる。ラビング法は、この表面上にナノ/ミクロの溝を創造し、弾性力を最小にするために液晶分子を該溝に沿ってそれら自身を配向し
、結果として擦られた表面によって液晶上に強制配向が生じる。ラビング法は現在のLCD技術において広範に使用されている。
前記第一及び第二化合物の組み合わせは、液晶バルク材料の所望のプレチルト又は配向を得るために選択される。特定の用途のための好適な組み合わせは、多くの因子、例えば、作業温度、LC−バルク材料のタイプ、並びに、他の因子に依存するだろう。
The oldest alignment method is a rubbing method using the elastic force of liquid crystal. According to this method, the surface of the support substrate in contact with the liquid crystal is rubbed in one direction to promote planar or near-planar alignment in a preferred direction along the rubbing direction. The rubbing method creates nano / micro grooves on this surface and orients the liquid crystal molecules along the grooves to minimize the elastic force, resulting in a forced surface on the liquid crystal by the rubbed surface. Orientation occurs. The rubbing method is widely used in current LCD technology.
The combination of the first and second compounds is selected to obtain the desired pretilt or orientation of the liquid crystal bulk material. The preferred combination for a particular application will depend on a number of factors, such as the working temperature, the type of LC-bulk material, and other factors.

本発明の他の態様において、第一化合物は、S1で示される第一側基を含み、第二化合物は、S2で示される第二側基を含む。典型的には、第一側基は、ポリマー骨格の第一繰り返し単位に結合し得、第二側基は、ポリマー骨格の第二繰り返し単位に結合し得る。よって、本発明の態様に従って、本組成物は、前記第一及び/又は第二側基、及び、任意に、以下に記載されるような、他の官能基で官能化されたポリマー骨格を含み得る。
前記第一及び第二繰り返し単位は、ポリマー骨格と全く同一の繰り返し単位であり得る。よって、同じポリマー中に第一及び第二化合物を含むことにより、それらの混和性は、重合がモノマーの溶液から行われる場合、保証され得る。
さもなくば、第一及び第二繰り返し単位は、異なるポリマー骨格の繰り返し単位である。よって、第一化合物は、第一ポリマーを含み得、第二化合物は、第二ポリマーを含み得る。重要なことは、前記第一及び第二ポリマーは、上述のような均一な組成物を形成するために、混和性であるべきである。
In another embodiment of the present invention, the first compound comprises a first side group represented by S 1 and the second compound comprises a second side group represented by S 2 . Typically, the first side group can be attached to the first repeat unit of the polymer backbone and the second side group can be attached to the second repeat unit of the polymer backbone. Thus, according to an aspect of the present invention, the composition comprises a polymer backbone functionalized with said first and / or second side groups and optionally other functional groups as described below. obtain.
The first and second repeating units may be exactly the same repeating units as the polymer backbone. Thus, by including the first and second compounds in the same polymer, their miscibility can be ensured when the polymerization is carried out from a solution of monomers.
Otherwise, the first and second repeat units are repeat units of different polymer backbones. Thus, the first compound can include a first polymer and the second compound can include a second polymer. Importantly, the first and second polymers should be miscible to form a uniform composition as described above.

従って、第一化合物は、以下の一般式

Figure 2012523589
(式中、Zは、繰り返し単位のようなポリマー骨格の1部分を表し、及び、Lは、任意のリンカー部分を表す。)に従う複数の第一側基を含むポリマーであり得る。 Accordingly, the first compound has the following general formula:
Figure 2012523589
(Wherein Z represents a portion of the polymer backbone such as a repeating unit, and L represents an optional linker moiety) can be a polymer comprising a plurality of first side groups.

第二化合物は、以下の一般式

Figure 2012523589
(式中、Zは、繰り返し単位のようなポリマー骨格の1部分を表し、及び、Lは、任意のリンカーを表す。)に従う基を含む、前記第一側基又は異なるポリマーで機能化された上記ポリマーと同じポリマーであり得るポリマーであり得る。
例えば、第一及び第二側基の少なくとも1つは、例えば、フェニル基を含む芳香族であり得る。 The second compound has the general formula
Figure 2012523589
Wherein Z represents one part of the polymer backbone, such as a repeating unit, and L represents any linker, functionalized with said first side group or with a different polymer. It can be a polymer that can be the same polymer as the polymer.
For example, at least one of the first and second side groups can be aromatic including, for example, a phenyl group.

側基S1及びS2は各々、典型的には0と30の間の、例えば、0又は5と15の間の結合原子(ここで、0結合原子は、側基が直接結合を介してポリマー骨格上に直接結合される場合を示す。)を含むスペーサー基Lによりポリマー骨格に結合され得る。しかしながら、30結合原子よりも長いスペーサー基もまた、本発明における使用のために考慮される。
スペーサー基Lは、例えば、側基S1又はS2のポリマー骨格への結合を容易にするために利用され得、また、結合された側基の可動性を増加するためにも利用され得る。
スペーサー基Lは、典型的には、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、アルコキシ基又はポリエーテル基、アリールオキシ基又はシロキサン鎖のような、飽和又は不飽和の炭化水素鎖で任意に置換される。典型的な例は、C5−C15アルキル基又はアルキルオキシ鎖を含む。
The side groups S 1 and S 2 are each typically between 0 and 30, for example, 0 or 5 and 15 linking atoms (wherein the 0 linking atom is a side group via a direct bond). The case where it is directly bonded on the polymer backbone is shown.) Can be bonded to the polymer backbone by a spacer group L containing. However, spacer groups longer than 30 bonded atoms are also contemplated for use in the present invention.
The spacer group L can be utilized, for example, to facilitate the attachment of the side groups S 1 or S 2 to the polymer backbone and can also be used to increase the mobility of the attached side groups.
The spacer group L is typically any saturated or unsaturated hydrocarbon chain, such as an alkyl group, alkenyl group, aryl group, alkylaryl group, alkoxy group or polyether group, aryloxy group or siloxane chain. Is replaced by Typical examples include C 5 -C 15 alkyl or alkyloxy chain.

第一及び第二側基S1及びS2の少なくとも一方は、形状異方性を示す。例えば、第一側基が形状異方性を示し得るか又は第二側基が形状異方性を示し得る。さもなくば、第一及び第二側基の両方が、形状異方性を示し得る。
ここで使用される、用語“形状異方性を示す側基”とは、その実際の環境において形状異方性を示す分子を言及する。形状異方性を示す側基は、その短軸(複数)とその長軸(複数)との間に明白な差異を示し、その構造において比較的堅固である。
At least one of the first and second side groups S 1 and S 2 exhibits shape anisotropy. For example, the first side group can exhibit shape anisotropy or the second side group can exhibit shape anisotropy. Otherwise, both the first and second side groups can exhibit shape anisotropy.
As used herein, the term “side group exhibiting shape anisotropy” refers to a molecule that exhibits shape anisotropy in its actual environment. A side group exhibiting shape anisotropy shows a clear difference between its minor axis (s) and its major axis (s) and is relatively rigid in its structure.

本発明の態様において、形状異方性を示す側基は、メソゲン側基である。
液晶のハンドブック、1巻 基礎、pub.John & Sons Inc,1998中で定義されるように、用語“メソゲン”は、一般に中間相形成に適合する構造に関係する。この定義は本願明細書の全体にわたって使用される。従って、メソゲン側基は、中間層構造を有する側基である。
“液晶のハンドブック、(上記参照)”において、メソゲンは、“中間相化合物”、即ち、温度、圧力及び濃度の好適な条件下で中間相、即ち、液晶相として存在し得る化合物と等価なものである。
メソゲンは、形状異方性を示す分子の典型的な例である。従って、メソゲンを含む側基はこの定義に該当する。一方、側基は、メソゲン側基であるためにメソゲンであることが必要ではなく、同様にメソゲンでないメソゲン側基も本発明における使用のために考慮される。
In the embodiment of the present invention, the side group exhibiting shape anisotropy is a mesogen side group.
Liquid crystal handbook, Volume 1, Basics, pub. As defined in John & Sons Inc, 1998, the term “mesogen” generally relates to structures that are compatible with mesophase formation. This definition is used throughout this specification. Accordingly, the mesogenic side group is a side group having an intermediate layer structure.
In the “Liquid Crystal Handbook (see above)”, a mesogen is equivalent to an “intermediate compound”, ie a compound that can exist as an intermediate phase, ie a liquid crystal phase, under suitable conditions of temperature, pressure and concentration. It is.
Mesogen is a typical example of a molecule that exhibits shape anisotropy. Therefore, side groups containing mesogens fall under this definition. On the other hand, the side groups are mesogenic side groups and need not be mesogens, as well as mesogenic side groups that are not mesogens are also contemplated for use in the present invention.

第一及び第二側基の少なくとも一方は直鎖形状を有し得る。例えば、第一側基が直鎖であり得るか又は第二側基が直鎖であり得る。さもなくば、第一及び第二側基の両方が直鎖であり得る。直鎖の側基は、明確に定義された、分子の主な伸長に沿って伸びる長軸と該長軸に対して垂直な短軸とを有する。形状異方性を示す直鎖側基はまた、カラミチック(calamitic)側基、ラス様側基及び棒状側基のような異なる用語としても既知である。
更に、第一及び第二側基の少なくとも一方は、円盤状形状を有し得、ポリマー主鎖に対して平行又は垂直の位置にある。更に、第一及び第二側基の少なくとも一方は、側面又は末端でポリマー主鎖に結合する、細長い、ベント形状(“バナナ”)、v−形状又はボウル−形状を有し得る。異方性形状を伴う側基の選択は、当業者により、既に述べられたもの以外の他の異方性形状に拡張され得る。
At least one of the first and second side groups may have a linear shape. For example, the first side group can be linear or the second side group can be linear. Otherwise, both the first and second side groups can be linear. A straight-chain side group has a well-defined long axis extending along the main extension of the molecule and a short axis perpendicular to the long axis. Linear side groups exhibiting shape anisotropy are also known as different terms such as calamitic side groups, lath-like side groups and rod-like side groups.
Furthermore, at least one of the first and second side groups may have a disc shape and is in a position parallel or perpendicular to the polymer backbone. Further, at least one of the first and second side groups may have an elongated, bent shape (“banana”), v-shape or bowl-shape that is attached to the polymer backbone at the sides or ends. The selection of side groups with anisotropic shapes can be extended by those skilled in the art to other anisotropic shapes other than those already mentioned.

基板の表面特性は、前記基板表面と、少なくとも基板表面と液晶層との間の接触面において接触する液晶層のメソゲンの配向に影響する。
典型的に、接触面条件は、液晶層を通って伝播し、そのため全ての液晶層配向は、接触面での配向により影響される。
特に、液晶層が、基板表面上に存在する形状異方性を伴う側基と接触している場合、液晶層と基板表面との間の接触面における液晶分子はこれらの側基の方向に配向する傾向がある。
例えば、直鎖又は円盤の形状異方性を有する、基板表面に存在する基は、基本的に基板表面に対して平行に配向し、基板表面方向へ向かう接触面における液晶分子もまた、基板表面に対して平行に配向する傾向がある。
一方、基本的に基板表面に対して垂直に配向する直鎖又は円盤の形状異方性を伴う基が存在する基板表面を利用すると、基板表面方向へ向かう接触面におけるメソゲンもまた、基板表面に対して垂直に配向する傾向がある
The surface characteristics of the substrate affect the orientation of the mesogens of the liquid crystal layer that contacts the substrate surface and at least the contact surface between the substrate surface and the liquid crystal layer.
Typically, the contact surface conditions propagate through the liquid crystal layer, so that all liquid crystal layer alignment is affected by the alignment at the contact surface.
In particular, when the liquid crystal layer is in contact with side groups with shape anisotropy existing on the substrate surface, the liquid crystal molecules at the contact surface between the liquid crystal layer and the substrate surface are aligned in the direction of these side groups. Tend to.
For example, a group present on the substrate surface having a linear or disc shape anisotropy is basically aligned parallel to the substrate surface, and the liquid crystal molecules at the contact surface toward the substrate surface are also aligned with the substrate surface. Tend to be oriented parallel to
On the other hand, when a substrate surface having a group with linear or disc shape anisotropy that is basically oriented perpendicular to the substrate surface is used, mesogens at the contact surface toward the substrate surface also appear on the substrate surface. Tends to be oriented vertically

本発明の態様に従う組成物中の特定された形状異方性を有する側基を利用することにより、液晶デバイスの液晶層のような液晶材料は、ポリマー骨格に結合した側基の方向に配向する傾向がある。第一側基の形状及びポリマー骨格に結合する側基の位置、及び、同様に第二側基及び/又は第一側基の近くの他の官能基の存在に依存して、形状異方性を有す
る第一側基は、液晶バルク分子の異なる配向を誘導し得る。例えば、ポリマー骨格に側面で結合された直鎖の側基は、平面配向を誘導し得る。しかしながら、平面配向はまた、他の形状及び結合位置の側基を用いても達成され得る。例えば、フェニル基、短鎖アルキル基又は短鎖アリールアルキル基のような小さな堅固な基が、液晶の平面配向を達成するために使用され得る。更に、ポリマー骨格に末端で結合された直鎖の側基は、垂直配向を誘導し得る。垂直配向はまた、例えば、ポリマー骨格に側面で(軸において)結合されたv−形状の側基を用いても達成され得る。よって、平面又は垂直配向のどちらが誘導されるかを決定するのは側基の特定の形状と特定の結合位置(それぞれ、末端又は側面)との組み合わせである。
By utilizing the side groups having the specified shape anisotropy in the composition according to embodiments of the present invention, a liquid crystal material such as a liquid crystal layer of a liquid crystal device is oriented in the direction of the side groups bonded to the polymer skeleton. Tend. Depending on the shape of the first side group and the position of the side group attached to the polymer backbone and also the presence of other functional groups near the second side group and / or the first side group, shape anisotropy The first side group having can induce different orientations of the liquid crystal bulk molecules. For example, linear side groups bonded laterally to the polymer backbone can induce planar orientation. However, planar orientation can also be achieved using side groups of other shapes and bond positions. For example, small rigid groups such as phenyl groups, short chain alkyl groups or short chain arylalkyl groups can be used to achieve planar alignment of the liquid crystal. Furthermore, linear side groups attached terminally to the polymer backbone can induce vertical orientation. Vertical orientation can also be achieved, for example, using v-shaped side groups attached laterally (in the axis) to the polymer backbone. Thus, it is the combination of the specific shape of the side group and the specific bond position (terminal or side, respectively) that determines whether a planar or vertical orientation is derived.

当業者は、適切な異方性形状及びポリマー主鎖への結合をもった側基を選択することができ、それにより、配向層の表面に関係する側基の所望の方向が達成され得る。
ここで使用されるように、用語“末端で結合された”とは一般に側基分子の長軸の末端で又はその近くで側基に結合されたスペーサーの手段によりポリマー骨格に結合され、それによりスペーサーが基本的に側基の長軸に対して平行である、形状異方性を示す直鎖の側基を言及する。例えば、カラミチックメソゲン基のような、棒状の側基において、結合位置は図2a中で示されるような、側基の終末端又はその近くである。
One skilled in the art can select side groups with appropriate anisotropic shapes and bonds to the polymer backbone so that the desired orientation of the side groups relative to the surface of the alignment layer can be achieved.
As used herein, the term “terminally attached” is generally attached to the polymer backbone by means of a spacer attached to the side group at or near the end of the long axis of the side group molecule, thereby Reference is made to a linear side group exhibiting shape anisotropy in which the spacer is essentially parallel to the long axis of the side group. For example, in a rod-like side group, such as a calamitic mesogenic group, the binding position is at or near the terminal end of the side group, as shown in FIG. 2a.

ここで使用されるように、用語“側面で結合された”とは一般に側基に結合されたスペーサーの手段によりポリマー骨格に結合され、それにより、スペーサーが、図2b中で示されるように、基本的に側基分子の長軸に対して垂直である、形状異方性を示す直鎖の側基を言及する。図2a及び2b中で示される側基は、図2c中で示されるように、同一のポリマー骨格に結合され得る。
液晶に関連する用語及び関連用語の更なる定義のために、参照が“Definitions of basic terms relating to low−molar−mass and polymer liquid crystals”(IUPAC Recommendations 2001、Pure Appl Chem,Vol 73,No 5,pp 845−895,2001)によりなされるが、その全部が参照としてここに組み込まれる。
As used herein, the term “side-attached” is generally attached to the polymer backbone by means of a spacer attached to a side group so that the spacer is as shown in FIG. Reference is made to a straight-chain side group exhibiting shape anisotropy which is essentially perpendicular to the long axis of the side group molecule. The side groups shown in FIGS. 2a and 2b can be attached to the same polymer backbone, as shown in FIG. 2c.
For further definitions of terms relating to liquid crystals and related terms, the reference is “Definitions of basic terms rela- ting to low-molar-mass and polymer liquid crystals” (IUPAC Recommendations 2001, Pure ApI, Ampl. pp 845-895, 2001), all of which are incorporated herein by reference.

前記第一及び第二化合物の組み合わせは、所望のプレチルト又は液晶バルク材料の方向を得るために選択される。特定の用途のための好適な組み合わせは、多くの因子、例えば、作業温度、液晶バルク材料のタイプ並びに他の因子に依存するだろう。
第一化合物の選択された一部及び第二化合物選択された一部を含む組成物を提供することにより、組成物と接触する液晶材料の所望のチルト角が得られ得る。さもなくば、所定の比率における第一側基及び第二側基が、同一のポリマー主鎖に結合され得る。
The combination of the first and second compounds is selected to obtain the desired pretilt or liquid crystal bulk material orientation. The preferred combination for a particular application will depend on many factors, such as the working temperature, the type of liquid crystal bulk material, as well as other factors.
By providing a composition comprising a selected portion of the first compound and a selected portion of the second compound, a desired tilt angle of the liquid crystal material in contact with the composition can be obtained. Otherwise, the first and second side groups in a given ratio can be attached to the same polymer backbone.

本発明の態様において、第一側基S1及び第二側基S2に加えて、前記ポリマー又は前記第一及び第二ポリマーは、独立して、任意に及び付加的に、1種以上の以下に示す繰り返し単位の基を含み得る:
−官能化されていない繰り返し単位の第三基;
−第四基であって、前記第四基における各繰り返し単位が、前記ポリマーを基板へ固定することができるペンダント側鎖S4により官能化されている基;
−第五基であって、該第五基における各繰り返し単位が独立して、脂肪族基及び芳香族基から選択されるペンダント側鎖S5により官能化されている基;
−第六基であって、該第六基における各繰り返し単位が、イオン移動阻害剤S6により官能化されている基。
上述のものとは別の繰り返し単位の他のタイプもまた、本発明の態様に従うポリマー中に組み込まれ得る。
In an embodiment of the present invention, in addition to the first side group S 1 and the second side group S 2 , the polymer or the first and second polymers are independently, optionally and additionally, one or more types. The following repeating unit groups may be included:
-A third group of unfunctionalized repeating units;
A fourth group, wherein each repeating unit in the fourth group is functionalized with a pendant side chain S 4 capable of fixing the polymer to the substrate;
A fifth group, wherein each repeating unit in the fifth group is independently functionalized with a pendant side chain S 5 selected from an aliphatic group and an aromatic group;
- a sixth group, each repeating unit in said six groups, are functionalized with ion migration inhibitor S 6 groups.
Other types of repeat units other than those described above can also be incorporated into the polymers according to embodiments of the present invention.

側鎖S4及びS5はそれぞれ、もし必要であれば、上述のようなスペーサーフラグメントLの手段によりポリマー骨格へ結合され得る。
側鎖が骨格に結合していないポリマー骨格の繰り返し単位を包むことは、結果として第一及び/又は第二側鎖の間に空間を生じ得る。
本発明の態様において、固定している側基S4は、好ましくは、ポリマーを下層の基板に固定するために使用され得る。固定している側鎖基S4は、典型的には、任意に置換された、ポリマー骨格中又はポリマー骨格から離れた末端において官能化された基を伴うC2ないしC20の、例えば、C2ないしC8の炭化水素鎖であり、この官能化された基は、基板表面上の予備活性化により導入された基板表面上の化学基、例えば、しかし限定されるものではないが、ガラス表面上の遊離ヒドロキシル基又は例えば、エポキシ基、アミノ基、チオール基又はイソシアノ基に対して、共有結合、イオン結合又は水素結合のような結合を形成することができる。
Side chains S 4 and S 5 can each be attached to the polymer backbone by means of spacer fragments L as described above, if necessary.
Enveloping the repeating units of the polymer backbone where the side chains are not bound to the backbone can result in a space between the first and / or second side chains.
In embodiments of the present invention, the anchoring side group S 4 can preferably be used to anchor the polymer to the underlying substrate. The immobilizing side chain group S 4 is typically an optionally substituted C 2 to C 20 , eg, C, with a functional group in the polymer backbone or at the end remote from the polymer backbone. 2 to C 8 hydrocarbon chain, this functionalized group is a chemical group on the substrate surface introduced by preactivation on the substrate surface, such as, but not limited to, a glass surface A bond such as a covalent bond, an ionic bond or a hydrogen bond can be formed on the above free hydroxyl group or, for example, an epoxy group, an amino group, a thiol group or an isocyano group.

固定している側鎖において好適なそのような官能化された基の非限定的な例は、アミノ基、ヒドロキシ基、イソシアノ基及びグリシジル基を含む。当業者は、基板材料によって固定基上の好適な官能化を選択することができるだろう。
固定している側鎖基S4の非限定的な例は、上記のように、Zがポリマー骨格の1部を表し、Lはスペーサー基、好ましくは、1ないし10、例えば、1ないし5のスペーサー原子の長さを有するスペーサー基、例えば、アルキルスペーサーである、以下に示す構造式(III)ないし(VI)で開示されるものである:

Figure 2012523589
Non-limiting examples of such functionalized groups suitable in the anchoring side chain include amino groups, hydroxy groups, isocyano groups and glycidyl groups. One skilled in the art will be able to select a suitable functionalization on the anchoring group depending on the substrate material.
Non-limiting examples of anchored side chain groups S 4 are as described above, where Z represents a part of the polymer backbone, L is a spacer group, preferably 1 to 10, for example 1 to 5 A spacer group having the length of a spacer atom, such as an alkyl spacer, as disclosed in structural formulas (III) to (VI) shown below:
Figure 2012523589

本発明の態様に従う組成物の物理化学的性質、例えば、ガラス転移温度Tg、弾性係数、蒸着膜のコヒーレンス、膜平滑度、濡れ特性、表面エネルギー等は、任意に置換された、例えば、ヘテロ原子で置換された、ハロゲン化された、例えば、フッ化された、分岐鎖又は直鎖の脂肪族及び芳香族基、例えば、アルキル基、アリール基又はアルキルアリール基、ポリエーテル基、シロキサン基又はアルコール基から選択された側鎖S5を含む繰り返し単位をポリマー骨格中に組み込むことにより、所望の値に調整し得る。 The physicochemical properties of the composition according to embodiments of the present invention, such as glass transition temperature Tg, elastic modulus, deposited film coherence, film smoothness, wetting properties, surface energy, etc., are optionally substituted, eg, heteroatoms Halogenated, eg, fluorinated, branched or straight chain aliphatic and aromatic groups, such as alkyl groups, aryl groups or alkylaryl groups, polyether groups, siloxane groups, or alcohols, substituted with It can be adjusted to the desired value by incorporating into the polymer backbone a repeating unit comprising a side chain S 5 selected from the group.

5−側基の典型的な例は、任意にフッ化された、例えば、過フッ化された、炭素原子数1ないし18のアルキル基、例えば、炭素原子数4ないし12のアルキル基又はアルコール基、及びスペーサーLとして上記で定義されたそれらの基を含む。例えば、アルキル鎖であるS5基は一般的に、ポリマーのTgを低下させ、一方、アリール基であるS5基は一般的に、ポリマーのTgを上昇させる。
上述のように、繰り返し単位の一部が第一及び/又は第二側基で官能化された、本発明の態様に従うポリマー(単数)又はポリマー(複数)において、ポリマーがまた、側鎖S5、より好ましくは、直鎖の側鎖S5で官能化された繰り返し単位を含むのも好ましい。そのようなポリマーにおいて、S5側基に対するS1又はS2の比率は、1:10ないし10:1の範囲である。
そのようなS1及び/又はS2側基で官能化されたポリマーにおけるS5側基は、隣接するS1及び/又はS2側基の間にスペースを導入し、よって、個々のS1及び/又はS2側基の可動性が増加する。
Typical examples of S 5 -side groups are optionally fluorinated, eg perfluorinated, alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, eg alkyl groups having 4 to 12 carbon atoms or alcohols. Groups, and those groups defined above as spacer L. For example, the S 5 group is an alkyl chain typically reduces the Tg of the polymer, whereas, S 5 group is an aryl group generally increases the Tg of the polymer.
As described above, in the polymer (s) or polymer (s) according to embodiments of the present invention in which some of the repeating units are functionalized with first and / or second side groups, the polymer is also a side chain S 5. More preferably, it also includes a repeating unit functionalized with a linear side chain S 5 . In such polymers, the ratio of S 1 or S 2 to S 5 side groups ranges from 1:10 to 10: 1.
S 5 side groups in such S 1 and / or polymers functionalized with S 2 side groups introduced a space between the adjacent S 1 and / or S 2 side groups, thus, the individual S 1 And / or the mobility of the S 2 side group is increased.

イオン移動を阻害するS6基は、液晶バルク材料中の移動性イオンの濃度を減少させるために、及びそうすることによって、液晶バルク材料の伝導率を減少させるために、配向層中に利用される。イオン移動を阻害する基は、典型的には、強く分極された、イオンを引き付ける、非−イオン性基である。イオン移動を阻害する基の例は、ヒドロキシル基及びコロナンド(coronands)のような、イオントラップとして慣用的に既知の材料を含む他の基である。 S 6 groups that inhibit ion migration are utilized in the alignment layer to reduce the concentration of mobile ions in the liquid crystal bulk material, and thereby to reduce the conductivity of the liquid crystal bulk material. The Groups that inhibit ion transfer are typically strongly polarized, ion-attracting, non-ionic groups. Examples of groups that inhibit ion transfer are other groups including materials conventionally known as ion traps, such as hydroxyl groups and coronands.

本発明の態様において、ポリマーは、2つの分離した繰り返し単位を連結する架橋基により、たとえば、同一のポリマー骨格内の2つの繰り返し単位を連結する内部架橋又は少なくとも一方が前記第一又は第二ポリマーを表す、2つの分離したポリマー骨格鎖を連結する外部架橋により架橋され得る。同様に、前記第一及び/又は第二側基を含むポリマーを他のポリマーと連結するために架橋基を使用することもできる。   In an embodiment of the present invention, the polymer is a cross-linking group linking two separate repeat units, for example, an internal cross-link connecting two repeat units in the same polymer backbone or at least one of the first or second polymer. Can be cross-linked by external cross-linking connecting two separate polymer backbone chains. Similarly, cross-linking groups can be used to link the polymer containing the first and / or second side groups with other polymers.

本発明において、架橋は、好ましくは、以下に記載されるもののような光反応基で行われるが、しかし、ポリマーに結合するあらゆる反応性基を使用する熱的に誘導された反応を用いてもまた、達成され得る。
第一及び/又は第二ポリマーは、反応性の、好ましくは、光−反応性の側基を含み得る。該光−反応性の側基は、前記第一及び/又は第二側基であり得るか又はそれらは分離した側基であり得る。
反応性の側基は、得られた配向層の配列を固定するために使用され得、それにより、温度誘発の変化に対する感受性を弱める。
In the present invention, cross-linking is preferably performed with photoreactive groups such as those described below, however, it is possible to use thermally induced reactions using any reactive group attached to the polymer. It can also be achieved.
The first and / or second polymer may comprise reactive, preferably photo-reactive side groups. The photo-reactive side groups can be the first and / or second side groups or they can be separate side groups.
Reactive side groups can be used to fix the resulting alignment layer alignment, thereby reducing sensitivity to temperature-induced changes.

形状異方性を伴う光反応性の側基は、例えば、直線偏光、即ち、偏光と比較して特定の方向を有するそれらの基のみを2量化/ポリマー化するために使用され得、そうすることにより、ポリマー中のそれらの基の好ましい方向を得る光を伴う照明により、所望の方向に配向され得る。よって、有利なことには、光配向は、材料を配向及び架橋するために利用され得、それにより配向方向はより高い熱安定性を獲得する1工程の方法である。ラビング法と比較して、光−配向はまた、よごれ、引っかき傷又は静電放電を誘導しないという利点も有する。同様に、正確に制御するのもより容易であり、結果として高収率が生じる。   Photoreactive side groups with shape anisotropy can be used, for example, to dimerize / polymerize only those groups that have a specific direction compared to linearly polarized light, ie polarized light Thus, it can be oriented in the desired direction by illumination with light to obtain the preferred direction of those groups in the polymer. Thus, advantageously, photo-alignment can be utilized to align and crosslink materials, whereby the alignment direction is a one-step method that achieves higher thermal stability. Compared to the rubbing method, the light-orientation also has the advantage of not inducing dirt, scratches or electrostatic discharge. Similarly, it is easier to control accurately and results in high yields.

反応性の側基の2量化/ポリマー化は、1つ及び同一のポリマー鎖に結合する2つの反応性の側基の間で、又は、離れたポリマー鎖に結合する2つの反応性の側基の間で達成され得る。
形状異方性を伴う光反応基として考えられるのは、カルコン類、クマリン類及び桂皮類であるが、これらに限定されない。
Dimerization / polymerization of reactive side groups is between two reactive side groups attached to one and the same polymer chain, or two reactive side groups attached to distant polymer chains. Between can be achieved.
Possible photoreactive groups with shape anisotropy include, but are not limited to, chalcones, coumarins, and cinnamon.

第一及び/又は第二ポリマーは、光応答性の側基を含み得る。光反応性の側基は、異方性のS1/S2基であり得るか又は離れた側基であり得る。
形状異方性を伴う光応答性の側基は、例えば、直線偏光を伴う照明により所望の方向に配向され得る。例えば、及び光反応基との組み合わせにおいて、光は側基を方向付けるために使用され得、その後、上述のような2量化/ポリマー化は、液晶配向に対する上記の光反応基と同様な利点を伴って、得られた方向を不可逆的に固定化するために使用され得る。この場合において、方向は形状異方性を伴う光応答性基により達成され得るため、光反応基は形状異方性を有する必要がない。
The first and / or second polymer may include photoresponsive side groups. The photoreactive side group can be an anisotropic S 1 / S 2 group or can be a remote side group.
A photoresponsive side group with shape anisotropy can be oriented in a desired direction, for example, by illumination with linearly polarized light. For example, and in combination with photoreactive groups, light can be used to direct the side groups, after which dimerization / polymerization as described above has similar advantages to the photoreactive groups described above for liquid crystal alignment. Along with this, it can be used to irreversibly fix the obtained direction. In this case, the direction can be achieved by a photoresponsive group with shape anisotropy, so the photoreactive group need not have shape anisotropy.

さもなくば、光応答性基は、高温で光により方向付けられ、その後、温度が下げられ、それにより、方向の不可逆的固定化が達成される。本発明における使用のために好適な光応答性基は、アゾ含有基、スチルベン等であるが、これらに限定されない。
本発明の態様に従う前記第一及び/又は第二側基を含むポリマーのポリマー骨格は、原則としては、上述のような第一及び第二側基に結合することが可能であるか又は前記第一及び第二側基の何れか1つに結合することが可能であり、前記第一及び第二側基の他の1つ又はそれらの両方が結合された有機ポリマー骨格と混和性である、あらゆる有機ポリマー骨格であり得る。
好適なポリマー骨格の例は、ポリアミド、マレイミド−N−ビニルピロリドン−コポリマー、ポリビニルアセタール、それらの誘導体及び同様のものを含むコポリマーであるが、これらに限定されない。
Otherwise, the photoresponsive group is directed by light at a high temperature, after which the temperature is lowered, thereby achieving irreversible immobilization of direction. Suitable photoresponsive groups for use in the present invention include, but are not limited to, azo-containing groups, stilbenes, and the like.
The polymer backbone of the polymer comprising said first and / or second side groups according to an embodiment of the invention can in principle be bonded to the first and second side groups as described above or Is capable of binding to any one of the first and second side groups and is miscible with the organic polymer backbone to which the other one or both of the first and second side groups are attached; It can be any organic polymer backbone.
Examples of suitable polymer backbones include, but are not limited to, polyamides, maleimide-N-vinyl pyrrolidone-copolymers, polyvinyl acetals, derivatives thereof and the like.

第一アプローチにおいて、第一及び/又は第二側基は、予備重合されたポリマー骨格上にグラフト化される。この第一アプローチの第一変形物において、側基は、最初にスペーサーフラグメントに結合され、このスペーサー−側基組立部はその後、ポリマー骨格上にグラフト化される。この第一アプローチの第二変形物において、スペーサーフラグメントがポリマー骨格上にグラフト化され、側基がその後、グラフト化されたスペーサーフラグメントに結合される。   In the first approach, the first and / or second side groups are grafted onto the prepolymerized polymer backbone. In a first variation of this first approach, the side groups are first attached to a spacer fragment and the spacer-side group assembly is then grafted onto the polymer backbone. In a second variation of this first approach, the spacer fragment is grafted onto the polymer backbone and the side groups are then attached to the grafted spacer fragment.

第二アプローチにおいて、該ポリマーは、モノマーが前記第一及び/又は第二側基のような側基を含む異なるモノマーの共重合により合成される。
第一及び第二アプローチの組み合わせにおいて、側基の幾つかは、上述の第二アプローチに従う共−重合の手段によりポリマーに結合され、及び、側基の幾つかは、上述の第一アプローチに従って、ポリマー骨格上にグラフト化される。
In a second approach, the polymer is synthesized by copolymerization of different monomers where the monomers contain side groups such as the first and / or second side groups.
In the combination of the first and second approaches, some of the side groups are attached to the polymer by means of co-polymerization according to the second approach described above, and some of the side groups are in accordance with the first approach described above, Grafted onto the polymer backbone.

本発明の表面ダイレクタ配向材料は、上述したような組成物を含み、例えば、上述したようなポリマー組成物を、単独で又は少なくとも1種の更なるポリマーとの組み合わせにおいて含む。
他の態様において、本発明の表面ダイレクタ配向材料は、更に、それ自身が本発明の範囲により保護されていない、少なくとも1種の更なるポリマーを含む。この少なくとも1種の更なるポリマーの目的は、例えば:本発明の組成物のために埋め込まれるマトリックスを形成し、それにより配向材料を基板に強固に結合すること;本発明の配向材料における本発明の組成物の濃度を効果的に減少させること;又は、有効な均一且つ安定な配向層を促進すること、であり得る。
The surface director alignment material of the present invention comprises a composition as described above, for example a polymer composition as described above, alone or in combination with at least one further polymer.
In other embodiments, the surface director alignment material of the present invention further comprises at least one additional polymer that is not itself protected by the scope of the present invention. The purpose of this at least one further polymer is, for example: to form an embedded matrix for the composition of the invention, thereby firmly bonding the alignment material to the substrate; the invention in the alignment material of the invention Effectively reducing the concentration of the composition; or promoting an effective uniform and stable alignment layer.

本発明の表面ダイレクタ配向材料における使用のための更なるポリマーは、架橋されているか又は架橋されていないポリマーであり得る。
表面ダイレクタ配向層は、少なくとも液晶材料と配向層との間の接触面で又は近くで、液晶分子を配向させる傾向がある、液晶材料と接触している層である。
本発明の組成物を含む表面ダイレクタ配向層は、プレチルト方向に液晶分子を配向させる傾向があるが、それは、当業者に理解されるように、多くの用途において有利である。
Additional polymers for use in the surface director alignment materials of the present invention can be crosslinked or uncrosslinked polymers.
A surface director alignment layer is a layer in contact with a liquid crystal material that tends to align liquid crystal molecules at or near the contact surface between the liquid crystal material and the alignment layer.
The surface director alignment layer comprising the composition of the present invention tends to align liquid crystal molecules in the pretilt direction, which is advantageous in many applications, as will be appreciated by those skilled in the art.

典型的には、表面配向層は、基板上に配置される。そのような表面ダイレクタ配向層は、基板を供給し、液晶と接触している基板表面上に本発明の組成物を含む表面ダイレクタ配向材料を配置することにより、製造される。該組成物は、少なくとも好適な溶媒中の前記第一及び第二成分の溶液として提供され得る。   Typically, the surface alignment layer is disposed on the substrate. Such a surface director alignment layer is manufactured by providing a substrate and placing a surface director alignment material comprising the composition of the present invention on the substrate surface in contact with the liquid crystal. The composition can be provided as a solution of the first and second components in at least a suitable solvent.

一つの態様において、本発明の表面ダイレクタ配向材料は、供給され及び揮発性溶媒のような液体媒体中に、溶解、分散又は懸濁される。溶液/分散液/懸濁液はその後、基板表面上に塗布され、続いて液体媒体が除去される。好適な塗布方法は、回転塗布、吹き付け塗装、ドクターブレード塗装、ロール塗布、フレキソ印刷、インクジェット印刷、浸漬等のような慣用の堆積法を含むが、これらに限定されない。   In one embodiment, the surface director alignment material of the present invention is supplied and dissolved, dispersed or suspended in a liquid medium such as a volatile solvent. The solution / dispersion / suspension is then applied onto the substrate surface, followed by removal of the liquid medium. Suitable coating methods include, but are not limited to, conventional deposition methods such as spin coating, spray coating, doctor blade coating, roll coating, flexographic printing, ink jet printing, dipping and the like.

別の態様において、反応混合物としての、液体媒体中の表面ダイレクタ配向材料に対するモノマー及び/又はプレポリマーの混合物のような前駆体は、基板表面上に塗布され、続いて、直接、該基材表面上で本発明の表面ダイレクタ配向材料中へその場で重合される。   In another embodiment, a precursor such as a mixture of monomers and / or prepolymers for the surface director alignment material in the liquid medium as a reaction mixture is applied onto the substrate surface, followed directly by the substrate surface. Above it is polymerized in situ into the surface director alignment material of the invention.

本発明の液晶デバイスは、少なくとも1つの閉じ込め基板、液晶バルク層及び前記液晶バルク層と前記基板との間に配置された表面ダイレクタ配向層を含み、そこでは、表面ダイレクタ配向層が、本発明の組成物を含む。
本発明の液晶デバイスは、液晶材料が他の面に開放接触面(open interface)を有して1つの閉じ込め基板上に配置されるシングルサイド(single−sided)であり得るか又は液晶材料が第一及び第二基板の間に挟み込まれるダブルサイド(double−sided)であり得る。
The liquid crystal device of the present invention includes at least one confinement substrate, a liquid crystal bulk layer, and a surface director alignment layer disposed between the liquid crystal bulk layer and the substrate, wherein the surface director alignment layer is the Including a composition.
The liquid crystal device of the present invention may be single-sided where the liquid crystal material is disposed on one confining substrate with the open interface on the other side, or the liquid crystal material is It can be double-sided sandwiched between the first and second substrates.

ダブルサイド液晶デバイスにおいて、本発明の表面ダイレクタ配向材料は、片面上のみ、即ち液晶材料と基板の1つとの間に、又は、両面上、即ち、液晶材料と両基板との間に配置され得る。液晶デバイスは、両面になり得るが、閉じ込め基板の1面上のみに堆積される本発明の配向層をたずさえている。
本発明の組成物を含む表面ダイレクタ配向層の存在は、結果として、少なくとも配向層方向へ向かう接触面で又はその近くで、液晶材料のプレチルト−方向となる。
In a double-side liquid crystal device, the surface director alignment material of the present invention can be disposed on only one side, ie between the liquid crystal material and one of the substrates, or on both sides, ie between the liquid crystal material and both substrates. . The liquid crystal device can be double-sided, but it even has the alignment layer of the present invention deposited on only one side of the confinement substrate.
The presence of a surface director alignment layer comprising the composition of the invention results in a pretilt-direction of the liquid crystal material, at least at or near the contact surface towards the alignment layer direction.

図で説明されるように、層及び領域の大きさは、説明目的のために誇張されており、そうすることで、本発明の態様の一般的な構造を説明するために提供される。
ダブルサイド液晶デバイス100は、図3中で説明されるが、互いに間隔を介して存在する第一閉じ込め基板101及び第二閉じ込め基板102を含む。基板101、102の間の間隔中に液晶材料103が基板101と102との間に挟み込まれて、配置されている。
As illustrated in the figures, the sizes of layers and regions are exaggerated for illustrative purposes, and are thus provided to illustrate the general structure of aspects of the present invention.
The double side liquid crystal device 100, which is illustrated in FIG. 3, includes a first confinement substrate 101 and a second confinement substrate 102 that are spaced apart from each other. A liquid crystal material 103 is sandwiched between the substrates 101 and 102 and disposed between the substrates 101 and 102.

第一基板101上に、本発明の表面ダイレクタ配向層104が液晶材料103と接触して配置される。表面ダイレクタ配向層104は、基板101に、例えば、組成物のポリマー上に固定される側基の存在により、化学的に結合され得る。
表面ダイレクタ配向層104は、上述したような本発明の組成物の少なくとも1種を含み、従って、この表面ダイレクタ配向層104は、少なくとも表面ダイレクタ配向層104方向へ向かう接触面で又はその近くで、液晶材料103のプレチルト方向を促進する。
The surface director alignment layer 104 of the present invention is disposed on the first substrate 101 in contact with the liquid crystal material 103. The surface director alignment layer 104 can be chemically bonded to the substrate 101 by, for example, the presence of side groups that are immobilized on the polymer of the composition.
The surface director alignment layer 104 includes at least one of the compositions of the present invention as described above, and thus the surface director alignment layer 104 is at least at or near the contact surface toward the surface director alignment layer 104. The pretilt direction of the liquid crystal material 103 is promoted.

当業者は、本発明の液晶デバイス100が、液晶材料103において電界を得るための手段を含み得ることを認識するだろう。電界における変化は、典型的には、液晶材料のスイッチングをもたらす。
例えば、そのような手段は、1組の電極により表される。図3中に記載される態様において、第一電極105が、配向層104と基板101との間に配置され、第二電極107が、第二基板102上に配置される。
表面ダイレクタ配向層104は液晶材料103の表面ダイレクタのプレチルトを誘導するだろう。
第二配向層106は、第二基板102と液晶材料103との間に配置される。この第二配向層はまた、本発明の組成物も含み得るか又は代わりに、配向層材料の別の種類であり得る。
One skilled in the art will recognize that the liquid crystal device 100 of the present invention may include means for obtaining an electric field in the liquid crystal material 103. Changes in the electric field typically result in switching of the liquid crystal material.
For example, such means are represented by a set of electrodes. In the embodiment described in FIG. 3, the first electrode 105 is disposed between the alignment layer 104 and the substrate 101, and the second electrode 107 is disposed on the second substrate 102.
The surface director alignment layer 104 will induce a pre-tilt of the surface director of the liquid crystal material 103.
The second alignment layer 106 is disposed between the second substrate 102 and the liquid crystal material 103. This second alignment layer may also comprise the composition of the invention or alternatively may be another type of alignment layer material.

市販で入手可能な化学化合物が以下に示す例外を伴って使用された:i)N−ビニル−ピロリドン(NVP)は、添加された安定剤を除去するために、使用前に、酸化アルミニウムに通され、ii)乾燥THFが必要な場合、通常のTHFを使用前に酸化アルミニウ
ムに通すことにより乾燥させた。Aluminium oxide Activated
neutral Brockmann 1.58Å(CAS 1344−28−1)がTHFの乾燥及びNVPの精製のために使用された。
以下の全ての実施例において、当業者に周知の標準反応がポリマーの製造のために使用された。
ポリ(ビニルアセタール)ベースの配向材料
ポリマー状の配向材料は、例えば、ポリ(ビニルアルコール)(PVA)の、ポリ(ビニルアセタール)を与えるアルデヒドとの官能化により作成することができる。これらの材料及び使用された側基の製造は以下の通りである。
Commercially available chemical compounds were used with the following exceptions: i) N-vinyl-pyrrolidone (NVP) was passed through aluminum oxide prior to use to remove added stabilizer. Ii) When dry THF was required, it was dried by passing normal THF through aluminum oxide before use. Aluminum oxide activated
neutral Blockmann 1.58 (CAS 1344-28-1) was used for THF drying and NVP purification.
In all the following examples, standard reactions well known to those skilled in the art were used for the preparation of the polymers.
Poly (vinyl acetal) based alignment materials Polymeric alignment materials can be made, for example, by functionalization of poly (vinyl alcohol) (PVA) with aldehydes that give poly (vinyl acetal). The production of these materials and the side groups used is as follows.

実施例1:末端で結合された側基を有するポリ(ビニルアセタール)(ポリマーIII)

Figure 2012523589
スキーム1.VAポリ(ビニルアセタール)ポリマー製造 Example 1: Poly (vinyl acetal) having terminally attached side groups (Polymer III)
Figure 2012523589
Scheme 1. VA poly (vinyl acetal) polymer manufacture

ストック溶液が、ポリ(ビニルアルコール)(Mn=16000、98%まで加水分解された(市販で入手可能、ポリ(ビニルアセテート)から製造された))1.01g及び塩化リチウム1.0gを乾燥ジメチルホルムアミド(DMF)100mLに添加することにより製造された。混合物を攪拌しながら90℃まで加熱した。ポリマーが溶解した場合、溶液を室温まで到達させた。この溶液は、20mL当りヒドロキシル基4.6mmolを含んでいた。ポリ(ビニルアルコール)溶液の20mLに、アルデヒド0.42mmolに等しいIIの0.230g、ヘキサデカノールの1.84mmolに等しいIIの0.490g及びp−トルエンスルホン酸の0.2gを添加した。
この反応混合物を12時間60℃に加熱した。溶液を室温まで到達させ、その後、攪拌されたメタノール中に注がれて、ポリ(ビニルアセタール)の沈殿が生じた。ポリマーは、クロロホルムからメタノール中への2回の沈殿及びもう一度クロロホルムから石油エーテル/酢酸エチル 9/1中への沈殿により精製された。乾燥されたポリマー0.57gを得た。
NMR(CDCl3):δ,パターン;0.88 t;1.0 t、アルキル基からのメチル基、メソゲンからのメチル基;1.1−2.0 3つのブロードピーク;3.6−4.8 ポリマー主鎖及び側鎖中の酸素原子の隣のメチレン基からのブロードピーク;6.
95,d 2H メソゲン中;7.6,dd,4H メソゲン中;8.05,d,2H メソゲン中
アルキル基に対するメソゲンの比率を2種の異なるメチル基からのメチルシグナルを用いて計算し、1/3.7であることが判った。
Stock solution dried 1.01 g of poly (vinyl alcohol) (M n = 16000, hydrolyzed to 98% (commercially available, manufactured from poly (vinyl acetate)) and 1.0 g of lithium chloride Prepared by adding to 100 mL of dimethylformamide (DMF). The mixture was heated to 90 ° C. with stirring. When the polymer dissolved, the solution was allowed to reach room temperature. This solution contained 4.6 mmol hydroxyl groups per 20 mL. To 20 mL of the poly (vinyl alcohol) solution was added 0.230 g of II equal to 0.42 mmol of aldehyde, 0.490 g of II equal to 1.84 mmol of hexadecanol and 0.2 g of p-toluenesulfonic acid.
The reaction mixture was heated to 60 ° C. for 12 hours. The solution was allowed to reach room temperature and then poured into stirred methanol resulting in precipitation of poly (vinyl acetal). The polymer was purified by two precipitations from chloroform to methanol and another precipitation from chloroform to petroleum ether / ethyl acetate 9/1. 0.57 g of dried polymer was obtained.
NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.88 t; 1.0 t, methyl group from alkyl group, methyl group from mesogen; 1.1-2.0 3 broad peaks; 3.6-4 .8 Broad peak from the methylene group next to the oxygen atom in the polymer main and side chains;
95, d 2H in mesogen; 7.6, dd, 4H in mesogen; 8.05, d, 2H in mesogen The ratio of mesogen to alkyl group was calculated using the methyl signals from two different methyl groups. /3.7.

反応中に添加されたアルデヒドに対するポリマーの量は、注釈が必要であり得る。反応中の各々の置換事象において、2つの隣接するヒドロキシル基が反応する。このことは、特定の数のヒドロキシル基が、反応された基の間に補足され、結論として反応に利用できないことを導く。補足された基の量は統計を使用して計算され、14%であることが判った。このことは、最大3.96mmolのヒドロキシル基がこの反応中において反応でき及びアルデヒド量2.26mmolに対して反応することができるため、0.28mmol過剰であることを意味する。   The amount of polymer relative to the aldehyde added during the reaction may need to be annotated. At each substitution event in the reaction, two adjacent hydroxyl groups react. This leads to the fact that a certain number of hydroxyl groups are captured between the reacted groups and as a consequence are not available for the reaction. The amount of group supplemented was calculated using statistics and found to be 14%. This means that there is an excess of 0.28 mmol since up to 3.96 mmol of hydroxyl groups can react during this reaction and can react to an aldehyde amount of 2.26 mmol.

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、負の誘電異方性(Δε<0)を伴うネマチック液晶MLC6608で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、ホメオトロピック、即ち、基板垂線に沿うものであった。次に、基板垂線からの、液晶配向の好ましい方向のプレチルト角が、ミューラー(Muller)マトリクススペクトロメーターの手段により測定された。配向層が機械的に擦られた場合、ホメオトロピック配向から1度未満の小さなプレチルトが得られた。このポリマーは、よって、本発明の態様に従う組成物の高(VAに近い)チルト成分として使用することができる。   This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell was filled with nematic liquid crystal MLC6608 with negative dielectric anisotropy (Δε <0) and was first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. . The observed orientation in this cell was homeotropic, ie along the substrate normal. Next, the pretilt angle in the preferred direction of liquid crystal alignment from the substrate normal was measured by means of a Muller matrix spectrometer. When the alignment layer was mechanically rubbed, a small pretilt of less than 1 degree was obtained from homeotropic alignment. This polymer can therefore be used as a high (close to VA) tilt component of a composition according to an embodiment of the invention.

実施例2.末端で結合された側基を有するポリ(ビニルアセタール)(ポリマーV)

Figure 2012523589
スキーム2.VAポリ(ビニルアセタール)側基及びポリマー製造 Example 2 Poly (vinyl acetal) with pendant side groups (polymer V)
Figure 2012523589
Scheme 2. VA poly (vinyl acetal) side group and polymer production

ポリマーVは、ポリマーVの0.5mmol及びポリマーIIの2.0mmolが使用された以外は、実施例1におけるポリマーIIIのためと同じ実験条件を使用して製造され、そして、実施例1におけるポリマーIVの製造においてよりもアルデヒドのより多い過剰分が存在することを意味した。
実験手順及び後処理は、実施例1におけるものと同一であった。
収量:0.60g.NMR(CDCl3):δ,パターン;0.85 t;1.1−2.0 4つのブロードピーク;3.5−4.8 ポリマー主鎖及び側鎖中の酸素原子の隣のメチレン基からのブロードピーク;6.9,m 4H メソゲン中;7.1,d,2H
メソゲン中;8.1,d,2H メソゲン中
アルキル基に対するメソゲンの比率がメチル基と芳香族シグナルから計算され、1/3.8に等しかった。
Polymer V was prepared using the same experimental conditions as for Polymer III in Example 1, except that 0.5 mmol of Polymer V and 2.0 mmol of Polymer II were used, and the polymer in Example 1 It meant that there was a greater excess of aldehyde than in the manufacture of IV.
The experimental procedure and post-treatment were the same as in Example 1.
Yield: 0.60 g. NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.85 t; 1.1-2.0 4 broad peaks; 3.5-4.8 From the methylene group next to the oxygen atom in the polymer main and side chains Broad peak; 6.9, in m 4H mesogen; 7.1, d, 2H
In mesogens; 8.1, d, 2H In mesogens The ratio of mesogen to alkyl group was calculated from the methyl group and aromatic signal and was equal to 1 / 3.8.

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、負の誘電異方性(Δε<0)を伴うネマチック液晶MLC6608で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、ホメオトロピック、即ち、基板垂線に沿うものであった。次に、基板垂線からの、液晶配向の好ましい方向のプレチルト角が、ミューラー(Muller)マトリクススペクトロメーターの手段により測定された。配向層が機械的に擦られた場合、ホメオトロピック配向から1度未満の小さなプレチルトが得られた。このポリマーは、よって、本発明の態様に従う組成物の高(VAに近い)チルト成分として使用することができる。   This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell was filled with nematic liquid crystal MLC6608 with negative dielectric anisotropy (Δε <0) and was first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. . The observed orientation in this cell was homeotropic, ie along the substrate normal. Next, the pretilt angle in the preferred direction of liquid crystal alignment from the substrate normal was measured by means of a Muller matrix spectrometer. When the alignment layer was mechanically rubbed, a small pretilt of less than 1 degree was obtained from homeotropic alignment. This polymer can therefore be used as a high (close to VA) tilt component of a composition according to an embodiment of the invention.

実施例3:側面で結合された側基を有するポリ(ビニルアセタール)(ポリマーVII)

Figure 2012523589
スキーム3.PAポリ(ビニルアセタール)ポリマー製造 Example 3: Poly (vinyl acetal) with side groups attached at the sides (Polymer VII)
Figure 2012523589
Scheme 3. PA poly (vinyl acetal) polymer production

PVA16000 130mg、及び塩化リチウム0.2gを乾燥DMF 20mLに添加し及び90℃まで加熱して透明溶液を得た。使用されたPVA130mgは、統計に従って86%が置換し得るヒドロキシル基2.90mmolを含む。これは、使用できる反応性基2.49mmolに等しい。VIの300mg(0.51mmol)及びオクタノールの163mg(1.02mmolであるNMRによりアルデヒドにおいて80%であることを示す市販の化学物質)をトルエンスルホン酸の0.3gと一緒になったポリマー溶液に添加した。反応は1週間に亘って60℃で行われた。後処理はポリマーIIIのための実施例1で記載されたのと同様であった。収量:110mg。NMR分析から27%はメソゲンであり、73%はアルキル基であることが示された。
NMR(CDCl3):δ,パターン;0.9 m;1.1−1.7 ブロードピーク;1.8,m;3.6−4.8 ブロードピーク;6.5,d;6.9,d;7.1,d;8.0,d
130 mg of PVA 16000 and 0.2 g of lithium chloride were added to 20 mL of dry DMF and heated to 90 ° C. to obtain a clear solution. The 130 mg of PVA used contains 2.90 mmol of hydroxyl groups which 86% can substitute according to statistics. This is equivalent to 2.49 mmol of reactive groups that can be used. 300 mg (0.51 mmol) of VI and 163 mg of octanol (commercial chemical shown to be 80% in aldehyde by NMR being 1.02 mmol) into a polymer solution combined with 0.3 g of toluenesulfonic acid. Added. The reaction was carried out at 60 ° C. for 1 week. The post-treatment was similar to that described in Example 1 for Polymer III. Yield: 110 mg. NMR analysis showed 27% to be mesogens and 73% to be alkyl groups.
NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.9 m; 1.1-1.7 broad peak; 1.8, m; 3.6-4.8 broad peak; 6.5, d; , D; 7.1, d; 8.0, d

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、正の誘電異方性(Δε>0)を伴うネマチック液晶MLC6873−100で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、均質、即ち、基本的に基板と平行であった。よって、それは、本発明の態様に従う組成物の低(平面配向に近い)チルト成分として使用することができる。   This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell is filled with nematic liquid crystal MLC6873-100 with positive dielectric anisotropy (Δε> 0) and first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. It was done. The observed orientation in this cell was homogeneous, ie essentially parallel to the substrate. Thus, it can be used as a low (close to planar orientation) tilt component of a composition according to an embodiment of the invention.

マレイミドN−ビニルピロリドンコポリマー
ポリマー状配向材料はまた、例えば、官能化されたマレイミドとN−ビニルピロリドンとの共重合により作成され得る。これらの材料と使用された側基の製造が以下に示される。
Maleimide N-vinylpyrrolidone copolymer The polymeric alignment material can also be made, for example, by copolymerization of a functionalized maleimide and N-vinylpyrrolidone. The preparation of the side groups used with these materials is shown below.

実施例4:末端で結合された側基を有するマレイミド−N−ビニルピロリドンコポリマー(コポリマーXVI)

Figure 2012523589
スキーム4.VAコポリマー製造 Example 4: Maleimide-N-vinylpyrrolidone copolymer with terminally attached side groups (copolymer XVI)
Figure 2012523589
Scheme 4. VA copolymer production

マレイミドXIV0.4mmol(234mg)、N−ドデシルマレイミドXV1.6mmol(424mg)、酸化アルミニウムに通すことにより精製されたNVP2.0mmol(222mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.12mmol(19mg)を丸底フラスコ中、ベンゼンの10mL中に溶解され、フラスコはゴム隔膜で密封された。注射針を介して該隔膜を通して真空とそれに続く窒素流入が適用された。真空−窒素流入サイクルがフラスコ中の酸素を取り除くために10回繰り返し使用された。フラスコは60℃までに熱規定された油浴中で加熱された。15時間後、溶液をメタノール中へ注ぎ入れ、形成されたポリマーが沈殿した。ポリマーは、クロロホルムからメタノール中へ2回再沈殿され及び少なくとも1回はクロロホルムからアセトン/メタノール 1/3混合物中へ再沈殿された。溶媒をデカントし、純粋なメタノールを添加した。最後に、ポリマーをバイアル中に置き、残余の溶媒を追い出すためにホットプレート上で加熱した。溶媒の最後の痕跡を真空オーブン中、60℃で2時間ポリマーを加熱することにより除去した。
収量:0.7g,80%.NMR(CDCl3):δ,パターン;0.9,t;1−5 ブロード主鎖シグナルの上部の側基シグナル;6.9,2d;7.1,d;8.1,d。
メソゲン/アルキル比率に関してポリマー組成物は、1H NMRにおけるメチル及び芳香族シグナルを使用して決定され、1/4.2であることが判った。このことは、ピロリドン基を無視すると、側基の19.2%がメソゲンであることを意味する。
Maleimide XIV 0.4 mmol (234 mg), N-dodecylmaleimide XV 1.6 mmol (424 mg), NVP 2.0 mmol (222 mg) purified by passing through aluminum oxide and 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) ( (AIBN) 0.12 mmol (19 mg) was dissolved in 10 mL of benzene in a round bottom flask and the flask was sealed with a rubber septum. A vacuum and subsequent nitrogen inflow was applied through the septum via a syringe needle. A vacuum-nitrogen inflow cycle was used repeatedly 10 times to remove oxygen in the flask. The flask was heated in an oil bath heat defined up to 60 ° C. After 15 hours, the solution was poured into methanol and the formed polymer precipitated. The polymer was reprecipitated twice from chloroform into methanol and at least once from chloroform to an acetone / methanol 1/3 mixture. The solvent was decanted and pure methanol was added. Finally, the polymer was placed in a vial and heated on a hot plate to drive off residual solvent. The last traces of solvent were removed by heating the polymer in a vacuum oven at 60 ° C. for 2 hours.
Yield: 0.7 g, 80%. NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.9, t; 1-5 side group signal at the top of the broad backbone signal; 6.9, 2d; 7.1, d; 8.1, d.
The polymer composition with respect to the mesogen / alkyl ratio was determined using methyl and aromatic signals in 1 H NMR and found to be 1 / 4.2. This means that ignoring the pyrrolidone group, 19.2% of the side groups are mesogens.

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、負の誘電異方性(Δε<0)を伴うネマチック液晶MLC6608で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、ホメオトロピック、即ち、基板垂線に沿うものであった。次に、基板垂線からの、液晶配向の好ましい方向のプレチルト角が、ミューラー(Muller)マトリクススペクトロメータ
ーの手段により測定された。配向層が機械的に擦られた場合、VAから1度未満の小さなプレチルトが得られた。それは、本発明の態様に従ってプレチルトを制御するための組成物の高チルト(VAに近い)成分として使用することができる。
This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell was filled with nematic liquid crystal MLC6608 with negative dielectric anisotropy (Δε <0) and was first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. . The observed orientation in this cell was homeotropic, ie along the substrate normal. Next, the pretilt angle in the preferred direction of liquid crystal alignment from the substrate normal was measured by means of a Muller matrix spectrometer. When the alignment layer was mechanically rubbed, a small pretilt of less than 1 degree from VA was obtained. It can be used as a high tilt (close to VA) component of a composition for controlling pretilt in accordance with aspects of the present invention.

実施例5:コポリマーXVII

Figure 2012523589
スキーム5.フッ化アルカンを伴うVAコポリマー製造 Example 5: Copolymer XVII
Figure 2012523589
Scheme 5. VA copolymer production with fluorinated alkanes

VAコポリマー:メソゲン性マレイミドXIII0.5mmol(331mg)、過フッ化ヘキシルプロピルマレイミドXVII 0.5mmol(228mg)、ドデシルマレイミド1.5mmol(400mg)、酸化アルミニウムに通すことにより精製されたNVP2.5mmol(277mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.15mmol(25mg)をベンゼンの25mL中に溶解した。重合が、油浴中60℃で40時間行われた。数mLのクロロホルムからメタノール中への3回の再沈殿及び一度のメタノール/アセトン 2/1中への再沈殿により精製されて、最終ポリマーXVIIIを得た。
この材料は、類似の収率及び特性を伴って実施例1においてと同じ方法で試験された。材料はフッ化された基の低い表面エネルギーに起因する低い充填速度を伴うVA配向を与える。
VA copolymer: 0.5 mmol (331 mg) mesogenic maleimide XIII, 0.5 mmol (228 mg) hexylpropyl maleimide perfluoride XVII, 1.5 mmol (400 mg) dodecylmaleimide, 2.5 mmol (277 mg) purified by passing through aluminum oxide ) And 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) 0.15 mmol (25 mg) were dissolved in 25 mL of benzene. The polymerization was carried out in an oil bath at 60 ° C. for 40 hours. Purification by several reprecipitations from a few mL of chloroform into methanol and a single reprecipitation into methanol / acetone 2/1 gave the final polymer XVIII.
This material was tested in the same manner as in Example 1 with similar yields and properties. The material provides a VA orientation with a low filling rate due to the low surface energy of the fluorinated group.

実施例6:側面で結合された側基を有するマレイミド−N−ビニルピロリドンコポリマー(コポリマーXX)

Figure 2012523589
スキーム6.PA共重合 Example 6: Maleimide-N-vinylpyrrolidone copolymer with side groups attached at the sides (copolymer XX)
Figure 2012523589
Scheme 6. PA copolymerization

マレイミドXIX0.4mmol(265mg)、N−オクチルマレイミド1.6mmol(334mg)、酸化アルミニウムに通すことにより精製されたNVP2.0mmol(222mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.12mmol(19mg)をベンゼンの10mL中に溶解した。重合及び後処理は、VAコポリマーXXの製造に従って行われた。
収量:0.66g,80%.NMR(CDCl3):δ,パターン;0.9,t;1−5
ブロード主鎖シグナルの上部の側基シグナル;6.5,d;6.9,d;7.1,d;8.0,d。
メソゲン/アルキル比率に関してポリマー組成物は、1H NMRにおけるメチル及び芳香族シグナルを使用して決定され、1/1.8であることが判った。このことは、ピロリドン基を無視すると、側基の36%がメソゲンであることを意味する。
Maleimide XIX 0.4 mmol (265 mg), N-octylmaleimide 1.6 mmol (334 mg), NVP 2.0 mmol (222 mg) purified by passing through aluminum oxide and 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) ( AIBN) 0.12 mmol (19 mg) was dissolved in 10 mL of benzene. Polymerization and work-up were carried out according to the preparation of VA copolymer XX.
Yield: 0.66 g, 80%. NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.9, t; 1-5
Side signal at the top of broad backbone signal; 6.5, d; 6.9, d; 7.1, d; 8.0, d.
The polymer composition for the mesogen / alkyl ratio was determined using methyl and aromatic signals in 1 H NMR and found to be 1 / 1.8. This means that ignoring the pyrrolidone group, 36% of the side groups are mesogens.

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、正の誘電異方性(Δε>0)を伴うネマチック液晶MLC6873−100で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、均質、即ち、基本的に基板と平行であった。   This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell is filled with nematic liquid crystal MLC6873-100 with positive dielectric anisotropy (Δε> 0) and first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. It was done. The observed orientation in this cell was homogeneous, ie essentially parallel to the substrate.

実施例7:高T g VAポリマー

Figure 2012523589
スキーム7.高TgVAコポリマー Example 7: High T g VA polymer
Figure 2012523589
Scheme 7. High T g VA copolymer

マレイミドXIII0.40mmol(180mg)、N−フェニルマレイミド 1.6mmol(277mg)、N−ビニルピロリドン2.0mmol(222mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.12mmol(19mg)をベンゼンの10mL中に溶解した。混合物は、実施例1における記載に従って重合され及び後処理された。
収量:0.26g,38%.NMR(CDCl3):δ,パターン;0.9,bs;1.1−5 ブロード主鎖シグナルの上部の側基シグナル;6.9,bs;7.0−7.6,bs
堅固な側鎖とメソゲンを伴って、ガラス温度が柔軟なアルカン鎖を伴うものに比して増加し得る。この材料は約200℃のTgを示す。この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、負の誘電異方性(Δε<0)を伴うネマチック液晶MLC6608で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。メソゲンXIIIのVA特性及び成分XXVIのPA特性に起因して、配向層が機械的に擦られた場合、各成分の量に依存するプレチルトが得られる。上述の比率を伴って、プレチルトは15°であった。該配向層はまた良好な熱安定性も示した。
Maleimide XIII 0.40 mmol (180 mg), N-phenylmaleimide 1.6 mmol (277 mg), N-vinylpyrrolidone 2.0 mmol (222 mg) and 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) 0.12 mmol (19 mg) was dissolved in 10 mL of benzene. The mixture was polymerized and worked up as described in Example 1.
Yield: 0.26 g, 38%. NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; 0.9, bs; 1.1-5 side group signal on top of broad backbone signal; 6.9, bs; 7.0-7.6, bs
With firm side chains and mesogens, the glass temperature can be increased compared to those with soft alkane chains. This material exhibits a Tg of about 200 ° C. This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell was filled with nematic liquid crystal MLC6608 with negative dielectric anisotropy (Δε <0) and was first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. . Due to the VA characteristics of mesogen XIII and the PA characteristics of component XXVI, a pretilt that depends on the amount of each component is obtained when the alignment layer is mechanically rubbed. With the above ratio, the pretilt was 15 °. The alignment layer also showed good thermal stability.

実施例8:側面で結合された“バナナ”コポリマー(仮説例)

Figure 2012523589
スキーム8.“バナナ”コポリマー Example 8: Side-bound “banana” copolymer (hypothetical example)
Figure 2012523589
Scheme 8. “Banana” copolymer

“バナナ”コポリマーは、モノマーとしてXXVIIを使用して上記のPAコポリマーと同様の手順に従って行われた。
該ポリマーは、繰り返された真空及び窒素洗浄サイクルのような適当な方法で酸素が除去された後、フラスコ中で、側鎖前駆体XXVII、ビニルピロリドン、オクチルマレイミド、AIBN及びベンゼンの適当量を混合及び攪拌(例えば、60℃で12時間)することにより、前述の実施例に従って製造される。反応混合物はその後、スキーム8の構造XXVIIIに従うポリマーを沈殿させるために、メタノールのような有機溶媒の適量中へ注ぎ込まれる。実施例1及び3と比較して、これは、異なるVA及びPA材料を混合するのと同一の原理を使用する、試料におけるプレチルト角を作る方法であるが、ここでは
その代わりにベントメソゲンを使用する。
このポリマーは、殆どのネマチック液晶にVAを促進することが期待される。
The “banana” copolymer was run following the same procedure as the PA copolymer described above using XXVII as the monomer.
The polymer is mixed with appropriate amounts of side chain precursors XXVII, vinylpyrrolidone, octylmaleimide, AIBN and benzene in a flask after oxygen has been removed by appropriate methods such as repeated vacuum and nitrogen wash cycles. And by stirring (eg, 12 hours at 60 ° C.). The reaction mixture is then poured into a suitable amount of an organic solvent such as methanol to precipitate a polymer according to structure XXVIII of Scheme 8. Compared to Examples 1 and 3, this is a method of creating a pretilt angle in the sample, using the same principle as mixing different VA and PA materials, but here using bent mesogens instead To do.
This polymer is expected to promote VA in most nematic liquid crystals.

実施例9:末端での“バナナ”コポリマー(仮説例)

Figure 2012523589
スキーム9.“バナナ”コポリマー Example 9: "Banana" copolymer at the end (hypothetical example)
Figure 2012523589
Scheme 9. “Banana” copolymer

“バナナ”コポリマーは、モノマーとしてXXIXを使用して上記のPAコポリマーと同様の手順に従って行われた。
該ポリマーは、真空及び窒素洗浄サイクルを繰り返すような適当な方法で酸素が除去された後、フラスコ中で、側鎖前駆体XXIX、ビニルピロリドン、オクチルマレイミド、AIBN及びベンゼンの適量を混合及び攪拌(例えば、60℃で12時間)することにより、前述の実施例に従って製造される。反応混合物はその後、スキーム9の構造XXXに従うポリマーを沈殿するために、メタノールのような有機溶媒の適量中へ注ぎ込まれる。
実施例1及び3と比較して、これは、異なるVA及びPA材料を混合するのと同一の原理を使用する、試料におけるプレチルト角を作る方法であるが、ここではその代わりにベントメソゲンを使用する。
The “banana” copolymer was run following the same procedure as the PA copolymer described above using XXIX as the monomer.
The polymer is mixed and stirred in a flask with appropriate amounts of side chain precursors XXIX, vinylpyrrolidone, octylmaleimide, AIBN and benzene after the oxygen has been removed in a suitable manner such as repeated vacuum and nitrogen wash cycles. For example, it is manufactured according to the above-mentioned embodiment by carrying out for 12 hours at 60 ° C. The reaction mixture is then poured into an appropriate amount of an organic solvent such as methanol to precipitate a polymer according to structure XXX of Scheme 9.
Compared to Examples 1 and 3, this is a method of creating a pretilt angle in the sample, using the same principle as mixing different VA and PA materials, but here using bent mesogens instead To do.

実施例10:末端で結合された“バナナ”及びVAコポリマー(仮説例)

Figure 2012523589
スキーム10.バナナ及びVAコポリマー Example 10: End-linked “banana” and VA copolymer (hypothetical example)
Figure 2012523589
Scheme 10. Banana and VA copolymer

バナナコポリマーは、モノマーとしてIとXXIXとを使用して上記のPAコポリマーと同様の手順に従って行われた。
実施例9のポリマーと比較して、このポリマーは、直線状の垂直配向の量の増加に起因して、チルト(傾斜)する傾向が減少する。
該ポリマーは、真空及び窒素洗浄サイクルの繰り返しのような適当な方法で酸素が除去された後、フラスコ中で、モノマーI、モノマーXXIX、ビニルピロリドン、オクチルマレイミド、AIBN及びベンゼンの適当量を混合及び攪拌(例えば、60℃で12時間)することにより、前述の実施例に従って製造される。反応混合物はその後、スキーム1
0の構造XXXIに従うポリマーを沈殿するために、メタノールのような有機溶媒の適当量中へ注ぎ込まれる。
実施例1及び3と比較して、これは、異なるVA及びPA材料を混合するのと同一の原理を使用する、試料におけるプレチルト角を作る方法であるが、ここではその代わりに、特定のプレチルトを伴う配向層として使用するための垂直配向材料と混合されたベントメソゲンを使用する。
The banana copolymer was run following the same procedure as the PA copolymer described above using I and XXIX as monomers.
Compared to the polymer of Example 9, this polymer has a reduced tendency to tilt due to the increased amount of linear vertical alignment.
The polymer is mixed with appropriate amounts of monomer I, monomer XXIX, vinylpyrrolidone, octylmaleimide, AIBN and benzene in a flask after oxygen has been removed by a suitable method such as repeated vacuum and nitrogen wash cycles. Prepared according to the previous examples by stirring (for example at 60 ° C. for 12 hours). The reaction mixture is then scheme 1
In order to precipitate a polymer according to zero structure XXXI, it is poured into an appropriate amount of an organic solvent such as methanol.
Compared to Examples 1 and 3, this is a method of creating a pretilt angle in the sample that uses the same principle as mixing different VA and PA materials, but here instead of a specific pretilt Use bent mesogen mixed with vertical alignment material for use as alignment layer with.

実施例11:コポリマーXXXII:

Figure 2012523589
スキーム11.配向層のVA特性とPA特性の間の比率を制御する任意の方法のためのVA/PAコポリマー製造 Example 11: Copolymer XXXII:
Figure 2012523589
Scheme 11. VA / PA copolymer production for any method to control the ratio between the VA and PA properties of the alignment layer

同じポリマー中において2種のメソゲンを混合することは、それら2種のメソゲンを伴う2種のポリマーを混合することと同様の結果を得るため及びそうすることで、液晶バルク中のチルト角を変化させるための別の方法である。
ポリマーは、フラスコ中で、モノマーI、モノマーVII、ビニルピロリドン、ドデシルマレイミド、AIBN及びベンゼンの適量を混合及び攪拌(例えば、60℃で12時間)することにより、前述の実施例に従って製造される。殆ど全ての酸素は、真空及び窒素洗浄サイクルの繰り返しのような適当な方法を用いて最初に除去される。反応混合物はその後、スキーム11の構造XXXIIに従うコポリマーを沈殿させるために、メタノールのような有機溶媒の適量中へ注ぎ込まれる。
Mixing two mesogens in the same polymer will produce the same results as mixing two polymers with these two mesogens and so will change the tilt angle in the liquid crystal bulk Another way to make it happen.
The polymer is prepared according to the previous example by mixing and stirring (eg, 12 hours at 60 ° C.) appropriate amounts of monomer I, monomer VII, vinyl pyrrolidone, dodecyl maleimide, AIBN and benzene in a flask. Almost all oxygen is first removed using a suitable method such as repeated vacuum and nitrogen cleaning cycles. The reaction mixture is then poured into a suitable amount of an organic solvent such as methanol to precipitate a copolymer according to structure XXXII of Scheme 11.

実施例12:フェニルベースのPAコポリマー

Figure 2012523589
スキーム13.フェニルベースのPAコポリマー Example 12: Phenyl-based PA copolymer
Figure 2012523589
Scheme 13. Phenyl-based PA copolymer

PAコポリマー:フェニルマレイミドXXVI5mmol(866mg)、酸化アルミニウムに通すことにより精製されたNVP5mmol(555mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.3mmol(48mg)をベンゼンの30mL中に溶解した。重合が、油浴中60℃で終夜行われた。数mLのクロロホルムからメタノール中への3回の再沈殿により精製されて、ポリマーXXXIIIが形成された。
収量:0.550g,NMR(CDCl3):δ,パターン;プロトン数;1−5 ブロード主鎖シグナルの上部の側基シグナル;6.9−7.35;芳香族プロトンからのブロードピーク(ポリマー骨格に近接することに起因するブロード)
PA copolymer: Phenylmaleimide XXVI 5 mmol (866 mg), NVP 5 mmol (555 mg) purified by passing through aluminum oxide and 0.3 mmol (48 mg) of 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) Dissolved in 30 mL. The polymerization was performed overnight at 60 ° C. in an oil bath. Purification by three reprecipitations from several mLs of chloroform into methanol formed polymer XXXIII.
Yield: 0.550 g, NMR (CDCl 3 ): δ, pattern; number of protons; 1-5 side group signal on top of broad backbone signal; 6.9-7.35; broad peak from aromatic proton (polymer) Broad due to proximity to the skeleton)

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、正の誘電異方性(Δε>0)を伴うネマチック液晶MLC6873−100で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、均質、即ち、基本的に基板と平行であった。該配向層はまた良好な熱安定性も示した。
それは、NMP中に可溶である。高いガラス温度と平面配向を伴う一般な“延長した”骨格として、これは同じポリマー中の高チルト化合物と一緒になったPA成分として使用され得る。
This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell is filled with nematic liquid crystal MLC6873-100 with positive dielectric anisotropy (Δε> 0) and first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. It was done. The observed orientation in this cell was homogeneous, ie essentially parallel to the substrate. The alignment layer also showed good thermal stability.
It is soluble in NMP. As a common “extended” skeleton with high glass temperature and planar orientation, it can be used as a PA component together with a high tilt compound in the same polymer.

実施例13:ビフェニルベースのPAコポリマー

Figure 2012523589
スキーム13.PAコポリマー Example 13: Biphenyl-based PA copolymer
Figure 2012523589
Scheme 13. PA copolymer

マレイミド 0.5mmol(180mg)、N−エチルマレイミド 1mmol(125mg)、酸化アルミニウムに通すことにより精製されたNVP 1.5mmol(166mg)及び2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(AIBN)0.06mmol(10mg)をベンゼンの8mL中に溶解した。重合が、油浴中60℃で終夜行われた。数mLのクロロホルムからメタノール中への3回の再沈殿により精製された。収量:0.35   Maleimide 0.5 mmol (180 mg), N-ethylmaleimide 1 mmol (125 mg), NVP 1.5 mmol (166 mg) purified by passing through aluminum oxide and 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) ) 0.06 mmol (10 mg) was dissolved in 8 mL of benzene. The polymerization was performed overnight at 60 ° C. in an oil bath. Purification by three reprecipitations from a few mL of chloroform into methanol. Yield: 0.35

この材料は、記載された手順に従って製造されたサンドイッチセルのガラス基板の内表面上に配向層として堆積された。該セルは、正の誘電異方性(Δε>0)を伴うネマチック液晶MLC6873−100で充填され、最初に、配向層により促進される液晶の配向の種類を特定するために偏光顕微鏡下で試験された。このセルにおける観察された配向は、均質、即ち、基本的に基板と平行であった。   This material was deposited as an alignment layer on the inner surface of the glass substrate of a sandwich cell made according to the described procedure. The cell is filled with nematic liquid crystal MLC6873-100 with positive dielectric anisotropy (Δε> 0) and first tested under a polarizing microscope to identify the type of liquid crystal alignment promoted by the alignment layer. It was done. The observed orientation in this cell was homogeneous, ie essentially parallel to the substrate.

液晶のチルト化された(傾斜した)配向を得るためのVA及びPA材料の混合物
チルト化された(傾斜した)配向を得るために、垂直配向及び平面配向をそれぞれ促進し、及び類似の骨格を有してそれにより混和性である材料を混合する。例えば、直線状の形状異方性を示す側基を伴うそのような材料は、図2中で図式的に説明されるが、ここで図2aはVA材料を提示し及び図2bはPA材料を提示する。VA材料のメソゲン基は、ポリマー骨格に対して縦方向(末端)の結合を有するのに対して、PA材料のメソゲン基はポリマー骨格に対して横方向(側面)の結合を有する。これらの材料は異なるプレチルト角を促進する材料組成物を得るために異なる割合で混合される。図2cは、側基が、それぞれ、前記側面及び末端結合の混合された結合を伴うものであるポリマー材料を提示する。
Mixture of VA and PA materials to obtain a tilted (tilted) orientation of the liquid crystal. To obtain a tilted (tilted) orientation, promote vertical and planar orientation, respectively, and Mix materials that have and are thereby miscible. For example, such a material with side groups exhibiting linear shape anisotropy is illustrated schematically in FIG. 2, where FIG. 2a presents the VA material and FIG. Present. The mesogenic group of the VA material has a longitudinal (terminal) bond to the polymer backbone, whereas the mesogenic group of the PA material has a lateral (side) bond to the polymer backbone. These materials are mixed in different proportions to obtain material compositions that promote different pretilt angles. FIG. 2c presents a polymeric material in which the side groups are with mixed bonds of the side and end bonds, respectively.

実施例14
図4は、PA成分のパーセンテージの関数として、それぞれ実施例1及び3に記載されたVA及びPA側基で官能化されたポリマーのブレンドである配向層を含むセルの2種の異なる種類におけるプレチルト角を提示する。該セルは、どちらもメルク(Merck)の製品であるネマチック液晶材料MLC6873−100(Δε>0)及びMLC6882(Δε<0)でそれぞれ充填された。見た通り、プレチルト角は、PA化合物の濃度の
減少関数である。
Example 14
FIG. 4 shows the pretilt in two different types of cells comprising an alignment layer that is a blend of polymers functionalized with VA and PA side groups described in Examples 1 and 3, respectively, as a function of the percentage of PA component. Present a corner. The cells were each filled with nematic liquid crystal materials MLC6873-100 (Δε> 0) and MLC6882 (Δε <0), both products of Merck. As can be seen, the pretilt angle is a decreasing function of the concentration of the PA compound.

実施例15
セルは、実施例6からのPAポリマーで混合された実施例4からのVAポリマーを使用し、それぞれVAポリマーの50、75、及び90%で、記載された手順に従って作成された。セルはまた、PAポリマーのみ(0%VAに対応する)及び100%VAポリマーを使用しても作成された。結果を、VA含有量の関数としてチルト角を提示するグラフである図5中に示した。この図から分るように、混合物中のVA材料の含有量の増加に伴ってチルト角が増加した。
よって、VA及びPA材料は、異なるプレチルト角を得るために異なる割合で混合され得る。
任意には、チルト化された(傾斜した)配向は、図2c中で図式的に説明されるように、例えば、側面結合及び末端結合をそれぞれ伴う直鎖の側基の側鎖ポリマー中でポリマー骨格中へ組み込むことにより、得られ得る。この図は末端結合を伴う側基(VA)と側面結合を伴う側基(PA)の両方を含む側鎖ポリマーを示す。そのような側鎖ポリマーのプレチルト角は、典型的には、側面結合基に対する末端結合基の比率に依存する。
Example 15
A cell was made according to the procedure described using 50%, 75% and 90% of the VA polymer, respectively, using the VA polymer from Example 4 mixed with the PA polymer from Example 6. The cell was also made using only PA polymer (corresponding to 0% VA) and 100% VA polymer. The results are shown in FIG. 5, which is a graph presenting the tilt angle as a function of VA content. As can be seen from this figure, the tilt angle increased as the content of the VA material in the mixture increased.
Thus, VA and PA materials can be mixed in different proportions to obtain different pretilt angles.
Optionally, the tilted (tilted) orientation is polymerized, for example, in a linear side group side chain polymer with side and end bonds, respectively, as schematically illustrated in FIG. 2c. It can be obtained by incorporation into the skeleton. This figure shows a side chain polymer containing both side groups with terminal bonds (VA) and side groups with side bonds (PA). The pretilt angle of such side chain polymers typically depends on the ratio of terminal linking groups to side linking groups.

当業者は、本発明が、決して上述された好ましい態様に限定されるものではないことを認識する。それどころか、多くの改良物及び変形物が添付の請求項の範囲内において可能である。   The person skilled in the art realizes that the present invention by no means is limited to the preferred embodiments described above. On the contrary, many modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

Claims (23)

液晶デバイスの閉じ込め基板と液晶バルク材料の間に配置される表面−ダイレクタ配向層において使用するための組成物であって、
前記表面−ダイレクタ配向層は、前記液晶バルク材料中に含まれる液晶分子に、印加電界が無い場合の前記表面−ダイレクタ配向層に関して、所望のプレチルト角を形成せしめ、前記組成物は、以下:
−前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角とは異なる第一プレチルト角を生じせしめる第一濃度の第一の化合物;及び
−前記表面−ダイレクタ配向層中に単独で使用される場合、前記所望のチルト角及び前記第一プレチルト角とは異なる第二プレチルト角を生じせしめる第二濃度の第二の化合物;を含む均一混合物であり、
ここで、前記所望のプレチルト角は、前記第一及び第二濃度の少なくとも一方を制御することにより制御され得る組成物。
A composition for use in a surface-director alignment layer disposed between a confinement substrate of a liquid crystal device and a liquid crystal bulk material comprising:
The surface-director alignment layer causes liquid crystal molecules contained in the liquid crystal bulk material to form a desired pretilt angle with respect to the surface-director alignment layer in the absence of an applied electric field.
A first concentration of a first compound that, when used alone in the surface-director alignment layer, produces a first pretilt angle different from the desired tilt angle; and-in the surface-director alignment layer A homogeneous mixture comprising, when used alone, a second concentration of the second compound that produces a second pretilt angle different from the desired tilt angle and the first pretilt angle;
Here, the desired pretilt angle can be controlled by controlling at least one of the first and second concentrations.
前記第一プレチルト角は、前記所望のチルト角よりも小さく、前記第二プレチルト角は、前記所望のチルト角よりも大きい請求項1記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the first pretilt angle is smaller than the desired tilt angle, and the second pretilt angle is larger than the desired tilt angle. 前記第一プレチルト角は、前記配向層の平面に対して0°ないし45°、好ましくは5ないし25°の範囲内であり、前記第二プレチルト角は、前記配向層の平面に対して45°ないし90、好ましくは70ないし85°の範囲内である請求項1又は2記載の組成物。 The first pretilt angle is in the range of 0 ° to 45 °, preferably 5 to 25 ° with respect to the plane of the alignment layer, and the second pretilt angle is 45 ° with respect to the plane of the alignment layer. A composition according to claim 1 or 2, which is in the range of from 90 to 90, preferably from 70 to 85 °. 前記第一プレチルト角は、実質的に0°であり及び/又は前記第二プレチルト角は、実質的に90°である請求項3記載の組成物。 4. The composition of claim 3, wherein the first pretilt angle is substantially 0 ° and / or the second pretilt angle is substantially 90 °. 前記第一及び第二化合物の少なくとも一つ、好ましくは前記第二化合物が、立体相互作用により前記第二プレチルト角を生じる請求項1ないし4の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the first and second compounds, preferably the second compound, produces the second pretilt angle by steric interaction. 前記第一化合物は、第一側基を含み、前記第二化合物は、前記第一側鎖基とは異なる第二側基を含む請求項1ないし5の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the first compound includes a first side group, and the second compound includes a second side group different from the first side chain group. 前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、形状異方性を示す請求項6記載の組成物。 The composition according to claim 6, wherein at least one of the first and second side groups exhibits shape anisotropy. 前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、直鎖、ラス様、円盤状、v−形状、ベント−形状及びボウル−形状のような異方性形状を有する分子の群から選択される請求項7記載の組成物。 At least one of the first and second side groups is selected from the group of molecules having an anisotropic shape such as linear, lath-like, disc-like, v-shape, bent-shape and bowl-shape. The composition according to claim 7. 前記第一側基は、ポリマー骨格の第一繰り返し単位に結合され、前記第二側基は、ポリマー骨格の第二繰り返し単位に結合される請求項6ないし8の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 6 to 8, wherein the first side group is bonded to the first repeating unit of the polymer skeleton, and the second side group is bonded to the second repeating unit of the polymer skeleton. object. 前記第一及び第二繰り返し単位は、全く同じポリマー骨格の繰り返し単位である請求項9記載の組成物。 The composition according to claim 9, wherein the first and second repeating units are repeating units having exactly the same polymer backbone. 前記第一及び第二繰り返し単位は、異なるポリマー骨格の繰り返し単位である請求項9記載の組成物。 The composition of claim 9, wherein the first and second repeating units are repeating units of different polymer backbones. 前記第一側基は、大部分が前記第一繰り返し単位に側面で結合される請求項8ないし11の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 8 to 11, wherein the first side group is bonded to the first repeating unit on a side surface. 前記第二側基は、大部分が前記第二繰り返し単位に末端で結合される請求項8ないし12の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 8 to 12, wherein the second side group is mostly bonded to the second repeating unit at the terminal. 前記第一側基及び前記第二側基は、どちらもポリマー骨格への末端結合又は側面結合の何れかを有する請求項9ないし11の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 9 to 11, wherein the first side group and the second side group both have either a terminal bond or a side bond to the polymer backbone. 前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、芳香族基である請求項6ないし14の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 6 to 14, wherein at least one of the first and second side groups is an aromatic group. 前記第一及び第二側基の少なくとも一つは、メソゲン基である請求項7ないし15の何れか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 7 to 15, wherein at least one of the first and second side groups is a mesogenic group. 前記第一化合物及び前記第二化合物の少なくとも一つは、任意に置換されたアルキル基、アリール基及びアルキルアリール基からなる群より選択されたペン
ダント側鎖で官能化された繰り返し単位を含む請求項7ないし16の何れか1項に記載の組成物。
The at least one of the first compound and the second compound comprises a repeating unit functionalized with a pendant side chain selected from the group consisting of an optionally substituted alkyl group, an aryl group, and an alkylaryl group. The composition according to any one of 7 to 16.
前記第一及び第二化合物の少なくとも一つは、反応性の、好ましくは、光−反応性の側基及び/又は光応答性側基を含む請求項1ないし17の何れか1項に記載の組成物。 18. At least one of said first and second compounds comprises a reactive, preferably photo-reactive side group and / or a photo-responsive side group. Composition. 請求項1ないし18の何れか1項に記載の組成物及び任意の付加的なポリマーを含む表面ダイレクタ配向層材料。 A surface director alignment layer material comprising the composition according to any one of claims 1 to 18 and an optional additional polymer. 少なくとも1つの閉じ込め基板、液晶バルク材料及び前記少なくとも1つの閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される表面ダイレクタ配向層を含む液晶デバイスであって、前記表面ダイレクタ配向層が、請求項1ないし18の何れか1項に記載の組成物を含む液晶デバイス。 A liquid crystal device comprising: at least one confinement substrate; a liquid crystal bulk material; and a surface director alignment layer disposed in contact with a surface of the liquid crystal bulk material between the at least one confinement substrate and the liquid crystal bulk material, The liquid crystal device in which a surface director alignment layer contains the composition of any one of Claims 1 thru | or 18. −前記液晶バルク材料を挟み込む第一及び第二閉じ込め基板;
−前記第一閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される第一表面ダイレクタ配向層;及び
−前記第一閉じ込め基板と前記液晶バルク材料の間に前記液晶バルク材料の表面と接触して配置される第二表面ダイレクタ配向層;
を含む液晶デバイスであって、
前記第一及び第二表面ダイレクタ配向層の少なくとも一方、好ましくは両方が、請求項1ないし18の何れか1項に記載の組成物を含む請求項20記載の液晶デバイス。
-First and second confinement substrates sandwiching the liquid crystal bulk material;
A first surface director alignment layer disposed between the first confinement substrate and the liquid crystal bulk material in contact with a surface of the liquid crystal bulk material; and- between the first confinement substrate and the liquid crystal bulk material; A second surface director alignment layer disposed in contact with the surface of the liquid crystal bulk material;
A liquid crystal device comprising:
21. A liquid crystal device according to claim 20, wherein at least one, preferably both of the first and second surface director alignment layers comprises the composition according to any one of claims 1 to 18.
以下の工程:
−閉じ込め基板を用意する工程;
−前記基板の表面上に、請求項1ないし18の何れか1項に記載の組成物を含む表面ダイレクタ配向層を配置する工程;及び
−前記配向層と接触して、液晶バルク材料を配置する工程
を含む
請求項20記載の液晶デバイスの製造方法。
The following steps:
-Preparing a confinement substrate;
Disposing a surface director alignment layer comprising a composition according to any one of claims 1 to 18 on the surface of the substrate; and-disposing a liquid crystal bulk material in contact with the alignment layer. The method for manufacturing a liquid crystal device according to claim 20, comprising a step.
表面ダイレクタ配向層を配置する前記工程は、事前に製造された請求項1ないし18の何れか1項に記載の組成物で前記表面をコーティングすることを含む請求項22記載の方法。 23. The method of claim 22, wherein the step of disposing a surface director alignment layer comprises coating the surface with a prefabricated composition according to any one of claims 1-18.
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