JPH0586073A - 新規化合物及びその化合物を伝導性ガラス基体の表面に非ホメオトロピツク配向をする方法 - Google Patents

新規化合物及びその化合物を伝導性ガラス基体の表面に非ホメオトロピツク配向をする方法

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JPH0586073A
JPH0586073A JP3249587A JP24958791A JPH0586073A JP H0586073 A JPH0586073 A JP H0586073A JP 3249587 A JP3249587 A JP 3249587A JP 24958791 A JP24958791 A JP 24958791A JP H0586073 A JPH0586073 A JP H0586073A
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Jiyonson Roberuto
ロベルト・ジヨンソン
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Hoechst Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規な化合物を用いて基板表面に非ホメオ
トロピックで均一な配向能を付与する。 【構成】X4-nM(R1−E−R2n (I) (式中、nは1,2又は3、MはSi,Ge,Sn,Z
r又はTi、Xは加水分解可能な基、R1は−C=C
−,−C≡C−,−O−を含んでいてもよいアルキレ
ン,アラルキル又は芳香族の炭素数2〜12の2価の有
機基、R2は芳香族基、Eは 【化1】 からなる群より選ばれた基または直接結合)によって表
わされる化合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な化合物およびそ
の化合物を用いて基板表面に非ホメオトロピックでかつ
均一な配向能を付与する方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液晶
ディスプレィ(LCD)を製造(fabricatin
g)する上で重要なのは、液晶モノドメイン(mono
domain)の生成を促進する界面の形成である。
【0003】典型的にはこの界面は伝導性ガラス、例え
ばITOの表面上に付着され、それから布ブラシで一方
向にこすられる薄いポリマー層により形成される。
【0004】しかしながら、こすること(ラビング)に
よりポリマー表面に傷が生ずること及び均一にこするこ
とが難しいことなどにより配向の均一性が充分に得られ
ないという欠点があった。
【0005】そこで、最近ラビングすることなく配向性
を付与する手段として、ラングミュアーブロジェット
(Langmuir−Blodgtt)膜の応用(LB
法)が提案されている(H.Ikeno et.a
l.,Jpn.J.Appl.Phys.27(198
8)L475及びY.Nishikawa et.a
l.,Jpn.J.Appl.Phys.27(198
8)L1163)。しかしながら、このLB法はドメイ
ン構造の生成の制御が難しい等の欠点があり実用化され
るに至っていない。
【0006】一方、ラビングすることなく配向性を付与
する手段として、化学的修飾(chemical mo
dfication)を用いる方法(CM法)が提案さ
れている(K.Ogawa et.al.,Jpn.
J.Appl.Phys.29(9)(1990)L1
689−1692)。それによれば、長鎖及び短鎖の一
種の炭化水素鎖を有するクロロシリル型界面活性剤を用
い、かつこれらの側鎖の割合を変化させることによりプ
レチルト角を制御する方法が開示される。本発明者は、
上記CM法においてシラノレート基を有する化合物の構
造を工夫することにより各種化合物、たとえば鎖状アル
キル基の炭素数を変える;あるいは導入される鎖状アル
キル基の数を変える等により得られる各種化合物から選
択することによりプレチルト角の異なる配向性がラビン
グすることなく均一に得られることを見出した。
【0007】尚、長鎖アルキル基を有するシラノレート
基を化学的に修飾させる方法として従来、自然発生的な
ホメオトロピックな(homeotroplc)配向性
が得られることは知られている(F.J.Kahn,A
ppl.Phys.Letters,22(8),38
6(1973))が、本発明においては非ホメオトロピ
ックな配向性がラビングすることなくかつ均一に得られ
る従来とは異なる化学的デザインを見出すことに成功し
たものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、 一般式(I): X4-nM(R1−E−R2n (I) (式中、nは1,2又は3、MはSi,Ge,Sn,Z
r又はTi、Xは加水分解可能な基、R1は−C=C
−,−C≡C−,−O−を含んでいてもよいアルキレ
ン,アラルキル又は芳香族の炭素数2〜12の2価の有
機基、R2は芳香族基、
【0009】
【化2】
【0010】からなる群より選ばれた基または直接結
合)によって表わされる化合物を提供する。
【0011】一般式(I)で表される本発明の化合物に
おいて、nは1,2または3である。MはSi,Ge,
Sn,Zr又はTiであり、好ましくはSiである。X
はアルキル基を示す)、アルコキシ基などが挙げられ
る。R1としては、例えば
【0012】
【化3】
【0013】などがあげられる。R2としてはたとえば
以下のような基があげられる。
【0014】
【化4】
【0015】
【0016】
【0017】(式中、nは2〜12、Rはアルキル基で
ある。)Eは
【0018】
【化5】
【0019】からなる群より選ばれた基または直接結合 本発明の化合物としては例えば以下のものがあげられ
る。
【0020】
【化6】
【0021】
【0022】本発明の化合物においては、たとえばXが
Cl、MがSi、R1がアルキレン基の場合、アルキル
シリル基によって形成される分子軸を指定するように芳
香族基又はオリゴマーがアルキルシリル基に付着される
のでITO層を有する基板表面に化学的に付着した時、
本発明の化合物は、基板表面に自然発生的に非ホメオト
ロピックな配向性を付与することができる。
【0023】上記本発明の化合物においてはまた、芳香
族基又はオリゴマーは、2個又はそれ以上のアルキルシ
リル基を使用してITO層を有する基板表面にアンカリ
ングできる。従って、この場合基板表面に対しその芳香
族基又はオリゴマーの非常に正確な角度が、そのLC等
に対する配向性を正確にコントロールすることができ
る。
【0024】本発明において、例えば数個の芳香族基が
有するシリル化合物の場合には化学的修飾による非ホメ
オトロピック配向が得られる。
【0025】上記説明においては、好ましい例としてI
TOを付着した基板表面にSi−O結合を形成するシリ
ル基を有する化合物について本発明を説明してきたが、
ゲルミル基(germyl)、スタンニル基(stan
nyl)、ジルコニル基(zirconyl)等を有す
る他の化合物についても同様のことが言える。
【0026】本発明の化合物は次のように製造される。
【0027】プロセスA(n=1の場合)
【0028】
【化7】
【0029】プロセスB(n=1,X=Cl及びM=S
i)
【0030】
【化8】
【0031】方法C(n=2又は3)
【0032】
【化9】
【0033】さらに本発明は、基板表面を前記の化合物
で修飾し、表面に非ホメオトロピックでかつ均一な配向
能を付与する方法を提供する。
【0034】本発明の方法は、特にLCDの製造工程に
おいて有用である。本発明の化合物を用いて、例えばL
CD用の基板の表面を物理的または化学的修飾すること
により、液晶化合物を非ホメオトロピックに配向させる
ことができる。ここで用いられる基板としては、ガラス
板、プラスチック板、シリコンウェハーなどがあげら
れ、これは例えばインジウム−スズ酸化物(ITO)な
どの透明導電膜を付与されていてもよい。基板表面また
は基板に付与された透明導電膜の表面を本発明の化合物
で修飾する方法としては、基板上に膜を形成させる通常
の方法が用いられる。たとえば、本発明の化合物または
その溶液を基板上にロールコートする方法や、本発明の
化合物またはその溶液をサンドウィッチされた1対の基
板の間にはさみ、基板を交互にずらして、ずり(she
ar)を付与する方法などがあげられる。シリル化合物
の溶液を用いる場合、その溶媒として、THF、クロロ
ホルムなどが用いられる。
【0035】本発明の方法は、非線形光学材料の結晶化
や、超薄膜の形成においても有用である。
【0036】
【実施例】実施例1 1−(トリクロロシリル)−10−(2−ナフトキシ)
デカンの製造 標準のガラス器具を使用し、1,10−ジブロモデカン
10g(33.3ミリモル)をアセトン約250mlと
共に2−ナフトール1.922g(13.3ミリモ
ル)、無水K2CO3 1.864(13.3ミリモル)
及び18−クラウン−6(0.3g)と合わせた。次い
で、この混合物を36時間還流したのち、これを水2l
中に注いだ。沈殿した白色固体1−ブロモ−10−(2
−ナフトキシ)デカンを集め、風乾し、そしてヘキサン
で再結晶した。マグネシウムターニング(2.4g,1
00ミリモル)を得られた1−ブロモ−10−(2−ナ
フトキシ)デカン及びTHF200mlと合わせ、そし
て1時間アルゴン雰囲気下で還流した。この溶液をアル
ゴン雰囲気下で濾過し、そしてSiCl4 16.9g
と混合した。さらに1時間の還流の後、過剰のSiCl
4を留去した。目的生成物の溶液をアルゴン雰囲気下で
濾過し、生成物を得た。
【0037】以下に上記生成物についての分析の結果を
示す。
【0038】1H−NMRデータ: (90MHz,CDCl3溶液,TMS対照) 0.78ppm(三重線,2H) 1.30ppm(多重線,14H) 1.90ppm(多重線,2H) 4.06ppm(三重線,2H) 7.44ppm(多重線,7H) IR分析データ: (ニート,KBrプレート)3060,2923,28
53,1628,1601,1578,1541,15
09,1391,1345,1217,1181,10
30,913,876,835,810,743cm-1 インジウム−スズ−酸化物(ITO)表面の化学的修飾 ITOガラス表面をスルホクロム酸で処理し、次いで超
純水で注意深く洗浄した。ついで、そのように処理され
たガラス板を2時間150℃で乾燥し、そして注意深く
冷却し、雰囲気水分の表面への付着を避けるように取扱
った。次いでこのガラス板表面を上記で得たシリル化合
物の1×10-3mol/l クロロホルム溶液でロール
コートすることにより、室温で1時間処理した。過剰の
化合物をTHFで洗浄することによって除去し、最終的
に110℃で乾燥した。
【0039】このシリル化合物で化学的に修飾されたI
TOプレートを使用して構成されたLCDセルは、自然
発生的に非ホメオトロピックで均一な液晶配向を形成し
た。実施例2 1−(トリクロロシリル)−5−(2−ナフトキシ)ペ
ンタンの製造 シリル化合物の別の製法は、中間グリニヤール試薬の必
要を避けるために開発された。2−ヒドロキシナフトー
ルと5−ブロモ−1−ペンテンのエーテルを実施例1と
同様な方法で製造した。その単離された生成物、5−
(2−ナフトキシ)−1−ペンテンに過剰のトリクロロ
シランをTHF中のクロロ白金酸の触媒量と共に添加し
た。その混合物を2時間撹拌した後、濾過し、過剰のト
リクロロシラン及びTHFを留去し、残渣として粘着状
の固体が得られた。
【0040】以下に上記生成物についての分析の結果を
示す。
【0041】1H−NMRデータ: (90MHz,CDCl3溶液,TMS対照) 1.39ppm(三重線,2H) 1.57ppm(多重線,6H) 3.92ppm(三重線,2H) 7.38ppm(多重線,7H) 上記で得られたシリル化合物を用いて、実施例1と同様
にしてLCDセルを製造した。得られたLCDセルは実
施例1で製造されたものと同様の配向能を有していた。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 新規化合物及びその化合物を用いて基
板表面に非ホメオトロピックな配向能を付与する方法
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【化1】 からなる群より選ばれた基または直接結合)によって表
わされる化合物。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液晶
デイスプレイ(LCD)を製造(fabricatin
g)する上で重要なのは、液晶モノドメイン(mono
domain)の生成を促進する界面の形成である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】典型的にはこの界面は導電性ガラス、例え
ばインジウム−スズ酸化物(ITO)の表面上に付着さ
れ、それから布ブラシで一方向にこすられる薄いポリマ
ー層により形成される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】そこで、最近ラビングすることなく配向性
を付与する手段として、ラングミュア−ブロジェット
(Langmuir−Blodgett)膜の応用(L
B法)が提案されている(エイチ・イケノ(H.Ike
no)ら、日本応用物理学ジャーナル(Jpn.J.A
ppl.Phys)27(1988)L475及びワイ
・ニシカワ(Y.Nishikawa)ら、日本応用物
理学ジャーナル(Jpn.J.Appl.Phys)
(1988)L1163)。しかしながら、このLB
法はドメイン構造の生成の制御が難しい等の欠点があり
実用化されるに至っていない。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】一方、ラビングすることなく配向性を付与
する手段として、化学的修飾(chemical mo
dification)を用いる方法(CM法)が提案
されている(ケー・オガワ(K.Ogawa)ら、日本
応用物理学ジャーナル(Jpn.J.Appl.Phy
s)29(9)(1990)L1689−1692)。
それによれば、長鎖の炭化水素鎖を有するクロロシリル
型界面活性剤及び短鎖の炭化水素鎖を有するクロロシリ
ル型界面活性剤を用い、かつこれらの二種の界面活性剤
の割合を変化させることによりプレチルト角を制御する
方法が開示される。本発明者は、上記CM法においてシ
ラノレート基を有する化合物の構造を工夫することによ
り各種化合物、たとえば鎖状アルキル基の炭素数を変え
る;あるいは導入される鎖状アルキル基の数を変える等
により得られる各種化合物から選択することによりプレ
チルト角の異なる配向性がラビングすることなく均一に
得られることを見出した。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】尚、長鎖アルキル基を有するシラノレート
基を用いて化学的に修飾させる方法として従来、自然発
生的なホメオトロピックな(homeotropic)
配向性が得られることは知られている。(エフ・ジェイ
・カーン(F.J.Kahn)、アプライド・フィジク
ス・レターズ(Appl.Phys.Letter
s),22(8),386(1973))が、本発明に
おいては非ホメオトロピックな配向性がラビングするこ
となくかつ均一に得られる従来とは異なる化学的デザイ
ンを見出すことに成功したものである。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、 一般式(I): X4-nM(R1−E−R2n (I) (式中、nは1,2又は3、MはSi,Ge,Sn,Z
r又はTi、Xは加水分解可能な基、R1は−C=C
−,−C≡C−,−O−を含んでいてもよいアルキレ
ン,アラルキル又は芳香族の炭素数2〜12の2価の有
機基、R2は芳香族基、Eは
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【化2】
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】一般式(I)で表される本発明の化合物に
おいて、nは1,2または3である。MはSi,Ge,
Sn,Zr又はTiであり、好ましくはSiである。X
アルキル基を示す)、アルコキシ基などが挙げられる。
1としては、例えば
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【化5】
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】本発明の化合物においては、たとえばXが
Cl、MがSi、R1がアルキレン基の場合、アルキル
シリル基によって形成される分子軸を指定するように芳
香族基又はオリゴマーがアルキルシリル基に付着される
のでITP層を有する基板表面に化学的に付着した時、
本発明の化合物は、基板表面に自然発生的に非ホメオト
ロピックな配向性を付与することができる。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】
【化7】
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】
【化8】
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】このシリル化合物で化学的に修飾された2
枚のITOプレートを使用し、10μmのビーズ状のス
ペーサーを介し、修飾面を対峙させるようにしてLCD
セルを作成した。このセル中にキャピラリーフォースに
よって液晶ZLI1565(メルク社製)を注入した。
このセルを偏光顕微鏡下で観察したところ、自然発生的
に非ホメオトロピックで均一な液晶配向能が観察され
た。実施例2 1−(トリクロロシリル)−5−(2−ナフトキシ)ペ
ンタンの製造 シリル化合物の別の製法は、中間グリニヤール試薬の必
要を避けるために開発された。2−ヒドロキシナフトー
ルと5−ブロモ−1−ペンテンのエーテルを実施例1と
同様な方法で製造した。その単離された生成物、5−
(2−ナフトキシ)−1−ペンテンに過剰のトリクロロ
シランをTHF中のクロロ白金酸の触媒量と共に添加し
た。その混合物を2時間撹拌した後、濾過し、過剰のト
リクロロシラン及びTHFを留去し、残渣として粘着状
の固体が得られた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I): X4-nM(R1−E−R2n (I) (式中、nは1,2又は3、 MはSi,Ge,Sn,Zr又はTi、 Xは加水分解可能な基、 R1は−C=C−,−C≡C−,−O−を含んでいても
    よいアルキレン,アラルキル又は芳香族の炭素数2〜1
    2の2価の有機基、 R2は芳香族基、 【化1】 からなる群より選ばれた基または直接結合)によって表
    わされる化合物。
  2. 【請求項2】 基板表面を請求項1記載の化合物で修飾
    し、表面に非ホメオトロピックでかつ均一な配向能を付
    与する方法。
JP3249587A 1991-09-27 1991-09-27 新規化合物及びその化合物を伝導性ガラス基体の表面に非ホメオトロピツク配向をする方法 Pending JPH0586073A (ja)

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