本发明专利技术涉及新型的可交联的、具有３－芳基－丙烯酸酯和酰胺的光活性硅烷衍行物和混合物，也涉及其作为液晶取向层以及生产非结构化和结构化光学元件和多层体系的取向层的用途。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新型的可交联的、具有3-芳基丙烯酸酯和酰胺的光活性硅烷衍生物，以及其作为用于液晶和用于分别生产非结构化和结构化的光学元件和多层体系取向层的用途。取向层在(电-光)液晶装置中是特别重要的。它可用来达到保证分子轴的均匀和无变位排列的目的。单轴向涂抹的聚合物取向层，例如聚酰亚胺，通常用于液晶显示器(LCD)中使液晶分子取向。在该方法中涂抹的方向构成了取向方向。然而，涂抹产生一系列的缺点，并且这些缺点可以很严重地影响液晶显示器的光学质量。例如，涂抹所产生的灰尘可以导致显示中的光断裂。同时，该聚合物层变成带静电的，例如在薄膜晶体管(TFT)-TNLCD的情况下可以导致位于下面的薄膜晶体管破坏。由于这些原因，在LCD生产中无光学缺陷的显示器产量迄今为止尚未达到最佳。涂抹的其它缺点是由于取向的方向不能通过涂抹局部地改变，所以它不可能以简单的方式生产结构化的取向层。因此，通过涂抹可以生产大面积以均匀定向为主的层。可是，结构化的取向层在显示技术和集成光学的很多领域都是很重要的。例如，使用它们可以改进扭曲向列(TN)LCD的视角依赖性。人们曾经知道用偏振光辐射可以形成取向的取向层。由此可以避免在涂抹中原来存在的问题。另外，可能存在局部的不同取向方向而由此使取向层结构化。液晶结构化取向的一个可能性是利用某些染料分子的异构化能力从而在优选的方向上用合适波长的偏振光辐射来诱发光化学作用。例如，这可以通过将染料与取向聚合物混合然后用偏振光辐射来实现。例如，在US-A-4974941中描述了这样的宾/主体系。在该体系中，在聚酰亚胺取向层中掺入偶氮苯接着用偏振光辐射。与上述被辐射层接触的液晶在相应于该优选方向取向。该取向过程是可逆的，即用第二个偏振方向的光重复辐射该层，该已经取向的方向可以再次反转。由于该再取向过程可以任意的经常重复，所以在该基片上的取向层不适合用于LCD。在Jpn.J.Appl.Phys.Vol.31(1992)，2155中描述了在液晶显示层中形成高分辨率取向形式的另一个可能性。在该方法中，将由线性偏振光辐射诱导键合光活性肉桂酸基团的聚合物的二聚反应用于液晶的结构化取向。与上述可逆取向过程相反，在Jpn.J.Appl.Phys.Vol.31(1992)，2155中描述的光结构化的取向层中形成了各向异性的聚合物网。这些光取向的聚合物网基本上可用于需要结构化或非结构化的液晶取向层的地方。除了用于LCD外，这样的取向层也可用于生产如在欧洲专利申请EP-A-061198，EP-A-0689084，EP-A-0689065和EP-A-0753785中列举的所谓的混合层。使用这些光结构化取向层和可交联的低分子量液晶的混合层可以获得某些光学元件，例如非吸收性的彩色过滤片，线性和环形偏振器，光延滞层等。在EP-A-611786中描述了原则上适合于生产上述用于液晶取向层的各向异性可交联的光结构化的肉桂酸聚合物。这些可交联的肉桂酸衍生物基本上是通过肉桂酸(苯基丙烯酸)的羰基官能团和一个间隔基连接到聚合物主链。在这些聚合物中，肉桂酸的可二聚的丙烯酸酯基团总是向该间隔基或聚合物骨架的“内部”排列的，而芳香残基总是从该聚合物骨架“向外”取向的。现在已经发现，在已知光聚合物中这种类型的肉桂酸排列绝不是最佳的。共点的光化学反应扰乱取向能力。该已知的肉桂酸聚合物没有足够的光化学长期稳定性。例如，预生产取向层的长时间UV光辐射导致原来存在的取向破坏。只有当预先辐射的部位用光掩模覆盖上时才可进行多次辐射，在多次辐射中再次对已经存在的具有预定取向形式的取向层进行辐射以便在另一方向使还没有辐射的区域取向。另一方面，该层已经取向了的区域可能通过光化学副反应完全或部分地失去其结构。前面使用的肉桂酸聚合物的其它缺点是在用偏振光通过简单辐射从这些材料形成取向表面的情况下没有出现倾斜角。特别是，用于LCD的取向层，必须形成取向方向之外的倾斜角。在上述单轴涂抹聚合物取向层的情况下通过该涂抹过程在该聚合物表面已经形成了倾斜角。当液晶与上述表面接触时，该倾斜角使该液晶分子与表面不平行而是倾斜于该表面。因此，倾斜角的大小不仅由涂抹参数(例如涂抹速度和接触压力)而且由该聚合物的化学结构来决定。对于生产液晶显示器根据其类型需要1-15度的倾斜角。对于超扭曲向列(STN)LCD尤其需要最大的倾斜角以便避免出现所谓的指纹结构。在TN和TFT-TN LCD中旋转方向和倾斜方向是受倾斜角限制的，由此来防止“反向扭曲”和“反向倾斜”现象。未转换状态的反向扭曲会产生杂方向区域(它可以目测到显示器的斑点)，而反向倾斜对于液晶在不同方向上倾斜所引起的LCD转换会产生很大程度的干扰，这是也可目测到的。通过使液晶混合物与具有合适旋转方向的手性掺杂剂掺杂可以防止反向扭曲。然而，为了抑制反向倾斜，迄今为止还没有使用具有倾斜角的取向层的其它可能性。最近，在Lip.Cryst.20，171(1996)中报道的肉桂酸酯不是如上所述键合到聚合物骨架，而是通过具有三烷氧基硅烷基团的间隔基连接。在这种情况下，三烷氧基硅烷的作用是将肉桂酸单元结合到作为载体的基片例如玻璃基片上。因此将三烷氧基硅烷基团与肉桂酸酯连接在一起的该间隔基团总是位于该肉桂酸酯的2-位(邻-位)。为了生产取向层，先从溶液将该三烷氧基硅烷涂覆在玻璃载体上。之后，通过用259mn波长的线性偏振光辐射进行取向。认为这样制备的层中液晶的取向能力是由可逆的Z/E异构化造成的。另一方面，当330nm辐射该肉桂酸分子时，它们变成交联的。因此，取向能力损失与交联度成正比。以这种方式生产的取向层具有与上述肉桂酸聚合物相同的缺点。此外，由于Z/E异构化是可逆的，所以它们的光化学和热稳定性不够，并在多次辐射的情况下存在再取向的困难。再有，它们也没有诱导倾斜角的能力。因此，本专利技术的目的是生产光活性硅烷，该硅烷没有以前使用的肉桂酸聚合物和硅烷的上述缺点，即在用偏振光辐射后缺少光化学长期稳定性和基本上没有倾斜，并且因此它能够生产稳定的高分辨的取向图样。已经令人意想不到地发现通过3芳基-丙烯酸衍生物(不是在芳环2-位(邻)而是在3或4位)作为光活性单元的间隔基团连接的硅烷能满足这一要求，并非常适合于作为液晶的取向层。用线性偏振光交联这些化合物导致该取向层的光化学稳定性显著增强并且同时导致该液晶分子极好的取向作用，例如其特征在于有非常好的对比度。此外，当用线性偏振光辐射时可以形成倾斜角。本专利技术提供通式I的硅烷。 其中X1，X2，X3表示烷基，烷氧基或卤素，但这些残基的至少一个或是烷氧基或是卤素；S1表示间隔基团单元，例如直链或支链的亚烷基下文中用-(CH2)-表示，它可以任选地被一个或多个氟、氯或氰基取代，或者表示式-(CH2)r-L1-(CH2)s-L2-的链，其中L1和L2各自独立地表示单键或交联官能团例如O、COO、OOC、NR2、NR2-CO、CO-NR2、NR2-COO、O-CO-NR2、CH＝CH或C≡C，以及R2表示氢或低级烷基；r和s 各自是1-20的整数，条件是r+s≤20；环A 表示未取代的或任选地用氟、氯、氰基、烷基或烷氧基、吡啶-2，5-二基、嘧啶-2，5-二基、1，3-二噁烷-2，5-二基、环己-1，4-二基本文档来自技高网...
【技术保护点】
通式Ⅰ的硅烷 ＊＊＊ Ⅰ 其中 Ｘ↑［１］，Ｘ↑［２］，Ｘ↑［３］表示烷基，烷氧基或卤素，但这些残基的至少一个或是烷氧基或是卤素； Ｓ↑［１］表示间隔基团单元，例如直链或支链的下文中用－（ＣＨ↓［２］）－表示的亚烷基，它可以任选地被一个或多个氟、氯或氰基取代，或者表示式－（ＣＨ↓［２］）↓［ｒ］－Ｌ↑［１］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｓ］－Ｌ↑［２］－的链，其中Ｌ↑［１］和Ｌ↑［２］各自独立地表示单键或交联官能团例如Ｏ、ＣＯＯ、ＯＯＣ、ＮＲ↑［２］、ＮＲ↑［２］－ＣＯ、ＣＯ－ＮＲ↑［２］、ＮＲ↑［２］－ＣＯＯ、Ｏ－ＣＯ－ＮＲ↑［２］、ＣＨ＝ＣＨ或Ｃ≡Ｃ，以及Ｒ↑［２］表示氢或低级烷基； ｒ和ｓ各自是１－２０的整数，条件是ｒ＋ｓ≤２０； 环Ａ表示未取代的或任选地用氟，氯，氰基，烷基或烷氧基，吡啶－２，５－二基，嘧啶－２，５－二基，１，３－二＊烷－２，５－二基，环己－１，４－二基，哌啶－１，４－二基或哌嗪－１，４－二基取代的１，３－或１，４－亚苯基； 环Ｂ表示未取代的或任选地用氟，氯，氰基，烷基或烷氧基，吡啶－２，５－二基，嘧啶－２，５－二基，１，４－或２，６－亚萘基，１，３－二＊烷－２，５－二基或环己－１，４－二基取代的１，３－或１，４－亚苯基； Ｙ↑［１］，Ｙ↑［２］各自独立地表示单共价键，－（ＣＨ↓［２］）↓［ｔ］－，－Ｏ－，－ＣＯ－，－ＣＯ－Ｏ－，－Ｏ－ＯＣ－，－ＮＲ↑［３］－，－ＣＯ－ＮＲ↑［３］－，－Ｒ↑［３］Ｎ－ＣＯ－，－（ＣＨ↓［２］）↓［ｕ］－Ｏ－，－Ｏ－（ＣＨ↓［２］）↓［ｕ］－，－（ＣＵ↓［２］）↓［ｕ］－ＮＲ↑［３］－或－ＮＲ↑［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｕ］－，其中 Ｒ↑［３］表示氢或低级烷基； ｔ表示１－４的整数； ｕ表示１－３的整数； ｍ，ｎ各自独立地表示０或１； 环Ｃ表示未取代的或任选地用氟，氯，氰基，烷基或烷氧基，嘧啶－２，５－或３，５－二基，吡啶－２，５－或－２，４－二基或－２，６－二基，２，５－硫代亚苯基，２，５－亚呋喃基或１，４－或２，６－亚萘基取代的１，３－或１，４－亚苯基； Ｚ表示－Ｏ－或－ＮＲ↑［４］－，其中Ｒ↑［４］表示氢或低级烷基或式Ｄ的第２个基团，其中 Ｄ表示具有１－２０个碳原子任选用氟或氯取代的直链或支链烷基或具有３－８个环原子任选地用氟、氰、烷基或烷氧基取代的环烷基残基。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德布切克，弗兰克伊斯赫佐格，盖伊马克，安德烈斯舒斯特，
申请(专利权)人：罗利克公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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