DE10222509A1

DE10222509A1 - Organosiliziumverbindungen

Info

Publication number: DE10222509A1
Application number: DE10222509A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bremer; Detlef Pauluth; Bernd Fiebranz
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Organosiliziumverbindungen der Formel I DOLLAR F1 worin V·0·, V·1·, Y·11· bis Y·34·, A·1·, A·2·, A·3·, Z·1·, Z·2·, m und n die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweisen, wobei V·0·, V·1· und Y·11· bis Y·34· derart ausgewählt sind, dass je Molekül der Formel I 2 oder mehr Silylgruppen -W-SiX·1·X·2·X·3· vorhanden sind. Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich vorteilhaft zur Erzeugung von Orientierungsschichten für flüssigkristalline Phasen, insbesondere zur planaren Orientierung von flüssigkristallinen Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie.

Description

Die Erfindung betrifft neuartige Organosiliziumverbindungen der Formel I

worin
V⁰, V¹ H, Halogen, CN oder Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -E- und/oder -C~C- ersetzt sein können und/oder worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können und/oder worin auch eine CH₃-Gruppe durch -W-SiX¹X²X³ ersetzt sein kann,
Y¹¹, Y¹², Y¹³, Y¹⁴, Y²¹, Y²², Y²³, Y²⁴, Y³¹, Y³², Y³³, Y³⁴ unabhängig voneinander H, F oder -W-SiX¹X²X³ bedeuten,
wobei V⁰, V¹ und Y¹¹ bis Y³⁴ derart ausgewählt sind, dass je Molekül der Formel I 2 oder mehr Silylgruppen -W-SiX¹X²X³vorhanden sind und
W eine Einfachbindung oder eine Alkylen-Brücke mit 1 bis 10 C-Atomen, worin eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -CH=CH- und/oder -C~C- ersetzt sein können und/oder worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können,
X¹, X², X³ jeweils unabhängig voneinander H, R, OR, OCOR, CN, OCN, Halogen, wobei mindestens einer der Substituenten X¹, X², X³ von H verschieden ist,
R eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen derart durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können, dass nicht zwei O-Atome benachbart sind,
E CR'=CR" oder CHR'-CHR",
R', R" jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl mit 1-6 C- Atomen, F, Cl, Br, CF₃ oder CN,
Z¹, Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -C₂H₄-, -C₂F₄-, -(CH₂)₄-, -CH₂CH=CHCH₂-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CH=CH-, -C~C- oder eine Einfachbindung,

jeweils unabhängig voneinander

a) 1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
b) 1,4-Cyclohexenylenrest oder
c) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können,

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung von Verbindungen der Formel I zur Erzeugung von Orientierungsschichten auf Oberflächen für flüssigkristalline Phasen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Substrat sowie ein elektrooptisches Anzeigeelement. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung der Organosiliziumverbindungen als Komponenten flüssigkristalliner Dielektrika für elektrooptische Anzeigeelemente sowie ein flüssigkristallines Dielektrikum.
Orientierungsschichten besitzen eine wesentliche Funktion in optischen und elektrooptischen Flüssigkristall-Anzeigeelementen. Mittels der Orientierungsschichten wird eine einheitliche und störungsfreie Anordnung der Flüssigkristall-Moleküle im Nahbereich der Orientierungsschicht und damit Ausbildung einer Mesophase definierter Ausrichtung gewährleistet.
Üblicherweise werden als Orientierungsschichten Polymerschichten, wie Polyimide, verwendet, die in einer Richtung gerieben sind, wodurch die Orientierungsrichtung vorgegeben wird. Der Vorgang des Reibens ist für die Qualität des erhaltenen Anzeigeelementes von wesentlicher Bedeutung. So können auf der Orientierungsschicht verbleibende, beim Reiben anfallende Partikel eine Verschlechterung der optischen Qualität des Anzeigeelementes bewirken. Ferner können elektrostatische Aufladungen beim Reibeprozess zum Zerstören von Bauelementen, wie beispielsweise den Dünnfilmtransistoren bei TFT-LC Displays, führen.
Durch das Reiben der Polymerschichten wird nicht nur die Orientierungsrichtung, sondern auch der Neigungswinkel, der sogenannte tilt angle, der Flüssigkristall-Moleküle zur Substratoberfläche bestimmt. Der Neigungswinkel, den die Moleküle zur Substratoberfläche einnehmen, wird neben Prozessparametern beim Reibevorgang auch durch die chemische Struktur der Polymerschicht bestimmt. Übliche Anwendungen in Anzeigeelementen erfordern einen Neigungswinkel von 1° bis 15°. So erfordern STN-LCD in der Regel größere Neigungswinkel als TN- oder TFT-TN-LCD. Durch den ausreichend großen, vorgegebenen Neigungswinkel kann die Bildung von Bereichen mit dem Betrag nach gleichen, jedoch dem Vorzeichen nach unterschiedlichen Ausrichtungswinkel, sogenannte reverse tilt Bereiche, der Flüssigkristall-Moleküle beim Schalten der Anzeigenzelle wirksam verhindert werden.
Die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle auf der Substratoberfläche wird neben sterischen Wechselwirkungen bedingt durch die Oberflächentopologie, beispielsweise der durch Reiben erzeugten Mikrostruktur, auch durch physikalisch-chemische Wechselwirkungen, wie von der Waals- und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken zwischen den Flüssigkristall-Molekülen und der Substratoberfläche, bewirkt. Polyimide besitzen hochpolare Gruppen, an die sich amphiphile Verunreinigungen in den verwendeten LC-Mischungen anlagern können, was zu einer unerwünschten homöotropen Ausrichtung führen kann.
Es besteht also weiterhin ein Bedarf an Materialien für Orientierungsschichten, die eine gleichmäßige planare Ausrichtung der Flüssigkristall- Moleküle bewirken, die langzeitstabil sind, eine sehr hohe Reinheit aufweisen und in für Massenherstellung geeigneter Weise sowie reproduzierbar auf Substratoberflächen aufbringbar sind.

Zur Erzeugung homöotroper Orientierungen flüssigkristalliner Phasen auf Oberflächen, bei denen die Molekülachsen im wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche stehen, ist der Einsatz von Organosiliziumverbindungen bekannt. So offenbaren hierzu die deutschen Patentanmeldungen P 33 31 515 und P 36 01 742 Trialkanoyloxysilane. Ferner sind hierzu aus der deutschen Patentanmeldung DE 198 48 800 A1 Organosiliziumverbindungen der Formel R'-(A¹)_m-Z¹-A²-(Z²-A³)_n-W-SIX_aY_bZ_c mit den darin angegebenen Bedeutungen der Gruppen und Reste bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Organosilizium-Verbindungen zur Verfügung zu stellen, mit denen sich eine Orientierung flüssigkristalliner Medien, insbesondere eine planare Orientierung bei flüssigkristallinen Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie, auf Oberflächen erreichen lässt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, das Spektrum der für Orientierungsschichten und flüssigkristalline Dielektrika zur Verfügung stehenden Organosilizium-Verbindungen zu erweitern. Ferner ist es die Aufgabe, vorteilhafte Verwendungen solcher Verbindungen aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung der Verbindungen der Formel I gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorstehend und nachfolgend wird unter einer planaren Orientierung eine Anordnung verstanden, bei der die Molekülachse im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet ist. Dies umfasst einen Winkel zwischen der Molekülachse und der Substratoberfläche von 0° bis 30°, insbesondere von 0° bis 20°. Als eine homogene Orientierung wird eine Anordnung bezeichnet, bei der die Moleküle gemäß vorstehender Definition planar zur Substratoberfläche orientiert und die Molekülachsen im wesentlichen parallel sowie mit gleicher Ausrichtung zueinander angeordnet sind. Ferner wird unter einer homöotropen Orientierung eine Anordnung bezeichnet, bei der die Molekülachse im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet ist. Dies umfasst einen Winkel zwischen der Molekülachse und der Substratoberfläche von 60° bis 120°, insbesondere von 70° bis 110°.

Mittels der erfindungsgemäßen Verbindungen wird die Ausbildung von Orientierungsschichten ermöglicht, die eine gleichmäßige und stabile Orientierung von Flüssigkristall-Molekülen bewirken. Insbesondere bei flüssigkristallinen Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie wird mit Orientierungsschichten, die unter Verwendung von einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen hergestellt worden sind, eine planare Orientierung erzielt. Darüber hinaus können mit diesen Verbindungen, gegebenenfalls durch eine Nachbehandlung, Schichten für eine homogene Orientierung erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Verbindungen lassen sich in sehr hoher Reinheit synthetisieren und auf Substratoberflächen mit massenfertigungstauglichen Verfahren aufbringen. Die so aufgebrachten Orientierungsschichten zeigen gute Haftungseigenschaften insbesondere auf anorganischen Substraten und sind langzeitstabil. Daher sind diese Verbindungen hervorragend für den Einsatz als Orientierungsschichten in bekannten optischen und elektrooptischen Anzeigeelementen geeignet, insbesondere für solche, die eine planare oder homogene Orientierung der Flüssigkristalle erfordern, wie beispielsweise Anzeigeelemente, die nach dem TN, STN, TFT-TN oder SSFLC Prinzip funktionieren.

Im Gegensatz zu den beispielsweise aus der DE 198 48 800 A1 bekannten Organosiliziumverbindungen, die lediglich eine Silylgruppe aufweisen und grundsätzlich homöotrop orientieren, sind in einem Molekül der erfindungsgemäßen Verbindungen jeweils mindestens zwei Silylgruppen der Formel -W-SiX¹X²X³ vorhanden. Durch diese mindestens zwei Silylgruppen, die jeweils eine Kopplung der Verbindung mit der Substratoberfläche bewirken können, ist eine planare Anlagerung der erfindungsgemäßen Verbindungen an die Substratoberfläche bevorzugt.

Ferner wurde gefunden, dass mit Indium-Zinn-Oxiden (ITO) beschichtete Oberflächen, beispielsweise Glassubstrate, auf die eine Orientierungsschicht aus einer oder mehreren erfindungsgemäßen Organosiliziumverbindungen aufgebracht worden ist, bei flüssigkristallinen Medien mit negativer dielektrischer Anisotropie eine homöotrope Orientierung bewirken. Daher sind die erfindungsgemäßen Verbindungen auch zur Herstellung von Orientierungsschichten für elektrooptische Flüssigkristallanzeigeelemente, die eine homöotrope Randorientierung erfordern und Flüssigkristallmedien mit negativer dielektrischer Anisotropie verwenden, wie beispielsweise solche nach einem ECB-Prinzip, vorteilhaft geeignet.

Von besonderem Vorteil ist es, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen in ihrer Struktur, also der Grundstruktur, den Resten und Substituenten der oder den Strukturen der auszurichtenden Flüssigkristall- Moleküle angepasst werden können. Hierdurch wird eine optimale Wechselwirkung zwischen der Orientierungsschicht und den angrenzenden Flüssigkristall-Molekülen im Hinblick auf die angestrebte Orientierung erzielt. Es treten damit auch nicht die mit hochpolaren Gruppen, die beispielsweise in Polyimid-Schichten vorhanden sind, verbundenen Nachteile auf.

Vor- und nachstehend haben V⁰, V¹, Y¹¹ bis Y³⁴, A¹, A², A³, Z¹, Z², W, X¹, X², X³, R, R', R", E, m und n die angegebene Bedeutung, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.

In den Verbindungen der vor- und nachstehenden Formeln sind X¹, X² und X³ vorzugsweise gleich und bedeuten vorzugsweise -OR, worin R vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1-8 C-Atomen, insbesondere bevorzugt mit 1-5, ganz besonders bevorzugt mit 1-3 C-Atomen, bedeutet. Ferner können in R auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH- ersetzt sein. Ferner bedeuten X¹, X² und/oder X³ auch Chlor.

Demnach bedeuten X, X² und/oder X³ bevorzugt Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, ferner Butoxy, Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy, Octoxy, Nonoxy oder Decoxy. Eine weitere bevorzugte Bedeutung ist 1-Methyl-3- oxa-but-1-enyloxy.

Ferner bedeuten X¹, X und X³ auch R, wobei R die bereits an anderer Stelle beschriebenen bevorzugten Bedeutungen hat und demnach vorzugsweise für Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, 2-Oxapropyl (= Methoxymethyl), 2-Oxabutyl (= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 3-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl, 1,3-Dioxabutyl (= Methoxymethoxy), 1,3-, 1,4- oder 2,4-Dioxapentyl, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 2,4-, 2,5- oder 3,5-Dioxahexyl, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,5-, 3,6- oder 4,6-Dioxaheptyl steht.

In den Verbindungen der vor- und nachstehenden Formeln bedeuten V⁰, V¹ unabhängig voneinander vorzugsweise Fluor, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenyloxygruppe, eine Oxaalkylgruppe oder eine Oxaalkenylgruppe. Die zuvor genannten Gruppen können geradkettig oder verzweigt, insbesondere chiral, sein, wobei bei chiralen Gruppen nur eine Kettenverzweigung bevorzugt ist.

Bei den oben genannten sowie den nachstehenden Bedeutungen von V⁰ und/oder V¹ können ein oder mehrere H-Atome durch Halogen, bevorzugt durch Fluor, ersetzt sein. Besonders bevorzugte Bedeutungen hierbei sind CHF₂, CF₃, CH₂CF₃, CF₂CH₃, CF₂CF₃, OCF₃, OCHF₂, OCH₂CF₃, OCF₂CH₃, OCF₂CF₃, OCH=CF₂, OCF=CF₂, OCF=CF₂, OCH₂CF₃, OCH₂CHF₂, OC₂F₅, OCHFCF₃.

Unabhängig hiervon kann in den vor- und nachstehenden Bedeutungen von V⁰ und/oder V¹ jeweils ein H-Atom durch die Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ substituiert sein.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Alkylrest bedeuten, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Ein geradkettiger Alkylrest bedeutet demnach insbesondere Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Nonyl oder n-Decyl. Bevorzugte verzweigte Alkylreste bedeuten Isopropyl, 2-Butyl (= 1-Methylpropyl), Isobutyl (= 2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl (= 3-Methylbutyl); ferner 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-Ethylhexyl oder 2-Propylpentyl.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Alkenylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 8 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Vinyl, Prop-1- oder Prop-2-, enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl oder Oct-1- 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Alkoxyrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Ein geradkettiger Alkoxyrest bedeutet demnach insbesondere Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, n-Butoxy, n-Pentoxy, n-Hexoxy, n-Heptoxy, n-Octoxy, n-Nonoxy oder n-Decoxy. Ein verzweigter Alkoxyrest hat eine der folgenden bevorzugten Bedeutungen: Isopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy, 2-Methylpentoxy, 3-Methylpentoxy, 1-Methylhexoxy, 1-Methylheptoxy, 2-Ethylhexoxy.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Alkenyloxyrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und bedeutet demnach insbesondere Vinyloxy, Prop-1- oder Prop-2-enyloxy, But-1-, 2- oder But-3-enyloxy, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyloxy, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyloxy, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyloxy oder Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyloxy.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Oxaalkylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und bedeutet demnach insbesondere 2-Oxapropyl (= Methoxymethyl), 2- (= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl oder 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl. Beispiele verzweigter Alkoxyreste sind 2- Oxa-3-methylbutyl oder 3-Oxa-4-methylpentyl.

Falls V⁰ und/oder V¹ einen Oxaalkenylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und bedeutet bevorzugt besonders 3-Oxabut-1-enyl (= Methoxyvinyl), 2-Oxabut- 3-enyl (= Vinyloxymethyl), 4-Oxapent-1-enyl (= Methoxyprop-1-enyl), 3- Oxapent-1-enyl (= Ethoxyvinyl), 4-Oxapent-2-enyl (= Methoxyprop-2-enyl), 2-Oxapent-3-enyl (= Prop-1-enoxymethyl), 2-Oxapent-4-enyl (= Prop-2- enoxymethyl), 3-Oxapent-4-enyl (= Vinyloxyethyl), 3-Oxahex-1-enyl, 4- Oxahex-1-enyl, 5-Oxahex-1-enyl, 4-Oxahex-2-enyl, 5-Oxahex-2-enyl, 2- Oxahex-3-enyl, 5-Oxahex-3-enyl, 2-Oxahex-4-enyl, 3-Oxahex-4-enyl, 2- Oxahex-5-enyl, 3-Oxahex-5-enyl oder 4-Oxahex-5-enyl.

Z¹ und Z² bedeuten unabhängig voneinander vorzugsweise eine Einfachbindung, ferner bevorzugt eine -CH₂CH₂- oder -CO-O-Gruppe. Ferner bedeuten sie auch eine -CF₂CF₂-, -CH₂-O-, -CF₂-O-, -CH=CH- oder -C~C- Gruppe.

Der Parameter n kann 0, 1 oder 2 sein und hat vorzugsweise den Wert 1.

In den Verbindungen der vor- und nachstehenden Formeln bedeutet W vorzugsweise eine geradkettige Alkylengruppe mit 1-10 C-Atomen, insbesondere bevorzugt mit 2-6 C-Atomen, und steht dementsprechend insbesondere für -C₂H₄-, -(CH₂)₃-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₅- oder -(CH₂)₆-, ferner auch für -CH₂-, -(CH₂)-, -(CH₂)₈-, -(CH₂)₉- oder -(CH₂)₁₀-.

Ferner können in W auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -CHF- oder -CH(CF₃)- mit einem Chiralitätszentrum ersetzt sein. Bevorzugt sind dabei Gruppen wie beispielweise -(CH₂)₂-CHF-CH₂-, -(CH₂)₂-CH(CF₃)-CH₂- oder auch -(CH₂)-CHF-(CH₂)₃-.

Ferner kann die Alkylengruppe in W auch verzweigt sein und ein Chiralitätszentrum aufweisen. Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte Gruppen sind beispielweise Isopropylen, 2-Butylen, Isobutylen, 2-Methylbutylen, Isopentylen, 2-Methylpentylen, 2-Ethylhexylen oder 2-Propylpentylen.

Der besserem Übersichtlichkeit halber werden nachfolgend für die carbo- bzw. heterocyclischen Kerne mit den Bedeutungen

jeweils die Abkürzungen A¹, A² und A³ verwendet.

Gemäß dieser Definition der Kerne A¹, A² und A³ umfassen die Verbindungen der Formel I insbesondere solche der Teilformeln Ia bis If:

V⁰-A¹-A²-V¹ Ia

V⁰-A¹-Z¹-A²-V¹ Ib

V⁰-A¹-A²-A³-V¹ Ic

V⁰-A¹-Z¹-A²-A³-V¹ Id

V⁰-A¹-A²-Z²-A³-V¹ Ie

V⁰-A¹-Z¹-A²-Z²-A³-V¹ If

Verbindungen der Formeln Ia, Ic und Ie sind dabei besonders bevorzugt.

Nachstehend werden für die Reste A¹, A² und A³ folgende spezielle Bedeutungen mit deren zugehörigen Abkürzungen verwendet:

worin Yⁱ¹, Yⁱ², Yⁱ³, Yⁱ⁴ mit i = 1, 2 oder 3 die angegebene Bedeutung besitzen.

Die Verbindungen der Teilformel Ia umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Iaa bis Iac:

V⁰-Phe-Phe-V¹ Iaa

V⁰-Phe-Cy-V¹ Iab

V⁰-Cy-Cy-V¹ Iac

Insbesondere sind dabei die Verbindungen der Formeln Iaa und Iac bevorzugt.

Die Verbindungen der Teilformel Ib umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Iba und Ibb:

V⁰-Phe-Z¹-Phe-V¹ Iba

V⁰-Phe-Z¹-Cy-V¹ Ibb

Die Verbindungen der Teilformel Ic umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Ica bis Icd:

V⁰-Phe-Phe-Phe-V¹ Ica

V⁰-Phe-Phe-Cy-V¹ Icb

V⁰-Phe-Cy-Phe-V¹ Icc

V⁰-Phe-Cy-Cy-V¹ Icd

Hierbei ist die Verbindung der Teilformel Icd besonders bevorzugt.

Die Verbindungen der Teilformel Id umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Ida bis Idd:

V⁰-Phe-Z¹-Phe-Phe-V¹ Ida

V⁰-Phe-Z¹-Phe-Cy-V¹ Idb

V⁰-Phe-Z¹-Cy-Phe-V¹ Idc

V⁰-Phe-Z¹-Cy-Cy-V¹ Idd

Die Verbindungen der Teilformel Ie umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Iea bis Ied:

V⁰-Phe-Phe-Z²-Phe-V¹ Iea

V⁰-Phe-Phe-Z²-Cy-V¹ Ieb

V⁰-Phe-Cy-Z²-Phe-V¹ Iec

V⁰-Phe-Cy-Z²-Cy-V¹ Ied

Die Verbindungen der Teilformel If umfassen die bevorzugten Verbindungen der Unterformeln Ifa bis Ifd:

V⁰-Phe-Z¹-Phe-Z²-Phe-V¹ Ifa

V⁰-Phe-Z¹-Phe-Z²-Cy-V¹ Ifb

V⁰-Phe-Z¹-Cy-Z²-Phe-V¹ Ifc

V⁰-Phe-Z¹-Cy-Z²-Cy-V¹ Ifd

Falls die Kerne A¹, A² und/oder A³ in 1- und 4-Stellung disubstituierte Cyclohexylengruppen bedeuten, so können die Substituenten in cis- oder trans-Stellung stehen. Die Verbindungen mit trans-Konfiguration sind bevorzugt.

Bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, insbesondere der Formeln Ia bis If, ganz besonders der Teilformeln Iaa bis Ifd, bei denen genau zwei Reste aus der Gruppe von Resten V⁰, V¹, Y¹¹ bis Y³⁴ jeweils eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ aufweisen. Erfindungsgemäße Verbindungen können jedoch auch drei oder mehr Reste aufweisen, die die genannte Silylgruppe besitzen.

Bevorzugt weisen zwei Kerne aus der Gruppe A¹, A² und A³ jeweils genau einen Rest V⁰, V¹, Y¹¹ bis Y³⁴ auf, der eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ beinhaltet.

Besonders bevorzugt weisen die beiden Reste V⁰ und V¹ jeweils eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ auf. Ganz besonders bevorzugt umfassen hierbei die Reste Y¹¹ bis Y³⁴ keine Silylgruppe und haben daher unabhängig voneinander lediglich die Bedeutung H oder F.

Hierbei besitzen V⁰ und/oder V¹ die Bedeutung einer durch die Silylgruppe substituierten Alkylgruppe. V⁰ und/oder V¹ bedeuten daher bevorzugt

worin W, X¹, X², X³ die angegebene Bedeutung besitzen und k, I unabhängig voneinander die Werte 0 bis 14 annehmen können, wobei k + l ≤ 14 ist.

Ferner bedeuten V⁰ und/oder V¹ bevorzugt selbst die Silylgruppe -W-SiX¹X²X³. Besonders bevorzugt sind daher Verbindungen der Formel I.1.

worin
A¹, A², A³, Z¹, Z², W, X¹, X², X³, n, m die angegebene Bedeutung besitzen und
X'¹, X'², X'³ unabhängig voneinander eine der für X¹, X², X³ angegebenen Bedeutungen besitzen und
W' eine der für W angegebenen Bedeutungen besitzt und
L¹¹ bis L³⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

Hierbei besonders bevorzugt besitzt m + n den Wert 1 oder 2.

Ferner weisen besonders bevorzugt die beiden räumlich am entferntesten stehenden Reste der Gruppe Y¹¹ bis Y³⁴ jeweils eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ auf. Ganz besonders bevorzugt weisen hierbei die übrigen Reste keine Silylgruppe auf. Bezogen auf erfindungsgemäße Verbindungen mit zwei Kernen A¹ und A² weisen solche Verbindungen die Struktur der folgenden Formel I.2 auf

worin L¹¹ bis L²³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

Bezogen auf erfindungsgemäße Verbindungen mit drei Kernen A¹, A² und A³ besitzen solche ganz besonders bevorzugten Verbindungen die Struktur der folgenden Formel I.3

worin L¹¹ bis L³³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

Verbindungen der Formel I mit optisch-aktiven C-Atomen umschließen sowohl die Racemate als auch die entsprechenden optisch-aktiven Enantiomeren sowie deren Gemische.

Die Verbindungen der Formel I können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden, wie sie in der Literatur (z. B. in den Standard-Werken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Bd. XIII, 5, Georg- Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.

Verbindungen der Formel I können vorteilhaft gemäß einem der folgenden Reaktionsschemata 1 bis 4 hergestellt werden, wobei der Übersichtlichkeit halber jeweils nur ein Kern Aⁱ, mit i = 1 bis 3, unter Weglassung der übrigen Substituenten und Kerne dargestellt ist: Schema 1

Schema 2

Schema 3

Schema 4

Die Silane der Formeln HSiX¹X²X³ und SiXX¹X²X³, worin X eine der zu X¹ bis X³ angegebenen Bedeutungen besitzt, sind bekannt oder können nach bekannten Methoden, wie sie beispielsweise in der voranstehenden Literatur beschrieben sind, hergestellt werden.

Die Addition der Silane HSiX¹X²X³ an die ungesättigten Alkene, beispielsweise der Formel II, gelingt zweckmäßig in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, z. B. eines halogenierten Kohlenwasserstoffs wie Dichlormethan bei Temperaturen zwischen etwa 0°C und etwa 100°C, zweckmäßig bei Siedetemperatur. Das Silan wird vorteilhaft im Überschuss eingesetzt. Der Zusatz eines Edelmetallkatalysators, beispielsweise einer Lösung von H₂PtCl₆ in Isopropanol, ist dabei vorteilhaft. Auch durch Zusatz von Peroxiden wie Diacetylperoxid und/oder Bestrahlung mit Licht läßt sich die Umsetzung beschleunigen. Weitere geeignete Katalysatoren sind beispielsweise auch Platin-Komplexe mit Dicyclopentadien oder auch Rhodium- und Nickelkomplexe.

Zur Herstellung von chiralen Verbindungen kann beispielweise ein in situ hergestellter Katalysator aus einem Palladiumkomplex, z. B. [PdCl(π-C₃H₅)]₂, und einer einzähnigen chiralen Binaphthylphosphinverbindung, beschrieben in J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 9887, herangezogen werden.

Darüber hinaus ist es möglich, Verbindungen der Formel I dadurch zu erhalten, dass man ein Halogenid der Formel III, wobei auch hier der Übersichtlichkeit halber nur ein Kern Aⁱ, mit i = 1 bis 3, worin Hal F, Br, Cl oder I bedeutet, unter Weglassung der übrigen Substituenten und Kerne dargestellt ist

mit einem Silan H-SiX¹X²X³ unter dem Fachmann bekannten Bedingungen umsetzt.

Ferner können Verbindungen der Formel I dadurch erhalten werden, dass man Halogensilane der Formel I, worin mindestens einer der Reste X¹, X², X³ Cl, Br und/oder Iod bedeutet, mit einer mindestens eine Hydroxylgruppe enthaltenden Verbindung umsetzt. Beispiele solcher Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen sind Alkanole, insbesondere solche mit 1 bis 8 C-Atomen, bevorzugt Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol oder n-Pentanol.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Verbindungen der Formel I nach Anspruch 1 zur Erzeugung von Orientierungsschichten auf Oberflächen für flüssigkristalline Phasen, bevorzugt von Orientierungsschichten zur planaren oder homogenen Orientierung, insbesondere von flüssigkristallinen Medien mit positiver dielektrischer Anisotropie. Zur Herstellung von Orientierungsschichten unter Verwendung einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Verbindungen eignen sich bekannte Verfahren. Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Verbindungen in Bedruckungsverfahren einsetzbar.

Zur Verwendung in Bedruckungsverfahren, bei denen der Einsatz polarer Lösungsmittel geboten ist, kann die Umsetzung der Silane der Formel I in einem Überschuss des betreffenden Alkohols erfolgen. Die erhaltenen Lösungen von Organosiliziumverbindungen der Formel I können dann, gegebenenfalls nach Entfernen des während der Umsetzung gebildeten Salzes der zugesetzten organischen Base, direkt zur Oberflächenbeschichtung verwendet werden.

Die Verbindungen der Formel I können unmittelbar zur Beschichtung der zu behandelnden Oberflächen verwendet werden. Zur Beschichtung eignen sich insbesondere oxidische Oberflächen, wie solche aus Metall-, Halbmetall- oder Nichtmetalloxiden, beispielsweise Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumdioxid, wie Glas oder Quarzglas, oder gemischte Oxide, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO). Es ist auch denkbar, dass zwischen dem eigentlichen Substrat und der Orientierungsschicht ein oder mehrere Zwischenschichten, die elektrische und/oder optische Funktionen aufweisen können, vorhanden sind.

Daher ist eine weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Substrat, das gegebenenfalls ein oder mehrere Beschichtungen aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass es mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I behandelt worden ist. Als Substratmaterialien eignen sich die zuvor genannten Materialien, insbesondere Halbmetall- oder Nichtmetalloxide, beispielsweise Aluminiumoxid, Titanoxid, Siliziumdioxid, wie Glas oder Quarzglas, oder gemischte Oxide, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO), wobei diese auch als Beschichtung auf dem Substratmaterial aufgebracht sein können. Besonders bevorzugt sind flächige Substrate, wie dünne Plättchen oder Scheiben aus Glas oder Quarzglas, die neben anderen Beschichtungen ein oder mehrere leitfähige Schichten zur elektrischen Kontaktierung, insbesondere aus ITO, aufweisen können.

Man beschichtet zweckmäßig, indem man die vorher gereinigten Oberflächen mit einer etwa 0,1- bis 1%igen Lösung einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I in einem Lösungsmittel, wie z. B. einem halogenierten Kohlenwasserstoff wie Dichlormethan oder 1,1,1-Trichlorethan oder niederen Alkoholen, benetzt und das Lösungsmittel an der Luft verdampft. Ein Erhitzen oder Nachbehandeln mit Wasserdampf der so modifizierten Oberfläche wie bei den in der DE-OS 33 31 515 beanspruchten Verbindungen ist bei den Verbindungen der Formel I im allgemeinen nicht erforderlich, aber denkbar. Es entsteht ein gleichmäßiger, hochmolekularer Film, der flüssigkristalline Phasen zu orientieren vermag. Zur Erleichterung der Handhabung von Verbindungen der Formel I können diese unmittelbar nach ihrer Herstellung und nach destillativer Entfernung flüchtiger Reaktionskomponenten in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, wie z. B. 1,1,1-Trichlorethan, gelöst und beispielsweise in einer mit einem Septum verschlossenen Flasche aufbewahrt werden. Mit einer Spritze wird nur die jeweils benötigte Menge aus der Vorratsflasche entnommen, so dass die restliche Lösung vor Hydrolyse durch Luftfeuchtigkeit geschützt bleibt.

Mit den Verbindungen der Formel I steht somit ein wirkungsvolles Mittel zur Erzeugung einer Orientierung flüssigkristalliner Phasen auf Oberflächen zur Verfügung. Zur Erzeugung einer einheitlichen Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, insbesondere einer homogenen Orientierung, ist eine spezielle Behandlung von Vorteil. Hierbei können bekannte Verfahren, wie gerichtetes Aufbringen der Verbindungen aus einer oder mehreren Richtungen, Reiben der aufgebrachten Orientierungsschicht oder Scheren der aufgebrachten Orientierungsschicht beispielsweise zwischen zwei Glasplatten bei erhöhter Temperatur, eingesetzt werden.

Die Verbindungen der Formel I ermöglichen ebenfalls die Anpassung der Oberflächenspannung an die flüssigkristalline Mischung im Display. Hierin ist es vorteilhaft, die Gruppen und Substituenten A¹, A², A³, Z¹, Z², V⁰, V¹ und Y¹¹ bis Y³⁴ geeignet zu wählen.

Weiterhin zeigen die erfindungsgemäßen Verbindungen eine antistatische Wirkung und sind daher als Haftvermittler zu den Polymerfilmen im Display hervorragend geeignet. Zusätzlich können die erfindungsgemäßen Siliziumverbindungen auch verwendet werden für den Aufbau einer Ionensperrschicht.

Eine weitere Anwendung für die Verbindungen der Formel I ist die Verwendung zur Herstellung von flüssigkristallinen Pigmenten, z. B. durch dreidimensionale Vernetzung der aus Verbindungen der Formel I hergestellten Silanole. Hierbei wird durch Aufbringen der Silanole in flüssigem Zustand auf einer glatten Unterlage ein Film erzeugt, der ausgehärtet, von der Unterlage abgezogen und in plättchenförmige Partikel zerkleinert wird. Vor der Weiterverarbeitung bzw. dem Einsatz in Lacke, insbesondere Autolacke, Druckfarben und Kunststoffe, werden zu große und zu kleine Pigmente durch ein korngrößenselektives Trennverfahren aussortiert. Die verwendbaren Pigmente haben einen Partikeldurchmesser in der Größenordnung von 5 bis 200 µm, vorzugsweise von 5 bis 100 µm, insbesondere von 5-60 µm. Beim Applizieren eines mit den erfindungsgemäßen Pigmenten versehenen Mediums auf einer Oberfläche ordnen sich die plättchenförmigen Pigmente selbsttätig durch Verlaufsvorgänge im Basislack bzw. in der Druckfarbe parallel zur Oberfläche an.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der Verbindungen der Formel I als Komponenten flüssigkristalliner Dielektrika für elektrooptische Anzeigeelemente.

Man kann eine oder mehrere Verbindungen der Formel I als Dotierstoffe flüssigkristallinen Dielektrika zusetzen, wobei diese Dielektrika etwa 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,5 Gew.-%, an einer oder mehreren Verbindungen der Formel I enthalten.

Gegenstand der Erfindung sind ferner flüssigkristalline Dielektrika mit einem Gehalt an mindestens einer Verbindung der Formel I.

Die erfindungsgemäßen Dielektrika bestehen aus 2 bis 25, vorzugsweise 3 bis 15 Komponenten, darunter mindestens einer Verbindung der Formel I. Die anderen Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus den nematischen oder nematogenen Substanzen, insbesondere den bekannten Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder -cyclohexyl-ester, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylnaphthaline, 1,4-Biscyclohexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyldithiane, 1,2-Bis-cyclohexylethane, 1,2-Bis-phenylethane, 1-Cyclohexy-2- phenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren.

Die wichtigsten Bestandteile derartiger flüssigkristalliner Dielektrika der in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formel V charakterisieren,

R'-L-G-E'-R² V

worin L und E' je ein carbo- oder heterocyclisches Ringsystem aus der aus 1,4-disubstituierten Benzol- und Cyclohexanringen, 4,4'-disubstituierten Biphenyl-, Phenylcyclohexan- und Cyclohexylcyclohexansystemen, 2,5- disubstituierten Pyrimidin- und 1,3-Dioxanringen, 2,6-disubstituierten Naphthalin-, Di- und Tetrahydronaphthalin, Chinazolin und Tetrahydrochinazolin gebildeten Gruppe,

oder eine C-C-Einfachbindung, Y Halogen, vorzugsweise Chlor, oder -CN, und R¹ und R² Alkyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder einer dieser Reste auch CN, NCS, NC, NO₂, OCF₃, CF₃, F, Cl oder Br bedeuten. Die Benzol- und Cyclohexanringe können auch durch F, Cl, -CN oder -CH₃ substituiert sein.

Bei den meisten dieser Verbindungen sind R¹ und R² voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten sind gebräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dielektrika erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur.

Durch geeignete Zusätze können die flüssigkristallinen Dielektrika nach der Erfindung so modifiziert werden, daß sie in allen bisher bekannt gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeigelementen verwendet werden können.

Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. Beispielsweise können Leitsalze, vorzugsweise Ethyl-dimethyl-dodecyl-ammonium-4-hexyloxybenzoat, Tetrabutylammonium-tetraphenylboranat oder Komplexsalze von Kronenethern (vgl. z. B. I. Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Band 24, Seiten 249-258 (1973)) zur Verbesserung der Leitfähigkeit, dichroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger Guest-Host-Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen zugesetzt werden. Derartige Substanzen sind z. B. in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 28 53 728 und 29 02 177 beschrieben.

Darüber hinaus sind Gegenstand der Erfindung ein elektrooptisches Anzeigeelement, das derartige Dielektrika enthält und/oder das ein oder mehrere Orientierungsschichten für flüssigkristalline Phasen aufweist, die unter Verwendung von ein oder mehreren Verbindungen der Formel I hergestellt worden sind. Bevorzugt sind solche elektrooptischen Anzeigeelemente, die an mindestens einer inneren Oberfläche eine planare oder homogene Orientierung der Flüssigkristall-Moleküle erfordern, insbesondere solche nach dem TN-, STN- oder ECB-Prinzip, die auch eine aktiv adressierte Matrix, beispielsweise mittels Dünnfilmtransistoren (TFT), aufweisen können. Daher sind auch solche elektrooptischen Anzeigeelemente bevorzugt, die mindestens ein flüssigkristallines Medium mit positiver dielektrischer Anisotropie aufweisen. Der Aufbau solcher elektrooptischen Anzeigeelemente ist bekannt und weist üblicherweise

- mindestens zwei Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden,
- eine in der Zelle befindliche Flüssigkristallmischung,
- Elektrodenschichten mit Orientierungsschichten auf den Innenseiten der Trägerplatten,
- einen Anstellwinkel zwischen der Längsachse der Moleküle an der Oberfläche der Trägerplatten und den Trägerplatten von 0 Grad bis 30 Grad, und
- einen Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmischung in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach zwischen 22,5° und 600° auf.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent; alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Es bedeuten N = nematische Phase und I = isotrope Phase. Die Angabe T(N, I) stellt den Klärpunkt dar. Δε bedeutet dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C), mit Δε = ε_|| - ε_┬, wobei ε_|| die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε_┬ die Dielektrizitätskonstante senkrecht hierzu bezeichnet. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C) und n₀ den Brechungsindex. Die Fließviskosität ν₂₀ (mm²/sec) sowie die Rotationsviskosität γ₁ (mPa.s) werden jeweils bei 20°C bestimmt. 1. Beispiel 1,4'-bis(4-trimethoxysilyl-butyl)-4-cyclohexyl-cyclohexan (B)
In einer N₂-Atmosphäre bei Raumtemperatur (20°C) gibt man zu einer Lösung von 18 mmol 1-But-3-enyl-4-(4'-but-3-enylcyclohexyl)cyclohexan (all-trans) A in 30 ml Dichlormethan langsam 70 mmol Trimethoxysilan und 0,2 ml einer 0,03 molaren Lösung von 155 mg Hexachloroplatin(IV)-säure- Hexahydrat (H₂PtCl₆) in 10 ml Isopropanol. Man läßt über Nacht rühren und entfernt dann das Lösungsmittel und das überschüssige Trimethoxysilan unter Vakuum. Aus dem erhaltenen Rohprodukt wird eine 10%ige Lösung in Dichlormethan hergestellt und filtriert. Die erhaltene farblose Lösung wird in Dichlormethan auf 0,2% verdünnt und zur Oberflächenbehandlung eingesetzt.
Analog werden Verbindungen der Formel I.1, beispielsweise die Trimethoxysilyl-Vertreter der Formel

gemäß der folgenden Tabelle erhalten, worin Cy trans-1,4-Cyclohexylen, Phe 1,4-Phenylen und p 0 oder 1 bedeuten:

2. Beispiel 4,4'-bis(methoxy)-3,3'-bis(2-trimethoxysilyl-ethyl)-biphenyl (D)
In einer N₂-Atmosphäre bei Raumtemperatur (20°C) gibt man zu einer Lösung von 20 mmol 4,4'-Dimethoxy-3,3'-divinylbiphenyl A, das nach Tetrahedron Lett. 1996, 3877 erhältlich ist, in 20 ml Dichlormethan langsam 70 mmol Trimethoxysilan und 0,01 ml einer 0,03 molaren Lösung von Hexachloroplatin(IV)-säure (H₂PtCl₆) in Isopropanol. Man läßt über Nacht rühren und entfernt dann das Lösungsmittel und das überschüssige Trimethoxysilan unter Vakuum. Aus dem erhaltenen Rohprodukt wird eine 10%ige Lösung in Dichlormethan hergestellt und filtriert.
Analog werden Verbindungen der Formel I.2, beispielsweise die Trimethoxysilyl-Vertreter der Formel

gemäß der folgenden Tabelle erhalten, worin Cy trans-1,4-Cyclohexylen, Phe 1,4-Phenylen und p 0 oder 1 bedeuten:
Ferner werden in analoger Weise Verbindungen der Formel 1.3, beispielsweise die Trimethoxysilyl-Derivate der Formel

gemäß der folgenden Tabelle erhalten, worin Cy trans-1,4-Cyclohexylen und Phe 1,4-Phenylen bedeuten:

Anwendungsbeispiel

Unter Verwendung der Verbindung der Formel B

und der Verbindung der Formel E

jeweils erhältlich nach dem ersten Ausführungsbeispiel, werden jeweils ein Glassubstrat und jeweils ein mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtetes Glassubstrat behandelt. Hierzu wird eine 0,2%ige Lösung der betreffenden Verbindung in Dichlormethan auf dem Substrat aufgebracht und mittels Spin Coating in einer dünnen Schicht gleichmäßig auf dem Substrat verteilt. In einem einminütigen Temperschritt bei etwa 80°C wird das Lösungsmittel verdampft. Zur Kopplung der Siliziumendgruppen an die Substratoberfläche wird durch Spülen mit gereinigtem Wasser eine Hydrolyse durchgeführt. Zur Trocknung werden die beschichteten Substrate etwa 20 Minuten bei etwa 120°C in einem Ofen gelagert.
In einer geeigneten Zell-Anordnung werden die so behandelten Substrate eingebaut und die Zellen jeweils mit einer dieelektrisch positiven (FLK1) und einer dielektrisch negativen (FLK2) Flüssigkristallmischung befüllt.
Sowohl die mit der Verbindung B als auch die mit der Verbindung E behandelten Glas- und ITO-Oberflächen induzieren in der dielektrisch positiven Flüssigkristallmischung FLK1 eine planare Orientierung.
Ebenfalls wird in der dielektrisch negativen Flüssigkristallmischung FLK2 eine planare Orientierung an entsprechend behandelten Glasoberflächen beobachtet. Jedoch liegt eine homöotrope Orientierung der dielektrisch negativen Flüssigkristallmischung FLK2 an entsprechend behandelten ITO-Oberflächen vor.

Vergleichsbeispiel

Unter Verwendung der Organosiliziumverbindung der Formel F gemäß der DE 36 01 742 A1

werden analog zu obigem Verfahren ebenfalls jeweils ein Glas- und ein mit ITO-beschichtetes Glassubstrat behandelt. Unter Verwendung der gleichen Zellanordnung wie oben wird sowohl mit der dielektrisch positiven (FLK1) als auch mit der dielektrische negativen (FLK2) Flüssigkristallmischung eine homöotrope Orientierung beobachtet.

Verwendete Flüssigkristallmischungen

Die Mischung FLK1 weist folgende Zusammensetzung auf:
Die Mischung FLK2 weist folgende Zusammensetzung auf:

Verwendete Flüssigkristalle

In den oben aufgeführten Flüssigkristallmischungen werden Verbindungen der folgenden Formeln gemäß den angegebenen Abkürzungen verwendet, worin n und m ganze Zahlen von 1 bis 7 sind. BCH-nF.F

CBC-nmF

CCP-nOCF3

ECCP-nOCF3

PCH-nF

CH-nm

CCH-nm

CCH-nOm

PCH-nOmFF

PCH-nOm

CCP-nOmFF

CCP-nmFF

Claims

1. Organosiliziumverbindungen der Formel I

worin
V⁰, V¹ H, Halogen, CN oder Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -E- und/oder -C~C- ersetzt sein können und/oder worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können und/oder worin auch eine CH₃-Gruppe durch -W-SiX¹X²X³ ersetzt sein kann,
Y¹¹, Y¹², Y¹³, Y¹⁴, Y²¹, Y²², Y²³, Y²⁴, Y³¹, Y³², Y³³, Y³⁴ unabhängig voneinander H, F oder -W-SiX¹X²X³ bedeuten,
wobei V⁰, V¹ und Y¹¹ bis Y³⁴ derart ausgewählt sind, dass je Molekül der Formel I 2 oder mehr Silylgruppen -W-SiX¹X²X³vorhanden sind und
W eine Einfachbindung oder eine Alkylen-Brücke mit 1 bis 10 C-Atomen, worin eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -CH=CH- und/oder -C~C- ersetzt sein können und/oder worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können,
X¹ X², X³ jeweils unabhängig voneinander H, R, OR, OCOR, CN, OCN, Halogen, wobei mindestens einer der Substituenten X¹, X², X³ von H verschieden ist,
R eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH₂-Gruppen derart durch -O-, -CO- und/oder -CH=CH- ersetzt sein können, dass nicht zwei O-Atome benachbart sind,
E CR'=CR" oder CHR'-CHR",
R', R" jeweils unabhängig voneinander H, Alkyl mit 1-6 C- Atomen, F, Cl, Br, CF₃ oder CN,
Z¹, Z² jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -C₂H₄-, -C₂F₄-, -(CH₂)₄-, -CH₂CH=CHCH₂-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CH=CH-, -C~C- oder eine Einfachbindung,

jeweils unabhängig voneinander

a) 1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH₂-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,

b) 1,4-Cyclohexenylenrest oder

c) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N-Atome ersetzt sein können,

m 0 oder 1,
n 0, 1 oder 2, wobei m + n ≥ 1 ist.

2. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kerne aus der Gruppe

jeweils genau einen Rest aus der Gruppe V⁰, V¹, Y¹¹ bis Y³⁴ aufweisen, der eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ besitzt.

3. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass V⁰ und V¹ die angegebene Bedeutung besitzen, in der sie jeweils eine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ aufweisen.

4. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Y¹¹ bis Y³⁴ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

5. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Formel I.2

worin
V⁰, V¹, A¹, A², Z¹, W, X¹, X², X³ die angegebene Bedeutung besitzen
L¹¹, L¹², L¹³, L²¹, L²², L²³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten,
X'¹, X'², X'³ unabhängig voneinander eine der zu X¹, X², X³ angegebenen Bedeutungen aufweisen und
W' eine der zu W angegebenen Bedeutungen aufweist.

6. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Formel I.3

worin
V⁰, V¹, A¹, A², A³, Z¹, Z², W, W', X¹, X², X³, X'¹, X'², X'³ die in Anspruch 1 und 5 angegebene Bedeutung besitzen,
L¹¹, L¹², L¹³, L²¹, L²², L²³, L²⁴, L³¹, L³², L³³ unabhängig voneinander H oder F bedeuten.

7. Organosiliziumverbindungen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass V⁰ und V¹ keine Silylgruppe -W-SiX¹X²X³ aufweisen.

8. Verwendung der Verbindungen der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Komponenten flüssigkristalliner Dielektrika für elektrooptische Anzeigeelemente.

9. Flüssigkristallines Dielektrikum für elektrooptische Anzeigeelemente mit mindestens zwei flüssigkristallinen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Komponente eine Verbindung der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.

10. Elektrooptische Anzeigeelemente, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Dielektrikum nach Anspruch 9 enthält.

11. Verwendung von Verbindungen der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Erzeugung von Orientierungsschichten auf Oberflächen für flüssigkristalline Phasen.

12. Verwendung von Verbindungen der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Druckverfahren zur Erzeugung von Orientierungsschichten auf Oberflächen für flüssigkristalline Phasen.

13. Substrat, das gegebenenfalls ein oder mehrere Beschichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 behandelt worden ist.

14. Substrat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ein flächiges Glassubstrat ist.

15. Substrat nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem oder mehreren Indium-Zinn-Oxiden beschichtet worden ist.

16. Elektrooptisches Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere Orientierungsschichten für flüssigkristalline Phasen aufweist, die unter Verwendung von ein oder mehreren Verbindungen der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt worden sind.