[发明专利]双介晶化合物和介晶介质

说明书

本发明涉及式I的双介晶化合物

其中R¹¹、R¹²、MG¹¹、MG¹²和Sp¹具有下文中所给出的含义，涉及式I的双介晶化合物在液晶介质中的用途，和尤其涉及包含根据本发明的液晶介质的挠曲电液晶器件。

液晶显示器(LCD)被广泛地用于显示信息。LCD用于直视显示器以及投影型显示器。用于大多数显示器的光电模式仍然是扭曲向列(TN)模式及其各种变体。除此模式外，已越来越多地使用超扭曲向列(STN)模式和最近的光补偿弯曲(OCB)模式和电控双折射(ECB)模式和它们的各种变体(例如垂直配向向列(VAN)、图案化ITO垂直配向向列(PVA)、聚合物稳定化垂直配向向列(PSVA)模式和多域垂直配向向列(MVA)模式以及其它)。所有这些模式均使用实质上垂直于基板，或液晶层的电场。除这些模式外，还存在采用实质上平行于基板，或液晶层的电场的光电模式，例如平面内切换(短IPS)模式(如例如DE4000451和EP0588568中所公开)和边缘场切换(FFS)模式。特别是之后提及的具有良好视角性质和改进的响应时间的光电模式正越来越多地用于现代桌上型监视器的LCD，和甚至用于TV和多媒体应用的显示器，且因此与TN-LCD进行竞争。

进一步就这些显示器而言，已提出将使用具有相对较短胆甾醇型螺距的胆甾醇型液晶的新显示模式用于利用所谓的“挠曲电(flexo-electric)”效应的显示器中。术语“液晶”、“介晶型(mesomorphic)化合物”或“介晶化合物”(也简称为“介晶”)是指在适合的温度、压力和浓度条件下可以中间相(向列型、近晶型等)或特别地以LC相存在的化合物。非两亲性介晶化合物包含例如一个或多个棒状、香蕉型或盘状介晶基团。

挠曲电液晶材料在现有技术中已知。挠曲电效应尤其由Chandrasekhar,“Liquid Crystals”，第2版，Cambridge University Press(1992)和P.G.deGennes等人，“The Physics of Liquid Crystals”，第2版，Oxford Science Publications(1995)描述。

在这些显示器中，将胆甾醇型液晶以“均匀卧倒螺旋(uniformly lying helix)”排列(ULH)定向，这也给予此显示模式以其名称。为此目的，与向列型材料混合的手性物质诱导螺旋扭转，将该材料转化为手性向列型材料，其等同于胆甾醇型材料。术语“手性”通常用于描述这样的对象，其在其镜像上不可重叠。“非手性”对象为与它们的镜像相同的对象。除非另外明确陈述，否则在本申请中，术语手性向列型和胆甾醇型同义地使用。由手性物质诱导的螺距(P₀)与所用手性材料的浓度(c)第一近似成反比。此关系的比例的常数称为手性物质的螺旋扭转力(HTP)并通过等式(1)定义

HTP≡1/(c·P₀)(1)

其中

c为手性化合物的浓度。

使用具有短螺距的手性向列型液晶来实现均匀卧倒螺旋织构，该螺距通常在0.2μm至1μm范围内，优选为1.0μm或更小，特别是0.5μm或更小，该手性向列型液晶与平行于液晶盒的基板(例如玻璃板)的其螺旋轴单向配向。在此结构中，手性向列型液晶的螺旋轴等同于双折射板的光轴。

若电场垂直于螺旋轴施加到此结构中，则光轴在盒的平面中旋转，类似于铁电液晶的指向矢在表面稳定铁电液晶显示器中旋转。挠曲电效应通过通常在6μs至100μs范围内的快速响应时间来表征。其进一步特征在于优异的灰阶能力。

该场在指向矢中诱导展曲弯曲结构，其通过光轴中的倾斜角调节。轴的旋转角度与电场强度第一近似成正比且成线性比例。当液晶盒置放在正交偏光器之间，且光轴处于无动力状态(unpowered state)、与偏光器中的一个的吸收轴成22.5°的角度时，所见的光学效应最佳。此22.5°的角度也是电场的理想旋转角度，因而，通过电场的反转，光轴旋转45°，并通过适当选择螺旋的轴、偏光器的吸收轴的优选方向与电场方向的相对定向，光轴可从平行于一个偏光器切换为在两个偏光器之间的中心角。当光轴切换的总角度为45°时，则实现最佳对比度。在该情况下，该配置可用作可切换的四分之一波片，其条件为光延迟(即液晶的有效双折射与盒厚的乘积)选定为波长的四分之一。除非另外明确陈述，否则在此上下文中，所提及的波长为550nm，人眼对该波长的灵敏度最高。