[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所示的双介晶化合物，

其中，R¹¹、R¹²、MG¹¹、MG¹²和Sp¹具有本文以下给出的含义，涉及式I所示的双介晶化合物在液晶介质中的用途，特别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)被广泛用于信息显示。LCD被用于直观式显示以及投影式显示。用于大多数显示器的电光模式还是具有各种变化的扭曲向列(TN)模式。除了该模式，超扭曲向列(STN)模式和更新的光学补偿弯曲(OCB)模式和具有其各种变化的电控双折射(ECB)模式，例如垂直配向向列相(VAN)模式、带图案的ITO垂直配向向列相(PVA)模式、聚合物稳定化的垂直配向向列相(PSVA)模式和多域垂直配向向列相(MVA)模式，以及其它的模式已经被越来越多地使用。所有这些模式都使用实质上垂直于基板，分别垂直于液晶层的电场。除了这些模式，还有使用实质上平行于基板，分别平行于液晶层的电场的电光模式，像例如平面切换(短IPS)模式(如例如DE 40 00 451和EP 0 588 568中公开的)和边缘场切换(FFS)模式。特别是在后提及的电光模式具有良好的视角特性和改善的响应时间，被越来越多地用于现代桌面监视器，甚至用于TV的显示器和用于多媒体应用，因此与TN-LCD竞争。

继这些显示器之后，使用具有相对短的胆甾醇相螺距的胆甾醇型液晶的新型显示模式已经被提议用于利用所谓的“挠曲电”效应的显示器中。术语“液晶”、“介晶基元(mesomorphic)化合物”或“介晶化合物”(也被简称为“介晶”)是指在合适的温度、压力和浓度条件下可以以介晶相(向列相、近晶相等)，或者特别是作为LC相存在的化合物。非两性介晶化合物包含例如一种或多种棒状、香蕉形或碟形的介晶基团。

挠曲电液晶材料是本领域已知的。Chandrasekhar,"Liquid Crystals",2nd edition,Cambridge University Press(1992)and P.G.deGennes等,"The Physics of Liquid Crystals",第2版,Oxford Science Publications(1995)尤其描述了挠曲电效应。

在这些显示器中，胆甾醇型液晶以“均匀地横放的螺旋”设置(ULH)定向，也由此给该显示类型命名。出于该目的，与向列相材料混合的手性物质诱导螺旋扭曲转化，将材料转化成为手性向列相材料，其相当于胆甾醇型材料。术语“手性”通常用于描述不可与其镜像叠加的对象。“非手性的”(无手性的)对象是与其镜像相同的对象。除非另外明确地指出，术语手性向列相和胆甾醇型在本申请中以相同的意义使用。由手性物质诱导的螺距(P₀)处在与使用的手性材料的浓度成反比的第一近似值中。这种关系的比例常数被称为手性物质的螺旋扭曲力(HTP)，并由公式(1)定义。

HTP≡1/(c·P₀) (1)

其中，

c为手性化合物的浓度。

使用具有一般范围在0.2μm至1μm，优选为1.0μm或更小，特别是0.5μm或更小的短螺距的手性向列相液晶实现了均一横放的螺旋织构，其以其螺旋轴平行于液晶盒的基板，例如玻璃板单向配向。在这种构型中，手性向列相液晶的螺旋轴等同于双折射板的光轴。

如果向该正交于螺旋轴的构型施用电场，那么光轴在盒平面内旋转，类似于铁电液晶的指向矢在表面稳定化的铁电液晶显示器中旋转。挠曲电效应的特征在于一般范围在6μs至100μs的快速响应时间。其另外的特征是出色的灰度等级能力。

场诱导了指向矢中的展开弯曲结构，其与光轴中的倾角相适应。轴的旋转角处于与电场强度成线性正比的第一近似值中。当液晶盒位于交叉偏振光镜之间且在未启动状态下光轴与偏光镜之一的吸收轴成22.5°角时，见到最佳的光学效应。这个22.5°的角也是理想的电场旋转角，这样通过反转电场，光轴旋转45°，并且通过适当的选择螺旋轴的优选方向的相对取向、偏光镜的吸收轴和电场的方向，光轴可以由平行于一个偏光镜切换至两个偏光镜之间的中心角。然后当光轴切换的总角度为45°时，达到最佳的对比度。在这种情况下，如果光延迟，即液晶和盒间隙的有效双折射的结果被选择作为波长的四分之一，那么设置可以用作可切换的四分之一波片。除非另外明确地指出，在该情况下，波长是指550nm，就该波长而言，人眼的敏感度最高。

光轴的旋转角(Φ)由公式(2)很近似地给出，