[发明专利]液晶介质和液晶显示器

说明书

本发明涉及液晶介质，其包含一种或多种选自如权利要求1所述的式I和II化合物的介晶化合物，一种或多种手性化合物和一种或多种可聚合化合物，涉及通过聚合一种或多种可聚合化合物从介质中获得或可获得的复合体系，并且涉及包含该复合体系的液晶显示器，特别是以反射模式操作的显示器。本发明进一步涉及制备复合体系的方法，包含空间选择性聚合。

本发明涉及液晶介质，其包含一种或多种选自下文所述的式I和II化合物的介晶化合物、一种或多种手性化合物和一种或多种可聚合化合物，并涉及通过聚合所述一种或多种可聚合化合物从介质中获得或从介质中可获得的复合体系。此外，本发明涉及包括所得复合体系的液晶显示器，尤其涉及以反射模式操作的显示器。本发明进一步涉及包括介质的空间选择性聚合的制备复合体系的方法。

液晶(LC)显示器在现有技术中是已知的。通常使用的显示器件基于Schadt-Helfrich效应并且包含具有扭曲向列结构的液晶介质，例如具有通常90°的扭转角的TN(“扭曲向列”)盒和具有通常为180°至270°的扭转角的STN(“超级-扭曲向列”)盒。这些显示器中的扭曲结构通常通过向向列型或近晶型LC介质中添加一种或多种手性掺杂剂来实现。

还已知LC显示器，其包含具有手性向列或胆甾醇结构的液晶介质。与TN和STN盒中使用的介质相比，这些介质具有显著更高的扭曲。胆甾型液晶(CLC)表现出圆偏振光的选择性反射，其中光矢量的旋转方向对应于胆甾醇螺旋的旋转方向。CLC显示器对于以反射模式操作特别有用，因为具有合适胆甾节距的胆甾型液晶选择性地反射光，使得它们可以着色并允许避免使用滤色器。

反射波长取决于胆甾螺旋的节距p和胆甾型液晶的平均双折射率，根据下面的等式(1)：

λ_max＝n_mean·p (1)

其中λ_max是选择性反射最大值的波长，n_mean是平均折射率，n_mean＝(n_o+n_e)/2，并且n_o和n_e分别是寻常折射率和非寻常折射率，节距p是CLC的取向轴(指向矢)经历2π旋转的距离。

常规胆甾型液晶显示器(CLC显示器)的实例是所谓的SSCT(“表面稳定化的胆甾型织构”)和PSCT(“聚合物稳定化的胆甾型织构”)显示器。SSCT和PSCT显示器通常包含CLC介质，其具有例如在初始状态下反射具有特定波长的光的平面结构并且其可以通过施加交流电压脉冲而切换成焦锥、光散射结构，反之亦然。在施加更强的电压脉冲时，CLC介质可以切换到垂面的透明状态，在快速切断电压之后它从该状态松弛到平面状态或者在慢速切断之后松弛到焦锥状态。

在平面织构中，发生布拉格反射，其中反射光具有与胆甾螺旋相同的手性。

在焦锥状态下，螺旋轴随机排列，并且由于畴边界处的折射率的不连续空间变化，织构显示光散射。

平面和焦锥构型在没有外部电场的情况下通常是稳定的。平面与焦锥状态之间的电场驱动的织构过渡效应形成CLC显示器的操作基础，其中当CLC的织构从平面转换到焦锥织构时，布拉格反射消失并且由于螺旋轴随机分布，CLC散射入射光。

然而，状态之间的转换通常仅通过垂面状态实现，其中胆甾螺旋通过具有正介电各向异性(Δε>0)的LC分子和垂直电场之间的介电耦合而完全展开。

通常，CLC从平面状态切换到焦锥状态由AC方波的脉冲引起。当施加超过临界值的电压时，CLC将切换到垂面状态。如果快速关闭场，则可以实现向平面状态的后续转换。然而，如果电压缓慢关闭，则CLC的垂面状态可以改变为焦锥状态。在该驱动方案中，从焦锥到平面状态的过渡是通过中间垂面状态完成的。