[发明专利]化合物和液晶组合物

说明书

本发明提供了一种用于变形螺旋铁电液晶(DHFLC)电光模式装置铁电液晶(FLC)材料，所述FLC材料显示出最佳的电光特性，包括高倾角(38°)、短螺距(120nm)和自发极化(100nC/cmsupgt;2/supgt;)，所述FLC材料包含至少两种组分，其中至少一种FLC组分是式(I)的手性化合物，特别是式(****)的手性化合物，其中Wsubgt;1/subgt;和Wsubgt;2/subgt;是在手性中心具有极性取代基的手性基团，A和B独立地是N原子或CH基团，前提是A或B中的至少一个是N原子。其他各种基团如本文所定义。

相关申请的引用

本申请要求于2022年2月7日向美国专利和商标局提交的第63/307,611号美国临时实用新型专利申请的优先权，其公开内容通过引用的方式特此并入。

技术领域

本公开大体上涉及用于变形螺旋铁电液晶(DHFLC)电光模式装置的铁电液晶(FLC)材料。

背景技术

显示和光子工业的最新趋势要求以入射光的振幅、相位或两者的形式对光进行高速电光调制[1-7]。快速电光幅度调制是高效场序彩色显示器、增强现实/虚拟现实耳机、3D影院等的理想选择。然而，全息显示器、光子学、电信和光开关则需要快速相位调制。快速相位调制对于场序彩色显示器也很重要，它能够将功耗降低至少3倍[1,3,5]。对于这些高分辨率装置来说，在显示小驱动电压的同时具有快速响应时间是很重要的[8,9]。尽管向列液晶被广泛用作显示和光子应用的工作介质，但考虑到当前对快速转换的需求，它们的性能受到其亚毫秒响应时间的限制。在这方面，铁电液晶(FLC)是一个很好的选择。自发极化的存在表明，即使在较小的驱动电压下响应时间也很快，因此FLC已被广泛研究[1,4]。

FLC是手性、倾斜的近晶LC(SmC*)，包含排列成层(近晶层)的分子，其中它们在层内以特定角度(倾角θ)沿一个方向倾斜(倾角θ)。倾斜的分子从一层到另一层形成诱导的超分子螺旋，其轴垂直于层间边界。所述倾斜分子在层中旋转一整圈所需的距离称为螺距(p₀)，其可以有两个符号。每个所述层都具有偶极矩，该偶极矩垂直于倾斜平面(由分子长轴及其在层间边界上的投影限定的平面)定向；由于手性，P_S也可具有两个符号。对映体(手性分子的全镜像异构体)被诱导出相反符号的所述p₀和P_S。不同化学式的对映体可以具有p₀和P_S的四种组合中的任何一种，这取决于所取手性分子的特定化学结构。当在FLC中使用两种或更多种不同的手性化合物时，所述1/p₀和P_S在第一近似中遵循加法定律，也就是说，它们根据浓度和符号按比例汇总。所述螺旋可以通过一些外部因素展开，例如外部电场、与边界表面的相互作用或它们的组合等。

FLC的电光操作可分为两种基本类型，即有螺旋或无螺旋。表面稳定FLC(SSFLC)和双稳定FLC是无螺旋的电光调制，其中螺旋要么通过与边界表面的相互作用而被抑制，要么通过使用扭转符号相反的手性组分((1/p₀)来补偿。当p₀d(其中d是元件间隙)时，所述螺旋抑制更容易实现。另一方面，有螺旋的电光(EO)调制可以进一步分为两个子类：(a)当螺旋在整个电光操作期间总是存在时，如在平面取向的螺旋形变型铁电LC(DHFLC)或克尔效应(垂直取向情况下的DHFLC)，和(b)其中螺旋在没有电场的情况下存在，并且在足够大的电场的存在下展开，如FLC(ESHFLC)中的电抑制螺旋的情况。为了获得所述EO效应，在DHFLC的情况下p₀应当d，且在ESHFLC的情况下p₀≈d。