双介晶化合物和介晶介质制造技术

本发明专利技术涉及式I的双介晶化合物

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双介晶化合物和介晶介质本专利技术涉及式I的双介晶化合物其中R11、R12、MG11、MG12和CG1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专利技术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”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、香蕉型或碟型介晶基团。挠曲电液晶材料在现有技术中已知。挠曲电效应尤其由Chandrasekhar,“LiquidCrystals”，第2版，CambridgeUniversityPress(1992)和P.G.deGennes等人，“ThePhysicsofLiquidCrystals”，第2版，OxfordSciencePublications(1995)描述。在这些显示器中，将胆甾醇型液晶以“均匀卧倒螺旋(uniformlylyinghelix)”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(unpoweredstate)、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。通过式(2)以良好的近似给出光轴的旋转角度(Φ)。其中P0为胆甾醇型液晶的未受干扰的螺距，为展曲挠曲电系数(e展曲)与弯曲挠曲电系数(e弯曲)的平均值E为电场强度且K为展曲弹性常数(k11)与弯曲弹性常数(K33)的平均值[K＝1/2(k11+k33)]且其中称为挠曲-弹性比率。此旋转角度为在挠曲电切换元件中的切换角度的一半。通过式(3)以良好的近似给出此电光效应的响应时间(τ)τ＝[P0/(2π)]2·γ/K(3)其中γ为与螺旋的畸变(distortion)相关的有效粘度系数。存在临界场(Ec)以解开螺旋，其可获自等式(4)Ec＝(π2/P0)·[k22/(ε0·△ε)]1/2(4)其中k22为扭转弹性常数，ε0为真空的电容率且△ε为液晶的介电各向异性。然而，在此模式中，若干问题仍必须加以解决，其难以获得所需均匀定向、寻址所需的不利的高电压(其与常见驱动电子设备不相容)、使对比度退化的并非真正暗的“关闭状态”，和最后但非最不重要的电光特征的明显滞后。可将相对新的显示模式，即所谓的均匀竖立螺旋(USH)模式视为继IPS之后的替代模式，这是因为其可显示甚至与提供广视角的其他显示模式(例如IPS、VA等)相比改进的黑电平(blacklevel)。对于USH模式，如对于ULH模式，已提出挠曲电切换，使用双介晶液晶材料。双介晶化合物通常从现有技术已知(也参见Hori，K.，Iimuro,M.,Nakao,A.，Toriumi，H.,J.Mol.Struc.2004,699,23-29)。术语“双介晶化合物”涉及在分子中包含两个介晶基团的化合物。正如常规介晶那样，取决于它们的结构，它们可形成多个中间相。特别地，式I化合物当添加至向列型液晶介质时诱导第二向列相。术语“介晶基团”在此上下文中是指具有诱导液晶(LC)相行为的能力的基团。包含介晶基团的化合物本身未必一定要展现出LC相。它们也能够仅在与其他化合物的混合物中显示出LC相行为。为简单起见，术语“液晶”在下文中用于介晶材料和LC材料两者。然而，归因于所需的不利地高的驱动电压，手性向列型材料的相对狭窄的相范围和它们的不可逆的切换特性，来自现有技术的材料对于用于当前LCD驱动方案是不兼容的。就USH和ULH模式的显示器而言，需要具有改进的特性的新液晶介质。尤其应针对光学模式优化双折射率(△n)。本文中于等式(5)中定义双折射率△n△n＝ne-no(5)其中ne为非寻常折射率且no为寻常折射率，且平均折射率nav.通过如下等式(6)给出：nav.＝[(2no2+ne2)/3]1/2(6)可使用阿贝折射计测量非寻常折射率ne和寻常折射率no。△n可随后由等式(5)计算。此外，就利用USH或ULH模式的显示器而言，液晶介质的光延迟d*△n(有效)应优选是这样的，以使得满足等式(7)sin2(π·d·△n/λ)＝1(7)其中d为盒厚和λ为光的波长。等式(7)右手边的偏差的本文档来自技高网...

【技术保护点】
式I的双介晶化合物，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 EP 14004451.21.式I的双介晶化合物，其中R11和R12各自独立地是：H、F、Cl、CN、NCS或具有1个至25个C原子的直链或支链烷基，该烷基可未被取代、被卤素或CN单取代或多取代，一个或多个不相邻的CH2基团也可在每次出现时彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-或-C≡C-以氧原子彼此不直接连接的方式替代；具有1个至25个C原子的直链或支链烷基，该烷基可未被取代、被卤素或CN单取代或多取代，MG11和MG12各自独立地是介晶基团，MG11和MG12中的至少一个包含一个、两个或更多个5-原子和/或6-原子环，在包含两个或更多个5-和/或6-原子环的情况下，其中至少两个可以通过2-原子连接基团连接，CG1为中心基团，其中连接基团MG11和MG12的原子的总数为3至17的奇整数，连接基团MG11和MG12的这些原子的中心原子为O原子，优选地，CG1为X11-J-O-K-X12-，其中。J和K各自为-(CH2-)n-，其中n为1至8的整数，并且其中一个或多个H原子任选地可以被F原子替代，X11和X12均为单键或者均为O原子，或彼此独立地选自-CO-O和-O-CO-。2.根据权利要求1的双介晶化合物，其特征在于CG1选自-J-O-K-、-O-J-O-K-O-m、-O-CO-J-O-K-CO-O-和-CO-O-J-O-K-O-CO-，和J-O-K选自-CH2-O-CH2-、-(CH2-)2-O-(CH2-)2-、-(CH2-)3-O-(CH2-)3-和-(CH2-)4-O-(CH2-)4-(CH2-)3-。3.根据权利要求1或2的双介晶化合物，其特征在于R11和R12中的至少一个选自OCF3、CF3、F、Cl和CN。4.根据权利要求1至3中至少一项的双介晶化合物，其特征在于CG1为(-CH2)3-、-CH2-CF2-O-、-O-CF2-CH2-、-CH2-C(O)-O-或-O-C(O)-CH2-。5.一种或多种根据权利要求1至4中至少一项的双介晶化合物在液晶介质中的用途。6.液晶介质，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·韦尔克斯，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE