[发明专利]包含氢化甘菊环结构的液晶分子

说明书

本发明涉及基于氢化甘菊环结构的化合物、使用所述基于氢化甘菊环结构的化合物配制液晶介质的方法、包含至少一种所述化合物的液晶介质、包含至少两种液晶化合物的液晶介质-其中至少一种所述化合物是基于氢化甘菊环结构的化合物，并且涉及包含这些液晶介质的液晶显示器，优选光电显示器。

可以通过外部施加的电压改变包含表现出液晶特性的化合物的液晶和液晶介质的光学性能。因此，这类介质被特别用作显示设备中的电介质。基于液晶的光电器件已经被公知几十年。液晶介质的各种物理效应可用于显示目的，例如动态散射、DAP(排列相变形)、VA(垂直排列相)和MVA(多畴垂直排列相)、ECB(电控制的双折射)、TN(扭转向列)结构、STN(超扭转向列)结构、SBE(超双折射效应)、OMI(光学模式干涉)和IPS(面内转换)。

最常用的显示设备是TN或所谓的Schadt-Helfrich元件。两个透明片或板例如优选玻璃的内表面被结构透明电极层，通常是溅射到表面上的铟锡氧化物涂覆。电极层的结构对应于显示段。在这些层之间放置液晶混合物，该混合物的层厚度约为3μm-10μm。将具有脊形表面结构的聚合物层置于每一电极层与液晶介质之间以赋予较好的取向，与液晶材料接触的两个层中的脊相互垂直。排列指向矢(指向取向方向的矢量)因此在液晶介质中产生90°旋转(“扭转向列元件”)。更高程度的旋转例如180°或270°(“超扭转向列元件”)也是可以的并且是优选的，这类元件廉价并且在较低的视角和较慢的转换时间下提供了高分辨率。将正交偏振器板加到所述透明片的外表面上。由于排列指向矢旋转和因此光的偏振面通过该层排列，所以整个组件传输光。一旦外部电压被施加在电极上，就出现液晶的重新取向，指向矢指在与所述元件平面垂直的方向上。偏振的方向不再旋转，并且所述元件中电极之间的区域呈现黑色。

液晶介质通常包含至少一种液晶化合物，并且在本发明的上下文中也被称为液晶材料。液晶材料通常必须具有优良的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射优良的稳定性。此外，液晶材料应该具有低的粘度，尤其是旋转粘度，并且在元件中产生短的响应时间、低的阈电压和高的对比度。此外，它们应该在常规的工作温度，即在高于和低于室温的最宽可能范围内具有合适的液晶态，例如用于上述元件的向列型液晶态。由于液晶被通常作为多种组分的混合物使用，因此重要的是这些组分彼此容易混溶。另一些性能例如电阻率、介电和光学各向异性必须满足取决于元件类型和应用领域的各种要求。因此，用于扭转向列元件的材料必须具有正性介电各向异性和高电阻率。

例如，具有大的正性介电各向异性、宽的向列相温度范围、高电阻率以及优良的UV和温度稳定性的液晶介质被希望用于包含用于转换单个像素的集成非-线型元件的矩阵液晶显示器。这类矩阵液晶(MLC)显示器是已知的。可用于单个像素单独转换的非-线型元件可以是无源元件例如变阻器或二极管，或者有源元件例如晶体管。后一情形被称为“有源矩阵液晶显示器(AM-LCD)”。

在TFT(薄膜晶体管)显示器中，利用的光电效应通常是TN效应。区别在包括复合半导体例如CdSe的TFT与基于多晶或无定形硅的TFT之间产生。

TFT矩阵被施加在显示器的一个玻璃板的内侧，而另一个玻璃板在其内侧带有透明反电极。与像素电极的尺寸相比，TFT非常小并且基本对图像没有负面影响。该技术也可以扩展到其中红色、绿色和蓝色滤光器的嵌合体(mosaic)以使得每一滤光器元件位于可转换的像素对面的方式排列的全色相容的显示器。TFT显示器通常如同带有正交偏振器的TN元件那样工作并且是背光的。

这类MLC显示器被用作笔记本电脑、电视(袖珍TV)或者汽车或飞机结构中的显示器。除了与对比度和响应时间的视角相关性有关的问题之外，由于液晶混合物不充足的电阻率，因此在这些MLC显示器中还出现了困难。伴随着降低的电阻率，MLC显示器的对比度下降，并且可能出现“图像粘结”的问题。由于与显示器内表面的相互作用，在MLC显示器的使用寿命期间液晶混合物的电阻率通常下降，因此为了获得可接受的使用寿命，高的(初始)电阻率非常重要。特别地在具有低阈电压的混合物的情形中，迄今由于具有高的正性介电各向异性的液晶材料而因此难以获得非常高的电阻率。Δε大多数也具有增大的导电率。还希望的是伴随着增加的温度和在加热和/或UV曝光之后，电阻率尽可能少地降低。只有当液晶混合物具有小的旋转粘度时，才可能实现短的显示器响应时间。对于显示器的低温应用例如户外、汽车或飞机应用而言，需要即使在低温下也不会出现结晶或者转变为近晶相，并且粘度的温度相关性尽可能低。