CN107075370B

CN107075370B - 光调制元件

Info

Publication number: CN107075370B
Application number: CN201580060212.1A
Authority: CN
Inventors: B·菲尔布兰茨; M·克鲁姆韦德; S·斯米诺娃斯基
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: TW201632972A; KR20170078834A; TWI710840B; CN107075370A; JP2017534923A; EP3215892A1; US20170343847A1; EP3215892B1; WO2016070952A1

Abstract

本发明涉及一种光调制元件，其包含夹在两个基板(1)间的胆甾醇型液晶介质，各基板提供有电极结构(2)，其中该基板中的至少一个额外提供有配向层(3)，其提供有由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。本发明另外涉及一种制造所述光调制元件的方法，和所述光调制元件在各类光学和电光器件(诸如电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件和光学信息储存器件)中的用途。

Description

光调制元件

本发明涉及一种光调制元件，其包含夹在两个基板(1)间的胆甾醇型液晶介质，各基板提供有电极结构(2)，其中该基板中的至少一个额外提供有配向层(3)，该配向层提供有由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。本发明另外涉及一种制造所述光调制元件的方法，和所述光调制元件在各类光学和电光器件(诸如电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件和光学信息储存器件)中的用途。

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基本上垂直于基板，或液晶层的电场。除这些模式外，还存在采用基本上平行于基板，或液晶层的电场的光电模式，例如平面内切换(简称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节距的胆甾醇型液晶的新显示模式用于利用所谓的“弯电”效应的显示器中，其尤其描述在Meyer等人，Liquid Crystals 1987，58,15；Chandrasekhar,“Liquid Crystals”，第2版，CambridgeUniversity Press(1992)；和P.G.deGennes等人，“The Physics of Liquid Crystals”，第2版，Oxford Science Publications(1995)中。

采用弯电效应的显示器通常特征在于快速的响应时间(通常在500μm至3ms的范围内)，且另外特征在于优异的灰阶能力。

在这些显示器中，胆甾醇型液晶为例如以“均匀卧式螺旋”配置(ULH)进行定向，此显示器模式也以此命名。出于此目的，与向列材料混合的手性物质诱导了螺旋扭转，同时将该材料转变成等效于胆甾醇材料的手性向列材料。

均匀卧式螺旋织构是使用具有短节距(通常是在0.2μm至2μm的范围内，优选为1.5μm或更小，特别为1.0μm或更小)的手性向列型液晶实现，该手性向列型液晶与液晶盒中其平行于基板的螺旋轴单向配向。在该配置中，手性向列型液晶的螺旋轴等效于双折射板的光轴。

若以垂直于螺旋轴的方式对此配置施加电场，则光轴在盒的平面中旋转，这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的旋转。

在利用弯电模式的液晶显示器中，倾斜角(Θ)描述光轴在盒x-y平面中的旋转。存在两种利用该效应产生白色和黑暗状态的基本方法。这两种方法间的最大差别在于所需的倾斜角和在零场状态下偏振器的透射轴相对ULH的光轴的定向。下文参照图1和2简要描述该两种不同的方法。

“Θ模式”(说明于图2中)与“2Θ模式”(显示于图1中)间的主要差别在于在零电场状态下液晶的光轴平行于偏振器轴之一(在2Θ模式的情况下)或与一偏振器的轴成22.5°角(在Θ模式的情况下)。2Θ模式相对于Θ模式的优点在于液晶显示器在不对盒施加电场时显示黑色。然而，该Θ模式的优点在于e/K可更低，因为该模式相较2Θ模式仅需要一半切换角。

通过式(1)以良好近似值给定光轴的旋转角(Φ)，

tanΦ＝ēP₀E/(2πK) (1)

其中

P₀为胆甾醇型液晶的未受干扰的节距，

ē为展曲弯电系数(e_展曲)与弯曲弯电系数(e_弯曲)的平均值[ē＝1/2(e_展曲+e_弯曲)]，

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

ē/K称为挠曲(flexo)-弹性比率。

此旋转角度为在弯电切换元件中的切换角度的一半。

通过式(2)以良好的近似值给出此电光效应的响应时间(τ)

τ＝[P₀/(2π)]²·γ/K (2)

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(E_c)以解开螺旋，其可获自等式(3)

E_c＝(π²/P₀)·[k₂₂/(ε_0.Δε)]^1/2 (3)

其中

k₂₂为扭转弹性常数，

ε₀为真空的电容率且

Δε为液晶的介电各向异性。

然而，阻碍大规模生产ULH显示器的主要障碍在于其配向是固有地不稳定的并且没有单一表面处理(平面、垂面或倾斜)提供能量稳定状态(具有ULH织构的额外的定向性)。由于此，获得高品质暗状态是困难的，这是由于在使用常规盒时存在大量缺陷。

用以改良ULH配向的尝试主要涉及表面或本体聚合物网络上的聚合物结构，例如以下中所描述：Appl.Phys.Lett.2010、96、113503“Periodic anchoring condition foralignment of a short pitch cholesteric liquid crystal in uniform lying helixtexture”；

Appl.Phys.Lett.2009，95，011102，“Short pitch cholesteric electro-optical device based on periodic polymer structures”；

J.Appl.Phys.2006，99，023511，“Effect of polymer concentration onstabilized large-tilt-angle flexoelectro-optic switching”；

J.Appl.Phys.1999，86，7，“Alignment of cholesteric liquid crystals usingperiodic anchoring”；

Jap.J.Appl.Phys.2009，48，101302，”Alignment of the Uniform Lying HelixStructure in Cholesteric Liquid Crystals”或US 2005/0162585 A1。

Carbone等人在Mol.Cryst.Liq.Cryst.2011，544,37-49中提出另一种改良ULH配向的尝试。作者利用通过双光子激发激光-光刻法工艺使UV可固化材料固化所产生的表面浮雕(relief)结构来促进形成稳定ULH织构。

然而，所有上述尝试均需要不利的加工步骤，其特别不与通常已知用于大规模生产LC器件的方法相容。

因此，本发明的一个目的是提供一种替代性或优选改良的ULH模式的弯电光调制元件，其没有现有技术的缺点，且优选具有上下文所提及的优点。

这些优点尤其是有利的高切换角、有利的快速响应时间、寻址所需的有利的低电压、与常用驱动电子件相容、和最后有利的真正黑暗的“关闭状态”，其应当通过ULH织构的长期稳定配向实现。

本领域技术人员可由以下详细描述立即明了本发明的其他目的。

出人意料地，本发明人已发现，可通过提供如权利要求1所限定的光调制元件来实现上文所限定目的中的一个或多个。

特别地，与现有技术的器件相比，本发明光调制元件中胆甾醇型液晶材料的ULH织构的稳定性显著改良，且最终得到经改良的黑暗“关闭”状态。

术语和定义

术语“液晶”、“液晶态化合物(mesomorphic compound)”或“介晶化合物”(也简称为“介晶”)意指在合适温度、压力和浓度的条件下可作为中间相(向列相、近晶相等)或特别是作为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、香蕉形或盘状介晶基团。

在此上下文中，术语“介晶基团”意指具有诱导液晶(LC)相行为的能力的基团。包含介晶基团的化合物本身并不一定必须展现出LC相。它们也可仅在与其他化合物的混合物中展示出LC相行为。为简明起见，术语“液晶”在下文中用于介晶材料和LC材料二者。

贯穿本申请，术语“芳基和杂芳基”涵盖可为单环或多环的基团，即，它们可具有一个环(例如，苯基)或两个或更多个环，其也可以是稠合的(例如，萘基)或共价连接(例如，联苯)，或含有稠环和连接环的组合。杂芳基含有一个或多个优选选自O、N、S和Se的杂原子。特别优选的是具有6至25个C原子的单环、双环或三环芳基、和具有2至25个C原子的单环、双环或三环杂芳基，其任选地含有稠环且任选地被取代。进一步优选的是5-、6-或7元芳基和杂芳基，其中此外，一个或多个CH基团可由N、S或O以使O原子和/或S原子彼此不直接连接的方式替代。优选的芳基基团例如为苯基、联苯基、三联苯基、[1,1':3',1”]-三联苯-2'-基、萘基、蒽基、联二萘基、菲基、芘、二氢芘、

二萘嵌苯、并四苯、并五苯、苯并芘、芴、茚、茚并芴、螺联芴(spirobifluorene)等，更优选1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、1,4-亚三联苯基。

优选的杂芳基基团例如为5-元环，例如吡咯、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、呋喃、噻吩、硒吩、噁唑、异噁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、6-元环，例如吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、1,3,5-三嗪、1,2,4-三嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4,5-四嗪、1,2,3,4-四嗪、1,2,3,5-四嗪或稠合基团，例如吲哚、异吲哚、吲嗪、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、嘌呤、萘并咪唑、菲并咪唑、吡啶并咪唑、吡嗪并咪唑、喹喔啉并咪唑、苯并噁唑、萘并噁唑、蒽并噁唑、菲并噁唑、异噁唑、苯并噻唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、二苯并呋喃、喹啉、异喹啉、蝶啶、苯并-5,6-喹啉、苯并-6,7-喹啉、苯并-7,8-喹啉、苯并异喹啉、吖啶、吩噻嗪、吩噁嗪、苯并哒嗪、苯并嘧啶、喹喔啉、吩嗪、萘啶、氮杂咔唑、苯并咔啉、菲啶、菲咯啉、噻吩并[2,3b]噻吩、噻吩并[3,2b]噻吩、二噻吩并噻吩、异苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并噻二唑噻吩，或者这些基团的组合。杂芳基基团还可以被烷基、烷氧基、硫代烷基、氟、氟代烷基或其他芳基或杂芳基基团取代。

在本申请的上下文中，术语“(非芳族)脂环基团和杂环基”既涵盖饱和的环，即仅含有单键的那些，还涵盖部分不饱和的环，即也可以包含多重键的那些。杂环含有一个或多个杂原子，优选选自Si、O、N、S和Se。(非芳族)脂环基团和杂环基团可为单环的，即仅含一个环(例如环己烷)，或者是多环的，即含有多个环(例如十氢化萘或者双环辛烷)。特别优选饱和的基团。此外优选具有3-25个C原子的单-、双-或三环状基团，其任选含有稠合环且为任选取代的。进一步优选的是5-、6-、7-或8-元碳环基团，其中另外，一个或多个C原子可被Si替代和/或一个或多个CH基团可被N替代和/或一个或多个不相邻的CH₂基团可被-O-和/或-S-替代。优选的脂环基团和杂环基团例如为5-元基团，例如环戊烷、四氢呋喃、四氢噻吩、吡咯烷；6-元基团，例如环己烷、硅杂环己烷(silinane)、环己烯、四氢吡喃、四氢噻喃、1,3-二噁烷、1,3-二噻烷、哌啶；7-元基团，例如环庚烷；和稠合基团，例如四氢化萘、十氢化萘、茚满、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基，更优选地1,4-亚环己基、4,4’-双亚环己基、3,17-十六氢-环戊并[a]菲，其任选地经一个或多个相同或不同的基团L取代。尤其优选的芳基-、杂芳基-、脂环族-和杂环基团为1,4-亚苯基、4,4’-亚联苯基、1,4-亚三联苯基、1,4-亚环己基、4,4’-双亚环己基和3,17-十六氢-环戊并[a]菲,其任选地经一个或多个相同或不同的基团L取代。

上文提及的芳基-、杂芳基-、脂环族-和杂环基团的优选取代基(L)是例如溶解度促进基团(例如烷基或烷氧基)和吸电子基团(例如氟、硝基或腈)。特别优选的取代基是例如F、Cl、CN、NO₂、CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、COCH₃、COC₂H₅、COOCH₃、COOC₂H₅、CF₃、OCF₃、OCHF₂或OC₂F₅。

上文及下文的“卤素”表示F、Cl、Br或I。

上文及下文的术语“烷基”、“芳基”、“杂芳基”等还涵盖多价基团，例如亚烷基、亚芳基、杂亚芳基等。术语“芳基”表示芳香族碳基团或由其衍生的基团。术语“杂芳基”表示含有一个或多个杂原子的根据上文定义的“芳基”。

优选的烷基是例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、十二烷基、三氟甲基、全氟-正丁基、2,2,2-三氟乙基、全氟辛基、全氟己基等。

优选的烷氧基是例如甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十二烷氧基。

优选的烯基是例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基。

优选的炔基是例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、辛炔基。

优选的氨基是例如二甲基氨基、甲基氨基、甲基苯基氨基、苯基氨基。

通常，术语“手性”用于描述这样的对象，其在其镜像上不可重叠。

“非手性”(无手性)对象是与其镜像相同的对象。

除非另外明确描述，否则术语“手性向列”和“胆甾醇型”在本申请中同义地使用。由手性物质诱导的节距(P₀)与所用手性材料的浓度(c)以第一近似成反比。此关系的比例常数称为手性物质的螺旋扭转力(HTP)且由等式(5)限定：

HTP≡1/(c·P₀) (5)

其中

c是手性化合物的浓度。

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。正如常规介晶一样，它们可形成许多中间相，取决于它们的结构。特别地，在添加至向列液晶介质中时，双介晶化合物可诱导第二向列相。双介晶化合物也称作“二聚体液晶”。

“光刻胶”是用于若干种工业方法(诸如光刻法和照相凸版)中，以在表面上形成图案化涂层的光感材料。最重要的光类型包括UV、和汞蒸气灯中波长分别为436nm和365nm的g线和I线。

“紫外(UV)光”为波长在约400nm与200nm范围内的电磁辐射。

“正性光刻胶”或“正型(positive tone)光刻胶”是一类其中暴露于光的光刻胶部分变得可溶于光刻胶显影剂中的光刻胶。未暴露的光刻胶部分保持不可溶于光刻胶显影剂中，并且在此情形下相当于光刻胶掩模。

“负性光刻胶”或“负型光刻胶”是一类其中暴露于光的光刻胶部分变得不可溶于光刻胶显影剂中，并且在此情形下相当于光刻胶掩模的光刻胶。光刻胶的未暴露的部分被光刻胶显影剂溶解。

光刻法工艺中使用“光刻胶显影剂”来在晶片表面上产生投射于光刻胶上的图案化图像。显影剂通常为用有机胺(诸如TMAH)或无机盐(诸如氢氧化钾)配制而成的碱性水溶液。

术语“条带”特别涉及具有笔直、弯曲或曲折图案的条带，但不限于此。此外，条带的外部形状或横截面包括但不限于三角形、圆形、半圆形或四边形。

术语“基本上平行”也涵盖它们彼此的平行度具有细小偏差的条带图案，诸如相对于它们彼此的取向偏差小于10°，优选小于5°，特别小于2°。

“配向”或“定向”涉及材料(诸如小分子或大分子的片段)的各向异性单元在称作“配向方向”的共同方向上的配向(定向排序)。在液晶材料的配向层中，液晶指向矢与配向方向一致，以使配向方向对应于材料的各向异性轴的方向。

例如液晶材料层中的术语“平面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)基本上平行(约180°)于层的平面定向。

例如液晶材料层中的术语“垂面定向/配向”意指一定比例的液晶分子的长分子轴(在棒状化合物的情形下)或短分子轴(在盘状化合物的情形下)相对于层的平面以约80°至90°的角θ(“倾斜角”)定向。

除非另有明确说明，否则本申请中通常提及的光波长为550nm。

本文中的双折射率Δn如等式(6)所限定

Δn＝n_e-n_o (6)

其中n_e为非寻常折射率且n_o为寻常折射率，且平均折射率n_av.由下列等式(7)给出。

n_av.＝[(2n_o ²+n_e ²)/3]^1/2 (7)

非寻常折射率n_e和寻常折射率n_o可使用Abbe折射计测量。随后可由等式(6)计算Δn。

在本申请中，术语“介电正性”用于Δε>3.0的化合物或组分，“介电中性”用于-1.5≤Δε≤3.0的化合物或组分且“介电负性”用于Δε<-1.5的化合物或组分。Δε是以1kHz的频率和在20℃下测定。各化合物的介电各向异性由各单一化合物在向列型主体混合物中的10％溶液的结果测定。在各化合物在主体介质中的溶解度小于10％的情况下，则将其浓度减少二分之一，直至所得介质足够稳定以至少允许测定其特性。然而，优选地，将浓度保持在至少5％以保持尽可能高的结果显著性。测试混合物的电容是在具有垂面和沿面配向二者的盒中测定。该两种类型盒的盒厚为约20μm。所施加电压是频率为1kHz的矩形波且均方根值通常为0.5V至1.0V，然而其始终经选择以低于各个测试混合物的电容阈值。

Δε定义为(ε_||-ε_⊥)，而ε_av.为(ε_||+2ε_⊥)/3。

由在添加所关注化合物后主体介质的各个值的变化来测定化合物的介电电容率。将该值外推至100％的所关注化合物的浓度。主体混合物公开在H.J.Coles等人，J.Appl.Phys.2006，99，034104中且具有表1中所给出的组成。

化合物	浓度
		F-PGI-ZI-9-ZGP-F	25％
F-PGI-ZI-11-ZGP-F	25％
		FPGI-O-5-O-PP-N	9.5％
FPGI-O-7-O-PP-N	39％
		CD-1	1.5％

表1:主体混合物组成

此外，如C.Tschierske,G.Pelzl和S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中给出的定义应适于与本申请中的液晶材料有关的未定义术语。

附图简述

图1显示了“2Θ模式”的示意图。

图2显示了“Θ模式”的示意图。

图3显示了根据本发明的光调制元件的示意图。其详细显示了两个基板(1)、电极结构(2)、配向层(3)和由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。出于简化的原因，略去胆甾醇型液晶介质层。

可以看出，组装盒的设置是镜像的。

图4显示根据本发明的光调制元件的另一实施方案的示意图。其详细显示了两个基板(1)、电极结构(2)、配向层(3)和由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。出于简化的原因，略去胆甾醇型液晶介质层。

具体实施方式

在一优选实施方案中，光调制元件包含夹在两个基板(1)间的胆甾醇型液晶介质，各基板提供有电极结构(2)，其中该基板中的至少一个额外提供有配向层(3)，其提供有由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。

在另一优选实施方案中，光调制元件包含夹在两个基板(1)间的胆甾醇型液晶介质，各基板提供有电极结构(2)，其中两个基板均额外提供有配向层(3)，其提供有由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)。

根据本发明，该基板可各自且彼此独立地尤其由聚合物材料组成、由金属氧化物(例如ITO)组成或由玻璃或石英板组成，优选各自且彼此独立地由玻璃和/或ITO组成，特别是由玻璃/玻璃组成。

合适且优选的聚合物基板为例如环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN))、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸酯(PC)或三乙酰纤维素(TAC)的膜，非常优选是PET或TAC膜。PET膜以商品名

商购自例如DuPont Teijin Films。COP膜以商品名

或

商购自例如ZEONChemicals L.P.。COC膜以商品名

商购自例如TOPAS Advanced Polymers Inc.。

该基板层可通过例如隔离物或层中的突出结构使彼此保持限定的间隔。典型的隔离物材料是专家通常已知的，并且选自例如塑料、二氧化硅、环氧树脂等。

在一优选实施方案中，该基板被配置为彼此间隔在约1μm至约50μm的范围内，优选彼此间隔在约1μm至约25μm的范围内，和更优选在约1μm至约15μm的范围内。因此，胆甾醇型液晶介质层位于间隙中。

在一优选实施方案中，光调制元件包含电极结构，其能够允许施加电场，其与基板或胆甾醇型液晶介质层基本上垂直。

优选地，光调制元件包含作为电极层提供于整个基板和/或像素区域上的电极结构。

合适的电极材料是专家通常已知的，例如由金属或金属氧化物(诸如，例如根据本发明优选的透明铟锡氧化物(ITO))制成的电极结构。

ITO薄膜通常通过物理气相沉积、电子束蒸发或溅射沉积技术沉积于基板上。

优选地，光调制元件的电极与切换元件(诸如薄膜晶体管(TFT)或薄膜二极管(TFD))相关联。

在一优选实施方案中，光调制元件包含至少一个配向层，其诱导与相邻液晶分子的垂面配向，且其是提供于电极结构或电极层上。

典型的配向层材料是专家通常已知的，诸如例如由烷氧基硅烷、烷基三氯硅烷、CTAB或聚酰亚胺(诸如，例如可从例如Nissan商购的SE-5561)制成的层。

配向层材料可通过常规的涂布技术(如旋涂、辊涂或刮涂)施加至基板或电极层上。也可通过为专家所知的常规的印刷技术，诸如例如丝网印刷、平版印刷、卷到卷印刷(reel-to-reel printing)、凸版印刷、凹版印刷、轮转凹版印刷、柔性版印刷、雕刻凹版印刷、移印、热封印刷、喷墨印刷或借助打印机(stamp)或印刷板的印刷，将其施加至基板或电极层。

实现垂面配向的其他适合方法描述于例如J.Cognard的Mol.Cryst.Liq.Cryst.78，附录1，1-77(1981)中。

根据本发明的光调制元件包含至少一个配向层，其提供有由基本上平行的条带组成的光刻胶图案。所述光刻胶图案可经由通常已知的光刻法工艺由合适的光刻胶层(其提供于配向层上)获得。

合适的光刻胶、结构面漆和光隔离物材料是专家通常已知的，并且可选自负型或正型光刻胶。

合适的正型光刻胶的实例可商购自AZ Electronic Materials(例如RFP系列、TFP系列、SZP系列、HKT系列、SFP系列)、MicroChem(例如PMMA系列)、Dow(例如S1800系列或SPR-220)和Microresist Technology(例如ma-P1200系列)。

合适的负型光刻胶的实例可商购自AZ Electronic Materials(例如CTP系列、ANR系列)、MicroChem(例如SU-8系列或KMPR系列)、Dow(例如UVN-30)和MicroresistTechnology(例如ma-N 1400系列或ma-N 2400系列)。

合适的光隔离物和结构面漆材料的实例可商购自JSR Corp.(例如Optmer NN系列、Optmer PC系列)。

光刻胶可通过常规的涂布技术(如旋涂、辊涂或刮涂)施加至配向层上。也可通过为专家所知的常规的印刷技术，诸如例如丝网印刷、平版印刷、卷到卷印刷、凸版印刷、凹版印刷、轮转凹版印刷、柔性版印刷、雕刻凹版印刷、移印、热封印刷、喷墨印刷或借助打印机(stamp)或印刷板的印刷将其施加至基板。

也可将光刻胶溶解于合适的溶剂中。接着，例如通过旋涂或印刷或其他已知技术，将该溶液涂布或印刷至基板上，并然后在聚合之前蒸发除去该溶剂。在大多数情况中，加热该混合物以促进溶剂的蒸发是合适的。

可使用例如标准有机溶剂作为溶剂。该溶剂可选自例如醚，诸如THF；酮，诸如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮或环己酮；乙酸酯，诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯或乙酰乙酸甲酯；醇，诸如甲醇、乙醇或异丙醇；芳族溶剂，诸如甲苯或二甲苯；卤化烃，诸如二-或三氯甲烷；二醇或它们的酯，诸如PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯)、γ-丁内酯等。也可使用上述溶剂的二元、三元或更高元的混合物。

所施加光刻胶的层厚度可在30至900nm的范围，优选在50至600nm的范围内，更优选在75至400nm的范围内，特别是在100至250nm的范围内变化。相应地，根据本发明的光调制元件中光刻胶图案的周期性基本上平行的条带的高度可在30至900nm的范围，优选在50至600nm的范围内，更优选在75至400nm的范围内，特别是在100至250nm的范围内变化。

在大多数情形下，加热经光刻胶涂布的基板(所谓的预焙)以促进溶剂的蒸发(通常在90至120℃下在热板上持续30至90秒)是合适的。

预焙后，通过合适的光掩模将光刻胶暴露于光化辐射。暴露于光导致容许通过合适光刻胶显影剂移除一些光刻胶的化学变化。详细地，照射后，经照射的正性光刻胶区域变得可溶于显影剂中，并且未暴露的正性光刻胶聚合并变得不可溶于显影剂中。在施加负性光刻胶的情形下，未暴露的区域可溶于显影剂中，并且暴露的负性光刻胶聚合并变得不可溶于显影剂中。

合适的光刻胶显影剂可选自有机或无机显影剂，诸如例如可商购自AZElectronic Materials(AZ 300MIF、AZ 326MIF、AZ 330MIF、AZ 405MIF、AZ 726MIF、AZ833MIF、AZ显影剂、AZ 400K显影剂、AZ 421K显影剂)或Microresist Technology(例如mr-Dev600)。

光化辐射意指以光，优选为UV光照射。

可通过UV带通滤波器调整辐射波长。照射波长优选在250nm至450nm范围内，更优选在320nm至390nm范围内。尤其优选的是约365nm的照射波长。

可使用例如单一UV灯作为UV辐射源。当使用高灯功率时，可缩短固化时间。UV辐射的另一可行光源为激光。

固化时间尤其取决于光刻胶的反应性、经涂布的层的厚度和UV灯的功率。固化时间优选≤5分钟，非常优选≤3分钟，最优选≤1分钟。就大量生产而言，优选为≤30秒的短固化时间。

合适的UV辐射功率优选在5至200mWcm^-2范围内，更优选10至175mWcm^-2范围内且最优选15至150mWcm^-2范围内。

关于施加的UV辐射并且作为时间的函数，合适的UV剂量优选在25至7200mJcm^-2范围内，更优选500至7200mJcm^-2范围内且最优选3000至7200mJcm^-2范围内。

根据本发明，照射是通过仅将光刻胶层的不同部分暴露于光化辐射而进行。这可通过例如专家通常所已知的掩模技术实现，如例如通过使用光掩模，优选使用条带掩模。

如上所述，光刻胶图案的结构直接源自所用的光掩模。优选地，光掩模或光刻胶图案经选择，以同时使得条带间的间隙与条带的宽度相同，并且相当于所施加胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的一半。例如，就螺旋节距为1μm的胆甾醇型液晶材料而言，优选由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案，其条带间的间隙为500nm，且条带宽度为500nm。

在另一优选实施方案中，光掩模或相应的光刻胶图案经选择，以同时使得条带间的间隙与条带的宽度相同，并且相当于所施加的胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的偶数倍。

在另一优选实施方案中，光掩模或相应的光刻胶图案经选择，以同时使得条带间的间隙与条带的宽度不相同，但相当于所施加的胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的一半，或相当于所施加的胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的偶数倍。

显影后，所得条带图案化的光刻胶图案然后通常在120至250℃下“硬焙烤”20至30分钟。

任选地，光刻胶图案可通过本领域技术人员已知的技术在与条带平行的方向摩擦。这导致诱导相邻液晶分子的平面配向。因此，经摩擦的光刻胶图案具有另一配向区域的功能。因此，可实现光调制元件中配向区域的周期序列(其能够诱导与相邻液晶分子垂面和平面的配向)，并且可进一步稳定ULH织构。

在本发明的一优选实施方案中，光调制元件包含两个或更多个偏振器，其中至少一者配置于液晶介质层的一侧，且其中至少一者配置于液晶介质层的相对侧。此处的液晶介质层和偏振器优选彼此平行地配置。

偏振器可为线性偏振器。优选地，光调制元件中存在恰好两个偏振器。在此情况下，此外优选偏振器两者为线性偏振器。若光调制元件中存在两个线性偏振器，则根据本发明优选两个偏振器的偏振方向是相交的。

在光调制元件中存在两个圆偏振器的情况下，此外优选这些具有相同偏振方向，即两者都是右手圆偏振或两者都是左手圆偏振。

偏振器可为反射式或吸收式偏振器。就本申请而言，反射式偏振器反射具有一个偏振方向的光或一种类型的圆偏振的光，而对于具有另一偏振方向的光或另一类型的圆偏振的光是透明的。相应地，吸收式偏振器吸收具有一个偏振方向的光或一种类型的圆偏振的光，而对于具有另一偏振方向的光或另一类型的圆偏振的光是透明的。反射或吸收通常不是定量的；这意味着不会发生穿过偏振器的光的完全偏振。

出于本发明的目的，可采用吸收式和反射式偏振器二者。优选的是使用呈薄光学膜形式的偏振器。可用于根据本发明的光调制元件中的反射式偏振器的实例是DRPF(漫反射式偏振器膜，3M)、DBEF(双亮度增强膜，3M)、DBR(层状聚合物分布式布拉格(Bragg)反射器，如US7,038,745和US6,099,758中所述)和APF(高级偏振器膜，3M)。

可用于根据本发明的光调制元件中的吸收式偏振器的实例是Itos XP38偏振器膜和Nitto Denko GU-1220DUN偏振器膜。根据本发明可使用的圆偏振器的实例是APNCP37-035-STD偏振器(American Polarizers)。其他实例是CP42偏振器(ITOS)。

此外，光调制元件可包含滤波器，其阻隔某些波长的光，例如UV滤波器。根据本发明，也可存在专家通常所知的其他功能层，诸如，例如保护膜和/或补偿膜。

适用于根据本发明的光调制元件的胆甾醇型液晶介质是专家通常已知的，且通常包含至少一种双介晶化合物和至少一种手性化合物。

鉴于用于ULH模式的双介晶化合物，Coles小组发表了关于二聚液晶的结构-性质关系的论文(Coles等人，2012(Physical Review E2012,85,012701))。

通常从现有技术(也参照Hori,K.,Limuro,M.，Nakao,A.,Toriumi，H.,J.Mol.Struc.2004,699,23-29或GB 2 356 629)得知其他双介晶化合物。

Joo-Hoon Park等人的“Liquid Crystalline Properties of Dimers Havingo-,m-and p-Positional Molecularstructures”，Bill.Korean Chem.Soc.，2012，第33卷，第5期，第1647-1652页中进一步公开了显示液晶行为的对称二聚化合物。

具有短胆甾醇型节距的用于弯电器件的类似液晶组合物由EP0971016，GB2356629和Coles，H.J.，Musgrave，B.，Coles，M.J.和Willmott，J.，J.Mater.Chem.，11，第2709至2716页(2001)是已知的。EP0971016报导介晶雌二醇，其本身具有高弯电系数。

此外，就利用ULH模式的显示器而言，胆甾醇型液晶介质的光延迟d*Δn(有效)应优选是这样的，以使得满足等式(8):

sin2(π·d·Δn/λ)＝1 (8)

其中

d为盒厚和

λ为光的波长。

等式右手边的偏差的容差(allowance)为+/-3％。

合适的胆甾醇型液晶介质的介电各向异性(Δε)应以这样的方式选择，以使得防止在施加寻址电压后解开螺旋。通常，合适液晶介质的Δε优选高于-2和更优选为0或更大，但优选为10或更小，更优选为5或更小且最优选为3或更小。

所用的胆甾醇型液晶介质优选具有约65℃或更高(更优选约70℃或更高，仍更优选80℃或更高，特别优选约85℃或更高且非常特别优选约90℃或更高)的清亮点。

根据本发明的所用的胆甾醇型液晶介质的向列相优选至少从约0℃或更低延伸至约65℃或更高，更优选至少从约-20℃或更低延伸至约70℃或更高，非常优选至少从约-30℃或更低延伸至约70℃或更高，且特别地至少从约-40℃或更低延伸至约90℃或更高。在个别优选实施方案中，根据本发明的介质的向列相可以有必要延伸至约l00℃或更高和甚至延伸至约110℃或更高的温度。

通常，根据本发明的光调制元件中所使用的胆甾醇型液晶介质包含一种或多种双介晶化合物，其优选选自式A-I至A-III的化合物，

和其中

R¹¹和R¹²、

R²¹和R²²、

以及R³¹和R³²各自独立地是H、F、Cl、CN、NCS或具有1至25个C原子的直链或支链烷基，该烷基可未被取代、由卤素或CN单-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-以氧原子并不彼此直接连接的方式替代，

MG¹¹和MG¹²、

MG²¹和MG²²以及

MG³¹和MG³²各自独立地是介晶基团，

Sp¹、Sp²和Sp³各自独立地是包含5至40个C原子的间隔基团，其中除连接至O-MG¹¹和/或O-MG¹²的Sp¹、连接至MG²¹和/或MG²²的Sp²和连接至X³¹和X³²的Sp³的CH₂基团以外，一个或多个不相邻的CH₂基团也可然而由-O-、-S-、-NH-、-N(CH₃)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH＝CH-或-C≡C-以没有两个O原子彼此相邻、没有两个-CH＝CH-基团彼此相邻和没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH＝CH-的基团彼此相邻的方式替代，和

X³¹和X³²彼此独立地选自-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C≡C-或-S-的连接基团，和备选地，它们中的一个也可为-O-或单键，和再次备选地，它们中的一个可为-O-且另一个为单键。

优选使用的是式A-I至A-III的化合物，其中

Sp¹、Sp²和Sp³各自独立地是-(CH₂)_n-，其中

n是1至15的整数，最优选为非偶数，其中一个或多个-CH₂-基团可由-CO-替代。

尤其优选使用的是式A-III的化合物，其中

-X³¹-Sp³-X³²-为–Sp³-O-、-Sp³-CO-O-、-Sp³-O-CO-、-O-Sp³-、-O-Sp³-CO-O-、-O-Sp³-O-CO-、-O-CO-Sp³-O-、-O-CO-Sp³-O-CO-、-CO-O-Sp³-O-或-CO-O-Sp³-CO-O-，然而，在是在这样的条件下，在-X³¹-Sp³-X³²-中，没有两个O原子彼此相邻，没有两个-CH＝CH-基团彼此相邻且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH＝CH-的基团彼此相邻。

优选使用的是式A-I的化合物，其中

MG¹¹和MG¹²彼此独立地是-A¹¹-(Z¹-A¹²)_m-

其中

Z¹为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CF₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-、-C≡C-或单键，

A¹¹和A¹²在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外，其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外，其中一个或两个不相邻的CH₂基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基，所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代：F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基，其中一个或多个H原子可被F或Cl取代，且

m为0、1、2或3。

优选使用的是式A-II的化合物，其中

MG²¹和MG²²彼此独立地为-A²¹-(Z²-A²²)_m-

其中

Z²为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CF₂-、-CH＝CH-,-CF＝CF-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-、-C≡C-或单键，

A²¹和A²²在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外，其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外，其中一个或两个不相邻的CH₂基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基，所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代：F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基，其中一个或多个H原子可被F或Cl取代，且

m为0、1、2或3。

最优选使用的是式A-III的化合物，其中

MG³¹和MG³²彼此独立地是-A³¹-(Z³-A³²)_m-

其中

Z³为-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CF₂-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-、-C≡C-或单键，

A³¹和A³²在每次出现时各自独立地为1,4-亚苯基(此外，其中一个或多个CH基团可被N替代)、反式-1,4-亚环己基(此外，其中一个或两个不相邻的CH₂基团可被O和/或S替代)、1,4-亚环己烯基、1,4-双环-(2,2,2)-亚辛基、哌啶-1,4-二基、萘-2,6-二基、十氢-萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢-萘-2,6-二基、环丁烷-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基或二螺[3.1.3.1]癸烷-2,8-二基，所有这些基团均可以是未被取代、被以下基团单-、二-、三-或四取代：F、Cl、CN或具有1至7个C原子的烷基、烷氧基、烷基羰基或烷氧基羰基，其中一个或多个H原子可被F或Cl取代，且

m为0、1、2或3。

优选地，式A-III的化合物是不对称化合物，其优选具有不同介晶基团MG³¹和MG³²。

通常优选的是式A-I至A-III的化合物，其中介晶基团中存在的酯基团的偶极均在相同方向上定向，即都为-CO-O-或都为-O-CO-。

尤其优选的是式A-I和/或A-II和/或A-III的化合物，其中介晶基团(MG¹¹和MG¹²)和(MG²¹和MG²²)和(MG³¹和MG³²)的各个对在每次出现时彼此独立地包含一个、两个或三个六原子环，优选两个或三个六原子环。

优选介晶基团的较小组列示于下文中。出于简明的原因，这些基团中的Phe是1,4-亚苯基，PheL是被1至4个基团L取代的1,4-亚苯基，其中L优选为F、Cl、CN、OH、NO₂或具有1至7个C原子的任选地氟化的烷基、烷氧基或烷酰基，非常优选F、Cl、CN、OH、NO₂、CH₃、C₂H₅、OCH₃、OC₂H₅、COCH₃、COC₂H₅、COOCH₃、COOC₂H₅、CF₃、OCF₃、OCHF₂、OC₂F₅，特别是F、Cl、CN、CH₃、C₂H₅、OCH₃、COCH₃和OCF₃，最优选F、Cl、CH₃、OCH₃和COCH₃，且Cyc为1,4-亚环己基。此列表包含下文中所示的子式以及它们的镜像

特别优选的是子式II-1、II-4、II-6、II-7、II-13、II-14、II-15、II-16、II-17和II-18。

在这些优选基团中，Z在各情形下独立地具有如上文针对MG²¹和MG²²所给出的Z¹的含义之一。Z优选为-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-或单键，尤其优选为单键。

非常优选地，介晶基团MG¹¹和MG¹²、MG²¹和MG²²以及MG³¹和MG³²各自且独立地选自下式和它们的镜像

非常优选地，介晶基团MG¹¹和MG¹²、MG²¹和MG²²以及MG³¹和MG³²的各个对中的至少一者选自且优选二者都各自且独立地选自下式IIa至IIn(有意省略两个参考号“IIi”及“IIl”以避免任何混乱)和它们的镜像

其中

L在每次出现时彼此独立地是F或Cl，优选为F，且

r在每次出现时彼此独立地是0、1、2或3，优选0、1或2。

基团

在这些优选式中非常优选

表示

此外为

特别优选的是子式IIa、IId、IIg、IIh、IIi、IIk和IIo，特别是子式IIa和IIg。

在具有非极性基团的化合物的情形下，R¹¹、R¹²、R²¹、R²²、R³¹和R³²优选是具有至多15个C原子的烷基或具有2至15个C原子的烷氧基。

若R¹¹和R¹²、R²¹和R²²以及R³¹和R³²为烷基或烷氧基(即，其中末端CH₂基团由-O-替代)，则其可以为直链或支链的。其优选直链，具有2、3、4、5、6、7或8个碳原子，且因此优选例如乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基，此外为甲基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。

氧杂烷基(即其中一个CH₂基团经-O-替代)优选例如直链2-氧杂丙基(＝甲氧基甲基)；2-(＝乙氧基甲基)或3-氧杂丁基(＝2-甲氧基乙基)；2-、3-或4-氧杂戊基；2-、3-、4-或5-氧杂己基；2-、3-、4-、5-或6-氧杂庚基；2-、3-、4-、5-、6-或7-氧杂辛基；2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-氧杂壬基；或2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-氧杂癸基。

在具有末端极性基团的化合物的情况下，R¹¹和R¹²、R²¹和R²²以及R³¹和R³²选自CN、NO₂、卤素、OCH₃、OCN、SCN、COR^x、COOR^x或具有1至4个C原子的单氟化、寡氟化或多氟化烷基或烷氧基。R^x任选地为具有1至4个，优选1至3个C原子的氟化烷基。卤素优选F或Cl。

尤其优选地，式A-I、A-II、或A-III中的R¹¹和R¹²、R²¹和R²²以及R³¹和R³²选自H、F、Cl、CN、NO₂、OCH₃、COCH₃、COC₂H₅、COOCH₃、COOC₂H₅、CF₃、C₂F₅、OCF₃、OCHF₂、和OC₂F₅，特别选自H、F、Cl、CN、OCH₃和OCF₃，尤其选自H、F、CN和OCF₃。

另外，含有非手性支链基团R¹¹和/或R²¹和/或R³¹的式A-I、A-II或A-III的化合物有时可以是重要的，这是由于(例如)发生结晶的趋势减小。此类型的支链基团通常不含大于一条的支链。优选的非手性支链基团为异丙基、异丁基(＝甲基丙基)、异戊基(＝3-甲基丁基)、异丙氧基、2-甲基-丙氧基和3-甲基丁氧基。

间隔基团Sp¹、Sp²和Sp³优选是具有5至40个C原子、特别是5至25个C原子、非常优选5至15个C原子的直链或支链亚烷基，其中，另外，一个或多个不相邻的且非末端的CH₂基团可由-O-、-S-、-NH-、-N(CH₃)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH＝CH-或-C≡C-替代。

“末端”CH₂基团是直接键合至介晶基团上的那些。因此，“非末端”CH₂基团并不直接键合至介晶基团R¹¹和R¹²、R²¹和R²²以及R³¹和R³²。

典型的间隔基团为例如-(CH₂)_o-、-(CH₂CH₂O)_p-CH₂CH₂-，其中o为5至40、特别是5至25、非常优选地5至15的整数，且p为1至8的整数、特别是1、2、3或4。

优选的间隔基团为例如亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、二亚乙基氧基亚乙基、二亚甲基氧亚丁基、亚戊烯基、亚庚烯基、亚壬烯基和亚十一烯基。

尤其优选的是式A-I、A-II和A-III的化合物，其中Sp¹、Sp²、或Sp³分别为具有5至15个C原子的亚烷基。直链亚烷基是尤其优选的。

优选的是具有偶数个具有6、8、10、12和14个C原子的直链亚烷基的间隔基团。

本发明的另一实施方式是优选地具有奇数个具有5、7、9、11、13和15个C原子的直链亚烷基的间隔基团。非常优选的是具有5、7或9个C原子的直链亚烷基间隔基团。

尤其优选的是式A-I、A-II和A-III的化合物，其中Sp¹、Sp²、或Sp³是具有5至15个C原子的完全氘化的亚烷基。非常优选的是氘化直链亚烷基。最优选的是部分氘化的直链亚烷基。

优选的是式A-I的化合物，其中介晶基团R¹¹-MG¹¹-和R¹²-MG¹-不同。尤其优选的是式A-I的化合物，其中式A-I中的R¹¹-MG¹¹-和R¹²-MG¹²-相同。

优选的式A-I的化合物选自式A-I-1至A-I-3的化合物

其中参数n具有上文给出的含义且优选为3、5、7或9，更优选为5、7或9。

优选的式A-II的化合物选自式A-II-1至A-II-4的化合物

优选的式A-III的化合物选自式A-III-1至A-III-11的化合物

特别优选的示例性的式A-I的化合物是以下化合物：

对称的那些：

和不对称的那些:

特别优选的示例性的式A-II的化合物是以下化合物：

对称的那些：

和不对称的那些：

特别优选的示例性的式A-III的化合物是以下化合物：

对称的那些：

和不对称的那些：

式A-I至A-III的双介晶化合物特别可用于弯电液晶显示器，因为它们可容易地经配向成宏观上均匀定向，且在所施加的液晶介质中产生高弹性常数k₁₁值和高弯电系数e。

式A-I至A-III的化合物可根据原本已知且描述于有机化学标准著作(例如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart)中的方法或以类似于该方法的方式合成。

在一优选实施方案中，胆甾醇型液晶介质任选包含一种或多种向列型化合物，其优选选自结构式B-I至B-III的化合物：

其中

L^B11至L^B31独立地为H或F，优选地，一者为H而另一者为H或F，和最优选地，两者均为H或均为F。

R^B1、R^B21和R^B22

和

R^B31和R^B32各自独立地是H、F、Cl、CN、NCS或具有1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-或多取代，一个或多个不相邻的CH₂基团在每次出现时也可彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-N(CH₃)-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CH＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-或-C≡C-以氧原子并不直接彼此连接的方式替代，

X^B1是F、Cl、CN、NCS，优选为CN，

Z^B1、Z^B2和Z^B3在每次出现时独立地为-CH₂-CH₂-、-CO-O-、-O-CO-、-CF₂-O-、-O-CF₂-、-CH＝CH-、-C≡C-或单键，优选为-CH₂-CH₂-、-CO-O-、-CH＝CH-、-C≡C-或单键，

和

在每次出现时独立地为

优选

或者

中的一个或多个为

n为1、2或3，优选1或2。

进一步优选的是包含一种或多种选自式B-I-1至B-I-、优选式B-I-2和/或B-I-4、最优选B-I-4的式B-I的向列(nematogen)的胆甾醇型液晶介质。

其中参数具有上文给出的含义且优选地，

R^B1是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基，且

L^B11和L^B12独立地是H或F，优选一个为H且另一个为H或F和最优选二个都是H。

进一步优选的是包含一种或多种选自式B-II-1至B-II-2、优选式B-II-2和/或B-II-4、最优选式B-II-1的式B-II的向列的胆甾醇型液晶介质

其中参数具有上文给出的含义且优选地，

R^B21和R^B22独立地是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基，更优选地R^B21为烷基且R^B22为烷基、烷氧基或烯基且在式B-II-1中最优选烯基、特别是乙烯基或1-丙烯基，且在式B-II-2中最优选烷基。

进一步优选的是包含一种或多种优选选自式B-III-1至B-III-9的化合物的式B-III的向列的胆甾醇型液晶介质

其中参数具有上文给出的含义且优选地，

R^B31和R^B32独立地是具有至多12个C原子的烷基、烷氧基、烯基或烯基氧基，更优选地R^B31为烷基且R^B32为烷基或烷氧基且最优选烷氧基，且

L^B22和L^B31L^B32独立地是H或F，优选一个为F且另一个为H或F且最优选两个均为F。

式B-I至B-III的化合物为专家已知且可根据原本已知且描述于有机化学标准著作(例如Houben-Weyl，Methodender organischen Chemie，Thieme-Verlag，Stuttgart)中的方法或以类似于该方法的方式合成。

适用于ULH模式的胆甾醇型液晶介质包含一种或多种具有合适的螺旋扭转力(HTP)的手性化合物，特别是在WO 98/00428中所公开的那些。

优选地，手性化合物选自结构式C-I至C-III的化合物，

后者包括各自的(S，S)对映异构体，

其中E和F各自独立地是1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，v为0或1，Z⁰为-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-或单键，且R是具有1至12个C原子的烷基、烷氧基或烷酰基。

特别优选的胆甾醇型液晶介质包含至少一种或多种自身不必须展示出液晶相且自身给出良好均匀配向的手性化合物。

式C-II的化合物和它们的合成描述于WO98/00428中。尤其优选化合物CD-1,如下表D中所示。式C-III的化合物和它们的合成描述于GB2,328,207中。

其他典型地使用的手性化合物为例如市售的R/S-5011、CD-1、R/S-811和CB-15(来自Merck KGaA，Darmstadt，Germany)。

以上提及的手性化合物R/S-5011和CD-1和式C-I、C-II和C-III的(其他)化合物展现出非常高螺旋状扭转力(HTP)，且因此特别可用于本发明的目的。

胆甾醇型液晶介质优选包含优选1至5，特别地1至3，非常优选1或2种手性化合物，其优选选自上式C-II，特别是CD-1,和/或式C-III和/或R-5011或S-5011,非常优选该手性化合物为R-5011、S-5011或CD-1。

胆甾醇型液晶介质中的手性化合物的量优选为总混合物的1重量％至20重量％、更优选1重量％至15重量％、甚至更优选1重量％至10重量％且最优选1重量％至5重量％。

在另一优选实施方案中，将少量(例如0.3重量％，通常<1重量％)可聚合化合物添加至上述胆甾醇型液晶介质中，并在引入至光调制元件后通常通过UV光聚合进行原位聚合或交联。已证实，向LC混合物添加可聚合介晶或液晶化合物(也称为“反应性介晶(RM)”)特别适合进一步使ULH织构稳定(例如，Lagerwall等人，Liquid Crystals 1998,24,329-334.)。

合适的可聚合液晶化合物优选选自式D的化合物，

P-Sp-MG-R⁰ D

其中

P为可聚合基团，

Sp为间隔基团或单键，

MG为杆状介晶基团，其优选选自式M，

M为-(A^D21-Z^D21)_k-A^D22-(Z^D22-A^D23)_l-，

A^D21至A^D23在每次出现时彼此独立地为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的芳基-、杂芳基-、杂环-或脂环族基团，优选为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的1,4-亚环己基或1,4-亚苯基、1,4-吡啶、1,4-嘧啶、2,5-噻吩、2,6-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩、2,7-芴(fluorine)、2,6-萘、2,7-菲，

Z^D21和Z^D22在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR⁰¹-、-NR⁰¹-CO-、-NR⁰¹-CO-NR⁰²、-NR⁰¹-CO-O-、-O-CO-NR⁰¹-、-OCH₂-、-CH₂O-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CF₂S-、-SCF₂-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-、-CH＝N-、-N＝CH-、-N＝N-、-CH＝CR⁰¹-、-CY⁰¹＝CY⁰²-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键，优选为-COO-、-OCO-、-CO-O-、-O-CO-、-OCH₂-、-CH₂O-、-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键，

L在每次出现时彼此独立地为F或Cl，

R⁰为H、具有1至20个C原子或更多(优选1至15个C原子)的烷基、烷氧基、硫代烷基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基(其任选地被氟化)，或为Y^D0或P-Sp-，

Y⁰为F、Cl、CN、N0₂、OCH₃、OCN、SCN、任选地被氟化的具有1至4个C原子的烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基、或具有1至4个C原子的单-、寡-或多氟化的烷基或烷氧基，优选F、Cl、CN、NO₂、OCH₃，或具有1至4个C原子的单-、寡-或多氟化的烷基或烷氧基

Y⁰¹和Y⁰²各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN，

R⁰¹和R⁰²各自且独立地具有如以上R⁰所限定的含义，和

k和l各自且独立地为0、1、2、3或4，优选为0、1或2，最优选1。

优选的可聚合单-、二-、或多反应性液晶化合物公开在例如WO 93/22397、EP 0261 712、DE 195 04 224、WO 95/22586、WO 97/00600、US 5,518,652、US 5,750,051、US 5,770,107和US 6,514,578中。

优选的可聚合基团选自CH₂＝CW¹-COO-、CH₂＝CW¹-CO-、

CH₂＝CW²-(O)_k3-、CW¹＝CH-CO-(O)_k3-、CW¹＝CH-CO-NH-、CH₂＝CW¹-CO-NH-、CH₃-CH＝CH-O-、(CH₂＝CH)₂CH-OCO-、(CH₂＝CH-CH₂)₂CH-OCO-、(CH₂＝CH)₂CH-O-、(CH₂＝CH-CH₂)₂N-、(CH₂＝CH-CH₂)₂N-CO-、HO-CW²W³-、HS-CW²W³-、HW²N-、HO-CW²W³-NH-、CH₂＝CW¹-CO-NH-、CH₂＝CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-、CH₂＝CH-(CO)_k1-Phe-(O)_k2-、Phe-CH＝CH-、HOOC-、OCN-和W⁴W⁵W⁶Si-，其中W¹表示H、F、Cl、CN、CF₃、苯基或具有1至5个C原子的烷基，特别是H、F、Cl或CH₃；W²和W³各自彼此独立地表示H或具有1至5个C原子的烷基，特别是H、甲基、乙基或正丙基；W⁴、W⁵和W⁶各自彼此独立地表示Cl、具有1至5个C原子的氧杂烷基或氧杂羰基烷基；W⁷和W⁸各自彼此独立地表示H、Cl或具有1至5个C原子的烷基；Phe表示任选被一个或多个如上文所限定的但是不同于P-Sp的基团L取代的1,4-亚苯基；且k₁、k₂和k₃彼此独立地表示0或1，k₃优选表示1，且k₄为1至10的整数。

特别优选的基团P为CH₂＝CH-COO-、CH₂＝C(CH₃)-COO-、CH₂＝CF-COO-、CH₂＝CH-、CH₂＝CH-O-、(CH₂＝CH)₂CH-OCO-、(CH₂＝CH)₂CH-O-、

特别乙烯氧基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、氟代丙烯酸酯基、氯代丙烯酸酯基、氧杂环丁烷基和环氧基。

在本发明的另一优选实施方案中，式I*和II*及其子式的可聚合化合物包含一个或多个含有两个或更多个可聚合基团P的支链基团(多官能可聚合基团)，而非一个或多个基团P-Sp-。合适的此类型基团、和包含它们的可聚合化合物述于例如US 7,060,200B1或US2006/0172090A1中。特别优选选自下式的多官能可聚合基团：

其中

alkyl表示单键或具有1至12个C原子的直链或支链亚烷基，其中一个或多个不相邻的CH₂基团可各自彼此独立地被-C(R^x)＝C(R^x)-、-C≡C-、-N(R^x)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式替代，且其中此外，一个或多个H原子可被F、Cl或CN替代，其中R^x具有上述含义，且优选表示如上所限定的R⁰，

aa和bb各自彼此独立地表示0、1、2、3、4、5或6，

X具有针对X'所指定的含义之一，且

P^1-5各自彼此独立地具有以上针对P所指定的含义之一。

优选的间隔基团Sp选自式Sp'-X'，使得基团“P-Sp-”遵循式“P-Sp'-X'-”，其中

Sp'表示具有1至20个，优选1至12个C原子的亚烷基，其任选地被F、Cl、Br、I或CN单-或多取代，且其中此外，一个或多个不相邻的CH₂基团可各自彼此独立地被-O-、-S-、-NH-、-NR^x-、-SiR^xR^xx-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-NR^x-CO-O-、-O-CO-NR^x-、-NR^x-CO-NR^x-、-CH＝CH-或-C≡C-以O和S原子彼此不直接连接的方式替代，

X'表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR^x-、-NR^x-CO-、-NR^x-CO-NR^x-、-OCH₂-、-CH₂O-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CF₂S-、-SCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-、-CH＝N-、-N＝CH-、-N＝N-、-CH＝CR^x-、-CY²＝CY³-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键，

R^x和R^xx各自彼此独立表示H或具有1至12个C原子的烷基，且

Y²和Y³各自彼此独立表示H、F、Cl或CN，

X'优选为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR^x-、-NR^x-CO-、-NR^x-CO-NR^x-或单键。

典型的间隔基团Sp'为例如-(CH₂)_p1-、-(CH₂CH₂O)_q1-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂-或-(SiR^xR^xx-O)_p1-，其中p1为1至12的整数，q1为1至3的整数，且R^x和R^xx具有上述含义。

特别优选的基团-X'-Sp'-为-(CH₂)_p1-、-O-(CH₂)_p1-、-OCO-(CH₂)_p1-、-OCOO-(CH₂)_p1-。

特别优选的基团Sp'在各情形下为例如直链的亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十八烷基、亚乙基氧基亚乙基、亚甲基氧基亚丁基、亚乙基硫代亚乙基、亚乙基-N-甲基亚氨基亚乙基、1-甲基亚烷基、亚乙烯基、亚丙烯基和亚丁烯基。

其他优选的可聚合单-、二-或多反应性液晶化合物显示于以下列表：

其中

P⁰在多次出现情况中彼此独立地为可聚合基团，优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、氧杂环丁烷基、环氧基、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚或苯乙烯基，

A⁰在多次出现的情况下彼此独立地为1,4-亚苯基(其任选被1、2、3或4个基团L取代)，或反式-1,4-亚环己基,

Z⁰在多次出现的情况下彼此独立地为-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-、-C≡C-、-CH＝CH-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键，

r为0、1、2、3或4，优选0、1或2,

t在多次出现的情况下彼此独立地为0、1、2或3，

u和v彼此独立地为0、1或2，

w为0或1，

x和y彼此独立地为0或1至12的相同或不同的整数,

z为0或1,其中如果相邻的x或y为0，则z为0,

此外，其中苯和萘环可另外被一个或多个相同或不同的基团L取代，且参数R⁰、Y⁰、R⁰¹、R⁰²和L具有与上文在式D中给出的相同含义。

其他优选可聚合单-、二-或多反应性液晶化合物选自表E。

可聚合化合物在LC显示器基板间的LC介质中通过原位聚合来聚合或交联(若化合物包含两个或更多个可聚合基团)。合适且优选的聚合方法为例如热或光聚合作，优选为光聚合作，特别UV光聚合作。若有必要，此处也可添加一种或多种引发剂。适合的聚合条件以及合适类型和用量的引发剂为本领域技术人员所已知，且描述在文献中。适用于自由基聚合的为例如市售的光引发剂

或

(Ciba AG)。若使用引发剂，则其在整体混合物中的比例优选为0.001至5重量％，特别优选地为0.001至1重量％。然而，也可在不添加引发剂的情况下进行聚合。在另一优选实施方案中，LC介质不含聚合引发剂。

可聚合组分或胆甾醇型液晶介质也可包含一种或多种稳定剂，以防止RM在例如储存或运输期间发生不期望的自发聚合。合适类型和用量的稳定剂为本领域技术人员所已知，且描述在文献中。特别合适的为例如市售的

系列的稳定剂(Ciba AG)。若使用稳定剂，则其基于RM或可聚合化合物的总量计的比例优选为10至5000ppm，特别优选50至500ppm。

上述可聚合化合物也适合在无引发剂的情况下聚合，这与大量优点相关，诸如例如较低的材料成本和LC介质的由可能残余量的引发剂或其降解产物所产生的较少污染。

可聚合化合物可个别地添加至胆甾醇型液晶介质，但也可使用含两种或更多种可聚合化合物的混合物。在此类混合物聚合后，形成共聚物。此外，本发明涉及上下文所提及的可聚合混合物。

以本身常规的方式制得可根据本发明使用的胆甾醇型液晶介质，例如，通过将一种或多种上述化合物与一种或多种如上定义的可聚合化合物、和任选与其他液晶化合物和/或添加剂混合。通常，有利地在升高的温度下，将以较少量使用的所需量组分溶解于构成主要成分的组分中。也可在有机溶剂(例如丙酮、氯仿或甲醇)中混合组分的溶液，且在彻底混合之后，例如通过蒸馏再次移除溶剂。

对于本领域技术人员不言可喻的是，LC介质也可包含其中例如H、N、O、Cl、F已经被相应同位素替代的化合物。

液晶介质可以常见浓度含有其他添加剂，如例如其他稳定剂、抑制剂、链转移剂、共反应单体、表面活性化合物、润滑剂、润湿剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、消泡剂、除气剂、稀释剂、反应性稀释剂、辅助剂、着色剂、染料、颜料或纳米颗粒。

这些其他成分的总浓度以总混合物计在0.1％至10％，优选0.1％至6％的范围内。所用各个化合物的浓度各自优选在0.1％至3％的范围内。就本申请中的液晶介质的液晶组分和化合物的浓度值和范围而言，不考虑这些添加剂和类似添加剂的浓度。这也适用于混合物中所用的二向色性染料的浓度，当指定主体介质的组分或化合物的浓度时，不计数二向色性染料的浓度。始终相对于最终经掺杂混合物给出各添加剂的浓度。

通常，根据该申请的介质中所有化合物的总浓度为100％。

一种制造根据本发明的光调制元件的典型方法包括至少以下步骤：

-切割和清洁基板，

-在该基板上提供电极结构，

-涂布至少一个配向层，

-在该配向层上涂布光刻胶，

-光刻胶层的光刻，

-任选在图案化光刻胶上摩擦，

-利用UV可固化粘合剂组装盒，

-用胆甾醇型液晶介质填充该盒，

-通过向LC介质施加电场，同时从各向同性相缓慢冷却至胆甾醇相，获得ULH织构，和

-任选地，使LC介质的可聚合化合物固化。

下文将详细解释本发明器件的功能原理。应注意，对假定运作方式的注释不应推导出对所要求保护的发明的范围的限制(其未出现在权利要求中)。

可通过以下方式获得ULH织构，从焦锥或格朗让织构开始，通过向胆甾醇型液晶介质施加高频率电场(例如10V和200Hz)，同时从其各向同性相缓慢冷却至其胆甾醇相。不同介质的场频率可不同。

从ULH织构开始，可通过施加电场使胆甾醇型液晶介质经受弯电切换。这使得材料的光轴在盒基板的平面中发生旋转，从而在将该材料置于交叉偏振器之间时引起透射变化。本发明材料的弯电切换是另外详细描述于上文介绍和实施例中。

处于根据本发明的光调制元件的“关闭状态”中的均匀卧式螺旋结构提供了显著改良的消光(optical extinction)，并因此提供有利的对比度。此外，移除电压后，ULH织构是稳定，并且保持几天/周。

该器件的光学器件在某种程度是是自动补偿(类似于常规的pi-盒)，并且提供比根据VA模式的常规的光调制元件更好的视角。

所需施加电场强度主要取决于电极间隙和主体混合物的e/K。所施加的电场强度通常低于约10V/μm^-1，优选低于约8V/μm^-1，和更优选低于约5V/μm^-1。相应地，根据本发明的光调制元件的施加的驱动电压优选低于约30V，更优选低于约20V，和甚至更优选低于约10V。

根据本发明的光调制元件可以专家通常所已知的常规的驱动波形进行操作。

本发明的光调制元件可用于各类光学和电光器件中。

所述光学和电光器件包括但不限于电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件和光学信息储存器件。

除非上下文另外明确表明，否则如本文中所用，本文中的术语的复数形式应理解为包括单数形式，且反之亦然。

本申请中指示的参数范围均包括包括如专家已知的最大可允许的误差的极限值。针对各性质范围指示的不同上限和下限值彼此组合而产生额外的优选范围。

在整个申请中，应用以下条件和定义，除非另有说明。所有浓度是以重量百分比给出，且涉及各自的整体混合物，所有的温度值都以摄氏温度给出且所有的温度差都以度数差(differential degree)给出。所有物理性质是根据“Merck Liquid Crystals，PhysicalProperties of Liquid Crystals”，Status 1997年11月，Merck KGaA(德国)测定的并且针对20℃的温度给出，除非另有明确说明。光学各向异性(Δn)在波长589.3nm下确定。介电各向异性(Δε)在1kHz频率下确定，或若明确说明，则在19GHz频率下确定。使用由德国MerckKGaA生产的测试盒测定阈值电压以及所有其它电光性质。用以测定Δε的测试盒的盒厚为大约20μm。电极是具有1.13cm²面积和护圈(guard ring)的圆状(circular)ITO电极。对于垂面取向(ε_||)，取向层是来自日本Nissan Chemicals的SE-1211和对于沿面取向(ε_⊥)，取向层是来自日本Japan Synthetic Rubber的聚酰亚胺AL-1054。使用Solatron 1260频率响应分析仪，使用正弦波和0.3V_rms的电压来测定电容。在电光测量中使用的光是白光。这里使用利用来自德国Autronic-Melchers的商购的DMS仪器的装置。

贯穿本说明书的描述和权利要求，措词“包含”和“含有”和该措词的变化形式(例如，“包含着”和“包括”)是指“包括但不限于”且不意欲(且不)排除其他组分。在另一方面，措词“包含”也涵盖术语“由......组成”但不限于其。

应了解，上述多个特征(特别是优选实施方式的特征)以它们自身是发明性的，而不仅仅作为本发明实施方式的一部分。除目前所要求保护的任何发明以外或作为目前所要求保护的任何发明的替代发明，可寻求这些特征的独立保护。

贯穿本申请，应理解，在键合至三个相邻原子的C原子处(例如在C＝C或C＝O双键中或例如在苯环中)的键角为120°，且在键合至两个相邻原子的C原子处的键角(例如在C≡C中或在C≡N三键中或在烯丙基位置C＝C＝C中)为180°，除非这些角度另外受到限制，例如作为如3-、5-或5-原子环的小环的一部分，但是在一些情况下在一些结构式中，这些角度未准确表示。

应了解，可对本发明的前述实施方式作出修改，而仍处于本发明的范围内。除非另有说明，否则起到相同、等效或类似目的的替代特征可代替本说明书中所公开的每一特征。因此，除非另有说明，否则每一所公开特征仅是一系列等效或类似特征中的一个实例。

本说明书中所公开的全部特征可以任何组合形式来组合，但其中这样的特征和/或步骤中的至少一些互斥的组合除外。特别地，本发明的优选特征适用于本发明的全部方面且可以任何组合形式使用。同样，以非必需组合形式描述的特征可分别地(不以组合形式)使用。

无需进一步详细描述，据信本领域技术人员可使用先前描述最大程度地利用本发明。因此，以下实施例应理解为仅为说明性的且不以任何方式限制本公开内容的其余部分。

以下缩写用于说明化合物的液晶相行为：K＝结晶；N＝向列型；N2＝第二向列型；S＝近晶；Ch＝胆甾醇型；I＝各向同性；Tg＝玻璃化转变。在符号之间的数字表示以℃计的相转变温度。

在本申请中且尤其在以下实施例中，液晶化合物的结构由也称为“缩略词”的缩写表示。根据以下三个表A至C可直接将缩写转换为对应结构。

所有基团C_nH_2n+1、C_mH_2m+1和C_IH2_I+1优选地分别为具有n、m和I个C原子的直链烷基，所有基团C_nH_2n、C_mH_2m和C_IH_2I优选地分别为(CH₂)_n、(CH₂)_m和(CH₂)_I，且-CH＝CH-优选反式-或E亚乙烯基。

表A列出了用于环要素的符号，表B列出用于连接基团的符号，且表C列出分子的左手边和右手边端基的符号。

表A:环要素

表B:连接基团

表C：端基

其中n和m各自是整数且三个点“…”指示用于此表的其他符号的空间。

表D

表D指示可添加至LC介质的可行的稳定剂(n在此处表示1至12的整数，未显示末端甲基)。

LC介质优选包含0至10重量％，特别是1ppm至5重量％，和特别优选1ppm至3重量％的稳定剂。LC介质优选包含一种或多种选自表D的稳定剂。

表E

表E指示可用于LC介质的可聚合组分中的可行的反应性介晶

LC介质优选包含一种或多种选自表E的化合物的反应性介晶。

实施例

实施例1:

在经ITO涂布的玻璃基板上，旋涂30nm VA-聚酰亚胺(SE-5561，Nissan)层。干燥后，旋涂160nm光刻胶层(SU-8，MicroChem)，并经由条带间隙为500nm和条带宽度为500nm的条带光掩模暴露于UV光。在100℃下持续1分钟的回火步骤后，用光刻胶显影剂(mr-Dev600,MicroResist technologies)处理光刻胶层。在200℃下对样品进行热处理10分钟。组装测试盒，同时使上述基板中的两个彼此平行地定向，并且盒厚为3μm。用以下LC介质填充测试盒。

将测试盒加热至高于LC介质的清亮点并冷却，同时向测试盒施加电场(10V，200Hz)，以诱导ULH织构。

无需对盒进行任何机械处理(其通常对于经摩擦的平面定向层是必需的)即可产生ULH织构，并且在关闭电场后，其令人惊奇地在几天内稳定。此外，缺陷显著减少。

实施例2:

在经ITO涂布的玻璃基板上，旋涂30nm VA-聚酰亚胺(SE-5561,Nissan)层。干燥后，旋涂160nm光刻胶层(SU-8,MicroChem)，并经由条带间隙为500nm和条带宽度为500nm的条带光掩模暴露于UV光。在100℃下持续1分钟的回火步骤后，用光刻胶显影剂(mr-Dev600,MicroResist technologies)处理光刻胶层。在200℃下对样品热处理10分钟。此后，用丝绒布沿与条带图案平行的方向摩擦光刻胶图案的表面。组装测试盒，同时使上述基板中的两个彼此平行地定向，并且盒厚为3μm。用与实施例1所述的相同混合物填充测试盒。将测试盒加热至高于LC介质的清亮点并冷却，同时向测试盒施加电场(10V，200Hz)，以诱导ULH织构。

在关闭电场后，ULH织构令人惊奇地在几周内稳定，且相比于实施例1，缺陷数量进一步降低，这可以在正交偏振器之间观察到。

Claims

1.光调制元件，其包含夹在两个基板(1)之间的胆甾醇型液晶介质，每个基板提供有电极结构(2)，并且其中基板中的至少一个另外提供有配向层(3)，其中由周期性基本上平行的条带组成的光刻胶图案(4)提供在该配向层上，

其中光刻胶图案的周期性基本上平行的条带的高度是在30至900nm的范围，

其中光刻胶图案的结构直接源自所用的光掩模，该光掩模或光刻胶图案经选择，以同时使得该条带间的间隙与该条带的宽度相当于所施加的胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的一半，或该光刻胶图案经选择，以同时使得该条带间的间隙与该条带的宽度相当于所施加的胆甾醇型液晶材料的螺旋节距的偶数倍，

其在该光调制元件中具有配向区域的周期序列，其能够诱导相邻液晶分子的垂面和平面配向，

其中胆甾醇型液晶是以均匀卧式螺旋配置进行定向，并且该均匀卧式螺旋织构是使用具有在0.2μm至2μm的范围内的短节距的手性向列型液晶实现，该手性向列型液晶与液晶盒中其平行于基板的螺旋轴单向配向。

2.根据权利要求1的光调制元件，其中将该基板配置成彼此间隔在1μm至50μm的范围。

3.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该电极结构是作为电极层提供于整个基板和/或像素区域上。

4.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该配向层诱导相邻液晶分子的垂面配向。

5.根据权利要求1或2的光调制元件，其包含两个或更多个偏振器，该偏振器中的至少一个配置于液晶介质层的一侧，和该偏振器的至少一个配置于液晶介质层的相对侧。

6.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物和至少一种手性化合物。

7.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物、至少一种手性化合物和一种或多种向列型化合物。

8.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该胆甾醇型液晶介质包含至少一种双介晶化合物，其选自式A-I至A-III的化合物，

其中

R¹¹和R¹²，

R²¹和R²²，

以及R³¹和R³²各自独立地为H、F、Cl、CN、NCS或具有1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相连的方式替代，

MG¹¹和MG¹²,

MG²¹和MG²²,

以及MG³¹和MG³²各自独立地为介晶基团，

Sp¹、Sp²和Sp³各自独立地为包含5至40个C原子的间隔基团，其中除连接至O-MG¹¹和/或O-MG¹²的Sp¹、连接至MG²¹和/或MG²²的Sp²和连接至X³¹和X³²的Sp³的CH₂基团之外，一个或多个不相邻的CH₂基团也可被-O-、-S-、-NH-、-N(CH₃)-、-CO-、-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-、-CH(卤素)-、-CH(CN)-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，然而，替代方式为没有两个O原子彼此相邻，没有两个-CH＝CH-基团彼此相邻，且没有两个选自-O-CO-、-S-CO-、-O-COO-、-CO-S-、-CO-O-和-CH＝CH-的基团彼此相邻，和

X³¹和X³²彼此独立地为选自-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-、-C≡C-或-S-的连接基团，并且备选地，它们中的一者也可为-O-或单键，并且再次备选地，它们中的一者可为-O-且另一者为单键。

9.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该胆甾醇型液晶介质包含一种或多种手性化合物，其选自式C-I至C-III的化合物，

包括各自的(S，S)对映异构体，和

其中

E和F各自独立地为1,4-亚苯基或反式-1,4-亚环己基，

v为0或1，

Z⁰为-COO-、-OCO-、-CH₂CH₂-或单键，和

R为具有1至12个C原子的烷基、烷氧基或烷酰基。

10.根据权利要求1或2的光调制元件，其中该胆甾醇型液晶介质包含一种或多种可聚合液晶化合物，其选自式D的化合物，

P-Sp-MG-R⁰ D

其中

P为可聚合基团，

Sp为间隔基团或单键，

R⁰为H、具有1至20个C原子或更多的烷基、烷氧基、硫代烷基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，或为Y^D0或P-Sp-，

Y^D0为F、Cl、CN、N0₂、OCH₃、OCN、SCN、任选地被氟化的具有1至4个C原子的烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基、或具有1至4个C原子的单-、寡-或多氟化的烷基或烷氧基，

MG为杆状介晶基团。

11.根据权利要求10的光调制元件，其中所述杆状介晶基团选自式M，

M为-(A^D21-Z^D21)_k-A^D22-(Z^D22-A^D23)_l-，

A^D21至A^D23在每次出现时彼此独立地为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的芳基-、杂芳基-、杂环-或脂环族基团，

Z^D21和Z^D22在每次出现时彼此独立地为-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-COO-、-CO-NR⁰¹-、-NR⁰¹-CO-、-NR⁰¹-CO-NR⁰²、-NR⁰¹-CO-O-、-O-CO-NR⁰¹-、-OCH₂-、-CH₂O-、-SCH₂-、-CH₂S-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CF₂S-、-SCF₂-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-、-CH＝N-、-N＝CH-、-N＝N-、-CH＝CR⁰¹-、-CY⁰¹＝CY⁰²-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键，

L在每次出现时彼此独立地为F或Cl，

Y⁰¹和Y⁰²各自彼此独立地表示H、F、Cl或CN，

R⁰¹和R⁰²各自且独立地具有如以上对R⁰所限定的含义，和

k和l各自且独立地为0、1、2、3或4。

12.根据权利要求11的光调制元件，其中A^D21至A^D23在每次出现时彼此独立地为任选地被一个或多个相同或不同的基团L取代的1,4-亚环己基或1,4-亚苯基、1,4-吡啶、1,4-嘧啶、2,5-噻吩、2,6-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩、2,7-芴、2,6-萘、2,7-菲。

13.根据权利要求11的光调制元件，其中Z^D21和Z^D22在每次出现时彼此独立地为-COO-、-OCO-、-CO-O-、-O-CO-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CH₂CH₂-、-(CH₂)₄-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-CF₂CF₂-、-C≡C-、-CH＝CH-COO-、-OCO-CH＝CH-或单键。

14.制造根据权利要求1至13中任一项的光调制元件的方法，其包括至少以下步骤：

-切割和清洁基板，

-在该基板上提供电极结构，

-涂布至少一个配向层，

-在该配向层上涂布光刻胶，

-该光刻胶的光刻，

-任选在该图案化光刻胶上摩擦，

-利用UV可固化粘合剂组装盒，

-用胆甾醇型液晶介质填充该盒，

-通过向该LC介质施加电场，同时从各向同性相缓慢冷却至胆甾醇相而获得ULH织构，和

-任选地，使该LC介质的可聚合化合物固化。

15.根据权利要求1至13中任一项的光调制元件在光学或电光器件中的用途。

16.光学或电光器件，其包含根据权利要求1至13中任一项的光调制元件。

17.根据权利要求16的光学或电光器件，其特征在于其为电光显示器、液晶显示器(LCD)、非线性光学(NLO)器件或光学信息储存器件。