CN117295802A - 液晶介质及电子组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶介质，其包含a)一种或多种式I化合物及一种或多种式T化合物及一种或多种式S1化合物，
Description
本发明涉及液晶(LC)介质及包含该LC介质的电子组件，其可在电磁波谱的可见(VIS)、红外(IR)或微波区中操作。本发明进一步涉及该LC介质在IR、VIS或微波区中的用途及包含该电子组件的装置。
液晶介质多年来一直用于电光显示器(液晶显示器：LCD)中，以通过对可见区域的偏振光进行调幅来显示信息，且广泛使用于TV、监视器或便携式装置，诸如平板PC、移动电话等的显示器。
也已提出将向列型液晶用于光的相位调制：文章McManamon PF,Dorschner TA,Corkum DL,Friedman LJ,Hobbs DS,Holz M,Liberman S,Nguyen HQ,Resler DP,SharpRC,Watson EA.Optical phased array technology.Proc IEEE.1996；84:268-298.doi:10.1109/5.482231描述用于各种类型的传感器应用的基于液晶的光学相控阵列；文章Scott R.Davis,George Farca,Scott D.Rommel,Seth Johnson,Michael H.Anderson,“Liquid crystal waveguides:new devices enabled by＞1000waves of optical phasecontrol,”Proc..SPIE 7618,Emerging Liquid Crystal Technologies V,76180E(2010年2月12日)；doi:10.1117/12.851788描述使用波导结构的折射波束操控。
硅上液晶(LCoS)为在硅背板上使用液晶层的小型化反射式有源矩阵液晶显示器或“微型显示器”。其也称为空间光调制器(SLM)。
硅背板为像素阵列，其各自具有可同时充当电导体的成镜像表面。各像素包含由有源液晶层覆盖的固定镜面，该液晶层具有扭曲向列配向，其可通过施加电压以切换为垂直配向。LCoS微型显示器是小的，其对角线通常小于1.0英寸，但能够实现1/4VGA(7.8万像素)至UXGA+(超过200万像素)的高分辨率。
由于像素尺寸小，LCoS显示器也具有通常约为1微米的极小盒厚度。当装置以反射模式操作时，还需要低盒厚度以便光行进通过LC层两次。因此，用于这些显示器的液晶相尤其必须具有高光学各向异性Δn，相比之下，常规的反射型LC显示器通常需要低Δn的LC相。优选使用小盒厚度，特别是对于需要短响应时间的应用，因为响应时间与盒厚度成比例、通常二次地下降。
高双折射率的液晶化合物常具有固有近晶相或在与其他液晶化合物混合时诱导近晶相的形成，其对显示器的低温稳定性有不良影响。
LCoS最初是开发用于投影电视的，但现今也用于波长选择性切换、结构化照明、近眼显示器及光学脉冲整形。可在空间光调制器上编码计算机产生的全息图，该空间光调制器经布置以调制入射光的振幅及/或相位，形成如WO2020/015933A1中所述的全息投影仪的一部分。此类投影仪已应用于包括近眼装置的抬头显示器(HUD)及头戴式显示器(HMD)中。
使用基于液晶的装置的另一应用为光检测及测距(激光雷达)-一种用于通过用激光光线照明目标且用传感器量测反射来测量距离的方法。激光返回时间及波长之差随后可用以形成目标的数字3-D表示。在WO2019/24052A1中，提出一种使用例如LCoS SLM的全息LIDAR系统。
纯相位LCoS装置的最重要特性中之一为其使用对工作温度敏感的光学非线性液晶材料。虽然LCoS装置在过去主要聚焦于极少受温度变化影响的光学强度调制，但对于纯相位LCoS装置，入射光的光学相位调制为必要性能参数，且其可能容易受工作温度的微小变化影响，从而引起对应光学衍射的输出的显著变化。
开发下一代LCoS装置的另一关键挑战为形成高速多级相位调制。向列型LCoS装置已展现多级相位调制的益处，但受向列型LC的慢响应时间限制。在电信应用中尤其如此，其中所用红外波长需要较厚装置，因此进一步减缓响应时间。因此，这些应用的主要材料挑战为寻找能够传递这些应用中所需的全2π相位深度的合适的高速LC材料。
因此需要基于液晶的光学组件，特别是LCOS装置，其可在电磁波谱的可见或红外区操作，具有改良的整体应用相关特性，具有高双折射率及快速切换速度。
本发明是鉴于本文所述的现有技术的问题而设计。因此，本发明的一般目标为提供可解决本文所述的问题的新颖且适用的材料、装置及技术。
本发明的一个目标为液晶介质，其包含
a)一种或多种式I化合物
其中
R11及R12相同或不同地表示H、具有1至12个C原子的烷基或烷氧基或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可经 替代，且其中一个或多个H原子可经氟替代，
L11、L12、L13相同或不同地表示H、CH3、Cl或F，
A11表示亚苯基-1,4-二基，其中另外，一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代；环己烷-1,4-二基或环己烯-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代；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；四氢吡喃-2,5-二基；或1,3-二噁烷-2,5-二基，
A12表示亚苯基-1,4-二基，其中另外，一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代，或环己烷-1,4-二基或环己烯-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代，优选表示亚苯基-1,4-二基，其中一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代，或环己烷-1,4-二基，
Z1表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF＝CF-或-CH＝CHCH2O-，优选表示单键，
n为0或1，优选为1；
及
b)一种或多种式T化合物，
其中
R1及R2表示H、F、Cl、Br、-CN、-SCN、-NCS、SF5或具有1至12个C原子的直链或支链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-替代，且其中一个或多个H原子可经F、Cl或Br替代，
AT1、AT2及AT3各彼此独立地表示亚苯基-1,4-二基，其中一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代，其中
AT1替代地表示环己烷-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代；环己烯-1,4-二基；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；四氢吡喃-2,5-二基；或1,3-二噁烷-2,5-二基，
Z1及Z2各彼此独立地表示-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2H4-、-C2F4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CFHCFH-、-CFHCH2-、-CH2CFH-、-CF2CFH-、-CFHCF2-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，优选表示单键，
t为0或1，优选为0；
及
c)一种或多种式S1化合物
其中
RS1及RS2在每次出现时相同或不同地表示H或具有1至25个碳原子的直链烷基或具有3至25个碳原子的支链烷基，其未经取代或经CN或CF3单取代或至少经卤素单取代，且其中一个或多个CH2基团可以使得O及/或S原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经 -O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，或卤素，分别具有6、5、7或7至25个碳原子的芳基，杂芳基，烷芳基或芳烷基，其各自未经取代或经具有1至6个C原子的烷基或卤素单取代或多取代，
s为0、1或2，且
t为0、1、2或3。
根据本发明的另一方面，提供包含根据本发明的液晶介质的电子组件。
本发明进一步涉及包含该电子组件的装置。
本发明进一步涉及出于电光目的在电磁波谱的可见或红外区，优选在420nm至750nm的区域或在A波段及/或B波段及/或C波段中使用上文及下文定义的介质，以对该可见光或红外光进行相位调制。
根据本发明的介质的特征在于为极高双折射率，其中尽管双折射率高，但在蓝光照射下观测到优异光稳定性。介质另外尤其特征在于为高介电各向异性值及低旋转粘度。因此，阈值电压，即可切换装置的最小电压极低。需要低操作电压及低阈值电压以便使装置能够具有改良的切换特征及高能量效率。低旋转粘度使根据本发明的组件及装置能够快速切换。
归因于根据本发明的光学组件中所使用的液晶介质的高清亮温度、广向列相范围及优异低温稳定性(LTS)，根据本发明的光学组件的特征在于为在暴露于环境时的优异操作稳定性。因此，该组件及含有该组件的装置可在极端温度条件下操作。出人意料地，该液晶介质的双折射率的温度依赖性极小，即Δn随温度变化极小，这使得装置可靠且易于控制。
根据本发明的介质同样适用于高频技术的组件及装置及微波范围中的应用，特别是，用于使微波相位移的装置、可调谐滤波器、可调谐超颖材料结构及电子式波束操控天线(例如相控阵列天线)。
因此，根据本发明的另一方面，提供一种组件及包含该组件的装置，该组件及该装置两者均可在电磁波谱的微波区中操作。优选组件为移相器、变容二极管、无线及无线电波天线阵列、匹配电路及自适应滤波器。
除非另外明确陈述，否则以下定义适用。
如本文所用，卤素为F、Cl、Br或I，优选为F或Cl，尤其优选为F。
本文中，烷基为直链或支链的且具有1至15个C原子，优选为直链的，且除非另外指示，否则具有1、2、3、4、5、6或7个C原子，且因此优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基或正庚基。
本文中，支链烷基为具有仲及/或叔、优选仲碳原子的烷基且优选为异丙基、仲丁基、异丁基、异戊基、2-甲基己基或2-乙基己基、2-甲基丙基、2-戊基、3-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基。
本文中，环状烷基意指环脂族基或烷基，其中亚甲基经环脂族基(即环烷基烷基或烷基环烷基烷基)替代，该环脂族基可为饱和或部分不饱和的，且优选表示环丙基、甲基环丙基、环丁基、甲基环丁基、环戊基、甲基环戊基、环戊-1-烯基、环丙基甲基、环丙基乙基、环丁基甲基、环丁基乙基、环戊基甲基、环戊基乙基、环戊-1-烯基甲基。
本文中，烷氧基为直链或支链的且含有1至15个C原子。其优选为直链的，且除非另外指示，否则具有1、2、3、4、5、6或7个C原子，且因此优选为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基或正庚氧基。
本文中，烯基优选为具有2至15个C原子的烯基，该烯基为直链或支链的且含有至少一个C-C双键。其优选为直链的，且具有2至7个C原子。因此，其优选为乙烯基、丙-1-烯基或丙-2-烯基、丁-1-烯基、丁-2-烯基或丁-3-烯基、戊-1-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基或戊-4-烯基、己-1-烯基、己-2-烯基、己-3-烯基、己-4-烯基或己-5-烯基、庚-1-烯基、庚-2-烯基、庚-3-烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基或庚-6-烯基。若C-C双键的两个C原子经取代，则烯基可呈E及/或Z异构体(反式/顺式)的形式。一般而言，相应E异构体为优选的。在烯基中，丙-2-烯基、丁-2-烯基及丁-3-烯基以及戊-3-烯基及戊-4-烯基为尤其优选的。
本文中，炔基意指具有2至15个C原子的炔基，该炔基为直链或支链的且含有至少一个C-C三键。1-丙炔基及2-丙炔基以及1-丁炔基、2-丁炔基及3-丁炔基为优选的。
如本文所用，电磁波谱的红外区意指具有在0.75μm至1000μm范围内的波长的电磁辐射的光谱区。
如本文所用，可见光意指具有在420nm至750nm范围内的波长的光。
如本文所用，蓝光为具有在420nm至490nm、优选450nm至460nm范围内的峰值波长的光。
如本文所用，红外A(IR-A)意指具有在0.75μm至1.4μm范围内的波长的电磁辐射的光谱区。
如本文所用，红外B(IR-B)意指具有在1.4μm至3μm范围内的波长的电磁辐射的光谱区。
如本文所用，红外C(IR-C)意指具有在3μm至1000μm范围内的波长的电磁辐射的光谱区。
优选地，根据本发明的光学组件在750nm至2500nm、尤其1530nm至1565nm范围内的波长下操作。
用于根据本发明的应用的非常优选的光源为发射具有1.55μm波长的光的IR激光或发射具有905nm波长的光的IR激光。
本文中，“高频技术”意指具有在1MHz至1THz、优选1GHz至500GHz、更优选2GHz至300GHz、尤其优选5GHz至150GHz范围内的频率的电磁辐射应用。
式I化合物优选选自式I-1至I-3的组，尤其优选选自式I-3
其中出现的基团具有根据上文式I所给出的相应含义，且在式I-1及I-2中，优选地：
R11为具有至多7个C原子的正烷基或烯基，最优选为具有1至5个C原子的正烷基，且
R12为具有1至6个C原子的正烷氧基或烯氧基，最优选为具有1至4个C原子的正烷氧基，且
在式I-3中，优选地
R11为具有至多7个C原子的正烷基或烯基，最优选为具有1至5个C原子的正烷基，且
R12为具有至多7个C原子的正烷基或烯基，最优选为具有至多5个C原子的正烷基。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种式I-1化合物，优选选自式I-1a至I-1d、优选式I-1a及/或I-1d、最优选式I-1a化合物的组，
其中R11及R12具有上文给出的含义。
根据本发明的液晶介质优选包含一种或多种式I-2化合物，优选选自式I-2a至I-2f、优选式I-2a及/或I-2d、最优选式I-2a化合物的组，
其中R11及R12具有上文给出的含义。
根据本发明的液晶介质优选包含一或一种或多种式I-3化合物，优选选自式I-3a至I-3d、优选式I-3a及/或I-3c及/或I-3d、最优选式I-3d化合物的组，
其中R11及R12具有上文给出的含义。
优选式T化合物选自式T1至T5的组，非常优选为式T1化合物：
其中R1及R2具有上文针对式T所指示的含义，且L2、L3、L4、L5及L6表示H或F。优选地，L2表示F且L4、L5及L6表示H且L3表示H或F。
非常优选式S1化合物为如下的那些化合物：其中RS2基团中的至少一者为具有1至15个碳原子的直链或支链烷基，其中另外，一个或多个CH2基团可经-COO-或-O-CO-替代、为具有5至15个碳原子的芳基或烷芳基，且X优选为H或Cl。非常尤其优选RS2基团为甲基、叔丁基、2-丁基、1,1-二甲基丙基、1,1,2,2-四甲基丙基及1-甲基-1-苯基乙基。
式S1化合物优选选自式S1-1化合物：
其中
RS1表示H、F或Cl，优选表示H或Cl，且
R21及R22相同或不同地表示H或具有1至12个碳原子的直链或支链烷基，其中一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-O-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，或具有6至25个碳原子的芳基或芳烷基。
尤其优选为选自下式的式S1-1化合物：
/>
或这些化合物的混合物。尤其优选为式S1-1a化合物。
其他合适的UV稳定剂选自下式：
在本发明的一优选实施方案中，介质包含选自由式S2及S3组成的组的一种或多种化合物：
其中
q为1、2、3或4，优选为2、3或4，非常优选为2或4，
G表示具有1至60个碳原子的烃基，该烃基可为直链或支链或环状的，且未经取代或经CN或CF3单取代或至少经卤素单取代，且其中一个或多个CH2基团可以使得O或S原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-O-、-S-、-NR0-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，
R0表示具有1至6个C原子的烷基，
R2表示H、-O·、-OH、各具有1至12个C原子的直链或支链或环状烷基或烷氧基或芳基烷氧基，优选表示H或-O·，
R21及R22相同或不同地表示具有1至12个碳原子的直链或支链烷基残基，或R21及R22连同其所附接的碳原子形成具有5至12个碳原子的环烷基，
R23及R24相同或不同地表示具有1至12个碳原子的直链或支链烷基残基，或R23及R24连同其所附接的碳原子形成具有5至12个碳原子的环烷基，
Z2在每次出现时相同或不同地表示-O-、-C(O)O-、OC(O)-或单键，
RST表示H、具有1至12个C原子的烷基或烷氧基或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可经替代，且其中一个或多个H原子可经氟替代，
ZST各彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2、-(CH2)4-、-CH＝CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF＝CF-、-CH＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-或单键，
在每次出现时相同或不同地表示环己烷-1,4-二基、环己烯-1,4-二基、吡喃-2,5-二基或1,3-二噁烷-2-5-二基，其中一个或多个H原子可经F替代，
p为0、1或2。
在式S2中，当q为2时，G可为具有2至20个碳原子的二价直链或支链脂族残基(饱和或不饱和)、具有5至20个碳原子的二价脂环残基、具有8至20个碳原子的二价芳烷基残基或具有6至20个碳原子的二价芳基残基。
当q为2时，基团G的实例为1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,4-亚正丁基、1,3-亚丁基、1,6-亚正己基、1,7-亚正庚基、1,10-亚正癸基、1,12-亚正十二基、2,2-二甲基-1,3-亚丙基、1,2,3-三甲基-1,4-亚丁基、3-硫杂-1,5-亚戊基、3-氧杂-1,5-亚戊基、1,4-丁-2-烯、1,4-丁-2-炔、2,5-己-3-烯、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、六氢-对二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、1,2-亚苯基、1,4-亚苯基、2,2'-亚联苯基、4,4'-亚联苯基、2,6-亚萘基及2,7-亚芴基(2,7-fluoroenylene)。
在式S2中，当q为3时，G可为具有3至15个碳原子的三价直链或支链脂族(饱和或不饱和)残基、具有5至15个碳原子的三价脂环残基、具有9至15个碳原子的三价芳烷基残基或具有6至16个碳原子的三价芳基残基。
当q为3时，基团G的实例为1,2,3-三取代丙烷、1,2,4-三取代丁烷、2,5-二甲基-1,2,6-三取代己烷、1,1,1-三亚甲基-丙烷、1,2,3-三取代环己烷、1,3,5-三取代环己烷、1,3,5-三亚甲基苯及1,2,7-三取代蒽。
在式S2中，当q为4时，G可为具有4至60个碳原子的直链或支链四价脂族残基(饱和或不饱和)或具有5至60个碳原子的四价脂环残基，诸如四亚甲基甲烷或1,1,4,4-四亚甲基环己烷、或亚芳基-四亚烷基或芳基烷芳基-四亚烷基。
当n为2、3或4且G为脂族或脂环残基时，这些残基中的每一者均可未经取代或经卤素取代或间杂有一个或多个氧或硫原子或芳基或芳烷基残基。芳基包括稠合环，诸如萘及一个、两个、三个或更多个经由单键或亚烷基连接的芳基。
基团R21及R22以及R23及R24的实例为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、正己基、正十二基或连同其与R21及R22以及R23及R24键结的碳可形成诸如的基团。
尤其优选的取代基R21及R22以及R23及R24为具有1至4个碳原子的直链或支链烷基，最优选为甲基。
非常优选式S2化合物选自子式S2-1及S2-2
其中G表示具有1至20个C原子的二价脂族基或环脂族基。
式S2-1或S2-2中的基团G的实例任选地为具有至多20个碳原子的亚甲基、亚乙基或聚亚甲基；或亚烷基间杂有一个或两个杂原子，诸如二价基团-CH2OCH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2-、-CH2C(O)OCH2CH2O(O)CCH2-、-CH2CH2C(O)OCH2CH2O(O)CCH2CH2-、-CH2CH2-C(O)O(CH2)4O(O)C-CH2CH2-、-CH2CH2O(O)C(CH2)4C(O)OCH2CH2-及-CH2CH2O(O)C(CH2)8C(O)OCH2CH2-。
G也可为亚芳基-双亚烷基，例如对二甲苯、苯-1,3-双(亚乙基)、联二苯-4,4'-双(亚甲基)或萘-1,4-双(亚甲基)。
其他非常优选式S2化合物选自式S2-3化合物
其中
Sp在每次出现时相同或不同地表示具有1至12个C原子的直链或支链亚烷基，其中一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式经O替代，或表示单键。
尤其优选地，介质包含式S2-1a或S2-2a、优选S2-1a的一种或多种化合物
其中
RS3表示H或具有1至6个C原子的烷基，优选表示H或乙基；
t为0或1，且
q为0、1、2、3、4、5、6、7、8或9，
r为2、3、4、5、6、7或8，且
s为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。
尤其优选地，式S2化合物选自式S2-1a-1、S2-1a-2、S2-2a-1及S2-3a-1化合物。这些化合物的特征在于为在液晶介质中的非常良好的溶解度。
式S2化合物的其他优选的实例为以下：
/>
/>
/>
/>
其中R2具有上文给出的含义且优选表示H或-O·。
在式S3化合物中，特别优选的为式S3-1至S3-4化合物
其中n＝1、2、3、4、5、6或7，优选n＝1或7
其中n＝1、2、3、4、5、6或7，优选n＝3
其中n＝1、2、3、4、5、6或7，优选n＝3
在一优选实施方案中，根据本发明的介质包含选自由式II及III组成的组的一种或多种化合物：
其中
R2及R3表示未经取代或经卤化且具有1至15个C原子的直链或支链烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经 -C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代，
至/>及/>至/>相同或不同地表示
优选表示
L21、L22、L31及L32相同或不同地表示H或F，优选表示F，
Y2及Y3相同或不同地表示H或CH3，
X2及X3相同或不同地表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基，优选表示F、Cl、OCF3或CF3，最优选表示F、CF3或OCF3，
Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，优选表示-CH2CH2-、-COO-、反式-CH＝CH-或单键，且最优选表示-COO-、反式-CH＝CH-或单键，且
l、m、n及o彼此独立地为0或1，
优选地，l+m为2。
优选地，介质包含一种或多种式II化合物，优选选自式II-1至II-3化合物的组，非常优选选自式II-1及II-3化合物的组
其中出现的基团具有根据上文式II及在式II-1中所给出的相应含义，基团L23及L24彼此独立地且独立于其他参数地表示H或F，且在式II-2中，优选地
及/>彼此独立地表示
在式II-1、II-2及II-3中，L21及L22或L23及L24优选均为F。
在式II-1及II-2中的另一优选实施方案中，L21、L22、L23及L24均表示F。
式II-1化合物优选选自式II-1a至II-1h、优选II-1a、II-1b、II-1g及II-1h化合物的组
/>
其中出现的基团具有上文所给出的相应含义。
在本发明的一优选实施方案中，介质包含一种或多种选自式II-1a至II-1h化合物的组的化合物，其中L21及L22及/或L23及L24分别均为F。
在另一优选实施方案中，介质包含选自式II-1a至II-1h化合物的组的化合物，其中L21、L22、L23及L24均为F。
尤其优选的式II-1化合物为
其中R2具有上文给出的含义。
优选地，式II-2化合物选自式II-2a至II-2c化合物的组
/>
其中出现的基团具有上文所给出的相应含义，且优选地，L21及L22均为F。
优选地，式II-3化合物选自式II-3a至II-3e、优选II-3d及II-3e化合物的组
其中出现的基团具有上文所给出的相应含义，且优选地L21及L22均为F且L23及L24均为H，或L21、L22、L23及L24均为F。
尤其优选的式II-3化合物为
其中R2具有上文给出的含义。
非常优选的为式II-3d-1化合物。
除了上文的优选式II化合物外，介质任选地包含选自式IIA1至IIA7化合物的一种或多种式II化合物：
其中R2及X2具有式II中所给出的含义或上文及下文所给出的优选含义之一。
优选化合物为式IIA1、IIA2及IIA3的那些化合物，非常优选为式IIA1及IIA2的那些化合物。
在式IIA1至IIA7化合物中，R2优选表示具有1至6个C原子的烷基，非常优选表示乙基或丙基，且X2优选表示F或OCF3，非常优选表示F。
在本发明的另一优选实施方案中，介质包含优选选自式III-1及III-2、优选式III-2化合物的组的一种或多种式III化合物：
其中出现的基团及参数具有根据上文式III所给出的相应含义。
优选地，式III-1化合物选自式III-1a及III-1b化合物的组
其中出现的基团具有上文所给出的相应意义且L33及L34彼此独立地表示H或F。
式III-1a化合物优选选自式III-1a-1至III-1a-6化合物的组
其中R3具有上文给出的含义。
优选地，式III-2化合物选自式III-2a至III-2m化合物的组
/>
/>
其中出现的基团具有上文所给出的相应含义且L35及L36彼此独立地表示H或F。
优选地，式II-2a化合物选自式III-2a-1至III-2a-4化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2b化合物优选选自式III-2b-1及III-2b-2、优选III-2b-2化合物的组
其中R3具有上文给出的含义。
式II-2c化合物优选选自式III-2c-1至III-2c-5化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2d及III-2e化合物优选选自式III-2d-1、III-2d-2及III-2e-1化合物的组
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2f化合物优选选自式III-2f-1至III-2f-7化合物的组
/>
式III-2g化合物优选选自式III-2g-1至III-2g-7化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2h化合物优选选自式III-2h-1至III-2h-5化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2i化合物优选选自式III-2i-1至III-2i-3化合物的组
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2j化合物优选选自式III-2j-1至III-2j-3化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2k化合物优选选自式III-2k-1至III-2k-6化合物的组
/>
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2l化合物优选选自式III-2l-1至III-2l-6化合物的组
其中R3具有上文给出的含义。
式III-2m化合物优选选自式III-2m-1化合物：
替代地或除了式III-1及/或III-2化合物之外，根据本发明的介质任选地包含一种或多种式III-3化合物，
其中基团及参数具有根据上文式III给出的相应含义，优选为式III-3a化合物
其中R3具有上文给出的含义。
除了上文的优选式III化合物外，介质还任选地包含选自由式IIIA-1至IIIA-21组成的组的一种或多种化合物：
/>
/>
/>
其中R3及X3具有式III中给出的含义或上文及下文给出的优选含义之一。优选化合物为式IIIA1、IIIA4、IIIA6、IIIA16、IIIA19及IIIA20的那些化合物。
优选地，根据本发明的介质包含一种或多种式IV化合物
其中
R41表示具有1至12个C原子的直链烷基或具有3至12个C原子的支链或环状烷基，或具有2至12个C原子的直链烯基或具有3至12个C原子的支链烯基或具有5至12个C原子的环状烯基，其中一个或多个H原子任选地经氟替代，优选表示具有2至12个C原子的直链烯基，
R42表示具有1至12个C原子的直链烷基或烷氧基或具有3至12个C原子的支链或环状烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的直链烯基或具有3至12个C原子的支链烯基或具有5至12个C原子的环状烯基，其中一个或多个H原子任选地经氟替代，优选表示具有1至12个C原子、非常优选具有1至7个C原子的直链烷基。
式IV化合物优选选自式IV-1至IV-4、非常优选式IV-3化合物的组：
其中
alkyl及alkyl'彼此独立地表示具有1至7个C原子、优选具有2至5个C原子的烷基，
alkoxy表示具有1至5个C原子、优选具有2至4个C原子的烷氧基，
alkenyl表示具有2至5个C原子、优选具有2至4个C原子、尤其优选具有2个C原子的烯基，且
alkenyl'表示具有2至5个C原子、优选具有2至4个C原子、尤其优选具有2至3个C原子的烯基。
在一优选实施方案中，根据本发明的介质包含选自式IV-1至IV-4化合物的一种或多种式IV化合物与选自式IVA-1至IVA-18化合物的组的一种或多种化合物的组合：
/>
/>
其中alkyl表示甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或正戊基。
优选地，介质包含一种或多种式IV-1化合物，优选选自式IV-1-1至IV-1-6化合物
优选地，根据本发明的介质包含一种或多种式IV-2-1及/或IV-2-2化合物
优选地，根据本发明的介质包含式IV-3化合物，非常优选选自式IV-3-1至IV-3-6化合物，特别是式IV-3-2及/或IV-3-6化合物：
优选地，根据本发明的介质包含式IV-4化合物，特别是，选自式IV-4-1及IV-4-2化合物：
优选地，根据本发明的介质包含一种或多种式IVa及/或IVb化合物
其中
R41及R42彼此独立地具有上文针对式IV定义的含义，且表示
Z4表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-或-CF＝CF-。
优选式IVa化合物选自式IVa-1至IVa-4化合物：
其中
alkyl及alkyl*各彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基。
根据本发明的介质优选包含至少一种式IVa-2化合物。
优选式IVb化合物选自式IVb-1至IVb-3化合物：
其中
alkyl及alkyl*各彼此独立地表示具有1至6个C原子的直链烷基，且
alkenyl及alkenyl*各彼此独立地表示具有2至6个C原子的直链烯基。
在式IVb-1至IVb-3化合物中，式IVb-2化合物是尤其优选的。
尤其优选的式IVb化合物选自以下化合物：
根据本发明的介质尤其优选包含化合物IVb-2-3。
优选地，根据本发明的介质包含一种或多种式V化合物
其中
R51、R52表示具有1至7个C原子的烷基、具有1至7个C原子的烷氧基或具有2至7个C原子的烷氧基烷基、烯基或烯氧基，
相同或不同地表示
Z51、Z52各彼此独立地表示-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-或单键，且
n为1或2。
式V化合物优选选自式V-1至V-17化合物：
/>
其中R1及R2具有上文针对式V所指示的含义。
R1及R2优选各彼此独立地表示具有1至7个C原子的直链烷基或具有2至7个C原子的烯基。
优选介质包含一种或多种式V-10、V-11、V-12、V-14、V-15、V-16及/或V-17化合物。非常优选地，介质包含一种或多种式V-10、V-16及/或V-17、特别是V-10及V-17化合物。
在本发明的一优选实施方案中，介质另外包含一种或多种式VI-1至VI-9化合物
/>
其中
R7各彼此独立地具有权利要求5中针对R2A所指示的含义之一，且w及x各彼此独立地表示1至6。
尤其优选为包含至少一种式V-9化合物的混合物。
在本发明的一优选实施方案中，介质另外包含一种或多种式VII-1至VII-21化合物
/>
/>
其中
R表示具有1至6个C原子的直链烷基或烷氧基，(O)表示-O-或单键，且m为0、1、2、3、4、5或6，且n为0、1、2、3或4，且R优选表示甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基。
尤其优选为式VII-1、VII-2、VII-4、VII-20及VII-21化合物。在这些化合物中，R优选表示各具有1至5个C原子的烷基，进一步表示烷氧基。在式VII-20化合物中，R优选表示烷基或烯基，特别是烷基。在式VII-21化合物中，R优选表示烷基。
在本发明的一实施方案中，液晶介质的清亮点优选为70℃或更高，更优选为75℃或更高，再更优选为80℃或更高或85℃或更高，非常优选为90℃或更高，尤其优选为100℃或更高。
在一实施方案中，介质包含
-一种或多种式I化合物，其总浓度在10％至60％、优选15％至55％、更优选30％至40％范围内，
及
-一种或多种式T化合物，其总浓度在5％至25％、优选8％至15％、更优选10％至20％范围内，
及
-一种或多种式S1化合物，其总浓度为大于0％至3％，优选为0.1％至2％，更优选为0.15％至1.5％且特别是为0.2％至1％；
及
-优选一种或多种式II及/或III、更优选式II化合物，其中式II及/或III化合物的总浓度在15％至45％、优选20％至40％、更优选25％至35％范围内；式II化合物优选选自式II-1a及II-1g及II-3d；介质非常优选包含一种或多种式II-1a及/或II-1g化合物，其总浓度为10％至20％，特别是12％至17％，及一种或多种式II-3d化合物，其总浓度为10％至20％，特别是12％至17％；
及/或
优选一种或多种式IV、更优选式IV-3化合物，其中式IV化合物的总浓度在5至25％、优选7％至20％、非常优选12％至17％范围内；或一种或多种式IV及IVa、优选IV-3及IVa-2化合物，其中式IV化合物的总浓度在2至20％、优选5％至15％、非常优选8％至12％范围内且式IVa化合物的总浓度在5至25％、优选7％至20％、非常优选12％至17％范围内，且其中式IV及IVa化合物的总浓度优选在10至40％、更优选15％至35％、非常优选20％至30％范围内。
在一优选实施方案中，根据本发明的液晶介质具有在6.0至20.0、优选8.0至17.0、特别是10至13范围内的正介电各向异性Δε。
在一优选实施方案中，在589nm(NaD)及20℃下，根据本发明的液晶介质的双折射率(Δn)在0.180至0.400、优选0.190至0.310、更优选0.200至0.300、非常优选0.210至0.260范围内。
在另一实施方案中，介质包含
-一种或多种式I化合物，其浓度在15％至65％、优选20％至60％、且更优选35％至45％范围内，
及
-一种或多种式T化合物，其总浓度在2％至30％、优选5％至25％、更优选7％至18％、非常优选8％至13％范围内，及
-一种或多种式S1化合物，其总浓度为高于0％至3％、优选0.1％至2％、更优选0.15％至1.5％且特别是0.2％至1％，及
-优选一种或多种式II及/或III、更优选式II化合物，其中式II及/或III化合物的总浓度在5％至30％、优选8％至20％、更优选10％至16％范围内；式II化合物优选选自式II-1a及II-1g及II-3d；介质非常优选包含一种或多种式II-1a及/或II-1g化合物，其总浓度为2％至15％，特别是8％至10％，及一种或多种式II-3d化合物，其总浓度为1％至10％，特别是2％至7％；
及/或
优选一种或多种式IV、优选式IV-3化合物，其中式IV化合物的总浓度在3至20％、优选5％至15％、非常优选7％至12％范围内；
及/或
优选一种或多种式V化合物，其总浓度在5％至30％、更优选8％至25％、非常优选12％至18％范围内，优选选自式V-10及V-17化合物，其中式V-10化合物的总浓度在2％至20％、更优选4％至13％、非常优选5％至10％范围内，且其中式V-17化合物的总浓度在2％至20％、更优选4％至13％、非常优选5％至10％范围内。
在一优选实施方案中，根据本发明的液晶介质具有在2.0至6.0、优选3.0至5.0、特别是3.5至4.5范围内的正介电各向异性Δε。
在本发明的一优选实施方案中，液晶介质具有120℃或更高、优选130℃或更高、尤其优选140℃或更高且非常优选150℃或更高的清亮点。
根据本发明的介质的向列相优选至少从0℃或更低延伸至90℃或更高。展现甚至更广向列相范围对根据本发明的介质有利，该范围为优选至少-10℃或更低至120℃或更低、非常优选至少-20℃或更低至140℃或更高且特别是至少-30℃或更低至150℃或更高、非常尤其优选至少-40℃或更低至170℃或更高。
在20℃及19GHz下测量的根据本发明的介质的可调谐性τ为0.200或更高，优选0.210或更高。
优选液晶材料的材料品质(η)为6或更高，优选8或更高，非常优选10或更高，特别是15或更高。
在对应组件中，优选液晶材料的移相器品质为15°/dB或更高，优选20°/dB或更高，优选30°/dB或更高，优选40°/dB或更高，优选50°/dB或更高，尤其优选80°/dB或更高且非常尤其优选100°/dB或更高。
提供一种电子组件，其包含彼此面对的第一基板及第二基板，其中根据本发明的液晶介质夹在该第一基板与该第二基板之间，及设置于各基板上的电极或仅设置于基板中之一上的两个电极，用于跨液晶材料提供电位以驱动预定配置的液晶。
在一实施方案中，电子组件可在电磁波谱的微波范围内操作。此处，组件中的液晶介质充当可调谐电介质且可用于高频技术中。
优选组件为基于液晶的天线组件、移相器、可调谐滤波器、可调谐超材料结构、匹配网络或变容二极管。
提供包含该组件中的一或多者的微波天线阵列。
在另一实施方案中，电子组件为可在电磁波谱的可见或红外范围内操作的光学组件，优选为透射式SLM。
在另一优选实施方案中，光学组件为反射式SLM。
在根据本发明的光学装置组件中，空间光调制器的光调制组件(即像素)为含有如权利要求1所述的液晶的盒。即，空间光调制器为液晶装置，其中光学活性组件为液晶。各液晶盒经配置以选择性地提供多个光调制电平(light modulation level)。即，各液晶盒在任一时间经配置以在选自多个可能的光调制电平的一个光调制电平下进行操作。各液晶盒可动态地重新配置至与该多个光调制电平不同的光调制电平。
LCOS装置在小孔隙(例如宽度为几公分)内提供光调制组件或像素的密集阵列。像素典型地为大约10微米或更小，其产生几度的衍射角，这意指光学系统可为紧凑的。LCOS装置典型地为反射式，这意指驱动LCOS SLM的像素的电路可埋于反射表面下。这产生更高孔隙比。换言之，像素紧密堆积，这意指在该像素之间存在极少的无效空间(dead space)。这是有利的，因为其减少了重放场中的光学噪声。LCOS SLM使用硅背板，其具有像素在光学上平坦的优点。这对于相位调制装置尤其重要。
因此，在一优选实施方案中且参考图1，提供一种反射式空间光调制器，特别是LCoS装置100，其包括如上文所定义的液晶材料140，该液晶材料夹在具有透明电极120的透明玻璃层110与安装于硅CMOS背板160及PCB座架(未示出)上的镜面150之间。镜面分为可单独寻址像素的二维阵列。各像素可通过电压信号单独地驱动以向光学信号的至少一个偏振分量提供局部相变，由此提供相位操纵区的二维阵列。液晶140的预配向由配向层131及132提供。
该LCOS装置适用于整合至光学装置中。所描述的LCOS SLM以反射方式输出空间调制光。反射式LCOS SLM具有信号线、栅极线及晶体管在成镜像表面下方的优点，其产生高填充因子(通常大于90％)及高分辨率。使用反射式LCOS空间光调制器的另一优点为与在使用透射装置时所需的厚度相比，液晶层可为该厚度的一半。这极大地改善了液晶的切换速度(移动视频图像的投影的关键优点)。然而，本发明的教导可同样使用透射式LCOS SLM来实施。
包含根据本发明的光学组件的装置的实例为全息投影仪；包含至少一个全息投影通道的抬头显示器；抬头显示器的驱动器监测系统，更优选为用于抬头显示器的驱动器监测系统的红外线全息投影仪；包括眼动追踪或头部追踪的增强现实抬头显示器“AR-HUD”；图像产生单元；及用于头部追踪或眼动追踪的整合式红外全息照明器。
空间光调制器可用以显示包括计算机产生的全息图的衍射图案。若全息图为纯相位全息图，则需要调制相位的空间光调制器。若全息图为全复全息图(fully-complexhologram)，则可使用调制相位及振幅的空间光调制器或可使用调制相位的第一空间光调制器及调制振幅的第二空间光调制器。
其他优选装置为红外成像器、波长选择性开关、LCoS-SLM、LIDAR系统、波分复用(WDM)系统、可重构光分插复用器(ROADM)及非机械波束操控，例如可操控电瞬变光学折射(SEEOR)棱镜，如文章P.McManamon,2006,“Agile Nonmechanical Beam Steering,”Opt.Photon.News 17(3):24-29中所公布。
该技术结合SLM装置及红-绿-蓝(RGB)光源。红-绿-蓝(RGB)光源经配置以在同一时间或在不同时间发射红色、绿色及蓝色光(例如时间复用RGB LED或激光二极管)。作为一个实例，光源为使用红色、绿色及蓝色微型LED阵列的RGB光源，如在例如EP3539157 A1中提出。
RGB是指光的三原色，红色、绿色及蓝色，由此可形成其他颜色及白色。常规的单个LED可能仅发送单色(single-color；monochromatic)光，其可为这些三原色之一。为了产生更多颜色，三个LED可一起用于RGB混合。RGB LED原则上为三个彼此靠近放置的单色LED，其通常在相同的封装中，且其颜色为红色、绿色及蓝色。当RGB-LED的所有LED成比例地以相同发光强度发光，且使用正确种类的光学组件时，RGB-LED发射的光在人眼看来呈白色。
使用RGB光源避免液晶暴露于UV光，这在使用常规的光源，诸如冷阴极荧光灯时是不可避免的。
因此，根据本发明的另一方面，提供包含RGB光源及上述光学组件的光学装置，其中在该光学装置操作时，来自该RGB光源的入射光学信号的相位由该组件调制。
根据本发明的另一方面，提供一种空间调制可见或红外光的方法，该方法包括，
i)提供包含彼此面对且各自具有表面的第一及第二基板的光学组件，第一基板包含至少一个第一电极，第二基板包含至少一个第二电极，组件进一步包含夹在第一与第二基板之间的液晶层，其中液晶包含选自上述式I、T及S1化合物的一种或多种化合物；
ii)在该光学组件的表面处接收入射可见或红外光；
iii)将预定电压施加至形成于第一基板上的单独电极中的各者以便调制该液晶层的折射率。
根据本发明的另一方面，提供一种制造光学相位调制器的方法，其包括至少以下步骤
a)提供具有第一电极的第一基板，该第一电极任选地具有单独电可驱动盒(electrically drivable cell)的二维阵列；
b)将如权利要求1的液晶介质沉积于第一基板上；及
c)将具有第二电极的第二基板安装至液晶材料上。
根据本发明的液晶介质由多种化合物、优选3至30种、更优选4至20种且非常优选4至16种化合物组成。以常规的方式混合这些化合物。一般而言，将以较小量使用的所需量的化合物溶解于以较大量使用的化合物中。若温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点，则尤其易于观测到溶解过程的完成。然而，也可能以其他常规的方法制备介质，该方法例如使用所谓的预混合物，其可为例如化合物的同源或共晶混合物，或使用所谓的“多瓶”系统，其成分本身为即用型混合物。
在本发明中且尤其以下实施例中，介晶化合物的结构是由缩写或首字母缩略词指示。在这些首字母缩略词中，使用以下表A至表C，化学式缩写如下。所有基团CnH2n+1、CmH2m+1及ClH2l+1以及CnH2n-1、CmH2m-1及ClH2l-1分别表示直链烷基或亚烷基，在各情况下具有n、m或l个C原子，其中n及m独立地为1、2、3、4、5、6或7，且l为1、2或3。表A列举用于化合物的核心结构的环要素的代码，而表B显示键联基团及端基。表C显示化合物的说明性结构及其相应缩写。
表A：环要素
/>
/>
/>
/>
/>
表B：键联基团
表B：端基
/>
与其他组合使用
其中n及m各自表示整数，且三点“...”为用于来自此表的其他缩写的占位符。
支链侧基从紧邻环(1)的位置开始编号，其中选择最长链，较小编号指示支链长度，且括号中的上标编号指示支链位置，例如：
/>
下表显示说明性结构以及其相应缩写。展示这些内容以便说明缩写规则的含义。其进一步表示优选使用的化合物。
表C：说明性结构
以下说明性结构为优选另外用于介质中的实例以及化合物：
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
其中m及n相同或不同地为1、2、3、4、5、6或7。
优选地，根据本发明的介质包含选自表C的化合物的一种或多种化合物。
下表表D显示说明性化合物，其可在根据本发明的介晶介质中用作额外稳定剂。介质中这些及类似化合物的总浓度优选为5％或更低。
表D
/>
/>
在本发明的一优选实施方案中，介晶介质包含选自表D的化合物的组的一种或多种化合物。
根据本申请的介晶介质优选包含选自由上表的化合物组成的组的两种或更多种、优选四种或更多种化合物。
优选地，介质包含一种或多种手性掺杂剂，其浓度在大于0％至5％、优选0.01至4％、更优选0.1％至3％、非常优选0.2％至2％、且特别是0.3％至1％范围内。
根据本发明的所有混合物均为向列型。根据本发明的液晶介质优选在上文给出的优选范围内具有向列相。表述“具有向列相”在此处意指一方面在低温下在对应温度下未观测到近晶相及结晶，且另一方面在给定温度下加热向列相时未出现从向列相至各向同性相的转化。在高温下，通过常规的方法在毛细管中测量清亮点。在低温下的研究是在对应温度下在流动粘度计中进行，且通过块体样本的储存进行检查：在给定温度T下根据本发明的介质的块体中的储存稳定性(LTS)是通过目视检查来判定。将2g所关注的介质填充至置于预定温度下的冷冻机中的适当尺寸的闭合玻璃容器(瓶)中。以规定的时间间隔检查该瓶是否出现近晶相或结晶。针对每种材料且在各温度下储存两个瓶。若在两个对应瓶中的至少一者中观测到结晶或近晶相的出现，则终止测试，且将在观测到更高阶相出现之前的最后一次检查的时间记录为相应储存稳定性。测试最后在1000h后终止，即，1000h的LTS值意指混合物在给定温度下稳定至少1000h。
分别地，对于光电响应的相对调谐或相对对比度从0％变化至90％(t90–t0)的时间，响应时间是以上升时间(τon)给出，即包括延迟时间(t10–t0)；对于光电响应的相对调谐或相对对比度从100％变化回至10％(t100–t10)的时间，响应时间是以衰退时间(τoff)给出，和作为总响应时间(τ总计＝τon+τoff)。
m.p.表示熔点且T(N,I)表示以摄氏度为单位的液晶物质的清亮点；此外：K表示结晶固体状态，S表示近晶相(指数表示相类型)，N表示向列状态，Ch表示胆甾醇相，I表示各向同性相，Tg表示玻璃化转变温度。两个符号之间的数字表示以摄氏度为单位的转化温度。
所有温度，诸如液晶的熔点T(C,N)或T(C,S)、从近晶相(S)至向列相(N)的转变T(S,N)及清亮点T(N,I)，均以摄氏度为单位给出。所有温度差均以不同度数给出。
用于测定单一化合物的光学各向异性Δn的主体混合物为商业混合物ZLI-4792(Merck KGaA)。使用商业混合物ZLI-2857测定介电各向异性Δε。待研究化合物的物理数据获自添加待研究化合物后主体混合物的介电常数的变化及外推至100％所用化合物。一般而言，视溶解度而定，将10％的待研究化合物溶解于主体混合物中。
除非另外指示，否则份数或百分比数据表示重量份或重量百分比。
在上文及下文中：
Vo表示阈值电压，在20℃下的电容[V]，
ne表示在20℃及589nm下的非寻常折射率，
no表示在20℃及589nm下的寻常折射率，
Δn表示在20℃及589nm下的光学各向异性，
ε⊥表示在20℃及1kHz下垂直于指向矢的介电电容率，
ε||表示在20℃及1kHz下平行于指向矢的介电电容率，
Δε表示在20℃及1kHz下的介电各向异性，
cl.p.,T(N,I)表示清亮点[℃]，
γ1表示在20℃下测量的旋转粘度[mPa·s]，
K1表示弹性常数，在20℃下的“展曲”变形[pN]，
K2表示弹性常数，在20℃下的“扭曲”变形[pN]，
K3表示弹性常数，在20℃下的“弯曲”变形[pN]，且
LTS表示按规定在测试盒或本体中测定的低温稳定性(向列相)。
除非另外明确指示，否则用于本发明的术语“阈值电压”涉及电容阈值(V0)，也称为Freedericksz阈值。在实施例中，通常情况下，也可针对10％相对对比度指示光学阈值(V10)。
用于测量电容阈值电压的显示器由两个间距为20μm的平面平行的玻璃外板组成，其各自在内侧上具有电极层且在顶部具有未摩擦的聚酰亚胺配向层，从而实现液晶分子的垂直边缘配向。
用于测量倾斜角的显示器或测试盒由两个间距为4μm的平面平行的玻璃外板组成，其各自在内侧上具有电极层且在顶部具有聚酰亚胺配向层，其中两个聚酰亚胺层彼此反向平行地摩擦，且实现液晶分子的垂直边缘配向。
使用来自Axometrics的米勒矩阵偏振仪(Mueller Matrix Polarimeter)“AxoScan”测定倾斜角。此处，低值(即与90°角的大偏差)对应于大倾斜。
除非另外说明，否则术语“倾斜角”意指LC指向矢与基板之间的角度，且“LC指向矢”意指在具有均匀定向的LC分子层中，LC分子的光学主轴的优选定向方向，在棒状、单轴向正双折射LC分子的情况下，对应于其分子长轴。
除非另外指示，否则在20℃下(VHR20)及在100℃的烘箱中5分钟之后(VHR100)在来自TOYO Corporation,Japan的市售仪器型号LCM-1(O0004)中测定VHR。除非更确切地指示，否则所用电压的频率在1Hz至60Hz范围内。
对UV照射的稳定性是在来自Heraeus,Germany的市售仪器“Suntest CPS+”中使用氙气灯NXE1500B研究。除非明确指示，否则密封测试盒经照射2.0小时而无需额外加热。300nm至800nm的波长范围内的照射功率为765W/m2V。具有310nm的边缘波长的UV“介质”滤波器按次序使用以模拟所谓的窗玻璃模式。在各系列实验中，针对各条件研究至少四个测试盒，且相应结果经指示为对应单独测量的平均值。
通常通过曝光，例如通过UV照射或通过LCD背光引起的电压保持率(ΔVHR)的减小是根据以下等式(1)来确定：
△VHR(t)＝VHR(t)-VHR(t＝0) (1)。
使用来自Toyo Corporation,Japan的市售LC材料特征测量系统型号6254、使用具有3.2μm盒间隙的AL16301聚酰亚胺(JSR Corp.,Japan)的VHR测试盒测量离子密度，根据其计算电阻率。在60℃或100℃的烘箱中储存5分钟后进行测量。
所谓的“HTP”表示在LC介质中光学活性或手性物质的螺旋扭曲力(以μm为单位)。除非另外指示，否则HTP是在20℃的温度下在市售向列型LC主体混合物MLD-6260(MerckKGaA)中测量。
清亮点使用Mettler Thermosystem FP900来测量。光学各向异性(Δn)使用Abbe-Refraktometer H005(在589nm，20℃下的钠光谱灯Na10)来测量。介电各向异性(Δε)是在20℃下使用LCR-Meter E4980A/Agilent(G005)(具有JALS2096-R1的ε平行盒)来测量。接通电压(V0)是在20℃下使用LCR-Meter E4980A/Agilent(G005)(具有JALS2096-R1的ε平行盒)来测量。旋转粘度(γ1)是在20℃下使用TOYO LCM-2(0002)(具有JALS-2096-R 1的γ1负盒)来测量。弹性常数(K1，展曲)是在20℃下使用LCR-Meter E4980A/Agilent(G005)(具有JALS2096-R1的ε平行盒)来测量。K3：弹性常数(K3，弯曲)是在20℃下使用LCR-MeterE4980A/Agilent(G005)(具有JALS 2096-R1的ε平行盒)来测量。
除非另外明确指出，否则本申请中的所有浓度均以重量百分比指示，且涉及包含所有固体或液晶组分的整个相应混合物(无溶剂)。除非另外明确指示，否则所有物理特性均根据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals”,Status1997年11月,Merck KGaA,Germany测定，且适用于20℃的温度。
如在A.Penirschke等人“Cavity Perturbation Method for Characterizationof Liquid Crystals up to 35GHz”,34th European Microwave Conference-Amsterdam,第545-548页中所描述，研究关于液晶介质在微波频率范围内的特性。就此而言还比较A.Gaebler等人“Direct Simulation of Material Permittivities…”,12MTC 2009-International Instrumentation and Measurement Technology Conference,Singapore,2009(IEEE),第463-467页及DE 10 2004 029 429 A，其中同样详细地描述测量方法。
将液晶引入聚四氟乙烯(PTFE)或石英毛细管中。毛细管具有0.5mm的内径及0.78mm的外径。有效长度为2.0cm。在19GHz的共振频率下，将经填充毛细管引入至圆柱形空腔的中心中。此空腔长度为11.5mm且半径为6mm。随后应用输入信号(来源)，且使用商业向量网络分析器(N5227A PNA Microwave Network Analyzer,Keysight TechnologiesInc.USA)记录空腔的取决于反应的频率。对于其他频率，对应地调适空腔尺寸。
借助于上文提及的出版物A.Penirschke等人,34th European MicrowaveConference-Amsterdam,第545-548页中所描述的等式10及11，在利用经液晶填充的毛细管测量与不用经液晶填充的毛细管测量之间的共振频率及Q因子的变化用于测定在对应目标频率下的介电常数及损耗角。
通过磁场中的液晶配向，获得垂直及平行于液晶的指向矢的特性分量的值。为此目的，使用永久磁体的磁场。磁场强度为0.35特斯拉。
微波范围内的介电各向异性定义为
Δεr≡(εr,||-εr,⊥)。
可调谐性(τ)定义为
τ≡(Δεr/εr,||)。
材料品质(η)定义为
η≡(τ/tanδεr,max.)，其中
最大介电耗损为tanδεr,max.≡max.{tanδεr,⊥；tanδεr,||}。
实施例
以下实施例意欲解释本发明而不对其进行限制。在不进一步详细描述的情况下，据信本领域技术人员可使用前述描述最大程度地利用本发明。因此，前述优选特定实施方案仅解释为说明性的，且不以任何方式限制其余的本发明。用本发明所大体或具体描述的反应物及/或操作条件取代以下实施例中使用的反应物及/或操作条件，可重复以下实施例且取得类似的成功。根据前文描述，本领域技术人员可易于确定本发明的基本特征，且在不脱离其精神及范围的情况下可对本发明作出各种变化及修改以使其适应各种用途及条件。
混合物实施例M1
混合物实施例M2
混合物实施例M3
介质M3由99.9％的介质M1及0.1％的化合物S2-1a-1组成。
混合物实施例M4
介质M4由99.99％的介质M1及0.01％的化合物S2-2a-1组成。
混合物实施例M5
介质M5由99.9％的介质M2及0.1％的化合物S2-1a-1组成。
混合物实施例M6
介质M4由99.99％的介质M2及0.01％的化合物S2-2a-1组成。
使用峰值波长为460nm且辐照度为280mW/cm2的蓝光，用LED Cube 100IC进行光稳定性测试。将混合物在涂布有聚酰亚胺(AL3046(CT19320))的ITO盒中照射，盒间隙为6μm，且在60℃的温度及60Hz的频率下每2小时测量一次VHR。结果显示于表1中。
表1：VHR[％](60℃，60Hz，1V)
| 混合物 | t＝0h | t＝2h | t＝4h | t＝6h | t＝8h | t＝10h | t＝12h |
| M1 | 99.3 | 94.7 | 91.2 | 88.0 | 87.3 | 87.4 | 86.7 |
| M2 | 99.1 | 95.0 | 91.7 | 89.4 | 87.2 | 86.6 | 86.3 |
| M3 | 99.6 | 99.2 | 98.7 | 98.3 | 97.9 | 97.6 | 97.3 |
| M4 | 99.3 | 92.0 | 89.7 | 91.4 | 91.8 | 90.3 | 87.3 |
| M5 | 99.6 | 99.3 | 98.8 | 97.9 | 97.0 | 96.6 | 95.9 |
| M6 | 99.1 | 93.2 | 89.9 | 92.7 | 91.0 | 88.6 | 88.3 |
混合物M1至M6在蓝光照射下具有非常优选稳定性。VHR值对于电子装置中的应用足够高。
混合物实施例M7含有化合物S3-3a
混合物实施例M7
由于低介电耗损及高可调谐性，介质M7具有有利于高频应用的特性。
Claims (18)
1.一种液晶介质，其包含
a)一种或多种式I化合物
其中
R11及R12相同或不同地表示H、具有1至12个C原子的烷基或烷氧基或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可经替代，且其中一个或多个H原子可经氟替代，
L11、L12、L13相同或不同地表示H、CH3、Cl或F，
A11表示亚苯基-1,4-二基，其中一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代；环己烷-1,4-二基或环己烯-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代；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；四氢吡喃-2,5-二基；或1,3-二噁烷-2,5-二基，
A12表示亚苯基-1,4-二基，其中一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代，或环己烷-1,4-二基或环己烯-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代，
Z1表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF＝CF-或-CH＝CHCH2O-，
n为0或1；
及
b)一种或多种式T化合物，
其中
R1及R2表示H、F、Cl、Br、-CN、-SCN、-NCS、SF5或具有1至12个C原子的直链或支链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-替代，且其中一个或多个H原子可经F、Cl或Br替代，
AT1、AT2及AT3各彼此独立地表示亚苯基-1,4-二基，其中一个或两个CH基团可经N替代且一个或多个H原子可经卤素、CN、CH3、CHF2、CH2F、CF3、OCH3、OCHF2或OCF3替代，其中
AT1替代地表示环己烷-1,4-二基，其中一个或两个不相邻的CH2基团可彼此独立地经O及/或S替代且一个或多个H原子可经F替代；环己烯-1,4-二基；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；四氢吡喃-2,5-二基；或1,3-二噁烷-2,5-二基，
Z1及Z2各彼此独立地表示-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-O-CO-、-C2H4-、-C2F4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CFHCFH-、-CFHCH2-、-CH2CFH-、-CF2CFH-、-CFHCF2-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，
t为0或1，
及
c)一种或多种式S1化合物
其中
RS1及RS2在每次出现时相同或不同地表示H或具有1至25个碳原子的直链烷基或具有3至25个碳原子的支链烷基，其未经取代或经CN或CF3单取代或至少经卤素单取代，且其中一个或多个CH2基团可以使得O及/或S原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经 -O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，或卤素，分别具有6、5、7或7至25个碳原子的芳基，杂芳基，烷芳基或芳烷基，其各自未经取代或经具有1至6个C原子的烷基或卤素单取代或多取代，
s为0、1或2，且
t为0、1、2或3。
2.根据权利要求1的液晶介质，其中该介质包含选自式S2及S3化合物的组的一种或多种化合物
其中
q为1、2、3或4，
G表示具有1至60个碳原子的烃基，该烃基可为直链或支链或环状的，且未经取代或经CN或CF3单取代或至少经卤素单取代，且其中一个或多个CH2基团可以使得O或S原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-O-、-S-、-NR0-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，
R0表示H或具有1至6个C原子的烷基，
R2表示H、-O·、-OH、具有1至12个C原子的直链烷基或烷氧基或具有3至25个C原子的支链或环状烷基或具有7至25个C原子的芳基烷氧基，
R21及R22相同或不同地表示具有1至12个碳原子的直链烷基或具有3至12个碳原子的支链烷基，或R21及R22连同其所附接的碳原子形成具有5至12个碳原子的环烷基，
R23及R24相同或不同地表示具有1至12个碳原子的直链烷基或具有3至12个碳原子的支链烷基，或R23及R24连同其所附接的碳原子形成具有5至12个碳原子的环烷基，
Z2在每次出现时相同或不同地表示-O-、-C(O)O-、-OC(O)-或单键，
RST表示H、具有1至12个C原子的烷基或烷氧基或具有2至12个C原子的烯基、烯氧基或烷氧基烷基，其中一个或多个CH2-基团可经替代，且其中一个或多个H原子可经氟替代，
ZST各彼此独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2、-(CH2)4-、-CH＝CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF＝CF-、-CH＝CF-、-CF＝CH-、-CH＝CH-、-C≡C-或单键，
在每次出现时相同或不同地表示环己烷-1,4-二基、环己烯-1,4-二基、吡喃-2,5-二基或1,3-二噁烷-2-5-二基，其中一个或多个H原子可经F替代，
p为0、1或2。
3.根据权利要求1或2的液晶介质，其中该介质包含选自式S2-1及S2-2化合物的组的一种或多种化合物
其中G表示具有1至20个C原子的二价脂族基或具有3至20个C原子的环脂族基。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的液晶介质，其中该介质包含选自式PT-1至PT-3化合物的组的一种或多种化合物
其中R11、R12、Z1、L11、L12及L13具有权利要求1中给出的含义。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的液晶介质，其中该介质包含选自式T1至T5化合物的组的一种或多种式T化合物
其中R1及R2具有权利要求1中指示的含义且L2至L6表示H或F。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的液晶介质，其中该介质包含一种或多种式S1-1化合物
其中
RS1表示H、F或Cl，且
R21及R22相同或不同地表示H或具有1至12个碳原子的直链或支链烷基，其中一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此不直接键联的方式各彼此独立地经-O-、-CO-O-、-O-CO-、-CH＝CH-或-C≡C-替代，或具有6至25个碳原子的芳基或芳烷基。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的液晶介质，其中该介质包含选自由式II及III化合物组成的组的一种或多种化合物：
其中
R2及R3表示未经取代或经卤化且具有1至15个C原子的直链或支链烷基或烷氧基，其中这些基团中的一个或多个CH2基团可以使得O原子彼此间不直接键联的方式各彼此独立地经 -C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-或-O-CO-替代，
至/>及/>至/>相同或不同地表示
L21、L22、L31及L32相同或不同地表示H或F，优选表示F，
Y2及Y3相同或不同地表示H或CH3，
X2及X3相同或不同地表示卤素、具有1至3个C原子的卤化烷基或烷氧基或具有2或3个C原子的卤化烯基或烯氧基，
Z3表示-CH2CH2-、-CF2CF2-、-COO-、反式-CH＝CH-、反式-CF＝CF-、-CH2O-或单键，
l、m、n及o彼此独立地为0或1。
8.根据权利要求1至7中一项或多项的介质，其中该介质包含一种或多种式IV化合物
其中
R41表示具有1至12个C原子的直链烷基或具有3至12个C原子的支链或环状烷基，或具有2至12个C原子的直链烯基或具有3至12个C原子的支链烯基或具有5至12个C原子的环状烯基，其中一个或多个H原子任选地经氟替代，
R42表示具有1至12个C原子的直链烷基或烷氧基或具有3至12个C原子的支链或环状烷基或烷氧基，或具有2至12个C原子的直链烯基或具有3至12个C原子的支链烯基或具有5至12个C原子的环状烯基，其中一个或多个H原子任选地经氟替代。
9.根据权利要求1至8中一项或多项的介质，其中该介质包含选自式IVa及IVb化合物的组的一种或多种化合物
其中
R41及R42彼此独立地具有权利要求8中定义的含义，且表示
Z4表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-或-CF＝CF-。
10.一种电子组件，其包含彼此面对的第一基板及第二基板、夹在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶介质、设置于各基板上的电极或仅设置于所述基板中之一上的两个电极，用于跨所述液晶介质提供电位以驱动预定配置的液晶，其特征在于所述液晶介质包含根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质。
11.根据权利要求10的电子组件，其中所述组件中的所述液晶介质经配置为可调谐电介质，其经配置以用于高频技术中。
12.根据权利要求10或11的电子组件，其中所述组件为基于液晶的天线组件、移相器、可调谐滤波器、可调谐超材料结构、匹配网络或变容二极管。
13.一种微波天线阵列，其特征在于其包含一种或多种根据权利要求10至12中一项或多项的组件。
14.根据权利要求10的组件，其中所述组件为可在电磁波谱的可见或红外范围内操作的光学组件。
15.根据权利要求14的组件，其中所述组件为透射式空间光调制器。
16.根据权利要求14的组件，其中所述组件为反射式空间光调制器(100)，其经配置以调制至少部分在第一维度中传播的入射光学信号的相位，其中所述第一基板为具有第一透明电极(120)的透明玻璃层(110)，且其中所述第二基板为CMOS硅背板(160)，所述组件进一步包含安置于所述第二基板与液晶介质(140)之间的镜面(150)，其中所述镜面分为经布置及配置为第二电极(150)的可单独寻址像素的二维阵列，各像素可通过电压信号单独地驱动以向光学信号的至少一个偏振分量提供局部相变。
17.一种光学装置，其包含：
RGB光源，及
根据权利要求14至16中一项或多项的组件，其经布置及配置以在操作光学装置时调制来自所述RGB光源的入射光学信号的相位。
18.一种空间调制光的方法，所述方法包括，
i)提供光学组件，所述光学组件包含彼此面对且各自具有表面的第一及第二基板，所述第一基板包含至少一个第一电极，所述第二基板包含至少一个第二电极，所述组件进一步包含夹在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，其中所述液晶包含根据权利要求1至9中一项或多项的液晶介质；
ii)提供RGB光源；
ii)在所述光学组件的表面处接收来自所述RGB光源的入射光；
iii)将预定电压施加至形成于所述第一基板上的所述单独电极中的各者以便调制所述液晶层的折射率。
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