CN1723261A - 具有高扭转的液晶介质和液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有高扭转的液晶介质，涉及其用于电光学应用，用于非线性光学(NLO)和激光光学中的用途，和涉及包含此介质的电光学器件、显示器和激光器。
Description
本发明涉及具有高扭转的液晶介质，涉及其用于电光学应用，用于非线性光学(NLO)和激光光学中的用途，和涉及包含此介质的电光学器件、显示器和激光器。
液晶显示器(LC显示器)从现有技术是已知的。最通常的显示器件是基于Schadt-Helfrich效应和包含具有扭转向列型结构的LC介质，例如，扭转角典型地为90°的TN(“扭转向列”)电池和扭转角典型地为180-270°的STN(“超扭转向列”)电池。也已知包含具有扭转近晶型结构的LC介质的铁电LC显示器。在这些显示器中的扭转结构通常由将一种或多种手性掺杂剂加入向列或近晶型LC介质中而实现。
也已知包含具有手性向列或胆甾型结构的LC介质的LC显示器(CLC显示器)。CLC介质具有与源自TN和STN电池的LC介质相比显著更高的扭转，具有扭转角通常为360°的倍数。
胆甾型液晶显示对圆偏振光的选择性反射，其中光矢量的旋转方向对应于胆甾螺旋的旋转方向。反射谱带的最大值λmax由胆甾螺旋的节距p和胆甾型液晶的平均折射率n根据方程式(1)给出：
λ＝n·p (1)
反射谱带的宽度Δλ由胆甾型液晶的螺旋节距p和双折射Δn根据方程式(2)给出：
Δλ＝p·Δn (2)
术语“手性向列型”和“胆甾型”在现有技术中彼此一起使用。“手性向列型”经常表示由向列主体混合物组成的LC材料，该混合物经由旋光组分掺杂，该旋光组分诱导螺旋扭转的超结构。与之相比，“胆甾型”经常表示手性LC材料，例如胆甾醇基衍生物，它们具有“天然”胆甾相，该胆甾相具有螺旋扭转。这两个术语也平行用于表示相同的情况。在本申请中，术语“胆甾型”用于上述两种类型的LC材料，其中此术语意于覆盖“手性向列型”和“胆甾型”在每种情况下的最宽含义。
通常的CLC显示器的例子是所谓的SSCT(“表面稳定化的胆甾型织构”)和PSCT(“聚合物稳定化的胆甾型织构”)显示器。SSCT和PSCT显示器通常包含CLC介质，该介质例如在初始状态下具有平面结构，该平面结构反射某一波长的光，和可以由电交替-电压脉冲的施加而切换成焦点圆锥形光散射结构，或反之亦然。在施加更强电压脉冲时，CLC介质转化成垂面的(homeotropic)透明状态，从此状态它在电压的快速切断之后松弛成平面状态或在缓慢切断之后松弛成焦点圆锥形状态。
CLC介质在初始状态，即在电压施加之前的平面排列在SSCT显示器中通过例如电池壁的表面处理而实现。在PSCT显示器中，CLC介质另外包括在各自寻址状态下使CLC介质的结构稳定的相分离的聚合物或聚合物网络。
SSCT和PSCT显示器通常不要求背面照明。在平面状态下，在像素中的CLC介质根据以上方程式(1)显示对某一波长的选择性光反射，意味着像素以相应的反射色，例如在黑色背景前面显现。在变化成焦点圆锥形散射或垂面透明状态时，反射色消失。然而，在现有技术中也描述了具有背面照明的SSCT显示器。
此外，SSCT和PSCT显示器是双稳态的，即在每种情况下由LC介质达到的排列状态在切断电场之后被保留和仅由新场的施加而转换回初始状态。为产生像素，短电压脉冲因此是足够的。与此相反，在TN或STN显示器中在寻址像素中的LC介质，例如在切断电场之后立即返回它的初始状态，意味着必须保持寻址电压用于像素的持久产生。
由于上述原因，CLC显示器与TN或STN显示器相比具有显著更低的功率消耗。此外，它们在散射状态下仅显示轻微的视角依赖性，或一点也不显示。
采用有源矩阵寻址或在多像素或无源矩阵模式中，SSCT和PSCT显示器可以操作为透射或反射的显示器。
US5453863描述了例如，包含无聚合物的CLC介质的SSCT显示器，该介质具有正介电各向异性。WO92/19695和US5384067描述了例如，包含如下部分的PSCT显示器：具有正介电各向异性的CLC介质和最多至10wt％在液晶材料中分散的相分离聚合物网络。
在现有技术中公开的其中使用CLC材料的另外的显示器是所谓的弯电(flexoelectric)显示器，特别地是在“均匀伸展螺旋模式”(ULH模式)中操作的那些。弯电效应和显示此效应的CLC材料例如，已经由Chandrasekhar描述于“液晶(Liquid Crystals)”，第2版，CambridgeUniversity出版社(1992)，P.G.deGennes等人描述于“液晶物理(ThePhysics of Liquid Crystals)”，第2版，Oxford SciencePublications(1995)，Patel和Meyer描述于Phys.Rev.Lett.58(15)，1538-1540(1987)和Rudquist等人描述于Liq.Cryst.22(4)，445-449(1997)。
弯电CLC材料典型地具有不对称分子结构和强偶极矩。在垂直于胆甾螺旋轴施加电场时，永久性偶极沿场的方向排列。同时，由于不对称分子结构而扭曲LC指向矢，而胆甾螺旋轴的排列保持未变。这导致CLC材料沿场方向的宏观偏振和导致光学轴相对于螺旋轴的偏移。
弯电显示器通常在所谓的“均匀伸展螺旋”(ULH)模式中操作，例如描述于P.Rudquist等人，Liq.Cryst.23(4)，503(1997)。为此目的，在两个透明平行电极之间的具有高扭转和典型地为0.2μm-1.0μm，特别地小于0.5μm的短螺旋节距的弯电CLC材料层以一定的方式排列，使得胆甾螺旋轴平行于电极而排列和CLC层具有宏观上均匀的排列。在对垂直于CLC层的电池施加电场时，LC指向矢和因此样品的光学轴在层平面内旋转。如果在两个线性偏振器之间引入CLC层，则此导致线性偏振光在CLC材料中传输的变化，这可用于电光学显示器。弯电效应的突出之处尤其为非常快速的响应时间，典型地6μs-100μs，和与许多种灰度的良好对比度。
采用有源矩阵寻址或在多像素或无源矩阵模式中，弯电显示器可以操作为透射或反射的显示器。
具有高扭转的用于弯电显示器的CLC材料例如，描述于EP0971016和GB2356629。EP0971016为此目的提出手性液晶雌二醇衍生物，和GB2356629提出与手性掺杂剂结合的包含两个由柔性烃链连接的介晶(mesogenic)基团的所谓双介晶化合物。
用于上述应用，如SSCT、PSCT和弯电显示器的CLC介质通常由具有高扭转能(power)的手性掺杂剂掺杂向列型LC混合物而制备。诱导的胆甾螺旋的节距p由手性掺杂剂的浓度c和螺旋扭转能HTP根据方程式(3)给出：
p＝(HTP·c)-1 (3)
也可以使用两种或更多种掺杂剂，例如以补偿单个掺杂剂的HTP的温度依赖性和因此实现螺旋节距的和因此CLC介质的反射波长的低温度依赖性。
为用于CLC显示器用的介质中，手性掺杂剂应当具有最高可能的螺旋扭转能和低温度依赖性，高稳定性和在液晶主体相中的良好溶解度。此外，它们应当对主体相的液晶和电光学性能具有尽可能少的不利影响。需要掺杂剂的高螺旋扭转能，尤其是为实现小节距，例如在胆甾型显示器中，但也为了能够降低掺杂剂的浓度。这首先实现由掺杂剂对LC介质性能的潜在损害的降低和其次增加关于掺杂剂溶解度的宽容度，也例如使得能够使用具有低溶解度的掺杂剂。
为用于弯电显示器中，CLC材料应当另外具有足够强的弯电效应。
通常，用于上述显示器中的CLC材料必须具有良好的化学和热稳定性和对电场和电磁辐射的良好稳定性。另外，它们应当具有有高澄清点的宽胆甾液晶相和，依赖于显示器类型，具有合适值的双折射和介电各向异性和低旋转粘度。
CLC材料应当另外具有的特性使得不同的反射波长，特别地在可见光区内，可以由简单的和按目标的变化而达到。另外，它们应当具有反射波长的低温度依赖性。由于液晶一般以多种组分的混合物的形式使用，所以也重要的是各组分可以容易地与彼此混溶。
然而，不可能使用从现有技术可得到的介质达到所有上述参数的有利数值。
例如，EP0450025例如描述了由向列型混合物和两种或多种手性掺杂剂组成的胆甾LC混合物。US2001/0004108描述了由向列型组分和一种或多种掺杂剂组成的胆甾型LC混合物，该向列型组分包含一种或多种包含氟代苯环的二氟茋化合物。然而，在EP0450025中公开的混合物仅具有低澄清点和包括26％的高比例手性掺杂剂。在US2001/0004108中具体公开的混合物同样包括大于20％的高比例手性掺杂剂。然而，高浓度掺杂剂一般导致CLC介质的液晶和电光学性能的损害。
用于弯电和CLC显示器的从现有技术已知的材料通常不具有足够宽的LC相，足够低的粘度值或足够高的介电各向异性数值。此外，它们要求高切换电压和通常不具有与需要的LC层厚度匹配的双折射值。
因此，例如对于许多CLC显示器，具有高双折射Δn的CLC介质是必需的以达到高反射率，而其它CLC显示器，例如，其优先级是高颜色饱和度的显示器(多色CLC显示器)，要求低Δn数值。然而，已经发现使用从现有技术已知的CLC介质不能在足够程度上达到双折射的下降而同时保持对于低切换电压必需的CLC介质的高极性。
因此非常需要具有高扭转，大工作温度范围，短响应时间，低阈值电压，反射波长的低温度依赖性和具有高澄清点的宽LC相的CLC介质，该介质不具有从现有技术已知的介质的缺点，或仅在较小的程度上具有这样的缺点。
本发明的进一步方面涉及提供用于具有有源矩阵寻址的CLC显示器的CLC介质。
如上所述，CLC显示器，例如，SSCT或弯电显示器，可以采用有源矩阵寻址或采用多像素或无源矩阵寻址而操作。有源矩阵显示器(AM显示器)包含用于单个像素的单个寻址和切换的集成非线性元件。可以使用的非线性元件是，例如，有源元件(即晶体管)。因此使用术语“有源矩阵”，其中可以区分为两种类型：
1.在作为衬底的硅晶片上的MOS(金属氧化物半导体)或其它二极管。
2.在作为衬底的玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)。
由于甚至各种分-显示器的模块式组装导致在接合点处出现问题，所以单晶硅作为衬底材料的使用限制了显示器尺寸。在更有希望的类型2的情况下，该类型是优选的，使用的电光学效应通常是TN效应。区分为两种技术：包括化合物半导体，例如CdSe的TFT，或基于多晶或无定形硅的TFT。全世界范围内对后一种技术正进行深入研究。
将TFT矩阵应用于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非常小和对图象基本上不具有不利的效果。此技术也可以扩展到可容全色(fullycolour-capable)显示器，其中以一定的方式布置红色、绿色和蓝色滤色器的拼接件使得每个可切换像素有一个过滤器元件是相对的。
术语AM显示器在此包含含有集成非线性元件的任何矩阵显示器，即除有源矩阵以外，还包含含有无源矩阵的显示器，如可变电阻或二极管(MIM＝金属-绝缘体-金属)。
AM显示器特别适用于TV应用(例如袖珍式电视机)或用于计算机应用的高信息显示器(膝上型(laptop))和用于汽车或飞机构造中。
AM显示器一般要求具有大正介电各向异性，宽LC相，相对低双折射，非常高的比电阻，良好UV和温度稳定性和低蒸气压的LC介质。
然而，已经发现从现有技术已知的CLC介质通常不满足这些要求或仅满足到不足够的程度。例如，已知的CLC介质通常显示不足够高的比电阻。然而随着降低电阻，AM显示器的对比度恶化，和可能发生残留图象消除的问题。由于LC混合物的比电阻由于与显示器内表面的相互作用而一般在AM显示器的整个寿命内降低，高(初始)电阻是非常重要的以获得可接受的服务寿命。另外重要的是比电阻显示随增加的温度和在加热和/或对UV的曝露之后的最低可能增加。从现有技术已知的CLC介质通常也显示不利的低温性能。要求不出现结晶和/或近晶相，甚至在低温下也如此，和粘度的温度依赖性尽可能低。
因此一直非常需要用于具有非常高的比电阻，同时具有宽工作温度范围，短响应时间，甚至在低温下也如此，和具有低阈值电压的AM-CLC显示器的CLC介质，该介质不显示上述缺点，或仅显示到较小的程度。
本发明的进一步方面涉及CLC介质在非线性光学(NLO)和激光光学，特别地在激光装置中的用途。
CLC材料在激光器中的用途从现有技术是已知的。DE19627350描述了，例如，含有活性激光材料和共振器(resonator)的激光装置，其中共振器包含由CLC材料组成的螺旋双折射镜。此外，CLC材料也被提出作为用于无镜激光器中的活性材料，例如以纯物质形式或添加有染料，如荧光或磷光染料。US3771065描述了，例如包含由CLC混合物和荧光染料组成的液体激光介质的激光器。
由于它们的周期性结构，CLC可以用作显示对圆偏振光的反射的一维光子带隙材料，它的反射谱带依赖于CLC的双折射，和它的旋转方向对应于胆甾螺旋的旋转方向。如果激发CLC材料，通常在UV区中，和发射波长对应于胆甾螺旋的反射波长，则“自发射激光”可能由于反馈过程而发生。在反射谱带的边缘，发射增加。特别在染料掺杂的CLC介质中，观察到低激光发射阈值和高收率。在掺杂的系统中，从手性CLC材料到活性(染料)材料的能量转移对于激光器性能具有特别大的重要性。
更近的公开文献，例如，E.Yablanovitch，Phys.Rev.Lett.58(20)，2059(1987)，J.Dowling，M.Scalora，M.Bloemer，M.Bowden，J.Appl.Phys.75(4)，1896(1994)，V.Kopp，B.Fan，H.Vithana，A.Genack，Optics Letters 23(21)，1707(1998)和P.Palffy-Muhoray，A.Munoz，B.Taheri，R.Twieg，SID Digest，1170(2000)，尤其描述了荧光光谱和染料结构和染料在CLC主体相中的取向对激光器性能的影响。然而，CLC介质的物理性能对激光器性能的影响迄今为止在现有技术中还没有详细研究。
然而，已经发现低分子量CLC材料的激光器性能由激光工艺期间耗散的热量形成的胆甾相结构中的缺陷的发生而受到损害。例如，由于胆甾螺旋节距的温度依赖性的热耗散可引起节距的局部变化和因此导致胆甾相结构中的缺陷。
因此一直非常需要用于激光器中的CLC介质，特别地作为染料，如荧光染料的主体相，它促进低激光发射阈值和高激光器效率。CLC材料应当特别促进反射谱带的具体设定及其对激光器中活性(染料)材料的发射波长的匹配，以达到从CLC材料到活性材料的能量转移过程的优化。此外，CLC材料应当具有宽胆甾相，低结晶-胆甾或近晶-胆甾相转变温度，高澄清点，合适的双折射，和反射波长的低温度依赖性。另外，CLC材料应当在激光材料的激发波长区域内具有低吸收以促进改进的激光器效率。
本发明的目的是提供CLC介质，其特别用于弯电显示器、SSCT和PSCT显示器和其它双稳态CLC显示器，用于有源矩阵CLC显示器中，和用于激光器中的CLC介质，该介质具有上述要求的性能和不具有从现有技术已知的介质的缺点，或仅具有该缺点到很小的程度。
已经发现可以由提供根据本发明的介质达到此目的。
本发明涉及一种具有螺旋扭转结构的液晶介质，该介质包含向列型组分和旋光组分，其特征在于
旋光组分包含一种或多种手性化合物，以一定的方式选择该手性化合物的螺旋扭转能和浓度使得介质的螺旋节距是≤1μm，和
向列型组分包含一种或多种包含3，4，5-三氟苯基的化合物。
本发明此外涉及一种具有螺旋扭转结构的液晶介质，该介质包含向列型组分和旋光组分，其特征在于
旋光组分包含一种或多种手性化合物，以一定的方式选择该手性化合物的螺旋扭转能和浓度使得介质的螺旋节距是≤1μm，和
向列型组分包含一种或多种通式I的化合物
其中
R0表示H或含有1-20个碳原子的烷基或烯基，该烷基或烯基是未取代的，由CN或CF3单取代，或至少由卤素单取代，其中另外，这些基团中的一个或多个CH2基团每个可以彼此独立地采用一定的方式由-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替换，使得没有彼此直接连接的O原子；
和
每个彼此独立地表示
Y1至Y4每个彼此独立地表示H或F，
Z1和Z2每个彼此独立地表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，
X0表示F、Cl、含有1-6个碳原子的卤代烷基、烯基或烷氧基，和
a表示0或1。
本发明此外涉及根据本发明的CLC介质用于电光学、激光光学和非线性光学目的的用途，特别地用于双稳态CLC显示器、SSCT、PSCT和弯电显示器中，特别地具有有源矩阵寻址的那些中，和用于激光器中。
本发明另外涉及电光学显示器，特别地是双稳态，CLC、SSCT、PSCT或弯电显示器，该显示器含有两个成平行面的外部板，该外部板与框架一起形成一个电池，和位于电池中的CLC介质，其中CLC介质是根据本发明的介质，和该显示器优选采用有源矩阵寻址而操作。
本发明另外涉及无镜的，包含根据本发明的CLC介质和非必要地一种或多种染料，例如荧光染料作为共振器和/或活性激光材料的激光器或激光装置。
本发明另外涉及包含根据本发明的CLC介质和非必要地一种或多种染料，例如荧光染料的，用于激光器应用的活性激光材料或共振器。
本发明另外涉及一种具有螺旋扭转结构的液晶介质，该介质包含向列型组分和旋光组分，特别地如以上和以下描述的介质，其特征在于
旋光组分包含一种或多种手性化合物，以一定的方式选择该手性化合物的螺旋扭转能和浓度，使得介质的螺旋节距是≤1μm，和
介质在355nm或更大的波长下不显示吸收或显示可忽略的吸收。
术语“可忽略的吸收”表示在限定的波长范围内根据本发明的介质的透射率大于95％，即吸收为5％或更小。特别优选是其中在限定的波长范围内的吸收是3％或更小，特别地1.5％或更小，特别优选1％或更小，非常特别优选0.5％或更小的介质。
根据本发明的CLC介质能够实现可利用参数宽容度的显著变宽。可实现的澄清点，在低温下的粘度，热和UV稳定性和介电各向异性的结合远超过源自现有技术的先前材料。
根据本发明的混合物的突出之处特别为如下优点：
-它们具有宽胆甾相范围，特别地在低温下，和高澄清点，
-它们具有反射波长的低温度依赖性，
-它们具有低UV吸收和高UV稳定性。
令人惊奇地，已经发现特别地是可以提供对应于本发明的具有在可见光区内的反射波长和在室温下的胆甾相的CLC介质，该介质具有高介电各向异性Δε的数值和同时具有高比电阻。这在根据本发明的CLC介质中特别地由通式I的化合物以及以下所述的高扭转能的手性掺杂剂一起的使用达到。根据本发明的CLC介质也显示关于颜色饱和度方面的优异性能和在CLC显示器中使用时的UV稳定性。
此外，已经发现根据本发明的CLC介质非常适用于激光器中，例如作为螺旋双折射镜，但特别地适用于活性激光材料中，作为染料，例如荧光染料的主体相。在根据本发明的介质中的反射谱带可以在宽波长范围内具体设定和因此匹配于染料的发射波长，这能够实现从CLC主体介质到活性材料的能量转移过程的优化。此外，根据本发明的介质具有反射波长的低温度依赖性和可以容易地取向成均匀的平面胆甾结构，降低激光产生期间缺陷结构的发生和增加激光器效率。
特别地，与从现有技术已知的材料相比，根据本发明的CLC介质显示显著降低的UV吸收和显著改进的UV稳定性，其中所需或必需的其它参数一般不仅仅不受损害，而且同样显著改进。
例如，在包括根据本发明的CLC介质的液晶混合物中，与在常规混合物中相比，观察到在UV辐射之后电压保持比(VHR)的更小降低[S.Matsumoto等人，Liquid Crystals
5，1320(1989)；K.Niwa等人，Proc.SID Conference，旧金山，1984年6月，第304页(1984)；G.Weber等人，Liquid Crystals
5，1381(1989)]。可比的情况也适用于由于UV处理导致的混合物的比电阻(SR)的变化：包含根据本发明的CLC介质的LC混合物和LC显示器在UV处理之后，与没有根据本发明的介质的混合物相比，具有显著更高的比电阻和证明是对辐射较不敏感性的。
在激光介质中使用时，由于用于激发活性材料的辐射，它典型地在UV区中，不被CLC主体材料吸收或吸收到较小的程度，所以根据本发明的CLC介质的降低的UV吸收促进激光器效率的显著增加。特别地在355nm附近的波长下，该波长对应于激光装置中活性材料的典型激发波长，根据本发明的CLC介质的吸收显著降低。
特别优选是其中向列型组分包含大于20％，特别地大于40％，特别优选大于50％的一种或多种包含3，4，5-三氟苯基的化合物的CLC介质。此外优选是其中向列型组分包含至少60％，特别地至少75％的一种或多种包含3，4，5-三氟苯基的化合物的CLC介质。
此外优选是包含至少一种通式I的化合物的CLC介质，其中X0，Y1和Y2表示F，和包含至少一种通式I的化合物的介质，其中X0表示Cl、CF3、OCF3或OCHF2。
特别优选是通式I的化合物，其中Z1和Z2优选表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或单键，特别地-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或单键。
通常，为用于根据本发明的CLC介质中，特别地用于根据本发明的CLC显示器，包含通过桥接单元-CH-CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-或-C≡C-，特别地-CF＝CF-而连接到另外的苯基上的3，4，5-三氟苯基的化合物较不优选。
此外，对用于CLC显示器中特别较不优选是包含通式I的化合物的CLC介质，其中R0表示含有1-10个碳原子的烷基或含有2-20个碳原子的烯基，a表示0或1，A1表示1，4-亚苯基，A2表示1，4-亚环己基，X0表示F、Cl或CN，Z1表示CF＝CF和Z2表示单键。
通式I的化合物具有宽的应用范围。依赖于取代基的选择，这些化合物可用作液晶介质主要由其组成的基础材料；然而，也可以按序向选自其它类别的化合物的液晶基础材料中加入通式I的化合物，例如以影响此类型电介质的介电和/或光学各向异性和/或优化它的阈值电压和/或它的粘度。在纯物质状态下，通式I的化合物是无色的和在对于电光学用途有利的温度范围内形成液晶介晶相(mesophase)。它们是化学稳定的，热稳定的和对光稳定的。
通式I的化合物优选选自如下通式
其中R0，X0，Y1，Y2，Y3，Y4和a具有通式I中指出的含义，
R0优选表示正烷基、烷氧基、氟代烷基、烯基或氧杂烯基，每种含有最多至9个碳原子，
Z3在每种情况下彼此独立地表示COO、C2H4、CF2O或C2F4，和
Z4在每种情况下彼此独立地表示COO、CF2O、C2F4或单键。
通式I1的化合物优选选自如下组：
其中R0和X0具有通式I中指示的含义，R0特别优选表示含有1-8个碳原子的正烷基或含有2-7个碳原子的烯基，和X0特别优选表示F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2。特别优选是通式I1a的化合物，特别地是其中X0表示OCF3的那些，和通式I1b的化合物，特别地是其中X0表示F的那些。
通式I2的化合物优选选自如下组：
其中R0和X0具有通式I中指示的含义，R0特别优选表示含有1-8个碳原子的正烷基或含有2-7个碳原子的烯基，和X0优选表示OCF3或F，特别优选F。特别优选是通式I2a，I2b和I2c，此外I2i和I2k的化合物，特别地其中X0表示F的那些。
通式I3的化合物优选选自如下组：
其中R0和X0具有通式I中指示的含义，R0特别优选表示含有1-8个碳原子的正烷基或含有2-7个碳原子的烯基，和X0优选表示OCF3或F，特别优选F。特别优选是通式I3a，I3b和I3c的化合物，特别地是其中X0表示F的那些。
在进一步优选的实施方案中，介质另外包含一种或多种选自如下通式的化合物：
其中R0，Z4，X0，Y1，Y2，Y3和Y4具有通式I中指示的含义。
通式I4的化合物优选选自如下组：
其中R0和X0具有以上指示的含义，R0特别优选表示含有1-8个碳原子的正烷基或含有2-7个碳原子的烯基，和X0优选表示OCF3或F，特别优选F。特别优选是通式I4a和I4b的化合物，特别地其中X0表示F的那些。
在进一步优选的实施方案中，介质另外包含一种或多种选自如下组的化合物：
其中R0，X0，Y1，Y2，Y3和Y4具有通式I中指示的含义，X0优选表示F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2，和X0可另外也表示在每种情况下含有1-6个碳原子的烷基、氧杂烷基、氟代烷基或烯基。
特别优选是如下通式IIa的化合物：
其中R0和X0具有以上指示的含义，和X0优选表示F。
在进一步优选的实施方案中，介质另外包含一种或多种选自如下组的化合物：
其中R0具有通式I中指示的含义，X具有对于通式I中X0指示的含义之一或表示各含有1-6个碳原子的烷基、氧杂烷基、氟代烷基或烯基，Y表示H、F、CN或Cl，和r表示0、1、2、3或4。1，4-亚苯基环优选是由氟原子单取代或多取代的。
所述化合物特别优选选自如下组：
其中R0和X具有以上指示的含义，Y表示H或F，优选F，R0特别优选表示含有1-8个碳原子的正烷基或含有2-7个碳原子的烯基，和X在通式VIIa，VIIb和VIIIa中优选表示F或Cl，在通式VIIc和VIId中优选表示含有1-6个碳原子的烷基或烷氧基。
在进一步优选的实施方案中，介质另外包含一种或多种选自如下组的化合物：
其中R1和R2每个彼此独立地表示含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-7个碳原子的烯基，和L表示H或F。在通式XI，XII和XIII的化合物中，R1和R2优选表示含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基。
所述化合物特别优选选自如下组：
其中R1a和R2a每个彼此独立地表示H、CH3、C2H5或正C3H7，烷基表示含有1-7个碳原子的烷基，s表示0或1，和L表示H或F。
在进一步优选的实施方案中，介质另外包含一种或多种选自如下通式的化合物：
其中R0，X0，Y1和Y2具有通式I中指示的含义，
R0优选表示每个含有最多至个碳原子的正烷基、烷氧基、氟代烷基、烯基或氧杂烯基，
Z5表示CF2O、C2F4或单键。
所述化合物特别优选选自如下组：
其中R0具有以上指示的含义，优选表示含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基，和(F)表示H或F。非常特别优选是通式XXI1和XXI8的化合物。
优选以一定的方式选择通式VII和XIII的化合物，使得它们在355或更大的波长下不具有吸收或具有可忽略的吸收。
在以上和以下提及的通式中，基团
特别优选
或
旋光组分包含一种或多种手性掺杂剂，以一定的方式选择该手性掺杂剂的螺旋扭转能和浓度，使得LC介质的螺旋节距小于或等于1μm。
介质的螺旋节距优选是130-1000nm，特别地200-750nm，特别优选300-450nm。
优选以一定的方式选择螺旋节距，使得介质反射在可见光波长区内的光。术语“可见光波长区”或“可见光谱”典型地覆盖从400到800nm的波长范围。然而在上文和下文中，此术语也意于包括200-1200nm的波长范围，包括UV和红外(IR)区域，和远UV和远IR区域。
根据本发明的LC介质的反射波长优选为200-1500nm，特别地300-1200nm，特别优选350-900nm，非常特别优选400-800nm。此外优选是反射波长为400-700nm，特别400-600nm的LC介质。
除非另外说明，上文和下文指示的波长数值涉及反射谱带的半峰宽。
在根据本发明的CLC显示器中液晶电池的层厚度d(外部板的间隔)和LC介质的天然螺旋节距p之间的比例d/p优选大于1，特别地为2-20，特别优选3-15，非常特别优选4-10。
旋光组分在根据本发明的LC介质中的比例优选是＜20％，特别地＜10％，特别优选为0.01-7％，非常特别优选0.1-5％。旋光组分优选包含1-6种，特别地1、2、3或4种手性化合物。
手性掺杂剂应当优选具有高螺旋扭转能(HTP)和低温度依赖性。它们应当此外具有在向列型组分中的良好溶解度和不损害LC介质的液晶性能，或仅损害该性能到很小的程度。它们可具有相同或相反的旋转方向和相同或相反的扭转的温度依赖性。
特别优选是具有HTP为20μm-1或更大，特别是40μm-1或更大，特别优选70μm-1或更大的掺杂剂。
对于旋光组分，多种多样的手性掺杂剂，其中一些为市售的，是本领域熟练技术人员可得到的，例如，胆甾醇壬酸酯、R/S-811、R/S-1011、R/S-2011、R/S-3011或CB15(Merck KGaA，Darmstadt)。
特别合适的掺杂剂是包含一种或多种手性基团和一种或多种介晶基团或一种或多种与手性基团形成介晶基团的芳族或脂环族基团的化合物。
合适的手性基团是，例如，手性支化烃基、手性乙二醇、联萘酚或二氧戊环，此外是选自如下的单价或多价手性基团：糖衍生物、糖醇、糖酸、乳酸、手性取代的二醇、类固醇衍生物、萜烯衍生物、氨基酸，和几种，优选1-5种氨基酸的序列。
优选的手性基团是糖衍生物，如葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖和右旋糖；糖醇，例如山梨糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇或其脱水衍生物，特别地二脱水己糖醇，如二脱水山梨糖醇酐(sorbide)(1，4：3，6-二脱水-D-山梨糖醇酐和异山梨醇)、二脱水甘露糖醇(异山梨糖醇)或二脱水艾杜糖醇(异艾杜糖醇)；糖酸，例如，葡糖酸、古洛糖酸和酮古洛糖酸；手性取代的二醇基，例如单或低聚乙二醇或丙二醇，其中一个或多个CH2基团由烷基或烷氧基取代；氨基酸，例如丙氨酸、缬氨酸、苯基甘氨酸或苯丙氨酸，或这些氨基酸中1-5种的序列；类固醇衍生物，例如胆甾醇基或胆酸基；萜烯衍生物，例如基、新基、莰烯基、蒎烯基、萜品烯基、异长叶基、葑基、carreyl(蒈烯基)、myrthenyl(桃金娘烯基)、诺卜醇基、香叶基、芳樟醇基(linaloyl)、橙花基、香茅基或二氢香茅基。
合适的手性基团和介晶手性化合物例如，描述于DE3425503、DE3534777、DE3534778、DE3534779和DE3534780、DE-A-4342280、EP-A-1038941和DE-A-19541820。
特别优选是选自如下通式的化合物的掺杂剂：
进一步优选的掺杂剂是如下通式的异山梨糖醇、异甘露糖醇或异艾杜糖醇的衍生物：
其中
基团是
(二脱水山梨糖醇)，
(二脱水甘露糖醇)，或
优选二脱水山梨糖醇，
和手性乙二醇，例如，二苯基乙二醇(氢化苯偶姻)，特别地是如下通式的介晶型氢化苯偶姻衍生物：
包括未示出的各自的(R，S)，(S，R)，(R，R)和(S，S)对映异构体，
其中B和C每个彼此独立地表示1，4-亚苯基，它也可以由L单取代、二取代或三取代，或1，4-亚环己基，
L表示H、F、Cl、CN或含有1-7个碳原子的非必要卤代的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷氧基羰氧基，
c表示0或1，
Z0表示-COO-、-OCO-、-CH2CH2-或单键，和
R0表示含有1-12个碳原子的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷基羰氧基。
通式XVIII的化合物描述于WO98/00428。通式XIX的化合物描述于GB-A-2328207。
非常特别优选的掺杂剂是如描述于WO02/94805的手性联萘基衍生物、如描述于WO02/34739的手性联萘酚乙缩醛衍生物、如描述于WO02/06265的手性TADDOL衍生物，和如描述于WO02/06196和WO02/06195的含有至少一个氟代桥接基团和末端或中心手性基团的手性掺杂剂。
特别优选是通式XX的手性联萘基衍生物
特别地是选自如下通式的那些：
其中B，R0和Z0具有通式XVIII中指示的含义，和b表示0、1或2，和Z0特别表示-OCO-或单键。
特别地，上述通式XVIII，XIX和XX的掺杂剂显示在向列型组分中的良好溶解度和诱导具有高扭转及螺旋节距和反射波长的低温度依赖性的胆甾型结构。甚至在以很少量使用这些掺杂剂中的仅一种时，也可以实现根据本发明的CLC介质，该介质在可见光波长区域内具有高亮度的和低温度依赖性的反射色，这些反射色特别适用于SSCT和PSCT显示器。
这是相对于现有技术的CLC介质的重要优点，所述介质中通常要求至少两种具有相同旋转方向和扭转的相反温度依赖性的掺杂剂(例如一种掺杂剂具有正温度依赖性，即扭转随升高的温度而增加，和一种掺杂剂具有负温度依赖性)，以达到反射波长的温度补偿。此外，经常在已知CLC介质中要求大量掺杂剂以达到在可见光区内的反射。
本发明的特别优选实施方案因此涉及如以上和以下描述的CLC介质和涉及包含此介质的CLC显示器，其中手性组分包含优选含量为小于15％，特别地小于10％，特别优选5％或更小的不多于一种的手性化合物。在这些介质中的手性化合物特别优选选自描述于EP01111954.2、WO02/34739、WO02/06265、WO02/06196和WO02/06195的化合物和选自通式XVIII，XIX和XX的化合物，包括其优选的亚通式。此优选实施方案的CLC介质在宽温度范围内具有反射波长λ对温度T的低依赖性。
特别优选是，优选在0-50℃，特别地-20到60℃，特别优选-20到70℃，非常特别优选-20℃到低于澄清点10℃，特别是5℃的温度的范围内，温度依赖性dλ/dT为0.6nm/℃或更小，特别地0.3nm/℃或更小，非常特别优选0.15nm/℃或更小的根据本发明的CLC介质。
除非另外说明，dλ/dT表示函数λ(T)的局部梯度，其中非线性函数λ(T)由二阶或三阶多项式近似描述。
进一步优选的实施方案涉及根据本发明的CLC介质，该介质包含一种或多种包含至少一个可聚合基团的化合物。此类型的CLC介质特别适用于，例如聚合物凝胶或PSCT显示器中。可聚合的化合物可以是向列型和/或手性组分的成分或形成介质的另外组分。
合适的可聚合化合物是本领域技术人员已知的和描述于现有技术。可聚合化合物可以另外也是介晶型的或液晶。它们可包含一个或多个，优选两个可聚合基团。包含两个可聚合基团的非介晶型化合物的典型例子是包含具有1-20个碳原子的烷基的二丙烯酸烷基酯或二甲基丙烯酸烷基酯。包含多于两个可聚合基团的非介晶型化合物的典型例子是三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和四丙烯酸季戊四醇酯。介晶或液晶型可聚合化合物的典型例子描述于例如WO93/22397、EP0261712、DE19504224、WO95/22586和WO97/00600。
在上文和下文提及的通式中，术语“含有1-3个碳原子的氟代烷基或烷氧基”优选表示CF3、OCF3、CFH2、OCFH2、CF2H、OCF2H、C2F5、OC2F5、CFHCF3、CFHCF2H、CFHCFH2、CH2CF3、CH2CF2H、CH2CFH2、CF2CF2H、CF2CFH2、OCFHCF3、OCFHCF2H、OCFHCFH2、OCH2CF3、OCH2CF2H、OCH2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CFH2、C3F7或OC3F7，特别地CF3、OCF3、CF2H、OCF2H、C2F5、OC2F5、CFHCF3、CFHCF2H、CFHCFH2、CF2CF2H、CF2CFH2、OCFHCF3、OCFHCF2H、OCFHCFH2、OCF2CF2H、OCF2CFH2、C3F7或OC3F7，特别优选OCF3或OCF2H。
术语“烷基”包括含有1-7个碳原子的直链和支化烷基，特别地是直链基团甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常优选是含有2-5个碳原子的基团。
术语“烯基”包括含有2-7个碳原子的直链和支化烯基，特别地是直链基团。特别优选的烯基是C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基和C7-6-烯基，特别地C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基和C5-C7-4-烯基。优选烯基的例子是乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基和6-庚烯基等。通常优选是含有最多至5个碳原子的基团。
术语“氟代烷基”优选包括含有末端氟的直链基团，即氟代甲基、2-氟代乙基、3-氟代丙基、4-氟代丁基、5-氟代戊基、6-氟代己基和7-氟代庚基。然而，不排除其它位置的氟。
术语“氧杂烷基”优选包括通式CnH2n+1-O-(CH2)m的直链基团，其中n和m彼此独立地各表示1-6。优选n＝1和m是1-6。
卤素优选表示F或Cl，特别地F。
如果一种上述基团是烷基和/或烷氧基，则这可以是直链或支化的。它优选是直链的，含有2、3、4、5、6或7个碳原子和因此优选表示乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基或庚氧基，此外还有甲基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、甲氧基、辛氧基、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。
氧杂烷基优选表示直链的2-氧杂丙基(＝甲氧基甲基)，2-氧杂丁基(＝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，2-，3-，4-，5-，6-，7-，8-或9-氧杂癸基。
如果一种上述基团是烷基，其中一个CH2基团经由-CH＝CH-替换，则这可以是直链或支化的。它优选是直链和含有2-10个碳原子。因此，它特别表示乙烯基，1-丙烯基或2-丙烯基，1-，2-或3-丁烯基，1-，2-，3-或4-戊烯基，1-，2-，3-，4-或5-己烯基，1-，2-，3-，4-，5-或6-庚烯基，1-，2-，3-，4-，5-，6-或7-辛烯基，1-，2-，3-，4-，5-，6-，7-或8-壬烯基，或1-，2-，3-，4-，5-，6-，7-，8-或9-癸烯基。
如果一种上述基团是烷基，其中一个CH2基团经由-O-替换和一个经由-CO-替换，则这些优选是相邻的。这些因此包含酰氧基-CO-O-或氧羰基-O-CO-。这些优选是直链和含有2-6个碳原子。
因此，它们特别表示乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、己酰氧基、乙酰氧基甲基、丙酰氧基甲基、丁酰氧基甲基，戊酰氧基甲基、2-乙酰氧基乙基、2-丙酰氧基乙基、2-丁酰氧基乙基、3-乙酰氧基丙基、3-丙酰氧基丙基、4-乙酰氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)乙基、3-(甲氧基羰基)丙基、3-(乙氧基羰基)丙基或4-(甲氧基羰基)丁基。
如果一种上述基团是烷基，其中一个CH2基团经由未取代或取代的-CH＝CH-替换和相邻的CH2基团经由CO或CO-O或O-CO替换，则这可以是直链或支化的。它优选是直链的和含有4-13个碳原子。因此，它特别表示丙烯酰氧基甲基、2-丙烯酰氧基乙基、3-丙烯酰氧基丙基、4-丙烯酰氧基丁基、5-丙烯酰氧基戊基、6-丙烯酰氧基己基、7-丙烯酰氧基庚基、8-丙烯酰氧基辛基、9-丙烯酰氧基壬基、10-丙烯酰氧基癸基、甲基丙烯酰氧基甲基、2-甲基丙烯酰氧基乙基、3-甲基丙烯酰氧基丙基、4-甲基丙烯酰氧基丁基、5-甲基丙烯酰氧基戊基、6-甲基丙烯酰氧基己基、7-甲基丙烯酰氧基庚基、8-甲基丙烯酰氧基辛基或9-甲基丙烯酰氧基壬基。
如果一种上述基团是由CN或CF3单取代的烷基或烯基，则此基团优选是直链的。由CN或CF3的取代是在任何所需的位置。
如果一种上述基团是由卤素至少单取代的烷基或烯基，则此基团优选是直链的，和卤素优选表示F或Cl。在多取代的情况下，卤素优选表示F。获得的基团也包括全氟代基团。在单取代的情况下，氟或氯取代基可以在任何所需的位置，但优选在ω-位置。
由于在常规液晶基础材料中的较好溶解性，包含支化翼基团的化合物可能偶而是重要的。然而，如果它们是旋光的，则它们可特别适于作为手性掺杂剂。
此类型的支化基团一般包含不多于一个的支链。优选的支化基团是异丙基、2-丁基(＝1-甲基丙基)、异丁基(＝2-甲基丙基)、2-甲基丁基、异戊基(＝3-甲基丁基)、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基、异丙氧基、2-甲基丙氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基己氧基、1-甲基己氧基和1-甲基庚氧基。
如果一种上述基团是烷基，其中两个或更多个CH2基团经由-O-和/或-CO-O-替换，则这可以是直链或支化的。它优选是支化的和含有3-12个碳原子。因此，它特别表示双羧基甲基、2，2-双羧基乙基、3，3-双羧基丙基、4，4-双羧基丁基、5，5-双羧基戊基、6，6-双羧基己基、7，7-双羧基庚基、8，8-双羧基辛基、9，9-双羧基壬基、10，10-双羧基癸基、双(甲氧基羰基)甲基、2，2-双(甲氧基羰基)乙基、3，3-双(甲氧基羰基)丙基、4，4-双(甲氧基羰基)丁基、5，5-双(甲氧基羰基)戊基、6，6-双(甲氧基羰基)己基、7，7-双(甲氧基羰基)庚基、8，8-双(甲氧基羰基)辛基、双(乙氧基羰基)甲基、2，2-双(乙氧基羰基)乙基、3，3-双(乙氧基羰基)丙基、4，4-双(乙氧基羰基)丁基或5，5-双(乙氧基羰基)己基。
本发明此外涉及根据本发明的CLC介质用于电光学目的的用途。
本发明此外还涉及包含根据本发明的CLC介质的电光学显示器，特别地SSCT、PSCT或弯电显示器，该显示器含有两个成平行面的外部板，该外部板与框架一起形成一个电池，和位于电池中的胆甾型液晶混合物。
本发明此外涉及包含根据本发明的CLC介质的电光学有源矩阵显示器，特别地AM-CLC显示器，优选AM-SSCT或PSCT显示器，该显示器含有两个成平行面的外部板，该外部板与框架一起形成一个电池，在外部板上用于单个像素切换的集成非线性元件，和位于电池中的胆甾型液晶混合物，它优选具有正介电各向异性和高比电阻。双稳态SSCT和PSCT电池的构造例如，描述于WO92/19695、WO93/23496、US5453863和US5493430。有源矩阵CLC显示器的构造例如，描述于WO02/086855和US2002-0149552。
本发明此外涉及包含根据本发明的CLC介质的激光器，该介质特别地作为螺旋双折射镜，以纯物质的形式和/或在作为一种或多种染料，例如，荧光或磷光染料的主体材料的活性激光材料中。
激光装置的构造是本领域技术人员已知的和描述于文献，例如描述于E.Yablanovitch，Phys.Rev.Lett.58(20)，2059(1987)，J.Dowling，M.Scalora，M.Bloemer，M.Bowden，J.Appl.Phys.75(4)，1896(1994)，V.Kopp，B.Fan，H.Vithana，A.Genack，Optics Letters23(21)，1707(1998)和P.Palffy-Muhoray，A.Munoz，B.Taheri，R.Twieg，SID Digest，1170(2000)。
合适的激光器染料是本领域技术人员已知的和描述于文献，例如描述于目录“Lambdachrome激光器染料(Lambdachrome LaserDyes)”，第3版(2000)，Lambda Physik AG，D-37079 Goettingen，德国。特别优选是激发波长为约355nm的染料，例如波长为360nm的染料CLD-2(Philips AG，Eindhoven，荷兰)。
特别优选是在＞400nm，优选＞350nm，特别优选350-400nm范围内的波长下吸收为＜1％的CLC介质。非常特别优选在350-420nm，优选350-400nm的波长下不显示显著吸收的介质。
根据本发明的液晶混合物促进可得到的参数宽容度的显著加宽。例如，可实现的反射波长，双折射，澄清点，粘度，热和UV稳定性和介电各向异性的结合远超过现有技术的先前材料和使根据本发明的介质特别适用于CLC显示器和无镜激光器中。
根据本发明的液晶混合物具有低至-20℃和优选低至-30℃，特别优选低至-40℃的胆甾相，和具有至少70℃，优选至少80℃，特别优选至少100℃的澄清点。介电各向异性Δε优选是≥5，特别地≥10，非常特别优选≥15。
双折射An优选是≥0.08，特别地≥0.09和优选≤0.3，特别地≤0.16，特别优选≤0.15，非常特别优选≤0.14和优选为0.09-0.14。
对于在具有高双折射的CLC显示器中的应用，Δn优选＞0.16，特别地＞0.18，特别优选＞0.20。
同时，根据本发明的液晶混合物具有低粘度值和高比电阻值，使得实现优异的CLC显示器，特别地AM-CLC显示器。特别地，混合物的特征为低操作电压。
理所当然地是根据本发明的混合物的组分的合适选择也使得能够在较高阈值电压下达到较高的澄清点(例如大于120℃)或在较低阈值电压下达到较低的澄清点，同时保持其它有利的性能。较大Δε和因此较低阈值的混合物可同样由仅轻微地相应增加的粘度达到。
胆甾相范围的宽度优选是至少90℃，特别地至少100℃。此范围优选至少从-20℃延伸到+60℃，特别优选至少从-20℃延伸到+70℃，非常特别优选至少从-20℃延伸到+80℃。
根据本发明的混合物的UV稳定性也显著更好，即它们显示在UV曝露时反射波长和操作电压的显著更小的变化。
可用于根据本发明的介质中的上文和下文的通式和它们的亚通式的单个化合物是已知的或可以类似于所述已知化合物制备。
在特别优选的实施方案中，根据本发明的介质的向列型组分包含
-一种或多种通式I1a的化合物，其中X0表示OCF3，
-一种或多种通式I1b的化合物，其中X0表示F，
-一种或多种通式I2a的化合物，其中X0表示F，
-一种或多种通式I2k的化合物，其中X0表示F，
-一种或多种通式I3a和/或I3b的化合物，其中X0表示F，
-一种或多种通式I3c的化合物，其中X0表示F，
-至少一种通式I1或I2的化合物，
-至少一种通式I3的化合物，
-至少一种通式I1的化合物和至少一种通式I3的化合物，
-至少一种通式I1b的化合物和至少一种通式I3b或I3c的化合物，其中每个通式中X0表示F，
-1至20种，特别地5至15种通式I的化合物，
-大于20％，特别地大于40％，优选大于50％的一种或多种通式I的化合物，
-至少60％，优选至少80％的一种或多种通式I的化合物，
-5-50％，优选15-45％的通式I1的化合物，
-5-45％，优选10-35％的通式I2的化合物，
-10-65％，优选20-55％的通式I3的化合物，
-一种或多种通式II的化合物，特别地通式IIa的那些，其中X0优选表示F，
-3-40％，特别地4-30％，特别优选5-20％的一种或多种通式II的化合物。
在进一步特别优选的实施方案中，向列型组分基本上由选自通式I1、I2、I3和II的化合物组成。
在进一步特别优选的实施方案中，根据本发明的介质的旋光组分包含
-一种或多种选自通式XV、XVI、XVII、XVIII和XIX的掺杂剂，
-一种或多种选自通式XX的掺杂剂，
-不多于一种的优选选自通式XX，优选比例为作为总体的混合物的小于8％，特别地小于5％的掺杂剂。
在进一步特别优选的实施方案中，根据本发明的介质包含20％或更小，特别地0.01-10％的旋光组分。
通过通式I至XIV的化合物中端基R0-2和X0的合适选择，可以采用所需的方式改进寻址时间，阈值电压和另外的性能。例如，1E-烯基、3E-烯基、2E-烯氧基等一般导致与烷基或烷氧基相比更短的寻址时间，改进的向列倾向和更高的弹性常数K3(弯曲)和K1(斜展(splay))的比。4-烯基、3-烯基等一般得到与烷基和烷氧基相比更低的阈值电压和更小的K3/K1数值。
在桥接单元Z0-4中，-CH2CH2-基团一般导致与单一共价键相比更高的K3/K1数值。更高的K3/K1数值有利于例如，更短的反射波长而由于更高HTP因而不改变掺杂剂浓度。
通式I至XX的单个化合物的最优混合比基本上依赖于所需的性能，依赖于通式I至XX的化合物的选择和依赖于另外的非必要存在的组分的选择。在上述范围内的合适混合比可以容易地从一种情况到另一种情况确定。
除通式I至XX的化合物以外，CLC介质还可以包含一种或多种另外的组分用于各种性能优化的目的。
采用自身为常规的方式制备可以根据本发明使用的液晶混合物。通常，将所需数量的以较小数量使用的组分溶于构成主要成分的组分中，有利地在高温下进行。也可以将各组分在有机溶剂中，例如在丙酮、氯仿或甲醇中的溶液混合，和再次在混合之后，例如通过蒸馏，而除去溶剂。
根据本发明的液晶混合物也可包含另外的添加剂，例如一种或多种稳定剂或抗氧剂。
在本申请中和在如下实施例中，通过首字母缩略词指示液晶化合物的结构，其中向化学式的转变根据下表A和B进行。所有基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别含有n和m个碳原子的直链烷基。表B中的编码是不证自明的。在表A中，仅显示母体结构的首字母缩略词。在单个情况下，母体结构的首字母缩略词后面，由划线分开，接有取代基R1，R2，L1，L2和L3的编码：
| R1，R2，L1，L2和L3的编码 | R1 | R2 | L1 | L2 | L3 |
| nm | CnH2n+1 | CmH2m+1 | H | H | H |
| nOm | CnH2n+1 | CmH2m+1 | H | H | H |
| nO.m | CnH2n+1 | OCmH2m+1 | H | H | H |
| n | CnH2n+1 | CN | H | H | H |
| nN.F | CnH2n+1 | CN | H | H | F |
| nN.F.F | CnH2n+1 | CN | H | F | F |
| nF | CnH2n+1 | F | H | H | H |
| nOF | OCnH2n+1 | F | H | H | H |
| nF.F | CnH2n+1 | F | H | H | F |
| nmF | CnH2n+1 | CmH2m+1 | F | H | H |
| nOCF3/nOT | CnH2n+1 | OCF3 | H | H | H |
| n-Vm | CnH2n+1 | -CH＝CH-CmH2m+1 | H | H | H |
| nV-Vm | CnH2n+1-CH＝CH- | -CH＝CH-CmH2m+1 | H | H | H |
在表A，B和C中显示优选的混合物组分。
表A：(L1，L2和L3＝H或F)
表B：
表C(掺杂剂)：
表D：
以下指示用于LC混合物的合适稳定剂和抗氧剂(n＝0-10，未显示末端甲基)：
如下实施例意于解释本发明而不限制本发明。
上文和下文中，百分比是重量百分比。所有的温度以摄氏度给出，m.p.表示熔点，cl.p.＝澄清点。此外，C＝结晶态，S＝近晶相，N＝向列相，Ch＝胆甾相和I＝各向同性相。在这些符号之间的数据表示转变温度。
此外，使用如下缩写：
| Δn | 在589nm和20℃下的光学各向异性 |
| ne | 在589nm和20℃下的非常折射率 |
| Δε | 在20℃下的介电各向异性 |
| ε‖ | 平行于纵向分子轴的介电常数 |
| γ1 | 除非另外说明，在20℃下的旋转粘度[mPa·sec] |
| λ | 除非另外说明，在20℃下的反射波长[nm] |
| dλ | 除非另外说明在-20和+70℃之间的所述温度范围内反射波长的最大变化[nm] |
| VHR | 在100℃下加热时或在UV曝露(波长＞300nm，辐射强度765W/m2)2h期间的电压保持比(VHR) |
在液晶混合物中诱导螺旋扭转超结构的手性化合物的螺旋扭转能(HTP)由方程式HTP＝(p*c)-1[μm-1]给出。在此方程式中，p表示以μm计的螺旋扭转相的螺旋节距，和c表示手性化合物的浓度(c的0.01数值例如对应于1wt％的浓度)。除非另外说明，上文和下文中的HTP数值涉及20℃的温度和市售中性向列型TN主体混合物MLC-6260(Merck KGaA，Darmstadt)。
根据“Licristal，Physical Properties Of LiquidCrystals，Description of the measurement methods(液晶，液晶的物理性能，测量方法的描述)”，编者为W.Becker，MerckKGaA，Darmstadt，修订版，1998，由试验测定物理参数。
实施例1
胆甾型混合物C1包含97.9％由如下物质组成的向列型组分N1
| CCP-20CF3 | 3.0％ | cl.p. | 80.5 |
| CCP-30CF3 | 3.0％ | Δn | 0.1032 |
| CCP-2F.F.F | 10.0％ | ne | 1.5906 |
| CCP-3F.F.F | 10.0％ | Δε | +12.4 |
| CCP-5F.F.F | 4.0％ | γ1 | 176 |
| BCH-2F.F | 7.0％ | ||
| BCH-3F.F | 7.0％ | ||
| BCH-3F.F.F | 13.0％ | ||
| CGU-2-F | 7.0％ | ||
| CGU-3-F | 7.0％ | ||
| CCZU-2-F | 3.0％ | ||
| CCZU-3-F | 15.0％ | ||
| CCZU-5-F | 3.0％ | ||
| CCGU-3-F | 8.0％ | ||
和2.1％如下结构式的手性化合物：
和反射波长λ为550nm和dλ为75nm。
实施例2
胆甾型混合物C2包含97.68％由如下物质组成的向列型组分N2
| CCP-30CF3 | 6.0％ | cl.p. | 70.5 |
| CCP-2F.F.F | 10.0％ | Δn | 0.0903 |
| CCP-3F.F.F | 10.0％ | ne | 1.5906 |
| BCH-3F.F.F | 5.0％ | Δε | +12.8 |
| CGU-2-F | 11.0％ | VHR | 99.7％ |
| CGU-3-F | 11.0％ | 在加热之后的VHR | 96.6％ |
| CGU-5-F | 10.0％ | 在UV之后的VHR | 97.8％ |
| CCZU-2-F | 7.0％ | ||
| CCZU-3-F | 15.0％ | ||
| CCZU-5-F | 7.0％ | ||
| ECCP-5F.F | 8.0％ | ||
和2.32％结构式XXb1的手性化合物和反射波长λ为426nm和dλ为45nm。
对比例1
胆甾型混合物CC1包含95％由如下物质组成的向列型组分NC1
| K6 | 8.0％ | cl.p. | 98.5 |
| K9 | 9.0％ | Δn | 0.1774 |
| BCH-5 | 10.0％ | Δε | +32.9 |
| HP-3N.F | 7.0％ | VHR | 93.9％ |
| HP-4N.F | 5.0％ | ||
| HP-5N.F | 5.0％ | ||
| ME2N.F | 8.0％ | ||
| ME3N.F | 10.0％ | ||
| ME4N.F | 10.0％ | ||
| ME5N.F | 4.0％ | ||
| CC-5-V | 13.0％ | ||
| CBC-33 | 2.0％ | ||
| CBC-53 | 3.0％ | ||
和2.5％结构式XVIII1和XVIII2的手性化合物中的每一种：
和反射波长λ为465nm和dλ为82nm。
混合物CC1与得自实施例2的混合物C2相比具有显著更低的VHR。
图1显示得自实施例2的向列型混合物N2的吸收曲线(a)和得自对比例的向列型混合物NC1的吸收曲线(b)。两种混合物都显示在UV区中的吸收。
图2显示得自实施例2的胆甾型混合物C2的吸收曲线(a)和得自对比例的胆甾型混合物CC1的吸收曲线(b)。除在UV区中的吸收以外，两种混合物在胆甾反射谱带区中都显示低吸收。
如可以清楚地从图1和2看出，根据本发明的混合物N2和C2分别比对比混合物NC1和CC1显示更低的UV吸收。然而特别地，根据本发明的混合物N2和C2的吸收谱带与对比混合物相比移动20nm到更短的波长和因此低于355nm的典型激光器激发波长。根据本发明的混合物因此特别适于用作活性激光介质中的主体材料。
Claims (15)
1.一种具有螺旋扭转结构的液晶介质，其包含向列型组分和旋光组分，其特征在于
旋光组分包含一种或多种手性化合物，以一定的方式选择该手性化合物的螺旋扭转能和浓度，使得介质的螺旋节距是≤1μm，和
向列型组分包含一种或多种包含3，4，5-三氟苯基的化合物。
2.一种具有螺旋扭转结构的液晶介质，其包含向列型组分和旋光组分，其特征在于
旋光组分包含一种或多种手性化合物，以一定的方式选择该手性化合物的螺旋扭转能和浓度，使得介质的螺旋节距是≤1μm，和
向列型组分包含一种或多种通式I的化合物
其中
R0表示H或含有1-20个碳原子的烷基或烯基，该烷基或烯基是未取代的，由CN或CF3单取代或至少由卤素单取代，其中另外，这些基团中的一个或多个CH2基团每个可以彼此独立地采用一定的方式由-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-或-C≡C-替换，使得没有彼此直接连接的O原子，
Y1至Y4每个彼此独立地表示H或F，
Z1和Z2每个彼此独立地表示-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-S-CO-、-CO-S-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH＝CH-、-CF＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，
X0表示F、Cl、含有1-6个碳原子的卤代烷基、烯基或烷氧基，和
a表示0或1。
3.根据权利要求2的介质，其特征在于它包含一种或多种选自如下通式的化合物：
其中R0，X0，Y1，Y2，Y3，Y4和a具有权利要求2中指示的含义，
R0优选表示正烷基、烷氧基、氟代烷基、烯基或氧杂烯基，每种含有最多至9个碳原子，
Z3在每种情况下彼此独立地表示COO、C2H4、CF2O或C2F4，和
Z4在每种情况下彼此独立地表示COO、CF2O、C2F4或单键。
4.根据权利要求2或3的介质，其特征在于它包含一种或多种选自如下通式的化合物：
其中R0和X0具有权利要求2中指示的含义，和X0在通式I1a中优选表示OCF3和在通式I1b，I2a，I2k，I3a，I3b和I3c中优选表示F。
5.根据权利要求2-4中至少一项的介质，其特征在于它包含一种或多种如下通式的化合物：
其中R0，X0，Y1，Y2，Y3和Y4具有权利要求2中指示的含义。
6.根据权利要求2-5中至少一项的介质，其特征在于它包含多于50％的一种或多种包含3，4，5-三氟苯基的化合物。
7.根据权利要求2-6中至少一项的介质，其特征在于向列型组分包含
-5到50％通式I1的化合物，
-5到45％通式I2的化合物，
-10到65％通式I3的化合物，
-3到40％通式II的化合物。
8.根据权利要求1-7中至少一项的介质，其特征在于它的反射波长为400-800nm。
9.根据权利要求1-8中至少一项的介质，其特征在于它包含一种或多种染料。
10.根据权利要求1-9中至少一项的介质用于电光学、激光光学或非线性光学目的的用途。
11.一种电光学液晶显示器，其包含根据权利要求1-9中至少一项的介质。
12.根据权利要求11的电光学液晶显示器，其特征在于它是胆甾型、SSCT、PSCT或弯电显示器。
13.根据权利要求11或12的电光学液晶显示器，其特征在于它是有源矩阵显示器。
14.用于激光器应用的活性激光材料或共振器，其包含根据权利要求1-9中至少一项的CLC介质。
15.一种激光装置，其包含根据权利要求1-9中至少一项的介质或根据权利要求14的活性激光材料或共振器。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071017 Termination date: 20211113 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |