TWI345584B - Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display having high twist - Google Patents

Description

1345584 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關具高度扭曲之液晶介質，其在非線性光學 (NLO)與雷射光學上之電光應用之用途，以及包含此種介質 之電光裝置、顯示器與雷射。 【先前技術】 由先前技術已知液晶顯示器（LC顯示器）。最常見的顯示器 裝置係以Schadt-Helfrich效應為基礎，而且包含具扭曲向列 結構之LC介質，諸如例如扭曲角度通常為9〇。之τΝ(「扭曲 向列」）構件，以及扭曲角度通常自180至270。之STN(「超扭 曲向列」）構件。亦習知者係鐵電LC顯示器，其包含一種具 有扭曲近晶結構之LC介質。通常添加一或多種對掌性摻雜 劑於向列或近晶LC介質中’可以獲得此等顯示器中之扭曲 結構》 亦已知包含具有對掌性向列或膽固醇結構之Lc介質的lc 顯示器（CLC顯示器）。CLC介質的扭曲明顯大於TN與STN構 件之LC介質’其扭曲角度通常為3 60。的倍數。 膽固醇液晶係以相當於該膽固醇螺旋之旋轉方向的光向 量旋轉方向對於圓極化光顯示選擇性反射。根據等式（1)， 該反射帶的最大值Xmax係在膽固醇螺旋之螺距p，而膽固醇 液晶的平均反射指數η時獲得： λ = n.p (1) 根據等式（2)，該反射帶之寬度Αλ係在螺距ρ且膽固醇液晶 之雙折射Δη下獲得： 88880 1345584 Δλ = ρ·Δη (2) 先前技術中「對掌性向列」與「膽固醇」並列使用。「對 掌性向列」通常表示由向列宿主混合物所組成的LC材料， 該向列宿主混合物已摻合一種光學活性組份，其包括螺旋 扭曲上層結構。反之，「膽固醇」通常表示對掌性LC材料， 例如具有螺旋扭曲之「天然」膽固醇相的膽固醇衍生物。 此二辭亦同樣表示同一種東西。在本申請案中，「膽固醇」 一辭係用以表示上述兩種LC材料，而且希望該辭涵蓋「對 掌性向列」與「膽固醇」各者之最廣泛意義。 習用CLC顯示器之實例係所謂的SSCT(「經表面安定化膽 固醇組織」）與PSCT(「經聚合物安定化膽固醇組織」）顯示 器。SSCT與PSCT顯示器通常包含一種CLC介質，其例如在 初始狀態時具有一種反射特定波長的光之平面結構，而且 藉由施加一電交壓脈衝，可以切換成焦點圓錐形光散射結 構，或者反之亦然。當施加較強電壓脈衝時，該CLC介質會 轉換成垂直且透明狀態，在迅速關閉該電壓之後，其會弛 緩成該平面狀態，或者於緩慢關閉之後，其會弛緩成焦點 圓錐形狀態。 在SSCT顯示器中，藉由例如該構件壁之表面處理可以達 到呈初始狀態（即，施加電壓之前）之CLC介質的平面配向。 在PSCT顯示器中，該CLC介質額外包括一種相分離聚合物 或是聚合物網，其安定呈個別定址狀態之CLC介質的結構。 SSCT與PSCT顯示器通常求需要後照光。在平面狀態時， 根據上述等式（1)像素中之CLC介質顯示出對於特定波長之 88880 1345584 選擇性光反射作用，意指該像素在相對應的反射顏色中顯 現，例如顯現在黑色背景之前。於變成焦點圓錐形、散射 或垂直、透明狀態時，該反射顏色會消失。不過，先前技 術中亦描述具有後照光之SSCT顯示器。 此外，SSCT與PSCT顯示器具有雙穩態，即關閉電場後， 藉由該LC介質可以保持每個實例中所達到的配向狀態，而 且僅於施加新的電場才會轉換回初始狀態。因此，短電廢 脈衝即足以產生像素。相對地，當該電場關閉之後，TN或 STM顯示器之定址像素中的LC材料會立刻回復初始狀態， 意謂著製造像素期間必須維持該定址電壓。 基於上述因素，CLC顯示器的電力消耗明顯低於TN或STN 顯示器。此外，其在散射狀態下僅顯示輕微視角依存度， 或者完全無視角依存度。 SSCT與PSCT顯示器可以主動矩陣或被動矩陣模式操作 成透射或反射顯示器。 US 5,453,863描述例如一種包含具有正介電各向異性之 無聚合物CLC介質SSCT顯示器。WO 92/19695與US 5，3 84,067描述例如一種包含具有正介電各向異性之CLC介 質與最高達10重量％分散在該液晶材料中之相分離聚合物 網的PSCT顯示器。 先前技術中所揭示之使用CLC材料的其他顯示器係所謂 撓電（flexoelectric)顯示器，特別是以「均勻佈置螺旋模式 (ULH模式）」操作之顯示器。該撓電效應與顯示該效應的 CLC材料係描述於例如Chandrasekhar之「液晶」第2版， 88880 1345584

Cambridge University Press (1992)、P. G. deGennes等人之 「液晶的物理性質（The Physics of Liquid Crystals)」第 2版， Oxford Science Publications (1 995)、Patel與 Meyer之 Phys.

Rev. Lett. 58 (15)，1538-1540 (1987)與尺11£1911131等人的1^9· Cryst. 22 (4)，445-449 (1997)。 撓電CLC材料通常具有不對稱分子結構與強偶極矩◎當垂 直於該膽固醇螺旋轴施加一電場時，該永久性偶極會以該

電場方向配向。同時，由於該不對稱分子結構之故，該LC 導向體會畸變’同時該膽固醇螺旋軸的配向保持不變。如 此造成該CLC材料依電場方向宏觀極化以及光軸依該螺旋 轴位移。 如例如 P. Rudquist等人於 Liq· Cryst. 23 (4)，503 (1997)所 述’撓電顯示器通常係以所謂「均勻佈置螺旋模式（ulh模 式）」。最後’介於兩層透明平行電極間之具有高度扭曲與 短螺距的撓電CLC材料層（其通常在〇 2 ^爪至丨〇 μπι，特別 疋不小於0.5 μηι)的配向方式係，該膽固醇螺旋軸與該電極 平仃配向，而且該CLC層具有宏觀均勻配向。對與該clc層 垂直之構件施加電場時，該LC導向體以及該層平面之樣本 光軸會旋轉。若將該CLC層導入兩個線性偏振器之間，會造 成CCLC材料中之線性偏振光的透射率改變，其可用於電光 顯示器中。該撓電效應特別顯著之處係其非常快速反應時 通苇自6从3至l〇〇ps，以及具有大量灰階之良好對比。 挽電顯示器可以主動矩陣定址或是多工或被動矩陣模 式’操作為透射或反射顯示器。 88880 1345584 供撓電顯示器用之具有高度扭曲的CLC材料係於例如Ep 〇 971 016與 GB 2,35 6,629。EP 0 971 016提出達到此目的之 對掌性液晶雌二醇衍生物，而GB 2,356,629提出與對掌性摻 合劑併用之所渭雙液晶原性化合物，其包含兩個與撓性烴 鏈連接之液晶原性基團。

供上述應用一諸如SSCT、PSCT與撓電顯示器—用之CLC 介質通常係以一種具有高度扭曲力之對掌性摻合劑摻合一 種向列LC混合物所製備。根據等式（3)，所導入之膽固醇螺 旋的螺距p係由該對掌性摻合劑之濃度c與螺旋扭曲力Ητρ 求得： P = (HTP-c)·1 (3) 亦可以使用兩種或以上摻合劑，例如以補償個別摻合劑 之HTP的溫度依存度，以達到該螺距的低溫度依存度以及該 CLC介質的反射波長。 為了用於CLC顯示器用之介質中，該對掌性捧合劑必須具 有高度扭曲力以及低溫度依存度、高度安定性以及在該液 晶寄主相中之良好溶H此外，其對於該液晶與該寄主 相的電光性質的負面影響必須儘可能愈小愈好。特別是， 為了達到例如膽固醇顯示器中之小螺⑯，亦為了可以產生 該掺合劑的濃度，該摻合劑需要具有高度螺旋扭曲力。首 先’減少該掺合劑對於LC介質性質的可能損害可以達到此 一目的，其次提高該接合劑的溶解性相關程度亦使得可以 使用例如低溶解性掺合劑。 為了用於撓電顯示器中，CLC材料必靖額外具有夠強的挽 88880 1345584 電效應。 通常，用於上述顯示器中之CLC材料必須具有良好化學與 熱安定性以及對於電場與電磁輻射的良好安定性。此外， 其必須具有廣泛膽固醇液晶相，該膽固醇液晶相具有高澄 淨點，並視該顯示器種類而定，具有適當之雙折射值與介 電各向異性及低旋轉黏度。 此外，該CLC材料必須具有反射波長不同之性質，特別是 可見光區之反射波長，可以藉由樣本與目標變化達到此一 目的。此外，其反射波長的溫度依存度必須低。由於液晶 通常係以數種組份之混合物形式使用，所以此等組份容易 彼此互混也相當重要。 不過，使用先前技術提供的介質無法達到所有上述參數 的最佳值。 因此，例如EP 0 45 0 02 5描述一種由向列混合物與兩種以 上對掌性摻合劑所組成之膽固醇LC混合物。US 2001/0004108描述一種膽固醇LC混合物，其係由一種包括 一或多種二氟芪化合物之向列組份與一或多種摻合劑所組 成，其中該二氟芪化合物包含經氟化苯環。不過，EP 0 450 025中所述之混合物僅有低澄淨點，而且包括26%之高比例 對掌性掺合劑。特別揭示於US 2001/0004108之混合物同樣 包括20%以上之高比例對掌性摻合劑。不過，該摻合劑的高 濃度通常會對於該CLC介質的液晶與電光性質造成損害。 先前技術得知之撓電與CLC顯示器用材料通常不具夠廣 泛的LC相、夠低之黏度值或是夠高之介電各向異性值。此 88880 -11 - 1345584 外，其需要高切換電壓，而且通常沒有與LC層厚度匹配的 雙折射值。 因此，例如就許多CLC顯示器而言，必須有具有高度雙折 射Δη之CLC介質，以達到高度反射性，而其他CLC顯示器， 例如以高度色彩飽和（多色CLC顯示器）為優先之顯示器則 需要低An值。不過，已發現使用先前技術習知之CLC介質無 法適度達到降低該雙折射同時保持低切換電壓所必要高度 CLC介質極性。 因此，非常需要具有高度扭曲、操作溫度範圍大、反應 時間短、閥限電壓低、反射波長之溫度依存度低，以及具 有高澄淨點之廣LC相的CLC介質，其不具先前技術之介質 的缺點，或是僅此等缺點的程度最小。 本發明另一實施樣態有關具有主動矩陣定址之CLC介質 或CLC顯示器。 如上述，可以主動矩陣定址或多工或被動矩陣定址操作 CLC顯示器，諸如例如SSCT或撓電顯示器。主動矩陣顯示 器（AM顯示器）包含供個別定址與切換個別像素用之一體成 型非線性元件。可使用之非線性元件係例如主動元件（即， 電晶體）。因此，使用「主動矩陣」一辭時，其中可以分成 兩類： 1. 在作為基板之矽晶圓上的MOS(金屬氧化物半導體）或其 他二極體。 2. 在作為基板之玻璃板上的薄膜電晶體（TFT)。 由於多零件顯示器的偶數分子組合體會造成連接處（join) 88880 -12- 1345584 之問題’使用單晶珍作為基板材料會限制該顯示器尺寸。 在較有潛力的類型2(其係較佳者）中，所使用之電光效應通 常為TN效應。其中可以分成兩種技術：包括化合物半導體 (諸如例如CdSe)之TFT，或是以多晶或非晶矽為底質之 TFT。目前全世界已經對於後一種技術進行澈底研究。 將該TFT基質塗覆於該顯示器一玻璃板的内側，而另一玻 璃板内側載有該透明對電極。與該像素電極尺寸相較，TFT 非常小，而且實質上對於影像沒有影響。此技術亦可發展 成全彩顯示器，其中以每個可切換像素的濾波器相對之方 式排列紅、綠與藍色濾波器。 此處AM顯示器一辭涵括具有一體成型非線性元件之任 何矩陣顯示器，即除了該主動矩陣之外，亦涵括具有被動 元件之顯示器，該被動元件係諸如變阻器或二極體（MIM = 金屬-絕緣體-金屬）。 AM顯示器特別適於TV應用（例如口袋型電視機）或是電 子計算機應用（膝上型）之高資訊量顯示器，以及用於汽車或 飛行器構造。 AM顯示器通常需要具有大正介電各向異性、廣LC層相、 較低雙折射、非常高比電阻、良好UV與溫度安定性以及低 蒸氣氣壓之LC介質。 不過，已發現由先前技術習知之CLC介質通常無法符合此 等需求，或是僅能到達不適合程度。因此，習知之CLC介質 經常顯示不適當之高比電阻。不過，隨著電阻降低，AM顯 示器之對比會變差，會發生後像消除的問題。由於與該顯 88880 -13 - 1345584 示器内表面交互作用，該L C混合物的比電阻通常會隨著AM 顯示器壽命而降低，故為了獲得可接受使用期限，高（初始） 電阻極為重要。更重要的是，隨著溫度提高以及加熱及/或 曝於UV後，所顯示可能提高之比電阻幅度最小。先前技術 之習知CLC介質亦經常顯示不良低溫性質。即使在低溫時， 仍然必須不會發生液晶及/或近晶相，而且黏度之溫度依存 度儘可能愈低愈好。 因此仍然極需要CLC介質以供具有高比電阻，同時操作溫 度範圍廣、反應時間短、即使在低溫以及低閥限電壓下其 不會顯示上述缺點，或是僅顯示較輕微程度之上述缺點的 AM-CLC顯示器用。 本發明另一實施樣態有關CLC介質在非線性光學（NLO) 與雷射光學中之用途，特別是在雷射設備中之用途。 由先前技術已知CLC介質於雷射中之用途。DE 196 27 350 描述例如一種具有主動雷射材料與共振體之雷射設備，其 中該共振體包含由CLC材料所組成的螺旋雙折射鏡。此外， 亦提出不具折射鏡之CLC材料作為雷射中所使用之活性材 料，該CLC材料係例如以純材料形式使用或是添加染料，諸 如添加螢光或磷光染料。US 3,771，065描述例如一種雷射， 其包含由CLC混I物與螢光染料所組成之液態雷射介質。 由於CLC之週期性結構之故，其可以作為一維光子能帶隙 材料，其顯示圓極化光之反射，其反射帶係視該CLC的雙折 射而定，而且其旋轉方向與該膽固醇螺旋之旋轉方向一 致。若激發該CLC材料一通常在UV區内，而且該發射波長 88880 -14· 1345584 相當於該膽固醇螺旋之反射波長，則可能因反饋過程而發 生「自生雷射作用」。該反射帶邊緣的發射被提高。特別 是在摻合染料的CLC介質中，已觀察到低放射雷射閥限與高 產率。在經摻合系統中，由該對掌性CLC材料轉移到該活性 (染料）材料的能量對於雷射性質而言特別重要。 在更近的公告中，諸如例如E. Yablanovitch，Phys. Rev. Lett. 58(20)，2059 (1987)，J. Dowling, M. Scalora，Μ. Bloemer, M. Bowden, J. Appl. Phys. 75(4), 1896(1994), V. Kopp, B. Fan, H. Vithana, A. Genack, Optics Letters 23(21), 1707( 1998)與 P. Palffy-Muhoray, A. Munoz, B. Taheri, R. Twieg，SID Digest, 1170(2000)，特別描述該螢光光譜與該 染料結構，以及其於CLC寄主相中之定向對於該雷射性質的 影響。不過，先前技術迄今仍未詳細研究CLC介質之物理性 質對於該雷射性質的影響。 不過，已發現因雷射處理期間散逸的熱造成該膽固醇相 結構發生瑕疵，會使低分子量CLC材料的雷射性質受損。因 此，例如該膽固醇螺距之溫度依存度所致之熱散逸可能會 造成該螺距中之局部改變，因此造成該膽固醇相結構中之 瑕斑。 因此，仍然極需要供雷射用之CLC介質，特別是作為染料 之寄主相的CLC介質，該染料諸如螢光染料，其促成低雷射 閥限與高雷射效率。該CLC材料特別必須促成反射帶之特定 設定，並使其與該雷射中之主動（染料）材料的發射波長匹 配，以達到該CLC材料至該活性材料之能量轉移過程最佳 88880 -15 - 1345584 化。此外，該clc材料必須具有廣膽固醇相、低結晶膽固醇 或近晶-膽固醇相轉化溫度、高澄淨點、適當之雙折射，以 及反射波長之溫度依存度低。此外’飢。材料在該雷射材 料之激發波長範圍内必須具有低吸收率， 队干以促進改善雷射 效率。 · 【發明内容】 本發明目的係提出CLC介質，其特別供撓電、sscT*pscT 顯示器’以及其他雙穩態CLC顯示器、主動矩降CM顯示器 以及雷射所使用，該（：1^介質具有上述所需要性質，是沒 有先前技術習知介質的缺點’或是僅有少許程度此等缺點。 已發現藉由提出本發明介質可以達到此一目的。 本發明有關一種具有螺旋扭曲結構之液晶介質，其包括 —種向列組份與—種光學活性組份，其特徵係： 該光學活性組份包括一或多 皙艘,對旱性化合物，以使該介 兮累巨」_之方式選擇其螺旋扭曲力與漠度，以及 合物。 或多種包含-個3,4,5-三氟苯基之化 本發明另外有關—種且有碟七^ & 包括1肖括搞 "有累旋扭曲結構之液晶介質，其 己括其包括一種向列組份盥一 •ψ ^ ^ 種先子活性組份，其特徵係： 以先子居性組份包括一 質蟫 一 對拿性化合物，以使該介 …广方式選擇其螺旋扭曲力與濃度，以及 -向列組份包括-或多種式,之化合物： 88880 1345584

其中， Y3

Y4 RG係氫（Η)或具有1至20個碳原子之烷基或婦基，其未經取 代或被CN或CF3單基取代，或是被自素至少單基取代， 此外，其中該基團中之一或多個CH2基可能依氧（0)原子 不會彼此直接鍵結之方式，彼此獨立地被-Ο-、-S-、 -CO-、-CO-0-、-O-CO-、-0-C0-0-、-CH=CH-或-OC-替代， 及彼此獨立，各為 或 Y1至Y4 彼此獨立，各為氫（H)或氟（F)， Z1 與 Z2 彼此獨立，各為-0-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、 -S - C Ο -、- C Ο - S -、- 0 C Η 2_、- C Η 2 0-_ S C Η 2 -、- C Η 2 S -、 -CF20-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、 -CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF = CH-、-CH=CF-、 -CF = CF-、-C = C-或是一個單鍵， X〇係氟(F)、氯（Cl)、具有1至6個碳原子之經鹵化烷基、晞 基或烷氧基，而 - a 係0或1。 本發明另外有關本發明CLC介質在電光、雷射光學與非線 性光學目的之用途，特別是用於雙穩態CLC顯示器、SSCT、 PSCT與撓電顯示器，特別是具有主動矩陣定址者，以及用 於雷射。. 本發明另外有關一種電光顯示器，特別是雙穩態CLC、 SSCT、PSCT或撓電顯示器，其具有兩片平面半行外部面 88880 -17- 1345584 板，其與一框架共同形成一個構件，而且CLC介質位於該構 件中其中該CLC介質係一種本發明介質，而且該顯示器係 以主動矩陣定址操作為佳。 本發明另外有關一種雷射或雷射設備，其沒有折射鏡為 佳，包含本發明之CLC介質以及選擇性包含一或多種染料， 諸如例如螢光染料’作為共振體及/或活性雷射材料。 本發明另外有關一種活性雷射材料或一種供雷射應用之 共振體，其包含本發明之CLC介質與選擇性包含一或多種染 料’諸如例如螢光染料。 本發明另外有關一種具有螺旋扭曲結構之液晶介質，其 包括一種向列組份與一種光學活性組份，特別是如上述與 下述之介質，其特徵係： 該光學活性組份包括一或多種對掌性化合物，以使該介 質螺距$1 μπι之方式選擇其螺旋扭曲力與濃度，而且 該介質在355 nm波長或以上不會顯示吸收率，或者顯示 可忽略吸收率。 「可忽略吸收率」一辭意指在界定之波長範圍内，本發 明之介質的透射率大於95%，即吸收率為5%或以下。特佳 介質係在界定波長範園内其吸收率為3%或以下，特別是 1.5%或以下，特佳者係1%或以下，尤佳者係〇5%或以下。 本發明之CLC介質可以使現有的參數範園明顯變廣。其可 達到之澄淨點、低溫下黏度、熱與uv安定性以及介電各向 異性之組合遠超過先前技術之先前材料。 本發明混合物特別以下列優點為其特色： 88880 -18- 1345584 -特別是在低溫時，其具有廣泛膽固醇相範圍以及高澄淨 點， -其反射波長之溫度依存度低， -其UV吸收率低，而且uv安定性高。 令人驚異的是’特別發現可以提供—種與本發明相符之 CLC”質’其反射波長在可見光範圍内，而且具有室溫下之 膽固醇相，其介電各向異性Δε值高，同時具有高比電阻。 尤其是使用下述具有高扭曲力之對掌性摻合劑的式〗化合 物，可使本發明之CLC介質達到此等要求。用於CLC顯示器 時，本發明之CLC介質亦在色彩飽和度#uv安定性方面顯 示卓越性質。 此外，已發現本發明CLC介質用於雷射一例如作為螺旋雙 折射鏡一時具有高度安定性，用於該活性雷射材料作為染料 (諸如例如螢光染料）之寄主相時特：別安定。本發明介質中之 反射帶可以特別設定在廣泛波長範圍，因此可與該染料的 發射波長匹配，其使得該CLC寄主介質到該活性材料的能量 轉移過程最佳化。此外，本發明介質的反射波長溫度依存 度低，而且容易定向成均勻平面膽固醇結構，減少雷射期 間發生瑕疵結構，並提高該雷射效率。 特別是’與先前技術習知之材料相較，本發明clc介質顯 示出已降低之UV吸收率，而且uv安定性明顯改善，而其他 所需或必要的參數通常不僅未受損，甚至亦明顯改善f 因此，在包括本發明CLC介質之液晶混合物中，^射UV 之後’觀察到電壓保持比（VHR)比習用混合物小幅降低[8 88880 -19- 1345584

Matsumoto等人在 Liquid Crystals f_，1320 (1989); K. Niwa等 人在1984年6月舊金出的Proc_ SID Conference第304頁 (1984); G. Weber 等人在 Liquid Crystals L 1381 (1989)提 出]。相當的狀態亦適用於因UV處理後而造成該混合物之比 電阻（SR)改變「於UV處理後，包含本發明CLC介質之LC混 合物與LC顯示器的比電阻明顯較高，並證實其輻射敏感度 小於無本發明CLC介質之混合物。 用於一種雷射介質時，由於用以激發該活性材料的輻射 (其通常在UV區内）不會被該CLC寄主材料吸收，或者其被吸 收程度較輕，故本發明之CLC介質的UV吸收率降低可以促 使該雷射效率明顯提高。特別是在355 nm範圍内之波長一其 相當於雷射設備中之活性材料的代表性激發波長一時，本發 明CLC介質的吸收率明顯降低。 特佳者係向列組份包括20%以上包含3,4,5-三氟苯基之一 或多種化合物的CLC介質為佳，該CLC介質之向列組份包括 40%以上此等化合物更佳，包括50%以上此等化合物尤佳。 另外較佳者係向列組份包括至少60%包含3,4,5-三氟苯基之 一或多種化合物的CLC介質，特別是該向列組份包括至少 75%此等化合物之CLC介質。 另外較佳者係包括至少一種式I化合物之CLC介質，其中 XQ、Y1與Y2係氟（F)，以及包括至少一種式I化合物之介質， 其中 X0係氯（C1)、CF3、OCF3 或 OCHF2。 特佳者係式I之化合物，其中Z1與Z2最好為-Ο-、-S-、 -CO-、-COO_、-OCO-、_S_CO_、-CO_S-、-OCH2-、-CH20-、 88880 -20- 1345584 -SCH2- ' -CH2S- ' -CF2O- ' -OCF2· ' -CF2S- ' -SCF2- ' -CH2CH2.-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或一個單鍵，特 別是-COO-、-OCO-、-OCH2-、-CH20-、-CF20-、-OCF2-、 -CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-或是' —個單鍵。 通常，包含經由橋接單位-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、 -CF = CF-、-C三C-(特別是-CF = CF-)與另一苯基鍵結的3,4,5-三氟苯基之化合物用於本發明CLC介質中較不佳，特別是用 於本發明CLC顯示器較不佳。 此外，包括式I化合物（其中RQ係具有1至10個碳原子之烷 基或是具有2至20個碳原子之烯基，a係0或1，A1係1，4-伸苯 基，A2係1，4-伸環己基，XG係氟（F)、氯（Cl)，Z1係CF = CF， 而Z2係一單鍵）之CLC介質特別不用於CLC顯示器。 式I化合物具有廣泛應用範圍，視取代基之選擇而定，此 等化合物可以作為液晶介質之主要组成基底材料；不過， 亦可將式I化合物沼於其他種類化合物之液晶基底材料，以 例如影響此種化合物之介電體及/或介電體的光學各向異 性，及/或使其閥限電壓及/或:其黏度最佳化。在純化合物狀 態，式I之化合物呈無色，並於適合電光用途的溫度範圍中 形成液晶中間相。其具有化學安定性、熱安定’性以及光安 定性。式I之化合物選自下列各式為佳： Y1

88880 -21 - Γ345584

γ4 γ2 其中，R〇、Χ〇、Υ1、Υ2、Υ3、Υ4與a係如式I中界定， RG正烷基、烷氧基、氟烷基、埽基或氧雜埽基為隹，分別 至多具有9個碳原子， Z3在各實例中彼此獨立，各為COO、C2H4、CF20或C2F4， 以及 z4在各實例中彼此獨立，各為COO、CF20、C2F4或一單鍵。 式11之化合物係選自下列群組為佳：

F 11a

He

!1f 88880 -22- 1345584

其中，RG與XQ係如式I界定，rq係具有1至8個碳原子的正产 基或具有2至7個碳原子的缔基尤佳，XG係氟（F)、氯（C1)、 CF3、OCF3或 OCHF2尤佳 . ' U在初，特別是 其中X0為OCF3者，以及式Ilb之化合物，特别是其中χ〇為氣 (F)者。 、 式12之化合物選自下列群組為佳：

88880 •23- 1345584

其中，R°與XG係如式I界定，Ro係具有1至8個碳原子的正烷 基或具有2至7個碳.原子的烯基尤佳.，x〇係〇cF3或氟（F)為 佳，以氟（F)尤佳。特佳者係式I2a、I2b與12^，另外較佳者 係I2i與I2k之化合物，牿別β甘木1度 切秤别疋其中X0為氟（卩）者〇 .式13之化合物選自下列群組為佳： 13a 88880 -24- 1345584

F

13b 13c 13d I3e

I3f

I3g:

I3h

I3i 88880 -25- 1345584

F

88880 -26- 1345584 其中，R與X<)係如式1界定，RG係具有1至8個碳原子的正烷 基或具有2至7個碳原子的烯基尤佳，x<).〇CF3或氟為 佳以氟（F)尤佳》特佳者係式I3a、別與…之化合物特 別是其中XG為氟（F)者。 另一較佳實例中，該介質額外包括-或多種選自下列各 式之化合物：

Χυ

Υ3 Υ1 F

X0 Ι5 Ι6 Υ係如式I中界定 其中，R〇、Ζ4、、γΐ、γ2、γ3、 式14之化合物選自下列群組為佳：

F F 14a

CF,〇-< Ο V-X° F

F

F

cf2o-/^V- X° 14b -27. 1345584

88880 •28- I345584 其中，Rg與XQ係如前述界定，R0係具有1至8個碳原:子的正 乾基或具有2至7個碳原子的埽基尤佳，χ〇係〇CF3或氟（F)為 佳，以氟（F)尤佳。特佳者係式I4a與I4b之化合物特別是其 中x〇為氟（F)者。 、 另一較佳實例中 化合物： 該介質額外包括一種選自下列群组的

III

88880 -29- 1345584 氟（F)、氯（Cl)、cf3、ocf3或 ochf2為佳，v ' Λ另外亦可為烷 子 基、氧雜燒基、氟炫•基或晞基，各情泥I古 . υ丹有1至6個碳原 特佳者係式Ila之化合物：：

F F

X。

Ila 其中，R0與XQ係如前述界定，而且係氟（F)為佳。 另-較佳實例中，該介質額外包括選自下列群組 多種化合物： 〆

R0 X . -c2M §- A 4i)r -c2h4-< 〇V

VII

VIII 其:’ R°係如式Ϊ界定，x具有式！中所表示之X。的意義其 义- ’或者係烷基、氧雜烷基、氟烷基或烯基，各情況具: 1至6個碳原子，Y係氫⑻、氟⑺、CN或氯（C1)，而r.係〇、i 2、3或4 〇該I’4-伸苯環被氟原子單基取代或多基取代為佳 孩化合物選自下列群組尤佳：

Vlla R°- 88880 -30- 1345584

F F

R°-R° R° R° 其中，R〇與X係如前述界定，Y係氫（H)或氟（F)，以氣（F)為 佳’ RG係具有1至8個碳原子的正烷基或具有2至7個碳原子 的埽基尤佳，式Vila、Vllb與Villa中之X係氟（F)或氯（C1) 為佳，而式Vile與Vnd中之X係具有1至6個碳原予之烷基或 烷氧基為佳。 另一較佳實例中’該介質額外包括選自下列群組之一或 多種化合物：

XIII XIV 88880

X

XI

XII -31- 1345584 其中，R1與R2彼此獨立，各為具有1至8個碳原子之烷基或 烷氧基，或是具有2至7個碳原子之烯基，而L係氫（H)或氟 (F)。在式XI、XII與XIII，R1與R2係具有1至8個碳原子之烷 基或烷氧基為佳。 該化合物係選自下列群組尤佳：. R1a-^Z^CD^R2a Xa :

Ria R2a xb

Xc 1 燒基 xd R13-^

烷基

(〇)s-烷基 炫基

Χθ

Xf

Xla

Xlla

88880 -32- 1345584 其中，1113與1123彼此獨立，各為氫（11)、CH3、C2H5或正C3H7， 燒基係具有1至7個碳原子之燒基，3係〇或i，而,L係氫（Η)或 氟（F)。 在另一較佳實例中，該介質額外包括下列各式之一或多

其中’ R0、X0、Υ1與Υ2係如式I界定， RG係正烷基、烷氧基、氟烷基、埽基或氧雜缔基為佳，分 別至多具有9個碳原子， Z5 係 cf2o、C2F4或一單鍵。 特佳狀況係式XXI之化合物係選自下列群組：

XX11 XXI2 XXI3 R-

OCF,

XXI4 88880 -33· 1345584

XXI5 XXI6 XXI7 XXI8 其中，R係如前述界定，而且係具有丨至8個碳原子之烷基或 烷氧基為佳，而（F)’係氫（H)或氟（F)。特佳情況係，其為式 XXII與XXI8之化合物。 以在355 nm或以上波長下無吸收率或是其吸收率微不足 道之方式選擇式與XIII之化合物。 在前文與下文提及的化學中，基團

Y1 F F 係 -(o^F, -(θ^-F,

Y2 F

F F —<^)~ocf3, -<^〇cf3· -<^ocf3, _^)_CF3，為佳 88880 -34· 1345584

F F F -<^CF3，-<^~CF3, -^y〇CHF2, -(^0CHF2,

F

F F F

-(〇V〇CHF2, -/0)-01, -(〇Vci or -<〇^-CI

F F

F .以‘ .h，」一<^~F 或一<g)-OCF3.特佳

F 該光學活性組份包括一種對掌性摻合劑，以該LC介質之 嫘距小於或等於1 μπι之方式選擇性其螺旋扭曲力與濃度。 該介質之螺距自130至1〇〇〇 nm為佳，特別是自200至750 nm ’ 自 3,00至 450 nm尤佳。 以該介質反射可見光波長範圍内之光的方式選擇該螺距 為佳。「可見光波長範圍」或「可見光譜」一辭通常涵括 自400至800 nm之波長範圍。不過，如上述與下述，該辭亦 希望包括200至1200 nm之波長範圍，包括該UV與紅外線 (IR)範圍，以及遠UV與遠紅外線範圍。 本發明LC介質之反射波長在200至1500 nm範圍内為佳， 特別是300至1200 nm，自350至900 nm尤佳，自400至800 nm 特佳。另外較佳情況係，該LC介質之反射波長自400至7〇〇 nm，特別是自400至600 nm。 除非另有說明，否則該前文與下文表示的波長值係與該 反射帶的半值寬度有關》 本發明CLC顯示器中之液晶構件的層厚度d(外部面板的 間距）與該LC介質之天然螺距p之間的比率d/p大於1為佳，特 別是在2至20範圍内，自3至15尤佳，自4至1〇特佳。 本發明.LC介質中之光學活性組份的比例<2〇%為佳，特別 88880 -35· 1345584 是<難’自ο·01至7%尤佳，自01至5%特佳。該光學活性組 份包括自1至6種對掌性化合物為佳，特別是卜^^種 對掌性化合物。 該對掌性摻合密丨j必須且古舌^ , W 貝八有问螺旋扭曲力（ΗΤΡ)與低溫度 依存度為佳。其另外必須具有在向列組份中之良好溶解 性，而且不會損害該LC介質中之液晶性質，或是僅有輕微 程度的損害。其可具有相同或相同之旋轉方向，以及相同 或相反之扭曲溫度依存度。

特佳者係具有20〆或以上之Ητρ的接合劑，特別是4Q μηι或以上之HTP的摻合劑，以7〇㈣^或以上之Ητρ的接合 劑尤佳。 至於該光子活性組份，.熟悉本技術之人士可取得許多對 Μ生摻& 纟中某些是市售產物，諸如例如膽固醇壬酸 酉旨、R/S-8U、R/s-nm、R/s_2、〇u、R/s_3〇iWCBi5(Merck KGaA，Darmstadt)。 特別之摻合劑係包含—或多個對掌性基團與—或多個液 晶原性基團或與該對掌性基團形成液晶原性基團之一或多 個芳族或脂環基團之化合物。 適用《對掌性基團係例如對掌性分枝烴基、對掌性乙二 醉、聯審紛或二氧戊環，選自㈣生物、糖醇類、糖酸類、 乳酸類、對掌性經取代乙H類_衍生物、㈣衍 生物、胺基酸類與新類胺基酸序列（以卜5為佳）之其他單價 或多價對掌性基團。 較佳之對掌性基團係糖衍生物’諸如葡萄糖（glucose)、甘 88880 -36- !345584 露糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖與葡萄糖;糖醇類，諸如 例如，山梨糖醇、甘露糖醇、伊地醇(㈣。υ、半乳糖醇或其 播水付生物’特別是二益水e撼賠 κ己糖醉，諸如二無水山梨糖醇 奸（1，4:3,6-二-無水-D-山慰擁殖田 山4糖知酐與異山梨糖醇奸·）、二無水 甘露糖醇（異山㈣醇）或：無水伊地醇（異伊地醇）；糖酸 類’諸如例如葡糖醇、古羅糖酸（gulQnie㈣與古羅鋼糖酸 (ket〇gul〇nicacid);對掌性經取代乙二醇基團，諸如例如其 中一或多個CH2基被烷基或烷氧基取代之單或袁乙二醇或 早或寡丙二醇；胺基酸類，諸如例如，丙胺酸、顯胺酸、 苯基甘胺酸或苯基丙胺酸，或是此等胺基酸之丨至5序列； 類固醇衍生物，諸如例如膽固醇或膽酸基團；萜締衍生物， 諸如例如堇基、新堇基、莰缔基、松晞基（pineyl)、萜品締 基（terpineyl)、異長葉醇基（is〇i〇ngif〇iyl)、葑基、卡瑞基 (carrey 1)、桃金孃烯基、諾卜基（n〇pyl)、栊牛兒基（geraniyl)、 里語醇基（linaloyl)、橙花基、香茅酸基或二氫香茅酸基。 適用之對掌性基團與液晶原性化合物係描述於例如DE 34 25 503、DE 35 34 777、DE 35 34 778、DE 35 34 779與 DE 3 5 34 780、DE-A-43 42 2 80、EP-A-1 03 8 941 與 DE-A-195 41 820 〇 特佳者係選自下列化學化合物之摻合劑： coo-< 0 ch3 I 3 coo-ch-c2h5 (R/S-811) 88880 -37-

XV 1345584

XVII . __/ ^H3 C3H7 —~~(^y\ QV~ °-CH-C6H13

F (R/S-2011) 更佳之摻合劑係下列各式之異山梨糖醇酐、異甘露糖醇 或伊地醇： _____

0C -η Η

XVIII

Ru 其中

Η 基 0一

!(二無水山梨糖醇), (二無水甘露糖醇），或 (二無水伊地醇）， 88880 -38- 1345584 以二無水山梨糖醇為佳， 以及對掌性乙二醇類，諸如例如二苯基乙二醇（均二苯基乙 二醇），特別是下式之液晶原性均二苯基乙二醇衍生物：

包括未圖示之個別（R，S)、（S，R)、（R,R)與（S，S).， 其中 B與C彼此獨立，各為1,4-伸苯基，其亦可被L或1，4-伸環乙 基單基取代、二基取代或三基取代， L 係氫（H) '氟（F)、氯（Cl)、CN或選擇性經鹵化之具有 1 -7個碳原子的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基 或烷氧基羰氧基， C 係0或1， Z0 係-C00-、-0C0-、-CH2CH2-或一個單鍵，而 R0 係具有1-12個碳原子之烷基、烷氧基、烷基羰基、烷 氧基羰基或烷基羰氧基。 式XVIII之化合物係描述於WO 98/00428。式XIX之化合物 係描述於〇6-入-2,3 2 8,207。 特佳之摻合劑係對掌性聯萘基衍生物，諸如WO 02/94805 . ; 所述、對掌性聯萘酚縮醛衍生物，諸如WO 02/34739所述、 對掌性TADDOL衍生物，諸如WO 02/06265所述，以及具有 至少一個經氟化橋基與一誓末端或中央對掌性基團之對掌 88880 -39- 1345584 性摻合劑，如WO 02/06 196與WO 02/06 195所述。 特佳者係式XX之對掌性聯莕基衍生物：

特別是選自下列各式者：

XXa XXb XXc 88880 -40 1345584 其中，B、R°與ZG係如式XVIII所界定，而b係Ο、1或2，Z0 特別為-OCO或一個單鍵。 特別是，上述式XVIII、XIX與XX之摻合劑在該向列組份 中顯示良好溶解性，而且引發生成一種膽固醇結構，其具 有高度扭曲，螺距之溫度依存度低，以及具有反射波長。 即使僅少量使用此等摻合劑其中一者，仍可達到本發明之 CLC介質，該CLC介質具有在高亮度之可見光波長範圍内的 反射色彩以及低溫度依存度，特別於SSCT與PSCT顯示器。 此係該CLC介質優於先前技術的重要優點，其中通常需要 具有相同旋轉方向以及相反扭曲溫度依存度之至少兩種摻 合劑（例如，一種摻合劑具有正溫度依存度，即隨著溫度提 高而提高扭曲度，另一種摻合劑具有負溫度依存度），以達 到該反射波長之溫度補償。此外，習知之CLC介質中經常需 要大量摻合劑以達到可見光範圍内之反射。 因此，本發明之特佳實例有關一種如上述與下述之CLC 介質以及包含此種介質之CLC顯示器，其中該對掌性組份包 括不多於一種對掌性化合物，其數量低於1 5%為佳，特別是 低於10%，低於5%尤佳。此等介質中之對掌性化合物係EP 01 11 1954.2、WO 02/34739、WO 02/06265、WO 02/06196與 WO 02/06 195之化合物，以及選自式XVIII、XIX與XX(包括 其較佳之子化學式）為佳。本較佳實例之CLC介質在廣泛溫 度範圍内，該反射波長λ對於溫度T之溫度依存度低。 特佳者係溫度依存度ίΙλ/dT為0.6 nm/°C或以下之本發明 CLC介質，特別是0.3 nmrc或以下，以0.15 nm/°C或以下特 88880 -41 - 1345584 佳，其係在介於0與50°C範圍内為佳，特別是介於-20與60 °C之間，介於-20與70°C之間尤佳，在-20°C至低於該澄淨點 l〇°C之溫度範圍内特佳，特別是低於澄淨點5°C。 除非另有說明，否則cR/dT表示函數λ(Τ)之局部梯度，其 中非線性函數λ(Τ)係近似法以2級或第3級多項表示。 另一較佳實例有關一種本發明CLC介質，其包括一或多種 包含至少一個可聚合基圑之化合物。此種CLC介質特別適用 於聚合物凝膠或PSCT顯示器。該可聚合化合物可為該向列 及/或對掌性組份的成份之一，或是形成該介質之一種額外 組份。 熟悉本技術之人士已習知適用之可聚合化合物，而且描 述於先前技術中。該可聚合化合物可額外具有液晶原性或 液晶性。其可包含一或多個可聚合基團，以兩個可聚合基 團為佳。包含兩個可聚合基團之非液晶原性化合物的代表 性實例係包含具有1至20個碳原子之烷基的二丙烯酸烷酯 或二甲基丙烯酸烷酯。包含兩個以上可聚合基團之非液晶 原性化合物的代表性實例係三甲基丙烯酸三羥甲基丙醇酯 與四丙晞酸季戊四醇g旨。液晶原性或液晶性可聚合化合物 之代表性實例係描述於例如WO 93/22397、EP 0 261 712、 DE 195 04 224、WO 95/22586與 W0 97/00600 ° 在上述與下述化學式中，「具有1至3個碳原子之經氟化 烷基或烷氧基」一辭係cf3、OCF3、CFH2、OCFH2、CF2H、 OCF2H、C2F5、oc2f5、cfhcf3、cfhcf2h、CFHCFH2、 CH2CF3、CH2CF2H、CH2CFH2、CF2CF2H、CF2CFH2、 88880 -42- 1345584 OCFHCF3' OCFHCF2H' OCFHCFH2 ' OCH2CF3' OCH2CF2H ' OCH2CFH2、OCF2CF2H、0CF2CFH2、c3F7或 〇c3F3，特別是 cf3、ocf3、cf2h、ocf2h、c2f5、oc2f5、cfhcf3、cfhcf2h、 CFHCFH2 ' CF2CF2H ' CF2CFH2 ' OCFHCF3 ' OCFHCF2H ' OCFHCFH2、OCF2CF2H、0CF2CFH2、C3F74〇C3F3，特佳 者係 OCF3或 OCF2H。 「燒基」一辭涵盍具有1-7個碳原子之直鏈與分枝燒基， 特別是直鏈基團甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基與 庚基。通常以具有2-5個碳原子之基團為佳。 「烯基」一辭涵蓋具有2_7個碳原子之直鏈與分枝晞基， 特別是直鏈基團，特佳缔基係C2_C7_1E晞基、C4_C7_3E_缔 基、c5-c7-4-埽基、C6_C7_5_埽基與c7_6_烯基，特別是 c2-c7_1E晞基、c4_c7_3E·烯基與C5_C7_4_烯基。較佳烯基之 實例係乙#基、1E-丙縣、1E•了婦基、1E㈣基、⑶己

缔基、1E-庚缔基、3·丁烯基、3E•戊缔基、3E_己烯基、3E 庚缔基、4·戊缔基、4Ζ·己晞基、4Ε·己晞基、4Ζ·庚婦基、 5-己烯基、6庚埽基等等。通常以具有至多5個碳原子之基團 為佳® 氣烷基」一辭涵蓋具有末端氟原子之直鏈基團為佳， I7”氟甲基、2-氟乙基、3_氟丙基、4_氟丁基、％氟戊基、 6 ,己基與7-氟庚基。不過，不排除其他的氟位置。 氧雜燒基」涵l^GnH2n+iQ_(CH2)m之直鍵基團為佳， 其中Π與m彼此獨立，各為較佳情況係，η=ι，且㈣ 1至6。 88880 43- 1345584 鹵素係氟（F)或氣（Cl)為佳，特別是氟（F)。 若上述基團之一係烷基及/或烷氧基，其可為直鏈或分枝 基團。以直鏈且具有2、3、4、5、ό或7個碳原子為佳，因 此較佳者係乙基、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，尚有甲 基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、 十四燒基、十五㈣、甲氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、 十烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基或十 五燒氧基。 氧雜烷基係直鏈2-氧雜丙基（=甲氧基甲基）、2_(=乙氧 基曱基）或3-氧雜丁基（=2曱氧基乙基）、2_、3_或4_氧雜戊 基、2'3_、4_或5_氧雜己基、2_、3_、4_、5_或6_氧雜庚基、 2_、3-、4-、5_、6-、7-或 8_氧雜壬基或 2·、3_、4_、5_、6_、 7·、8-或9-氧雜癸基。 若上述基團係其中—個CH2基被_CH=CH_替代之燒基，則 难可為直鏈或分枝基圏β其係直鏈基圏，而且具有2至_ 了原子為佳。因此，特佳者係乙婦基、丙小或丄缔基、丁 …Ί或_3%基、戊小' _2_、_3或_4_缔基、己小、冬、 基、庚小、_2·、_3_、_4_、、 -3- 2 _3-、·4-、_5_、_6·或-7-婦基、壬 •4- Ί _5…-6·、-7-或_8_婦基或癸小、_2·、％ 6一 _7·、_8·或-9-歸基。 右上述基團之一係其中一個CH2基被·〇_ P|J « ., t代’而且一個 2 土被-CO-替代之烷基，此等基 那為佳。因此，此等 88880 1345584 基團包含醯氧基-C0-0-或氧羰基-〇_c〇_。此等烷基為直 鏈’而且具有2至6個碳原子為佳。 因此，特佳者係乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯 氧基、己醯氧基、乙醯氧甲基、丙醯氧甲基、丁醯氧甲基、 戊醯氧甲基、2-乙醯氧乙基、2-丙醯氧乙基、2_ 丁醯氧乙基、 3-乙醯氧丙基、3-丙醯氧丙基、4_乙醯氧丁基、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·(曱氧基羰基）丙基、3_(乙氧基羰基） 丙基或4-(甲氧基羰基）丁基。 若上述基團之一係其中一個ch2基被未經取代之 -CH-CH-替代’而且相鄰eh基被c〇或c〇〇或〇c〇替代之 烷基，其可為直鏈或分枝基團。其係直鏈而且具有4至丨3個 碳原子為佳。因此，特佳者係丙缔醯氧基甲基、2_丙晞醯氧 基乙基、3·丙缔醯氧基丙基、4·丙烯醯氧基丁基、5_丙烯醯 氧基戊基、6-丙晞醯氧基己基、7_丙缔醯氧基庚基、8_丙埽 醯氧基辛基、9-丙稀醯氧基壬基、1〇_丙烯醯氧基癸基、甲 基丙烯醯氧基f基、2-甲基丙晞醯氧基乙基、3_甲基丙晞醯 氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基、5_曱基丙埽醯氧基戊 基、6-甲基丙埽醯氧基己基、7_甲基丙烯醯氧基庚基、8_甲 基丙烯酿氧基辛基或9-甲基丙晞醯氧基壬基。 若上述基團之一係被CN或CF3單基取代之烷基或晞基，該 基團係直鏈基團為佳。CN或CF3之取代係在任何所需位置進 88880 -45· 1345584 行。 若上述基團係至少被卣素單基取代之烷基或烯基，該基 團係直鏈為佳，而且該鹵素係氟（F)或氯（C1)為佳。在多基取 代情況下，齒素係氟（F)為佳。所形成之基團亦包括過氟化 基團。在單基取代情況下，該氟或氯取代基可以在任何所 需位置，但是在ω-位置為佳。 由於包含分枝翼基之化合物在習用液晶基底材料中溶解 性較佳，其偶爾也很重要。不過，若其具有光學活性，其 特別適於作為對掌性摻合劑。 此種分枝基團通常包含不多於一個對掌性分枝。較佳分 枝基團係異丙基、2-丁基（=1-甲基丙基）、異丁基（=2•甲基丙 基）、2-甲基丁基、異戊基（=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、異丙氧基、2_甲基丙 氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、2-曱基戊氧基、3_甲 基戊氧基、2 -乙基己氧基、1-甲基己氧基與ι_甲基庚氧基。 若上述基團之一係其中兩個以上之CH2基被-〇-及/或 -C0-0-替代之烷基’其可為直鏈或分枝基團。其為分枝而 且具有3至12個碳原子為佳。因此，特佳者係雙羧甲基、2,2_ 雙羧乙基、3,3-雙羧丙基、4,4·雙羧丁基、5,5-雙羧戊基、 6,6-雙羧己基、7,7-雙羧庚基、8,8-雙羧辛基、9,9-雙羧壬基、 10，10-雙羧癸基、雙（甲氧基羰基）甲基、2,2-雙（甲氧基羰基） 乙基、3,3-雙氧基羰基）丙基、4,4-雙（甲氧基羰基）丁基、 5,5-雙（甲氧基羰基）戊基、6,6-雙（甲氧基羰基）己基、7,7-雙 (甲氧基羰基）庚基、8,8-雙（甲氧基羰基）辛基、雙（乙氧基羰 88880 -46- 1345584 基）甲基、2,2-雙（乙氧基羰基）乙基、3,3-雙（乙氧基羰基）丙 基、4,4-雙（乙氧基羰基）丁基或5,5-雙（乙氧基羰基）戊基。 本發明另外有關本發明CLC介質用於電光目的之用途。 本發明另外有關一種包含本發明CLC介質之電光顯示 器，特別是SSCT、PSCT或撓電顯示器，其具有兩片平面平 行外部面板（其與一框架共同形成一個構件）以及位於該構 件内之膽固醇液晶混合物。 本發明另外有關一種包含本發明CLC介質之電光主動矩 陣顯示器，特別是AM-CLC顯示器，以AM-SSCT或PSCT顯 示器為佳，其具有兩片平面平行外部面板（其與一框架共同 形成一個構件）、位於該外部面板上之切換個別像素用的一 體成型非線性元件，以及位於該構件内之膽固醇液晶混合 物，該膽固醇液晶混合物具有正介電各向異性與高比電阻 為佳。 雙穩態SSCT與PSCT構件的構造係描述於例如W0 92/19695、WO 93/23496、US 5,453,863與 US 5,493,430 ° 該 主動矩陣CLC顯示器之構造係描述於例如WO 02/086855與 US 2002-0149552 。 本發明另外有關一種包含本發明CLC介質之雷射，特別是 作為呈純粹形式及/或作為一或多種染料寄主材料之活性雷 射材料中的螺旋雙折射鏡，此等染料係諸如例如螢光或磷 光染料。 熟悉本技術之人士已習知雷射設備之構造，其係描述於 例如 E. Yablanovitch，Phys. Rev. Lett. 58(20)，2059 (1987)、 88880 -47- 1345584 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)與 P.

Palffy-Muhoray, A. Munoz, B. Taheri, R. Twieg, SID Digest, 1170(2000)等文獻中《 熟悉本技術之人士已習知適用之染料，其描述於例如德 國 Lambda Physik AG， D-37079 Goettingen 之型錄 ”LambdachΓome⑧LaserDyes”第3版（2000)等文獻中。特佳者 係激發波長約355 nm之染料，例如染料CLD-2(荷蘭 Eindhoven之 Philips AG)的波長為 360 nm。 特佳之CLC介質在> 400 nm波長下之吸收率<1%，該波長 > 350 nm為佳’在350至400 nm範圍内尤佳。特佳之介質在 350至420 nm波長下不會顯示明顯的吸收率，該波長自350 至400 nm為佳。 本發明之液晶混合物促使現有參數範圍明顯擴大。因 此’可達到之反射波長、雙折射、澄淨點、黏度、熱與uv 安定性以及介電各向異性的組合遠超過先前技術之先前材 料’使得本發明介質特別於CLC顯示器與無折射鏡雷射。 本發明之液晶混合物在降至-20eC時具有膽固醇相，降至 -3 0 C時為佳，降至-4 0 °C時尤佳，其澄淨點至少為7 〇 ，至 少80°C為佳，至少loot：更佳。其介電各向異性虹$5為 佳，尤其是2 10，g 1 5特佳。 該雙折射ΔΙ12 0.08為佳，特別是大於〇9,而且於3 為佳’特別是S 0.16，$ 0.15尤佳，蕊〇14特佳，而且介於 88880 •48· 1345584 0.09與0.14為佳。 就用於具有高度替批# + 又雙折射<CLC顯示器應用而言，Αη>〇.16 為佳’特別是>0.18，>0.20尤佳。 同時’本發明〈液晶混合物的黏度值低，比電阻值高， 可以製成優良的CLC顯示器，特別是AM_CLC顯示器。特別 是，該混合物的特徵係其操作電壓低。 毋須贅言’適當選擇本發明混合物之組份亦可以達到在 較高閥限電壓下之較高澄淨點(例如，高於12〇。。，或是在 較低閥限電壓T之較低澄淨點，㈣保持其他優良性質。 在黏度僅稍微對應提高之下’同樣可以形成具有較大心因 而具有較低閥限之混合物。 該膽固醇㈣圍之寬度至少㈣為佳’特別是至少_ ◎C。。此範：至少自，。c至職，特佳者係至少自德至 + 70°C，最佳者係至少自_2〇〇c至十8〇〇c。 本發明混合物之UV安定性亦明顯較佳，即其曝於^下 時’反射波長與操作電壓之改變明顯較小。 可用於本發明介質之上述與下述各式及其子化學式的個 別化合物已習知或者可以與習知化合物之類似方式製備。 在特佳實例中’本發明介質之向列組份包括： -一或多種式Ila之化合物，其中χ〇係〇CF3， -一或多種式Ila之化合物，其中X0係氟（F)， -一或多種式I2a之化合物，其中X0係氟（F)， -一或多種式I2k之化合物，其中X0係氟（F)， 其中X〇係氟(F)， -一或多種式I3a及/或I3b之化合物， 88880 -49- 1345584 或多種式I3c之化合物，其中X0係氟（F)， -至少一種式Π或12之化合物， -至少一種式13之化合物， -至少一種式II之化合物與至少一種式13之化合物， -至少一種式lib之化合物與至少一種式13 b或13 c之化合 物，各者當中X0係氟（F)， -1至20種式I之化合物，特別是5至15種， -20°/。以上之一或多種式I化合物，特別是4〇%以上，以5〇% 以上為佳， -至少60%—或多種式I之化合物，至少8〇%為佳， -5至50%式II之化合物，自15至45%為佳， -5至45%式12之化合物，自1〇至35%為佳， -10至65%式13之化合物，自2〇至55。/。為佳， -一或多種式II之化合物，特別是式IIa之化合物，其中χο係 氟（F)為佳， -3至40°/。之一或多種式π化合物，特別是4至3〇%，以5〇至 2 0 %尤佳。 在另一特佳實例中，該向列组份基本上係由選自式II、 12、13與II之化合物所組成。 在另一特佳實例中，本發明介質之光學活性組份包括· "或少種換合劑’其選自式XV、XVI、XVII、XVIII與XIX， -一或多種摻合劑，其選自式χχ， 不夕於一種換合劑’最好選自式XX，其比例低於整體混合 物之8%為佳，特別是低於5%。 88880 1345584 在另一特佳實例中，本發明介質包括20%或以下之光學活 性组份，特別是 經由適當選擇式I至XIV化合物中之端基R〇·2與χ0、定址時 間、閥限電壓與另外性質，可以以所需方式作修正。例如， 與烷基或烷氧基相比，1Ε-烯基、3Ε_烯基、2Ε_烯氧基等通 常會形成較短定址時間、經改良向列傾向以及較高之彈性 係數Κ3(彎曲）與1(八字形）比。與烷基和烷氧基相比，扣烯 基、3-埽基等通常會提供較低閥限電壓與較小之Kyi值。 與單一共價鍵相較’在橋接單位Ζ〇·4中，_CH2CH2_基通常 會形成較高之尺3/&1值。反3/1：1值較高會例如在不改變摻合劑 濃度下由於HTP較咼之故，促成較短之反射波長。 式I至XX之化合物的最佳混合比大致上視所需性質、所選 用之式I至XX化合物以及所選用之其他選擇性現有組份而 疋。每種情況下均很容易測定上述範圍内之適用混合比。 除了式I至XX之化合物以外，該CLC介質可包括一或多種 使各種性質最佳化的其他組份。 可用於本發明之液晶混合物係以習用方式製備。通常， 將用量較V之組份的所需數量溶解於該組份中構成該主要 成伤，其係在尚溫下進行為佳。亦可能混合於有機溶劑中 4，’且份的谷液，例如溶解於丙酮、氯仿或甲醇中之溶液， 並於混合後藉由例如蒸餾再去除該溶劑。 本發明之液晶混合物亦可包括其他添加劑，例如一或多 種安定劑或抗氧化劑。 本申叫案與下列實例中，該液晶化合物之結構係利用頭 88880 -51 - 1^45584 字m表不，根據下表八與8轉換成化學式。所有基團 與Cmii2m+1均為直鏈烷基，其分別具有η與m個碳原子。表B 中之符號-目暸然。表八中，僅表示母結構之頭字語。在個 別情況中，母結構的頭字語之後接著取代基Rl、r2、Li、 L2與L3的符號，以-分開。

Ri R2, L1, L2, L3 : nOm nO.m n nN.F nN.F.F nF nOF nF.F nmF nOCF3/ riOT n-Vm nV-Vm R1 之代號

CnH2n+1 CnH2n+1 ' CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 OCnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1

CnH2n+1-CH=CH- R2

CmH2m+i

CmH2m+.1 OCmH2m+1

CN

CN

CN

F

F

I

F

CmH2m+1 〇CF3 -CH=CH-CmH2m+i -CH=CH-CmH2m+1 L3-HHHHFFHHFHHHH L2-HHHHHFHHHHHHH HHHHHHHH Η-F Η Η Η 88880 -52- 1345584 較佳混合物组份係示於表A、B與C。 表 A : (L1、L2與 L3 =氫（H)或氟（F))。

BCH

R ‘

88880 •53- Γ345584

F

CPC FET-nF , » 表B : 88880 -54- 1345584

CC-nV-Vm CC-n-V

CCP-Vn-m CCP-V-m

F CGG-n-F CGU-n-F 88880 -55- 1345584

CnH2l n+1

PGU-n-F

F C„H2n+1

CDU-n-F r- h c„H2n+1 c〇〇 〇cf3 cnH2n+1 coo -^〇y 〇〇f3

CCZG-n-OT c„h2i).

CN

CGZP-n-OT F CnH2n+1-\〇 /-<f〇 >-CN N F

DU-n-N

UM-n.N

CnH2n+1 ' 0/-C00、OhOCFg

Or

PZP-n-OT 表c(捧雜劑): c2h5-ch-ch2o—{ o CH,

C 15 c6h13-ch-o-^ o CH,

c2h5-ch-ch I ch3 CB 15 c6h13〇

CM 21

-56 88880 1345584 C3H7—，

CM 44

C8H17°~( 〇

CeH,

CM 47

CH, I c6h13-^^coo—<Q>-coo-ch-c6h13 c3h7

R/S 811 R/S 2011

°5Ηιι~γΗ < O hCOO R/S 1011 OOC^O W HV-C^

R/S 3011 R/S 4011 88880 -57- 1345584

表D LC混合物之適用安定與抗氧化劑係如下所示（η = 〇-1 〇 末端甲基未圖示）：.

88880 -58- 1345584

88880 -59- 1345584

88880 •60- 1345584

88880 -61 - 1345584

下列實例係用以解釋本發明’而不限制本發明。 % 上述與下述之百分比係重量百分比《所有溫度係以攝氏 度數表示。m.p.表示熔點’cl.p=澄淨點。此外，c =結曰气 狀態，s F近晶相，N =向列相，Ch =膽固醇相，I =名 向同性相。此等符號間之數據表示轉化溫度。 此外，使用下列縮寫： △ η 589 nm與20°C下之光學各向異性 ne 589 nm與20°C下之異常反射指數 △ ε 20°C之介電各向異性 ε|| 與缺分子軸平行之介電食數

γ,除非另有說明，否則係20eC之旋轉黏度[mPa.sec] λ 除非另有說明，否則係2-0°C之反射波長[nm] 所述溫度範圍内之反射波長[nm]的最大變化，除非另 有說明’否則該溫度範圍介於-20與+70°C之間 VHR於1 〇〇°C加熱或曝於UV期間（波長> 300 nm ;輻射強度 765 W/m2)2小時之電壓保持比（VHR) 引發液晶結構中螺旋扭曲之對掌隹化合物的螺旋扭曲力 (HTP)係由等<HTP = (ΡίΟίμπΓ1]求得。該等式中，P表示 以μπι汁 < 螺旋扭曲相的螺距，^表示該對掌性化合物濃度 88880 •62- 1345584 (0.01之c值相當於例如濃度1重量％)〇除非另有説明，否則 上述與下述HTP值與20°c溫度以及市售天然向列TN寄主混 • . 合物 MLC-6260(Merck KGaA，Darmstadt)有關。 遠物理.性參數係根據"Licristal，Physical Properties Of Liquid Crystals, Description of the measurement methods", Ed· W· Becker，Merck KGaA，Darmstadt，1998年修訂版實驗 測定。 【實施方式】 實施你丨1 一種膽固醇混合物C1，其包括97.9%向列組份N1，其係由 以下成份組成： CCP-20CF3 ' 3.0 % cl.p. 80.5 CCP-30CF3 3.0 % Δη 0.1032 CCP-2F.F.F 10,0 % ηθ 1.5906 CCP-3F.F.F 10.0 % Δε +12.4 CCP-5F.F.F 4.0 % Υι : 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 % 88880 -63 - 1345584 以及2.1%下式之對掌性化合物：

XXb1 ，而且其反射波長λ為550 nm，（1λ為75 nm。 實施例2 包括97.68%向列組份N2， 其係 一種膽固醇混合物C2，其 由以下成份組成： CCP-30CF3 6.0 % CCP-2F.F.F 10.0 % CCP-3F.F.F 10.0 % BCH-3F.F.F 5.0 % CGU-2-F 11.0 % CGU-3-F 11.0 % CGU-5-F 10.0 % CCZU-2-F 7.0 % CCZU-3-F 15.0 % CCZU-5-F 7.0 % ECCP-5F.F 8.0 %- cj.p. 70.5 Δη 0.0903 ne 1.5906 Δε +12.8 VHR 99.7% 加熱後之VHR 96.6% UV後之VHR 97.8% 以及2.32%式XXbl之對掌性化合物，反射波長λ為426 nm , (1λ為 45 nm 〇 對照實例1 一種膽固醇混合物CC1，其包括95%向列組份NC1， 由以下成份組成： 其係 K6 K9 8.0 % d p· 98.5 9.0 %： Δη 0.1774 88880 -64- BCH-5 ,10.0 % HP-3N.F 7.0 % Δε +32.9 HP-4N.F 5.0 % VHR 93.9% HP-5N.F 5.0 % ME2N.F 8.0 % iVicJiN.r 10.0 % ME4N.F 10.0 % ME5N.F 4.0 % CC-5-V 13.0 % : CBC-33 2.0 % CBC-53 3.0 % 以及2.5%式XVIII1與XVIII2各者之對掌性化合物： 1345584 —Oc〇〇0

-〇 00C 〇-ch3

XVIII

XVI112 ，而且其反射波長λ為465 nm，’άλ為82 nm。 混合物CC 1的VHR明顯低於實施例2之混合物C2。 【圖式簡單說明】 圖1顯示實施例2之向列混合物N2的吸收曲線（a)與對照實 例之向列混合物的吸收曲線（b)。此二者混合物在UV範圍内 均顯示出吸收率。 圖2顯示實施例2之膽固醇混合物的吸收曲線〇)與對照實 例之膽固醇混合物的吸收曲線（b)。除了 UV範圍内的吸收率 之外，此二混合物均顯示出在膽固醇反射於範圍中，其吸 收率低。 88880 -65 - 1345584 由圖1與2可以清楚看出，本發明之混合物N2與C2所顯示 的UV吸收率分別比對照NC1與CC1低。不過，較特別的是本 發明混合物N2與C2之吸收帶比對照混合物朝較短波長平移 20 nm，因此低於3 5 5 nm之代表性雷射激發波長。因此，本 發明混合物特別適於作為活性雷射介質中的寄主材料。 88880 66-

Claims (1)

1345584

第〇921344〇6號專利申請f z 中文申請專利範圍替4本]：100等一4月)·.拾、申請專利範了一 U 1· 一種具有螺旋扭曲結構之液晶介質，其包括— 份與一種光學活性組份，其特徵在於 該光學活性組份之含量係小於20%以及包括 組 種向列 或多種 對掌性化合物，以使該介質螺距$ 1 μπι之方式選埋 、谭其螺 旋扭曲力與濃度，以及 該向列組份包括以重量計至少75%之一或多種選自y 式之包含一個3,4,5-三氟苯基之化合物，

Ζ3彼此獨立各為COO、C2H4、CF20或C2F4，以及 z4彼此獨立各為coo、cf2o、c2f4或一單鍵， R0係氫或具有1至20個碳原子之烷基或烯基’其未經 88880·1000427.doc 1345584 取代或被CN或CF3單取代，或是被齒素至少單取代， 此外，其中該等基團中之一或多個CH2基可能依氧 (Ο)原子不會彼此直接鍵結之方式，彼此獨立地被 -0-、-S-、-CO·、-C0-0-、-0-CO·、_〇-CO-〇-、-CH=CH- 或替代， Y3至Y4彼此獨立，各為氫（H)或氟（F)， Y1及Y2為氟（F)， X""為氟（F)，及 a為0或1。 2.根據申請專利範圍第1項之液晶介質，其特徵在於 該向列組份包括一或多種式丨之化合物，

R0 其中，

RG係氫（Η)或具有1至20個碳原子之烷基或烯基，其未經 取代或被CN或〇?3單基取代，或是被鹵素至少單基取 代’此外，其中該基團中之一或多個CH2基可能依氧 (〇)原子不會彼此直接鍵結之方式，彼此獨立地被 -〇·、-S-、-CO-、-CO-0-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH=CH-

或-CsC-替代， 一及彼此獨立，各為或 Y1至Y4彼此獨立，各為氫（H)或氟（F)， 88880-1000427.doc 1345584 Z1 與 Z2 彼此獨立，各為 _0-、-S-、-CO-、-coo-、-oco-、 -S-CO-' -CO-S-' -OCH2-' -CH2O-' -SCH2-' -CH2S- ' -ch2s-、-cf2o-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、 -CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CH-、 -CH=CF-、-CF = CF-、-OC-或是一個單鍵， XG係氟（F)、氯（Cl)、具有1至6個碳原子之經鹵化烷基、 烯基或烷氧基，而 a 係0或1，及其中該式I之化合物不同於該式II、12及 13之化合物。 3 .根據申請專利範圍第2項之介質，其特徵在於其包括選 自下式之一或多種化合物：

88880-1000427.doc 1345584 F

F

X° x° 12k 13a 13b 13c 其中’ RG與XG係如申請專利範圍第2項所定義，式Iia中 之 X°係 OCF3為佳’式 lib、I2a、I2k、I3a、I3b與 I3C係氣 (F)為佳。 下 根據申請專利範圍第2項之介質，其特徵在於其包括 式之一或多種化合物：

列組 5·根據申請專利範圍第2項之介質，其特徵在於該向 份包括 88880-1000427.doc 1345584 5至50%式II之化合物， 5至45%式12之化合物， 10至65%式13之化合物， 3至40%之一或多種式II化合物。 6. 根據申請專利範圍第丨或2項之介質，其特徵在於其具有 反射波長在400至800 nm範圍内。 7. 根據申請專利範圍第丨或2項之介質，其特徵在於其包括 一或多種染料》 8. 9. 10. 根據申請專利範圍第！或2項之介質，其特徵在於其在波 長;為355 nm或以上時具有5%或以下之吸收率。 一種根據申請專利範圍第1或2項之介質的用途，其係用 於電光、雷射光學或非線性光學目的。 -種根據中請專利範圍第丨或2項之介㈣用途，其係用 於電光液晶顯示器。 11.根據申清專利範圍第】 固弟10項之用途，其特徵在於該電光液 晶顯示器為膽固醇顯示器、經表面安定化膽固醇組織 ()頌示器里聚合物安定化膽固醇組織（PSCT)顯示 器或撓電顯示器。 12 ·根據申晴專利範圍第彳 祀固第10或11項之用it，其特徵在於該電 光液晶顯示器為一種主叙 悝王動矩陣顯示器》 13. —種根據申請專利範圍坌 J耗固第1或2項之介質的用途，其係用 於供雷射應用之活性φ射 锸舾姑性田射材料或共振體。 14. 一種根據申請專利範圍 圍第1或2項之介質的用途，其係 用於雷射設備。 88880-1000427.doc 15. 一種具有螺旋扭曲結構之液晶介質，其包括一種向列組 份與一種光學活性組份，其特徵在於 該光學活性組份之含量係小於20%以及包括一或多種 對革性化合物’以使該介質螺距$ 1 μιη之方式選擇其螺 旋扭曲力與濃度，以及 該向列組份包括一或多種式I之化合物，

R係氫（Η)或具有1至20個碳原子之烷基或烯基，其未經 取代或被CN或CFS單基取代，或是被鹵素至少單基取 代，此外，其中該基團中之一或多個CH2基可能依氧 (〇)原子不會彼此直接鍵結之方式，彼此獨立地被 -0·、-s·、-CO-、-CO-O-、-Ο-co-、-0-C0-0·、-CH=CH- 或-CsC-替代， 及彼此獨立，各為或—， Y1至Y4彼此獨立，各為氫（H)或氟（F)， 乙與22彼此獨立，各為_〇_、_8_'<〇-、-0〇〇-、-〇匸〇-、 -S-CO-、-CO-S-、-OCH2-、-CH20-、-SCH2-、-CH2S-、 -CH2S-、_CF20-、_〇cf2-、-cf2s-、-scf2-、-ch2ch2-、 -CF2CH2-' -CH2CF2---CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CH-、 -CH=CF-、-CF=CF-、《•或是一個單鍵， 88880-1000427.doc •6- 1345584 X係氟（F)、氣（C1)、具有1至6個碳原子之經函化烷基、 烯基或烷氧基，而 a係0或1， 其中，該介質具有在400至800 nm範圍内之反射波長、 含有至少60%之該一或多種包含3 4 5三氟苯基之化 合物及在波長為355 nm或以上時具有5%或以下之吸 收率。 16. 根據申請專利範圍第15項之介質，其特徵在於其包括選 自下式之一或多種化合物：

88880-1000427.doc /361345584 F

13c 中之 X 係0CF3為佳，式 Ilb、I2a、I2k、I3a、I3b與 I3c 係氟（F)為佳。 ' 17.根據巾％專利範圍第15項之介質，其特徵在於其包括下 式之一或多種化合物：

項所界定》 18. 根據中請專利範圍第15項之介f，其特徵在於該向列級 份包括 5至50%式II之化合物， 5至45%式12之化合物， 10至65%式13之化合物， 3至40%之一或多種式π化合物。 19. 根據申請專利範圍第15項之介質，其特徵在於其包括〜 或多種染料》 88880-1000427.doc