CN102154017A - 一种向列型液晶组合物 - Google Patents
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Abstract
一种向列型液晶组合物,该向列型液晶组合物包括化合物B、化合物C、化合物D和化合物E,该化合物B的结构通式为该化合物C的结构通式为该化合物D的结构通式为该化合物E的结构通式为其中,R3~R10选自彼此独立的0~10个碳原子的烷基、与苯环相连的含氧原子、-CN(氰)或-F(氟),K1~K12选自彼此独立的氢原子(H)或F,z选自-COO-、-C≡C-或单键,n选自0、1或2,m、x、t分别选自0或1, 分别为 为
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物,尤其涉及一种向列型液晶组合物。
背景技术
液晶显示作为显示技术的主流,它的许多产品以其优异的特性正成为时尚的追求,以及商场里炙手可热的商品,而随着3D立体显示等尖端高科技的发展,对信息产品的显示有了更高的需求。例如用于3D立体显示用的液晶透镜,为实现轻薄化,需将液晶透镜盒厚尽量减小,需要高双折射率的液晶材料组合物,同时需要更小的粘弹系数比和更宽的相变温度范围。
透镜用计算公式f=r2/(2Δnd),其中r代表1/2栅距,Δn代表液晶的双折射率,d代表液晶盒的盒厚。其中双折射率Δn是液晶化合物的一项重要的物理特性。双折射率在很大程度上是受液晶分子中芳香成分和∏键末端基团支配的,因此,这个性质实际上是与分子的介电各向异性有关,具有大介电各向异性的分子常也有大的双折射率Δn,但是也有例外的情况存在。在同系列化合物组成的组合物中,双折射率Δn常常与组分的浓度成线性关系。因此一般含异硫氰基、氰基、酯基、烷氧基、苯环或炔键的液晶都具有较大的光学各向异性。普通的TN、STN显示用混合液晶材料的双折射率Δn一般在0.12至0.20之间,TFT显示用液晶材料的双折射率Δn一般在0.065至0.135之间,PDLC及多稳态显示用液晶材料的双折射率Δn一般需要大于0.20,而3D显示用液晶透镜的液晶材料的双折射率Δn一般要大于0.25,因此,双折射率Δn的增加可以使盒厚d相对减小,亦即可以实现液晶显示产品的轻薄化。
由于混合液晶材料各组分的物理性能各不一样,因此很难实现理想的参数组合,需要在单体液晶选择和组分配比方面做进一步的优化。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种向列型液晶组合物,能够实现液晶显示产品的轻薄化。
一种向列型液晶组合物,该向列型液晶组合物包括化合物B、化合物C、化合物D和化合物E。
其中,R3~R10选自彼此独立的0-10个碳原子的烷基、与苯环相连的含氧原子(O)功能团、-CN(氰)或-F(氟),K1~K12选自彼此独立的氢原子(H)或F,z选自-COO-、-C≡C-或单键,n选自0、1或2,m、x、t分别选自0或1, 分别代表 代表
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该向列型液晶组合物还包括化合物A,该化合物A为下列化合物列表中的一种或多种的组合,其中I为该化合物A的结构式类别:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物B为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中II为该化合物B的结构式类别:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物C为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中III为该化合物C的结构式类别:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物D为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中IV为该化合物D的结构式类别:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物E为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中V为该化合物E的结构式类别:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该向列型液晶组合物包括的各种化合物的质量分数如下表,其中百分数代表质量分数:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该向列型液晶组合物包括的各种化合物的质量分数如下表,其中百分数代表质量分数:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该向列型液晶组合物包括的各种化合物的质量分数如下表,其中百分数代表质量分数:
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物A的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0~20%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的0~10%。
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物B的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-30%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-20%。
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物C的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-40%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-30%。
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物D的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-50%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-30%。
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该化合物E的含量为该向列型液晶组合物质量分数的10-50%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的10-40%。
作为上述向列型液晶组合物的进一步改进,该手性添加剂的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-5%,较佳含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-1%。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明向列型液晶组合物通过改变该向列型液晶组合物的组成成分以及各成分的质量分数,而获得较大的双折射率、从而减小向列型液晶显示器盒厚的厚度值,使液晶显示产品走向轻薄化。
本发明向列相向列型液晶组合物还满足向列相的低起始电压、上限温度高、向列相的下限温度低、旋转粘度低、高响应速度、光学各向异性大、介电各向异性大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中的至少一种特性。本发明向列相向列型液晶组合物具有至少两种特性有关的适当的平衡性的特点。
具体实施方式
本发明提出一种满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、旋转粘度低、光学各向异性大、介电各向异性大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中的至少一种特性的向列型液晶组合物,以及具有至少两种特性有关的适当的平衡性的向列型液晶组合物。具体描述如下。
一种向列型液晶组合物,该向列型液晶组合物可以包括化合物A、化合物B、化合物C、化合物D和化合物E中的四种或更多种组合而成, 该五种化合物所代表的化合物如下:
化合物A.以结构通式I表示该化合物A:
其中,R1、R2为彼此独立的1-10个碳原子的烷基、与苯环相连的氧原子、-CN(氰)或-F(氟)。该化合物A有极低的粘度,可有效降低向列型液晶组合物配方的总体粘度,提高响应速度。该化合物A为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中I为该化合物A的结构式类别:
本发明中I类化合物的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-20%,更优选的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-10%,其中单一化合物的质量分数不超过10%。
化合物B.以结构通式II表示该化合物B:
其中,R3、R4为彼此独立的0-10个碳原子的烷基、与苯环相连的氧原子、-CN或-F,K1、K2为彼此独立的H或F,z为-COO-、-C≡C-或单键;该化合物B具有适中的双折射率,相对较低的相变温度,同时可降低起始电压。该化合物B为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中II为该化合物B的结构式类别:
本发明中II类化合物的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-30%,更优选的质量分数为0-20%。
化合物C.以结构通式III代表该化合物C:
其中R5、R6为彼此独立的具有0-10个碳原子的烷基、与苯环相连的氧原子、-CN或-F,K3、K4、K5、K6为彼此独立的H或F,z代表单键、-C≡C-或-COO-,n为0、1或2,m为0或1, 分别单独代表 III类化合物与II类苯炔类化合物相比,具有很低的熔点、更高的清亮点,同时具有更大的双折射率Δn,能有效地改善向列型液晶组合物的双折射率Δn,从而减小液晶盒的盒厚,提高响应速度。该化合物C为下列化合物列表中一种或多种的组合, 其中III为该化合物C的结构式类别:
本发明中III类化合物的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-40%,较佳含量为5-30%。
化合物D.以结构通式IV表示该化合物D:
其中R7、R8为彼此独立的具有0-10个碳原子的烷基、与苯环相连的氧原子、-CN或-F,K7、K8为彼此独立的H或F。该化合物D具有更大的双折射率,更大的介电各向异性,更宽的向列相工作温度范围。能有效地提升向列型液晶组合物的折射率、工作温度等。该化合物D为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中IV为该化合物D的结构式类别:
本发明中IV类化合物的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-50%,较佳含量为5-30%。
化合物E.以结构通式V表示该化合物E:
其中R9、R10为彼此独立的具有0-10个碳原子的烷基、与苯环相连的氧原子、-CN或-F取代,K9、K10、K11、K12为彼此独立的H或F, 分别为 为 x为0或1,t为0或1;该化合物E有适中的双折射率、适中的清亮点、适中的起始电压,尤其更重要的是有相对较高的弹性常数K11,能够有效地降低向列型液晶组合物粘弹系数,缩短响应时间。该化合物E为下列化合物列表中一种或多种的组合,其中V为该化合物E的结构式类别:
本发明中V类化合物的含量为该向列型液晶组合物质量分数的 10-50%,较佳含量为10-40%。
本发明的向列型液晶组合物可采用常规方法将两种或多种液晶化合物混合生产,如在高温下混合不同化合物并彼此溶解的方法制备。在本发明实施例中,采用四种或以上该液晶化合物混合。
下面是本发明的实施例,实施例中所列的编号均为上述说明书中所写的编号,均代表不同的化合物。
在实施例中需要检测的相关物理性能参数代号及检测条件列举如下:
Tni为清亮点,即向列相-各向同性相转变温度;
TCN为近晶相-向列相转变温度;
γ1为在条件20℃、20μm反平行测试盒测得的旋转粘度,单位mpa.s;
Δε为1KHz、20℃、20μm反平行测试盒条件下测得的介电各向异性;
Δn为在20℃、20μm反平行测试盒测试得的光学各向异性;
No为室温、589nm条件下测得的寻常光光学各向异性;
K11为20℃、20μm反平行测试盒条件下测得的展曲弹性常数;
K33为20℃、20μm反平行测试盒条件下测得的弯曲弹性常数;
Vsat为20℃时液晶分刚刚开始转动所需的起始电压。
该向列型液晶组合物包括实施例1:
该实施例1的向列型液晶组合物由如下化合物组成,其中百分数代表质量分数:
化合物结构式 质量分数
I2-2 2%
I2-5 2%
II5-6 2%
II5-7 2%
II2-3 2%
II2-4 2%
II2-7 2%
II2-2 2%
II2-9 2%
II2-3 2%
III1-1 3%
III1-2 5%
III3-1 3%
III4-1 2%
III4-2 2%
II4-2 2%
II4-3 2%
V2-1 3%
V2-2 3%
V2-3 3%
V3-1 2%
V3-2 2%
V1-1 8%
IV1-1 5%
IV2-6 5%
IV3-2 5%
IV3-5 5%
V4-1 6%
V4-2 6%
V5-3 4%
V5-4 4%。
该实施例1的向列型液晶组合物性能参数表
Tni: | 123℃ |
TCN: | -20℃ |
Δε: | 15.42 |
Δn: | 0.253 |
no: | 1.5161 |
K11: | 23.1 |
K33: | 32.3 |
γ1: | 420mpa.s |
Vsat: | 1.29V。 |
该向列型液晶组合物还包括实施例2:
该实施例2的向列型液晶组合物由如下化合物组成,其中百分数代表质量分数:
化合物结构式 质量分数
II2-7 3%
II2-9 3%
II3-3 3%
II3-4 2%
III1-1 7%
III1-4 7%
II6-1 4%
II1-2 4%
II4-1 3%
II4-3 3%
V2-3 2%
V2-2 3%
V3-1 2%
V3-2 2%
IV2-6 4%
IV1-1 6%
IV3-5 5%
IV3-2 5%
V4-4 7%
V4-1 7%
V4-2 7%
V5-3 6%
V5-4 5%。
该实施例2的向列型液晶组合物性能参数表
Tni: | 119℃ |
TCN: | -20℃ |
Δε: | 18.36 |
Δn: | 0.293 |
no: | 1.5186 |
K11: | 18.6 |
K33: | 26.0 |
γ1: | 320mpa.s |
Vsat: | 1.03V。 |
该向列型液晶组合物还包括实施例3:
该实施例3的向列型液晶组合物由如下化合物组成,其中百分数代表质量分数:
化合物结构式 质量分数
II2-3 5%
II2-10 5%
II3-3 3%
II3-4 2%
III1-1 9%
III1-4 9%
II6-1 2%
II1-2 2%
III3-1 7%
II4-1 3%
II4-3 3%
V2-3 2%
V2-1 3%
V3-1 2%
V3-2 2%
IV2-6 3%
IV1-1 2%
IV3-2 2%
V4-4 7%
V4-1 7%
V4-2 7%
V5-3 6%
V5-4 7%。
该实施例3的向列型液晶组合物性能参数表
Tni: | 128℃ |
TCN: | -20℃ |
Δε: | 17.68 |
Δn: | 0.314 |
no: | 1.5184 |
K11: | 22.6 |
K33: | 40.2 |
γ1: | 341mpa.s |
Vsat: | 1.20V。 |
另,对上述三个实施例,可根据实际需要加入旋光物化合物作为第VI类化合物,其含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-5%,特别优选地为0-1%,上述的旋光物主要包括但不仅限于以下几种手性添加剂:如 中的一种或多种。
本发明的各实施例中,双折射率Δn分别为0.253、0.293和0.314,都属于较大的双折射率,而且化学稳定性高、光稳定性高,除了满足上述要求外,还具有如下有益效果:
1、起始电压为1.03V到1.29V之间,满足低起始电压;TCN为-20℃,Tni为124℃±4之间,即向列相上限温度高、下限温度低,对温度依赖性较低;
2、旋转粘度γ1分别为320mpa.s、341mpa.s以及420mpa.s,都属于较低的旋转粘度;
3、同时,从实施例中可以看到K11的值均在20左而K33的值均在30左右,都分别属于较高的弹性常数;
本发明向列型液晶组合物通过改变该向列型液晶组合物的组成成分以及各成分的质量分数,而获得较大的双折射率、从而减小向列型液晶显示器盒厚的厚度值,使液晶显示产品走向轻薄化。
综上所述,本发明向列相向列型液晶组合物还满足向列相低起始电压、上限温度高、向列相的下限温度低、旋转粘度低、高响应速度、光学各向异性大、介电各向异性大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中的至少一种特性。本发明向列相向列型液晶组合物具有至少两种特性有关的适当的平衡性的特点。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (23)
11.根据权利要求2所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物A的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0~20%。
12.根据权利要求11所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物A的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0~10%。
13.根据权利要求1所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物B的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-30%。
14.根据权利要求13所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物B的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-20%。
15.根据权利要求1所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物C的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-40%。
16.根据权利要求15所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物C的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-30%。
17.根据权利要求1所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物D的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-50%。
18.根据权利要求17所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物D的含量为该向列型液晶组合物质量分数的5-30%。
19.根据权利要求1所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物E的含量为该向列型液晶组合物质量分数的10-50%。
20.根据权利要求19所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该化合物E的含量为该向列型液晶组合物质量分数的10-40%。
22.根据权利要求21所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该手性添加剂的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-5%。
23.根据权利要求22所述的向列型液晶组合物,其特征在于,该手性添加剂的含量为该向列型液晶组合物质量分数的0-1%。
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