CN102433131B

CN102433131B - 一种适用于3d眼镜的液晶组合物

Info

Publication number: CN102433131B
Application number: CN 201110286686
Authority: CN
Inventors: 陈海光; 杭德余; 姜天孟; 杨春艳; 王广涛; 田会强; 储士红
Original assignee: Beijing Bayi Space LCD Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Bayi Space LCD Technology Co Ltd
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-09-23
Also published as: CN102433131A

Abstract

本发明涉及一种适用于3D眼镜的液晶组合物。所述液晶组合物主要包括：1～70％的I类化合物，1～80％的II类化合物，0～40％的III类化合物，0～25％的IV类化合物，0～50％的V类化合物，0～20％的VI类化合物，0～30％的VII类化合物。本发明的适用于3D眼镜的液晶组合物性能优良，具有很宽的光学各向异性，同时具有低的粘度和非常快的响应速度，特别适用于各种快速响应体系，如：场序显示、STN等，尤其适用于制造光阀式3D快门眼镜。

Description

一种适用于3D眼镜的液晶组合物

技术领域

本发明涉及液晶材料技术领域，具体地说，涉及一种粘度小、可快速响应、具有应用范围比较宽的折射率、尤其适用于3D快门眼镜的液晶组合物。

背景技术

液晶显示伴随液晶的发现经历了漫长的发展道路。1888年奥地利植物学家Friedrich Reinitzer发现了第一种液晶材料安息香酸胆固醇(cholesteryl benzoate)。1917年Manguin发明了摩擦定向法，用以制作单畴液晶和研究光学各向异性。1909年E.Bose建立了攒动(Swarm)学说，并得到L.S.Ormstein及F.Zernike等人的实验支持(1918年)，后经De Gennes论述为统计性起伏。G.W.Oseen和H.Zocher1933年创立连续体理论，并得到F.C.Frank完善(1958年)。M.Born(1916年)和K.Lichtennecker(1926年)发现并研究了液晶的介电各向异性。1932年，W.Kast据此将向列相分为正、负性两大类。1927年，V.Freedericksz和V.Zolinao发现向列相液晶在电场(或磁场)作用下，发生形变并存在电压阈值(Freederichsz转变)。这一发现为液晶显示器的制作提供了依据。

1968年美国RCA公司R.Williams发现向列相液晶在电场作用下形成条纹畴，并有光散射现象。G.H.Heilmeir随即将其发展成动态散射显示模式，并制成世界上第一个液晶显示器(LCD)。1968年美国Heilmeir等人还提出了宾主效应(GH)模式。1969年Xerox公司提出Ch-N相变存储模式。1971年M.F.Schiekel提出电控双折射(ECB)模式，T.L.Fergason等提出扭曲向列相(Twisted Nematic：TN)模式，1980年N.Clark等提出铁电液晶模式(FLC)，1983～1985年T.Scheffer等人先后提出超扭曲向列相(Super Twisred Nematic：STN)模式以及P.Brody在1972年提出的有源矩阵(Active matrix：AM)方式被重新采用。1986年Nagata提出用双层盒(DSTN)实现黑白显示技术；之后又有用拉伸高分子膜实现黑白显示的技术(FSTN)。1996年以后，又提出采用单个偏光片的反射式TN(RTN)及反射式STN(RSTN)模式。

而人类追求3D显示的历史也已经非常久远。早在1838年，英国物理学家查尔斯·惠斯通(Charles Wheatstone)就构建了一种由棱镜和镜子组成的器材立体镜(stereoscope)，使人从一对二维图像中观察到三维效果，首次发现了双眼视差在立体知觉中的作用。在不断的摸索中，人们逐渐发现3D显示的基础原理并不复杂，它主要利用了人眼的视差原理，通过给观看者左右两眼分别送去不同的画面，从而达到立体的视觉效果。

目前应用最多的3D显示技术是立体三维技术，立体三维技术主要是采用帧序列的形式来产生立体图像。立体三维技术的实现需要三个要素，首先投影画面的刷新率需要达到每秒120帧，其次需要一个红外信号发射器，另外就是需要一个可以接收红外信号的3D立体眼镜。

其中，立体三维技术中的3D立体眼镜要求所用的液晶响应速度能跟上投影画面的刷新率就(每秒120帧)，目前现有液晶材料很难达到这一响应速度，并且，存在着粘度不够小等问题。

发明内容

为了解决所述技术问题，本发明的目的是提供一种粘度小、可快速响应、具有应用范围比较宽的折射率、尤其适用于3D快门眼镜的液晶组合物。

本发明的适用于3D眼镜的液晶组合物，主要包括下述重量百分

含量的化合物：

(1)1～70％的I类化合物，所述I类化合物为：

(2)1～80％的II类化合物，所述的II类化合物为：

(3)0～40％的III类化合物，所述的III类化合物为：

(4)0～25％的IV类化合物，所述的IV类化合物为：

(5)0～50％的V类化合物，所述的V类化合物为：

(6)0～20％的VI类化合物，所述的VI类化合物为：

(7)0～30％的VII类化合物，所述的VII类化合物为：

其中，R₁～R₇、R₉～R₁₀相互独立地为碳原子数为1～12的直链烷基，其中部分-CH₂-可被-O-或2-12个碳原子烯基取代，并且R₃与R₄至少一个为烯基；R₁₁为碳原子数为2～12的直链烯基；m≤2；n、o、p分别≤3且≠0；

L₁～L₂及L₄～L₈分别为-H或-F；L₃为-H或-F或-CN；X₁、X₂分别为-F、-CN、烷基或烷氧基；Z₁为-C≡C-或-COO-；Z₂为-COO-、-C≡C-或单键；A～F分别各自独立地为：

另外，所述各类化合物的重量百分含量为：

I类化合物为25～45％；

II类化合物为20～60％；

III类化合物为0～6％；

IV类化合物为0～12％；

V类化合物为0～30％；

VI类化合物为0～10；

VII类化合物为0～15％

III、IV、V、VI、VII类化合物的重量百分含量最多不超过三者同时为0％。

另外，

(1)所述的I类化合物为下列中的一种或几种：

(2)所述的II类化合物为下列中的一种或几种：

(3)所述的III类化合物为：

(4)所述的IV类化合物为下列中的一种或几种：

(5)所述的V类化合物为下列中的一种或几种：

(6)所述的VI类化合物为：

(7)所述的VII类化合物为下列中的一种或几种：

其中，R₁～R₇、R₉～R₁₀相互独立地为碳原子数1～12的直链烷基，其中部分-CH₂-可被-O-或2-12个碳原子烯基取代，并且R₃与R₄至少一个为烯基；R₁₁为碳原子数为2～12的直链烯基；L₄～L₈分别为-H或-F；L₃为-H或-F或-CN；X₁、X₂分别为-F、-CN、烷基或烷氧基。

另外，

(1)所述的I类化合物为下列中的一种或几种：

(2)所述的II类化合物为下列中的一种或几种：

(3)所述的III类化合物为：

(4)所述的IV类化合物为下列中的一种或几种：

(5)所述的V类化合物为下列中的一种或几种：

(6)所述VI类化合物为：

(7)所述VII类化合物为下列中的一种或几种：

其中，式中R₃、R₄、R₆～R₁₀相互独立地为碳原子数为1～12的直链烷基，其中部分-CH₂-可被-O-或2-12个碳原子烯基取代。

另外，所述R₁～R₁₀的-CH₂-被-O-取代时，形成烷氧基。

另外，所述R₁～R₁₀被直链的碳原子数为2～12的烯基取代。

另外，所述R₁～R₁₀的碳原子数为1～8；所述R₁～R₁₀的碳原子数为1～5。

另外，所述R₁₁的碳原子数为2～8；所述R₁₁的碳原子数为2～5。

另外，在所述液晶组合物中还包括占液晶组合物总重0.1～3.0％的旋光性组分，所述旋光性组分为：

中的一种。

另外，所述旋光性组分为所述液晶组合物总重的0.2％～2.5％。

所述旋光组分中标记*的碳为手性碳，所述旋光组分可为左旋体或右旋体中的任一种，但不能为消旋体。

本发明所述I类的炔类液晶，光学各向异性较大，含氟炔类液晶的液晶相温度范围较宽，光、热、电及化学稳定性较好，并且与其他化合物相溶性较好，可以有效改善混合液晶的特性。

本发明所述II类的化合物为非极性的组分，此类化合物对于降低体系的粘度作用显著，是调配快速响应的液晶组合物必不可少的一类化合物，I类化合物与II类化合物相互配合使用对于调整体系的各项性能参数起到了决定性的作用。

本发明所述III类的化合物介电各向异性较大，用于调节液晶组合物的电学各向异性，含端烯基的液晶化合物对液晶组合物的响应也有一定的改善作用。

IV～VII类的化合物对于混合液晶的响应时间及其它性能起到辅助调节的作用，用于参数的微调。

在液晶组合物中进一步加入旋光性组分的作用是使液晶化合物在液晶盒中扭曲一定的角度并且使液晶组合物关态响应速度变快，其含量为向列相液晶总重的0.1～3.0％，更适合的比例为0.2～2.5％。

本发明的液晶组合物可采用常规方法制备，例如可以例举将多种组分在高温下混合并彼此溶解的方法制备；或者将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各各组分分别在有机溶剂中溶解，然后将溶液混合后去除溶剂后得到。其中，所用溶剂可以是丙酮、氯仿或甲醇等常用有机溶剂。

本发明的液晶组合物性能优良，具有很宽的光学各向异性，同时具有低的粘度和非常快的响应速度，特别适用于各种快速响应体系中，如：场序显示、STN等，尤其适用于制造光阀式3D快门眼镜。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的下述实施例中，液晶组合物中各组分的结构通过下述符号或首字母缩写词来表示：

Cy -F F

Ph

Q

G

U

-C≡C- W -CH＝CH- V

C_nH_2n+1 n(整数) C_nH_2n-CH＝CH-C_mH_2m nVm

C_nH_2n+1O nO -COO- M

CN N

3PhPhWG2 3PhPhWG4

3PhPhWG5 1PhWPh2O

2PhWPh1O 3PhWPhF

3PhWQF V2PhWPh2V

3PhWPh2V VcyCy3

VCyCy5 1VCyCy3

1VCyPhN VCyCyPh1

V2PhPh1 3PhQF

2PhQPh3

2PhQPh5

3PhQPh5

2CyUN

3CyUN 5CyPhF

2PhMQN V2CyMUN

5CyPh3 3CyPhO1

3CyPhO2 5CyPhO2

5CyCyQF VCyUN

除非另有说明，本发明中的化合物结构均以上述字符表示，且上下文中百分比为重量百分比，所有的温度以摄氏度给出。在本发明中使用下述缩写：M.p＝熔点，C.p＝清亮点，此外C＝晶态，N＝相列相，S＝近晶相和I＝各向同性相，其中在这些符号之间的数据表示转变温度。△n为光学各向异性，代表折射率(589nm，20℃)。η(mm2/s，20℃)为体积粘度。Δε为介电常数各向异性(20℃，1000Hz)。V90阈值电压＝在相对10％对比度时的特征电压(V，20℃，)，V10饱和电压＝在相对90％对比度时的特征电压(V，20℃，)。Ton为直至达到最大对比度90％时接通时的时间，toff直至达到最大对比度10％时切断时的时间，τ为ton+toff(响应时间)(ms)。Twist为液晶组合物在液晶盒中的扭曲角度(°)。除非另有说明，所有光学数据均在20℃下测量。

另外，本发明中所用的旋光性组分均来自于北京八亿时空液晶材料科技有限公司，

所述旋光性组分为：

本发明的液晶组合物制备方法如下：

均匀液晶的制备采用业内普遍使用的热溶解方法，首先用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60～100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经滤膜过滤器过滤、旋转蒸发仪旋蒸脱气，最后封装即得目标样品。除此之外，也可用专利CN101502767A所涉及方法进行均匀液晶的制备。

实施例1

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表1.1及1.2：

表1.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表1.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	3.75
H[mm²/s，20℃]	8
		Cp[℃]	56
Δn[20℃，589nm]	0.120
		Δε[20℃]	3.2
τ[ms，20℃]	9
		Twist[°]	90

实施例2

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表2.1及2.2：

表2.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表2.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	2.39
H[mm²/s，20℃]	14
		Cp[℃]	59
Δn[20℃，589nm]	0.187
		Δε[20℃]	4.6
τ[ms，20℃]	8.5
		Twist[°]	90

实施例3

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表3.1及3.2：

表3.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表3.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	1.77
H[mm²/s，20℃]	13
		Cp[℃]	58
Δn[20℃，589nm]	0.176
		Δε[20℃]	6.3
τ[ms，20℃]	8.0
		Twist[°]	90

实施例4

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表4.1及4.2：

表4.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表4.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	3.41
H[mm²/s，20℃]	11
		Cp[℃]	100
Δn[20℃，589nm]	0.198
		Δε[20℃]	2.5
τ[ms，20℃]	8.2
		Twist[°]	90

实施例5

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表5.1及5.2：

表5.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表5.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	2.58
H[mm²/s，20℃]	10
		Cp[℃]	75
Δn[20℃，589nm]	0.178
		Δε[20℃]	3.4
τ[ms，20℃]	8.0
		Twist[°]	90

实施例6

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表6.1及6.2：

表6.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表6.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	2.65
H[mm²/s，20℃]	8
		Cp[℃]	58
Δn[20℃，589nm]	0.133
		Δε[20℃]	4.3
τ[ms，20℃]	7.7
		Twist[°]	90

实施例7

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表7.1及7.2：

表7.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表7.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	3.52
H[mm²/s，20℃]	9
		Cp[℃]	62
Δn[20℃，589nm]	0.150
		Δε[20℃]	3.2
τ[ms，20℃]	8.7
		Twist[°]	90

实施例8

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表8.1及8.2：

表8.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表8.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	1.64
H[mm²/s，20℃]	13

Cp[℃]	63
		Δn[20℃，589nm]	0.179
Δε[20℃]	10.5
		τ[ms，20℃]	6.0
Twist[°]	90

实施例9

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表9.1及9.2：

表9.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表9.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	2.29
V₁₀[V，20℃]	2.50
		H[mm²/s，20℃]	9
Cp[℃]	71
		Δn[20℃，589nm]	0.163
Δε[20℃]	5.1

Twist[°]

240

实施例10

取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性质见表10.1及10.2：

表10.1液晶组合物中各组分的重量百分比(％)

表10.2液晶组合物的性质

性质参数	参数值
		V₉₀[V，20℃]	3.09
V₁₀[V，20℃]	3.40
		H[mm²/s，20℃]	10
Cp[℃]	71
		Δn[20℃，589nm]	0.131
Δε[20℃]	3.2
		Twist[°]	240