CN102994101A - 液晶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大介电各向异性的液晶组合物及其应用，该液晶组合物包括：占液晶组合物总重量30%-85%的通式（I）的化合物；占液晶组合物总重量5%-60%的通式（II）的化合物；占液晶组合物总重量1%-40%的通式（III）的化合物。本发明的液晶组合物具有大的介电各向异性，较宽的向列相范围和较高的双折射率，并且该组合物具有超低工作电压的特性，是一种适用于工业仪表、计算器和手机屏幕显示的液晶组合物。本发明还提供包含该液晶组合物的液晶显示器。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，所述液晶组合物为一种大介电各向异性（Δε）的液晶组合物，该组合物含有许多介电各向异性（Δε）较大的单体，具有相对较宽的工作温度和较高的双折射率（Δn），并且该组合物具有超低工作电压的特性。
背景技术
降低液晶（LC）器件的工作电压有助于减少功耗并降低驱动电子电路的费用。常白型显示的工作电压取决于暗态电压，而常黑型显示的工作电压取决于它的亮态电压。总之，为了使LC器件能在低电压下工作，我们分析了几种很有发展前途的方法。将材料参数、预倾角、扭角、偏振角、外部相位补偿效应与LC构型等适当地组合起来，可以使得工作电压较低。
由于该体系用于功耗较低、超低工作电压方面的应用，故需比较高的介电各向异性（Δε），临界电压、电光参数的依赖性良好以及温度和紫外UV稳定性高的液晶组合物。
应用领域举例来说明：
-------投影装置；
-------车载系统；
-------电表、工业仪表、广告牌、时钟。
如需保证液晶组合物的大双折射率（Δn）与高清亮点（Cp）和大介电各向异性（Δε），这势必造成体系的粘度增大、低温性能不太理想，所以一定程度上液晶组合物的介电各向异性Δε很难做到很大。
本发明利用F作为苯基领位末端取代基团，可以消除组合物反平行、保证体系粘度中等，能很大的提高组合物的介电各向异性（Δε），并且具有优异的光化学稳定性。
发明内容
介电各向异性较大的液晶组合物，由于其体系粘度比较大，介电大会出现常温晶析、低温测试盒出现近晶的不良现象，本发明所提供的液晶组合物在介电各项异性（Δε）≥80的前提下，能保证测试盒在0℃保存10天不出现近晶和结晶。
本发明的目的是提供一种具有大介电各向异性（Δε）的液晶组合物，所述液晶组合物的介电各向异性（Δε）≥80，该液晶组合物含有许多极性较大的单体，具有相对较宽的工作温度和较高的双折射率（Δn），并且该组合物具有超低工作电压的特性。
本发明提供一种液晶组合物，包含：
介电各向异性Δε>50的30-85%（重量）通式（I）的化合物
双折射率Δn≥0.3的5-60%（重量）的通式（II）的化合物
清亮点Cp＞200的1-40%（重量）的通式（III）的化合物
其中：
R1、R2、R3、R4以及R5相同或不同，各自独立地选自由F、1-12个碳原子的烷基和1-12个碳原子的烷氧基组成的组；
L1、L2、L3以及L4相同或不同，各自独立地为H或F；
Z1和Z2相同或不同，各自独立地为单键、-C≡C-或-COO-；
m和n相同或不同，各自独立地为0或1；
环
环
以及环相同或不同，各自独立地为
或
其中所述苯环上一个或多个H可以被F取代。
在本发明的实施方案中，优选通式（I）的化合物占所述液晶组合物总重量的40%-80%；所述通式（II）的化合物占所述液晶组合物总重量的5%-55%；所述通式（III）的化合物占所述液晶组合物总重量的2%-35%。
在一些实施例中，通式（I）的化合物选自由化合物I-1~I-4组成的组：
其中，
R1各自独立地选自由1-10个碳原子的烷基组成的组；
L1、L5、L6以及L7相同或不同，各自独立地为H或F。
在一些实施例中，通式（II）的化合物选自由化合物II-1~II-3组成的组：
其中，
R2和R3相同或不同，各自独立地选自由1-10个碳原子的烷基组成的组；
L2和L3相同或不同，各自独立地为H或F。
在一些实施例中，通式（III）的化合物选自由化合物III-1和III-2组成的组：
和
其中，
R4和R5相同或不同，各自独立地选自由F和1-10个碳原子的烷基组成的组。
在一些实施例中，通式（I）的化合物特别优选自如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
在一些实施例中，通式（II）的化合物特别优选自如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
在一些实施例中，通式（III）的化合物特别优选自如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
本发明的另一方面提供一种液晶器，该液晶器包含本发明的液晶组合物。
本发明通过对上述化合物进行组合实验，通过与对照的比较，确定了包括上述液晶组合物的液晶介质具有适当高的介电各向异性、双折射率及清亮点。
如上所述，本发明的液晶组合物具有较大的介电各向异性、较宽的向列相温度范围和较高的双折射率，并且该组合物具有超低工作电压的特性，是一种适用于工业仪表、计算器和手机屏幕显示的液晶组合物。
在本发明中如无特殊说明，所述的比例均为重量比，所有温度均为摄氏度温度，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
对具有池间隙为7μm的扭转向列型液晶池（TN），采用三种不同实施例进行说明。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp（℃）：清亮点（向列-各向同性相转变温度）
Δn： 光学各向异性（589nm，20℃）
Δε： 介电各向异性（1KHz，25℃）
在以下的实施例中所采用的各成分，均由本申请的发明人按照公知的方法进行合成。这些合成技术是常规的，所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比，制备液晶组合物。所述液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的，如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
实施例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表2液晶组合物A配方及其性能测试
对照例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4液晶组合物B配方及其性能测试
对照例2
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表5液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表6向列型组合物C
对照例3
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例的液晶组合物，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表7液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
将上述实施例灌入扭转向列型液晶池（TN）中，在0℃和-10℃条件下储存10天，其结果如下表所示：
表8数据记录
| 试验编号 | 0℃ | -10℃ |
| A | N.A. | OK |
| B | OK | OK |
| C | OK | N.A. |
附注：
1.表中组合物为实施例1-3的组合物；
2.该结果为池间隙为7μm的扭转向列型液晶池（TN）观察结果。
参照对比例1、2和3，从以上实施例1、2和3的测试数据可见，本发明所提供液晶组合物具有较高的双折射率和介电各向异性，以及较高的清亮点，适用于工业仪表、计算器和手机屏幕显示。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，包含：
介电各向异性Δε>50的30-85%（重量）通式（I）的化合物
双折射率Δn≥0.3的5-60%（重量）的通式（II）的化合物
清亮点Cp＞200的1-40%（重量）的通式（III）的化合物
其中：
R1、R2、R3、R4以及R5相同或不同，各自独立地选自由F、1-12个碳原子的烷基和1-12个碳原子的烷氧基组成的组；
L1、L2、L3以及L4相同或不同，各自独立地为H或F；
Z1和Z2相同或不同，各自独立地为单键、-C≡C-或-COO-；
m和n相同或不同，各自独立地为0或1；
环
环
以及环
相同或不同，各自独立地为
或
其中所述苯环上一个或多个H可以被F取代。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（I）的化合物占所述液晶组合物总重量的40%-80%；所述通式（II）的化合物占所述液晶组合物总重量的5%-55%；所述通式（III）的化合物占所述液晶组合物总重量的2%-35%。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于所述通式（I）的化合物选自由化合物I-1~I-4组成的组：
其中，
R1各自独立地选自由1-10个碳原子的烷基组成的组；
L1、L5、L6以及L7相同或不同，各自独立地为H或F。
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于所述通式（II）的化合物选自由化合物II-1~II-3组成的组：
其中，
R2和R3相同或不同，各自独立地选自由1-10个碳原子的烷基组成的组；
L2和L3相同或不同，各自独立地为H或F。
5.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于所述通式（III）的化合物选自由化合物III-1和III-2组成的组：
其中，
R4和R5相同或不同，各自独立地选自由F和1-10个碳原子的烷基组成的组。
6.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（I）的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
7.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（II）的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
以及
8.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（III）的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种化合物：
9.根据权利要求8所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括：
5%（重量）的式（I-4-1）的化合物；
15%（重量）的式（I-1-1）的化合物；
20%（重量）的式（I-4-3）的化合物；
10%（重量）的式（I-2-1）的化合物；
5%（重量）的式（I-3-1）的化合物；
5%（重量）的式（I-1-4）的化合物；
5%（重量）的式（I-4-2）的化合物；
5%（重量）的式（II-2-1）的化合物；
5%（重量）的式（I-1-2）的化合物；
5%（重量）的式（I-1-3）的化合物；
5%（重量）的式（III-2-1）的化合物；
5%（重量）的式（II-3-1）的化合物；
5%（重量）的式（II-3-2）的化合物；以及
5%（重量）的式（II-3-3）的化合物，
或者所述液晶组合物包括：
5%（重量）的式（I-1-1）的化合物；
20%（重量）的式（I-4-2）的化合物；
12%（重量）的式（I-2-1）的化合物；
10.5%（重量）的式（I-3-1）的化合物；
9%（重量）的式（I-1-4）的化合物；
6%（重量）的式（III-1-1）的化合物；
5%（重量）的式（II-2-1）的化合物；
10%（重量）的式（I-1-2）的化合物；
9%（重量）的式（I-1-3）的化合物；
10%（重量）的式（I-4-4）的化合物；以及
3.5%（重量）的式（III-2-1）的化合物，
或者所述液晶组合物包括：
5%（重量）的式（I-1-1）的化合物；
20%（重量）的式（I-4-2）的化合物；
12%（重量）的式（I-2-1）的化合物；
10%（重量）的式（I-3-1）的化合物；
9%（重量）的式（I-1-4）的化合物；
3%（重量）的式（III-1-1）的化合物；
6%（重量）的式（II-2-1）的化合物；
10%（重量）的式（II-2-2）的化合物；
9%（重量）的式（I-1-3）的化合物；
8%（重量）的式（I-4-4）的化合物；
4%（重量）的式（III-1-2）的化合物；以及
4%（重量）的式（II-2-3）的化合物。
10.一种液晶显示器，包含权利要求1～9任一项所述的液晶组合物。
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