CN104152155B

CN104152155B - 一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物及其应用

Info

Publication number: CN104152155B
Application number: CN201410342232.5A
Authority: CN
Inventors: 杨槐; 于美娜; 张兰英; 王萌
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: CN104152155A

Abstract

本发明公布一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，该液晶混合物含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物，各类化合物按质量百分比分别为：I类化合物为35～50％，II类化合物为10～30％，III类化合物为5～10％，IV类化合物为10～15％，V化合物为1～3％，VI类化合物为10～20％，VII类化合物为0.05～0.1％：

Description

一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物及其应用

技术领域

本发明涉及液晶混合物，尤其涉及一种高双折射低粘度的高负介电各向异性液晶混合物。

背景技术

液晶是一种介于固相和液相之间的热力学稳定相态。根据分子排列的不同，又可大致区分为近晶相、向列相和胆甾相。由于液晶材料应用于显示领域具有明显的优点，如驱动电压低、功耗小、可靠性高、无闪烁、可实现彩色显示及显示信息量大等，液晶产业在近30多年来获得迅猛发展。

液晶混合物具有比单一组分的液晶化合物更优异的光学性能和电学性能，且可以通过调节组分结构、配比等因素来获得所需性能，因此更具有实用价值，研究更为广泛。

液晶材料具有介电各向异性，根据介电各向异性常数Δε的不同可以分为正介电各向异性(Δε>0)和负介电各向异性(Δε<0)。利用负介电各向异性液晶材料垂直取向模式(VA)的液晶显示具有响应速度快、宽视角、高对比度等突出优点，在大尺寸液晶显示中具有更好的应用。此外，负介电各向异性液晶材料具有在电场下更容易垂直取向的优点，因此，在一些光电调控功能性液晶薄膜中有很大的应用潜力。

目前市场上具有负介电各向异性的液晶混合物并不多见，液晶器件的综合性能仍不能满足需要，需要得到新的液晶材料以不断提高液晶器件的综合性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，可作为液晶显示器及功能性液晶薄膜等液晶器件的材料，使得液晶器件更容易实现垂直取向效果，并能有效降低驱动电压，减小能耗，同时具有宽的工作温度区间。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，该液晶混合物含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物，各类化合物按质量百分比分别为：I类化合物为35～50％，II类化合物为10～30％，III类化合物为5～10％，IV类化合物为10～15％，V化合物为1～3％，VI类化合物为10～20％，VII类化合物为0.05～0.1％；各类化合物的结构通式分别为：

其中，R₁～R₁₁分别为烷基-CnH2n+1或烷氧基-OCnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5；Z为单键、-COO-或-C≡C-基团中的一个或多个；L₁～L₂分别为-H原子、-F原子或氰基中的一个；L₃～L₄分别为-H原子或氰基中的一个；m1～m4的值分别为0或1，且不同时为0或1；为

上述液晶混合物中，优选地，I类化合物中(m1,m2,m3)的值为(1,0,0)、(1,1,0)、(1,0,1)或(0,0,1)。

优选地，I类化合物可以是结构式为Ia～Ik中的一种或多种化合物：

其中，R₁和R₂分别为烷基-CnH2n+1或烷氧基-OCnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

更优选地，I类化合物是结构式为Ia、Ib、Ic、Id、Ie和Ig中的一种或多种化合物；或者是结构式为Ie和Ig中的一种或多种化合物。

优选地，II类化合物中：Z为单键或-C≡C-。

优选地，II类化合物可以是结构式为IIa～IIc中的一种或多种化合物，或者是至少包含结构式为IIb中的一种化合物：

其中，R₃和R₄分别为烷基-CnH2n+1或烷氧基-OCnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

优选地，III类化合物中：R₅和R₆分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

优选地，IV类化合物中：R₇和R₈分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

优选地，V类化合物中：R₉和R₁₀分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

优选地，VI类化合物中：R₁₁为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

上述任一液晶混合物作为液晶器件材料的用途。

本发明提供的液晶混合物作为液晶显示器及功能性液晶薄膜等液晶器件的材料，能够使得液晶器件更容易实现垂直取向效果，并能有效降低驱动电压，减小能耗，同时具有宽的工作温度区间。

本发明的有益效果：

本发明液晶混合物组分中的单体大都具有高负介电各向异性，因此液晶混合物具有高负介电各向异性，其阈值电压小，可有效降低液晶器件的驱动电压，减小能耗。值得注意的是，本发明提供的液晶混合物的双折射率比常见的负性液晶混合物大。本发明通过优化组合及配比，使得液晶混合物的负介电各向异性达到-8.2，清亮点大于99℃，双折射率达到0.25，流动粘度只有38.0，各单体之间的互溶性良好。将本发明应用于VA模式的液晶显示器及功能性液晶薄膜等，可有效拓宽反射波宽，降低功耗，提高性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述。

下述实施例中，高双折射低粘度的高负介电各向异性液晶混合物均为含有通式为I、II、III、IV、V、VI和VII的多类化合物，各类化合物的质量百分比为：通式I类化合物35～50％，通式II类化合物10～30％，通式III类化合物5～10％，通式IV类化合物10～15％，通式V类化合物1～3％，通式VI类化合物10～20％，通式VII类化合物0.05～0.1％。各实施例对液晶混合物的性能测定方法均按照液晶材料行业的规范进行。在测定过程中，有关液晶混合物试样的测定结果为由外推法得到的值。

以下涉及的百分比均为质量百分比；温度单位均为℃；S→N(℃)表示液晶的熔点，ClearingPoint(℃)表示液晶的清亮点，是向列相到各项同性相的转变温度；Viscosity(mm²s^-1,25℃)表示流动粘度；Δn(589nm,25℃)表示光学各向异性；n_e(589nm,25℃)表示非寻常光折射率；n_o(589nm,25℃)表示寻常光折射率；Δε(1KHz,25℃)表示介电各向异性；ε_⊥(1KHz,25℃)表示垂直于分子长轴方向的介电常数；ε_∥(1KHz,25℃)表示平行于分子长轴方向的介电常数；V_90,25(V)表示饱和电压；V_10,25(V)表示阈值电压。

在下述实施例中，为方便各液晶化合物的表述，用表1所列代码表示液晶化合物的基团结构，相应的液晶化合物代码见表2：

表1液晶化合物的基团结构及对应的代码

表2液晶化合物的结构及对应的代码

实施例一：

液晶混合物中各组分及其配比如下表3所示：

表3实施例一中液晶混合物的组成及配比

实施例一的液晶混合物的性能测试参数如表4所示：

表4实施例一的液晶混合物的性能测试数据

性能参数	数据
		S→N(℃)	-39.6
Clearing Point(℃)	99.1
		Viscosity(mm²s^-1,25℃)	38.0
Δn(589nm,25℃)	0.25
		n_e(589nm,25℃)	1.76

n_o(589nm,25℃)	1.51
		ε_∥(1KHz,25℃)	4.2
ε_⊥(1KHz,25℃)	12.4
		Δε(1KHz,25℃)	-8.2
V_10,25(V)	2.5
		V_90,25(V)	4.8

实施例二：

液晶混合物中各组分及其配比如下表5所示：

表5实施例二中液晶混合物的组成及配比

实施例二的液晶混合物的性能测试参数如表6所示：

表6实施例二性能测试数据

性能参数	数据
		S→N(℃)	-37.2
Clearing Point(℃)	98.4
		Viscosity(mm²s^-1,25℃)	39.4
Δn(589nm,25℃)	0.21
		n_e(589nm,25℃)	1.72
n_o(589nm,25℃)	1.51
		ε_∥(1KHz,25℃)	4.0
ε_⊥(1KHz,25℃)	10.7
		Δε(1KHz,25℃)	-6.7
V_10,25(V)	2.7
		V_90,25(V)	4.9

实施例三：

液晶混合物中各组分及其配比如下表7所示：

表7实施例三中液晶混合物的组成及配比

实施例三的液晶混合物的性能测试参数如表8所示：

表8实施例三性能测试数据

性能参数	数据14 -->
		S→N(℃)	-32.9

Clearing Point(℃)	96.2
		Viscosity(mm²s^-1,25℃)	43.0
Δn(589nm,25℃)	0.24
		n_e(589nm,25℃)	1.77
n_o(589nm,25℃)	1.53
		ε_∥(1KHz,25℃)	3.9
ε_⊥(1KHz,25℃)	11.2
		Δε(1KHz,25℃)	-7.3
V_10,25(V)	3.1
		V_90,25(V)	5.3

实施例四：

液晶混合物中各组分及其配比如下表9所示：

表9实施例四中液晶混合物的组成及配比

实施例四的液晶混合物的性能测试参数如表10所示：

表10实施例四性能测试数据

性能参数	数据
		S→N(℃)	-35.4
Clearing Point(℃)	98.3
		Viscosity(mm²s^-1,25℃)	41.0
Δn(589nm,25℃)	0.23
		n_e(589nm,25℃)	1.75
n_o(589nm,25℃)	1.52
		ε_∥(1KHz,25℃)	4.3
ε_⊥(1KHz,25℃)	10.4
		Δε(1KHz,25℃)	-6.1
V_10,25(V)	2.8
		V_90,25(V)	5.0

以上实施例所述的液晶混合物均具有较宽的向列相温域，高的双折射率，低的粘度及阈值电压，并且负介电各向异性常数绝对值较大，综合性能较目前市场上相同向列相温域的液晶混合物高很多，应用于液晶显示器、功能性液晶薄膜等器件等会极大地优化器性能、降低功耗和成本，因而该液晶混合物具有很大的应用价值。

以上实施例仅列举了本发明的几种具体结构和配比，并对液晶混合物的性能进行了测试，但是在以上实施例的基础上，利用通式I～VII所代表的的化合物进一步优选组合，均能达到本发明的目的。因此，上述实施例仅用于说明本发明，并不用于对本发明的保护范围进行限制。

Claims

1.一种高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物，所述各类化合物按质量百分比分别为：I类化合物为35～50％，II类化合物为10～30％，III类化合物为5～10％，IV类化合物为10～15％，V化合物为1～3％，VI类化合物为10～20％，VII类化合物为0.05～0.1％；所述各类化合物的结构通式分别为：

所述I类化合物是结构式为Ia～Ik中的一种或多种化合物：

2.根据权利要求1所述液晶混合物，其特征是，所述I类化合物是结构式为Ia、Ib、Ic、Id、Ie和Ig中的一种或多种化合物。

3.根据权利要求2所述液晶混合物，其特征是，所述I类化合物至少包含结构式为Ie和Ig中的一种或多种化合物。

4.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述II类化合物中：Z为单键或-C≡C-。

5.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述II类化合物是结构式为IIa～IIc中的一种或多种化合物：

6.根据权利要求5所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述II类化合物至少包含结构式为IIb中的一种化合物。

7.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述III类化合物中：R₅和R₆分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

8.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述IV类化合物中：R₇和R₈分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

9.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述V类化合物中：R₉和R₁₀分别为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

10.根据权利要求1所述高双折射率低粘度的高负介电各向异性液晶混合物，其特征是，所述VI类化合物中：R₁₁为烷基-CnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5。

11.权利要求1～10任一所述的液晶混合物作为液晶器件材料的用途。