CN104650927A - 液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大光学各向异性的液晶组合物，一种大光学各向异性的液晶组合物，包含具有结构式Ⅰ-Ⅳ的化合物，优选不包含Ⅴ和Ⅵ结构式的化合物。该液晶组合物不单使用一系列的各种结构的液晶材料进行混配，能够得到0.28以上的Δn(折射率各向异性)，能够使用于裸眼3D LC-lens(液晶透镜)，并且能够使工作温度范围拓宽到-20-+70℃，同时具有良好紫外稳定性和较小的功耗电流，延长的2D-3D转换的使用寿命。

Description

液晶组合物

技术领域

本发明属于液晶显示领域，具体涉及一种液晶组合物，其特点是具有较大的光学各向异性，可用于TN第三极小模式，尤其是可用于一种用于液晶透镜等液晶显示元件的大光学各向异性的液晶组合物。

背景技术

3D视角效果带给人们非同一般的视角享受，裸视3D显示器不需要观看者佩戴眼镜或头盔等任何助视设备就能观看到3D影像，其显示是通过在普通平面显示器前放置狭缝光栅或柱镜光栅实现的。光栅3D显示器的结构简单、造价低廉、性能良好，但是LCD的亮度会相应的减少50％，为了改善狭缝光栅的这个缺陷人们使用透镜来作为光栅，这样可以使LCD的透过率很大程度上保持了原来的水平。柱透镜光栅3D显示是在显示屏前粘贴一个透镜设备，利用透镜的折射作用，使得通过透镜的光指向特定的方向，经过精细的光学设计，可以得到很好的3D效果。但是普通的透镜可以实现很好的3D效果，但是不能同时在一个显示器上显示2D和3D的自由转换，所以开始使用液晶材料制作的透镜称为液晶透镜(Liquid Crystal Lens，简称LC-Lens)。利用电场的作用控制液晶分子的转动，从而改变通过透镜的光线的传播方向，实现2D/3D转换。与狭缝光栅3D显示相比，柱透镜光栅3D显示不存在显示亮度损失严重的缺陷，因而更受到人们的喜爱。

利用液晶来实现透镜效果，需要液晶材料具有较大的折射率，较低的旋转粘度，良好的光学稳定性和高温稳定性，较低的功耗电流，较低的阈值电压。尤其是旋转粘度要尽量的较小，以提供快速的2D/3D转换速度，还需要较高的可靠性，因为大折射率各向异性液晶材料在紫外光的照射下很容易变质变黄，导致功耗增大，透过率发现变化。

在中国专利CN102352260中，提供了一种液晶组合物及液晶透镜，该液晶组合物具有较低的向列项起始电压、较宽的相变温度范围、较小的粘弹系数比、较大的光学各向异性以及较大的介电各向异性等特性。该专利液晶组合物中，主要用于提高其光学各向异性的液晶分子的主要结构为异硫氰基单炔化合物，此类液晶单体虽有具有较大的介电各向异性和较高的折射率各向异性，但是同时又具有较大的旋转粘度，会明显的增大液晶的响应时间。同时此类单体的功耗也非常大，更容易在电场或者紫外光作用下变黄变质。

在中国专利申请号为201310169744.1的专利中，使用了双炔类单体作为实现液晶透镜的混晶方案，使混晶的折射率可以做到0.37以上，明显的降低了液晶盒的厚度，提高了液晶的响应速度，但是双炔类液晶单体具有非常严重的缺陷，就是由于此类单体具有非常大的共轭结构，对于紫外光吸收非常明显，极容易是液晶材料变质。除此之外双炔类液晶单体的低温互溶性很差，会导致混晶低温稳定性急速降低，很容易使液晶出现晶析从而失去液晶透镜的光学调制作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有大的光学各向异性、高紫外稳定性、高热稳定性、低旋转粘度、宽向列相范围的液晶组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶组合物，本发明所提供的液晶组合物包含总重量含量为30-70％的一种或多种式Ⅰ所示化合物、总重量含量为5-35％的一种或多种式Ⅱ所示化合物、总重量含量为0-15％的一种或多种式Ⅲ所示化合物以及总重量含量为2-30％的一种或多种式Ⅳ所示化合物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地表示H原子、碳原子数为1～10的烷基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基或任意H原子被氟原子取代的碳原子数为3～8的链烯氧基中的任意一种；

X₁-X₁₃各自独立地表示下列(1)～(4)所示基团中的任一基团：

(1)-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF₃、-CF₃；

(2)碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基；

(3)上述(2)所示任一基团，其中一个或多个-CH₂-被-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-或-S-替代且替代后基团中的氧原子不直接相连所形成的基团；

(4)上述(2)、(3)所示任一基团，其中任意H原子被氟原子或氯原子取代所形成的基团；

环A、B、D、E、F、G、H各自独立地表示下列基团中的任意一种或多种：

n、m各自独立地表示1、2或0，且n+m>0；

Z表示单键、-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-或-CH₂O-。

本发明的进一步改进在于本发明所提供的液晶组合物不包含式Ⅴ所示化合物以及Ⅵ所示化合物；

所述式Ⅴ、式Ⅵ中，各式中R可相同或不同，各自独立地表示H原子、碳原子数为1～10的烷基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基或任意H原子被氟原子取代的碳原子数为3～8的链烯氧基中的任意一种；

X可相同或不同、Y可相同或不同，各自独立地表示下列(5)～(8)所示基团中的任一基团：

(5)-H、-Cl、-F、-CN、、-OCF₃、-CF₃、-SCN、-NCS；

(6)碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基；

(7)所述(6)所示任一基团，其中一个或多个-CH₂-被-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-或-S-替代且替代后基团中的氧原子不直接相连所形成的基团；

(8)所述(6)、(7)所述任一基团，其中任意H原子被氟原子或氯原子取代所形成的基团；

S表示SCN或-NCS基团；

Z表示单键、-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-；

环P、Q、T各自独立地表示下列基团中的任意一种或多种：

r表示1或2。

通式Ⅴ所包含的液晶化合物虽然具有较大的介电各向异性，具有较大的折射率各向异性，但是液晶化合物在光和热的环境下，结构非常不稳定，具有加大的功耗电流；通式Ⅵ所包含的液晶化合物，具有更大的折射率各向异性，但是通式由于有两个-C≡C-作为连接集团，非常容易在低温下出现晶析，影响整个液晶混合物的低温稳定性。

本发明所提供的液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅶ所示化合物；

其中，R表示是H原子或碳原子数为1～8个的烷基，QS各自独立地表示碳原子数为1-8的烷基，n表示0，1或2。

本发明所提供的液晶组合物在包含一种或多种式Ⅶ所示化合物的基础上，还可以包含一种或多种式Ⅷ所示化合物；

所述一种或多种式Ⅷ所示化合物的总重量百分含量优选为0.01％～5％。

本发明所提供的液晶组合物，优选其性能满足下述条件(a)～(d)中的至少一项的液晶组合物，

(a)光学各向异性0.20≤△n≤0.32；

(b)介电常数各向异性△ε范围为3～15；

(c)清亮点c.p.≥80℃；

(d)旋转粘度γ₁≤400mPa·s。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明提供了一种大光学各向异性的液晶组合物，通过使用一系列的各种结构的液晶材料进行混配，可以将液晶的Δn做到0.28以上，能够满足裸眼3D器件LC-lens的光学需求，达到2D-3D切换的目的，更重要的是本专利提供的方案克服了以前专利中使用双炔等类的单体的方案中存在的低温-20℃存放结晶的问题，解决了以前专利中使用双炔等类的单体的方案，由于单体含有离域共轭π键结构，存在高温紫外可靠性较差的问题。除此之外，也解决了原来专利中低温互溶性以及近晶相的产生。尤其是我们经过大量的实验验证添加两种特定结构的化合物能够有效的减弱炔类单体的紫外吸收的问题，使该液晶组合物的可靠性大大提高，降低了液晶器件的功耗，增加了液晶器件的使用寿命。

附图说明

附图1实施例1DSC图

附图2对比文件实施例5DSC图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

下述实施例中所涉及的份数均为重量百分比；c.p.表示清亮点(℃)；Δn表示光学各向异性(589nm,20±0.2℃)；△ε表示介电各向异性(25±2℃，1KHz，HP4284A，7.0μmTN左旋盒)；γ1表示旋转粘度(mPa·s，25±0.5℃，INSTEC ALCT-1VM)。

实施例

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分及配比见表1。

表1 实施例1液晶组合物的组分及配比数据表

效果对比表

表2 实施例2液晶组合物的组分及配比数据表

表3 实施例3液晶组合物的组分及配比数据表

表4 实施例4液晶组合物的组分及配比数据表

表5 实施例2-4液晶组合物的数据对比表

表6 实施例5液晶组合物的组分

表7 实施例6液晶组合物的组分

表8 实施例7液晶组合物的组分

表9 实施例5-7液晶组合物的数据对比表

Claims (6)

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含总重量含量为30-70％的一种或多种式Ⅰ所示化合物、总重量含量为5-35％的一种或多种式Ⅱ所示化合物、总重量含量为0-15％的一种或多种式Ⅲ所示化合物以及总重量含量为2-30％的一种或多种式Ⅳ所示化合物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地表示H原子、碳原子数为1～10的烷基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基或任意H原子被氟原子取代的碳原子数为3～8的链烯氧基中的任意一种；

X₁-X₁₃各自独立地表示下列(1)～(4)所示基团中的任一基团：

(1)-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF₃、-CF₃；

(2)碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基；

(3)上述(2)所示任一基团，其中一个或多个-CH₂-被-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-或-S-替代且替代后基团中的氧原子不直接相连所形成的基团；

(4)上述(2)、(3)所示任一基团，其中任意H原子被氟原子或氯原子取代所形成的基团；

环A、B、D、E、F、G、H各自独立地表示下列基团中的任意一种或多种：

n、m各自独立地表示1、2或0，且n+m>0；

Z表示单键、-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-或-CH₂O-。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物不包含式Ⅴ所示化合物和Ⅵ所示化合物；

所述式Ⅴ、式Ⅵ中，各式中R可相同或不同，各自独立地表示H原子、碳原子数为1～10的烷基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、任意H原子被氟原子取代的碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基或任意H原子被氟原子取代的碳原子数为3～8的链烯氧基中的任意一种；

X可相同或不同、Y可相同或不同，各自独立地表示下列(5)～(8)所示基团中的任一基团：

(5)-H、-Cl、-F、-CN、、-OCF₃、-CF₃、-SCN、-NCS；

(6)碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基；

(7)所述(6)所示任一基团，其中一个或多个-CH₂-被-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-或-S-替代且替代后基团中的氧原子不直接相连所形成的基团；

(8)所述(6)、(7)所述任一基团，其中任意H原子被氟原子或氯原子取代所形成的基团；

S表示SCN或-NCS基团；

Z表示单键、-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH＝CH-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-；

环O、P、Q、T各自独立地表示下列基团中的任意一种或多种：

r表示1或2。

3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中包含一种或多种式Ⅶ所示化合物；

所述式Ⅶ中，R表示是H原子或碳原子数为1～8个的烷基；QS各自独立地表示碳原子数为1-8的烷基；n表示0，1或2。

4.根据权利要求3所述的液晶介质，其特征在于，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅷ所示化合物；

5.根据权利要求4所述的液晶介质，其特征在于，所述液晶组合物中所述一种或多种式Ⅷ所示化合物的总重量百分含量为0.01％～5％。

6.根据权利要求4或5所述的液晶介质，其特征在于，所述液晶组合物，其性能满足下述条件(a)～(d)中的至少一项，

(a)光学各向异性0.20≤△n≤0.32；

(b)介电常数各向异性△ε范围为3～15；

(c)清亮点c.p.≥80℃；

(d)旋转粘度γ₁≤400mPa·s。