CN108707464A - 一种具有高光学各项异性的液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有高光学各向异性的液晶组合物及其应用。该液晶组合物包括具有通式I和通式II的液晶化合物，通式I为通式II为其中R、R’、R1和R1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R、R’、R1和R1’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基； 各自独立地选自 组成的组中的任一种；各自独立地选自
Description
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体涉及一种液晶组合物及其应用。
背景技术
20世纪60年代，RCA公司首次发现用电刺激会改变液晶的透光方式，并随后应用该性质发布了液晶显示技术后，液晶才逐渐引起人们的高度重视，并迅速发展至各个领域。1966年，杜邦公司利用芳族聚酰胺液晶合成了Kevlar纤维后，液晶材料开始了工业化进程。经过几十年的迅速发展，液晶材料凭借其特殊的性能已广泛应用于显示技术、光学存储设备和太阳能电池等众多领域，研究范围更是遍及化学、生物及信息科学等众多领域，成为当今社会上备受青睐、不可或缺的新型材料之一。
近几年来，液晶显示器的视角得到了很大的改善。然而，随着电子设备的广泛应用，越来越多的信息在移动产品上变得可用，包括银行细节和其他个人信息，这种非常广角的能见度是不利的。因此，人们对如何在公共场所安全的使用电子设备，有效保护商业机密及个人隐私越来越重视。因此，为了确保使用者的信息安全，面板厂相继研发出一些防窥技术，使LCD用户轻松地在公共模式(宽视角共享信息)和私有模式(窄视角保护信息)之间切换。目前比较常用的防窥技术有两种：一个技术类似可切换的微型百叶窗，它具有极佳的防窥效果，但制造工艺相对复杂，而且这种防窥膜是不可切换的，必须手动添加和移除，并且在不使用时需要与显示器分开携带；另一技术为ECB防窥技术，生产工艺简单，但是防窥效果比第一种技术要弱一些。针对ATM的防窥技术，出于对保密性的考虑，目前使用微型百叶窗技术防窥技术比较合适。而对于日常移动设备，处于对成本的考虑，ECB防窥技术则更适合被选择。因此，ECB防窥技术相对来说可应用范围更广。
ECB防窥技术是在液晶图像面板的前面放置一个附加的液晶开关面板和偏振器。LCD开关面板是反平行摩擦的，可提供一个不扭曲的平面。开关面板的摩擦方向、附加偏振器的传输轴和LCD图像面板的彩色滤光片偏振器都是平行设置的。没有电压施加时，液晶分子取向平行于两个偏振器，因此在任何入射角上几乎没有对透射光的影响，这提供了一个极好的公共模式。当施加电压到ECB开关面板时，液晶从平行于玻璃面板的平面方向开始倾斜，液晶倾斜的平面保持平行于偏振器，因此在显示器的轴方向附近传播的光不受开关面板的影响。但是，以大角度传播到轴方向的光被额外的偏振器遮挡，给两边带来一个黑暗的视野。这个最大防窥的角度是由液晶层的双折射和厚度决定的，并且可以在制造时设定。
目前防窥技术的研究还处于起步阶段，为了更有效的实现防窥，增加防窥角度，对防窥器件液晶层材料的改善尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较高的光学各向异性值、较低的旋转粘度以及较宽的使用温度范围的液晶组合物，以进一步增加防窥角度，及扩大使用温度范围，更有效的实现防窥。
本发明的另一目的是提供上述液晶组合物的应用。
技术方案：为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液晶组合物，该液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物和至少一种具有通式II的液晶化合物，
所述通式I为：
其中，
R、R’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R、R’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
选自 组成的组中的任一种；
选自组成的组中的任一种。
所述通式II为：
其中，R1和R1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R1和R1’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
n选自0、1或2；
选自 组成的组中的任一种；
各自独立地选自 组成的组中的任一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的液晶组合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。
有益效果：本发明的液晶组合物具有较高的光学各向异性值、较低的旋转粘度以及较宽的使用温度范围，可以增加防窥角度，扩大使用温度范围，更有效的实现防窥。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种液晶组合物，该液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物和至少一种具有通式II的液晶化合物。
所述通式I为：
其中，
R、R’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R、R’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
选自 组成的组中的任一种；
选自组成的组中的任一种。
所述通式II为：
其中，R1和R1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R1和R1’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
n选自0、1或2；
选自 组成的组中的任一种；
和各自独立地选自 组成的组中的任一种。
具有通式I的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，为具有弱极性或非极性的液晶化合物，通式I的液晶化合物的特点是具有较低的旋转粘度，及较低的熔点，因此与其他种类液晶化合物混合时具有较好的互溶性。
具有通式II的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，具有较高的光学各向异性Δn值及较宽的向列相温度范围。一般来说，光进入各向异性的材料时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别有两条折射光线，构成所谓的双折射，利用偏振片分别得到材料对平行光与对垂直光的折射率，取其差值即为光学各向异性Δn值。而折射率越高，光由相对光密介质射向相对光疏介质，越容易发生全反射。而折射率和电荷的排列密切相关，电荷排列越紧密，则折射率越大，通式II的化合物为多共轭体系化合物，其电荷排列紧密，因而具有较大的折射率。再进一步结合防窥原理，防窥的角度正比于光程差d·△n，对于特定的显示应用，d(盒厚)是预先设定好的，因此△n越大，则防窥角度越大。
因此，将通式I的液晶化合物与通式II的液晶化合物组合在一起，既可以保留通式II具有的高光学各向异性Δn及宽的向列相温度范围的优势，又可以通过通式I改善其在粘度及互溶性方面的不足，从而可以获得更高质量的液晶材料。
通式I和通式II的液晶化合物的另一突出特点是与其他液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性。因此由通式I和通式Ⅱ的液晶化合物组成的液晶混合物可用于改善液晶材料的图像显示质量。此外，本领域技术人员应该清楚的，上述烷基不仅包括直链烷基也包括相应的支链烷基。
为了获得更为合适的液晶宽度、较高的介电各向异性值、较小的旋转粘度及适宜的弹性系数K，更有利于提高液晶材料的响应速度，降低阈值电压，改善液晶材料的互溶性，在本申请一种优选的实施例中，上述通式I的液晶化合物为具有式I1至I28的液晶化合物，通式II的液晶化合物为具有式II1至II82的液晶化合物。
上述具有通式I1至I28的化合物通式如下：
其中，Y、Y’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述Y、Y’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基。
上述具有通式II1至II82的化合物通式如下：
其中，Y1、Y1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述Y1、Y1’各自独立地选自环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基。
本发明的液晶组合物与其他种类液晶化合物组合形成液晶混合物时，该液晶组合物特性可在较宽的范围进行调节，从而满足更多液晶材料的性能要求。并且，本发明的液晶组合物与其他种类液晶化合物混合时具有较好的互溶性，对于并用的其它液晶化合物等的种类限制较少，可适用于与目的相应的各种液晶材料，特别有利于改善液晶材料的综合性质。另外，该液晶组合物具有良好的UV、光及热稳定性。
本发明的液晶组合物可按照常规的方法来制备。通常于高温下将所需量的组分以较低量溶于构成主成分的组分；还可以将各组分的溶液混入有机溶剂，例如混入丙酮、氯仿或甲醇中，充分混合之后再次除去溶剂，例如通过蒸馏除去溶剂。
本发明的液晶组合物中包含的现有的液晶化合物的种类并没有限制，可根据目的选择任意种类的液晶化合物与本发明的液晶化合物一起构成液晶混合物，也可根据需要加入所属技术领域的其它添加剂。例如，可添加质量含量为0～20％的可聚合化合物、旋光活性组分和/或稳定剂。
上述可聚合化合物通式如下：
其中，
—T1和—T2各自独立地表示或环氧基；
—Y1—和—Y2—各自独立地表示单键或碳原子数为1～8的烷基；
—X1—和—X2—各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—或—OCO—；
m为0、1或2；
当m为1时，—Z1—表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH2O—、—OCH2—、—C2H4—、—CF2O—、—OCF2—、-C≡C-、—CH＝CH—、
当m为2时，—Z1—在通式中出现两次，—Z1—每次出现时各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH2O—、—OCH2—、—C2H4—、—CF2O—、—OCF2—、-C≡C-、—CH＝CH—、
表示其中环己基上的—CH2—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示
当m为1时，表示其中环己基上的—CH2—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示
当m为2时，通式中包括两个即在通式中出现两次，在每次出现时各自独立地为其中环己基上的—CH2—可被O取代，或为其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或为
上述旋光活性组分优选为：
其中，R为具有1到7个碳原子的卤化或未取代的烷基、烷氧基或烯基。
上述稳定剂优选为具有通式VI1～VI5所示化合物中的一种或多种。
式VI1～VI5中，R9为具有1～7个碳原子的烷基、具有1～7个碳原子的烷氧基、具有2～7个碳原子的烯基、具有1～7个碳原子的卤化烷基、具有1～7个碳原子的卤化烷氧基或具有2～7个碳原子的卤化烯基；所述烷基、所述烷氧基和所述烯基为直链或支链的烷基、烷氧基和烯基；
选自 组成的组中的任一种。
在本申请一种优选的实施例中，上述液晶组合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物。所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，且所述正极性化合物选自式III1～III117所示化合物中的一种或多种，所述负极性化合物选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，所述非极性化合物选自式V1～V30所示化合物中的一种或多种，
其中，所述具有III1至III117的正极性化合物分别为：
所述式III1至III117中，R7为H、具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；R7也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；R8为H、F、CN、NCS、Cl、OCF3、具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH可被环戊基或F取代；R8也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基优选为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5；X9及X10各自独立地选自H或F。
上述极性液晶化合物III1～III117具有正介电各向异性，与上述液晶组合物可组合成正介电液晶混合物，可用于调节体系的介电常数、折射系数、旋转粘度、弹性系数及清亮点温度等参数。且在上述组合物基础上加入其他种类液晶化合物，有利于改善液晶混合物的低温可靠性，从而降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。对于高光学各项异性的液晶材料，优选III1～III117中具有联苯或/和三联苯结构的液晶化合物，以保证液晶材料整体的高光学各向异性。
所述具有IV1至IV96的负极性化合物分别为：
式IV1～IV96中，R3和R4各自独立地为H、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH2被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
上述极性液晶化合物IV1～IV96具有负介电各向异性，负介电常数液晶化合物的特点是在垂直于分子长轴方向上具有较大的偶极作用，因而相对应的介电常数在垂直方向的分量相对较大，即具有较高的垂直介电常数ε⊥，液晶分子倾向于沿垂直于电场方向分布，且负型液晶材料在边缘电场下都是在水平平面上排列，预倾角分布较正型材料均匀，因而表现出较高的光穿透率及宽视角；另外负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K33，从而改善光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。另外还有利于改善液晶介质的低温可靠性，有利于降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。对于高光学各项异性的液晶材料，优选IV1～IV96中具有联苯或/和三联苯结构的液晶化合物，以保证液晶材料整体的高光学各向异性。
上述非极性液晶化合物选自式V1～V28所示化合物中的一种或多种；其中，式V1～V28如下：
所述式V1～V28中，R5、R6各自独立地选自H、F、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH2被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
上述非极性液晶化合物V1至V7具有较低的旋转粘度γ1，其响应时间与旋转粘度γ1成正比，说明旋转粘度γ1值越低，响应时间越低，则响应速度越快，可将具有上述非极性液晶化合物V1至V7的液晶混合物用于制造快速响应的液晶介质。上述非极性液晶化合物V8至V18具有较高的清亮点温度，主要用于调节体系的TNI值，从而具有上述非极性液晶化合物V8至V18的液晶混合物有利于提高液晶介质的使用上限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。上述非极性液晶化合物V19至V25具有三联苯或炔基苯结构，为大共轭体系化合物，有利于增加体系的光学各向异性△n值，通常光程差d·△n的值是预先规定的，则△n值越高，d值越低，而响应速度与d值成反比，从而具有上述非极性液晶化合物V16至V25的液晶混合物的响应速度具有更理想的值。上述非极性液晶化合物V26至V28具有较大的弹性系数K，响应时间与弹性系数K成反比，说明弹性系数K值越高，响应时间越低，则响应速度越快，因此具有上述非极性液晶化合物V26至V28的液晶混合物具有较为理想的响应速度。
本发明中的液晶组合物的突出特点是与低粘度液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性，因此可以降低液晶混合物的整体粘度，增加响应速度。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种上述液晶组合物在液晶显示设备中的应用。将本发明的液晶组合物应用在制备液晶显示材料或液晶显示设备中，能够显著改善液晶显示材料或液晶显示设备的性能。该液晶混合物优选应用于扭曲向列显示(TN)、电控双折射(ECB)、垂直配向(VA)、聚合物稳定的垂直配向(PSVA)、平面转换(IPS)或边缘场开关(FFS)等液晶显示模式中，特别优选在防窥型显示器件中的应用，进一步优选为在防窥型ECB显示模式下应用。
上述液晶混合物中的液晶化合物的含量可以根据液晶材料的性能需求进行调整。为了获得更为合适的液晶宽度、较高的介电各向异性值、较小的旋转粘度及适宜的弹性系数K，更有利于提高液晶材料的响应速度，降低阈值电压，改善液晶材料的互溶性，在本发明一种优选的实施例中，上述液晶组合物中具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％，进一步优选0.1～30％；具有通式II的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％，进一步优选0.1～30％。其余成分可以根据本发明上述的教导进行添加。总之，各成分的百分比含量之和为100％。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。
下列实施例是用于解释本发明而非限制它。实施例中涉及百分比均为质量百分比，温度用摄氏度表示。所测物化参数表示如下：TNI表示清亮点；△n表示光学各向异性(△n＝ne-no，589nm，测量温度25℃)；△ε表示介电各向异性(△ε＝ε∥-ε⊥，25℃)；k11表示展曲弹性系数(测量温度25℃)；γ1表示旋转粘度(测量温度25℃)，且采用DSC测量TNI；采用abbe折射仪测量△n；采用CV测量△ε、k11和γ1。
在本发明的各实施例中，液晶分子主链命名：环己基以字母C表示；苯环以字母P表示；环己烯基以A表示；正介电二氟苯以Y表示；四氢吡喃以J表示；甲氧基桥-CH2O-以B表示；二氟甲氧基桥-CF2O-以Q表示；炔基-C≡C-以G表示，单氟苯以字母H表示，负介电二氟苯以Z表示。
具体基团结构的对应代码如表1所示。
表1
各化合物支链根据下文表2来转化成化学式，左侧支链以R1表示，右侧支链以R2表示。其中，基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别具有n和m个碳原子的直链烷基，Cp表示环戊基CnH2n+1Cp表示带n个碳原子直链烷基的环戊基。命名时主链在前，支链在后，主链与支链之间以“-”隔开，如以PGP-3F表示；以PPFYQY-3F表示；以PPFYQY-3CpF表示；以PGP-3O2表示；以YGPP-32表示；以PGPC-32表示；以PHP-23表示；以PHY-2F表示。
表2
| 代码 | R1 | R2 |
| nm | CnH2n+1 | CmH2m+1 |
| nH | CnH2n+1 | H |
| nOm | CnH2n+1 | OCmH2m+1 |
| nCp | CnH2n+1 | Cp |
| nmCp | CnH2n+1 | CmH2m+1Cp |
| nF | CnH2n+1 | F |
| nOTF | CnH2n+1 | OCF3 |
| Cpm | Cp | CmH2m+1 |
| CpH | Cp | H |
| CpOm | Cp | OCmH2m+1 |
| CpF | Cp | F |
| CpOTF | Cp | OCF3 |
| nCpm | CnH2n+1Cp | CmH2m+1 |
| nCpH | CnH2n+1Cp | H |
| nCpOm | CnH2n+1Cp | OCmH2m+1 |
| nCpOTF | CnH2n+1Cp | OCF3 |
| nCpF | CnH2n+1Cp | F |
另外，液晶化合物以3HHV表示；以VHHP1表示；以CC31D1表示；以ECCP3FFF表示；以PHP-F3表示。
实施例1
实施例1的液晶混合物组成、及测量参数见表3。
表3
注：序号为7的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～4的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例2
实施例2的液晶混合物组成、及测量参数见表4。
表4
注：序号为11的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～10的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例3
实施例3的液晶混合物组成、及测量参数见表5。
表5
注：序号为11的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～10的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例4
实施例4的液晶混合物组成、及测量参数见表6。
表6
注：序号为11的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～10的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例5
实施例5的液晶混合物组成、及测量参数见表7。
表7
注：序号为10的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～8的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例6
实施例6的液晶混合物组成、及测量参数见表8。
表8
注：序号为10的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～5的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例7
实施例7的液晶混合物组成、及测量参数见表9。
表9
注：序号为8的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～5的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例8
实施例8的液晶混合物组成、及测量参数见表10。
表10
注：序号为9～10的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～5的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例9
实施例9的液晶混合物组成、及测量参数见表11。
表11
注：序号为8～9的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～4的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
实施例10
实施例10的液晶混合物组成、及测量参数见表12。
表12
注：序号为8～9的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物，序号为1～4的液晶化合物为具有通式II的液晶化合物。
对比例1
对比例1的液晶混合物组成、及测量参数见表13。
表13
对比例2
对比例2的液晶混合物组成、及测量参数见表14。
表14
从上述实施例可以发现，包含通式I与通式II的液晶组合物特别有利于增加体系光学各向异性值，易于调节体系的光学各向异性值在0.18以上，增加通式II的含量，可进一步调节体系的光学各向异性值在0.20以上；该组合物的加入还有利于增加体系的清亮点，易于调节体系的清亮点在75℃以上，可进一步调节体系的清亮点在90℃以上，拓宽液晶混合物的使用温度范围。
当通式I与通式II的液晶组合物与其他不同种类液晶化合物混合时，可以得到具有合适光学各向异性、高清亮点及较低粘度的液晶混合物，并且光学各向异性及清亮点可在较宽的范围进行调整，增加不同种类液晶化合物，亦可以改善液晶混合物的低温相溶性，尤其是通式I的化合物至少一侧尾链为烷氧基(如CP-3O1)时，可获得更好的低温相溶性，拓宽液晶材料的使用温度，可适用于不同要求的液晶显示需要。当通式I与通式II的液晶组合物与联苯及三联苯结构的液晶化合物(如主链为PHYQY、PYQY、PHP、PHPC等的化合物)组合，可获得较高的光学各向异性值，及较好的低温相溶性，特别适用于防窥型显示器件，有利于增加防窥角度。上述测量参数与组成液晶介质的所有液晶化合物的物化性质有关，本发明的液晶混合物主要用于调节体系的液晶参数。
对比例1是用同样具有较高光学异性的三联苯化合物取代实施例9中通式II的化合物，但通过比较可以发现，含有通式II的化合物具有更高的光学各向异性值，比对比例1光学各向异性值高出0.02；且实施例9具有更低的粘度，及更高的清亮点，且清亮点比对比例1高出20℃，因而具有更宽的使用温度范围。
对比例2是用通用型非极性液晶化合物取代实施例10中通式I的化合物，通过比较可以发现，含有通式II的化合物具有更高的光学各向异性值，比对比例2光学各向异性值高出0.014；且实施例10具有更低的粘度，及更高的清亮点，且清亮点比对比例1高出20℃，因而具有更宽的使用温度范围。
通过实施例9和对比例1的对比以及实施例10和对比例2的对比可以明显发现，当液晶混合物中包含具有通式I的液晶化合物时，液晶混合物具有相对更好的综合性能，具有相对较高的光学各向异性，合适的旋转粘度，较宽的温度范围，这些对于获得更广的防窥角度及更宽的使用温度均有所帮助。
本发明虽未穷尽要求保护的所有液晶混合物，但是本领域技术人员可以预见的是，在已公开的上述实施例基础上，仅结合自身的专业尝试即能以类似的方法得到其他同类液晶材料而不需要付出创造性劳动。此处由于篇幅有限，仅列举代表性的实施方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有高光学各项异性的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物和至少一种具有通式II的液晶化合物，
所述通式I为：
其中，
R、R’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R、R’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
选自 组成的组中的任一种；
选自组成的组中的任一种。
所述通式II为：
其中，R1和R1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述R1和R1’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基；
n选自0、1或2；
选自 组成的组中的任一种；
各自独立地选自 组成的组中的任一种。
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为
其中，Y、Y’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述Y、Y’各自独立地为环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基。
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为I1所示的化合物。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II为：
其中，Y1、Y1’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；或者，所述Y1、Y1’各自独立地选自环戊基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基或C2～C7的烯基取代的环戊基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中所述具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，进一步优选为0.1～30％；所述具有通式Ⅱ的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，进一步优选为0.1～30％。
7.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，且所述正极性化合物选自式III1～III117所示化合物中的一种或多种，所述负极性化合物选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，所述非极性化合物选自式V1～V28所示化合物中的一种或多种，
其中，所述具有III1至III117的正极性化合物分别为：
所述式III1至III117中，R7为H、具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；R7也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；R8为H、F、CN、NCS、Cl、OCF3、具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基或F取代；R8也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基优选为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5；X9及X10各自独立地选自H或F，
式IV1～IV96分别如下：
式IV1～IV96中，R3和R4各自独立地为H、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH2被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
所述式V1～V28分别为：
所述式V1～V28中，R5、R6各自独立地选自H、F、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH2被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH2、-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
8.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中包含所述至少一种极性液晶化合物和/或至少一种非极性液晶化合物的质量分数为0～80％。
9.根据权利要求1～6中任意一项所述的具有正介电常数的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中还包含质量分数为0～20％的稳定剂，优选地，所述稳定剂为具有通式VI1～VI5所示的化合物中的一种或多种：
其中，R9为具有1～7个碳原子的烷基、具有1～7个碳原子的烷氧基、具有2～7个碳原子的烯基、具有1～7个碳原子的卤化烷基、具有1～7个碳原子的卤化烷氧基或具有2～7个碳原子的卤化烯基；所述烷基、所述烷氧基和所述烯基为直链或支链的烷基、烷氧基和烯基；
为自 组成的组中的任一种。
10.权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用，特别优选在防窥型显示器件中的应用。
Priority Applications (2)
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| CN201810583214.4A CN108707464A (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种具有高光学各项异性的液晶组合物及其应用 |
| CN202310806971.4A CN117050757A (zh) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | 一种同时具有高清亮点和高光学各向异性的液晶组合物 |
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