CN112111283A - 一种快速响应的液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶组合物，具体涉及一种向列相液晶组合物，更具体地涉及一种快速响应的液晶组合物及其应用；该液晶组合物包括通式I所代表的化合物中的至少一种，通式II所代表的化合物中的至少一种；该液晶组合物具有低的旋转粘度与大的弹性常数，进而具有低的旋转粘度与弹性常数的比值，其在液晶显示器中的使用能明显改善液晶显示器的响应速度，有效地改善显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，具体涉及一种向列相液晶组合物，更具体地涉及一种快速响应的液晶组合物及其应用；本发明所提供的液晶组合物具有快的响应时间，用于液晶显示器中可提升液晶显示器的响应速度。
背景技术
近年来，LCD显示器作为最主流的显示器，已广泛用于各种产品中，其中负性液晶显示器因为其独有的高透过率特性，目前广泛用于手机、笔记本电脑、平板电脑、电脑显示器、电视等方面。
目前，负性液晶显示器存在的主要劣势为响应速度较慢，如何改善响应速度成为负性液晶显示器的重要课题，通过研究发现，液晶的旋转粘度降低有助于改善液晶分子的响应速度。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在提供一种快速响应的液晶组合物，该液晶组合物具有低旋转粘度，以此实现改善液晶显示器响应速度的目的，同时该液晶组合物具有负的介电各向异性，用于液晶显示器中具有更高的透过率和具有改善液晶显示器闪烁的效果。
本领域公知，降低液晶组合物的清亮点可以实现降低旋转粘度的目的，但是随着清亮点的降低，可导致显示器使用温度上限降低；而本发明所提供的的液晶组合物一方面具有高的清亮点，另一方面具有低的旋转粘度，从而有效改善液晶显示器的响应速度。
具体而言，所述液晶组合物包括通式I所代表的化合物中的至少一种，通式II所代表的化合物中的至少一种；
其中，通式I中，L1代表S或O；R1代表H或C1～C12的直链烷基；X代表
通式II中，R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基；a代表0或1；A1代表
作为上述技术方案的优选，通式I所代表的化合物选自式I-1～式I-36中的一种或多种：
作为上述技术方案的优选，通式II所代表的化合物选自式IIA～式IIF中的一种或多种：
进一步地，通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIF48中的一种或多种：
作为上述技术方案的优选，所述液晶组合物还包括通式III所代表的化合物中的至少一种；
其中，R4、R5各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基，A2、A3各自独立地代表反式1，4-环己基或1，4-亚苯基。
本发明提供的通式III所代表的化合物为中性两环结构化合物，该类化合物具有非常低的旋转粘度，对于降低液晶组合物的旋转粘度非常有效。
优选地，通式III所代表的化合物选自式IIIA～式IIIC中的一种或多种：
更优选地，通式III所代表的化合物选自式IIIA1～式IIIC24中的一种或多种：
作为上述技术方案的优选，所述液晶组合物，其特征在于，还包括通式IV所代表的化合物中的至少一种；
其中，R6、R7各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基；A4代表反式1，4-环己基或1，4-亚苯基；
优选地，通式IV所代表的化合物选自式IVA～式IVB中的一种或多种：
其中，R6、R7各自独立地代表C1～C7的直链烷基、C1～C7的直链烷氧基或C2～C7的直链烯基；
更优选地，通式IV所代表的化合物选自式IVA1～式IVB63中的一种或多种：
本发明的液晶组合物中，除了上述化合物之外，也可以含有常规的抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂或红外线吸收剂等。
作为上述技术方案的优选，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～50％的通式I所代表的化合物；
(2)、10～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、0～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～50％的通式IV所代表的化合物。
进一步地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、10～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～35％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、25～65％的通式II所代表的化合物；
(3)、15～55％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～30％的通式IV所代表的化合物；
更优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、30～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、20～50％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～20％的通式IV所代表的化合物。
进一步地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～25％的通式I所代表的化合物；
(2)、37～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～20％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、37～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～47％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～10％的通式IV所代表的化合物；
进一步地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、6～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、41～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、20～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～15％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、7～18％的通式I所代表的化合物；
(2)、41～58％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～46％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～12％的通式IV所代表的化合物；
进一步地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、33～65％的通式II所代表的化合物；
(3)、15～53％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～15％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～7％的通式I所代表的化合物；
(2)、43～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～46％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～10％的通式IV所代表的化合物。
本发明提供的液晶组合物通过通式I所代表的化合物提升介电各向异性及降低旋转粘度；通过通式II所代表的化合物提升介电各向异性和改善互溶性；通过添加通式III的化合物降低旋转粘度；通过添加通式IV的化合物提升清亮点；以此实现快速响应液晶显示器所需要的液晶组合物。
本发明所述液晶组合物的制备方法无特殊限制，可采用常规方法将两种或多种化合物混合进行生产，如通过在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，其中，将液晶组合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合，然后在减压下蒸馏出该溶剂；或者本发明所述液晶组合物可按照常规的方法制备，如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，或将各所属组分在有机溶剂中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶液混合去除溶剂后得到。
本发明所述液晶组合物具有低的旋转粘度与大的弹性常数，进而具有低的旋转粘度与弹性常数的比值，其在液晶显示器中的使用能明显改善液晶显示器的响应速度，有效地改善显示效果。
本发明同时提供上述液晶组合物在液晶显示器中的应用。
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。
除非另有说明，本发明中百分比为重量百分比；温度单位为摄氏度；△n代表光学各向异性(25℃)；ε∥和ε⊥分别代表平行和垂直介电常数(25℃，1000Hz)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。
以下各实施例中，液晶化合物中基团结构用表1所示代码表示。
表1：液晶化合物的基团结构代码
以如下化合物结构为例：
表示为：C1OSO1B
表示为：3CPW02
以下各实施例中，液晶组合物的制备均采用热溶解方法，包括以下步骤：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，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。
以下各实施例中，液晶组合物中各组分的重量百分比及液晶组合物的性能参数见下述表格。
实施例1
表2：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例2
表3：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例3
表4：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例4
表5：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例5
表6：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例6
表7：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例7
表8：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例8
表9：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例9
表10：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例10
表11：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例11
表12：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例12
表13：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例13
表14：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例14
表15：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例15
表16：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例16
表17：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例17
表18：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例18
表19：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例19
表20：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例20
表21：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例21
表22：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例22
表23：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例23
表24：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例24
表25：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例25
表26：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例26
表27：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例27
表28：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例28
表29：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例29
表30：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例30
表31：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例31
表32：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例32
表33：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例33
表34：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
对比例1
表35：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
将实施例1与对比例1所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表36。
表36：液晶组合物的性能参数比较
经比较可知：与对比例1相比，实施例1提供的液晶组合物具有大的弹性常数与更低的旋转粘度，相对于对比例1，实施例1的γ1提升30％左右，γ1/K22提升35％左右，即用于液晶显示器中可以增加35％左右的响应速度。
由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物具有低的旋转粘度与大的弹性常数，用显示器中可有效改善液晶显示器的响应速度。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于液晶显示装置，能够明显提升液晶显示器的响应速度特性。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种快速响应的液晶组合物，其特征在于，包括通式I所代表的化合物中的至少一种，通式II所代表的化合物中的至少一种；
其中，通式I中，L1代表S或O；R1代表H或C1～C12的直链烷基；X代表
通式II中，R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基；a代表0或1；A1代表
2.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，通式I所代表的化合物选自式I-1～式I-36中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，通式II所代表的化合物选自式IIA～式IIF中的一种或多种：
4.根据权利要求3所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIF48中的一种或多种：
5.根据权利要求1～4任一项所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，还包括通式III所代表的化合物中的至少一种；
其中，R4、R5各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基，A2、A3各自独立地代表反式1，4-环己基或1，4-亚苯基；
优选地，通式III所代表的化合物选自式IIIA～式IIIC中的一种或多种：
更优选地，通式III所代表的化合物选自式IIIA1～式IIIC24中的一种或多种：
6.根据权利要求5所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，还包括通式IV所代表的化合物中的至少一种；
其中，R6、R7各自独立地代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基；A4代表反式1，4-环己基或1，4-亚苯基；
优选地，通式IV所代表的化合物选自式IVA～式IVB中的一种或多种：
其中，R6、R7各自独立地代表C1～C7的直链烷基、C1～C7的直链烷氧基或C2～C7的直链烯基；
更优选地，通式IV所代表的化合物选自式IVA1～式IVB63中的一种或多种：
7.根据权利要求6所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～50％的通式I所代表的化合物；
(2)、10～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、0～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～50％的通式IV所代表的化合物。
8.根据权利要求7所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、10～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～35％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、25～65％的通式II所代表的化合物；
(3)、15～55％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～30％的通式IV所代表的化合物；
更优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、30～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、20～50％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～20％的通式IV所代表的化合物。
9.根据权利要求7所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～25％的通式I所代表的化合物；
(2)、37～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～20％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、3～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、37～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～47％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～10％的通式IV所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、6～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、41～70％的通式II所代表的化合物；
(3)、20～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～15％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、7～18％的通式I所代表的化合物；
(2)、41～58％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～46％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～12％的通式IV所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、33～65％的通式II所代表的化合物；
(3)、15～53％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～15％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、1～7％的通式I所代表的化合物；
(2)、43～60％的通式II所代表的化合物；
(3)、27～46％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～10％的通式IV所代表的化合物。
10.权利要求1～9任一项所述液晶组合物在液晶显示器中的应用。
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