CN112111285A - 一种末端含有环烷基的液晶组合物及其应用 - Google Patents

一种末端含有环烷基的液晶组合物及其应用 Download PDF

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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，更具体地涉及一种末端含有环烷基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

一种末端含有环烷基的液晶组合物及其应用
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，更具体地涉及一种末端含有环烷基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，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，低温互溶性较差，如何改善响应速度并改善低温互溶性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，但是液晶的低温互溶性难以得到保障。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在提供一种末端含有环烷基的液晶组合物，该液晶组合物具有低旋转粘且低温互溶性好，以此实现改善液晶显示器响应速度与使用温度的目的，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，同时本发明所提供的液晶组合物具有良好的低温互溶性，可以更好的适应于各类使用环境中。
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；
Figure BDA0002661674190000011
其中，通式I中，L1代表S或O；R1代表C6～C12的直链烷基；X代表
Figure BDA0002661674190000012
Figure BDA0002661674190000013
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
Figure BDA0002661674190000014
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-12中的一种或多种：
Figure BDA0002661674190000021
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：
Figure BDA0002661674190000022
Figure BDA0002661674190000031
进一步的，通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIF48中的一种或多种：
Figure BDA0002661674190000032
Figure BDA0002661674190000041
Figure BDA0002661674190000051
Figure BDA0002661674190000061
Figure BDA0002661674190000071
Figure BDA0002661674190000081
Figure BDA0002661674190000091
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；
Figure BDA0002661674190000092
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：
Figure BDA0002661674190000093
Figure BDA0002661674190000101
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：
Figure BDA0002661674190000102
Figure BDA0002661674190000111
Figure BDA0002661674190000121
作为上述技术方案的优选，所述液晶组合物还包括通式IV所代表的化合物中的至少一种；
Figure BDA0002661674190000122
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：
Figure BDA0002661674190000123
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：
Figure BDA0002661674190000124
Figure BDA0002661674190000131
Figure BDA0002661674190000141
Figure BDA0002661674190000151
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)、27～46％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；
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)、0～13％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)、32～65％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)、25～47％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。
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
Figure BDA0002661674190000171
Figure BDA0002661674190000181
以如下化合物结构为例：
Figure BDA0002661674190000182
表示为：6OSO1B
Figure BDA0002661674190000183
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溶解均匀，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
Figure BDA0002661674190000184
Figure BDA0002661674190000191
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
Figure BDA0002661674190000192
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
Figure BDA0002661674190000193
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
Figure BDA0002661674190000194
Figure BDA0002661674190000201
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
Figure BDA0002661674190000202
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
Figure BDA0002661674190000203
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
Figure BDA0002661674190000204
Figure BDA0002661674190000211
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
Figure BDA0002661674190000212
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
Figure BDA0002661674190000213
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
Figure BDA0002661674190000214
Figure BDA0002661674190000221
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
Figure BDA0002661674190000222
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
Figure BDA0002661674190000223
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
Figure BDA0002661674190000224
Figure BDA0002661674190000231
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
Figure BDA0002661674190000232
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
Figure BDA0002661674190000233
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
Figure BDA0002661674190000234
Figure BDA0002661674190000241
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
Figure BDA0002661674190000242
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
Figure BDA0002661674190000243
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
Figure BDA0002661674190000244
Figure BDA0002661674190000251
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
Figure BDA0002661674190000252
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
Figure BDA0002661674190000253
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
Figure BDA0002661674190000261
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
Figure BDA0002661674190000262
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
Figure BDA0002661674190000263
Figure BDA0002661674190000271
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
Figure BDA0002661674190000272
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
Figure BDA0002661674190000273
对比例1
表28：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
Figure BDA0002661674190000274
Figure BDA0002661674190000281
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29。
表29：液晶组合物的性能参数比较
Figure BDA0002661674190000282
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21％左右，γ1/K22提升26％左右，即用于液晶显示器中可以增加26％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。
准备Host液晶，作为母体，具体配方如表30。
表30：Host液晶中各组分的重量百分比
化合物代码 重量百分比(％)
2CPWO2 10
3CPWO2 10
3CCWO2 10
5CCWO2 10
3CWO2 14
5CWO2 6
3CPO1 5
3CC2 17
3CC4 8
1CPP3 5
3CPP1 5
分别将6OSO1B、7OSO1B与3OSO1B、4OSO1B与Host液晶以重量比10％：90％制成混合液晶，各取2g装在7ml西林瓶中，分别放置于-10℃与-20℃的低温冰箱中10天后观察液晶状态，进行低温互溶性验证，具体实验结果如表31所示：
表31：各化合物单体与Host混合后低温观察结果
Figure BDA0002661674190000283
Figure BDA0002661674190000291
实验结果表明6OSO1B与7OSO1B用于混合液晶时低温互溶性更好，可以在更低温度下工作，而3OSO1B与4OSO1B低温互溶性差于6OSO1B与7OSO1B。根据以上结果，通式I化合物R1为C6～C12时具有更好的低温互溶性，因此，本发明所提供的液晶组合物适用于液晶显示装置，能够明显扩大液晶显示器的使用温度范围。
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)

1.一种末端含有环烷基的液晶组合物，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；
Figure FDA0002661674180000011
其中，通式I中，L1代表S或O；R1代表C6～C12的直链烷基；X代表
Figure FDA0002661674180000012
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
Figure FDA0002661674180000013
Figure FDA0002661674180000014
2.根据权利要求1所述的末端含有环烷基的液晶组合物，其特征在于，通式I所代表的化合物选自式I-1～式I-12中的一种或多种：
Figure FDA0002661674180000015
Figure FDA0002661674180000021
3.根据权利要求1所述的末端含有环烷基的液晶组合物，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：
Figure FDA0002661674180000022
4.根据权利要求3所述的末端含有环烷基的液晶组合物，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：
Figure FDA0002661674180000023
Figure FDA0002661674180000031
Figure FDA0002661674180000041
Figure FDA0002661674180000051
Figure FDA0002661674180000061
Figure FDA0002661674180000071
Figure FDA0002661674180000081
Figure FDA0002661674180000091
5.根据权利要求1～4任一项所述的末端含有环烷基的液晶组合物，其特征在于，还包括通式III所代表的化合物中的至少一种；
Figure FDA0002661674180000092
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：
Figure FDA0002661674180000093
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：
Figure FDA0002661674180000101
Figure FDA0002661674180000111
Figure FDA0002661674180000121
6.根据权利要求5所述的末端含有环烷基的液晶组合物，其特征在于，还包括通式IV所代表的化合物中的至少一种；
Figure FDA0002661674180000122
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：
Figure FDA0002661674180000123
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：
Figure FDA0002661674180000124
Figure FDA0002661674180000131
Figure FDA0002661674180000141
Figure FDA0002661674180000151
Figure FDA0002661674180000161
7.根据权利要求6所述的末端含有环烷基的液晶组合物，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所述的末端含有环烷基的液晶组合物，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所述的末端含有环烷基的液晶组合物，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)、27～46％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；
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)、0～13％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)、32～65％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)、25～47％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。
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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