CN113234452A - 一种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及其应用，属于液晶显示领域。该液晶组合物包含一种或多种通式Ⅰ所示的化合物，一种或多种通式Ⅱ所示的化合物和一种或多种通式Ⅲ所示的化合物。该液晶组合物可用于制备预防近视眼镜。本发明最主要的优点是功耗低，只有在使用者坐姿不正的时候需要给镜片加电，其他时间不需要，降低了对电池的要求，从而减轻眼镜的配重，减少了需要充电的次数。同时，相比通过声音提示使用者，这种眼镜加电后产生雾度对视线的遮挡，迫使使用者必须调整坐姿才能看清眼前物品，效果极佳。

Description

一种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及其应用，具体涉及到一种快速响应的反式PNLC(聚合物分散液晶)液晶组合物，可应用于预防近视眼镜，属于液晶显示领域。
背景技术
现有技术中，应用PDLC(指聚合物分散液晶)作为预防近视眼镜的液晶组合物，PDLC需要长期加电保持清空态，整体功耗较高，清空态透过率较低。
不利用液晶的预防近视眼镜，必须采用蜂鸣器进行提示，在上课时不方便使用，仅能在家中使用，因此使用场景受限。
因此，目前现有的技术存在功耗高，透明态雾度高的问题。
发明内容
为了解决目前用于预防近视眼镜的液晶组合物功耗高的问题，本发明提供了一种快速响应的反式PNLC液晶组合物，应用反式PNLC技术，实现了断电保持透明态，加电保持磨砂态，并且两个状态之间的切换速度快，由于不加电既可以做到透明显示，因此功耗低。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种液晶组合物，是一种正介电异性液晶组合物，包含一种或多种通式Ⅰ所示的化合物，一种或多种通式Ⅱ所示的化合物和一种或多种通式Ⅲ所示的化合物；
通式Ⅰ-Ⅲ所示的化合物的具体通式结构为：
Figure BDA0003087431760000011
Figure BDA0003087431760000021
通式Ⅰ中，R1表示碳原子数为2～6的直链烷基、环烷基或烷氧基，或者碳原子数为2～5的链烯基；R2表示碳原子数为2～5的链烯基或烷氧基、氰基(CN)或F；A1、A2和A3分别表示环己烷或苯环；Y1～Y4分别表示H、F或氰基；n表示0或1；
通式Ⅱ中，R3表示碳原子数为2～6的直链烷基；R4表示碳原子数为1～6直链烷基、氰基或碳原子数为2～5的链烯基；A4、A5和A6分别表示环己烷或苯环；Z1表示乙炔、乙烯基、酯基或二氟甲氧基等中心桥键；Y5～Y12分别表示氟、氰基或氢；
通式Ⅲ中，R5表示碳原子数为1～6的直链烷基；R6为碳原子数为2～6直链烷基、氰基或碳原子数为2～5的链烯基；A7和A8分别表示环己烷或苯环；Z2表示乙炔、乙烯基、酯基或二氟甲氧基等中心桥键；Y13～Y16分别表示氟、氰基或氢。
本发明的正介电各向异性液晶组合物中，通式Ⅰ所示的化合物总质量含量为35～60％，优选为40～55％，更优选为45～51％；通式Ⅱ所示的化合物总质量含量为30～50％，优选为35～45％，更优选为38～43％；通式Ⅲ所示的化合物总质量含量为5～20％，优选为8～18％，更优选为8～13％。
优选的，所述通式Ⅰ所示的化合物包含以下通式Ⅰ-A-1到Ⅰ-F所示的化合物中的一种或者多种：
Figure BDA0003087431760000022
Figure BDA0003087431760000031
其中，C1、C5和C6各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基；C2～C4各自独立表示碳原子数为1～5的直链烷基或碳原子数为2～5的链烯基。
优选的，所述通式Ⅱ所示的化合物包含以下通式Ⅱ-A、Ⅱ-B和Ⅱ-C所示的化合物中的一种或者多种：
Figure BDA0003087431760000032
其中，C7～C9各自独立地表示碳原子数为1～7的直链烷基。
优选的，所述通式Ⅲ所示的化合物包含以下通式Ⅲ-A至Ⅲ-D所示的化合物中的一种或者多种：
Figure BDA0003087431760000033
其中，C10～C13各自独立地表示碳原子数为1～7的直链烷基。
本发明的液晶组合物，除了包含以上通式Ⅰ-Ⅲ所示的化合物以外，还可以加入通式Ⅳ-A和通式Ⅳ-B所示的聚合物中的一种或两种，聚合物的质量为所有单体化合物总质量的6～15％；
通式Ⅳ-A和通式Ⅳ-B所示的聚合物的具体通式结构为：
Figure BDA0003087431760000041
进一步地，本发明的液晶组合物中，还包含具有通式Ⅴ所示结构的光引发剂，光引发剂的质量为所有单体化合物总质量的0.3-0.6％，结构如下：
Figure BDA0003087431760000042
进一步地，本发明的液晶组合物中，还可加入手性剂CB15、S/R811、S/R1011、S/R2011和S/R5011中的一种或多种；手性剂的加入量是所有单体化合物总质量的0.2-1％；
手性剂的具体结构如下：
Figure BDA0003087431760000043
Figure BDA0003087431760000051
本发明液晶组合中手性剂所起的作用，使分子扭曲，更容易产生雾度。
通式Ⅳ-A和通式Ⅳ-B所示的化合物是RM(反应性单体)分子，经UV光固化RM，在配向材料表面形成薄膜，使LC更均匀排列，可获得稳定的较小的预倾角，进一步提升对比度。
本发明的正介电各向异性液晶组合物可应用于制备预防近视眼镜，具体地是用于制备预防近视的液晶显示镜片。本发明的液晶组成物可以用于制备调光镜片；采用真空灌晶方式，在室温下进行抽真空灌晶，灌晶后采用UV封口，并进行UV曝光。
本发明的优点：
本发明的液晶组合物，在使用过程中，仅在检测到使用者出现坐姿不正需要调整的时候，进行加电，切换到磨砂态。且磨砂态雾度较高。在坐姿矫正后，在5ms内迅速变为透明态。解决了其他产品需长期加电以保证透明态的问题，并且增强清空态的透过率，带来的好处是降低了产品功耗，且提高了清空态的透明程度，使用者的体验会更好。
在预防近视眼镜中使用本发明的反式PNLC液晶组合物，能够使清空态透明度较高，磨砂态雾度也很高，并且两个状态之间的切换速度很快，并且由于不加电既可以做到透明显示，因此功耗较低。
本发明最主要的优点是功耗低，只有在使用者坐姿不正的时候需要给镜片加电，其他时间不需要，降低了对电池的要求，从而减轻眼镜的配重，减少了需要充电的次数。同时，相比通过声音提示使用者，这种眼镜加电后产生雾度对视线的遮挡，迫使使用者必须调整坐姿才能看清眼前物品，效果极佳。
附图说明
图1是液晶分子在镜片中未加电时的状态。
图2是液晶分子在镜片中施加电时的状态。
主要附图标记说明：1玻璃基板，2ITO导电层，3PI层配向膜，4液晶层，5PI层，6ITO导电层，7玻璃基板，8聚合物网络。
具体实施方式
本发明中液晶组合物的制备方法：根据性能要求，将几种或十几种计量过的，相互混溶的单体液晶置于硬质高硼硅玻璃瓶中，在氮气保护下，升温，以电磁搅拌或机械搅拌至呈熔融清亮均一透明溶液止，再继续搅拌30分钟，使物料彻底均匀混合后停止加热。在搅拌下减压脱气；随温度的降低，真空度提升，直至温度冷却到室温时，停止搅拌，继续抽空至未见气泡出现为止。
在氮气保护下，用砂芯漏斗将混合液晶过滤至清洁干燥硬质高硼硅抽滤瓶中；滤毕，将混合液晶转至高硼硅结晶皿中，接着将该结晶皿置于耐压真空干燥器中，继续减压脱气至未见微小气泡出现为止。
本发明液晶组合物在预防近视眼镜镜片中的应用方法：将上述方法制备的液晶组合物采用真空灌晶方式，填充于4μm/6μm镜片空盒两基板之间，在紫外光光照强度为1mw/cm3，365nm波长下照射30min，使其聚合物光固化完成。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Tni：清亮点，选用DSC进行测试；
no：寻常光的折射率(589nm，25℃)；
ne：非寻常光的折射率(589nm，25℃)；
Δn：折射率各向异性(589nm，25℃)；选用阿贝折光仪进行测试；
Δε：介电各向异性(1KHz，25℃)；
其中，Δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件：25℃、1KHz；
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数；
γ1：表示在25℃下，20微米平行盒测得的旋转粘度[mPa·s]，其通过Instec测得；
Haze：透过式样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比。
实施例1
按照上述本发明液晶组合物的制备方法，参照表1中液晶组合物的组成，制得液晶组合物，并测试各项性能，具体数据请参见表1。
表1实施例1液晶组合物的组成(wt％)及测试性能
Figure BDA0003087431760000071
Figure BDA0003087431760000081
实施例2(母体液晶相同，聚合物含量不同)
按照本发明液晶组合物的制备方法，参照表2中液晶组合物的组成，制得液晶组合物，并测试各项性能，具体数据请参见表2。
表2实施例2液晶组合物的组成(wt％)及测试性能
Figure BDA0003087431760000082
Figure BDA0003087431760000091
实施例3
按照本发明液晶组合物的制备方法，参照表3中液晶组合物的组成，制得液晶组合物，并测试各项性能，具体数据请参见表3。
表3实施例3液晶组合物的组成(wt％)及测试性能
Figure BDA0003087431760000092
Figure BDA0003087431760000101
实施例4
按照本发明液晶组合物的制备方法，参照表4中液晶组合物的组成，制得液晶组合物，并测试各项性能，具体数据请参见表4。
表4实施例4液晶组合物的组成(wt％)及测试性能
Figure BDA0003087431760000111
Figure BDA0003087431760000121
实施例5
按照本发明液晶组合物的制备方法，参照表5中液晶组合物的组成，制得液晶组合物，并测试各项性能，具体数据请参见表5。
表5实施例5液晶组合物的组成(wt％)及测试性能
Figure BDA0003087431760000122
Figure BDA0003087431760000131
将本发明实施例1-5的液晶组合物用于制备调光镜片，将实施例1-5制备的液晶组合物采用真空灌晶方式，填充于4μm/6μm镜片空盒两基板之间，在室温下进行抽真空灌晶，灌晶后采用UV封口，在紫外光光照强度为1mw/cm3，365nm波长下照射30min，使其聚合物光固化完成。
本发明的液晶组合物应用在预防近视眼镜的镜片中，在清空态和雾态下切换起到提示使用者坐姿不正，使用该液晶材料，在紫外光照射下，RM(反应性单体)分子产生一定的网络。由于RM分子在初始排列时的折射率与液晶分子一致，此时镜片保持清空态(透明)，如图1所示。对镜片施加电时，液晶分子与聚合物的折射率不同，因此产生雾态(模糊)，如图2所示。
图1-2中，液晶空盒的基本构成包括玻璃基板1、ITO导电层2、PI层配向膜3、液晶层4、PI层5、ITO导电层6和玻璃基板7，液晶材料中的聚合物网络8，作用于液晶显示，使雾度增大。
上述实施例中仅仅举出本发明液晶组合物部分的实施例，虽然仅给出了5个实施例，但在本发明的范围内，可以在上述实施例的基础上进行调整和修改，均能达到目的。

Claims (10)

1.一种液晶组合物，其特征在于：包含一种或多种通式Ⅰ所示的化合物，一种或多种通式Ⅱ所示的化合物和一种或多种通式Ⅲ所示的化合物；
通式Ⅰ-Ⅲ所示的化合物为：
Figure FDA0003087431750000011
通式Ⅰ中，R1表示碳原子数为2-6的直链烷基、环烷基或烷氧基，或者碳原子数为2～5的链烯基；R2表示碳原子数为2～5的链烯基或烷氧基、氰基或F；A1、A2和A3分别表示环己烷或苯环；Y1～Y4表示H、F或氰基；N表示0或1；
通式Ⅱ中，R3表示碳原子数为2-6的直链烷基；R4表示碳原子数为1-6直链烷基、氰基或碳原子数为2-5的链烯基；A4、A5和A6分别表示环己烷或苯环；Z1表示乙炔、乙烯基、酯基或二氟甲氧基；Y5～Y12表示氟、氰基或氢；
通式Ⅲ中，R5表示碳原子数为1-6的直链烷基；R6为碳原子数为2-6直链烷基、氰基或碳原子数为2-5的链烯基；A7和A8分别表示环己烷或苯环；Z2表示乙炔、乙烯基、酯基或二氟甲氧基；Y13～Y16表示氟、氰基或氢。
2.根据权利要求1所述的的液晶组合物，其特征在于：所述通式Ⅰ所示的化合物包含通式Ⅰ-A-1到Ⅰ-F所示的化合物中的一种或者多种：
Figure FDA0003087431750000021
其中，C1、C5和C6各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基；C2～C4各自独立表示碳原子数为1～5的直链烷基或碳原子数为2～5的链烯基。
3.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所示的化合物包含通式Ⅱ-A、Ⅱ-B和Ⅱ-C所示的化合物中的一种或者多种：
Figure FDA0003087431750000022
其中，C7～C9各自独立地表示碳原子数为1～7的直链烷基。
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Ⅲ所示的化合物包含通式Ⅲ-A至Ⅲ-D所示的化合物中的一种或者多种：
Figure FDA0003087431750000031
其中，C10～C13各自独立地表示碳原子数为1～7的直链烷基。
5.根据权利要求1中任一项所述的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，通式Ⅰ所示的化合物的质量为35～60％，通式Ⅱ所示的化合物的质量为30～50％，通式Ⅲ所示的化合物的质量为5～20％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，还包含通式Ⅳ-A和通式Ⅳ-B所示的聚合物中的一种或两种，所述聚合物的质量为所有单体化合物总质量的6～15％；
通式Ⅳ-A和通式Ⅳ-B所示的聚合物为：
Figure FDA0003087431750000032
7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，还包含具有通式Ⅴ所示的光引发剂，光引发剂的质量为所有单体化合物总质量的0.3-0.6％；
通式Ⅴ所示的光引发剂为：
Figure FDA0003087431750000033
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，还包含手性剂CB15、S/R811、S/R1011、S/R2011和S/R5011中的一种或多种，手性剂的加入量是所有单体化合物总质量的0.2-1％；
所述手性剂的结构为：
Figure FDA0003087431750000041
9.根据权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物在制备预防近视眼镜中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：用权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物制备液晶显示镜片，采用真空灌晶方式，在室温下进行抽真空灌晶，灌晶后采用UV封口，然后进行UV曝光，制得调光镜片。
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