TWI796263B

TWI796263B - 一種液晶組合物及包含其的空間光調製器

Info

Publication number: TWI796263B
Application number: TW111126715A
Authority: TW
Inventors: 趙建芳; 馬文陽
Original assignee: 大陸商江蘇和成顯示科技有限公司
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2023-03-11
Also published as: CN115703969A; TW202309250A

Abstract

本發明提供一種液晶組合物及包含其的空間光調製器，所述液晶組合物包含至少一種式I的化合物以及至少一種式II的化合物；通過液晶成分的相互協同，使液晶組合物在維持適當的清亮點、適當的光學各向異性和適當的VHR（UV）的前提下，具有較高的介電各向異性、較大的光學各向異性、較低的流動黏度、較小的低溫儲存相變點、較小的延遲量和較低的驅動電壓，適合用於對溫度使用範圍、回應速度、功耗要求高的液晶顯示器件中，尤其適用於空間光調製器中，使空間光調製器的驅動電壓和能耗更低，介電損耗小，適應的溫度範圍廣，光調製能力強，畫面顯示靈敏，信賴性高，更加節約環保。

Description

一種液晶組合物及包含其的空間光調製器

本發明屬於液晶材料技術領域，具體涉及一種液晶組合物及包含其的空間光調製器。

隨著液晶顯示技術的日益成熟，液晶材料也越來越多的開始應用到其他領域。其中，基於液晶的電光效應製造出的液晶空間光調製器，將入射光的複振幅資訊通過載入在其上的一維或二維分佈場上以對資訊進行有效地重構，對光波前達到即時控制的目的。液晶空間光調製器以可程式設計、無機械慣性、即時、回應速度快等諸多優點，成為理想的光學波前控制元件。

液晶空間光調製器可以看作是一種可程式設計DOE，可程式設計特性避免了普通DOE結構單一，加工工藝要求高的缺點。基於液晶空間光調製器的DOE，無需複雜費時的加工製造過程，只需要通過電腦程式設計，對生成的灰度圖像直接載入，便可靈活實現對入射光波前的即時調製。

液晶空間光調製器根據不同的標準，可以有不同的分類：（1）根據入射光與出射光的方向不同，可以分為透射型和反射型；光通過反射型液晶空間光調製器相當於光在液晶層中受到了兩次調製，減小了液晶層的厚度，提高回應速度，但缺點是通常需要使用分光棱鏡，以使入射光和出射光在空間上分離開來。（2）根據控制信號的不同，可分為電定址型和光定址型。（3）根據調製物件的不同，可以分為振幅型和相位型。振幅型液晶空間光調製器主要通過控制光的透射率調製入射光的強度，廣泛應用於投影和液晶顯示方面；相位型液晶空間光調製器主要調製入射光的相位分佈情況。理論上來說，純相位液晶空間光調製器對光強無損耗，對遠距離傳輸和減少光損耗有著重要的意義，廣泛應用於波前校正系統。在波前控制過程中，相位資訊往往比振幅資訊包含更多有價值的成分，純相位調製將相位資訊控制在0-2π範圍內。在光學資訊處理領域，通過純相位波前即時控制，可以簡化工作，滿足特殊要求，可以根據實際需要對其進行靈活的設計。

空間光調製器由於其液晶單元不夠極致的限制，其延遲量較大，顯示畫面遲緩，信賴性低；驅動電壓高，所需功耗較大；適應的溫度範圍較小，在較低或較高溫度下，液晶單元調製能力就會變弱，大大影響用戶的體驗。

研究表明，一種具有小的延遲量和低功耗液晶顯示器件，尤其是在空間光調製器中，其液晶材料的回應時間是必要的，而回應時間與液晶的黏度、介電、LCD驅動電壓、液晶層厚度相關：開態時間T _on：

；關態時間T _off：

；其中，C ₁和C ₂為常數，△ε為液晶的介電各向異性值，η為黏度，d為液晶層厚度；由此可見，具有低黏度的液晶具有更快的回應時間。另外，減小液晶層厚度也可以加快回應時間，延遲量△n × d是定值，需要更小的液晶層厚度d，這就需要液晶具有更大的折射率各向異性△n。

含有介電各向異性的絕對值大的液晶組合物的液晶顯示元件能夠降低基礎電壓值、降低驅動電壓，並能進一步降低消耗電功率，但介電各向異性的絕對值大會使液晶的黏度較大和穩定性較差。

含有較低閾值電壓的液晶組合物的液晶顯示元件能夠有效的降低顯示的功耗，特別是在消耗品，類似手機，平板電腦等可擕式電子產品有更長的續航時間。然而具有較低的閾值電壓（一般含有大介電極性基團）的液晶組合物其分子的有序度低，反映液晶分子有序度的K _ave值也會降低，從而影響到液晶材料的漏光和對比度，兩者通常難以兼顧。

黏度小的液晶組合物可提高液晶顯示元件的回應速度。當液晶顯示元件的回應速度快時，可適用於動畫顯示。另外，向液晶顯示元件的液晶盒內注入液晶組合物時，可縮短注入時間，能夠提高作業性。旋轉黏度γ ₁直接影響液晶加電後的回應時間，上升時間（τ _on）和下降時間（τ _off）都與液晶的旋轉黏度γ ₁成正比關係，上升時間（τ _on）由於與液晶盒和驅動電壓有關，可以通過加大驅動電壓的方法與降低液晶盒盒厚來調節；而下降時間（τ _off）與驅動電壓無關，主要是與液晶的彈性常數與液晶盒的盒厚有關，盒厚趨薄會降低下降時間（τ _off），而不同顯示模式下，液晶分子的運動方式不一樣，TN、IPS、VA三種模式分別與平均彈性常數K、扭曲彈性常數、彎曲彈性常數成反比關係。

CN102858918A等現有技術公開了較低功耗、較快回應的液晶組合物，但現有技術的液晶組合物存在環保問題（如含氯化合物的使用）、使用壽命短（如UV或熱穩定性差）、對比度低（如日光下顯示幕幕泛白）等問題，而且無法兼顧不同器件中要求適當的光學各向異性、適當的介電各項異性、高的電壓保持率、抗UV穩定及高溫穩定的性能均衡問題，不能同時滿足各方面指標。從液晶材料的製備角度出發，液晶材料的各項性能是互相牽制影響的，某項性能指標的提升可能會使其他性能發生變化。因此，製備各方面性能都合適的液晶材料往往需要創造性勞動。

液晶材料是液晶顯示器的重要組成部分，而目前全球液晶顯示器具有很大的市場需求，多用於電子電器產品中，但其生命週期較短。較短的生命週期自然存在廢棄污染等問題，在如今綠色環保問題日益受到社會各界的重視的情況下，如若能從源頭控制，即在液晶材料的調製過程中選擇環保綠色的材質，就能極大降低處理廢棄液晶顯示器時所付出的環境代價。因此，製備各方面性能都合適，又經濟、綠色環保的液晶材料存在很大的難度，尤其是在空間光調製器應用中，對液晶向列相穩定範圍以及更低的驅動電壓需求越為明顯。

基於此，本領域亟待開發具有更低的驅動電壓、更小的延遲量、更寬的液晶向列相穩定範圍、更好的光學各向異性和介電各向異性、且綠色環保的液晶材料，以滿足空間光調製器的性能需求。

針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種液晶組合物及包含其的空間光調製器，所述液晶組合物在具有良好的介電各向異性的基礎上，還具有更低的黏度、更大的光學各向異性、更好的低溫互溶性、更低的延遲量、更低的驅動電壓，使包含其的空間光調製器的驅動電壓和功耗低，介電損耗低，適應的溫度範圍廣，光調製能力強，信賴度高。

為達到此發明目的，本發明採用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種液晶組合物，所述液晶組合物包含：至少一種式I的化合物：

I；以及

至少一種式II的化合物：

II；

其中，R ₁、R ₂和R ₃各自獨立地表示含有1-10個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個）碳原子的直鏈或支鏈烷基，所述含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可分别獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代。 X ₁、X ₂、X ₃和X ₄各自獨立地表示鹵素、-CH ₃或-C ₂H ₅。 Z ₁表示單鍵、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CH ₂O-、-OCH ₂-、-CF ₂O-、-OCF ₂-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH ₂CH ₂-或-CF ₂CF ₂-。 n表示1-3的整數，例如可以為1、2或3；當n表示2或3時，Z ₁相同或不同，環

相同或不同。 m、p、r和s各自獨立地表示0-4的整數，例如可以為0、1、2、3或4。其中，當m表示2、3或4時，X ₁相同或不同；當p表示2、3或4時，X ₂相同或不同；當r表示2、3或4時，X ₃相同或不同；當s表示2、3或4時，X ₄相同或不同。

本發明中，“可分別獨立地被……替代”指的是可以被替代，也可以不被替代，即，替代或不被替代，均屬於本發明的保護範圍之內；“可分別獨立地被……取代”同理；而且，“替代”和“取代”的位置是任意的。

本發明中，基團一側或兩側的短直線均代表接入鍵，不代表甲基；例如

兩側的短直線。

本發明中，所述鹵素包括氟、氯、溴或碘等；下文涉及到相同描述時，均具有相同的含義。

本發明提供的液晶組合物是一種正性液晶組合物，式I的化合物與式II的化合物的相互協同，使液晶組合物具有更高的介電常數、更大的折射率、更低的流動黏度、更好的低溫互溶性、更大的光學各向異性、更小的延遲量、更低的驅動電壓、更高的VHR（UV，UV光照射後的電壓保持率），適合用於對延遲量要求高和光學各向異性較高的液晶顯示器件中，尤其適用於空間光調製器中，使空間光調製器的驅動電壓和能耗更低，介電損耗小，適應的溫度範圍廣，光調製能力強，畫面顯示靈敏，信賴性高，而且更加節約環保。

在一個優選技術方案中，所述m和p各自獨立地表示0、1或2。

在一個優選技術方案中，所述X ₁和X ₂各自獨立地表示-F或-CH ₃。

在一個優選技術方案中，所述Z ₁表示單鍵或-C≡C-。

在一個優選技術方案中，所述式I的化合物選自由如下化合物組成的組：

	I-1；
	I-2；
	I-3；
	I-4；
	I-5；
	I-6；
	I-7；以及
	I-8。

在一個優選技術方案中，所述R ₁表示含有1-10個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個）碳原子的直鏈或支鏈烷基、含有2-10個（例如2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個）碳原子的直鏈或支鏈烯基、含有1-9個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個或9個）碳原子的直鏈或支鏈烷氧基。

在一個優選技術方案中，所述R ₁表示含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈烷基。

在一個優選技術方案中，為了獲得更大的光學各向異性、更低的黏度、更好的低溫互溶性、更低的驅動電壓和更小的延遲量，所述液晶組合物中包含至少一種Z ₁表示單鍵的式I的化合物和/或至少一種Z ₁表示-C≡C-的式I的化合物。

在一個優選技術方案中，為了獲得更大的光學各向異性、更低的黏度、更好的低溫互溶性、更低的驅動電壓和更小的延遲量，所述液晶組合物中包含至少一種式I-1的化合物和/或至少一種式I-4的化合物。

在一個優選技術方案中，為了獲得更大的光學各向異性、更低的黏度、更好的低溫互溶性、更低的驅動電壓和更小的延遲量，所述液晶組合物中包含至少一種式I-2的化合物和/或至少一種式I-8的化合物。

在一個優選技術方案中，所述X ₃和X ₄各自獨立地表示-F或-CH ₃。

在一個優選技術方案中，所述r和s各自獨立地表示0、1或2。

在一個優選技術方案中，所述式II的化合物選自由如下化合物組成的組：

	II-1；
	II-2；
	II-3；
	II-4；
	II-5；以及
	II-6。

在一個優選技術方案中，所述R ₂和R ₃各自獨立地表示含有1-10個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個）碳原子的直鏈或支鏈烷基、含有2-10個（例如2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個）碳原子的直鏈或支鏈烯基、含有1-9個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個或9個）碳原子的直鏈或支鏈烷氧基。

在一個優選技術方案中，所述R ₂和R ₃各自獨立地表示含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈烷基。

在一個優選技術方案中，為了獲得更大的光學各向異性、更低的黏度、更好的低溫互溶性、更低的驅動電壓、更小的延遲量、更高的VHR（UV），所述液晶組合物中包含至少一種式II-1的化合物和/或至少一種式II-2的化合物。

在一個優選技術方案中，調整式I的化合物的含量以使包含其的液晶組合物具有較大的折射率和光學各向異性、較大的介電常數、較小的黏度、較低的延遲量、較小的驅動電壓、較好的低溫互溶性。

在一個優選技術方案中，所述液晶组合物中式I的化合物的品質百分含量為0.1-90%，例如可以為0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%或90%，以及上述點值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值，進一步優選為20-90%。

在一個優選技術方案中，調整式II的化合物的含量以使包含其的液晶組合物具有較大的折射率和光學各向異性、較大的介電常數、較小的黏度、較低的延遲量、較小的驅動電壓、較好的低溫互溶性。

在一個優選技術方案中，所述液晶组合物中式II的化合物的品質百分含量為0.1-50%，例如可以為0.3%、0.5%、0.8%、1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%、30%、32%、35%、38%、40%、42%、45%或48%，以及上述點值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

在一個優選技術方案中，所述液晶組合物中還包含至少一種式M的化合物：

M。

其中，R _M1和R _M2各自獨立地表示含有1-12個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個或12個）碳原子的直鏈或支鏈烷基、

、

或

；所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代。環

、環

和環

各自獨立地表示

或

；所述

中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可被-O-替代，一個或至少兩個環中單鍵可被双键替代；所述

中的一個或至少兩個環中-CH=可被-N=替代，至多一個-H可被鹵素取代。 Z _M1和Z _M2各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH ₂O-、-OCH ₂-、-C≡C-、-CH=CH-、-CH ₂CH ₂-或-(CH ₂) ₄-。 n _M表示0、1或2。當n _M表示2時，環

相同或不同，Z _M2相同或不同，且Z _M2不同時為-C≡C-。

在一個優選技術方案中，所述式M的化合物選自由如下化合物組成的組：

	M-1；
	M-2；
	M-3；
	M-4；
	M-5；
	M-6；
	M-7；
	M-8；
	M-9；
	M-10；
	M-11；
	M-12；
	M-13；
	M-14；
	M-15；
	M-16；
	M-17；
	M-18；
	M-19；
	M-20；
	M-21；
	M-22；
	M-23；
	M-24；
	M-25；
	M-26；
	M-27；
	M-28；
	M-29；
	M-30；
	M-31；
	M-32；以及
	M-33。

在一個優選技術方案中，所述式M的化合物包含式M-1的化合物、式M-2的化合物、式M-6的化合物、式M-10的化合物、式M-12的化合物、式M-16的化合物、式M-19的化合物、式M-21的化合物、式M-25的化合物、式M-28的化合物、式M-30的化合物、式M-31的化合物或式M-32的化合物中的任意一種或至少兩種的組合。

在一個優選技術方案中，所述R _M1和R _M2各自獨立地表示含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈烷基、含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈烷氧基、含有2-8個（例如2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈烯基。

在一個優選技術方案中，調整式M的化合物的含量以使包含其的液晶組合物具有更好的低溫互溶性、較大的光學各向異性、較大的介電常數、較小的黏度、較低的延遲量、較小的驅動電壓。

在一個優選技術方案中，所述液晶组合物中式M的化合物的品質百分含量為0.1-40%，例如可以為0.3%、0.5%、0.8%、1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%、30%、32%、35%或38%，以及上述點值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

在一個優選技術方案中，所述液晶组合物中還包含至少一種式A-1和/或式A-2的化合物：

	A-1；
	A-2。

其中，R _A1和R _A2各自獨立地表示含有1-12個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個或12個）碳原子的直鏈或支鏈烷基、

、

或

；所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代。環

、環

、環

和環

各自獨立地表示

、

或

；所述

、

中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可被-O-替代，一個或至少兩個環中單鍵可被雙鍵替代；所述

、

中的一個或至少兩個環中-CH=可被-N=替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可被-F、-Cl或-CN取代。 Z _A11、Z _A21和Z _A22各自獨立地表示單鍵、-CH ₂CH ₂-、-CF ₂CF ₂-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH ₂O-或-OCH ₂-。 L _A11、L _A12、L _A13、L _A21和L _A22各自獨立地表示-H、鹵素、未取代或鹵代的含有1-3個（例如1個、2個或3個）碳原子的直鏈烷基。 X _A1和X _A2各自獨立地表示鹵素、-CN、含有1-5個（例如1個、2個、3個、4個或5個）碳原子的鹵代烷基、含有1-5個（例如1個、2個、3個、4個或5個）碳原子的鹵代烷氧基、含有2-5個（例如2個、3個、4個或5個）碳原子的鹵代烯基或含有2-5個（例如2個、3個、4個或5個）碳原子的鹵代烯氧基。 n _A11和n _A2各自獨立地表示0、1、2或3；當n _A11表示2或3時，環

相同或不同，Z _A11相同或不同；當n _A2表示2或3時，環

相同或不同，Z _A21相同或不同。 n _A12表示1或2；当n _A12表示2时，环

相同或不同。

在一個優選技術方案中，所述式A-1的化合物選自由如下化合物組成的組：

	A-1-1；
	A-1-2；
	A-1-3；
	A-1-4；
	A-1-5；
	A-1-6；
	A-1-7；
	A-1-8；
	A-1-9；
	A-1-10；
	A-1-11；
	A-1-12；
	A-1-13；
	A-1-14；
	A-1-15；
	A-1-16；
	A-1-17；以及
	A-1-18。

其中，R _A1表示含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈或支鏈烷基；所述含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代。 R _v和R _w各自獨立地表示-CH ₂-或-O-。 L _A11、L _A12、L _A11'、L _A12'、L _A14、L _A15和L _A16各自獨立地表示-H或-F。 L _A13和L _A13'各自獨立地表示-H或-CH ₃。 X _A1表示-F、-CF ₃或-OCF ₃。 v和w各自獨立地表示0或1。

在一個優選技術方案中，所述式A-2的化合物選自由如下化合物組成的組：

	A-2-1；
	A-2-2；
	A-2-3；
	A-2-4；
	A-2-5；
	A-2-6；
	A-2-7；
	A-2-8；
	A-2-9；
	A-2-10；
	A-2-11；
	A-2-12；
	A-2-13；
	A-2-14；
	A-2-15；
	A-2-16；
	A-2-17；
	A-2-18；
	A-2-19；以及
	A-2-20；

其中，R _A2表示含有1-8個（例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個）碳原子的直鏈或支鏈烷基；所述含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH ₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代。 L _A21、L _A22、L _A23、L _A24和L _A25各自獨立地表示-H或-F。 X _A2表示-F、-CN、-CF ₃、-OCF ₃或-CH ₂CH ₂CH=CF ₂。

在一個優選技術方案中，所述式A-2的化合物包括式A-2-3的化合物、式A-2-4的化合物或式A-2-10的化合物中的任意一種或至少兩種的組合。

在一個優選技術方案中，調整式A-1的化合物的含量以使包含其的液晶組合物具有較大的介電各向異性、較長的低溫儲存時間、較低的流動黏度。

在一個優選技術方案中，所述液晶組合物中式A-1的化合物的品質百分含量為0.1-30%，例如可以為0.3%、0.5%、0.8%、1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%或28%，以及上述點值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

在一個優選技術方案中，調整式A-2的化合物的含量以使包含其的液晶組合物具有較大的介電各向異性、較長的低溫儲存時間、較低的流動黏度。

在一個優選技術方案中，所述液晶組合物中式A-2的化合物的品質百分含量為0.1-30%，例如可以為0.3%、0.5%、0.8%、1%、3%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%或28%，以及上述點值之間的具體點值，限於篇幅及出於簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述範圍包括的具體點值。

除上述化合物以外，本發明的液晶組合物也可通常的向列型液晶、近晶型液晶、膽固醇型液晶、聚合性單體或添加劑等。

在一個優選技術方案中，所述液晶組合物中還包括至少一種添加劑。

在一個優選技術方案中，所述添加劑包括摻雜劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑或光穩定劑中的任意一種或至少兩種的組合。

如下顯示優選加入到本發明的液晶組合物中的可能的摻雜劑：

	C 15；
	CB 15；
	CM 21；
	R/S-811；
	CM 44；
	CM 45；
	CM 47；
	CN；
	R/S-1011；
	R/S-2011；
	R/S-3011；
	R/S-4011；以及
	R/S-5011。

在本發明的一些實施方案中，摻雜劑占液晶組合物的重量百分比為0%-5%；優選地，摻雜劑占液晶組合物的重量百分比為0.01%-1%。

另外，本發明的液晶組合物中所使用的抗氧化劑、光穩定劑等添加劑優選以下物質：

其中，n表示1-12的正整數。

優選地，光穩定劑選自如下所示的光穩定劑：

在本發明的一些實施方案中，光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0%-5%；優選地，光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0.01%-1%；更優選地，光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0.01%-0.1%。

第二方面，本發明提供一種空間光調製器，所述空間光調製器包括設有電路的基板和光調製元件，所述光調製元件包括液晶層，所述液晶層的材料包括如第一方面所述的液晶組合物。

在一個優選技術方案中，所述基板包括單晶矽基板。

在一個優選技術方案中，所述光調製元件包括依次設置的鋁電極層、第一取向層、液晶層、第二取向層、透明電極和透明層；所述鋁電極層設置於靠近基板的一側。

示例性地，所述空間光調製器的結構示意圖如圖1所示，包括設有電路的基板10（電路設於基板中，圖1中未示出）和光調製元件20；所述光調製元件20包括依次設置的鋁電極層21、第一取向層22、液晶層23、第二取向層24、透明電極25和透明層26；其中，所述液晶層23中包含如第一方面所述的液晶組合物。

在一個優選技術方案中，所述鋁電極層21包括由鋁電極單元211構成的陣列，任意相鄰的2個鋁電極單元211之間通過空隙212隔開。

相對於現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明提供的液晶組合物中，通過液晶組分的相互協同，使液晶組合物在清亮點適宜的前提下，具有更高的介電各向異性、更大的折射率和光學各向異性、更低的流動黏度、更好的低溫互溶性、更小的延遲量和更低的驅動電壓，適合用於對延遲量要求高和光學各向異性較高的液晶顯示器件中，尤其適用於空間光調製器中，使空間光調製器的驅動電壓和能耗更低，介電損耗小，適應的溫度範圍廣，光調製能力強，畫面顯示靈敏，信賴性高，更加節約環保。

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。

為便於表達，以下各實施例及對比例中，液晶組合物中各組分的基團結構用表1所列的代碼表示：表1

基團的單元結構	代碼	基團名稱
	C	1,4-亞環己基
	P	1,4-亞苯基
	P(1)	2-甲基-1,4-亞苯基
	G	2-氟-1,4-亞苯基
	U	2,6-二氟-1,4-亞苯基
-CF ₂O-	Q	二氟醚基
-COO-	E	酯橋基
-O-	O	氧取代基
-F	F	氟取代基
-NCS	NCS	異硫氰酸酯基
-CN	N	氰基
-CH=CH-/-CH=CH ₂	V	乙烯基
-C≡C-	T	乙炔基
	V(2F)	二氟烯基
-C _nH _2n+1/-C _nH _2n-	n（n表示1-12的正整數）	直鏈烷基/直鏈亞烷基

以如下結構式的化合物為例：

，該結構式用表1所列代碼表示，則可表達為：nPTGUNCS；其中，P代表1,4-亞苯基，T代表乙炔基，G代表2-氟-1,4-亞苯基，U代表2,6-二氟-1,4-亞苯基，NCS代表異硫氰酸酯基，n代表左端烷基的碳原子數，例如n為“2”，即表示該烷基為乙基。

以下實施例及對比例中測試專案的簡寫代號如下：

Cp	清亮點（向列相-各向同性相轉變溫度，℃）
Δn	光學各向異性（589 nm，25℃）
Δε	介電各向異性（1 kHz，25℃）
Tc	低溫存儲相變點（即向列相下限溫度，℃）
η	流動黏度（mm ²•s ^-1，25℃）
Vth	驅動電壓（V，25℃）
γ	延遲量（ms，25℃）
VHR（UV）	UV光照射後的電壓保持率（%，25℃）

其中， Cp：通過MP70熔點儀測得； Δn：使用阿貝折光儀在鈉光燈（589 nm）光源下、25℃測試得到； Δε：Δε=ε _∥-ε _⊥，其中，ε _∥為平行于分子軸的介電常數，ε _⊥為垂直于分子軸的介電常數，測試條件：25℃、1 kHz，測試盒為TN型、盒厚7 μm； Tc：將具有向列相的液晶放在玻璃瓶中，分別在0℃、-10℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃的溫度下保存在冰箱中，然後觀察10天的低溫情況；如：當樣品在-20℃呈向列相而在-25℃變為晶體或近晶狀態，則Tc＜-20℃；當樣品在-10℃變為晶體或近晶狀態，則Tc＞10℃； η：使用Brookfield椎板黏度計測試得到，測試溫度為25℃； Vth：使用DMS 505測試儀測試得到，測試條件：TN液晶盒，盒厚7 μm，測試頻率為60 Hz，測試波形為方形； γ：使用DMS 505液晶顯示幕光學測量系統測試得到，測試條件：TN型測試盒，25℃，盒厚7.0 μm； VHR（UV）：使用TOY06254型液晶物性評價系統測試得；使用波長為365 nm、能量為6000 mJ/cm ²的光照射液晶後測試，測試溫度65℃，測試電壓為5 V，測試頻率為6 Hz。

以下的實施例中所採用的化合物，均可以通過公知的方法進行合成，或者通過商業途徑獲得。這些合成技術是常規的，所得到各液晶組合物經測試符合電子類化合物標準。

按照以下實施例中各液晶組合物的配比製備液晶組合物。液晶組合物的製備是按照本領域的常規方法進行的，如採取加熱、超聲波、懸浮等方式按照規定比例混合制得。

實施例1

一種液晶組合物，組分及性能參數如表2所示：表2

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CCEPC4	5	Tc	＜-30℃
3CCEPC3	5	Δn	0.35
3PTPUNCS	4	Cp	122
7PGNCS	7	Δε	10.5
3PPUNCS	5	Vth	1.92
5PPUNCS	5	γ	9.3
V2PGP2	6	η	41
V2PGPF	6	VHR（UV）	96.67
4UTGTP5	10
3UTGTP5	10
3UTP(1)TP2	10
4UTP(1)TP2	10
3CPO2	12
5CCV	5

本實施例還提供一種空間光調製器，結構示意圖如圖1所示，包括設有電路的基板10（電路設於基板中，圖1中未示出，基板為單晶矽基板）和光調製元件20；所述光調製元件20包括依次設置的鋁電極層21、第一取向層22、液晶層23、第二取向層24、透明電極25和透明層26，鋁電極層21包括由鋁電極單元211構成的陣列，任意相鄰的2個鋁電極單元211之間通過空隙212隔開；所述液晶層23的材料為本實施例提供的液晶組合物。

對比例1

一種液晶組合物，組分及性能參數如表3所示：表3

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CCEPC4	5	Tc	＞-10℃
3CCEPC3	5	Δn	0.23
2CPN	4	Cp	117
3CUN	7	Δε	6.5
4CPN	5	Vth	2.56
5CUN	5	γ	13.2
V2PGP2	6	η	56
V2PGPF	6	VHR（UV）	96.99
2UTPP3	10
3UTPP2	10
3UTPP4	10
4UTPP3	10
3CPO2	12
5CCV	5

本對比例還提供一種空間光調製器，其與實施例1中的空間光調製器的區別僅在於，液晶層的材料為本對比例提供的液晶組合物。

對比例2

一種液晶組合物，組分及性能參數如表4所示：表4

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CCEPC4	5	Tc	＞-10℃
3CCEPC3	5	Δn	0.3
2CPN	4	Cp	128
3CUN	7	Δε	6.5
4CPN	5	Vth	2.56
5CUN	5	γ	14
V2PGP2	6	η	59
V2PGPF	6	VHR（UV）	96.32
4UTGTP5	10
3UTGTP5	10
3UTP(1)TP2	10
4UTP(1)TP2	10
3CPO2	12
5CCV	5

對比例3

一種液晶組合物，組分及性能參數如表5所示：表5

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CCEPC4	5	Tc	＞-10℃
3CCEPC3	5	Δn	0.31
3PTPUNCS	4	Cp	123
7PGNCS	7	Δε	9.5
3PPUNCS	5	Vth	2.21
5PPUNCS	5	γ	12.9
V2PGP2	6	η	52
V2PGPF	6	VHR（UV）	96.91
2UTPP3	10
3UTPP2	10
3UTPP4	10
4UTPP3	10
3CPO2	12
5CCV	5

由實施例1與對比例1-3的比較可知，本發明的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點和適當的VHR（UV）的情況下，具有較高的介電各向異性、較低的驅動電壓、較小的延遲量、較低的流動黏度以及較好的低溫存儲相變點。使得包含其的空間光調製器件具有較寬的溫度使用範圍、較快的回應速度和較低的能耗。

實施例2

一種液晶組合物，組分及性能參數如表6所示：表6

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CCEPC4	5	Tc	＜-25℃
3CCEPC3	5	Δn	0.38
3PTPUNCS	7	Cp	120
5PPUNCS	4	Δε	12.5
3PPUNCS	5	Vth	1.74
3PTGNCS	5	γ	8.6
3PTUUNCS	6	η	35
3PTPUNCS	6	VHR（UV）	96.72
4UTGTP5	10
3UTGTP5	10
2PTGUNCS	10
3PTUNCS	10
3CPO2	12
5CCV	5

本實施例還提供一種空間光調製器，其與實施例1中的空間光調製器的區別僅在於，液晶層的材料為本實施例提供的液晶組合物。

實施例3

一種液晶組合物，組分及性能參數如表7所示：表7

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
7PGNCS	5	Tc	＜-25℃
5PPUNCS	5	Δn	0.39
3PPUNCS	10	Cp	105
3PTGNCS	10	Δε	14.2
3PTUUNCS	5	Vth	1.58
3PTPUNCS	5	γ	8.5
4UTGTP5	10	η	33
3UTGTP5	10	VHR（UV）	96.99
2PTGUNCS	10
3PTUNCS	10
3CCV	10
V2PTP2V	10

實施例4

一種液晶組合物，組分及性能參數如表8所示：表8

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3UTGTP2	6	Tc	＜-30℃
4UTGTP5	9	Δn	0.4
3UTGTP5	9	Cp	121
3UTP(1)TP2	8	Δε	10.6
4UTP(1)TP2	7	Vth	1.88
4UTP(1)TP3	8	γ	9.3
3PTGNCS	8	η	37
5PTGNCS	8	VHR（UV）	96.42
3PTUNCS	8
5PPUNCS	8
1PGNCS	6
7PGNCS	7
3PTPUNCS	8

實施例5

一種液晶組合物，組分及性能參數如表9所示：表9

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
7PGNCS	5	Tc	＜-30℃
5PGUNCS	5	Δn	0.39
7PGUNCS	5	Cp	113
5PPUNCS	5	Δε	10.1
3PPUNCS	5	Vth	1.89
3PTGNCS	5	γ	9.1
3PTUUNCS	5	η	30
3PTPUNCS	5	VHR（UV）	96.81
4UTGTP5	10
3UTGTP5	10
2PTGUNCS	10
3PTUNCS	10
2PV(2F)PF	5
V2PTP2V	10
3PTGF	5

實施例6

一種液晶組合物，組分及性能參數如表10所示：表10

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
1PGNCS	7	Tc	＜-25℃
3PTGNCS	7	Δn	0.42
5PTGNCS	14	Cp	119
7PTGNCS	9	Δε	15.8
3PTUNCS	7	Vth	1.49
3PPUNCS	6	γ	7.9
4UTGTP5	5	η	30
3UTGTP5	5	VHR（UV）	97.11
3PTUUNCS	5
5PTUUNCS	12
2PTPUNCS	5
3PTPUNCS	3
5PTPUNCS	10
2PTGUNCS	5

實施例7

一種液晶組合物，組分及性能參數如表11所示：表11

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3CEPTP1	5	Tc	＜-30℃
3CEPTP5	5	Δn	0.38
3PTPUNCS	6	Cp	125
3PPUNCS	10	Δε	9.6
3PTGNCS	10	Vth	1.95
3PTUUNCS	5	γ	8.4
V2PGP2	6	η	32
V2PGPF	6	VHR（UV）	96.79
4UTGTP5	10
3UTGTP5	5
3UTP(1)TP2	5
4UTP(1)TP2	10
3CPO2	12
5CCV	5

實施例8

一種液晶組合物，組分及性能參數如表12所示：表12

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3PTUNCS	10	Tc	＜30℃
3PTUUNCS	5	Δn	0.39
2PTGUNCS	10	Cp	125
2PTPUNCS	10	Δε	13.5
3PTPUNCS	10	Vth	1.32
5PTPUNCS	15	γ	7.1
4UTGTP5	8	η	28
3UTGTP5	8	VHR（UV）	97.03
3CCV	6
VCCP1	3
3CPP2V1	3
3PGUQUF	5
3CCO2	5
3CGPC3	2

實施例9

一種液晶組合物，組分及性能參數如表13所示：表13

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
3PTUNCS	10	Tc	＜-35℃
3PTUUNCS	5	Δn	0.39
2PTGUNCS	10	Cp	126
2PTPUNCS	10	Δε	12.9
3PTPUNCS	10	Vth	1.41
5PTPUNCS	15	γ	6.8
3UTP(1)TP2	8	η	25
4UTP(1)TP3	8	VHR（UV）	96.92
3CCV	6
VCCP1	3
4CCECC3	3
4CCEC5	5
3CCO2	5
5CCV1	2

實施例10

一種液晶組合物，組分及性能參數如表14所示：表14

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
7PGNCS	8	Tc	＜-35℃
5PGUNCS	8	Δn	0.34
7PGUNCS	8	Cp	117
5PPUNCS	5	Δε	8.5
3PPUNCS	5	Vth	2.1
3CEPTP1	5	γ	6.5
3CEPTP5	5	η	23
4UTGTP5	10	VHR（UV）	96.81
3UTGTP5	10
5CPTPO1	8
3CPTPO1	8
2CPTPO2	5
2PV(2F)PF	5
V2PTP2V	10

實施例11

一種液晶組合物，組分及性能參數如表15所示：表15

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
7PGNCS	8	Tc	＜-30℃
5PGUNCS	8	Δn	0.4
7PGUNCS	8	Cp	115
5PPUNCS	6	Δε	13.3
3PPUNCS	6	Vth	1.39
3PTGNCS	5	γ	7.8
3PTUUNCS	5	η	25
3PTPUNCS	5	VHR（UV）	96.33
2PTGUNCS	10
3PTUNCS	10
4UTGTP5	10
3UTGTP5	10
1PTPO2	3
3CCEGF	3
3CCEGN	3

實施例12

一種液晶組合物，組分及性能參數如表16所示：表16

組分代碼	重量百分含量（%）	性能參數
7PGNCS	8	Tc	＜-35℃
5PGUNCS	8	Δn	0.41
7PGUNCS	8	Cp	115
5PPUNCS	6	Δε	12.9
3PPUNCS	6	Vth	1.45
3PTGNCS	6	γ	7.2
3PTUUNCS	10	η	24
3PTPUNCS	10	VHR（UV）	96.93
2PTGUNCS	5
3UTP(1)TP2	5
4UTP(1)TP3	5
3UTGTP5	10
1PTPO2	3
5CPTPO1	5
3CPTPO1	5

結合上述實施例及其性能測試可知，本發明提供的液晶組合物中，通過液晶組分的相互協同，使液晶組合物具有適宜的清亮點，Cp為105-126℃，適宜的光學各向異性，Δn为0.34-0.42，適宜的VHR（UV），VHR（UV）為96.33-97.11，更高的介電各向異性，Δε为8.5-15.8，更低的流動黏度，η為23-41 mm ²/s，更小的低溫存儲相變點，可在-25℃至-35℃的低溫下穩定儲存10天以上，延遲量更小，γ為6.5-9.3 ms，驅動電壓低，Vth低至1.32-2.1 V。所述液晶組合物適合用於對溫度使用範圍、回應速度、功耗有較高要求的液晶顯示器件中，尤其適用於空間光調製器中，使空間光調製器的驅動電壓和能耗更低，介電損耗小，適應的溫度範圍廣，光調製能力強，畫面顯示靈敏，信賴性高，更加節約環保。

申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的一種液晶組合物及包含其的空間光調製器，但本發明並不局限於上述工藝步驟，即不意味著本發明必須依賴上述工藝步驟才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明瞭，對本發明的任何改進，對本發明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。

10-設有電路的基板 20-光調製元件 21-鋁電極層 211-鋁電極單元 212-空隙 22-第一取向層 23-液晶層 24-第二取向層 25-透明電極 26-透明層

第1圖，為本發明提供的空間光調製器的結構示意圖。

Claims

一種液晶組合物，其包含：至少一種式I-1~I-4和I-6~I-8的化合物：

至少一種式II的化合物：
其中，R₁、R₂和R₃各自獨立地表示含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈烷基，所述含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；X₃和X₄各自獨立地表示鹵素、-CH₃或-C₂H₅；r和s各自獨立地表示0-4的整數；當r表示2、3或4時，X₃相同或不同；當s表示2、3或4時，X₄相同或不同。
如請求項1所述之液晶組合物，其中，式II的化合物選自由如下化合物組成的組：

；以及
如請求項2所述之液晶組合物，其中，液晶组合物中式I的化合物的重量百分含量為0.1-90%，式II的化合物的重量百分含量為0.1-50%。
如請求項1所述之液晶組合物，其中，該液晶組合物中還包含至少一種式M的化合物：
其中，R_M1和R_M2各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基、
、
或
；所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；環
、環
和環
各自獨立地表示
或
；且
中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可被-O-替代，一個或至少兩個環中單鍵可被雙鍵替代；而
中的一個或至少兩個環中-CH=可被-N=替代，至多一個-H可被鹵素取代；Z_M1和Z_M2各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH₂O-、-OCH₂-、-C≡C-、-CH=CH-、-CH₂CH₂-或-(CH₂)₄-；n_M表示0、1或2；當n_M表示2時，環
相同或不同，Z_M2相同或不同，且Z_M2不同時為-C≡C-。
如請求項4所述之液晶組合物，其中，式M的化合物選自由如下化合物組成的組：

；以及
該液晶組合物中式M的化合物的重量百分含量為0.1-40%。
如請求項1所述之液晶組合物，其中，該液晶组合物中還包含至少一種式A-1和/或式A-2的化合物：

其中，R_A1和R_A2各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基、
、
或
；所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代；環
、環
、環
和環
各自獨立地表示
、
、
或
；且
、
、
中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可被-O-替代，一個或至少兩個環中單鍵可被雙鍵替代；而
、
中的一個或至少兩個環中-CH=可被-N=替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可被-F、-Cl或-CN取代；Z_A11、Z_A21和Z_A22各自獨立地表示單鍵、-CH₂CH₂-、-CF₂CF₂-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH₂O-或-OCH₂-；L_A11、L_A12、L_A13、L_A21和L_A22各自獨立地表示-H、鹵素、未取代或鹵代的含有1-3個碳原子的直鏈烷基；X_A1和X_A2各自獨立地表示鹵素、-CN、含有1-5個碳原子的鹵代烷基、含有1-5個碳原子的鹵代烷氧基、含有2-5個碳原子的鹵代烯基或含有2-5個碳原子的鹵代烯氧基；n_A11和n_A2各自獨立地表示0、1、2或3；當n_A11表示2或3時，環
相同或不同，Z_A11相同或不同；當n_A2表示2或3時，環
相同或不同，Z_A21相同或不同；n_A12表示1或2；當n_A12表示2时，環
相同或不同。
如請求項6所述之液晶組合物，其中，式A-1的化合物選自由如下化合物組成的組：

；以及
其中，R_A1表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基；且含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代；R_v和R_w各自獨立地表示-CH₂-或-O-；L_A11、L_A12、L_A11'、L_A12'、L_A14、L_A15和L_A16各自獨立地表示-H或-F；L_A13和L_A13'各自獨立地表示-H或-CH₃；X_A1表示-F、-CF₃或-OCF₃； v和w各自獨立地表示0或1；並且，式A-2的化合物選自由如下化合物組成的組：

；以及
其中，R_A2表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基；且含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈烷基中的一個或不相鄰的至少兩個-CH₂-可分別獨立地被 -CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；前述基團中的一個或至少兩個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代；L_A21、L_A22、L_A23、L_A24和L_A25各自獨立地表示-H或-F；X_A2表示-F、-CN、-CF₃、-OCF₃或-CH₂CH₂CH=CF₂；該液晶組合物中式A-1的化合物的重量百分含量為0.1-30%；該液晶組合物中式A-2的化合物的重量百分含量為0.1-30%。
一種空間光調製器，其特徵在於：該空間光調製器包括設有電路的基板和光調製元件，該光調製元件包括液晶層，該液晶層的材料包括如請求項1~7中任一項所述之液晶組合物。
如請求項8所述之空間光調製器，其中，該基板包括單晶矽基板，且該光調製元件包括依次設置的鋁電極層、第一取向層、液晶層、第二取向層、透明電極層和透明層；所述鋁電極層設置於靠近基板的一側。