一種末端含有環(huán)烷基的液晶組合物及其應(yīng)用

一種末端含有環(huán)烷基的液晶組合物及其應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液晶組合物，具體涉及一種向列相液晶組合物，更具體地涉及一種末端含有環(huán)烷基的液晶組合物及其應(yīng)用；本發(fā)明所提供的液晶組合物具有快的響應(yīng)時間，用于液晶顯示器中可提升液晶顯示器的響應(yīng)速度。

背景技術(shù)

近年來，LCD顯示器作為最主流的顯示器，已廣泛用于各種產(chǎn)品中，其中負(fù)性液晶顯示器因為其獨有的高透過率特性，廣泛用于手機、筆記本電腦、平板電腦、電腦顯示器、電視等方面。

目前，負(fù)性液晶顯示器存在的主要劣勢為響應(yīng)速度較慢，低溫互溶性較差，如何改善響應(yīng)速度并改善低溫互溶性成為負(fù)性液晶顯示器的重要課題，通過研究發(fā)現(xiàn)，液晶的旋轉(zhuǎn)粘度降低有助于改善液晶分子的響應(yīng)速度，但是液晶的低溫互溶性難以得到保障。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種末端含有環(huán)烷基的液晶組合物，該液晶組合物具有低旋轉(zhuǎn)粘且低溫互溶性好，以此實現(xiàn)改善液晶顯示器響應(yīng)速度與使用溫度的目的，同時該液晶組合物具有負(fù)的介電各向異性，用于液晶顯示器中具有更高的透過率和具有改善液晶顯示器閃爍的效果。

本領(lǐng)域公知，降低液晶組合物的清亮點可以實現(xiàn)降低旋轉(zhuǎn)粘度的目的，但是隨著清亮點的降低，可導(dǎo)致顯示器使用溫度上限降低；而本發(fā)明所提供的液晶組合物一方面具有高的清亮點，另一方面具有低的旋轉(zhuǎn)粘度，從而有效改善液晶顯示器的響應(yīng)速度，同時本發(fā)明所提供的液晶組合物具有良好的低溫互溶性，可以更好的適應(yīng)于各類使用環(huán)境中。

具體而言，所述液晶組合物包括通式I所代表的化合物中的至少一種，通式II所代表的化合物中的至少一種；

其中，通式I中，L1代表S或O；R1代表C6～C12的直鏈烷基；X代表

通式II中，R2、R3各自獨立地代表C1～C12的直鏈烷基、C1～C12的直鏈烷氧基或C2～C12的直鏈烯基；a代表0或1；A1代表

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，通式I所代表的化合物選自式I-1～式I-12中的一種或多種：

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，通式II所代表的化合物選自式IIA～式IIF中的一種或多種：

進(jìn)一步的，通式II所代表的化合物選自式IIA1～式IIF48中的一種或多種：

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述液晶組合物還包括通式III所代表的化合物中的至少一種；

其中，R4、R5各自獨立地代表C1～C12的直鏈烷基、C1～C12的直鏈烷氧基或C2～C12的直鏈烯基，A2、A3各自獨立地代表反式1，4-環(huán)己基或1，4-亞苯基。

本發(fā)明提供的通式III所代表的化合物為中性兩環(huán)結(jié)構(gòu)化合物，該類化合物具有非常低的旋轉(zhuǎn)粘度，對于降低液晶組合物的旋轉(zhuǎn)粘度非常有效。

優(yōu)選地，通式III所代表的化合物選自式IIIA～式IIIC中的一種或多種：

更優(yōu)選地，通式III所代表的化合物選自式IIIA1～式IIIC24中的一種或多種：

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述液晶組合物還包括通式IV所代表的化合物中的至少一種；

其中，R6、R7各自獨立地代表C1～C12的直鏈烷基、C1～C12的直鏈烷氧基或C2～C12的直鏈烯基；A4代表反式1，4-環(huán)己基或1，4-亞苯基；

優(yōu)選地，通式IV所代表的化合物選自式IVA～式IVB中的一種或多種：

其中，R6、R7各自獨立地代表C1～C7的直鏈烷基、C1～C7的直鏈烷氧基或C2～C7的直鏈烯基；

更優(yōu)選地，通式IV所代表的化合物選自式IVA1～式IVB63中的一種或多種：

本發(fā)明的液晶組合物中，除了上述化合物之外，也可以含有常規(guī)的抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑或紅外線吸收劑等。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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。

進(jìn)一步地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

優(yōu)選地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

更優(yōu)選地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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。

進(jìn)一步地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

優(yōu)選地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

進(jìn)一步地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

優(yōu)選地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

進(jìn)一步地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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；

優(yōu)選地，所述液晶組合物包含以下質(zhì)量百分比的組分：

(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。

本發(fā)明提供的液晶組合物通過通式I所代表的化合物提升介電各向異性及降低旋轉(zhuǎn)粘度；通過通式II所代表的化合物提升介電各向異性和改善互溶性；通過添加通式III的化合物降低旋轉(zhuǎn)粘度；通過添加通式IV的化合物提升清亮點；以此實現(xiàn)快速響應(yīng)液晶顯示器所需要的液晶組合物。

本發(fā)明所述液晶組合物的制備方法無特殊限制，可采用常規(guī)方法將兩種或多種化合物混合進(jìn)行生產(chǎn)，如通過在高溫下混合不同組分并彼此溶解的方法制備，其中，將液晶組合物溶解在用于該化合物的溶劑中并混合，然后在減壓下蒸餾出該溶劑；或者本發(fā)明所述液晶組合物可按照常規(guī)的方法制備，如將其中含量較小的組分在較高的溫度下溶解在含量較大的主要組分中，或?qū)⒏魉鶎俳M分在有機溶劑中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后將溶液混合去除溶劑后得到。

本發(fā)明所述液晶組合物具有低的旋轉(zhuǎn)粘度與大的彈性常數(shù)，進(jìn)而具有低的旋轉(zhuǎn)粘度與彈性常數(shù)的比值，其在液晶顯示器中的使用能明顯改善液晶顯示器的響應(yīng)速度，有效地改善顯示效果。

本發(fā)明同時提供上述液晶組合物在液晶顯示器中的應(yīng)用。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

除非另有說明，本發(fā)明中百分比為重量百分比；溫度單位為攝氏度；△n代表光學(xué)各向異性(25℃)；ε∥和ε⊥分別代表平行和垂直介電常數(shù)(25℃，1000Hz)；△ε代表介電各向異性(25℃，1000Hz)；γ1代表旋轉(zhuǎn)粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶組合物的清亮點(℃)；K11、K22、K33分別代表展曲、扭曲和彎曲彈性常數(shù)(p，25℃)。

以下各實施例中，液晶化合物中基團結(jié)構(gòu)用表1所示代碼表示。

表1：液晶化合物的基團結(jié)構(gòu)代碼

以如下化合物結(jié)構(gòu)為例：

表示為：6OSO1B

表示為：3CPW02

以下各實施例中，液晶組合物的制備均采用熱溶解方法，包括以下步驟：用天平按重量百分比稱量液晶化合物，其中稱量加入順序無特定要求，通常以液晶化合物熔點由高到低的順序依次稱量混合，在60～100℃下加熱攪拌使得各組分溶解均勻，再經(jīng)過濾、旋蒸，最后封裝即得目標(biāo)樣品。

以下各實施例中，液晶組合物中各組分的重量百分比及液晶組合物的性能參數(shù)見下述表格。

實施例1

表2：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例2

表3：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例3

表4：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例4

表5：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例5

表6：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例6

表7：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例7

表8：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例8

表9：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例9

表10：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例10

表11：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例11

表12：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例12

表13：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例13

表14：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例14

表15：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例15

表16：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例16

表17：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例17

表18：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例18

表19：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例19

表20：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例20

表21：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例21

表22：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例22

表23：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例23

表24：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例24

表25：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例25

表26：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例26

表27：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

對比例1

表28：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

將實施例1與對比例1所得液晶組合物的各性能參數(shù)值進(jìn)行匯總比較，參見表29。

表29：液晶組合物的性能參數(shù)比較

經(jīng)比較可知：與對比例1相比，實施例1提供的液晶組合物具有大的彈性常數(shù)與更低的旋轉(zhuǎn)粘度，相對于對比例1，實施例1的γ1提升21％左右，γ1/K22提升26％左右，即用于液晶顯示器中可以增加26％左右的響應(yīng)速度。

由以上實施例可知，本發(fā)明所提供的液晶組合物具有低的旋轉(zhuǎn)粘度與大的彈性常數(shù)，用顯示器中可有效改善液晶顯示器的響應(yīng)速度。因此，本發(fā)明所提供的液晶組合物適用于液晶顯示裝置，能夠明顯提升液晶顯示器的響應(yīng)速度特性。

準(zhǔn)備Host液晶，作為母體，具體配方如表30。

表30：Host液晶中各組分的重量百分比

化合物代碼 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

分別將6OSO1B、7OSO1B與3OSO1B、4OSO1B與Host液晶以重量比10％：90％制成混合液晶，各取2g裝在7ml西林瓶中，分別放置于-10℃與-20℃的低溫冰箱中10天后觀察液晶狀態(tài)，進(jìn)行低溫互溶性驗證，具體實驗結(jié)果如表31所示：

表31：各化合物單體與Host混合后低溫觀察結(jié)果

實驗結(jié)果表明6OSO1B與7OSO1B用于混合液晶時低溫互溶性更好，可以在更低溫度下工作，而3OSO1B與4OSO1B低溫互溶性差于6OSO1B與7OSO1B。根據(jù)以上結(jié)果，通式I化合物R1為C6～C12時具有更好的低溫互溶性，因此，本發(fā)明所提供的液晶組合物適用于液晶顯示裝置，能夠明顯擴大液晶顯示器的使用溫度范圍。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。