專利名稱：一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示用的液晶組合物。尤其是指一種大光學(xué)各向異性的液晶材料組合物，本發(fā)明所示的大光學(xué)各向異性的液晶材料組合物可用于TN顯示、STN顯示、PDLC顯示及多穩(wěn)態(tài)顯示等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前為止，所描述的各種液晶顯示方式都工作在透明態(tài)-吸收態(tài)或透明態(tài)-反射態(tài)之間，聚合物分散型液晶顯示(Polymer Dispersed Liquid Crystal-PDLC)則工作在散射態(tài)-透明態(tài)之間。形成PDLC的基本方式是將低分子液晶與聚合物粘接劑相混合形成微米級(jí)的液晶微滴，然后在一定條件下形成PDLC膜。
在PDLC顯示中，為了得到足夠大的散射效果，要求液晶的光學(xué)各向異性(Δn)大于0.2，其次要求聚合物材料的折射率(np)與液晶材料的折射率(no)相匹配。折射率(np)和非尋常光光學(xué)各向異性(ne)的差別越大，散射效果越好。在不加電場(chǎng)時(shí)，由于np≠ne，入射光被PDLC膜散射，PDLC膜呈現(xiàn)乳白色。在加電場(chǎng)時(shí)，由于np≈no，光透過(guò)PDLC膜，膜呈透明態(tài)，np與no越接近，膜就越透明。在介電各向異性(Δε)大于0的向列相液晶中，液晶分子隨電場(chǎng)取向，因而液晶分子垂直于PDLC膜。
光學(xué)各向異性(Δn)是液晶化合物的一項(xiàng)重要物理特性。光學(xué)各向異性在很大程度上是受液晶分子中芳香成分和π鍵末端基團(tuán)支配的，因此，這個(gè)性質(zhì)實(shí)際上是與分子的介電各向異性有關(guān)，具有大介電各向異性的分子常常也有大的Δn，但是也有例外的情況存在。在同系列化合物組成的混合物中，Δn常常與組分的濃度成線性關(guān)系。因此一般含氰基、酯基、烷氧基、苯環(huán)或炔鍵的液晶都具有較大的光學(xué)各向異性。普通的TN、STN顯示用混合液晶材料的Δn一般在0.12至0.20之間，TFT顯示用液晶材料的Δn一般在0.065至0.135之間，而PDLC及多穩(wěn)態(tài)顯示用液晶材料的Δn一般需要大于0.20。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光學(xué)各向異性較大的混合液晶材料，其光學(xué)各向異性Δn大于0.20，并具有較寬的向列相溫度范圍。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種大光學(xué)各向異性液晶組合物，該組合物包括 a)選自通式(I)所示的至少一種化合物作為第一組分，所述第一組分的含量為組合物的15～99重量份數(shù)；
在通式(I)中 R11是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基，R12是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基； X1、X2、Y1、Y2為0或1或2的整數(shù)，但不能同時(shí)為0；A為碳碳單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-OCF2-、-C≡C-中的一種；
是
中的一種； L1、L2、L3是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種； b)選自通式(II)所示的至少一種化合物作為第二組分，所述第二組分的含量為組合物的1～60重量份數(shù)；
在通式(II)中，R21是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X3、Y3為0或1或2的整數(shù)；L4、L5是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種；
是
中的一種； c)選自通式(III)所示的至少一種化合物作為第三組分，所述第三組分的含量為組合物的10～80重量份數(shù)；
在通式(III)中，R31是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X4、Y4為0或1或2的整數(shù)；L6、L7、L8、L9是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種；
是
中的一種； d)選自通式(IV)所示的至少一種化合物作為第四組分，所述第四組分的含量為組合物的1～50重量份數(shù)；
在通式(IV)中，R41是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基，R42是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X5、Y5為1或2的整數(shù)；
是
中的一種。
本發(fā)明的一種大光學(xué)各向異性液晶組合物還可以包括 e)手性摻雜劑作為第五組分，所述第五組分的含量為組合物的0-50重量份數(shù)。
上述的手性摻雜劑主要包括但不僅限于以下幾種物質(zhì)
本發(fā)明的各組分的化合物進(jìn)一步優(yōu)選限定如下 組合物的第一組分主要是通式(Ia)～(Ij)所示的化合物
在通式(Ia)～(Ij)中 R1是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基，R2是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
組合物的第二組分主要是通式(IIa)～(IIg)所示的化合物
在通式(IIa)～(IIg)中 R是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
組合物的第三組分主要是通式(IIIa)～(IIIn)所示的化合物
在通式(IIIa)～(IIIn)中 R是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
組合物的第四組分主要是通式(IVa)～(IVb)所示的化合物
在通式(IVa)～(IVb)中 R1是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基，R2是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于 本發(fā)明的混合液晶材料組合物，具有足夠?qū)挼南蛄邢鄿囟确秶洼^大的光學(xué)各向異性Δn，其Δn大于0.20，并具有較低的粘度和較好的抗紫外性能。加入手性摻雜劑可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)本發(fā)明液晶材料的螺距，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多穩(wěn)態(tài)顯示要求中的布拉格反射。本發(fā)明的組合物的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在具體實(shí)施方式
中詳細(xì)說(shuō)明。同時(shí)該組合物與聚合物材料具有良好的互溶性和穩(wěn)定性，具有較好的光電性能，能夠滿足TN顯示、STN顯示、PDLC顯示及多穩(wěn)態(tài)顯示等顯示器件對(duì)液晶材料的要求。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的范圍并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例中各化合物的含量為重量份數(shù)。
實(shí)施例1 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶組合物由如下組分組成
3份
3份
10份
10份
10份
10份
10份
10份
4份
5份
7份
8份
5份
5份 將本實(shí)施例所述的液晶組合物按照本領(lǐng)域常用的方法制備成聚合物分散型液晶顯示器件(PDLC)。該液晶組合物性能參數(shù)為 清亮點(diǎn)(向列相到各向同性的轉(zhuǎn)變溫度)Cp120.6℃，20℃時(shí)的體積粘度η61mm2s-1，光學(xué)各向異性(589nm，20℃)Δn0.219，非尋常光光學(xué)各向異性(589nm，20℃)ne1.733，介電各向異性(1KHZ，25℃)Δε11.2，在相對(duì)透光率達(dá)到90％時(shí)的特征電壓即閾值電壓(25℃)V901.95V，在相對(duì)透光率達(dá)到10％的特征電壓(25℃)V102.72V，陡度(V10/V90)P1.39。閾值電壓、飽和電壓和介電各向異性測(cè)試均采用90度扭曲右旋7.0微米TN型液晶盒。
實(shí)施例2 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶組合物由如下組分組成
10份
7份
5份
3份
6份
6份
6份
5份
6份
3份
3份
5份
5份
15份
9份
6份 將本實(shí)施例所述的液晶組合物按照本領(lǐng)域常用的方法制備成具有多穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的液晶顯示器件。該液晶組合物具有如下性能參數(shù) Cp103.3℃，η241mm2s-1，Δn0.232，ne1.740，Δε1.4，V904.61V，V106.46V，P1.40。
實(shí)施例3 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶組合物由如下組分組成
7份
8份
8份
6份
5份
4份
8份
8份
6份
3份
5份
4份
7份
4份
7份
5份
5份 該液晶組合物具有如下性能參數(shù) Cp116.5℃，η39mm2s-1，Δn0.247，ne1.759，Δε4.9，V902.85V，V103.94V，P1.38。
實(shí)施例4 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶組合物由如下組分組成
4份
8份
8份
4份
7份
7份
6份
5份
5份
6份
7份
7份
6份
7份
3份
3份
2份
2份
3份 該液晶組合物具有如下性能參數(shù) Cp112.6℃，η49mm2s-1，Δn0.291，ne1.812，Δε6.0，V902.50V，V103.50V，P1.40。
實(shí)施例5 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶組合物由如下組分組成
5份
6份
4份
7份
7份
8份
8份
3份
6份
7份
7份
6份
7份
3份
3份
2份
2份
3份
2份
4份 該液晶組合物具有如下性能參數(shù) Cp117.9℃，η65mm2s-1，Δn0.300，ne1.820，Δε10.1，V902.00V，V102.71V，P1.35。
實(shí)施例6 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶混合物由如下組分組成 實(shí)施例2所述液晶65份 CB15 23.1份 R1011 2.8份 R811 2.8份 R001 2.8份 R002 3.5份 Cp62.5℃，λ(多穩(wěn)態(tài)液晶主反射波長(zhǎng)，5.0μm盒)492nm。
實(shí)施例7 本實(shí)施例的大光學(xué)各向異性液晶混合物由如下組分組成 實(shí)施例2所述液晶75份 CB15 16.5份 R1011 2份 R811 2份 R001 2份 R002 2.5份 Cp73.2℃，λ(多穩(wěn)態(tài)液晶主反射波長(zhǎng)，5.0μm盒)695nm。
權(quán)利要求
1.一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于該組合物包括通式(I)～(IV)所示的化合物
a)選自通式(I)所示的至少一種化合物作為第一組分，所述第一組分的含量為組合物的15～99重量份數(shù)；
在通式(I)中R11、R12是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X1、X2、Y1、Y2為0或1或2的整數(shù)，但不能同時(shí)為0；A為碳碳單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-OCF2-、-C≡C-中的一種；
中的一種；L1、L2、L3是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種；
b)選自通式(II)所示的至少一種化合物作為第二組分，所述第二組分的含量為組合物的1～60重量份數(shù)；
在通式(II)中，R21是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X3、Y3為0或1或2的整數(shù)；L4、L5是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種；
中的一種；
c)選自通式(III)所示的至少一種化合物作為第三組分，所述第三組分的含量為組合物的10～80重量份數(shù)；
在通式(III)中，R31是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X4、Y4為0或1或2的整數(shù)；L6、L7、L8、L9是H、F、CL、Br、CN中的一種或幾種；
中的一種；
d)選自通式(IV)所示的至少一種化合物作為第四組分，所述第四組分的含量為組合物的1～50重量份數(shù)；
在通式(IV)中，R41、R42是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基；X5、Y5為1或2的整數(shù)；
中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于還包括
e)手性摻雜劑作為第五組分，所述第五組分的含量為組合物的0-50重量份數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于所述手性摻雜劑主要包括以下幾種物質(zhì)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于所述第一組分主要是通式(Ia)～(Ij)所示的化合物
在通式(Ia)～(Ij)中，R1、R2是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于所述第二組分主要是通式(IIa)～(IIg)所示的化合物
在通式(IIa)～(IIg)中，R是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于所述第三組分主要是通式(IIIa)～(IIIn)所示的化合物
在通式(IIIa)～(IIIn)中，R是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物，其特征在于所述第四組分主要是通式(IVa)～(IVb)所示的化合物
在通式(IVa)～(IVb)中，R1、R2是含1～10個(gè)碳原子的直鏈烷基或烷氧基。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大光學(xué)各向異性的液晶組合物。它包括通式I所示的至少一種化合物作為第一組分，通式II所示的至少一種化合物作為第二組分，通式III所示的至少一種化合物作為第三組分，通式IV所示的至少一種化合物作為第四組分，還可以包括手性摻雜劑作為第五組分，第一組分到第五組分的含量分別為組合物的15～99、1～60、10～80、1～50、0-50重量份數(shù)。本發(fā)明的組合物具有較大的光學(xué)各向異性，足夠?qū)挼南蛄邢鄿囟确秶?，較低的粘度和較好的抗紫外性能。同時(shí)該組合物與聚合物材料具有良好的互溶性和穩(wěn)定性，能夠滿足PDLC顯示及多穩(wěn)態(tài)顯示等顯示器件對(duì)液晶材料的要求；具有較好的光電性能。
文檔編號(hào)C09K19/20GK101712874SQ20091017522
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉文菊, 張勝茂, 田秋峰, 樊曉琴, 賈剛剛, 張建立, 任惜寒 申請(qǐng)人:石家莊開(kāi)發(fā)區(qū)永生華清液晶有限公司