专利名称：一种大光学各向异性的液晶组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示用的液晶组合物。尤其是指一种大光学各向异性的液晶材料组合物，本发明所示的大光学各向异性的液晶材料组合物可用于TN显示、STN显示、PDLC显示及多稳态显示等领域。
背景技术：
目前为止，所描述的各种液晶显示方式都工作在透明态-吸收态或透明态-反射态之间，聚合物分散型液晶显示(Polymer Dispersed Liquid Crystal-PDLC)则工作在散射态-透明态之间。形成PDLC的基本方式是将低分子液晶与聚合物粘接剂相混合形成微米级的液晶微滴，然后在一定条件下形成PDLC膜。
在PDLC显示中，为了得到足够大的散射效果，要求液晶的光学各向异性(Δn)大于0.2，其次要求聚合物材料的折射率(np)与液晶材料的折射率(no)相匹配。折射率(np)和非寻常光光学各向异性(ne)的差别越大，散射效果越好。在不加电场时，由于np≠ne，入射光被PDLC膜散射，PDLC膜呈现乳白色。在加电场时，由于np≈no，光透过PDLC膜，膜呈透明态，np与no越接近，膜就越透明。在介电各向异性(Δε)大于0的向列相液晶中，液晶分子随电场取向，因而液晶分子垂直于PDLC膜。
光学各向异性(Δn)是液晶化合物的一项重要物理特性。光学各向异性在很大程度上是受液晶分子中芳香成分和π键末端基团支配的，因此，这个性质实际上是与分子的介电各向异性有关，具有大介电各向异性的分子常常也有大的Δn，但是也有例外的情况存在。在同系列化合物组成的混合物中，Δn常常与组分的浓度成线性关系。因此一般含氰基、酯基、烷氧基、苯环或炔键的液晶都具有较大的光学各向异性。普通的TN、STN显示用混合液晶材料的Δn一般在0.12至0.20之间，TFT显示用液晶材料的Δn一般在0.065至0.135之间，而PDLC及多稳态显示用液晶材料的Δn一般需要大于0.20。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种光学各向异性较大的混合液晶材料，其光学各向异性Δn大于0.20，并具有较宽的向列相温度范围。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是 一种大光学各向异性液晶组合物，该组合物包括 a)选自通式(I)所示的至少一种化合物作为第一组分，所述第一组分的含量为组合物的15～99重量份数；
在通式(I)中 R11是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基，R12是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基； X1、X2、Y1、Y2为0或1或2的整数，但不能同时为0；A为碳碳单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-OCF2-、-C≡C-中的一种；
是
中的一种； L1、L2、L3是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种； b)选自通式(II)所示的至少一种化合物作为第二组分，所述第二组分的含量为组合物的1～60重量份数；
在通式(II)中，R21是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X3、Y3为0或1或2的整数；L4、L5是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种；
是
中的一种； c)选自通式(III)所示的至少一种化合物作为第三组分，所述第三组分的含量为组合物的10～80重量份数；
在通式(III)中，R31是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X4、Y4为0或1或2的整数；L6、L7、L8、L9是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种；
是
中的一种； d)选自通式(IV)所示的至少一种化合物作为第四组分，所述第四组分的含量为组合物的1～50重量份数；
在通式(IV)中，R41是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基，R42是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X5、Y5为1或2的整数；
是
中的一种。
本发明的一种大光学各向异性液晶组合物还可以包括 e)手性掺杂剂作为第五组分，所述第五组分的含量为组合物的0-50重量份数。
上述的手性掺杂剂主要包括但不仅限于以下几种物质
本发明的各组分的化合物进一步优选限定如下 组合物的第一组分主要是通式(Ia)～(Ij)所示的化合物
在通式(Ia)～(Ij)中 R1是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基，R2是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
组合物的第二组分主要是通式(IIa)～(IIg)所示的化合物
在通式(IIa)～(IIg)中 R是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
组合物的第三组分主要是通式(IIIa)～(IIIn)所示的化合物
在通式(IIIa)～(IIIn)中 R是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
组合物的第四组分主要是通式(IVa)～(IVb)所示的化合物
在通式(IVa)～(IVb)中 R1是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基，R2是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于 本发明的混合液晶材料组合物，具有足够宽的向列相温度范围和较大的光学各向异性Δn，其Δn大于0.20，并具有较低的粘度和较好的抗紫外性能。加入手性掺杂剂可以进一步调节本发明液晶材料的螺距，进而实现多稳态显示要求中的布拉格反射。本发明的组合物的各项技术指标在具体实施方式
中详细说明。同时该组合物与聚合物材料具有良好的互溶性和稳定性，具有较好的光电性能，能够满足TN显示、STN显示、PDLC显示及多稳态显示等显示器件对液晶材料的要求。
具体实施例方式 下面结合实施例对本发明内容进行详细的说明，但本发明的范围并不限于这些实施例。实施例中各化合物的含量为重量份数。
实施例1 本实施例的大光学各向异性液晶组合物由如下组分组成
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 将本实施例所述的液晶组合物按照本领域常用的方法制备成聚合物分散型液晶显示器件(PDLC)。该液晶组合物性能参数为 清亮点(向列相到各向同性的转变温度)Cp120.6℃，20℃时的体积粘度η61mm2s-1，光学各向异性(589nm，20℃)Δn0.219，非寻常光光学各向异性(589nm，20℃)ne1.733，介电各向异性(1KHZ，25℃)Δε11.2，在相对透光率达到90％时的特征电压即阈值电压(25℃)V901.95V，在相对透光率达到10％的特征电压(25℃)V102.72V，陡度(V10/V90)P1.39。阈值电压、饱和电压和介电各向异性测试均采用90度扭曲右旋7.0微米TN型液晶盒。
实施例2 本实施例的大光学各向异性液晶组合物由如下组分组成
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 将本实施例所述的液晶组合物按照本领域常用的方法制备成具有多稳态性质的液晶显示器件。该液晶组合物具有如下性能参数 Cp103.3℃，η241mm2s-1，Δn0.232，ne1.740，Δε1.4，V904.61V，V106.46V，P1.40。
实施例3 本实施例的大光学各向异性液晶组合物由如下组分组成
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 该液晶组合物具有如下性能参数 Cp116.5℃，η39mm2s-1，Δn0.247，ne1.759，Δε4.9，V902.85V，V103.94V，P1.38。
实施例4 本实施例的大光学各向异性液晶组合物由如下组分组成
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 该液晶组合物具有如下性能参数 Cp112.6℃，η49mm2s-1，Δn0.291，ne1.812，Δε6.0，V902.50V，V103.50V，P1.40。
实施例5 本实施例的大光学各向异性液晶组合物由如下组分组成
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 该液晶组合物具有如下性能参数 Cp117.9℃，η65mm2s-1，Δn0.300，ne1.820，Δε10.1，V902.00V，V102.71V，P1.35。
实施例6 本实施例的大光学各向异性液晶混合物由如下组分组成 实施例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(多稳态液晶主反射波长，5.0μm盒)492nm。
实施例7 本实施例的大光学各向异性液晶混合物由如下组分组成 实施例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(多稳态液晶主反射波长，5.0μm盒)695nm。
权利要求
1.一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于该组合物包括通式(I)～(IV)所示的化合物
a)选自通式(I)所示的至少一种化合物作为第一组分，所述第一组分的含量为组合物的15～99重量份数；
在通式(I)中R11、R12是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X1、X2、Y1、Y2为0或1或2的整数，但不能同时为0；A为碳碳单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCH2-、-OCF2-、-C≡C-中的一种；
中的一种；L1、L2、L3是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种；
b)选自通式(II)所示的至少一种化合物作为第二组分，所述第二组分的含量为组合物的1～60重量份数；
在通式(II)中，R21是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X3、Y3为0或1或2的整数；L4、L5是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种；
中的一种；
c)选自通式(III)所示的至少一种化合物作为第三组分，所述第三组分的含量为组合物的10～80重量份数；
在通式(III)中，R31是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X4、Y4为0或1或2的整数；L6、L7、L8、L9是H、F、CL、Br、CN中的一种或几种；
中的一种；
d)选自通式(IV)所示的至少一种化合物作为第四组分，所述第四组分的含量为组合物的1～50重量份数；
在通式(IV)中，R41、R42是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基；X5、Y5为1或2的整数；
中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于还包括
e)手性掺杂剂作为第五组分，所述第五组分的含量为组合物的0-50重量份数。
3.根据权利要求2所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于所述手性掺杂剂主要包括以下几种物质
4.根据权利要求1所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于所述第一组分主要是通式(Ia)～(Ij)所示的化合物
在通式(Ia)～(Ij)中，R1、R2是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
5.根据权利要求1所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于所述第二组分主要是通式(IIa)～(IIg)所示的化合物
在通式(IIa)～(IIg)中，R是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
6.根据权利要求1所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于所述第三组分主要是通式(IIIa)～(IIIn)所示的化合物
在通式(IIIa)～(IIIn)中，R是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
7.根据权利要求1所述的一种大光学各向异性的液晶组合物，其特征在于所述第四组分主要是通式(IVa)～(IVb)所示的化合物
在通式(IVa)～(IVb)中，R1、R2是含1～10个碳原子的直链烷基或烷氧基。
全文摘要
本发明公开了一种大光学各向异性的液晶组合物。它包括通式I所示的至少一种化合物作为第一组分，通式II所示的至少一种化合物作为第二组分，通式III所示的至少一种化合物作为第三组分，通式IV所示的至少一种化合物作为第四组分，还可以包括手性掺杂剂作为第五组分，第一组分到第五组分的含量分别为组合物的15～99、1～60、10～80、1～50、0-50重量份数。本发明的组合物具有较大的光学各向异性，足够宽的向列相温度范围，较低的粘度和较好的抗紫外性能。同时该组合物与聚合物材料具有良好的互溶性和稳定性，能够满足PDLC显示及多稳态显示等显示器件对液晶材料的要求；具有较好的光电性能。
文档编号C09K19/20GK101712874SQ20091017522
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者刘文菊, 张胜茂, 田秋峰, 樊晓琴, 贾刚刚, 张建立, 任惜寒 申请人:石家庄开发区永生华清液晶有限公司