本發(fā)明涉及液晶
技術(shù)領(lǐng)域：
，且特別涉及一種液晶組合物及液晶透鏡。
背景技術(shù)：
：立體顯示是顯示領(lǐng)域的發(fā)展方向，尤其是裸眼3D顯示無需佩戴眼鏡，進一步提升了觀看的舒適度。裸眼3D顯示裝置中，需要分光器件將顯示器中有區(qū)別的像素信息傳送到人的左、右眼，常用的分光器件有透鏡、狹縫等。3D顯示裝置中使用的透鏡可以大體分為兩種：一種是具有透鏡常規(guī)的物理形狀，比如曲面結(jié)構(gòu)，常使用可聚合各向異性的光學(xué)材料通過UV聚合或熱聚合等方法制備，但是不適合大規(guī)模量產(chǎn)，且良率較低；另一種為液晶透鏡，將液晶材料夾在兩層電極基板中間，液晶材料具有電響應(yīng)的特性，可以通過外加電壓改變液晶層的光學(xué)性質(zhì)，因此通過電場梯度作用可實現(xiàn)透鏡的效果，且液晶透鏡可以使用現(xiàn)有液晶顯示屏的生產(chǎn)線來進行生產(chǎn)，利于大規(guī)模量產(chǎn)和推廣。與傳統(tǒng)液晶顯示器中液晶層起到“光開關(guān)”的作用不同，在液晶透鏡中，液晶層起到的是一個“分光透鏡”的作用，通常使用N型液晶。根據(jù)公式(1)f＝r2/2dΔn，f是液晶透鏡焦距，r是透鏡半徑，d是透鏡厚度及Δn是液晶材料光學(xué)各向異性(即雙折射率)，在保持液晶透鏡焦距f和透鏡半徑r不變的情況下，較大的液晶材料光學(xué)各向異性Δn可以減小透鏡厚度d，從而減小所需要的液晶材 料層的厚度和使用量。從另外一個角度分析，在保持透鏡厚度d不變的情況下，較大的光學(xué)各向異性Δn可以減小焦距f。N型液晶材料的響應(yīng)時間由其弛豫時間決定，弛豫時間τoff遵循公式(2)τoff＝(d2γ1)/(π2Keff)，其中，γ1為旋轉(zhuǎn)粘度，d為液晶盒厚，Keff為有效彈性系數(shù)。對于N型液晶，Keff表現(xiàn)為展曲彈性系數(shù)K11。所以，粘彈比γ1/K11越小，響應(yīng)時間越快。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了獲得較大的光學(xué)各向異性，傳統(tǒng)的制備高雙折射率的液晶材料的方法例如增大分子的共軛結(jié)構(gòu)的長度，然而，共軛長度的延長會導(dǎo)致液晶材料的粘度增大，一般展曲彈性系數(shù)較小，會對液晶的響應(yīng)速度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，提供了一種液晶組合物，其特點是具有較高的雙折射率，較低的旋轉(zhuǎn)粘度，同時其具有較高的展曲彈性系數(shù)，有助于提升液晶透鏡的響應(yīng)速度。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種液晶透鏡，其采用具有較高的雙折射率、較低的旋轉(zhuǎn)粘度以及較高的展曲彈性系數(shù)的液晶組合物，不僅響應(yīng)速度快，而且能減小液晶透鏡的厚度或焦距，有利于實現(xiàn)3D顯示裝置的輕薄化。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種液晶組合物，其包括：(a)第一類化合物，該第一類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為：其中，R1和R2分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基，具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7和L8分別是H或F，n為0或者1，為(b)第二類化合物，該第二類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為：其中，R3和R4分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基，具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L9，L10，L11，L12，L13，L14，L15和L16分別是H或F，m為0或者1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為或且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為以及(c)第三類化合物，該第三類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R5和R6分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基、具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L17，L18，L19，L20，L21，L22，L23和L24分別為是H或F，x為0或1，為進一步地，該第一類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R1和R2分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基，具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L1，L2，L5和L6分別是H或F，n為0或者1，為或進一步地，該第一類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R1選自-NCS、-CN或-F，R2選自具有3-7個碳原子的烷基，具有3-7個碳原子的不飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，L1和L2分別是H或F，n為0或者1，為或進一步地，該第一類化合物選自中的至少一種。進一步地，該第二類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R3和R4分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基、具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L9，L10，L13和L14分別為是H或F，m為0或1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為進一步地，該第二類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R3選自-NCS、-CN或-F，R4選自具有3-7個碳原子的烷基，具有3-7個碳原子的不飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，L9和L10分別為是H或F，m為0或1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為進一步地，該第二類化合物選自中的至少一種。進一步地，該第三類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R5和R6分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基、具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L17，L18，L21和L22分別為是H或F，x為0或1，為或進一步地，該第三類化合物的分子結(jié)構(gòu)式為其中，R5選自-NCS、-CN或-F，R6分別 為-NCS、-CN、-F、具有3-7個碳原子的烷基、具有3-7個碳原子的不飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，L17和L18分別為是H或F，x為0或1，為進一步地，該第三類化合物選自中的至少一種。進一步地，所述第一類化合物占液晶組合物的重量百分比為5～30％，所述第二類化合物占液晶組合物的重量百分比為10～30％，所述第三類化合物占該液晶組合物的重量百分比為50～80％。進一步地，所述第一類化合物占液晶組合物的重量百分比為5～25％，所述第二類化合物占液晶組合物的重量百分比為10～30％，所述第三類化合物占該液晶組合物的重量百分比為52～76％。本發(fā)明還提出一種液晶透鏡，其包括上述液晶組合物。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的液晶組合物包括(a)第一類化合物由于(a)第一類化合物含有柔性連接基團-CH2CH2-，一方面可以繼續(xù)增大液晶組合物雙折射率，另一方面也有利于維持液晶組合物的較低的粘彈比，具有相對較大的雙折射率、較小的旋轉(zhuǎn)粘度，并且具有較高的展曲彈性系數(shù)K11，進而達到提升器件響應(yīng)速度的目的。本發(fā)明還包括(b)第二類化合物(b)第二類化合物具有相對較大的雙折射率、較小的旋轉(zhuǎn)粘度和較高的彈性系數(shù)，其起到的作用與傳統(tǒng)二苯乙炔類液晶單體接近，但是，在一定程度上又避免了文獻中報道過的二苯乙炔類液晶單體穩(wěn)定性不佳的缺陷，因此，液晶組合物不僅雙折射率得到明顯的提升，而且雙折射率的提升并沒有以犧牲旋轉(zhuǎn)粘度為代價，使得液晶組合物具有高雙折射率的同時具有較低的粘彈比、較寬的液晶態(tài)溫度范圍以及較佳的低溫穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的液晶組合物具有較高的雙折射率、較低的旋轉(zhuǎn)粘度以及較高的展曲彈性系數(shù)K11。此外，本發(fā)明的液晶透鏡由于采用具有較高的雙折射率、較低的旋轉(zhuǎn)粘度以及較高的展曲彈性系數(shù)K11的液晶組合物，不僅響應(yīng)速度快，而且能減小液晶透鏡的厚度或焦距，有利于實現(xiàn)3D顯示裝置的輕薄化。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述液晶組合物和液晶透鏡和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，詳細說明。具體實施方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及效果，以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的液晶組合物和液晶透鏡的具體實施方式、特征及其效果，詳細說明如下。有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點及效果，在以下配合較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為實現(xiàn)預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及效果得以更加深入且具體的了解，然而較佳實施例僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。實施例的液晶組合物包括(a)第一類化合物、(b)第二類化合物和(c)第三類化合物。(a)第一類化合物的分子結(jié)構(gòu)式以通式(I)表示：其中，R1和R2分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基，具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7和L8分別是H或F，n為0或者1，為或具有通式(I)的(a)第一類化合物含有柔性連接基團-CH2CH2-，一方面可以繼續(xù)增大液晶組合物雙折射率；另一方面也有利于維持液晶組合物的較低的粘彈比；并且由于含有取代基-CH2CH2-，取代基體積較小，空間位阻小，有利于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使第一類化合物具有較高的展曲彈性系數(shù)K11；具有通式(I)的(a)第一類化合物具有相對較大的雙折射率、較小的旋轉(zhuǎn)粘度，以及較高的展曲彈性系數(shù)K11，進而達到提升器件響應(yīng)速度的目的。(a)第一類化合物較佳的為其中，R1和R2分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基，具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L1，L2，L5和L6分別是H或F，n為0或者1，為或(a)第一類化合物更佳的為其中，R1選自-NCS、-CN或-F，R2選自具有3-7個碳原子的烷基，具有3-7個碳原子的不飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，且碳原子個數(shù)為奇數(shù)，L1和L2分別是H或F，n為0或者1，為L1和L2分別是H或F，空間位阻較小，使得該第一類化合物具有較小的粘度；R2選自具有3-7個碳原子的烷基，使得該第一類化合物具有范圍較寬且適當(dāng)?shù)南蛄邢?，即低溫時不易析晶，高溫時不易變透明液體；若碳鏈過長，化合物易析晶，若碳鏈過短，分子的柔韌性不好；優(yōu)選的，R2的碳原子個數(shù)為奇數(shù)，優(yōu)選地，(a)第一類化合物類可選自中的至少一種。(b)第二類化合物的分子結(jié)構(gòu)式以通式(II)表示：其中，R3和R4分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基，具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L9，L10，L11，L12，L13，L14，L15和L16分別是H或F，m為0或者1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為具有通式(II)的(b)第二類化合物具有相對較大的雙折射率、較小的旋轉(zhuǎn)粘度和較高的彈性系數(shù)，其起到的作用與傳統(tǒng)二苯乙炔類液晶單體接近，但是，有效避免了傳統(tǒng)二苯乙炔類液晶單體對光照，尤其是紫外光不穩(wěn)定的問題，保證了液晶的光照穩(wěn)定性，同時提升液晶組合物的低溫穩(wěn)定性。(b)第二類化合物較佳的為其中，R3和R4分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基、具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L9，L10，L13和L14分別為是H或F，m為0或1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為(b)第二類化合物更佳的為其中，R3選自-NCS、-CN或-F，R4選自具有3-7個碳原子的烷基，具有3-7個碳原子的不 飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，L9和L10分別為是H或F，m為0或1，Z1為乙炔基或-CH2-O-，為且當(dāng)Z1為乙炔基時，僅為優(yōu)選地，(b)第二類化合物類可選自中的至少一種。(c)第三類化合物的分子結(jié)構(gòu)式以通式(III)表示：其中，R5和R6分別為-NCS、-CN、-F、具有1-10個碳原子的烷基、具有1-10個碳原子的不飽和烴基或具有1-10個碳原子的烷氧基，L17，L18，L19，L20，L21，L22，L23和L24分別為是H或F，x為0或1，為或具有通式(III)的(c)第三類化合物具有更高的清亮點，同時具有較大的雙折射率，有利于液晶組合物獲得較高的雙折射率。(c)第三類化合物較佳的為其中，R5和R6分別為-NCS、-CN、-F、具有2-7個碳原子的烷基、具有2-7個碳原子的不飽和烴基或具有2-7個碳原子的烷氧基，L17，L18，L21和L22分別為是H或F，x為0或1，為(c)第三類化合物更佳的為其中，R5選自-NCS、-CN或-F，R6分別為-NCS、-CN、-F、具有3-7個碳原子的烷基、具有3-7個碳原子的不飽和烴基或具有3-7個碳原子的烷氧基，L17和L18分別為是H或F，x為0或1，為優(yōu)選地，(c)第三類化合物可選自中的至少一種。液晶組合物可采用常規(guī)方法將兩種或多種化合物混合生產(chǎn)，例如通過在高溫下將不同化合物混合并彼此溶解的方法制備而得，在此不再贅述。實施例1-實施例7是液晶組合物的化合物組成請參見表1，其中，表1中所示百分比為各組分占液晶組合物的重量百分比。實施例1-實施例7中，(a)第一類化合物選自結(jié)構(gòu)式代號為(1-1)至(1-8)的化合物、(b)第二類化合物選自結(jié)構(gòu)式代號為(2-1)至(2-8)的化合物，(c)第三類化合物選自結(jié)構(gòu)式代號為(3-1)至(3-11)的化合物，但(a)第一類化合物、(b)第二類化合物和(c)第三類化合物的選擇并不限于實施例1-實施例7。表1實施例1-實施例7的液晶組合物的化合物組成比較例1-比較例3是僅包括(b)第二類化合物和(c)第三類化合物的液晶組合物，其化合物組成請參見表2，其中，表2中所示百分比為各組分占液晶組合物的重量百分比。表2比較例1-比較例3的液晶組合物的化合物組成結(jié)構(gòu)式代號比較例1比較例2比較例3(2-1)20.0％19.0％5.4％(2-2)5.0％(2-4)8.0％(3-1)12.0％7.6％13.3％(3-2)12.0％7.6％14.3％(3-3)4.0％3.8％9.9％(3-4)4.0％3.8％18.5％(3-5)8.0％15.2％20.5％(3-6)16.0％15.2％10.1％(3-7)16.0％(3-8)8.0％(3-9)11.4％(3-10)11.4％實施例1-實施例7的液晶組合物的性能參數(shù)請參見表3。比較例1-比較例3的液晶組合物的性能參數(shù)請參見表4，其中，C.P.表示清亮點，M.P.表示熔點，ε∥表示平行于分子軸方向上的介電常數(shù)，ε⊥表示垂直于分子軸方向上的介電常數(shù)，△ε表示介電各向異性，△n表示雙折射率(光學(xué)各向異性)，K11表示展曲彈性系數(shù)，K33表示彎曲彈性系數(shù)，γ1表示旋轉(zhuǎn)粘度，γ1/K11表示粘彈比，Vth表示 閾值電壓。表3實施例1-實施例7的液晶組合物的性能參數(shù)表4比較例1-比較例3的液晶組合物的性能參數(shù)參數(shù)比較例1比較例2比較例3C.P.100℃96℃110℃M.P.<-20℃<-20℃<-20℃ε∥20.420.324.9ε⊥4.75.04.6△ε15.715.320.3△n0.2670.2590.352K1111.39.618.7K3318.617.217.3γ1(mPa.s)127.9117.1187.0γ1/K11(ms/um2)11.312.210.0Vth0.7840.7460.834請參照實施例1和比較例1，實施例1的液晶組合物包括重量百分比為10％的(a)第一類化合物，例如實施例1的液晶組合物相較比較例1的液晶組合物，實施例1的液晶組合物的雙折 射率Δn從0.267至0.276小幅度增大，同時旋轉(zhuǎn)粘度γ1從127.9mPa*s降低到122.3mPa*s，主要引起的變化是K11從11.3增大到12.5，進而使粘彈比從11.3降低到9.8。請參照實施例2和實施例1，如實施例2所示，在實施例1中加入重量百分比為10％(a)第一類化合物例如Δn從0.276至0.270幾乎未變化，同時旋轉(zhuǎn)粘度γ1從122.3mPa*s降低到120.6mPa*s，K11從12.5顯著增大到15.6，進而使粘彈比從9.8大幅降低到7.7。如實施例3所示，相比較比較例2，實施例3中使用(a)第一類化合物例如代替了比較例2中的(b)第二類化合物中其它組份配比不變。可以發(fā)現(xiàn)，實施例3中組合物的K11從9.6顯著增大到11.3，使粘彈比從12.2降低到9.8，其它參數(shù)均未發(fā)生明顯的變化。此結(jié)果進一步說明了第一類化合物在提升液晶組合物K11值方面作用明顯。如實施例4所示，相比較比較例3，實施例4中加入了(a)第一類化合物例如實施例4中的組合物的熔點由于第一類化合物相對柔性的分子結(jié)構(gòu)而從110℃降低至101℃?；衔?1-7) 具有較大的雙折射率Δn，使得組合物雙折射率Δn從0.352略微增加到0.357。K11從18.7顯著增大到20.1，使粘彈比從10.0降低到8.7。此實施例說明第一類化合物可以具有較高的雙折射率Δn，在不影響甚至可以進一步提升組合物雙折射率Δn的情況下，能夠進一步增大K11從而降低粘彈比。實施例5-7仍為基于第一類化合物的液晶組合物舉例。不難發(fā)現(xiàn)加入第一類化合物的液晶組合物同時可以具有較高的雙折射率和極低的粘彈比，對于制備快速響應(yīng)液晶透鏡意義重大。當(dāng)然，液晶組合物包括的(a)第一類化合物、(b)第二類化合物和(c)第三類化合物并不僅限于上述實施例。例如：(a)第一類化合物還可以選自中的至少一種。(b)第二類化合物還可以選自中的至少一種。(c)第三類化合物還可以選自中的至少一種。本發(fā)明還提供一種液晶透鏡，液晶透鏡包括兩層電極基板以及夾設(shè)于兩層電極基板之間的上述液晶組合物。液晶透鏡由于采用具有較高的雙折射率、較低的旋轉(zhuǎn)粘度以及較高的展曲彈性系數(shù)K11的液晶組合物，不僅響應(yīng)速度快，而且能減小液晶透鏡的厚度或焦距，有利于實現(xiàn)3D顯示裝置的輕薄化。以上對本發(fā)明所提供的液晶組合物和液晶透鏡進行了詳細介紹，本文中應(yīng) 用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁1 2 3