CN116286023A - 一种负性液晶组合物及其在液晶显示装置中应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种负性液晶组合物及其在液晶显示装置中应用。所述负性液晶组合物包括以下组分：(1)至少一种通式(I)所示结构的化合物，所述化合物的含量为1‑50％；(2)至少一种通式(M)所表示的介电负性化合物，所述介电负性化合物的含量为1‑60％；(3)至少一种通式(II)所示的化合物，所述化合物的含量为1‑50％；(4)至少一种通式(III)所示的化合物；所述化合物的含量为1‑60％，其中，所述通式(I)、(M)、(II)、(III)分别为：
Description
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，尤其是指一种负性液晶组合物及其在液晶显示装置中应用。
背景技术
利用液晶化合物的折射率各向异性、介电各向异性等制得的这些液晶显示元件被广泛用于电视、监视器等显现设备中。其中负性液晶显示器具有高的对比度以及良好的视角特性而广受欢迎，VA面板非常适合黑色内容和场景，具有非常高的对比度和深黑色。近年来，随着显示应用的而不断增加，诸如电竞等显示设备对显示时间的需求仍然不断提高，与较低的刷新率相比，高的刷新率例具有一些运动清晰度优势，但在响应时间太慢，无法跟上高刷新频率显示器的需求，因此改进响应时间的需求仍然很迫切。另外，必须保持良好的低温稳定性等性能，因而需要提供一种响应迅速且低温性能稳定的液晶材料。
液晶材料的性能由多个因素决定，涉及液晶材料的折射率、介电等、旋转粘度等，这些特性之间相互影响由相互制约，很难在只改变一个参数的同时不改变其它性能，因此，液晶开发过程中需要考虑，兼顾多种因素。
对于在户外使用的情况下，对液晶组合物低温性能的要求更为苛刻，除了要保持低温状态下的液晶基本特性之外，还要求低温下具有较快的响应速度。对于此类的液晶组合物需求仍然十分迫切。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种负性液晶组合物及其应用。
本发明的第一个目的在于提供一种介电负性液晶组合物，所述负性液晶组合物包括以下组分，以质量百分数计数：
(1)至少一种通式(I)所示结构的化合物，所述化合物的含量为1-50％；
(2)至少一种通式(M)所表示的介电负性化合物，所述介电负性化合物的含量为1-60％
(3)至少一种通式(II)所示的化合物，所述化合物的含量为1-50％；
(4)至少一种通式(III)所示的化合物；所述化合物的含量为1-60％；
所述通式(I)具体为：
其中，RA1选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基2-12个碳原子的烯基或2-12个碳原子的烯氧基；
L1、L2独立地表示H或-CH3；
所述通式(M)具体为：
其中，RM1、RM2独立地选自1-12个碳原子的烷基或1-12个碳原子的烷氧基；
ZM表示C-C单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
m表示0、1或2；
所述通式(II)具体为：
其中，RC1、RC2独立地选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基；
C表示0、1或2，当c表示2时，
可以相同或不同；
所述通式(III)具体为：
其中，RD1、RD2独立地选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基。
在本发明的一个实施例中，还包括至少一种通式(P)所示的化合物，通式(P)结构式：
其中，
独立地选自/>
其中/>
上的一个或多个H可以被-F、-Cl或-OCH3取代；
Z4、Z5独立地选自C-C单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
b、c独立地表示0-4的任一整数；P1和P2独立地选自可聚合基团；Sp1和Sp2独立地选自间隔基团或单键。
在本发明的一个实施例中，通式(P)所示的化合物选自以下化合物P-A至P-K的组中的一种或多种：
进一步优选的，通式(P)所示化合物选自结构式P-1至P-50所示的化合物组中的一种或多种：
在本发明的一个实施例中，通式(P)的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.001％～5％，例如0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％等；优选地，通式(P)的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.01％～2％；进一步优选地，通式(P)的化合物占所述液晶组合物的重量百分比为0.25％～0.35％。
在本发明的一个实施例中，所述通式(I)所示结构的化合物如下一种或多种：
在本发明的一个实施例中，相对本发明的液晶组合物的总重量，通式(I)所述结构的化合物的重量百分比的下限值为1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、20％、22％、24％或26％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式I的化合物的重量百分比的上限值为50％、48％、45％、40％、38％、35％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
在本发明的一个实施例中，所述通式(M)所表示的介电负性化合物如下一种或多种：
在本发明的一个实施例中，相对本发明的液晶组合物的总重量，通式(M)所述结构的化合物的重量百分比的下限值为1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、20％、22％、24％或26％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式M的化合物的重量百分比的上限值为50％、48％、45％、40％、38％、35％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
在本发明的一个实施例中，所述通式(M)所示的化合物选自以下化合物M-1至M-79组成的组中的一种或多种：
在本发明的一个实施例中，所述通式(II)所示的化合物如下式II-A～II-H的化合物中的一种或多种：
在本发明的一些实施方式中，所述通式(II)所述结构的化合物选自由下列化合物II-1至II-67组成的组中一种或更多种化合物：
在本发明的一个实施例中，所述通式(III)所示的化合物如下式化合物中的一种或多种：
在本发明的一个实施例中，相对本发明的液晶组合物的总重量，通式(III)的化合物的重量百分比的下限值为1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、20％、22％、24％或26％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式(III)的化合物的重量百分比的上限值为60％、58％、56％、54％、52％、50％、48％、45％、40％、38％、35％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
本发明的第二个目的在于提供所述的负性液晶组合物，还包括稳定剂，所述稳定剂的含量为0-5％。
在本发明的一个实施例中，优选的所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-1％；进一步的，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0.01-0.2％。
在本发明的一个实施例中，所述稳定剂包括光稳定剂、掺杂剂、抗氧化剂、紫外吸收剂和红外线吸收剂中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述稳定剂选自以下化合物：
在本发明的一个实施例中，在本发明的液晶混合物中可以加入如下所示结构的稳定剂中的一种或多种：
优选地，所述稳定剂选自如下所示结构的稳定剂中的一种或多种：
在稳定剂中，n表示1-12(例如1、2、3、4、5、6、8、10或11等)的正整数。
在本发明的实施方案中，优选所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-5％；更优选地，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-1％；作为特别优选方案，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0.01-0.2％。
本发明的第三个目的在于提供所述的负性液晶组合物在制备液晶显示装置中的应用。
在本发明的一个实施例中，所述的液晶显示装置为VA、MVA、PVA、PSVA、IPS和FFS模式液晶显示装置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明采用的化合物具有稳定的化学和物理性质，具有良好的低温互溶性，旋转粘度低，弹性常数大，介电各向异性和折射率各向异性适中，具有广泛应用性。此类液晶组合物用作液晶材料旋转粘度低，可以缩短响应时间，同时组分之间相互溶解性好，改善低温性能，特别是低温条件下的响应。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示。
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下化合物为例：
用表1的代码表示，为3CPWO2，3代表环己基，C代表环己烷，P代表-1.4-二苯基，W代表2，3-二氟苯，4代表丁基。
再如：
用表1的代码表示3OMO1C(5,1V,5O)
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp(℃)：清亮点(向列-各向同性相转变温度)；
Δn：折射率各向异性(589nm，25℃)；
Δε：介电各向异性(1KHz，25℃)；
t(ms)：响应时间(25±0.5℃)；将液晶填充于两片玻璃基板之间，以LCT-5016测
t＝ton+toff，ton表示相对透过率从10％变化到90％所需的时间，toff表示相对透过率从90％变化到10％所需的时间；
γ1：表示在25℃下测得的旋转粘度[mPa·s]，其通过旋转法在磁场中测得；
其中，Δε＝ε||-ε⊥，其中，ε||为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件：25℃、1KHz。
LTS：低温存储稳定性，液晶混合物存于玻璃瓶中，在低温条件下储存。
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数。
对比例1(和实施例1进行对比)
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D1，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表2所示。
表2
实施例1：
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M1，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表3所示。
表3
对比例2(和实施例2进行对比)
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D2，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表4所示。
表4
实施例2：
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M2，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表5所示。
表5
实施例3：
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M3，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表6所示。
表6
实施例4：
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M4，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表7所示。
表7
实施例5：
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M5，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表8所示。
表8
实施例6：
按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M6，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表9所示。
表9
实施例7：
按表10中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M7，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表10所示。
表10
| 组分 | 百分比 | 性能 | |
| 3CWO2 | 9 | Cp | 76.4 |
| 3OMO1C(5,1V,5O) | 10 | Δn | 0.0955 |
| 3CCWO2 | 10 | Δε | -3.1 |
| 2CPWO2 | 10 | γ1 | 79 |
| 2PPWO2 | 5 | ||
| 3CC1OWO2 | 12 | 低温储存 | -20℃10天未结晶 |
| 3CCP3 | 17 | ||
| 3CC2 | 22 | ||
| 4CC3 | 5 | ||
| 总计 | 100 |
上述M7中额外加入了300ppm的下述添加剂：
实施例8：
按表11中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M8，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表11所示。
表11
实施例9：
按表12中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M9，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表12所示。
表12
实施例10：
按表13中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M10，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表13所示。
表13
实施例11：
按表14中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M11，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表14所示。
表14
实施例12：
按表15中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M12，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表15所示。
表15
实施例13：
按表16中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M13，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表16所示。
表16
实施例14：
按表17中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M14，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表17所示。
表17
实施例15：
按表18中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M15，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示。
表18
实施例P2
为了制备PSVA混合物，将99.7％的根据实施例M14、M15的混合物与0.3％的下式的可聚合化合物混合，得到实施例PS-1，M15的混合物与0.3％的下式的可聚合化合物混合，得到实施例PS-2。
将PSVA混合物装入具有垂直取向的3.5μm测试盒中，用UV1(313nm，5.5mw/cm2)在施加14V的电压下照射不同时间，测试预倾角，然后再用UV2(313nm 2.0mw/cm2)照射90min，分别测试预倾角，响应时间，测试结果见下表19。
表19
将上述混合物制得的液晶显示器件分别在-30℃测试响应速度：
表20
由实施例1与对比例1，实施例2与对比例2对比可知，本发明的液晶组合物具有较低的旋转粘度、更好的低温存储性能。由实施例1-15可知本发明液晶组合物具有非常低的旋转粘度，具有短响应时间、同时具有好的相性能和好的低温性能的液晶混合物。所得的液晶组合物用于液晶显示装置中可以有效提升液晶显示器的相应速度。并且在低温下的响应速度较快，从而解决液晶显示器在户外，特别是低温情况下响应慢的问题。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于VA/MVA/PVA/PSVA等VA显示模式以及IPS及FFS型TFT液晶显示装置；尤其适用于MVA、PVA或PSVA等液晶显示装置。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种介电负性液晶组合物，其特征在于，所述负性液晶组合物包括以下组分，以质量百分数计数：
(1)至少一种通式(I)所示结构的化合物，所述化合物的含量为1-50％；
(2)至少一种通式(M)所表示的介电负性化合物，所述介电负性化合物的含量为1-60％；
(3)至少一种通式(II)所示的化合物，所述化合物的含量为1-50％；
(4)至少一种通式(III)所示的化合物；所述化合物的含量为1-60％；
所述通式(I)具体为：
其中，RA1选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基2-12个碳原子的烯基或2-12个碳原子的烯氧基；
L1、L2独立地表示H或-CH3；
所述通式(M)具体为：
其中，RM1、RM2独立地选自1-12个碳原子的烷基或1-12个碳原子的烷氧基；
ZM表示C-C单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
m表示0、1或2；
所述通式(II)具体为：
其中，RC1、RC2独立地选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基；
C表示0、1或2，当c表示2时，
可以相同或不同；
所述通式(III)具体为：
其中，RD1、RD2独立地选自1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基。
2.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，还包括至少一种通式(P)所示的化合物，通式(P)结构式：
其中，
独立地选自/>
其中/>
上的一个或多个H可以被-F、-Cl或-OCH3取代；
Z4、Z5独立地选自C-C单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
b、c独立地表示0-4的任一整数；P1和P2独立地选自可聚合基团；Sp1和Sp2独立地选自间隔基团或单键。
3.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述通式(I)所示结构的化合物如下一种或多种：
4.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述通式(M)所表示的介电负性化合物如下一种或多种：
5.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述通式(II)所示的化合物如下式II-A～II-H的化合物中的一种或多种：
6.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述通式(III)所示的化合物如下式化合物中的一种或多种：
7.根据权利要求1-6任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，还包括稳定剂，所述稳定剂的含量为0-5％。
8.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述稳定剂包括光稳定剂、掺杂剂、抗氧化剂、紫外吸收剂和红外线吸收剂中的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述的负性液晶组合物在制备液晶显示装置中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述的液晶显示装置为VA、MVA、PVA、PSVA、IPS和FFS模式液晶显示装置。
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