CN110396413A - 一种低阈值低功耗宽温的va-lcd用液晶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低阈值低功耗宽温的VA‑LCD用液晶组合物，改组合物含3～90％选自式(Ⅰ)化合物作为第一组份；1～75％选自式(Ⅱ)化合物作为第二组分；1～75％选自式(Ⅲ)化合物作为第三组份；1～65％选自式(Ⅳ)化合物作为第四组分；0～30％选自式(Ⅴ)化合物作为第五组分；0～30％选自式(Ⅵ)化合物作为第六组分；0～20％的重量选自式(Ⅶ)化合物作为第七组分；0～20％选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)化合物作为第八组分；0～10％选自式(Ⅸa)、(Ⅸb)化合物作为第九组分；0～20％选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)化合物作为第十组分；0～30％选自式(Ⅺa)、(Ⅺb)、(Ⅺc)化合物作为第十一组份。该组合物在低阈值低功耗情况下依然能保证较宽的工作温度范围。
Description
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体地说，涉及一种低阈值低功耗宽温的VA-LCD用液晶组合物。
背景技术
随着液晶显示技术不断发展，液晶显示器件被广泛地应用于军事、通信、财政、教育、科研以及大小面积电子设备，如车载、手机等方面。作为液晶显示方式，其代表性方式可举出TN型、STN型、DS型、GH型、IPS型、ECB型、OCB型、VA型等，其中特别是利用AM驱动的VA型显示在高速、要求广视角的显示元件，例如电视等方面的应用最为期待。因此，VA-LCD也成为人们研究的对象。VA-LCD盒内液晶分子的排列方式是垂直排列的，垂直排列(verticalarray简称VA)。
用于VA型等显示方式的液晶材料要求低电压驱动、低功耗、抗UV能力强、宽工作温度范围以及良好的低温稳定性。但是目前没有一种物质能够作为单一的化合物来满足这样的性能，如申请号201811168306公开了一种低阈值低功耗低粘度快速响应的VA-LCD用液晶组合物，虽然此种组合物满足了低阈值低功耗低粘度的需求，但其工作范围比较窄-30-50度，不能满足宽温-30-80度的性能要求。因此我们需要平衡参数之间的关系，新单体的引入，实现了低电压低功耗的宽的工作范围的VA-LCD的性能要求。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低阈值低功耗宽温的VA-LCD用液晶组合物，该VA-LCD用液晶组合物具有抗UV能力强、高低温稳定性好、阈值低至1.2V左右，UV或高温后无显示发黑的现象；同时具有较好的抗污染能力；温度使用范围宽-30-80度能够充分地满足低阈值低功耗宽温VA-LCD的性能要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种低阈值低功耗宽温的VA-LCD用液晶组合物，按重量百分比计，包括：3～90％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
其中R1是C1～C6的直链烷基，R1＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；m1为0或1；n1为1或2；D为CH2O或CF2O
1～75％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
其中，R2是C1～C6的直链烷基，R2＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基；m2为1或2；
1～75％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组分；
其中R3是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，R3＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基；m3为1或2；
1～65％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
其中R4是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R4＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基；m4为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
其中R5是C1～C6的直链烷基或烷氧基；R5＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；m5为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
其中R6是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R6＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；
0～20％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
其中R7是C1～C6的直链烷基，R7＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；n2为0或1；
0～20％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
其中R8是C1～C6的直链烷基；R8＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；m6为0或1；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
其中m7、m8、m9、m10为0或1；R9是C1～C6直链烷基或烷氧基，R9＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
0～20％的至少一种选自式(Ⅹa)与(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
其中R10是C1～C6的直链烷基，R6＇是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，m11为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅺa)、(Ⅺb)与(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份；
其中R11是C1～C6的直链烷基；R11＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；m12为0或1。
构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第一组分的化合物具有比较大的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中，清亮点比较高，在调节折射率、介电各向异性及清亮点参数中扮演重要角色。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第二、三组分的化合物具有良好的互溶性，折射率偏小，有一定极性，粘度小,在调节组合物阈值、粘度等性能方面发挥着重要作用。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第四、五组分的化合物具有良好的互溶性，宽向列相温度范围，折射率各向异性适中，弹性常数大、粘度适中等特点。在调节组合物工作温度范围、粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作用。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第六组分的化合物具有比较大的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中。在调节折射率及介电各向异性两项参数中扮演重要角色。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第七、八组分的化合物具有高折射率各向异性，宽向列液晶范围，高NI转变温度，粘度适中等特点。在调节组合物工作温度范围及折射率覆盖范围方面发挥着重要作用。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第九组分的化合物具有高NI转变温度，宽向列相温度范围，同时具有粘度大等特点。在调节组合物工作温度范围方面发挥着重要作用。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第十组分的化合物具有低的NI转变温度，非常小的折射率各向异性、粘度小、互溶性好、弹性常数大等特点，在调节组合物粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作用。构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第十一组分的化合物具有比较大的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中，在调节折射率及介电各向异性两项参数中扮演重要角色。本发明提供的由上述十一种组分按照特定比例组成的液晶组合物具有抗UV能力强、高低温稳定性好、阈值低至1.2V左右，UV或高温后无显示发黑的现象；同时具有较好的抗污染能力；工作温度宽(-30℃-80℃)能够充分地满足低阈值低功耗宽温VA-LCD的性能要求。
优选的，按重量百分比计，所述的VA-LCD用液晶组合物按重量百分比计，包括：
5～70％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
3～60％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
3～60％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；
2～55％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
3～27％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
0～28％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
0～18％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
0～15％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
0～16％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
0～28％的至少一种选自式((Ⅺa)、(Ⅺb)、(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份；
优选的，所述的VA-LCD用液晶组合物按重量百分比计，包括：
10～51％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
5～51％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
5～51％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；
5～41％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
5～25％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
0～26％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
0～15％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
0～13％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
0～13％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
0～25％的至少一种选自式((Ⅺa)、(Ⅺb)、(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份；
所述式(Ⅰ)中，m1为0或1，n1为1或2；R1是C1～C6的直链烷基；R1＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；D为CH2O或CF2O。
所述式(Ⅱ)中，R2是C1～C6的直链烷基，R2＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅲ)中，R3是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，R3＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅳ)中，R4是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R4＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅴ)中，R5是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R5＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅵ)中，R6是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R6＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅶ)化合物为：
其中R7是C1～C6的直链烷基，同时R7＇是-OCH3、-OC2H5-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11其中的一种。
所述式(Ⅷa)、(Ⅷb)化合物为：
其中R8是C1～C6的直链烷基，同时R8＇是-OCH3、-OC2H5-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11其中的一种。
所述式(Ⅸa)、(Ⅸb)化合物为：
其中R9是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R9＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
所述式(Ⅹa)、(Ⅹb)化合物为：
其中R10是C1～C6的直链烷基。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明所提供的VA-LCD用液晶组合物具有抗UV能力强、高低温稳定性好、阈值低至1.2V左右、UV或高温后无显示发黑的现象；同时具有较好的抗污染能力；适用的温度范围宽(-30℃-80℃)能够充分地满足低阈值低功耗宽温VA-LCD的性能要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行更加详细、清楚、完整地介绍，以下实施例用于说明本发明，但本发明范围并不限于这些实施例。应注意，下列这些实施例中各成份含量均为“重量％”。实施例中所用缩写含义如下：
NI：向列相—各向同性相转变温度(℃)
η：20℃时体积粘度(mPa·s)
Δε：1KHZ，7～8μm垂直盒测试
Δn：20℃光学各向异性，589nm条件下测试
V90：fdrive＝128HZ；Bias＝1；Duty＝1；VA Cell gap＝5.0μm；Test Temperature＝23±2℃
实施例1：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：85℃
η280mPa·s
Δε：-15.2
Δn：0.09
V90：1.277
实施例2：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：92℃
η：193mPa·s
Δε：-12.3
Δn：0.070
V90：1.49
实施例3：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：87℃
η：240mPa·s
Δε：-14.2
Δn：0.100
V90：1.232
实施例4：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：82℃
η：255mPa·s
Δε：-13.7
Δn：0.071
V90：1.275
实施例5：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：97℃
η：107mPa·s
Δε：-12.1
Δn：0.090
V90：1.498
实施例6：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：97℃
η：117mPa·s
Δε：-11.8
Δn：0.100
V90：1.504
对比例
本对比例为比较新旧产品功耗对比情况：
新配方及参数如下：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：98℃
η：180mPa·s
Δε：-10.3
Δn：0.09
V90：1.351
旧产品配方及参数如下：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：79℃
η：90mPa·s
Δε：-10.2
Δn：0.09
V90：1.376
新旧配方功耗对比数据如下表：
从新旧配方的性能参数可知，新配方的的Cp(清亮点)为98℃，可知其最高工作温度可达80℃；而旧配方的Cp为79℃，工作温度仅能达到50℃；从功耗数据对比可知，在功耗方面，新配方经过UV和高温烘烤后，功耗变化率要比旧配方相差两个数量级，可见，新配方在较宽的工作范围内保证了低功耗，低阈值。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种低阈值低功耗宽温的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括：3～90％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
其中R1是C1～C6的直链烷基，R1＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，m1为0或1，n1为1或2，D为CH2O或CF2O；
1～75％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
其中，R2是C1～C6的直链烷基，R2＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基；m2为1或2；
1～75％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组分；
其中R3是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，R3＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基，m3为1或2；
1～65％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
其中R4是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R4＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，或者是F取代基；m4为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
其中R5是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R5＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，m5为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
其中R6是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R6＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基；
0～20％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
其中R7是C1～C6的直链烷基，R7＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基，n2为0或1；
0～20％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
其中R8是C1～C6的直链烷基，R8＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，m6为0或1；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
其中m7、m8、m9、m10为0或1，R9是C1～C6直链烷基或烷氧基，R9＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
0～20％的至少一种选自式(Ⅹa)与(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
其中R10是C1～C6的直链烷基，R10＇是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，m11为0或1；
0～30％的至少一种选自式(Ⅺa)、(Ⅺb)与(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份；
其中R11是C1～C6的直链烷基，R11＇是C1～C6的直链烷氧基或者是C1～C6的直链烷基，m12为0或1。
2.根据权利要求1所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括：
5～70％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
3～60％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
3～60％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；
2～55％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
3～27％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
0～28％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
0～18％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
0～15％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
0～16％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
0～28％的至少一种选自式((Ⅺa)、(Ⅺb)、(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份；
优选的，所述的VA-LCD用液晶组合物按重量百分比计，包括：
10～51％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；
5～51％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；
5～51％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；
5～41％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；
5～25％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；
0～26％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；
0～15％的重量选自式(Ⅶ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；
0～13％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；
0～10％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；
0～13％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)所代表的化合物，作为第十组分；
0～25％的至少一种选自式((Ⅺa)、(Ⅺb)、(Ⅺc)所代表的化合物，作为第十一组份。
3.根据权利要求1或2所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅰ)中，m1为0或1，n1为1或2；R1是C1～C6的直链烷基；R1＇是C1～C6直链烷氧基或者是C1～C5的直链烷基；D为CH2O或CF2O。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅱ)中，R2是C1～C6的直链烷基；R2＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅲ)中，R3是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，R3＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅳ)中，R4是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R4＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅴ)中，R5是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R5＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅵ)中，R6是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R6＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅶ)化合物为：
其中R7是C1～C6的直链烷基，同时R7＇是-OCH3、-OC2H5-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11其中的一种。
10.根据权利要求9所述的VA-LCD用液晶组合物，其特征在于，所述式(Ⅷa)、(Ⅷb)化合物为：
其中R8是C1～C6的直链烷基，同时R8＇是-OCH3、-OC2H5-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11其中的一种；
优选的，所述式(Ⅸa)、(Ⅸb)化合物为：
其中R9是C1～C6的直链烷基或烷氧基，R9＇是C1～C6的直链烷基或烷氧基；
优选的，所述式(Ⅹa)、(Ⅹb)化合物为：
其中R10是C1～C6的直链烷基。
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