CN113667492A - 一种快速响应的负性液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速响应的负性液晶组合物及其应用，属于液晶材料技术领域。该液晶组合物包含通式Ⅰ所示结构的化合物，质量分数为30％‑42％：
通式Ⅱ所示结构的化合物，质量分数为20％‑40％：
通式Ⅲ所示结构的化合物，质量分数为22％‑30％：
通式Ⅳ所示结构的化合物，质量分数为0％‑8％：
Description
技术领域
本发明涉及一种快速响应的负性液晶组合物及其应用，该负性液晶组合物可应用于液晶显示行业，特别是应用在液晶显示器件上，改善显示画面尤其是动态画面出现的拖尾现象，从而改善画质，本发明属于液晶材料技术领域。
背景技术
随着液晶材料和液晶显示技术的快速发展，液晶显示应用越来越广泛，日常生活中已经随处可见液晶产品，如上世纪八十年代的电子手表，小型计算器，到如今几乎必不可少的手机、平板、汽车用面板、电视和电脑显示屏等等。目前主流的液晶显示模式有TN，VA，IPS，FFS等。
随着人们对显示要求的提高，高对比度的显示需求显得至关重要。VA负性液晶具有较为优异的高对比度。现有技术中逐渐出现一些MVA，PVA等模式的负性液晶，该负性液晶利用多畴解决视角问题。
上述相关技术中，存在以下缺陷：MVA，PVA等模式的负性液晶响应时间慢，像素点对输入信号的反应速度跟不上，观看高速移动的画面时就会出现类似残影或者拖沓的痕迹，无法保证画面的流畅。
发明内容
由于负性液晶材料分子的粘度较大，在使用过程中存在响应时间慢的等问题，而响应时间慢会导致显示画面尤其是动态画面出现拖尾，影响画质。
为了改善上述问题，本发明研发了一种快速响应的负性液晶组合物。通过改善负性液晶存在旋转粘度较大，响应时间慢等问题，该液晶组合物较大的提高了响应时间，同时该组合物也可应用于PSVA，UV2A等领域，这对于高显示领域意义重大。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种快速响应的液晶组合物材料，按照质量百分比计算，包括以下组分：
至少包含一种或者多种具有通式Ⅰ所示结构的单体化合物，其质量分数为30％-42％，通式Ⅰ的具体结构为：
通式中，R1，R2各自独立的表示碳原子数为1～5的直链烷基；A1，A2分别各自独立的表示环己烷或苯环；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅱ所示结构的单体化合物，其质量分数为20％-40％，通式Ⅱ的具体结构为：
通式中，R3，R4分别各自独立的表示碳原子数为2～5的直链烷基；n表示0或1个环己烷；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅲ所示结构的单体化合物，其质量分数为22％-30％，通式Ⅰ的具体结构为：
通式中，R5表示碳原子数为2～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～4的直链烷基或烷氧基取代；Y1，Y2，Y3分别各自独立的表示-F或-H基取代；A3，A4分别各自独立的表示环己烷或苯环；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅳ所示结构的单体化合物，其质量分数为0％-8％，通式Ⅳ的具体结构为：
通式中，R7表示碳原子数为2～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～6的直链烷基或烷氧基取代；A5表示环己烷或苯环；m表示0或1个苯环；
通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ和通式Ⅳ所示结构的单体化合物的质量之和为100％。
优选的，所述的液晶组合物材料中，通式Ⅰ所示结构的化合物选自通式I-1至I-11所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅰ所示结构的化合物选自通式I-3、I-5、I-6、I-7、I-8、I-9和I-11所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅰ所示结构的化合物选自通式I-3、I-5、I-7和I-9所示的化合物中的多种化合物。
优选的，所述的液晶组合物材料中，通式Ⅱ所示结构的化合物选自以下通式Ⅱ-1至Ⅱ-18所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅱ所示结构的化合物选自通式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6和Ⅱ-7所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅱ所示结构的化合物选自通式Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6所示的化合物中的多种化合物。
优选的，所述的液晶组合物材料中，通式Ⅲ所示结构的化合物选自以下通式Ⅲ-1至Ⅲ-29所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅲ所示结构的化合物选自通式Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-9、Ⅲ-10、Ⅲ-13、Ⅲ-20、Ⅲ-24和Ⅲ-29所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅲ所示结构的化合物选自通式Ⅲ-5、Ⅲ-10、Ⅲ-13、Ⅲ-20、Ⅲ-24和Ⅲ-29所示的液晶化合物中的一种或多种化合物。
优选的，所述的液晶组合物材料中，通式Ⅳ所示结构的化合物选自以下通式Ⅳ-1至Ⅳ-20所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅳ所示结构的化合物选自通式Ⅳ-6、Ⅳ-7、Ⅳ-16和Ⅳ-17所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅳ所示结构的化合物选自通式Ⅳ-6和Ⅳ-17所示的液晶化合物中的一种或两种化合物。
本发明快速响应液晶组合物中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为30％～42％，优选为30％～40％，更优选为27％～38％；通式Ⅱ所示的化合物为20％～40％，优选为22％～40％，更优选为25％～38％；通式Ⅲ所示的化合物为22％～30％，优选为23％～29％，更优选为24％～28％；通式Ⅳ所示的化合物为0％～8％，优选为0％～7％或1％～7％，更优选为1％～6％。
本发明的快速响应负性液晶组合物具有较大的k值，较小的旋转粘度，较大的提高了响应速度，可应用于负型显示模式的液晶显示器件中，负型显示模式包括VA、PSVA、UV2A、负性IPS和负性FFS等显示模式。本发明解决了负性液晶材料存在旋转粘度较高，响应时间慢的等问题，较大程度的提高了显示器件的品质。
本发明的优点：
本发明主要改善负性液晶材料旋转粘度较高、响应时间慢等问题。本发明通过提高液晶材料的k值，降低旋转粘度，增大双折射从而降低盒厚因此解决了VA存在响应时间慢的问题，较大的提高了VA使用显示器件的品质。
本发明的液晶组合物具有较大的k值，较低的旋转粘度，通过和液晶盒的厚度搭配能够提高响应速度，从而改善显示画质。
本发明解决了负性液晶材料存在旋转粘度较高，响应时间慢的等问题。响应时间较慢一直是负性液晶所困扰的问题，本发明解决了负性液晶存在响应时间慢的问题，能够较大的改善显示器件的品质。该组合物可应用于PSVA，UV2A，负性IPS和负性FFS等显示模式，这对于高显示领域意义重大。
具体实施方式
本发明中的液晶组合物均按照以下方法进行制备，生产过程：按照配方比列称取化合物，相互混溶置于硬质高硼硅玻璃瓶中，先抽真空然后在补充氮气，重复三次操作，在氮气保护下对混合物进行加热，以电磁搅拌或机械搅拌至呈熔融清亮均一透明溶液止，再继续搅拌30分钟，使物料彻底均匀混合后停止加热。然后常温下搅拌1小时。用砂芯漏斗将混合液晶过滤至清洁干燥硬质高硼硅抽滤瓶中，然后在搅拌下减压脱气至未见气泡出现为止，最后进行装瓶包装。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Tni：清亮点；
no：寻常光的折射率(589nm，25℃)；
ne：非寻常光的折射率(589nm，25℃)；
Δn：折射率各向异性(589nm，25℃)；
Ton+off：表示在25℃下，4um垂直盒测得的响应时间；
Δε：介电各向异性(1KHz，25℃)；
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；
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数；
Vth：阈值电压；
γ1：表示在25℃下，20微米盒厚测得的旋转粘度[mPa·s]，其通过Instec测得。
实施例1：
按照表1中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表1。
表1实施例1液晶组合物的组成与测试数据
| 代号 | 质量分数(％) |
| I-3 | 13 |
| I-9 | 16.5 |
| I-5 | 9 |
| Ⅱ-2 | 14 |
| Ⅱ-6 | 16 |
| Ⅱ-5 | 6.5 |
| III-20 | 5.5 |
| III-5 | 8.5 |
| III-13 | 4 |
| III-24 | 7 |
| 合计 | 100 |
| Tni | 75.6 |
| no | 1.4872 |
| ne | 1.5969 |
| Δn | 0.1097 |
| ε∥ | 3.78 |
| ε⊥ | 7.02 |
| Δε | -3.24 |
| K11 | 16.6 |
| K33 | 14.2 |
| γ1 | 76 |
| Vth(v) | 2.42 |
| Ton+Toff(ms) | 13.9 |
实施例1中具有适中的介电常数，稍大的双折射，特别是具有较低的旋转粘度和相对较大的K值，这对VA,PSVA，UV2A等负性液晶的显示器件中意义重大，较大程度地提升液晶显示器的品质。
实施例2：
按照表2中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表2。
表2实施例2液晶组合物的组成与测试数据
| 代号 | 质量分数(％) |
| I-3 | 13 |
| I-9 | 14.5 |
| I-5 | 8 |
| Ⅱ-2 | 14 |
| Ⅱ-6 | 16 |
| Ⅱ-5 | 6.5 |
| III-24 | 9.5 |
| III-5 | 9 |
| III-10 | 2.5 |
| III-13 | 4 |
| IV-6 | 3 |
| 合计 | 100 |
| Tni | 74.5 |
| no | 1.4872 |
| ne | 1.5958 |
| Δn | 0.1086 |
| ε∥ | 3.55 |
| ε⊥ | 6.17 |
| Δε | -3.15 |
| K11 | 15 |
| K33 | 14.1 |
| γ1 | 77 |
| Vth(v) | 2.47 |
| Ton+Toff(ms) | 13.2 |
实施例2中，发现该液晶材料具有较低的清亮点和适中的折射率以及介电常数，特别地，具有较低的旋转粘度能够较大程度的提高显示器件的快速速度。
实施例3：
按照表3中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表3。
表3实施例3液晶组合物的组成与测试数据
| 代号 | 质量百分数 |
| I-3 | 13 |
| I-5 | 8 |
| I-9 | 14.5 |
| Ⅱ-2 | 12 |
| Ⅱ-6 | 16 |
| Ⅱ-5 | 6.5 |
| III-24 | 9.5 |
| III-5 | 9 |
| III-10 | 3.5 |
| III-13 | 3 |
| IV-6 | 5 |
| 合计 | 100 |
| Tni | 74.7 |
| no | 1.487 |
| ne | 1.595 |
| Δn | 0.108 |
| ε∥ | 3.8 |
| ε⊥ | 7 |
| Δε | -3.2 |
| K11 | 15.2 |
| K33 | 14.3 |
| γ1 | 76 |
| Vth(v) | 2.48 |
| Ton+Toff(ms) | 12.8 |
实施例4：
按照表4中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表4。
表4实施例4液晶组合物的组成与测试数据
| 代号 | 质量百分数 |
| I-3 | 13 |
| I-5 | 7 |
| I-9 | 14 |
| Ⅱ-2 | 12 |
| Ⅱ-6 | 16 |
| Ⅱ-5 | 6.5 |
| III-5 | 9 |
| III-24 | 9.5 |
| III-10 | 5.5 |
| III-13 | 3 |
| IV-6 | 4.5 |
| 合计 | 100 |
| Tni | 77.2 |
| no | 1.487 |
| ne | 1.596 |
| Δn | 0.109 |
| ε∥ | 3.55 |
| ε⊥ | 6.66 |
| Δε | -3.11 |
| K11 | 15.4 |
| K33 | 14.7 |
| γ1 | 78 |
| Vth(v) | 2.49 |
| Ton+Toff(ms) | 13.1 |
实施例5：
按照表5中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表5。
表5实施例5液晶组合物的组成与测试数据
| 代号 | 质量百分数 |
| I-3 | 13 |
| I-5 | 7 |
| I-9 | 16 |
| Ⅱ-2 | 12 |
| Ⅱ-6 | 16 |
| Ⅱ-5 | 6.5 |
| III-5 | 6 |
| III-24 | 9 |
| III-10 | 9 |
| IV-17 | 3 |
| IV-6 | 2.5 |
| 合计 | 100 |
| Tni | 76.8 |
| no | 1.488 |
| ne | 1.595 |
| Δn | 0.107 |
| ε∥ | 3.5 |
| ε⊥ | 6.6 |
| Δε | -3.1 |
| K11 | 15.8 |
| K33 | 14.4 |
| γ1 | 77 |
| Vth(v) | 2.55 |
| Ton+Toff(ms) | 12.9 |
实施例6：
按照表6中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表6。
表6实施例6液晶组合物的组成与测试数据
实施例7：
按照表7中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表7。
表7实施例7液晶组合物的组成与测试数据
以上实施例中液晶组合物具有较大的k值，较小的旋转粘度，可以较大程度地提高响应速度，应用于VA,PSVA，UV2A等负性液晶的显示器件中，可以显著提升液晶显示器的品质。
Claims (10)
1.一种快速响应的液晶组合物，其特征在于：包含通式Ⅰ所示结构的化合物，其质量分数为30％-42％，通式Ⅰ的结构为：
式中，R1，R2各自独立的表示碳原子数为1～5的直链烷基；A1，A2各自独立的表示环己烷或苯环；
通式Ⅱ所示结构的化合物，其质量分数为20％-40％，通式Ⅱ的结构为：
式中，R3，R4各自独立的表示碳原子数为2～5的直链烷基；n表示0或1；
通式Ⅲ所示结构的化合物，其质量分数为22％-30％，通式Ⅰ的结构为：
式中，R5表示碳原子数为2～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～4的直链烷基或烷氧基；Y1，Y2，Y3各自独立的表示F或H；A3，A4各自独立的表示环己烷或苯环；
通式Ⅳ所示结构的化合物，其质量分数为0％-8％，通式Ⅳ的结构为：
式中，R7表示碳原子数为2～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～6的直链烷基或烷氧基；A5表示环己烷或苯环；m表示0或1。
2.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅰ所示结构的化合物选自通式I-1至I-11所示化合物中的一种或者多种：
3.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅱ所示结构的化合物选自通式Ⅱ-1至Ⅱ-18所示化合物中的一种或者多种：
4.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅲ所示结构的化合物选自通式Ⅲ-1至Ⅲ-29所示化合物中的一种或者多种：
5.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅳ所示结构的化合物选自通式Ⅳ-1至Ⅳ-20所示化合物中的一种或者多种：
6.根据权利要求2-5中任一项所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅰ所示结构的化合物选自通式I-3、I-5、I-6、I-7、I-8、I-9和I-11所示化合物中的一种或者多种；通式Ⅱ所示结构的化合物选自通式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6和Ⅱ-7所示化合物中的一种或者多种；通式Ⅲ所示结构的化合物选自通式Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-9、Ⅲ-10、Ⅲ-13、Ⅲ-20、Ⅲ-24和Ⅲ-29所示化合物中的一种或者多种；通式Ⅳ所示结构的化合物选自通式Ⅳ-6、Ⅳ-7、Ⅳ-16和Ⅳ-17所示化合物中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为30％～40％，通式Ⅱ所示的化合物为22％～40％，通式Ⅲ所示的化合物为23％～29％，通式Ⅳ所示的化合物为1％～7％。
8.根据权利要求7所述的快速响应的液晶组合物，其特征在于：所述的液晶组合物中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为27％～38％，通式Ⅱ所示的化合物为25％～38％，通式Ⅲ所示的化合物为24％～28％，通式Ⅳ所示的化合物为1％～6％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的快速响应的液晶组合物在制备负型显示模式的液晶显示器件中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的负型显示模式的液晶显示器件包括VA、PSVA、UV2A、IPS和FFS显示模式。
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2021
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