CN114032105A - 一种负性液晶组合物及其应用 - Google Patents

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CN114032105A CN202111455609.4A CN202111455609A CN114032105A CN 114032105 A CN114032105 A CN 114032105A CN 202111455609 A CN202111455609 A CN 202111455609A CN 114032105 A CN114032105 A CN 114032105A
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods

Abstract

本发明公开了一种负性液晶组合物及其应用，本发明所提供的负性液晶组合物不仅具低粘度、合适的弹性常数、适合的光学各向异性、良好的低温互溶性，且相对于需要使用双侧PI的液晶组合物，本发明的负性液晶组合物用一侧无PI的液晶盒制得的液晶元器件具有较高的VHR，较快的预倾角形成能力。

Description

一种负性液晶组合物及其应用
技术领域
本发明涉及一种负性液晶组合物及其应用，属于液晶材料技术领域。
背景技术
液晶材料是在一定温度下，既具有液体的流动性又具备晶体的各向异性的有机棒状小分子化合物的混合物。液晶显示器件利用液晶材料本身所具有的光学各向异性和介电各向异性进行工作，目前已得到广泛的应用。
液晶混合物的可靠性是当今液晶行业的主要问题之一。主要方面是液晶分子对于从液晶D的背光单元发射的光的稳定性。液晶材料的光诱导反应可导致称为图像粘滞的显示器缺陷。这大大降低了液晶显示器的使用寿命，并且是液晶行业的主要可靠性标准之一。
在常规的VA显示器中，需要聚酰亚胺层来诱导液晶的所需垂面取向。除了由于其生产而产生的显著成本之外，聚酰亚胺和液晶之间的不利的相互作用经常导致VA显示器的电阻降低。因此，合适的液晶分子的数量显著减少，这是以显示器的整体切换性能为代价的。虽然目前已有一些液晶组合物，仍然需要发现更多不需要用于垂面取向的聚酰亚胺层但是仍然显示出高的性能和可靠性的液晶混合物。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种负性液晶组合物，相对于需要使用双侧PI的液晶组合物，本发明的负性液晶组合物用一侧无PI的液晶盒制得的液晶元器件具有较高的VHR，较快的预倾角形成能力。
本发明的第一个目的是提供一种负性液晶组合物，包含至少一种式I所示的化合物：
Figure BDA0003386519080000011
其中，R1表示碳原子数为1-12的烷基、烷氧基或卤代烷基，其中一个或多个-CH2-可各自独立地以氧原子不直接相连的方式被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-替代，-CH2-基团上的氢可被卤素取代；
R2表示H或者1-8个碳原子的烷基；
R3表示H或者1-5个碳原子的烷基；
m表示1或2；
n表示1或2；
Sp表示间隔基团或者单键；
p表示可聚合基团；
以及，至少包含一种式IIA、IIB所示的化合物：
Figure BDA0003386519080000021
其中，R21、R22、R23、R24各自独立的表示碳原子数为1-12的烷基、烷氧基或卤代烷基，其中一个或多个-CH2-可各自独立地以氧原子不直接相连的方式被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-替代，-CH2-基团上的氢可被卤素取代；
L1、L2、L3、L4各自独立的表示H、F、CF3、OCF3；
Z21表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CF2CF2-、-C4H8-或-CF＝CF-；
a表示1，或2，b表示0或1。
进一步地，式I所示的化合物占所述液晶组合物的比列为0.1-10％，优选为0.1-5％，更优选为0.1-3％；
式IIA和/或IIB所示的化合物占所述液晶组合物的含量为0.01-50％。
进一步地，式I所示的化合物的结构式为：
Figure BDA0003386519080000031
Figure BDA0003386519080000041
Figure BDA0003386519080000051
进一步地，式IIA或IIB所示的化合物的用量为液晶组合物总重量的0.01-50％。
进一步地，式IIA或IIB所示的化合物的结构式为：
Figure BDA0003386519080000052
Figure BDA0003386519080000061
Figure BDA0003386519080000071
Figure BDA0003386519080000081
Figure BDA0003386519080000091
Figure BDA0003386519080000101
Figure BDA0003386519080000111
Figure BDA0003386519080000121
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种通式III所示的化合物：
Figure BDA0003386519080000122
其中，R31、R32独立选自C1～C12的直链烷基、直链烷氧基以及C2～C12的直链烯基；
C、D各自独立选自
Figure BDA0003386519080000123
以及
Figure BDA0003386519080000124
Z3为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H9-或-CF＝CF-。
进一步地，通式III所示的化合物的用量为液晶组合物总重量的1-50％。进一步优选为5-45％。
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种式IV-1～IV-4的化合物：
Figure BDA0003386519080000125
其中，R41和R42独立选自具有至多12个C原子的直链的烷基或烷氧基。
进一步地，式IV-1～IV-4的化合物的用量为液晶组合物总重量的1-60％。进一步优选为5-50％。
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种式V-1～V-4所示的化合物：
Figure BDA0003386519080000131
其中，R51和R52独立选自具有至多12个C原子的直链的烷基或烷氧基。
进一步地，式V-1～V-4所示的化合物的用量为液晶组合物总重量的0.1-10％。进一步优选为0.1-5％。
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种式VI所示的联苯衍生物：
Figure BDA0003386519080000132
其中，R61、R62独立选自具有1-6个C原子的烷基基团；
L61、L62独立选自碳卤素、-CF3、-OCF。
进一步地，式VI所示的化合物的用量为液晶组合物总重量的0.1-10％。进一步优选为1-5％。
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种式VII-1～VII-10所示的可聚合化合物：
Figure BDA0003386519080000141
进一步地，所述的可聚合化合物的用量为液晶组合物总重量的0.1～3％。
进一步地，所述的液晶组合物中包括至少一种自由基清除剂、惨杂剂、抗氧化剂和稳定剂的添加剂。
进一步地，所述的添加剂的用量为液晶组合物总重量的0～5％。优选0～1％，更优选0.01～0.2％。
进一步地，所述的掺杂剂选自如下化合物中的一种或多种：
Figure BDA0003386519080000142
Figure BDA0003386519080000151
进一步地，所述的稳定剂选自如下化合物中的一种或多种：
Figure BDA0003386519080000152
Figure BDA0003386519080000161
Figure BDA0003386519080000171
Figure BDA0003386519080000181
其中，n表示1-8的整数。
本发明的第二个目的是提供所述的液晶组合物在液晶显示装置中的应用。
进一步地，所述的液晶显示装置为VA类液晶显示装置，所述的VA类液晶显示装置包括VA模式液晶显示器、MVA模式液晶显示器、PVA模式液晶显示器或PSVA模式液晶显示器。
本发明的有益效果是：
本发明所提供的负性液晶组合物不仅具低粘度、合适的弹性常数、适合的光学各向异性、良好的低温互溶性，且相对于需要使用双侧PI的液晶组合物，本发明的负性液晶组合物用一侧无PI的液晶盒制得的液晶元器件具有较高的VHR，较快的预倾角形成能力。
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
Figure BDA0003386519080000191
以如下化合物为例：
Figure BDA0003386519080000192
用表1的代码表示，为3CWO4，3代表环己基，C代表环己烷，W代表2，3-二氟苯，4代表丁基。
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℃)；
γ1：表示在25℃下测得的旋转粘度[mPa·s]；
K11:展曲弹性常数(pN，25℃)；
K33：弯曲弹性常数(pN，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。
实施例：
M1：
按以下比例配置液晶，得到混合物M1，其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表2向列相液晶M1
组分 含量％ 性能
3CCO1 2 Cp 74.8℃
3CPO1 6 Dn 0.101
3CCV1 10 De -3.6
3CWO2 11 γ<sub>1</sub> 95
4CC3 8 K11 15.4
3PWO2 19 K33 14.9
5CC3 6 Ts-N ＜-30℃
3CPP1 8
V2CCP1 5
3CPP2 8
3CCWO2 9
3CPWO2 4
2CPP2 4
M2：
按以下比例配置液晶，得到混合物M2，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3向列相液晶M2
Figure BDA0003386519080000201
Figure BDA0003386519080000211
M3：
按以下比例配置液晶，得到混合物M3，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4向列相液晶M3
组分 含量％ 性能
3CC2 24 Cp 75.0℃
3CPO2 10 Dn 0.1
4CC3 4 De -3.8
2C1OWO2 8 γ<sub>1</sub> 89
3C1OWO2 8 K11 15.3
2CCWO2 4 K33 14.9
3CPP2 15 Ts-N ＜-30℃
3CCWO2 6
3CPWO2 8
3CPWO3 8
5CCWO2 2
5CPWO2 3
M4：
表5向列相液晶M4
组分 含量％ 性能
3CC2 27 Cp 74.5℃
3PP1 10 Dn 0.101
4CC3 7 De -3.7
3C1OWO1 2 γ<sub>1</sub> 94
3C1OWO2 12 K11 16.2
3CCP1 5 K33 15.9
2CPWO2 8 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 8
3CC1OWO2 11
3CPWO4 9
3CPPC3 1
M5：
表6向列相液晶M5
Figure BDA0003386519080000212
Figure BDA0003386519080000221
M6：
表7向列相液晶M6
组分 含量％ 性能
3CCV1 22 Cp 85.0℃
4CC3 6 Dn 0.109
5CC3 6 De -4
3PPO2 9 γ<sub>1</sub> 104
2CC1OWO2 9 K11 16.4
3CC1OWO2 8 K33 16.5
2CPWO2 10 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 10
3C1OWO2 10
3PGPP3 4
5PP1 6
M7：
表8向列相液晶M7
组分 百分比％ 性能
3CPWO4 5 Cp 78
3CWO2 7 Dn 0.101
5CWO2 3 De -4.6
4CC3 9 γ<sub>1</sub> 101
3PWO2 9 Ts-N ＜-30℃
2CPWO2 9
3CPWO2 9
3CCWO1 6
3CCWO2 6
4CCWO2 8
3CCWO3 5
3CC2 24
M8：
表9向列相液晶M8
Figure BDA0003386519080000222
Figure BDA0003386519080000231
M9：
表10向列相液晶M9
组分 含量％ 性能
3CC2 22 Cp 74.5℃
4CC3 9 Dn 0.095
5CC3 8 De -3.8
3PWO2 9 γ<sub>1</sub> 99
2CC1OWO2 7 K11 16.5
3CC1OWO2 5 K33 16.7
2CPWO2 10 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 10
3C1OWO2 6
4CCP3 4
5PP1 10
M10
表11向列相液晶M10
组分 含量％ 性能
3CC2 22 Cp 74.5℃
4CC3 10 Dn 0.099
5CC3 10 De -3.5
3PPO2 9 γ<sub>1</sub> 105
2CC1OWO2 7 K11 16.5
3CC1OWO2 5 K33 16.7
2CPWO2 8 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 8
3C1OWO2 6
3CCP1 4
5PP1 11
M11
表12向列相液晶M11
Figure BDA0003386519080000232
Figure BDA0003386519080000241
M12
表13向列相液晶M12
组分 含量％ 性能
3CC2 10 Cp 76.5℃
4CC3 10 Dn 0.104
5CC3 5 De -3.1
3CPP2 8 γ<sub>1</sub> 101
3CPO2 10 K11 16.4
3CWO4 15 K33 16.5
2CPWO2 8 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 8
3CCWO2 6.5
4CCWO2 11
3CCWO3 9
M13
表14向列相液晶M13
组分 含量％ 性能
3CC2 24 Cp 76.5℃
3CCV1 4 Dn 0.104
2CPP2 3 De -3.1
3CPP2 4 γ<sub>1</sub> 98
3CPO2 6 K11 15.9
3CWO4 2 K33 16.2
2CPWO2 10 Ts-N ＜-30℃
3CPWO2 12
3CCWO2 6.5
4CCWO2 11
3CCWO3 9
2PWP3 8.5
M14
表15向列相液晶M14
Figure BDA0003386519080000242
Figure BDA0003386519080000251
M15
表16向列相液晶M15
组分 百分比％ 性能
3CWO2 4 Cp 75.5
4CC3 2 Dn 0.103
3CC2 14 De -3.3
5CC3 5 γ<sub>1</sub> 89
3CPO2 12 Ts-N ＜-30
3CCWO2 10
4CCWO2 13
3CCWO3 5
2CPWO2 6
3CPWO2 9
5CPWO2 9
3CCP1 5
3CCP3 3
3CCPO1 3
向方案M1-M15中，分别加入300ppm下式稳定剂：
Figure BDA0003386519080000252
以及按如下表17比例添加可聚合化合物，得到混合物P1-P15。
表17
Figure BDA0003386519080000253
根据以下表18比例向P1-P15的混合物中按以下比列添加自配向剂,得到自配向液晶混合物PLM1-PLM15：
表18
Figure BDA0003386519080000261
将配制完成的PSVA混合物P1-P15双侧有PI的3.5umVA测试盒中，PLM1-PLM15充入一侧无PI的3.5um VA液晶测试盒测试VHR,所得结果对比如下表19：
表19
Figure BDA0003386519080000262
将配制完成的PSVA混合物P1-P5双侧有PI的3.5umVA测试盒中，PLM1-PLM15充入一侧无PI的3.5um VA液晶测试盒，用UV1(313nm，5.5mw/cm2)在施加19V的电压下照射两分钟，然后再用UV2(313nm 2.0mw/cm2)照射90min，分别测试预倾角，测试结果见下表20：
表20
Figure BDA0003386519080000263
Figure BDA0003386519080000271
由以上实施例可知，本发明所提供的负性液晶组合物不仅具低粘度、合适的弹性常数、适合的光学各向异性、良好的低温互溶性，且相对于需要使用双侧PI的液晶组合物，本发明的负性液晶组合物用一侧无PI的液晶盒制得的液晶元器件具有较高的VHR，较快的预倾角形成能力。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种负性液晶组合物，其特征在于，包含至少一种式I所示的化合物：
Figure FDA0003386519070000011
其中，R1表示碳原子数为1-12的烷基、烷氧基或卤代烷基，其中一个或多个-CH2-可各自独立地以氧原子不直接相连的方式被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-替代，-CH2-基团上的氢可被卤素取代；
R2表示H或者1-8个碳原子的烷基；
m表示1或2；
n表示1或2；
q表示0，1，2；
Sp表示间隔基团或者单键；
p表示可聚合基团；
以及，至少包含一种式IIA、IIB所示的化合物：
Figure FDA0003386519070000012
其中，R21、R22、R23、R24各自独立的表示碳原子数为1-12的烷基、烷氧基或卤代烷基，其中一个或多个-CH2-可各自独立地以氧原子不直接相连的方式被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-替代，-CH2-基团上的氢可被卤素取代；
L1、L2、L3、L4各自独立的表示H、F、CF3、OCF3；
Z21表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CF2CF2-、-C4H8-或-CF＝CF-；
a表示1，或2，b表示0或1；
其中，式I所示的化合物占所述液晶组合物的比列为0.1-10％，式IIA和/或IIB所示的化合物占所述液晶组合物的含量为0.01-50％。
2.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，式I所示的化合物的结构式为：
Figure FDA0003386519070000021
Figure FDA0003386519070000031
Figure FDA0003386519070000041
3.根据权利要求1所述的负性液晶组合物，其特征在于，式IIA或IIB所示的化合物的结构式为：
Figure FDA0003386519070000042
Figure FDA0003386519070000051
Figure FDA0003386519070000061
Figure FDA0003386519070000071
Figure FDA0003386519070000081
Figure FDA0003386519070000091
Figure FDA0003386519070000101
Figure FDA0003386519070000111
4.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种通式III所示的化合物：
Figure FDA0003386519070000112
其中，R31、R32独立选自C1～C12的直链烷基、直链烷氧基以及C2～C12的直链烯基；
C、D各自独立选自
Figure FDA0003386519070000113
以及
Figure FDA0003386519070000114
Z3为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、
-OCO-、-C2F4-、-C4H9-或-CF＝CF-。
5.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种式IV-1～IV-4的化合物：
Figure FDA0003386519070000121
其中，R41和R42独立选自具有至多12个C原子的直链的烷基或烷氧基。
6.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种式V-1～V-4所示的化合物：
Figure FDA0003386519070000122
其中，R51和R52独立选自具有至多12个C原子的直链的烷基或烷氧基。
7.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种式VI所示的联苯衍生物：
Figure FDA0003386519070000123
其中，R61、R62独立选自具有1-6个C原子的烷基基团；
L61、L62独立选自碳卤素、-CF3、-OCF。
8.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种式VII-1～VII-10所示的可聚合化合物：
Figure FDA0003386519070000131
9.根据权利要求1～3任一项所述的负性液晶组合物，其特征在于，所述的液晶组合物中包括至少一种自由基清除剂、惨杂剂、抗氧化剂和稳定剂的添加剂。
10.一种权利要求1～9任一项所述的负性液晶组合物在液晶显示装置中的应用。
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