CN114369466A - 具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物及其应用，其中，该液晶组合物包含：分别占所述液晶组合物总质量的10～50％、1～45％的一种或多种通式Ⅰ和通式Ⅱ所示的液晶化合物，
Description
技术领域
本发明涉及液晶组合物及其应用，具体涉及具有高陡度的负介电 各向异性液晶组合物及其应用，属于液晶材料技术领域。
背景技术
液晶材料是一类在一定的温度下既具有液体的流动性又具有晶体 的各向异性的棒状有机化合物，其固有的光学各向异性(△n)以及 介电各向异性(△ε)的特性，是生产显示器件的关键光电材料。迄今 为止没有任何一种液晶化合物能够满足所有需求，因此作为液晶介质 使用的液晶材料都为液晶组合物。从液晶组合物调制的角度来考虑， 采用不同性质的液晶化合物来兼顾这些要求，由于材料各方面的性能 有些是相互制约的，如使用具有低粘度值的可以实现这种短响应时 间，但通常同时又会降低清亮点；提高介电各向异性则会增大旋转粘 度，提高工作温度，又难以兼顾低温性能等。若形成各种功能均良好 的液晶组合物仍需继续开发新的产品。
早期的液晶显示模式为TN显示，人们利用TN电光效应和集成 电路相结合，将其做成液晶显示器件(TN-LCD)，为液晶的应用开 拓了广阔前景。TN-LCD大规模工业化生产以来已慢慢发展，STN-LCD及TFT-LCD技术逐渐成熟，显示模式类型逐渐增多，STN 相比于TN显示模式具有更高的对比度，可适用于更高的驱动路数， 除了STN器件具有大的预倾角和扭曲角之外，起重要作用的还有STN 型液晶具备的高陡度特性。液晶的陡度表示为a(％)，饱和电压和阈 值电压的差值与阈值电压的比值，表示为(V1-V0)/V0*100％，V1代 表20℃下的饱和电压，V0代表20℃下的阈值电压，a值越小表示陡 度越高。陡度决定了液晶器件的驱动路数，电光曲线陡度不够，则不 适合多路驱动，易产生交叉串扰，产生半亮度显示。STN型液晶提高 陡度的主要方法是通过在末端基团中引入双烯来增大液晶的陡度，效 果显著。除此之外，液晶的光学各向异性(折射率)对液晶陡度也有 重要影响，显而易见的是折射率越大，未参与成键的离域电子和π电 子越多，当液晶受电压驱动时在液晶盒中的扭转越大、陡度越高，但 受限于液晶器件盒厚的影响，不可能都选择高折射率的液晶，不同盒 厚的液晶屏需要不同折射率的液晶进行匹配。因此提高液晶本身的陡 度是提高对比度、实现多路驱动的关键。
相比于传统显示模式，一些具有负的介电各向异性液晶介质逐步 发展起来，例如ECB(电控双折射)及其衍生模式DAP(排列相的 变形)、VAN(垂直排列向列相)、MVA(多区域垂直排列)、ASV(先 进超视角)、PVA(模式垂直排列)。现有技术中虽然负介电各向异性 的液晶组合物层出不穷，但大都针对极大负介电各向异性、低功耗和 响应速度的改进，例如专利CN108315019A和CN108085020A中所 提出的液晶组合物，具有极大的介电各向异性绝对值，较高的清亮点， 较好的稳定性及抗UV能力，而对于负介电各向异性液晶的陡度问题国内甚至国外却鲜有研究。随着液晶器件显示要求的不断提高，高陡 度、低功耗的负介电各向异性的液晶将受到很大关注，可在保证热稳 定性及抗紫外稳定性的前提下，有效提高产品亮度、适用于多路数驱 动。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供主要应用于VA、 MVA、PVA、FFS、PSVA、IPS、TFT等显示模式，不仅具有负的介 电各向异性的特点，并且可以显著提高液晶的陡度的液晶组合物。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，前述液 晶组合物包含：
占前述液晶组合物总质量的10～50％的一种或多种通式Ⅰ所示的 液晶化合物：
占前述液晶组合物总质量的1～45％的一种或多种通式Ⅱ所示的 液晶化合物：
其中，R1、R2、R4各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代 的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的 直链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，R3选取自C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-；
环A、B、C各自独立的表示环己基、亚苯基、苯基、含氧六环基、 含有取代基的亚苯基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、CN；
m、n各自独立的表示1、2或3。
前述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于， 前述通式Ⅰ所示的液晶化合物选自如下化合物：
优选的，R1、R2各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的 直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直 链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，其中 取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-。
前述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于， 前述通式Ⅱ所示的液晶化合物选自如下化合物：
优选的，R4选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、 烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯 氧基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、 C≡C-。
前述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于， 前述液晶组合物还包含：
占前述液晶组合物总质量的5～50％的一种或多种通式Ⅲ所示的 液晶化合物：
其中，R5、R6各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的 直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直 链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，R3选 取自C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基，其中 取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-；
环D表示环己基、亚苯基、苯基、含氧六环基、含有取代基的亚 苯基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、CN；
p表示1、2或3；
Z1选自
-C≡C-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF2O-、-CH2O-， 其中n取1或2。
前述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于， 前述通式Ⅲ所示的液晶化合物选自如下化合物：
优选的，R5、R6各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的 直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直 链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，其中 取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-。
本发明的有益之处在于：本发明提供的液晶组合物具有宽范围的 阈值电压和高陡度，可满足64路及以上高路数下不同驱动条件的显 示，还具有良好的稳定性及低温互溶性，较高的清亮点，较宽的向列 相温度范围，具有较短的响应时间，高的VHR及电阻率，抗UV性 能好，主要应用于VA、MVA、PSA、IPS、FFS、TFT等显示模式。
具体实施方式
本发明提供的液晶组合物采用传统方法进行制备，即：在适当的 温度下，将两种或多种化合物进行混合；或者，将各组分溶解于有机 溶剂(如丙酮、氯仿、甲醇等)中，然后通过蒸馏的方法将溶剂去除。
本发明提供的液晶组合物还需要添加适当的添加剂，如抗紫外剂、 抗静电剂、抗氧化剂、消泡剂等。
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
以下实施例中所采用的各成分均由常规方法获得。
以下实施例中液晶组合物的制备均采用常规方法获得。
以下实施例中的液晶组合物的各项性能参数均通过常规方法测试 获得，液晶显示材料包括上下两层负载透明电极的玻璃基板及夹在其 中的液晶介质。
实施例中的百分比除特殊说明外均代表重量百分比。
Cp(℃)代表清亮点。
△n代表20℃下光学各向异性，589nm。
△ε代表25℃下介电各向异性。
Vo(V)代表20℃下阈值电压。
a(％)代表(V1-V0)/V0*100％，V1(V)代表20℃下的饱和电 压，a值越小表示陡度越高。
实施例1
表1液晶组合物A的配方组成及参数
实施例2
表2液晶组合物B的配方组成及参数
实施例3
表3液晶组合物C的配方组成及参数
实施例4
表4液晶组合物D的配方组成及参数
实施例5
表5液晶组合物E的配方组成及参数
实施例6
表6液晶组合物F的配方组成及参数
实施例7
表7液晶组合物G的配方组成及参数
实施例8
表8液晶组合物H的配方组成及参数
实施例9
表9液晶组合物I的配方组成及参数
实施例10
表10液晶组合物J的配方组成及参数
根据液晶组合物A至液晶组合物J的性能参数测试结果可知：
(1)本发明提供的液晶组合物清亮点均在95℃以上，折射率在 0.07～0.15范围内，阈值电压在1.45V～3.25V范围内，能够满足-40 ℃～90℃工作温度，有较高的工作温宽，参数覆盖范围广，能够满足 不同液晶屏对液晶的需求，适用性强；
(2)本发明提供的液晶组合物在保持以上基本参数的基础上，陡 度范围为22％～58％，具有较高的陡度，能够有效提高产品亮度，可 满足64路及以上高路数下不同驱动条件的显示，打破了VA负性液 晶只能在低路数驱动条件下使用的局限性；
(3)本发明提供的液晶组合物除了具有以上特性外，还具有良好 的稳定性及低温互溶性，较宽的向列相温度范围，较短的响应时间， 高的VHR及电阻率，抗UV性能好，可应用于VA、MVA、PSA、IPS、FFS、TFT等显示模式。
对比例1
表11液晶组合物K的配方组成及参数
将现有的液晶组合物(液晶组合物K)与本发明提供的液晶组合 物(液晶组合物A)对比，可知：
在Cp、△n、V0、△ε接近的情况下，本发明提供的液晶组合物A 陡度为48％，现有的液晶组合物K陡度为60％，前者具有更高的陡 度，这也验证了通式I所示的液晶化合物有利于负性液晶陡度的提升。
对比例2
表12液晶组合物L的配方组成及参数
对比例3
表13液晶组合物M的配方组成及参数
将现有的液晶组合物(液晶组合物L、液晶组合物M)与本发明 提供的液晶组合物(液晶组合物J)对比，可知：
在Cp、△n、V0、△ε接近的情况下，本发明提供的液晶组合物J 陡度为40％，现有的液晶组合物L陡度为50％，现有的液晶组合物 M陡度为55％，本发明提供的液晶组合物J具有更高的陡度，这也验 证了通式II所示的液晶化合物有利于负性液晶陡度的提升，且通式I 所示的液晶化合物与通式II所示的液晶化合物的组合更有利于负性 液晶陡度的提升。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等 同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范 围内。
Claims (9)
1.具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总质量的10～50％的一种或多种通式Ⅰ所示的液晶化合物：
占所述液晶组合物总质量的1～45％的一种或多种通式Ⅱ所示的液晶化合物：
其中，R1、R2、R4各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，R3选取自C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-；
环A、B、C各自独立的表示环己基、亚苯基、苯基、含氧六环基、含有取代基的亚苯基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、CN；
m、n各自独立的表示1、2或3。
2.根据权利要求1所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ所示的液晶化合物选自如下化合物：
3.根据权利要求2所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，R1、R2各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-。
4.根据权利要求1所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ所示的液晶化合物选自如下化合物：
5.根据权利要求4所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，R4选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-。
6.根据权利要求1所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含：
占所述液晶组合物总质量的5～50％的一种或多种通式Ⅲ所示的液晶化合物：
其中，R5、R6各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，R3选取自C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-；
环D表示环己基、亚苯基、苯基、含氧六环基、含有取代基的亚苯基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、CN；
p表示1、2或3；
Z1选自
-C≡C-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CF2O-、-CH2O-，其中n取1或2。
7.根据权利要求6所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ所示的液晶化合物选自如下化合物：
8.根据权利要求7所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，R5、R6各自独立的选取自C1～C15的取代或未被取代的直链或支链烷基、烷氧基或醚氧基、C2～C15的取代或未被取代的直链或支链烯基或烯氧基、C3～C5的取代或未被取代的环烷基，其中取代基选自F、Cl、Br、I、O、S、CN、OH、-CH＝CH-、C≡C-。
9.权利要求1至8任意一项所述的具有高陡度的负介电各向异性液晶组合物在VA、MVA、PVA、FFS、PSVA、IPS、TFT显示模式中的应用。
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| CN111575022A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-08-25 | 烟台显华化工科技有限公司 | 一种具有端烯结构的负性液晶组合物及其应用 |
| CN111607412A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-01 | 烟台显华化工科技有限公司 | 一种高陡度快响应负介电各向异性液晶组合物及其应用 |
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2021
- 2021-11-11 CN CN202111333068.8A patent/CN114369466B/zh active Active
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