CN116162462A - 一种液晶组合物及液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶组合物及液晶显示器件，所述液晶组合物包含：至少一种通式I的化合物、至少一种通式Ⅱ的化合物以及至少一种通式III、通式IV、通式V的化合物组成的组的化合物，通过通式I、通式Ⅱ以及至少一种通式III、通式IV、通式V的化合物组成的组的化合物的配合，使得该组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，使得包含本发明的液晶组合物的液晶显示器件具有较好的对比度、较宽的温度使用范围、较低的阈值电压、较快的响应速度和较好的低温存储稳定性。
Description
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种液晶组合物及液晶显示器件，尤其涉及一种具有负介电各向异性的液晶组合物及液晶显示器件。
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。液晶显示元件基于液晶分子的运作模式分为：PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、DS(dynamic scattering，动态散射)、GH(guest-host，宾-主)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(optically compensatedbend，光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching，共面转变)、VA(vertical alignment，垂直配向)、FFS(fringe field switching，边缘场切换)、FPA(field-induced photo-reactive alignment，电场感应光反应配向)等类型。此外，新型显示模式包含例如UV2A(Ultra Violet Vertical Alignment，多域紫外光配向)、PSVA(Polymer StabilizedVertical Alignment，聚合物稳定垂直配向)、NFFS(Negativity fringe fieldswitching，负性边缘场切换)等。
液晶显示器件含有具有适当特性的向列相型液晶组合物。通过提高液晶组合物的特性，可以获得具有良好特性的AM元件。液晶组合物的特性和AM元件特性的关联归纳于下表a中。
表a液晶组合物的特性与AM元件的特性
| 编号 | 液晶组合物的特性 | AM元件的特性 |
| 1 | 向列相的温度范围广 | 温度使用范围广 |
| 2 | 粘度小 | 响应时间短 |
| 3 | 光学各向异性适当 | 对比度大 |
| 4 | 正或负的介电各向异性的绝对值大 | 阈值电压低、消耗电力小、对比度大 |
| 5 | 比电阻大 | 电压保持率大、对比度大 |
| 6 | 对紫外线及热稳定 | 寿命长 |
| 7 | 弹性常数大 | 对比度大、响应时间短 |
上世纪70年代初，已经对均匀排列的和扭曲排列的、向列相液晶IPS模式的基本的电光特性进行了实验性研究，其特点是将一对电极制作在同一基板上，而另一个基板上没有电极，通过加在这一对电极间的横向电场来控制液晶分子的排列，因此也可以称这种模式为横向场模式。在IPS模式中，向列相液晶分子在两基板间均匀平行排列，两偏振片正交放置。IPS模式在不加电场时，入射光被两个正交的偏振片阻断而呈暗态，加电场时，液晶分子发生转动造成延迟，于是有光从两个正交的偏振片漏出。采用IPS模式的面板的优点是可视角度大、色彩还原准确，但缺点是漏光比较严重、响应速度较慢。
随着TFT型LCD的广泛应用，对其性能的要求也在不断的提高，高显示图像质量要求其具有更快的响应速度、更低的能耗、以及更高的低温可靠性，另外还需要更高的对比度及透过率，特别是对于IPS型液晶显示模式。这意味着，液晶材料需要具有更高的对比度及透过率、更高的弹性常数、更高的介电常数及低温可靠性，而这些性能的提高都需要对液晶材料进行改进。
在液晶显示器件的应用中，对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说，对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而如果对比度小，则整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大的帮助。高对比度产品在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。对比度对于动态视频显示效果影响也较大，由于动态图像中明暗转换比较快，因此对比度越高，人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。
影响液晶显示元件的对比度的最主要因素为液晶材料的漏光，造成液晶显示器件漏光问题的主要原因是：光散射(LC scattering)、摩擦均匀性(rubbing uniformity)、彩色滤光膜漏光(CF/TFT scattering)以及极化能力(polarize ability)，其中，光散射在漏光性能的影响因素中占比达63％。
根据如下关系式：
其中，d表示液晶盒的间距，ne表示非寻常光折射率，no表示寻常光折射率。
若要改善液晶材料的光散射，需要通过提高平均弹性常数Kave来改善光散射，其中，Kave＝(K11+K22+K33)÷3；在提高Kave的情况下，可以降低液晶材料的漏光。
此外，对比度(CR)与亮度(L)的关系式如下：CR＝L255/L0×100％；其中，L255为开态亮度，L0为关态亮度。可以看出，显著影响CR的应该是L0的变化。在关态下，L0与液晶分子的介电性能无关，而与液晶材料本身的LC Scattering相关；LC Scattering愈小，L0也愈小，CR从而也就会显著提高。
鉴于上述情况，常见的用来提高对比度的方式为提高液晶组合物的平均弹性常数Kave的值，使液晶分子的有序度更好、漏光更少，从而使透过率提高。
含有介电各向异性的绝对值大的液晶组合物的液晶显示元件能够降低基础电压值、降低驱动电压，并且能进一步降低消耗电功率。
响应速度对于显示器件是一项重要的参数，响应时间：
其中γ1为液晶的旋转粘度，d为液晶盒间距，K22为扭曲弹性常数。即减小液晶组合物的旋转粘度和液晶盒间距，以及增加K22的值可以有效缩短响应时间的值，而旋转粘度和K22的值直接与液晶材料相关，研发人员需经过反复试验，多方面对比测试，才能确定一种稳定而又可以满足低响应时间要求的液晶材料。另一方面，通过提高制造工艺，减小液晶盒厚，以提高响应时间。而这也是面板厂家提高响应时间最直接的方法。但延迟量(Δn×d)通常是固定的，则盒厚较小的液晶显示器件往往要求液晶组合物具有较大的光学各向异性，而如何使液晶组合物兼顾较大的光学各向异性、较大的K22的值和较小的旋转粘度仍然是本领域亟待解决的问题。
液晶组合物配方的调制应当同时调节液晶组合物的许多性能参数。调节某一性能参数而不影响另一个参数的值是不可能的。有时，加入某种单体液晶调节液晶组合物的某种性能参数可能对其他一种或多种性能参数有利，但也可能对另外一些性能参数的改善不利。因此，如何获得能够全部解决或部分解决上述问题的液晶组合物依然是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液晶组合物及液晶显示器件，本发明的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
至少一种通式I的化合物
至少一种通式Ⅱ的化合物
至少一种选自由通式III的化合物、通式IV的化合物、通式V的化合物组成的组的化合物：
其中，R1、R2、R6、R7和R8各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
R3、R4、R9和R10各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
R5表示-H、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
环
表示一个或至少两个环中单键被双键替代的/>
L1、L2、L3和L4各自独立地为-H或-F，并且，L1、L2同时为-F，和/或，L3、L4同时为-F；以及
a表示0或1。
在本发明中，由于液晶组合物中同时包含通式I的化合物、通式II的化合物以及至少一种选自由通式III的化合物、通式IV的化合物或通式V的化合物组成的组的化合物，所述各组分相互配合使得该组合物具有较大的△ε、较低的驱动电压的同时，还具有相对较高的K值和对比度、较小的旋转粘度、较快的响应速度以及良好的低温存储性能。
在本发明的一些实施方案中，优选调整通式I的化合物的含量以使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
在本发明的一些实施方案中，通式I的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-25％，例如1％、2％、4％、5％、6％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、17％、18％、20％或25％等，优选为1％-20％，进一步优选为1％-15％。
在本发明的一些实施方案中，优选调整通式II的化合物的含量使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
在本发明的一些实施方案中，通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-50％，例如1％、2％、4％、6％、7％、8％、9％、10％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、27％、30％、31％、35％、40％、45％或50％等，优选为5％-45％，进一步优选为10％-40％。
在本发明的一些实施方案中，优选调整选自由通式III的化合物、通式IV的化合物、通式V的化合物的组成的组的化合物的含量使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
在本发明的一些实施方案中，选自由通式III的化合物、通式IV的化合物、通式V的化合物组成的组的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-40％，例如1％、2％、4％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、16％、17％、18％、20％、25％、30％、35％或40％等，优选为1％-25％。
在本发明的一些实施方案中，通式III的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、4％、5％、6％、8％、10％、12％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式IV的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、15％、17％、18％或20％等，优选为1％-15％。
在本发明的一些实施方案中，通式V的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、16％、17％、18％或20％等，优选为1％-15％。
在本发明的一些实施方案中，通式II的化合物选自如下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选包含至少两种(例如两种、三种、四种)通式II的化合物以使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间；优选地，所述液晶组合物包含至少两种通式II-1的化合物。
在本发明的一些实施方案中，为了获得适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，通式II的化合物选自由通式II-1的化合物和通式II-3的化合物组成的组。
在本发明的一些实施方案中，通式II-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为5％-50％，例如5％、6％、7％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、27％、30％、31％、35％、40％、45％或50％等，优选为10％-30％。
在本发明的一些实施方案中，通式II-3的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，为了获得适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，R5表示-H、-CH3或-CH2CH3。
在本发明的一些实施方案中，通式V的化合选自如下化合物组成的组：
其中，R9和R10的限定如上文所述，在此不再赘述。
在本发明的一些实施方案中，为了获得适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，所述液晶组合物包含至少两种(两种、三种、四种)通式V的化合物。
在本发明的一些实施方案中，通式V-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式V-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式V-3的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，本发明的液晶组合物还包含至少一种通式Ⅵ的化合物：
其中，RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基，其中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
环
环/>
和环/>
各自独立地为/>
其中，所述/>
中的一个或至少两个-CH2-可被-O-替代，一个或至少两个环中单键可被双键替代，其中，所述/>
中的至多一个-H可被卤素取代；
ZM1和ZM2各自独立地为单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-C≡C-、-CH＝CH-、-CH2CH2-或-(CH2)4-；并且
nM为0、1或2，当nM＝2时，环
相同或不同，ZM2相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，优选调整通式Ⅵ的化合物的含量使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
在本发明的一些实施方案中，通式Ⅵ的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-60％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、15％、18％、20％、21％、25％、30％、35％、39％、40％、42％、43％、44％、45％、46％、50％、55％或60％等，优选为10％-50％，进一步优选30％-50％。
在本发明的一些实施方案中，通式Ⅵ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，RM1和RM2的限定如上文所述，在此不再赘述。
在本发明的一些实施方案中，为了获得适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，通式VI的化合物选自由通式VI-1的化合物、通式VI-2的化合物、通式VI-4的化合物、通式VI-11的化合物和通式VI-13的化合物组成的组的化合物。
在本发明的一些实施方案中，通式VI-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为5％-50％，例如5％、6％、8％、10％、15％、18％、20％、21％、25％、30％、34％、35％、36％、39％、40％、42％、43％、44％、45％、46％或50％等，优选为10％-45％。
在本发明的一些实施方案中，通式VI-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式VI-4的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、12％、15％或20％等，优选为1％-15％。
在本发明的一些实施方案中，通式VI-13的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，本发明的液晶组合物还包含至少一种通式Ⅶ的化合物：
其中，RN1和RN2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
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各自独立地为/>
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中的一个或至少两个-CH2-可被-O-替代，其中，所述/>
中的一个或至少两个-H可各自独立地被-F、-Cl或-CN取代，一个或至少两个环中-CH＝可被-N＝替代；
ZN1和ZN2各自独立地为单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；
LN1和LN2各自独立地为-H、卤素或含有1-3个碳原子的烷基；
nN1为0、1、2或3，nN2为0或1，且0≤nN1+nN2≤3，当nN1＝2或3时，环
相同或不同，ZN1相同或不同；并且
当nN1+nN2＝1时，通式VII的化合物不含双联苯结构；当nN1+nN2＝2时，通式Ⅶ的化合物中不含三联苯结构。
在本发明的一些实施方案中，优选调整通式Ⅶ的化合物的含量以使得包含其的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
在本发明的一些实施方案中，通式Ⅶ的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-50％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、7％、8％、10％、15％、18％、20％、21％、25％、29％、30％、31％、35％、37％、40％、41％、45％或50％等，优选为1％-40％。
在本发明的一些实施方案中，通式Ⅶ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，RN1和RN2的限定如上文所述，在此不再赘述。
在本发明的一些实施方案中，为了获得适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，通式VII的化合物选自由通式VII-2的化合物、通式VII-7的化合物和通式VII-15的化合物组成的组的化合物。
在本发明的一些实施方案中，通式VII-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式VII-7的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、9％、10％、12％、14％或15％等，优选为1％-10％。
在本发明的一些实施方案中，通式VII-15的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-30％，例如0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、10％、12％、18％、20％、21％、25％或30％等，优选为1％-20％。
在本发明中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基可以为含有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链或支链的烷基。在本发明中，所述直链或支链的烷基的实例可以为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、辛基、庚基、葵基、十二烷基等。
在本发明中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代是指在含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中-CH2-基团可以被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团所取代，但是不能是相邻的两个-CH2-基团同时被取代，并且不能以氧原子直接相连的方式进行取代，例如将-CH2CH2CH3中一个-CH2-替换成-O-即为-CH2OCH3，将-CH2CH2CH2CH3中两个-CH2-替换成-O-即为-OCH2OCH3，而不能是-OOCH2CH3。
在本发明的一些实施方案中，液晶组合物还包含至少一种通式B的化合物：
其中，RB1和RB2各自独立地为含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、-H、卤素、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代，并且前述基团中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
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中的一个或至少两个-CH2-可分别独立地被-O-替代，一个或至少两个环中单键可分别独立地被双键替代，其中所述
中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，一个或至少两个环中-CH＝可分别独立地被-N＝替代；
XB为-O-、-S-、-CO-、-CF2-、-NH-或-NF-；
LB1和LB2各自独立地为-H、卤素、含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷基、或者含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷氧基；
ZB1和ZB2各自独立地为单键、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；并且
nB1和nB2各自独立地为0、1或2，其中，当nB1＝2时，环
相同或不同，其中，当nB2＝2时，环/>
相同或不同，ZB2相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，通式B的化合物占液晶组合物的总重量百分比为0.1％-30％，例如0.1％、1％、3％、5％、8％、10％、13％、15％、18％、20％、23％、25％、28％或30％等。
在本发明的一些实施方案中，通式B的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，RB1’和RB2’各自独立地表示含有1-11个碳原子的直链或支链的烷基。
在本发明的一些实施方案中，液晶组合物还包含至少一种选自由通式A-1的化合物和通式A-2的化合物组成的组的化合物：
其中，RA1和RA2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的任意一种，其中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代，其中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
环
环/>
环/>
和环/>
各自独立地为
其中，所述/>
中的一个或至少两个-CH2-可分别独立地被-O-替代，一个或至少两个环中单键可分别独立地被双键替代；其中，所述/>
中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F、-Cl或-CN取代，一个或至少两个环中-CH＝可分别独立地被-N＝替代；
ZA11、ZA21和ZA22各自独立地为单键、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH2O-或-OCH2-；
LA11、LA12、LA13、LA21和LA22各自独立地为-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；
XA1和XA2各自独立地为卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代烷基或卤代烷氧基、或者含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代烯基或卤代烯氧基；
nA11为0、1、2或3，其中，当nA11＝2或3时，环
相同或不同，ZA11相同或不同；/>
nA12为1或2，其中，当nA12＝2时，环
相同或不同；并且
nA2为0、1、2或3，其中，当nA2＝2或3时，环
相同或不同，ZA21相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，选自由通式A-1的化合物和通式A-2的化合物组成的组的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-60％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％等。
在本发明的一些实施方案中，通式A-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-50％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
在本发明的一些实施方案中，通式A-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-50％，例如0.1％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
在本发明的一些实施方案中，通式A-1的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，RA1为含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基，其中，所述含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代，并且存在于这些基团中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
Rv和Rw各自独立地为-CH2-或-O-；
LA11、LA12、LA11’、LA12’、LA14、LA15和LA16各自独立地为-H或-F；
LA13和LA13’各自独立地为-H或-CH3；
XA1为-F、-CF3或-OCF3；并且
v和w各自独立地为0或1。
在本发明的一些实施方案中，通式A-2的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，RA2为含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基，其中，所述含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代，并且存在于这些基团中的一个或至少两个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
LA21、LA22、LA23、LA24和LA25各自独立地为-H或-F；并且
XA2为-F、-CF3、-OCF3或-CH2CH2CH＝CF2。
在本发明的一些实施方案中，液晶组合物还包含至少一种添加剂。除上述化合物以外，本发明的液晶组合物也可以含有常规的向列型液晶、近晶型液晶、胆固醇型液晶、掺杂剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、聚合性单体或光稳定剂等。
如下显示优选加入到根据本发明的液晶组合物中的可能的掺杂剂：
在本发明的一些实施方案中，掺杂剂占液晶组合物的重量百分比为0％-5％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；优选地，掺杂剂占液晶组合物的重量百分比为0.01％-1％。
另外，本发明的液晶组合物所使用的抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂等添加剂优选以下物质：
其中，n表示1-12的正整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。
优选地，抗氧化剂选自如下所示的化合物：
在本发明的一些实施方案中，添加剂占液晶组合物的总重量百分比为0％-5％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等；优选地，添加剂占液晶组合物的总重量百分比为0.01％-1％。
第二方面，本发明提供一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包含如第一方面所述的液晶组合物。
优选地，所述液晶显示器件的显示方式为VA型、PSVA型、IPS型或NFFS型。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，使得包含本发明的液晶组合物的液晶显示器件具有较好的对比度、较宽的温度使用范围、较低的阈值电压、较快的响应速度和较好的低温存储稳定性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
为了便于表达，在以下实施例中，液晶组合物的基团结构以表1中所列的代码来表示：
表1液晶组合物中化合物基团结构代码
以如下结构式的化合物为例对其结构代码进行说明：
在以下实施例中，性能测试项目的简写代号如表2所示。
表2性能测试项目简写代号
| 测试项目代号 | 含义 |
| Cp | 清亮点(向列相-各向同性相的转变温度，℃) |
| Δn | 光学各向异性(589nm，20℃) |
| Δε | 介电各向异性(1KHz，20℃) |
| K11 | 展曲弹性常数(20℃) |
| K22 | 扭曲弹性常数(20℃) |
| K33 | 弯曲弹性常数(20℃) |
| Kave | 平均弹性常数(20℃) |
| Tr | 穿透率(％，20℃) |
| LTS(-30℃) | 低温储存时间(天，-30℃) |
| LTS(-40℃) | 低温储存时间(天，-40℃) |
| τ | 下降时间(ms) |
| CR | 对比度 |
| Vth | 阈值电压(V，在常白模式下，相对对比度为10％的特征电压) |
其中，Cp：通过MP70熔点仪测得。
Δn：使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、20℃测试得。
Δε：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、盒厚6μm的VA型测试盒。
Kave：
(K11+K22+K33)，其中K11、K22和K33是使用LCR仪和VA测试盒测试液晶材料的电容电压特性曲线(C-V曲线)并且进行计算所得，测试条件：6μmVA测试盒，V＝0.1～20V。
Tr：使用DMS 505光电综合测试仪测试调光器件的V-T曲线，取V-T曲线上透过率的最大值，作为液晶的穿透率，测试盒为负性IPS型，盒厚3.5μm。
τ：使用DMS505测试仪在25℃下测试得到，测试条件：20℃、V90驱动、盒厚3.5μm的负性IPS型测试盒。
CR：使用DMS 505测试仪在255灰阶电压和0灰阶电压下分别测试液晶盒的穿透率，即Tr255和Tr0，由Tr255/Tr0得到，测试条件：20℃、盒厚3.5μm的负性IPS型测试盒。
Vth：使用DMS 505测试仪测试得到，测试条件：负性IPS液晶盒，盒厚4μm，测试频率为60Hz，测试波形为方形。
LTS(-30℃)：将向列相液晶介质置于玻璃瓶中，在-30℃恒温保存，并且在观察到有晶体析出时所记录的时间。
LTS(-40℃)：将向列相液晶介质置于玻璃瓶中，在-40℃恒温保存，并且在观察到有晶体析出时所记录的时间。
在以下实施例的液晶组合物中所采用的各成分，均可以通过公知的方法进行合成或者可以通过商业途径获得，所得液晶组合物的各成分经测试符合电子类化合物标准。
以下实施例中的液晶组合物按照各组分配比(各实施例中组分末尾的括号中为所述组分的归属通式)，并通过常规制备方法如采用加热、超声波、悬浮等方式混合得到液晶组合物。
实施例1
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
对比例1
在该对比例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
由对比例1和实施例1的对比可知，本发明的液晶组合物通过对各组分结构的优选，使得本发明的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
实施例2
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
对比例2
在该对比例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
对比例3
在该对比例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
由对比例2和对比例3与实施例2的对比可知，本发明的液晶组合物通过对各组分结构的优选，使得本发明的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间。
实施例3
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
实施例4
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
实施例5
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
实施例6
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
实施例7
在本实施例中，液晶组合物包括如下表所示质量百分含量的组分，并且在下表中列出了其性能测试结果：
综上，本发明的液晶组合物具有适当的光学各向异性、适当的清亮点、较大的Kave值、较大的介电各向异性、较小的阈值电压、较短的响应时间、较高的对比度以及较长的低温储存时间，使得包含本发明的液晶组合物的液晶显示器件具有较好的对比度、较宽的温度使用范围、较低的阈值电压、较快的响应速度和较好的低温存储稳定性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的液晶组合物及液晶显示器件，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
至少一种通式I的化合物
至少一种通式Ⅱ的化合物
至少一种选自由通式III的化合物、通式IV的化合物、通式V的化合物组成的组的化合物：
其中，R1、R2、R6、R7和R8各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
R3、R4、R9和R10各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
R5表示-H、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
环
表示一个或至少两个环中单键被双键替代的/>
L1、L2、L3和L4各自独立地为-H或-F，并且，L1、L2同时为-F，和/或，L3、L4同时为-F；以及
a表示0或1。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-25％，优选为1％-20％，进一步优选为1％-15％；所述通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-50％，优选为5％-45％，进一步优选为10％-40％；所述选自由通式III的化合物、通式IV的化合物、通式V的化合物组成的组的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-40％，优选为1％-25％；
优选地，所述通式III的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式IV的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，优选为1％-15％；
优选地，所述通式V的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，优选为1％-15％。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，通式II的化合物选自由如下化合物组成的组：
优选地，所述通式II-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为5％-50％，优选为10％-30％；
优选地，所述通式II-3的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式V的化合物选自由如下化合物组成的组：
优选地，所述通式V-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式V-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式V-3的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含至少一种通式Ⅵ的化合物：
其中，RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基，其中，所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
环
环/>
和环/>
各自独立地为/>
其中，所述/>
中的一个或至少两个-CH2-可被-O-替代，一个或至少两个环中单键可被双键替代，其中，所述/>
中的至多一个-H可被卤素取代；
ZM1和ZM2各自独立地为单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-C≡C-、-CH＝CH-、-CH2CH2-或-(CH2)4-；并且
nM为0、1或2，当nM＝2时，环
相同或不同，ZM2相同或不同；
优选地，所述通式通式Ⅵ的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-60％，优选为10％-50％，进一步优选30％-50％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅵ的化合物选自如下化合物组成的组：
优选地，所述通式VI-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为5％-50％，优选为10％-45％；
优选地，所述通式VI-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式VI-4的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-20％，优选为1％-15％；
优选地，所述通式VI-13的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含至少一种通式Ⅶ的化合物：
其中，RN1和RN2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-基团可以氧原子不直接相邻的方式分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-基团替代；
环
和环/>
各自独立地为/>
其中，所述
中的一个或至少两个-CH2-可被-O-替代，其中，所述/>
中的一个或至少两个-H可各自独立地被-F、-Cl或-CN取代，一个或至少两个环中-CH＝可被-N＝替代；
ZN1和ZN2各自独立地为单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；
LN1和LN2各自独立地为-H、卤素或含有1-3个碳原子的烷基；
nN1为0、1、2或3，nN2为0或1，且0≤nN1+nN2≤3，当nN1＝2或3时，环
相同或不同，ZN1相同或不同；并且
当nN1+nN2＝1时，通式VII的化合物不含双联苯结构；当nN1+nN2＝2时，通式Ⅶ的化合物中不含三联苯结构。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅶ的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-50％，优选为1％-40％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅶ的化合物选自如下化合物组成的组：
优选地，所述通式VII-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式VII-7的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-15％，优选为1％-10％；
优选地，所述通式VII-15的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.1％-30％，优选为1％-20％。
9.一种液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件包含如权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件的显示方式为VA型、PSVA型、IPS型或NFFS型。
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN202111405068.4A CN116162462A (zh) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | 一种液晶组合物及液晶显示器件 |
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2021
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