CN116179215A - 一种高透率液晶组合物 - Google Patents

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CN116179215A CN202211531737.7A CN202211531737A CN116179215A CN 116179215 A CN116179215 A CN 116179215A CN 202211531737 A CN202211531737 A CN 202211531737A CN 116179215 A CN116179215 A CN 116179215A
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储诚程
陈帅
壮华
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Abstract

本发明公开了一种高透率液晶组合物，属于液晶材料技术领域。该组合物包括至少一种通式I所示结构的化合物、至少一种通式II所示的化合物、至少一种通式Ⅲ所示的化合物、至少一种通式Ⅳ所示的化合物和至少一种通式Ⅵ所示的化合物。本发明的高透率液晶组合物，在维持适当的光学各向异性、适当的清亮点和适当的介电各向异性的情况下，还具有较大的弹性常数、较大的垂直介电和较好的低温储存相变点，使得包含该液晶组合物的液晶显示器件在维持适当的阈值电压的情况下，具有较宽的使用温度范围、较快的响应速度和很好的透过率，在TN模式、IPS模式、FFS模式型液晶显示器中具有较高的应用价值。

Description

一种高透率液晶组合物
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种高透率液晶组合物。
背景技术
液晶分子自从被发现以来，以其独特的光学与电学性质，被广发的应用于各种显示模式中。通过施加不同的电压，可以控制液晶分子旋转的角度，进而可以获得不同的透过率。透过率是液晶显示器件的评价液晶显示器件的一个重要指标，特别是近年来，伴随着4K、8K等技术的不断发展，对液晶显示器件的透过率也要求不断提高，特别是对于大尺寸显示器件，以及电竞等显示设备，要求更高。
由于驱动方式以及液晶分子特性的差异，传统的液晶显示器常常出现透过率低、阈值电压大，响应时间慢等问题，进而会造成驱动困难和图像拖影等现象，这对于响应时间要求严格的电竞显示设备来说尤其明显，因而急需提供一种透过率高且响应迅速的液晶材料。
而透过率与ε⊥/Δε比值成正比，对于正性FFS、IPS模式来说，目前常用的提高透过率的主要方式有两种，一种是提高垂直介电ε⊥，保持Δε不变，提高e⊥/De比值从而提高透过率；另一种方法是提高液晶组合物的弹性常数，提高体系的有序度，从而减少漏光，提高透过率。目前提高ε⊥的技术主要是通过在正性介电的液晶组份中加入负介电的单体，但是加入负性单体，会使响应速度变慢，可靠性变差。目前公开的资料中，要么ε⊥不够大，要么在ε⊥较大的时候，K值不够大，响应速度又难以满足需求。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种高透率液晶组合物，具有ε⊥大、K值大、低温存储稳定性高和透过率高的优势。
技术方案：一种高透率液晶组合物，包括：
至少一种通式I所示结构的化合物：
Figure BDA0003974343480000011
其中，RA1、RA2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基；
Figure BDA0003974343480000021
表示
Figure BDA0003974343480000022
环A1、A2各自独立地表示
Figure BDA0003974343480000023
上的一个H可以被F取代；；
ZA表示C-C单键、-CH2O-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
a表示0或1；
至少一种通式II所示的化合物：
Figure BDA0003974343480000024
其中，环B1、B2各自独立地表示
Figure BDA0003974343480000025
且当环B1或B2为苯环时，苯环上的一个或多个H可以被F取代；
RB1、RB2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基，RB2还可独立地表示F、Cl、OCF3或CF3；
LB1、LB2各自独立地表示H、F、Cl、CH3或CF3；
d表示0或1；
至少一种通式III所示的化合物：
Figure BDA0003974343480000026
其中，RC1表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的烯氧基；
环C1、C2、C3各自独立地表示
Figure BDA0003974343480000027
苯环上一个或多个H可以被F取代；
e表示0或1；
至少一种通式IV所示的化合物：
Figure BDA0003974343480000028
其中RE1、RE2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基；
至少一种通式VI所示的化合物：
Figure BDA0003974343480000031
其中，RD1、RD2各自彼此独立的表示1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基；
环D表示
Figure BDA0003974343480000032
f表示1或2。
优选的，通式I所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000033
其中，RA1、RA2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基。
具体的，通式I所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000041
Figure BDA0003974343480000051
Figure BDA0003974343480000061
Figure BDA0003974343480000071
Figure BDA0003974343480000081
Figure BDA0003974343480000091
Figure BDA0003974343480000101
优选的，通式II所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000111
Figure BDA0003974343480000121
Figure BDA0003974343480000131
其中，RB1、RB2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基，RB2还可独立地表示F、Cl、OCF3或CF3。
优选的，通式III所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000132
Figure BDA0003974343480000141
其中，RC1表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的烯氧基。
具体的，通式IV所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000142
Figure BDA0003974343480000151
具体的，通式VI所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000152
Figure BDA0003974343480000161
Figure BDA0003974343480000171
优选的，所述组合物还包含一种或多种通式V所示结构的化合物：
Figure BDA0003974343480000172
其中，环G2、G3各自独立地表示
Figure BDA0003974343480000173
其中1，4-二环己基上的-CH2-可以被-O-取代，1，4-二苯基上的H可以被F取代；
其中，R51表示碳原子数为1-12的烷基，R52表示碳原子数为1-15的烷基，Z2、Z3各自独立地表示C-C单键、-CH2O，n表示1-12的整数，m表示1-12的整数，q表示1-8的整数。
具体的，通式V所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000181
Figure BDA0003974343480000191
Figure BDA0003974343480000201
Figure BDA0003974343480000211
Figure BDA0003974343480000221
Figure BDA0003974343480000231
Figure BDA0003974343480000241
Figure BDA0003974343480000251
优选的，所述组合物还包含一种或多种通式VII所示结构的化合物：
Figure BDA0003974343480000252
其中，R1、R2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基或碳原子数为1-12的烷氧基；或，R1、R2中所述碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代；或，R1、R2中所述碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代；
X1、X2各自独立地表示-F或-CF3。
具体的，通式VII所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure BDA0003974343480000253
Figure BDA0003974343480000261
Figure BDA0003974343480000271
Figure BDA0003974343480000281
Figure BDA0003974343480000291
优选的，按质量百分数计，所述组合物包括20％～50％的通式I所示结构的化合物、1％～40％的通式II所示结构的化合物、20％～40％的通式III所示结构的化合物、20％～50％的通式IV所示结构的化合物、20％～40％的通式VI所示结构的化合物。
有益效果：本发明的高透率液晶组合物，在维持适当的光学各向异性、适当的清亮点和适当的介电各向异性的情况下，还具有较大的弹性常数、较大的垂直介电和较好的低温储存相变点，使得包含该液晶组合物的液晶显示器件在维持适当的阈值电压的情况下，具有较宽的使用温度范围、较快的响应速度和很好的透过率，在TN模式、IPS模式、FFS模式型液晶显示器中具有较高的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用下表1所列的代码表示：
表1.官能团代码
Figure BDA0003974343480000301
Figure BDA0003974343480000311
同时，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℃)；
t(ms)：响应时间(25±0.5℃)；将液晶填充于两片玻璃基板之间，以LCT-5016测得
γ1：表示在25℃下测得的旋转粘度[mPa·s]，其通过旋转法在磁场中测得；
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。
LTS：低温存储稳定性，液晶混合物存于玻璃瓶中，在低温条件下储存。
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数。
下面按表中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物，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。
对比例1
表2
Figure BDA0003974343480000312
Figure BDA0003974343480000321
实施例1
表3
组分 百分比 性能
I-37 6 Cp 75.2
I-38 8 Δn 0.1124
3CCV1 14 ε∥ 10.5
3CCV 38 ε⊥ 4.3
3CPUF 6 Δε 6.2
3PGUQUF 6 ε⊥/Δε 0.69
4PGUQUF 6 γ1 55
5PGUQUF 5 LTS -20℃20天未晶析
1PP2V 6 K11 14.2
1PP2V1 2 K33 16.8
3PUQUF 3
对比例2
表4
组分 百分比 性能
3CCV 44 Cp 79.3
3CCV1 5 Δn 0.098
3CWO2 5 ε∥ 5.7
5PP1 5 ε⊥ 3.3
2PGUF 5 Δε 2.4
3CPP1 8 ε⊥/Δε 1.37
3CCWO2 4 γ1 65
3PGUQUF 3 LTS -20℃7天晶析
3CPWO2 3 K11 13.5
5PGUQUF 5 K33 14.9
VCCP1 13
实施例2
表5
组分 百分比 性能
3CCV 44 Cp 80.5
3CCV1 5 Δn 0.1
I-1 5 ε∥ 5.6
5PP1 5 ε⊥ 3.5
2PGUF 5 Δε 2.3
3CPP1 8 ε⊥/Δε 1.52
I-28 4 γ1 52
3PGUQUF 3 LTS -20℃10天未晶析
I-38 3 K11 13.8
5PGUQUF 5 K33 16.9
VCCP1 13
对比例3
表6
组分 百分比 性能
2CPWO2 3 Cp 80
3CPWO2 8 Δn 0.0975
3CC1OWO2 4 ε∥ 5.66
3CCQUF 6 ε⊥ 3.2
5PP1 2 Δε 2.46
3PGUF 13 ε⊥/Δε 1.3
VCCP3 3 γ1 50
V2CCP1 6 LTS -20℃6天晶析
3CCV 39 K11 13.3
3CCV1 10 K33 15.9
4CCV1 6
实施例3
表7
Figure BDA0003974343480000331
Figure BDA0003974343480000341
对比例4
表8
组分 百分比 性能
3CCV 31 Cp 79.2
3CCV1 12 Δn 0.103
3CWO2 3 ε∥ 5.74
3PWO2 6 ε⊥ 3.45
1PP2V1 10 Δε 2.29
VCCP1 18 ε⊥/Δε 1.5
3CPWO2 5 γ1 62
3CCWO2 5 LTS -20℃6天晶析
3CPUQUF 4 K11 13.1
2CPUQUF 6 K33 15.4
实施例4
表9
Figure BDA0003974343480000342
Figure BDA0003974343480000351
实施例5
表10
组分 百分比 性能
4CMO4 4 Cp 75.5
3OMO5 10 Δn 0.109
3CCV1 14 ε∥ 11
3CCV 38 ε⊥ 4.5
3CCPUF 6 Δε 6.5
3PGUQUF 6 ε⊥/Δε 0.69
4PGUQUF 6 γ1 48
5PGUQUF 5 LTS -20℃10天未晶析
1PP2V 6 K11 14.8
1PP2V1 2 K33 16.4
3PUQUF 3
实施例6
表11
Figure BDA0003974343480000352
Figure BDA0003974343480000361
实施例7
表12
组分 百分比 性能
3CCV 31 Cp 78.5
3CCV1 12 Δn 0.099
4OMO4 1 ε∥ 5.65
3CCWO2 6 ε⊥ 3.73
1PP2V1 12 Δε 1.92
VCCP1 16 ε⊥/Δε 1.94
3CPWO2 5 γ1 57
3CPMO2 5 LTS -20℃10天未晶析
3CPUQUF 4 K11 13.1
2CPUQUF 6 K33 15.2
通过比较上述实施例和对比例可知，本发明的高透率液晶组合物在维持适当的光学各向异性、适当的清亮点和适当的介电各向异性的情况下，还具有ε⊥大、K值大、低温存储稳定性高和透过率高的优势。

Claims (7)

1.一种高透率液晶组合物，其特征在于，包括：
至少一种通式I所示结构的化合物：
Figure FDA0003974343470000011
其中，RA1、RA2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基；
Figure FDA0003974343470000012
表示
Figure FDA0003974343470000013
环A1、A2各自独立地表示
Figure FDA0003974343470000014
Figure FDA0003974343470000015
上的一个H可以被F取代；
ZA表示C-C单键、-CH2O-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF2-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-或-CF＝CF-；
a表示0或1；
至少一种通式II所示的化合物：
Figure FDA0003974343470000016
其中，环B1、B2各自独立地表示
Figure FDA0003974343470000017
且当环B1或B2为苯环时，苯环上的一个或多个H可以被F取代；
RB1、RB2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基，RB2还可独立地表示F、Cl、OCF3或CF3；
LB1、LB2各自独立地表示H、F、Cl、CH3或CF3；
d表示0或1；
至少一种通式III所示的化合物：
Figure FDA0003974343470000018
其中，RC1表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的烯氧基；
环C1、C2、C3各自独立地表示
Figure FDA0003974343470000021
苯环上一个或多个H可以被F取代；e表示0或1；
至少一种通式IV所示的化合物：
Figure FDA0003974343470000022
其中RE1、RE2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基；
至少一种通式VI所示的化合物：
Figure FDA0003974343470000023
其中，RD1、RD2各自彼此独立的表示1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基或2-12个碳原子的烯基；
环D表示
Figure FDA0003974343470000024
f表示1或2。
2.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，通式I所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure FDA0003974343470000031
其中，RA1、RA2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基。
3.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，通式II所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure FDA0003974343470000032
Figure FDA0003974343470000041
Figure FDA0003974343470000051
Figure FDA0003974343470000061
其中，RB1、RB2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基或碳原子数为2-12的烯基，RB2还可独立地表示F、Cl、OCF3或CF3。
4.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，通式III所示结构的化合物选自如下结构中的一种或几种：
Figure FDA0003974343470000062
其中，RC1表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的烯氧基。
5.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，所述组合物还包含一种或多种通式V所示结构的化合物：
Figure FDA0003974343470000071
其中，环G2、G3各自独立地表示
Figure FDA0003974343470000072
其中1，4-二环己基上的-CH2-可以被-O-取代，1，4-二苯基上的H可以被F取代；
其中，R51表示碳原子数为1-12的烷基，R52表示碳原子数为1-15的烷基，Z2、Z3各自独立地表示C-C单键、-CH2O，n表示1-12的整数，m表示1-12的整数，q表示1-8的整数。
6.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，所述组合物还包含一种或多种通式VII所示结构的化合物：
Figure FDA0003974343470000073
其中，R1、R2各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基或碳原子数为1-12的烷氧基；或，R1、R2中所述碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代；或，R1、R2中所述碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代；
X1、X2各自独立地表示-F或-CF3。
7.根据权利要求1所述的一种高透率液晶组合物，其特征在于，按质量百分数计，所述组合物包括20％～50％的通式I所示结构的化合物、1％～40％的通式II所示结构的化合物、20％～40％的通式III所示结构的化合物、20％～50％的通式IV所示结构的化合物、20％～40％的通式VI所示结构的化合物。
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