CN116286024A - 负性液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域,尤其是指一种负性液晶组合物及其应用。
背景技术
利用液晶化合物的折射率各向异性、介电各向异性等制得的这些液晶显示元件被广泛用于电视、监视器等显现设备中。其中负性液晶显示器具有高的对比度以及良好的视角特性而广受欢迎,VA面板非常适合黑色内容和场景,具有非常高的对比度和深黑色。近年来,随着显示应用的而不断增加,诸如电竞等显示设备对显示时间的需求仍然不断提高,与较低的刷新率相比,高的刷新率例具有一些运动清晰度优势,但在响应时间太慢,无法跟上高刷新频率显示器的需求,因此改进响应时间的需求仍然很迫切。另外,必须保持良好的低温稳定性等性能,因而需要提供一种响应迅速且低温性能稳定的液晶材料。
液晶材料的性能由多个因素决定,涉及液晶材料的折射率、介电等、旋转粘度等,这些特性之间相互影响由相互制约,很难在只改变一个参数的同时不改变其它性能,因此,液晶开发过程中需要考虑,兼顾多种因素。
液晶显示器使用寿命较长,可以到达10年或者更长的时间,而在使用过程中,长期处在背光照射,发热的情况下,对液晶组合物的稳定性具有较高的要求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种负性液晶组合物及其应用。
以下为本发明的具体实施方案:
本发明的第一个目的在于提供一种负性液晶组合物,包含以下组分,以质量百分数计:
(1)至少一种通式(I)所示结构的化合物,所述化合物的含量为1-50%;
(2)至少一种通式(M)所表示的介电负性化合物,所述介电负性化合物的含量为1-50%;
(3)至少一种通式(II)所示的化合物,所述化合物的含量为1-50%;
(4)至少一种通式(III)所示的化合物;所述化合物的含量为1-60%;
所述通式(I)具体为:
其中,RA1选自1-12个碳原子的烷基、2-12个碳原子的烯基;
L1、L2独立地选自H或-CH3;a表示0或1;
所述通式(M)具体为:
其中,RM1、RM2独立地选自1-12个碳原子的烷基、2-12个碳原子的烯基;
ZM选自C-C单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-、或-CF=CF-;
m表示0、1或2;
所述通式(II)具体为:
其中,RC1、RC2独立地选自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;
所述通式(III)具体为:
其中,RD1、RD2独立地选自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。
本发明的另一个实施例中,还包括通式(IV)所示结构的化合物中的一种或多种:
其中,R1、R2独立地选自C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基;
或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的至少一个氢原子独立地被卤素取代;
或,所述C1-C12的烷基、C1-C12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独立地选自-F、-CF3。
在本发明的一些实施方案中,所述通式(IV)所示化合物占液晶组合物总重量的0.1-20%,例如1%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%等,进一步,所述通式(IV)所示化合物占液晶组合物总重量的3-20%。
本发明的另一个实施例中,所述通式(IV)所示结构的化合物如下一种或多种:
本发明的另一个实施例中,所述通式(I)所示结构的化合物如下一种或多种:
进一步的,相对本发明的液晶组合物的总重量,通式(I)所示化合物的重量百分比的下限值为1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%、16%、20%、22%、24%或26%;优选的,相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式(I)所示化合物的重量百分比的上限值为50%、48%、45%、40%、38%、35%、30%、28%、26%、24%、20%、18%、16%、15%、14%、12%或10%。
本发明的另一个实施例中,所述通式(I)所示化合物选自以下化合物I-1至I-56组成的组中的一种或多种:
本发明的另一个实施例中,所述通式(M)所表示的介电负性化合物如下一种或多种:
进一步的,相对本发明的液晶组合物的总重量,通式(M)所示化合物的重量百分比的下限值为1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%、16%、20%、22%、24%或26%;优选的,相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式M的化合物的重量百分比的上限值为50%、48%、45%、40%、38%、35%、30%、28%、26%、24%、20%、18%、16%、15%、14%、12%或10%。
本发明的另一个实施例中,通式(M)所示化合物选自下列化合物中的一种或多种:
进一步的,所述通式(M)所示的化合物选自以下化合物M-1至M-78组成的组中的一种或多种:
本发明的另一个实施例中,所述通式(II)所示的化合物如下式II-A~II-H的化合物中的一种或多种:
本发明的另一个实施例中,相对本发明的液晶组合物的总重量,通式(II)所示化合物的重量百分比的下限值为1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%、16%、20%、22%、24%或26%;优选的,相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式(II)所示化合物的重量百分比的上限值为60%、58%、56%、54%、52%、50%、48%、45%、40%、38%、35%、30%、28%、26%、24%、20%、18%、16%、15%、14%、12%或10%。
本发明的另一个实施例中,所述通式(II)所示的化合物如下式II-1~II-67的化合物中的一种或多种:
本发明的另一个实施例中,所述通式(III)所示的化合物如下式III-1~III-16的化合物中的一种或多种:
本发明的另一个实施例中,相对本发明的液晶组合物的总重量,所述通式(III)所示化合物的重量百分比的下限值为1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%、16%、20%、22%、24%或26%;进一步的,相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式(III)所示化合物的重量百分比的上限值为60%、58%、56%、54%、52%、50%、48%、45%、40%、38%、35%、30%、28%、26%、24%、20%、18%、16%、15%、14%、12%或10%。
本发明的另一个实施例中,所述负性液晶组合物还包括添加剂;所述添加剂占所述负性液晶组合物总重量的0-5%。所述添加剂占所述液晶组合物总重量的0-1%;作为特别优选方案,所述添加剂占所述液晶组合物总重量的0.01-0.2%。
本发明的另一个实施例中,所述添加剂选自掺杂剂、稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂和红外线吸收剂中的一种或多种。
所述稳定剂选自光稳定剂或热稳定剂。
本发明的另一个实施例中,所述稳定剂选自如下化合物中的一种或多种:
优选的,所述稳定剂选自如下所示结构的稳定剂中的一种或多种:
其中,n表示1-12的任一整数,例如1、2、3、4、5、6、8、10、11或12。
本发明的第二个目的在于提供所述的负性液晶组合物在制备液晶显示装置中的应用。
本发明的另一个实施例中,所述的液晶显示装置为VA、MVA、PVA、PSVA、IPS和FFS模式液晶显示装置。VA:垂直显示模式,MVA:多畴垂直显示模式,PVA:图形电极垂直显示模式,PSVA:聚合物稳定垂直显示模式,IPS:面内转换显示模式,FFS:边缘场模式。
进一步的,所述的液晶显示装置为VA、MVA、PVA、PSVA等VA类液晶显示装置和/或IPS、FFS模式液晶显示装置中的应用;优选的,所述的液晶显示装置为MVA、PVA、PSVA模式液晶显示器中的应用。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
本发明采用的化合物具有稳定的化学和物理性质,具有良好的低温互溶性,弹性常数大,介电各向异性和折射率各向异性适中,具有广泛应用性。此类液晶组合物用作液晶材料旋转粘度低,可以缩短响应时间,改善低温性能。
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
以如下化合物为例:
用表1的代码表示,为3CPWO2,3代表环己基,C代表环己烷,P代表-1.4-二苯基,W代表2,3-二氟苯,4代表丁基。
再如:
用表1的代码表示3CC1OMO1C(5,1V,5O)
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t=ton+toff,ton表示相对透过率从10%变化到90%所需的时间,toff表示相对透过率从90%变化到10%所需的时间;
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。
实施例1:按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M1,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2所示。
表2
实施例2:
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物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
实施例3:
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物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
实施例4:
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M4,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5
实施例5:
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M5,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6
实施例6:
按表中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M6,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7
实施例7:
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M7,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8
上述实施例7中额外加入了300ppm的下述添加剂
实施例8:
按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M8,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9
实施例9:
按表10中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M9,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10
实施例10:
按表11中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M10,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11
实施例11:
按表中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M11,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12
组分 | 百分比 | 性能 | 参数 |
3CC2 | 16.7058 | Cp | 75 |
3PP1 | 15.0333 | Δn | 0.1 |
3CPO1 | 3.8867 | Δε | -3.2 |
4CC3 | 8.9839 | γ1 | 79 |
2C1OWO1C(5,1V,5O) | 0.7914 | t(ms) | 14 |
5CC3 | 4.5073 | LTS | -25℃ 10天未结晶 |
3C1OWO1C(5,2V,5O) | 8.9052 | ||
2CPWO2 | 6.7389 | ||
3CCWO2 | 4.819 | ||
3CPWO2 | 9.7439 | ||
2CC1OWO2 | 6.1735 | ||
3CC1OWO2 | 13.4401 |
实施例12:
按表13中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M12,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13
实施例13:
按表14中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M13,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14
实施例14:
按表15中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M14,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15
实施例15:
按表16中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M15,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16
实施例16:
按表17中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物M16,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17
对比例1(和实施例1进行对比)
按表18中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D1,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18
对比例2(和实施例2进行对比)
按表19中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D2,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19
对比例3(和实施例4进行对比)
按表20中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D3,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20
性能测试
将实施例1-16和对比例1-3所得液晶显示器件在背光10000cd/m2的背光,60℃条件下进行老化,分别测试初始以及老化后的VHR,实验结果见表21:
表21
由实施例1与对比例1,实施例2与对比例2,实施例4与对比例3对比可知,本发明的液晶组合物在背光老化下具有更高的电压保持率,稳定性更好。实施例1-15测试结果可知本发明液晶组合物具有非常低的旋转粘度,具有短响应时间、同时具有好的相性能和好的低温性能的液晶混合物。所得的液晶组合物用于液晶显示装置中可以有效提升液晶显示器的响应速度。经过长时间的背光照射,加热老化后,液晶组合物具有很好的稳定性,适合于液晶显示器使用。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种负性液晶组合物,其特征在于,包含以下组分,以质量百分数计:
(1)至少一种通式(I)所示结构的化合物,所述化合物的含量为1-50%;
(2)至少一种通式(M)所表示的介电负性化合物,所述介电负性化合物的含量为1-50%;
(3)至少一种通式(II)所示的化合物,所述化合物的含量为1-50%;
(4)至少一种通式(III)所示的化合物;所述化合物的含量为1-60%;
所述通式(I)具体为:
其中,RA1选自1-12个碳原子的烷基、2-12个碳原子的烯基;
L1、L2独立地选自H或-CH3;a表示0或1;
所述通式(M)具体为:
其中,RM1、RM2独立地选自1-12个碳原子的烷基、2-12个碳原子的烯基;
ZM选自C-C单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-、-C2F4-、或-CF=CF-;
m表示0、1或2;
所述通式(II)具体:
其中,RC1、RC2独立地选自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;
所述通式(III)具体为:
其中,RD1、RD2独立地选自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。
7.根据权利要求1-6任一项所述的负性液晶组合物,其特征在于,还包括添加剂;所述添加剂占所述负性液晶组合物总重量的0-5%。
8.根据权利要求7所述的负性液晶组合物,其特征在于,所述添加剂选自掺杂剂、光稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂和红外线吸收剂中的一种或多种。
9.权利要求1-8中任一项所述的负性液晶组合物在制备液晶显示装置中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述的液晶显示装置为VA、MVA、PVA、PSVA、IPS和FFS模式液晶显示装置。
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