一种介电正性液晶组合物及其应用
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，尤其是指一种介电正性液晶组合物及其应用。
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。垂直取向型显示器中使用介电Δε负性的的液晶组合物，TN型、STN型或IPS型等水平取向型显示器中使用介电正性的液晶组合物。另外，报道了使Δε为正的液晶组合物在未施加电压时垂直取向并通过施加横向电场进行显示的驱动方式，Δε为正的液晶组合物的必要性进一步提高。另一方面，所有的驱动方式中都要求低电压驱动、高速应答、宽动作温度范围。即，要求Δε为正且绝对值大，粘度γ1小，向列相各向同性液体相转移温度(Cp)高。另外，有必要设计适当的Δn与盒厚(cell gap)d，使得液晶显示元器件具有合适的延迟量(Δn.d)，在将液晶显示元件用于电视机等的情况中重视高速应答性，因此要求γ1小的液晶组合物。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种介电正性液晶组合物及其应用。现有技术中，具有大的介电各向异性绝对值的液晶组合物其光热稳定性一般较低，本发明要解决的问题是提供一种具有宽温度范围的液晶相，粘性小，低温下的溶解性良好，比电阻、电压保持率高，对热、对光稳定的Δε为正的液晶组合物，以及通过使用该液晶组合物而提供一种显示品质优异，不容易发生残的IPS、TN型显示元器件。本发明液晶组合物具有正性介电，旋转粘度低，低温互容性好，具有好的光、热稳定性，用于液晶显示元件具有响应速度快，低的图像粘滞以及显示不良等现象。
本发明的第一个目的在于提供一种介电正性液晶组合物，包括以下组分：
(1)至少一种通式I所示的化合物；
(2)至少一种通式II所示的化合物；
(3)至少一种通式N所示的化合物；
(4)至少一种通式D所示的化合物；
其中，所述通式I具体为：
R
L
Z
-CO-O-、-C
m表示0或1；
所述通式II具体为：
其中，R
彼此独立地表示/>
e表示0或1；
所述通式N具体为：
R
彼此独立地表示/>
c、d彼此独立地表示0，1，2；
Z
所述通式D具体为：
其中R
在本发明的一个实施例中，按质量百分比计数，通式I所示的化合物是液晶组合物的0.001-1％；通式II所示的化合物是液晶组合物的1-40％；通式N所示的化合物是液晶组合物的1-50％，通式D所示的化合物是液晶组合物的1-60％。
在本发明的一个实施例中，所述通式I所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
进一步的，所述通式I所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
/>
相对本发明的液晶组合物的总重量，所述液晶组合物中式I的化合物的质量百分含量为0.001～1％，例如0.002％、0.004％、0.005％、0.007％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％或0.9％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选为0.001～0.5％，进一步优选为0.001～0.2％。
在本发明的一个实施例中，所述通式II所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
进一步的，所述通式II所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
/>
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式II的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％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式II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％。
在本发明的一个实施例中，所述通式N所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
进一步的，所述通式N所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
/>
/>
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式N所示的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％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式N所示的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％。
在本发明的一个实施例中，所述通式D所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
/>
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式D所述的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％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式D所述的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％。
在本发明的一个实施例中，所述液晶组合物还包括通式III所示的化合物中的一种或多种，通式III具体为
其中，
R
L
d表示0或1。
在本发明的一个实施例中，所述通式III所示的化合物为以下化合物中的一种或多种：
/>
/>
其中，R
在本发明的一个实施例中，按质量百分比计数，通式III所示的化合物是液晶组合物的1-40％。
进一步的，相对本发明的液晶组合物的总重量，通式III所述的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％、15％、18％、20％或25％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式III的化合物的重量百分比的上限值为40％、38％、36％、34％、32％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
在本发明的一个实施例中，所述液晶组合物还包括添加剂，所述添加剂为多色染料和/或手性掺杂剂；所述添加剂含量为0-15wt％。
在本发明的一个实施例中，所述添加剂占所述液晶组合物总重量的0-5％；更优地，所述添加剂占所述液晶组合物总重量的0-1％。
在本发明的一个实施例中，所述添加剂选自以下化合物中的一种或多种：
/>
以及
其中*表示化合物手性碳的位点。
本发明的第二个目的在于提供所述的介电正性液晶组合物在制备液晶显示装置中的应用。优选在IPS、FFS模式液晶显示装置中的应用
在本发明的一个实施例中，所述液晶显示装置包括TN、ECB、IPS和FFS模式液晶显示装置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
与现有技术相比，本发明提供的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，还具有较好的低温储存相变点，较高的光热稳定性，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、较快的响应速度和较好的透过率，具有较低的图像残留以及品质不良，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。
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5CPUF，5表示正戊基，C表示环己基，P表示1,4-二苯基，U表示3，5-二氟-1，4-二苯基
再如：
用表1的代码表示，为3PGUQUF，其中Q表示-CF
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＝t
γ
其中，Δε＝ε
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。
VHR:电压保持率，将液晶填充于两片玻璃基板之间，用TOYO LCM-2测得，电压保持率越高，说明液晶显示元器件中的可移动离子越少，液晶显示元器件越具有良好的稳定性。
对比例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D1，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物D1的组成与测试数据如下表2所示。
表2
实施例1:
上述D1中加入混合物总质量的0.001％的化合物I-1，得到混合物M1。
对比例2
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成混合物D2，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物D2的组成与测试数据如下表3所示。
表3
/>
实施例2
上述混合物D2中加入混合物总质量的0.005％的化合物I-2，得到混合物M8。
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，混合物M3的组成与测试数据如下表4所示。
表4
向上述M3中加入化合物I-1的量为总的混合物质量的1％。
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，混合物M4的组成与测试数据如下表5所示。
表5
上述M4中加入化合物I-2的量为总的混合物质量的0.1％。
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，混合物M5的组成与测试数据如下表6所示。
表6
上述M5中加入化合物I-6的量为总的混合物质量的0.04％。
实施例6
按表7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，混合物M6的组成与测试数据如下表7所示。
表7
上述M6中加入化合物I-7的量为总的混合物质量的0.05％。
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，混合物M7的组成与测试数据如下表8所示。
表8
上述M7中加入化合物I-10的量为总的混合物质量的0.03％。
对比例3
按表9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，混合物D3的组成与测试数据如下表9所示。
表9
/>
实施例8：
上述D3中加入混合物总质量的0.04％的化合物I-1，得到混合物M8。
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，混合物M9的组成与测试数据如下表10所示。
表10
上述M9中加入化合物I-2的量为总的混合物质量的0.03％。
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，混合物M10的组成与测试数据如下表11所示。
表11
上述M10中加入化合物I-6的量为总的混合物质量的0.05％。
测试例
将上述液晶组合物制得的液晶元器件使用UV光5mw/cm
表12
通过应用对比例与实施例可知本发明的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、较快的响应速度和较好的透过率，同时制得的液晶显示元器件经过紫外光照射和长时间加热后，表现出良好的稳定性。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。
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。