可聚合液晶组合物及液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶材料技术领域，具体涉及一种可聚合液晶组合物及液晶显示器。

背景技术

液晶混合物由于其的折射率各向异性、介电各向异性等特点的被广泛应用于各种液晶显示器件。其中VA(垂直排列)类液晶因其具有良好的视角高，对比度等特性而备受关注，但是VA类液晶显示器也存在一定的缺点，特变是普遍存在的响应时间偏慢的问题，近年来，一系列的VA类技术被不断开发出来，包括MVA、PVA、PSVA等技术。

PSVA(聚合物稳定垂直排列)显示技术是在向列相液晶主体中加入一定量的可聚合液晶化合物(RM)，然后将液晶填充于两块带有电极的玻璃基板之间，施加一定电压，液晶分子在电场的作用下旋转而形成一定的初始预倾角，然后经过一定能量的紫外光照射，使其中的可聚合单体聚合形成交联网络，撤去施加的电压，形成的预倾角由于交联网络的左右而得以保持。实际工艺中，并不是所有的可聚合单体和液晶主体都适合用于PSVA技术，现有技术中，混合液晶经UV光照射后，会残留部分可聚合单体，在图像显示过程中，受到来及环境或背光的引发，发生不受控制的聚合，导致区域的预倾角发生改变，在液晶显示器切换画面的过程中，该区域的透过率发生意想不到的变化，从而导致残像的发生。在PSVA显示器的使用中已经观察到的另一个问题是预倾角的稳定性。其原因在于，显示器制造期间由聚合RM产生的预倾角，经过长时间的充放电操作后，并不能保持恒定，其结果就是液晶显示器的预倾角会发生变化，从而降低液晶显示器的性能。

因此，特别希望具有如下特性的液晶组合物：在UV光照射的过程中，液晶混合物中的RM聚合可控，形成的预倾角均一并且能够稳定保持，同时聚合后的RM残留要尽可能的少，另外该类液晶组合物要有较低的旋转粘度，以达到降低响应时间的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可聚合液晶组合物，该可聚合液晶组合物RM残留少，形成的预倾角稳定，同时具有旋转粘度低等特点，用作液晶材料可以缩短响应时间，改善液晶显示器的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种可聚合液晶组合物，所述可聚合液晶组合物中包含：

(1)至少一种通式I所示的化合物：

其中，R

L

环A1、环A2彼此独立地表示

环A3表示

Z

a为0或1；

(2)至少一种通式P所示的化合物：

其中，环B1、环B2、环B3彼此独立地表示

Z

b、c彼此独立地为0-4的整数；

P

Sp

(3)至少一种通式II所示的化合物：

其中，R

环C1、环C2彼此独立地表示

d为0、1或2；且当d为2时，环C2相同或不同；

(4)至少一种通式III所示的化合物：

其中，R

进一步地，通式I所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明优选的实施方式中，通式I所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

本发明的液晶组合物中，按照质量百分比计，通式I所示的化合物的含量为1-50％。具体的，相对液晶组合物的总重量，通式I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％；相对于液晶组合物的总重量，通式I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％。

进一步地，通式P所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

其中，Sp表示间隔基团或单键。

在本发明优选的实施方式中，通式P所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明中，通式P所示的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.001％～5％，例如0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％等；优选地，通式P所示的化合物占液晶组合物的重量百分比为0.01％～2％；进一步优选地，通式P所示的化合物占所述液晶组合物的重量百分比为0.25％～0.35％。

进一步地，通式II所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明优选的实施方式中，通式II所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

本发明中，通式II所示化合物占液晶组合物总质量的比例为1-60％。具体的，相对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％。

在本发明优选的实施方式中，通式III所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

本发明中，通式III所示化合物占液晶组合物总质量的比例为1-60％。具体的，相对液晶组合物的总重量，通式III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60％、58％、56％、54％、52％、50％、48％、45％、40％、38％、35％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。

在一些实施方式中，所述可聚合液晶组合物中还包含一种或多种通式IV所示的化合物：

其中，R

X

进一步地，按质量百分比计，所述可聚合液晶组合物中，所述通式IV化合物的含量为0.1-20％，例如1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％等。进一步优选地，所述通式IV的化合物占液晶组合物总重量的3-20％。

在本发明优选的实施方式中，通式IV所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明一些实施方式中，所述可聚合液晶组合物中还包含一种或多种通式M所示的化合物：

其中，R

环M1、环M2彼此独立地表示

Z

m为0、1或2。

按质量百分比计，所述可聚合液晶组合物中，通式M所示化合物的含量为1-50％。进一步，相对液晶组合物的总重量，通式M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％。

进一步地，通式M所示化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明优选的实施方式中，通式M所示化合物选自以下化合物中的一种或多种：

在本发明一些实施方式中，所述可聚合液晶组合物中还加入一种或多种添加剂，例如稳定剂等。

优选地，所述稳定剂可选自下述化合物中的一种或多种：

更优选地，所述添加剂选自下述化合物中的一种或多种：

上述稳定剂化合物中，n表示1-12(例如1、2、3、4、5、6、8、10或11等)的整数。

本发明中，所述稳定剂的用量优选为液晶组合物总重量的0-5％，更优选为所述液晶组合物总重量的0-1％，进一步优选为所述液晶组合物总重量的0.01-0.2％。

本发明另一方面还提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器中包含所述的可聚合液晶组合物。优选地，所述液晶显示器为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；更优选地，所述液晶显示器为MVA/PVA/PSVA模式液晶显示器，进一步优选地为PSVA模式液晶显示器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的可聚合液晶组合物，RM残留少，形成的预倾角稳定，同时具有旋转粘度低等特点，用作液晶材料可以缩短响应时间，改善液晶显示器的性能。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

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

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的代码表示为：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；

γ

LTS：低温稳定向列相相变温度(测试盒中测试，℃)，液晶混合物存于玻璃瓶中，在低温条件下储存；

K

K

预倾角：将液晶注入具有垂直取向的测试盒中，在25℃下，由optipro-micro仪器测得。

其中，Δε＝ε

以下各实施例和对比例中，P-1、P-4、P-23等均为通式P化合物，其添加量为相对于其他组分的总和(100)而言。

对比例D1

按以下比例配置液晶，得到混合物D1，将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试，混合物D1的组成和测试数据如表2所示：

表2

实施例M1

按以下比例配置液晶，得到混合物M1，将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试，混合物M1的组成和测试数据如表3所示：

表3

对比例D2

按以下比例配置液晶，得到混合物D2，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物D2的组成和测试数据如表4所示：

表4

实施例M2

按以下比例配置液晶，得到混合物M2，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M2的组成和测试数据如表5所示：

表5

对比例D3

按以下比例配置液晶，得到混合物D3，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物D3的组成和测试数据如表6所示：

表6

实施例M3

按以下比例配置液晶，得到混合物M3，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M3的组成和测试数据如表7所示：

表7

对比例D4

按以下比例配置液晶，得到混合物D4，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物D4的组成和测试数据如表8所示：

表8

实施例M4

按以下比例配置液晶，得到混合物M4，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M4的组成和测试数据如表9所示：

表9

实施例M5

按以下比例配置液晶，得到混合物M5，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M5的组成和测试数据如表10所示：

表10

实施例M6

按以下比例配置液晶，得到混合物M6，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M6的组成和测试数据如表11所示：

表11

实施例M7

按以下比例配置液晶，得到混合物M7，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M7的组成和测试数据如表12所示：

表12

实施例M8

按以下比例配置液晶，得到混合物M8，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M8的组成和测试数据如表13所示：

表13

实施例M9

按以下比例配置液晶，得到混合物M9，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M9的组成和测试数据如表14所示：

表14

实施例M10

按以下比例配置液晶，得到混合物M10，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M10的组成和测试数据如表15所示：

表15

实施例M11

按以下比例配置液晶，得到混合物M11，将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，混合物M11的组成和测试数据如表16所示：

表16

实施例M12

向上述D1-D4，M1-M11的混合物中分别加入300ppm的下述添加剂：

用UV(313nm 5.5mw/cm

表17液晶组合物的测试性能

预倾角稳定性测试

选取以上测试盒中的几片，在60℃，背光照射，老化300h，测试预倾角，评估预倾角稳定性，所得结果如下表18。

表18预倾角稳定性测试

由以上实施例和对比例的测试数据可知，本发明液晶组合物具有非常低的旋转粘度，同时具有好的相性能和好的低温性能的液晶混合物，经UV照射和能够形成更低的预倾角，具有更少的RM残留，更低的阈值电压和较快的响应时间，形成的预倾角能够长期的保持稳定。本发明的液晶组合物可满足液晶显示器件对功耗低、显示效果好的要求，在IPS模式、FFS模式及VA模式特别是PSVA型液晶显示器中具有较高的应用价值。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。