液晶组合物及液晶显示元器件
阅读说明：本技术 液晶组合物及液晶显示元器件 (Liquid crystal composition and liquid crystal display device ) 是由 邢文晓 李亚楠 李元元 潘美达 王东梅 史正 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：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含有该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。本发明公开了一种液晶组合物,所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物,一种或多种式Ⅱ所示化合物。本发明的液晶组合物具有较强的配向力,能有效改善液晶显示面板的污渍,主要应用于大尺寸的8K液晶显示领域。(The invention belongs to the technical field of liquid crystal materials, and particularly relates to a liquid crystal composition and a liquid crystal display element or a liquid crystal display containing the same. The invention discloses a liquid crystal composition, which comprises one or more compounds shown as a formula I and one or more compounds shown as a formula II. The liquid crystal composition has strong alignment force, can effectively improve the stains of the liquid crystal display panel, and is mainly applied to the field of large-size 8K liquid crystal display.)
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域。更具体地，涉及一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元器件。
背景技术
随着科技的进步及需求的日益增加，人们越来越关注显示终端产品的显示效果，如更广的色域、高的对比度、快的响应速度、以及更优质清晰的显示画面等。市场的主流显示终端产品均采用TFT-LCD作为显示面板，而显示终端产品局部画质异常是常见的品质问题之一。常见的画质显示异常通常表现为以下几种形式：
残像(Image Stacking)：当TFT-LCD显示器通电显示同一个画面很长一段时间后，再把画面切换到下一个画面时，前一画面会残留在下个画面中，这种现象称为残像，这种现象会随着时间的延长以及画面的切换而越来越弱最后甚至消失。残像的不同等级会不同程度的影响显示器的显示画面的质量，从而在视觉效果上得不到最佳的感官。
闪烁(Flicker)：是液晶在显示面板中加电驱动时的闪烁，即亮度随刷新频率或驱动频率产生的变化，也可认为是液晶穿透率的周期性变化，准确的定义是正帧和负帧之间的透射率之差除以平均透射率。闪烁严重时，同样会造成人眼的视觉疲劳。
Zara不良：zara源于日语，一般指液晶面板在暗态画面下显示区域发生的微小漏光现象。Zara不良是影响面板良率的一项重要指标。
污渍：当液晶显示器长时间点亮并显示同一个画面时，会逐渐出现局部的面内及边缘黑色污渍，实际是局部出现严重的漏光现象。引起面内及边缘污渍的主要原因包括例如由于杂质、离子等因素导致的PI材料及液晶材料之间的配向力差等原因。
随着显示产品的尺寸越做越大，分辨率越来越高，显示器终端的显示品质也是面临着巨大的挑战。目前常用的具有负介电各向异性的液晶组合物可成功的应用在中大尺寸的FHD、4K等面板规格上，而相对规格偏高的大尺寸8K产品则会面临显示器长时间点亮而出现的污渍等品质问题。因此，开发一种优质的液晶材料是解决当前面临的显示器终端画质质量问题的关键。
发明内容
本发明提供的技术方案具有液晶常规的性能，具有高的清亮点、大折射率、良好的互溶性，良好的信赖性，尤其具有较强的配向力，能有效改善显示器的面内及边缘污渍。
为了实现上述有益技术效果，本发明提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物，一种或多种式Ⅱ所示化合物，
其中，
R1表示碳原子数为2-10的烯基；
R2表示碳原子数为1-10的烷氧基；
R3表示碳原子数为1-10的烷基；
Z1表示单键或-CH2O-；
表示
各自独立地表示
m表示1或2；当m表示2时可相同或不同；
n表示0或1。
本发明的第二个目的是提供一种液晶显示元件，该液晶显示元件主要应用于大尺寸8K液晶显示领域。
本发明的第三个目的是提供一种液晶显示器，该液晶显示器主要应用于大尺寸8K液晶显示领域。
发明效果
本发明的技术方案提供的液晶组合物具有高的清亮点、大折射率、良好的互溶性，良好的信赖性，尤其具有较强的配向力，能有效改善显示器的面内及边缘污渍，主要应用于大尺寸8K液晶显示领域。
具体实施方式
本发明提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物，一种或多种式Ⅱ所示化合物，
其中，
R1表示碳原子数为2-10的烯基；
R2表示碳原子数为1-10的烷氧基；
R3表示碳原子数为1-10的烷基；
Z1表示单键或-CH2O-；
表示
各自独立地表示
m表示1或2；当m表示2时可相同或不同；
n表示0或1。
本发明所提供的液晶组合物式Ⅰ所示化合物的端烯基与式Ⅱ所示化合物结合，具有较高的折射率的同时具有较强的配向力，可以有效改善液晶显示器的面内及边缘污渍问题，且同时具有更快的响应速度。
本发明的液晶组合物，优选地，前述液晶组合物中式Ⅰ所示化合物选自下述式Ⅰ-1至Ⅰ-3所示化合物组成的组，
其中，
R1表示碳原子数为2-10的烯基；
R2表示碳原子数为1-10的烷氧基。
本发明的液晶组合物，优选地，前述式Ⅰ-1至Ⅰ-3所示化合物选自下述式Ⅰ-1-1至Ⅰ-3-2所示化合物组成的组，
前述液晶组合物中式Ⅱ所示化合物选自下述式Ⅱ-1至Ⅱ-4所示化合物组成的组，
本发明的液晶组合物，优选地，所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅲ所示的化合物，
其中，
R4、R5各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基。
本发明的液晶组合物，优选地，前述式Ⅲ所示化合物至少包含一个端甲基化合物。
本发明的液晶组合物，优选地，前述式Ⅲ所示化合物至少包含式Ⅲ-1所示化合物，
本发明的液晶组合物，优选地，前述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅳ所示的化合物，
其中，
R6表示碳原子数为1-10的烷基；
R7表示碳原子数为1-10的烷氧基。
本发明的液晶组合物，优选地，前述式Ⅳ所示的化合物优选自下述式Ⅳ-1至Ⅳ-2所示化合物组成的组，
本发明的液晶组合物，优选地，所述液晶组合物还包含式Ⅴ所示的化合物，
其中，
R8表示碳原子数为1-10的烷基；
R9表示碳原子数为1-10的烷基或碳原子数为2-10的烯基。
本发明的液晶组合物，优选地，所述液晶组合物还包含式Ⅵ所示的化合物，
本发明的液晶组合物，优选地，前述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物，
其中，
R10表示碳原子数为1-10的烷基；
R11表示碳原子数为1-10的烷氧基；
表示
e表示2或3，当存在多个时，可相同或不同。
本发明的液晶组合物，优选地，前述式Ⅶ所示化合物选自下述式Ⅶ-1至Ⅶ-4所示化合物组成的组，
本发明的液晶组合物，优选地，可加入0.01％-0.1％含量的抗氧化剂和受阻胺类光稳定剂。
优选地，前述抗氧化剂选自式K-1至K-4所示的抗氧化剂中的一种：
其中，s表示碳原子数为1-5的整数；
优选地，前述受阻胺类光稳定剂为选自式H-1至H-2所示的受阻胺类光稳定剂中的一种
其中，s表示碳原子数为1-5的整数。
本发明的液晶组合物，优选地，所述液晶组合物包含式Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3所示化合物，质量百分含量为5％-60％；包含式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4所示化合物，质量百分含量为1-8％；包含式Ⅲ所示化合物，质量百分含量为1-12％；包含式Ⅳ所示化合物，质量百分含量为1-15％；包含式Ⅴ所示化合物，质量百分含量为18-60％；包含式Ⅵ所示化合物，质量百分含量为1-10％；包含式Ⅶ所示化合物，质量百分含量为1-10％。
进一步优选地，所述液晶组合物包含式Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3所示化合物，质量百分含量为40％-50％；包含式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4所示化合物，质量百分含量为1-5％；包含式Ⅲ所示化合物，质量百分含量为1-10％；包含式Ⅳ所示化合物，质量百分含量为1-12％；包含式Ⅴ所示化合物，质量百分含量为23-50％；包含式Ⅵ所示化合物，质量百分含量为1-8％；包含式Ⅶ所示化合物，质量百分含量为1-6％。
[液晶显示元件或液晶显示器]
本发明还涉及包含上述任意一种液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器；所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器。
本发明的液晶显示元件或液晶显示器优选有源矩阵寻址液晶显示元件或液晶显示器。
前述有源矩阵显示元件或显示器具体可以列举出，例如IPS-TFT或FFS-TFT或VA-TFT液晶显示元件或其他TFT显示器，尤其适用IPS-TFT或FFS-TFT模式液晶显示元件或液晶显示器。
本发明的液晶显示元件或液晶显示器包含本发明公开的液晶组合物。本发明的液晶显示元件或液晶显示器主要应用于大尺寸8K液晶显示领域，且该液晶显示元器件具有良好的画面显示品质。
实施例
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法，所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，百分比均是指质量百分比，温度为摄氏度(℃)，其他符号的具体意义及测试条件如下：
Cp表示液晶清亮点(℃)，DSC定量法测试；
Δn表示光学各向异性，Δn＝ne-no，其中，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为25±2℃，589nm，阿贝折射仪测试；
Δε表示介电各向异性，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，测试条件为25±0.5℃，20微米反平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃，20微米反平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
K11为展曲弹性常数，K33为弯曲弹性常数，测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米反平行盒；
VHR表示电压保持率(％)，测试条件为60±1℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间166.7ms。测试设备为TOYO Model 6254液晶性能综合测试仪；
配向力表示液晶混合物与配向层界面处，使液晶分子的指向矢偏离开易取向轴方向所需要克服的能量。通过测定老化前后不同电压下的最低亮度的差值来表征配向力。测试条件为室温、电压为L127灰阶条件下的电压。测试设备CA310。
低温观察条件：取1g液晶倒入5ml干净玻璃小瓶，封口放入-20℃低温冰箱，240h后观察液晶是否发生晶析。
液晶组合物的制备方法如下：将各液晶单体按照一定配比称量后放入不锈钢烧杯中，将装有各液晶单体的不锈钢烧杯置于磁力搅拌仪器上加热融化，待不锈钢烧杯中的液晶单体大部份融化后，往不锈钢烧杯中加入磁力转子，将混合物搅拌均匀，冷却到室温后即得液晶组合物。
本发明实施例液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表1、表2。
表1环结构的对应代码
表2端基与链接基团的对应代码
举例：
其代码为CC-Cp-V1；
其代码为PPY-3-O2；
其代码为CPY-2-O2；
其代码为CCY-3-O2；
其代码为COY-3-O2；
其代码为CCOY-3-O2；
其代码为CLY-3-O2；
其代码为Sb-CpO-O4；
其代码为Sc-CpO-O4；
其代码为PGP-Cpr1-2；
其代码为CCU-3-F；
其代码为PUQY-3-O2。
以下采用以下具体实施例来对本发明进行说明：
实施例
实施例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表3所示。
表3实施例1液晶组合物的配方及相应的性能
对比例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表4所示。
表4对比例1液晶组合物的配方及相应的性能
对比例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表5所示。
表5对比例2液晶组合物的配方及相应的性能
对比例3
液晶组合物的配方及相应的性能如下表6所示。
表6对比例3液晶组合物的配方及相应的性能
对比例4
液晶组合物的配方及相应的性能如下表7所示。
表7对比例4液晶组合物的配方及相应的性能
对比例5
液晶组合物的配方及相应的性能如下表8所示。
表8对比例5液晶组合物的配方及相应的性能
对比例6
液晶组合物的配方及相应的性能如下表9所示。
表9对比例6液晶组合物的配方及相应的性能
对比例7
液晶组合物的配方及相应的性能如下表10所示。
表10对比例7液晶组合物的配方及相应的性能
对比例8
液晶组合物的配方及相应的性能如下表11所示。
表11对比例8液晶组合物的配方及相应的性能
实施例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表12所示。
表12实施例2液晶组合物的配方及相应的性能
实施例3
液晶组合物的配方及相应的性能如下表13所示。
表13实施例3液晶组合物的配方及相应的性能
实施例4
液晶组合物的配方及相应的性能如下表14所示。
表14实施例4液晶组合物的配方及相应的性能
实施例5
液晶组合物的配方及相应的性能如下表15所示。
表15实施例5液晶组合物的配方及相应的性能
实施例6
液晶组合物的配方及相应的性能如下表16所示。
表16实施例6液晶组合物的配方及相应的性能
实施例7
液晶组合物的配方及相应的性能如下表17所示。
表17实施例7液晶组合物的配方及相应的性能
实施例8
液晶组合物的配方及相应的性能如下表18所示。
表18实施例8液晶组合物的配方及相应的性能
实施例9
液晶组合物的配方及相应的性能如下表19所示。
表19实施例9液晶组合物的配方及相应的性能
实施例10
液晶组合物的配方及相应的性能如下表20所示。
表20实施例10液晶组合物的配方及相应的性能
实施例11
液晶组合物的配方及相应的性能如下表21所示。
表21实施例11液晶组合物的配方及相应的性能
表22实施例1-11、对比例1-8配向力、低温情况以及信赖性测试数据
配向力表示液晶组合物与配向层界面处使液晶分子的指向矢偏离开易取向轴方向所需要克服的能量。在外界作用下，配向力强时，液晶指向矢在表面的取向始终固定，不会使亮度发生改变；配向力弱时，界面处的液晶分子指向矢偏离锚定的易取向轴，即表面处的液晶分子旋转一定角度，使亮度发生变化。
将实施例与对比例中的液晶组合物分别灌注到测试盒中进行测试，测试条件为室温，L127灰阶,直流偏置电压为±0.3V；测试设备为CA 310。初始时，在L127灰阶下，测试不同直流偏置电压下的亮度，最低点亮度记为Lv1；使用10V的交流电老化1h后，回到L127灰阶下，再次测试不同直流偏置电压下的亮度，此时最低点亮度记为Lv2，配向力强弱可用△Tr表示，△Tr＝(Lv2-Lv1)/Lv1*100％。△Tr越小，表示液晶的配向力越好。
将实施例与对比例的液晶组合物取1g液晶倒入5ml干净玻璃小瓶，封口放入-20℃低温冰箱，放置240小时后观察液晶是否有晶体析出。
Voltage Holding Ratio(VHR)表示液晶组合物在感受到施加的外电压后液晶分子的电压保持比(％)，将实施例和对比例的液晶组合物分别灌注到测试盒中进行测试，测试条件为60℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间166.7ms；测试设备为TOYOModel 6254液晶性能综合测试仪；VHR的测试值越高，液晶的电压保持能力越好，应用到液晶显示面板中后，液晶材料在TFT单个像素上的电压波动越小，显示画质越优质。
对应表22所示实验数据结果，可以明确得知对于同时包含有式I所示化合物和式II所示化合物的实施例1相较组成类似但不具有式I所示化合物或式II所示化合物的对比例，具有更高的配向力(更小的△Tr)，同时还具有较好的晶析和VHR表现。说明采用本发明的包含有式I所示化合物和式II所示化合物的组合结构能够实现高的清亮点、大折射率、良好的互溶性，特别是具有较强的配向力，能有效改善显示器的面内及边缘污渍，尤其适用于大尺寸液晶显示领域。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，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的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
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