一种大折射率快速响应液晶组合物及应用
阅读说明：本技术 一种大折射率快速响应液晶组合物及应用 (Large-refractive-index quick-response liquid crystal composition and application thereof ) 是由 黄善兴 胡艳华 李蓝苹 王恩洋 张雪 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大折射率快速响应液晶组合物及应用,属于液晶材料技术领域。该液晶组合物材料包含通式Ⅰ所示结构的单体化合物,其质量分数为30％-45％；通式Ⅱ所示结构的单体化合物,其质量分数为25％-35％；通式Ⅲ所示结构的单体化合物,其质量分数为20％-35％；通式Ⅳ所示结构的单体化合物,其质量分数为4％-12％。本发明的液晶组合物具有较大的k值,较小的旋转粘度,较大提高了响应速度,改善了显示画质,该组合物可应用于VA,PSVA,UV2A,IPS和FFS等显示模式。(The invention relates to a large-refractive-index quick-response liquid crystal composition and application thereof, belonging to the technical field of liquid crystal materials. The liquid crystal composition material comprises a monomer compound with a structure shown in a general formula I, and the mass fraction of the monomer compound is 30-45%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula II is 25-35%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula III is 20-35%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula IV is 4-12%. The liquid crystal composition has a large k value and a small rotational viscosity, greatly improves the response speed, improves the display image quality, and can be applied to display modes such as VA, PSVA, UV2A, IPS and FFS.)
技术领域
本发明涉及一种大折射率快速响应液晶组合物及应用，该液晶组合物可应用于液晶显示行业，特别是应用在液晶显示器件上，改善显示画面尤其是动态画面出现的拖尾现象，从而改善画质，适当提高液晶的介电常数来降低液晶的驱动电压，本发明属于液晶材料技术领域。
背景技术
随着液晶材料和液晶显示技术的快速发展，液晶显示应用越来越广泛，大到国防建设，小到日常生活已经随处可见液晶产品，比如手机、平板、汽车用面板、电视和电脑显示屏等等。
目前随着人们对显示要求的提高，高品质的显示需求显得至关重要。电竞产品逐渐走向市场，并获得消费者的青睐，电竞产品要求极快的响应时间以便获得良好的用户体验。VA负性液晶具有较为优异的高对比度，但是响应时间慢是最大的弱点。
响应时间是液晶显示器的重要指标，响应速度如果过慢，显示画面就会出现拖影现象，因此要求液晶显示器具有快的响应时间。为了降低液晶显示器的响应时间(或者说提高液晶的响应速度)，可以选用减小盒厚、改良驱动方式、提高驱动电压、采用快速响应的液晶组合物等方法。
发明内容
长期时间以来负性液晶材料存在旋转粘度较高，响应时间慢等问题，而响应时间较慢一直是VA所困扰的问题，本发明解决了VA存在响应时间慢的问题，较大的提高了VA使用显示器件的品质，同时也可用于PSVA，UV2A领域之中。
为了改善上述问题，本发明提供了一种低旋转粘度、较大的液晶双折射的液晶组合物，以便改善液晶显示的响应速度。本发明提供的快速响应的负性液晶组合物，通过改善负性液晶存在的旋转粘度较大，响应时间慢等问题，较大程度地提高了响应速度。该组合物可应用于PSVA，UV2A等领域，这对于显示领域意义重大。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种大折射率快速响应液晶组合物材料，按照质量百分比计算，包括以下组分：
至少包含一种或者多种具有通式Ⅰ所示结构的单体化合物，其质量分数为30％-45％，通式Ⅰ的具体结构为：
通式中，R1,R2分别各自独立的表示碳原子数为1～5的直链烷基或链烯基；A1，A2分别各自独立的表示环己烷或苯环；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅱ所示结构的单体化合物，其质量分数为25％-35％，通式Ⅱ的具体结构为：
通式中，R3,R4分别各自独立的表示碳原子数为2～5的直链烷基；n表示0或1个环己烷；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅲ所示结构的单体化合物，其质量分数为20％-35％，通式Ⅲ的具体结构为：
通式中，R5表示碳原子数为2～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～4的直链烷基或链烯基或烷氧基取代；Y1，Y2，Y3分别各自独立的表示-F或-H基取代；A3，A4分别各自独立的表示环己烷或苯环；
至少包含一种或者多种具有通式Ⅳ所示结构的单体化合物，其质量分数为4％-12％，通式Ⅳ的具体结构为：
通式中，R7表示碳原子数为2～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～6的直链烷基或烷氧基取代；A5表示环己烷或苯环；m表示0或1个苯环；
通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ和通式Ⅳ所示结构的单体化合物的质量之和为100％。
优选的，所述液晶组合物材料中，通式I所示化合物选自以下通式I-1至I-15所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅰ所示化合物选自通式I-3、I-5、I-6、I-7、I-8、I-9、I-11、I-12、I-13、I-14和I-15所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅰ所示化合物选自通式I-3、I-5、I-7、I-9、I-11、I-12、I-13、I-14和I-15所示化合物中的多种化合物。
优选的，所述液晶组合物材料中，通式Ⅱ所示化合物选自以下通式Ⅱ-1至Ⅱ-18所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅱ所示化合物选自通式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6和Ⅱ-7所示的液晶化合物的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅱ所示化合物选自通式Ⅱ-2、Ⅱ-5和Ⅱ-6所示化合物中的多种(两种以上)化合物。
优选的，所述液晶组合物材料中，通式Ⅲ所示化合物选自以下通式Ⅲ-1至Ⅲ-34所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅲ所示化合物选自通式Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-9、Ⅲ-10、Ⅲ-13、Ⅲ-20、Ⅲ-24、Ⅲ-29、Ⅲ-33和Ⅲ-34所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅲ所示化合物选自通式Ⅲ-5、Ⅲ-10、Ⅲ-13、Ⅲ-20、Ⅲ-24、Ⅲ-29、Ⅲ-30、Ⅲ-31、Ⅲ-32和Ⅲ-34所示化合物中的一种或多种化合物。
优选的，所述液晶组合物材料中，通式Ⅳ所示化合物选自以下通式Ⅳ-1至Ⅳ-19所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅳ所示化合物选自通式Ⅳ-6、Ⅳ-8、Ⅳ-16和Ⅳ-17所示的液晶化合物中的一种或者多种。
更一步优选的，通式Ⅳ所示化合物选自通式Ⅳ-6、Ⅳ-8和Ⅳ-17所示化合物中的一种或两种以上化合物。
本发明大折射率快速响应液晶组合物材料中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为32％～42％，更优选为34％～40％；通式Ⅱ所示的化合物为26％～34％，更优选为28％～32％；通式Ⅲ所示的化合物为20％～32％，更优选为22％～30％；通式Ⅳ所示的化合物为5％～10％，更优选为5.5％～9％。
本发明的大折射率快速响应液晶组合物材料可应用于负型显示模式的液晶显示器件中，负型显示模式包括VA、PSVA、UV2A、IPS和FFS等显示模式。该液晶组合物具有较大的k值，较小的旋转粘度，较大提高了响应速度，解决了VA存在响应时间慢的问题，显著提高了VA使用显示器件的品质，同时也可用于PSVA、UV2A，负性IPS和负性FFS领域之中。
本发明的优点：
由于负性液晶材料分子的粘度较大，在使用过程中存在响应时间慢的等问题，而响应时间慢会导致显示画面尤其是动态画面出现拖尾，影响画质。本发明通过提高液晶材料的k值，降低旋转粘度，增大双折射从而降低盒厚因此解决了VA存在响应时间慢的问题，较大的提高了VA等使用显示器件的品质。
本发明的液晶组合物具有较大的k值，较小的旋转粘度，较大的提高了响应速度，改善了显示画质，该组合物可应用于VA、PSVA，UV2A，负性IPS和负性FFS等显示模式，这对于高显示领域意义重大。
具体实施方式
本发明中的液晶组合物均按照以下方法进行制备，生产过程：按照配方比例称取化合物，相互混溶置于硬质高硼硅玻璃瓶中，先抽真空然后在补充氮气，重复三次操作，在氮气保护下对混合物进行加热，以电磁搅拌或机械搅拌至呈熔融清亮均一透明溶液止，再继续搅拌30分钟，使物料彻底均匀混合后停止加热。然后常温下搅拌1小时。用砂芯漏斗将混合液晶过滤至清洁干燥硬质高硼硅抽滤瓶中，然后在搅拌下减压脱气至未见气泡出现为止，最后进行装瓶包装。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Tni：清亮点；
no：寻常光的折射率(589nm，25℃)；
ne：非寻常光的折射率(589nm，25℃)；
Δn：折射率各向异性(589nm，25℃)；
Ton+off：表示在25℃下，4μm垂直盒测得的响应时间；
Δε：介电各向异性(1KHz，25℃)；
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；
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数；
γ1：表示在25℃下，20微米盒厚测得的旋转粘度[mPa·s]，其通过Instec测得。
实施例1：
按照表1中液晶组合物的组成，参照本发明所述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表1。
表1实施例1液晶组合物的组成与测试数据
实施例2：
按照表2中液晶组合物的组成，参照本发明上述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表2。
表2实施例2液晶组合物的组成与测试数据
实施例3：
按照表3中液晶组合物的组成，参照本发明上述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表3。
表3实施例3液晶组合物的组成与测试数据
实施例4：
按照表4中液晶组合物的组成，参照本发明上述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表4。
表4实施例4液晶组合物的组成与测试数据
实施例5：
按照表5中液晶组合物的组成，参照本发明上述的方法制备液晶组合物，将其灌入测试盒中进行性能测试，测定的物性参数结果见表5。
表5实施例5液晶组合物的组成与测试数据
本发明的液晶组合物具有较大的k值，较低的旋转粘度，通过和液晶盒的厚度搭配能够提高响应速度，从而改善显示画质。负性液晶材料存在旋转粘度高，响应时间慢等问题一直是负性液晶所困扰的问题，本发明解决了负性液晶存在响应时间慢的问题，能够较大的改善显示器件的品质。
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