一种宽温的负性向列相液晶组合物及其应用
阅读说明：本技术 一种宽温的负性向列相液晶组合物及其应用 (Wide-temperature negative nematic liquid crystal composition and application thereof ) 是由 李蓝苹 黄善兴 胡艳华 王恩洋 张雪 张国庆 张曼 林丰 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种宽温的负性向列相液晶组合物及其应用,属于液晶材料技术领域。该宽温的负性向列相液晶组合物,包含通式Ⅰ所示结构的单体化合物,质量分数为2％-72％；通式Ⅱ所示结构的单体化合物,质量分数为2％-68％；通式Ⅲ所示结构的单体化合物,质量分数为3％-25％；以及通式Ⅳ所示结构的单体化合物,质量分数为0.5％-18％。该液晶组合物具有高的清亮点、低的熔点,良好的低温互溶性,较宽的向列相温度区间范围,大的双折射以及快的响应时间,能够使液晶的工作温度区间变宽,液晶的响应速度变快,提高液晶的透过率,提高其亮度。可以使显示器件的应用范围增大,即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。(The invention relates to a wide-temperature negative nematic liquid crystal composition and application thereof, belonging to the technical field of liquid crystal materials. The wide-temperature negative nematic liquid crystal composition comprises a monomer compound with a structure shown in a general formula I, and the mass fraction of the monomer compound is 2-72%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula II is 2-68%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula III is 3-25%; and a monomer compound with a structure shown in a general formula IV, wherein the mass fraction is 0.5-18%. The liquid crystal composition has the advantages of high clearing point, low melting point, good low-temperature intersolubility, wide nematic phase temperature range, large birefringence and quick response time, can widen the working temperature range of liquid crystal, and quickens the response speed of the liquid crystal, thereby improving the transmittance of the liquid crystal and improving the brightness of the liquid crystal. The application range of the display device can be enlarged, and the display device can be normally used even in extremely cold or extremely hot places.)
技术领域
本发明涉及一种宽温的负性向列相液晶组合物及其应用，该液晶组合物可应用于液晶显示行业，尤其是用在环境温度较为恶劣的液晶显示器件中，提高负性液晶材料的工作温度区间范围，即使在极热或者极寒的地方都可以使用，本发明属于液晶材料技术领域。
背景技术
液晶材料是一种具有液体的流动性又具有晶体的各向异性的有机化合物的混合物。液晶材料可以根据相变的温度进行划分。常温液晶是指相变温度范围为-10℃～60℃范围内的液晶，宽温液晶是指相变温度范围为-20℃～70℃的液晶，并且不同的相变温度液晶所制备的显示器件材料，其所使用的环境，地点也不同。液晶材料由于优异的性能，其应用领域已经显著拓宽到各类显示器件、电光器件、电子元件、传感器等方面。
目前，液晶材料的飞速发展使人们对液晶产品的需求提出更高的要求。宽温液晶由于较宽的向列温度范围，较高的工作稳定性等优点，近年来受到广泛的应用，而显示器件也不仅仅只局限常温液晶，更多的是应用在宽温液晶中可以移动的显示器件中，在极寒或者极热的地方都可以正常使用。
常见的相关技术中，有的负性材料的向列相液晶组合物，虽然具有相对较高的的清亮点，低的旋转粘度，较小的双折射，但组合物的宽温范围相对较窄，在极寒或者极热的地方使用受到限制，导致显示器件无法正常工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种宽温的负性向列相液晶组合物，提高负性向列相液晶的宽温范围，使其应用范围增大。本发明通过提高负性液晶材料的工作温度区间范围，即使在极热或者极寒的地方都可以使用。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种宽温的负性向列相液晶组合物，按照质量百分比，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，质量分数为2％-72％，通式Ⅰ的具体结构为：
式中，R1表示碳原子数为2～5的直链烷基；R2表示碳原子数为1～3的直链烷基、碳原子数为1～5(C1-C5)的烯基链或者碳原子数为1～5的烷氧基取代；A1、A2各自独立的表示环己烷或者苯环；Y1、Y2各自独立的表示H原子或者F原子取代；
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，质量分数为2％-68％，通式Ⅱ的具体结构为：
式中，R3表示碳原子数为1～3的直链烷基，R4表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～4烯基链或者碳原子数为1～5(C1-C5)的烷氧基取代；A3、A4、A5各自独立的表示苯环或者环己烷取代；Y3、Y4、Y5、Y6各自独立的表示H原子或者F原子取代；
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，质量分数为3％-25％，通式Ⅲ的具体结构为：
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2～5的烷氧基取代；
以及，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，质量分数为0.5％-18％，通式Ⅳ的具体结构为：
式中，R7、R8各自独立的表示碳原子数为1～5的直链烷基取代；
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，所述宽温的负性相列相液晶组合物中，通式I所示化合物选自以下通式I-1至I-32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-4、I-8、I-10、I-18和I-20所示的液晶化合物中的一种或者多种。
优选的，所述宽温的负性向列相液晶组合物中，通式Ⅱ所示化合物选自以下通式Ⅱ-1至Ⅱ-26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-2、Ⅱ-9、Ⅱ-12、Ⅱ-16、Ⅱ-24和Ⅱ-25所示的液晶化合物中的一种或者多种。
优选的，所述宽温的负性向列相液晶组合物中，通式Ⅲ所示化合物选自以下通式Ⅲ-1至Ⅲ-7所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅲ所示化合物为通式Ⅲ-2所示的液晶化合物。
优选的，所述宽温的负性向列相液晶组合物中，通式Ⅳ所示化合物选自以下通式Ⅳ-1至Ⅳ-6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-2和Ⅳ-6所示的液晶化合物中的一种或者两种。
优选的，一种宽温的负性向列相液晶组合物，由以下质量比的化合物组成：
2％-6％的通式Ⅰ-4所示的化合物；
4％-12％的通式Ⅰ-8所示的化合物；
3％-10％的通式Ⅰ-10所示的化合物；
8％-15％的通式Ⅰ-18所示的化合物；
9％-14％的通式Ⅰ-20所示的化合物；
5％-14％的通式Ⅱ-2所示的化合物；
2％-6％的通式Ⅱ-9所示的化合物；
5％-9％的通式Ⅱ-12所示的化合物；
3％-9％的通式Ⅱ-16所示的化合物；
2％-6％的通式Ⅱ-24所示的化合物；
2％-6％的通式Ⅱ-25所示的化合物；
6％-12％的通式Ⅲ-2所示的化合物；
2％-4％的通式Ⅳ-2所示的化合物；
2％-4％的通式Ⅳ-6所示的化合物。
本发明宽温的负性向列相液晶组合物中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为2％～72％，更优选为4％～60％；通式Ⅱ所示的化合物为2％～68％，更优选为4％～56％；通式Ⅲ所示的化合物为3％～25％，更优选为6％～12％；通式Ⅳ所示的化合物为0.5％～18％，更优选为2％～6％。
本发明宽温的负性向列相液晶组合物材料具有高的清亮点、低的熔点，良好的低温互溶性，较宽的向列相温度区间范围，大的双折射以及快的响应时间，可应用于宽温液晶显示器，尤其适合应用于极热或者极寒条件下(-40℃至110℃左右)使用的液晶显示器。本发明提高了液晶材料的工作温度范围，即使在极热或者极寒的地方都可以使用。
本发明的优点：
本发明宽温的负性向列相液晶组合物，具有高的清亮点、低的熔点，良好的低温互溶性，较宽的向列相温度区间范围，大的双折射以及快的响应时间，宽的向列相温度范围能够使液晶的工作温度区间变宽，低的旋转粘度能够使液晶的响应速度变快，大的双折射能够提高液晶的透过率，提高其亮度。
本发明宽温的负性向列相液晶组合物，提高了负性向列相液晶组合物的工作温度区间范围，使其显示器件的应用范围增大，即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。
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：按照液晶组合物配方中各组分的质量百分比，称取各组分；以实施例1为例进行说明，按照实施例1中的质量百分比，称取13％的通式Ⅰ-18化合物，10％的通式Ⅱ-2化合物，5％的通式Ⅰ-4化合物，5％的通式Ⅱ-25化合物，7％通式Ⅱ-16化合物，10％的通式Ⅰ-20化合物，10％的通式Ⅱ-4化合物，6％的通式Ⅱ-20化合物，10％的通式Ⅲ-2化合物，7％的通式Ⅱ-12化合物，5％的通式Ⅰ-10化合物，2％的通式Ⅳ-2化合物，2％的通式Ⅳ-6化合物，8％的通式Ⅰ-18化合物。将上述称量好的单体置于硬质高硼硅玻璃瓶中，在氮气保护下，升温，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。在搅拌下减压脱气；随温度的降低，真空度提升，直至温度冷却到室温时，停止搅拌，继续抽空至未见气泡出现为止。即可以灌入测试盒，进行测试。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Tni：清亮点；
Tcn：固态到液态的相变点；
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℃)；
T:表示在25℃下，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；
Vth:表示阈值电压，测试条件(20V，25℃)通过EC-1测得；
K11：展曲弹性常数；
K33：弯曲弹性常数；
γ1：表示在25℃下，18.42微米盒厚测得的旋转粘度[mPa·s]，通过LCM-2测得；
VHR:表示电压保持率,测试条件(5V，6Hz，60℃)通过LCM-2测得；
ION：表示离子浓度,测试条件(10V，0.1Hz，60℃)通过LCM-2测得。
实施例1：
按照表1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1。
表1实施例1液晶组合物的组成与测试数据
从实施例1中，可发现该组合物具有较高的清亮点，低的熔点，良好的低温互溶性，宽的工作区间范围，增大显示器件的应用范围，即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。此外，大的双折射率，较高的电压保持率和较低的离子浓度，快的响应时间等特性，较大程度地提高了液晶显示器件的品质质量。
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
从实施例2中，发现该组合物具有较高的清亮点，低的熔点，良好的低温互溶性，宽的工作区间范围，增大显示器件的应用范围，即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。此外，大的双折射率，较高的电压保持率和较低的离子浓度，快的响应时间等特性，较大程度地提高了液晶显示器件的品质质量。
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3中，发现该组合物具有较高的清亮点，低的熔点，良好的低温互溶性，较宽的工作区间范围，较大的双折射，快的响应时间。
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
实施例6：
按照表6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6。
表6实施例6液晶组合物的组成与测试数据
从实施例1-6中，发现组合物液晶材料具有较高的清亮点，低的熔点，良好的低温互溶性，宽的工作温度区间，增大显示器件的应用范围，即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。此外，大的双折射率，较高的电压保持率和较低的离子浓度，快的响应时间等特性，较大程度地提高了液晶显示器件的品质质量。
本发明宽温的负性向列相液晶组合物，提高了液晶组合物的工作温度区间范围，可应用于温差变化大的显示器件中，即使在极寒或者极热的地方都可以正常使用。
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