一种负性的宽温相液晶组合物材料及其应用
阅读说明：本技术 一种负性的宽温相液晶组合物材料及其应用 (Negative wide-temperature-phase liquid crystal composition material 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：本发明涉及一种负性的宽温相液晶组合物材料及其应用,属于液晶材料技术领域。该负性的宽温相液晶组合物材料,按照质量百分比,包含通式Ⅰ所示结构的单体化合物,质量分数为1％-34％；通式Ⅱ所示结构的单体化合物,质量分数为0.5％-20％；通式Ⅲ所示结构的单体化合物,质量分数为2％-68％；和通式Ⅳ所示结构的单体化合物,质量分数为2％-86％。该材料具有高的清亮点、低的熔点以及较宽的相温度范围,适用于宽温液晶显示器,特别适用于车载液晶显示器。该负性的宽温相液晶组合物可以显著改善车载液晶存在显示对比度不高,观看感差等问题,解决了车载液晶因严苛的户外环境所造成显示器件工作稳定性不佳的问题。(The invention relates to a negative wide-temperature-phase liquid crystal composition material and application thereof, belonging to the technical field of liquid crystal materials. The negative wide-temperature-phase liquid crystal composition material comprises a monomer compound with a structure shown in a general formula I according to mass percent, and the mass fraction of the monomer compound is 1-34%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula II is 0.5-20%; the mass fraction of the monomer compound with the structure shown in the general formula III is 2-68%; and a monomer compound with a structure shown in a general formula IV, wherein the mass fraction is 2-86%. The material has high clearing point, low melting point and wider phase temperature range, and is suitable for wide-temperature liquid crystal displays, in particular for vehicle-mounted liquid crystal displays. The negative wide-temperature-phase liquid crystal composition can remarkably improve the problems of low display contrast, poor viewing feeling and the like of vehicle-mounted liquid crystal, and solves the problem of poor working stability of a display device caused by severe outdoor environment of the vehicle-mounted liquid crystal.)
技术领域
本发明涉及一种负性的宽温相液晶组合物材料及其应用，该液晶组合物材料可应用于液晶显示行业，尤其是用于车载液晶显示器件，解决车载液晶因严苛的户外环境所造成显示器件工作稳定性差的问题，属于液晶材料技术领域。
背景技术
随着液晶材料的快速发展，液晶化合物的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。例如生活中随处可见的钟表、平板、测定机器、汽车用面板、电视和电脑显示屏等等。根据介电特性液晶材料又分为正性液晶以及负性液晶。负性液晶是指液晶各向介电异性，平行介电常数小于垂直介电常数的液晶材料，液晶分子沿垂直于电场方向排布。比起正性液晶，其twist角分布也较均匀，表现出较高的穿透率，大概比正性液晶分子高出10％-15％左右。
随着液晶材料的迅速发展，人们对液晶产品的要求也逐渐增高，不仅仅只局限于工作环境较为稳定的家用显示电器之中，更多的是应用在可以移动的显示器件中。因此类似于车载液晶等可移动的显示器件受到越来越多的重视。但是车载液晶的工作条件较严苛，这就要求车载液晶以宽温度范围工作且维持高显示品质以及更高的稳定性。
常见的相关技术中，有的正性的宽温相液晶材料，虽然该材料具有宽的工作范围，高的清亮点，适用于车载液晶产品，但是存在显示对比度不高，观看感差等问题。此外，车载液晶普遍存在因严苛的户外环境所造成显示器件工作不稳定的问题。
发明内容
为了改善现有技术中存在的问题，本发明提供一种负性的宽温相液晶组合物，用于改善车载液晶存在的显示对比度不高，观看感差等问题，以及因严苛的户外工作环境所造成显示方面不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种负性的宽温相液晶组合物材料，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1％-34％，通式Ⅰ的具体结构为：
式中，R1表示碳原子数为1～5的直链烷基；R2表示碳原子数为1～5的烷氧基取代或者2～5的烯基链取代；A1、A2分别各自独立的表示环己烷或苯环取代；n表示0或1个苯环或者环己烷取代；
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0.5％-20％，通式Ⅱ的具体结构为：
式中，R3、R4分别各自独立的表示碳原子数为2～6的直链烷基；
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2％-68％，通Ⅲ的具体结构为：
式中，R5表示碳原子数为2～6的直链烷基；R6表示碳原子数为2～6的烷氧基或2-5的直链烷基取代；A3表示环己烷或苯环取代；m表示0或1个苯环；
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，质量分数为2％-86％，通式Ⅳ的具体结构为：
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1～5的直链烷基或烷氧基取代；A4表示环己烷或苯环取代；
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，所述液晶组合物材料中，通式Ⅰ所示的化合物选自以下通式I-1至I-30所示化合物中的一种或者多种：
进一步优选的，通式Ⅰ所示的化合物选自通式I-15、I-18、I-26和I-27所示的液晶化合物中的一种或者多种。
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-7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-5和通式Ⅱ-7所示的液晶化合物的一种或者两种。
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-27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-2、Ⅲ-4、Ⅲ-11和Ⅲ-21所示的液晶化合物的一种或者多种。
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-24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-1、Ⅳ-6、Ⅳ-10、Ⅳ-11、Ⅳ-12、Ⅳ-15、Ⅳ-21和Ⅳ-22所示的液晶化合物的一种或者多种。
优选的，一种负性的液晶组合物材料由以下质量比的化合物组成：
1％-6％的通式Ⅰ-15所示的化合物，
2％-18％的通式Ⅰ-18所示的化合物，
1％-6％的通式Ⅰ-27所示的化合物，
2％-8％的通式Ⅱ-5所示的化合物，
2％-10％的通式Ⅱ-7所示的化合物，
8％-20％的通式Ⅲ-2所示的化合物，
6％-17％的通式Ⅲ-4所示的化合物，
4％-12％的通式Ⅲ-11所示的化合物，
2％-7％的通式Ⅲ-21所示的化合物，
4％-16％的通式Ⅳ-1所示的化合物，
4％-11％的通式Ⅳ-6所示的化合物，
5％-12％的通式Ⅳ-10所示的化合物，
3％-9％的通式Ⅳ-11所示的化合物，
4％-11％的通式Ⅳ-12所示的化合物，
6％-12％的通式Ⅳ-15所示的化合物，
2％-7％的通式Ⅳ-21所示的化合物，
2％-7％的通式Ⅳ-22所示的化合物。
优选的，一种负性的液晶组合物材料由以下质量比的化合物组成：
2％-4％的通式Ⅰ-15所示的化合物，
3％-13％的通式Ⅰ-18所示的化合物，
1％-4％的通式Ⅰ-27所示的化合物，
1％-4％的通式Ⅱ-5所示的化合物，
1％-4％的通式Ⅱ-7所示的化合物，
10％-16％的通式Ⅲ-2所示的化合物，
8％-16％的通式Ⅲ-4所示的化合物，
5％-10％的通式Ⅲ-11所示的化合物，
3％-6％的通式Ⅲ-21所示的化合物，
7％-16％的通式Ⅳ-1所示的化合物，
6％-10％的通式Ⅳ-6所示的化合物，
8％-11％的通式Ⅳ-10所示的化合物，
4％-8％的通式Ⅳ-11所示的化合物，
5％-10％的通式Ⅳ-12所示的化合物，
7％-11％的通式Ⅳ-15所示的化合物，
3％-6％的通式Ⅳ-21所示的化合物，
2％-5％的通式Ⅳ-22所示的化合物。
本发明负性的宽温相液晶组合物材料中，按照重量百分比计算，通式Ⅰ所示的化合物为1％～34％，优选为2％-24％，更优选为2％～18％；通式Ⅱ所示的化合物为0.5％～20％，优选为1％-10％，更优选为2％～8％；通式Ⅲ所示的化合物为2％～68％，优选为3％-58％，更优选为4％～48％；通式Ⅳ所示的化合物为2％～86％，优选为3％-76％，更优选为3％～68％。
本发明的负性的宽温相液晶组合物材料具有高的清亮点、低的熔点、高的品质参数以及较宽的相温度范围，可应用于宽温液晶显示器，特别适合应用于车载液晶显示器。从而解决车载液晶存在显示对比度不高，观看感差，以及因严苛的户外工作环境所造成显示方面不稳定等的问题。
本发明的优点：
本发明负性的液晶组合物材料，该材料具有高的清亮点、低的熔点以及较宽的相温度范围，对于户外工作环境较为严苛的显示器件来说，具有高品质的宽温相液晶至关重要，因此该材料适用于宽温液晶显示器，特别适用于车载液晶显示器。本发明负性的宽温相液晶组合物用于车载液晶显示器，可以显著改善车载液晶存在显示对比度不高，观看感差等问题。
本发明解决了车载液晶因严苛的户外工作环境所造成显示方面不稳定的问题。本发明负性的宽温相液晶组合物材料具有高的清亮点、低的熔点，较高的品质参数以及较宽的相温度范围，较大程度的改善了温度对车载液晶工作电压的影响，使其车载液晶在显示方面更加稳定。
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15％的通式代号Ⅲ-2化合物，2％的通式Ⅰ-27化合物，8％的通式Ⅳ-12化合物，7％的通式Ⅳ-21化合物，10％通式Ⅲ-4化合物，9％的通式Ⅲ-11化合物，9％的通式Ⅳ-10化合物，7％的通式Ⅳ-11化合物，9％的通式Ⅳ-15化合物，2％的通式Ⅰ-15化合物，6％的通式Ⅳ-6化合物，2％的通式Ⅱ-5化合物，2％的通式Ⅱ-7化合物，12％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为止，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℃)；
Ton+off:表示在25℃下，4um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]，通过LCM-2测得；
Toff+on：表示在25℃下，4μm垂直盒测得的响应时间；
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(5V，6Hz，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
实施例1中该材料具有较高的清亮点，较宽的宽温相工作范围，以及较高的电压保持率和较低的离子浓度等特性，应用于车载液晶显示器中，较大程度地提升了车载液晶的显示器品质。
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2中该材料具有较高的清亮点，较宽的宽温相工作范围，以及较高的电压保持率和较低的离子浓度等特性，应用于车载液晶显示器中，较大程度地提升了车载液晶的显示器品质。
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中该材料的清亮点较高，其具有较宽的宽温相工作范围，以及优异的品质参数。
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
实施例7：
按照表7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7。
表7实施例7液晶组合物的组成与测试数据
从实施例1-7中，可发现该负性液晶材料具有较高的清亮点，以及较宽的宽温相工作范围，优异的品质参数等特性，应用于车载液晶显示器中，较大程度上的改善了车载液晶的显示品质。在实施例1-7中，实施例3中的宽温相工作范围最宽。
本发明负性的宽温相液晶组合物用于车载液晶显示器，可改善车载液晶存在的显示对比度不高，观看感差等问题，并可解决车载液晶因严苛的户外工作环境所造成显示方面较不稳定的问题。
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