液晶添加剂及制备方法、液晶组合物、显示元件和显示器

本发明涉及液晶材料领域，特别涉及一种液晶添加剂及制备方法，同时本发明还涉及包含上述液晶添加剂的液晶组合物、显示元件和显示器。

背景技术：

1、液晶显示领域的应用越来越广泛，主要应用在手机、电脑、电视、车载、户外显示、医疗器械等显示类终端。随着科学技术的日趋高速发展，人们对显示技术的要求不断提高，显示行业也在不断的向前进步，液晶显示元件的应用及需求也越来越多。液晶显示元件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相(tn)模式、超扭曲向列相(stn)模式、共面模式(ips)、边界电场切换(ffs)、垂直配向(va)模式等。无论何种显示模式均需要液晶组合物有以下特性：(1)化学、物理性质稳定；(2)具有良好的电压保持率(vhr)；(3)具有合适的介电△ε；(4)合适的折射率△n；(5)与其他液晶化合物的互溶性好。

2、液晶材料在tft-lcd应用中一个至关重要的参数就是对光和热的稳定性即vhr(voltage holding ratio)，液晶材料的线残像特性与vhr息息相关。显示器在使用时其最小的显示单元为一个子像素，原理上可将每一个子像素可视为一个电阻和电容的并联网络，vhr是衡量在一个充电周期如60hz(16.67ms)内，该电阻电容网络对所充电荷的保持能力。而液晶材料的vhr在整个子像素的vhr中占有很大比重，所以提升液晶材料的vhr对改善lcd显示屏幕的显示效果具有非常重要的意义。

3、为更好适应实际使用场景液晶材料还应该具备高可靠性：高的比电阻值，优良的耐高温稳定性及对紫外光(uv光)或常规的背光照明照射后的高电压保持率(vhr)，以适应不同温度操作环境以及长时间背光照射造成的老化。

技术实现思路

1、本发明提出一种液晶添加剂，以提升液晶组合物抗污染能力以及对热和光的稳定性。

2、一种液晶添加剂，所述液晶添加剂包含一种或多种选自结构通式st所示化合物：

3、

4、其中，r表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；

5、且r所示基团中任意一个或多个不相连的-ch2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代；

6、n表示0、1或2；

7、当n表示1时，表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1,4-亚环己烯基；

8、当n表示2时，两个任选相同或不同，各自独立的表示1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。

9、本发明还提出了一种上述的液晶添加剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

10、将化合物d与镁在四氢呋喃溶液中制备成格式试剂，将制得的格式试剂滴加入3-奎宁环酮的四氢呋喃溶液中反应得到中间体e，将中间体e和对甲苯磺酸在甲苯中回流脱水得到中间体f，将中间体f在甲醇溶液中加氢得到st类化合物。

11、所述化合物d的结构通式为其中，x表示卤素取代基，r表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；且r所示基团中任意一个或多个不相连的-ch2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代；

12、n表示0、1或2；当n表示1时，表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1,4-亚环己烯基；当n表示2时，两个任选相同或不同，各自独立的表示1,4-亚苯基或1,4-亚环己基。

13、本发明进一步提出了一种液晶组合物，所述液晶组合物含有上述的液晶添加剂。

14、进一步的，所述式st所示化合物选自式st-1至st-8所示化合物组成的组：

15、

16、进一步的，所述液晶组合物还包含一种或多种选自结构通式ⅰ和式ⅱ所示化合物：

17、

18、进一步的，所述液晶组合物还包含一种或多种选自结构通式ⅲ所示化合物：

19、

20、其中，r1，r2表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；且r1，r2所示基团中任意一个或多个不相连的-ch2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代；m表示1或2；当m表示1时，表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1,4-亚环己烯基；当m表示2时，两个任选相同或不同，各自独立的表示1,4-亚苯基或1,4-亚环己基；z1表示单键，-ch2ch2-，-ch2o-链接基团；

21、和/或，所述液晶组合物还包含一种或多种式ⅳ所示的化合物：

22、

23、其中，r5、r6各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；

24、和/或，所述液晶组合物还包含一种或多种式ⅴ所示的化合物：

25、

26、其中，r7、r8各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；w表示-o-、-s-或-ch2o-。

27、进一步的，所述液晶组合物至少包含一种或多种选自ⅲ-1至ⅲ-9所示化合物组成的组：

28、

29、其中，r3、r4各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基。

30、本发明进一步提出了一种液晶显示元件，所述液晶显示元件包含上述的液晶组合物，所述液晶显示元件为有源矩阵寻址显示元件或者无源矩阵寻址显示元件。

31、进一步的，其运行模式为ips或ffs模式。

32、本发明进一步提出了一种液晶显示器，所述液晶显示器包含上述的液晶组合物，所述液晶显示器为有源矩阵寻址显示器或者无源矩阵寻址显示器，其运行模式为ips或ffs模式。

33、本发明的液晶添加剂具有提升液晶组合物抗污染能力的作用，还可提升液晶组合物对热和光的稳定性(vhr)，从而改善液晶面板残像性能。含该添加剂的液晶组合物尤其适用于制造ips/ffs显示模式的液晶显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。