CN101544894B - 一种液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶组合物，该液晶组合物具有双折射各向异性，具有宽的向列相温度范围，并具有高电阻率、高稳定性、低粘度等特征，该组合物能够快速响应。尤其能够很好的适用于具有正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管(AM-TFT)驱动的液晶显示元件。该液晶组合物包括通式I、II、III、IV表示的四种化合物，还可以包括通式V、VI、VII表示的化合物，它们的重量百分含量为I30％～55％、II5％～30％、III1％～30％、IV1％～20％及0～30％的V～VII中一种或者几种。该液晶组合物的光学双折射Δn在0.10～0.12范围内。I、II、III、IV表示的化合物通式为：

Description

一种液晶组合物

技术领域

本发明涉及一种应用于液晶显示元件的液晶组合物，特别是一种用于主动矩阵方式驱动的液晶显示元件的液晶组合物。

背景技术

液晶显示元件是利用液晶材料本身所具备的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的，目前已经得到了广泛的应用。利用液晶材料不同的特性和工作方式，可以将器件设计成各种不同的工作模式，其中常规显示器普遍使用的有TN模式(即扭曲向列模式——液晶混合物具有扭曲约90度的向列型结构)、STN模式(即超扭曲向列模式)、SBE模式(即超扭曲双折射模式)、ECB模式(即电控双折射模式)、VA模式(即垂直排列模式)、IPS模式(即面内转换模式)等，还有很多根据以上各种模式所做的改进模式。工作在TN、STN、SBE模式下的元件一般使用正介电各向异性液晶，ECB、VA模式使用负介电各向异性液晶，IPS模式即可使用正介电各向异性液晶，也可使用负介电各向异性液晶。

在低信息量中，一般采用无源方式驱动，但是随着信息量的加大，显示尺寸和显示路数的增多，串扰和对比度降低现象变得严重，因此一般采用有源矩阵(AM)方式驱动，目前较多的采用薄膜晶体管(TFT)来进行驱动。在AM-TFT元件中，TFT开关器件在二维网格中寻址，在处于导通的有限时间内对像素电极进行充电，之后又变成截止状态，直至下一周期中再被寻址。因此，在两个寻址周期之间，不希望像素点上的电压发生改变，否则像素点的透光率会发生改变，导致显示的不稳定。像素点的放电速度取决于电极容量和电极间介电材料的电阻率。因此要求液晶材料有较高的电阻率，同时要求材料有合适的光学双折射值Δn(Δn值一般在0.08～0.15左右)，以及较低的阈值电压，以达到降低的驱动电压，降低功耗的目的；还要求具有较低的粘度，以满足快速响应的需要。这类液晶组合物已经有很多文献报道，例如国外专利文献WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399，中国专利文献CN1157005A等。

从液晶组合物材料调制的角度来考虑，材料的各方面性能(低的光学双折射值，高的介电各向异性值，高的电阻率，低的旋转粘度，低的熔点，良好的热稳定性和紫外稳定性等)之间是相互牵制的，提高一些方面的性能往往伴随着另一些方面性能的降低，调制各方面性能都合适的液晶组合物往往非常困难。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于主动矩阵薄膜晶体管(AM-TFT)驱动的液晶显示元件的液晶组合物，该组合物能够快速响应。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明所提供的液晶组合物包括符合下列结构通式I～IV的四种化合物

以上化合物通式中的R₁～R₄是含有2～5个碳原子的直链烷基，R₅为乙烯基或4-丁烯基，所有的1，4-环己基均为反式构型，每种化合物可以由符合其结构通式的一种或几种化合物组成。

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物还可以包括符合下列结构通式V～VII的化合物中的一种或几种，

结构通式V～VII中R₆～R₉是含有1～5个碳原子的直链烷基，L₁～L₃为H或F的其中一种。

本发明所述的液晶组合物的各组分配比按重量百分含量计算分别为：

I为30％～55％，II为5％～30％，III为1％～30％，IV为1％～20％，V～VII为0～30％。其中标号I到VII分别代表各自对应的通式所表示的化合物。V～VII是包括符合上述通式V～VII的化合物的其中一种或者几种。

上述技术方案的进一步改进在于：液晶组合物的各组分重量百分含量按下列比例优选，

I为35％～50％，II为5％～25％，III为5％～18％，IV为3％～18％，V～VII为0～20％。

本发明的液晶组合物的光学各向异性值Δn在0.10～0.12范围内。

通式I～VII所代表的化合物可通过自身已知的方法制备，然后选择这几种化合物各按比例范围选取其百分含量，通过常规的方法制备液晶组合物，最终配置成液晶组合物。通常制备的方法是将各成分混合加热使其互相溶解，直至观察到溶解过程完成。也可以在合适的有机溶剂中将所有化合物溶解，在彻底混合后除去溶剂，最终得到均一的液晶组合物。

本发明的液晶介质也可进一步包含本领域技术人员已知的和文献中描述的添加剂，使之能用于任何至今所公开的液晶显示类型。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明的液晶组合物具有双折射各向异性，具有宽的向列相温度范围，并具有高电阻率、高稳定性、低粘度等特征，该组合物能够快速响应。尤其能够很好的适用于具有正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管(AM-TFT)驱动的液晶显示元件。本发明的液晶组合物与一般的TFT液晶组合物相比，该组合物最大的优势是具有非常快的响应速度，同时具有较好的温度依赖性，在0到-20℃的低温下仍然可以做到快速响应，对消除TFT液晶显示器的影响拖尾和模糊现象非常有利。按本发明的组分配比所制备的液晶组合物的光学各向异性值在0.10～0.12范围内。

本发明的通式V～VII所列的化合物为优选化合物，当其加入量为0时，虽然能够达到本发明的目的，但其显示效果不是很好；当液晶材料中按比例加入本通式V～VII所列的化合物后，本发明的液晶材料的各种性能就非常稳定。

具体实施方式

下面结合本发明的一些最佳效果的具体实施例对本发明做进一步详细说明：

在实施例中，百分比为重量百分比，温度的单位为摄氏度，Δn表示光学各向异性(589nm，20℃)，Δε表示介电各向异性，V₁₀表示电光曲线中相对透过率为10％时的电压，V₉₀表示电光曲线中相对透过率为90％时的电压。

实施例1：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列的化合物，

以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：

Δn＝0.108；Δε＝2.54；清亮点为69℃；V₁₀＝2.38V；V₉₀＝3.42V。

实施例2：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列的化合物，

以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：

Δn＝0.103；Δε＝2.87；清亮点为80℃；V₁₀＝2.45V；V₉₀＝3.48V。

实施例3：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列的化合物，

以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：

Δn＝0.107；Δε＝2.55；清亮点为70℃；V₁₀＝2.46V；V₉₀＝3.55V。

实施例4：

以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：

Δn＝0.114；Δε＝5.27；清亮点为65℃；V₁₀＝1.72V；V₉₀＝2.48V。

Claims (4)

1.一种液晶组合物，其特征在于：该液晶组合物包括符合下列结构通式I～IV的化合物

以上化合物通式中的R₁～R₄是含有2～5个碳原子的直链烷基，R₅为乙烯基或4-丁烯基，所有的1，4-环己基均为反式构型，每种化合物由符合其结构通式的一种或几种化合物组成；所述液晶组合物中各组分的重量百分含量分别为：I为30％～55％，II为5％～30％，III为1％～30％，IV为1％～20％。

2.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于所述液晶组合物还包括符合下列结构通式V～VII的化合物中的一种或几种，

结构通式V～VII中R₆～R₉是含有1～5个碳原子的直链烷基，L₁～L₃为H或F的其中一种；所述液晶组合物中V～VII的重量百分含量为0％～30％。

3.根据权利要求2所述的一种液晶组合物，其特征在于各组分重量百分含量为：I为35％～50％，II为5％～25％，III为5％～18％，IV＝3％～18％，V～VII＝0～20％。

4.根据权利要求1、2、3任一项所述的一种液晶组合物，其特征在于所述液晶组合物的光学各向异性值在0.10～0.12范围内。