CN102643653A - 一种液晶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶组合物，其含有如下重量百分含量的组分：(1)1～60％重量的一种或多种Ⅰ类结构的化合物；(2)1～60％重量的一种或多种Ⅱ类结构的化合物。本发明组合物还可含有：(3)0～40％重量的一种或多种Ⅲ类结构的化合物；(4)0～40％重量的一种或多种Ⅳ类结构的化合物；(5)0～40％重量的一种或多种Ⅴ类结构的化合物；(6)1～40％重量的一种或多种Ⅵ类结构的化合物；(7)1～40％重量的一种或多种Ⅶ类结构的化合物；占其他组分总重量0.05～0.5％的旋光组份。本发明的组合物具有适用于TN、IPS、FFS、ADS或OCB等模式的TFT液晶显示屏的优良性能，且其制备方法简单，易于操作。

Description

一种液晶组合物
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体来说涉及一种响应快，电荷保持率高，并且抗紫外性能好的向列相液晶组合物，此组合物应用于TN、IPS、FFS、ADS或OCB等模式的TFT显示器领域。
背景技术
1888年，奥地利植物学家Friedrich Reinitzer发现液晶，此后，液晶的研究与应用迅速发展，尤其是1971年W.Helfrich和M.Schadt一起发现了扭曲向列相液晶场效应之后，使得液晶显示技术得以实现。
液晶显示器有无源矩阵[又称被动矩阵(Passive Matrix，PM)或简单矩阵]和有源矩阵[又称主动矩阵(Active Matrix，AM)]两种驱动方式。有源矩阵液晶显示器根据有源器件的种类可以二端子有源矩阵和三端子有源矩阵两大类。二端有源方式工艺相对简单，但是图像质量比三端有源的差，目前已近淘汰。三端有源矩阵以薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，TFT)为主。TFT-LCD是有源矩阵液晶显示器的典型代表，其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速。TFT-LCD已经在手机、台式电脑、笔记本电脑、液晶电视和摄像机等显示设备上都得到了良好的应用。
TFT-LCD是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积等综合性能上全面赶上并超过阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器的显示器件，它性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，有很大的发展空间。但是对于目前的TFT显示器而言，制备TFT显示器的液晶材料仍存在粘度高、响应时间慢、电荷保持率低和抗紫外性能不好等的问题，提出性能更为优良的液晶化合物的组合物对于TFT-LCD的发展至为重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种响应快，粘度低，电荷保持率高，抗紫外性能好的向列相液晶混合物。
为实现本发明的目的，具体技术方案为：
一种液晶组合物，含有如下重量百分含量的组分：
(1)1～60％重量的一种或多种Ⅰ类结构的化合物；
(2)1～60％重量的一种或多种Ⅱ类结构的化合物；
所述Ⅰ类结构的化合物结构通式如式Ⅰ所示：
式I中R1、R2独立地为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；X1和X2独立地为F或H原子；n为0、1或2；
所述Ⅱ类结构的化合物结构通式如式Ⅱ所示：
Figure BDA0000145614230000022
式Ⅱ中R3为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；m、n为整数，并且m≥0，n≥0，X3和X4独立地为F或H原子。
其中，所述的液晶组合物，还含有如下重量百分含量的组分：
(3)0～40％重量的一种或多种Ⅲ类结构的化合物；
(4)0～40％重量的一种或多种Ⅳ类结构的化合物；
(5)0～40％重量的一种或多种Ⅴ类结构的化合物；
(6)1～40％重量的一种或多种Ⅵ类结构的化合物；
(7)1～40％重量的一种或多种Ⅶ类结构的化合物；
以及占其他组分总重量0.05～0.5％的旋光组份；
其中，所述Ⅲ类结构的化合物结构通式如式Ⅲ所示：
Figure BDA0000145614230000031
式Ⅲ中R4为C1～C10的烷基或烷氧基，C2～C10的烯基中的一种；X5和X6独立地为F原子或H原子；
所述Ⅳ类结构的化合物结构通式如式Ⅳ所示：
Figure BDA0000145614230000032
式Ⅳ中R5为C1～C10的烷基或烷氧基，C2～C10的烯基中的一种；R6为C1～C10的烷基或烷氧基、C2～C10的烯基、-OCF3、-OCHF2、-OCH2F中的一种，X6为F原子或H原子；
所述Ⅴ类结构的化合物结构通式如式Ⅴ所示：
Figure BDA0000145614230000033
式Ⅴ中R6为C1～C10的烷基或烷氧基，环A为反式1，4-环己基或1，4-亚苯基，n为0、1或2；
所述Ⅵ类结构的化合物结构通式如式Ⅵ所示：
Figure BDA0000145614230000034
式Ⅵ中R7为C1～C10的烷基或烷氧基；
所述Ⅶ类结构的化合物结构通式如式Ⅶ所示：
Figure BDA0000145614230000035
式Ⅶ中R8为C1～C10的烷基或烷氧基，R9为C1～C10的烷基、烷氧基、C2～C10的烯基或F原子中的一种，X7、X8独立地为H原子或F原子。符号Ⅰ～Ⅶ的含义与后面文中的含义相同。
优选地，所述液晶组合物包括如下重量百分含量的组分：
(1)10～50％重量的一种或多种Ⅰ类结构的化合物；
(2)10～50％重量的一种或多种Ⅱ类结构的化合物；
(3)0～30％重量的一种或多种Ⅲ类结构的化合物；
(4)0～20％重量的一种或多种Ⅳ类结构的化合物。
(5)0～20％重量的一种或多种Ⅴ类结构的化合物；
(6)1～20％重量的一种或多种Ⅵ类结构的化合物；
(7)1～20％重量的一种或多种Ⅶ类结构的化合物；
以及占其他组分总重量0.05～0.3％的旋光组份。
其中，所述Ⅰ类结构的化合物的结构通式为式ⅠA、ⅠB、ⅠC或ⅠD：
Figure BDA0000145614230000041
式ⅠA、ⅠB、ⅠC和ⅠD中，R11、R12、R13、R14独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，R21、R22、R23、R24独立地为C2～C5的烯基；
所述Ⅱ类结构的化合物的结构通式为式ⅡA、ⅡB、ⅡC、ⅡD、ⅡE、ⅡF、ⅡG、ⅡH、ⅡI、ⅡJ、ⅡK、ⅡL、ⅡM、ⅡN或ⅡO中的一种：
Figure BDA0000145614230000042
Figure BDA0000145614230000051
Figure BDA0000145614230000061
式ⅡA～ⅡO中，R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313、R314和R315独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
其中，所述Ⅲ类结构的化合物的结构通式为式ⅢA、ⅢB、ⅢC、ⅢD、ⅢE或ⅢF：
Figure BDA0000145614230000062
式ⅢA～ⅢF中，R41、R42、R43、R44、R45和R46独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，或C2～C5的烯基。
其中，所述Ⅳ类结构的化合物的结构通式为式ⅣA、ⅣB、ⅣC、ⅣD、ⅣE或ⅣF：
Figure BDA0000145614230000063
Figure BDA0000145614230000071
式ⅣA～ⅣF中，R51、R52、R53、R54、R55和R56独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
其中，所述Ⅴ类结构的化合物的结构通式为式ⅤA、ⅤB或ⅤC：
Figure BDA0000145614230000072
式ⅤA～ⅤC中，R61、R62、R63独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
其中，所述Ⅵ类结构的化合物结构通式中R7为C1～C5的烷基或烷氧基。
其中，所述Ⅶ类结构的化合物的结构通式为式ⅦA或ⅦB：
Figure BDA0000145614230000073
Figure BDA0000145614230000081
式ⅦA和ⅦB中，R81、R82独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，R91为C1～C5的烷基或烷氧基，或C2～C5的烯基。
其中，所述旋光组分为R/S811或R/S2011，其结构如下所述：
Figure BDA0000145614230000082
所述液晶组合物在制备TFT液晶显示器的中的应用。
本发明的向列相液晶组合物可采用常规方法制备，例如可以将多种组分在高温下混合并彼此溶解的方法制备；或者将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各组分分别在有机溶剂中溶解，然后将溶液混合后去除溶剂后得到。其制备方法简单，易于操作，具有工业实用性。
本发明的有益效果为：
本发明液晶组合物具有优良的综合性能：适用于TN、IPS、FFS、ADS、OCB等模式的TFT液晶显示屏，低粘度(≤20mm2/s)，响应快(≤10ms)，并且紫外前后都具有高的电荷保持率(紫外光照射前，VHR≥99.9％，紫外光照射后，VHR≥99.5％)优良的抗紫外性能(紫外光照射后，离子浓度＜20pc)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的液晶组合物采用行业内普遍存在的方法—热溶解法制备。首先用天平按重量百分比称量各液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60-100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。除此之外，也可用专利CN101502767A所公开的方法进行均匀液晶的制备。其中，所用溶剂可以是丙酮、氯仿或甲醇等常用有机溶剂。
除非另有说明，上下文中百分比为重量百分比，所有的温度以摄氏度给出。所有光学数据均在20℃下测量。
实施例中使用下述缩写：
Δn为光学各向异性，no为折射率(589nm，20℃)；
V90为阈值电压，是在相对90％对比度时的特征电压(V，20℃)，V10为饱和电压，是在相对10％对比度时的特征电压(V，20℃，)；
C.p为液晶组合物的清亮点(℃)；
η为体积粘度(mm2/s，20℃)；
τon为直至达到最大对比度90％时接通时的时间，τoff直至达到最大对比度10％时切断时的时间，τ为τon+τoff(响应时间)(ms)；
VHR为液晶组合物的电荷保持率。分别测试液晶组合物紫外光(UV)照射前(UVbefore)和紫外光照射后(UVafter)的数值。
分别测试液晶组合物的紫外光照射前(UVbefore)和紫外光照射后(UVafter)的离子浓度数值。单位为pc(10-6库伦)。
实施例中，各结构单元缩写如表1所示。
表1 结构单元缩写
Figure BDA0000145614230000091
例如CH2＝CH-G-G-C3表示
Figure BDA0000145614230000102
实施例1
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表2所示。
表2 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000103
实施例2
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表3所示。
表3 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例3
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表4所示。
表4 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000112
Figure BDA0000145614230000121
实施例4
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表5所示。
表5 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000122
实施例5
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表6所示。
表6 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例6
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表7所示。
表7 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000132
Figure BDA0000145614230000141
实施例7
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表8所示。
表8 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000142
Figure BDA0000145614230000151
实施例8
取以下重量份数的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶组合物，具体的配比及所得的液晶组合物的性能参数由表9所示。
表9 液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
Figure BDA0000145614230000152

Claims (10)

1.一种液晶组合物，其特征在于，含有如下重量百分含量的组分：
(1)1～60％重量的一种或多种Ⅰ类结构的化合物；
(2)1～60％重量的一种或多种Ⅱ类结构的化合物；
其中，所述Ⅰ类结构的化合物结构通式如式Ⅰ所示：
Figure FDA0000145614220000011
式Ⅰ中R1、R2独立地为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；X1和X2独立地为F或H原子；n为0、1或2；
其中，所述Ⅱ类结构的化合物结构通式如式Ⅱ所示：
Figure FDA0000145614220000012
式Ⅱ中R3为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；m、n为整数，并且m≥0，n≥0，X3和X4独立地为F或H原子。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还含有如下重量百分含量的组分：
(3)0～40％重量的一种或多种Ⅲ类结构的化合物；
(4)0～40％重量的一种或多种Ⅳ类结构的化合物；
(5)0～40％重量的一种或多种Ⅴ类结构的化合物；
(6)1～40％重量的一种或多种Ⅵ类结构的化合物；
(7)1～40％重量的一种或多种Ⅶ类结构的化合物；
以及占其他组分总重量0.05～0.5％的旋光组份；
其中，所述Ⅲ类结构的化合物结构通式如式Ⅲ所示：
Figure FDA0000145614220000021
式Ⅲ中R4为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；X5和X6独立地为F或H原子；
其中所述Ⅳ类结构的化合物结构通式如式Ⅳ所示：
Figure FDA0000145614220000022
式Ⅳ中R5为C1～C10的烷基或烷氧基，或C2～C10的烯基中的一种；R6为C1～C10的烷基或烷氧基、C2～C10的烯基、-OCF3、-OCHF2或-OCH2F中的一种，X6为F或H原子；
其中所述Ⅴ类结构的化合物结构通式如式Ⅴ所示：
Figure FDA0000145614220000023
式Ⅴ中R6为C1～C10的烷基或烷氧基，环A为反式1，4-环己基或1，4-亚苯基，n为0、1或2；
其中所述Ⅵ类结构的化合物结构通式如式Ⅵ所示：
Figure FDA0000145614220000024
式Ⅵ中R7为C1～C10的烷基或烷氧基；
其中所述Ⅶ类结构的化合物结构通式如式Ⅶ所示：
Figure FDA0000145614220000025
式Ⅶ中R8为C1～C10的烷基或烷氧基，R9为C1～C10的烷基、烷氧基、C2～C10的烯基或F原子中的一种，X7、X8独立地为H原子或F原子。
3.根据权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶组合物包括如下重量百分含量的组分：
(1)10～50％重量的一种或多种Ⅰ类结构的化合物；
(2)10～50％重量的一种或多种Ⅱ类结构的化合物；
(3)0～30％重量的一种或多种Ⅲ类结构的化合物；
(4)0～20％重量的一种或多种Ⅳ类结构的化合物；
(5)0～20％重量的一种或多种Ⅴ类结构的化合物；
(6)1～20％重量的一种或多种Ⅵ类结构的化合物；
(7)1～20％重量的一种或多种Ⅶ类结构的化合物；
以及占其他组分总重量0.05～0.3％的旋光组份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合，其特征在于，所述Ⅰ类结构的化合物的结构通式为式ⅠA、ⅠB、ⅠC或ⅠD：
Figure FDA0000145614220000031
式ⅠA、ⅠB、ⅠC和ⅠD中，R11、R12、R13、R14独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，R21、R22、R23、R24独立地为C2～C5的烯基；
所述Ⅱ类结构的化合物的结构通式为式ⅡA、ⅡB、ⅡC、ⅡD、ⅡE、ⅡF、ⅡG、ⅡH、ⅡI、ⅡJ、ⅡK、ⅡL、ⅡM、ⅡN或ⅡO中的一种：
Figure FDA0000145614220000032
Figure FDA0000145614220000041
Figure FDA0000145614220000051
式ⅡA～ⅡO中，R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313、R314和R315独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
5.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于所述Ⅲ类结构的化合物的结构通式为式ⅢA、ⅢB、ⅢC、ⅢD、ⅢE或ⅢF：
Figure FDA0000145614220000052
式ⅢA～ⅢF中，R41、R42、R43、R44、R45和R46独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，或C2～C5的烯基。
6.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述Ⅳ类结构的化合物的结构通式为式ⅣA、ⅣB、ⅣC、ⅣD、ⅣE或ⅣF：
Figure FDA0000145614220000061
式ⅣA～ⅣF中，R51、R52、R53、R54、R55和R56独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
7.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述Ⅴ类结构的化合物的结构通式为式ⅤA、ⅤB或ⅤC：
Figure FDA0000145614220000062
式ⅤA～ⅤC中，R61、R62、R63独立地为C1～C5的烷基或烷氧基。
8.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述Ⅵ类结构的化合物结构通式中R7为C1～C5的烷基或烷氧基；所述Ⅶ类结构的化合物的结构通式为式ⅦA或ⅦB：
Figure FDA0000145614220000071
式ⅦA和ⅦB中，R81、R82独立地为C1～C5的烷基或烷氧基，R91为C1～C5的烷基或烷氧基、或C2～C5的烯基。
9.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述旋光组分为R/S811或R/S2011，其结构如下：
Figure FDA0000145614220000072
10.权利要求1～9任一所述液晶组合物在制备TFT液晶显示器中的应用。
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