背景技术
液晶材料主要应用于液晶显示器的电介质中,这是因为外加电压可以改变这类物质的光学性能。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员极其公知的,并可以包含各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的液晶盒、DAP(配向相变形)液晶盒、宾/主型液晶盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN(超扭曲向列)液晶盒、SBE(超双折射效应)液晶盒和OMI(光膜干涉)液晶盒。最常见的显示器基于Schadt-Helfrich效应并具有扭曲向列结构。此外,还存在用于平行于基板和液晶面的电场操作的液晶盒,例如IPS(面内切换)液晶盒。特别的,TN、STN和IPS液晶盒,尤其是TN和IPS液晶盒是本发明的介质的目前具有商业意义的应用领域。
液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性和良好的对电场和电磁辐射的稳定性。此外,液晶材料应该具有低粘度并在液晶盒内产生短寻址时间、低阈值电压和高对比度。它们还应该在普通操作温度下,即在高于和低于室温的可能的最宽范围内,具有适用于上述液晶盒的介晶相,例如向列型或胆甾型介晶相。然而,液晶通常作为多种组分的混合物使用,这些组分容易彼此混溶。另外,液晶的其他性能,如电导率、介电各向异性和光学各向异性必须根据晶盒类型和应用领域而满足各种要求。
使用在MLC显示器、笔记本或者汽车仪表上的混合液晶,除了涉及对比度和响应时间有关的问题外,要想取得高的电阻率也出现了困难,随着电阻率的降低,显示器的对比度会变差,并可能产生余像消失的问题。对于TV和视频应用,需要具有短的响应时间的显示器。特别的,如果使用具有低粘度值的液晶组合物,可以实现这种短的响应时间。但是,稀释用添加剂通常降低了清亮点并由此降低混合液晶的工作范围。如在TN液晶盒中,需要促成液晶盒中的下列优点的介质:
1、扩大的向列相范围(特别是低至低温);
2、在极低温度下的可切换性;
3、提高的抗紫外线辐射性;
4、低阈值电压。
但是现有的技术中得到的混合液晶不能在保持其他参数的同时实现这些优点。因此,仍然及其需要没有表现出这些缺点或在较低程度上表现出这些特点的具有极高电阻率、高的介电各向异性、同时具有大工作温度范围、短响应时间(即使在低温下)和低阈值电压的混合液晶。
发明内容
本发明所涉及之液晶组合物的目标特别为TFT型有源矩阵液晶显示器,其避免了上述缺点或者能够减轻上述缺点对TFT型有源矩阵显示器的危害。
本发明的目的是提供一种新型的包含二氧杂饱和薁类液晶和联苯类液晶的组合物,二氧杂饱和薁类液晶具有较好的化学和物理稳定性,与同类含苯环类,环己基的单体相比较,具有较大的介电常数和较高的清亮点,同时联苯类液晶具有高的清亮点和高的折射各向异性。此种组合物具有良好的低温互溶性、低的粘度和大介电各向异性。其中,二氧杂饱和薁类液晶化合物为本公司自主研发的新型化合物,专利申请号为201210282259.0。
为了完成上述发明目的,本发明提供一种液晶组合物,其包括:
(1)占所述液晶组合物总重量10%-40%的通式(Ⅰ)的化合物
(2)占所述液晶组合物总重量5%-40%的通式(Ⅱ)的化合物
(3)占所述液晶组合物总重量20%-60%的通式(Ⅱ)的化合物
其中:
R1~R4可以相同或不同,彼此独立地选自由H、卤素、C1~C7的烷基或烷氧基和被卤代或未被取代的C2~C7的烯基或烯氧基组成的组;
X1~X7可以相同或不同,彼此独立地为H或F;
Y1~Y3可以相同或不同,彼此独立地为H或F;其中,Y2还可以为C1~C7的烷基或烷氧基;
m为0,1或2。
本发明提供的液晶组合物,还包括符合下列结构通式(IV)、(Ⅴ)的一种或多种化合物:
其中:
R5~R8可以相同或不同,彼此独立地选自由H、卤素、C1~C7的烷基或烷氧基和被卤代或未被取代的C2~C7的烯基或烯氧基组成的组;
Z1选自由-CH2CH2-、-COO-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-CH=CF-和-CF2CF2-组成的组;
环C~G可以相同或不同,彼此独立地为
其中,环D~F还可以为
n、o可以相同或不同,彼此独立地为0、1或2。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(I)的化合物占所述液晶组合物总重量的10%-20%;所述通式(II)的化合物占所述液晶组合物总重量的5%-20%;所述通式(III)的化合物占所述液晶组合物的总重量的30%-60%;所述通式(Ⅳ)的化合物占所述液晶组合物的总重量的1%-20%;以及所述通式(Ⅴ)的化合物占所述液晶组合物的总重量的10%-40%。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(I)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
以及
其中,
所述R1选自由C1~C5的烷基或烷氧基和C2~C5的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(Ⅱ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
其中,
所述R2选自由C1~C5的烷基或烷氧基和C2~C5的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(Ⅲ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
其中,
所述R4选自由C1~C5的烷基或烷氧基和C2~C5的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(Ⅳ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
其中,
所述R5选自由C1~C5的烷基或烷氧基和C2~C5的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,优选的所述通式(Ⅴ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
其中,
所述R7选自由C1~C5的烷基或烷氧基和C2~C5的烯基或烯氧基组成的组。
特别优选的,所述通式(I)的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种化合物:
所述通式(Ⅱ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
所述通式(Ⅲ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
所述通式(Ⅳ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
所述通式(Ⅴ)的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物:
本发明通过对上述化合物进行组合实验,通过与对照例的比较,确定了包括上述液晶组合物的液晶介质,具有良好的低温互溶性、低的粘度和大的介电各向异性。
在本发明中如无特殊说明,所述的比例均为重量比,所有温度均为摄氏度温度,所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是,下面的实施例为本发明的示例,仅用来说明本发明,而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下,可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
以下各实施方案所采用的液晶显示器均为TN-TFT液晶显示设备,盒厚d=7μm,由偏振器(偏光片)、电极基板等部分构成。该显示设备为常白模式,即没有电压差施加于行和列电极之间时,观察者观察到白色的像素颜色。基板上的上下偏振片轴彼此成90度角。在两基片之间的空间充满光学性液晶材料。
为便于表达,以下各实施例中,液晶化合物的基团结构用表1所列的代码表示:
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下结构为例:
该结构用表1中的代码表示:则可表示为3PTGQP3,又如:
则可表示为nCPTPm,代码中的n表示左端烷基的C原子数,例如n为“3”,即表示该烷基为-C3H7;代码中的C代表环己烷基;代码中的P代表亚苯基;代码中的T代表炔基;代码中的m表示右端烷基的C原子数,例如m为“1”,即表示右端的烷基为-CH3。
实施例中各测试项目的简写代号分别表示为:
Δn光学各向异性(589nm,20℃)
Δε介电各向异性(1KHz,25℃)
Cp(℃):清亮点(向列-各向同性相转变温度)
γ1扭转粘度(mPa*s,在20℃下)
t-30℃低温储存时间(在-30℃下)
η黏度(mPa*s,在20℃下)
其中,折射率各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、20℃测试得;介电测试盒为TN90型,盒厚7μm。
在以下的实施例中所采用的各成分,均由本申请的发明人按照公知的方法,也可以藉由适当组合有机合成化学中的方法来进行合成。这些合成技术是常规的,所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。关于向起始原料中引入目标末端基团、环结构及结合基团的方法,记载在有机合成(Organic Syntheses,John Wiley & Sons,Inc)、有机反应(Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc)、综合有机合成(Comprehensive OrganicSynthesis,Pergamon Press)、新实验化学讲座(丸善株式会社)等出版物中。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比,制备液晶组合物。所述液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的,如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
对照例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试,测试数据如下表所示:
表2液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试,测试数据如下表所示:
表3液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试,测试数据如下表所示:
表4液晶组合物配方及其测试性能
通过以上两个应用实施例,与对照例相比,实施例具有更高的液晶清亮点,液晶应用范围更宽,更高的折射各向异性,更加适用于大尺寸的TFT液晶面板中,同时具有更大的介电各向异性,节能性能突出,在具备以上优点的同时,液晶粘度仍处于能接受的水准,实施例的应用范围明显优于对照例。