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(cell)、DAP(排列相的变形)液晶盒、客体/主体液晶盒、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(光膜模式干涉)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。
液晶材料一般必须具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的良好稳定性。此外,液晶材料应当具有低粘度、在液晶盒中产生短响应时间、低阈值电压以及高对比度。
此外,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,例如用于上述液晶盒的向列型介晶相。由于液晶通常作为多种组分的混合物使用,所以重要的是各组分彼此混溶。依赖于液晶盒类型和应用领域,进一步的性能,如电导率、介电各向异性和光学各向异性必须满足各种要求。例如,具有扭转向列型结构的液晶盒的材料应当具有正介电各向异性和低电导率。
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。优选地,同时具有非常高的电阻率、低的阈值电压、低的旋转粘度、高清亮点、宽的向列相范围、改进的LTS和快速切换时间。通常通过调整组分,可以优化液晶的低温存储性能,本组合物发明具有极其优良的低温存储性能,液晶在低温环境中仍然能够正常工作。
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饱和茚环类化合物的液晶组合物。饱和茚环型液晶化合物与直链型液晶单体配合使用,此种组合物具有良好的低温互溶性,特别能够改善单一直链型液晶单体容易出现的近晶相,液晶在低温环境仍然能够正常工作。
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)至少一种通式(Ⅰ)的化合物
(2)至少一种通式(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C2~C7的烯基或烯氧基组成的组;
Z1选自由-CH2CH2-、-COO-、-O-CO-、-CF2O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF2CF2-和单键组成的组;
X1、X2可以相同或不同,彼此独立地为H或F;
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(Ⅲ)~(Ⅴ)的化合物,其中:
其中:
R5~R9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的C2~C7的烯基或烯氧基组成的组;
X3~X4、Y1~Y6可以相同或不同,彼此独立地为H或F;
可以相同或不同,彼此独立地为
且
中的一个或更多个H可以彼此独立地被F取代;其中,
还可以为
n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1%-30%;所述通式(II)的化合物占所述液晶组合物总重量的1%-50%;所述通式(III)的化合物占所述液晶组合物的总重量的1%-30%;所述通式(Ⅳ的化合物占所述液晶组合物的总重量的1%-30%;以及所述通式(Ⅴ)的化合物占所述液晶组合物的总重量的1%-30%。
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:
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(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:
和
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(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(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。
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R9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:
以及
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:
本发明还提供一种基于ECB、TN或者IPS效应的有源矩阵寻址的电光显示器,所述液晶显示器件包含本发明所述的液晶组合物。
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,具有良好的低温存储稳定性。
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:
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
通过对照例与实施例的对比可知,两个实施例与对照例的常规参数基本相同,但是低温存储性能明显优于对照例。对照例为常温向列相,但在低温-10℃下存储48小时后,相态转变为近晶相,而实施例中,在低温-10℃下存储160小时后仍然保持向列相状态。
对于显示器件,一般均要求在向列相工作,因此实施例与对照例相比,其适用范围更宽,对于宽温型液晶器件具有更好的匹配性。