液晶组合物以及显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物,特别涉及具有粘度小、低温稳定性好、对紫外线的稳定性高以及对热稳定性高的液晶组合物。
背景技术
随着液晶显示技术的不断地发展,液晶显示器在人们的生产和生活中越来越广泛的应用。由于对文字和图像显示数量和质量上越来越高的要求,人们对液晶显示器的工作液(混配液晶)的物理性质和光电技术的性能的要求也越来越高。
液晶化合物应该满足下列要求:对光热和电化学稳定、有着较宽的向列相范围、较低的粘度、光电响应速度和较低的驱动电压。
美国专利US4331552和US6338146中,报道了含有环己基联苯结构的液晶化合物,化合物结构如下:
该液晶化合物具有电阻率高,光学和化学稳定性能优良。但其粘度较大,溶解性不好,在混配液晶中的应用具有一定的局限。
为了得到显示所需的各种特性,液晶材料通常以各种液晶化合物的混合物形式使用,因此需要液晶化合物具有良好的互溶性,特别是在低温下。
近年来,随着液晶显示器的广泛应用,其对液晶材料的性能要求也不断提高。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。对于液晶显示器来说,具有热稳定性、良好介电性质以及较低粘度的液晶化合物与液晶介质是符合目前需求的。
较理想的AM元件是具有可使用的温度范围广、响应时间短、对比度大、临界电压低、电压保持率大、寿命长等特性,较理想的是响应时间甚至短于1毫秒。因此,组合物的特性较理想的是向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、介电常数各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等。
本发明的目的是提供一种液晶组合物,其具备具向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、介电各向异性大、电阻率大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中的至少一种特性。该液晶组合物可应用于AM元件中,使该AM元件具有响应时间短、电压保持率大、对比度大、寿命长等特性。
发明内容
本发明的一个方面提供一种液晶组合物,包括:
占所述液晶组合物总重量1-30%的通式(I)的化合物
占所述液晶组合物总重量3-50%通式(Ⅱ)的化合物
占所述液晶组合物总重量30-75%通式(Ⅲ)的化合物
其中,
R1、R2、R3和R4相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-15的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-15的烯基或烯氧基;
L1、L2、L3和L4相同或不同,各自独立地为H或F,其中L1和L2中至少一个为F,并且L3和L4中至少一个为F;
选自由
组成的组,其中
中的一个或多个H可以彼此独立地被F取代。
本发明提供的液晶组合物还包含:
占所述液晶组合物总重量0-55%的通式(Ⅳ)的化合物
占所述液晶组合物总重量0-45%的通式(Ⅴ)的化合物
其中,
R5、R6和R7相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-15的卤代或未被卤代的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-15的烯基或烯氧基;
和
相同或不同,各自独立地选自由
和
组成的组,其中,
中的一个或多个H可以彼此独立地被F取代,当c、d均为0时,
和
不同时为
L5和L6相同或不同,各自独立地为H或F;
X表示F、Cl或CN;
Z1、Z2、Z3、Z4和Z5相同或不同,各自独立地选自由碳碳单键和-COO-、-OCO-、-CF2O-、-CH2O-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CH-、-CH=CF-、-C2F4-、-(CH2)4-、-(CF2)4-、-OCF2CF2O-、-CF2CF2CF2O-、-CH2CH2CF2O-、-OCH2CF2O-、-OCF2CH2O-、-CH2CF2OCH2-、-CH=CHCF2O-、-CF2OCH=CH-、-CF2OCF=CH-、-CF2OCH=CF-、-CF=CFCF2O-、-CF2OCF=CF-、-C2H4OCH2-、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH=CHCH2-、-OCH2CH2CH2-、-CF=CF-CF=CF-、-C≡C-、-C≡C-CF=CF-、-C≡C-CF=CF-C≡C-、-CF=CF-C≡C-CF=CF-、-C≡C-CF2O-组成的组;
a、b、c和d相同或不同,各自独立地表示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5-25%;所述通式(Ⅱ)的化合物占所述液晶组合物总重量的3-35%;所述通式(Ⅲ)的化合物占所述液晶组合物总重量的30-55%;所述通式(Ⅳ)的化合物占所述液晶组合物总重量的0-40%;所述通式(Ⅴ)的化合物占所述液晶组合物总重量的0-40%。
在本发明的实施方案中,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化合物:
其中,
所述R1选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,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化合物:
其中,
所述R2选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,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化合物:
其中,
所述R3选自由碳原子数为1-7的烷基和碳原子数为1-7的烷氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,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化合物:
其中,
所述R5选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。
在本发明的实施方案中,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化合物:
其中,
所述R6和所述R7相同或不同,相互独立地表示碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基。
本发明的另一方面提供一种液晶显示器件,所述液晶显示器件包含本发明的液晶组合物。
本发明通过对上述化合物进行组合实验,通过与对照的比较,确定了包括上述液晶组合物的液晶介质,具有粘度小、低温稳定性好、对紫外线稳定性高以及对热的稳定性高的特性。
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。
为便于表达,以下各实施例中,液晶组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
以如下结构式的化合物为例:
该结构式如用表1所列代码表示,则可表达为:nCCGF,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。
以下实施例中测试项目的简写代号如下:
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,通式(I-1)的化合物和它们的子通式的各个化合物在CN102337139A中已经公开,通式(Ⅱ-1)的化合物和它们的子通式的各个化合物在DE4428766A1中已经公开,通式(Ⅳ-10)、(Ⅳ-11)的化合物和它们的子通式的各个化合物在CN102634346A中已经公开,其余所采用的各成分均由本申请的发明人按照公知的方法进行合成,或者通过商业途径获得。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。
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。
表2和表3所列是对照例液晶组合物的成分、配比及填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试的测试结果,以便于与说明本发明液晶组合物进行性能对比。
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1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2 液晶组合物配方及其测试性能
对照例2
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例2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1
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1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
实施例2
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例2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5 液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例3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6 液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例4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7 液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例5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8 液晶组合物配方及其测试性能
实施例6
按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6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9 液晶组合物配方及其测试性能
参照对比例1和2,从以上实施例1、2、3、4、5和6的测试数据可见,本发明所提供液晶组合物具有粘度小、低温稳定性好、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高等特性中的至少一种更突出的特性,适用于TN、IPS等液晶显示模式。