CN103242859A

CN103242859A - 一种具有宽向列相快速响应的液晶组合物

Info

Publication number: CN103242859A
Application number: CN2013101324249A
Authority: CN
Inventors: 柴晓燕; 邓登; 黄善兴; 杜渭松; 张广平; 刘建韬; 胡艳华; 甘宁; 张鸽; 张澎钊; 王线线
Original assignee: Xi'an Caijing Opto-Electrical Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Xi'an Caijing Opto-Electrical Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: CN103242859B

Abstract

本发明提供了一种具有快响应速度的宽向列相液晶组合物，由以下组分按重量百分比配制而成；A组分：10%～50%、B组分：40%～70%，C组分：1%～30%，D组分：1%～20%，各组分的重量百分比之和为100%；其中组分A具有双环己烷及端烯结构，双折射率、介电各向异性、清亮点等较低，有利于提高混合液晶材料在显示器件中的响应速度；组分B和组分C以环己烷与苯环连接作为骨架，具有含氟取代基团，用于形成液晶向列相，抑制混合液晶材料近晶相产生；组分D具有多氟三联苯结构，起到大幅降低混合物液晶材料阈值电压作用。适用于具有正介电各向异性液晶显示器，特别适用于IPS模式的液晶显示器。

Description

一种具有宽向列相快速响应的液晶组合物

技术领域

本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种宽向列相快速响应的液晶组合物。

背景技术

液晶显示面板及液晶显示模组等为代表的液晶显示元件，其利用了液晶化合物所具有的光学各向异性、介电常数异向性等。已知的显示模式有扭曲向列相液晶显示(TN)，超扭曲向列相液晶显示(STN)，双稳态扭曲向列相液晶显示(BTN)，电控双折射液晶显示(ECB)，光学补偿弯曲液晶显示(OCB)，平面切换液晶显示(IPS)，垂直配向液晶显示(VA)和聚合物持续配向液晶显示(PSA)等。

在这些显示模式中，IPS显示技术因其具有视角广、对比度高等优点，而受到人们广泛关注。但是所需的液晶材料大多数具有响应时间较长、粘度较大、电阻率较低、驱动电压较高等缺点。近年来关于IPS显示器用液晶材料的报道很多，例如专利文献CN02126987.4的液晶组合物具有大的介电各向异性和折光各向异性，但是该组合物的旋转粘度较大，响应时间较长；专利文献CN200710196406.1的液晶组合物具有低的旋转粘度，快的响应时间，较小的阈值电压，但是向列相温度范围较窄；专利US7989038的液晶组合物，向列相范围宽，折光的向异性较大，粘度较小，但是阈值电压较高。而IPS显示用液晶材料需具备以下特性：

（1）对光，热等物理化学性质稳定；

（2）具有高的清凉点；

（3）液晶向列相范围较宽，尤其是液晶下限温度较低；

（4）粘度较小；

（5）具有合适的光学各向异性；

（6）具有合适的介电各向异性；

（7）具有合适的弹性常数K33/K11，以及与其他液晶化合物的相容性良好。

因此寻找并开发具有适合于IPS显示器实际应用性能的液晶材料，己成为当今重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种性能均衡、粘度较低、响应速度较快的宽向列相液晶组合物，对现有IPS技术存在响应时间较长，向列相温宽较窄的缺点有一定的改进作用。

为了实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：

一种具有宽向列相快速响应的液晶组合物，由以下组分按重量百分比配制而成；A组分：10%～50%、B组分：40%～70%，C组分：1%～30%，D组分：1%～20%，各组分的重量百分比之和为100%；其中：

所述A组分为如下通式所示的化合物：

所述B组分为如下通式所示的化合物：

所述C组分为如下通式所示的化合物：

所述D组分为下通式所示的化合物：

其中，R₁～R₄各自独立的为1～7个碳原子的饱和直链烷基或端烯基；Y₁～Y₃各自独立为F、H、-CH₃或-OCF₃；L₁～L₈为F或H；Z为-CH₂-CH₂-或COO；

为1,4-苯基或反-1,4-环己基；n为1或2。

进一步地，所述的A组分通式化合物中，R₁代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基；所述的B组分通式化合物中，R₂代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；所述的C组分通式化合物中，R₃代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃，Z为-CH₂-CH₂-或COO；所述的D组分通式化合物中，R₄代表含有1～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

或者，所述的A组分通式化合物中，R₁代表含有3～5个碳原子的饱和直链烷基或烯基；所述的B组分通式化合物中，R₂代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；所述的C分通式化合物中，R₃代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃,Z为-CH₂-CH₂-或COO；所述的D组分通式化合物中，R₄代表含有2～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

本发明的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其中组分A具有双环己烷及端烯结构，双折射率、介电各向异性、清亮点等较低，有利于提高混合液晶材料在显示器件中的响应速度；组分B和组分C以环己烷与苯环连接作为骨架，具有含氟取代基团，用于形成液晶向列相，抑制混合液晶材料近晶相产生；组分D具有多氟三联苯结构，起到大幅降低混合物液晶材料阈值电压作用。具有较宽的向列相温度范围，清亮点T_NI≥90℃，结晶点T_CN≤-40℃，向列相温宽≥130℃；同时具有较低的阈值电压Vth和饱和电压Vsat，分别低于1.5V和2.6V；且响应速度较快，响应时间Rt＜14.5ms；双折射率0.08≤Δn≤0.10之间；适用于具有正介电各向异性液晶显示器，特别适用于IPS模式的液晶显示器。

具体实施方式

为使本发明所述目的、优点更明显和容易理解，着重从以下几个方面进一步对本发明的具有宽向列相快速响应的液晶组合物进行描述:

(1)本发明的要点：

本发明的具有宽向列相快速响应的液晶组合物（以下简称液晶组合物），其旋转粘度小、响应速度快，且该液晶组合物在-40℃时仍然具有非常好的流动性。

(2)液晶组合物的构成：

液晶组合物采用四大类化合物，利用其不同性能进行混配，以达到混合液晶各项性能最优。

液晶组合物的配方为：按重量百分比，由10%～50%的A组分、40%～70%的B组分、1%～30%的C组分和1%～20%的D组分配制组成，A组分、B组分、C组分和D组分的重量百分比之和为100%；其中：

A组分为如下通式所示的化合物：

所述B组分为如下通式所示的化合物：

所述C组分为如下通式所示的化合物：

所述D组分为如下通式所示的化合物：

其中，R₁～R₄为1～7个碳原子的饱和直链烷基或端烯基；Y₁～Y₃为F、H、-CH₃或-OCF₃；L₁～L₈为F或H；Z为-CH₂-CH₂-或COO；

为1，4-苯基或反-1，4-环己基；n为1或2。

或者，A组分通式化合物中，R₁代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基；

B组分通式化合物中，R₂代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；

C组分通式化合物中，R₃代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃，Z为-CH₂-CH₂-或COO；

D组分通式化合物中，R₄代表含有1～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

或者，A组分通式化合物中，R₁代表含有3～5个碳原子的饱和直链烷基或烯基；

B组分通式化合物中，R₂代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；

C分通式化合物中，R₃代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃,Z为-CH₂-CH₂-或COO；

D组分通式化合物中，R₄代表含有2～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

本实施例中，A组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

B组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

C组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

D组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

A组分具有双环己烷及端烯结构，双折射率(0.03～0.04)、介电各向异性（0.00）、清亮点（40℃～50℃）等较低，可降低混合液晶的粘度，加快响应速度；B组分和C组分，以环己烷与苯环做骨架，具有含氟取代基团，用于形成液晶向列相，抑制混合液晶材料近晶相产生；D组分具有多氟三联苯结构，起到大幅降低混合物液晶材料阈值电压作用。

一个优选的例子是：A组分：15%～40%；B组分：45%～65%；C组分：2%～20%；D组分：5%～15%，各组分的重量百分比之和为100%。

（3）液晶组合物的制备方法：

液晶组合物的制备采用业内普遍使用的热溶解方法，首先用天平按配方中的重量百分比称量液晶组合物中的各个单体，添加顺序为先加入液体后加入固体，固体的添加顺序无特定要求，在100℃条件下加热搅拌使得各组分熔解混合均匀，再经过滤、脱气，最后封装即得目标样品。除此之外，也可在适合的有机溶剂中将组份溶解混合，所述溶剂如丙酮、氯仿、甲醇等，并在充分混合后除去溶剂，如通过蒸馏等，再经过滤、脱气、封装即可得到目标样品。

本实施例中，所涉及到的单体液晶组分采用如下标记法:

本实施例中，液晶特性值的测试采用了行业内通行的日本电子机械工业会标准(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A简述如下：

（1）光学各向异性测试采用阿贝折射仪，在目镜上加装偏光板，保持25℃恒温，主棱镜垂直取向处理，采用589nm光源，当偏光与取向方向一致时测量n//，旋转偏光板测量n_⊥，Δn=n//-n_⊥，取三次平行测量的平均值即为混合液晶光学各向异性值。

（2）响应时间采用4μm TN液晶空盒，灌注混合液晶后，在4.5V、50HZ方波电压下，测试其透光率从10%～90%和90%～10%一个周期内总变化时间。

（3）阈值电压V_th和饱和电压V_sat，采用响应时间所用测试盒，外加驱动电源，从0V开始，以0.01V步进至4.5V，记录透光率在10%和90%时的对应电压，即为V_th和V_sat电压。

（4）清亮点温度T_NI测试采用示差扫描量热仪，以3℃/min速率升温，测量三次，结果平行取平均值即为被测混合液晶T_NI。

（5）结晶点温度T_CN，采用在-40℃低温恒温箱，放入待测液晶，240h后肉眼观察是否有结晶析出，如果仍然具有流动性，无结晶，判定其T_CN上限温度为-40℃。

以下是发明人给出的代表性实施例，但本发明不仅限于这几种混合液晶组合物。

实施例1：

实施例2：

实施例3：

、实施例4：

实施例5：

实施例6：

实施例7：

实施例8：

实施例9：

Claims

1.一种具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，由以下组分按重量百分比配制而成；A组分：10%～50%、B组分：40%～70%，C组分：1%～30%，D组分：1%～20%，各组分的重量百分比之和为100%；其中：

所述A组分为如下通式所示的化合物：

所述B组分为如下通式所示的化合物：

所述C组分为如下通式所示的化合物：

所述D组分为如下通式所示的化合物：

其中，R₁～R₄为1～7个碳原子的饱和直链烷基或端烯基；Y₁～Y₃为F、H、-CH₃或-OCF₃；L₁～L₈为F或H；Z为_xCH₂-CH₂-或COO；

为1，4-苯基或反-1，4-环己基；n为1或2。

2.如权利要求1所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，由以下组分按重量百分比配制而成；A组分：15%～40%；B组分：45%～65%；C组分：2%～20%；D组分：5%～15%，各组分的重量百分比之和为100%。

3.如权利要求1所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述的A组分通式化合物中，R₁代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基；所述的B组分通式化合物中，R₂代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；所述的C组分通式化合物中，R₃代表含有1～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃，Z为-CH₂-CH₂-或COO；所述的D组分通式化合物中，R₄代表含有1～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

4.如权利要求1或2所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述的A组分通式化合物中，R₁代表含有3～5个碳原子的饱和直链烷基或烯基；所述的B组分通式化合物中，R₂代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基，Y₁代表H原子、F原子、-CH₃或-OCF₃；所述的C分通式化合物中，R₃代表含有2～5个碳原子的饱和直链烷基或端烯基，Y₂代表H原子、F原子或-CH₃,Z为-CH₂-CH₂-或COO；所述的D组分通式化合物中，R₄代表含有2～3个碳原子的饱和直链烷基，Y₃代表H原子或F原子。

5.如权利要求1或2所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述A组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

6.如权利要求1或2所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述B组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

7.如权利要求1或2所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述C组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：

8.如权利要求1或2所述的具有宽向列相快速响应的液晶组合物，其特征在于，所述D组分为以下化合物中任意一种或多种以任意比例配制而成的混合物：