CN103254905B - 液晶显示组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示组合物，按质量百分比计包含13%～62%式1-1、1-2、1-3所示的第一组分的液晶化合物的至少其中一种、5%～60%式2-1、2-2所示的第二组分的液晶化合物的至少其中一种、7～38%式3-1、3-2、3-3所示的第三组分的液晶化合物的至少其中一种、0～10%式4所示的第四组分液晶化合物。本发明的液晶显示组合物具有宽的向列相温度范围、适宜的光学各向异性值、低的阈值电压、低旋转粘度等特征，适用于各种用途的液晶显示器，尤其适用于具有正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管驱动的液晶显示元件。

Description

液晶显示组合物
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，特别涉及到一种用于主动矩阵方式驱动的液晶显示元件的液晶组合物。
背景技术
一百多年来，科学工作者将各种各样的环结构、柔性基团、极性基团以及连接基团排列组合合成了数以万计的液晶化合物，并通过实践检验从而筛选出满足液晶显示要求的液晶组合物。液晶显示是利用液晶组合物本身所具备的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的。利用液晶组合物不同的特性，可以将器件设计成各种不同的工作模式，其中常规显示器普遍使用的有TN模式、STN模式、SBE模式、ECB模式、VA模式、IPS模式等，还有根据以上各种模式所做的改进模式。工作在TN、STN、SBE模式下的元件一般使用正介电各向异性液晶。
在低信息量中，一般采用无源方式驱动，但是随着信息量的加大，显示尺寸和显示路数的增多，串扰和对比度降低现象变得严重，因此一般采用有源矩阵（AM）方式驱动。目前有源矩阵显示器较多的采用薄膜晶体管（TFT）来进行驱动。在AM-TFT元件中，TFT开关器件在二维网格中寻址，在处于导通的有限时间内对像素电极进行充电，之后又变成截止状态，直至下一周期中再被寻址。因此，在两个寻址周期之间，不希望像素点上的电压发生改变，否则像素点的透光率会发生改变，导致显示的不稳定。因此与TN、STN的材料相比，AM-TFT对材料性能要求更高、更严格，要求材料有合适的光学双折射值Δn（Δn值一般在0.08～0.15左右），以及较低的阈值电压，以达到降低驱动电压，降低功耗的目的；还要求具有较低的粘度，以满足快速响应的需要。
从液晶组合物材料调制的角度来考虑，材料的各方面性能（清亮点、光学各向异性值、介电各向异性值、阈值电压、饱和电压和旋转粘度等）之间是相互影响的，提高一些方面的性能往往伴随着另一些方面性能的变化，调制各方面性能都合适的液晶组合物往往需要创造性的工作。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种液晶显示组合物，具有宽的向列相温度范围、适宜的光学各向异性值、低的阈值电压、低的旋转粘度，快的响应速度的特点，特别适用于正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管（AM-TFT）驱动的液晶显示元件。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种液晶显示组合物，包含式1-1、1-2、1-3所示的第一组分的液晶化合物的至少其中一种，还包含式2-1、2-2所示的第二组分的液晶化合物的至少其中一种，还包含式3-1、3-2、3-3所示的第三组分的液晶化合物的至少其中一种；
（1-1）
（1-2）
（1-3）
（2-1）
（2-2）
（3-1）
（3-2）
（3-3）
上式中：
R1、R2分别是氢、氟、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、1～5个碳原子的烷基或环烷基、烷氧基或2～5个碳原子的链烯基的其中一种；
是1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或3,5-二氟-1,4-亚苯基的其中一种；
Z为-COO-、-CH2O-、-CH2CH2-、-CF2O-或单键；
L为H或F；
n是1、2或3。
本发明的进一步改进在于：所述第一组分在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为13%～62%，所述第二组分的在液晶显示组合物中含量按质量百分比计为5%～60%，所述第三组分在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为7～38%。
本发明的进一步改进在于：所述液晶显示组合物还包含式4所示的第四组分液晶化合物；
（4）
上式中：
R1、R2分别是氢、氟、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、1～5个碳原子的烷基、烷氧基或2～5个碳原子的链烯基；
L为H或F。
本发明的进一步改进在于：所述第四组分在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为0～10%。
本发明的进一步改进在于：所述液晶显示组合物的光学各向异性值在0.084～0.114范围内。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明的液晶显示组合物具有宽的向列相温度范围、适宜的光学各向异性值、低的阈值电压、低旋转粘度等特征，适用于各种用途的液晶显示器。尤其适用于具有正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管（AM-TFT）驱动的液晶显示元件。本发明的液晶组合物与一般的TFT液晶组合物相比，该组合物最大的优势是旋转粘度低，具有非常快的响应速度，且在低温下仍然可以做到快速响应，对消除TFT液晶显示器的影响拖尾和模糊现象非常有利。
本发明的式4所列的化合物为优选化合物，当液晶材料中加入一定量的式4所表示的化合物后，生成的液晶组合物的清亮点提高，有利于液晶显示性能的稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
四种组分所含有的化合物可通过自身已知的方法制备，然后选择这几种化合物各按比例范围选取其百分含量，通过常规的方法制备液晶组合物，最终配置成液晶组合物。通常制备的方法是将各成分混合加热使其互相溶解，直至观察到溶解过程完成。也可以在合适的有机溶剂中将所有化合物溶解，彻底混合后再除去溶剂，最终得到均一的液晶组合物。
本发明的液晶介质也可进一步包含本领域技术人员已知的和文献中描述的添加剂，使之能用于所公开的液晶显示类型。具体使用组合物时，根据显示要求添加适当量的手性剂、抗氧剂等。为了得到准确统一的数据，测量时未加手性剂等添加剂，且所得数据均用常规方法测定。
在实施例中：
S-N表示固相到向列相的转变温度；
CP表示清亮点；
Δn表示光学各向异性（589nm,20℃）；
Δε表示介电各向异性；
V10表示电光曲线中相对透过率为10%时的电压即阈值电压；
V90表示电光曲线中相对透过率为90%时的电压即饱和电压；
γ1表示20℃时旋转粘度。
表1、表2、表3、表4给出常用结构片段的符号，简单的化合物可以通过组合结构片段符号表示，比较复杂化合物仍用结构式表示。
表1环结构亚基名称缩写表
表2连接基团名称缩写表
Zo-COO- Zh-CH2CH2-
Zf-CF2O- Zm-CH2O-
W-C≡C-
V-C=C-
表3端基名称缩写表
左边端集团 右边端集团
nCnH2n+1- n-CnH2n+1
noCnH2n+1O On-O-CnH2n+1
VCH2=CH- V-CH=CH2
VnCH2=CHCnH2n- -nV-CnH2n-CH=CH2
其中n是自然数。
表4简单基团
F表示氟 CL表示氯
CN表示氰基 CF3表示三氟甲基
CF3O表示三氟甲氧基
以下实施例1至实施例11中，是以质量百分数、将液晶化合物按常规方法混合、加热、搅拌均匀形成液晶组合物并进行测试。
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
实施例10
实施例11
由上述11个实施例的性能参数检测结果可以看出，本发明提供的液晶显示组合物，具有向列相温度范围宽、光学各向异性值适宜、阈值电压低，尤其具有低的旋转粘度能够使得液晶显示器快速响应。其光学各向异性Δn范围为0.084～0.114，介电各向异性△ε范围为1.16～9.4，阈值电压V10范围为1.34～3.9V，旋转粘度γ1范围为41.2～111mPa·s，Δn、△ε、V10、γ1的可调范围大，适用于各种用途的液晶显示器，尤其适用于具有正介电各向异性的主动矩阵薄膜晶体管（AM-TFT）驱动的液晶显示元件。本发明的式4所示的化合物为优选化合物，当液晶材料中按比例加入式4所表示的化合物后，生成的液晶组合物的清亮点提高，有利于液晶显示性能的稳定。

Claims (2)

1.一种液晶显示组合物，其特征在于：包含式1-1、1-2、1-3所示的在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为13％～62％的第一组分的液晶化合物的至少其中一种、式2-1、2-2所示的在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为5％～60％的第二组分的液晶化合物的至少其中一种、式3-2、3-3所示的在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为7～38％的第三组分的液晶化合物的至少一种、式4所示的在液晶显示组合物中的含量按质量百分比计为10％的第四组分液晶化合物；
式中：
R1、R2分别是氢、氟、三氟甲氧基、1～5个碳原子的烷基或环烷基、烷氧基或2～5个碳原子的链烯基的其中一种；
R3是5个碳原子的烷基或1～5个碳原子的环烷基、烷氧基或2～5个碳原子的链烯基的其中一种；
是1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、3-氟-1,4-亚苯基或3,5-二氟-1,4-亚苯基的其中一种；
Z为-COO-、-CH2O-、-CH2CH2-、-CF2O-或单键；
L为H或F；
n是1、2或3。
2.根据权利要求1所述的液晶显示组合物，其特征在于：所述液晶显示组合物的光学各向异性值在0.084～0.114范围内。
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