CN103254913B - 一种低粘度低阀值的负性液晶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低粘度低阀值的负性液晶组合物，所述液晶组合物包含至少一种按质量百分含量计为1%～50%的通式I所示的化合物：
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，尤其涉及一种低粘度低阀值的负性液晶组合物。
背景技术
液晶组合物由于具有优异的光学各向异性和电学各向异性，且由电场控制，功耗小，现在已经被作为一种重要的显示材料广泛的应用于制备液晶显示器。随着薄膜晶体管技术的成熟使用，液晶显示器件逐渐开始应用于手机、电视等与人们生活密切相关的领域。
对于液晶显示器件来讲，根据液晶的显示模式的不同，其类型可分为PC（phase change，相变）、TN（twist nematic，扭曲向列）、STN（super twistednematic，超扭曲向列）、OCB（optically compensated bend，光学补偿弯曲）、VA（vertical alignment，垂直配向）等类型。其中，传统的扭曲向列（TN）模式液晶显示器使用介电各向异性为正（△ε=ε∥-ε⊥，△ε＞0）的液晶材料，该类液晶材料在分子长轴方向上具有极性基团，使得长轴方向介电常数（ε∥）大于短轴方向介电常数（ε⊥）。
近年来，液晶分子垂直排列（VA）的薄膜晶体管（TFT）显示模式由于具有宽视角、响应速度快、对比度较大的优点，在大尺寸液晶电视中得到广泛应用。为了提高VA模式液晶显示器的响应速度，可采用降低液晶盒盒厚的方式。但是，降低液晶盒盒厚，需要相应地对液晶材料的光学各向异性进行调整，而且过分的降低液晶盒盒厚还会影响液晶显示器件的合格率，增加液晶显示器件生产厂商的生产成本。因此，保证VA模式液晶显示器的大介电、高清亮点和快速响应的特性的关键在于降低所使用的液晶材料的粘度。
此外，为降低VA模式液晶显示器件的功耗，还要求其具有一个较低的驱动电压，即要求所采用的液晶材料具有较低的阀值电压（Vth），而液晶材料的阀值电压（Vth）由液晶材料的介电各向异性决定，即低的阀值电压（Vth）等同于大的负介电各向异性（△ε）。而目前我们所用到含氟类的液晶材料虽然具有很好的粘度，但是其介电各向异性却相对较小；含有氰基的负性液晶材料虽然负介电各向异性很大，但是其相应的粘度也非常大。可见，采用目前常用的负性液晶材料，很难满足对当前VA模式液晶显示器低功耗和快的响应速度的要求。此外，用于VA显示方式的液晶材料还要求具有向列相—各向同性液体转变温度（即清亮点）高、化学稳定性和紫外线稳定性以及互溶性良好等特性。
而且，目前还没有任何单一的液晶化合物单独用在液晶显示器中，而不用与其它液晶化合物组合就能够满足液晶显示器性能要求。而如果把两种或两种以上的液晶化合物混合在一起，就可以持续不断地改变液晶的各种性质，一般的液晶组合物基本上也都是由多种液晶化合物混合而成。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于VA模式液晶显示器的、具有低的阀值电压和粘度的负性液晶组合物。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种低粘度低阀值的负性液晶组合物，包含至少一种按质量百分比计为1%～50%的通式I所示的化合物：
其中，
R1、R2是碳原子数为2～5的链烷基、碳原子数为2～5的烷氧基、碳原子数为2～5且烯键不直接与氧原子或苯环相连的链烯基的其中一种。
本发明的进一步改进在于：还包含至少一种按质量百分比计为1%～80%的通式II所示的化合物：
其中，
R3、R4是碳原子数为1～7的链烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7且烯键不直接与苯环或氧原子相连的链烯基的其中一种；
是或的其中一种；
L1、L2、L3、L4、L5、L6为-F、-H或-CN的其中一种；
X1、X2为单键、双键、叁键、-CH2O-、-COO-、-CH2CH2-、-OCH2-或-CF2O-的其中一种；
m、n、p为0、1或2的其中任一数值。
通式II所示的化合物优选下述通式II-a～II-h所示的化合物的其中一种或几种，
本发明的进一步改进在于：还包括至少一种按质量百分比计为1%～50%的通式III-1和/或通式III-2所示的化合物或/和至少一种按质量百分比计为1%～70%的通式IV所示的化合物：
其中，
R5、R6是碳原子数为1～7的链烷基、碳原子数为1～7的链烷氧基、碳原子数为2～7且烯键不直接与苯环或氧原子相连的链烯基的其中一种；
R7、R8是碳原子数为2～5的链烷基、碳原子数为2～5的烷氧基、碳原子数为2～5且烯键不直接与氧原子或苯环相连的烯基链的其中一种；
X3、X4、X5为单键、双键、-COO-、-OOC-、-C≡C-、-CH2CH2-或-CF2O-的其中一种；
为或的其中一种；
为单键、亚苯基、环己基、环己烯基、的其中一种；
p、q为0、1或2的的其中任一数值；
d、e、f、g为0或1的其中任一数值。
通式IV所示的化合物优选通式IV-a～IV-d所示的化合物的其中一种或几种，
由于采用上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明提供了一种低粘度低阀值且负介电各向异性的绝对值较大的液晶组合物，该液晶组合物还具有宽的向列相温度范围、优良的相溶性、优异的抗紫外线和耐高温性能，能够很好的适用于VA模式的液晶显示元件。在相同的清亮点、光学各向异性和介电各向异性的条件下，本液晶组合物的旋转粘度比目前市场上已有的液晶组合物低，可以明显提高采用该液晶组合物的VA模式液晶显示器的响应速度；此外，由于本液晶组合物具有较低的阀值电压，也能够有效降低采用该液晶组合物的VA模式液晶显示器的功耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述。
下述实施例中对液晶化合物及液晶组合物的物理性质的测定方法均按照液晶材料行业的规范进行。在测定过程中，有关液晶组合物试样的测定结果为由外推法得到的值。
下述实施例中涉及的百分比均为质量百分比；温度单位均为℃；c.p.表示清亮点（向列相到各向同性的转变温度，℃）；△ε表示介电各向异性（25℃，1kHz）；△n表示光学各向异性（25℃，598nm）；η表示体积粘度（cp，20℃）。
实施例1
液晶组合物中各组分及其配比如下表1所示：
表1
实施例1的液晶组合物的物理参数分别为：
c.p.：70℃；Δn：0.077；Δε：-11.3；η：60cp。
实施例2
液晶组合物的各组分及其配比如下表2所示：
表2
实施例2的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：110℃；Δn：0.105；Δε：-6.5；η：65cp。
实施例3
液晶组合物的组分及其配比如下表3所示：
表3
实施例3的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：95℃；Δn：0.155；Δε：-5.1；η：40cp。
实施例4
液晶组合物的组分及其配比如下表4所示：
表4
实施例4的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：95℃；Δn：0.090；Δε：-8.6；η：43cp。
实施例5
液晶组合物的组分及其配比如下表5所示：
表5
实施例5的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：60℃；Δn：0.070；Δε：-11.3；η：61cp。
实施例6
液晶组合物的组分及其配比如下表6所示：
表6
实施例6的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：93℃；Δn：0.094；Δε：-6.0；η：42cp。
实施例7
液晶组合物的组分及其配比如下表7所示：
表7
实施例7的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：82℃；Δn：0.111；Δε：-10.8；η：55cp。
实施例8
液晶组合物的组分及其配比如下表8所示：
表8
实施例8的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：85℃；Δn：0.083；Δε：-9.6；η：46cp。
实施例9
液晶组合物的组分及其配比如下表9所示：
表9
实施例9的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：103℃；Δn：0.079；Δε：-7.3；η：62cp。
实施例10
液晶组合物的组分及其配比如下表10所示：
表10
实施例10的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：90℃；Δn：0.102；Δε：-8.2；η：51cp。
实施例11
液晶组合物的组分及其配比如下表11所示：
表11
实施例11的液晶组合物的各物理参数分别为：
c.p.：88℃；Δn：0.115；Δε：-6.7；η：48cp。
实施例1～11所述的液晶组合物在相同的清亮点、光学各向异性和介电各向异性的条件下，粘度均比目前市场上存在的液晶组合物低，使得使用该液晶组合物的液晶显示器的响应速度快、功耗也大幅降低。
本发明虽然仅仅列举了上述11个实施例的具体物质和配比质量百分比，并对组成的液晶组合物的性能进行了测试，但是本发明的液晶组合物可以在上述实施例的基础上，利用本发明所涉及的通式I、II、III、IV所代表的化合物、以及通式I、II、III、IV的优选的化合物进行进一步拓展和修改，均能达到本发明的目的。
Claims (3)
1.一种低粘度低阀值的负性液晶组合物，其特征在于：包含至少一种按质量百分比计为1％～50％的通式I所示的化合物：
其中，
R1、R2是碳原子数为2～5的链烷基、碳原子数为2～5的烷氧基、碳原子数为2～5且烯键不直接与氧原子或苯环相连的链烯基的其中一种；
所述液晶组合物还包含至少一种按质量百分比计为1％～80％的通式II所示的化合物：
其中，
R3、R4是碳原子数为1～7的链烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7且烯键不直接与苯环或氧原子相连的链烯基的其中一种；
的其中一种；
L1、L2、L3、L4、L5、L6为-F、-H或-CN的其中一种；
X1、X2为单键、双键、叁键、-CH2O-、-COO-、-CH2CH2-、-OCH2-或-CF2O-的其中一种；
m、n、p为0、1或2的其中任一数值；
所述液晶组合物还包括至少一种按质量百分比计为1％～50％的通式III-1和通式III-2所示的化合物和至少一种按质量百分比计为1％～70％的通式IV所示的化合物：
其中，
R5、R6是碳原子数为1～7的链烷基、碳原子数为1～7的链烷氧基、碳原子数为2～7且烯键不直接与苯环或氧原子相连的链烯基的其中一种；
R7、R8是碳原子数为2～5的链烷基、碳原子数为2～5的烷氧基、碳原子数为2～5且烯键不直接与氧原子或苯环相连的烯基链的其中一种；
X3、X4、X5为单键、双键、-COO-、-OOC-、-C≡C-、-CH2CH2-或-CF2O-的其中一种；
的其中一种；
为单键、亚苯基、环己基、环己烯基、的其中一种；
p、q为0、1或2的的其中任一数值；
d、e、f、g为0或1的其中任一数值。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度低阀值的负性液晶组合物，其特征在于：所述通式II所示的化合物为通式II-a～II-h所示的化合物中的其中一种或几种，
3.根据权利要求1所述的一种低粘度低阀值的负性液晶组合物，其特征在于：所述通式IV所示的化合物为通式IV-a～IV-d所示的化合物的其中一种或几种，
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