CN103351871A

CN103351871A - 适用于tft液晶显示器的液晶介质

Info

Publication number: CN103351871A
Application number: CN2013102857039A
Authority: CN
Inventors: 高红茹; 华瑞茂; 贵丽红; 夏治国; 温刚; 张冠超; 李翔
Original assignee: Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Current assignee: Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN103351871B

Abstract

本发明公开了一种适用于TFT液晶显示器的液晶介质，包含式I所示的组分A的介电正性化合物，还可以包含通式III所示的组分B的介电正性化合物，进一步的还可以包含由通式II所示的介电正性化合物和/或通式IV所示的介电中性组分C的电中性化合物，同时另外添加上述液晶介质的质量之和的0～0.4%的旋光性化合物。本发明具有低粘度、快响应时间、适当的光学各向异性和介电各向异性以及优异的耐高温特性，特别适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT、IPS-TFT或FFS液晶显示元件和液晶显示器。

Description

适用于TFT液晶显示器的液晶介质

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物，尤其涉及一种适用于TFT液晶显示器的液晶介质。

背景技术

近几十年来，随着信息技术的飞速发展以及人们对信息显示方式的不断追求，液晶显示得到了迅猛的发展。

液晶显示器件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相（TN）模式、面内切换（IPS）或边缘场切换(FFS)、垂直配向（VA）模式。无论何种显示模式均需要所使用的液晶介质具有以下特性，

（1）化学、物理性质稳定；

（2）粘度低；

（3）具有合适的△ε；

（4）合适的拆射率△n；

（5）与其他液晶化合物的相溶性好。

此外，不同驱动模式的液晶显示器件对所使用的液晶介质还有其各自的特殊要求，其中适用于薄膜晶体管阵列（TFT）驱动的液晶介质还应具有以下要求：

（1）超高纯度(电阻率＞10¹³Ω.cm)；

（2）阈值电压随温度变化小；

（3）具有良好的稳定性以及高电荷保持率。

二氟甲氧桥类液晶由于具有较低的粘度(η)，尤其是具有较低的旋转粘度(γ1)、大介电各项异性（△ε）、阈值电压随温度变化小、高电阻率、高电荷保持率等特点，是TFT-LCD用液晶介质的主要成分。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于TFT液晶显示器的、具有高电荷保持率、低功耗和旋转粘度、快响应速度的液晶介质。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

适用于TFT液晶显示器的液晶介质，包含式I所示的组分A的介电正性化合物，

所述式I所示的组分A的介电正性化合物的含量按质量百分比计为1%～35%。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质性能优异，具有非常短的响应时间、较大的介电各向异性、高的电阻率和电压保持率、低的旋转粘度、适当的光学各向异性，适用于有源矩阵寻址的光电显示器。通过对液晶介质中各个组分含量的调整，本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质还具有不同阈值电压和双折射特性，可在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用。此外，本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质在高温后仍具有高的电阻率和电压保持率，具有优异的耐高温和紫外稳定性能。

本发明组分A为式I所示的环戊烷二氟亚甲基醚类化合物，所述化合物不但具有液晶化合物所必需的一般物理性质，即对光、热稳定，向列相较宽，与其他化合物相溶性好，而且所述化合物还具有低旋转粘度γ1和大介电各向异性（△ε>0）的特性，可以有效地降低液晶介质的阈值电压，加快液晶介质的响应时间，同时还可改善液晶介质的低温互溶性。

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质具有降低阀值电压和响应时间的效果，尤其适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT、IPS-TFT或FFS-TFT液晶显示元件和液晶显示器。

具体实施方式

在以下的实施例中所采用的各化合物，均可以通过公知的方法进行合成或者通过商业途径获得，所得各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。在以下的实施例中液晶介质的制备是按照公知的常规方法进行的，如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。

本说明书中的百分比为质量百分比，温度为摄氏度（℃），其他符号的具体意义及测试条件如下：

Cp（℃）表示液晶的清亮点；S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点（℃）；△n为光学各向异性，ne为非寻常光的折射率，测试条件为：589nm，25℃；△ε为介电各向异性，△ε=ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米平行盒；τ为响应时间（ms），测试仪器为DMS-501，测试条件为：25±0.5℃，测试盒4.0微米TN左旋盒；K3为展曲弹性常数，K1为扭曲弹性常数，γ1为旋转粘度（mPa·s），测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米平行盒，未添加手性剂；V10为液晶的光学阈值电压（v），V90为液晶的饱和电压值（v），测试条件为：25℃，4.0微米TN左旋盒。

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质包含式I所示的组分A的介电正性化合物，还可以包含通式III所示的组分B的介电正性化合物，进一步的还可以包含由通式II所示的介电正性化合物和/或通式IV所示的介电中性组分C的电中性化合物，

其中：

的其中一种；

X₂、X₃是氢、卤素、碳原子数为1～3的卤化烷基、碳原子数为1～3的烷氧基、碳原子数为2～3的卤化链烯基、碳原子数为2～3的链烯氧基的其中一种；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂是碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的其中一种；

L₂₁、L₂₂、L₃₁、L₃₂是-H或-F；

Z₃、Z₄₁、Z₄₂为-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂CF₂-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH₂O-或单键的其中一种；

m、n、o、p为0或1的其中任一数值；

b是0、1或2的其中任一数值。

配制液晶介质时，是将质量百分比为1%～35%的式I所示的组分A的介电正性化合物、质量百分比为1%～90%的通式III所示的组分B的介电正性化合物、质量百分比为0～40%的通式II所示的介电正性化合物、质量百分比为0～80%的通式IV所示的介电中性化合物混合，最终使液晶组合物中式I～通式IV所示的化合物的质量百分比之和为100%。然后再向液晶介质中添加旋光性化合物，旋光性化合物的加入量为液晶介质中式I～通式IV所示的化合物的质量之和的0～0.4%。

本发明的液晶介质的优选配比为：式I所示的组分A的介电正性化合物的含量按质量百分比计为1%～30%，通式III所示的组分B的介电正性化合物的含量按质量百分比计为8%～85%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量百分比计为2%～30%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为10%～60%；并且所述适用于TFT液晶显示器的液晶介质中式I～通式IV所示的化合物的质量百分比之和为100%，另外添加0～0.4%的所述式I～通式IV所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。

本发明的液晶介质的最优选配比为：式I所示的组分A的介电正性化合物的含量按质量百分比计为3%～20%，通式III所示的组分B的介电正性化合物的含量按质量百分比计为10%～50%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量百分比计为5%～25%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为20%～50%；并且所述适用于TFT液晶显示器的液晶介质中式I～通式IV所示的化合物的质量百分比之和为100%，另外添加0～0.4%的所述式I～通式IV所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。

上述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质中通式II所示的介电正性化合物、通式III所示的组分B的介电正性化合物、通式IV所示的介电中性化合物可以优选下式中的化合物，下式中优选的X₂、X₃是-H、-Cl、-F、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂的其中一种，(F)为-H或-F；并且-F为(F)的最佳选择，-F或-OCF₃为X₂、X₃的最佳选择；

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。下面的实施例1～12分别取式I、通式II、通式III、通式IV所示的化合物，并按上述质量百分比配制成液晶介质，并在此基础上再加入旋光性化合物。将配制好的液晶介质填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。具体化合物的单体结构、用量（质量百分比）、所得的液晶介质的性能参数测试结果均列于表中。表1～12对应实施例1～12。

表1实施例1的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例1的性能参数可知，本液晶介质具有高清亮点、大折射率、低的旋转粘度和适当的介电各向异性，非常适用于快速响应的IPS-TFT和FFS-TFT显示器。

表2实施例2的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例2的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、低的旋转粘度、适当的介电各向异性，非常适用于IPS-TFT和FFS-TFT显示器。

表3实施例3的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例3的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、低的旋转粘度、适当的介电各向异性，非常适用于IPS-TFT和FFS-TFT显示器。

表4实施例4的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例4的性能参数可知，本液晶介质具有适当的清亮点、适中的阀值电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于Notebook等中尺寸TN-TFT液晶显示器。

表5实施例5的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例5的性能参数可知，本液晶介质具有适当的清亮点、适中的阀值电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于TV等大尺寸TN-TFT显示器。

表6实施例6的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例6的性能参数可知，本液晶介质具有较高的清亮点、较低的阀值电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于mobilephone等小尺寸的TN-TFT显示器。

表7实施例7的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例7的性能参数可知，本液晶介质具有适中的双折射率、适当高的介电各向异性、较高的清亮点、很低的旋转粘度、很快的响应时间，适用于快速响应的IPS-TFT显示器。

表8实施例8的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例8的性能参数可知，本液晶介质具有适中的清亮点、较低的阀值电压、很低的旋转粘度、较快的响应时间，适用于TN-TFT显示器。

表9实施例9的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例9的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、适中的阀值电压、很低的旋转粘度、很快的响应时间，适用于快速响应的TN-TFT、IPS-TFT显示器。

表10实施例10的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例10的性能参数可知，本液晶介质具有较低的双折射率、较大的正介电各向异性、较高的清亮点、很低的旋转粘度，适用于IPS-TFT显示器。

表11实施例11的液晶组合物配方及其测试性能参数

由实施例11的性能参数可知，本液晶组合物具有较大的双折射率、适当高的正介电各向异性、较高的清亮点、适中的旋转粘度，适用于IPS-TFT显示器。

表12实施例12的液晶组合物配方及其测试性能参数

由实施例12的性能参数可知，本液晶组合物具有适中的双折射率、适当高的正介电各向异性、较高的清亮点、较低的阀值电压、很低的旋转粘度，适用于快速响应的IPS-TFT、TN-TFT显示器。

由实施例1～实施例12可知，本液晶介质具有良好的低温稳定性、低的旋转粘度，且在低温区域可维持快的响应时间，极大拓宽了TN、IPS或者FFS液晶模式的使用温度，并且具有较快的响应时间和较宽的视角范围，非常适用于TN、IPS和FFS显示器。

本发明虽然仅仅列举了上述12个实施例的具体物质和质量百分比配比，并对组成的液晶介质的性能进行了测试，但是本发明的液晶介质可以在上述实施例的基础上，利用本发明所涉及的式I和通式II、III、IV所代表的化合物、以及式I和通式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

1.适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：包含式I所示的组分A的介电正性化合物，

2.根据权利要求1所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：所述式I所示的组分A的介电正性化合物的含量按质量百分比计为1%～35%。

3.根据权利要求1所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：还包含按质量百分比计为1%～90%的通式III所述的组分B的介电正性化合物，

其中：

为

或

的其中一种；

X₃是氢、卤素、碳原子数为1～3的卤化烷基、碳原子数为1～3的烷氧基、碳原子数为2～3的卤化链烯基、碳原子数为2～3的链烯氧基的其中一种；

R₃是碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的其中一种；

L₃₁、L₃₂是-H或-F；

Z₃为-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂CF₂-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH₂O-或单键的其中一种；

o、p为0或1的其中任一数值。

4.根据权利要求3所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：式I所示的组分A的含量按质量百分比计为1%～30%，通式III所示的组分B的含量按质量百分比计为8%～85%。

5.根据权利要求4所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：式I所示的组分A的含量按质量百分比计为3%～20%，通式III所示的组分B的含量按质量百分比计为10%～50%。

6.根据权利要求3～5任一项所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：

所述通式III所示的组分B的介电正性化合物为下列通式III-a～III-s所示的介电正性化合物中的一种或几种，

其中：

X₃是-H、-Cl、-F、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂的其中一种；

(F)为-H或-F。

7.根据权利要求6所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：所述(F)为-F，所述X₃为-F或-OCF₃。

8.根据权利要求3所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：还包含按质量百分比计为≦40%、且不等于0的通式II所示的介电正性化合物和/或按质量百分比计为≦80%、且不等于0的通式IV所示的介电中性化合物，

其中：

为

或

的其中一种；

X₂是氢、卤素、碳原子数为1～3的卤化烷基、碳原子数为1～3的烷氧基、碳原子数为2～3的卤化链烯基、碳原子数为2～3的链烯氧基的其中一种；

R₂、R₄₁、R₄₂是碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的其中一种；

L₂₁、L₂₂是-H或-F；

Z₄₁、Z₄₂为-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂CF₂-、-COO-、反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-CH₂O-或单键的其中一种；

m、n为0或1的其中任一数值；

b是0、1或2的其中任一数值。

9.根据权利要求8所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：式I所示的组分A的含量按质量百分比计为1%～30%，通式III所示的组分B的含量按质量百分比计为8%～85%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量百分比计为2%～30%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为10%～60%；通式I～通式IV所示的化合物的质量百分含量之和为100%，另外添加按质量百分比计为0～0.4%的旋光性化合物。

10.根据权利要求9所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：式I所示的组分A的含量按质量百分比计为3%～20%，通式III所示的组分B的含量按质量百分比计为10%～50%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量百分比计为5%～25%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为20%～50%。

11.根据权利要求8～10任一项所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：

所述通式II所示的介电正性化合物为下列通式II-a～II-j所示的介电正性化合物中的一种或几种，

所述通式IV所示的介电中性化合物为通式IV-a～IV-w所示的介电中性化合物中的一种或几种，

其中：

X₂、X₃是-H、-Cl、-F、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂的其中一种；

(F)为-H或-F。

12.根据权利要求11所述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质，其特征在于：所述(F)为-F，所述X₂、X₃为-F或-OCF₃。