CN103351873A - 液晶组合物及液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶组合物，该液晶组合物包含：至少一种通式Ⅰ的化合物；至少一种通式Ⅱ-1、通式Ⅱ-2及其组合组成的组的化合物；至少一种通式Ш的化合物；以及至少一种通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2、通式Ⅳ-3及其组合组成的组的化合物。本发明的液晶组合物具有大的介电各向异性、相对小的旋转粘度、合适的折射率各向异性和极好的低温存储稳定性，适用于IPS、FFS等显示模式，尤其适合低功耗的IPS、FFS显示。本发明还提供包含该液晶组合物的有源矩阵液晶显示器件。
Figure DDA00003401571700011
Figure DDA00003401571700012
Figure DDA00003401571700013
Figure DDA00003401571700014
Figure DDA00003401571700015
Figure DDA00003401571700016

Description

液晶组合物及液晶显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有大的介电各向异性、相对小的旋转粘度，合适的折射率各向异性和极好的低温存储稳定性的液晶组合物及其在有源矩阵液晶显示器件中的应用。
背景技术
液晶显示元件是利用液晶材料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，目前已经得到了广泛的应用。利用液晶材料不同的特性和工作方式，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（即扭曲向列模式——液晶混合物具有扭曲约90度的向列型结构）、STN（即超扭曲向列模式）、SBE模式（即超扭曲双折射模式）、EBC模式（即电控双折射模式）、VA模式（及垂直排列模式）、IPS模式（即面内转换模式）等，含有很多根据以上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，EBC、VA模式使用负介电各向异性液晶，IPS模式即可使用正介电各向异性液晶，也可使用负介电各向异性液晶。
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，目前使用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。像素点的放电速度取决于电极容量和电极间介电材料的电阻率。因此要求液晶材料有较高的电阻率，通式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，以达到降低的驱动电压，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。这类液晶组合物已经有很多文献报道，例如国外专利文献WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399，中国专利文献CN1157005A等。
从液晶组合物材料调制的角度来考虑，材料的各方面性能（低的光学双折射值，高的介电各向异性值，高的电阻率，低的旋转粘度，低的熔点，良好的热稳定性和紫外稳定性等）之间是相互牵制的，提高一些方面的性能往往伴随着另一些方面性能的降低，调制各方面性能都合适的液晶组合物往往非常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具备具有大的介电各向异性、相对小的旋转粘度，合适的折射率各向异性和极好的低温存储稳定性等特性。该液晶组合物能适用于IPS、FFS等显示模式，尤其适合低功耗的IPS、FFS显示。
本发明的一个方面提供一种液晶组合物，包含：
占所述液晶组合物总重量的1-25%的至少一种通式Ⅰ的化合物作为第一组分
Figure BDA00003401571600021
占所述液晶组合物总重量的1-25%的至少一种选自由通式Ⅱ-1、通式Ⅱ-2及其组合组成的组的化合物组成的组中的一种或更多种化合物作为第二组分
Figure BDA00003401571600022
Figure BDA00003401571600023
占所述液晶组合物总重量的20-80%的至少一种通式Ш的化合物作为第三组分
Figure BDA00003401571600024
以及
占所述液晶组合物总重量的5-35%的至少一种选自由通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2、通式Ⅳ-3及其组合组成的组的化合物组成的组中的一种或更多种化合物作为第四组分
Figure BDA00003401571600026
Figure BDA00003401571600027
其中，
R1、R2、R3、R5、R6和R7相同或不同，各自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；
R4表示H或-CH3。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-20%；所述通式Ⅱ-1、通式Ⅱ-2及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量的2-20%；所述通式Ш的化合物占所述液晶组合物总重量的35-65%；以及所述通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2、通式Ⅳ-3及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30%。
在一些实施方案中，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更多种化合物：
Figure BDA00003401571600031
Figure BDA00003401571600032
以及
在一些实施方案中，所述通式Ⅱ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600034
Figure BDA00003401571600035
以及
Figure BDA00003401571600036
并且
所述通式Ⅱ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600038
以及
Figure BDA00003401571600041
在一些实施方案中，所述通式Ш的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或两种化合物：
Figure BDA00003401571600042
和
Figure BDA00003401571600043
在一些实施方案中，所述通式Ⅳ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600044
以及
Figure BDA00003401571600046
所述通式Ⅳ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600047
以及
Figure BDA00003401571600048
并且
所述通式Ⅳ-3的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600049
以及
Figure BDA000034015716000410
本发明所述液晶组合物还包含：
占所述液晶组合物总重量的1-30%的通式Ⅴ的化合物中的一种或更多种化合物
Figure BDA00003401571600051
占所述液晶组合物总重量的1-25%的通式Ⅵ的化合物中的一种或更多种化合物
Figure BDA00003401571600052
以及
占所述液晶组合物总重量的0-20%的通式Ⅶ的化合物中的一种或更多种化合物
Figure BDA00003401571600053
其中，
R8表示碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
R9和R10相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基，碳原子数为2-5的烯基或烯氧基，或碳原子数为2-5的氟代烯基或氟代烯氧基；
R11和R12相同或不同，各自独立地表示为OCF3，碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
L1和L2相同或不同，各自独立地表示H或F；
Figure BDA00003401571600054
和
Figure BDA00003401571600055
相同或不同，各自独立地表示
Figure BDA00003401571600056
或
Figure BDA00003401571600057
X表示CH2或O；
m和n相同或不同，各自独立地表示0或1。
在本发明的一些实施方案中，优选所述R9和R10至少一个为碳原子数为2-5的烯基，或碳原子数为2-5的氟代烯基或氟代烯氧基。
在一些实施方案中，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更多种化合物：
Figure BDA00003401571600058
Figure BDA00003401571600059
以及
所述通式Ⅵ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600062
Figure BDA00003401571600063
Figure BDA00003401571600064
以及
Figure BDA00003401571600065
并且
所述通式Ⅶ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA00003401571600066
Figure BDA00003401571600067
Figure BDA00003401571600068
Figure BDA00003401571600069
Figure BDA000034015716000610
以及
Figure BDA000034015716000611
本发明的另一个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。
本发明的再一方面提供一种有源矩阵液晶显示器件，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
Figure BDA00003401571600071
以如下结构式的化合物为例：
Figure BDA00003401571600072
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：
Cp（℃）：  清亮点（向列-各向同性相转变温度）
Δn：       光学各向异性（589nm，20℃）
Δε：      介电各向异性（1KHz，25℃）
γ1：       扭转粘度（mPa*s，在20℃下）
t-30℃：     低温储存时间（在-30℃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，均可以通过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。
实施例1
按表2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2液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA00003401571600081
实施例2
按表3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3液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表4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4液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表5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5液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA00003401571600101
实施例5
按表6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6液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA00003401571600102
实施例6
按表7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7液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA00003401571600112

Claims (12)

1.一种用于有源矩阵的液晶组合物，包含：
占所述液晶组合物总重量的1-25%的至少一种通式Ⅰ的化合物作为第一组分
Figure FDA00003401571500011
占所述液晶组合物总重量的1-25%的至少一种选自由通式Ⅱ-1、通式Ⅱ-2及其组合组成的组作为第二组分
Figure FDA00003401571500012
Figure FDA00003401571500013
占所述液晶组合物总重量的20-80%至少一种通式Ш的化合物作为第三组分
Figure FDA00003401571500014
以及
占所述液晶组合物总重量的5-35%的至少一种选自由通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2、通式Ⅳ-3及其组合组成的组的化合物作为第四组分
Figure FDA00003401571500015
Figure FDA00003401571500016
Figure FDA00003401571500017
其中，
R1、R2、R3、R5、R6和R7相同或不同，各自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；
R4表示H或-CH3。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-20%；所述通式Ⅱ-1、通式Ⅱ-2及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量的2-20%；所述通式Ш的化合物占所述液晶组合物总重量的35-65%；以及所述通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2、通式Ⅳ-3及其组合组成组的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30%。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，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更多种化合物：
Figure FDA00003401571500021
Figure FDA00003401571500022
以及
Figure FDA00003401571500023
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500024
Figure FDA00003401571500025
以及
Figure FDA00003401571500026
并且
所述通式Ⅱ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500028
以及
Figure FDA00003401571500029
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ш的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或两种化合物：
Figure FDA00003401571500031
和
Figure FDA00003401571500032
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500033
Figure FDA00003401571500034
以及
Figure FDA00003401571500035
所述通式Ⅳ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
Figure FDA00003401571500037
并且
所述通式Ⅳ-3的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500038
以及
7.根据权利要求3-6所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含：
占所述液晶组合物总重量的1-30%的通式Ⅴ的化合物中的一种或更多种化合物
Figure FDA00003401571500041
占所述液晶组合物总重量的1-25%的通式Ⅵ的化合物中的一种或更多种化合物
Figure FDA00003401571500042
以及
占所述液晶组合物总重量的0-20%的通式Ⅶ的化合物中的一种或更多种化合物
其中，
R8表示碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
R9和R10相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基，碳原子数为2-5的烯基或烯氧基，或碳原子数为2-5的氟代烯基或氟代烯氧基；
R11和R12相同或不同，各自独立地表示为OCF3，碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
L1和L2相同或不同，各自独立地表示H或F；
和
Figure FDA00003401571500045
相同或不同，各自独立地表示
Figure FDA00003401571500046
或
Figure FDA00003401571500047
X表示-CH2-或-O-；
m和n相同或不同，各自独立地表示0或1。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，所述R9和R10至少一个为碳原子数为2-5的烯基，或碳原子数为2-5的氟代烯基或氟代烯氧基。
9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，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更多种化合物：
Figure FDA00003401571500048
以及
Figure FDA000034015715000410
所述通式Ⅵ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500052
Figure FDA00003401571500053
以及
Figure FDA00003401571500054
并且
所述通式Ⅶ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA00003401571500055
Figure FDA00003401571500056
Figure FDA00003401571500058
Figure FDA00003401571500059
以及
Figure FDA000034015715000510
10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量45%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ш-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅳ-2-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅶ-2；
占所述液晶组合物总重量2%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量2%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅰ-2；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅱ-1-1；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅱ-1-2；以及
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅶ-6，
或者，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量40%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量12%的化合物Ⅶ-3；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量10%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量10%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量10%的化合物Ⅰ-2；以及
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅱ-1-1，
或者，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量42%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ш-2；
占所述液晶组合物总重量13%的化合物Ⅶ-3；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-2-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-1-3；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅰ-2；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅱ-1-1；以及
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅱ-1-2，
或者，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量40%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量8%的化合物Ⅶ-3；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-3-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-1-3；
占所述液晶组合物总重量10%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅰ-2；
占所述液晶组合物总重量8%的化合物Ⅱ-1-1；以及
占所述液晶组合物总重量8%的化合物Ⅱ-1-2，
或者，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量40%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ш-2；
占所述液晶组合物总重量8%的化合物Ⅶ-3；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-3-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-1-3；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅰ-2；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅱ-1-1；以及
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅱ-1-2，
或者，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量40%的化合物Ш-1；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ш-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅵ-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅵ-3；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅵ-4；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-3-2；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-1；
占所述液晶组合物总重量4%的化合物Ⅳ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3%的化合物Ⅳ-1-3；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅰ-1；
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅰ-2；
占所述液晶组合物总重量6%的化合物Ⅱ-1-1；以及
占所述液晶组合物总重量5%的化合物Ⅱ-1-2。
11.一种液晶显示器件，包含权利要求1至10中的任一项所述的液晶组合物。
12.一种有源矩阵液晶显示器件，所述液晶显示器件包含权利要求1至10中的任一项所述的液晶组合物。
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