发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种正介电、高电荷保持率、低旋转粘度、响应时间快的液晶组合物,适用于有源矩阵电光学元件和液晶显示器中,特别适用于制造快速响应的TFT-LCD。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为0~70%的通式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质;
式中:
R2、R4、R5、R6、R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧基,或者碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8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;
X6、X9、R1、R3、R9分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCHF2、-SCN、-NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团中的任意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相连的基团的其中一种,
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
X1、X2、X3、X4、X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-或-CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物性能优异,具有非常低的响应时间、较低的电压、高的电阻率以及电压保持率。通过对各个组分含量的调整,本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物可以具有不同阈值电压和双折射特性,便于在不同厚度的液晶盒和不同驱动电压下使用。同时,本发明的液晶组合物在高温后仍能表现出高的电阻率、优异的高温和紫外稳定性能。因此,适用于具有有源矩阵寻址的光电显示器。
本发明的液晶组合物,适用于有源矩阵显示器,特别适用于通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址的光电显示器,如: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。
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:
本发明的液晶组合物可采用将两种或多种液晶化合物混合方法进行生产,如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备,其中,将液晶组合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合,然后在减压下蒸馏出该溶剂;本发明的液晶组合物也可按照其他常规的制备方法,如采取加热,超声波,悬浮等方式制备。
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表示液晶清亮点(℃),DSC定量法测试;
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃);
Δn表示光学各向异性,no为寻常光的折射率,ne为非寻常光的折射率,测试条件为25±2℃,589nm,阿贝折射仪测试;
Δε表示介电各向异性,Δε=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±0.5℃,20微米平行盒,INSTEC:ALCT-IR1测试;
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃,20微米平行盒,INSTEC:ALCT-IR1测试;
ρ表示电阻率(Ω·cm),的测试条件为25±2℃,测试仪器为TOYO SR6517高阻仪和LE-21液体电极。
VHR表示电压保持率(%),测试条件为20±2℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间16.7ms。测试设备为TOYO Model6254液晶性能综合测试仪。
τ表示响应时间(ms),的测试仪器为DMS-501,测试条件为25±0.5℃,测试盒4.0微米TN左旋盒。
V10表示液晶的光学阈值电压(V),V90表示液晶的饱和电压值(V),测试条件为4.0微米TN左旋盒,25℃。
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为0~70%的通式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质;
式中:
R2、R4、R5、R6、R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧基,或者碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8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;
X6、X9、R1、R3、R9分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCHF2、-SCN、-NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团中的任意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相连的基团的其中一种,
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
X1、X2、X3、X4、X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-或-CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
上述本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物中,通式Ⅰ所示的化合物的质量百分比优选为6~35%、通式Ⅱ所示的化合物的质量百分比优选为5~35%、通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比优选为13~60%、通式Ⅳ所示的化合物的质量百分比优选为5~54%、通式Ⅴ所示的化合物的质量百分比计优选为0~20%、通式Ⅵ所示的化合物的质量百分比优选为0~18%。
为了使得液晶显示的更加稳定、效果更加良好可以对液晶显示组合物中所用的化合物的质量百分比进一步优化,具体为通式Ⅰ所示的化合物的质量百分比为7~21%、通式Ⅱ所示的化合物的质量百分比为6~30%、通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比为15~53%、通式Ⅳ所示的化合物的质量百分比为12~47%、通式Ⅴ所示的化合物的质量百分比计优选为0~15%、通式Ⅵ所示的化合物的质量百分比优选为0~15%。
在对上述液晶组合物的质量进行优化时,也可以对所用通式的化合物进行优选,通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ具体优选的化合物如下所示:
式中:
(F)是氢或氟;
上式中的中的官能团可以做进一步的优选,R2、R4、R5、R6、R7、R8分别是碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为2~5的链烯基或者碳原子数为3~5链烯氧基,X6、X9、R1、R3、R9分别是-F、-OCF3、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为2~5烯基或碳原子数为2~5的烯氧基。
在实施例中将通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式V、通式Ⅵ所示的化合物按比例配制成液晶组合物,并加入定量的旋光性化合物,填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。
实施例1
实施例1中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间。
实施例2
实施例2中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例3
实施例3中的液晶化合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围广。
实施例4
实施例4中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射率各向异性,可用于小尺寸显示。
实施例5
实施例5中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较低的旋转粘度,较大的介电各向异性,较高的品质,适用于快速响应的IPS-TFT显示。
实施例6
实施例6中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的稳定性,适用于宽温显示的,并对低温响应有要求的车载类IPS-TFT显示。
实施例7
实施例7中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的稳定性,适用于宽温使用的IPS-TFT显示。
实施例8
实施例8中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围广。
实施例9
实施例9中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例10
实施例10中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的IPS-TFT显示。
实施例11
实施例11中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射率各向异性,可用于小尺寸显示。
实施例12
实施例12中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例13
实施例13中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的IPS-TFT显示。
实施例14
实施例14中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例15
实施例15中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围广。
由实施例1~15可知,本发明的液晶组合物在低温区域可维持快的响应时间,可拓宽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-TFT、IPS-TFT和FFS模式的显示器。
本发明虽然仅仅列举了上述15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、Ⅴ、Ⅵ所代表的化合物、以及通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ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。