CN103525432A - 含四氢呋喃基化合物的液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，该组合物包括由一种或多种通式I所示的介电正性化合物组成的组分A、由一种或多种通式II所示的介电正性化合物组成的组分B、由一种或多种通式III所示的介电正性化合物组成的组分C、由一种或多种通式IV所示的介电中性化合物组成的组分D；该液晶组合物具有向列相范围宽、旋转粘度低、响应时间快、合适的光学各向异性的特点，适用于有源矩阵显示器，尤其是TN-TFT、IPS-TFT和FFS-TFT显示器。各通式中各参数具有说明书中给出的含义，

Description

含四氢呋喃基化合物的液晶组合物

技术领域

本发明属于液晶化合物领域，具体涉及一种应用在液晶显示中的含有介电正性液晶化合物的液晶组合物。

背景技术

液晶显示元件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相(TN)模式、超扭曲向列相(STN)模式、共面模式(IPS)、垂直配向(VA)模式。无论何种显示模式均需要液晶组合物有以下特性：化学、物理性质稳定，粘度低，具有合适的△ε，合适的拆射率△n，与其他液晶化合物的相溶性好。

随着九十年代初TFT(薄膜晶体管)技术的成熟，彩色液晶平板显示器迅速发展，不到十年的时间，TFT-LCD迅速成长为主流显示器，这与它具有的优点是分不开的。其优点为，一、使用特性好：低压应用，低驱动电压；平板化，又轻薄，节省了大量原材料和使用空间；低功耗；显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高对比度，高响应速度的各种规格型号的视频显示器；其显示方式有直视型，投影型，透视式和反射式等多种显示方式。二、环保特性好：TFT-LCD无辐射、无闪烁，对使用者的健康无损害，特别是TFT-LCD电子书刊的出现，将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代，引发人类学习、传播和记载文明方式的革命。三、适用范围宽：从-20℃到50℃的温度范围内都可以正常使用，经过温度加固处理的TFT-LCD低温工作温度可达到零下80℃。既可作为移动终端显示，台式终端显示，又可以作大屏幕投影电视，是性能优良的全尺寸视频显示终端。四、制造技术的自动化程度高。五、TFT-LCD易于集成化及更新换代。

对于TFT-LCD应用领域，近年来市场虽然已经非常巨大，技术也逐渐成熟，与此同时，由于液晶材料技术的不断进步，人们对显示技术的要求也在不断提高，尤其是在快速响应、降低功耗等方面。

这就对TFT-LCD所用的液晶材料品质特性的要求也更高，不仅需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性，还应具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性。因此，不断开发新的性能优异的液晶组合物材料对液晶显示发展具有重要的意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种含有介电正性液晶化合物的液晶组合物，该液晶组合物具有向列相范围宽、旋转粘度低、响应时间快、合适的光学各向异性的特点，适用于有源矩阵电光学元件和液晶显示器中，可用于制造TFT-LCD。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，包括由一种或多种通式I所示的介电正性化合物组成的组分A、由一种或多种通式II所示的介电正性化合物组成的组分B、由一种或多种通式III所示的介电正性化合物组成的组分C、由一种或多种通式IV所示的介电中性化合物组成的组分D；

其中，

R₁为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基中的任一基团；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂分别为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任一基团，或者为C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任意H被F取代后的任一基团；

A₁₁、A₁₂、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂、A₃₃、A₄₁、A₄₂分别为

中的一种；

A₁₃为

中的一种；

X₁、X₂、X₃分别为H、Cl、F、OCF₃、CF₃、CHF₂、CH₂F、OCHF₂中的一种；

(F)为H或F；

Z₃为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

Z₄₁、Z₄₂分别为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

a、b、c、d、e、f分别为0或1或2。

本发明的进一步改进在于：液晶组合物中组分A的重量百分含量为1％～40％，组分B的重量百分含量小于等于40％且不为0，组分C的重量百分含量小于等于40％且不为0，组分D的重量百分含量为10％～80％；

本发明的进一步改进在于：液晶组合物中组分A的重量百分含量为5％～17％，组分B的重量百分含量为12％～26％，组分C的重量百分含量为11％～34％，组分D的重量百分含量为43％～57％，上述组分A、组分B、组分C、组分D的重量百分含量为100％；

本发明的进一步改进在于：还包含旋光性组分，所述旋光性组分的含量不大于组分A、组分B、组分C、组分D重量之和的0.5％。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

通过本发明得到的向列相型液晶组合物性能优异，具有非常低的总响应时间、较低的电压、高的电阻率及电压保持率。通过对各个组分含量的调整，本发明所述的向列相型液晶组合物可以具有不同阈值电压和双折射特性，便于在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用，且液晶组合物在高温后仍能表现出高的电阻率，因此具有优异的高温和紫外稳定性能，可以满足客户的不同需求。同时，实施例中液晶组合物还表现出低粘度、快响应时间、适当的光学各向异性和适当的介电各向异性，因此可应具有有源矩阵寻址的光电显示器。

本发明的液晶组合物，可以用于有源矩阵显示器，优选通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址，特别是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。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述：

实施例中的符号的具体意义及测试条件如下：

Cp：单位℃，表示液晶的清亮点。

S-N：单位℃，表示液晶的晶态到向列相的熔点。

△n：光学各向异性，△n＝no-ne，其中，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为，589nm，25±0.5℃。

△ε：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±0.5℃；1KHz；HP4284A；5.2微米TN左旋盒。

T：单位ms，表示响应时间，测试仪器为DMS-501，测试条件为25±0.5℃，测试盒5.2微米TN左旋盒。

V₁₀：单位v，为液晶的光学阈值电压；V₉₀：单位v，为液晶的饱和电压值；测试条件为5.2微米TN左旋盒，25±0.5℃。

γ₁：单位mPa·s，为旋转粘度，测试条件为25±0.5℃。

含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，包括由一种或多种通式I所示的介电正性化合物组成的组分A、由一种或多种通式II所示的介电正性化合物组成的组分B、由一种或多种通式III所示的介电正性化合物组成的组分C、由一种或多种通式IV所示的介电中性化合物组成的组分D；

其中，

R₁为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基中的任一基团；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂分别为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任一基团，或者为C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任意H被F取代后的任一基团；

A₁₁、A₁₂、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂、A₃₃、A₄₁、A₄₂分别为

中的一种；

A₁₃为

的一种；

X₁、X₂、X₃分别为H、Cl、F、OCF₃、CF₃、CHF₂、CH₂F、OCHF₂中的一种；

(F)为H或F；

Z₃为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

Z₄₁、Z₄₂分别为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

a、b、c、d、e、f分别为0或1或2。

本发明的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物中组分A的重量百分含量为1％～40％，优选5％～17％；组分B的重量百分含量为小于等于40％且不为0，优选12％～26％；组分C的重量百分含量为小于等于40％且不为0，优选11％～34％；组分D的重量百分含量为10％～80％，优选43％～57％；上述组分A、组分B、组分C、组分D的重量百分含量为100％。

另外，本发明的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物中还可以包含旋光性组分，所述旋光性组分的含量不大于组分A、组分B、组分C、组分D重量之和的0.5％。

本发明的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物中的通式I所示化合物可以优选下列式I-1～式I-8所示化合物中的一种或者几种，通式II所示化合物可以优选下列式II-1～式II-10所示的化合物中的一种或者几种，通式III所示化合物可以优选下列式III-1～式III-18所示的化合物中的一种或者几种，通式IV所示化合物可以优选下列式IV-1～式IV-18所示的化合物中的一种或者几种，

其中，

R₁、X₁、X₂、X₃、(F)的含义与前述相同；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂分别为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任一基团；

并且，所述X₂、X₃、(F)均可以进一步优选为F。

在以下的实施例1～8中所采用的各组分，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，所得到的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1～8规定的各液晶组合物的重量百分含量，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。

实施例1

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：90℃；S-N：≤-40℃；△n：0.100；△ε：5.0；τ：16ms；V₁₀：2.5v；V₉₀：3.5v；γ₁：60mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的TN-TFT，IPS-TFT显示器。

实施例2

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：102℃；S-N：≤-40℃；△n：0.100；△ε：7.2；τ：23ms；V₁₀：2.3v；V₉₀：3.2v；γ₁：80.5mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的TN-TFT显示器。

实施例3

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：100℃；S-N：≤-40℃；△n：0.100；△ε：4.4；τ：15ms；V₁₀：3.0v；V₉₀：4.2v；γ₁：55mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，很低的旋转黏度，非常快的响应时间，因此非常适合快速响应的IPS-TFT显示器。

实施例4

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：98℃；S-N：≤-40℃；△n：0.095；△ε：7.2；τ：20ms；V₁₀：2.4v；V₉₀：3.3v；γ₁：65mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的IPS-TFT显示器。

实施例5

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：100℃；S-N：≤-40℃；△n：0.100；△ε：10.0；τ：19ms；V₁₀：2.4v；V₉₀：3.3v；γ₁：108mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的TN-TFT显示器。

实施例6

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：100℃；S-N：≤-40℃；△n：0.099；△ε：9.2；τ：18ms；V₁₀：1.8v；V₉₀：2.4v；γ₁：52mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，很低的阈值电压，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的IPS-TFT显示器。

实施例7

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：100℃；S-N：≤-30℃；△n：0.112；△ε：8.5；τ：15ms；V₁₀：1.9v；V₉₀：2.4v；γ₁：60mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，很低的阈值电压，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的IPS-TFT显示器。

实施例8

按如下所列的各化合物及重量百分含量配制成本发明的液晶组合物，

将上述液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试结果为，Cp：100℃；S-N：≤-40℃；△n：0.100；△ε：8.0；τ：17ms；V₁₀：1.75v；V₉₀：2.2v；γ₁：57mPa·s。

该液晶组合物具有适中的双折射率，适当高的正介电，较高的清亮点，较低的阈值电压，很低的旋转黏度，很快的响应时间，因此非常适合快速响应的IPS-TFT显示器。

以上实施例1～8，均具有很好的低温稳定性，低旋转粘度，在低温区域维持快的响应时间。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，IPS和FFS显示。

本发明所提供的液晶组合物具有降低阈值电压与响应时间的效果，因此本发明所提供的液晶组合物是用于制备快速响应的TFT液晶显示器的理想的液晶材料。

本发明虽然仅仅列举了上述8个实施例的具体化合物及其配比用量(重量百分含量)，并进行了性能测试，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所代表的液晶化合物、以及通式I、II、III、IV的优选液晶化合物进行进一步拓展和修改，通过对其配比用量进行适当调整，均能达到本发明的目的。

Claims (6)

1.含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：

包括由一种或多种通式I所示的介电正性化合物组成的组分A、由一种或多种通式II所示的介电正性化合物组成的组分B、由一种或多种通式III所示的介电正性化合物组成的组分C、由一种或多种通式IV所示的介电中性化合物组成的组分D；

其中，

R₁为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基中的任一基团；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂分别为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任一基团，或者为C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任意H被F取代后的任一基团；

A₁₁、A₁₂、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂、A₃₃、A₄₁、A₄₂分别为

中的一种；

A₁₃为

中的一种；

X₁、X₂、X₃分别为H、Cl、F、OCF₃、CF₃、CHF₂、CH₂F、OCHF₂中的一种；

(F)为H或F；

Z₃为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

Z₄₁、Z₄₂分别为单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-、-CF＝CF-中的一种；

a、b、c、d、e、f分别为0或1或2。

2.根据权利要求1所述的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：液晶组合物中组分A的重量百分含量为1％～40％，组分B的重量百分含量小于等于40％且不为0，组分C的重量百分含量小于等于40％且不为0，组分D的重量百分含量为10％～80％。

3.根据权利要求2所述的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：液晶组合物中组分A的重量百分含量为5％～17％，组分B的重量百分含量为12％～26％，组分C的重量百分含量为11％～34％，组分D的重量百分含量为43％～57％，上述组分A、组分B、组分C、组分D的重量百分含量为100％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：还包含旋光性组分，所述旋光性组分的含量不大于组分A、组分B、组分C、组分D重量之和的0.5％。

5.根据权利要求1所述的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：

所述通式I所示化合物具体为下列式I-1～式I-8所示化合物中的一种或者几种，

所述通式II所示化合物具体为下列式II-1～式II-10所示的化合物中的一种或者几种，

所述通式III所示化合物具体为下列式III-1～式III-18所示的化合物中的一种或者几种，

所述通式IV所示化合物具体为下列式IV-1～式IV-18所示的化合物中的一种或者几种，

其中，

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂分别为H或者C₁～C₁₀直链烷基、C₁～C₁₀直链烷氧基、C₂～C₁₀直链烯基、C₃～C₈直链烯氧基中的任一基团。

6.根据权利要求5所述的含四氢呋喃基化合物的液晶组合物，其特征在于：所述X₂、X₃、(F)均为F。