CN104388100A

CN104388100A - 液晶组合物

Info

Publication number: CN104388100A
Application number: CN201410527413.5A
Authority: CN
Inventors: 李锐; 乔云霞
Original assignee: Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Current assignee: Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2034-10-09
Also published as: CN104388100B

Abstract

本发明公开了一种液晶组合物，所述液晶组合物具有相变温度范围宽，高电阻率，高稳定性，较高的双折射各向异性和快速响应的特性，同时具有较好的高低温稳定性，在0到-30℃的低温下仍然可以做到快速响应，特别适用于工控仪表以及车载的TNTFT-LCD。所述液晶组合物包括：1～20wt％I类化合物；1～50wt％II类化合物；1～30wt％III类化合物；1～50wt％IV类化合物；1～20wt％V类化合物；以及0.05％～0.5wt％的旋光性组分。

Description

液晶组合物

技术领域

本发明涉及液晶材料领域，具体的说涉及一种相变温度范围宽、具有高电阻率、高稳定性、较高的双折射各向异性和快速响应特性、较好的高低温稳定性、在0到-30℃的低温下仍然可以做到快速响应的适用于工控仪表以及车载液晶的液晶组合物。

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(LCD)作为液晶这一特殊材料的重要应用，得到了最迅猛的发展，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。液晶器件可以根据液晶材料和工作方式的不同，设计成不同的工作模式。

1968年美国RCA公司R.Williams发现向列相液晶在电场作用下形成条纹畴，并有光散射现象。G.H.Heilmeir随即将其发展成动态散射显示模式，并制成世界上第一个液晶显示器(LCD)。1968年美国Heilmeir等人还提出了宾主效应(GH)模式。1971年T.L.Fergason等提出扭曲向列相(Twisted Nematic：TN)模式，1980年N.Clark等提出铁电液晶模式(FLC)，1983～1985年T.Scheffer等人先后提出超扭曲向列相(Super Twisted Nematic：STN)模式，传统的TN-LCD技术已发展为STN-LCD及TFT-LCD技术，尽管STN的扫描线数可达768行以上，但是当温度升高时仍然存在着响应速度、视角以及灰度等问题，因此大面积、高信息量、彩色显示大多采用有源矩阵显示方式。

与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，有源矩阵在液晶显示屏的每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管(TFT)，可有效的克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。

TFT-LCD的应用从小型消费电子产品起步，进而在PC行业找到其发展机遇，尤其是笔记本电脑的普及，推动了中小尺寸面板的需求。

在TFT-LCD领域，大尺寸面板和中小尺寸面板分工相对比较明确。大尺寸TFT-LCD面板的应用领域比较集中，主要是显示器和液晶电视，中小尺寸TFT-LCD面板，应用领域比较广泛，主要应用于通信、消费电子、移动办公等领域。通信领域主要是手机。消费电子类主要有全球定位系统(GPS)、MP3、MP4、便携式媒体播放器(PMP)、移动DVD、数码相机、摄像机、数字相框、个人数字助理(PDA)、游戏机、打印机等。移动办公主要是超可携个人电脑(UMPC)和定位在学生市场的 OLPC(one lap per child)。

近年来，车载显示器和医疗、工业仪表对中小尺寸TFT-LCD面板的需求在迅速增加，由于车载显示器和工业仪表经常是在高温或者严寒条件下使用，所以对TFT液晶材料有较为严格的要求，目前存在的液晶显示材料普遍存在相变温度范围较窄，高低温稳定性不好等缺陷。

因此，本发明提出一种具有宽的相变温度范围，高折射率及快速响应的特性，特别适用于工控仪表以及车载的TNTFT-LCD液晶组合物。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有宽的相变温度范围、高折射率及快速响应的特性，同时具有较好的高低温稳定性，适用于工控仪表以及车载液晶的液晶组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含符合下列结构通式的I～V类化合物。具体地，所述液晶组合物包含：一种或多种结构通式(I)所示化合物组成的I类化合物、一种或多种结构通式(II)所示化合物组成的II类化合物、一种或多种结构通式(III)所示化合物组成的III类化合物、一种或多种结构通式(IV)所示化合物组成的IV类化合物和一种或多种结构通式(V)所示化合物组成的V类化合物；

以上化合物通式中的R₁～R₈各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基，所述直连烷基中部分-CH₂-可被含2～5个碳原子的烯基取代，即所述直连烷基中一个或多个-CH₂-被含2～5个碳原子的烯基取代或未取代，并且R₃与R₄至少一个为烯基；环 A～I各自独立地表示苯环或反式环己基环；L₁～L₃各自独立地表示-H或-F；Z₁表示-COO-或单键；m、n各自独立地表示0或1。

本发明的液晶组合物进一步优选下列组合物：

所述的I类化合物由下述式(I)所示化合物中的至少一种组成：

该类化合物具有极高的清亮点，用来拓宽混合液晶的向列相温度上限，从而拓宽LCD的工作温度范围。

所述的II类化合物由式(II-1)～(II-5)所示化合物中的至少一种组成：

所述的III类化合物由式(III-1)～(III-3)所示化合物中的至少一种组成：

所述的IV类化合物由式(IV-1)～(IV-2)所示化合物中的至少一种组成：

该类化合物具有较小的旋转粘度，能够有效的提高响应速度。

所述的V类化合物由式(V-1)～(V-2)所示化合物中的至少一种组成：

该类化合物具有良好的低温互溶性，能够保证液晶组合物的低温稳定性。

其中R₁～R₃、R₅～R₈各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基。

本发明液晶组合物中各类化合物的重量百分含量为：I类化合物为1～20％，II类化合物为1～50％，III类化合物为1～30％，IV类化合物为1～50％，V类化合物为1～20％。

本发明上述技术方案的进一步改进在于：液晶组合物中各类化合物的重量百分含量优选为，I类化合物为3～10％，II类化合物为25～50％，III类化合物为10～20％，IV类化合物为20～35％，V类化合物为10～20％。

作为更优先方案，本发明液晶组合物中I类化合物中任何一种化合物的含量不超过5％。

另外，本发明所述的液晶组合物中还包括占液晶组合物总重0.05％～0.5％的旋光性组分，所述旋光性组分为：

；或

中的一种。

另外，本发明所述旋光性组分重量百分含量优选为所述液晶组合物总重的0.1％～0.3％。

本发明全部的化合物可通过自身已知的方法制备，液晶组合物通过常规的方法制备。通常将各成分混合加热使其互相溶解，直至观察到溶解过程完成。也可以在合适的有机溶剂中将所有成分溶解，在彻底混合后除去溶剂，最终得到均一的液晶组合物。

本发明的液晶介质也可进一步包含本领域技术人员已知的和文献中描述的添加剂，使之能用于任何至今所公开的液晶显示类型。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明的液晶组合物的相变温度范围宽，具有高电阻率，高稳定性，具有较高的双折射各向异性和快速响应的特性，同时具有较好的高低温稳定性，在0到-30℃的低温下仍然可以做到快速响应。通过对各组分含量的调整，本发明所述的液晶组合物可以具有不同的阈值电压和Δn特性。特别适用于工控仪表以及车载的TN TFT-LCD。

具体实施方式

下面结合本发明的一些最佳效果的具体实施例对本发明做进一步详细说明：在实施例中，百分比为重量百分比，温度的单位为摄氏度，Δn表示光学各向异性(589nm，25℃)，Δε表示介电各向异性，V10表示电光曲线中相对透过率为10％时的电压，Cp表示清亮点，S→N表示近晶-向列相转变温度，τ表示ton+toff(响应时间)(ms)，ton表示直至达到最大对比度90％时接通时的时间，toff表示直至达到最大对比度10％时切断时的时间。

实施例1：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，

以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：

Δn＝0.102；Δε＝8.9；Cp＝89℃；V10＝1.59V；τ＝8.3ms；S→N≤-40℃。

实施例2：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，

Δn＝0.073；Δε＝4.7；Cp＝99℃；V10＝2.08V；τ＝9.4ms；S→N≤-40℃。

实施例3：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，

Δn＝0.118；Δε＝4.3；Cp＝108℃；V10＝2.24V；τ＝8.9ms；S→N≤-40℃。

实施例4：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，

Δn＝0.111；Δε＝5.8；Cp＝98℃；V10＝1.90V；τ＝8.3ms；S→N≤-40℃。

实施例5：

本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，

Δn＝0.135；Δε＝9.2；Cp＝98℃；V10＝1.74V；τ＝9.5ms；S→N≤-40℃。

Claims

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：一种或多种结构通式(I)所示化合物组成的I类化合物、一种或多种结构通式(II)所示化合物组成的II类化合物、一种或多种结构通式(III)所示化合物组成的III类化合物、一种或多种结构通式(IV)所示化合物组成的IV类化合物和一种或多种结构通式(V)所示化合物组成的V类化合物；

以上化合物结构通式中的R₁～R₈各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基，所述直连烷基的部分-CH₂-可被2～5个碳原子的烯基取代，并且R₃与R₄至少一个为烯基；环A～I各自独立地表示苯环或反式环己基环；L₁～L₃各自独立地表示-H或-F；Z₁表示-COO-或单键；m、n各自独立地表示0或1。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，

所述I类化合物由下述式(I)所示化合物的至少一种组成：

所述II类化合物由式(II-1)～(II-5)所示化合物的至少一种组成：

所述III类化合物由式(III-1)～(III-3)所示化合物的至少一种组成：

所述IV类化合物由式(IV-1)～(IV-2)所示化合物的至少一种组成：

所述V类化合物由式(V-1)～(V-2)所示化合物的至少一种组成：

3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中各类化合物的重量百分含量为：I类化合物为1～20％，II类化合物为1～50％，III类化合物为1～30％，IV类化合物为1～50％，V类化合物为1～20％。

4.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中各类化合物的重量百分含量为：I类化合物为3～10％，II类化合物为25～50％，III类化合物为10～20％，IV类化合物为20～35％，V类化合物为10～20％。

5.根据权利要求3或4所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中I类化合物中任何一种化合物的重量百分含量不超过5％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中还包含占液晶组合物总重0.05％～0.5％的旋光性组分，所述旋光性组分为：

或

中的一种。

7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述旋光性组分占所述液晶组合物总重的0.1％～0.3％。