CN104479690A - 一种向列相液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种向列相液晶组合物，包含至少一种通式Ⅰ所示的化合物，包含至少一种通式Ⅱ所示的化合物，包含至少一种通式Ⅲ所示的化合物，包含至少一种通式Ⅳ所示的化合物。该组合物具有较宽的正介电各向异性范围、较宽的清亮点范围和较低的旋转粘度，特别具有较大的弹性常数和较大的折射率各向异性，适用于制造高对比度，低盒厚快速响应的TN-TFT和IPS/FFS-TFT显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。

Description

一种向列相液晶组合物

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，涉及一种向列相液晶组合物。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示技术(TFT-LCD)，目前已经广泛应用于笔记本电脑、液晶电视等领域，是21世纪最有发展前途的显示技术之一。TFT-LCD是在扭曲向列液晶显示技术(TN-LCD)的基础上引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示，克服了无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点，大大改善了显示品质，具有信息容量大、响应速度快、清晰度高、全彩色视频显示等优点。

目前应用较为广泛的TFT显示模式包括，成本相对较低的TN-TFT显示模式，以及具有宽视角的IPS/FFS-TFT显示模式，和具有高对比度的VA-TFT显示模式。

对应于显示模式的进步，对液晶的化学和物理性能也提出了新的要求，为了达到良好的显示效果，用于TN-TFT显示模式和IPS/FFS-TFT显示模式的液晶材料必须满足以下要求：

(1)高稳定性：包括紫外光稳定性、热稳定性和化学稳定性；

(2)适度的双折射率：同时对应于低盒厚提高响应的器件需要较大的折射率各向异性，但同时需要兼顾视角问题；

(3)低粘度：粘度越低，响应时间越小，响应速度越快；

(4)较大的介电各向异性：介电各向异性Δε越大，液晶的阈值电压越小，但液晶材料中的离子越容易析出，成为自由离子导致电阻率降低；

(5)宽的温度范围：理想的保存温度范围为-40℃～100℃，一般有特殊应用的例如车载显示，该温度可能扩宽到-40℃～110℃。

(6)合适的弹性系数：随着液晶显示领域的理论和测试方法的进步，可实现对于弹性系数的测试和控制，从而可以通过选择合适的弹性系数来获得优异的显示稳定性。

本发明所涉及的具有以环戊基和五氟丙烯醚作为端基的化合物，具有较大的弹性系数，有助于实现液晶混合物与PI间良好的锚定，并且具有较快的Toff响应时间，该化合物与具有端烯的三联苯结构组合，可以发挥协同作用，从而获得较大的折射率各向异性，适用于目前为了提高响应的低盒厚设计，同时端烯结构有助于实现较烷基链更快的响应时间。同时还出人意料地发现，该组合物具有稳定的化学结构，具有很好的抗紫外和耐高温性能。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种应用于低盒厚的TN-TFT，IPS/FFS-TFT显示模式的、具有较大的折射率各向异性和较大的弹性系数、且具有较宽的正介电各向异性范围和较宽的清亮点范围的向列相液晶组合物。

本发明所提供的技术方案如下：

本发明提供了一种向列相液晶组合物，主要包含通式Ⅰ中以环戊基和五氟丙烯醚作为端基的化合物，和通式Ⅲ中具有端烯的三联苯化合物的组合，同时包含具有良好溶解性的通式Ⅱ和通式Ⅳ所包含的化合物组合，通过所述化合物之间的协同配合作用，来解决上述技术问题。

本发明所提供的向列相液晶组合物，包含一种或多种式Ⅰ所示化合物、一种或多种式Ⅱ所示化合物、一种或多种式Ⅲ所示化合物以及一种或多种式Ⅳ所示化合物

其中

表示或

各自独立地表示单键或下列基团中的一种或多种：

Z₁、Z₂各自独立地表示单键、-CH₂CH₂-、-COO-、-CF₂O-或-CH₂O-中的一种或多种；

L₁、L₂、L₅、L₆各自独立地表示H或卤素原子；

L₃、L₄各自独立地表示H或F，并且L₃、L₄不相同；

R₀表示H、碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基；其中另外的，所述碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基中的氢可被卤素取代；

R₁、R₂表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为2-8的烯基；

R₃表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基；

R₄表示碳原子数为1-8的烷基；

R₅表示碳原子数为2-8的烯基；

m表示0、1或2，并且当m＝2时，可以相同或不同，Z₂可以相同或不同；

q表示0或1；

o、p各自独立地表示0、1或2，并且当o表示2时，可相同或不同，当p表示2时，可相同或不同；

X₂表示F或OCF₃。

本发明所提供的向列相液晶组合物，还可以包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，

其中，各自独立地表示单键或下列基团中的一种或多种：

L₇、L₈各自独立地表示H或卤素原子；

X₁表示F或OCF₃；

n表示1或2，并且当n表示2时，可以相同或不同。

本发明所提供的向列相液晶组合物，还可以包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，

其中，各自独立地表示单键或下列基团中的一种或多种：

L₇、L₈各自独立地表示H或卤素原子；

X₁表示F或OCF₃；

n表示1或2，并且当n表示2时，可以相同或不同。

本发明所提供的向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量优选为1％～70％，进一步优选5％～60％，更优选10％～40％，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物优选为式Ⅰ-1至式Ⅰ-48所示化合物中的一种或多种化合物：

本发明所提供的向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量优选为10％～60％，进一步优选20％～55％，更优选30％～50％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物优选为式Ⅱ-1至式Ⅱ-19所示化合物中的一种或多种化合物：

本发明所提供的向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅲ所示化合物的重量百分含量优选为1％～30％，进一步优选2％～25％，更优选5％～16％，所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物优选为式Ⅲ-1至式Ⅲ-6所示化合物中的一种或多种：

本发明所提供的向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物的重量百分含量优选为1％～70％，进一步优选10％～65％，更优选20％～50％，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物优选为式Ⅳ-1至式Ⅳ-28所示化合物中的一种或多种化合物：

其中，R₂各自独立地表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烯基。

本发明所提供的向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物的重量百分含量优选为1％～50％，进一步优选1％～40％，更优选5％～35％，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物优选为式Ⅴ-1至式Ⅴ-9所示化合物中的一种或多种化合物：

以上所述的向列相液晶组合物，若应用于FFS-TFT、IPS-TFT中，则不需要添加旋光性物质；若应用于TN-TFT，则需添加0.05～0.5％的所述通式Ⅰ-Ⅴ所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。

以上所述的液晶介质，还包含抗氧化剂和紫外光吸收剂。并可被应用于TFT-LCD显示器。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明取得了如下预料不到的技术效果：

发明所涉及的通式Ⅰ中以环戊基和五氟丙烯醚作为端基的化合物，具有较大的弹性系数，有助于实现液晶混合物与PI间良好的锚定，并且具有较快的T_off响应时间，该化合物与通式Ⅰ中具有端烯的三联苯结构组合，可以发挥协调作用，使得可获得较大的折射率各向异性，适用于目前为了提高响应的低盒厚设计，同时端烯结构有助于实现较烷基链更快的响应时间。该组合物具有良好的低温溶解性，同时具有稳定的化学结构，具有很好的抗紫外和耐高温性能。适用于适用于制造高对比度，低盒厚快速响应的TN-TFT和IPS/FFS-TFT显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

下述实施例中所涉及的份数均为重量百分含量，温度单位为℃，其他符号的具体意义及测试条件如下：

c.p.表示液晶清亮点(℃)，DSC定量法测试；

S→N表示近晶相到向列相转变温度(℃)，DSC定量法测试；

Δn表示光学各向异性，Δn＝n_o-n_e，其中，n_o为寻常光的折射率，n_e为非寻常光的折射率，测试条件：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：25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；

K11表示展曲弹性系数，K33表示弯曲弹性系数，测试条件：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：25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；

ρ表示电阻率(Ω·cm)，测试条件：25±2℃，TOYO SR6517高阻仪和LE-21液体电极测试。

VHR表示电压保持率，测试条件：20±2℃，电压为±5V，脉冲宽度为10ms，电压保持时间16.7ms，TOYO Model6254液晶性能综合测试仪测试。其中VHR(％)为混晶的初始电压保持率，VHR-UV(％)为混晶照射UV光(365nm)5000mJ后测试电压保持率，VHR-H(％)为混晶在100℃放置1h后测试电压保持率。

本发明提供的是一种向列相液晶组合物。

下面的实施例1～6分别按比例称取结构式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ所示的液晶化合物，混合制备得液晶组合物。使用的各种液晶单体均可以通过公知的方法进行合成，或通过商业途径获得。液晶组合物的制备方法采取常规方法，例如在高温下将各种组分的液晶单体溶解在溶剂中进行混合，然后在减压条件下蒸除溶剂，得到液晶组合物；或采取加热、超声波、悬浮等方法将液晶单体按比例混合制得。将所得的液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。液晶组合物中的单体结构、用量(重量百分含量)、以及其性能参数测试结果均列于表中。表1～6对应实施例1～6。

表1-实施例1

表2-实施例2

表3-实施例3

表4-实施例4

表5-实施例5

表6-实施例6

本发明虽然仅仅列举了上述6个实施例的液晶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、Ⅴ所示的液晶化合物、以及通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的优选的液晶化合物进行进一步拓展和修改，并对其配比用量进行适当调整，均能达到本发明的目的。

Claims (11)

1.一种向列相液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物、一种或多种式Ⅱ所示化合物、一种或多种式Ⅲ所示化合物以及一种或多种式Ⅳ所示化合物

其中

表示

各自独立地表示单键或下列基团中的一种或多种：

Z₁、Z₂各自独立地表示单键、-CH₂CH₂-、-COO-、-CF₂O-或-CH₂O-中的一种或多种；

L₁、L₂、L₅、L₆各自独立地表示H或卤素原子；

L₃、L₄各自独立地表示H或F，并且L₃、L₄不相同；

R₀表示H、碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基；其中另外的，所述碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基中的氢可被卤素取代；

R₁、R₂各自独立地表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为2-8的烯基；

R₃表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烷氧基；

R₄表示碳原子数为1-8的烷基；

R₅表示碳原子数为2-8的烯基；

m表示0、1或2，并且当m＝2时，可以相同或不同，Z₂可以相同或不同；

q表示0或1；

o、p各自独立地表示0、1或2，并且当o表示2时，可相同或不同，当p表示2时，可相同或不同；

X₂表示F或OCF₃。

2.根据权利要求1所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述向列相液晶组合物还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，

其中，各自独立地表示单键或下列基团中的一种或多种：

L₇、L₈各自独立地表示H或卤素原子；

X₁表示F或OCF₃；

n表示1或2，并且当n表示2时，可以相同或不同。

3.根据权利要求1或2所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量为1％～70％，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物为式Ⅰ-1至式Ⅰ-48所示化合物中的一种或多种化合物：

所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量为10％～60％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物为式Ⅱ-1至式Ⅱ-19所示化合物中的一种或多种化合物：

所述一种或多种式Ⅲ所示化合物的重量百分含量为1％～30％，所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物为式Ⅲ-1至式Ⅲ-6所示化合物中的一种或多种：

所述一种或多种式Ⅳ所示化合物的重量百分含量为1％～70％，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物为式Ⅳ-1至式Ⅳ-28所示化合物中的一种或多种化合物：

其中，R₂各自独立地表示碳原子数为1-8的烷基或碳原子数为1-8的烯基。

4.根据权利要求3所述的列相液晶组合物，其特征在于，所述向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量为5％～60％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量为20％～55％，所述一种或多种式Ⅲ所示化合物的重量百分含量为2％～25％，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物的重量百分含量为10％～65％。

5.根据权利要求3所述的列相液晶组合物，其特征在于，所述向列相液晶组合物中，所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量为10％～40％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量为30％～50％，所述一种或多种式Ⅲ所示化合物的重量百分含量为5％～16％，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物的重量百分含量为20％～50％。

6.根据权利要求2所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物的重量百分含量为1％～50％，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物为式Ⅴ-1至式Ⅴ-9所示化合物中的一种或多种化合物：

7.根据权利要求6所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物的重量百分含量为1％～40％。

8.根据权利要求6所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物的重量百分含量为3％～35％。

9.根据权利要求1-8中任一所述的向列相液晶组合物，应用于FFS-TFT、IPS-TFT中时，不需要添加旋光性物质；应用于TN-TFT中时，需添加重量百分含量为0.05～0.5％的旋光性化合物。

10.根据权利要求1-8中任一所述的向列相液晶组合物，其特征在于，所述向列相液晶组合物还包含抗氧化剂和紫外光吸收剂。

11.一种电光学液晶显示器，其特征在于，所述电光学显示器中包含权利要求1-10中任一所述的液晶组合物。