CN104593004A - 液晶组合物 - Google Patents

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本发明公开一种涉及通式Ⅰ和通式Ⅱ的液晶组合物，所述液晶组合物由于所有组分一端具有环状结构，使分子整体电子云排布平均化，因而增加液晶稳定性，提高液晶抗污染性能。在面板中不易受到框胶、PI的污染，大幅减少由于框胶穿刺产生的周边Mura等显示不良以及由于离子聚集产生的碎亮点等显示不良。特别适用于高分辨率、快速响应的有源矩阵显示器。

Description

液晶组合物
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体的说涉及一种具有高抗污染性能。在面板中不易受到框胶、PI的污染的液晶组合物。
背景技术
近年来，新型显示器件、特别是以液晶显示器(LCD)为首的各种新型平板显示器件(FPD)得到了迅速发展，液晶显示器作为重要的信息电子产品，变得日益举足轻重，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，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。
主要的液晶显示方式有扭曲向列相模式(TN)、超扭曲向列相模式(STN)、光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)、垂直取向模式(VA)、轴对称微结构液晶显示(ASM)、多畴扭曲液晶显示等。
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，因此大幅提高了图像质量。
随着液晶产品拥有量的增大和使用的深入，人们对液晶产品在响应时间、对比度、广视角及低功耗等方面的显示品质上，也提出了更高的要求，液晶面板的画面显示质量，是产品评价中首先表征出来的，画面的均一性的好坏，是直接影响产品质量的一个指标。液晶滴入面板后，与框胶和PI发生接触，PI中的离子以及框胶易对液晶造成污染，导致碎亮点以及周边Mura等显示不良，这就需要开发一种抗污染性能较强的液晶，降低显示不良的发生率。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种液晶组合物，该液晶组合物具有高抗污染性能。在面板中不易受到框胶、PI的污染，可大幅减少由于框胶穿刺产生的周边Mura等显示不良以及由于离子聚集产生的碎亮点等显示不良。特别适用于高分辨率、快速响应的有源矩阵显示器。为解决上述技术问题，本发明选用如下组合物，所述液晶组合物由于所有组分一端具有环状结构，使分子整体电子云排布平均化，因而增加液晶稳定性，提高液晶抗污染性能。在面板中不易受到框胶、PI的污染，大幅减少由于框胶穿刺产生的周边Mura等显示不良以及由于离子聚集产生的碎亮点等显示不良，而具有环丁基以及其他环状结构的化合物，由于其分子本身不稳定，在高温或紫外条件下极易分解产生自由基，破坏液晶本身的稳定性，因此本发明采用具有环丙基和环戊基环状结构的化合物，具体所采取的技术方案是：
本发明提供了一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含一种或多种Ⅰ类化合物以及一种或多种Ⅱ类化合物
其中，R1、R2各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
环A1～A4、B1～B4各自独立地表示
Z1、Z2各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X1、X2各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
a、d各自独立地表示0、1或2；b、c、e、f各自独立地表示0或1。
所述一种或多种式Ⅰ所示的化合物为式ⅠA、ⅠB或ⅠC所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ所示的化合物为式ⅡA、ⅡB或ⅡC所示化合物中的一种或多种化合物
其中，R3～R8各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
环C1～C2、D1～D3、E1～E4、F1～F2、G1～G3、H1～H4各自独立地表示
Z5～Z10各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X3～X8各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
g～m各自独立地表示0、1或2。
所述一种或多种式ⅠA所示的化合物为式ⅠA-1～ⅠA-6所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式ⅠB所示的化合物为式ⅠB-1～ⅠB-5所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式ⅠC所示的化合物为式ⅠC-1～ⅠC-8所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式ⅡA所示的化合物为式ⅡA-1～ⅡA-6所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式ⅡB所示的化合物为式ⅡB-1～ⅡB-5所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式ⅡC所示的化合物为式ⅡC-1～ⅡC-8所示化合物中的一种或多种化合物；
其中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
所述液晶组合物中X各自独立地表示F、OCF3、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
所述液晶组合物中Z各自独立地表示单键、-CF2O-。
所述液晶组合物中各类化合物的重量百分含量为：式Ⅰ所示化合物为1～99wt％，式Ⅱ所示化合物为1～99wt％。
本发明的液晶组合物还可以加入左旋或右旋的手性掺杂剂，以形成手型向列相。
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。
本发明不仅涉及包含通式Ⅰ和通式Ⅱ液晶化合物的液晶组合物，还涉及包含此类液晶组合物的液晶显示器件。所述的显示器，为IPS显示器、FFS显示器、TN显示器、STN显示器、或OCB显示器。
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具有高抗污染性能。在面板中不易受到框胶、PI的污染，可大幅减少由于框胶穿刺产生的周边Mura等显示不良以及由于离子聚集产生的碎亮点等显示不良。特别适用于高分辨率、快速响应的有源矩阵显示器。
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，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
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＝ne-no，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。
γ1：旋转粘度，单位mPa·s，测试条件为25±0.5℃。
VHR：电压保持率(％)，测试条件为20±2℃以及60±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。当液晶被污染程度越高，其中含有的离子越多，使液晶更易导电，VHR就越低，因此使用电压保持率来表征液晶污染程度。
搭配PI：将0.2g PI加入瓶中，按固化条件固化后，加入0.2g液晶，使液晶与PI接触，120℃放置1h，测试液晶VHR。
搭配框胶：将0.2g框胶加入瓶中，加入0.5g液晶，UV5000mJ处理后再120℃放置1h，测试液晶VHR。
对比实施例：
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＝0.100；Δε＝6.9；Cp＝87℃；γ1＝110.8
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＝6.7；Cp＝91℃；γ1＝128.6。
将对比实施例与实施例1测试VHR，然后分别将两支液晶与PI、框胶搭配后测试VHR，测试结果如下表：
结论：由实施例1和对比实施例的比较可以看出，将对比实施例中液晶组分中各化合物一端的直链烷基全部替换为环丙烷或者环戊烷后，经测试表明其电压保持率(VHR)变动幅度极小，说明其对框胶和PI的抗污染能力显著提高。
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，
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＝0.081；Δε＝4.5；Cp＝81℃；γ1＝61.5
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.58 96.41
搭配框胶 99.57 96.39
搭配PI 99.58 96.39
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
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，
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＝0.130；Δε＝9.2；Cp＝91℃；γ1＝99.8
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.63 96.15
搭配框胶 99.61 96.14
搭配PI 99.60 96.15
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
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，
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＝0.075；Δε＝3.2；Cp＝75℃；γ1＝71.1
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.66 97.45
搭配框胶 99.65 97.43
搭配PI 99.65 97.41
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
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，
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＝0.093；Δε＝5.6；Cp＝85℃；γ1＝89.3
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.71 97.87
搭配框胶 99.69 97.87
搭配PI 99.70 97.86
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
实施例6：
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＝0.105；Δε＝8.9；Cp＝92℃；γ1＝101.4
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.59 96.05
搭配框胶 99.56 96.01
搭配PI 99.58 96.01
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
实施例7：
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＝0.121；Δε＝6.7；Cp＝97℃；γ1＝121.4
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.58 96.43
搭配框胶 99.57 96.40
搭配PI 99.58 96.39
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
实施例8：
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＝0.075；Δε＝3.9；Cp＝75℃；γ1＝59.2
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
实施例9：
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＝0.128；Δε＝2.8；Cp＝77℃；γ1＝61.4
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.71 97.45
搭配框胶 99.69 97.43
搭配PI 99.68 97.44
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。
实施例10：
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＝0.134；Δε＝4.5；Cp＝105℃；γ1＝124.6
VHR(％,20℃) VHR(％,60℃)
初始 99.76 97.82
搭配框胶 99.73 97.82
搭配PI 99.76 97.80
结论：电压保持率(VHR)变动幅度极小，其抗污染能力较强。

Claims (8)

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Ⅰ类化合物以及一种或多种Ⅱ类化合物
其中，R1、R2各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
环A1～A4、B1～B4各自独立地表示
Z1～Z4各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X1、X2各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
a、d各自独立地表示0、1或2；b、c、e、f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，所述一种或多种式Ⅰ所示的化合物为式Ⅰ A、Ⅰ B或Ⅰ C所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ所示的化合物为式Ⅱ A、Ⅱ B或Ⅱ C所示化合物中的一种或多种化合物
其中，R3～R8各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
环C1～C2、D1～D3、E1～E4、F1～F2、G1～G3、H1～H4各自独立地表示
Z5～Z10各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X3～X8各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
g～m各自独立地表示0、1或2。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅰ A所示的化合物为式Ⅰ A-1～Ⅰ A-6所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅰ B所示的化合物为式Ⅰ B-1～Ⅰ B-5所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅰ C所示的化合物为式I C-1～Ⅰ C-7所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ A所示的化合物为式Ⅱ A-1～Ⅱ A-6所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ B所示的化合物为式Ⅱ B-1～Ⅱ B-5所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ C所示的化合物为式Ⅱ C-1～Ⅱ C-7所示化合物中的一种或多种化合物；
其中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
4.根据权利要求3所述液晶组合物，其特征在于，X各自独立地表示F、OCF3、H、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的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基。
5.根据权利要求3所述液晶组合物，其特征在于，Z各自独立地表示单键、-CF2O-。
6.根据权利要求1～5中任一所述的液晶组合物，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：式Ⅰ所示化合物为1～99wt％，式Ⅱ所示化合物为1～99wt％。
7.一种含有权利要求1-3中任一所述液晶化合物的电光学显示器。
8.根据权利要求7所述的电光学显示器，其特征在于，所述电光学显示器为IPS显示器、FFS显示器、TN显示器、STN显示器、或OCB显示器。
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