CN104610979B - 液晶组合物及其液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：至少一种通式Ⅰ的化合物；至少一种通式Ⅱ的化合物；以及至少一种选自由通式Ⅲ‑1、通式Ⅲ‑2、通式Ⅲ‑3及其组合组成的组的化合物。本发明的液晶组合物具有合适的介电各向异性、合适的光学各向异性和较快的响应速度等特性。本发明还提供包含该液晶组合物的液晶显示器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有适当的光学各向异性和介电各向异性和较快的响应速度的液晶组合物及其在液晶显示器件中的应用。
背景技术
液晶材料主要应用于液晶显示器的电介质中，这是因为外加电压可以改变这类物质的光学性能。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员极其公知的，并可以包含各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的液晶盒、DAP（配向相变形）液晶盒、宾/主型液晶盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN（超扭曲向列）液晶盒、SBE（超双折射效应）液晶盒和OMI（光膜干涉）液晶盒。最常见的显示器基于Schadt-Helfrich效应并具有扭曲向列结构。此外，还存在用于平行于基板和液晶面的电场操作的液晶盒，例如IPS（面内切换）液晶盒。特别的，TN、STN和IPS液晶盒，尤其是TN和IPS液晶盒是本发明的介质的目前具有商业意义的应用领域。
对于液晶显示器来说，具备良好的化学和热稳定性、良好的对电场和电磁辐射的稳定性、适当的光学各向异性、较快的响应速度及较低的阈值电压的液晶化合物与液晶介质是符合目前需求的。由于液晶通常作为多种组分的混合物使用，各组分之间的彼此互溶则显得尤为重要，而依据不同的电池类型和应用领域，液晶必须要满足不同的要求，如电导率、介电各向异性和光学各向异性等，但是在现有技术中显著存在的缺点是较长的响应时间，较低电阻率且操作电压过高等，如EP0673986、DE19528106、DE19528107。
迄今为止公开的具有液晶介相的一系列化合物都不包括满足所有这些方面要求的单体化合物，因此，在液晶材料领域，需要具有改进性能的新型液晶组合物。特别地，对于许多应用类型而言，液晶组合物必须具有合适的宽向列相范围、适当的折射率、介电各向异性以及快速响应等特性。
本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具有极性强、粘度小、响应速度快、光学各向异性大、介电各向异性大、良好低温稳定性等特性中的至少一种，该液晶组合物可应用于液晶元件中，使该液晶元件具有响应时间短、可靠性高等特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性和较快的响应速度等特性。该液晶组合物能适用于液晶显示器件中。
本发明的一个方面提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
至少一种通式Ⅰ的化合物
至少一种通式Ⅱ的化合物
以及
至少一种选自由通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合组成的组的化合物
其中，
R1、R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基；
R2和R3相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-5的烯基。
本发明所述的液晶组合物还包含：
0-30%（重量百分比）的通式Ⅳ的化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
其中，
R7表示碳原子数为1-5的烷基。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的15-60%；所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量5-60%；以及所述式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的0-25%。
在本发明的一些实施方案中，所述R1、R4、R5、R6和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基；所述R2和R3相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-5的烯基。
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅱ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅲ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅲ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅲ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅳ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
本发明的另一方面提供一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包含本发明的液晶组合物。
本发明通过对上述化合物进行组合实验，通过与对照的比较，确定了包括上述液晶组合物的液晶介质，具有合适的介电各向异性、合适的光学各向异性和较快的响应速度的特性。
在本发明中如无特殊说明，所述的比例均为重量比，所有温度均为摄氏度温度，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下结构式的化合物为例：
该结构式如用表1所列代码表示，则可表达为：nDPUF，代码中的n表示左端烷基的碳原子数，例如n为“3”，即表示该烷基为-C3H7；代码中的D代表“二氧六环基”，P代表“1,4-亚苯基”，U代表“2,5-二氟-1,4-亚苯基”，F代表“氟取代基”。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp（℃）：清亮点（向列-各向同性相转变温度）
Δn：光学各向异性（589nm，20℃）
Δε：介电各向异性（1KHz，25℃）
τ：响应时间（ms）
其中，折射率各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯（589nm）光源下、20℃测试得；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。
响应时间是使用DMS505测试仪在25℃下测试得；测试盒为TN左旋型，盒厚7μm，测试电压为6.5V。
在以下的实施例中所采用的各成分，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。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比，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。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
表2所列是对照例液晶组合物的成分、配比及填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试的测试结果，以便于与说明本发明液晶组合物进行性能对比。
对照例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表2液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例3的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表5液晶组合物配方及其测试性能
参照对比例1，从以上实施例1、2和3的测试数据可见，本发明所提供液晶组合物具有合适的介电各向异性、合适的折射率各向异性以及较快的响应速度，适用于液晶显示器件中。
Claims (8)
1.一种液晶组合物，包含：
至少一种通式Ⅰ的化合物
至少一种通式Ⅱ的化合物
至少一种选自由通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合组成的组的化合物
其中，
R1、R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基；
R2和R3相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-5的烯基；
所述液晶组合物还包含通式Ⅳ的化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
其中，
R7表示碳原子数为1-5的烷基；
所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的15-38％；所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量5-60％；以及所述式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的0-25％。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述R1、R4、R5、R6和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基；所述R2和R3相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-5的烯基。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
5.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
所述通式Ⅲ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
并且
所述通式Ⅲ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
6.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
以及
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
4％(重量)的化合物Ⅰ-1；
4％(重量)的化合物Ⅰ-2；
5％(重量)的化合物Ⅰ-3；
7％(重量)的化合物Ⅰ-4；
11％(重量)的化合物Ⅱ-6；
5％(重量)的化合物Ⅱ-3；
5％(重量)的化合物Ⅱ-5；
4％(重量)的化合物Ⅲ-1-1；
6％(重量)的化合物Ⅲ-1-2；
6％(重量)的化合物Ⅲ-1-3；
4％(重量)的化合物Ⅲ-1-4；
9％(重量)的化合物Ⅲ-2-2；
5％(重量)的化合物Ⅲ-2-4；
2％(重量)的化合物Ⅲ-3-1；
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-2；
2％(重量)的化合物Ⅲ-3-3；
5％(重量)的化合物Ⅳ-1；
7％(重量)的化合物Ⅳ-1；以及
6％(重量)的化合物Ⅳ-1，
或者，所述液晶组合物包含：
4％(重量)的化合物Ⅰ-1；
5％(重量)的化合物Ⅰ-2；
7％(重量)的化合物Ⅰ-3；
9％(重量)的化合物Ⅰ-4；
20％(重量)的化合物Ⅱ-6；
8％(重量)的化合物Ⅱ-9；
5％(重量)的化合物Ⅱ-11；
5％(重量)的化合物Ⅲ-1-1；
7％(重量)的化合物Ⅲ-1-2；
6％(重量)的化合物Ⅲ-1-4；
11％(重量)的化合物Ⅲ-2-2；
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-1；
4％(重量)的化合物Ⅲ-3-2；
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-3；以及
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-4，
或者，所述液晶组合物包含：
4％(重量)的化合物Ⅰ-1；
5％(重量)的化合物Ⅰ-2；
8％(重量)的化合物Ⅰ-3；
13％(重量)的化合物Ⅰ-4；
33％(重量)的化合物Ⅱ-6；
5％(重量)的化合物Ⅱ-9；
3％(重量)的化合物Ⅲ-1-1；
4％(重量)的化合物Ⅲ-1-2；
3％(重量)的化合物Ⅲ-1-4；
7％(重量)的化合物Ⅲ-2-2；
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-1；
4％(重量)的化合物Ⅲ-3-2；
3％(重量)的化合物Ⅲ-3-3；以及
5％(重量)的化合物Ⅲ-3-4。
8.一种液晶显示器件，包含权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物。
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