CN104629772B - 具有高透过率的正性液晶组合物及其显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶组合物，具有正介电各向异性，包含：至少一种选自通式Ⅰ‑1和/或通式Ⅰ‑2的化合物；至少一种选自通式Ⅱ‑1和/或通式Ⅱ‑2的化合物；以及至少一种选自通式Ⅲ‑1和/或通式Ⅲ‑2的化合物。所述液晶组合物在保持正性TFT液晶的快响应、低驱动电压、较高的清亮点、较低的旋转粘度、合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性等优点的同时，还极大地提高液晶显示的透过率。本发明还提供了一种包含本发明的液晶组合物具有TFT显示模式的液晶显示器。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种用于电光学目的的液晶组合物以及包含该液晶组合物的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）因其体积小、重量轻、功耗低且显示质量优异而获得了飞速发展，特别在便携式电子信息产品中获得广泛的应用。液晶显示器由无源矩阵[又称被动矩阵(Passive Matrix,PM)或简单矩阵]和有源矩阵[又称主动矩阵(Active Matrix,AM)]两种驱动方式。有源矩阵液晶显示器根据有源器件的种类可以分为二端子有源矩阵和三端子有源矩阵两大类。二端有源方式工艺相对简单，但是图像质量比三端有源的差，目前已经淘汰。三端有源矩阵以薄膜场效应晶体管(Thin FilmTransistor,TFT)为主。TFT-LCD是有源矩阵液晶显示器的典型代表，其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速。TFT-LCD已经在手机、台式电脑、笔记本电脑、液晶电视和摄像机等显示设备上都得到了良好的应用。
目前，TFT-LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸TFT-LCD显示器在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是因受液晶材料本身的限制，TFT-LCD仍然存在着响应不够快，电压不够低，电荷保持率不够高等诸多缺陷。因此，从液晶材料本身出发，开发出快速响应、高透过率的TFT液晶混合物成为行业中的热点也是难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于TFT模式中的液晶组合物，所述液晶组合物将一种或者多种负性液晶单体掺杂在正介电各项异性的TFT液晶中，通过此种掺杂模式，能够在维持△ε不变的情况下，增大液晶的ε∥和ε⊥，其中△ε=ε∥-ε⊥，△ε为介电各向异性，ε∥为平行于分子轴方向上的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴方向上的介电常数，△ε>0的液晶称为正性液晶，△ε<0的液晶称为负性液晶。
为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种正介电各向异性的液晶组合物，所述液晶组合物，包含：
至少一种选自通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物
至少一种选自通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物
以及
至少一种选自通式Ⅲ-1和/或通式Ⅲ-2的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
和相同或不同，各自独立地表示或
和相同或不同，各自独立地表示
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、-CF3、-OCF3、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基；
L1表示H或F；
Z1和Z2相同或不同，各自独立的表示单键、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
m表示0或1。
本发明所述的正介电各向异性的液晶组合物，所述通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物的介电各项异性为负性；所述通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物为极性化合物；所述通式Ⅲ-1和/或通式Ⅲ-2的化合物为中性化合物。
在本发明的实施方案中，优选所述所述R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7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的烯基或烯氧基；所述X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、-OCF3、碳原子数为1-3的烷基或烷氧基。
本发明所述液晶组合物还包含符合通式Ⅳ的化合物中的一种或更多种化合物
其中，
R8表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
L2表示H或F。
本发明所述液晶组合物还包含符合通式Ⅴ的化合物中的一种或更多种化合物
以及
通式Ⅵ的化合物中的一种或更多种化合物
其中，
R9、R10和R11相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
L3和L4相同或不同，各自独立地表示H或F；
n表示0或1。
在本发明的实施方案中，优选所述R8、R9、R10和R11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。
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30%；所述通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30%；所述通式Ⅲ-1和/或通式Ⅲ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的20-60%；所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-20%；所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10%；以及通式Ⅵ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30%。
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅰ-1的化合物选自如下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Ⅰ-2的化合物选自如下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-1的化合物选自如下化合物组合物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-2的化合物选自如下化合物组合物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的化合物选自如下化合物组合物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的化合物选自如下化合物组合物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的化合物选自如下化合物组合物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Ⅴ的化合物选自如下化合物组合物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Ⅵ的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
以及
本发明的另一个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所述的液晶组合物。
与现有的液晶组合物相比，本发明的液晶组合物产生了有益的技术效果，即：本发明的液晶组合物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，其能够在维持△ε不变的情况下，增大液晶的ε∥和ε⊥，极大地提高液晶显示的透过率，同时还保持TFT液晶的快响应，低驱动电压、较高的清亮点、较低的旋转粘度、合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性。
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，虽然，下文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但是在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作出的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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：3C1OWO2，代码中烷基为-C3H7；代码中的C代表环己烷基；代码中的W代表2,3-二氟-1,4-亚苯基；代码中的O代表氧取代基。
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，则可表示为：V2CCP1。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
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。
透过率（transmittance）∝△ε/ε⊥（“∝”表示“反比例”关系）。
在以下的实施例中所采用的各成分，通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物可以根据CN103242860中的所述方法制得，其余各化合物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。
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
对照例2
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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6 液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表7所列的各化合物及重量百分数配制成实施例4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7 液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表8所列的各化合物及重量百分数配制成实施例5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8 液晶组合物配方及其测试性能
实施例6
按表9所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6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9 液晶组合物配方及其测试性能
通过以上对照例1、对照例2、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6可以看出，本发明提供的液晶组合物，明显提高了TFT液晶的透过率，同时具有较高的清亮点、较低的扭转粘度、合适的光学各向异性以及良好的低温互溶性，适用于液晶显示器中，尤其是TFT显示模式的液晶显示器中。
Claims (10)
1.一种正介电各向异性的液晶组合物，包含：
至少一种选自通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物
至少一种选自通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物
以及
至少一种选自通式Ⅲ-1和/或通式Ⅲ-2的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
相同或不同，各自独立地表示
相同或不同，各自独立地表示
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、-CF3、-OCF3、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基；
L1表示H或F；
Z1和Z2相同或不同，各自独立的表示单键、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
m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，所述液晶组合物还包含符合通式Ⅳ的化合物中的一种或更多种化合物
其中，
R8表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
L2表示H或F。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含符合通式Ⅴ的化合物中的一种或更多种化合物
以及
通式Ⅵ的化合物中的一种或更多种化合物
其中，
R9、R10和R11相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
L3和L4相同或不同，各自独立地表示H或F；
n表示0或1。
4.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30％；所述通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30％；所述通式Ⅲ-1和/或通式Ⅲ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的20-60％；所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-20％；所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10％；以及通式Ⅵ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30％。
5.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-1的化合物选自如下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
并且
所述通式Ⅰ-2的化合物选自如下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4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ-1的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
并且
所述通式Ⅱ-2的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
以及
7.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ-1的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
并且
所述通式Ⅲ-2的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
以及
8.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅴ的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
并且
所述通式Ⅵ的化合物选自如下化合物组合物的组中一种或更多种化合物：
以及
9.根据权利要求5至8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：
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-1-10；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-2-1；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅵ-3；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-2-5；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-2-6；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-2-3；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅲ-2-4；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅳ-3；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-8；
占所述液晶组合物总重量38％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-1-3；
占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅱ-2-4；以及
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅱ-2-2，
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1-6；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1-7；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅵ-8；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-9；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅲ-2-5；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅳ-1；
占所述液晶组合物总重量39％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量9％的化合物Ⅱ-1-3；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅱ-2-5；以及
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-2-4，
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1-8；
占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅵ-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-2-2；
占所述液晶组合物总重量38％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅳ-1；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅳ-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅳ-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量9％的化合物Ⅱ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-1-3；
占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅱ-2-5；以及
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅱ-2-2，
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-1-9；
占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅰ-1-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-8；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-9；
占所述液晶组合物总重量33％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-2-5；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-3；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-1-3；以及
占所述液晶组合物总重量15％的化合物Ⅱ-2-5，
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-1-6；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅵ-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅵ-8；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅵ-5；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅴ-2；
占所述液晶组合物总重量34％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-1-4；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅳ-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅳ-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-3；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-1-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅱ-2-2；以及
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅱ-2-7，
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅰ-1-9；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅰ-2-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅵ-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅵ-7；
占所述液晶组合物总重量30％的化合物Ⅲ-1-1；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-1-4；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-3；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅱ-1-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅱ-2-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-2-5；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-2-6；以及
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅱ-2-7。
10.一种液晶显示器件，包含权利要求1至8中的任一项所述的液晶组合物。
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