CN104673325A - 液晶组合物及其显示器件 - Google Patents

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CN104673325A CN201310617624.3A CN201310617624A CN104673325A CN 104673325 A CN104673325 A CN 104673325A CN 201310617624 A CN201310617624 A CN 201310617624A CN 104673325 A CN104673325 A CN 104673325A
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韩文明
宋晓龙
刘琦
朱煜剑
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JIANGSU HECHENG NEW MATERIALS Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种液晶组合物，包含：至少一种选自通式Ⅰ的化合物。所述液晶组合物具有适当的介电各向异性、适当的光学各向异性、较高的清亮点、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性，适用于液晶显示器中，使用该液晶组合物的液晶显示器件具有快速响应、高清亮点的优点。本发明还提供了一种包含本发明的液晶组合物液晶显示器。

Description

液晶组合物及其显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，和涉及包含该液晶组合物的液晶显示器件。具体地，本发明涉及一种具有适当的介电各向异性、适当的光学各向异性、较高的清亮点、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性的液晶组合物，和涉及一种包含该液晶组合物的可在较广的温度范围内使用、且可获得快速响应的液晶显示器件。
背景技术
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。利用液晶材料不同的特性和工作方式，可以将器件设计成各种不同的工作模式，其中常规显示器普遍使用的有TN模式（扭曲向列模式，液晶混合物具有扭曲约90度的向列型结构）、STN模式（超扭曲向列模式）、SBE模式（超扭曲双折射）、ECB模式（电控双折射）、VA模式（垂直排列）、IPS模式（面内转换）等，还有很多根据以上各种模式所作的改进模式。工作在TN、STN、SBE模式的元件一般使用正介电各向异性液晶，工作在ECB、VA模式的元件使用负介电各向异性液晶，IPS模式既可使用正介电各向异性液晶也可使用负介电各向异性液晶。
在低信息量中，一般采用无源方式驱动，但是随着信息量的加大，显示尺寸和显示路数的增多，串扰和对比度降低现象变得严重，因此一般采用有源矩阵（AM）方式驱动，目前较多的采用薄膜晶体管（TFT）来进行驱动。在AM-TFT元件中，TFT开关器件在二维网格中寻址，在处于导通的有限时间内对像素电极进行充电，之后又变成截止状态，直至下一周期中再被寻址。因此，在两个寻址周期之间，不希望像素点上的电压发生变化，否则像素点的透光率会发生改变，导致显示的不稳定。像素点的放电速度取决于电极容量和电极间介电材料的电阻率，这就要求液晶材料有较高的电阻率、合适的光学双折射值、较低的阈值电压、较低的粘度；光学双折射率值Δn值一般在0.08～0.1左右；较低的阈值电压是为了达到降低驱动电压、降低功耗；较低的粘度可以满足快速响应的需要。这类液晶组合物已经有很多文献报道，例如国外专利文献WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399，中国专利文献CN1157005A等。
随着液晶显示技术的发展，新的液晶显示模式的开发，对液晶组合物参数的新的要求也在不断提出。液晶显示元件一方面要求显示效果趋于完美，要求宽视角，高对比度，快速响应等；一方面也要求适合更多场合下的应用，例如要求提高在强光下显示的可读性，使显示元件更适合于户外使用。因此工作在半透半反模式的液晶元件相对于传统的透射式元件在这方面更有优势。但同时也对液晶组合物的参数提出了更高的要求，例如更低的光学双折射值。但是从液晶组合物材料调制的角度来考虑，材料的各方面性能（低的光学双折射值、高的介电各向异性值、高的电阻率、低的旋转粘度、低的熔点、良好的热稳定性和紫外稳定性等）之间是相互牵制的，提高一些方面的性能往往伴随着另一些方面性能的降低，调制各方面性能都能合适的液晶组合物往往非常困难。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种综合性能良好的、响应速度快、能够长时间稳定可靠工作、具有合适的双折射各向异性、合适的介电各向异性的液晶组合物及适用于主动矩阵薄膜晶体管驱动或者半透半反模式的TFT驱动显示，可在扭曲向列（TN）模式、超扭曲向列（STN）模式、或面内转换（IPS）模式下工作的液晶组合物及液晶显示器件。
为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物，包含：
至少一种选自通式Ⅰ的化合物
其中，
R1表示H、碳原子数为1-7的烷基；
L1表示H或F；
X1表示F、Cl、-CN或-OCF3；
m表示0或1。
在本发明的实施方案中，优选所述R1表示H、碳原子数为1-3的烷基。
本发明所述液晶组合物还包含符合通式Ⅱ的化合物中的一种或更多种化合物：
其中，
R2和R3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。
在本发明的实施方案中，优选所述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的烯基或烯氧基。
在本发明的实施方案中，所述通式Ⅱ的化合物选自如下化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
其中，
R2表示碳原子数为1-5的烷基；
R3表示碳原子数为1-5的烷氧基。
本发明所述液晶组合物还包含符合通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合物的组的化合物中的一种或更多种化合物：
其中，
R4、R5和R6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；
L2、L3、L4、L5和L6相同或不同，各自独立地表示H或F；
X2、X3和X4相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3或碳原子数为1-7的烷基或氟代烷基。
在本发明的实施方案中，优选所述R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基；所述X2、X3和X4相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3。
在本发明的实施方案中，所述通式Ⅲ-1的化合物选自如下化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-2的化合物选自如下化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-3的化合物选自如下化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
其中，
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。
在本发明的实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的15-60%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的30-70%。
在本发明的一些实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-50%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的35-70%。
在本发明的一些实施方案中，更优选地，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的3-20%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的25-40%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的45-70%。
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。
本发明所述的液晶组合物适用于TN、STN、IPS、FFS等模式用液晶显示器件。
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，降低液晶组合物的扭转粘度，同时还保持液晶的较高的清亮点、合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性以及良好的低温存储稳定性，从而保证了液晶显示器的快速响应。
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：3CPUF，代码中烷基为-C3H7；代码中的C代表环己烷基；代码中的P代表1,4-亚苯基；代码中的U代表2,5-二氟-1,4-亚苯基，代码中F代表氟取代基。
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。
在以下的实施例中所采用的各成分，通式Ⅰ及其子通式的化合物可以根据JPH10251186A制备得到，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3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3 液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表4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4 液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表5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5 液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表6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
通过以上对照例1、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4可以看出，本发明提供的液晶组合物，能够在维持△ε不变的情况下，降低液晶组合物的扭转粘度，同时还保持液晶的较高的清亮点、合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性以及良好的低温存储稳定性，适用于液晶显示器中，尤其适用于TN、STN、IPS、FFS等模式用液晶显示器件，满足其快速响应的特性。

Claims (8)

1.一种液晶组合物，包含：
至少一种选自通式Ⅰ的化合物
其中，
R1表示H、碳原子数为1-7的烷基；
L1表示H或F；
X1表示F、Cl、-CN或-OCF3；
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Ⅱ的化合物中的一种或更多种化合物：
其中，
R2和R3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。
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Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物中的一种或更多种化合物：
其中，
R4、R5和R6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；
L2、L3、L4、L5和L6相同或不同，各自独立地表示H或F；
X2、X3和X4相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3或碳原子数为1-7的烷基或氟代烷基。
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的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的15-60%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的30-70%。
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的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-50%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的35-70%。
6.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的3-20%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-40%；以及所述通式Ⅲ-1、通式Ⅲ-2、通式Ⅲ-3及其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的45-70%。
7.根据权利要求6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10%的化合物
占所述液晶组合物总重量10%的化合物
占所述液晶组合物总重量10%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量3%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量3%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量11%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量15%的化合物
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量11%的化合物
占所述液晶组合物总重量9%的化合物
占所述液晶组合物总重量9%的化合物
占所述液晶组合物总重量8%的化合物
占所述液晶组合物总重量2%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量3%的化合物
占所述液晶组合物总重量9%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量9%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量11%的化合物
占所述液晶组合物总重量8%的化合物
占所述液晶组合物总重量6%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量2%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量6%的化合物
占所述液晶组合物总重量7%的化合物
占所述液晶组合物总重量6%的化合物
占所述液晶组合物总重量8%的化合物
占所述液晶组合物总重量19%的化合物
占所述液晶组合物总重量3%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量3%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量11%的化合物
占所述液晶组合物总重量8%的化合物
占所述液晶组合物总重量10%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量5%的化合物
占所述液晶组合物总重量15%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量4%的化合物
占所述液晶组合物总重量9%的化合物
8.一种液晶显示器件，包含权利要求1至7中的任一项所述的液晶组合物。
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