CN105441088A - 一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶组合物以及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，所述液晶组合物含有结构式Ⅰ的化合物、结构式Ⅱ的化合物和结构式Ⅲ的化合物；

Description

一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。

背景技术

目前在液晶显示市场，具有竞争力的显示模式主要有，面内切换(in-planeswitching,IPS),边缘场切换(fringe-fieldswitching，FFS)，和垂直排列(verticalalignment，VA)等显示模式。在这些显示模式中，面内切换(IPS)和边缘场切换(FFS)都具有宽视角的特点。

当正性液晶用于IPS/FFS显示模式时可以获得快速响应，并且有良好的可靠性；而负性液晶用于IPS/FFS显示模式时可以获得更高的透过率，但是由于负性液晶粘度较大，所以响应时间较慢。因此需要研究更优良的液晶材料，使其既具有正性液晶的快速响应优点，同时又可以获得穿透率的有效提升，进而可以大幅度降低液晶显示器件的整体功耗。

对于液晶显示器件而言，经过长时间的固定画面显示后改变显示画面时上一画面不能立刻消失，所带来的所谓残像现象会严重影响显示的效果。随着液晶显示在车载工控领域的不断拓展应用，对液晶材料的在以室温为中心的尽可能宽的温度范围内的正常使用提出了要求，因此要求液晶组合物在清亮点高的同时在低温情况下的互溶性也要优异，进而能够在尽量宽的温度范围内保持向列相，尽可能地消除残像现象。

作为液晶材料，需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性。而作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料，不仅需要具有如上稳定性外，还应具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。

对于动态画面显示应用，消除显示画面残影和拖尾，要求液晶具有很快的响应速度，因此要求液晶具有较低的旋转粘度γ₁；另外，对于便携式设备，为了降低设备能耗，希望液晶的驱动电压尽可能低；而对于电视等用途的显示器来说，对于液晶的驱动电压要求不是那么的低。

液晶化合物的粘度，尤其是旋转粘度γ₁直接影响液晶加电后的响应时间，不管是上升时间(t_on)还是下降时间(t_off)，都与液晶的旋转粘度γ₁成正比关系，上升时间(t_on)由于与液晶盒和驱动电压有关，可以通过加大驱动电压的方法与降低液晶盒盒厚来调节；而下降时间(t_off)与驱动电压无关，主要是与液晶的弹性常数与液晶盒盒厚有关，盒厚的下降会降低下降时间(t_off)，而不同显示模式下，液晶分子的运动方式不一样，TN、IPS、VA三种模式分别于平均弹性常数K、扭曲弹性常数、弯曲弹性常数成反比关系。

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及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，该液晶组合物具有较低的粘度，可以实现快速响应，同时具有较大的介电各向异性Δε、较大的光学各向异性Δn；能够实现小盒厚设计，实现快速响应，具有较小的粘弹比，并且具有较高的光和热稳定性，包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器具有较宽的向列相温度范围。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种液晶组合物，包含式Ⅰ所示的液晶化合物组成的第一组份，包含一种或多种式Ⅱ所示液晶化合物组成的第二组份，包含一种或多种式Ⅲ所示液晶化合物组成的第三组份，：

其中，

R₁、R₂表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基的其中一种；

R₃表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基、环戊基、环丁基、环丙基的其中一种。

本发明的进一步改进在于：所述式Ⅱ化合物优选为式Ⅱ-1～式Ⅱ-5的化合物，

本发明的进一步改进在于：所述式Ⅲ所示化合物优选为式Ⅲ-1～式Ⅲ-3的化合物，

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅳ所示液晶化合物组成的第四组份，

其中，R₄表示碳原子数为1～5的直链烷基；

所述式Ⅳ所示化合物优选为式Ⅳ-1～式Ⅳ-2的化合物，

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅴ所示液晶化合物组成的第五组份，

其中R₆表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基的其中一种；

所述式Ⅴ所示化合物优选为式Ⅴ-1～式Ⅴ-3的化合物，

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅵ-1～式Ⅵ-6的化合物组成的第六组份，第六组份调整混合液晶的Δn、Δε和清亮点参数，

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物中第一组份的重量百分含量为2％～20％，第二组份的重量百分含量为5％～35％，第三组份的重量百分含量为1％～20％，第四组份的重量百分含量为5％～30％，第五组份的重量百分含量为1％～20％，第六组份的重量百分含量为1％～40％。

进一步优选地，所述液晶组合物中第一组份的重量百分含量为3-12％，第二组份的重量百分含量为6-30％，第三组份的重量百分含量为2-15％，第四组份的重量百分含量为6-25％，第五组份的重量百分含量为2-16，第六组份的重量百分含量为5-35％。

本发明的进一步改进在于：所述液晶组合物还含有各种功能的掺杂剂，所述掺杂剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、手性剂；所述掺杂剂含量优选0.01～1％之间任一数值；

具体地，抗氧化剂吸收剂：

优选：

其中，S表示1～10的整数。

具体地，紫外线吸收剂：

优选:

手性剂为左旋或右旋，

优选：

本发明的技术方案还公开了一种包含上述液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器；

本发明的技术方案中，有源矩阵显示元件或显示器为TN-TFT或IPS-TFT液晶显示元件或显示器。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明提供了一种液晶组合物及包含该液晶组合物的显示元件或显示器，包含本发明所提供的液晶组合物的液晶材料，不但具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性，而且，作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料，还具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。

本发明中结构式Ⅰ所示的液晶化合物普遍具有与其它液晶化合物之间具有良好的互溶性，在混合液晶中的优选使用比例5-25％，具有较高的Δn，较高的清亮点，非常小的粘弹比(γ1/K11)，并且具有很高的VHR值，具体性能参考表一。

表一结构式Ⅰ所示的液晶化合物的性能参数

本发明中结构式Ⅱ所示的液晶化合物具有非常大的Δε，较小的旋转粘度，非常快的响应速度，很大的Δn。

本发明中结构式Ⅲ所述的液晶化合物具有更高的Δn，具有很小的粘弹比，较快的响应速度。

本发明中结构式Ⅳ所示的化合物具有很低的Δn和非常小的旋转粘度，可以在整个混合液晶中用来调整Δn值，以配合合适的延迟量设计，尤其是式Ⅰ结构的化合物，具有非常小的粘弹比γ1/K11，能够明显的改善混合液晶的响应速度。

本发明中结构式Ⅴ所示的化合物具有较强的刚性，具有很高的清亮点和紫外、高温可靠性，添加适当的比例可以有效的提升整个混合液晶的清亮点，以改善高温显示效果，同时可以提升混合液晶的高温与紫外可靠性。

本发明中结构Ⅵ所示的液晶化合物，用于调整混合液晶材料的各向参数指标，以满足不同设计的需求。

因此，本发明所提供的液晶组合物非常适合快速响应和高可靠性需求的TFT-LCD应用，并且具有非常高的VHR、避免出现残像的不良。

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，所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得，所述百分比如无特别说明，均为质量百分比。

下述实施例中，

CP表示清亮点，直接使用WRX-1S显微热分析仪测定，设定升温速率为3℃/min。

Δn表示光学各向异性(589nm，20℃)，

Δε表示介电各向异性(25℃，1KHz，HP4284A，5.2微米TN左旋盒)，

γ₁表示20℃时旋转粘度(mpas)。VHR(％)代表电荷保持率(5V,60Hz,20℃)；ρ(×1013Ω·cm)代表电阻率(20℃)

电压保持率VHR(％)的测试仪与电阻率ρ(×10¹³Ω·cm)均为TOYO06254和TOYO6517型液晶物性评价系统(测试温度20℃。时间16ms测试盒为7.0微米)

本发明申请实施例液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一)、表(二)

表(一)环结构的对应代码

表(二)端基与链接基团的对应代码

举例：

结构式

用上述代码表示为H(5)CCV1；

结构式

用上述代码表示为3BB(3F)B(3F,5F)QB(3F,5F)F。

实施例1

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分配比及其性能参数见表1。

表1实施例1液晶组合物的组分配比及性能参数

实施例2

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分配比及其性能参数见表2。

表2实施例2液晶组合物的组分配比及性能参数

实施例3

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分配比及其性能参数见表3。

表3实施例3液晶组合物的组分及配比数据表

实施例4

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分配比及其性能参数见表4。

表4实施例4液晶组合物的组分及配比数据表

实施例5

按比例配制下列液晶组合物并对其特性进行测定。液晶组合物的组分配比及其性能参数见表5。

表5实施例5液晶组合物的组分及配比数据表

由以上实施例可以看出：本发明的液晶组合物具有较低的旋转粘度γ1，较小的γ1/K11，较大的Δn，。同时组分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的含量越多，总体性能有优良，响应速度越快。本发明可用于需求实现快速响应的LCD设计尤其适合于TN、IPS模式用液晶材料。

Claims (10)

1.一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物包含式Ⅰ所示的液晶化合物组成的第一组份，包含一种或多种式Ⅱ所示液晶化合物组成的第二组份，包含一种或多种式Ⅲ所示液晶化合物组成的第三组份，

其中，

R₁、R₂表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基的其中一种；

R₃表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基、环戊基、环丁基、环丙基的其中一种。

2.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述式Ⅱ化合物优选为式Ⅱ-1～式Ⅱ-5的化合物，

3.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述式Ⅲ所示化合物优选为式Ⅲ-1～式Ⅲ-3的化合物，

4.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅳ所示液晶化合物组成的第四组份，

其中，R₄表示碳原子数为1～5的直链烷基。

5.根据权利要求4所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅴ所示液晶化合物组成的第五组份，

其中R₆表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为2～5的直链烯基的其中一种。

6.根据权利要求5所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述式Ⅳ所示化合物优选为式Ⅳ-1～Ⅳ-2的化合物，

所述式Ⅴ所示化合物优选为式Ⅴ-1～式Ⅴ-3的化合物，

7.根据权利要求5所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅵ-1～式Ⅵ-6的化合物组成的第六组份，第六组份调整混合液晶的Δn、Δε和清亮点参数，

8.根据权利要求7所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物中第一组份的重量百分含量为2％～20％，第二组份的重量百分含量为5％～35％，第三组份的重量百分含量为1％～20％，第四组份的重量百分含量为5％～30％，第五组份的重量百分含量为1％～20％，第六组份的重量百分含量为1％～40％。

9.根据权利要求7所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物还含有掺杂剂，所述掺杂剂为抗氧化剂、紫外线吸收剂、手性剂的其中一种或多种；所述掺杂剂占液晶组合物的质量分数为0.01～1％。

10.一种包含权利要求1、4、5、7任一项所述液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，其特征在于：所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器；所述有源矩阵显示元件或显示器为TN-TFT或IPS-TFT液晶显示元件或显示器。